JPH02161156A - ピストンリングとシリンダライナの組合せ構造 - Google Patents
ピストンリングとシリンダライナの組合せ構造Info
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- JPH02161156A JPH02161156A JP31489088A JP31489088A JPH02161156A JP H02161156 A JPH02161156 A JP H02161156A JP 31489088 A JP31489088 A JP 31489088A JP 31489088 A JP31489088 A JP 31489088A JP H02161156 A JPH02161156 A JP H02161156A
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- sliding
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、セラミック材料を摺動面に配置したピスト
ンリングの構造に関する。
ンリングの構造に関する。
従来、セラミック材から成るピストンリングの構造につ
いては、例えば、特開昭６０−６５９５６号公報に開示
されている。該特開昭６０−６５９５６号公報に開示さ
れたセラミックスピストンリングは、金属製のピストン
リング部材の外周面即ち摺動面にセラミック層を形成し
たものである。
いては、例えば、特開昭６０−６５９５６号公報に開示
されている。該特開昭６０−６５９５６号公報に開示さ
れたセラミックスピストンリングは、金属製のピストン
リング部材の外周面即ち摺動面にセラミック層を形成し
たものである。
このセラミック層は、セラミックスの粉末又は板状タイ
ル等のセラミック材をピストンリング部材の外周にメタ
ライズさせて形成されている。また、セラミック材は窒
化珪素、アルミナ、ポロンナイトライドである。或いは
、ピストンリング部材の外周は、コバルト、ニッケル系
合金等であり、セラミンク層と熱膨張係数の同じ金属で
形成されている。
ル等のセラミック材をピストンリング部材の外周にメタ
ライズさせて形成されている。また、セラミック材は窒
化珪素、アルミナ、ポロンナイトライドである。或いは
、ピストンリング部材の外周は、コバルト、ニッケル系
合金等であり、セラミンク層と熱膨張係数の同じ金属で
形成されている。
ところで、潤滑油には、酸化防止剤、異物取込み中和に
１、被膜創成剤等の化合物が混入されている。金属材か
ら成る２物体間の摺動接触の場合には、潤滑油が２物体
間を流れて被１１！！ｌｉが形成され流体潤滑されてい
る。負荷が大になると両者間に存在する潤滑油の被膜層
が切断されるが、その場合に、被膜層の切断部に潤滑油
に混入した上記化合物が金属材表面に付着して金属材の
表面を保護している。これに対して、セラミック材同士
の摺動接触については、表面被膜層は不要であって境界
潤滑となるものであり、負荷が大になるとセラミック材
を構成する粒子が脱落し即ち粒子脱落となって潤滑され
ている。そして、セラミック材同士の接触運動即ち摺動
運動では、両者間のフリクシ３ンを低減するため、セラ
ミック材の表面に存在するポロシティ−即ちボア一部に
潤滑油即ち流体を保持することが好ましいものである。
１、被膜創成剤等の化合物が混入されている。金属材か
ら成る２物体間の摺動接触の場合には、潤滑油が２物体
間を流れて被１１！！ｌｉが形成され流体潤滑されてい
る。負荷が大になると両者間に存在する潤滑油の被膜層
が切断されるが、その場合に、被膜層の切断部に潤滑油
に混入した上記化合物が金属材表面に付着して金属材の
表面を保護している。これに対して、セラミック材同士
の摺動接触については、表面被膜層は不要であって境界
潤滑となるものであり、負荷が大になるとセラミック材
を構成する粒子が脱落し即ち粒子脱落となって潤滑され
ている。そして、セラミック材同士の接触運動即ち摺動
運動では、両者間のフリクシ３ンを低減するため、セラ
ミック材の表面に存在するポロシティ−即ちボア一部に
潤滑油即ち流体を保持することが好ましいものである。
そこで、セラミック材料によりピストンリングを構成す
る時、シリンダライナとの間に潤滑油を介して摺動する
場合が多いが、摺動面に潤滑油を保持するため、金属ラ
イナではプラトーホーニングを行うことが多い。しかる
に、セラミック材料は耐スティック性に優れているので
、潤滑油を多量に供給する必要はないが、セラミック材
料から成る摺動面の面精度が良くなってくると、該摺動
面に対しては潤滑油によるある程度の潤滑が必要になる
。
る時、シリンダライナとの間に潤滑油を介して摺動する
場合が多いが、摺動面に潤滑油を保持するため、金属ラ
イナではプラトーホーニングを行うことが多い。しかる
に、セラミック材料は耐スティック性に優れているので
、潤滑油を多量に供給する必要はないが、セラミック材
料から成る摺動面の面精度が良くなってくると、該摺動
面に対しては潤滑油によるある程度の潤滑が必要になる
。
ところで、本出願人は、セラミック材料から成る相対摺
動部材の各摺動面に関して、種々の実験を繰り返し、摺
動面における面精度とポロシティ即ち気孔率について、
摺動特性の最も好ましい条件を開発し、先に、特願昭６
３−１９７１５１号として出願した。このセラミック材
料から成る相対摺動部材は、セラミック材料から成る摺
動面移動側の摺動部材の面精度を約０．３μｍ以下に且
つ気孔率を約１％〜０．１％に構成し、セラミック材料
から成る摺動面非移動側の摺動部材の面積度を約０．８
μｍ以下に且つ気孔率を約７％〜２％に構成し、即ち、
摺動面移動側の摺動面の面精度及び気孔率を摺動面非移
動側の摺動面の面精度及び気孔率より小さくなるように
構成し、それによって、摺動特性を最適状態、例えば、
摩擦係数μを０．０６以下に低減させたものである。
動部材の各摺動面に関して、種々の実験を繰り返し、摺
動面における面精度とポロシティ即ち気孔率について、
摺動特性の最も好ましい条件を開発し、先に、特願昭６
３−１９７１５１号として出願した。このセラミック材
料から成る相対摺動部材は、セラミック材料から成る摺
動面移動側の摺動部材の面精度を約０．３μｍ以下に且
つ気孔率を約１％〜０．１％に構成し、セラミック材料
から成る摺動面非移動側の摺動部材の面積度を約０．８
μｍ以下に且つ気孔率を約７％〜２％に構成し、即ち、
摺動面移動側の摺動面の面精度及び気孔率を摺動面非移
動側の摺動面の面精度及び気孔率より小さくなるように
構成し、それによって、摺動特性を最適状態、例えば、
摩擦係数μを０．０６以下に低減させたものである。
ところで、セラミック材料から成る相対摺動部材の各摺
動面に対する面精度とポロシティ即ち気孔率とについて
の上記摺動特性の好ましい条件を、シリンダライナとピ
ストンリングとの各摺動面に当て嵌めてみると、シリン
ダライナの摺動面における面精度とポロシティをピスト
ンリングの摺動面におけるものより良好にすることが、
摺動特性を向上させることとなる。また、ピストンリン
グをピストンのピストンリング溝に配置し、シリンダラ
イナ内に装填する場合には、ピストンリングを縮径して
装填するため、ピストンリングの合い口と反対側に位置
する部位の強度については、ピストンリングの外周部が
最大の引張力を且つ内周部が最大の圧縮力を受ける。ピ
ストンリングがこのような状態で過酷な往復運動をした
場合に、ピストンリングの折損の問題が発生する。
動面に対する面精度とポロシティ即ち気孔率とについて
の上記摺動特性の好ましい条件を、シリンダライナとピ
ストンリングとの各摺動面に当て嵌めてみると、シリン
ダライナの摺動面における面精度とポロシティをピスト
ンリングの摺動面におけるものより良好にすることが、
摺動特性を向上させることとなる。また、ピストンリン
グをピストンのピストンリング溝に配置し、シリンダラ
イナ内に装填する場合には、ピストンリングを縮径して
装填するため、ピストンリングの合い口と反対側に位置
する部位の強度については、ピストンリングの外周部が
最大の引張力を且つ内周部が最大の圧縮力を受ける。ピ
ストンリングがこのような状態で過酷な往復運動をした
場合に、ピストンリングの折損の問題が発生する。
そこで、エンジンにおいて使用されているセラミック材
料から成るピストンリングの摺動面について、金属材料
又はセラミック材ネ４から成る面精度が良く且つポロシ
ティの小さい摺動面を有するシリンダライナに対してピ
ストンリングを摺動運動させる場合に、シリンダライナ
の面精度を良くし且つポロシティを小さくした時、窒化
珪素等のセラミック材料で構成したピストンリングの構
造を如何にすれば、ピストンリングが折損しない強度を
確保することができ、且つピストンリングに潤滑油の保
油性を確保し、摺動特性を向上させて摺動面のフリクシ
ョンを低減できるかの課題がある。
料から成るピストンリングの摺動面について、金属材料
又はセラミック材ネ４から成る面精度が良く且つポロシ
ティの小さい摺動面を有するシリンダライナに対してピ
ストンリングを摺動運動させる場合に、シリンダライナ
の面精度を良くし且つポロシティを小さくした時、窒化
珪素等のセラミック材料で構成したピストンリングの構
造を如何にすれば、ピストンリングが折損しない強度を
確保することができ、且つピストンリングに潤滑油の保
油性を確保し、摺動特性を向上させて摺動面のフリクシ
ョンを低減できるかの課題がある。
この発明の目的は、上記の！ｉｓを解決することであり
、ピストンリングの摺動面に窒化珪素等のセラミック材
料を配置し、摺動特性を向上させるため、金属材料又は
セラミック材料から成るシリンダライナの表面粗さ即ち
面精度及び気孔率即ちポロシティを、ピストンリングの
面精度及びポロシティより良好に構成し、セラミック材
料の強度が加工の方向性に支配されることに着眼し、ピ
ストンリングの摺動面の加工方向を考慮してピストンリ
ング自体の強度を確保し、研削加工方向を円周方向に施
すことによって円周方向の多数の微小加工溝を形成し、
該微小加工溝で保油性を確保して低フリクションの摺動
面を得て、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡状態でも焼付き
等の発生を防止できるピストンリングの構造を提供する
ことである。
、ピストンリングの摺動面に窒化珪素等のセラミック材
料を配置し、摺動特性を向上させるため、金属材料又は
セラミック材料から成るシリンダライナの表面粗さ即ち
面精度及び気孔率即ちポロシティを、ピストンリングの
面精度及びポロシティより良好に構成し、セラミック材
料の強度が加工の方向性に支配されることに着眼し、ピ
ストンリングの摺動面の加工方向を考慮してピストンリ
ング自体の強度を確保し、研削加工方向を円周方向に施
すことによって円周方向の多数の微小加工溝を形成し、
該微小加工溝で保油性を確保して低フリクションの摺動
面を得て、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡状態でも焼付き
等の発生を防止できるピストンリングの構造を提供する
ことである。
この発明は、上記の課題を解決し、上記の目的を達成す
るために、次のように構成されている。
るために、次のように構成されている。
部ち、この発明は、摺動面にセラミック材料を配置した
ピストンリング、及び該摺動面の面精度より良い面精度
の摺動面を有するシリンダライナから成り、前記ピスト
ンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数の微小加工
溝を形成したことを特徴とするピストンリングの構造に
関する。
ピストンリング、及び該摺動面の面精度より良い面精度
の摺動面を有するシリンダライナから成り、前記ピスト
ンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数の微小加工
溝を形成したことを特徴とするピストンリングの構造に
関する。
また、前記ピストンリングの前記摺動面の気孔率を１％
以下に構成し且つ該気孔率よりも前記シリンダライナの
前記摺動面を気孔率を良好にしたものである。
以下に構成し且つ該気孔率よりも前記シリンダライナの
前記摺動面を気孔率を良好にしたものである。
更に、前記ピストンリングに形成した前記微小加工溝は
少なくとも２ξｍ〜０．５μｍ ＲｍａｘＯ面粗さに構
成されているものである。
少なくとも２ξｍ〜０．５μｍ ＲｍａｘＯ面粗さに構
成されているものである。
また、前記ピストンリングの摺動面に配置されたセラミ
ック材料は窒化珪素である。
ック材料は窒化珪素である。
この発明は、上記のように構成されており、次のように
作用する。即ち、この発明は、摺動面にセラミンク材料
を配置したピストンリング、及び該摺動面の面精度より
良い面精度の摺動面を有するシリンダライナから成り、
前記ピストンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数
の微小加工溝を形成したので、ピストンリングの幅方向
に加工溝が形成されたものに比較してセラミック材料の
強度を十分に確保することができると共に、ピストンリ
ングの潤滑油の保油性を確保でき、摺動特性を向上でき
る。従って、ピストンリングの摩擦係数を低下させ、低
フリクションの摺動面を得ることができる。しかるに、
ピストンリングの摺動面は、シリンダライナの摺動面に
対して線接触に近い状態となって潤滑油を引張って往復
運動するため、前記ピストンリングの前記摺動面はオイ
ル溜め部となる大きいボイドを多く必要とするが、前記
微小加工溝はその条件を満足させることができる。
作用する。即ち、この発明は、摺動面にセラミンク材料
を配置したピストンリング、及び該摺動面の面精度より
良い面精度の摺動面を有するシリンダライナから成り、
前記ピストンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数
の微小加工溝を形成したので、ピストンリングの幅方向
に加工溝が形成されたものに比較してセラミック材料の
強度を十分に確保することができると共に、ピストンリ
ングの潤滑油の保油性を確保でき、摺動特性を向上でき
る。従って、ピストンリングの摩擦係数を低下させ、低
フリクションの摺動面を得ることができる。しかるに、
ピストンリングの摺動面は、シリンダライナの摺動面に
対して線接触に近い状態となって潤滑油を引張って往復
運動するため、前記ピストンリングの前記摺動面はオイ
ル溜め部となる大きいボイドを多く必要とするが、前記
微小加工溝はその条件を満足させることができる。
以下、図面を参照して、この発明によるピストンリング
の構造の実施例を詳述する。
の構造の実施例を詳述する。
第１図はこの発明によるピストンリングの構造の一実施
例を示す斜視図である。第２図は第１図のピストンリン
グが装填された状態を示す断面図である。このピストン
リング１は、ブレーン形であり且つ合い口３を存してい
る。ピストンリングｌは、シリンダブロック１０のシリ
ンダに嵌合したシリンダライナ７に接触するすべり面即
ち摺動面２、ピストン６の外周面に形成されたピストン
リング溝１１の上面に接触する上面８及び下面に接触す
る下面９、及びピストンリング溝ｌ】の底面に対向する
内周面４から形成されている。また、ピストンリングｌ
は、上面８と下面９との間即ち摺動面２の幅Ｂ、上面８
及び下面９の厚さＴ、及び合い口３の隙間りを有する。
例を示す斜視図である。第２図は第１図のピストンリン
グが装填された状態を示す断面図である。このピストン
リング１は、ブレーン形であり且つ合い口３を存してい
る。ピストンリングｌは、シリンダブロック１０のシリ
ンダに嵌合したシリンダライナ７に接触するすべり面即
ち摺動面２、ピストン６の外周面に形成されたピストン
リング溝１１の上面に接触する上面８及び下面に接触す
る下面９、及びピストンリング溝ｌ】の底面に対向する
内周面４から形成されている。また、ピストンリングｌ
は、上面８と下面９との間即ち摺動面２の幅Ｂ、上面８
及び下面９の厚さＴ、及び合い口３の隙間りを有する。
ピストンリング１については、装着されていない時の自
由合い０隙間りは装着された時の合い０隙間よりも大き
くなヮている。
由合い０隙間りは装着された時の合い０隙間よりも大き
くなヮている。
この発明によるピストンリングの構造は、第２図に示す
ように、ピストンリングｌ自体を窒化珪素（ＳｉＪ＊）
等のセラミック材料から構成するか、又は、図示してい
ないが、前掲特開昭６０−６５９５６号公報に開示した
ように、金属材料から成るピストンリング部材の摺動面
に窒化珪素（Ｓｉ３Ｎオ）等のセラミック材料を配置し
た構造に構成されている。ところで、摺動部材をセラミ
ック材料で構成した場合に、セラミック材料は耐スティ
ック性に優れているので、摺動面に潤滑油を多量に供給
する必要はないが、シリンダライナ７の摺動面１２の面
精度、及びセラミック材料を摺動面２に配置したピスト
ンリングの面精度が良（なってくると、ある程度の潤滑
油が必要になる。
ように、ピストンリングｌ自体を窒化珪素（ＳｉＪ＊）
等のセラミック材料から構成するか、又は、図示してい
ないが、前掲特開昭６０−６５９５６号公報に開示した
ように、金属材料から成るピストンリング部材の摺動面
に窒化珪素（Ｓｉ３Ｎオ）等のセラミック材料を配置し
た構造に構成されている。ところで、摺動部材をセラミ
ック材料で構成した場合に、セラミック材料は耐スティ
ック性に優れているので、摺動面に潤滑油を多量に供給
する必要はないが、シリンダライナ７の摺動面１２の面
精度、及びセラミック材料を摺動面２に配置したピスト
ンリングの面精度が良（なってくると、ある程度の潤滑
油が必要になる。
第３図には、ピストンリングｌの摺動面２を構成するセ
ラミック材料である窒化珪素（ＳｉｓＮｔ）の表面粗さ
（ＳＵＲＦＡＣ！！ ＲＯＬＩＧＦＩＮＥＳＳ： μ−
ＲＩｌ隷）と破壊強度（ＦＲＡＣＴｔＪＲＥ ５ＴＲＥ
ＮＧＴＨ： ｋｇ／ｍａａ” ）との関係が示されてい
る。Ａはホットプレス０ＩＯＴ ＰＲＥＳＳＥＤ）によ
る窒化珪素の素材であり、また、Ｂは低圧焼結（ＬＯＷ
ＰＲＥＳＳＵＲ［！ ５ＩＮＴＨＲＥＤ）による窒化
珪素の素材である。このグラフより、ピストンリングｌ
の摺動面２の表面粗さ即ち面精度を、２μｍ〜０．５μ
ｖａ Ｒ＋＋ａｘに構成することによって、ピストンリ
ング１としての十分な強度を得ることができることが分
かる。この場合に、シリンダライナ７の摺動面１２の面
精度を、ピストンリング１の摺動面２の面精度より良好
にするため、例えば、約０．３μ棺に構成することが好
ましい。
ラミック材料である窒化珪素（ＳｉｓＮｔ）の表面粗さ
（ＳＵＲＦＡＣ！！ ＲＯＬＩＧＦＩＮＥＳＳ： μ−
ＲＩｌ隷）と破壊強度（ＦＲＡＣＴｔＪＲＥ ５ＴＲＥ
ＮＧＴＨ： ｋｇ／ｍａａ” ）との関係が示されてい
る。Ａはホットプレス０ＩＯＴ ＰＲＥＳＳＥＤ）によ
る窒化珪素の素材であり、また、Ｂは低圧焼結（ＬＯＷ
ＰＲＥＳＳＵＲ［！ ５ＩＮＴＨＲＥＤ）による窒化
珪素の素材である。このグラフより、ピストンリングｌ
の摺動面２の表面粗さ即ち面精度を、２μｍ〜０．５μ
ｖａ Ｒ＋＋ａｘに構成することによって、ピストンリ
ング１としての十分な強度を得ることができることが分
かる。この場合に、シリンダライナ７の摺動面１２の面
精度を、ピストンリング１の摺動面２の面精度より良好
にするため、例えば、約０．３μ棺に構成することが好
ましい。
また、摺動面２にセラミック材料を配置したピストンリ
ング１が、ある程度の保油性を有し、両者間に低フリク
ションの摺動面を提供し、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡
状態でも焼付き等の発生を防止できるように構成するた
め、ピストンリング１の摺動面２に多数の微小加工溝５
を形成した。
ング１が、ある程度の保油性を有し、両者間に低フリク
ションの摺動面を提供し、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡
状態でも焼付き等の発生を防止できるように構成するた
め、ピストンリング１の摺動面２に多数の微小加工溝５
を形成した。
この場合に、ピストンリング１の摺動面２に形成する微
小加工溝５がピストンリング１の破壊強度に如何なる影
響を及ぼすかを知るために、セラミック材料の強度が加
工の方向性に支配されることを考慮し、セラミック材料
から成るピストンリングｌの摺動面２について、第４図
（Ａ）に示すように、ピストンリング１の摺動面２に対
して研削加工を円周方向に施したものと、第４図（Ｂ）
に示すように、ピストンリング１の摺動面２に対して加
工を軸方向即ち幅方向に施したものとを製作し、両者の
破壊強度を比較した。この場合に、セラミック材料とし
て窒化珪素（ＳｉＪ＋）を使用し、良好な摺動特性を得
るため、該窒化珪素（Ｓｔ＋Ｎｓ）を摺動面２に配置し
たピストンリング１の気孔率を１％以下にすると共に、
第３図に示す結果を考慮して所定の強度を確保できるよ
うに、研削加工による微小加工溝５を、少なくとも２μ
ｍ〜０．５μｌＩＲｍａｘの表面粗さになるように加工
した。この結果、第４図（Ａ）に示すように、研削方向
をピストンリング１の円周方向に加工し、ピストンリン
グｌの摺動面２に微小加工１１１５を形成した場合には
、第５図に示すように、破壊強度が９００ ＭＰａ以下
ではセラミック材料の破壊は発生しなかった。これに対
して、第４図（Ｂ）に示すように、研削方向をピストン
リング１の軸方向即ち幅方向に加工し、ピストンリング
１の摺動面２に微小加工溝１３を形成した場合には、第
５図に示すように、破壊強度が７５０ ＭＰａにおいて
セラミック材料の破壊が発生した。
小加工溝５がピストンリング１の破壊強度に如何なる影
響を及ぼすかを知るために、セラミック材料の強度が加
工の方向性に支配されることを考慮し、セラミック材料
から成るピストンリングｌの摺動面２について、第４図
（Ａ）に示すように、ピストンリング１の摺動面２に対
して研削加工を円周方向に施したものと、第４図（Ｂ）
に示すように、ピストンリング１の摺動面２に対して加
工を軸方向即ち幅方向に施したものとを製作し、両者の
破壊強度を比較した。この場合に、セラミック材料とし
て窒化珪素（ＳｉＪ＋）を使用し、良好な摺動特性を得
るため、該窒化珪素（Ｓｔ＋Ｎｓ）を摺動面２に配置し
たピストンリング１の気孔率を１％以下にすると共に、
第３図に示す結果を考慮して所定の強度を確保できるよ
うに、研削加工による微小加工溝５を、少なくとも２μ
ｍ〜０．５μｌＩＲｍａｘの表面粗さになるように加工
した。この結果、第４図（Ａ）に示すように、研削方向
をピストンリング１の円周方向に加工し、ピストンリン
グｌの摺動面２に微小加工１１１５を形成した場合には
、第５図に示すように、破壊強度が９００ ＭＰａ以下
ではセラミック材料の破壊は発生しなかった。これに対
して、第４図（Ｂ）に示すように、研削方向をピストン
リング１の軸方向即ち幅方向に加工し、ピストンリング
１の摺動面２に微小加工溝１３を形成した場合には、第
５図に示すように、破壊強度が７５０ ＭＰａにおいて
セラミック材料の破壊が発生した。
それ故に、この発明によるピストンリングの構造につい
ては、ピストンリング１の摺動面２に形成した微小加工
溝５がピストンリング１の強度に悪影響を及ぼさないよ
うに、Ｆ記のように、セラミック材料の強度が加工の方
向性に支配されることを考慮し、微小加工溝５の加工方
向をピストンリング１の円周方向に施してピストンリン
グ自体の強度を確保するように構成した。即ち、ピスト
ンリング１が、第５図から分かるように、９００ ＭＰ
ａ程度まで破壊に耐えることができれば、ピストンリン
グｌとして強度上十分に機能を果たすことができ、折損
等の事故は発生しない。
ては、ピストンリング１の摺動面２に形成した微小加工
溝５がピストンリング１の強度に悪影響を及ぼさないよ
うに、Ｆ記のように、セラミック材料の強度が加工の方
向性に支配されることを考慮し、微小加工溝５の加工方
向をピストンリング１の円周方向に施してピストンリン
グ自体の強度を確保するように構成した。即ち、ピスト
ンリング１が、第５図から分かるように、９００ ＭＰ
ａ程度まで破壊に耐えることができれば、ピストンリン
グｌとして強度上十分に機能を果たすことができ、折損
等の事故は発生しない。
従って、この発明によるピストンリングの構造は、ピス
トンリング１のセラミック材料から成る摺動面２の気孔
率を１％以下に構成して低フリクションの摺動特性を確
保し、更に、摺動面２の気孔率を良くした場合に、ピス
トンリング１の摺動面２の周方向に沿って多数の微小加
工溝５を形成して潤滑油の保油性を確保し、しかもピス
トンリング自体の強度を十分に確保することができる。
トンリング１のセラミック材料から成る摺動面２の気孔
率を１％以下に構成して低フリクションの摺動特性を確
保し、更に、摺動面２の気孔率を良くした場合に、ピス
トンリング１の摺動面２の周方向に沿って多数の微小加
工溝５を形成して潤滑油の保油性を確保し、しかもピス
トンリング自体の強度を十分に確保することができる。
従って、ピストンリング１が面精度の良いシリンダライ
ナ７に対して１摺動往復連動を行う時に、ピストンリン
グ１の摺動面２に適度な潤滑油の保油性を持たせ、耐焼
付性に優れ且っ摺動過渡状態でも焼付き等の発生を防止
できるように構成できる。
ナ７に対して１摺動往復連動を行う時に、ピストンリン
グ１の摺動面２に適度な潤滑油の保油性を持たせ、耐焼
付性に優れ且っ摺動過渡状態でも焼付き等の発生を防止
できるように構成できる。
これらの微小加工溝５は、少なくとも２μｍｘＱ。
５μｍＲｗａｘの面粗さに研削加工されている。また、
ピストンリング１の摺動面２とシリンダライす７の摺動
面１２との気孔率及び面精度については、低フリクショ
ンの良好な摺動特性を得るため、上記前掲特願昭６３−
１９７１５１号に開示したセラミック材料から成る相対
摺動部材を考慮して、金属材料又はセラミック材料から
成るシリンダライナ７の面精度をピストンリング１の摺
動面２の面精度より良好にし、且つシリンダライナ７の
気孔率を０．８％以下に構成したものを使用した。
ピストンリング１の摺動面２とシリンダライす７の摺動
面１２との気孔率及び面精度については、低フリクショ
ンの良好な摺動特性を得るため、上記前掲特願昭６３−
１９７１５１号に開示したセラミック材料から成る相対
摺動部材を考慮して、金属材料又はセラミック材料から
成るシリンダライナ７の面精度をピストンリング１の摺
動面２の面精度より良好にし、且つシリンダライナ７の
気孔率を０．８％以下に構成したものを使用した。
なお、シリンダライナ７の摺動面１２及びピストンリン
グｌの摺動面２の面精度及びポロシティ−について説明
する。ピストンリング１及びシリンダライナ７の接触面
即ち摺動面の面精度を検出するための面精度検出センサ
ーは、摺動面２，１２に存在する面精度値、例えば、約
０．３μｍ程度の面精度値を検出することはできるが、
ピストンリング１及びシリンダライナ７の摺動面２，１
２に存在している多数のポロシティ−を検出することは
できない、しかるに、面精度はミクロン（μｍ）の単位
の大きさであるが、表面粗さ即ちポロシティ−はナノ
（ｎｍ）の単位の大きさである。
グｌの摺動面２の面精度及びポロシティ−について説明
する。ピストンリング１及びシリンダライナ７の接触面
即ち摺動面の面精度を検出するための面精度検出センサ
ーは、摺動面２，１２に存在する面精度値、例えば、約
０．３μｍ程度の面精度値を検出することはできるが、
ピストンリング１及びシリンダライナ７の摺動面２，１
２に存在している多数のポロシティ−を検出することは
できない、しかるに、面精度はミクロン（μｍ）の単位
の大きさであるが、表面粗さ即ちポロシティ−はナノ
（ｎｍ）の単位の大きさである。
そこで、摺動面２．１２の面精度は面精度検出センサー
にて検出し、摺動面２，１２上に存在するポロシティ−
の検出については、摺動面２，１２を画像処理し、該摺
動面２．１２に形成されているポロシティ−を検出して
気孔率（％）を測定した。
にて検出し、摺動面２，１２上に存在するポロシティ−
の検出については、摺動面２，１２を画像処理し、該摺
動面２．１２に形成されているポロシティ−を検出して
気孔率（％）を測定した。
この発明によるピストンリングの構造は、以上のように
構成されているので、次のような効果を有する。即ち、
このピストンリングの構造は、摺動面にセラミック材料
を配置したピストンリング、及び該摺動面の面精度より
良い面精度の摺動面を有するシリンダライナから成り、
前記ピストンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数
の微小加工溝を形成したので、ピストンリングの幅方向
に微小加工溝が形成されたものに比較してセラミック材
料の強度を十分に確保することができ、ピストンリング
としての機能を果たす強度を確保できると共に、該微小
加工溝によってピストンリングの摺動面に対して潤滑油
の保油性を向上できる。
構成されているので、次のような効果を有する。即ち、
このピストンリングの構造は、摺動面にセラミック材料
を配置したピストンリング、及び該摺動面の面精度より
良い面精度の摺動面を有するシリンダライナから成り、
前記ピストンリングの前記摺動面の周方向に沿って多数
の微小加工溝を形成したので、ピストンリングの幅方向
に微小加工溝が形成されたものに比較してセラミック材
料の強度を十分に確保することができ、ピストンリング
としての機能を果たす強度を確保できると共に、該微小
加工溝によってピストンリングの摺動面に対して潤滑油
の保油性を向上できる。
従って、面精度の良好なシリンダライナ内を往復運動す
るピストンリングの摩擦係数を低下させ、両者間に低フ
リクションの摺動面を得ることができる。即ち、セラミ
ック材料の強度が加工の方向性に支配されることに着眼
し、ピストンリングの摺動面の加工方向をピストンリン
グ自体の強度を最大限確保できる円周方向に研削加工方
向を施すことによって円周方向の多数の微小加工溝を形
成し、強度上の問題を解決して該微小加工溝で保油性を
確保して摺動特性を向上させ、低フリクションの摺動面
を得て、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡状態でも焼付き等
の発止を防止できる また、前記ピストンリングの前記摺動面の気孔率を１％
以下に構成し、それに対して、前記シリンダライナの前
記摺動面の気孔率をより良好に、例えば、気孔率を０．
８％以下に形成することによって、各摺動面の強度を確
保できると共に、摺動特性を極めて向上させることがで
きる。
るピストンリングの摩擦係数を低下させ、両者間に低フ
リクションの摺動面を得ることができる。即ち、セラミ
ック材料の強度が加工の方向性に支配されることに着眼
し、ピストンリングの摺動面の加工方向をピストンリン
グ自体の強度を最大限確保できる円周方向に研削加工方
向を施すことによって円周方向の多数の微小加工溝を形
成し、強度上の問題を解決して該微小加工溝で保油性を
確保して摺動特性を向上させ、低フリクションの摺動面
を得て、耐焼付性に優れ且つ摺動過渡状態でも焼付き等
の発止を防止できる また、前記ピストンリングの前記摺動面の気孔率を１％
以下に構成し、それに対して、前記シリンダライナの前
記摺動面の気孔率をより良好に、例えば、気孔率を０．
８％以下に形成することによって、各摺動面の強度を確
保できると共に、摺動特性を極めて向上させることがで
きる。
更に、前記ピストンリングの前記摺動面に形成した前記
微小加工溝が少な（とも２μｍ〜０．５μ＠ Ｒｍａｘ
の面粗さになるように、前記ピストンリングの前記摺動
面を研削加工することによって、更に十分な強度、例え
ば、９００ ＭＰａの強度を確保することができる。
微小加工溝が少な（とも２μｍ〜０．５μ＠ Ｒｍａｘ
の面粗さになるように、前記ピストンリングの前記摺動
面を研削加工することによって、更に十分な強度、例え
ば、９００ ＭＰａの強度を確保することができる。
また、前記ピストンリングの前記摺動面を構成するセラ
ミック材料は窒化珪素であるので、耐スティック性に優
れており、ピストンリングの摺動特性を向上できる。
ミック材料は窒化珪素であるので、耐スティック性に優
れており、ピストンリングの摺動特性を向上できる。
第１図はこの発明によるピストンリングの構造の一実施
例を示す斜視図、第２図は第１図のピストンリングをピ
ストンのピストンリング溝に嵌合してシリンダライナに
装着した一実施例を示す断面図、第３図は窒化珪素の表
面粗さと破壊強度を示すグラフ、第４図（Ａ）は素材の
長手方向に微小加工溝を形成した状態を示す斜視図、第
４図（Ｂ）は素材の幅方向に微小加工溝を形成した状態
を示す斜視図、及び第５図は窒化珪素の研削方向と破壊
強度を示すグラフである。 １・・・・・・・ピストンリング、２−・−一一一一ピ
ストンリングの摺動面、５−−−−−・微小加工溝、６
−−−ピストン、７・・・−・・シリンダライナ、１０
−・−・シリンダブロック、１１−・・・ピストンリン
グ溝、１２− ・・シリンダライナの摺動面。 出願人 いすＸ自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗 第 １ 図 第 ２ 図
例を示す斜視図、第２図は第１図のピストンリングをピ
ストンのピストンリング溝に嵌合してシリンダライナに
装着した一実施例を示す断面図、第３図は窒化珪素の表
面粗さと破壊強度を示すグラフ、第４図（Ａ）は素材の
長手方向に微小加工溝を形成した状態を示す斜視図、第
４図（Ｂ）は素材の幅方向に微小加工溝を形成した状態
を示す斜視図、及び第５図は窒化珪素の研削方向と破壊
強度を示すグラフである。 １・・・・・・・ピストンリング、２−・−一一一一ピ
ストンリングの摺動面、５−−−−−・微小加工溝、６
−−−ピストン、７・・・−・・シリンダライナ、１０
−・−・シリンダブロック、１１−・・・ピストンリン
グ溝、１２− ・・シリンダライナの摺動面。 出願人 いすＸ自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗 第 １ 図 第 ２ 図
Claims (4)
- （１）摺動面にセラミック材料を配置したピストンリン
グ、及び該摺動面の面精度より良い面精度の摺動面を有
するシリンダライナから成り、前記ピストンリングの前
記摺動面の周方向に沿って多数の微小加工溝を形成した
ことを特徴とするピストンリングの構造。 - （２）前記ピストンリングの前記摺動面の気孔率を１％
以下に構成し且つ該気孔率よりも前記シリンダライナの
前記摺動面の気孔率を良好にしたことを特徴とする請求
項１に記載のピストンリングの構造。 - （３）前記ピストンリングの前記摺動面に形成した前記
微小加工溝が少なくとも２μｍ〜０．５μｍＲｍａｘの
表面粗さになるように、前記ピストンリングの前記摺動
面を研削加工したことを特徴とする請求項１に記載のピ
ストンリングの構造。 - （４）セラミック材料は窒化珪素であることを特徴とす
る請求項１に記載のピストンリングの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314890A JP2764972B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ピストンリングとシリンダライナの組合せ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314890A JP2764972B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ピストンリングとシリンダライナの組合せ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02161156A true JPH02161156A (ja) | 1990-06-21 |
| JP2764972B2 JP2764972B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=18058858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63314890A Expired - Lifetime JP2764972B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | ピストンリングとシリンダライナの組合せ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764972B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038295A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 往復動機関のピストンリング |
| JP2012233593A (ja) * | 2012-08-17 | 2012-11-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 往復動機関 |
| CN105804885A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-07-27 | 江苏大学 | 一种内燃机活塞环及安装该活塞环的内燃机 |
| JP2023541480A (ja) * | 2020-09-16 | 2023-10-02 | カーノット リミテッド | 内燃機関 |
| JPWO2024069774A1 (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | ||
| JP2024049393A (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-09 | Ｔｐｒ株式会社 | ピストンリング |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101809271B (zh) * | 2007-10-05 | 2013-06-12 | 日本活塞环株式会社 | 气缸 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146848U (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | 帝国ピストンリング株式会社 | バレルフエ−ス形鋼製ピストンリング |
| JPS6113064A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用ピストンリング |
| JPS6273158U (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 |
-
1988
- 1988-12-15 JP JP63314890A patent/JP2764972B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146848U (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | 帝国ピストンリング株式会社 | バレルフエ−ス形鋼製ピストンリング |
| JPS6113064A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用ピストンリング |
| JPS6273158U (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038295A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 往復動機関のピストンリング |
| JP2012233593A (ja) * | 2012-08-17 | 2012-11-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 往復動機関 |
| CN105804885A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-07-27 | 江苏大学 | 一种内燃机活塞环及安装该活塞环的内燃机 |
| JP2023541480A (ja) * | 2020-09-16 | 2023-10-02 | カーノット リミテッド | 内燃機関 |
| JPWO2024069774A1 (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | ||
| JP2024049393A (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-09 | Ｔｐｒ株式会社 | ピストンリング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2764972B2 (ja) | 1998-06-11 |
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