JPS63150456A - スチ−ル製ピストンリング - Google Patents
スチ−ル製ピストンリングInfo
- Publication number
- JPS63150456A JPS63150456A JP29626986A JP29626986A JPS63150456A JP S63150456 A JPS63150456 A JP S63150456A JP 29626986 A JP29626986 A JP 29626986A JP 29626986 A JP29626986 A JP 29626986A JP S63150456 A JPS63150456 A JP S63150456A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitriding
- chamfering
- depth
- piston ring
- corner part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 abstract description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、内燃機関において窒化処理して使用されるス
チール製ピストンリングに関するものである。
チール製ピストンリングに関するものである。
近年の内燃機関の性能向上に伴い、内燃機関の軽量化が
求められ、ピストンリングにおいては軸方向幅を小さく
することがピストンリング自体はもとより機関全体の軽
量化を図ることができる。
求められ、ピストンリングにおいては軸方向幅を小さく
することがピストンリング自体はもとより機関全体の軽
量化を図ることができる。
そして、この軽量化が積極的に推し進められた結果、近
時強度上の問題のため、従来の鋳鉄製ピストンリングに
変わってスチール製ピストンリングが使われるようにな
ってきた。しかしながら、スチール製ピストンリングで
あっても母材のままで使用した場合には、耐摩耗性の点
で不十分であるため、少なくとも外周面に窒化処理等の
何らかの表面処理を単独もしくは組合せて使用している
。
時強度上の問題のため、従来の鋳鉄製ピストンリングに
変わってスチール製ピストンリングが使われるようにな
ってきた。しかしながら、スチール製ピストンリングで
あっても母材のままで使用した場合には、耐摩耗性の点
で不十分であるため、少なくとも外周面に窒化処理等の
何らかの表面処理を単独もしくは組合せて使用している
。
自動車等の性能向上に伴って、ピストンリングの耐摩耗
性を向上させるために表面窒化処理深さを従来の20−
40μm程度から、より深< 100〜200μmにす
るようになってきた。ところが、窒化処理深さを100
−200μm程度施したピストンリングでは、ピストン
への組付は時、あるいは内燃機関運転時にピストンリン
グのコーナー部を起点とした折損が生じる場合があった
。
性を向上させるために表面窒化処理深さを従来の20−
40μm程度から、より深< 100〜200μmにす
るようになってきた。ところが、窒化処理深さを100
−200μm程度施したピストンリングでは、ピストン
への組付は時、あるいは内燃機関運転時にピストンリン
グのコーナー部を起点とした折損が生じる場合があった
。
かかる問題点を解決する手段としては特開昭60−15
2668号に開示されるものが知られている。これはピ
ストンリング内周面の窒化層から亀裂が入るという折損
原因に鑑みてなされたもので、スチール製ピストンリン
グ内周面に窒化防止をした後、残る面に窒化処理を施す
ものである。
2668号に開示されるものが知られている。これはピ
ストンリング内周面の窒化層から亀裂が入るという折損
原因に鑑みてなされたもので、スチール製ピストンリン
グ内周面に窒化防止をした後、残る面に窒化処理を施す
ものである。
本発明者らが上記事実に基づき、更にこの折損現象につ
いて詳細に調査した結果、 100−200μmという
深い窒化処理を施した場合、第8図に示すがごとく、コ
ーナー部分がピストンリングの上面2あるいは下面3と
内周面4あるいは外周面5の両面方向より同時に窒化が
進行されるため、コーナー部の窒化層7は、他の窒化層
部分8より窒化深さが深くなり、かつ高い窒素濃度を示
し、部分的に脆くなっていることが確認された。すなわ
ち、本発明者らは折損の原因はコーナー部の部分的脆化
およびコーナー部の応力集中によって生じた疲労破壊に
基づくものであることを知見するに到ったのである。
いて詳細に調査した結果、 100−200μmという
深い窒化処理を施した場合、第8図に示すがごとく、コ
ーナー部分がピストンリングの上面2あるいは下面3と
内周面4あるいは外周面5の両面方向より同時に窒化が
進行されるため、コーナー部の窒化層7は、他の窒化層
部分8より窒化深さが深くなり、かつ高い窒素濃度を示
し、部分的に脆くなっていることが確認された。すなわ
ち、本発明者らは折損の原因はコーナー部の部分的脆化
およびコーナー部の応力集中によって生じた疲労破壊に
基づくものであることを知見するに到ったのである。
本発明は、このような状況に鑑み、コーナー部からの折
損を防止したスチール製ピストンリングを提供しようと
するものである。
損を防止したスチール製ピストンリングを提供しようと
するものである。
本発明は、深さ100〜200μIの窒化処理したスチ
ール製ピストンリングにおいて、断面コーナー部に0.
15〜0.60閣の範囲で面取りを施したことを特徴と
するスチール製ピストンリングである。
ール製ピストンリングにおいて、断面コーナー部に0.
15〜0.60閣の範囲で面取りを施したことを特徴と
するスチール製ピストンリングである。
本発明者らが前述の問題点を解決するためにコーナー形
状と耐折損性の関係について詳細な検討を行なった結果
、第1図に示すがごとく、コーナー部に最低0.15+
mの面取り(図中a、bの寸法)を行なえば、均一な深
さの窒化層9が得られるため応力集中が軽減され、また
コーナー部の窒素濃度が高くならないため、脆化が起ら
ないことがわかった・ 一方、この種の用途で用いられるピストンリングでは、
その本来の機能である気密性、耐焼付性の設計上の制約
から実用的には、0.6mがコーナー部の面取りの上限
である。また、第2図はコーナー面取り寸法と疲労強度
との関係を示すグラフであるが、面取り寸法が0.6■
を越えても疲労強度向上の効果が飽和してしまうことが
わかる。
状と耐折損性の関係について詳細な検討を行なった結果
、第1図に示すがごとく、コーナー部に最低0.15+
mの面取り(図中a、bの寸法)を行なえば、均一な深
さの窒化層9が得られるため応力集中が軽減され、また
コーナー部の窒素濃度が高くならないため、脆化が起ら
ないことがわかった・ 一方、この種の用途で用いられるピストンリングでは、
その本来の機能である気密性、耐焼付性の設計上の制約
から実用的には、0.6mがコーナー部の面取りの上限
である。また、第2図はコーナー面取り寸法と疲労強度
との関係を示すグラフであるが、面取り寸法が0.6■
を越えても疲労強度向上の効果が飽和してしまうことが
わかる。
以上の理由により、コーナー部の面取り寸法を0.15
=0.60mに限定したのである。
=0.60mに限定したのである。
なお、第1図では面取り形状としてR形状のものを示し
たが、本発明スチール製ピストンリングにおける面取り
形状は、これのみに限定されるものではない0例えば第
3図〜第5図に示したような形状であっても、コーナー
部の上面側あるいは下面側の面取り寸法a及び内周側あ
るいは外周側の面取り寸法すが0.15〜0.60mm
の範囲であればよく、面取り寸法がこの範囲内であれば
本発明の効果を得ることができる。
たが、本発明スチール製ピストンリングにおける面取り
形状は、これのみに限定されるものではない0例えば第
3図〜第5図に示したような形状であっても、コーナー
部の上面側あるいは下面側の面取り寸法a及び内周側あ
るいは外周側の面取り寸法すが0.15〜0.60mm
の範囲であればよく、面取り寸法がこの範囲内であれば
本発明の効果を得ることができる。
さらに副次的な効果として、ピストンリングの材料平線
の製造上でコーナー部に生じた微少な外傷が窒化による
コーナー部の脆化と同様に耐折損性の急激な劣化を招く
ため、製造過程で多発していた折損が本発明を実施した
ことにより折損率が減少し、歩留が向上した。
の製造上でコーナー部に生じた微少な外傷が窒化による
コーナー部の脆化と同様に耐折損性の急激な劣化を招く
ため、製造過程で多発していた折損が本発明を実施した
ことにより折損率が減少し、歩留が向上した。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1表に示す化学組成を有するマルテンサイト系ステン
レス鋼を電気炉で溶解、鋳造してインゴットとした後、
分解によりビレットとし、これを熱間圧延で5.5φの
コイルにした。このコイルを伸線後、冷間圧延にて第2
表の面取り寸法(B=2.5m、T=3.6m)を有す
るコイルに加工しく第6図)、焼入れ焼鈍しによりHR
C42に調質後、表面から200μmの深さまで窒化処
理を施して(ガス窒化法にて540℃で30時間保持し
た。)、供試材とした。
レス鋼を電気炉で溶解、鋳造してインゴットとした後、
分解によりビレットとし、これを熱間圧延で5.5φの
コイルにした。このコイルを伸線後、冷間圧延にて第2
表の面取り寸法(B=2.5m、T=3.6m)を有す
るコイルに加工しく第6図)、焼入れ焼鈍しによりHR
C42に調質後、表面から200μmの深さまで窒化処
理を施して(ガス窒化法にて540℃で30時間保持し
た。)、供試材とした。
第 1 表、化学成分
(wt%)
第 2 表
重水供試材の面取り形状は、第6図に示すようにR形状
であるのでR=a=bとなる。
であるのでR=a=bとなる。
以上の供試材を用いて耐折損性を疲労強度として評価を
行なった。評価方法の概要を第7図に示す6 供試材10の一端を回動可能な支持部材11にて支持し
、他端を第7図に示すように保持し、支持部材11を1
100Orpで供試材10を最大5@の曲がりをなすよ
うに往復運動させるものであり、スパンaの調整により
、供試材の応力値を変化させる。
行なった。評価方法の概要を第7図に示す6 供試材10の一端を回動可能な支持部材11にて支持し
、他端を第7図に示すように保持し、支持部材11を1
100Orpで供試材10を最大5@の曲がりをなすよ
うに往復運動させるものであり、スパンaの調整により
、供試材の応力値を変化させる。
上記評価方法による疲労強度評価を第2図に示す。
第2図よりコーナーRの寸法が0.08園、0.10m
と0.15■よりも小さい場合には疲労強度が著しく劣
り、また0、6mを越えると疲労強度としては飽和して
いることがわかる。
と0.15■よりも小さい場合には疲労強度が著しく劣
り、また0、6mを越えると疲労強度としては飽和して
いることがわかる。
以上の如く本発明によれば、コーナー部に0.15〜0
.6膿の面取りを行なうことにより、窒化処理後のコー
ナー部の部分脆化による折損を防止して。
.6膿の面取りを行なうことにより、窒化処理後のコー
ナー部の部分脆化による折損を防止して。
窒化処理を施したピストンリングを提供するものであり
、工業上非常に有益なものである。
、工業上非常に有益なものである。
第1図は、本発明に係るピストンリングの一実施例を示
す断面図、第2図は本発明の評価結果(コーナーRと疲
労強度の関係)、第3図〜第5図は本発明による他の実
施形態を示す断面図、第6図は本発明の評価に使用した
供試材の断面図、第7図は本発明の評価に使用した実験
装置概略図、第8図は従来のピストンリングの断面図で
ある。 よ:ピストンリング、2:上面、3:下面、4:内周面
、5;外周面、6:窒化層、7:コーナー部窒化深さ、
8:コーナー部以外の窒化深さ、9:窒化深さ、10:
供試材、11:支持部材、12:保持具、13:供試材
取付状態、a:上面側あるいは下面側の面取り寸法、b
:内周側あるいは外周側の面取り寸法、I2ニスパン、
T:軸方向厚み、B:軸方向幅。 第1図 第3図 第4図 第5図 第6図 第2図
す断面図、第2図は本発明の評価結果(コーナーRと疲
労強度の関係)、第3図〜第5図は本発明による他の実
施形態を示す断面図、第6図は本発明の評価に使用した
供試材の断面図、第7図は本発明の評価に使用した実験
装置概略図、第8図は従来のピストンリングの断面図で
ある。 よ:ピストンリング、2:上面、3:下面、4:内周面
、5;外周面、6:窒化層、7:コーナー部窒化深さ、
8:コーナー部以外の窒化深さ、9:窒化深さ、10:
供試材、11:支持部材、12:保持具、13:供試材
取付状態、a:上面側あるいは下面側の面取り寸法、b
:内周側あるいは外周側の面取り寸法、I2ニスパン、
T:軸方向厚み、B:軸方向幅。 第1図 第3図 第4図 第5図 第6図 第2図
Claims (1)
- 深さ100〜200μmの窒化処理したスチール製ピス
トンリングにおいて、断面コーナー部に0.15〜0.
60mmの範囲で面取りを施したことを特徴とするスチ
ール製ピストンリング。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29626986A JPS63150456A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | スチ−ル製ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29626986A JPS63150456A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | スチ−ル製ピストンリング |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63150456A true JPS63150456A (ja) | 1988-06-23 |
Family
ID=17831384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29626986A Pending JPS63150456A (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | スチ−ル製ピストンリング |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63150456A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007040470A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Riken Corp | ピストンリング及びピストン装置 |
JP2007504407A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-03-01 | マーレ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関のピストンのための油かきリング |
CN115306580A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-08 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种提升发动机油环刮片质量的方法 |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP29626986A patent/JPS63150456A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504407A (ja) * | 2003-09-02 | 2007-03-01 | マーレ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関のピストンのための油かきリング |
JP4800945B2 (ja) * | 2003-09-02 | 2011-10-26 | マーレ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関のピストンのための油かきリング |
JP2007040470A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Riken Corp | ピストンリング及びピストン装置 |
CN115306580A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-08 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种提升发动机油环刮片质量的方法 |
CN115306580B (zh) * | 2022-08-29 | 2024-03-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种提升发动机油环刮片质量的方法 |
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