JPH06235461A - Combined oil ring - Google Patents

Combined oil ring

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JPH06235461A
JPH06235461A JP5041799A JP4179993A JPH06235461A JP H06235461 A JPH06235461 A JP H06235461A JP 5041799 A JP5041799 A JP 5041799A JP 4179993 A JP4179993 A JP 4179993A JP H06235461 A JPH06235461 A JP H06235461A
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JP
Japan
Prior art keywords
inner peripheral
spacer expander
side rail
oil ring
peripheral surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP5041799A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Shinada
学 品田
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent increase of oil consumption as a side ring independently rotates. CONSTITUTION:On a side rail inner peripheral surface 3 of a combined oil ring constituted of two pieces of side rails 1 and a spacer expander 2 sandwiched by the side rails 1 and having a lug part 4 engaged with their inner peripheral surfaces, a soft metal plated layer of copper, copper alloy and the like of micro Vickers hardness 150-350, thickness 5-30mum is formed and to the spacer expander 2, nitriding is applied.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2枚のサイドレールと
その間に挟まれ、これらのサイドレール内周面を係止さ
せる耳部が内周部に形成されたスペーサエキスパンダと
より成る内燃機関の組合せオイルリングに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine which comprises two side rails and a spacer expander which is sandwiched between the side rails and has ears for locking the inner peripheral surfaces of these side rails. A combination oil ring of an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、内燃機関のシリンダ内を
往復動するピストンには、圧力リングの他オイルリング
が嵌装され、シリンダ壁面から潤滑油を掻き落して、こ
れが燃焼するのを防止するようにしている。
2. Description of the Related Art As is well known, a piston that reciprocates in a cylinder of an internal combustion engine is fitted with an oil ring in addition to a pressure ring to scrape off lubricating oil from the wall surface of the cylinder and prevent it from burning. I am trying to do it.

【0003】オイルリングとしては、図1及び図2に一
例を示す如く、2枚のサイドレール1と、その間に挟ま
れ、これらのサイドレール内周面3を係止させる耳部4
が内周部より軸方向両側に突設され、半径方向外方に拡
がろうとする弾力を有するスペーサエキスパンダ2とよ
り成る組合せオイルリングがバネ特性が従来の一体型オ
イルリングに比して良好であり、シリンダ内面に対する
追随性が優れていることから広く採用されている。
As an oil ring, as shown in FIGS. 1 and 2, two side rails 1 and an ear portion 4 which is sandwiched between the side rails 1 and locks the inner peripheral surfaces 3 of the side rails.
Of the combination oil ring, which is formed by projecting from the inner peripheral portion on both sides in the axial direction and having the elasticity to expand outward in the radial direction, has a better spring characteristic than the conventional integrated oil ring. It is widely used because of its excellent followability to the inner surface of the cylinder.

【0004】図示の例では、スペーサエキスパンダ2は
軸方向に凹凸を有し、円周方向に延びる波形に形成さ
れ、一対のサイドレール1と組合せて、ピストンのリン
グ溝の中に嵌装された状態でスペーサエキスパンダ2は
半径方向外方に拡がろうとする弾発力と、軸方向の厚さ
が増加する方向の弾発力を生じ、これによりサイドレー
ル1は、リング溝の側面に押しつけられながら内周面3
がスペーサエキスパンダ2の耳部4の外側面により外方
へ押され、サイドレール1の外周面がシリンダの内面5
に圧接して摺動することになる。
In the illustrated example, the spacer expander 2 has a concavo-convex shape in the axial direction, is formed in a corrugated shape extending in the circumferential direction, and is fitted in the ring groove of the piston in combination with the pair of side rails 1. In this state, the spacer expander 2 generates an elastic force that tends to expand outward in the radial direction and an elastic force that increases the axial thickness, whereby the side rail 1 is attached to the side surface of the ring groove. Inner surface 3 while being pressed
Is pushed outward by the outer surface of the ear portion 4 of the spacer expander 2, and the outer peripheral surface of the side rail 1 is the inner surface 5 of the cylinder.
It will be pressed against and will slide.

【0005】組合せオイルリングは、上記のように、サ
イドレールの内周面3とスペーサエキスパンダ2の耳部
4の外側面とは強く押し合っているので、ピストンが往
復動を繰返しているうちに、サイドレール1の内周面3
とスペーサエキスパンダ2の耳部4の外側面とは互いに
圧接しながら摩擦し合う。
As described above, in the combined oil ring, the inner peripheral surface 3 of the side rail and the outer surface of the ear portion 4 of the spacer expander 2 are strongly pressed against each other, so that the piston repeatedly reciprocates. On the inner surface 3 of the side rail 1
And the outer surface of the ear portion 4 of the spacer expander 2 rub against each other while being in pressure contact with each other.

【0006】従来、スペーサエキスパンダとサイドレー
ルには窒化処理が施されており、サイドレールの内周面
には窒化処理によって耐摩耗性の優れた窒化層が形成さ
れているので、摩耗はしないものの、スペーサエキスパ
ンダの耳部と当接し、ピストンの往復運動の繰返しによ
り押し合っても、サイドレールの内周面の断面は円弧状
形状で表面は硬く、したがってスペーサエキスパンダの
耳部の喰い込みは起きず、その結果、サイドレール内周
面とスペーサエキスパンダの相互間の固定はなされず、
サイドレールの単独回転が早期のうちに進行してしま
う。
Conventionally, the spacer expander and the side rails have been subjected to a nitriding treatment, and the inner peripheral surface of the side rails has a nitride layer excellent in wear resistance formed by the nitriding treatment, so that no abrasion occurs. However, even if they come into contact with the ears of the spacer expander and push them against each other by repeating the reciprocating motion of the piston, the cross section of the inner peripheral surface of the side rail is arcuate and the surface is hard, and therefore the ears of the spacer expander are eaten. As a result, the inner surface of the side rail and the spacer expander are not fixed to each other.
The independent rotation of the side rail will progress early.

【0007】サイドレールが単独回転すると、その結果
オイルリングのシール性が低下し、潤滑油消費量の増加
をもたらす等の好ましからぬ影響が出てくる。
When the side rail rotates independently, the sealing performance of the oil ring deteriorates, resulting in an increase in the amount of lubricating oil consumed, which is an undesirable effect.

【0008】その対策として、例えば、実願昭58−1
10180号公報には、組合せオイルリングのサイドレ
ールの内周面、あるいはスペーサエキスパンダの耳部に
低摩擦係数非金属材の被覆層を形成させる方法が開示さ
れている。しかし、低摩擦係数の非金属材料、例えば4
ふっ化エチレン(商品名テフロン等)等の有機樹脂コー
ティングをして形成させた被覆層は軟らか過ぎ、初期の
段階で磨滅し、喰込みがなされず、回転してしまうと言
う欠点がある。
As a countermeasure, for example, Japanese Patent Application No. 58-1
Japanese Patent No. 10180 discloses a method of forming a coating layer of a non-metallic material having a low coefficient of friction on the inner peripheral surface of the side rail of the combined oil ring or on the ears of the spacer expander. However, non-metallic materials with a low coefficient of friction, such as 4
The coating layer formed by coating with an organic resin such as ethylene fluoride (trade name: Teflon) is too soft, wears off at an early stage, does not bite, and rotates.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の組合
せオイルリングの上記の欠点にかんがみ、サイドレール
の内周面とスペーサエキスパンダの耳部との当接部にお
いて、長期にわたってサイドレールの単独回転を防止さ
せることが可能な組合せオイルリングを提供することを
課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional combined oil ring, and at the contact portion between the inner peripheral surface of the side rail and the ear portion of the spacer expander, the side rail of the side rail is extended for a long period of time. An object of the present invention is to provide a combined oil ring capable of preventing independent rotation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、2枚のサイドレールと、これらに挟まれ
たスペーサエキスパンダとより成る前述の構成を有する
組合せオイルリングにおいて、上記のサイドレールの内
周面にマイクロビッカース硬度150〜350、膜厚5
〜30μmの軟質金属めっき層が形成され、上記のスペ
ーサエキスパンダの表面に窒化処理層が形成されたこと
を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a combination oil ring having the above-mentioned structure, which comprises two side rails and a spacer expander sandwiched between these side rails. Micro Vickers hardness 150-350, film thickness 5 on the inner surface of the side rail
A soft metal plating layer having a thickness of up to 30 μm is formed, and a nitriding layer is formed on the surface of the spacer expander.

【0011】[0011]

【作用】上記のサイドレール内周面に形成された軟質金
属めっき層のマイクロビッカース硬度150〜350、
膜厚5〜30μmは、窒化処理層が施されたスペーサエ
キスパンダの耳部にサイドレールの内周面を押し当て
て、ピストンを往復運動させた場合、繰返しでの押し合
いで耳部が軟質金属層に喰い込み、喰込み状態を維持す
るのに適する値である。
The micro Vickers hardness of the soft metal plating layer formed on the inner surface of the side rail is 150 to 350,
When the inner peripheral surface of the side rail is pressed against the ears of the spacer expander with the nitriding layer and the piston is reciprocated, the ears are made of a soft metal due to repeated pressing. It is a value suitable for biting into a layer and maintaining the biting state.

【0012】サイドレール内周面の硬さが、錫や鉛のよ
うにマイクロビッカース硬度150以下ではすぐに摩耗
してしまい、350以上では喰込みが進展せず、相対位
置を固定することができない。したがって、サイドレー
ル内周面の硬さは、マイクロビッカース硬度150〜3
00の範囲とするのが適当である。
If the hardness of the inner peripheral surface of the side rail is such that tin or lead has a micro Vickers hardness of 150 or less, the side rail is immediately worn, and if the hardness is 350 or more, the bite does not progress and the relative position cannot be fixed. . Therefore, the hardness of the inner surface of the side rail is 150 to 3 micro Vickers hardness.
A range of 00 is suitable.

【0013】この硬度範囲を有する軟質金属としては、
銅、銅−錫、銅−亜鉛系の銅合金めっきが適しており、
エンジン内における錆の発生や腐食も問題はない。
As a soft metal having this hardness range,
Copper, copper-tin, copper-zinc based copper alloy plating is suitable,
There is no problem with rust or corrosion in the engine.

【0014】また、軟質金属めっき層の厚みとしては、
5μm以下では喰い込み保持力が弱く効果がない。30
μm以下の厚みで充分に固定維持されるので、膜厚は5
〜30μmの範囲とするのが適当であり、より好ましく
は10〜25μmとするのがよい。
As the thickness of the soft metal plating layer,
If it is 5 μm or less, the bite holding force is weak and there is no effect. Thirty
Since the thickness is 5 μm or less, it can be sufficiently fixed and maintained.
It is suitable to be in the range of ˜30 μm, more preferably 10 to 25 μm.

【0015】以上のことから、本発明によりマイクロビ
ッカース硬度150〜350、膜厚5〜30μmの軟質
金属めっき層を施したサイドレール内周面に窒化処理層
が施されたスペーサエキスパンダの耳部を当接させ、ピ
ストンを往復運動させた場合、耳部がサイドレール内周
面に適切に喰込み、喰込み状態を維持することができ、
サイドレールとスペーサエキスパンダの相対位置を固定
することができる。
From the above, according to the present invention, the ear portion of the spacer expander in which the nitriding layer is applied to the inner peripheral surface of the side rail on which the soft metal plating layer having the micro Vickers hardness of 150 to 350 and the film thickness of 5 to 30 μm is applied. When the piston is reciprocated, the ears can appropriately bite into the inner peripheral surface of the side rail and maintain the biting state.
The relative position of the side rail and the spacer expander can be fixed.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明の実施例を比較例と対比し
て、試験結果を示す図面を用いて詳細に説明する。本発
明の実施例及び2つの比較例の組合せオイルリングの夫
々のスペーサエキスパンダ表面及びサイドレール内周面
の処理は表1のとおりである。
EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing test results in comparison with comparative examples. Table 1 shows the treatment of the spacer expander surface and the side rail inner peripheral surface of each of the combined oil rings of the example of the present invention and the two comparative examples.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】表1に示す表面処理を施されたスペーサエ
キスパンダとサイドレールとを組合せた組合せオイルリ
ングをピストンに嵌装し、鋳鉄製シリンダに装着して、
100時間のベンチテストを行ない、オイル消費量を計
測した。運転条件は次のとおりである。 6500rpm ×4/4×100hr 油温:120〜130℃ 水温:約90℃ オイル:ヂゼラックス、10W−30 エンジン:83mmφ、4サイクル、直列4気筒、水冷 燃料:無鉛ガソリン
A combination oil ring obtained by combining a surface expander and a side rail shown in Table 1 was fitted on a piston and mounted on a cast iron cylinder.
A 100-hour bench test was performed to measure oil consumption. The operating conditions are as follows. 6500 rpm x 4/4 x 100 hr Oil temperature: 120-130 ° C Water temperature: approx. 90 ° C Oil: Dezerax, 10W-30 Engine: 83mmφ, 4 cycles, in-line 4 cylinder, water cooling Fuel: Unleaded gasoline

【0019】試験結果を、図3に示す。図中○は本発明
の実施例に対する測定値、△と●は夫々、比較例1と2
に対する測定値である。この試験結果より、本発明の実
施例のピストンリングは、窒化処理のみを行なったサイ
ドレールや、その上にクロムめっきを行なったサイドレ
ールと組合せた比較例に比べて、初期の時点からオイル
の消費量が少なくなっていることが判る。これは、サイ
ドレールの内周面に施された軟質金属めっきの銅−錫合
金めっき層にスペーサエキスパンダの耳部が喰い込み、
サイドレールの単独回転を防いだ結果によるものであ
る。また、銅−錫合金めっき層への喰込み量は15μm
であり、クロムめっきの3μm、窒化層の2μmに比べ
て耳部の喰込みが深く、耳部が固定されていることが判
る。又、比較例のサイドレールには、サイドレールがス
ペーサエキスパンダに対して回転したマークが確認出来
ることから、クロムめっきや窒化処理のみの層は硬度が
高く、スペーサエキスパンダの耳部がサイドレールの内
周面に喰込む量が浅いと、サイドレールが単独回転して
しまうことからオイル消費量が増加することが理解でき
る。
The test results are shown in FIG. In the figure, ◯ is the measured value for the example of the present invention, Δ and ● are comparative examples 1 and 2, respectively.
Is the measured value for. From this test result, the piston ring of the example of the present invention, compared with the comparative example in which the side rail that was only subjected to nitriding treatment, and the side rail that was subjected to chrome plating on it, It can be seen that the consumption is low. This is because the ear of the spacer expander bites into the copper-tin alloy plating layer of soft metal plating applied to the inner peripheral surface of the side rail,
This is the result of preventing the side rails from rotating independently. The amount of bite into the copper-tin alloy plating layer is 15 μm.
It can be seen that the depth of the ears is deeper and the ears are fixed as compared with 3 μm for chrome plating and 2 μm for the nitride layer. In addition, in the side rail of the comparative example, the mark that the side rail is rotated with respect to the spacer expander can be confirmed. It can be understood that the oil consumption increases because the side rail rotates independently if the amount of biting into the inner peripheral surface of the is small.

【0020】上記の実施例の説明には、軟質金属とし
て、銅−錫合金を一例として挙げたが、この他、銅、銅
−亜鉛合金等も適等な金属である。
In the above description of the embodiments, a copper-tin alloy was given as an example of the soft metal, but copper, copper-zinc alloy and the like are also suitable metals.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、組合せオ
イルリングのサイドレールの単独回転を、長期に亘って
防止することができ、オイル消費量を低減させることが
できる。
As described above, according to the present invention, the independent rotation of the side rails of the combined oil ring can be prevented for a long period of time, and the oil consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明が適用される組合せオイルリングの構成
を示す部分斜視図である。
FIG. 1 is a partial perspective view showing a configuration of a combined oil ring to which the present invention is applied.

【図2】図1のII−II線による断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【図3】本発明の実施例及び比較例の実機試験によるオ
イル消費量を比較して示す曲線図である。
FIG. 3 is a curve diagram showing a comparison of oil consumption in actual machine tests of an example of the present invention and a comparative example.

【符号の説明】 1 サイドレール 2 スペーサエキスパンダ 3 サイドレール内周面 4 スペーサエキスパンダの耳部 5 シリンダの内面[Explanation of symbols] 1 Side rail 2 Spacer expander 3 Side rail inner peripheral surface 4 Spacer expander ears 5 Inner surface of cylinder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2枚のサイドレールと、これらに挟ま
れ、これらサイドレールの内周面を係止させる耳部が内
周部の軸方向両側に突設されたスペーサエキスパンダと
より成り、組合せてピストンのリング溝に嵌装された状
態で、上記スペーサエキスパンダの上記耳部の外側面
が、上記スペーサエキスパンダ自身の弾力により上記サ
イドレールの内周面を外方に押し、サイドレールの外周
面をシリンダ内面に摺動可能に圧接させる内燃機関の組
合せオイルリングにおいて、 上記サイドレールの内周面にマイクロビッカース硬度1
50〜350、膜厚5〜30μmの軟質金属めっき層が
形成され、上記のスペーサエキスパンダ表面に窒化処理
層が形成されたことを特徴とする組合せオイルリング。
1. A pair of side rails and a spacer expander which is sandwiched between these side rails and has ears for locking the inner peripheral surfaces of these side rails so as to project axially on both sides of the inner peripheral portion, The outer surface of the ears of the spacer expander, when fitted together in the ring groove of the piston, pushes the inner peripheral surface of the side rail outward by the elasticity of the spacer expander itself, In the combined oil ring of the internal combustion engine, the outer peripheral surface of which is slidably pressed against the inner surface of the cylinder, the micro Vickers hardness 1 is applied to the inner peripheral surface of the side rail.
A combined oil ring, wherein a soft metal plating layer having a thickness of 50 to 350 and a film thickness of 5 to 30 μm is formed, and a nitriding layer is formed on the surface of the spacer expander.
JP5041799A 1993-02-08 1993-02-08 Combined oil ring Pending JPH06235461A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2012390548B2 (en) * 2012-09-18 2016-03-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Redox flow battery
KR101964765B1 (en) 2017-09-29 2019-04-02 티피알 가부시키가이샤 Segment, combination oiling and manufacturing method of segment

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Effective date: 20040225