[发明专利]活塞环及发动机

说明书

提供一种在外周滑动面与上下面上生产性良好地形成有以与各面的要求性能相适应的方式得到最优化的膜质的碳膜的活塞环，并且提供一种使用此种活塞环的高性能的发动机。一种活塞环，其为在外周滑动面及上下面上形成有碳膜的活塞环，且碳膜为层叠膜质不同的至少两种碳膜层而成的碳膜，且两种碳膜层的层厚比在外周滑动面与上下面中不同。一种活塞环，其中碳膜是通过层叠形成于活塞环本体侧的第1碳膜层以及形成于表面侧的第2碳膜层而形成，且上下面中的第2碳膜层的层厚比外周滑动面中的第2碳膜层的层厚薄，并且第2碳膜层的层厚相对于第1碳膜层的层厚的比率是外周滑动面中大于上下面中。

技术领域

本发明涉及一种活塞环(piston ring)及发动机，更详细而言，涉及一种在外周滑动面及上下面形成有碳膜的活塞环及使用所述活塞环的发动机。

背景技术

汽车等的发动机中，在活塞装设有活塞环，且使活塞环与作为对象材料的套筒(sleeve)(汽缸(cylinder))的壁面进行滑动。因此，对活塞环要求低摩擦性及耐磨耗性，以前以来，进行有在活塞环的外周滑动面形成类钻碳(Diamond Like Carbon，DLC)等碳膜。

然而，近年来，因发动机经高输出、高旋转化、或在活塞中使用铝(Al)合金制活塞等而活塞环槽的磨耗成为问题。因此，为了应对所述问题，而研究有除了活塞环的外周滑动面以外，还在上下面形成类钻碳等碳膜的技术(例如，参照专利文献1～专利文献5)。

此时，对活塞环的碳膜的形成通常是在成膜装置的腔室内配置多根活塞环而进行。然而，于外周滑动面与上下面，对形成的碳膜所要求的特性不同。例如，对外周滑动面除了要求耐磨耗性以外，还要求对于作为滑动对象的套筒的低摩擦性。另一方面，对上下面除了要求耐磨耗性以外，还要求低对象攻击性及防止因工作中的活塞环的松动等而损伤活塞槽而产生的烧结的耐粘附性。

因此，以对活塞环的外周滑动面与上下面利用相同的处理条件进行成膜为前提的专利文献1～专利文献4中，外周滑动面与上下面的膜质相同，或仅以膜形成时的设置位置引起的成膜状态的差异程度不同，不可谓充分地进行和外周滑动面与上下面的各自中所要求的不同特性相符的成膜。

因此，作为形成和活塞环的外周滑动面与上下面的各自所要求的不同特性相符的膜质的碳膜的技术，提出有专利文献5中所示的技术。具体而言，专利文献5中，在利用等离子体化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)形成硬质碳膜时，以活塞环的上下面与来自等离子体产生源的离子流平行、外周面相对于离子流而成直角的方式在腔室内设置活塞环，由此在外周滑动面与上下面同时形成不同膜质的碳膜。

然而，所述情况下，必须以不对形成于各面的各碳膜的彼此的成膜状态造成影响的程度预先扩大活塞环的各上下面间的间隔而配置，因此存在如下担忧：在1个腔室内可配置的活塞环的数量减少而导致生产性的降低。另外，即便如此配置多根活塞环，也不易在外周滑动面与上下面使不同的膜质分别最优化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-120869号公报

专利文献2：日本专利特开2000-120870号公报

专利文献3：日本专利第5013445号公报

专利文献4：日本专利第3355306号公报

专利文献5：日本专利特开2008-241032号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，本发明的课题在于提供一种在外周滑动面与上下面生产性良好地形成有以与各面的要求性能相适应的方式得到最优化的膜质的碳膜的活塞环，并且提供一种使用此种活塞环的高性能的发动机。

解决问题的技术手段