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
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- 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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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
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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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