JPH04117956U - 組合せオイルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外周摺動面幅が小さく、しかも耐摩耗性に優
れるとともに、靱性の高い外周摺動部突起を備えた組合
せオイルリングを提供する。 【構成】 鋼製のオイルリング本体１とコイルエキスパ
ンダ２からなる。オイルリング本体１は断面略Ｉ字形の
リングで、上下のサイドレール３，４の外周摺動部突起
６，１０の外周摺動面７，１１が硬さＨ_V ９００以上の
窒化面２１をなし、前記突起の上下面の一方も同じ窒化
面２１をなし、他方は母材面が露出あるいは母材面にパ
ーカー処理等を施してＨ_V ７００未満の硬さをなす。外
周摺動面の幅は０．２５ｍｍ未満である。この他、前記
突起の上下面の少なくとも一方を硬さＨ_V ７００未満の
窒化防止めっき面としてもよい。あるいは前記突起の上
下面とも母材面が露出あるいは母材面にパーカー処理等
を施してＨ_V ７００未満の硬さをなす面としてもよい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関に用いられる鋼製の組合せオイルリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関特にディーゼルエンジンには、従来鋳鉄製の２ピース形の組合せオイ ルリングが一般的に用いられていた。最近、鋳鉄に代えて鋼製の組合せオイルリ ングが開発され、一部のエンジンに使用されている。

【０００３】 この鋼製の組合せオイルリングは、例えば、特開昭６１−４５１７２号に記載 されている。この組合せオイルリングは剛性の塊である上下のサイドレールと、 両サイドレールを連結し多数のオイル孔を備えた薄肉の柱部とからなる断面略Ｉ 字形の鋼製オイルリング本体と、これを外方に付勢するコイルエキスパンダとか らなる。そしてこのオイルリング本体の上下のサイドレールの外周摺動部突起は 、外周摺動面とこれに連なる上下面とからなる断面台形状をなしている。この鋼 製組合せオイルリングは、鋳鉄製のリングに比べ、リング自体の強度が高く、シ リンダ壁への追従性に優れているので、今後使用が増すと考えられている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記組合せオイルリングにおいて、オイルリング本体の外周摺動面の幅を小さ くすると、シリンダとの接触面圧を増し、潤滑油膜厚は小さくなる。また同一の 面圧の場合、張力を小さくできる。これは摩擦損失を低減することにつながるの で、最近のエンジンにおいて、ますます要求されていることである。

【０００５】 しかし、摺動面幅が小さくなると、外周摺動面の耐摩耗性がより必要となる。 耐摩耗性のよい摺動面は、反面靱性に欠けるのが一般的である。このため、従来 、鋼製の組合せオイルリングでも、Ｃｒめっきや窒化処理等を施し耐摩耗性を向 上させても、外周摺動面の幅を０．２５ｍｍ未満にすることは出来なかった。例 えば、耐摩耗性のよいことで知られる厚い窒化処理を外周摺動面幅が０．２５ｍ ｍ未満の小さい外周摺動部突起に施すと、窒化は突起部の全表面から内部に進行 するため、突起断面はほとんど全て窒化されてしまい、この部分に靱性のある鋼 素地が残らない。このようなリングは、加工中あるいは組み付け時にこの部分で 欠けを生じるおそれがある。ちなみに、鋼製のリングで耐摩耗処理の施されてい るものの外周摺動面幅は通常０．３ｍｍ〜０．４ｍｍである。

【０００６】 本考案は以上の事情に鑑みてなされたもので、外周摺動面の幅が小さく、しか も耐摩耗性に優れるとともに、靱性の高い外周摺動部突起を備えた組合せオイル リングを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の第１の構成は、上下のサイドレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形の 鋼製オイルリング本体と、そのリング本体を外方に付勢するコイルエキスパンダ とからなる組合せオイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周摺動部 突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の窒化面をなし、それに連なる前 記突起の上面と下面の一方も硬さＨ_V ９００以上の窒化面をなし、他方をＨ_V ７ ００未満の硬さを有する面とし、前記外周摺動面の幅が０．２５ｍｍ未満である ことを特徴とする。

【０００８】 本考案の第２の構成は、上下のサイドレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形の 鋼製オイルリング本体と、そのリング本体を外方に付勢するコイルエキスパンダ とからなる組合せオイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周摺動部 突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の窒化面をなし、それに連なる前 記突起の上面と下面の少なくとも一方を硬さＨ_V ７００未満の窒化防止めっき面 とし、前記外周摺動面の幅が０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする。

【０００９】 本考案の第３の構成は、上下のサイドレールを柱部で連結した断面略Ｉ字形の 鋼製オイルリング本体と、そのリング本体を外方に付勢するコイルエキスパンダ とからなる組合せオイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周摺動部 突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の窒化面をなし、それに連なる前 記突起の上面と下面の双方をＨ_V ７００未満の硬さを有する面とし、前記外周摺 動面の幅が０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

外周摺動面の幅は０．２５ｍｍ未満であるので、従来よりも、シリンダとの接 触面圧が増し、潤滑油膜厚を小さくでき、また同一の面圧の場合には張力を小さ くできるので、摩擦損失が低減する。そして、外周摺動面は硬さＨ_V ９００以上 の窒化面をなしているので、耐摩耗性に優れ、且つ外周摺動面に連なる上下面の 少なくとも一方は硬さＨ_V ７００未満であるので、外周摺動部突起は靱性の高い ものとなる。

【００１１】

【実施例】

組合せオイルリングは図１に示されるように、鋼製のオイルリング本体１と、 コイルエキスパンダ２とからなっている。オイルリング本体１は上下のサイドレ ール３，４と、これらを連結する薄肉の真っ直ぐな柱部５とからなる断面略Ｉ字 形のリングである。上側のサイドレール３の外周摺動部突起６は、シリンダ壁と 接触する外周摺動面７とこれに連なる傾斜した上下面８，９とからなる断面台形 状をなし、外周摺動面７に向かって幅は狭くなっている。下側のサイドレール４ も同一に形成されており、１０は外周摺動部突起、１１は外周摺動面、１２，１ ３は上下面である。

【００１２】 上下のサイドレール３，４の外周摺動部突起６，１０と柱部５とで形成された 外周溝１４は、外周摺動面７，１１で掻きとったシリンダ壁のオイルの受容溝で 、掻きとったオイルは外周溝１４から、柱部５に間隔をおいて形成された多数の オイル孔１５を通ってリング本体１の内周側に移動し、ピストンに形成されたオ イル通路を通ってオイルパンに落とされる。

【００１３】 上下のサイドレール３，４の内周側の突起１６，１７も断面台形状をなし、そ れらと柱部５とで内周溝１８を形成し、この溝１８内にコイルエキスパンダ２が 突起１６，１７の内側の傾斜面１９，２０に接触するようにして配設され、リン グ本体１を外方に付勢する。コイルエキスパンダ２は線材をコイル状に巻いたも ので、図では円の一部を切り欠いた断面の線材を示しているが、断面形状は円の 他、矩形、正方形、あるいはその他の形状でもよい。

【００１４】 そして、オイルリング本体１の表面には次のように耐摩耗層が形成されている 。即ち、上側のサイドレール３の外周摺動部突起６は外周摺動面７とそれに連な る上面８に、下側のサイドレール４の外周摺動部突起１０は外周摺動面１１とそ れに連なる下面１３に、硬さＨ_V ９００以上の窒化層２１が形成され、上側のサ イドレール３の外周摺動部突起６の下面９と、下側のサイドレール４の外周摺動 部突起１０の上面１２は母材面が露出、あるいは母材面にパーカー処理等が施さ れてＨ_V ７００未満の硬さをなす。この他の面については、リング本体１の上下 面は母材面が露出し、柱部５の外周面とリング本体１の内周面は硬さＨ_V ９００ 以上の窒化層２１が形成されている。そして外周摺動面７，１１の幅は０．１８ ｍｍ、窒化層２１の厚さは９０μｍである。

【００１５】 以下に、オイルリング本体の製造方法を説明する。

【００１６】 オーステナイト系ステンレス鋼よりなる異形断面（図２参照）の鋼線材に、オ イル孔の加工を施した後、コイリング加工する。次いでこのコイリング線材を切 断して合口部の加工を行いオイルリング本体の素材を得る。これにガス窒化処理 を施して、図２に示すようにオイルリング本体の素材１Ａの全表面に窒化層２１ を形成する。

【００１７】 次いで、このオイルリング本体の素材１Ａの所定の表面を研摩して、所定部分 の窒化層を除去する。即ち、図３に示すように、砥石２２は突起２３を外周面の 全周にわたって備え、この突起２３は外周側に向かって幅が狭くなる断面台形状 をなし、この突起２３にオイルリング本体の素材１Ａの外周溝１４Ａが入り、突 起２３の上下面でオイルリング本体の素材１Ａの上側のサイドレール３Ａの外周 摺動部突起６Ａの下面９Ａと、下側のサイドレール４Ａの外周摺動部突起１０Ａ の上面１２Ａを面研加工して、窒化層を除去する。

【００１８】 この後は、通常のピストンリングの加工と同様に、オイルリング本体の素材１ Ａの上下面の研摩加工、その上下面と外周摺動面以外の部分のパーカー処理加工 、次いで外周摺動面のラッピング加工を行う。このようにして、外周摺動面幅０ ．１８ｍｍと極めて摺動面幅が小さく、外周摺動面に窒化層厚さ９０μｍの厚い 窒化層を有する本考案リングを得た。

【００１９】 図４は別のオイルリング本体を示し、図１のものとは窒化層の除去部分のみを 異にし、他は同じである。即ち、図４においては、上側のサイドレール３の外周 摺動部突起６の上面８の窒化層は除去し、下面９の窒化層２１は残し、下側のサ イドレール４の外周摺動部突起１０の下面１３の窒化層は除去し、上面１２の窒 化層２１は残したもので、その他の部分は図１と同じである。

【００２０】 この例の場合の窒化層を除去する砥石を図５に示す。砥石２４は外周面に周溝 ２５を備え、この周溝２５は外周側に向かって幅が広くなる断面台形状をなし、 この周溝２５内にオイルリング本体の素材１Ａの上下のサイドレール３Ａ，４Ａ の外周摺動部突起６Ａ，１０Ａが入り、周溝２５の上下面でオイルリング本体の 素材１Ａの上側のサイドレール３Ａの外周摺動部突起６Ａの上面８Ａと、下側の サイドレール４Ａの外周摺動部突起１０Ａの下面１３Ａを面研加工して、窒化層 を除去する。他の製造方法は図１の例で説明したのと同一である。

【００２１】 図６は別のオイルリング本体を示し、図１のものとは窒化層の除去部分のみを 異にし、他は同じである。即ち、図６においては、上側のサイドレール３の外周 摺動部突起６の上面８の窒化層は除去し、下面９の窒化層２１は残し、下側のサ イドレール４の外周摺動部突起１０の上面１２の窒化層は除去し、下面１３の窒 化層２１は残したもので、その他の部分は図１と同じである。この例のオイルリ ング本体をピストンに装着する場合は、外周摺動部突起の上下面のうち、研摩加 工した面を下側にして装着する。

【００２２】 この例の場合の窒化層を除去する砥石を図７に示す。砥石２６は外周面に全周 にわたって突起２７を備え、この突起２７は外周側に向かって幅が狭くなる断面 台形状をなし、更にこの突起２７に隣接して周溝２８を備え、この周溝２８は外 周側に向かって幅が広くなる断面台形状をなし、前記突起２７にオイルリング本 体の素材１Ａの外周溝１４Ａが入り、前記周溝２８内にオイルリング本体の素材 １Ａの上側のサイドレール３Ａの外周摺動部突起６Ａが入り、周溝２８の上面で 上側のサイドレール３Ａの外周摺動部突起６Ａの上面８Ａの窒化層を除去し、突 起２７の下面で下側のサイドレール４Ａの外周摺動部突起１０Ａの上面１２Ａの 窒化層を除去する。他の製造方法は図１の例で説明したのと同一である。

【００２３】 図８は別のオイルリング本体を示し、図１のものとは表面の処理のみを異にし 、他は同じである。即ち、図８において、上下のサイドレール３，４の外周摺動 部突起６，１０の外周摺動面７，１１は硬さＨ_V ９００以上の窒化層２１が形成 され、上側のサイドレール３の外周摺動部突起６の上面８と、下側のサイドレー ル４の外周摺動部突起１０の下面１３は硬さＨ_V ７００未満の窒化防止めっき２ ９が形成され、上側のサイドレール３の外周摺動部突起６の下面９と、下側のサ イドレール４の外周摺動部突起１０の上面１２は母材面が露出、あるいは母材面 にパーカー処理等が施されてＨ_V ７００未満の硬さをなす。この他の面について は、柱部５の外周面が硬さＨ_V ７００未満の窒化防止めっき２９が形成され、リ ング本体１の上下面は母材面が露出し、リング本体１の内周面は硬さＨ_V ９００ 以上の窒化層２１が形成されている。外周摺動面７，１１の幅は０．１８ｍｍ、 窒化層２１の厚さは９０μｍ、窒化防止めっきの厚さは２０μｍである。窒化防 止めっきとしてはＣｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはこれらの合金、あるい はこれらの重層めっきがある。

【００２４】 以下に、このリング本体の製造方法を説明する。

【００２５】 上記で述べたリング本体の製造方法と同様に、オイルリング本体の素材を作製 した後、その外周面に厚さ２０μｍの窒化防止用のＣｕめっきを施す。このリン グ本体の素材の外周摺動面を研摩して鋼素地を露出した後、ガス窒化処理を行う 。次いで、上記で説明したと同様に、図３の砥石を使用して、外周摺動部突起の 面研加工を行い、所定部分の窒化防止めっきを除去する。この後は、通常のピス トンリングの加工と同様に、オイルリング本体の素材の上下面の研摩加工、その 上下面と外周摺動面以外の部分のパーカー処理加工、次いで外周摺動面のラッピ ング加工を行う。

【００２６】 図９は別のオイルリング本体を示し、図８のものとは窒化防止めっきの除去部 分のみを異にし、他は同じである。即ち、図９においては、上側のサイドレール ３の外周摺動部突起６の上面８の窒化防止めっきは除去し、下面９の窒化防止め っき２９は残し、下側のサイドレール４の外周摺動部突起１０の下面１３の窒化 防止めっきは除去し、上面１２の窒化防止めっき２９は残したもので、その他の 部分は図８と同じである。

【００２７】 この例の場合の窒化防止めっきを除去する砥石は図５に示すもので、上記窒化 層を除去したと同様にして、窒化防止めっきを除去すればよい。他の製造方法は 上記図８で説明したのと同じである。

【００２８】 なお、この他、図８のものとは窒化防止めっきの除去部分のみを異にする例と して、上側のサイドレール３の外周摺動部突起６の上面８の窒化防止めっきは除 去し、下面９の窒化防止めっきは残し、下側のサイドレール４の外周摺動部突起 １０の上面１２の窒化防止めっきは除去し、下面１３の窒化防止めっきは残し、 その他の部分は図８と同じようにしてもよい。この例のオイルリング本体をピス トンに装着する場合は、外周摺動部突起の上下面のうち、研摩加工した面を下側 にして装着する。この例の場合の窒化防止めっきを除去する砥石は図７に示すも のを使用すればよい。他の製造方法は上記図８で説明したのと同じである。

【００２９】 なお、上記例ではいずれも外周摺動部突起６，１０の上下面８，９、１２，１ ３の一方の面のみの窒化層、あるいは窒化防止めっきを除去し、他の面は窒化層 、あるいは窒化防止めっきを残したが、両面とも窒化層、窒化防止めっきを除去 するようにしても勿論よい。この場合、砥石は図３と図５の砥石の双方を使用す る。あるいは図７の砥石を使用して、オイルリング本体の素材を反転することに より両面研摩する。外周摺動部突起の上下面を研摩する場合には、両面を同時に 研摩加工する方法は研削応力が大きくなり加工中に欠けを生じ易いので、上記の ように一面ずつを加工するのがよい。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、シリンダとの接触面圧を増し、潤滑油膜 厚を小さくでき、また同一の面圧の場合には張力を小さくできるので、摩擦損失 を低減でき、しかも外周摺動面は耐摩耗性に優れ、且つ外周摺動部突起は靱性の 高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】組合せオイルリングを示す断面図である。

【図２】全表面が窒化されたオイルリング本体の素材を
示す断面図である。

【図３】窒化層の研摩の説明図である。

【図４】オイルリング本体の別の例を示す断面図であ
る。

【図５】窒化層の研摩の説明図である。

【図６】オイルリング本体の別の例を示す断面図であ
る。

【図７】窒化層の研摩の説明図である。

【図８】オイルリング本体の別の例を示す断面図であ
る。

【図９】オイルリング本体の別の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ オイルリング本体 ２ コイルエキスパンダ ３、４ サイドレール ５ 柱部 ６、１０ 外周摺動部突起 ７、１１ 外周摺動面 ８、１２ 外周摺動部突起上面 ９、１３ 外周摺動部突起下面 １４ 外周溝 １５ オイル孔 １６、１７ 内周側突起 １８ 内周溝 １９、２０ 傾斜面 ２１ 窒化層 ２２、２４、２６ 砥石 ２３、２７ 突起 ２５、２８ 周溝 ２９ 窒化防止めっき

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下のサイドレールを柱部で連結した断
   面略Ｉ字形の鋼製オイルリング本体と、そのリング本体
   を外方に付勢するコイルエキスパンダとからなる組合せ
   オイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周
   摺動部突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の
   窒化面をなし、それに連なる前記突起の上面と下面の一
   方も硬さＨ_V ９００以上の窒化面をなし、他方をＨ_V ７
   ００未満の硬さを有する面とし、前記外周摺動面の幅が
   ０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする組合せオイル
   リング。
2. 【請求項２】 上下のサイドレールを柱部で連結した断
   面略Ｉ字形の鋼製オイルリング本体と、そのリング本体
   を外方に付勢するコイルエキスパンダとからなる組合せ
   オイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周
   摺動部突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の
   窒化面をなし、それに連なる前記突起の上面と下面の少
   なくとも一方を硬さＨ_V ７００未満の窒化防止めっき面
   とし、前記外周摺動面の幅が０．２５ｍｍ未満であるこ
   とを特徴とする組合せオイルリング。
3. 【請求項３】 上下のサイドレールを柱部で連結した断
   面略Ｉ字形の鋼製オイルリング本体と、そのリング本体
   を外方に付勢するコイルエキスパンダとからなる組合せ
   オイルリングにおいて、前記上下のサイドレールの外周
   摺動部突起の先端の外周摺動面が硬さＨ_V ９００以上の
   窒化面をなし、それに連なる前記突起の上面と下面の双
   方をＨ_V ７００未満の硬さを有する面とし、前記外周摺
   動面の幅が０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする組
   合せオイルリング。