JPH02217666A - 内燃機関用ピストンリング - 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】 Ａ３発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は内燃機関用ピストンリングに関する。

（２）従来の技術 従来、この種ピストンリングは鋳鉄、ばね鋼、ステンレ
ス鋼等の鉄系材料より構成されている（例えば、日刊工
業新聞社発行、「ピストンリング」参照）。

（３）発明が解決しようとする課題 近時内燃機関は高回転および高出力化の傾向にあり、そ
れに対応してピストンリングには軽量化が要求される。

前記鉄系材料よりも低比重な材料としては、アルミニウ
ム合金を挙げることができるが、現状ではアルミニウム
合金の高温強度が低いため、その合金よりピストンリン
グを構成すると、機関運転中における高温下、例えば２
００〜３００　”Ｃにてピストンリングの引張強さが大
幅に低下し、その結果、ブローバイガス量およびオイル
消費量の増加を招くといった問題を生じる。

本発明は前記問題を解決し得る、軽量で、且つ優秀な高
温強度を備えた前記ピストンリングを提供することを目
的とする。

Ｂ１発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明は、Ｃｒ、Ｆｅ、ＺｒおよびＴｉから選択される
少なくとも一種を５〜３０重四％含有し、また析出物お
よび晶出物の平均直径が１０１！ｍ以下であり、さらに
３００℃における引張強さが２０　ｋｇ　／　Ｍ　”以
上であるアルミニウム合金より構成されることを特徴と
する。

また本発明は、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、
Ｖ、Ｃｅ、、Ｍｏ、　Ｌａ、、Ｎｂ５Ｙ、、Ｈｆおよび
ＣＯから選択される少なくとも一種を５〜３０重量％含
有し、また析出物および晶出物の平均直径が１０μｍ以
下であり、さらに３００　’Ｃにおける引張強さが２０
ｋｇ／ｍｍ”以上であるアルミニウム合金より構成され
ることを特徴とする。

（２）作　用 前記アルミニウム合金より構成されカビストンリングは
、軽量で、且つ優秀な高温強度を備え、また熱間押出し
加工等による生産性も良好である。

たメ゛シ、前記化学成分の含有量が５重量％を下回ると
、高温強度改善効果が得られず、一方、３０重量％を上
回ると、前記効果の減退、伸びの低下、加工性の劣化、
切欠き感度の増加に伴う耐久性の減少、製造コストの上
昇等の不具合を生じる。

また析出物および晶出物の平均直径が１０μｍを上回る
と、高温強度が低下して張力が減退し、その結果、ブロ
ーバイガス量およびオイル消費量が増加する。

さらに、３００　’Ｃにおける引張強さが２０ｋｇ／Ｍ
２を下回ると、前記同様に高温強度が低下し、それに伴
い張力の減退を生じて同様の不具合を発生する。

（３）実施例 第１．第２図に示す内燃機関用ピストンリング１はアル
ミニウム合金より構成される。

表■は、本発明に用いられるアルミニウム合金Ａ１〜Ａ
　Ｉ６および比較例アルミニウム合金Ｂ、〜Ｂ、の組成
を示す。

表■は、前記合金Ａ、−Ａ、。およびＢ、〜Ｂ。

における析出物および晶出物の平均直径と３００℃にお
ける引張強さとの関係を示し、また表■は、前記合金Ａ
＋　、Ａｈにおける析出物および晶出物の平均直径と３
００℃における引張強さとの関係を示す。

表　　　　■ 表Ｉ〜■から明らかなように、前記化学成分の総合有量
が５〜３０重景％の範囲にあり、また析出物および晶出
物の平均直径が１０μｍ以下であれば、３００　’Ｃに
おける引張強さ２０ｋｇ／ｍｍ”以上を確保することが
できる。

次に、前記と同種アルミニウム合金、即ち、Ｃｒ６重量
％、Ｆｅ　　３重量％、Ｚｒ　　２重量％および残部Ａ
Ｉ！、より構成されるアルミニウム合金を用いたピスト
ンリングの製造例について説明する。

（ａ）　　前記合金組成の溶湯を用い、ガスアトマイズ
法を適用して冷却速度１０２〜１０’°（／ｓｅｃの条
件下でアルミニウム合金粉末を製造した。

（ｂ）　　合金粉末に分級処理を施して平均直径２０μ
ｍの合金粉末を得た。

（Ｃ）　　合金粉末を用い、ＣＩＰ　（冷間静水圧プレ
ス法）を適用して、加圧力４０００　ｋｇ／ｃｄ、加圧
時間１分間の条件下で、直径１６０＋＋ｏ、長さ２００
ｍｍ、密度８５％の圧粉体を得た。

（ｄ）　　圧粉体をＡｒガス雰囲気下にて４５０℃に加
熱し、押出し比１０以上の条件下で熱間押出し加工を行
い、直径５０皿、長さ１８００ｍの丸棒状焼結体を得た
。

（ｅ）　　焼結体より切出された円盤状素材に機械加工
を施して、合い口２（第１図）を有するリング状素材を
得た。

（ｆ）　　リング状素材に、加熱温度４５０℃にて熱間
鍛造加工を施した。

（ｇ）　　リング状素材に研磨等の仕上げ加工を施して
ピストンリング１を得た。

このピストンリングにおける析出物および晶出物の平均
直径は２，０μｍで、３００℃における引張強さは３０
ｋｇ／ｃｄであった。

表■は、本発明に係る前記ピストンリングおよび比較例
ピストンリングを、ｌ・ツブリングとして用いた場合の
実機耐久試験結果を示す。この試験は、機関を回転数６
０００ｒｐｍで１００時間連続運転し、その後の機関運
転中におけるブローバイガスｆｆ１（ｆｆｉ／ｗｉｎ　
）を求めることによって行われた。

表　　　　■ なお、表■中、ＡＣＢＡ材としてはローエックスが用い
られ、またＡ３９０は、ＡＡ規格　Ａｌ１−８ｉ系合金
である。

表■から明らかなように、本発明に係るピストンリング
は、鋳鉄製ピストンリングと同等の高温強度およびブロ
ーバイガス量抑制作用を有し、しかも鋳鉄製ピストンリ
ングに比べて軽量である。

本発明に用いられるアルミニウム合金としては、前記実
施例のように、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、ＴｉおよびＮ
ｉから選択される少なくとも一種の化学成分を含有する
アルミニウム合金の外に、それら化学成分に、■、Ｃｅ
、Ｍｏ、Ｌａ、Ｎｂ。

Ｙ、ＨｆおよびＣＯを加えた群から選択される少なくと
も一種の化学成分を含有するアルミニウム合金も該当す
る。

また、これらアルミニウム合金における析出物および晶
出物の体積率は６０％以下に設定される。

その理由は、前記体積率が６０％を上回ると、伸びの低
下、加工性の劣化、切欠き感度の増加に伴う耐久性の減
少等の不具合を生じるからである。

Ｃ６発明の効果 本発明によれば、前記のように特定のアルミニウム合金
を用いることによって、軽量で、且つ優秀な高温強度を
備え、また生産性の良好な内燃機関用ピストンリングを
提供することができる。

４、

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、 第１図は平面 図、 第２図は第１図■−■線断面図である。 ｌ・・・ピストンリング、 ２・・・合い口 特 許 出 願 人 本田技研工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ、Ｆｅ、ＺｒおよびＴｉから選択される少な
   くとも一種を５〜３０重量％含有し、また析出物および
   晶出物の平均直径が１０μｍ以下であり、さらに３００
   ℃における引張強さが２０ｋｇ／ｍｍ＾２以上であるア
   ルミニウム合金より構成されることを特徴とする内燃機
   関用ピストンリング。
2. （２）Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｅ
   、Ｍｏ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｙ、ＨｆおよびＣｏから選択され
   る少なくとも一種を５〜３０重量％含有し、また析出物
   および晶出物の平均直径が１０μｍ以下であり、さらに
   ３００℃における引張強さが２０ｋｇ／ｍｍ＾２以上で
   あるアルミニウム合金より構成されることを特徴とする
   内燃機関用ピストンリング。
3. （３）前記析出物および晶出物の体積率が６０％以下で
   ある、第（１）または第（２）項記載の内燃機関用ピス
   トンリング。