JPH09144883A - ピストンリング及びその形成法 - Google Patents
ピストンリング及びその形成法Info
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- JPH09144883A JPH09144883A JP8151855A JP15185596A JPH09144883A JP H09144883 A JPH09144883 A JP H09144883A JP 8151855 A JP8151855 A JP 8151855A JP 15185596 A JP15185596 A JP 15185596A JP H09144883 A JPH09144883 A JP H09144883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストンリングの外面に設けた金属窒化物被
覆のはく離を防止すると共にオイル保持能力を向上させ
ることにある。 【解決手段】 電気めっきクロム又は気体窒化の副層３
２を外周面２４に形成した基体３０を持つピストンリン
グ２０を提供する。副層３２は、面ラップ仕上げを行
い、グリットブラスチングによって粗くし、次いで凹凸
を除くようにオイルラップ仕上げを行う。このようにし
て得られる高原部−溜め付き表面３４は、滑らかな高原
部３６及び若干の溜め３８を備える。副層３２に金属窒
化物面被覆４０をくっつける。溜めは金属窒化物及び副
層３２の間の接着を促進する。溜めは、ピストンリング
作動中に望ましくない摩耗をなくすように使われる潤滑
オイルを貯蔵する付加的機能を生ずる。
覆のはく離を防止すると共にオイル保持能力を向上させ
ることにある。 【解決手段】 電気めっきクロム又は気体窒化の副層３
２を外周面２４に形成した基体３０を持つピストンリン
グ２０を提供する。副層３２は、面ラップ仕上げを行
い、グリットブラスチングによって粗くし、次いで凹凸
を除くようにオイルラップ仕上げを行う。このようにし
て得られる高原部−溜め付き表面３４は、滑らかな高原
部３６及び若干の溜め３８を備える。副層３２に金属窒
化物面被覆４０をくっつける。溜めは金属窒化物及び副
層３２の間の接着を促進する。溜めは、ピストンリング
作動中に望ましくない摩耗をなくすように使われる潤滑
オイルを貯蔵する付加的機能を生ずる。
Description
【０００１】本発明は、ピストンリング、ことにリング
外周面にくっつけた副層を持ち、この副層に不連続面を
形成しこの不連続面に金属窒化面被覆（ｍｅｔａｌｌｉ
ｃｎｉｔｒｉｄｅｄ ｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ）をく
っけたリングに関する。
外周面にくっつけた副層を持ち、この副層に不連続面を
形成しこの不連続面に金属窒化面被覆（ｍｅｔａｌｌｉ
ｃｎｉｔｒｉｄｅｄ ｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ）をく
っけたリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストンリングに金属窒化物面被覆（ｍ
ｅｔａｌｌｉｃ ｎｉｔｒｉｄｅ ｆａｃｅ ｃｏａｔ
ｉｎｇ）の基体として気体窒化層（ｇａｓ ｎｉｔｒｉ
ｄｅｄｌａｙｅｒ）を形成することはよく知られてい
る。面被覆は、気体窒化層には得られない利点、たとえ
ば強い対かじり抵抗（ｓｃｕｆｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ）や極めて高い硬さが得られることにより、硬い気体
窒化層を補足する。
ｅｔａｌｌｉｃ ｎｉｔｒｉｄｅ ｆａｃｅ ｃｏａｔ
ｉｎｇ）の基体として気体窒化層（ｇａｓ ｎｉｔｒｉ
ｄｅｄｌａｙｅｒ）を形成することはよく知られてい
る。面被覆は、気体窒化層には得られない利点、たとえ
ば強い対かじり抵抗（ｓｃｕｆｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ）や極めて高い硬さが得られることにより、硬い気体
窒化層を補足する。
【０００３】なお金属窒化物面被覆により得られる所望
の利点は、望ましくない副作用を伴う。これ等の金属窒
化物面被覆は、とくにはく離しやすく、これ等の金属窒
化物面被覆が下側の基層に対し十分に強い接着性に欠け
る場合には適当な被覆厚さが得られない。しかし適当な
基層が得られても、金属窒化物面被覆と基層との間の表
面積は所要の接着作用を助長するには不十分なことが多
い。
の利点は、望ましくない副作用を伴う。これ等の金属窒
化物面被覆は、とくにはく離しやすく、これ等の金属窒
化物面被覆が下側の基層に対し十分に強い接着性に欠け
る場合には適当な被覆厚さが得られない。しかし適当な
基層が得られても、金属窒化物面被覆と基層との間の表
面積は所要の接着作用を助長するには不十分なことが多
い。
【０００４】多孔性と極めて高い強度とに欠ける場合に
は、金属窒化物面被覆と、シリンダ壁のような組合う機
械的部材との間の摩擦が増大する。金属窒化物面被覆
は、固有のオイル保持能力に欠ける。従ってこれ等の金
属窒化物面被覆は、境界層潤滑を必要とする時間中に又
ピストンリング試運転中のかじり抵抗を高めるのに臨界
的潤滑源を提供することができない。
は、金属窒化物面被覆と、シリンダ壁のような組合う機
械的部材との間の摩擦が増大する。金属窒化物面被覆
は、固有のオイル保持能力に欠ける。従ってこれ等の金
属窒化物面被覆は、境界層潤滑を必要とする時間中に又
ピストンリング試運転中のかじり抵抗を高めるのに臨界
的潤滑源を提供することができない。
【０００５】
【発明の開示】前記したピストンリングの基体は、この
基体の少なくとも外周面に副層を形成してある。この副
層は、電気めっきのクロムか又は気体窒化物で形成され
るのがよい。この副層は、８００ないし９５０のビッカ
ース硬さ数（ＨＶＮ）の硬さと０．００４インチ（０．
１０１ｍｍ）の最小厚さとを持つ。この副層には高原部
−溜め付き表面（ｐｌａｔｅａｕ−ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
ｓｕｒｆａｃｅ）を形成してある。先ず副層は、組合
うシリンダ壁に対し比較的均等な線接触を生じ又適宜の
凸面輪郭を生ずるように面ラップ仕上げをする（ｆａｃ
ｅ ｌａｐｐｅｄ）。次いでこの副層はグリットブラス
チング（ｇｒｉｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ）によって粗く
し、最終的に潤滑剤の溜めとして作用する１連の裂け目
を含む無作為に配置した表面のでこぼこ部（ｒａｎｄｏ
ｍｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｒｒｅ
ｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）を生ずる。最後にこの副層はオ
イルラップ仕上げを行い（ｏｉｌ ｌａｐｐｅｄ）粗く
する処理中に形成した凹凸を除くように適宜につや出し
（ｐｏｌｉｓｈ）すなわちポリシング処理を行い高原部
を生成する。
基体の少なくとも外周面に副層を形成してある。この副
層は、電気めっきのクロムか又は気体窒化物で形成され
るのがよい。この副層は、８００ないし９５０のビッカ
ース硬さ数（ＨＶＮ）の硬さと０．００４インチ（０．
１０１ｍｍ）の最小厚さとを持つ。この副層には高原部
−溜め付き表面（ｐｌａｔｅａｕ−ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
ｓｕｒｆａｃｅ）を形成してある。先ず副層は、組合
うシリンダ壁に対し比較的均等な線接触を生じ又適宜の
凸面輪郭を生ずるように面ラップ仕上げをする（ｆａｃ
ｅ ｌａｐｐｅｄ）。次いでこの副層はグリットブラス
チング（ｇｒｉｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ）によって粗く
し、最終的に潤滑剤の溜めとして作用する１連の裂け目
を含む無作為に配置した表面のでこぼこ部（ｒａｎｄｏ
ｍｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｒｒｅ
ｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）を生ずる。最後にこの副層はオ
イルラップ仕上げを行い（ｏｉｌ ｌａｐｐｅｄ）粗く
する処理中に形成した凹凸を除くように適宜につや出し
（ｐｏｌｉｓｈ）すなわちポリシング処理を行い高原部
を生成する。
【０００６】金属窒化物面被覆は高原部−溜め付き表面
にくっつける。この金属窒化物面被覆は、凸面の輪郭を
持つ。金属窒化物面被覆は２０００ないし３０００ＨＶ
Ｎの硬さと、１ないし５０ミクロンの厚さとを持つ。こ
の金属窒化物面被覆は、約４ないし１０ミクロンの厚さ
と、約２６００ＨＶＮの硬さとを持つのがよい。滑らか
な高原部は、溜めから利用できる付加的表面区域と組合
って作用し、金属窒化物を副層に接着する最適の基層を
形成する。しかしこの金属窒化物面被覆の付加では溜め
の存在を消滅させない。溜めは、エンジンの運転中に潤
滑オイルを貯える重要な付加的能力を持つ。溜めは凸面
輪郭と組合って作用し、境界層の潤滑の時間中にピスト
ンリング及び対応するシリンダ壁の間の望ましくない摩
耗を防ぐ薄い潤滑層を生成する。
にくっつける。この金属窒化物面被覆は、凸面の輪郭を
持つ。金属窒化物面被覆は２０００ないし３０００ＨＶ
Ｎの硬さと、１ないし５０ミクロンの厚さとを持つ。こ
の金属窒化物面被覆は、約４ないし１０ミクロンの厚さ
と、約２６００ＨＶＮの硬さとを持つのがよい。滑らか
な高原部は、溜めから利用できる付加的表面区域と組合
って作用し、金属窒化物を副層に接着する最適の基層を
形成する。しかしこの金属窒化物面被覆の付加では溜め
の存在を消滅させない。溜めは、エンジンの運転中に潤
滑オイルを貯える重要な付加的能力を持つ。溜めは凸面
輪郭と組合って作用し、境界層の潤滑の時間中にピスト
ンリング及び対応するシリンダ壁の間の望ましくない摩
耗を防ぐ薄い潤滑層を生成する。
【０００７】本発明の特徴及び態様は添付図面により本
発明の実施例について以下に詳細に説明する。
発明の実施例について以下に詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】外周面２４と、軸線方向の上面２６と、軸線
方向の下面２８とを備えた外面２２を持つピストンリン
グ２０を図１に示してある。使用中は外周面２４はシリ
ンダ（図示してない）の内壁に接触する。
方向の下面２８とを備えた外面２２を持つピストンリン
グ２０を図１に示してある。使用中は外周面２４はシリ
ンダ（図示してない）の内壁に接触する。
【０００９】図２に示すようにピストンリング２０は、
鋳鉄、可鍛鋳鉄又は鋼合金から形成する基体３０を備え
ている。好適な鋼合金は、１０ないし２０重量％のクロ
ムと、０．２０ないし０．９０重量％のカ−ボンとを持
つマルテンサイト・ステンレス鋼である。副層３２は、
外面２２に形成され少なくとも外周面２４にくっつけら
れている。副層３２は、８００ないし９５０のビッカ−
ス硬さ数（ＨＶＮ）の好適な硬さと、０．００４インチ
（０．１０１ｍｍ）の最小の好適な硬化深度すなわち厚
さとを持つ。副層３２は、当業者にはよく知られている
ように典型的には電気めっきクロムで構成するのがよ
い。或は気体窒化物副層（ｇａｓ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓ
ｕｂ−ｌａｙｅｒ）をくっつけてもよい。気体窒化処理
を使い副層３２を形成する好適な方法では、９３０ない
し１０５０°Ｆ（４９９ないし５６６℃）で作動するア
ンモニア窒素ふん囲気炉に基体３０を入れる。
鋳鉄、可鍛鋳鉄又は鋼合金から形成する基体３０を備え
ている。好適な鋼合金は、１０ないし２０重量％のクロ
ムと、０．２０ないし０．９０重量％のカ−ボンとを持
つマルテンサイト・ステンレス鋼である。副層３２は、
外面２２に形成され少なくとも外周面２４にくっつけら
れている。副層３２は、８００ないし９５０のビッカ−
ス硬さ数（ＨＶＮ）の好適な硬さと、０．００４インチ
（０．１０１ｍｍ）の最小の好適な硬化深度すなわち厚
さとを持つ。副層３２は、当業者にはよく知られている
ように典型的には電気めっきクロムで構成するのがよ
い。或は気体窒化物副層（ｇａｓ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓ
ｕｂ−ｌａｙｅｒ）をくっつけてもよい。気体窒化処理
を使い副層３２を形成する好適な方法では、９３０ない
し１０５０°Ｆ（４９９ないし５６６℃）で作動するア
ンモニア窒素ふん囲気炉に基体３０を入れる。
【００１０】副層３２を形成した後、副層３２は面ラッ
プ仕上げを行い、なお詳しく後述するように組合うシリ
ンダ壁（図示してない）に対し一層均等な線接触を生じ
又適宜の凸面輪郭を生成するようにするのがよい。面ラ
ッピング（ｆａｃｅ ｌａｐｐｉｎｇ）は、関連表面上
を通す金属ラップの使用を含む処理である。しかし面ラ
ッピングは、典型的には表面２６、２８間にピストンリ
ング２０からオイルを逃がすことのできる上下方向のす
じ又はみぞを形成することを含む。
プ仕上げを行い、なお詳しく後述するように組合うシリ
ンダ壁（図示してない）に対し一層均等な線接触を生じ
又適宜の凸面輪郭を生成するようにするのがよい。面ラ
ッピング（ｆａｃｅ ｌａｐｐｉｎｇ）は、関連表面上
を通す金属ラップの使用を含む処理である。しかし面ラ
ッピングは、典型的には表面２６、２８間にピストンリ
ング２０からオイルを逃がすことのできる上下方向のす
じ又はみぞを形成することを含む。
【００１１】面ラッピングを終えると、高原部−溜め付
き表面３４を副層３２に形成する。図３に示すように高
原部−溜め付き表面３４は、一般に滑らかな上部高原部
３６と、高原部３６から副層３２内に種種の深さに延び
る１連の無作為に配置した裂け目（ｒａｎｄｏｍｌｙ
ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｃｒｅｖｉｃｅｓ）３８とを備え
る。
き表面３４を副層３２に形成する。図３に示すように高
原部−溜め付き表面３４は、一般に滑らかな上部高原部
３６と、高原部３６から副層３２内に種種の深さに延び
る１連の無作為に配置した裂け目（ｒａｎｄｏｍｌｙ
ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｃｒｅｖｉｃｅｓ）３８とを備え
る。
【００１２】高原部−溜め付き表面３４を形成する好適
な手段では、副層３２を粗くし、溜め３８を含む無作為
に配置した表面でこぼこ部を生成するようにする。典型
的には副層３２は、あばた状面（ｐｏｃｋｅｄ ｓｕｒ
ｆａｃｅ）を形成するように８０ないし１２０グリット
の酸化アルミニウムを使いグリットブラスチングにより
粗くする。このような表面の実際の例は図４に例示して
ある。図４はグリットブラスチング後の副層３２を１０
０倍の倍率で示す。面ラッピングにより生ずる上下方向
のすじとは異なって溜め３８は、オイルリングすなわち
ピストンリング２０からの潤滑剤の散逸を潤滑剤の捕捉
によって防ぐように閉じてある。このようにしてオイル
の容易な逃げ路がなくなる。グリットブラスチングは、
溜め３８が副層３２の全硬化深度にわたっては延びない
ように制御する。このようにしないと、副層は不当に弱
くなり望ましくない削れ又ははく離を生ずる。しかし硬
化深度は面ラッピング中に形成する上下方向みぞを除く
のに十分でなければならない。１条のこのようなみぞ３
９のなごりを図４に示してある。わずかに２ないし５ミ
クロンの溜め深さでも、境界層の潤滑と、向上したかじ
り抵抗（ｓｃｕｆｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）とを生ずる
のに十分であることが分った。
な手段では、副層３２を粗くし、溜め３８を含む無作為
に配置した表面でこぼこ部を生成するようにする。典型
的には副層３２は、あばた状面（ｐｏｃｋｅｄ ｓｕｒ
ｆａｃｅ）を形成するように８０ないし１２０グリット
の酸化アルミニウムを使いグリットブラスチングにより
粗くする。このような表面の実際の例は図４に例示して
ある。図４はグリットブラスチング後の副層３２を１０
０倍の倍率で示す。面ラッピングにより生ずる上下方向
のすじとは異なって溜め３８は、オイルリングすなわち
ピストンリング２０からの潤滑剤の散逸を潤滑剤の捕捉
によって防ぐように閉じてある。このようにしてオイル
の容易な逃げ路がなくなる。グリットブラスチングは、
溜め３８が副層３２の全硬化深度にわたっては延びない
ように制御する。このようにしないと、副層は不当に弱
くなり望ましくない削れ又ははく離を生ずる。しかし硬
化深度は面ラッピング中に形成する上下方向みぞを除く
のに十分でなければならない。１条のこのようなみぞ３
９のなごりを図４に示してある。わずかに２ないし５ミ
クロンの溜め深さでも、境界層の潤滑と、向上したかじ
り抵抗（ｓｃｕｆｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）とを生ずる
のに十分であることが分った。
【００１３】グリットブラスチング処理の後に、副層３
２はオイルラップ仕上げを行い、粗くする処理中に形成
したでこぼこを除き高原部３６を生成する。副層３２に
より最適の基層を形成するには、高原部３６は、極めて
滑らかでなければならない。従って付加的なポリシング
段階が必要になる。しかし副層３２は、粗くし、すなわ
ちざらざらにし（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）オイルラッピ
ング又はポリシングを行って後にもそのもとの硬さに保
つのがよい。
２はオイルラップ仕上げを行い、粗くする処理中に形成
したでこぼこを除き高原部３６を生成する。副層３２に
より最適の基層を形成するには、高原部３６は、極めて
滑らかでなければならない。従って付加的なポリシング
段階が必要になる。しかし副層３２は、粗くし、すなわ
ちざらざらにし（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）オイルラッピ
ング又はポリシングを行って後にもそのもとの硬さに保
つのがよい。
【００１４】副層３２に高原部−溜め付き表面３４を形
成すると、この表面３４に金属窒化物面被覆４０をくっ
つける。金属窒化物面被覆４０は、なるべくは２０００
ないし３０００ＨＶＮなおなるべくは約２６００ＨＶＮ
の硬さを持つようにする。金属窒化物面被覆４０は又１
ないし５０ミクロンの硬化深度又は厚さ、なおとくに４
ないし１０ミクロンの近似厚さを備える。金属窒化物面
被覆４０は、ほとんど又は全く零の多孔率と、低い摩擦
係数と、高い硬さと強いかじり抵抗とを持たなければな
らない。
成すると、この表面３４に金属窒化物面被覆４０をくっ
つける。金属窒化物面被覆４０は、なるべくは２０００
ないし３０００ＨＶＮなおなるべくは約２６００ＨＶＮ
の硬さを持つようにする。金属窒化物面被覆４０は又１
ないし５０ミクロンの硬化深度又は厚さ、なおとくに４
ないし１０ミクロンの近似厚さを備える。金属窒化物面
被覆４０は、ほとんど又は全く零の多孔率と、低い摩擦
係数と、高い硬さと強いかじり抵抗とを持たなければな
らない。
【００１５】金属窒化物面被覆は多くの利点を持つが、
この金属窒化物面被覆はとくにはく離しやすい。副層３
２は極めて硬い基層として作用し、金属窒化物面被覆４
０のはく離を防ぐ。滑らかな高原部３６は、溜め３８か
ら利用できる付加的な表面積と組合って、ピストンリン
グの作動に干渉しないで、金属窒化物面被覆４０を副層
３２に接着する最適の基層を形成する。
この金属窒化物面被覆はとくにはく離しやすい。副層３
２は極めて硬い基層として作用し、金属窒化物面被覆４
０のはく離を防ぐ。滑らかな高原部３６は、溜め３８か
ら利用できる付加的な表面積と組合って、ピストンリン
グの作動に干渉しないで、金属窒化物面被覆４０を副層
３２に接着する最適の基層を形成する。
【００１６】しかし図３に示すように金属窒化物面被覆
４０を加えても溜め３８の存在を消滅させることはな
い。溜め３８は、エンジン運転中に潤滑オイルを貯える
多大の能力がある。溜め３８は、境界層潤滑を必要とす
る時限中に臨界的オイル源を形成し、ピストンリング試
運転（ｂｒｅａｋ−ｉｎ）時のかじり抵抗を高める。
４０を加えても溜め３８の存在を消滅させることはな
い。溜め３８は、エンジン運転中に潤滑オイルを貯える
多大の能力がある。溜め３８は、境界層潤滑を必要とす
る時限中に臨界的オイル源を形成し、ピストンリング試
運転（ｂｒｅａｋ−ｉｎ）時のかじり抵抗を高める。
【００１７】好適な金属窒化物面被覆４０は窒化チタン
又は窒化クロムで構成する。これ等の各金属窒化物は、
副層３２に対し後述の被覆形成法から得られる高い接着
強さを持つ。とくに窒化クロム面被覆は内部応力が低
く、はく離（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）に対し抵抗作用を持
ち、一層大きい被覆厚さが得られる。さらに窒化クロム
は、電気めっきのクロムで形成した副層３２に接着した
ときに、すぐれた適合性を持つ。
又は窒化クロムで構成する。これ等の各金属窒化物は、
副層３２に対し後述の被覆形成法から得られる高い接着
強さを持つ。とくに窒化クロム面被覆は内部応力が低
く、はく離（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）に対し抵抗作用を持
ち、一層大きい被覆厚さが得られる。さらに窒化クロム
は、電気めっきのクロムで形成した副層３２に接着した
ときに、すぐれた適合性を持つ。
【００１８】一般に金属窒化物は、副層３２及び金属源
間の区域に金属蒸気を生成するように蒸発させられるク
ロム又はチタンのような金属の源を使って形成される。
次いで窒素含有気体をこの区域に導入する。この気体は
金属蒸気と反応して冶金学的に緊密な接着性を持つ金属
窒化物を形成する。この金属窒化物は、この場合高原部
−溜め付き表面３４に付着し、金属窒化物面被覆４０を
形成する。金属窒化物面被覆４０は多孔性を持たなく
て、プラズマによりくっつけられた面被覆を使うとき
は、すきまを作る空間が存在しない。
間の区域に金属蒸気を生成するように蒸発させられるク
ロム又はチタンのような金属の源を使って形成される。
次いで窒素含有気体をこの区域に導入する。この気体は
金属蒸気と反応して冶金学的に緊密な接着性を持つ金属
窒化物を形成する。この金属窒化物は、この場合高原部
−溜め付き表面３４に付着し、金属窒化物面被覆４０を
形成する。金属窒化物面被覆４０は多孔性を持たなく
て、プラズマによりくっつけられた面被覆を使うとき
は、すきまを作る空間が存在しない。
【００１９】なおとくに金属窒化物面被覆４０は「ア−
ク物理的蒸着（Ａｒｃ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と呼ばれる電気めっき法の
使用によって施す。副層３２及びその高原部−溜め付き
表面３４を持つ基体３０を真空炉内に入れる。極性は、
クロム又はチタンのようなめっき金属と基体３０との間
で設定される。基体３０は負に帯電した陰極として作用
し、又めっき金属は正に帯電した陽極として作用する。
蒸発しためっき金属は、窒素を含む反応ガスと相互作用
し、金属窒化物を生成し、次いで高原部−溜め付き表面
３４に蒸着される。クロム及びチタンは、これ等の使用
により所望の厚さを持つ金属窒化物が得られるからとく
に良好なめっき金属であることが分っている。実際上約
１０ミクロンの金属窒化物面被覆４０が１時間で生成さ
れる。この方法を使う物理的蒸着は約２０ボルトの電圧
差で約１００アンペアを必要とする。基体３０の温度は
８００°Ｆを越えてはならない。
ク物理的蒸着（Ａｒｃ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と呼ばれる電気めっき法の
使用によって施す。副層３２及びその高原部−溜め付き
表面３４を持つ基体３０を真空炉内に入れる。極性は、
クロム又はチタンのようなめっき金属と基体３０との間
で設定される。基体３０は負に帯電した陰極として作用
し、又めっき金属は正に帯電した陽極として作用する。
蒸発しためっき金属は、窒素を含む反応ガスと相互作用
し、金属窒化物を生成し、次いで高原部−溜め付き表面
３４に蒸着される。クロム及びチタンは、これ等の使用
により所望の厚さを持つ金属窒化物が得られるからとく
に良好なめっき金属であることが分っている。実際上約
１０ミクロンの金属窒化物面被覆４０が１時間で生成さ
れる。この方法を使う物理的蒸着は約２０ボルトの電圧
差で約１００アンペアを必要とする。基体３０の温度は
８００°Ｆを越えてはならない。
【００２０】金属窒化物面被覆４０を高原部−溜め付き
表面３４にくっつけると、得られる外面４２は、表面の
頂点４４と外面４２及び対応する軸線方向面２６、２８
間に形成される下側又は上側の転移点４６との間で測っ
て０．０００５インチ及び０．００１インチ（０．０１
３ｍｍ及び０．０３ｍｍ）の間に凸面輪郭を持つのがよ
い。この凸面輪郭は、溜め３８内の潤滑オイルの貯蔵
と、ピストンリング２０及び対応するシリンダ壁の間に
薄い潤滑層を生成するオイルの選択的使用とを促進す
る。この潤滑層は、境界層潤滑の時限中にピストンリン
グ２０及び対応するシリンダ壁の間の望ましくない摩耗
を防ぐ。
表面３４にくっつけると、得られる外面４２は、表面の
頂点４４と外面４２及び対応する軸線方向面２６、２８
間に形成される下側又は上側の転移点４６との間で測っ
て０．０００５インチ及び０．００１インチ（０．０１
３ｍｍ及び０．０３ｍｍ）の間に凸面輪郭を持つのがよ
い。この凸面輪郭は、溜め３８内の潤滑オイルの貯蔵
と、ピストンリング２０及び対応するシリンダ壁の間に
薄い潤滑層を生成するオイルの選択的使用とを促進す
る。この潤滑層は、境界層潤滑の時限中にピストンリン
グ２０及び対応するシリンダ壁の間の望ましくない摩耗
を防ぐ。
【００２１】以上本発明の好適な実施例を述べた。しか
し本発明の範囲内で若干の変化変型を行うことができる
のは当業者には明らかである。
し本発明の範囲内で若干の変化変型を行うことができる
のは当業者には明らかである。
【図１】本発明によるピストンリングの１実施例の斜視
図である。
図である。
【図２】図１の２−２線に沿う拡大断面図である。
【図３】図２の円３内のピストンリング部分の拡大横断
面図である。
面図である。
【図４】本発明により形成した副層の拡大写真図であ
る。
る。
２０ ピストンリング ２４ 外周面 ２６ 上面 ２８ 下面 ３０ 基体 ３２ 副層 ３４ 高原部−溜め付き表面 ３８ 溜め ４０ 金属窒化物面被覆
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】本発明により形成した副層の金属組織を表す顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイクル、エイ、ケストナ アメリカ合衆国インディアナ州47374、リ ッチマンド、エヌ・ダブルュー・ビー 3300番 (72)発明者 アイホ、アー、マクシミアク アメリカ合衆国オハイオ州43613、タリー ドウ、オウク・グロウヴ・プレイス 3125 番
Claims (20)
- 【請求項１】 外周面、上面及び下面を持つ大体におい
て環状の基体と、 前記上面と前記下面との間に閉じられた無作為に配置さ
れた溜めを持つあばた状面を備え、前記外周面に当ては
められた副層と、 凸面輪郭を持つ外周面を備え、前記あばた状面に当ては
められた金属窒化面被覆と、を包含するピストンリン
グ。 - 【請求項２】 前記あばた状面を、グリットブラスチン
グ処理により形成し、次いでオイルラッピングを行った
請求項１のピストンリング。 - 【請求項３】 前記あばた状面を前記グリットブラスチ
ングに先だって面ラッピング処理により形成した請求項
２のピストンリング。 - 【請求項４】 前記あばた状面が少なくとも２ミクロン
の深さを持つ請求項１のピストンリング。 - 【請求項５】 前記グリットブラスチングが、８０ない
し１２０グリットの材料を必要とする請求項１のピスト
ンリング。 - 【請求項６】 前記副層が８００ないし９５０ＨＶＮの
硬さと、０．００４インチの最小厚さとを持つ請求項１
のピストンリング。 - 【請求項７】 前記副層を、電気めっきクロムと気体窒
化物とのうちの一方により構成した請求項６のピストン
リング。 - 【請求項８】 前記金属窒化物面被覆が２０００ないし
３０００ＨＶＮの硬さと１ないし５０ミクロンの厚さと
を持つ請求項１のピストンリング。 - 【請求項９】 前記金属窒化物面被覆の厚さが、約４な
いし１０ミクロンである請求項８のピストンリング。 - 【請求項１０】 前記金属質面被覆を、窒化クロムと窒
化チタンとのうちの一方により構成した請求項８のピス
トンリング。 - 【請求項１１】 前記金属窒化物面被覆が、物理的蒸着
によりくっつけられる請求項１０のピストンリング。 - 【請求項１２】 外周面を持つ大体において環状の基体
と、 前記外周面にくっつけられた電気めっきクロムと気体窒
化物とのうちの一方から成る副層であつて、グリットブ
ラスチングにより形成され、次いでオイルラッピングを
行った高原部−溜め付き表面を持ち、８００ないし９５
０ＨＶＮの硬さと、０．００４インチの最小厚さとを持
つ副層と、 前記高原部−溜め付き表面にくっつけられた窒化クロム
と窒化チタンとのうちの一方から成る金属窒化面被覆で
あつて、０．０００５ないし０．００１インチの凸面輪
郭を持つ外周面を備え、２０００ないし３０００ＨＶＮ
の硬さと１ないし５０ミクロンの厚さとを持つ金属窒化
面被覆と、を包含するピストンリング。 - 【請求項１３】 前記高原部−溜め付き表面に前記グリ
ットブラスチングに先だって面ラッピング処理を行った
請求項１２のピストンリング。 - 【請求項１４】 前記金属窒化面被覆が、４ないし１０
ミクロンの近似厚さを持つ請求項１２のピストンリン
グ。 - 【請求項１５】 前記金属窒化面被覆が、２６００ＨＶ
Ｎの近似硬さを持つ請求項１２のピストンリング。 - 【請求項１６】 前記グリットブラスチングに、８０な
いし１２０グリットの酸化アルミニウムを使った請求項
１２のピストンリング。 - 【請求項１７】 （Ａ）外周面を持つ金属質ピストンリ
ング基体を形成する段階と、（Ｂ）前記外周面に電気め
っきクロムと、気体窒化物との副層のうちの一方をくっ
つける段階と、（Ｃ）この副層をグリットブラスチング
する段階と、（Ｄ）前記グリットブラスチング段階後
に、前記副層をオイルラッピングするか又はポリシング
する段階と、（Ｅ）窒化クロムと窒化チタンとのうちの
一方を使用し、前記副層に金属窒化物面被覆をめっきす
る段階と、を包含する、被覆ピストンリングを形成する
方法。 - 【請求項１８】 前記グリップブラスチングに先だって
前記副層を面ラッピングする段階を含む請求項１７の方
法。 - 【請求項１９】 前記金属窒化物面被覆の外周面に凸面
輪郭を形成する請求項１７の方法。 - 【請求項２０】 前記副層が、８００ないし９５０ＨＶ
Ｎの硬さと、０．００４インチの最小厚さとを持つ請求
項１７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/459,072 US5605741A (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Hybrid face coating for piston ring |
| US08/459072 | 1995-06-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09144883A true JPH09144883A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=23823298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8151855A Pending JPH09144883A (ja) | 1995-06-02 | 1996-05-24 | ピストンリング及びその形成法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5605741A (ja) |
| JP (1) | JPH09144883A (ja) |
| AR (1) | AR002048A1 (ja) |
| BR (1) | BR9601241A (ja) |
| DE (1) | DE19621721A1 (ja) |
| FR (1) | FR2734881B1 (ja) |
| IN (1) | IN192627B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2917115B2 (ja) * | 1995-11-20 | 1999-07-12 | ミネベア株式会社 | 転がり軸受 |
| DE19752720C2 (de) | 1997-11-28 | 2000-07-06 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings |
| US6161837A (en) * | 1998-05-14 | 2000-12-19 | Detroit Diesel Corporation | Piston ring with hybrid face coating |
| JP2000290767A (ja) * | 1999-02-04 | 2000-10-17 | Ngk Insulators Ltd | アルミニウム含有部材の製造方法及びアルミニウム含有部材 |
| JP3295388B2 (ja) * | 1999-04-07 | 2002-06-24 | 帝国ピストンリング株式会社 | ピストンリング |
| DE10002282C1 (de) * | 2000-01-20 | 2001-09-27 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes, sowie ein nach diesem Verfahren hergestellter Ölabstreifkolbenring |
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| BRPI1101057A2 (pt) | 2011-03-17 | 2013-06-11 | Mahle Metal Leve Sa | anel de pistço |
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