JPS62279043A - 鋼製ピストンリングの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関用の鋼製ピストンリング、特にピスト
ンリングの上下面が両面キーストン形状のピストンリン
グ（以下、両面キーストンリングと称する。）の製造方
法に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関において両面キーストンリングは、燃焼生成物
やオイル残渣が、ピストンリング溝にたまらないように
自動清掃を行う役目を果し、特に重負荷のディーゼルエ
ンジンに用いられていることが知られている。ピストン
リングの材料は、従来の鋳鉄材料から各種鋼材料に切代
わっており、その動向は、組合せオイルリングに端を発
し、現在では圧縮リングに至るまでその範囲は拡大され
ている。更に近時の苛酷な条件の内燃機関においては、
鋼製ピストンリングの耐摩耗性を改善する手段として、
その外表面に窒化処理を施すことがなされている。

この窒化処理層を有する鋼製両面キーストンリングの製
造方法としては、断面矩形の鋼線材（１０−）をコイリ
ングしく第２図（ａ））、しかる後切断し１本ずつのリ
ング素材を得る。次に、調質を行い、リング素材の上下
面（１１，１２）を両面キーストン形状に荒加工を行い
（第２図（ｂ））、次に、その両面キーストンリング素
材に窒化処理を施し窒化処理層（２０）を得る。（第２
図（Ｃ））そして、両面キーストン形状（１３，１４）
に仕上げ加工を行い完成品としていた。（第２図（ｄ）
）またリング外周面において更に耐摩耗性を向上させる
ため、窒化処理後に硬質クロムめっき等の耐摩耗表面処
理層（２１）を設け、両面キーストン形状（１３，１４
）に仕上げ加工を行い完成品としていた。（第２図（ｄ
ｉ） 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記従来の製造方法では、ピストンリングの生
産性及び機能上最も重要な品質を造り出す工程での問題
点が多い。すなわち、 （ｉ）リング素材を両面キーストン形状に荒加工を行い
（第２図（ｂ））、該リング素材に窒化処理を施した後
、最終的にリング素材を両面キーストン形状に仕上げ加
工行うため、両面キーストン形状にする加工を２度行う
等加工数が多く生産性が悪くなる。この仕上げ加工を行
うのは、窒化処理を施すためリング素材に多少の変形か
生じるからである。

（ｉｉ）上記（ｉ）にあるように、窒化処理を施すこと
により変形が生じる両面キーストン形状材（第２図（Ｃ
））より、両面キーストン形状に仕上げ加工を行うため
、キーストン形状の精度を得るのに非常に困難が生じ、
バラツキが生じやすく、品質面で問題がある。

（ｉｉｉ）リング外周面において、更に耐摩耗性を向上
させるため、硬質クロムめっき等の表面処理層を設ける
（第２図（Ｃ′））場合、第２図（Ｃ）に示すリング素
材を多段に重ねて、処理を行うが、リング素材の上下面
が平行でないため、多段にセットする場合困難性があり
、生産性に劣る。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、上記問題
点を解決し、生産性に優れ、かつ精度、品質に優れた鋼
製両面キーストンリングの製造方法を提供することを目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の構成は、平鋼帯の上
下面が略Ｖ字状に両側縁より中央部に傾斜した断面形状
を有する鋼線材を該両側縁が内周及び外周となすように
コイリングする工程と、該コイリング線材を切断してリ
ング素材を得る工程と、該リング素材に窒化処理を施す
工程と、該窒化処理を施したリング素材の上下面の幅加
工を行う工程と、該リング素材の上下面を両面キースト
ン形状に仕上げ加工を行う工程と、を含むものである。

また、必要に応じて、前記窒化処理を施したリング素材
の上下面の幅加工を行う工程の後に、ざらに該リング素
材の外周面に硬質クロムめっき等の耐摩耗表面処理を行
う工程を設けるものである。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

平鋼帯の上下面が略Ｖ字状（１１１，１２１）に両端縁
より中央部に傾斜した断面を有する鋼線材（１０）を該
両側縁が内周及び外周となるようにコイリングし、その
コイリング線材を切断して１本ずつのリング素材を得る
。（第１図（ａ））このリング素材は、マルテンサイト
系ステンレス鋼材であり、上下面幅的２．５＆半径方向
厚さ約４．５　ｍである。

また前記略Ｖ字状（１１１，１２１）の中央部の軸方向
深さは約０．２２ｍである。リング素材を得るには、一
般的に知られているように鋼線材を真円にコイリングし
、切断後、切断合口部を所望のすきまに設定し調質（自
己張力材を含む）するか、あるいは、楕円にコイリング
し、切断後、調質（自己張力材を含まない）して得られ
る。（リング外径１３０ｍ＞ 次に、該リング素材に窒化処理を施す。（第１図（ｂ）
）　　リング素材に窒化処理を行う場合、少なくとも外
周面及び上下面に窒化処理層が形成されるように処理を
行う。両面キーストンリングは、ピストンリング溝にた
まるスラッジをすりつぶし、押し出すので上下面での耐
摩耗性が必要であり、特に下面の半径方向外周側におい
て、その傾向にある。窒化処理する方法としては、窒化
雰囲気中で処理するガス窒化法、塩浴中で処理するタフ
トライド法や放電によるイオン窒化法等が使用される。

窒化処理層の硬さの上限はＨＶ　１３００程度で充分で
あり、窒化処理層（２０）の断面深さは１０μ以上あれ
ば良い。そして、窒化処理を施したリング素材（１０）
の上下面（１１，１２）の幅加工を行う。この幅加工は
所定間隔に位置する２枚の円板状の回転する砥石の間を
リング素材を通過させて研磨を行い、精度を得る。（第
１図（ｂ）） 次いで、前記リング素材（１０）の上下面（１１，１２
）を両面キーストン形状（１３，１４）に仕上げ加工を
行い、その後通常行われている面取り、合い口調製、外
周面仕上げ（ラッピング等）が必要であれば行い、完成
品とする。（第１図（Ｃ））本発明では、リング素材の
断面形状が前記の如く、上下面に略Ｖ字状（１１１，１
２１）に傾斜面が形成されているため、窒化処理層を形
成した後、両面キーストン形状（１３，１４）に仕上げ
加工をしても、特に上下面の半径方向外周側において窒
化処理層が消去されることはない。

また、リング外周面において、耐摩耗性を向上させるた
め、前記窒化処理を施したリング素材の上下面（１１，
１２）の幅加工を行った後、これらリング素材を多段に
重ねて、リング素材の外周面に硬質クロムめっき等の耐
摩耗表面処理を行う。

（第１図（ｂ”））　　この硬質クロムめっき層を設け
る場合、前記窒化処理層上に硬質クロムめっき層が形成
されるが、窒化処理層の表層部にある化合物層を除去し
てから、硬質クロムめっき層を形成してもよい。前記耐
摩耗表面処理は、硬質クロムめっきの他溶射等でもよい
。そして、前記リング素材の上下面を両面キーストン形
状（１３，１４）に仕上げ加工等を行うのは上述の通り
であり、完成品とする。（第１図（ｃｌ） 〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明の方法によれば、従来では、
両面キーストン形状の荒加工、仕上げ加工と２度行った
のを１度の加工で済ませることができ、加工工数低減に
より生産性を向上できる。

また、窒化処理を施したリング素材の上下面の幅加工が
行えるので、両面キーストン形状に仕上げ加工する際に
、基準面の精度を向上することができ、もって優れた精
度、品質を容易に得ることができる。さらに、リング外
周面に硬質クロムめっき等の耐摩耗表面処理層を設ける
場合、リング素材の上下面の精度が得られており、上下
面が平行と同様に、リング素材を多段に重ねることが容
易にでき、生産性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法による工程順のリング断面
図を示し、第２図は従来の製造方法による工程順のリン
グ断面図を示す。 符号の説明 １０・・・鋼線材、　１１．１２・・・上下面、　１３
．１４・・・両面キーストン、　２０・・・窒化処理層
、　２１・・・耐摩耗表面処理層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面キーストン形状のピストンリングの製造方法
   であって、 平鋼帯の上下面が略Ｖ字状に両側縁より中央部に傾斜し
   た断面形状を有する鋼線材を該両側縁が内周及び外周と
   なすようにコイリングする工程と、該コイリング線材を
   切断してリング素材を得る工程と、該リング素材に窒化
   処理を施す工程と、該窒化処理を施したリング素材の上
   下面の幅加工を行う工程と、該リング素材の上下面を両
   面キーストン形状に仕上げ加工を行う工程と、を含む鋼
   製ピストンリングの製造方法。
2. （２）前記窒化処理を施したリング素材の上下面の幅加
   工を行う工程の後に、さらに該リング素材の外周面に耐
   摩耗表面処理層を設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の鋼製ピストンリングの製造方法。
3. （３）前記耐摩耗表面処理層は、硬質クロムめっき層で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の鋼製
   ピストンリングの製造方法。