JPH09196173A - 組合せオイルリング - Google Patents
組合せオイルリングInfo
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- JPH09196173A JPH09196173A JP2046896A JP2046896A JPH09196173A JP H09196173 A JPH09196173 A JP H09196173A JP 2046896 A JP2046896 A JP 2046896A JP 2046896 A JP2046896 A JP 2046896A JP H09196173 A JPH09196173 A JP H09196173A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ
の耐久性を改善し、圧縮点火機関にも適用可能な組合せ
オイルリングを提供する。 【解決手段】 組合せオイルリング４は上下一対のサイ
ドレール５，６と、スペーサエキスパンダ７と、コイル
エキスパンダ８とからなる。サイドレール５，６はマル
テンサイト系ステンレス鋼からなり、ガス窒化処理を施
してある。スペーサエキスパンダ７はオーステナイト系
ステンレス鋼からなり、断面が略コ字形状で、全表面に
形成されている軟窒化層２０上の外周面にイオンプレー
ティングによって硬度ＨＶ１３００〜２０００の硬さの
Ｃｒ2 Ｎ皮膜２１を３〜３０μｍの厚さで形成してあ
る。内周面の軟窒化層２０上にＮｉ系複合めっき皮膜あ
るいはＣｒ2 Ｎ皮膜を形成する場合もある。コイルエキ
スパンダ８はオーステナイト系ステンレス鋼からなり、
タフトライド処理を施してある。
の耐久性を改善し、圧縮点火機関にも適用可能な組合せ
オイルリングを提供する。 【解決手段】 組合せオイルリング４は上下一対のサイ
ドレール５，６と、スペーサエキスパンダ７と、コイル
エキスパンダ８とからなる。サイドレール５，６はマル
テンサイト系ステンレス鋼からなり、ガス窒化処理を施
してある。スペーサエキスパンダ７はオーステナイト系
ステンレス鋼からなり、断面が略コ字形状で、全表面に
形成されている軟窒化層２０上の外周面にイオンプレー
ティングによって硬度ＨＶ１３００〜２０００の硬さの
Ｃｒ2 Ｎ皮膜２１を３〜３０μｍの厚さで形成してあ
る。内周面の軟窒化層２０上にＮｉ系複合めっき皮膜あ
るいはＣｒ2 Ｎ皮膜を形成する場合もある。コイルエキ
スパンダ８はオーステナイト系ステンレス鋼からなり、
タフトライド処理を施してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンに装着される組合せオイルリングに関し、特に圧縮点
火機関に適用して有効である。
ンに装着される組合せオイルリングに関し、特に圧縮点
火機関に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】往復動内燃機関に使用されるオイルリン
グの１種に、上下一対のサイドレールと、これらのサイ
ドレールをシリンダ内周面とリング溝側面とに押圧付勢
するスペーサエキスパンダとからなる３ピースの組合せ
オイルリングがあり、主としてガソリンエンジンに使用
されている。この種の組合せオイルリングは、サイドレ
ール外周面、サイドレール内周面、サイドレール内周面
を押圧するスペーサエキスパンダのサイドレール押圧片
のいずれか一つが摩耗すると、スペーサエキスパンダが
サイドレールを押圧する力が減少するので、オイルリン
グ性能が低下する。これらの摩耗しやすい部分の耐摩耗
性を改善するために、サイドレールは、マルテンサイト
系ステンレス鋼製で、ガス窒化処理を施され、スペーサ
エキスパンダは、オーステナイト系ステンレス鋼製で、
軟窒化処理が施されるのが一般的である。
グの１種に、上下一対のサイドレールと、これらのサイ
ドレールをシリンダ内周面とリング溝側面とに押圧付勢
するスペーサエキスパンダとからなる３ピースの組合せ
オイルリングがあり、主としてガソリンエンジンに使用
されている。この種の組合せオイルリングは、サイドレ
ール外周面、サイドレール内周面、サイドレール内周面
を押圧するスペーサエキスパンダのサイドレール押圧片
のいずれか一つが摩耗すると、スペーサエキスパンダが
サイドレールを押圧する力が減少するので、オイルリン
グ性能が低下する。これらの摩耗しやすい部分の耐摩耗
性を改善するために、サイドレールは、マルテンサイト
系ステンレス鋼製で、ガス窒化処理を施され、スペーサ
エキスパンダは、オーステナイト系ステンレス鋼製で、
軟窒化処理が施されるのが一般的である。
【０００３】しかしながら、上記の組合せオイルリング
は、高負荷・長寿命のディーゼルエンジンには耐摩耗
性、耐久性、信頼性が不足するため使用されていない。
は、高負荷・長寿命のディーゼルエンジンには耐摩耗
性、耐久性、信頼性が不足するため使用されていない。
【０００４】上述した張力減退を抑制できる可能性をも
った組合せオイルリングが特公昭６０−５５７０３号に
提案されている。これは、前述の３ピースの組合せオイ
ルリングにおけるスペーサエキスパンダの内周側にスペ
ーサエキスパンダを押圧するコイルエキスパンダを配置
したものである。３ピースの組合せオイルリングのスペ
ーサエキスパンダと比較すると、コイルエキスパンダは
コイル素線の全長が長く細いので、ばね係数を小さくで
き、従って摩耗した場合でも張力減退が小さい。しか
も、圧縮点火機関に一般的に使用されている、オイルリ
ングとコイルエキスパンダとからなる２ピースの組合せ
オイルリングと比較すると、リング溝側面のシール性能
を有するので、優れた組合せオイルリングとなり得る可
能性を有している。
った組合せオイルリングが特公昭６０−５５７０３号に
提案されている。これは、前述の３ピースの組合せオイ
ルリングにおけるスペーサエキスパンダの内周側にスペ
ーサエキスパンダを押圧するコイルエキスパンダを配置
したものである。３ピースの組合せオイルリングのスペ
ーサエキスパンダと比較すると、コイルエキスパンダは
コイル素線の全長が長く細いので、ばね係数を小さくで
き、従って摩耗した場合でも張力減退が小さい。しか
も、圧縮点火機関に一般的に使用されている、オイルリ
ングとコイルエキスパンダとからなる２ピースの組合せ
オイルリングと比較すると、リング溝側面のシール性能
を有するので、優れた組合せオイルリングとなり得る可
能性を有している。
【０００５】しかしながら、この４ピースの組合せオイ
ルリングも、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧
片およびコイルエキスパンダとの摺接部の摩耗防止方法
が提供されなかったため、未だ圧縮点火機関に使用され
ていない。
ルリングも、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧
片およびコイルエキスパンダとの摺接部の摩耗防止方法
が提供されなかったため、未だ圧縮点火機関に使用され
ていない。
【０００６】スペーサエキスパンダの摩耗を抑制する技
術として、以下に説明する技術が提案されている。 ・外表面にＮｉ系複合めっきを施したスペーサエキスパ
ンダ（実公平６−３１７０号）。 ・スペーサエキスパンダの表面に、軟窒化またはＣｒめ
っきを施し、その上にＣｒＮ皮膜を形成した組合せオイ
ルリング（実公平１−２２９２４号）。 ・サイドレール内周面にＣＶＤによるＴｉＮ等の硬質皮
膜を形成し、スペーサエキスパンダ外周面に窒化クロム
皮膜を形成した組合せオイルリング（特開平６−２３５
４６２号）。
術として、以下に説明する技術が提案されている。 ・外表面にＮｉ系複合めっきを施したスペーサエキスパ
ンダ（実公平６−３１７０号）。 ・スペーサエキスパンダの表面に、軟窒化またはＣｒめ
っきを施し、その上にＣｒＮ皮膜を形成した組合せオイ
ルリング（実公平１−２２９２４号）。 ・サイドレール内周面にＣＶＤによるＴｉＮ等の硬質皮
膜を形成し、スペーサエキスパンダ外周面に窒化クロム
皮膜を形成した組合せオイルリング（特開平６−２３５
４６２号）。
【０００７】また、硬質のＰＶＤ皮膜を圧縮リングに施
す技術として、以下に説明する技術が提案されている。 ・外周面にＣｒとＣｒ2 Ｎとからなる複合皮膜を形成し
たピストンリング（特公平６−２５５９７号）。 ・ピストンリングの外周面に厚さ１０〜５０μｍのＣｒ
2 Ｎ皮膜を反応性イオンプレーティングにより形成する
（特開平１−１５６４６１号）。 ・外周面にＣｒ2 ＮとＣｒＮとからなる複合皮膜を形成
したピストンリング（特開平１−１５９４４９号）。 ・軟窒化またはＣｒめっきを施し、その上にＣｒＮ皮膜
を形成した圧縮リング（実公平１−２２９２１号および
実公平１−２２９２２号）。
す技術として、以下に説明する技術が提案されている。 ・外周面にＣｒとＣｒ2 Ｎとからなる複合皮膜を形成し
たピストンリング（特公平６−２５５９７号）。 ・ピストンリングの外周面に厚さ１０〜５０μｍのＣｒ
2 Ｎ皮膜を反応性イオンプレーティングにより形成する
（特開平１−１５６４６１号）。 ・外周面にＣｒ2 ＮとＣｒＮとからなる複合皮膜を形成
したピストンリング（特開平１−１５９４４９号）。 ・軟窒化またはＣｒめっきを施し、その上にＣｒＮ皮膜
を形成した圧縮リング（実公平１−２２９２１号および
実公平１−２２９２２号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実公平６−３
１７０号のスペーサエキスパンダは、耐摩耗性、信頼性
が充分でない。実公平１−２２９２４号、特開平６−２
３５４６２号のスペーサエキスパンダについては、Ｃｒ
Ｎ皮膜をスペーサエキスパンダのサイドレール押圧片に
適用すると、靱性が乏しいため運転中に剥離することが
分かってきた。
１７０号のスペーサエキスパンダは、耐摩耗性、信頼性
が充分でない。実公平１−２２９２４号、特開平６−２
３５４６２号のスペーサエキスパンダについては、Ｃｒ
Ｎ皮膜をスペーサエキスパンダのサイドレール押圧片に
適用すると、靱性が乏しいため運転中に剥離することが
分かってきた。
【０００９】さらに、上記したように、圧縮リングの外
周面に適用可能なイオンプレーティング皮膜が、種々知
られている。しかし、圧縮リングの摺動条件は、 摺動相手：一般的に鋳鉄 摺動速度：１０ｍ／ｓのオーダー 圧力 ：２ｋｇｆ／ｃｍ2 前後 潤滑条件：主として流体潤滑 である。
周面に適用可能なイオンプレーティング皮膜が、種々知
られている。しかし、圧縮リングの摺動条件は、 摺動相手：一般的に鋳鉄 摺動速度：１０ｍ／ｓのオーダー 圧力 ：２ｋｇｆ／ｃｍ2 前後 潤滑条件：主として流体潤滑 である。
【００１０】これに対して、スペーサエキスパンダのサ
イドレール押圧片の摺動条件は、 摺動相手：ガス窒化したマルテンサイト系ステンレス鋼 摺動速度：ほとんど ０ 圧力 ：２０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上 潤滑条件：主として境界潤滑 であり、圧縮リングの摺動条件とは異なっている。した
がって、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧片に
は上述した圧縮リングに適用されているＰＶＤ皮膜を直
ちに適用可能でないことを意味している。
イドレール押圧片の摺動条件は、 摺動相手：ガス窒化したマルテンサイト系ステンレス鋼 摺動速度：ほとんど ０ 圧力 ：２０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上 潤滑条件：主として境界潤滑 であり、圧縮リングの摺動条件とは異なっている。した
がって、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧片に
は上述した圧縮リングに適用されているＰＶＤ皮膜を直
ちに適用可能でないことを意味している。
【００１１】本発明の課題は、組合せオイルリングのス
ペーサエキスパンダの耐久性を改善し、圧縮点火機関に
も適用可能な組合せオイルリングを提供することにあ
る。
ペーサエキスパンダの耐久性を改善し、圧縮点火機関に
も適用可能な組合せオイルリングを提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、サイドレール
内周面と接触するスペーサエキスパンダのサイドレール
押圧片に、耐摩耗性に優れた皮膜を形成し、さらに、ス
ペーサエキスパンダのコイルエキスパンダと接触する内
周部分に耐摩耗性に優れた皮膜を形成することにより、
上記課題を達成する。すなわち、本発明は、上下一対の
サイドレールと、これらのサイドレールを押圧するサイ
ドレール押圧片を有しているスペーサエキスパンダと、
スペーサエキスパンダの内周側に配置されスペーサエキ
スパンダを押圧するコイルエキスパンダとからなる組合
せオイルリングにおいて、前記スペーサエキスパンダの
サイドレール押圧片がサイドレールと接触する部分にＣ
ｒ2 Ｎ皮膜を有しており、かつ、スペーサエキスパンダ
の内周のコイルエキスパンダと接触する部分に軟窒化
層、窒化層、Ｎｉ系複合めっき皮膜、およびＣｒ2 Ｎ皮
膜の中のいずれかが形成されていることを特徴とする。
内周面と接触するスペーサエキスパンダのサイドレール
押圧片に、耐摩耗性に優れた皮膜を形成し、さらに、ス
ペーサエキスパンダのコイルエキスパンダと接触する内
周部分に耐摩耗性に優れた皮膜を形成することにより、
上記課題を達成する。すなわち、本発明は、上下一対の
サイドレールと、これらのサイドレールを押圧するサイ
ドレール押圧片を有しているスペーサエキスパンダと、
スペーサエキスパンダの内周側に配置されスペーサエキ
スパンダを押圧するコイルエキスパンダとからなる組合
せオイルリングにおいて、前記スペーサエキスパンダの
サイドレール押圧片がサイドレールと接触する部分にＣ
ｒ2 Ｎ皮膜を有しており、かつ、スペーサエキスパンダ
の内周のコイルエキスパンダと接触する部分に軟窒化
層、窒化層、Ｎｉ系複合めっき皮膜、およびＣｒ2 Ｎ皮
膜の中のいずれかが形成されていることを特徴とする。
【００１３】スペーサエキスパンダのサイドレール押圧
片に形成されるＣｒ2 Ｎ皮膜の硬さは、ビッカース硬度
でＨＶ１３００〜２０００とするのが望ましい。これ
は、硬さがＨＶ１３００未満の場合、耐摩耗性が劣るた
め潤滑油消費量が多くなり、ＨＶ２０００を越えると、
長時間運転後にクラックまたは剥離が生じるためであ
る。
片に形成されるＣｒ2 Ｎ皮膜の硬さは、ビッカース硬度
でＨＶ１３００〜２０００とするのが望ましい。これ
は、硬さがＨＶ１３００未満の場合、耐摩耗性が劣るた
め潤滑油消費量が多くなり、ＨＶ２０００を越えると、
長時間運転後にクラックまたは剥離が生じるためであ
る。
【００１４】また、Ｃｒ2 Ｎ皮膜の厚さは３〜３０μｍ
とするのが望ましい。これは、皮膜の厚さが３μｍ未満
であると、耐久性が不足し、皮膜の厚さが３０μｍを越
えると、耐摩耗性は充分であるが、密着性のよい皮膜を
形成することが困難になるからである。
とするのが望ましい。これは、皮膜の厚さが３μｍ未満
であると、耐久性が不足し、皮膜の厚さが３０μｍを越
えると、耐摩耗性は充分であるが、密着性のよい皮膜を
形成することが困難になるからである。
【００１５】イオンプレーティングによって本発明のＣ
ｒ2 Ｎ皮膜を得るには、イオンプレーティング装置にお
いて、処理室内の窒素内圧と蒸発源であるＣｒの蒸発速
度を制御することによる。さらに、Ｃｒ2 Ｎ皮膜の硬さ
はバイアス電圧で制御することが可能である。
ｒ2 Ｎ皮膜を得るには、イオンプレーティング装置にお
いて、処理室内の窒素内圧と蒸発源であるＣｒの蒸発速
度を制御することによる。さらに、Ｃｒ2 Ｎ皮膜の硬さ
はバイアス電圧で制御することが可能である。
【００１６】なお、サイドレールはスペーサエキスパン
ダのサイドレール押圧片と接触する部分に窒化層または
軟窒化層が形成されるのが望ましい。また、コイルエキ
スパンダはスペーサエキスパンダの内周と接触する部分
に軟窒化層または窒化層が形成されるのが望ましい。
ダのサイドレール押圧片と接触する部分に窒化層または
軟窒化層が形成されるのが望ましい。また、コイルエキ
スパンダはスペーサエキスパンダの内周と接触する部分
に軟窒化層または窒化層が形成されるのが望ましい。
【００１７】本発明の組合せオイルリングは、上記のよ
うに、上下一対のサイドレールと、これらのサイドレー
ルを押圧するスペーサエキスパンダと、スペーサエキス
パンダを押圧するコイルエキスパンダとからなる構造を
有しているので、張力減退が少なく、かつ、リング溝側
面のシール性も優れている。そして、前記手段によっ
て、スペーサエキスパンダの耐摩耗性が高く、耐久性、
信頼性が高い。そのため、上記組合せオイルリング構成
上の特徴とスペーサエキスパンダの耐摩耗処理との組合
せによって、圧縮点火機関に使用した場合においても、
張力減退が抑制され、潤滑油消費量が少なくなる。
うに、上下一対のサイドレールと、これらのサイドレー
ルを押圧するスペーサエキスパンダと、スペーサエキス
パンダを押圧するコイルエキスパンダとからなる構造を
有しているので、張力減退が少なく、かつ、リング溝側
面のシール性も優れている。そして、前記手段によっ
て、スペーサエキスパンダの耐摩耗性が高く、耐久性、
信頼性が高い。そのため、上記組合せオイルリング構成
上の特徴とスペーサエキスパンダの耐摩耗処理との組合
せによって、圧縮点火機関に使用した場合においても、
張力減退が抑制され、潤滑油消費量が少なくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示
し、シリンダに挿入されたピストンのオイルリング溝に
装着されている組合せオイルリングを示す縦断面図であ
る。図１において、１はピストン、２はシリンダで、ピ
ストン１の外周面に形成されているオイルリング溝３に
組合せオイルリング４が装着されている。組合せオイル
リング４は、環状で合口を備えている上下一対のサイド
レール５，６と、環状で合口を備えているスペーサエキ
スパンダ７と、環状で合口を備えているコイルエキスパ
ンダ８とからなっている。
し、シリンダに挿入されたピストンのオイルリング溝に
装着されている組合せオイルリングを示す縦断面図であ
る。図１において、１はピストン、２はシリンダで、ピ
ストン１の外周面に形成されているオイルリング溝３に
組合せオイルリング４が装着されている。組合せオイル
リング４は、環状で合口を備えている上下一対のサイド
レール５，６と、環状で合口を備えているスペーサエキ
スパンダ７と、環状で合口を備えているコイルエキスパ
ンダ８とからなっている。
【００１９】スペーサエキスパンダ７は次のようにして
形成される。図２において、素材３０は長手方向中心線
に対して対称形状をなしており、オーステナイト系のス
テンレス鋼の薄鋼帯の長手方向に等間隔にオイル孔とな
る亀甲状の孔１６が列設されているとともに、これらの
孔１６の間の薄鋼帯の両側部に略Ｖ字状切欠部１７，１
８が形成されている。この素材３０を対称形に折り曲げ
加工する。即ち、屈曲線Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿って幅
方向両側を同一幅で同一方向に９０度屈曲する。次い
で、屈曲線Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄに沿って上下の端部を同
一幅で斜めに屈曲して起立させ、次に、屈曲線Ｅ−Ｅお
よびＦ−Ｆに沿って上下の起立片の端部を同一幅で水平
に屈曲する。素材３０を以上のように屈曲した後、下記
のまたはの工程が実施される。 ：サイドレール押圧片が内周側になるように環状に成
形する成形工程→合口形成のための切断工程→全表面に
軟窒化層を形成するタフトライド処理工程→外周面にＣ
ｒ2 Ｎ皮膜を形成するイオンプレーティング工程。 ：所定長さに切断する切断工程→サイドレール押圧片
が内周側になるように環状に成形する成形工程→全表面
に軟窒化層を形成するタフトライド処理工程→外周面に
Ｃｒ2 Ｎ皮膜を形成するイオンプレーティング工程。
形成される。図２において、素材３０は長手方向中心線
に対して対称形状をなしており、オーステナイト系のス
テンレス鋼の薄鋼帯の長手方向に等間隔にオイル孔とな
る亀甲状の孔１６が列設されているとともに、これらの
孔１６の間の薄鋼帯の両側部に略Ｖ字状切欠部１７，１
８が形成されている。この素材３０を対称形に折り曲げ
加工する。即ち、屈曲線Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿って幅
方向両側を同一幅で同一方向に９０度屈曲する。次い
で、屈曲線Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄに沿って上下の端部を同
一幅で斜めに屈曲して起立させ、次に、屈曲線Ｅ−Ｅお
よびＦ−Ｆに沿って上下の起立片の端部を同一幅で水平
に屈曲する。素材３０を以上のように屈曲した後、下記
のまたはの工程が実施される。 ：サイドレール押圧片が内周側になるように環状に成
形する成形工程→合口形成のための切断工程→全表面に
軟窒化層を形成するタフトライド処理工程→外周面にＣ
ｒ2 Ｎ皮膜を形成するイオンプレーティング工程。 ：所定長さに切断する切断工程→サイドレール押圧片
が内周側になるように環状に成形する成形工程→全表面
に軟窒化層を形成するタフトライド処理工程→外周面に
Ｃｒ2 Ｎ皮膜を形成するイオンプレーティング工程。
【００２０】すなわち、スペーサエキスパンダ７は、断
面が略コ字形状をなしており、一対の水平な上片９と下
片１０とが軸方向に離間して配置され、これらの外周が
垂直な直立片１１で接続されている。そして上片９と下
片１０の内周には半径方向内方に向かって斜めに起立す
るサイドレール押圧片１２，１３が複数個、円周方向に
等間隔をおいてそれぞれ形成されており、各サイドレー
ル押圧片１２，１３の内周にはさらに半径方向内方に水
平に延びる内片１４，１５がそれぞれ形成されている。
そして、上片９と直立片１１と下片１０とにかけて開口
しているオイル孔が円周方向に等間隔をおいて多数形成
されている。
面が略コ字形状をなしており、一対の水平な上片９と下
片１０とが軸方向に離間して配置され、これらの外周が
垂直な直立片１１で接続されている。そして上片９と下
片１０の内周には半径方向内方に向かって斜めに起立す
るサイドレール押圧片１２，１３が複数個、円周方向に
等間隔をおいてそれぞれ形成されており、各サイドレー
ル押圧片１２，１３の内周にはさらに半径方向内方に水
平に延びる内片１４，１５がそれぞれ形成されている。
そして、上片９と直立片１１と下片１０とにかけて開口
しているオイル孔が円周方向に等間隔をおいて多数形成
されている。
【００２１】スペーサエキスパンダ７は前述したよう
に、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
タフトライド処理が施されて全表面に硬度ＨＶ１１００
の軟窒化層２０が形成されている。そしてこの軟窒化層
２０上において、サイドレール押圧片１２，１３を含む
外周面に、イオンプレーティングによって、硬度ＨＶ１
３００〜２０００の硬さを有しているＣｒ2 Ｎ皮膜２１
が３〜３０μｍの厚さで形成されている。なお、Ｃｒ2
Ｎ皮膜の下地層は軟窒化層に代えて、Ｃｒめっき等でも
よい。
に、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
タフトライド処理が施されて全表面に硬度ＨＶ１１００
の軟窒化層２０が形成されている。そしてこの軟窒化層
２０上において、サイドレール押圧片１２，１３を含む
外周面に、イオンプレーティングによって、硬度ＨＶ１
３００〜２０００の硬さを有しているＣｒ2 Ｎ皮膜２１
が３〜３０μｍの厚さで形成されている。なお、Ｃｒ2
Ｎ皮膜の下地層は軟窒化層に代えて、Ｃｒめっき等でも
よい。
【００２２】一対のサイドレール５，６はマルテンサイ
ト系ステンレス鋼で形成されており、ガス窒化処理が施
されて、全表面に窒化層２２，２３が形成されている。
なお、サイドレールはイオン窒化によって内周面と外周
面とにのみ窒化層を形成するようにしてもよい。
ト系ステンレス鋼で形成されており、ガス窒化処理が施
されて、全表面に窒化層２２，２３が形成されている。
なお、サイドレールはイオン窒化によって内周面と外周
面とにのみ窒化層を形成するようにしてもよい。
【００２３】スペーサエキスパンダ７は、ピストン１の
オイルリング溝３内に、両合口端部が突き合わされて縮
められた状態で装着され、半径方向外方への拡張力を生
じるようにされており、一対のサイドレール５，６を上
下片９，１０で上下（軸方向）に離隔保持し、上下のサ
イドレール押圧片１２，１３が一対のサイドレール５，
６の内周面をそれぞれ押圧することによって、各サイド
レール５，６の外周面をシリンダ２の内周面２ａに密着
させるとともに、各サイドレール５，６の内周側の端部
をオイルリング溝３の側面３ａ，３ｂに密着させる。
オイルリング溝３内に、両合口端部が突き合わされて縮
められた状態で装着され、半径方向外方への拡張力を生
じるようにされており、一対のサイドレール５，６を上
下片９，１０で上下（軸方向）に離隔保持し、上下のサ
イドレール押圧片１２，１３が一対のサイドレール５，
６の内周面をそれぞれ押圧することによって、各サイド
レール５，６の外周面をシリンダ２の内周面２ａに密着
させるとともに、各サイドレール５，６の内周側の端部
をオイルリング溝３の側面３ａ，３ｂに密着させる。
【００２４】スペーサエキスパンダ７の内周側にはコイ
ルエキスパンダ８が装着されている。コイルエキスパン
ダ８は、断面円形の線材をコイル状に巻き、コイル外周
面を研削加工し、リング状としたものである。したがっ
て、線材の断面は図では円の外周側を切り欠いた形状に
形成されている。この研削面１９がスペーサエキスパン
ダ７のサイドレール押圧片１２，１３の基端部の内周に
接触するようにされている。なお、コイルエキスパンダ
８を形成する線材の断面形状は上記で示したものに限る
ことはなく、例えば円形や矩形等でもよい。
ルエキスパンダ８が装着されている。コイルエキスパン
ダ８は、断面円形の線材をコイル状に巻き、コイル外周
面を研削加工し、リング状としたものである。したがっ
て、線材の断面は図では円の外周側を切り欠いた形状に
形成されている。この研削面１９がスペーサエキスパン
ダ７のサイドレール押圧片１２，１３の基端部の内周に
接触するようにされている。なお、コイルエキスパンダ
８を形成する線材の断面形状は上記で示したものに限る
ことはなく、例えば円形や矩形等でもよい。
【００２５】コイルエキスパンダ８は、ピストン１のオ
イルリング溝３内に、両合口端部が突き合わされて縮め
られた状態で装着され、半径方向外方への拡張力を生じ
るようにされており、スペーサエキスパンダ７を半径方
向外方に押圧付勢する。
イルリング溝３内に、両合口端部が突き合わされて縮め
られた状態で装着され、半径方向外方への拡張力を生じ
るようにされており、スペーサエキスパンダ７を半径方
向外方に押圧付勢する。
【００２６】図３は本発明の別の実施形態を示してお
り、上記実施形態と相違する点は、上記実施形態で示し
たスペーサエキスパンダ７のサイドレール押圧片１２，
１３を含む内周面に、さらに、厚さ５〜３０μｍのＮｉ
系複合めっき皮膜、あるいはイオンプレーティングによ
って、硬度ＨＶ１３００〜２０００、厚さ３〜２０μｍ
のＣｒ2 Ｎ皮膜の耐摩耗性皮膜２４が形成されている。
Ｎｉ系複合めっき皮膜としては例えばＮｉ−Ｐ複合めっ
き皮膜やＮｉ−Ｃｏ−Ｐ複合めっき皮膜等を使用するこ
とができる。なお、Ｃｒ2 Ｎ皮膜の下地層は軟窒化層に
代えて、Ｃｒめっき等でもよい。
り、上記実施形態と相違する点は、上記実施形態で示し
たスペーサエキスパンダ７のサイドレール押圧片１２，
１３を含む内周面に、さらに、厚さ５〜３０μｍのＮｉ
系複合めっき皮膜、あるいはイオンプレーティングによ
って、硬度ＨＶ１３００〜２０００、厚さ３〜２０μｍ
のＣｒ2 Ｎ皮膜の耐摩耗性皮膜２４が形成されている。
Ｎｉ系複合めっき皮膜としては例えばＮｉ−Ｐ複合めっ
き皮膜やＮｉ−Ｃｏ−Ｐ複合めっき皮膜等を使用するこ
とができる。なお、Ｃｒ2 Ｎ皮膜の下地層は軟窒化層に
代えて、Ｃｒめっき等でもよい。
【００２７】以下、本発明の効果を確認するために行っ
た試験について説明する。前記実施の形態で示した構造
のオーステナイト系ステンレス鋼製のスペーサエキスパ
ンダと、全表面にガス窒化処理を施したマルテンサイト
系ステンレス鋼製のサイドレールと、全表面にタフトラ
イド処理を施したオーステナイト系ステンレス鋼製のコ
イルエキスパンダとからなる４ピースの組合せオイルリ
ングを使用して、エンジン実験を行った。
た試験について説明する。前記実施の形態で示した構造
のオーステナイト系ステンレス鋼製のスペーサエキスパ
ンダと、全表面にガス窒化処理を施したマルテンサイト
系ステンレス鋼製のサイドレールと、全表面にタフトラ
イド処理を施したオーステナイト系ステンレス鋼製のコ
イルエキスパンダとからなる４ピースの組合せオイルリ
ングを使用して、エンジン実験を行った。
【００２８】以下、実験条件および結果について説明す
る。 １．スペーサエキスパンダの皮膜の形成 スペーサエキスパンダに、表１に示す種々の耐摩耗処理
を施した。
る。 １．スペーサエキスパンダの皮膜の形成 スペーサエキスパンダに、表１に示す種々の耐摩耗処理
を施した。
【００２９】
【００３０】上記比較例１，２および実施例１，２，３
の詳細は以下の通りである。
の詳細は以下の通りである。
【００３１】比較例１：５８０℃、２０分の条件でタフ
トライド処理を行い、全表面に軟窒化層を形成した。Ｈ
Ｖ７００以上の軟窒化層の厚さは１８μｍであった。
トライド処理を行い、全表面に軟窒化層を形成した。Ｈ
Ｖ７００以上の軟窒化層の厚さは１８μｍであった。
【００３２】比較例２：スペーサエキスパンダのサイド
レール押圧片を含む外周面に、イオンプレーティングに
より、厚さ１０μｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成した。イオン
プレーティング条件は次の通りである。 イオンプレーティング装置：アークイオンプレーティン
グ装置 蒸発源：Ｃｒ 炉内窒素圧力：１．１ｍＴｏｒｒ バイアス電圧：３０Ｖ なお、イオンプレーティング後、Ｘ線回折によって析出
物がＣｒ2Ｎであることを確認した。また、皮膜の硬度
はＨＶ１８００であった。
レール押圧片を含む外周面に、イオンプレーティングに
より、厚さ１０μｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成した。イオン
プレーティング条件は次の通りである。 イオンプレーティング装置：アークイオンプレーティン
グ装置 蒸発源：Ｃｒ 炉内窒素圧力：１．１ｍＴｏｒｒ バイアス電圧：３０Ｖ なお、イオンプレーティング後、Ｘ線回折によって析出
物がＣｒ2Ｎであることを確認した。また、皮膜の硬度
はＨＶ１８００であった。
【００３３】実施例１：５８０℃、２０分の条件でタフ
トライド処理を行い、全表面に軟窒化層を形成した。Ｈ
Ｖ７００以上の軟窒化層の厚さは１８μｍであった。そ
の後、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧片を含
む外周面に、イオンプレーティングにより、厚さ１０μ
ｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成した。イオンプレーティングの
条件は比較例２と同じである。なお、イオンプレーティ
ング後、Ｘ線回折によって析出物がＣｒ2Ｎであること
を確認した。また、皮膜の硬度はＨＶ１８００であっ
た。
トライド処理を行い、全表面に軟窒化層を形成した。Ｈ
Ｖ７００以上の軟窒化層の厚さは１８μｍであった。そ
の後、スペーサエキスパンダのサイドレール押圧片を含
む外周面に、イオンプレーティングにより、厚さ１０μ
ｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成した。イオンプレーティングの
条件は比較例２と同じである。なお、イオンプレーティ
ング後、Ｘ線回折によって析出物がＣｒ2Ｎであること
を確認した。また、皮膜の硬度はＨＶ１８００であっ
た。
【００３４】実施例２：実施例１のスペーサエキスパン
ダのサイドレール押圧片を含む内周面に厚さ１０μｍの
複合めっき皮膜を形成した。複合めっきの条件は次の通
りである。 マトリックス：Ｎｉ−Ｐ（Ｐ：４．３重量％） 硬質粒子：ＳｉＣ 硬質粒子の体積比率：１２体積％ 硬質粒子の粒径：１．５μｍ以下 この複合めっきは、無電解コンポジット（奥野製薬工業
株式会社）を使用し、温度９０℃、時間８０ｍｉｎで、
めっきできる。
ダのサイドレール押圧片を含む内周面に厚さ１０μｍの
複合めっき皮膜を形成した。複合めっきの条件は次の通
りである。 マトリックス：Ｎｉ−Ｐ（Ｐ：４．３重量％） 硬質粒子：ＳｉＣ 硬質粒子の体積比率：１２体積％ 硬質粒子の粒径：１．５μｍ以下 この複合めっきは、無電解コンポジット（奥野製薬工業
株式会社）を使用し、温度９０℃、時間８０ｍｉｎで、
めっきできる。
【００３５】実施例３：実施例１のスペーサエキスパン
ダのサイドレール押圧片を含む内周面に、イオンプレー
ティングにより、厚さ１０μｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成し
た。イオンプレーティングの条件は実施例１と同じであ
る。なお、イオンプレーティング後、Ｘ線回折によって
析出物がＣｒ2Ｎであることを確認した。また、皮膜の
硬度はＨＶ１８００であった。
ダのサイドレール押圧片を含む内周面に、イオンプレー
ティングにより、厚さ１０μｍのＣｒ2 Ｎ皮膜を形成し
た。イオンプレーティングの条件は実施例１と同じであ
る。なお、イオンプレーティング後、Ｘ線回折によって
析出物がＣｒ2Ｎであることを確認した。また、皮膜の
硬度はＨＶ１８００であった。
【００３６】２．エンジン実験 上記５種類の耐摩耗性処理の異なる組合せオイルリング
を使用して、エンジン実験によって高速・全負荷で４０
０時間の耐久試験を行った。実験に供したエンジンはシ
リンダ内径９３ｍｍ、直列４気筒のディーゼルエンジン
である。組合せオイルリングの耐久性は、５０時間毎に
潤滑油消費量を測定して評価した。
を使用して、エンジン実験によって高速・全負荷で４０
０時間の耐久試験を行った。実験に供したエンジンはシ
リンダ内径９３ｍｍ、直列４気筒のディーゼルエンジン
である。組合せオイルリングの耐久性は、５０時間毎に
潤滑油消費量を測定して評価した。
【００３７】３．エンジン実験結果 潤滑油消費量の測定結果を、比較例１の５０時間におけ
る潤滑油消費量を単位として図４に示す。図４は、本発
明の組合せオイルリングの潤滑油消費性能が長時間低下
せず、極めて優秀なことを示している。
る潤滑油消費量を単位として図４に示す。図４は、本発
明の組合せオイルリングの潤滑油消費性能が長時間低下
せず、極めて優秀なことを示している。
【００３８】なお、上記実施形態では、スペーサエキス
パンダの全周にタフトライド処理を行った後、外周にＰ
ＶＤ処理を行った。これによると、ＰＶＤ皮膜の下地は
軟窒化層となる。これに対し、外周にＰＶＤ処理を行っ
た後、タフトライド処理を行うこともできる。これによ
れば、軟窒化層はＰＶＤ皮膜がない部分にのみ形成され
る。
パンダの全周にタフトライド処理を行った後、外周にＰ
ＶＤ処理を行った。これによると、ＰＶＤ皮膜の下地は
軟窒化層となる。これに対し、外周にＰＶＤ処理を行っ
た後、タフトライド処理を行うこともできる。これによ
れば、軟窒化層はＰＶＤ皮膜がない部分にのみ形成され
る。
【００３９】また、本発明の組合せオイルリングのスペ
ーサエキスパンダは、上記の実施形態で示したものに限
ることはなく、例えば、内片１４，１５を設けないもの
もある。また、本発明は半径方向に波形をなしている形
状のスペーサエキスパンダを有している組合せオイルリ
ングにも適用される。
ーサエキスパンダは、上記の実施形態で示したものに限
ることはなく、例えば、内片１４，１５を設けないもの
もある。また、本発明は半径方向に波形をなしている形
状のスペーサエキスパンダを有している組合せオイルリ
ングにも適用される。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、組
合せオイルリングのスペーサエキスパンダの耐久性を改
善でき、圧縮点火機関にも適用可能で、潤滑油消費性能
を大幅に改善できる組合せオイルリングを提供できる。
合せオイルリングのスペーサエキスパンダの耐久性を改
善でき、圧縮点火機関にも適用可能で、潤滑油消費性能
を大幅に改善できる組合せオイルリングを提供できる。
【図１】本発明の一実施形態を示し、シリンダに挿入さ
れたピストンのオイルリング溝に装着されている組合せ
オイルリングを示す縦断面図である。
れたピストンのオイルリング溝に装着されている組合せ
オイルリングを示す縦断面図である。
【図２】スペーサエキスパンダの素材の一部分を示す平
面図である。
面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示し、シリンダに挿入
されたピストンのオイルリング溝に装着されている組合
せオイルリングを示す縦断面図である。
されたピストンのオイルリング溝に装着されている組合
せオイルリングを示す縦断面図である。
【図４】エンジン実験における運転時間と潤滑油消費量
比を示すグラフである。
比を示すグラフである。
１ ピストン ２ シリンダ ２ａ シリンダ内周面 ３ オイルリング溝 ３ａ，３ｂ オイルリング溝側面 ４ 組合せオイルリング ５，６ サイドレール ７ スペーサエキスパンダ ８ コイルエキスパンダ ９ 上片 １０ 下片 １１ 直立片 １２，１３ サイドレール押圧片 １４，１５ 内片 １６ 孔 １７，１８ 切欠部 １９ 研削面 ２０ 軟窒化層 ２１ Ｃｒ2 Ｎ皮膜 ２２，２３ 窒化層 ２４ 耐摩耗性皮膜 ３０ 素材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 18/52 Ｃ２３Ｃ 18/52 Ａ 28/00 28/00 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 上下一対のサイドレールと、これらのサ
イドレールを押圧するサイドレール押圧片を有している
スペーサエキスパンダと、スペーサエキスパンダの内周
側に配置されスペーサエキスパンダを押圧するコイルエ
キスパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、 前記スペーサエキスパンダのサイドレール押圧片がサイ
ドレールと接触する部分にＣｒ2 Ｎ皮膜を有しており、
かつ、スペーサエキスパンダの内周のコイルエキスパン
ダと接触する部分に軟窒化層、窒化層、Ｎｉ系複合めっ
き皮膜、およびＣｒ2 Ｎ皮膜の中のいずれかが形成され
ていることを特徴とする組合せオイルリング。 - 【請求項２】 前記サイドレール押圧片に形成されたＣ
ｒ2 Ｎ皮膜の硬さがビッカース硬度でＨＶ１３００〜２
０００の範囲にあり、厚さが３〜３０μｍであることを
特徴とする請求項１記載の組合せオイルリング。 - 【請求項３】 前記サイドレールがスペーサエキスパン
ダのサイドレール押圧片と接触する部分に窒化層または
軟窒化層を有しており、前記コイルエキスパンダがスペ
ーサエキスパンダの内周と接触する部分に軟窒化層また
は窒化層を有していることを特徴とする請求項１または
２記載の組合せオイルリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046896A JPH09196173A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 組合せオイルリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046896A JPH09196173A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 組合せオイルリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196173A true JPH09196173A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=12027936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2046896A Pending JPH09196173A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | 組合せオイルリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09196173A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011000068A1 (en) | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Mahle Metal Leve S/A | Piston ring |
| US8403334B2 (en) | 2009-01-07 | 2013-03-26 | Mahle Engine Components Usa, Inc. | Multi-rail piston ring |
| DE102014218340A1 (de) | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Mahle International Gmbh | Kolbenring und Verfahren zur Aufbringung einer Beschichtung |
| EP4350035A1 (en) | 2022-10-04 | 2024-04-10 | MAHLE International GmbH | Sliding member and use thereof |
-
1996
- 1996-01-11 JP JP2046896A patent/JPH09196173A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8403334B2 (en) | 2009-01-07 | 2013-03-26 | Mahle Engine Components Usa, Inc. | Multi-rail piston ring |
| WO2011000068A1 (en) | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Mahle Metal Leve S/A | Piston ring |
| DE102014218340A1 (de) | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Mahle International Gmbh | Kolbenring und Verfahren zur Aufbringung einer Beschichtung |
| EP4350035A1 (en) | 2022-10-04 | 2024-04-10 | MAHLE International GmbH | Sliding member and use thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050426 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050906 |