JPH11315924A - 組合せオイルリングのスペ―サエキスパンダ及び組合せオイルリング - Google Patents
組合せオイルリングのスペ―サエキスパンダ及び組合せオイルリングInfo
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- JPH11315924A JPH11315924A JP4174999A JP4174999A JPH11315924A JP H11315924 A JPH11315924 A JP H11315924A JP 4174999 A JP4174999 A JP 4174999A JP 4174999 A JP4174999 A JP 4174999A JP H11315924 A JPH11315924 A JP H11315924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組合せオイルリングにおけるスペーサエキス
パンダのサイドレール押圧片の耐摩耗性を改善する。 【解決手段】 組合せオイルリング４は一対のサイドレ
ール５，６とスペーサエキスパンダ７からなる。サイド
レール５，６はガス窒化処理を施す。スペーサエキスパ
ンダ７はタフトライド処理による窒化層２０上の外周面
にイオンプレーティングによる硬質皮膜２１を形成す
る。硬質皮膜２１はＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素が分散
しているダイヤモンドライクカーボンから形成されてい
る。ダイヤモンドライクカーボンは、１．アモルファス
炭素構造、２．ダイヤモンド構造を一部有するアモルフ
ァス炭素構造、３．グラファイト構造を一部有するアモ
ルファス炭素構造の何れかの形態をとる。上記元素の含
有比率は原子％で５−４０％、硬質皮膜２１の硬度はＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内にある。
パンダのサイドレール押圧片の耐摩耗性を改善する。 【解決手段】 組合せオイルリング４は一対のサイドレ
ール５，６とスペーサエキスパンダ７からなる。サイド
レール５，６はガス窒化処理を施す。スペーサエキスパ
ンダ７はタフトライド処理による窒化層２０上の外周面
にイオンプレーティングによる硬質皮膜２１を形成す
る。硬質皮膜２１はＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素が分散
しているダイヤモンドライクカーボンから形成されてい
る。ダイヤモンドライクカーボンは、１．アモルファス
炭素構造、２．ダイヤモンド構造を一部有するアモルフ
ァス炭素構造、３．グラファイト構造を一部有するアモ
ルファス炭素構造の何れかの形態をとる。上記元素の含
有比率は原子％で５−４０％、硬質皮膜２１の硬度はＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内にある。
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する。
ンに装着される組合せオイルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】往復動内燃機関に使用されるオイルリン
グの一種に、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、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
処理により窒化層を形成し、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、タフトライド処理
により窒化層を形成するのが一般的である。
グの一種に、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、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
処理により窒化層を形成し、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、タフトライド処理
により窒化層を形成するのが一般的である。
【０００３】しかしながら、上記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。
また、ガソリンエンジンにおいては、低張力化により摩
耗による張力の低下が性能低下（潤滑油消費量の増大）
につながる大きな原因となる。
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。
また、ガソリンエンジンにおいては、低張力化により摩
耗による張力の低下が性能低下（潤滑油消費量の増大）
につながる大きな原因となる。
【０００４】そこで、以下に説明する技術が提案されて
いる。 １．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） ２．スペーサエキスパンダの表面に、タフトライド処理
による窒化又は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） ３．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表面に窒化クロ
ム皮膜を形成した組合せオイルリング（特開平６−２３
５４６２号） ４．サイドレール押圧片がサイドレールと接触する部分
にＣｒ２Ｎ皮膜を有している組合せオイルリングのスペ
ーサエキスパンダ（特開平９−１７０６５９号）。
いる。 １．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） ２．スペーサエキスパンダの表面に、タフトライド処理
による窒化又は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） ３．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表面に窒化クロ
ム皮膜を形成した組合せオイルリング（特開平６−２３
５４６２号） ４．サイドレール押圧片がサイドレールと接触する部分
にＣｒ２Ｎ皮膜を有している組合せオイルリングのスペ
ーサエキスパンダ（特開平９−１７０６５９号）。
【０００５】他方、ダイヤモンドライクカーボン皮膜に
関して、以下の提案がある。 ５．フェライトを含む鉄系材料で構成される一方の摺動
面と組み合わせる他方の摺動面に、Ｗ及び／又はＳｉが
分散したアモルファス炭素を主成分とする皮膜を形成
し、フェライト組織の凝着を抑制する。この技術は、例
えばパワーステアリング機構に使用される油圧バルブ装
置に使用される（特開平５−１７９４５１号）。
関して、以下の提案がある。 ５．フェライトを含む鉄系材料で構成される一方の摺動
面と組み合わせる他方の摺動面に、Ｗ及び／又はＳｉが
分散したアモルファス炭素を主成分とする皮膜を形成
し、フェライト組織の凝着を抑制する。この技術は、例
えばパワーステアリング機構に使用される油圧バルブ装
置に使用される（特開平５−１７９４５１号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記１．の技
術は、耐摩耗性、信頼性が充分でない。上記２．の技術
は、ＣｒＮ皮膜の靭性が乏しいため耐剥離性が充分でな
い。上記３．の技術は、ＴｉＮ皮膜硬度が高いため、皮
膜割れにより、耐剥離性が充分でない。上記４．の技術
は、Ｃｒ２Ｎ皮膜の耐摩耗性が不充分な場合がある。他
方、上記５．は、より接触圧力が高いスペーサエキスパ
ンダとサイドレールとの摺動対については全く示唆して
いない。
術は、耐摩耗性、信頼性が充分でない。上記２．の技術
は、ＣｒＮ皮膜の靭性が乏しいため耐剥離性が充分でな
い。上記３．の技術は、ＴｉＮ皮膜硬度が高いため、皮
膜割れにより、耐剥離性が充分でない。上記４．の技術
は、Ｃｒ２Ｎ皮膜の耐摩耗性が不充分な場合がある。他
方、上記５．は、より接触圧力が高いスペーサエキスパ
ンダとサイドレールとの摺動対については全く示唆して
いない。
【０００７】本発明の課題は、スペーサエキスパンダの
サイドレール押圧片の耐摩耗性を改善し、以って、組合
せオイルリングの耐久性、信頼性を改善することにあ
る。
サイドレール押圧片の耐摩耗性を改善し、以って、組合
せオイルリングの耐久性、信頼性を改善することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、サイドレール
を押圧するサイドレール押圧片を有しており、前記サイ
ドレール押圧片がサイドレールと接触する部分に硬質皮
膜を有している組合せオイルリングのスペーサエキスパ
ンダにおいて、前記硬質皮膜はＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元
素が分散しているダイヤモンドライクカーボンから形成
されていることを特徴とする。
を押圧するサイドレール押圧片を有しており、前記サイ
ドレール押圧片がサイドレールと接触する部分に硬質皮
膜を有している組合せオイルリングのスペーサエキスパ
ンダにおいて、前記硬質皮膜はＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元
素が分散しているダイヤモンドライクカーボンから形成
されていることを特徴とする。
【０００９】上記本発明の皮膜を形成しているダイヤモ
ンドライクカーボンは、次の何れかの形態をとる。 １．アモルファス炭素構造 ２．ダイヤモンド構造を一部有するアモルファス炭素構
造 ３．グラファイト構造を一部有するアモルファス炭素構
造
ンドライクカーボンは、次の何れかの形態をとる。 １．アモルファス炭素構造 ２．ダイヤモンド構造を一部有するアモルファス炭素構
造 ３．グラファイト構造を一部有するアモルファス炭素構
造
【００１０】また、前記Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素は、
金属及び炭化物の一方又は両方の形態で存在する。
Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素は、
金属及び炭化物の一方又は両方の形態で存在する。
【００１１】ダイヤモンドライクカーボン皮膜は、耐ス
カッフ性が本来高いが、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素（金
属及び炭化物の一方又は両方の形態で存在）を含ませる
ことによって、耐摩耗性を向上させることができる。
カッフ性が本来高いが、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素（金
属及び炭化物の一方又は両方の形態で存在）を含ませる
ことによって、耐摩耗性を向上させることができる。
【００１２】Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及び
Ｖの群から選ばれた１又は２以上の元素の含有量はＥＰ
ＭＡで測定可能である。これらの元素の含有比率を原子
％で５−４０％、硬質皮膜の硬度をビッカース硬さでＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内とすることが望ましい。含
有比率の合計が原子％で５％を下回ると耐摩耗性や硬度
が低下し、原子％で４０％を上回ると密着性の低下が起
きる。硬質皮膜の硬度がＨＶ７００を下回ると耐摩耗性
が低下し、ＨＶ２０００を上回ると皮膜の欠け、剥離が
生じやすい。なお、前記元素の含有比率を原子％で１０
−３０％、硬質皮膜の硬度をＨＶ９００−１２００の範
囲内とすることがより好ましい。
Ｖの群から選ばれた１又は２以上の元素の含有量はＥＰ
ＭＡで測定可能である。これらの元素の含有比率を原子
％で５−４０％、硬質皮膜の硬度をビッカース硬さでＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内とすることが望ましい。含
有比率の合計が原子％で５％を下回ると耐摩耗性や硬度
が低下し、原子％で４０％を上回ると密着性の低下が起
きる。硬質皮膜の硬度がＨＶ７００を下回ると耐摩耗性
が低下し、ＨＶ２０００を上回ると皮膜の欠け、剥離が
生じやすい。なお、前記元素の含有比率を原子％で１０
−３０％、硬質皮膜の硬度をＨＶ９００−１２００の範
囲内とすることがより好ましい。
【００１３】皮膜厚さは１−１０μｍの範囲内にあるの
が好ましい。１μｍ未満であると耐摩耗性に乏しく、１
０μｍを超えると皮膜の欠け、剥離を招きやすい。
が好ましい。１μｍ未満であると耐摩耗性に乏しく、１
０μｍを超えると皮膜の欠け、剥離を招きやすい。
【００１４】上記硬質皮膜は、サイドレール押圧片上に
直接、あるいはサイドレール押圧片上に形成された別種
の耐摩耗性表面処理層の上に形成される。別種の耐摩耗
性表面処理層としては窒化層、Ｃｒめっき皮膜、あるい
はイオンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜
等）が使用される。
直接、あるいはサイドレール押圧片上に形成された別種
の耐摩耗性表面処理層の上に形成される。別種の耐摩耗
性表面処理層としては窒化層、Ｃｒめっき皮膜、あるい
はイオンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜
等）が使用される。
【００１５】なお、上記スペーサエキスパンダを有する
組合せオイルリングにおいて、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が無
処理であるか、あるいは窒化層、Ｃｒめっき皮膜、イオ
ンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜等）のい
ずれかが形成される。
組合せオイルリングにおいて、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が無
処理であるか、あるいは窒化層、Ｃｒめっき皮膜、イオ
ンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜等）のい
ずれかが形成される。
【００１６】本発明は、前記手段によって、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
ル押圧片の耐摩耗性が向上する。その結果、オイルリン
グ性能が長時間低下しない。また、長時間運転後も、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て
いる皮膜に欠けや剥離が発生しないので、信頼性を保証
できる。
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
ル押圧片の耐摩耗性が向上する。その結果、オイルリン
グ性能が長時間低下しない。また、長時間運転後も、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て
いる皮膜に欠けや剥離が発生しないので、信頼性を保証
できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
により説明する。
により説明する。
【００１８】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、環状で合い口を備えている上下一対のサイドレール
５，６と、環状で合い口を備えているスペーサエキスパ
ンダ７とからなっている。
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、環状で合い口を備えている上下一対のサイドレール
５，６と、環状で合い口を備えているスペーサエキスパ
ンダ７とからなっている。
【００１９】スペーサエキスパンダ７を製造方法に基づ
いてその構成を以下説明する。図２において、素材３０
はオーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼帯から形成され
ており、長手方向中心線に対して対称形状をなしてい
る。即ち、オーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼帯の長
手方向に等間隔をおいてオイル孔となる亀甲状の孔１５
が列設されているとともに、これらの孔１５の間の薄鋼
帯の両側部に略Ｖ字状切欠部１６，１７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及び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及び
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及び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、タフトライド処理を施し、その
後所定の長さに切断したものを、サイドレール押圧片が
内周側になるように環状に形成し、その後、外周面に所
定の硬質皮膜が被覆される。
いてその構成を以下説明する。図２において、素材３０
はオーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼帯から形成され
ており、長手方向中心線に対して対称形状をなしてい
る。即ち、オーステナイト系ステンレス鋼の薄鋼帯の長
手方向に等間隔をおいてオイル孔となる亀甲状の孔１５
が列設されているとともに、これらの孔１５の間の薄鋼
帯の両側部に略Ｖ字状切欠部１６，１７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及び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及び
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及び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、タフトライド処理を施し、その
後所定の長さに切断したものを、サイドレール押圧片が
内周側になるように環状に形成し、その後、外周面に所
定の硬質皮膜が被覆される。
【００２０】即ち、スペーサエキスパンダ７は、略コ字
断面を有する周期要素が周方向に多数連なって構成され
ている。各周期要素には一対の水平な上片８と下片９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１０で接続されており、上片８と下片９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１１，１２がそれぞれ形成されており、各サイドレ
ール押圧片１１，１２の内周には更に半径方向内方に水
平に延びる内片１３，１４がそれぞれ形成されている。
そして、上片８と直立片１０と下片９とにかけてオイル
孔が形成されている。
断面を有する周期要素が周方向に多数連なって構成され
ている。各周期要素には一対の水平な上片８と下片９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１０で接続されており、上片８と下片９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１１，１２がそれぞれ形成されており、各サイドレ
ール押圧片１１，１２の内周には更に半径方向内方に水
平に延びる内片１３，１４がそれぞれ形成されている。
そして、上片８と直立片１０と下片９とにかけてオイル
孔が形成されている。
【００２１】スペーサエキスパンダ７は上述したタフト
ライド処理によって全表面にビッカース硬度ＨＶ９００
−１２００の窒化層２０が下地層として５−３０μｍの
厚さで形成されており、この窒化層２０上において、サ
イドレール押圧片１１，１２を含む外周面には硬質皮膜
２１が１−１０μｍの厚さで形成されている。硬質皮膜
２１は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの
群から選ばれた１又は２以上の元素の炭化物が分散して
いるダイヤモンドライクカーボンから形成されている。
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選
ばれた１又は２以上の元素の含有比率は原子％で５−４
０％であり、硬質皮膜２１の硬度はビッカース硬さでＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内にある。なお、下地層は窒
化層に代えて、Ｃｒめっき皮膜（厚さ５−３０μｍ）、
あるいは窒化クロム皮膜や窒化チタン皮膜等のイオンプ
レーティング皮膜（厚さ３−３０μｍ）を被覆するよう
にしてもよい。
ライド処理によって全表面にビッカース硬度ＨＶ９００
−１２００の窒化層２０が下地層として５−３０μｍの
厚さで形成されており、この窒化層２０上において、サ
イドレール押圧片１１，１２を含む外周面には硬質皮膜
２１が１−１０μｍの厚さで形成されている。硬質皮膜
２１は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの
群から選ばれた１又は２以上の元素の炭化物が分散して
いるダイヤモンドライクカーボンから形成されている。
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選
ばれた１又は２以上の元素の含有比率は原子％で５−４
０％であり、硬質皮膜２１の硬度はビッカース硬さでＨ
Ｖ７００−２０００の範囲内にある。なお、下地層は窒
化層に代えて、Ｃｒめっき皮膜（厚さ５−３０μｍ）、
あるいは窒化クロム皮膜や窒化チタン皮膜等のイオンプ
レーティング皮膜（厚さ３−３０μｍ）を被覆するよう
にしてもよい。
【００２２】なお、上記では、硬質皮膜２１を別種の耐
摩耗性表面処理層（窒化層２０、あるいはＣｒめっき皮
膜やイオンプレーティング皮膜）の上に形成したが、硬
質皮膜２１をスペーサエキスパンダ７の外周面に１−１
０μｍの厚さで直接形成することもできる。
摩耗性表面処理層（窒化層２０、あるいはＣｒめっき皮
膜やイオンプレーティング皮膜）の上に形成したが、硬
質皮膜２１をスペーサエキスパンダ７の外周面に１−１
０μｍの厚さで直接形成することもできる。
【００２３】上記硬質皮膜２１は、ＰＶＤ法即ちイオン
プレーティング法、スパッタリング法、あるいは蒸着法
によって被覆することができる。例えば、真空チャンバ
内でワークを回転しつつ不活性ガスを導入し、イオンボ
ンバードメントでワーク表面を清浄化した後、炭素の供
給源であるメタン等の炭化水素ガスをチャンバに導入し
ワーク近傍をプラズマ状態に保つと同時に、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１
又は２以上の元素を蒸発させる反応性イオンプレーティ
ング法で、上記硬質皮膜２１をワークに被覆することが
できる。この際、反応ガス中の炭化水素ガス分圧を調整
することによってＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
及びＶの群から選ばれた１又は２以上の原子を炭化物と
して析出させることができる。Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元
素の含有比率は、これらの蒸発速度及び反応ガス圧力を
調整することによって調整できる。
プレーティング法、スパッタリング法、あるいは蒸着法
によって被覆することができる。例えば、真空チャンバ
内でワークを回転しつつ不活性ガスを導入し、イオンボ
ンバードメントでワーク表面を清浄化した後、炭素の供
給源であるメタン等の炭化水素ガスをチャンバに導入し
ワーク近傍をプラズマ状態に保つと同時に、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１
又は２以上の元素を蒸発させる反応性イオンプレーティ
ング法で、上記硬質皮膜２１をワークに被覆することが
できる。この際、反応ガス中の炭化水素ガス分圧を調整
することによってＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、
及びＶの群から選ばれた１又は２以上の原子を炭化物と
して析出させることができる。Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元
素の含有比率は、これらの蒸発速度及び反応ガス圧力を
調整することによって調整できる。
【００２４】サイドレール５，６の構成を次に説明する
と、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、ガス窒化処理により全表面
に窒化層２２，２３が形成されている。
と、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、ガス窒化処理により全表面
に窒化層２２，２３が形成されている。
【００２５】なお、サイドレール５，６におけるスペー
サエキスパンダ７のサイドレール押圧片１１，１２と接
触する部分は、窒化層に代えて、Ｃｒめっき皮膜やイオ
ンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜や窒化チ
タン皮膜等）を被覆するようにしてもよく、あるいは無
処理とすることもできる。
サエキスパンダ７のサイドレール押圧片１１，１２と接
触する部分は、窒化層に代えて、Ｃｒめっき皮膜やイオ
ンプレーティング皮膜（例えば窒化クロム皮膜や窒化チ
タン皮膜等）を被覆するようにしてもよく、あるいは無
処理とすることもできる。
【００２６】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８，９で上下（軸方向）に離隔保持し、上下のサイ
ドレール押圧片１１，１２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８，９で上下（軸方向）に離隔保持し、上下のサイ
ドレール押圧片１１，１２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。
【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。
た試験について説明する。
【００２８】１．摩耗試験 （１）往復動摩擦試験機 図３は、試験に使用した往復動摩擦試験機の構成を示
す。ピン状の上試験片４０は固定ブロック４１により保
持され、上方から油圧シリンダ４２により下向きの荷重
が加えられて、下試験片４３に押接される。一方、平盤
形状の下試験片４３は可動ブロック４４により保持さ
れ、クランク機構４５により往復動させられる。４６は
ロードセルである。
す。ピン状の上試験片４０は固定ブロック４１により保
持され、上方から油圧シリンダ４２により下向きの荷重
が加えられて、下試験片４３に押接される。一方、平盤
形状の下試験片４３は可動ブロック４４により保持さ
れ、クランク機構４５により往復動させられる。４６は
ロードセルである。
【００２９】（２）試験条件 荷重：２０ｋｇ 速度：１００ｃｐｍ 時間：１２０ｍｉｎ 潤滑油：軽油相当粘度軸受け油
【００３０】（３）試験片 上試験片：オーステナイト系ステンレス鋼製の上試験片
の表面に表１に示す硬質皮膜を形成した。 下試験片：マルテンサイト系１７Ｃｒステンレス鋼製
で、表面処理は無処理と、ガス窒化処理の二種類。
の表面に表１に示す硬質皮膜を形成した。 下試験片：マルテンサイト系１７Ｃｒステンレス鋼製
で、表面処理は無処理と、ガス窒化処理の二種類。
【００３１】（４）硬質皮膜の形成方法 アモルファス炭素を成分とする硬質皮膜やＣｒ２Ｎ皮膜
は反応性イオンプレーティング法で形成した。得られた
皮膜はＸ線回折によって析出相の同定を行い、ビッカー
ス硬さを測定した。
は反応性イオンプレーティング法で形成した。得られた
皮膜はＸ線回折によって析出相の同定を行い、ビッカー
ス硬さを測定した。
【００３２】（５）試験結果 図４と図５に示す。図４は下試験片が無処理、図５は下
試験片にガス窒化処理による窒化層が形成されているも
のである。摩耗量比は図４及び図５のいずれとも比較例
２を１としている。図４及び図５に示されているよう
に、実施例の硬質皮膜の場合、上試験片及び下試験片と
も摩耗量が少ないことがわかる。
試験片にガス窒化処理による窒化層が形成されているも
のである。摩耗量比は図４及び図５のいずれとも比較例
２を１としている。図４及び図５に示されているよう
に、実施例の硬質皮膜の場合、上試験片及び下試験片と
も摩耗量が少ないことがわかる。
【００３３】
【表１】
【００３４】なお、上記試験における実施例の硬質皮膜
はアモルファス炭素を主成分としタングステン炭化物あ
るいはシリコン炭化物を単独で含む硬質皮膜であるが、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選
ばれた１又は２以上の元素（金属及び炭化物の一方又は
両方の形態で存在）を含む場合も同様の効果が得られ
る。
はアモルファス炭素を主成分としタングステン炭化物あ
るいはシリコン炭化物を単独で含む硬質皮膜であるが、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＶの群から選
ばれた１又は２以上の元素（金属及び炭化物の一方又は
両方の形態で存在）を含む場合も同様の効果が得られ
る。
【００３５】また、本発明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１３，１４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
パンダにも適用される。
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１３，１４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
パンダにも適用される。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のスペーサエ
キスパンダは、サイドレール押圧片の耐摩耗性が向上
し、かつ、欠けや剥離の発生も防止できるので、組合せ
オイルリングの耐久性、信頼性を高めることができる。
キスパンダは、サイドレール押圧片の耐摩耗性が向上
し、かつ、欠けや剥離の発生も防止できるので、組合せ
オイルリングの耐久性、信頼性を高めることができる。
【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】往復動摩擦試験機の構成を示す図である。
【図４】摩耗試験結果を示す図である。
【図５】摩耗試験結果を示す図である。
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・・上
片、９・・下片、１０・・直立片、１１，１２・・サイ
ドレール押圧片、１３，１４・・内片、１５・・孔、１
６，１７・・切欠部、２０・・タフトライド処理による
窒化層、２１・・硬質皮膜、２２，２３・・ガス窒化処
理による窒化層、３０・・素材、４０・・上試験片、４
１・・固定ブロック、４２・・油圧シリンダ、４３・・
下試験片、４４・・可動ブロック、４５・・クランク機
構、４６・・ロードセル。
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・・上
片、９・・下片、１０・・直立片、１１，１２・・サイ
ドレール押圧片、１３，１４・・内片、１５・・孔、１
６，１７・・切欠部、２０・・タフトライド処理による
窒化層、２１・・硬質皮膜、２２，２３・・ガス窒化処
理による窒化層、３０・・素材、４０・・上試験片、４
１・・固定ブロック、４２・・油圧シリンダ、４３・・
下試験片、４４・・可動ブロック、４５・・クランク機
構、４６・・ロードセル。
Claims (8)
- 【請求項１】 サイドレールを押圧するサイドレール押
圧片を有しており、前記サイドレール押圧片がサイドレ
ールと接触する部分に硬質皮膜を有している組合せオイ
ルリングのスペーサエキスパンダにおいて、 前記硬質皮膜はＳｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、及
びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素が分散してい
るダイヤモンドライクカーボンから形成されていること
を特徴とする組合せオイルリングのスペーサエキスパン
ダ。 - 【請求項２】 前記Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素が金属
及び炭化物の一方又は両方の形態で存在していることを
特徴とする請求項１記載の組合せオイルリングのスペー
サエキスパンダ。 - 【請求項３】 前記Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素の含有
比率が原子％で５−４０％であり、前記硬質皮膜の硬度
がビッカース硬さでＨＶ７００−２０００の範囲内にあ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の組合せオイル
リングのスペーサエキスパンダ。 - 【請求項４】 前記硬質皮膜が別種の耐摩耗性表面処理
層の上に形成されていることを特徴とする請求項３記載
の組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ。 - 【請求項５】 前記別種の耐摩耗性表面処理層が窒化
層、Ｃｒめっき皮膜、イオンプレーティング皮膜のいず
れかであることを特徴とする請求項４記載の組合せオイ
ルリングのスペーサエキスパンダ。 - 【請求項６】 前記硬質皮膜がサイドレール押圧片の表
面上に直接被覆されていることを特徴とする請求項３記
載の組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ。 - 【請求項７】 前記硬質皮膜の厚さが１−１０μｍの範
囲内にあることを特徴とする請求項３記載の組合せオイ
ルリングのスペーサエキスパンダ。 - 【請求項８】 請求項１−７のいずれかに記載のスペー
サエキスパンダと、前記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が無処理、あるいは窒化
層、Ｃｒめっき皮膜、イオンプレーティング皮膜のいず
れかを形成されているサイドレールとからなることを特
徴とする組合せオイルリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04174999A JP4067678B2 (ja) | 1998-02-24 | 1999-02-19 | 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ及び組合せオイルリング |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5893598 | 1998-02-24 | ||
| JP10-58935 | 1998-02-24 | ||
| JP04174999A JP4067678B2 (ja) | 1998-02-24 | 1999-02-19 | 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ及び組合せオイルリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11315924A true JPH11315924A (ja) | 1999-11-16 |
| JP4067678B2 JP4067678B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=26381402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04174999A Expired - Fee Related JP4067678B2 (ja) | 1998-02-24 | 1999-02-19 | 組合せオイルリングのスペーサエキスパンダ及び組合せオイルリング |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4067678B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003247060A (ja) * | 2001-12-17 | 2003-09-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非晶質炭素被膜の製造方法及び非晶質炭素被覆摺動部品 |
| DE102005019500A1 (de) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Schraubendruckfeder für Ölabstreifkolbenringe |
| JP2006349019A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せオイルリング |
| JP2007170467A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
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| JP2010196872A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せピストンリング |
| JP2012233572A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-29 | Tpr Co Ltd | 組合せオイルリング |
| US9726286B2 (en) | 2011-11-11 | 2017-08-08 | Tpr Co., Ltd | Combination oil ring |
| KR101898049B1 (ko) * | 2017-07-05 | 2018-09-12 | 티피알 가부시키가이샤 | 조합 오일링 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP04174999A patent/JP4067678B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7988786B2 (en) | 2001-08-21 | 2011-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon film coated member |
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| DE102005019500A1 (de) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Schraubendruckfeder für Ölabstreifkolbenringe |
| DE102005019500B4 (de) * | 2005-04-27 | 2007-12-13 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Schraubendruckfeder für Ölabstreifkolbenringe |
| JP2006349019A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せオイルリング |
| JP2007170467A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
| JP2010101185A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Ntn Corp | ロッカアームアッシー |
| JP2010196872A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 組合せピストンリング |
| JP2012233572A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-29 | Tpr Co Ltd | 組合せオイルリング |
| US9726286B2 (en) | 2011-11-11 | 2017-08-08 | Tpr Co., Ltd | Combination oil ring |
| US9845873B2 (en) | 2011-11-11 | 2017-12-19 | Tpr Co., Ltd. | Combination oil ring |
| US10072755B2 (en) | 2011-11-11 | 2018-09-11 | Tpr Co., Ltd. | Combination oil ring |
| KR101898049B1 (ko) * | 2017-07-05 | 2018-09-12 | 티피알 가부시키가이샤 | 조합 오일링 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4067678B2 (ja) | 2008-03-26 |
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