JPS6250708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用又は圧縮機やシヨツクアブ
ソーバなどの往復動するピストンのピストンリン
グに関し、特に外周面をテーパ状又は半バレル状
にした焼結合金製ピストンリングに関するもので
ある。

ピストンリングは第１図に示す如く軸方向へ摺
動する外周面３１を有するため外周面３１の耐摩
耗性が要求される。

そのため従来の外周をテーパ状又は半バレル状
にしたピストンリングにあつては、鋳鉄製の母材
にクロムメツキを施したり、耐摩耗性材料の溶射
被覆を形成したものがあつた。かかる表面被覆に
よるピストンリングは、ピストンリングを予め成
形加工後に加えられる工程となり、工程数が増加
し、又時間も要するものであつた。一方母材自身
を耐摩耗性に優れる焼結合金製としたピストンリ
ングでは加工工程数及び加工取代も少ない一方、
必要な耐摩耗性を与えるため添加する原材料が高
価であり、又、通常これら高耐摩耗性焼結合金は
高炭素含有のために強度において脆い面があり、
溶浸や浸硫等の表面処理を要するものであつた。
この焼結合金製ピストンリングの改良方法として
は軸方向に異種材料を積層したピストンリングや
円周方向又は断面の一部に密度差を設けたものが
考案されている。

例えば第２図に示す如き軸方向に積層されたテ
ーパ状のピストンリング３では外径の大きい下部
に配した耐摩耗性に著しく優れる第２焼結合金２
と上部に配した一般的低合金の第１焼結合金１と
の複合ピストンリングとした場合に運転時の摩耗
を考慮して第２焼結合金２の厚さはピストンリン
グの軸方向厚さの少なくとも1/3程度は必要であ
るから、その容積が大きくなり、原材料費が多く
なるばかりか、かかる複合材では第１焼結合金が
低合金である理由により高密度な焼結合金となり
強度に優れるため、第１焼結合金容積が小さくな
る程ピストンリング強度が低下するものであつ
た。

本発明はかかる従来の焼結合金製ピストンリン
グの問題を解決するものであり、その実施例を第
３図に示すと共に以下詳細に説明する。

まず本発明の要旨とするところは特許請求の範
囲に記載した如く、ピストンリング３断面のテー
パ状又は半バレル状外周のうち、シリンダライナ
と摺動する最大外径部であるコーナー３１１を頂
点としたほぼ３角形状の部分に第２焼結合金２を
配し、他は第１焼結合金１を配したピストンリン
グ３である。

かかる本発明ピストンリングを第３図に示す如
き内燃機関に用いた場合にはシリンダライナ内周
面４１と摺動する部分に第２焼結合金２があるた
めピストンリングの外周面の摩耗を著しく小さく
しうる。さらに第２焼結合金は第３図に示す如く
ピストンリングの中央部から内周部にかけては厚
さが０になるようにすればその容積が著しく小さ
くなり、原材料費の低減がなしうる。

さらに本発明においては第２焼結合金容積を必
要最小限に止めたことにより次の如き著しい効果
を得るものである。即ち焼結合金はその空孔が摺
動面においては潤滑油溜りとなつて潤滑性を著し
く向上し耐摩耗性の効果を発揮するもののピスト
シリンダの如く切欠きを有する外張りリングにあ
つては空孔が微少なクラツクの成長原因となりピ
ストンリングが酸化し張力が運転時間に従い低下
するといういわゆる熱へたり現象をおこす。この
現象に対処するには空孔量の少ない高密度の焼結
合金とすることが望ましいが高密度焼結合金を製
造する場合アトマイズ粉と称される微粉末を用い
るのが好ましいことはいうまでもないがかかる微
粉末は低合金鉄より製造することが容易であり、
かつ低合金鉄自体が粉末圧縮性が高いものであり
高密度焼結合金製造には適応しており、従つて熱
へたり現象も発生し難いものである。

本発明にあつてはかかる低合金鉄による第１焼
結合金の容積をピストンリング容積のほとんどを
占める如くなされるため熱へたりに対し有効であ
り、張力の安定したピストンリングを得ることが
可能である。

一方、比較的高炭素量（具体的には0.7〜2.0重
量％）の炭素量であり高硬度である第２焼結合金
は粉末大きさを適度選択し空孔量を潤滑油保油性
に充分なだけ大きくとつて耐摩耗性を向上させる
のが好ましく、しかも第２焼結合金は容積が小さ
いためピストンリングの張力に及ぼす影響が少な
いために耐摩耗性の張力が安定したピストンリン
グを得ることが可能である。

本発明ピストンリングは以上記した如く、テー
パ状外周の最大外径部を中心としたほぼ三角形状
部分に第２焼結合金を配したものであるが、かか
るピストンリングは例えば第４図に示す製造方法
によつて得られるものである。この製造方法は次
の工程によりなる。

第１工程：（第４図１）段部６０を有するコアロ
ツド６及びダイ５を上昇し第１空間５１を形成
する。

第２工程：（第４図２）第１空間５１を第１フイ
ードシユー９１にて第１粉末Ａを充填する。。

第３工程：（第４図３）ダイ５及びコアロツド６
を上昇させて第１粉末Ａ上面をコアロツド段部
直上面から下パンチ７直上面にかけ第１粉末Ａ
のほぼ安息曲線に等しい形状となすことにより
第２空間５２を形成する。この場合の上昇量は
わずかにして粉末の陥没量すなわち空間５２を
なるべく小さくすることが望ましい。

第４工程：（第４図４）第２フイードシユー９２
により第２空間５２へ第２粉末Ｂを充填する。

第５工程：（第４図５）上パンチ８を下降して圧
粉成形する。又は上パンチを下降し上パンチ８
が粉末上面に達すると同時にダイ５、、コアロ
ツド６の下降を開始しコアロツド段部６０と下
パンチ７高さが同一となつた時点でダイ５、コ
アロツド６を停止し上パンチ８を下降させて粉
末を圧粉成形する。

第６工程：（第４図６）ダイ５及びコアロツド６
を下降させると同時に上パンチ８を上昇させ圧
粉成形体を取出す。

第７工程：焼結し表面を仕上寸法に加工する。

尚この第４図実施例では下パンチ７を固定した
場合につき説明しており、ダイを固定したもので
も相対的なダイ、下パンチ、上パンチの移動が第
４図の製造方法と一致するものであれば本発明が
達成されることはいうまでもない。又第１、第２
工程、第３、第４工程が同時に（吸い込み式充
填）されても良い。

この製造方法の実施例によれば本発明ピストン
リングは容易に得られるものであるが、実施例製
造方法が最も好ましいものの、これに限定される
ものでないことはいうまでもない。

又、ダイの上昇速度、量によつて第１粉末上面
に形成される安息曲線と相似する曲線を調整する
ことがなされる。

本発明ピストンリングにあつては第２焼結合金
材部分がシリンダライナ内周面と摺接する如く、
第３図に示す如きテーパ状に加工されるか又は第
５図に示す如く、半バレル状に形成される。

又、特に高温高負荷の状態で使用するものにあ
つては従来行なわれている溶浸、含浸、浸硫等の
処理がなされてもかまわない。

以上記した如く、本発明は必要部分のみに耐摩
耗性を有し、かつ張力を安定して得うる焼結合金
製ピストンリングを得るものであり、さらに比較
的安価に製造されうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図：従来のピストンリング断面
図。第３図：本発明ピストンリング断面図。第４
図：本発明ピストンリングの製造方法を示す実施
例図。第５図：本発明ピストンリングの他の実施
例図。 付号の説明、１……第１焼結合金、２……第２
焼結合金、３……ピストンリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉末冶金法により形成されたピストンリング
   において、ピストンリング断面のテーパ状又は半
   バレル状外周のうち、シリンダライナと摺動する
   最大外径部であるコーナーを頂点としたほぼ三角
   形状の部分に高炭素の第２焼結合金を配し、他は
   高密度の第１焼結合金を配したことを特徴とする
   ピストンリング。 ２ 前記ピストンリングにおいてその断面におけ
   る第１焼結合金と第２焼結合金との境界線が第１
   焼結合金の粉末安息曲線にほぼ相似することを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のピスト
   ンリング。