JPS5832949A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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- JPS5832949A JPS5832949A JP13086181A JP13086181A JPS5832949A JP S5832949 A JPS5832949 A JP S5832949A JP 13086181 A JP13086181 A JP 13086181A JP 13086181 A JP13086181 A JP 13086181A JP S5832949 A JPS5832949 A JP S5832949A
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- piston ring
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- piston
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Links
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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
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高速高負荷内燃機関用ピストンリングに関する
ものである。
ものである。
高速で高負荷の内燃機−に使用されるピストンリングは
耐スカッフィング性と高強度が要求される。耐スカッフ
ィング性が要求される理由は、高速高負荷に々ると、ピ
ストンリングとシリンダ間の摺動面圧が燃焼行程の上死
点近傍において著しく高くなるが、潤滑油膜が形成され
にくいため、金属間接触を発生しやすい仁と忙ある。又
、高強度が必要か理由は、上記のような高い面圧で接触
するため、ピストンリングの表面波―層や表面処理１１
１ＶＣ３Ｉ４負荷がかかシ、クラック、割れ、はく離が
生じやすいことにある。
耐スカッフィング性と高強度が要求される。耐スカッフ
ィング性が要求される理由は、高速高負荷に々ると、ピ
ストンリングとシリンダ間の摺動面圧が燃焼行程の上死
点近傍において著しく高くなるが、潤滑油膜が形成され
にくいため、金属間接触を発生しやすい仁と忙ある。又
、高強度が必要か理由は、上記のような高い面圧で接触
するため、ピストンリングの表面波―層や表面処理１１
１ＶＣ３Ｉ４負荷がかかシ、クラック、割れ、はく離が
生じやすいことにある。
耐スカッフィング性に優れたピストンリングとしては溶
射被覆したものが最も一般的である。これは、溶射被覆
が空孔を有して橢滑油保持性がよく、硬度も高くして摺
動面の微視的な変形に伴う接触面積も小さく、シリンダ
ライチに対しては異種材料であるため融着し難く、摩擦
係数も小さい等の理由による。なお、同様な性質は多孔
性処理を施したメッキ層によっても、又、軟窒化等の熱
処理１層によっても得られる。しかしながらメッキ被覆
や、一般的熱処理によるものでは、溶射被覆に対して劣
るものである。とれは例えばクロムメツキ被覆は硬度で
あるが、拍動面が一様であって、硬軟粒子の介在する摺
動面にみられる硬質粒子の合 ベアリング効果が少々＜、一方複メツキ中分散メッキは
、鉄系母材に密着せず、使用できなかったことによる。
射被覆したものが最も一般的である。これは、溶射被覆
が空孔を有して橢滑油保持性がよく、硬度も高くして摺
動面の微視的な変形に伴う接触面積も小さく、シリンダ
ライチに対しては異種材料であるため融着し難く、摩擦
係数も小さい等の理由による。なお、同様な性質は多孔
性処理を施したメッキ層によっても、又、軟窒化等の熱
処理１層によっても得られる。しかしながらメッキ被覆
や、一般的熱処理によるものでは、溶射被覆に対して劣
るものである。とれは例えばクロムメツキ被覆は硬度で
あるが、拍動面が一様であって、硬軟粒子の介在する摺
動面にみられる硬質粒子の合 ベアリング効果が少々＜、一方複メツキ中分散メッキは
、鉄系母材に密着せず、使用できなかったことによる。
高強度のピストンリングとして溶射被覆したものは密着
強度が十分ではなく被覆のはく雌という問題がある。又
、軟窒化轟の熱処理によるものは母材自体の材９４に優
れたものが必要であるが、適当なものがガい上に１一般
に熱処理層祉薄く、もし熱処理層を厚くすると、母材の
ぜい化と変形が防止できないという間瞑がある。これに
対し、メッキ被喪社密着強度だけでなくそれ自体の強度
も大きいという特性を有する。
強度が十分ではなく被覆のはく雌という問題がある。又
、軟窒化轟の熱処理によるものは母材自体の材９４に優
れたものが必要であるが、適当なものがガい上に１一般
に熱処理層祉薄く、もし熱処理層を厚くすると、母材の
ぜい化と変形が防止できないという間瞑がある。これに
対し、メッキ被喪社密着強度だけでなくそれ自体の強度
も大きいという特性を有する。
このように、溶射被覆、メッキ被覆、熱処理のいずれも
単独では、耐スカッフィング性と高強度を同時に満足で
きるピスト、ンリングにはならない。
単独では、耐スカッフィング性と高強度を同時に満足で
きるピスト、ンリングにはならない。
その他に、二種類の異方る材料を多層に溶射したｐ１％
許３５９５ＡＯ号）、外周の中央に自己鰐滑性材料を埋
め込みその両側をメッキ被覆したピストンリング、又は
その逆にしたピストンリング等も提案されているが、い
ずれにしても、溶射被覆のないものは耐スカッフィング
性が溶射被傍したものよりも劣り、溶耐波１！１１はは
く離しやすいという問題が解決されていないっ 本発明はピストンリングの挙動に注目し、その動的挙Ｔ
ｈＫ応じた改良を施すことにより耐スカッフィング性、
強度、耐食性のすべてを兼備したピストシリングを提供
することを課題とするものである。このピストンの挙動
を図示すると、第１図ングｌは周方向に回転するので、
ピストンリング１の外周面の上下のいずれかの縁部はシ
リンダライナ６に押しつけられて摩耗し、外周面の形状
はたる形（バレル状５になる。ピストン番の頂部番ｌは
高温により熱膨張し、その影響でピストシリング１はわ
ずかにねじれてシリンダライナ５に摺接する。その結果
、第２図に示すように、ピストンリング１の外周面１１
は曲率中心が下方にずれだピストンリングは、ピストン
の首振りにより外周面がほぼ一様にシリンダライナと摺
接する。
許３５９５ＡＯ号）、外周の中央に自己鰐滑性材料を埋
め込みその両側をメッキ被覆したピストンリング、又は
その逆にしたピストンリング等も提案されているが、い
ずれにしても、溶射被覆のないものは耐スカッフィング
性が溶射被傍したものよりも劣り、溶耐波１！１１はは
く離しやすいという問題が解決されていないっ 本発明はピストンリングの挙動に注目し、その動的挙Ｔ
ｈＫ応じた改良を施すことにより耐スカッフィング性、
強度、耐食性のすべてを兼備したピストシリングを提供
することを課題とするものである。このピストンの挙動
を図示すると、第１図ングｌは周方向に回転するので、
ピストンリング１の外周面の上下のいずれかの縁部はシ
リンダライナ６に押しつけられて摩耗し、外周面の形状
はたる形（バレル状５になる。ピストン番の頂部番ｌは
高温により熱膨張し、その影響でピストシリング１はわ
ずかにねじれてシリンダライナ５に摺接する。その結果
、第２図に示すように、ピストンリング１の外周面１１
は曲率中心が下方にずれだピストンリングは、ピストン
の首振りにより外周面がほぼ一様にシリンダライナと摺
接する。
燃焼行程の上死点近傍においてピストンはスラスト側へ
押されて首を振るので、ピストンリング１は、スラスト
側においては第３図ａに示すように、反スラスト側にお
いては第３図すに示すように、シリンダライナ５と摺接
する。第３図ａ１ｂのバレル型ピストンリング１は外周
面が第２図に示すなじみによる曲率よりも大きな曲率に
始めから加工されているので、ピストンの首振りにより
Ｃ１点からＣ２点までの幅でシリンダライナ５と接触す
る。さらに外周面を細心バレル状に形成したピストンリ
ング１は、給４図ａ、ｂに示すように、ピストンリング
の中央よりも下方のＤ１点とＤ２点の範囲でシリンダラ
イナ５と接触する。このように、上死点近傍においてピ
ストンリングの摺接位置はその外周の形状により限定さ
れるが、これは燃焼ガスがピストンリングを強くピスト
ンリング溝に押しつけるので、ピストンリングにねじれ
が生じないことによる。しかし、燃焼行程の上死点付近
以外においてはピストンリングはピストン溝内で浮いて
ねじりが生じやすいので、ピストシリングは外周面のよ
り広い範囲でシリンダライナと摺接する。
押されて首を振るので、ピストンリング１は、スラスト
側においては第３図ａに示すように、反スラスト側にお
いては第３図すに示すように、シリンダライナ５と摺接
する。第３図ａ１ｂのバレル型ピストンリング１は外周
面が第２図に示すなじみによる曲率よりも大きな曲率に
始めから加工されているので、ピストンの首振りにより
Ｃ１点からＣ２点までの幅でシリンダライナ５と接触す
る。さらに外周面を細心バレル状に形成したピストンリ
ング１は、給４図ａ、ｂに示すように、ピストンリング
の中央よりも下方のＤ１点とＤ２点の範囲でシリンダラ
イナ５と接触する。このように、上死点近傍においてピ
ストンリングの摺接位置はその外周の形状により限定さ
れるが、これは燃焼ガスがピストンリングを強くピスト
ンリング溝に押しつけるので、ピストンリングにねじれ
が生じないことによる。しかし、燃焼行程の上死点付近
以外においてはピストンリングはピストン溝内で浮いて
ねじりが生じやすいので、ピストシリングは外周面のよ
り広い範囲でシリンダライナと摺接する。
ピストンリング１の周方向で最も強くシリンダライナと
摺接する部分は、通常、第５図に示す合い口８の部分で
ある。他方、合い口の位置の曲率を大きくしたピストン
リングは逆に曲率の小さい部分が最も強くシリンダライ
ナと摺接する。要するに、ピストンリングの最も負荷が
大きく、スカッフィングやはく離を起こしやすい部分は
外周上の特定部分に限定されるということである。
摺接する部分は、通常、第５図に示す合い口８の部分で
ある。他方、合い口の位置の曲率を大きくしたピストン
リングは逆に曲率の小さい部分が最も強くシリンダライ
ナと摺接する。要するに、ピストンリングの最も負荷が
大きく、スカッフィングやはく離を起こしやすい部分は
外周上の特定部分に限定されるということである。
本発明のピストンリングは、第６図に示すように、その
外周面１１にメッキ被覆層２を設け、そのメッキｗｔ秒
層の一部を再溶融合金化層３に変成してなるものである
。メッキ被覆層は耐摩耗性と耐スカツフインク性の達成
手段としては優れたもの・であるが、最も条件の荷酷な
部分、すなわち第３図のＣ１−Ｃ２間、第４図のＤｌ−
Ｄ２間、ピストンリング合口近傍においては問題が々い
とはいえかい。そこで、これらの大きな負荷を受ける特
定部分のみを再溶融合金化することにより問題を解決し
ている。
外周面１１にメッキ被覆層２を設け、そのメッキｗｔ秒
層の一部を再溶融合金化層３に変成してなるものである
。メッキ被覆層は耐摩耗性と耐スカツフインク性の達成
手段としては優れたもの・であるが、最も条件の荷酷な
部分、すなわち第３図のＣ１−Ｃ２間、第４図のＤｌ−
Ｄ２間、ピストンリング合口近傍においては問題が々い
とはいえかい。そこで、これらの大きな負荷を受ける特
定部分のみを再溶融合金化することにより問題を解決し
ている。
メッキ被覆が再溶融され、鋳鉄又は鋼のピストンリンク
母材と合金化するが、合金化に伴う急速冷却による変態
硬化もさることながら、母材成分のＦｅ 、 Ｃ等とメ
ッキＭ＆の金属とで形成される合金の析出硬化により著
しく高硬度な層が得られる。
母材と合金化するが、合金化に伴う急速冷却による変態
硬化もさることながら、母材成分のＦｅ 、 Ｃ等とメ
ッキＭ＆の金属とで形成される合金の析出硬化により著
しく高硬度な層が得られる。
例えば、クロムメッキ被覆においては、 Ｃｒ、Ｆｅ。
Ｃによる炭化物が形成され、クロムメッキ被覆に比べて
著しく硬度の高い表面層が得られる。さらに、従来、鉄
系母材との結合が十分ではなかったニラクルとシリコン
力かバイトの分散メッキ被覆等も再溶融することにより
結合強度が著しく改善され、最も結合強度を必要とする
部分にも十分使用することができる。
著しく硬度の高い表面層が得られる。さらに、従来、鉄
系母材との結合が十分ではなかったニラクルとシリコン
力かバイトの分散メッキ被覆等も再溶融することにより
結合強度が著しく改善され、最も結合強度を必要とする
部分にも十分使用することができる。
第７図の実施例のピストンリングはバレル形状の外周面
にメッキ被覆層２を持ち、第６図のものと同じく中央部
は再溶融合金化層３に変成されている。
にメッキ被覆層２を持ち、第６図のものと同じく中央部
は再溶融合金化層３に変成されている。
第８図の実施例は偏心バレル形状外周面のピストンリン
グであり、メッキ被秒層２の外周面の下部を再溶融合金
化層３に変成している。
グであり、メッキ被秒層２の外周面の下部を再溶融合金
化層３に変成している。
第９図の実施例のピストンリングは外周の溝２１．３１
にメッキ被覆層２を設け、溝３１のメッキ被覆層を再溶
融合金化層３に変成してなるものである。外周面は比較
的１＃質の母材１５とメッキ被覆層２の相乗効果によシ
なじみ性が良好である。
にメッキ被覆層２を設け、溝３１のメッキ被覆層を再溶
融合金化層３に変成してなるものである。外周面は比較
的１＃質の母材１５とメッキ被覆層２の相乗効果によシ
なじみ性が良好である。
又、メッキ被覆層′２と再溶融合金化層３を独立に設け
ることにより、再溶融合金化＃形成時のメッキ被覆層の
熱的歪を防ぎ、両層の界面に発生しやすい割れを未然に
防止している。さらに、多数の溝を設けることにより、
メッキ被覆層と母材との結合強度も向上する。第９図の
ピストンリングは、第１０図に示すように、あらかじめ
溝２１．３１を形成した母材１５の外周にメッキ被覆層
２を一証に施し、溝３１のメッキ被覆層に吃ザ等の高密
度熱源９を照射して再溶融して合金化＃３に変成し、そ
の後、鎖線Ａ−Ａで示す面に加工仕上げして得られたも
のである。
ることにより、再溶融合金化＃形成時のメッキ被覆層の
熱的歪を防ぎ、両層の界面に発生しやすい割れを未然に
防止している。さらに、多数の溝を設けることにより、
メッキ被覆層と母材との結合強度も向上する。第９図の
ピストンリングは、第１０図に示すように、あらかじめ
溝２１．３１を形成した母材１５の外周にメッキ被覆層
２を一証に施し、溝３１のメッキ被覆層に吃ザ等の高密
度熱源９を照射して再溶融して合金化＃３に変成し、そ
の後、鎖線Ａ−Ａで示す面に加工仕上げして得られたも
のである。
Ｍ１１図の実施例のピストンリングは合い口８の近傍の
メッキ被覆層２のみを再溶融合金化層３に変成したもの
であり、２サイクル機関等の特に合い口付近に負荷がか
かるピストンリングに適している。なお、第６図ないし
第１０図のピストンリングと第１１図の合い口を組合わ
せるとそれぞれの効果を兼ね備えたピストンリングが得
られる。
メッキ被覆層２のみを再溶融合金化層３に変成したもの
であり、２サイクル機関等の特に合い口付近に負荷がか
かるピストンリングに適している。なお、第６図ないし
第１０図のピストンリングと第１１図の合い口を組合わ
せるとそれぞれの効果を兼ね備えたピストンリングが得
られる。
本発明のピストンリングの外周面は硬度の高いメッキ被
覆層とそれよりさらに硬度の高い再溶融合金化層からな
るので、ピストンリングが第２図に示すようになじむた
めには長い時間を要する。
覆層とそれよりさらに硬度の高い再溶融合金化層からな
るので、ピストンリングが第２図に示すようになじむた
めには長い時間を要する。
しだがって、あらかじめ外周面をバレル形状又は偏心バ
レル形状にしておくことが望ましい。
レル形状にしておくことが望ましい。
第１図は上死点近傍のピストンの首振りをや＼誇張して
示す内燃機関の要部断ｍＩ図、第２図は偏心バレル型ピ
ストンリングの断面図、第３図ａ及び第３図すはバレル
型ピストンリングのスラスト側及び反スラスト側の状態
を示す断面図、第４図ａ及び第４図すは偏心バレル型ピ
ストンリングの第３図ａ及び第３図すに相当する図、第
５図はピスト／リングの斜視図、第６図は本発明の一実
施例のピストンリングの断面図、第７図ないし第１Ｏ図
は他の実施例の第６図に和尚する図、第１１図は別の実
施例の合い目部分の正面図である０２：メッキ被覆層
３：再溶融合金化層 ８二合いロ１１：ピストンリング
外周面 ２１．３１：構出願人 日本ピストン
リング株式会社 第５図 □１：第６図 第３閃ｂ 第８図 スｚ１ 第１１ 図゛
示す内燃機関の要部断ｍＩ図、第２図は偏心バレル型ピ
ストンリングの断面図、第３図ａ及び第３図すはバレル
型ピストンリングのスラスト側及び反スラスト側の状態
を示す断面図、第４図ａ及び第４図すは偏心バレル型ピ
ストンリングの第３図ａ及び第３図すに相当する図、第
５図はピスト／リングの斜視図、第６図は本発明の一実
施例のピストンリングの断面図、第７図ないし第１Ｏ図
は他の実施例の第６図に和尚する図、第１１図は別の実
施例の合い目部分の正面図である０２：メッキ被覆層
３：再溶融合金化層 ８二合いロ１１：ピストンリング
外周面 ２１．３１：構出願人 日本ピストン
リング株式会社 第５図 □１：第６図 第３閃ｂ 第８図 スｚ１ 第１１ 図゛
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） ピストンリング外周面１１にメッキ被覆層２を設
け、前記メッキ被覆層の一部を再溶融合金化層３に変成
して複数の表面処理層を設は九ことを特徴としてなるピ
ストンリンフグ。 ２） メッキ被覆層２及び再溶融合金化層Ｓを相互に独
立したピストンリング外周面１１の溝８１．３１に設け
た仁とを特徴としてカる特許請求の範囲第１項記載のピ
ストンリング。 ３） ピストンリング合口８の近傍のメッキ被嶺層２
を再溶融合金化層３に変成したことを特徴としてなる特
許請求の範囲第１項記載のピストンリング０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13086181A JPS5832949A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13086181A JPS5832949A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | ピストンリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832949A true JPS5832949A (ja) | 1983-02-26 |
Family
ID=15044409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13086181A Pending JPS5832949A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011530008A (ja) * | 2008-08-06 | 2011-12-15 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 適合性コーティングを備える滑り部品及びその製造方法 |
| CN105164452A (zh) * | 2013-05-09 | 2015-12-16 | 马勒金属立夫有限公司 | 运行组、活塞衬套和发动机组 |
-
1981
- 1981-08-22 JP JP13086181A patent/JPS5832949A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011530008A (ja) * | 2008-08-06 | 2011-12-15 | フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 適合性コーティングを備える滑り部品及びその製造方法 |
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