JPH04105665U - piston ring - Google Patents
piston ringInfo
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- JPH04105665U JPH04105665U JP1455291U JP1455291U JPH04105665U JP H04105665 U JPH04105665 U JP H04105665U JP 1455291 U JP1455291 U JP 1455291U JP 1455291 U JP1455291 U JP 1455291U JP H04105665 U JPH04105665 U JP H04105665U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンプレーティング法による皮膜形成法に
採用することで、長円形又は楕円形のように、非円形で
あっても均一な皮膜厚さを形成したピストンリングを提
供する。
【構成】 長円形又は楕円形のリング本体11の少なく
とも外周面に、イオンプレーティング皮膜形成装置で耐
摩耗性の皮膜13を設けた構成である。皮膜としては、
金属の蒸発材が用いられ、チタン窒化物、もしくはクロ
ムとクロム窒化物の複合又はクロム窒化物が用いられ
る。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a piston ring with a uniform coating thickness even in a non-circular shape, such as an oval or ellipse, by adopting a film formation method using ion plating. do. [Structure] This is a structure in which a wear-resistant film 13 is provided on at least the outer peripheral surface of an oval or elliptical ring body 11 using an ion plating film forming device. As a film,
A metal evaporator is used, and titanium nitride, a composite of chromium and chromium nitride, or chromium nitride is used.
Description
【0001】0001
本考案は、内燃機関用ピストンリングに関し、更に詳しくは、長円形又は楕円 形断面のシリンダに対応した形状のピストンリングに関する。 The present invention relates to a piston ring for internal combustion engines, and more specifically, to an oval or elliptical piston ring. This invention relates to a piston ring having a shape corresponding to a cylinder with a shaped cross section.
【0002】0002
近年、特に自動二輪車搭載エンジンに用いられるシリンダにあって、シリンダ の横断面形状を従前のように円形ではなく、長円形又は楕円形に成形したものが 知られている。即ち、円形とした場合よりもシリンダ幅寸法を抑え、エンジン全 体からみた場合に車体幅の張り出しを極力抑えることを目的としたものである。 こうした非円形のシリンダに対応して、当然ながらピストンリングの形状もそ れに相似することになる。ピストンリングのごとき摺動部材は特に耐摩耗性が要 求されることから、表面を例えば硬質Cr(クロム)めっき等により皮膜処理さ れる。皮膜処理を終えたピストンリングの表面はラッピング仕上げが行われる。 In recent years, cylinders have become increasingly popular, especially in cylinders used in motorcycle engines. The cross-sectional shape is not circular as before, but is shaped into an oval or oval shape. Are known. In other words, the cylinder width is smaller than if it were circular, and the entire engine The purpose is to minimize the overhang of the vehicle body width when viewed from the body. Naturally, the shape of the piston ring also corresponds to this non-circular cylinder. It will be similar to this. Sliding parts such as piston rings require particularly wear resistance. Because of the requirements, the surface is treated with a film such as hard Cr (chromium) plating. It will be done. After the coating treatment, the surface of the piston ring is finished by lapping.
【0003】0003
ところで、皮膜処理に際して、ピストンリングが長円形のごとき非円形の場合 は、通常の円形のものに比べて表面に形成される皮膜の厚さが不均一となる傾向 があり、しかも処理後のラッピングも均一に行うことが困難である。 このような事情から、耐摩耗性皮膜を均一に形成でき、しかも仕上げ加工が不 要なほどの仕上り面が得られる形成法として、PVD法(Physical Vaper Depos ition Prosess)が知られる。このPVD法に含まれる方法にイオンプレーティ ング法がある。このイオンプレーティング法は真空蒸着の一種であり、現在では 、厚膜形成手段として極く一般的な表面処理法になりつつある。この利点として は、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物のような金属化合物、或いはこれらの 複合物での皮膜処理が可能な点がある。更に、真空蒸着法で形成された被膜より は母材との密着性が格段に優れており、スパッタリング法よりも被膜生成速度が 非常に速いといった利点が挙げられる。 従って、本考案の目的は、イオンプレーティング法による皮膜形成法に採用す ることで、非円形であっても均一な皮膜厚さを形成したピストンリングを提供す ることにある。 By the way, when the piston ring is non-circular, such as an oval, during coating treatment, The thickness of the film formed on the surface tends to be uneven compared to a regular circular one. Furthermore, it is difficult to uniformly wrap the product after treatment. Due to these circumstances, it is possible to form a wear-resistant film uniformly and without finishing processing. The PVD method (Physical Vaper Deposu ition Process) is known. Ion plating is included in this PVD method. There is a method of This ion plating method is a type of vacuum evaporation, and is currently , is becoming an extremely common surface treatment method for forming thick films. As an advantage of this are metal compounds such as metal carbides, metal nitrides, metal oxides, or their There are some points in which film treatment with composite materials is possible. Furthermore, from the coating formed by vacuum evaporation method, has much better adhesion to the base material, and the film formation rate is faster than that of the sputtering method. It has the advantage of being very fast. Therefore, the purpose of the present invention is to By doing this, we can provide piston rings with uniform coating thickness even if they are non-circular. There are many things.
【0004】0004
本考案によるピストンリングは、長円形又は楕円形のリング本体の少なくとも 外周面に、イオンプレーティング皮膜形成装置で耐摩耗性の皮膜を設けた構成で ある。 皮膜としては、金属の蒸発材が用いられ、チタン窒化物、もしくはクロムとク ロム窒化物の複合又はクロム窒化物が用いられる。皮膜の厚さは5〜50μm、 好ましくは10〜20μmである。 The piston ring according to the present invention has at least an oval or oval ring body. A wear-resistant film is applied to the outer circumferential surface using an ion plating film forming device. be. A metal evaporation material is used for the film, and titanium nitride or chromium and metal are used as the film. A composite of chromium nitride or chromium nitride is used. The thickness of the film is 5 to 50 μm, Preferably it is 10 to 20 μm.
【0005】[0005]
保持具の駆動により、保持された被着材のリング本体が回転する。この時、ヒ ータにより回転中のリング本体の加熱が行われる。電子銃からは電子ビームが射 出されて蒸発材に照射される。 こうしたイオンプレーティング皮膜形成装置により、リング本体の摺動面に皮 膜を形成するため、リング本体の形状が非円形でも皮膜の厚さが均一である。仕 上り面も良好で皮膜処理後のラッピング仕上げは不要である。 By driving the holder, the ring body of the held adherend rotates. At this time, The rotating ring body is heated by the heater. An electron beam is emitted from the electron gun. It is taken out and irradiated onto the evaporator. With this ion plating film forming device, the sliding surface of the ring body is coated. Because the film is formed, the thickness of the film is uniform even if the ring body is non-circular. Service The top surface is also good, and lapping is not necessary after the film treatment.
【0006】[0006]
以下、本考案によるピストンリングの実施例を図面に基づいて説明する。 図1図及び図2は、長円形とした実施例のピストンリング10を示す。リング 本体11は長円形の長軸方向の一方に合い口部12を有し、リング本体11の外 周面に皮膜13が形成されている。皮膜13の厚さは、5〜50μmの範囲で好 ましくは10〜20μmで形成されている。 Embodiments of the piston ring according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of a piston ring 10 having an oval shape. ring The main body 11 has an abutment part 12 on one side in the long axis direction of the oval shape, and the outer part of the ring main body 11 is A film 13 is formed on the peripheral surface. The thickness of the film 13 is preferably in the range of 5 to 50 μm. Preferably, the thickness is 10 to 20 μm.
【0007】 図3は、皮膜13を形成するイオンプレーティング装置の一例である。装置は 真空ポンプにより減圧される真空槽20を有し、この内部には被着体である母材 のリング本体11が保持具22により回転可能に保持される。保持具22の上方 にはリング本体11を所定温度に加熱するヒータ23が設置されている。また、 保持具22の下方には水冷銅ルツボ24が設置され、この内部には被覆金属(以 下、蒸発材という)25が収容されている。ここでいう蒸発材25は、実施例で はチタン及びクロムが用いられる。[0007] FIG. 3 is an example of an ion plating apparatus for forming the film 13. The device is It has a vacuum chamber 20 which is depressurized by a vacuum pump, and inside this is a base material which is an adherend. The ring body 11 is rotatably held by a holder 22. Above the holder 22 A heater 23 is installed to heat the ring body 11 to a predetermined temperature. Also, A water-cooled copper crucible 24 is installed below the holder 22, and a coated metal (hereinafter referred to as 25 (referred to below as evaporation material) is accommodated. The evaporative material 25 mentioned here is in the embodiment. Titanium and chromium are used.
【0008】 また、真空槽20の側壁には、HCD型の電子銃26、雰囲気ガス(N2ガス )の導入管27が取り付けられている。ルツボ24の上方には集束コイル28が 配置され、この集束コイル28によって電子銃26から射出された電子ビームを 蒸発材25に照射できるよう構成されている。Furthermore, an HCD type electron gun 26 and an atmospheric gas (N 2 gas) introduction pipe 27 are attached to the side wall of the vacuum chamber 20 . A focusing coil 28 is arranged above the crucible 24, and is configured so that the evaporating material 25 can be irradiated with the electron beam emitted from the electron gun 26 by the focusing coil 28.
【0009】 次に、この図3の装置によるリング本体11の皮膜13の形成態様は、保持具 22に保持された被着材のリング本体11が、保持具22の駆動により回転する 。この時、ヒータ23により回転中のリング本体11の加熱が行われる。電子銃 26からは電子ビームが射出され、前述の蒸発材25に照射される。電子ビーム は低電圧−大電流であり、集束コイル28の電流を低下させることで、蒸発材2 5の加熱表面積を大きくでき、昇華性金属の大量蒸発が可能である。また、電子 ビームは10-2torr〜10-4torrといった具合に低真空で作動するため、粉や小 粒体を蒸発材25として用いた場合に生じ易いスプラッシュ等においても通常に 作動し続け、何ら問題を生じない。Next, in the method of forming the coating 13 on the ring body 11 using the apparatus shown in FIG. 3, the ring body 11 of the adherend held by the holder 22 is rotated by the drive of the holder 22 . At this time, the rotating ring body 11 is heated by the heater 23. An electron beam is emitted from the electron gun 26 and is irradiated onto the evaporation material 25 described above. The electron beam has a low voltage and a large current, and by lowering the current of the focusing coil 28, the heating surface area of the evaporator 25 can be increased, and a large amount of sublimable metal can be evaporated. In addition, since the electron beam operates in a low vacuum of 10 -2 torr to 10 -4 torr, it continues to operate normally even in splashes that are likely to occur when powder or small particles are used as the evaporator 25. Does not cause any problems.
【0010】 以下は、皮膜処理条件の一例である。 ・母材のリング本体の加熱温度 400℃ ・電子ビーム出力 38V(ボルト) 500A(アンペア) ・ルツボ 径φ70 深さ100mm ・窒素ガス分圧 5×104〜5×10 3torr ・蒸発材 金属チタン又は金属クロム(小塊状)又は 市販の小片電解クロムの仕様も可能 ・処理時間 30分〜120分The following is an example of film treatment conditions.・Heating temperature of base material ring body 400℃ ・Electron beam output 38V (volt) 500A (ampere) ・Crucible diameter φ70 depth 100mm ・Nitrogen gas partial pressure 5×10 4 to 5×10 3 torr ・Evaporation material Titanium metal Alternatively, metal chromium (small lumps) or commercially available small pieces of electrolytic chromium can also be used. Processing time: 30 minutes to 120 minutes.
【0011】 なお、以上はリング本体11の外周面のみに皮膜13を形成した実施例である が、リング本体11の内周面を含む両側面にも皮膜を形成することも可能である 。[0011] Note that the above is an example in which the coating 13 is formed only on the outer peripheral surface of the ring body 11. However, it is also possible to form a film on both sides of the ring body 11, including the inner peripheral surface. .
【0012】0012
本考案によるピストンリングは、イオンプレーティング皮膜形成装置でリング 本体の表面に皮膜を形成したため、リング本体の形状が長円形のごとき非円形で あっても皮膜の厚さが均一で、しかも処理後のラッピング仕上げも不要である。 The piston ring according to this invention is produced using an ion plating film forming device. Because a film is formed on the surface of the ring body, the shape of the ring body is non-circular, such as an oval. Even if there is, the film thickness is uniform, and there is no need for lapping after treatment.
【図1】 本考案による非円形ピストンリングの実施例
の斜視図[Fig. 1] A perspective view of an embodiment of a non-circular piston ring according to the present invention.
【図2】 本考案による非円形ピストンリングの実施例
の部分断面図[Fig. 2] Partial cross-sectional view of an embodiment of a non-circular piston ring according to the present invention
【図3】 実施例のピストンリングに皮膜形成するHC
Dイオンプレーテイング装置の概略図[Figure 3] HC forming a film on the piston ring of the example
Schematic diagram of D ion plating device
11...リング本体、 13...皮膜、20...イオンプ
レーテイング皮膜形成装置、21...真空槽、 22...
母材(リング本体)保持具、 23...ヒータ、24...
水冷銅ルツボ、25...蒸発材、 26...HCD電子ビ
ーム銃、27...雰囲気ガス導入管、 28...集束コイ
ル11...Ring body, 13...Coating, 20...Ion plating film forming device, 21...Vacuum chamber, 22...
Base material (ring body) holder, 23...Heater, 24...
Water-cooled copper crucible, 25... Evaporation material, 26... HCD electron beam gun, 27... Atmosphere gas introduction tube, 28... Focusing coil
フロントページの続き (72)考案者 大 矢 正 規 新潟県柏崎市北斗町1−37 株式会社リケ ン柏崎事業所内Continuation of front page (72) Creator Masanori Oya Rike Co., Ltd. 1-37 Hokutocho, Kashiwazaki City, Niigata Prefecture Inside Kashiwazaki Office
Claims (2)
とも外周面に、イオンプレーティング皮膜形成装置によ
り耐摩耗性の皮膜を設けたことを特徴とするピストンリ
ング。1. A piston ring characterized in that a wear-resistant coating is provided on at least the outer peripheral surface of an oval or elliptical ring body using an ion plating coating forming device.
クロム窒化物の複合又はクロム窒化物である「請求項
1」に記載のピストンリング。2. The piston ring according to claim 1, wherein the coating is titanium nitride, a composite of chromium and chromium nitride, or chromium nitride.
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| JP1991014552U JP2564940Y2 (en) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | piston ring |
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| JP2564940Y2 JP2564940Y2 (en) | 1998-03-11 |
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Citations (1)
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| JPH0475269U (en) * | 1990-11-15 | 1992-06-30 |
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