[发明专利]活塞环

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞环，具体而言，涉及一种内燃机用的活塞环。

背景技术

在内燃机所使用的活塞环中，设置于最接近燃烧室处的顶环由于燃烧压力而剧烈地叩击由铝合金等构成的活塞的活塞环槽(环槽)，同时在环槽的表面滑动。在内燃机中，已知的是，由于燃料的燃烧而成为高温，在汽油发动机的顶环附近，温度达200℃以上，会由于热冲击等引起活塞的强度下降。

在活塞的环槽表面，如图1所示，以0.2mm的间隔形成有约1μm的突起。此为使用车刀的车削加工的结果。该突起由于活塞环的叩击和滑动而脱落或者磨损，在环槽的表面露出新生的铝面。新生的铝面易于粘着于由金属构成的活塞环的表面。以下，将该现象称为“铝粘着”。当产生铝粘着时，会导致环槽的磨损加剧。随着环槽的磨损增大，会导致活塞环的密封性能下降，燃烧气体从燃烧室流入曲轴箱的窜漏增加。当漏气增加时，有可能引起发动机的输出下降等问题。

为防止铝粘着，提出有不使环槽和活塞环直接接触的方法、缓解活塞环对环槽的攻击性的方法。

作为活塞方的对策，如专利文献1所公开的，提出了对环槽实施阳极氧化处理(alumite treatment：铝阳极化处理)并进一步在该环槽的通过阳极氧化处理而生成的微细孔中填充润滑性物质的方法。由于在环槽上通过表面的阳极氧化处理生成有硬质的氧化皮膜，从而可以防止铝的脱落，使铝粘着难以发生。但是，对活塞进行阳极氧化处理的成本高，并且，氧化皮膜为硬质膜，因而存在初始顺应性差的问题。

作为活塞环方的对策，如专利文献2所公开的，提出了在活塞环的上下侧面形成皮膜而使对环槽的攻击性缓和的方法，该皮膜是使作为固体润滑剂的二硫化钼等在作为耐热性树脂的聚酰胺等中分散而形成的。

在专利文献3中提出了通过在具有给定表面粗糙度的条痕的滑动部件的滑动面形成覆盖层而使滑动部件的耐磨损性、贴紧性提高的同时减小摩擦系数的方法，其中，该覆盖层以聚酰胺酰亚胺为主成分，由聚酰胺酰亚胺的涂膜改性剂和含有氧化铝等硬质粒子的干性覆膜润滑剂构成。

在专利文献4中提出了在活塞环的上下侧面层叠在耐热性树脂中含有金属粉末的最表面层和由耐热性树脂构成的基底层来提高耐磨损性和贴紧性的方法。

近年来，从应对环境问题的观点出发，发动机的高输出化进程被推进，顶环附近的达到温度进一步上升。在这种情况下，长期维持覆盖于活塞环的树脂皮膜并持续保持防止铝粘着的效果将变得困难。

专利文献5中记载了对形成于活塞环所滑动的汽缸衬垫内周面的皮膜表面进行加工而形成为平台结构的汽缸衬垫及其加工方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-170546号公报

专利文献2：日本特开昭62-233458号公报

专利文献3：日本专利4151379号公报

专利文献4：日本特开2009-74539号公报

专利文献5：日本特开2003-286895号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种在高温下长期持续地维持防止铝粘着的效果的活塞环。

用于解决技术问题的方案

鉴于上述技术问题，经过致力研究的结果，本发明者们发现通过在活塞环上下侧面的至少一个侧面上形成树脂系皮膜，从而在高输出发动机中也能长期持续地维持优异的防止铝粘着的效果，并最终完成了本发明，其中，该树脂系皮膜包括第一树脂系皮膜与第二树脂系皮膜，第一树脂系皮膜含有给定的平均粒径及纵横比的板状填充材料，第二树脂系皮膜位于第一树脂系皮膜的下层，含有给定的平均粒径的硬质粒子。即，本发明的活塞环为在活塞环基材的上下侧面中的至少一个侧面上形成有树脂系皮膜的活塞环，其特征在于，所述树脂系皮膜具有：第一树脂系皮膜，所述第一树脂系皮膜含有平均粒径为2～20μm、纵横比为20～200的板状填充材料；以及第二树脂系皮膜，所述第二树脂系皮膜位于所述第一树脂系皮膜的下层，并含有平均粒径为0.01～1μm的硬质粒子。

发明效果

本发明的活塞环能够在高温下长期持续地维持防止铝粘着的效果。

附图说明

图1为测定一般的环槽的表面的凹凸的图。

图2为本发明的活塞环的上下侧面附近的截面形状的一例。

图3为本发明的活塞环的上下侧面附近的截面形状的另一例。

图4为现有的活塞环的上下侧面的截面形状的一例。

图5为现有的活塞环的上下侧面的截面形状的另一例。