内燃机用油环制造技术

提供一种内燃机用油环，即使发动机长时间运转，也能够防止油泥附着和堆积，结构部件之间不发生粘合，且能够维持优良的油控制功能。在内燃机用油环表面的至少一部分包覆有被表面自由能为40mJ/m2以下且氢结合力为1.0mJ/m2以下的金属覆膜。采用镍、铜、含有镍或铜的合金覆膜作为金属覆膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内燃机用油环，更详细地，涉及这样一种内燃机用油环，其能够有效地防止因发动机的润滑油变性引起的油泥附着、堆积以及由此导致的部件间的粘合。
技术介绍
在内燃机中，伴随着发动机长时间的运转，润滑油被加热，由于暴露于窜漏气体中，由此成为在润滑油中混杂有碳氢化合物的未燃烧生成物和油添加剂的变性物的状态。另外，在柴油发动机中，成为在润滑油中还混杂有碳微粒的状态。这些未燃烧生成物、油添加剂变性物和碳微粒子一般总称为“油泥”。若油泥附着甚至堆积于发动机部件上，则会使部件磨损，或堵塞润滑油的通路，从而给油环等发动机部件的功能带来障碍。这里，参照图I和2，更详细地说明具有代表性的两种油环的结构中的上述问题点。图I表示带螺旋胀环的油控制环(两片型油环)I的剖面的一部分(右半部分)。此两片型油环I由圆环状的油环主体4和向半径方向外侧推压该油环主体4的螺旋胀环5构成，该油环主体4由在轴向上上下地形成的一对导轨部2和连接两导轨部之间的腹板(web) 3构成且具有接缝。在油环主体4的内周面侧形成有内周槽部6，在油环主体4的外周面侧形成有外周槽部8。另外，沿径向贯通的油孔7在周向上隔开预定间隔地形成在腹板3中。在这样的两片型油环I中，油泥可能堆积在螺旋胀环5的外周面上、螺旋胀环5的螺距之间、以及油环主体4的内周槽部6中，从而堵塞润滑油的通路。油泥还可能堆积在油孔7或外周槽部8中，从而堵塞该油孔7。若油孔7等润滑油通路被堵塞，则不能发挥油控制功能，润滑油的消耗量恐怕会增大。另外，在油泥堆积于螺旋胀环5的螺距之间的情况下，该螺旋胀环5也将失去伸缩性。特别是在采用低张力规格的螺旋胀环5的情况下，将油环主体4向气缸内壁面推压的力由于堆积在螺距之间的油泥而减少，两片型油环I相对于气缸壁面的随动性恐怕会降低。图2表示钢制组合油控制环(三片型油环)10的剖面的一部分(右半部分)。此三片型油环10由具有接缝的一对圆环状侧轨11和支承该侧轨11的定距胀环12构成。在定距胀环12的内周侧形成有耳部13，在定距胀环12的外周侧形成有用于支承侧轨11的突起部16。另外，平坦的中间部14(底部凹陷)设在连结耳部13与突起部16的部分处。当将定距胀环12和侧轨11组合到一起时，在耳部13、突起部16、中间部14与侧轨11之间形成有空间15。在三片型油环10中，由于定距胀环12的耳部13的角度，侧轨 11受半径方向和轴向的分力推压，从而在气缸壁面和环槽的上下面上发挥密封功能。特别是轴向宽度即hi尺寸减小的窄幅化三片型油环相对于气缸壁面的随动性优良且还具有侧密封功能，所以，即使张力低，也不会增加油耗，能够减少摩擦损失。然而，即使是三片型油环10，特别是油泥也易于堆积在定距胀环12的比耳部13靠外周侧的中间部14与侧轨11之间的空间15内。特别是在窄幅化的情况下，侧轨11可能由于所堆积的油泥而粘合在定距胀环12上。此情况下，侧轨11的与气缸内周面的随动性降低，油耗量容易增大。作为防止油泥附着和堆积在上述的油环上的方法，以往已研究出采用含氟覆膜等的斥液处理。其通过在油环的表面形成斥油性覆膜来防止润滑油中的油泥附着。作为用于斥油处理的含氟覆膜的材料，例如聚四氟乙烯、氟化烷基硅烷等。例如，专利文献I中，提供了这样一种方法，该方法由金属醇盐和烷氧基的一部分被氟代烷基置换得到的氟代烷基置换金属醇盐通过溶胶-凝胶法来形成斥液膜。已知含有氟代烷基的物质具有斥水斥油性。因此，通过设置此氟代烷基存在于表面的覆膜，可给发动机部件赋予斥液性，实现防止油泥的附着和堆积。专利文献2中，公开了一种使含氟覆膜厚膜化以提高防止油泥附着和堆积效果的技术。为了厚膜化，可在将涂层溶剂包覆到基材上之前促进氟代烷基置换醇盐的聚合ο另外，专利文献3中记载了通过在内燃机用部件上包覆具有预定的表面自由能和包覆粗糙度的碳系膜，沉积物(油泥)的弹性变得良好，从而沉积物的堆积和粘合受到抑制，可实现性能劣化较少且高效的持续燃烧运转。这里，作为碳系膜，示出了例如聚丙烯树月旨、氟化乙丙烯(FEP)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化烷氧硅烷等。作为像这样防止油泥附着和堆积的方法，迄今为止已研究出利用含氟薄膜等对油环的表面进行斥油处理的方法。然而，已确认的是，由于运转中的发动机内暴露在高温下，所以含氟薄膜经长时间的运转而发生热分解，防止油泥附着和堆积的效果下降。而且，担心最终含氟薄膜消失，防止附着和堆积的效果也丧失。因此，目前还没有获得具有这样一种覆膜的内燃机用油环，即使经过长时间的运转，该覆膜仍能够维持防止油泥附着和堆积的效果，且耐热性优良。专利文献I JP特开2000-27995号公报专利文献2 JP特开平10-157013号公报专利文献3 JP特开2006-291884号公报
技术实现思路
专利技术解决的问题因此，本专利技术的目的是提供一种内燃机用油环，即使发动机长时间地运转，也能够防止油泥附着和堆积，部件之间不发生粘合，且能够维持优良的油控制功能。用于解决问题的手段本专利技术人鉴于上述目的进行努力研究，结果发现，对于表面自由能和氢结合力低的金属覆膜而言，油泥的附着力大幅度减小，通过将此金属覆膜包覆到油环表面上，即使长时间的运转，也能够维持优良的防止油泥附着和堆积的效果，由此想到本专利技术。也就是说，对于本专利技术的内燃机用油环而言，在油环表面的至少一部分包覆有金属覆膜，其特征在于，金属覆膜表面在60°C下的表面自由能为40mJ/m2以下,且金属覆膜表面在60°C下的氢结合力为I. OmJ/m2以下。专利技术效果本专利技术中，在内燃机用油环的表面包覆有表面自由能和氢结合力低的金属覆膜。由此，能够大幅度减小油泥在油环表面的附着力、抑制油泥附着、且抑制附着后堆积，进一步地，能够有效地防止油环的结构部件之间发生粘合。另外，本专利技术中，由于采用耐热性优良的金属覆膜，所以即使长时间的运转，该覆膜也不分解或劣化，从而发挥防止油泥附着和堆积的效果。结果，本专利技术的油环能够长期维持优良的油控制功能。具体实施例方式以下，详细地说明本专利技术的内燃机用油环。在本专利技术的内燃机用油环表面包覆的金属覆膜在60°C下的表面自由能为40mJ/m2以下，且在60°C下的氢结合力为I. OmJ/m2以下。只要具备此范围的物理特性，不特别限定材料。作为可构成金属覆膜的具体金属材料的例子，可以列举镍、铜、含有镍或铜的合金 等。 覆膜的形成方法不特别限定，可采用电解电镀、无电解电镀、CVD(化学气相沉积)法、溅射法等。其中，作为在内燃机用油环的定距胀环、螺旋胀环和油环主体这样的复杂形状的结构部件上有效地包覆金属覆膜的方法，电解电镀是优选的。(表面自由能和氢结合力的测量)金属覆膜的表面自由能和氢结合力可通过以下方法来测量。(I)采用自动接触角计(协和界面科学(株)制Drop Mater 500)分别测量作为对象样品的蒸馏水、乙二醇和I-溴代萘的接触角。这里，测量样品固定在设置有加热器的铝制热台上，利用热电偶测量样品表面的温度并调节其温度至60±2°C。(2)使用所获得的接触角，通过协和界面科学(株)制的表面自由能分析附加软件(FAMAS),并依据Young-Dupre公式,可求得表面自由能和氢结合力。本专利技术的金属覆膜利用此测量方法获得的60°C下的表面自由能为40mJ/m2以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.06 JP 2009-2323241.一种内燃机用油环，在油环表面的至少一部分包覆有金属覆膜，其特征在于，所述金属覆膜的表面在60°C下的表面自由能为40mJ/m2以下，并且，所述金属覆膜的表面在60°C下的氢结合力为I. OmJ/m2以下。2.根据权利要求I所述的内燃机用油环，其特征在于，所述金属覆膜是含有从镍、铜、含镍或铜的合金中所选的一种的金属覆膜。3.根据权利要求I或2所述的内燃机用油环，其特征在于，所述金属覆膜的膜厚为0. I u m ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高云智，高桥纯一，村松晓，小原亮，宫下哲司，渡边忠彦，
申请(专利权)人：株式会社理研，
类型：发明
国别省市：