JPH0942451A - 組合せオイルリングおよびオイルリングの製造方法 - Google Patents

組合せオイルリングおよびオイルリングの製造方法

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JPH0942451A
JPH0942451A JP21672695A JP21672695A JPH0942451A JP H0942451 A JPH0942451 A JP H0942451A JP 21672695 A JP21672695 A JP 21672695A JP 21672695 A JP21672695 A JP 21672695A JP H0942451 A JPH0942451 A JP H0942451A
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JP
Japan
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oil ring
outer peripheral
web
layer
based alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP21672695A
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English (en)
Inventor
Kazunori Mizutani
和徳 水谷
Takeshi Tateiwa
剛 立岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で、シリンダボアへの追従性に優れ、レ
ール外周摺動面、オイルリング上下面、コイルエキスパ
ンダ摺接面の耐摩耗性を向上させ、ウェブ外周面部分の
耐衝撃強度を高くする。 【解決手段】 組合せオイルリングは鋼製オイルリング
1と、それを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキス
パンダ2とからなる。オイルリング1は断面略I字形を
なし、上下のレール3,4と、これらを連結する薄肉の
真っ直ぐなウェブ5とからなり、ウェブ5に窓孔6が複
数形成されている。オイルリング1は、上下のレール
3,4の外周摺動面8,12に窒化層15,16を形成
し、それ以外の表面部分にNi系合金めっき層23を形
成する。ウェブ5の外周面には窒化層は形成されていな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動内燃機関や
圧縮機に使用する組合せオイルリングに関する。
【0002】
【従来の技術】往復動内燃機関のピストンには、通常2
〜3本の圧縮リングと1本のオイルリングが装着され
る。このオイルリングとして、2ピースの組合せオイル
リングが使用される場合がある(例えば特公昭3−29
979号参照)。
【0003】この種の組合せオイルリングは、シリンダ
の内周面と摺動する摺動面を外周にそれぞれ有している
上下一対のレールがウェブで連結されている断面略I字
形の鋼製オイルリングと、このオイルリングを半径方向
外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとからなってい
る。
【0004】そして、この種のオイルリングは、 ・レール外周摺動面にCrめっきを施す。 ・全表面に窒化処理を施す。 等により、耐摩耗性を向上させることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Crめ
っきの場合には、長寿命が要求されるエンジンのオイル
リングとしては耐摩耗性が不十分である。そして、窒化
処理の場合は、薄肉のウェブに形成されている複数の窓
孔の間のウェブ部分の衝撃強度が窒化層によって低下す
る問題がある。これは特に、リングの組み付け時あるい
は分解時に、衝撃がオイルリングの内周側に軸方向に加
わった時のウェブ外周面の強度が問題になる。このた
め、ウェブの厚肉化や窒化厚さの制限が行われている。
【0006】しかし、オイルリングのウェブを厚肉にす
ると、シリンダボアへの追従性が損なわれ、重量増加を
招く。また、窒化厚さを制限すると、レール外周摺動面
の耐摩耗性を充分に向上させることができない。
【0007】一方、窒化を防止したい部分にNiめっき
を施して、所要の部分だけ窒化する技術が知られている
(例えば実開平4−117956号参照)。この技術を
用いれば、オイルリングのウェブ外周面に窒化層を形成
しないことによりウェブ外周面部分の強度を増すことが
できるが、オイルリングの上下面やコイルエキスパンダ
との摺接面に適度の耐摩耗性を付与することはできな
い。
【0008】本発明の組合せオイルリングの課題は次の
通りである。 ・軽量で、シリンダボアへの追従性に優れる。 ・レール外周摺動面、オイルリング上下面、コイルエキ
スパンダ摺接面の耐摩耗性を向上させる。 ・オイルリングのウェブ外周面部分の耐衝撃強度を高く
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の組合せオイルリ
ングは、断面略I字形の鋼製オイルリングと、これを半
径方向外方に押圧付勢するコイルエキスパンダとからな
っている。
【0010】オイルリングは、シリンダの内周面と摺動
する摺動面を外周にそれぞれ有している上下一対のレー
ルと、これらのレールを連結するウェブとからなり、ウ
ェブに窓孔が複数、形成されている。そして窒化層が上
下のレールの外周摺動面に形成されており、HV500
以上のNi系合金めっき層がオイルリングの上下面、コ
イルエキスパンダ摺接面、ウェブ外周面に形成されてい
る。前記Ni系合金めっき層に、硬質粒子を分散するの
もよい。
【0011】本発明のオイルリングは、レール外周摺動
面に窒化層が形成されているため、この部分の耐摩耗性
が優れている。窒化層はイオンプレーティング層の優れ
た下地となり、窒化層上にイオンプレーティング層(C
rN層、Cr2 N層、TiN層)を形成すれば、さらに
耐摩耗性が増す。
【0012】次に、本発明のオイルリングは、ウェブ外
周面にNi系合金めっき層が形成されており、窒化層は
形成されていない。レール外周摺動面に窒化層を形成す
る際、予め、ウェブ外周面にNi系合金めっき層を形成
しておけば、ウェブ外周面はNi系合金めっき層が窒化
防止機能を発揮するため、ウェブ外周面は窒化されな
い。このように、ウェブ外周面にNi系合金めっき層が
形成され、窒化層が形成されないと、 ・ウェブ外周面が窒化層による強度低下を生じない。 ・レール外周摺動面の窒化層の厚さを制限する必要がな
くなるので、レール外周摺動面の窒化層の厚さを厚くで
きる。そのため、レール外周摺動面の耐摩耗性を向上さ
せることができる。 ・ウェブ外周面が強度低下を生じないため、ウェブの厚
さを厚くする必要がなくなる。このため、ウェブを薄肉
化でき、オイルリングを軽量にして、シリンダボアとの
追従性を良好にすることができる。
【0013】Ni系合金めっき層の厚さは、下地あらさ
よりも小さい値だと、窒化防止機能が発揮されないた
め、10μm以上が望ましく、めっき後に外周摺動面等
におけるめっきを加工により除去する上で、50μm以
下が望ましい。より好ましい範囲は20μm以上、40
μm以下である。
【0014】さらに、本発明のオイルリングは、オイル
リングの上下面やコイルエキスパンダとの摺接面に、H
V500以上のNi系合金めっき層が形成されているた
め、この部分に適度の耐摩耗性を付与できる。Ni系合
金めっき層の硬度は、HV500を下回ると、耐摩耗性
が充分でない。
【0015】Ni系合金めっきを施した後に、窒化処理
を行えば、Ni系合金めっき層が窒化防止機能を発揮す
るのでウェブ外周面が窒化されず、また、窒化処理の際
の加熱によりNi系合金めっき層が時効硬化されるの
で、都合がよい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
1および図2によって説明する。組合せオイルリングは
鋼製のオイルリング1と、コイルエキスパンダ2とから
なる。
【0017】オイルリング1は断面略I字形をなし、上
下のレール3,4と、これらを連結する薄肉の真っ直ぐ
なウェブ5とからなっている。ウェブ5には円周方向に
等間隔をおいて窓孔6が複数、形成されている。上側の
レール3の外周側突起部7は、シリンダ内周面と接触す
る外周摺動面8と、これに連なる上下の傾斜面9,10
とからなる断面略台形状をなし、外周側に向かって幅は
狭くなっている。下側のレール4は、上側のレール3と
構成は同一であり、11は外周側突起部、12は外周摺
動面、13,14は上下の傾斜面である。
【0018】上下のレール3,4の外周摺動面8,12
には窒化層15,16が形成されている。窒化層15,
16は表面の白層等が除去され、拡散層が露出している
もので、硬度および厚さは、従来の鋼製ピストンリング
において一般的に採用されている硬度HV700〜11
00、厚さ30〜150μmの範囲とすればよい。
【0019】上下のレール3,4の外周側突起部7,1
1とウェブ5とで、油溝17が上下の外周摺動面8,1
2の間に形成されている。この油溝17は上下のレール
3,4で掻き取ったシリンダ内周面の潤滑油の受容溝で
ある。
【0020】上下のレール3,4の内周側突起部18,
19とウェブ5とでコイルエキスパンダ収容溝20が形
成される。この溝20内にコイルエキスパンダ2が内周
側突起部18,19の内側の対向する傾斜面21,22
に接触するようにして配設され、オイルリング1を半径
方向外方に押圧付勢し、オイルリング1の外周摺動面
8,12をシリンダ内周面に押接させる。コイルエキス
パンダ2は線材をコイル状に巻いたものを環状に形成し
たもので、図では円の一部を切り欠いた断面の線材を示
しているが、線材の断面形状は円やその他の形状でもよ
い。
【0021】オイルリング1の外周摺動面8,12以外
の表面部分には、Ni系合金めっき層23が形成されて
いる。Ni系合金めっきとしては、Ni−P系やNi−
B系の合金めっきが使用できる。
【0022】以下、上記オイルリングの製造手順を説明
する。 1.断面略I字形の異形鋼線材を用意し、薄肉のウェブ
部分にパンチ加工を施して窓孔を多数形成する。 2.この線材をコイリング加工し、切断して合口を形成
し、オイルリング形状とする。 3.上下のレール外周摺動面を前加工した後、時効硬化
性のNi系合金めっきをオイルリングの全表面に施す。 4.上下のレール外周摺動面のNi系合金めっき層をラ
ッピング加工によって除去する。 5.ガス窒化処理を施す。このとき、Ni系合金めっき
層が窒化防止機能を発揮するので上下のレール外周摺動
面のみが窒化されるとともに、Ni系合金めっき層はガ
ス窒化の際の加熱により、時効硬化してHV550〜H
V700の硬度になる。 6.上下のレール外周摺動面を研磨加工して、表面に窒
素の拡散層を露出させる。
【0023】次に、本発明のオイルリングと、全表面を
窒化処理したオイルリング(窒化厚:90μm)とにつ
いて、ウェブの窓孔間の破壊強度を測定した結果を説明
する。試験は、図3に示されているように、ウェブの窓
孔間のオイルリング内周側端部に軸方向に荷重Pを加え
たとき、ウェブの窓孔間が折損したときの荷重を5回測
定したものである。図4に試験結果を示す。図4の試験
結果は、本発明のオイルリングのウェブの強度が、比較
例に対し約3倍であり、本発明のオイルリングのウェブ
強度が高いことを示している。
【0024】上記で説明したNi系合金めっき層23
は、合金めっきをマトリックスとして、硬質粒子を分散
させた複合めっきとしてもよい。この場合、硬質粒子と
しては、アルミナや炭化珪素等を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す組合せオイルリン
グの縦断面図である。
【図2】オイルリングの一部分を示す斜視図である。
【図3】強度試験を説明するためのオイルリング縦断面
図である。
【図4】試験結果を示すグラフであり、(a)は比較
例、(b)は本発明である。
【符号の説明】
1 オイルリング 2 コイルエキスパンダ 3 上レール 4 下レール 5 ウェブ 6 窓孔 7 外周側突起部 8 外周摺動面 9,10 傾斜面 11 外周側突起部 12 外周摺動面 13,14 傾斜面 15,16 窒化層 17 油溝 18,19 内周側突起部 20 コイルエキスパンダ収容溝 21,22 傾斜面 23 Ni系合金めっき層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダの内周面と摺動する摺動面を外
    周にそれぞれ有している上下一対のレールがウェブで連
    結されている断面略I字形の鋼製オイルリングと、この
    オイルリングを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキ
    スパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、 窒化層が前記オイルリングの上下のレールの外周摺動面
    に形成され、HV500以上のNi系合金めっき層が前
    記オイルリングの上下面とウェブ外周面とに形成されて
    いることを特徴とする組合せオイルリング。
  2. 【請求項2】 シリンダの内周面と摺動する摺動面を外
    周にそれぞれ有している上下一対のレールがウェブで連
    結されている断面略I字形の鋼製オイルリングと、この
    オイルリングを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキ
    スパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、 窒化層が前記オイルリングの上下のレールの外周摺動面
    に形成され、HV500以上のNi系合金めっき層が前
    記オイルリングのコイルエキスパンダ摺接面とウェブ外
    周面とに形成されていることを特徴とする組合せオイル
    リング。
  3. 【請求項3】 シリンダの内周面と摺動する摺動面を外
    周にそれぞれ有している上下一対のレールがウェブで連
    結されている断面略I字形の鋼製オイルリングと、この
    オイルリングを半径方向外方に押圧付勢するコイルエキ
    スパンダとからなる組合せオイルリングにおいて、 窒化層が前記オイルリングの上下のレールの外周摺動面
    に形成され、HV500以上のNi系合金めっき層が前
    記オイルリングの上下面とコイルエキスパンダ摺接面と
    ウェブ外周面とに形成されていることを特徴とする組合
    せオイルリング。
  4. 【請求項4】 前記Ni系合金めっき層の厚さが10〜
    50μmの範囲にあることを特徴とする請求項1、2、
    または3記載の組合せオイルリング。
  5. 【請求項5】 前記Ni系合金めっき層に、硬質粒子が
    分散されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載の組合せオイルリング。
  6. 【請求項6】 前記窒化層上に、イオンプレーティング
    によるCrN、Cr2 N、またはTiNの硬質層が形成
    されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
    記載の組合せオイルリング。
  7. 【請求項7】 シリンダの内周面と摺動する摺動面を外
    周にそれぞれ有している上下一対のレールがウェブで連
    結されている断面略I字形の鋼製オイルリングの製造方
    法において、 予め、時効硬化性のNi系合金めっき層をウェブ外周面
    を含む所定の部位に形成する工程と、その後に、上下の
    レールの外周摺動面に窒化層を形成する工程とを有して
    いることを特徴とするオイルリングの製造方法。
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