JPH10339370A - 鋳鉄製ピストンリング - Google Patents

鋳鉄製ピストンリング

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JPH10339370A
JPH10339370A JP10135351A JP13535198A JPH10339370A JP H10339370 A JPH10339370 A JP H10339370A JP 10135351 A JP10135351 A JP 10135351A JP 13535198 A JP13535198 A JP 13535198A JP H10339370 A JPH10339370 A JP H10339370A
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JP
Japan
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piston ring
layer
compound layer
cast iron
metal
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JP10135351A
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English (en)
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Hans-Albert Michel
ミヒェル ハンス−アルバート
Rudolf Linde
リンデ ルドルフ
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AE Goetze GmbH
Original Assignee
AE Goetze GmbH
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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
    • F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造経費に関して特に有利で、かつ摩耗の少
ない、全外周面に拡散層とその上に存在する化合物層と
よりなる窒化層を有する内燃機関用の鋳鉄製ピストンリ
ングを提供する。 【解決手段】 化合物層（３）の上に、５μｍよりも小
さな厚さの、この化合物層（３）の硬度よりも低い硬度
を有する金属（４）をメッキ被覆したピストンリング。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全外周面上に窒化
層を有する内燃機関用ピストンのための鋳鉄よりなるピ
ストンリングであって、その際その窒化層が拡散層と、
及びその上に存在する化合物層とから構成されているも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストンリングの表面、中でもその滑り
面の摩耗防止層として電着メッキした硬質クロム層又は
火炎溶射モリブデン層が内燃機関において量産的に使用
されている。エンジンの性能の上昇と共にこのような層
はときに、摩耗挙動、腐食挙動及び疲労限度挙動に関し
てその使用可能な限界に達する。摩耗挙動を改善するた
めに、ピストンリングに熱化学的な処理を施すことが行
なわれている。この処理には窒化も包含される。窒化さ
れるべき構造部材は４５０℃と６００℃との間の温度に
おいてガスの中で加熱され、その際この温度を長時間に
わたり保つ。その表面内に浸透拡散した窒素は化合物層
を形成するが、これは窒化物層と、及び窒素の含有量が
或る残存量まで連続的に低下してゆく拡散層とからな
る。その断面における窒素含有量の推移は硬度の推移と
対応している。その化合物層は高い硬度のために非常に
もろく、そして剥離されやすいので、この化合物層を取
り除くことを目指すいくつかの対策が既に開示されてい
る。ドイツ特許ＤＥ３５０６７４６ Ｃ２は鋳鉄又は鋼
よりなる類似技術的ピストンリングを開示しており、こ
れにおいてはその化合物層を除去した後でその拡散層の
上に別な層を溶射被覆するか、又はメッキ被覆する。化
合物層の除去はそのピストンリングの製造ラインにおけ
る追加的な作業段階をなすので、製造経費の総額が比較
的高くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、製造
経費に関して特に有利で、かつ摩耗の少ないピストンリ
ングを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によっ
て、本願特許請求の範囲１の特徴部にあげた特徴事項に
よって解決される。本発明の有利ないくつかの実施態様
が各従属請求項に記載されている。
【０００５】
【発明の実施の態様】軟質の金属層を有する窒化された
鋳鉄リングにおいてはそのもろい化合物層は拡散層から
剥離されず、従って従来必要であった、窒化されたピス
トンリングの引き続く機械的処理は完全に省略できるこ
とが示された。これによって、「化合物層の除去」の工
程段階が省略できるばかりでなく、そのピストンリング
も、これまでピストンリングの機能挙動にマイナスの影
響を与えていた機械的な処理によりもたらされる寸法変
化を受けない。それらの比較的軟質のメッキ被覆された
金属層はその化合物層と充分に強固に結合することがで
きる。これらの極めて薄い層により、エンジンの運転の
間に短時間後に既にそのピストンリングの表面に最適の
接触面が作り出される。その軟質層はエンジンの運転に
おいてその化合物層まで削り取られ、その際或る線状の
接触面が生ずる。この接触面は軟質金属層なしに約１０
０−２００時間の運転の後で初めて生ずる。
【０００６】従って、本発明によるピストンリングを用
いた場合にこの製造方法が低費用になるのみならず、同
時に改善された起動性を有するピストンリングが作り出
される。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を添付の図面に示した実施例に
より更に詳細に説明する。
【０００８】図１に示すピストンリング（１）は鋳鉄よ
りなる。このピストンリング（１）はその全外周面又は
表面の上に窒化層が設けられている。この層は拡散層
（２）と化合物層（３）とから構成されている。この化
合物層（３）は約１５μｍの厚さを有し、そして非常に
硬質で脆い。この化合物層（３）の上に非鉄金属よりな
る非常に薄い層（４）が＜５μｍの厚さで電気メッキ被
覆されている。この金属（４）は錫、銅、鉛又は銅合金
よりなっていてもよい。鋳鉄としては中でもパーライト
型基礎組織を有し、そして球状又は蠕虫状のグラファイ
ト析出粒を有する材料が適している。このような合金
は、特に高い温度負荷に適している。
【０００９】図２はシリンダの滑動面（５）と接触して
いるピストンリング（１）を示している。その比較的軟
質の金属（４）により、僅かな運転時間の後で既にこの
層の摩耗が生じ、そのために軸方向高さ（Ｈ）の低いほ
ぼ線状の接触面（６）が生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるピストンリングの断面図。
【図２】シリンダに接している図１によるピストンリン
グの断面図。
【符号の説明】
１ ピストンリング ２ 拡散層 ３ 化合物層 ４ 軟質金属層 ５ シリンダ滑動面 ６ 接触面 Ｈ 軸方向高さ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 全外周面に窒化層を有する内燃機関のピ
    ストンのための、上記窒化層が拡散層とその上に存在す
    る化合物層とよりなる鋳鉄製ピストンリングにおいて、
    その化合物層（３）の上に、５μｍよりも小さな厚さで
    この化合物層（３）の硬度よりも低い硬度を有する金属
    （４）がメッキ被覆されていることを特徴とする、上記
    ピストンリング。
  2. 【請求項２】 上記鋳鉄が球状又は蠕虫状の析出グラフ
    ァイトを含むパーライト型基礎組織を有し、かつ 炭素 ２．５ − ４．０ 重量％ 珪素 １．５ − ４．０ 〃 マンガン ０．２ − ２．０ 〃 燐 最大 ０．３５ 〃 硫黄 最大 ０．０３ 〃 クロム 最大 ３．０ 〃 バナジウム 最大 １．５ 〃 モリブデン 最大 ２．５ 〃 ニッケル 最大 ０．２ 〃 銅 １．０ − ３．５ 〃 アルミニウム ０．０２ − ２．５ 〃 マグネシウム ０．００５− ０．０４ 〃 及び残分の鉄よりなる、請求項１の鋳鉄製ピストンリン
    グ。
  3. 【請求項３】 化合物層（３）の厚さが１０ないし２０
    μｍの範囲にある、請求項１又は２の鋳鉄製ピストンリ
    ング。
  4. 【請求項４】 より低い硬度の金属（４）が非鉄金属で
    ある、請求項１ないし３のいずれかのピストンリング。
  5. 【請求項５】 より低い硬度の金属（４）が錫である、
    請求項１ないし４のいずれかのピストンリング。
  6. 【請求項６】 より低い硬度の金属（４）が貴金属以外
    の非鉄金属（Ｂｕｎｔｍｅｔａｌｌ）である、請求項１
    ないし４のいずれかのピストンリング。
JP10135351A 1997-05-17 1998-05-18 鋳鉄製ピストンリング Pending JPH10339370A (ja)

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