JPH02300565A - ピストンリング - Google Patents
ピストンリングInfo
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- JPH02300565A JPH02300565A JP11743889A JP11743889A JPH02300565A JP H02300565 A JPH02300565 A JP H02300565A JP 11743889 A JP11743889 A JP 11743889A JP 11743889 A JP11743889 A JP 11743889A JP H02300565 A JPH02300565 A JP H02300565A
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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、ピストンリング、詳しくはピストンリングの
鋼種及びこの鋼種を使用したピストンリングの組合せに
関するものである。
鋼種及びこの鋼種を使用したピストンリングの組合せに
関するものである。
現在、最も一般的な内燃機関用ピストンリング材料とし
て鋳鉄が使用されている。ピストンリング材としての緒
特性を比較的よく具備している鋳鉄は、黒鉛を基地内に
有し保油性が良いため耐焼付性に優れ、シリンダ面に接
触する外周面に硬質クロムめっき等の表面処理をせずに
使用することができる。
て鋳鉄が使用されている。ピストンリング材としての緒
特性を比較的よく具備している鋳鉄は、黒鉛を基地内に
有し保油性が良いため耐焼付性に優れ、シリンダ面に接
触する外周面に硬質クロムめっき等の表面処理をせずに
使用することができる。
しかし、近年内燃機関の軽量化および高速化に伴って各
機能部品を軽量化する努力がなされており、ピストンリ
ング材質に対する要求も一段と高度になってきており、
ピストンリングの薄肉化が求められ、しかも高い面圧を
有するピストンリン □グが要求されるようになった。
機能部品を軽量化する努力がなされており、ピストンリ
ング材質に対する要求も一段と高度になってきており、
ピストンリングの薄肉化が求められ、しかも高い面圧を
有するピストンリン □グが要求されるようになった。
ピストンリングとして重量をできるだけ小さくし、しか
も、折損の危険のないことが必要とされ、鋳鉄では機械
的強度が不十分であるため鋼製ピストンリングの使用が
増えつつある。
も、折損の危険のないことが必要とされ、鋳鉄では機械
的強度が不十分であるため鋼製ピストンリングの使用が
増えつつある。
鋼製ピストンリング材として通常は炭素網が用いられて
いるが、耐焼付性が低いために何らかの表面処理を必要
とし、耐焼付性の改善と耐摩耗性を付与するために、ピ
ストンリングの外周摺動面や上下面に高価な硬質クロム
メッキ等の表面処理を施さなければならないためコスト
高になるという問題点がある。
いるが、耐焼付性が低いために何らかの表面処理を必要
とし、耐焼付性の改善と耐摩耗性を付与するために、ピ
ストンリングの外周摺動面や上下面に高価な硬質クロム
メッキ等の表面処理を施さなければならないためコスト
高になるという問題点がある。
そのため、第１コンプレツシヨンリングとオイルリング
には以前から表面処理を施された鋼が用いられてきたが
、比較的負荷の軽い第２以下のコンブレッジシンリング
には鋳鉄が用いられている。
には以前から表面処理を施された鋼が用いられてきたが
、比較的負荷の軽い第２以下のコンブレッジシンリング
には鋳鉄が用いられている。
母材が鋳鉄であったときからクロムめっき等の耐摩耗性
表面処理を施していた第１コンプレンジヨンリングやオ
イルコントロールリングは、母材を鋼に変えてクロムめ
っきや窒化などの処理を施しても大きなコストアップに
ならないが、比較的負荷が軽〈従来から耐摩耗性表面処
理を施していない第２以下コンブレツジランリングは鋼
材に耐摩耗性表面処理をしたリングに変更すると大巾な
コストアンプになった。
表面処理を施していた第１コンプレンジヨンリングやオ
イルコントロールリングは、母材を鋼に変えてクロムめ
っきや窒化などの処理を施しても大きなコストアップに
ならないが、比較的負荷が軽〈従来から耐摩耗性表面処
理を施していない第２以下コンブレツジランリングは鋼
材に耐摩耗性表面処理をしたリングに変更すると大巾な
コストアンプになった。
〔発明が解決しようとする課題］
本発明は、上記の従来の問題点を解消し、強度と耐焼１
ｆ性と耐摩耗性に問題がなく安価なピストンリングを提
供することを課題としている。
ｆ性と耐摩耗性に問題がなく安価なピストンリングを提
供することを課題としている。
［課題を解決する手段］
本発明は、上記の課題を、炭素量１．１〜１．４重量％
、クロム量５．０〜１Ｏ００重量％、残部が実質的に鉄
からなる鋼により形成されていることを特徴とするピス
トンリングにより達成した。
、クロム量５．０〜１Ｏ００重量％、残部が実質的に鉄
からなる鋼により形成されていることを特徴とするピス
トンリングにより達成した。
本発明により、第２以下のコンプレッションリングを炭
素量１．１〜１．４重量％、クロム！！５．０〜１Ｏ９
０重量％、残部が実質的に鉄からなる鋼により形成し、
外周摺動面に硬化表面処理を施したピストンリングの組
合せ及び第１リングからオイルリングまでの全てのピス
トンリングを鋼により形成したピストンリングの組合せ
として使用することが可能である。
素量１．１〜１．４重量％、クロム！！５．０〜１Ｏ９
０重量％、残部が実質的に鉄からなる鋼により形成し、
外周摺動面に硬化表面処理を施したピストンリングの組
合せ及び第１リングからオイルリングまでの全てのピス
トンリングを鋼により形成したピストンリングの組合せ
として使用することが可能である。
〔作用］
本発明により、ピストンリングの鋼材の化学成分を、炭
素量１．１〜ｌ、４重量％、クロム量５．０〜ｌ０１０
重量％、残部を実質的に鉄に調整することにより、鋳鉄
と同等の耐焼付性と耐摩耗性を有し、ピストンリングの
外周摺動面に硬質クロムめっき等のピストンリング処理
を施さなくても使用することができる鋼製ピストンリン
グが得られる。
素量１．１〜ｌ、４重量％、クロム量５．０〜ｌ０１０
重量％、残部を実質的に鉄に調整することにより、鋳鉄
と同等の耐焼付性と耐摩耗性を有し、ピストンリングの
外周摺動面に硬質クロムめっき等のピストンリング処理
を施さなくても使用することができる鋼製ピストンリン
グが得られる。
本発明の詳細を具体例に基づいて説明する。
本出願人の出願に係る特願昭６３−１０８８２３号の発
明について研究をさらに進めた結果、炭素１１．１〜１
．４重量％、クロム量５．０〜１０．０重量％、残部が
実質的に鉄からなる鋼において、耐スカツフ性及び耐摩
耗性が特に優れていることが分かり、また、ガソリンエ
ンジンを使っての実機テストで、第２コンブレンシゴン
リングとして表面処理をせずに使用しても、スカッフの
発生がなく、摩耗量も鋳鉄と比べて半分以下と良好な結
果が得られた。
明について研究をさらに進めた結果、炭素１１．１〜１
．４重量％、クロム量５．０〜１０．０重量％、残部が
実質的に鉄からなる鋼において、耐スカツフ性及び耐摩
耗性が特に優れていることが分かり、また、ガソリンエ
ンジンを使っての実機テストで、第２コンブレンシゴン
リングとして表面処理をせずに使用しても、スカッフの
発生がなく、摩耗量も鋳鉄と比べて半分以下と良好な結
果が得られた。
各成分の組成範囲の限定理由について以下に説明する。
炭素は、耐焼付性を改善するが、１．１％未満ではその
効果は顕著でなく、１．４％を超えるとピストンリング
への加工性が悪くなると共に相手材を摩耗させてしまう
ので、炭素の含有量の範囲としては１．１〜１．４重量
％が良好である。クロムは、炭素と結合して炭化物を形
成し、耐摩耗性の向上に寄与するものであり、５．０重
量％未満では耐摩耗性が不十分であり、１０．０重量％
を超えると炭化物の粗大化がおこり加工性の低下を来す
ために含有量の範囲としては５．０〜１０．０重世％が
好都合である。今回の研究では評価しなかったが、モリ
ブデン、バナジウム等の炭化物形成元素をこの鋼種に加
えることは耐摩耗性向上に効果があることは十分考えら
れる。
効果は顕著でなく、１．４％を超えるとピストンリング
への加工性が悪くなると共に相手材を摩耗させてしまう
ので、炭素の含有量の範囲としては１．１〜１．４重量
％が良好である。クロムは、炭素と結合して炭化物を形
成し、耐摩耗性の向上に寄与するものであり、５．０重
量％未満では耐摩耗性が不十分であり、１０．０重量％
を超えると炭化物の粗大化がおこり加工性の低下を来す
ために含有量の範囲としては５．０〜１０．０重世％が
好都合である。今回の研究では評価しなかったが、モリ
ブデン、バナジウム等の炭化物形成元素をこの鋼種に加
えることは耐摩耗性向上に効果があることは十分考えら
れる。
上記の種類の鋼をなんら表面硬化処理をせずに第２以下
のコンプレンジョンリングに使用することにより現行の
鋳鉄リングに代わって安価で信頼性の高い鋼製リングを
供給することが可能となっただけでなく、第１リングか
らオイルリングまでの全てを鋼製のピストンリングとす
ることが可能となった。
のコンプレンジョンリングに使用することにより現行の
鋳鉄リングに代わって安価で信頼性の高い鋼製リングを
供給することが可能となっただけでなく、第１リングか
らオイルリングまでの全てを鋼製のピストンリングとす
ることが可能となった。
上記の鋼種では表面硬化処理は不要であるが、非常に苛
酷な運転をするエンジンにおいては、初期なじみ性向上
のため、化成処理や、Ｓｎめっきや、Ｃｕめっき等の表
面処理を、また防錆の目的で化成処理を施すことは可能
である。
酷な運転をするエンジンにおいては、初期なじみ性向上
のため、化成処理や、Ｓｎめっきや、Ｃｕめっき等の表
面処理を、また防錆の目的で化成処理を施すことは可能
である。
具体例
表１ 供試材
表１に示す本発明に係る材料（発明材）（試料番号Ａ−
Ｅ）と従来の材料よりなる比較材（試料番号Ｆ−Ｊ）と
による供試材における焼付試験と、摩耗試験を行い第１
図及び第２図に示す結果が得られた。
Ｅ）と従来の材料よりなる比較材（試料番号Ｆ−Ｊ）と
による供試材における焼付試験と、摩耗試験を行い第１
図及び第２図に示す結果が得られた。
尚焼付試験では試料から縦５ｇｌｌ１１×横５−×高さ
１Ｏ１ｌＩＩ１１の試験片を作成し、第３図に示す超高
圧摩耗試験機の回転ホルダー１１に試験片１２を４個円
周方向に等間隔に固定する。回転ホルダー１１に油圧を
作用することにより、試験枠工２を相手材としてのＦｅ
２５相当材よりなり直径８０■×厚さ１０ａｎの研磨仕
上げを施された固定円＋Ｎ １３に対し押圧し、固定円
板１３の中央を通して裏側からン主油路１４により８０
°Ｃの潤滑油（例えばモータオイル＃３０）を３００ｃ
ｃ／輸ｉｎで試験片１２に注油しながら摩耗速度８ｒｎ
／ｓｅｃで回転する。その際、試験片１２と固定円板１
３に対する面圧を各試験圧力で約３分間保持しなから１
０ｋｇ／ ｃｄづつ段階的に増加させ、スカッフする面
圧をみる。
１Ｏ１ｌＩＩ１１の試験片を作成し、第３図に示す超高
圧摩耗試験機の回転ホルダー１１に試験片１２を４個円
周方向に等間隔に固定する。回転ホルダー１１に油圧を
作用することにより、試験枠工２を相手材としてのＦｅ
２５相当材よりなり直径８０■×厚さ１０ａｎの研磨仕
上げを施された固定円＋Ｎ １３に対し押圧し、固定円
板１３の中央を通して裏側からン主油路１４により８０
°Ｃの潤滑油（例えばモータオイル＃３０）を３００ｃ
ｃ／輸ｉｎで試験片１２に注油しながら摩耗速度８ｒｎ
／ｓｅｃで回転する。その際、試験片１２と固定円板１
３に対する面圧を各試験圧力で約３分間保持しなから１
０ｋｇ／ ｃｄづつ段階的に増加させ、スカッフする面
圧をみる。
摩耗試験には例えば科研弐回転摩耗試験機を使用し、そ
の構造は、第４図に示すように、レバー１を支点２で支
持し、その一端に重錘３を取付け、レバー１に取り付け
た試験片４を回転ドラム５に圧接させる如く形成される
。試験片４の回転ドラム５に対する面圧を一定に保持し
、潤滑油タンク６より潤滑油を試験片４と回転ドラム５
との間に補給しながら回転ドラム５を回転し、試験片４
の摩耗厚さくμｍ）を測定する。回転ドラム５のライナ
材はＦｅ２５相当材で研磨仕上げをしたものを使用する
。
の構造は、第４図に示すように、レバー１を支点２で支
持し、その一端に重錘３を取付け、レバー１に取り付け
た試験片４を回転ドラム５に圧接させる如く形成される
。試験片４の回転ドラム５に対する面圧を一定に保持し
、潤滑油タンク６より潤滑油を試験片４と回転ドラム５
との間に補給しながら回転ドラム５を回転し、試験片４
の摩耗厚さくμｍ）を測定する。回転ドラム５のライナ
材はＦｅ２５相当材で研磨仕上げをしたものを使用する
。
重１１３には２ｋｇを使用し、０．２５ ｍ ／ ｓの
Ｆｊ擦速度で摩控時間３時間の試験をする。潤滑油とし
ではモータオイル＃３０を使用する。
Ｆｊ擦速度で摩控時間３時間の試験をする。潤滑油とし
ではモータオイル＃３０を使用する。
第１図より、発明材の焼付は発生面圧が比較材より高い
という結果が得られ、第２図より、発明材の摩耗量が比
較材の摩耗量より少ないという結果が得られた。
という結果が得られ、第２図より、発明材の摩耗量が比
較材の摩耗量より少ないという結果が得られた。
さらに、表１に示す発明材の供試材Ｃを用いてピストン
リングを作成し、ガソリンエンジンにおいて以下の条件
により実機テストを行った。
リングを作成し、ガソリンエンジンにおいて以下の条件
により実機テストを行った。
試験条件
使用エンジン二８３φ ４気筒
リング組合せ：第１リング：外周にＣｒめっきを付けた
スチールリング 第２リング：第１シリンダー及び 第３シリンダーは表面処理 しないＣ材すング 第２シリンダー及び 第４シリンダーはＦｅ１２ 相当材（現行品） オイルリング：外周にＣｒめっきを 付けたスチールリング スカッフ評価テスト条件 アイドリンク４＋６００Ｏｒｐｍ （４／４１ｏａｄ） １０分サイクルで１５時間運転 水温 ５０〜６０゛Ｃ 耐久テスト条件′ ５５００ ｒ ｐｍＸ ４／４ １ｏａｄＸ１００
１１ｒ 水温 １０５°Ｃ 油温 １２０ ’Ｃ 二の試験の結果、スカッフ評価テストによると、全シリ
ンダーにおいて、いずれのリングもスカッフの発生はな
かった。
スチールリング 第２リング：第１シリンダー及び 第３シリンダーは表面処理 しないＣ材すング 第２シリンダー及び 第４シリンダーはＦｅ１２ 相当材（現行品） オイルリング：外周にＣｒめっきを 付けたスチールリング スカッフ評価テスト条件 アイドリンク４＋６００Ｏｒｐｍ （４／４１ｏａｄ） １０分サイクルで１５時間運転 水温 ５０〜６０゛Ｃ 耐久テスト条件′ ５５００ ｒ ｐｍＸ ４／４ １ｏａｄＸ１００
１１ｒ 水温 １０５°Ｃ 油温 １２０ ’Ｃ 二の試験の結果、スカッフ評価テストによると、全シリ
ンダーにおいて、いずれのリングもスカッフの発生はな
かった。
又耐久テストでは、第２リングの外周摩耗量は表２に示
す結果が得られた。
す結果が得られた。
表 ２
〔効果］
本発明により、表面処理を施すことなく、内燃機関のピ
ストンリングとして使用して、耐焼付性が低下すること
な（、耐摩耗性を向上させることができ、しかも相手材
を摩耗させないピストンリングが得られた０本発明によ
り、鋳鉄と同等の耐焼付性と耐摩耗性を具備し軽量化が
図られたピストンリングが安価に得られた。
ストンリングとして使用して、耐焼付性が低下すること
な（、耐摩耗性を向上させることができ、しかも相手材
を摩耗させないピストンリングが得られた０本発明によ
り、鋳鉄と同等の耐焼付性と耐摩耗性を具備し軽量化が
図られたピストンリングが安価に得られた。
第１図は耐焼付性の試験結果を示すグラフ、第２図は耐
摩耗性の試験結果を示すグラフ、第３図は焼付試験機と
しての高圧摩耗試験機の概略説明図、第４図は摩耗試験
機の概略説明図である。
摩耗性の試験結果を示すグラフ、第３図は焼付試験機と
しての高圧摩耗試験機の概略説明図、第４図は摩耗試験
機の概略説明図である。
Claims (3)
- （１）炭素量１．１〜１．４重量％、クロム量５．０〜
１０．０重量％、残部が実質的に鉄からなる鋼により形
成されていることを特徴とするピストンリング。 - （２）第２以下のコンプレッションリングが炭素量１．
１〜１．４重量％、クロム量５．０〜１０．０重量％、
残部が実質的に鉄からなる鋼により形成され、外周摺動
面が硬化表面処理を施されていないことを特徴とするピ
ストンリングの組合せ。 - （３）第１リングからオイルリングまでの全てのピスト
ンリングが鋼により形成されていることを特徴とする請
求項２に記載のピストンリングの組合せ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11743889A JPH02300565A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | ピストンリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11743889A JPH02300565A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | ピストンリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02300565A true JPH02300565A (ja) | 1990-12-12 |
Family
ID=14711653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11743889A Pending JPH02300565A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | ピストンリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02300565A (ja) |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP11743889A patent/JPH02300565A/ja active Pending
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