JPH09210203A - ピストンリング - Google Patents
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- JPH09210203A JPH09210203A JP8034435A JP3443596A JPH09210203A JP H09210203 A JPH09210203 A JP H09210203A JP 8034435 A JP8034435 A JP 8034435A JP 3443596 A JP3443596 A JP 3443596A JP H09210203 A JPH09210203 A JP H09210203A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/06—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- F16J9/206—One-piece oil-scraping rings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関における過酷な条件下においても、
耐摩耗性に優れ充分な耐久性のあるピストンリングを提
供する。 【解決手段】 組合せオイルリング１０はオイルリング
１１とコイルエキスパンダ１２とからなる。オイルリン
グ１１は断面略Ｉ字形の鋼製リングで、上下のレール１
３，１４の外周面は、ＰＶＤ処理によって硬質皮膜１
６，１７がそれぞれ形成されており、軸方向幅は０．４
ｍｍ以下である。硬質皮膜１６，１７はＣｒ2 Ｎ皮膜ま
たはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜であり、皮膜中
の窒素含有量は重量比で１１〜１７％、皮膜のビッカー
ス硬さはＨＶ１３００〜２０００の範囲にある。また、
皮膜の厚さは３〜３０μｍである。
耐摩耗性に優れ充分な耐久性のあるピストンリングを提
供する。 【解決手段】 組合せオイルリング１０はオイルリング
１１とコイルエキスパンダ１２とからなる。オイルリン
グ１１は断面略Ｉ字形の鋼製リングで、上下のレール１
３，１４の外周面は、ＰＶＤ処理によって硬質皮膜１
６，１７がそれぞれ形成されており、軸方向幅は０．４
ｍｍ以下である。硬質皮膜１６，１７はＣｒ2 Ｎ皮膜ま
たはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜であり、皮膜中
の窒素含有量は重量比で１１〜１７％、皮膜のビッカー
ス硬さはＨＶ１３００〜２０００の範囲にある。また、
皮膜の厚さは３〜３０μｍである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンに装着されるピストンリングに関する。
ンに装着されるピストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの高性能化、高出力化に
伴い、ピストンリングの負荷が益々高まっている。その
中でも、オイルリングはオイル消費量低減の観点から、
軸方向幅を小さくしてオイル調整機能を高めようとする
趣勢にあり、そのためシリンダ内周と接触する摺動面は
高面圧になり、摺動条件は従来より厳しくなっている。
また、コンプレッションリングにもブローバイガス量低
減の観点から、ピストンとの追従性を良くするために軸
方向幅を小さくしようとする趣勢にあり、そのためシリ
ンダ内周と接触する摺動面は高面圧になり、摺動条件は
従来より厳しくなっている。このように、ピストンリン
グに対して種々の厳しい要求がされるようになってき
た。
伴い、ピストンリングの負荷が益々高まっている。その
中でも、オイルリングはオイル消費量低減の観点から、
軸方向幅を小さくしてオイル調整機能を高めようとする
趣勢にあり、そのためシリンダ内周と接触する摺動面は
高面圧になり、摺動条件は従来より厳しくなっている。
また、コンプレッションリングにもブローバイガス量低
減の観点から、ピストンとの追従性を良くするために軸
方向幅を小さくしようとする趣勢にあり、そのためシリ
ンダ内周と接触する摺動面は高面圧になり、摺動条件は
従来より厳しくなっている。このように、ピストンリン
グに対して種々の厳しい要求がされるようになってき
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来よりピス
トンリングの表面処理として採用されているＣｒめっき
や窒化処理では耐摩耗性が劣り、特開平７−２８６２６
２号等で提案されているＣｒＮ皮膜は耐摩耗性は優れて
いるが、皮膜の靱性が劣るため密着性が悪い。
トンリングの表面処理として採用されているＣｒめっき
や窒化処理では耐摩耗性が劣り、特開平７−２８６２６
２号等で提案されているＣｒＮ皮膜は耐摩耗性は優れて
いるが、皮膜の靱性が劣るため密着性が悪い。
【０００４】本発明は、内燃機関における過酷な条件下
においても、耐摩耗性に優れ充分な耐久性のあるピスト
ンリングを提供することを目的とする。
においても、耐摩耗性に優れ充分な耐久性のあるピスト
ンリングを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、摺動外周面に
ＰＶＤ処理によるＣｒ2 Ｎ皮膜またはＣｒ2 ＮとＣｒと
の混合皮膜を形成したピストンリングにおいて、前記摺
動外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下であり、前記皮膜
の窒素含有量が重量比で１１〜１７％であり、皮膜のビ
ッカース硬さがＨＶ１３００〜２０００の範囲であるこ
とを特徴とする。
ＰＶＤ処理によるＣｒ2 Ｎ皮膜またはＣｒ2 ＮとＣｒと
の混合皮膜を形成したピストンリングにおいて、前記摺
動外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下であり、前記皮膜
の窒素含有量が重量比で１１〜１７％であり、皮膜のビ
ッカース硬さがＨＶ１３００〜２０００の範囲であるこ
とを特徴とする。
【０００６】本発明のＣｒ2 Ｎ皮膜またはＣｒ2 ＮとＣ
ｒとの混合皮膜は、皮膜の密着性が優れているため、ピ
ストンリングの摺動外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下
の場合でも、皮膜被覆時に皮膜に欠けが発生することが
少なく、製造性がよい。
ｒとの混合皮膜は、皮膜の密着性が優れているため、ピ
ストンリングの摺動外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下
の場合でも、皮膜被覆時に皮膜に欠けが発生することが
少なく、製造性がよい。
【０００７】皮膜の窒素含有量は、１７％以下であれば
皮膜の靱性が良好で摺動中に皮膜に剥離が発生しない。
また、１１％以上であれば耐摩耗性が良好である。
皮膜の靱性が良好で摺動中に皮膜に剥離が発生しない。
また、１１％以上であれば耐摩耗性が良好である。
【０００８】皮膜硬さがビッカース硬さでＨＶ１３００
以上であれば耐摩耗性が良好である。また、ＨＶ２００
０以下であれば皮膜の靱性が良好で摺動中に皮膜に剥離
が発生しない。
以上であれば耐摩耗性が良好である。また、ＨＶ２００
０以下であれば皮膜の靱性が良好で摺動中に皮膜に剥離
が発生しない。
【０００９】
【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１０が装着されている。組合せオイ
ルリング１０は２ピース形の鋼製組合せオイルリングで
あり、オイルリング１１と、コイルエキスパンダ１２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１０が装着されている。組合せオイ
ルリング１０は２ピース形の鋼製組合せオイルリングで
あり、オイルリング１１と、コイルエキスパンダ１２と
からなっている。
【００１０】オイルリング１１は合口を有している断面
略Ｉ字形の鋼製リングであり、円周方向に延びる上下一
対のレール１３，１４と、円周方向に延び前記一対のレ
ール１３，１４を連結する薄肉の真っ直ぐなウェブ１５
とからなっている。上下のレール１３，１４の外周面
は、ＰＶＤ処理によって硬質皮膜１６，１７がそれぞれ
形成されており、シリンダ２の内周面４と接触してシリ
ンダ２の内周面４のオイルを掻き取る摺動面１８，１９
を構成する。上下のレール１３，１４の外周面の軸方向
幅は０．４ｍｍ以下である。硬質皮膜１６，１７は、Ｃ
ｒ2 Ｎ皮膜またはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜で
あり、皮膜中の窒素含有量は重量比で１１〜１７％、皮
膜のビッカース硬さはＨＶ１３００〜２０００の範囲に
ある。
略Ｉ字形の鋼製リングであり、円周方向に延びる上下一
対のレール１３，１４と、円周方向に延び前記一対のレ
ール１３，１４を連結する薄肉の真っ直ぐなウェブ１５
とからなっている。上下のレール１３，１４の外周面
は、ＰＶＤ処理によって硬質皮膜１６，１７がそれぞれ
形成されており、シリンダ２の内周面４と接触してシリ
ンダ２の内周面４のオイルを掻き取る摺動面１８，１９
を構成する。上下のレール１３，１４の外周面の軸方向
幅は０．４ｍｍ以下である。硬質皮膜１６，１７は、Ｃ
ｒ2 Ｎ皮膜またはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜で
あり、皮膜中の窒素含有量は重量比で１１〜１７％、皮
膜のビッカース硬さはＨＶ１３００〜２０００の範囲に
ある。
【００１１】ウェブ１５と上下のレール１３，１４の外
周側突出部とで形成される外周溝２０はオイル受容溝で
あり、上下のレール１３，１４の摺動面１８，１９でシ
リンダ２の内周面４から掻き取ったオイルは、外周溝２
０から、ウェブ１５に円周方向に等間隔をおいて形成さ
れている複数個のオイル孔２１を通ってオイルリング１
１の内周側に移動し、ピストン１のオイルリング溝３の
底面５に形成されている図示外の複数のオイル逃がし孔
を通ってオイルパンに落とされる。
周側突出部とで形成される外周溝２０はオイル受容溝で
あり、上下のレール１３，１４の摺動面１８，１９でシ
リンダ２の内周面４から掻き取ったオイルは、外周溝２
０から、ウェブ１５に円周方向に等間隔をおいて形成さ
れている複数個のオイル孔２１を通ってオイルリング１
１の内周側に移動し、ピストン１のオイルリング溝３の
底面５に形成されている図示外の複数のオイル逃がし孔
を通ってオイルパンに落とされる。
【００１２】上下のレール１３，１４の内周側の突出部
とウェブ１５とで形成されている内周溝２２にはコイル
エキスパンダ１２が装着されている。コイルエキスパン
ダ１２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り、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。コイルエキスパンダ１２を形成する線材の断面形
状は上記に限られることはなく、例えば円形等でもよ
い。コイルエキスパンダ１２は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、オイルリング１１を半径
方向外方に押圧することによって、オイルリング１１の
摺動面１８，１９をシリンダ２の内周面４に密着させ
る。
とウェブ１５とで形成されている内周溝２２にはコイル
エキスパンダ１２が装着されている。コイルエキスパン
ダ１２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り、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。コイルエキスパンダ１２を形成する線材の断面形
状は上記に限られることはなく、例えば円形等でもよ
い。コイルエキスパンダ１２は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、オイルリング１１を半径
方向外方に押圧することによって、オイルリング１１の
摺動面１８，１９をシリンダ２の内周面４に密着させ
る。
【００１３】図２は本発明の別の実施形態を示し、図１
とは組合せオイルリングが相違している。本実施形態の
組合せオイルリング３０は、３ピース形の鋼製組合せオ
イルリングであり、上下一対のサイドレール３１，３２
と、スペーサエキスパンダ３３とからなっている。
とは組合せオイルリングが相違している。本実施形態の
組合せオイルリング３０は、３ピース形の鋼製組合せオ
イルリングであり、上下一対のサイドレール３１，３２
と、スペーサエキスパンダ３３とからなっている。
【００１４】一対のサイドレール３１，３２は鋼製で、
合口を有し円周方向に延びる断面矩形のリングである。
各サイドレール３１，３２の外周面は、ＰＶＤ処理によ
って硬質皮膜３４，３５がそれぞれ形成されており、シ
リンダ２の内周面４と接触してシリンダ２の内周面４の
オイルを掻き取る摺動面３６，３７を構成する。各サイ
ドレール３１，３２の外周面の軸方向幅は０．６ｍｍ以
下である。硬質皮膜３４，３５は、Ｃｒ2 Ｎ皮膜または
Ｃｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜であり、皮膜中の窒
素含有量は重量比で１１〜１７％、皮膜のビッカース硬
さはＨＶ１３００〜２０００の範囲にある。
合口を有し円周方向に延びる断面矩形のリングである。
各サイドレール３１，３２の外周面は、ＰＶＤ処理によ
って硬質皮膜３４，３５がそれぞれ形成されており、シ
リンダ２の内周面４と接触してシリンダ２の内周面４の
オイルを掻き取る摺動面３６，３７を構成する。各サイ
ドレール３１，３２の外周面の軸方向幅は０．６ｍｍ以
下である。硬質皮膜３４，３５は、Ｃｒ2 Ｎ皮膜または
Ｃｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜であり、皮膜中の窒
素含有量は重量比で１１〜１７％、皮膜のビッカース硬
さはＨＶ１３００〜２０００の範囲にある。
【００１５】スペーサエキスパンダ３３は次のようにし
て形成される。図３において、素材５０は長手方向中心
線に対して対称形状をなしており、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５１が列設されてお
り、これらの孔５１の間の薄鋼帯の両側部に略Ｖ字状切
欠部５２が形成されている。この素材５０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５０を以上のように屈曲した後、
環状成形、合口切断、表面処理工程等を経て完成され
る。
て形成される。図３において、素材５０は長手方向中心
線に対して対称形状をなしており、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５１が列設されてお
り、これらの孔５１の間の薄鋼帯の両側部に略Ｖ字状切
欠部５２が形成されている。この素材５０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５０を以上のように屈曲した後、
環状成形、合口切断、表面処理工程等を経て完成され
る。
【００１６】すなわち、スペーサエキスパンダ３３は、
断面が略コ字形状をなしており、一対の水平な上下片３
８，３９とこれらを連結する直立片４０を備え、上片３
８と下片３９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４１，４２が複数個、円周
方向に等間隔をおいて形成され、各サイドレール押圧片
４１，４２の内周にはさらに水平に延びる内片４３，４
４が形成されている。そして、上片３８と直立片４０と
下片３９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。
断面が略コ字形状をなしており、一対の水平な上下片３
８，３９とこれらを連結する直立片４０を備え、上片３
８と下片３９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４１，４２が複数個、円周
方向に等間隔をおいて形成され、各サイドレール押圧片
４１，４２の内周にはさらに水平に延びる内片４３，４
４が形成されている。そして、上片３８と直立片４０と
下片３９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。
【００１７】スペーサエキスパンダ３３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３１，３
２を上下片３８，３９で上下（軸方向）に離隔保持し、
上下のサイドレール押圧片４１，４２が一対のサイドレ
ール３１，３２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３１，３２の摺動面３６，３７をシ
リンダ２の内周面４に密着させるとともに、各サイドレ
ール３１，３２の内周側端部をオイルリング溝３の側面
３ａ，３ｂに密着させる。
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３１，３
２を上下片３８，３９で上下（軸方向）に離隔保持し、
上下のサイドレール押圧片４１，４２が一対のサイドレ
ール３１，３２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３１，３２の摺動面３６，３７をシ
リンダ２の内周面４に密着させるとともに、各サイドレ
ール３１，３２の内周側端部をオイルリング溝３の側面
３ａ，３ｂに密着させる。
【００１８】上下のサイドレール３１，３２の摺動面３
６，３７でシリンダ２の内周面４から掻き取ったオイル
は、スペーサエキスパンダ３３の複数のオイル孔を通っ
て内周側に移動し、ピストン１のオイルリング溝３の底
面５に形成されている図示外の複数のオイル逃がし孔を
通じてオイルパンに落とされる。
６，３７でシリンダ２の内周面４から掻き取ったオイル
は、スペーサエキスパンダ３３の複数のオイル孔を通っ
て内周側に移動し、ピストン１のオイルリング溝３の底
面５に形成されている図示外の複数のオイル逃がし孔を
通じてオイルパンに落とされる。
【００１９】以上の２つの実施形態において、硬質皮膜
の厚さは３〜３０μｍが好ましい。皮膜厚さは３μｍ未
満では耐摩耗性が充分ではなく、３０μｍを越えると皮
膜の密着性が悪くなる。
の厚さは３〜３０μｍが好ましい。皮膜厚さは３μｍ未
満では耐摩耗性が充分ではなく、３０μｍを越えると皮
膜の密着性が悪くなる。
【００２０】また、以上の２つの実施形態において、Ｐ
ＶＤ処理は、真空蒸着、スパッタリング、あるいはイオ
ンプレーティング等が使用される。
ＶＤ処理は、真空蒸着、スパッタリング、あるいはイオ
ンプレーティング等が使用される。
【００２１】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。図４は、図２に示す組合せオ
イルリングを使用して、種々の軸方向幅を有するサイド
レールに種々のイオンプレーティング皮膜を施したとき
の、皮膜の欠け不良率を表したものであり、表１はその
ときの成膜条件を示したものである。サイドレールは径
がφ８０ｍｍのものを使用し、各々１００本ずつ被覆し
た。欠け不良率調査はイオンプレーティング皮膜被覆後
に、２０倍の実体顕微鏡で観察した。欠けは主にコーナ
Ｒ部に円周方向に発生し、長さ５〜２０ｍｍの欠けが発
生している。
た試験について説明する。図４は、図２に示す組合せオ
イルリングを使用して、種々の軸方向幅を有するサイド
レールに種々のイオンプレーティング皮膜を施したとき
の、皮膜の欠け不良率を表したものであり、表１はその
ときの成膜条件を示したものである。サイドレールは径
がφ８０ｍｍのものを使用し、各々１００本ずつ被覆し
た。欠け不良率調査はイオンプレーティング皮膜被覆後
に、２０倍の実体顕微鏡で観察した。欠けは主にコーナ
Ｒ部に円周方向に発生し、長さ５〜２０ｍｍの欠けが発
生している。
【００２２】欠け不良率調査を行った結果、ＣｒＮ皮膜
は、外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下のサイドレール
では、欠け不良率が１０％を越えてしまい、製造性が悪
いことが判明した。一方、Ｃｒ2 Ｎ皮膜、およびＣｒ2
ＮとＣｒとからなる混合皮膜は、外周面の軸方向幅が
０．６ｍｍ以下のサイドレールに対しても欠け不良率が
１０％以下で、製造性が良好なことが判明した。よっ
て、ＣｒＮ皮膜は外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下の
サイドレールには好ましくなく、外周面の軸方向幅が
０．６ｍｍ以下のサイドレールに対してはＣｒ2 Ｎ皮膜
あるいはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜が好ましい
ことがわかる。
は、外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下のサイドレール
では、欠け不良率が１０％を越えてしまい、製造性が悪
いことが判明した。一方、Ｃｒ2 Ｎ皮膜、およびＣｒ2
ＮとＣｒとからなる混合皮膜は、外周面の軸方向幅が
０．６ｍｍ以下のサイドレールに対しても欠け不良率が
１０％以下で、製造性が良好なことが判明した。よっ
て、ＣｒＮ皮膜は外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下の
サイドレールには好ましくなく、外周面の軸方向幅が
０．６ｍｍ以下のサイドレールに対してはＣｒ2 Ｎ皮膜
あるいはＣｒ2 ＮとＣｒとからなる混合皮膜が好ましい
ことがわかる。
【００２３】 （注１）Ｘ線回折結果より判定。 （注２）皮膜厚さはすべて２０μｍである。
【００２４】表２は、図１に示した組合せオイルリング
を使用して、上下レールの外周面（軸方向幅：０．２ｍ
ｍ）に、イオンプレーティング皮膜を施したときの成膜
条件と皮膜特性とを示したものである。表３は、上記組
合せオイルリングを装着したシリンダボア径φ９１ｍｍ
の４気筒ディーゼルエンジンにて、全負荷耐久４００時
間の条件で、実機評価したときの運転時間５０時間およ
び４００時間におけるオイル消費量と、耐久試験終了後
のレール部摺動面の表面状況を１００倍の金属顕微鏡で
観察した結果を示したものである。
を使用して、上下レールの外周面（軸方向幅：０．２ｍ
ｍ）に、イオンプレーティング皮膜を施したときの成膜
条件と皮膜特性とを示したものである。表３は、上記組
合せオイルリングを装着したシリンダボア径φ９１ｍｍ
の４気筒ディーゼルエンジンにて、全負荷耐久４００時
間の条件で、実機評価したときの運転時間５０時間およ
び４００時間におけるオイル消費量と、耐久試験終了後
のレール部摺動面の表面状況を１００倍の金属顕微鏡で
観察した結果を示したものである。
【００２５】表３より、次のことがわかる。すなわち、
ガス窒化やＣｒめっきでは摩耗量が多くなりオイル消費
が悪くなる。窒素含有量が１８重量％のＣｒ2 Ｎ皮膜で
は皮膜の靱性が低いために摺動中に剥離が発生しオイル
消費が悪くなるのに対して、窒素含有量が１７重量％の
Ｃｒ2 Ｎ皮膜では剥離は発生せず、オイル消費も良好で
ある。窒素含有量が１０重量％のＣｒ2 ＮとＣｒとから
なる混合皮膜では摩耗量が多くなり、オイル消費が悪く
なるのに対して、窒素含有量が１１重量％のＣｒ2 Ｎと
Ｃｒとからなる混合皮膜では摩耗量は少なく、オイル消
費が良好である。
ガス窒化やＣｒめっきでは摩耗量が多くなりオイル消費
が悪くなる。窒素含有量が１８重量％のＣｒ2 Ｎ皮膜で
は皮膜の靱性が低いために摺動中に剥離が発生しオイル
消費が悪くなるのに対して、窒素含有量が１７重量％の
Ｃｒ2 Ｎ皮膜では剥離は発生せず、オイル消費も良好で
ある。窒素含有量が１０重量％のＣｒ2 ＮとＣｒとから
なる混合皮膜では摩耗量が多くなり、オイル消費が悪く
なるのに対して、窒素含有量が１１重量％のＣｒ2 Ｎと
Ｃｒとからなる混合皮膜では摩耗量は少なく、オイル消
費が良好である。
【００２６】皮膜硬さはビッカース硬さでＨＶ１２８０
であると、摩耗量が多くなり、オイル消費が悪くなるの
に対して、ＨＶ１３００では摩耗量は少なく、オイル消
費が良好である。ＨＶ２０４０では、皮膜の靱性が低下
して剥離が発生するためオイル消費が悪くなるのに対し
て、ＨＶ２０００では剥離は発生せず、オイル消費も良
好である。
であると、摩耗量が多くなり、オイル消費が悪くなるの
に対して、ＨＶ１３００では摩耗量は少なく、オイル消
費が良好である。ＨＶ２０４０では、皮膜の靱性が低下
して剥離が発生するためオイル消費が悪くなるのに対し
て、ＨＶ２０００では剥離は発生せず、オイル消費も良
好である。
【００２７】 （注１）Ｘ線回折結果より判定。 （注２）皮膜厚さはすべて２０μｍである。
【００２８】 （注１）オイル消費量の許容上限は５０ｇ／Ｈｒである。
【００２９】なお、本発明は上記組合せオイルリングの
他、コンプレッションリングにも適用することができる
ものである。
他、コンプレッションリングにも適用することができる
ものである。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
燃機関における過酷な条件下においても耐摩耗性に優れ
充分な耐久性のあるピストンリングを提供できる。
燃機関における過酷な条件下においても耐摩耗性に優れ
充分な耐久性のあるピストン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】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３】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４】サイドレールの外周面の軸方向幅に対する各種
皮膜の欠け不良率を示すグラフである。
皮膜の欠け不良率を示すグラフである。
１ ピストン ２ シリンダ ３ オイルリング溝 ３ａ，３ｂ 溝側面 ４ シリンダ内周面 １０ 組合せオイルリング １１ オイルリング １２ コイルエキスパンダ １３ 上レール １４ 下レール １５ ウェブ １６，１７ 硬質皮膜 １８，１９ 摺動面 ２０ 外周溝 ２１ オイル孔 ２２ 内周溝 ３０ 組合せオイルリング ３１ 上サイドレール ３２ 下サイドレール ３３ スペーサエキスパンダ ３４，３５ 硬質皮膜 ３６，３７ 摺動面 ３８ 上片 ３９ 下片 ４０ 直立片 ４１，４２ サイドレール押圧片 ４３，４４ 内片 ５０ 素材 ５１ 亀甲状の孔 ５２ 略Ｖ字状切欠部
Claims (2)
- 【請求項１】 摺動外周面にＰＶＤ処理によるＣｒ2 Ｎ
皮膜またはＣｒ2 ＮとＣｒとの混合皮膜を形成したピス
トンリングにおいて、 前記摺動外周面の軸方向幅が０．６ｍｍ以下であり、前
記皮膜の窒素含有量が重量比で１１〜１７％であり、皮
膜のビッカース硬さがＨＶ１３００〜２０００の範囲で
あることを特徴とするピストンリング。 - 【請求項２】 前記皮膜の厚さが３〜３０μｍであるこ
とを特徴とする請求項１記載のピストンリング。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03443596A JP3228116B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 組合せオイルリング |
| US08/788,345 US5820131A (en) | 1996-01-29 | 1997-01-27 | Piston ring having wear coating consisting of Cr2 N or a mixture of Cr2 N and Cr |
| GB9701815A GB2309764B (en) | 1996-01-29 | 1997-01-29 | Piston ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03443596A JP3228116B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 組合せオイルリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210203A true JPH09210203A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3228116B2 JP3228116B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=12414155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03443596A Expired - Fee Related JP3228116B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 組合せオイルリング |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5820131A (ja) |
| JP (1) | JP3228116B2 (ja) |
| GB (1) | GB2309764B (ja) |
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| JP5833276B1 (ja) * | 2014-09-12 | 2015-12-16 | Ｔｐｒ株式会社 | 組合せオイルリング |
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| US10571024B2 (en) | 2017-07-05 | 2020-02-25 | Tpr Co., Ltd. | Combination oil ring |
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- 1997-01-27 US US08/788,345 patent/US5820131A/en not_active Expired - Lifetime
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