JPH0322538Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関のピストンリングに関し、よ
り詳しくは摺動面に複合メツキを施したピストン
リングに関するものである。

従来、ピストンリングの摺動面に耐摩耗性を有
するクロムメツキ層を形成したものが多いが、こ
のクロムメツキには耐久性に限界があり、長時間
の運転により、このリング自体のみならずシリン
ダボアの摩耗を発生させることは避け得ない。第
１図Ａ〜Ｄはトツプリング、およびシリンダボア
のピストン上死点（TDC）付近における摩耗の
状態を示したものである。初期においては第１図
Ａに示されるようにピストンリング１の摺動面２
およびシリンダボア３ともに摩耗していないが、
その後シリンダボア３の上死点付近が摩耗しはじ
め（第１図Ｂ）、これが進むと摺動面２の上縁部
の摩耗量も大きくなる（第１図Ｃ）。さらにピス
トンを運転すると、シリンダボア３の摩耗は上死
点よりかなり下方まで発達し、また上死点付近に
おいては、シリンダボア３の断面形状はピストン
リング１の摺動面２の形状に合致した段状となる
（第１図Ｄ）。

このように摺動面２およびシリンダボア３の摩
耗量が多くなると、これらの間のシール性が低下
してブローバイガスが増加するとともにエンジン
オイルの消費量が増大する。

ここで摺動面２およびシリンダボア３の摩耗の
原因について考察すると、ピストン上死点付近で
はエンジンオイルが不足気味であり、また、ピス
トンリングの運動方向が変化して速度が０になる
ため境界潤滑状態になり、潤滑能力が極端に低下
するからである。すなわち、ピストンリング１の
摺動面２のうち特に上部がオイル不足となつて摩
耗が著しく、これとともにシリンダボア３に段付
摩耗が発生する。

本考案は以上の点に鑑み、ピストンリングの摺
動面およびシリンダボアの摩耗を減少させること
を目的としてなされたもので、ピストンリングの
摺動面の上部に、自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤
を含有した複合メツキ層を形成するとともに、該
複合メツキ層中の自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤
の密度は摺動面側が相対的に高くなつていること
を特徴としている。

以下図示実施例により本考案を説明する。

第２図は本考案の第１実施例を示し、リング部
材４の外周部の上縁側は全周にわたつて切欠かれ
ており、その切欠部５内に複合メツキ層６が形成
される。この複合メツキ層６は、自己潤滑剤ある
いは摩耗防止剤が、直接、あるいは高分子膜で包
んだマイクロカプセルの形態で埋込まれており、
メツキ後、研摩により図示のような断面形状に成
形される。

自己潤滑剤としては、例えばグラフアイト、二
硫化モリブデン、弗化グラフアイトなどの固体潤
滑剤があり、摩耗防止剤としては、例えばステア
リン酸、ラウリル酸等の油性剤、あるいは例えば
硫化物、塩化物、リン酸塩などの極性潤滑剤があ
る。これらの自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤のう
ち、固体であり、かつメツキ金属と反応しないも
のについては、直接メツキ層６内に埋込ませれば
よいが、液体、あるいはメツキ金属と反応するも
のについては、高分子膜で包んだマイクロカプセ
ルの形態でメツキ層６内に埋込む。このマイクロ
カプセル化の方法としては、例えば界面重合法が
知られており、特開昭54−69531号公報に記載さ
れている。

さらに、リング部材４の切欠部５内に形成され
た複合メツキ層６内の自己潤滑剤等は、摺動面２
側ほど密度が高くなつている。自己潤滑剤等の密
度を場所により変えるには、メツキ時に、メツキ
液の攬拌速度を変化させて、このメツキ液中に浮
遊する自己潤滑剤等のメツキ液表面に滞留する時
間を変えればよい。すなわちメツキ工程の初期に
は攬拌速度を大きくして自己潤滑剤等の液面にお
ける滞留時間を短かくし、メツキ層６内の自己潤
滑剤等の密度を低くする。

しかして、メツキ層６内に上記自己潤滑剤等を
含有させたことにより、このメツキ層６の摩耗が
進むにつれ、自己潤滑剤が摺動面に露出して潤滑
作用を果たし、摺動面およびシリンダボアの摩耗
を抑制する。また、第１図Ｄの状態では摺動面２
上にほとんどエンジンオイルが供給されない状態
となり、従来技術においてはこの状態になると摩
耗は急激に増加していたが、本実施例によれば自
己潤滑剤の作用により摩耗は著しく低減する。

さて、メツキ層６内に自己潤滑剤等を含有させ
ると、メツキ層内に異物を混在させたことと同じ
になり、通常メツキ強度が低下するが、本実施例
ではリング部材４の外周下縁部７がメツキ層６を
下方から支持するのでそのような問題はない。す
なわち、ピストンリングの下降時においてメツキ
層６の上面に働くガス圧は、上記外周下縁部７に
よつて受取められ、またピストンリングの上昇時
においてシリンダボアを介してメツキ層６に作用
する下向きの摺動抵抗も上記外周下縁部７により
支持される。

さらに、切欠部５内に形成された複合メツキ層
は、摺動面２に相対的に多くの自己潤滑剤等が密
集するので、摺動面２およびシリンダボアの摩耗
を初期の段階で抑制することができる。また、自
己潤滑剤等がメツキ層６とリング部材４との境界
部分にほとんど存在しなくなるので、メツキ層６
のリング部材４に対する密着強度が強くなる。

第３図は本考案の第２実施例を示し、上記第１
実施例のものよりも、メツキ層６のリング部材４
に対する密着強度を強くするため、リング部材４
の切欠部５のうち上方壁部８を若干下向きに傾斜
させている。この第２実施例によればメツキ層６
を上方からも支持できることとなり、強度上優れ
たものとなる。

第４図は本考案の第３実施例を示し、複合メツ
キ層６をリング部材４の外周部全体に形成すると
ともに、摺動面２を丸く成形して角部がないよう
にしたものである。この摺動面２を丸く成形する
のは研摩により行なう。

なお、本考案はピストンリングであれば何でも
よく、トツプリングに限られない。

以上のように本考案によれば、使用時、ピスト
ンリングの外周部、すなわち摺動面の上部に形成
したメツキ層の摩耗が進むにつれ、自己潤滑剤あ
るいは摩耗防止剤が摺動面に露出して潤滑作用を
果たし、特にその摩耗が著しいピストンリング摺
動面の上部の摩耗を著しく低減することができ、
それに伴いシリンダボアの摩耗をも低減すること
ができ、ひいてはブローバイガスを減少させると
ともにエンジンオイルの消費量を低減させること
ができる。

また、本考案によれば、リング摺動面に相対的
に多くの自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤が密集す
るので、摺動面およびシリンダボアの摩耗を初期
の段階で抑制することができ、また自己潤滑剤等
がメツキ層とリング部材との境界部分にほとんど
存在しなくなるので、メツキ層のリング部材に対
する密着強度が強くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｄは従来のピストンリングの摺動面
およびシリンダボアの摩耗の進行状況を示す説明
図、第２図は本考案の第１実施例を示す要部の断
面図、第３図は第２実施例を示す要部の断面図、
第４図は第３実施例を示す要部の断面図である。 １…ピストンリング、２…摺動面、４…リング
部材、６…複合メツキ層。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ リング部材の少なくとも外周部の上部に、自
   己潤滑剤あるいは摩耗防止剤を含有した複合メ
   ツキ層を形成するとともに、該複合メツキ層中
   の自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤の密度は摺動
   面側が相対的に高くなつていることを特徴とす
   るピストンリング。 ２ 自己潤滑剤あるいは摩耗防止剤は、高分子膜
   で包まれたマイクロカプセルの形態で複合メツ
   キ層に含有されていることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載のピストンリン
   グ。