JPH0228414B2 - Koseipisutonringunoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関用の鋼製ピストンリング、特
にピストンリングの上下面を円錐形とし、断面を
楔形としたピストンリング、所謂両面キーストン
形状のピストンリング（以下、両面キーストンリ
ングと称する。）の製造方法に関する。

＜従来の技術＞ 内燃機関において両面キーストンリングは、燃
焼生成物やオイル残渣が、ピストンリング溝にた
まらないように自動清掃を行う役目を果し、特に
重負荷のデイーゼルエンジンに用いられているこ
とが知られている。（このことを示す公知文献は
例えば、昭和45年７月10日、日刊工業新聞社発行
の「ピストンリング」P96〜97等がある。）ピス
トンリングの材料は、従来の鋳鉄材料から各種鋼
材料に切代わつており、その動向は、組合せオイ
ルリングに端を発し、現在では圧縮リングに至る
までその範囲は拡大されている。更に近時の苛酷
な条件の内燃機関においては、鋼製ピストンリン
グの耐摩耗性を改善する手段として、その外表面
に窒化処理を施すことがなされている。

この窒化処理層を有する鋼製両面キーストンリ
ングの製造方法としては、断面矩形の鋼線材１
０′をコイリングし（第２図ａ）、しかる後切断し
１本ずつのリング素材を得る。次に、調質を行
い、リング素材の上下面１１，１２を両面キース
トン形状にバイトを用いて片面づつ切削荒加工
（以下荒加工と称す）を行い（第２図ｂ）、次に、
このようにして得た両面キーストンリング素材に
窒化処理を施し窒化処理層２０を得る。（第２図
ｃ）そして、両面キーストン形状１３，１４にバ
イトを用いて片面づつ切削仕上げ加工（以下、仕
上げ加工と称す）を行い完成品としていた。（第
２図ｄ）またはリング外周面において更に耐摩耗
性を向上させるため、窒化処理後に硬質クロムめ
つき等の耐摩耗表面処理層２１を設け、両面キー
ストン形状１３，１４に仕上げ加工を行い完成品
としていた。（第２図d′） ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、上記従来の製造方法では、ピストンリ
ングの生産性及び機能上最も重要な品質を造り出
す工程での問題点が多い。すなわち、 (i) リング素材を両面キーストン形状に荒加工を
行い（第２図ｂ）、該リング素材に窒化処理を
施した後、最終的にリング素材を両面キースト
ン形状に仕上げ加工行うため、両面キーストン
形状にする加工を２度行う等加工数が多く生産
性が悪くなる。この仕上げ加工を行うのは、窒
化処理を施すためリング素材に多少の変形が生
じるからである。

(ii) 上記(i)にあるように、窒化処理を施すことに
より変形が生じる両面キーストンリング素材
（第２図ｃ）より、両面キーストン形状に仕上
げ加工を行うため、キーストン形状の精度を得
るのに非常に困難が生じ、バラツキが生じやす
く、品質面で問題がある。

(iii) リング外周面において、更に耐摩耗性を向上
させるため、硬質クロムめつき等の表面処理層
を設ける（第２図c′）場合、第２図ｃに示すリ
ング素材を多段に重ねて、処理を行うが、リン
グ素材の上下面が平行でないため、多段にセツ
トする場合困難性があり、生産性に劣る。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、
上記問題点を解決し、生産性に優れ、かつ精度、
品質に優れた鋼製両面キーストンリングの製造方
法を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するための本発明の構成は、平
鋼帯の上下面が略Ｖ字状に両側縁より中央部に傾
斜した断面形状を有する鋼線材を該両側縁が内周
及び外周となるようにコイリングする工程と、該
コイリング線材を切断してリング素材を得る工程
と、該リング素材に窒化処理を施す工程と、該窒
化処理を施したリング素材の上下面の幅加工を行
う工程と、該リング素材の上下面を両面キースト
ン形状に仕上げ加工を行う工程と、を含むもので
ある。また、必要に応じて、前記窒化処理を施し
たリング素材の上下面の幅加工を行う工程の後
に、さらに該リング素材の外周面に硬質クロムめ
つき等の耐摩耗表面処理を行う工程を設けるもの
である。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

平鋼帯の上下面が略Ｖ字状１１１，１２１に両
端縁より中央部に傾斜した断面を有する鋼線材１
０を該両側縁が内周及び外周となるようにコイリ
ングし、そのコイリング線材を切断して１本ずつ
のリング素材を得る。（第１図ａ）このリング素
材は、マルテンサイト系ステンレス鋼材であり、
上下面幅約2.5mm、半径方向厚さ約4.5mmである。
また前記略Ｖ字状１１１，１２１の中央部の軸方
向深さは約0.22mmである。リング素材を得るに
は、例えば、特公昭59−8454号（鋼製シールリン
グの成形加工装置）等により一般的に知られてい
る方法を用いてリング素材を得る。即ち、鋼線材
を真円にコイリングし、切断して、リング素材を
得た後、該リング素材の合口部を引つ張つて開
き、この隙間にデイスタンスピースをはさみ切断
合口部を所望のすきまに設定し調質することによ
つて得られる。この場合、デイスタンスピースを
取り除いた後のリング素材には所望の隙間が付与
されて、ピストンリングとして必要とされる自己
張力が付与されるものである。あるいは、楕円
（リングのカム形状を有する形）にコイリングし、
合口部を切断して自己張力を持つようにした後、
調質して得られる。（リング外径130mm） 次に、該リング素材に窒化処理を施す。（第１
図ｂ）リング素材に窒化処理を行う場合、少なく
とも外周面及び上下面に窒化処理層が形成される
ように処理を行う。両面キーストンリングは、ピ
ストンリング溝にたまるスラツジをすりつぶし、
押し出すので上下面での耐摩耗性が必要であり、
特に下面の半径方向外周側において、その傾向に
ある。窒化処理する方法としては、窒化雰囲気中
で処理するガス窒化法、塩浴中で処理するタフト
ライド法や放電によるイオン窒化法等が使用され
る。窒化処理層の硬さの上限はHV1300程度で充
分であり、窒化処理層２０の断面深さは10μ以上
あれば良い。そして、窒化処理を施したリング素
材１０の上下面１１，１２の幅加工を行う。この
幅加工は特別な方法を用いることはなく、公知の
加工方法を用いればよい。即ち所定間隔に位置す
る２枚の円板状の回転する砥石の間をリング素材
を通過させて上下面の内周側及び外周側のみ研磨
を行い、中央部が略Ｖ字状に凹んだ形状となし精
度を得る。（第１図ｂ） 次いで、前記リング素材１０の上下面１１，１
２を両面キーストン形状１３，１４に仕上げ加工
を行う。この両面キーストン形状の仕上げ加工も
特殊なものではなく、公知の方法でよい。即ち、
リング素材を１本づつ回転可能な治具にセツト
し、セツトした治具を回転させてバイトによつ
て、片面づつ加工して、両面キーストン形状に仕
上げ加工を行うものである。その後通常行われて
いる面取り、合い口調製、外周面仕上げ（ラツピ
ング等）が必要であれば行い、完成品とする。
（第１図ｃ） 本発明では、リング素材の断面形状が前記の如
く、上下面に略Ｖ字状１１１，１２１に傾斜面が
形成されているため、窒化処理層を形成した後、
両面キーストン形状１３，１４に仕上げ加工をし
ても、特に上下面の半径方向外周側において窒化
処理層が消去されることはない。

また、リング外周面において、耐摩耗性を向上
させるため、前記窒化処理を施したリング素材の
上下面１１，１２の幅加工を行つた後、これらリ
ング素材を多段に重ねて、リング素材の外周面に
硬質クロムめつき等の耐摩耗表面処理を行う。
（第１図b′）この硬質クロムめつき層を設ける場
合、前記窒化処理層上に硬質クロムめつき層が形
成されるが、窒化処理層の表面部にある化合物層
を除去してから、硬質クロムめつき層を形成して
もよい。前記耐摩耗表面処理は、硬質クロムめつ
きの他溶射等でもよい。そして、前記リング素材
の上下面を両面キーストン形状１３，１４に仕上
げ加工を行うのは上述の通りであり、完成品とす
る。（第１図c′） ＜発明の効果＞ 以上述べたように、本発明の方法によれば、従
来では、両面キーストン形状の荒加工、仕上げ加
工と２度行つたのを１度の加工で済ませることが
でき、加工工数低減により生産性を向上できる。
また、窒化処理を施したリング素材の上下面の幅
加工が行えるので、両面キーストン形状に仕上げ
加工する際に、基準面の精度を向上することがで
き、もつて優れた精度、品質を容易に得ることが
できる。さらに、リング外周面に硬質クロムめつ
き等の耐摩耗表面処理層を設ける場合、リング素
材の上下面の精度が得られており、上下面が平行
と同様に、リング素材を多段に重ねることが容易
にでき、生産性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法による工程順のリ
ング断面図を示し、第２図は従来の製造方法によ
る工程順のリング断面図を示す。 符号の説明、１０……鋼線材、１１，１２……
上下面、１３，１４……両面キーストン、２０…
…窒化処理層、２１……耐摩耗表面処理層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両面キーストン形状のピストンリングの製造
   方法であつて、 平鋼帯の上下面が略Ｖ字状に両側縁より中央部
   に傾斜した断面形状を有する鋼線材を該両側縁が
   内周及び外周となすようにコイリングする工程
   と、該コイリング線材を切断してリング素材を得
   る工程と、該リング素材に窒化処理を施す工程
   と、該窒化処理を施したリング素材の上下面の幅
   加工を行う工程と、該リング素材の上下面を両面
   キーストン形状に仕上げ加工を行う工程と、を含
   む鋼製ピストンリングの製造方法。 ２ 前記窒化処理を施したリング素材の上下面の
   幅加工を行う工程の後に、さらに該リング素材の
   外周面に耐摩耗表面処理層を設けることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の鋼製ピストンリ
   ングの製造方法。 ３ 前記耐摩耗表面処理層は、硬質クロムめつき
   層であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の鋼製ピストンリングの製造方法。