JPH0544575A - 組合せオイルリングのサイドレールおよびその製造方法 - Google Patents

組合せオイルリングのサイドレールおよびその製造方法

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JPH0544575A
JPH0544575A JP22881791A JP22881791A JPH0544575A JP H0544575 A JPH0544575 A JP H0544575A JP 22881791 A JP22881791 A JP 22881791A JP 22881791 A JP22881791 A JP 22881791A JP H0544575 A JPH0544575 A JP H0544575A
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JP
Japan
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treatment
side rail
oil ring
peripheral surface
soft
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JP22881791A
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Masao Ishida
政男 石田
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リングの薄幅化と耐摩耗性の要求に応えるこ
とができ、且つオイルリング溝の異常摩耗の発生を防止
する。 【構成】 一対のサイドレール4,5をスペーサエキス
パンダ6の上下片8,9で上下に離隔保持し、サイドレ
ール押圧部10によってサイドレール4,5の外周摺動
面をシリンダ11の内壁12に押圧密着させてオイルを
掻き落とすとともに、サイドレール4,5の内周側の端
部をオイルリング溝2の上下面13,14に押圧密着さ
せて上下面13,14のシールを行う。サイドレール
4,5は外周面にのみイオン窒化処理層15を形成し、
内周面にのみ5〜20μmのあらさにポーラス処理され
た硬質クロムめっき16を形成し(内周面は母材表面ま
たは軟質表面処理層を形成してもよい。)、上下面は軟
質表面処理層17,18を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として内燃機関に用
いられる組合せオイルリングのサイドレールおよびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、内燃機関の高負荷化に伴って、鋼
製組合せオイルリングのサイドレールにも窒化処理が行
われるようになってきた(特公昭57−61888号あ
るいは特開昭58−136771号参照)。これに伴
い、無鉛ガソリンを使用するエンジンの一部で、アルミ
ニウム合金製ピストンのオイルリング溝の異常摩耗現象
が発生するようになった。このオイルリング溝の異常摩
耗の原因は必ずしも明らかではないが、 ・アルミニウムに比べて窒化層の硬さが高すぎる。 ・組合せオイルリングはピストンのオイルリング溝に収
容されるが、サイドレールは合口部が上下方向に振動し
つつ、軸を中心に回転している。 ・サイドレールとオイルリング溝の相対的な回転が何ら
かの原因で阻害されると、その場所でサイドレール合口
部の窒化された硬いシャープエッジでリング溝壁面を異
常摩耗させることがある。
【0003】これらを考慮して、オイルリング側の対策
としては、 (1)サイドレール内周側に面取り部を設け、オイルリ
ング溝内での回転の摩擦の軽減を図ったもの(実開昭6
3−34343号) (2)合口端面と上下面との角部に滑らかな面取りを施
したもの(実開平1−178274号) (3)サイドレール合口部のみ窒化防止したもの(実開
平2−72863号) 等が行われてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化処
理を上下面に施してある場合、上記(1)あるいは
(2)の対策では不十分な場合がある。
【0005】他方、ピストンリングの窒化はガス窒化や
塩浴窒化で行われており、この方法によれば、外周面の
みならず、上下面および内周面も窒化されてしまう。こ
のように、リング断面全周に窒化が入るため、リング幅
の薄いものについて厚窒化を施すと、窒化によってぜい
性が増し、折損強度が著しく低下してしまう。そのた
め、リングの薄幅化と高耐摩耗性の要求に応えることが
できない。そして、サイドレールの上下面などに窒化層
を設けないためには、窒化処理後機械加工で不必要な窒
化部を除去するか、窒化防止処理を施さねばならず、こ
れらは技術面でもコスト面でもデメリットが大きい。
【0006】また、(3)の窒化防止処理は合口部にN
i、Cuめっき等を施すもので、製造工程上煩雑である
不都合がある。
【0007】本発明の目的は、リングの薄幅化と耐摩耗
性の要求に応えることができ、且つオイルリング溝の異
常摩耗の発生を防止する組合せオイルリングのサイドレ
ールおよびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の組合せオイルリ
ングのサイドレールは、窒化層を外周面にのみ形成し、
上下面は軟質表面処理層を形成し、前記窒化層がイオン
窒化処理層であることを特徴とする。
【0009】そして、内周面は母材表面のままか、ある
いは軟質表面処理層または硬質クロムめっきを形成す
る。
【0010】そして、サイドレールの合口部の端面と上
下面との角部の少なくともピストンのオイルリング溝の
壁面に接触する側に滑らかな面取り部を設けるのがよ
い。
【0011】また、硬質クロムめっきは5〜20μmの
あらさにポーラス処理されているのがよい。
【0012】そして本発明の組合せオイルリングのサイ
ドレールの製造方法は、サイドレール素材をコイリング
成形する工程と、コイリング材を合口切断する工程と、
合口切断工程の前あるいは後にイオン窒化処理を施して
外周面にのみ窒化層を形成する工程と、軟質表面処理を
施して上下面に軟質表面処理層を形成する工程と、上記
処理を施し合口部を備えたサイドレールに仕上加工を施
す工程とを備えたことを特徴とする。
【0013】そして、内周面に軟質表面処理層を形成す
る場合には、上記の軟質表面処理工程で、上下面に加え
て内周面にも軟質表面処理を施す。
【0014】また、内周面に硬質クロムめっきを形成す
る場合には、上記の工程で、合口切断工程の前あるいは
後に硬質クロムめっき処理を内周面に施す。
【0015】上記軟質表面処理としては、りん酸塩被膜
処理、フェロックス被膜処理、硫化物被膜処理、すずめ
っき、軟質合金めっき、銅めっき、ふっ化樹脂被膜処
理、あるいはこれらの複合被膜処理を施す。
【0016】
【作用】サイドレールは外周面にのみイオン窒化処理層
が設けられているので、シリンダとの摺動に対して耐摩
耗性がよく、上下面は軟質表面処理層を形成してあるの
で耐食性に優れるとともにオイルリング溝の異常摩耗も
発生し難い。そして内周面に硬質クロムめっきを形成す
ると、スペーサエキスパンダとの摺動に対して耐摩耗性
に優れる。
【0017】そして窒化処理として、処理の指向性を有
するイオン窒化処理を選択したことにより、特別の窒化
防止処理あるいは窒化層の除去加工を施すことなく、サ
イドレールの上下面、内周面は窒化されず、外周面にの
み窒化を容易に施すことができる。そして、外周面にの
み窒化を行えるため、リング幅の薄いリングに厚窒化を
施しても折損強度が損なわれないものを得ることがで
き、リングの薄幅化と耐摩耗性の要求に応えることがで
きる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。マルテンサイト系ステンレス鋼線材にて、コイ
リング材を作製し、これを治具にセットした(図4参
照)。これにより、上記コイリング材21は治具22の
円筒体の外周に巻装されてコイリング材21が正しい形
にセットされ、コイリング材21両端には治具22のク
ランプ円板22a,22bが配設し、一方のクランプ円
板22bから延び他方のクランプ円板22aの中心孔を
挿通する軸部23のねじ部にナット24を螺着して軸方
向に締め付け固定される。次いで、イオン窒化炉で外周
面の窒化処理を行った。イオン窒化の条件は例えば、 雰囲気ガス組成 窒素:水素=7:3 ワーク温度 500℃ これにより、HV 700以上の深さ60μmのイオン窒
化処理層を得た。
【0019】図5はイオン窒化処理層の深さ方向の硬さ
分布を示す。イオン窒化は放電がワーク外周面にのみ発
生するので、サイドレール外周は窒化されるが、上下面
はワーク同士が接触して隙間がなく、内周は治具の筒面
に接しているため、放電は発生せず、目的とする上下
面、内周面に窒化層のないサイドレールを得ることがで
きる。
【0020】イオン窒化処理後、コイリング材を治具か
ら取り外して、硬質クロムめっき処理を常法により内周
面にのみ施した。硬質クロムめっきは逆電処理により、
5〜20μmのあらさにポーラス処理をした。
【0021】その後、切断し、合口部を有するサイドレ
ールに形成し、上下面に軟質表面処理層を形成した。軟
質表面処理としては、りん酸塩被膜処理、フェロックス
被膜処理、硫化物被膜処理、すずめっき、軟質合金めっ
き、銅めっき、ふっ化樹脂被膜処理、あるいはこれらの
複合被膜処理を施す。
【0022】その後常法により仕上げた。
【0023】図1はシリンダに挿入したピストンのオイ
ルリング溝内に組み付けた鋼製組合せオイルリングを示
し、ピストン1のオイルリング溝2に装着された鋼製組
合せオイルリング3は、環状で合口を備えた上下一対の
鋼製サイドレール4,5(図2参照)と、環状で合口を
備えた鋼製スペーサエキスパンダ6とからなる。
【0024】スペーサエキスパンダ6は、薄鋼帯の長手
方向にオイル孔となる亀甲状の孔を列設しこれらの孔の
間の薄鋼帯の両側部に略V字状のスリットを設け、これ
の幅方向両側を同一方向に略コ字形に屈曲して、直立片
7で連結された上下片8,9でサイドレール支承部を構
成し、更に先端部を外方へ斜めに屈曲してサイドレール
押圧部10を構成し、所定の長さに切断したものをサイ
ドレール押圧部10が内周側になるように環状に形成し
たものである。このスペーサエキスパンダ6を縮めてオ
イルリング溝2に装着して半径方向外方への拡張力を生
じさせ、一対のサイドレール4,5を上下片8,9で上
下(軸方向)に離隔保持し、サイドレール押圧部10に
よってサイドレール4,5の外周摺動面をシリンダ11
の内壁12に一様に押圧密着させてオイルを掻き落とす
とともに、サイドレール4,5の内周側の端部をオイル
リング溝2の上下面13,14に押圧密着させて上下面
13,14のシールを行う。
【0025】サイドレール4,5は、図1に示すよう
に、外周面にのみイオン窒化処理層15を形成し、内周
面にのみ硬質クロムめっき16を形成し、上下面は軟質
表面処理層17,18を形成している。したがって、サ
イドレール4,5は外周面にのみイオン窒化処理層15
が設けられているので、シリンダ11の内壁12との摺
動に対して耐摩耗性がよく、内周面にのみ硬質クロムめ
っき16が設けられているので、スペーサエキスパンダ
6のサイドレール押圧部10との摺動に対して耐摩耗性
に優れ、上下面は軟質表面処理層17,18を形成して
いるので耐食性に優れるとともに、アルミニウム合金製
ピストン1に対しては接触面が軟らかいためオイルリン
グ溝2の異常摩耗が発生し難い。
【0026】また、図3に示すように、合口部の端面1
9と、サイドレール上下面との角部がシャープエッジで
はなく、角部の全長にわたって面取りを施して、曲率半
径0.03mm〜0.3mmの面取り部20を形成して
ある。このように、滑らかな面取り部20を形成してあ
るので、オイルリング溝2の上下面13,14に異常摩
耗を引き起こすのが低減される。
【0027】また、サイドレール4,5の内周面の硬質
クロムめっき16は5〜20μmのあらさにポーラス処
理されているので、サイドレール4,5の単独回転を防
止できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明の組合せオイ
ルリングのサイドレールによれば、外周面がイオン窒化
処理層をなすのでシリンダとの摺動に対して耐摩耗性に
優れ、また上下面が軟質表面処理層をなすので耐食性に
優れるとともにオイルリング溝の異常摩耗の発生を防止
できる。そして内周面に硬質クロムめっきを施せば、ス
ペーサエキスパンダとの摺動に対しても耐摩耗性に優れ
る。
【0029】また、イオン窒化処理によって、耐摩耗性
の必要な外周面にのみ窒化処理を容易に行える。そし
て、外周面にのみ窒化を行えるため、リング幅の薄いリ
ングに厚窒化を施しても折損強度を保持でき、リングの
薄幅化と耐摩耗性の要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダに挿入したピストンのオイルリング溝
内に装着した鋼製組合せオイルリングの部分の縦断面図
である。
【図2】サイドレールの平面図である。
【図3】サイドレールの一方の合口端部の正面図であ
る。
【図4】サイドレール素材をコイリングしたものを治具
に組み付けたものを示す斜視図である。
【図5】イオン窒化処理層の深さ方向の硬さ分布を示す
グラフである。
【符号の説明】
1 ピストン 2 オイルリング溝 3 鋼製組合せオイルリング 4、5 サイドレール 6 スペーサエキスパンダ 7 直立片 8 上片 9 下片 10 サイドレール押圧部 11 シリンダ 12 シリンダ内壁 13 リング溝上面 14 リング溝下面 15 イオン窒化処理層 16 硬質クロムめっき 17、18 軟質表面処理層 19 合口部端面 20 面取り部 21 コイリング材 22 治具 23 軸部 24 ナット

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化層を外周面にのみ形成し、上下面は
    軟質表面処理層を形成し、前記窒化層がイオン窒化処理
    層であることを特徴とする組合せオイルリングのサイド
    レール。
  2. 【請求項2】 窒化層を外周面にのみ形成し、上下面と
    内周面は軟質表面処理層を形成し、前記窒化層がイオン
    窒化処理層であることを特徴とする組合せオイルリング
    のサイドレール。
  3. 【請求項3】 窒化層を外周面にのみ形成し、硬質クロ
    ムめっきを内周面に形成し、上下面は軟質表面処理層を
    形成し、前記窒化層がイオン窒化処理層であることを特
    徴とする組合せオイルリングのサイドレール。
  4. 【請求項4】 軟質表面処理がりん酸塩被膜処理、フェ
    ロックス被膜処理、硫化物被膜処理、すずめっき、軟質
    合金めっき、銅めっき、ふっ化樹脂被膜処理、あるいは
    これらの複合被膜処理であることを特徴とする請求項
    1、2、又は3記載の組合せオイルリングのサイドレー
    ル。
  5. 【請求項5】 サイドレールの合口部の端面と上下面と
    の角部の少なくともピストンのオイルリング溝の壁面に
    接触する側に滑らかな面取り部を設けたことを特徴とす
    る請求項1、2、又は3記載の組合せオイルリングのサ
    イドレール。
  6. 【請求項6】 硬質クロムめっきが5〜20μmのあら
    さにポーラス処理されていることを特徴とする請求項3
    記載の組合せオイルリングのサイドレール。
  7. 【請求項7】 サイドレール素材をコイリング成形する
    工程と、コイリング材を合口切断する工程と、合口切断
    工程の前あるいは後にイオン窒化処理を施して外周面に
    のみ窒化層を形成する工程と、軟質表面処理を施して上
    下面に軟質表面処理層を形成する工程と、上記処理を施
    し合口部を備えたサイドレールに仕上加工を施す工程と
    を備えたことを特徴とする組合せオイルリングのサイド
    レールの製造方法。
  8. 【請求項8】 サイドレール素材をコイリング成形する
    工程と、コイリング材を合口切断する工程と、合口切断
    工程の前あるいは後にイオン窒化処理を施して外周面に
    のみ窒化層を形成する工程と、軟質表面処理を施して上
    下面と内周面に軟質表面処理層を形成する工程と、上記
    処理を施し合口部を備えたサイドレールに仕上加工を施
    す工程とを備えたことを特徴とする組合せオイルリング
    のサイドレールの製造方法。
  9. 【請求項9】 サイドレール素材をコイリング成形する
    工程と、コイリング材を合口切断する工程と、合口切断
    工程の前あるいは後にイオン窒化処理を施して外周面に
    のみ窒化層を形成する工程と、合口切断工程の前あるい
    は後にめっき処理を施して内周面に硬質クロムめっきを
    形成する工程と、軟質表面処理を施して上下面に軟質表
    面処理層を形成する工程と、上記処理を施し合口部を備
    えたサイドレールに仕上加工を施す工程とを備えたこと
    を特徴とする組合せオイルリングのサイドレールの製造
    方法。
  10. 【請求項10】 軟質表面処理がりん酸塩被膜処理、フ
    ェロックス被膜処理、硫化物被膜処理、すずめっき、軟
    質合金めっき、銅めっき、ふっ化樹脂被膜処理、あるい
    はこれらの複合被膜処理であることを特徴とする請求項
    7、8、又は9記載の組合せオイルリングのサイドレー
    ルの製造方法。
JP22881791A 1990-11-15 1991-08-14 組合せオイルリングのサイドレールおよびその製造方法 Pending JPH0544575A (ja)

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EP91310568A EP0486320B1 (en) 1990-11-15 1991-11-15 Method of manufacturing a side rail of combined oil ring
DE1991620634 DE69120634T2 (de) 1990-11-15 1991-11-15 Verfahren zum Herstellen der Seitenleiste eines zusammengesetzten Ölrings
US08/189,723 US5469616A (en) 1990-11-15 1994-01-31 Method of manufacturing a side rail of a combined oil ring

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