压缩环以及具备压缩环的活塞制造技术

本发明专利技术的技术问题在于提供一种即使在热环境下也能够维持张力的、具有良好的导热性的压缩环。本发明专利技术通过装接于内燃机用活塞而使用的压缩环来解决技术问题，该压缩环由导热系数为30W/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压缩环以及具备压缩环的活塞


[0001]本专利技术涉及一种内燃机的活塞所具备的压缩环。

技术介绍

[0002]内燃机的活塞中，在其外壁设有用于配置压缩环和油环的环槽，该槽中分别自燃烧室侧起依次配置有压缩环和油环。
[0003]压缩环要求优异的滑动特性，并且要求用于维持压紧缸膛(cylinder bore)的弹簧特性的耐热性、用于活塞冷却的良好的导热性、耐磨耗性等各种性能。
[0004]关于这些压缩环所要求的性能中的导热性，作为具有比以往广泛使用的硅铬钢良好的导热性的活塞环材料，提出了由包含C、Si、Mn、Cr作为必需合金元素、包含Mo、V、B作为选择合金元素的钢材形成、在表面形成有氮化层的活塞环(参照专利文献1)。
[0005]此外，作为内燃机用压缩活塞环的母材，提出了可以使用耐划伤(scuffing)性良好的铜合金(参照专利文献2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2015－137734号公报
[0009]专利文献2：日本实开昭48－62403号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的技术问题
[0011]为了降低活塞温度，提出了如上述记载的具有良好的导热性的活塞环材料，但是，由于专利文献1中记载的技术使用了钢材，因此从导热性的观点考虑，还存在改良的余地。因此，本专利技术人等对将作为导热性更高的材料的铜用于压缩环进行了研究。
[0012]然而，由于压缩环是压紧缸膛并具备防漏气功能的构件，因此要求在热环境下维持稳定的张力，但是，由铜制造出的压缩环的张力的热减退大，不满足用作活塞环时所要求的特性(弹性)。
[0013]本专利技术是解决这样的技术问题而完成的，提供一种作为压缩环即使在热环境下也能够维持张力的、具有良好的导热性的压缩环。
[0014]用于解决技术问题的方案
[0015]本专利技术人等为了解决上述技术问题而进行了研究，发现使用了满足特定的物性的铜合金的压缩环能解决上述技术问题，从而完成了专利技术。
[0016]本专利技术是装接于内燃机用活塞而使用的压缩环，其中，所述压缩环由导热系数为30W/m
·
K以上、且在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下的铜合金形成。
[0017]所述压缩环的杨氏模量优选为180GPa以下，线膨胀系数优选为15
×
10
－6
/K以上，优选作为内燃机用活塞的第二环装接并使用。此外，所述铜合金优选为Ni－Sn－Cu合金，进而优选的是，Ni量为20重量％以上且22重量％以下，Sn量为4.5重量％以上且5.7重量％以
下，包含任意添加成分，余量为Cu和不可避免的杂质。
[0018]此外，本专利技术的另一方面是内燃机用活塞，所述内燃机用活塞具有供活塞环装接的环槽、并且由装接于所述活塞的环槽的顶环、第二环以及油环构成，其中，
[0019]所述第二环由导热系数为30W/m
·
K以上、且在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下的铜合金形成。
[0020]专利技术效果
[0021]通过本专利技术，能提供作为压缩环能够维持张力的、具有良好的导热性的压缩环。
附图说明
[0022]图1是将作为本专利技术的一个实施方式的活塞环作为第二环装接而成的活塞的剖视图。
[0023]图2是表示实施例中进行的热减退试验的结果的图表。
具体实施方式
[0024]本专利技术的一个实施方式是装接于内燃机用活塞而使用的压缩环，由导热系数为30W/m
·
K以上、且在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下的铜合金形成。
[0025]在内燃机中，若活塞的顶面(燃烧室侧)的温度变得过高，则会产生爆燃(knocking)，因此为了提高燃料效率而要求释放活塞的热。因此，为了使活塞的热高效地向缸膛释放，对活塞环要求良好的导热性。在本实施方式中，构成活塞环的铜合金的导热系数为30W/m
·
K以上，优选为35W/m
·
K以上，更优选为40W/m
·
K以上，进一步优选为50W/m
·
K以上。上限没有特别限定，但通常为300W/m
·
K以下，可以为250W/m
·
K以下。
[0026]为了提高铜合金的导热系数，存在增大合金中的铜的比例等方法。然而，要求压缩环进行密封以使在燃烧室中产生的燃烧气体不向曲轴箱流失的功能(防漏气功能)。因此，对压缩环要求即使在高温环境下也维持用于持续压紧缸膛的张力，但是，在由纯铜构成的压缩环中，难以在高温环境下维持充分的弹性，安装时在燃烧环境下不具有充分的密封性。
[0027]因此，考虑到：在本实施方式中，通过使用将铜合金化并在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下的铜合金，能提供即使在高温环境下也能够维持作为压缩环所需的张力的、具有良好的导热性的压缩环。
[0028]就本实施方式中使用的铜合金而言，在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下，优选为40％以下，更优选为30％以下，进一步优选为25％以下。
[0029]此外，在300℃下保持3小时后的张力减退率优选为50％以下，更优选为45％以下，进一步优选为40％以下，特别优选为30％以下。
[0030]作为可满足上述导热系数和张力减退率的铜合金，例如可列举出：铍铜、钛铜、科森铜、镍铜、锡铜、镍锡铜、铬铜、锆铜、铜/铁合金、青铜、磷青铜、黄铜等，但不限定于这些。
[0031]铜合金中的铜的含量只要能满足上述导热系数和张力减退率就没有特别限定，一般而言，在铜的含量多的情况下，存在导热系数变高、张力减退率变大的倾向。铜的含量通常为10重量％以上，可以为25重量％以上，可以为50重量％以上，优选为70重量％以上，可以为75重量％以上。此外，上限可以为99重量％以下，可以为95重量％以下，可以为90重量％以下，可以为80重量％以下，优选为75重量％以下。
[0032]就形成本实施方式的压缩环的铜合金而言，杨氏模量优选为180GPa以下，更优选为170GPa以下，进一步优选为150GPa以下。下限没有特别限定，但通常可以为50GPa以上，可以为80GPa以上。
[0033]通过使铜合金的杨氏模量在上述范围内，作为压缩环具有充分的弹性。
[0034]就形成本实施方式的压缩环的铜合金而言，线膨胀系数通常为15
×
10
－6
/K以上，优选为16
×
10
－6
/K以上，更优选为17
×
10
－6
/K以上。上限没有特别限定，但通常为30
×
10
－6
/K以下，可以为20
×
10
－6
/K以下。
[0035]就形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压缩环，其装接于内燃机用活塞而使用，其中，所述压缩环由导热系数为30W/m
·
K以上、且在250℃下保持3小时后的张力减退率为50％以下的铜合金形成。2.根据权利要求1所述的压缩环，其中，所述压缩环的杨氏模量为180GPa以下。3.根据权利要求1或2所述的压缩环，其中，所述压缩环的线膨胀系数为15
×
10
－6
/K以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的压缩环，其中，所述压缩环作为内燃机用活塞的第二环装接并使用。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：大黑隆，筱原康志，浅野隆德，小河伸行，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：