JPH0457862B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0457862B2 JPH0457862B2 JP58214126A JP21412683A JPH0457862B2 JP H0457862 B2 JPH0457862 B2 JP H0457862B2 JP 58214126 A JP58214126 A JP 58214126A JP 21412683 A JP21412683 A JP 21412683A JP H0457862 B2 JPH0457862 B2 JP H0457862B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- side rail
- peripheral surface
- scraper ring
- wear
- oil scraper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関に使用されるピストンリング
特に油掻きピストンリング（以下油掻きリングと
称す）に係るものである。
特に油掻きピストンリング（以下油掻きリングと
称す）に係るものである。
近年、内燃機関の性能向上及び仕様条件の苛酷
化に伴つて、油掻きリングの性能が一層重視され
ている。
化に伴つて、油掻きリングの性能が一層重視され
ている。
油掻きリングの主なる役割はシリンダ内壁に介
在する余分な潤滑油をオイルパン内に掻き落すこ
と、余分な潤滑油が燃焼室内に浸入することを防
止すること、シリンダ内壁面に適切な潤滑油膜を
形成しピストンリング外周面とシリンダ内壁面と
が直接接触することを防止し異常摩耗を防止する
ことなどである。
在する余分な潤滑油をオイルパン内に掻き落すこ
と、余分な潤滑油が燃焼室内に浸入することを防
止すること、シリンダ内壁面に適切な潤滑油膜を
形成しピストンリング外周面とシリンダ内壁面と
が直接接触することを防止し異常摩耗を防止する
ことなどである。
このような役割をはたす油掻きリングも冒頭に
述べたように近年の内燃機関の性能向上、使用条
件の苛酷化に対処し得るよう種々の改善が加えら
れてきた。
述べたように近年の内燃機関の性能向上、使用条
件の苛酷化に対処し得るよう種々の改善が加えら
れてきた。
その結果、主にガソリン機関に使用され、その
性能を高く評価されてきた第１図に示す如くスペ
ーサーエキスパンダ１とサイドレール２からなる
組合せ油掻きリング３が、熱負荷の高いデイーゼ
ルエンジンでも使用し得るように改善され、第２
図に示す鋳鉄製の油掻きリング本体４とコイルエ
キスパンダ５よりなる油掻きリングに代つて使用
されるに至つてきた。このように、油掻きリング
は近時に至り、スペーサーエキスパンダとサイド
レールからなる組合せ油掻きリングが巾広く使用
されるに至つた。
性能を高く評価されてきた第１図に示す如くスペ
ーサーエキスパンダ１とサイドレール２からなる
組合せ油掻きリング３が、熱負荷の高いデイーゼ
ルエンジンでも使用し得るように改善され、第２
図に示す鋳鉄製の油掻きリング本体４とコイルエ
キスパンダ５よりなる油掻きリングに代つて使用
されるに至つてきた。このように、油掻きリング
は近時に至り、スペーサーエキスパンダとサイド
レールからなる組合せ油掻きリングが巾広く使用
されるに至つた。
この組合せ油掻きリングの性能上大きな役割を
はたすサイドレールについては、多くの研究開発
が行われているが、いまだ充分な性能を発揮する
ものが開発されていないのが現状であり、近年の
内燃機関の高性能、苛酷な使用条件下で充分に対
処し得る組合せ油掻きリングの開発が強く要求さ
れている。
はたすサイドレールについては、多くの研究開発
が行われているが、いまだ充分な性能を発揮する
ものが開発されていないのが現状であり、近年の
内燃機関の高性能、苛酷な使用条件下で充分に対
処し得る組合せ油掻きリングの開発が強く要求さ
れている。
本発明はこのような状況に鑑み、従来欠陥を解
決した優れた組合せ油掻きリングのサイドレール
を提供しようとするものである。
決した優れた組合せ油掻きリングのサイドレール
を提供しようとするものである。
以下、添付図面に沿つて詳細に説明する。
第３図は本発明サイドレール２の一実施例を示
す正面図であり、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図
を示す。このサイドレールは母材が鋼からなり、
その外周面２１には窒化層６（軟窒化層、浸硫窒
化層、浸炭窒化層を含む）が設けられている。そ
して、内周面２２にはクロムめつき７が設けられ
ている。
す正面図であり、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図
を示す。このサイドレールは母材が鋼からなり、
その外周面２１には窒化層６（軟窒化層、浸硫窒
化層、浸炭窒化層を含む）が設けられている。そ
して、内周面２２にはクロムめつき７が設けられ
ている。
このように構成されているため、サイドレール
の外周面は、窒化層によつて、HV1200程度と極
めて高い硬度が与えられ、優れた耐摩耗性を発揮
する。特にサイドレール２の外周面２１はシリン
ダ内壁面８を高速で摺動し且つ、その作動条件は
潤滑油中に燃焼生成物が介在することから耐アブ
レツシブ摩耗に対して優れた性能を発揮する必要
がある。この耐アブレツシブ摩耗に対して窒化層
は優れた性能を発揮しサイドレール外周面の耐摩
耗性は充分に発揮される。
の外周面は、窒化層によつて、HV1200程度と極
めて高い硬度が与えられ、優れた耐摩耗性を発揮
する。特にサイドレール２の外周面２１はシリン
ダ内壁面８を高速で摺動し且つ、その作動条件は
潤滑油中に燃焼生成物が介在することから耐アブ
レツシブ摩耗に対して優れた性能を発揮する必要
がある。この耐アブレツシブ摩耗に対して窒化層
は優れた性能を発揮しサイドレール外周面の耐摩
耗性は充分に発揮される。
また、サイドレール２の内周面２２は、スペー
サーエキスパンダ１の張力をスペーサーエキスパ
ンダの小さな突起１１を介してサイドレール２に
伝達し、サイドレール２をシリンダ内壁面８に対
して押圧するものであるため、常にサイドレール
の内周面７と小さな突起１１とは高面圧下で接触
し、作動中この接触面は微動する。そのため、サ
イドレール内周面は特に微動摩耗（フレツテイン
グ摩耗）に対して優れた性能を発揮する必要があ
る。本発明にあつては、サイドレール２の内周面
２２にはクロムメツキ７が施されているために、
優れた耐フレツテイング摩耗性が発揮される。
サーエキスパンダ１の張力をスペーサーエキスパ
ンダの小さな突起１１を介してサイドレール２に
伝達し、サイドレール２をシリンダ内壁面８に対
して押圧するものであるため、常にサイドレール
の内周面７と小さな突起１１とは高面圧下で接触
し、作動中この接触面は微動する。そのため、サ
イドレール内周面は特に微動摩耗（フレツテイン
グ摩耗）に対して優れた性能を発揮する必要があ
る。本発明にあつては、サイドレール２の内周面
２２にはクロムメツキ７が施されているために、
優れた耐フレツテイング摩耗性が発揮される。
この優れた耐フレツテイング摩耗性を発揮する
ためには、小さな突起と接する面付近が母材の軟
らかい影響を受けて凹むことによつてクロムめつ
きが剥離してはならないので、このクロムめつき
の厚さを5μm以上の厚さとして、強度を持たせ、
母材が軟らかくとも、その影響を受けないように
してクロムめつきの剥離を防止する必要がある。
ためには、小さな突起と接する面付近が母材の軟
らかい影響を受けて凹むことによつてクロムめつ
きが剥離してはならないので、このクロムめつき
の厚さを5μm以上の厚さとして、強度を持たせ、
母材が軟らかくとも、その影響を受けないように
してクロムめつきの剥離を防止する必要がある。
第５図は、本発明の他の実施例を示すものであ
り、前記実施例と異なる点は、サイドレール２の
上下面２３，２４にも窒化層６を有する点であ
る。
り、前記実施例と異なる点は、サイドレール２の
上下面２３，２４にも窒化層６を有する点であ
る。
このように、外周面２１のみならず上下面２
３，２４にも窒化層６を施すことによつて、上下
面の耐摩耗性を向上させたものである。
３，２４にも窒化層６を施すことによつて、上下
面の耐摩耗性を向上させたものである。
第６図は、更に別の本発明の実施例を示すもの
であり、サイドレール２の外表面全体に窒化層６
を設け、内周面２２には、窒化層の上に更にクロ
ムめつき７を施したものである。このようにする
ことによつて第４図と同様の効果を有するサイド
レールを効率的に生産される効果を有する。
であり、サイドレール２の外表面全体に窒化層６
を設け、内周面２２には、窒化層の上に更にクロ
ムめつき７を施したものである。このようにする
ことによつて第４図と同様の効果を有するサイド
レールを効率的に生産される効果を有する。
なお、本発明のサイドレールの母材の鋼は、重
量％にて、Ｃ：0.16〜1.4％、Si：1.0％以下、
Mn：1.0以下、Cr：11.0〜19.0％、及びMo、Ｖ、
Ｗ、Tiのうち一種又は二種以上を0.5〜5.0％含
み、かつ焼戻しマルテンサイト基地を有するもの
を使用することが望ましい。この材料の母材を用
いることによつてデイーゼルエンジンのような高
熱負荷条件下でも充分に性能を発揮し得る。
量％にて、Ｃ：0.16〜1.4％、Si：1.0％以下、
Mn：1.0以下、Cr：11.0〜19.0％、及びMo、Ｖ、
Ｗ、Tiのうち一種又は二種以上を0.5〜5.0％含
み、かつ焼戻しマルテンサイト基地を有するもの
を使用することが望ましい。この材料の母材を用
いることによつてデイーゼルエンジンのような高
熱負荷条件下でも充分に性能を発揮し得る。
以下、成分の限定理由を述べる。
Ｃ量は、0.16％未満では炭化物生成量が少なく
なり、炭化物の存在によつて得られる耐摩耗性が
劣る。一方、1.4％超では炭化物量の増加に伴う
脆化を起こし、通常の状態で線材を塑性変形させ
てピストンリング形状にすることが不可能とな
る。
なり、炭化物の存在によつて得られる耐摩耗性が
劣る。一方、1.4％超では炭化物量の増加に伴う
脆化を起こし、通常の状態で線材を塑性変形させ
てピストンリング形状にすることが不可能とな
る。
Siは脱酸剤として添加するが、1.0％超となる
とやはり脆化を起こす要因となる。
とやはり脆化を起こす要因となる。
Mnも脱酸脱硫のために加えるが、1.0％超とな
ると鋼の耐酸化性を劣下させる。
ると鋼の耐酸化性を劣下させる。
Crは、11％未満では高硬度の耐摩耗性に優れ
たCr炭化物の生成量が少なくなり、また耐食、
耐熱性も低下する。19％超では基地に固溶する
Cr量、炭化物量が増大し、材料の強度（靭性）
を低下させてしまう。
たCr炭化物の生成量が少なくなり、また耐食、
耐熱性も低下する。19％超では基地に固溶する
Cr量、炭化物量が増大し、材料の強度（靭性）
を低下させてしまう。
Mo、Ｖ、Ｗ、Tiは炭化物形成元素であり、特
に材料深部の軟化を阻止する効果を有するが、
0.5％未満ではこの効果がなく、5.0％を超えた場
合には基地の脆化が著しくなつてしまう。
に材料深部の軟化を阻止する効果を有するが、
0.5％未満ではこの効果がなく、5.0％を超えた場
合には基地の脆化が著しくなつてしまう。
なお、Ｐ、Ｓは0.04％未満であれば不純物とし
て含有していても問題ない。またNiを添加する
ことによつて焼入れ性を改善することもできるも
のである。
て含有していても問題ない。またNiを添加する
ことによつて焼入れ性を改善することもできるも
のである。
さらに、本発明のサイドレールの母材は焼戻し
マルテンサイト基地組織を有するものであり、こ
の基地中にCrを主体とした微細な炭化物が析出
している。このために、摩耗して露出した母材表
面においてもある程度の耐摩耗性が維持される。
マルテンサイト基地組織を有するものであり、こ
の基地中にCrを主体とした微細な炭化物が析出
している。このために、摩耗して露出した母材表
面においてもある程度の耐摩耗性が維持される。
次に本発明のサイドレールの性能を確認するた
めにフレツテイング摩耗試験を行つた。
めにフレツテイング摩耗試験を行つた。
このフレツテイング摩耗試験に当つては、往復
動摩擦摩耗試験機を用いて実施した。
動摩擦摩耗試験機を用いて実施した。
先ず、スペーサーエキスパンダ材を想定した下
部試験片（幅10mm×厚さ10mm×長さ70mm）は、
JISのSUS201材より製作し、窒化処理を施して
表面に10μmの窒化層を形成した下部試験片を４
板製作した。
部試験片（幅10mm×厚さ10mm×長さ70mm）は、
JISのSUS201材より製作し、窒化処理を施して
表面に10μmの窒化層を形成した下部試験片を４
板製作した。
一方、サイドレール材を想定した上部試験片
（直径５mm×長さ30mm）はJISのSUS440B相当材
より製作し、外周面に次の様な表面処理を施した
試料１〜４を作成した。
（直径５mm×長さ30mm）はJISのSUS440B相当材
より製作し、外周面に次の様な表面処理を施した
試料１〜４を作成した。
試料１……クロムめつき（厚さ10μm）
試料２…… 〃 （厚さ3μm）
試料３……窒化層 （厚さ30μm）
試料４……表面処理せず
このように製作した下部試験片に対し、上部試
験片を押圧すると共に下部試験片を左右に移動さ
せてフレツテイング摩耗試験を行つた。
験片を押圧すると共に下部試験片を左右に移動さ
せてフレツテイング摩耗試験を行つた。
（試験条件）
接触荷重 ：10Kgｆ
下部試験片に与えた振幅：150μm
潤滑油 ：無
試験時間 ：30分
（評価方法）
上部試験片（サイドレール材）
：試験前後の重量減で評価し
た。
た。
下部試験片（スペーサーエキスパンダ材）
：摩耗により生じた凹部の最大
深さで評価した。
深さで評価した。
この試験結果は第７図に示す如くであるが、試
料２はクロムメツキの剥離が試験中発生しデータ
を取ることができなかつた。
料２はクロムメツキの剥離が試験中発生しデータ
を取ることができなかつた。
この試験結果からも明らかな如く、クロムめつ
きを10μm施した試料１（本発明）は、窒化層を施
した試料３よりも自らのフレツテイング摩耗が良
く、しかも相手材の摩耗が著しく良いことが立証
された。
きを10μm施した試料１（本発明）は、窒化層を施
した試料３よりも自らのフレツテイング摩耗が良
く、しかも相手材の摩耗が著しく良いことが立証
された。
この相手材の摩耗が著しく良いことは、クロム
めつきの場合接触面に窒化層よりも速やかに酸化
被膜が形成されるために金属接触を生ずることが
ないためと考えられる。これに比し、窒化層は酸
化被膜が形成されにくいために酸化被膜が破断さ
れると金属接触となり、摩擦を増大すると考えら
れる。
めつきの場合接触面に窒化層よりも速やかに酸化
被膜が形成されるために金属接触を生ずることが
ないためと考えられる。これに比し、窒化層は酸
化被膜が形成されにくいために酸化被膜が破断さ
れると金属接触となり、摩擦を増大すると考えら
れる。
このように、本発明のサイドレールは、サイド
レール外周面の持つ摺動特性とサイドレール内周
面の持つ特性を充分に考慮し、サイドレールの内
外周にそれぞれ別々の最も適した処理を施すこと
によつて、優れた性能を発揮するサイドレールを
得たものである。
レール外周面の持つ摺動特性とサイドレール内周
面の持つ特性を充分に考慮し、サイドレールの内
外周にそれぞれ別々の最も適した処理を施すこと
によつて、優れた性能を発揮するサイドレールを
得たものである。
第１図は従来のスペーサーエキスパンダとサイ
ドレールからなる組合せ油掻きリングをリング溝
に装着し、シリンダに挿入した状態を示す要部断
面図、第２図は従来の鋳鉄製油掻きリング本体と
コイルエキスパンダからなる油掻きリングをリン
グ溝に装着し、シリンダに挿入した状態を示す要
部断面図、第３図は本発明の一実施例を示すサイ
ドレールの正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ拡大
断面図、第５図、第６図は本発明の他の実施例を
示すものであり、第４図に相当する断面図、第７
図は試験結果を示すグラフである。 符号の説明、１…スペーサーエキスパンダ、２
…サイドレール、２１…サイドレール外周面、２
２…サイドレール内周面、２３…サイドレール上
面、２４…サイドレール下面、６…窒化層、７…
クロムめつき層、８…シリンダ内壁面。
ドレールからなる組合せ油掻きリングをリング溝
に装着し、シリンダに挿入した状態を示す要部断
面図、第２図は従来の鋳鉄製油掻きリング本体と
コイルエキスパンダからなる油掻きリングをリン
グ溝に装着し、シリンダに挿入した状態を示す要
部断面図、第３図は本発明の一実施例を示すサイ
ドレールの正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ拡大
断面図、第５図、第６図は本発明の他の実施例を
示すものであり、第４図に相当する断面図、第７
図は試験結果を示すグラフである。 符号の説明、１…スペーサーエキスパンダ、２
…サイドレール、２１…サイドレール外周面、２
２…サイドレール内周面、２３…サイドレール上
面、２４…サイドレール下面、６…窒化層、７…
クロムめつき層、８…シリンダ内壁面。
Claims (1)
- １ 組合せ油掻きリングのサイドレールに於て、
母材を鋼製となしその少くとも外周面には窒化層
を有し、且つ内周面には5μm以上のクロムめつき
を有することを特徴とする組合せ油掻きリングの
サイドレール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21412683A JPS60108551A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 組合せ油掻きリングのサイドレ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21412683A JPS60108551A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 組合せ油掻きリングのサイドレ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108551A JPS60108551A (ja) | 1985-06-14 |
| JPH0457862B2 true JPH0457862B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=16650647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21412683A Granted JPS60108551A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 組合せ油掻きリングのサイドレ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108551A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04181067A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-29 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 鋼製組合せオイルリングのサイドレール及びその製造方法 |
| JP2507242B2 (ja) * | 1991-06-10 | 1996-06-12 | 帝国ピストンリング株式会社 | 鋼製組合せオイルリングのサイドレ―ルの製造方法 |
| US5605741A (en) * | 1995-06-02 | 1997-02-25 | Dana Corporation | Hybrid face coating for piston ring |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5638200U (ja) * | 1979-08-29 | 1981-04-10 | ||
| JPS585456A (ja) * | 1981-02-24 | 1983-01-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 組合せオイルリング |
| JPS57171049A (en) * | 1981-04-16 | 1982-10-21 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of oil ring and cylinder liner |
| JPS58163653U (ja) * | 1982-04-27 | 1983-10-31 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
-
1983
- 1983-11-16 JP JP21412683A patent/JPS60108551A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60108551A (ja) | 1985-06-14 |
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