JPH0544838A - 往復動機関のピストン冠 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性の大きいピストンリング溝を有する
往復動機関のピストン冠を提供すること。 【構成】 往復動機関のピストン冠１において、ピスト
ンリングが装着されるリング溝２の下面の外周から約１
／２の幅で全周にわたって厚さ０．５〜２ｍｍの耐摩耗
材３ａをを装着し、かつ、該リング溝２の下面に相対す
る上面の角部の予め切落とされた部分２ｂを溶着金属３
ｂで修復してなることを特徴とする往復動機関のピスト
ン冠。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は往復動機関のピストン冠
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等では、そのピスト
ン冠のリング溝は図７縦断面図示すように、ピストン冠
素材１′を機械加工したままの状態か、又はリング溝の
上段２ａ′及び下段２ｂ′に耐摩耗性を付加するため硬
質クロームメッキが施された状態である。ところが、硬
質クロームメッキは、コストや剥離強度の面からメッキ
厚さは、たかだか０．３〜０．５ｍｍであり、したがっ
て、長時間例えば１０，０００時間以上運転すると、リ
ング溝の下段部は、図８に示すようにピストン冠の外周
側に大きくテーパー状に摩耗し、その厚さ２ｂ″はクロ
ームメッキの厚さを越えて、ピストン冠素材が露出する
に到る。すなわち、舶用ディーゼルなどで５年間の寿命
を確保することは、もはや、クロームメッキでは不可能
となっているので、５年間無解放リング溝の耐久性を実
現するためには、クロームメッキと同等以上の耐摩耗性
を有する材料を数倍の厚さに装着する技術の確立が必要
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、ピストン冠のリ
ング溝形状は、エンジンの大きさによって異なり、シリ
ンダー径３５０ｍｍ以上の２サイクル機関では溝の高さ
は（７〜８ｍｍ）〜（１７〜１８ｍｍ），溝幅は（１８
〜１９ｍｍ）〜（２３〜２４ｍｍ）程度である。リング
溝の下段（図７の２ｂ′）にメッキ技術以外で、耐摩耗
材を装着する手段としては溶射又は肉盛溶接などが考え
られるのであるが、通常の溝形状では上記のように溝幅
に対して溝高さが低いため上記の溶射及び肉盛溶接は困
難とされている。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、ピストンリング溝の耐摩耗性の大きい往復動
機関のピストン冠を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
往復動機関のピストン冠において、ピストンリングが装
着されるリング溝の下面の外周から約１／２の幅で全周
にわたって厚さ０．５〜２ｍｍの耐磨耗材を装着し、か
つ、該リング溝の下面に相対する上面の角部の予め切落
とされた部分を溶着金属で修復してなることを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】このような構成によれば、まず、耐摩耗材の装
着範囲をリング溝幅の約１／２以下にすることによっ
て、高価な耐摩耗材の有効利用が可能となる。また、上
記の耐摩耗材装着範囲の適正化とリング溝上段の角部を
一部切落とすことによって、従来困難とされていた耐摩
耗材の溶射や肉盛溶接が可能となり、施工の迅速化（能
率向上）のみならず耐摩耗材の厚肉化とクロームメッキ
よりも耐久性のある耐摩耗材（例えばＣｒ₃ Ｃ₂ ，Ｗ
Ｃ，ＷＣ＋Ｃｒ＋Ｆｅなど）の使用が可能になる。これ
らの技術的手段の相乗効果によって、耐久性に優れたリ
ング溝を有するピストン冠の製造が可能となる。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその部分縦断側面図、図２は図１の部分拡大
図、図３は図２のリング溝下段への耐摩耗材の溶射要領
を示す説明図、図４は図２のリング溝下段への耐摩耗材
の肉盛り溶接要領を示す説明図、図５は図３の耐摩耗材
の溶射後の切欠部の修復状況を示す縦断面図、図６は図
４の耐摩耗材の肉盛り溶接後の切欠部の修復状況を示す
縦断面図である。

【０００８】図１に示す往復動機関のピストン冠本体１
において、その外周にリング溝２が４ヶ所（３ヶ所の場
合もある）加工してあり、このリング溝を図２に示すよ
うに、リング溝の下段を、溝幅Ｌの約１／2 つまりｌ＝
Ｌ／２だけ外周側を０．５〜２ｍｍ厚さ切込み２ａ、さ
らにリング溝の上段の外周角部を切り落とし部２ｂとし
て斜めに切落とす。ここで、リング溝下段の切込み部分
２ａは、耐摩耗材を装着する厚みと範囲を決めるもの
で、リング溝上段の角部の切落とし部分２ｂは、後記す
るように、耐摩耗材の装着範囲を溝幅の約１／2 程度確
保するためである。したがって、耐摩耗材の装着範囲を
リング溝下段の外周側数ｍｍにする場合は上記の角部切
落とし部分２ｂの加工は不要となる。しかし、より耐久
性をもたせるためにはリング溝幅の約１／２程度の装着
幅は必要である。

【０００９】このような断面形状を有するリング溝に、
図３に示すように、耐摩耗材３ａを溶射ガン４によって
の切込み部２ａに装着する。その際、切落とし部２ｂが
耐摩耗粒子の噴射を妨げないようになっている状況が理
解できる。ところで、溶射ガン４を図面左側へ傾斜させ
れば切落とし部２ｂはなくても図示する装着範囲は確保
できることになるが、溶射角度がさらに小さくなり、密
着強度が低下し、耐摩耗材が剥離しやすくなるので、経
験的には溶射角度は４５°〜９０°が実際的である。

【００１０】なお、溶射の代わりに、図４に示すよう
に、耐摩耗材を肉盛溶接によって装着することもでき
る。これによると溶接トーチ４をもって耐摩耗肉盛り部
を形成することができる。図５はリング溝の下段に耐摩
耗材が装着されたのち、ピストン冠本体１を反転して、
あらかじめ切落とした角部を修復する要領を示し、この
盛金部分３ｂは原則的にはピストン冠本体１と同一材質
で良いと思われるが、リングなどの振動により摩耗が生
ずるようであれば、高硬度の溶着金属で構成することも
可能である。図６は本発明の最終加工が完了した状況を
示すもので、リング溝は耐摩耗材３ａと修復部分３ｂに
よって構成される。これによって従来のクロームメッキ
によるリング溝よりも耐摩耗性にすぐれ、かつ耐久性を
大幅（数倍）に向上するリング溝を有するピストン冠が
得られる。

【００１１】

【発明の効果】内燃機関搭載船舶の運航後のピストン冠
リング溝の摩耗状況の調査結果から、耐摩耗材を装着す
る最小必要範囲が想定されたことによって、従来のクロ
ームメッキに代わる本発明加工を施したリング溝を有す
るピストン冠を試験したところ、予想通りの好結果が得
られた。本発明はリング溝の上段の外周角部を切欠くこ
と、及び耐摩耗材の装着範囲を溝幅の約２／１以下にす
ることによって、従来、施工不可とされていた溶射法及
び肉盛溶接法の採用を可能し、これによってクロームメ
ッキ以外の耐摩耗材例えばＣｒ₃ Ｃ₂ ，ＷＣ，ＷＣ＋Ｃ
ｒ＋Ｆｅなどの装着を可能にすると共に装着の厚肉化を
可能にした。これによって、リング溝の耐久性が耐摩耗
材の変更と厚肉化により従来の数倍になることが判明し
た。

【００１２】要するに本発明によれば、往復動機関のピ
ストン冠において、ピストンリングが装着されるリング
溝の下面の外周から約１／２の幅で全周にわたって厚さ
０．５〜２ｍｍの耐摩耗材を装着し、かつ、該リング溝
の下面に相対する上面の角部の予め切落とされた部分を
溶着金属で修復してなることにより、ピストンリング溝
の耐摩耗性の大きい往復動機関のピストン冠を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す部分縦断側面図であ
る。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】図２のリング溝下段への耐摩耗材の溶射要領を
示す説明図である。

【図４】図２のリング溝下段への耐摩耗材の肉盛り溶接
要領を示す説明図である。

【図５】図３の耐摩耗材の溶射後の切欠部の修復状況を
示す縦断面図である。

【図６】図４の耐摩耗材の肉盛り溶接後の切欠部の修復
状況を示す縦断面図である。

【図７】従来のピストン冠のリング溝を示す縦断面図で
ある。

【図８】従来のピストン冠リング溝の摩耗状況を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１ ピストン冠本体 ２ リング溝 ２ａ 耐摩耗材を配する切込み部分 ２ｂ 溶射及び肉盛溶接施工を可能にするための切落と
し部分 ３ａ 耐摩耗材 ３ｂ 切落とし部の修復部分（溶着金属） ４ 溶射ガン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動機関のピストン冠において、ピス
   トンリングが装着されるリング溝の下面の外周から約１
   ／２の幅で全周にわたって厚さ０．５〜２ｍｍの耐磨耗
   材を装着し、かつ、該リング溝の下面に相対する上面の
   角部の予め切落とされた部分を溶着金属で修復してなる
   ことを特徴とする往復動機関のピストン冠。