JPS5828013B2 - ピストリングに負点突起を形成する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はピストンリング成形方法および装置に関し、特
にピストンリングの割れ目の各側にしばしば賀意突起と
称される小さな付加的な内方彎曲部を与えるための方法
と装置に関するものである。

普通の方法で作られた割れ目ピストンリングは圧縮され
てシリンダ壁内に設置されるときリングがシリンダ壁層
りに一様な圧力を付与するように一般に幾分円形から外
れている。

ある場合には、かかるリングの両端はリングの最初の横
長形状に起因してリングの残部より大きな程度外方に弾
発する傾向を有する。

この傾向はシリンダ壁内にポート弁をもつ内燃機関に問
題を生ずる。

リングの両端はこれらが弁ポート開口上を通過するとき
僅かに外方へ弾発し、次いでピストンが移動し続けると
弁ポートの上縁オたは下縁に乗上げる。

一般にこの乗上げの効果は、リング自体に重大な問題を
生ずることではなくむしろシリンダ内に金属のやすりく
ずを落す点にある。

この金属のやすりくずがシリンダ内に落下すると重大な
困難性を生じ、磨耗を早めることになる。

それ故割れ目に隣接した位置でピストンリングの各端に
小さな付加的の内方彎曲部を与えるのが望捷しい。

リングのこの賀意突起はリングの端が弁ポートの縁に捕
えられないようにリングの端をシリンダ内で僅かに内方
に変位せしめる。

以前、リングの面研磨法においてはリングは燃焼シリン
ダと同様のシリンダ内に圧入されその中で微細な研磨コ
ンパウンドと共に往復運動させられるのであるムかかる
リングの面研磨法は上記の如き重大な問題である運転中
のリング端Ｑ乗上げを十分に防止していた。

リング内の応力は、リング端を含む比較的大きな外向き
圧力を及ぼそうとする区域から材料を除去することによ
り研磨中多少とも均等化される。

しかし、ある種の新しい機関はピストンリングをより多
くの要件の下で設置して、しばしばポート弁士に乗上げ
るのを避けるためリング端の実際のくぼみを特徴とする
特にターボチャージ機関は燃焼シリンダ内に非常に高い
圧力を含むが、かかるターボチャージ機関においては、
ピストンとリング間の空間に入る加圧２〆′ ガスはリングに犬かな外向き圧力を及ぼし、リングを大
きな力でシリンダ壁に外方に押付けることになる。

その結果、リング端は外方へ押されて、シリンダ端がシ
リンダ壁のポート弁に捕えられるに至る。

カム輪郭研磨の如き特別の研磨法はリング端の外面から
材料を除去してその端のリング面にくぼみを形成するた
めに使用されてきた。

またピストンリング端の気息突起は冷間的げにより形成
されてきた。

しかし、これらの方法は表面仕上げに不規則を生じ、曲
げが不均一になったり、またリング強度を若干落す結果
となる。

寸たこれらの方法は本発明法より一般にコストが高くな
る。

本発明は、ピストンリング端を迅速に有効に変形して割
れ目に直ぐ隣接した区域に僅かな内巻き部、すなわち気
息突起を形成できるピストンリング成形方法および装置
を提供するものである。

本発明によれば、ピストンリングの気息突起を形成する
ための方法が提供され、この方法は、リング間隙の各側
のリング内面の＝部を加熱し、この加熱は予定時間内面
に隣接したリング厚さの一部分内に局部的に行なわれ、
そしてこの加熱されたリングを冷却することからなる。

更に本発明によれば、上記方法を実施するのに使用する
装置が提供され、この装置は成形のため割れ目ピストン
リングを所定位置に保持するためのリング保持取付具と
、リング内面と掛合させられる正と負の電気接点とから
なっている。

以下、図面に基づき本発明を説明する。

第１図は一般に１０で示す本発明によるピストンリング
成形装置を示す。

この装置は基板１１と、桂１合装置１６により操作され
る滑動自在のピストンリング保持取付具１４と、基板１
１に取付けたリング加熱装置１８を含む。

取付具相合装置１６は好適には空気圧または液圧シリン
ダ（図示せず）に連接された連接棒１７−！たは他の往
復運動をする機械的駆動装置を含む。

滑動自在の取付具１４はみそ付き孔１９と基板１１から
上方へ延びるピンにより、捷たは他の適当な案内装置に
より基板１１上で案内される。

前記ピンは孔１９内に密嵌している。

第１図で右方を向いた間隙２３をもつピストンリング２
２は取付具１４が点線で示す如く第１図で右方の非掛合
の装着位置にあるとき保持取付具１４内に置かれる。

リング２２は取付具１４の円形開口２４内に挿入され、
開口２４はリング２２の非圧縮状態の直径より小さいの
で幾分圧縮された状態にある。

次に掛合装置１６は第２図の実線で示す位置に左方へ取
付具１４を引張り、そこでピストンリング２２の内面は
加熱装置１８により掛合させられる。

取付具１４は少くともリング２２に接触する区域は非金
属とするのが好適である。

ピストンリング２２は面研磨を含む慣例の方法により完
成したものであり、リングの全面は本文中に記載された
成形作業に先立って平滑になっている。

加熱装置１８は好適には反対のチャージの電極２６と２
７による電気抵抗加熱を利用する。

第１図でピストンリング２２に掛合した電極は好適には
各々約１０ポンドの押圧力をもってリングに接触する。

この押圧力は相合装置１６により提供される。

加熱装置１８とこれのリング２２との掛合状態は第３，
５図中に詳細に示されている。

好適には先細形成をもつばね９荷橋絡接点２８は割れ目
の両側でリング内面に掛合し、リング端により限定され
る隅角に接点を形成する。

橋絡接点２８の目的は加熱されている２つのリング部分
間に電気接続を供することにある。

こうして電流は１つのリング部分の内面２２ａを横切っ
て電極２６と２７の一方から他方へ流れることができる
。

電極２６と２７の各々は第３Ｊ５図に示す如くリング２
２の内面下に細い接触ラインを形成する。

電極２６と２７の各々は夫々電導材料からなる接点ブロ
ック２９と３０により支持される。

接点ブロック２９と３０はリング２２の彎曲に従って成
形されるが第３図に示す如くそれから離隔しているが、
これらのブロックは加熱されたリング２２から対流させ
られたおよび輻射させられた熱のためのヒートシンクと
して働く。

ブロック２９と３０は夫夫絶縁物３３により相互に離隔
した電導性据付ブロック３１と３２に取付けられる。

電力は接点ブロック３１と３２にかつ電源（図示せず）
に接続した反対チャージの１対の電気導線（図示せず）
により加熱装置１８に供給され、ブロック３１と３２は
絶縁シート３４により基板１１から絶縁される。

据付ブロック２９と３０を含み、加熱装置１８を冷却す
るために、冷却剤通路がブロック３１と３２を通して備
えられる。

水または他の冷却斉１社入口導管３５を通してブロック
内に流入しく第１゜２図を参照）、出口導管３６を通し
て出る（第２図のみに示される）。

第２図に示す如く、橋絡接点２８は２つのブロック３１
と３２間に形成された空洞内に着座した電導材料のプラ
ンジャスリーブ３８内を滑動するプランジャ３７に接続
される。

プランジャスリーブ３８内で、圧縮はね３９はピストン
リング２２の端に対して橋絡接点上に押圧力を与える。

この押圧力はリング内面に対して接点２６と２７により
与えられる１０ポンドの力を超過するのが好適である。

別の電極配置としては、中心の橋絡接点２９は、接地電
極として働く１チヤージの電極として適当に接続される
。

外側電極２６と２７は反対のチャージを有する。

こうして、リング２２を通る電流は所望ならば個々の形
状制御のために間隙２３の各側で個別に調整することが
できる。

電気エネルギーがピストンリング２２に接点２６と２７
を通して与えられると、電流はリング２２ａの内面に沿
って、リング厚さにほんの僅かたけ侵入して接点間を流
れる。

このため電流通路に沿う区域は直ちに加熱されて、膨張
する傾向を示す。

しかし、リングの残りの厚さ部分は膨張を阻止され、影
響を受けた区域２２ａは圧縮される。

リングの加熱されない厚さ部分の拘束効果は膨張を防止
するのに十分であるが、リングの閉じ込めが追加の拘束
を提供する。

リングは膨張することができないので、リングの内部構
造は降伏し、影響区域はもはや圧縮を受けない。

リングが冷却するにつれて、影響区域２２ｂは収縮し、
張力を生ずることになる。

第４図に示す如く、接点が除かれ、変形されたリング２
２′が、閉じ込め取付具１４から除かれると、リングの
内面２２ｂに沿う張力がリング端を内方に引張り、リン
グ２２′の残部の半径Ｒ１より小さい彎曲のほぼ一定の
半径Ｒ２を限定する。

変形されたリング形状は第４図に幾分誇張して示されて
いる。

ピストンリング上に得られた数点突起の大きさは多数の
要因により決定される。

リングの直径、電極間の距離、すなわち影響を受けたリ
ング端部２２ａの長さ、リングの厚さ、加熱時間および
加熱中の影響区域の温度等が前記の要因になる。

加熱中に達する温度は与えられる電流の量と電流を与え
る時間によって制御される。

本発明法の特別の適用例においては、直径が９．０６２
５インチで、表面から内面捷での厚さが０３００インチ
であるピストンリングが使用された。

電極は間隙から約１．２５インチ離隔していた。電力設
定値は０．００１５インチ乃至０．００３５インチの数
点突起を、約０．５乃至２秒間電力を与えることにより
、形成するように調整された。

リングの加熱された部分の温度はほぼ４００’Ｆであっ
た。

直接接触抵抗加熱を用いて数点突起を形成する他の試験
中、温度は約２０００乃至１５００°Ｐの範囲にわたり
、温度は好適には５０００と１００００Ｆの間に保たれ
たことが判った。

約０．１５０インチ厚さのピストンリングについては、
加熱深さは約０．０３０インチとすべきであった。

加熱深さは常にリング厚さの半分より小さくすべきであ
り、好適にはその厚さのほぼ２０多の範囲内とする。

これは温度と加熱の持続時間により制御される。

加熱持続時間は約０．５秒乃至１０秒とすることができ
るが、好適には約０．５秒乃至２秒の間とする。

各電気接点と隣接リング端の間の距離はリングの直径の
約５乃至２０％とすべきである。

加熱に要する電力は約４５０キロヘルツの周波数でほぼ
３乃至５キロワツトである。

一般に数点突起の所望量は約０．００１乃至０．００２
インチである。

穴焔加熱および電気誘導加熱も数点突起のためにピスト
ンリングを加熱するのに使用された。

これらの両加熱方法は成功であり、リング形状に所望の
変化を与えたが、その結果は直接接触抵抗加熱により得
られたもの程−貫したものではなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す概略平面図、第２図は第１
図の線２−２に沿ってとった拡大断面図、第３図は第１
図の装置の一部を示す拡大図で、若干の部分を除去して
示すもの、第４図は本発明による成形法に従って作った
ピストンリングを若干誇張して示す概略図、第５図は第
３図の線５−５に沿ってとった断面図である。 １１・・・基板、１４・・・ピストンリング保持取付具
、１６・・・掛合装置、１７・・・連接棒、１８・・・
リング加熱装置、１９・・・みそ付き孔、２２・・・ピ
ストンリング、２３・・・間隙、２４・・・円形開口、
２６，２７・・・外側電極、２８・・・橋絡接点、２９
．３０・・・接点ブロック、３１．３２・・・電導性据
付ブロック、３４・・・絶縁シート、３５・・・入口導
管、３６・・・出口導管、３７・・・プランジャ、３８
・・・ブランジャスリーフ゛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リング間隙の各側のリング内面の一部分を加熱し、
   この加熱は予定の時間リング内面に隣接したリング厚さ
   の一部分内に局部的に行なわれそして加熱されたリング
   を冷却することを特徴とするピストンリングに賀意突起
   を形成する方法。 ２ 割れ目ピストンリングを成形のための所定位置に保
   持するためのリング保持取付具と、リングの内面と接触
   させられる正の電気接点と負の電気接点を備えたことを
   特徴とするピストンリングに賀意突起を形成する装置。