JPH10331974A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
- Publication number
- JPH10331974A JPH10331974A JP10059640A JP5964098A JPH10331974A JP H10331974 A JPH10331974 A JP H10331974A JP 10059640 A JP10059640 A JP 10059640A JP 5964098 A JP5964098 A JP 5964098A JP H10331974 A JPH10331974 A JP H10331974A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- piston ring
- flank face
- recessed section
- aluminum
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16J9/12—Details
- F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ミクロ溶接として特徴付けられるアウミニウ
ムめっきを、コスト増につながる措置を行うことなしに
ピストンリングのフランク面上で確実に阻止することが
できるようにする。 【解決手段】 少なくとも燃焼圧力から離れたフランク
面上に周囲を延びる窪みが設けられているようなピスト
ンリングによって、上記課題を解決することができた。
これに対応してフランク面は横断面でみて凹型に形成さ
れており、これによって潤滑剤を受容することができ、
かつアルミニウムめっきを阻止することができる。また
この環状窪み内に付加的に潤滑剤リザーバを設けること
が可能であり、これによってピストンリングは、傾斜応
力を受けた際にクッション作用を受け、かつアルミニウ
ムピストンのピストン溝によって、全摩擦に晒されない
ようになる。
ムめっきを、コスト増につながる措置を行うことなしに
ピストンリングのフランク面上で確実に阻止することが
できるようにする。 【解決手段】 少なくとも燃焼圧力から離れたフランク
面上に周囲を延びる窪みが設けられているようなピスト
ンリングによって、上記課題を解決することができた。
これに対応してフランク面は横断面でみて凹型に形成さ
れており、これによって潤滑剤を受容することができ、
かつアルミニウムめっきを阻止することができる。また
この環状窪み内に付加的に潤滑剤リザーバを設けること
が可能であり、これによってピストンリングは、傾斜応
力を受けた際にクッション作用を受け、かつアルミニウ
ムピストンのピストン溝によって、全摩擦に晒されない
ようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のためのピ
ストンリングに関する。
ストンリングに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】内
燃機関のためのピストンリングは、主として３つの課題
を満たしていなければならない。つまりクランク室に対
し燃焼室をシールし、油の消費量を制限し、かつピスト
ン底部から受容された熱を、シリンダ壁部に導きかつシ
リンダ壁部を通って冷却媒体に導出するという課題であ
る。シリンダとリング走行面との間に（衝突遊び位置を
除いて）連続して閉じた直線接触部が存在しており、か
つ同時に両ピストンリングフランク面の一方が対応する
ピストン溝フランクにガス密に当接している場合には、
ピストンリングは燃焼室のシールを全うするだけでよ
い。このシールは、リング内套面と溝底部との間の圧力
の増圧によって発生するガス力の作用下でピストンリン
グがシリンダ壁に協力に押圧されることによって行われ
る。ピストンリングは極めて僅かな遊びでピストン溝内
に位置している。しかしピストンリングはピストン溝内
で、軸方向運動、半径方向運動、回転運動を行って傾斜
状態になっている。これらの運動は、ピストン運動の結
果として作用する重力と、燃焼圧力とによって惹き起こ
される。その際リング面上には種々の磨耗現象が発生す
る。
燃機関のためのピストンリングは、主として３つの課題
を満たしていなければならない。つまりクランク室に対
し燃焼室をシールし、油の消費量を制限し、かつピスト
ン底部から受容された熱を、シリンダ壁部に導きかつシ
リンダ壁部を通って冷却媒体に導出するという課題であ
る。シリンダとリング走行面との間に（衝突遊び位置を
除いて）連続して閉じた直線接触部が存在しており、か
つ同時に両ピストンリングフランク面の一方が対応する
ピストン溝フランクにガス密に当接している場合には、
ピストンリングは燃焼室のシールを全うするだけでよ
い。このシールは、リング内套面と溝底部との間の圧力
の増圧によって発生するガス力の作用下でピストンリン
グがシリンダ壁に協力に押圧されることによって行われ
る。ピストンリングは極めて僅かな遊びでピストン溝内
に位置している。しかしピストンリングはピストン溝内
で、軸方向運動、半径方向運動、回転運動を行って傾斜
状態になっている。これらの運動は、ピストン運動の結
果として作用する重力と、燃焼圧力とによって惹き起こ
される。その際リング面上には種々の磨耗現象が発生す
る。
【０００３】これらの磨耗現象に立ち向かうことができ
るようにするため、最近の高性能エンジンには、種々の
表面処理および硬化処理を施した多種類のピストンリン
グ材料が使用されている。フランク面における磨耗をコ
スト的に有利に最小に抑えるために、特に全面窒化され
たピストンリングが導入された。基本材料は高クロム鋼
または鋳鉄である。
るようにするため、最近の高性能エンジンには、種々の
表面処理および硬化処理を施した多種類のピストンリン
グ材料が使用されている。フランク面における磨耗をコ
スト的に有利に最小に抑えるために、特に全面窒化され
たピストンリングが導入された。基本材料は高クロム鋼
または鋳鉄である。
【０００４】このピストンリングの欠点は、ピストンリ
ングがアルミニウムピストンとの関連でアルミニウムめ
っきされる傾向にあるという点である。このめっきは主
としてピストンリングフランク面の下方部分に発生す
る、つまり燃焼室から離れた例にあるフランク面に発生
する。付加的に温度と慢性的な潤滑剤の欠如とが、特に
に最上方の圧縮リングに、著しい影響を与えている。
ングがアルミニウムピストンとの関連でアルミニウムめ
っきされる傾向にあるという点である。このめっきは主
としてピストンリングフランク面の下方部分に発生す
る、つまり燃焼室から離れた例にあるフランク面に発生
する。付加的に温度と慢性的な潤滑剤の欠如とが、特に
に最上方の圧縮リングに、著しい影響を与えている。
【０００５】ピストン溝においてピストンリングの静止
摩擦を小さくするため、ドイツ国特許第３５３８９７８
Ｃ１号明細書によれば、ピストンリングの下方フランク
の圧力解放を、ガス圧力が孔を介しピストンリング上面
から孔または通路を通り下方ピストンリング側面の細溝
内に導かれるようにすることによって、達成することが
公知である。
摩擦を小さくするため、ドイツ国特許第３５３８９７８
Ｃ１号明細書によれば、ピストンリングの下方フランク
の圧力解放を、ガス圧力が孔を介しピストンリング上面
から孔または通路を通り下方ピストンリング側面の細溝
内に導かれるようにすることによって、達成することが
公知である。
【０００６】これに対し米国特許第４４３８９３７号お
よびフランス国特許第２６９９６００Ａ１号明細書に
は、ピストンリング側面における材料の切欠きによっ
て、慣性作用の減少および重量軽減を達成する手段が開
示されている。しかしアルミニウム製ピストンが挿入さ
れている特に大形のディーゼルエンジンの場合には、費
用の嵩む作業が多いことを別にしても、アルミニウムめ
っきの危険性が除去されていない。
よびフランス国特許第２６９９６００Ａ１号明細書に
は、ピストンリング側面における材料の切欠きによっ
て、慣性作用の減少および重量軽減を達成する手段が開
示されている。しかしアルミニウム製ピストンが挿入さ
れている特に大形のディーゼルエンジンの場合には、費
用の嵩む作業が多いことを別にしても、アルミニウムめ
っきの危険性が除去されていない。
【０００７】鋳鉄リングはフランク面に隙間のある黒鉛
薄板を有している。これによって潤滑作用がが達成され
るため、鋳鉄製ピストンリングのめっきの問題またはミ
クロ溶接が殆ど発生しないようになっている。
薄板を有している。これによって潤滑作用がが達成され
るため、鋳鉄製ピストンリングのめっきの問題またはミ
クロ溶接が殆ど発生しないようになっている。
【０００８】オットエンジンに使用されているピストン
リングにおいてアウミニウムめっきを阻止できるように
するため、フランク面に種々のなじみ運転層を設けるこ
とが公知である。つまりドイツ国特許第３５０２１４３
Ｃ３号明細書によれば、りん酸マンガン、りん酸亜鉛ま
たは四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）製のなじみ運転層が窒化鋼
ピストンリングのために設けられている。結合層として
特徴づけられた最外方の層が除去されて、１つの酸化層
がその下方に位置する拡散層上に直接着層される。しか
しそのためには付加的な処理作業が必要であり、その際
注意すべきことは、処理されるべき結合層が内方に形成
された窒化鉄によって極度に硬質化されているというこ
とである。
リングにおいてアウミニウムめっきを阻止できるように
するため、フランク面に種々のなじみ運転層を設けるこ
とが公知である。つまりドイツ国特許第３５０２１４３
Ｃ３号明細書によれば、りん酸マンガン、りん酸亜鉛ま
たは四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）製のなじみ運転層が窒化鋼
ピストンリングのために設けられている。結合層として
特徴づけられた最外方の層が除去されて、１つの酸化層
がその下方に位置する拡散層上に直接着層される。しか
しそのためには付加的な処理作業が必要であり、その際
注意すべきことは、処理されるべき結合層が内方に形成
された窒化鉄によって極度に硬質化されているというこ
とである。
【０００９】ディーゼルエンジンの場合には、オットエ
ンジンの場合よりも遥かに高い燃焼圧力が発生する。こ
のためピストンリングのフランク面における磨耗が増大
する。従って特にディーゼルエンジンに使用されるアウ
ミニウムピストンの場合には、溝の磨耗を減少させるた
めに、通常オーステナイト鋳鉄から成るリング支持体が
組み込まれる。これによってアルミニウムめっきの問題
はこれを阻止することができるが、これには莫大な経費
が必要である。
ンジンの場合よりも遥かに高い燃焼圧力が発生する。こ
のためピストンリングのフランク面における磨耗が増大
する。従って特にディーゼルエンジンに使用されるアウ
ミニウムピストンの場合には、溝の磨耗を減少させるた
めに、通常オーステナイト鋳鉄から成るリング支持体が
組み込まれる。これによってアルミニウムめっきの問題
はこれを阻止することができるが、これには莫大な経費
が必要である。
【００１０】さらには、アルミニウムめっきの問題を目
的に適った表面粗度にすることによって解決しようとす
る試みがなされている。しかしその影響については今日
に至ってもなお十分に調査されていない。潤滑剤リザー
バを形成するため、部分的にリングには、フランク面上
に、プラトーが設けられている。しかしいわゆる「粗度
磨耗」が発生するのを阻止することができない。この粗
度磨耗はピストン溝を、潤滑ゲル作用によって許容でき
ないように変化させてしまう。
的に適った表面粗度にすることによって解決しようとす
る試みがなされている。しかしその影響については今日
に至ってもなお十分に調査されていない。潤滑剤リザー
バを形成するため、部分的にリングには、フランク面上
に、プラトーが設けられている。しかしいわゆる「粗度
磨耗」が発生するのを阻止することができない。この粗
度磨耗はピストン溝を、潤滑ゲル作用によって許容でき
ないように変化させてしまう。
【００１１】本発明の課題は、請求項１の上位概念に記
載のピストンリングを改良して、ミクロ溶接として特徴
付けられるアウミニウムめっきを、コスト増につながる
措置を行うことなしにピストンリングのフランク面上で
確実に阻止することができるようにすることである。
載のピストンリングを改良して、ミクロ溶接として特徴
付けられるアウミニウムめっきを、コスト増につながる
措置を行うことなしにピストンリングのフランク面上で
確実に阻止することができるようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、少なくとも
燃焼圧力から離れたフランク面上に周囲を延びる窪みが
設けられているようなピストンリングによって、上記課
題を解決することができた。これに対応してフランク面
は横断面でみて凹型に形成されており、これによって潤
滑剤を受容することができ、かつアルミニウムめっきを
阻止することができる。またこの環状窪み内に付加的に
潤滑剤リザーバを設けることが可能であり、これによっ
てピストンリングは、傾斜応力を受けた際にクッション
作用を受け、かつアルミニウムピストンのピストン溝に
よって、全摩擦に晒されないようになる。エンジンを調
査したところアルミニウムめっきは極僅かであって、そ
れ自体で溶解することが判明した。部分的にはめっきが
全く発生しないことを実証することができた。窪みは両
フランク面上に設けられているのが好ましい。この窪み
がピストンリングフランクのほぼ面中央部を延びる２か
ら３μmまでの窪みである場合に、最も有利な結果が得
られる。
燃焼圧力から離れたフランク面上に周囲を延びる窪みが
設けられているようなピストンリングによって、上記課
題を解決することができた。これに対応してフランク面
は横断面でみて凹型に形成されており、これによって潤
滑剤を受容することができ、かつアルミニウムめっきを
阻止することができる。またこの環状窪み内に付加的に
潤滑剤リザーバを設けることが可能であり、これによっ
てピストンリングは、傾斜応力を受けた際にクッション
作用を受け、かつアルミニウムピストンのピストン溝に
よって、全摩擦に晒されないようになる。エンジンを調
査したところアルミニウムめっきは極僅かであって、そ
れ自体で溶解することが判明した。部分的にはめっきが
全く発生しないことを実証することができた。窪みは両
フランク面上に設けられているのが好ましい。この窪み
がピストンリングフランクのほぼ面中央部を延びる２か
ら３μmまでの窪みである場合に、最も有利な結果が得
られる。
【００１３】本発明の対象を有利に構成している別の特
徴が請求項２以下に述べられている。
徴が請求項２以下に述べられている。
【００１４】図面には、本発明に基づいて構成されたピ
ストンリングの横断面形状が概略的に図示されている。
総ての実施形態において両フランク面に窪みが設けられ
ている。その深さは有利には２ないし３μmである。し
かしその幅は異なっていて、図１のｂ1から図２のｂ2を
介し図３のｂ3まで増加している。
ストンリングの横断面形状が概略的に図示されている。
総ての実施形態において両フランク面に窪みが設けられ
ている。その深さは有利には２ないし３μmである。し
かしその幅は異なっていて、図１のｂ1から図２のｂ2を
介し図３のｂ3まで増加している。
【００１５】ピストンリングの本発明に基づく構成は、
アルミニウムで製造されたピストン内に挿入された場合
は特に大きな利点が得られている。しかしその利用はア
ルミニウムピストンに限定されるものではない。
アルミニウムで製造されたピストン内に挿入された場合
は特に大きな利点が得られている。しかしその利用はア
ルミニウムピストンに限定されるものではない。
【図１】窪みが設けられたピストンリングの側面図であ
る。
る。
【図２】窪みの幅が異なった第２の例によるピストンリ
ングの側面図である。
ングの側面図である。
【図３】窪みの幅が異なった第３の例によるピストンリ
ングの側面図である。
ングの側面図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 内燃機関のピストンのための窒化ピスト
ンリングにおいて、少なくとも燃焼圧力から離れたフラ
ンク面に、周方向に延びる少ないμmの極めて偏平な窪
みが設けられており、該窪みはフランク面の中央領域内
に位置していることを特徴とするピストンリグ。 - 【請求項２】 前記窪みが０．５μmから５μmまで、有
利には２μmから３μmまで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。 - 【請求項３】 前記窪みがフランク面の全周に亘って延
びていることを特徴とする、請求項１または請求項２記
載のピストンリング。 - 【請求項４】 前記窪みがセグメントに分割されている
ことを特徴とする、請求項１または請求項２記載のピス
トンリング。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97104128A EP0864784B2 (de) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | Kolbenring für eine Verbrennungskraftmaschine |
| EP97104128.0 | 1997-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10331974A true JPH10331974A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=8226582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10059640A Pending JPH10331974A (ja) | 1997-03-12 | 1998-03-11 | ピストンリング |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6189893B1 (ja) |
| EP (1) | EP0864784B2 (ja) |
| JP (1) | JPH10331974A (ja) |
| BR (1) | BR9806403A (ja) |
| CZ (1) | CZ292809B6 (ja) |
| DE (1) | DE59703954D1 (ja) |
| ES (1) | ES2159786T5 (ja) |
| PL (1) | PL325219A1 (ja) |
| PT (1) | PT864784E (ja) |
| RO (1) | RO119324B1 (ja) |
| TR (1) | TR199800423A2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030140437A1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-31 | Eyal Eliav | Powered toothbrush |
| BR102013012133A2 (pt) * | 2013-05-15 | 2015-05-26 | Mahle Metal Leve Sa | Anel de pistão |
| DE102015116838B3 (de) * | 2015-10-05 | 2017-02-02 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1426694A (en) * | 1922-08-22 | Oilpeoof piston ring | ||
| US1385613A (en) * | 1920-04-27 | 1921-07-26 | Middleton S Gill | Piston-ring |
| US2042820A (en) * | 1935-03-19 | 1936-06-02 | Lionel D Bax | Piston ring |
| DE1209376B (de) * | 1964-01-10 | 1966-01-20 | Daimler Benz Ag | Torsionskolbenring |
| US4123072A (en) † | 1977-03-18 | 1978-10-31 | Dana Corporation | Piston ring assembly and method of making same |
| US4438937A (en) * | 1982-12-06 | 1984-03-27 | Moriarty Maurice J | Piston ring |
| DE3538978C1 (en) * | 1985-11-02 | 1987-04-02 | Krupp Mak Maschb Gmbh | Piston-ring arrangement for trunk pistons |
| DE3934795C1 (en) * | 1989-10-19 | 1991-06-13 | Friedhelm 5090 Leverkusen De Stecher | Piston ring and piston groove - has radial passages in piston ring lower flank, unconnected in peripheral direction |
| FR2699600A1 (fr) * | 1992-12-22 | 1994-06-24 | Dana Corp | Segments de piston, procédé pour la fabrication et assemblage d'un piston les utilisant. |
-
1997
- 1997-03-12 ES ES97104128T patent/ES2159786T5/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-12 PT PT97104128T patent/PT864784E/pt unknown
- 1997-03-12 EP EP97104128A patent/EP0864784B2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-12 DE DE59703954T patent/DE59703954D1/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-03-09 PL PL98325219A patent/PL325219A1/xx unknown
- 1998-03-09 TR TR1998/00423A patent/TR199800423A2/xx unknown
- 1998-03-09 RO RO98-00706A patent/RO119324B1/ro unknown
- 1998-03-10 US US09/038,177 patent/US6189893B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-11 BR BR9806403-7A patent/BR9806403A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-03-11 JP JP10059640A patent/JPH10331974A/ja active Pending
- 1998-03-12 CZ CZ1998751A patent/CZ292809B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59703954D1 (de) | 2001-08-09 |
| ES2159786T5 (es) | 2005-04-01 |
| RO119324B1 (ro) | 2004-07-30 |
| PL325219A1 (en) | 1998-09-14 |
| EP0864784B2 (de) | 2004-09-01 |
| CZ292809B6 (cs) | 2003-12-17 |
| ES2159786T3 (es) | 2001-10-16 |
| BR9806403A (pt) | 2000-01-04 |
| EP0864784B1 (de) | 2001-07-04 |
| US6189893B1 (en) | 2001-02-20 |
| EP0864784A1 (de) | 1998-09-16 |
| PT864784E (pt) | 2001-11-30 |
| TR199800423A2 (en) | 1998-10-21 |
| CZ75198A3 (cs) | 1998-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |