專利名稱：螺旋撐環(huán)用線材和螺旋撐環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造內(nèi)燃機(jī)的活塞所使用的活塞環(huán)的線材，特別是涉及用于制造組合油環(huán)(oil ring)的線材。
背景技術(shù)：
在活塞環(huán)中，一般有壓力環(huán)和油環(huán)。作為這樣的活塞環(huán)，有例如特殊的2個環(huán)(壓力環(huán)1個，油環(huán)1個)的情況，和在柴油機(jī)的頂環(huán)等中，使用具有耐熱性的材料，例如鋼材所形成的螺旋撐環(huán)(coil expander)等的情況。另外，在油環(huán)中，作為眾所周知的2個油環(huán)等時使用螺旋撐環(huán)。
在這樣的活塞環(huán)中，例如油環(huán)中，為了滿足油環(huán)的機(jī)能，即刮油機(jī)能和控油機(jī)能，其需要有比其他壓力環(huán)都高的張力。為此要通過縮小接觸寬度，減小接觸面積而提升表面壓力，使密封性、刮油性提高。然而，僅僅只提升張力，成為使摩擦增大的主要原因。因此，若以實(shí)現(xiàn)摩擦的降低為目的而降低張力，則特別是在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，不能充分獲得油封(oilseal)性和控油(oil contro1)等的機(jī)能。
由此在低轉(zhuǎn)速區(qū)域中為低張力，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域中為高張力的“可變張力環(huán)”的研究被推進(jìn)。在作為公知的現(xiàn)有文獻(xiàn)的專利文獻(xiàn)1中，開示有在使用了采用Ni-Ti系的形狀記憶合金而形成的螺旋撐環(huán)的油環(huán)中，使螺旋撐環(huán)在低溫保持收縮狀態(tài)，在高溫保持伸展?fàn)顟B(tài)，如此而處理的技術(shù)。
如此，通過采用形狀記憶合金而形成螺旋撐環(huán)，因為能夠根據(jù)溫度，使向其徑向外方按壓油環(huán)的力變化，所以可以使發(fā)動機(jī)的起動性提高，對于摩擦的降低有效。然而，形狀記憶合金材料的橫彈性系數(shù)，在Ni-Ti系的2元系中，作為低溫相(馬氏體相)時約為6000～9000MPa左右，在高溫相(奧氏體相)中大約為20000MPa左右。因為該數(shù)值與由通常所用的鋼線材構(gòu)成的螺旋撐環(huán)比較，只有1/4左右，所以為了取得與鋼線材的情況同程度的張力，必須使由形狀記憶合金構(gòu)成的線材的線寬，成為鋼線材的線寬的4倍。另一方面，近來的油環(huán)中，為了隨動性提高而有寬度薄化的傾向，由于尺寸上的制約，采用形狀記憶合金而形成的螺旋撐環(huán)難以供于實(shí)用。
為了解決這樣的問題點(diǎn)，提出了將截面形狀作為矩形的螺旋撐環(huán)。然而，截面形狀為矩形的，通過由彎曲成螺旋狀而產(chǎn)生的拉伸和壓縮等的應(yīng)力，例如，在螺旋撐環(huán)的外周面，有其截面形狀成為凹狀的變形產(chǎn)生的情況。
如此，若變形成凹狀，則因為相對于配置有螺旋撐環(huán)的油環(huán)的內(nèi)周槽，局部滑動變強(qiáng)，所以異常磨損發(fā)生，隨之而來具有強(qiáng)度降低的問題。因此，為了防止由變形所致的局部滑動，進(jìn)行如下的方法采用相對于螺旋撐環(huán)的徑向被較厚地形成的線材，將這樣的線材繞制后，通過對外周面進(jìn)行無心(centerless)加工而成為面滑動，但是，具有由加工所致的材料的損失和伴隨切割加工的工序數(shù)的增加這樣的問題，而不為優(yōu)選。
另外，在作為無關(guān)螺旋撐環(huán)，但涉及彈簧的截面形狀的技術(shù)的專利文獻(xiàn)2中，公開有用于內(nèi)燃機(jī)的操作閥裝置的螺旋彈簧的線材的截面形狀。在專利文獻(xiàn)2中，使內(nèi)瓣(inner valve)彈簧的線材的截面形狀為非對稱的形狀，對各自的部分賦予不同的特性。如此的閥彈簧和螺旋撐環(huán)，具有同樣的彈簧的形態(tài)，但因為它們的使用目的和機(jī)能完全不同，所以不能將上述螺旋彈簧的技術(shù)應(yīng)用于螺旋撐環(huán)。
另外，在專利文獻(xiàn)3中，公開了具有由曲率不同的曲面構(gòu)成的截面形狀的密封環(huán)。其與上述螺旋撐環(huán)的情況相同，會對應(yīng)使線材形成為環(huán)狀時而產(chǎn)生的截面形狀的變化。然而，密封環(huán)和螺旋撐環(huán)，由于用途和機(jī)能完全不同，成為線圈形狀時的曲率也完全不同，所要求的特性也不同，所以專利文獻(xiàn)3所開示的技術(shù)也不能應(yīng)用到螺旋撐環(huán)。
專利文獻(xiàn)1實(shí)公平3-41078號公報專利文獻(xiàn)2實(shí)開昭63-92011號公報專利文獻(xiàn)3實(shí)開昭52-1933號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述的目的，其主要目的在于，提供一種螺旋撐環(huán)用線材，其無需復(fù)雜的工序，便可以制造難以有所謂異常磨損和隨之而來的強(qiáng)度的降低的缺陷產(chǎn)生的螺旋撐環(huán)。
本發(fā)明鑒于上述目的，提供一種螺旋撐環(huán)用線材，截面形狀為矩形，被用于組合活塞環(huán)的上述螺旋撐環(huán)，該組合活塞環(huán)具有活塞環(huán)；和將上述活塞環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)，其中，采用上述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的外周面的上述螺旋撐環(huán)用線材的表面，被形成為凸?fàn)畹那鏍睢?br> 本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，考慮到彎曲成螺旋狀時，在成為螺旋撐環(huán)的外周面的部分產(chǎn)生的變形，而被加工成上述的形狀。因此，通過采用本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，能夠防止卷繞之后，由于變形截面形狀成為凹狀，即使不對外周面實(shí)施切削或研磨等的后處理，也能夠制造配置有螺旋撐環(huán)的、例如相對于油環(huán)的內(nèi)周槽成為面滑動的螺旋撐環(huán)。因而，對于抑制所謂異常磨損和隨之而來的強(qiáng)度的降低的缺陷的發(fā)生，削減成本和制造效率的提高有效。
此外在本發(fā)明中，被形成為上述凸?fàn)畹那鏍畹纳鲜雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的曲面的高度，優(yōu)選在0.03～0.1mm的范圍內(nèi)。這是因為如果是具有上述范圍的曲面的高度的螺旋撐環(huán)用線材，彎曲成螺旋狀后的螺旋撐環(huán)中的外周面的形狀，不會由于變形而成為凹狀，例如，對于油環(huán)來說，能夠成為可面滑動的平面形狀。
另外在本發(fā)明中，采用上述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的上述螺旋撐環(huán)用線材的表面，優(yōu)選被形成為凹狀的曲面狀。若將螺旋撐環(huán)用線材彎曲成螺旋狀，則在成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的部分，力作用于使之壓縮的方向，有時會形成有內(nèi)周面變形成凸?fàn)畹穆菪龘苇h(huán)。這樣的螺旋撐環(huán)，因為對于插入到內(nèi)側(cè)的芯材會成為一端接觸，所以在內(nèi)周面的磨損和破壞等產(chǎn)生的可能性高。因此，在本發(fā)明中，通過將成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的螺旋撐環(huán)用線材的表面，形成為凹狀的曲面狀，作為螺旋撐環(huán)被形成時，可以防止內(nèi)周面變形成凸?fàn)?，?shí)現(xiàn)內(nèi)周面的磨損和破壞的降低。
此外還有在本發(fā)明中，若將被形成為上述凸?fàn)畹那鏍畹纳鲜雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的曲面的高度作為a，被形成為上述凹狀的曲面狀的上述螺旋撐環(huán)用線材的表面的曲面的高度作為b，則優(yōu)選a≥b+0.005mm。因為，通過使形成曲面狀的兩方的表面的曲面的高度的關(guān)系成為上述這樣，在形成螺旋撐環(huán)時，能夠使外周面和內(nèi)周面的形狀成為平面，所以，例如能夠相對于油環(huán)的內(nèi)周槽和芯材等成為面滑動，整體實(shí)現(xiàn)磨損量的降低。
在本發(fā)明中，優(yōu)選被形成為上述凸?fàn)畹那鏍畹纳鲜雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的、位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的外周面?zhèn)缺砻娑瞬康那娴那拾霃?，比位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的中央部的外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫?。因為，通過使螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻娑瞬啃纬蓭в袌A度的形狀，能夠使應(yīng)力分散，所以能夠使端部的強(qiáng)度提高。
另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選被形成為上述凹狀的曲面狀的上述螺旋撐環(huán)用線材的表面的、位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬康那娴那拾霃?，比位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的中央部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫　Ｈ绱?，通過使成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬啃纬蓭в袌A度的形狀，能夠加大配置于螺旋撐環(huán)的內(nèi)側(cè)的接合(joint)芯材的直徑。
此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選上述螺旋撐環(huán)用線材的側(cè)面為平面狀。通過使上述側(cè)面成為平面狀，能夠使上述螺旋撐環(huán)用線材形成為螺旋狀，防止作為螺旋撐環(huán)時的線材的扭曲。
另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選上述活塞環(huán)為油環(huán)。從而能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦的降低，能夠得到刮油和控油機(jī)能優(yōu)異的組合油環(huán)。
此外在本發(fā)明中，上述螺旋撐環(huán)用線材，優(yōu)選由形狀記憶合金而形成。采用形狀記憶合金形成的螺旋撐環(huán)用線材，由于在彎曲成螺旋狀時產(chǎn)生的拉伸和壓縮等的力導(dǎo)致的變形特別地大，所以能夠充分地發(fā)揮本發(fā)明的效果。
在本發(fā)明中，提供一種螺旋撐環(huán)，其特征在于，是采用上述的螺旋撐環(huán)用線材而成形。如上述，因為上述螺旋撐環(huán)用線材，預(yù)想到被形成作為螺旋撐環(huán)時的變形而形成，所以，如果是采用上述螺旋撐環(huán)用線材所制造的螺旋撐環(huán)，那么異常磨損和強(qiáng)度的降低這些缺陷便難以產(chǎn)生，對于削減本成和制造工序的簡化有效果。
在本發(fā)明中，提供一種螺旋撐環(huán)，用于具有油環(huán)，和將上述油環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合油環(huán)，其中，上述螺旋撐環(huán)由形狀記憶合金形成，截面形狀為矩形，其外周面為平面。
在本發(fā)明中，由于截面形狀是矩形，外周面是平面，所以相對于配置有螺旋撐環(huán)的油環(huán)的內(nèi)周槽，能夠成為面滑動。因此，能夠解決異常磨損的發(fā)生，還有隨之而來的所謂強(qiáng)度的降低的問題，對組合油環(huán)中的機(jī)能的提高有效。此外，由于是由形狀記憶合金構(gòu)成的螺旋撐環(huán)，因為能夠使之根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化張力，所以除刮油機(jī)能和控油機(jī)能的提高外，還能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦的降低。
此外在本發(fā)明中，優(yōu)選上述螺旋撐環(huán)的外周面是塑性加工面。因為在卷繞后不實(shí)施所謂的研磨和切削加工，也能夠得到外周面形狀為平面形狀的螺旋撐環(huán)，所以材料的浪費(fèi)少，在成本和效率方面有效。
如果是本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，則無需復(fù)雜的工序，也可以容易地制造難以有異常磨損和隨之而來的強(qiáng)度的降低這些缺陷產(chǎn)生的螺旋撐環(huán)。


圖1是表示本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材的一例的概略剖面圖。
圖2是表示把螺旋撐環(huán)用線材彎曲成螺旋狀時的狀況的說明圖。
圖3是說明本發(fā)明中螺旋撐環(huán)用線材的寬度和厚度的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材的其他例的概略剖面圖。
圖5是具有本發(fā)明的螺旋撐環(huán)的一例的組合油環(huán)的概略剖面圖。
圖6是說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)的說明圖。
圖7是表示實(shí)施例中的滑動特性確認(rèn)試驗的狀況的說明圖。
圖8是表示實(shí)施例中的疲勞強(qiáng)度的結(jié)果的圖表。
圖中1-螺旋撐環(huán)用線材；2-外周面?zhèn)缺砻妫?-內(nèi)周面?zhèn)缺砻妫?一側(cè)面。
具體實(shí)施例方式
以下，說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材和螺旋撐環(huán)。
A.螺旋撐環(huán)用線材首先，說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材。
本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，截面形狀為矩形，被用于具有活塞環(huán)，和將所述活塞環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合活塞環(huán)的所述螺旋撐環(huán)，其中，采用所述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的外周面的所述螺旋撐環(huán)用線材的表面(以下，有作為外周面?zhèn)缺砻娴那闆r)，被形成為凸?fàn)畹那鏍睢?br> 使用附圖，說明如此的本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材。圖1是表示本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材的一例的概略剖面圖。如圖1所例示，本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材1，在被形成為螺旋狀而成為螺旋撐環(huán)時，由成為此螺旋撐環(huán)的外周面的外周面?zhèn)缺砻?，和成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的表面(以下，有作為內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴那闆r)3，和2個的側(cè)面4構(gòu)成。
本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，如圖1所示，其特征在于，其外周面?zhèn)缺砻?被形成為凸?fàn)畹那?。這是由于如作為說明將本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材彎曲成螺旋狀時的狀況的說明圖2所示，將螺旋撐環(huán)用線材1彎曲成螺旋狀，制作螺旋撐環(huán)時，因為在成為螺旋撐環(huán)的外周面的部分10，有力在拉伸方向起作用，所以避免由該力導(dǎo)致的變形的影響。即，通過提前預(yù)見到由這樣的力導(dǎo)致的形狀變化，將成為螺旋撐環(huán)的外周面的螺旋撐環(huán)用線材1的外周面?zhèn)缺砻?，如圖1所示，形成為具有厚度的凸?fàn)畹那妫瑥亩趶澢陕菪隣顣r，即使拉伸應(yīng)力作用，也能夠防止變形成凹狀。
此外，如圖2所示，將螺旋撐環(huán)用線材1彎曲成螺旋狀時，在螺旋漲五的內(nèi)周面11上，有力在壓縮方向作用。因此，在本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材1中，考慮到這種力，如圖1所示，通過將內(nèi)周面?zhèn)缺砻?形成為凹狀的曲面狀，能夠制造截面矩形的螺旋撐環(huán)。
用圖說明如此的本發(fā)明中的上述螺旋撐環(huán)用線材的厚度和寬度。圖3是采用如上述的螺旋撐環(huán)用線材所形成的螺旋撐環(huán)的、含螺旋撐環(huán)的軸向y的截面的概略剖面圖。圖3中的螺旋撐環(huán)用線材的截面形狀61，是相當(dāng)于上述圖1所示的螺旋撐環(huán)用線材1的概略剖面圖。在本發(fā)明中，所謂螺旋撐環(huán)用線材的厚度，如圖3所示，意思是卷曲成螺旋狀時，在螺旋撐環(huán)的徑向x中的螺旋撐環(huán)用線材的長度，所謂螺旋撐環(huán)用線材的寬度，意思是在螺旋撐環(huán)的軸向y中的螺旋撐環(huán)用線材的長度。具體來說，在螺旋撐環(huán)用線材的截面形狀61中，螺旋撐環(huán)的徑向x中的長度相當(dāng)于螺旋撐環(huán)用線材的厚度63，螺旋撐環(huán)的軸向y中的長度相當(dāng)于螺旋撐環(huán)用線材的寬度62。
以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材。
本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，被用于具有活塞環(huán)，和將所述活塞環(huán)側(cè)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合活塞環(huán)的所述螺旋撐環(huán)，截面形狀為矩形。
作為具有采用本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材制作的螺旋撐環(huán)的組合活塞環(huán)，至少具有由本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材形成的螺旋撐環(huán)，和活塞環(huán)即可，沒有特別限定。另外，作為被用于本發(fā)明中的組合活塞環(huán)的活塞環(huán)，優(yōu)選為油環(huán)。這是由于能夠充分地發(fā)揮本發(fā)明的效果，能夠得到摩擦的降低，刮油機(jī)能和控油機(jī)能等優(yōu)異的組合油環(huán)。因此，本發(fā)明中的組合活塞環(huán)，優(yōu)選為組合油環(huán)，具體來說就是作為組合油環(huán)，除2個油環(huán)以外，還能夠列舉3個油環(huán)或4個油環(huán)等。
另外，本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材的截面形狀為矩形，其特征在于，形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的外周面的螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻?，被形成為凸?fàn)畹那鏍睢?br> 在本發(fā)明中，將螺旋撐環(huán)用線材彎曲成螺旋狀時，考慮到在螺旋撐環(huán)的外周面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力導(dǎo)致的螺旋撐環(huán)用線材的變形，而將成為螺旋撐環(huán)的外周面的螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻妫纬蔀橥範(fàn)畹那鏍?。由此，卷繞之時，即使上述外周面?zhèn)缺砻嫔扉L，變形，也不會變形成凹狀，螺旋撐環(huán)得以配置。例如，能夠解除對于油環(huán)的內(nèi)周槽有局部滑動的問題。還有，這里所說的矩形，意思是正方形和長方形等，包含能夠全部掌控為正方形和長方形等的矩形的程度，也包含角或面持有若干曲率帶有圓度這樣的情況。
另外，具體地說，在被形成為凸?fàn)畹那鏍畹耐庵苊鎮(zhèn)缺砻嬷?，此曲面的高度，在彎曲成螺旋狀時不會變形為凹狀的程度即可，沒有特別限定，但優(yōu)選在0.03mm～0.1mm的范圍內(nèi)，首選在0.04mm～0.08mm的范圍內(nèi)。這是因為如果被形成為上述范圍的曲面，則在最終得到的螺旋撐環(huán)中，不實(shí)施切削等的無心加工，也能夠使外周面的形狀成為平面形狀，螺旋撐環(huán)得以配置，例如，相對于油環(huán)的內(nèi)周槽能夠成為面滑動。
還有，所謂上述曲面的高度，表示被形成凸?fàn)畹那鏍畹耐庵苊鎮(zhèn)缺砻嬷畠?nèi)，膨脹部最大的部分的膨脹的程度。具體來說，如圖1所示，是表示連結(jié)被形成為凸?fàn)畹那娴耐庵苊鎮(zhèn)缺砻娴亩瞬縞和d的直線e，與凸?fàn)畹那娴捻旤c(diǎn)f的距離a。
此外，在被形成為凸?fàn)畹那鏍畹耐庵苊鎮(zhèn)缺砻嬷?，該曲面的曲率半徑R，優(yōu)選在0.8mm～1.4mm的范圍內(nèi)，首選在0.8mm～1.2mm的范圍內(nèi)。當(dāng)曲率半徑R比上述范圍小時，作為螺旋撐環(huán)而形成時，有變形后的形狀成為凸?fàn)畹那娴那闆r，因為接觸面積變小而不為優(yōu)選。另一方面，曲率半徑R比上述范圍大時，因為有變形成凹狀的情況而不為優(yōu)選。這里，所謂外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃?，是由圖1波狀線表示的弧R2的曲率半徑。
采用本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材制作螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的螺旋流線型環(huán)用線材的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴男螤?，沒有特別被限定。例如，如圖4所例示，內(nèi)周面?zhèn)缺砻?可以形成平面狀、凹狀的曲面狀、凸?fàn)畹那鏍畹鹊母鞣N的形狀。在本發(fā)明中，優(yōu)選其中內(nèi)周面?zhèn)缺砻姹恍纬蔀榘紶畹那鏍?。彎曲成螺旋狀時，如圖2所示，在外周面10中，拉伸應(yīng)力工作，但在內(nèi)周面11中，力在壓縮方向作用。若這樣的力作用，則作為螺旋撐環(huán)被形成時，螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面變形成凸?fàn)睢Ｈ绱说穆菪龘苇h(huán)，因為對于插入到內(nèi)側(cè)的芯材會成為一端接觸，所以需要縮小用于與芯材嵌合在一起的芯材的直徑。因此，在本發(fā)明中，通過使成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的螺旋用線材的內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，形成為凹狀的曲面狀，在作為螺旋撐環(huán)被形成時，可防止內(nèi)周面變形成凸?fàn)?，?shí)現(xiàn)在螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面中的磨損和破壞的降低。這里，所謂內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴那拾霃?，是由圖1波狀線所示的弧R3的曲率半徑。
如此，當(dāng)把成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的螺旋撐環(huán)用線材的內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，形成為凹狀的曲面狀時，被形成為曲面狀的外周面?zhèn)缺砻?，和?nèi)周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨鹊年P(guān)系，優(yōu)選為如下若將被形成為上述凸?fàn)畹那鏍畹耐庵苊鎮(zhèn)缺砻娴那娴母叨茸鳛閍，被形成為上述凹狀的曲面狀的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨茸鳛閎，則a≥b+0.005mm。
使被形成為曲面狀的外周面?zhèn)缺砻婧蛢?nèi)周面?zhèn)缺砻?，為相互相對的位置關(guān)系。這是由于被形成為凸?fàn)畹那娴耐庵苊鎮(zhèn)缺砻?，是成為螺旋撐環(huán)的外周面的部分，被形成為凹狀的曲面的內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，是成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的部分。通過使這樣的兩者的表面中的曲面的高度的關(guān)系如上述形成，因為在作為螺旋撐環(huán)被形成時，能夠?qū)⑼庵苊婧蛢?nèi)周面的形狀作為平面，所以，例如對于油環(huán)的內(nèi)周槽和芯材等成為面滑動，能夠全面地實(shí)現(xiàn)磨損量的降低。
還有，這里所說的所謂被形成為上述凹狀的曲面狀的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨龋馑际窃诒恍纬蔀榘紶畹那鏍畹膬?nèi)周面?zhèn)缺砻嬷?，最凹陷部分中凹陷的程度。具體來說，如圖1所示，指的是連結(jié)被形成為凹狀的曲面的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴亩瞬縣和i的直線j，與凹狀的曲面的頂點(diǎn)k的距離b。
本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材，截面形狀為矩形，但其中，優(yōu)選螺旋撐環(huán)用線材寬度方向端部帶有圓度而形成(參照圖4)。這是由于能夠避免來自邊緣的局部滑動，能夠?qū)崿F(xiàn)磨損量的降低。這種圓潤的形狀沒有被特別限定，但優(yōu)先被形成為上述凸?fàn)畹那鏍畹纳鲜雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的、位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的外周面?zhèn)缺砻娑瞬康那娴那拾霃?，比位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的中央部的外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫?以下，將這樣的形狀作為螺旋撐環(huán)用線材的第1形態(tài))。具體來說，如圖4(a)例示，把作為外周面?zhèn)缺砻?的全體的形成曲面形狀的部分，作為外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?，將位于外周面?zhèn)缺砻?的寬度方向的兩端部、具有與上述外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?不同的曲率半徑的曲面，作為外周面?zhèn)缺砻娑瞬?。
這時，上述各曲面的曲率半徑，優(yōu)選為對于外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的曲率半徑為與上述外周面?zhèn)缺砻?的曲率半徑相同的0.8mm～1.4mm的范圍內(nèi)，特別為0.8mm～1.2mm的范圍內(nèi)，外周面?zhèn)缺砻娑瞬?的曲率半徑在0.03mm～0.2mm的范圍內(nèi)，特別在0.05mm～0.1mm的范圍內(nèi)。若外周面?zhèn)缺砻娑瞬?的曲率半徑比上述范圍小，則有不能夠充分地得到形成帶有圓度的形狀的效果的情況。另一方面，若曲率半徑比上述范圍大，則有難以將外周面?zhèn)缺砻娑瞬?加工成這樣的形狀的情況。
在上述外周面?zhèn)缺砻?中，上述這樣的外周面?zhèn)缺砻娑瞬?，和外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?所占的比例沒有特別被限定，但如圖4(a)所示，分別將外周面?zhèn)缺砻?的長度，即螺旋撐環(huán)用線材的寬度62作為L，外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的長度作為M，位于其兩端的外周面?zhèn)缺砻娑瞬?的長度作為N時，L∶M∶2N在1∶0.7～0.95∶0.05～0.3的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選L∶M∶2N在1∶0.75～0.9∶0.1～0.25的范圍內(nèi)。
另外，在螺旋撐環(huán)用線材的內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬗砂紶畹那嫘纬蓵r，與上述外周面?zhèn)缺砻娴那闆r相同，優(yōu)選被形成為上述凹狀的曲面狀的上述螺旋撐環(huán)用線材的表面的、位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娌康那娴那拾霃?，比位于上述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的中央部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫?以下，將這樣的形狀作為螺旋撐環(huán)用線材的第2形態(tài))，還有，這種情況如圖4(b)所示，作為內(nèi)周面?zhèn)缺砻?的形成全體的曲面形狀的部分的內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?，對于凹狀的曲面，位于上述內(nèi)周面?zhèn)缺砻?的兩端部，具有與上述內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?不同的曲率半徑的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?，由凸?fàn)钋嫘纬?。通過如此形成內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，能夠防止配置于螺旋撐環(huán)的內(nèi)側(cè)的接合芯材，與螺旋撐環(huán)用線材的內(nèi)周面?zhèn)缺砻?的邊緣部分接觸而破損等的缺陷。為此，即使螺旋撐環(huán)的內(nèi)徑相同時，也可以采用比現(xiàn)有的粗的直徑的上述接合芯材。
具體來說，優(yōu)選為對于內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的曲率半徑為0.8mm～1.4mm的范圍內(nèi)，特別為0.8mm～1.2mm的范圍內(nèi)，內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?的曲率半徑為0.05mm～0.2mm的范圍內(nèi)，特別為0.05mm～0.1mm的范圍內(nèi)。
在上述內(nèi)周面?zhèn)缺砻?中，上述這樣的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?和內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?所占比例沒有特別限定，但如圖4(b)所示，分別將內(nèi)周面?zhèn)缺砻?的長度，即螺旋撐環(huán)用線材的寬度62作為L，內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的長度作為S，位于其兩端的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?的長度作為T時，L∶S∶2T為1∶0.7～0.95∶0.05～0.3的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選L∶S∶2T在1∶0.75～0.9∶0.1～0.25的范圍內(nèi)。
此外，如圖4(c)所示，與螺旋撐環(huán)用線材的內(nèi)周側(cè)表面3，形成為凸?fàn)畹那鏍畹那闆r，同樣優(yōu)選內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?的曲面的曲率半徑，比內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的曲面的曲率半徑小(以下，將這樣的形狀作為螺旋撐環(huán)用線材的第3形態(tài))。通過如此形成內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，因為能夠加大螺旋撐環(huán)用線材的斷面積，所以能夠得到可發(fā)揮更強(qiáng)張力的螺旋撐環(huán)用線材。
具體來說，優(yōu)選為對于內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的曲率半徑為0.8mm～1.4mm的范圍內(nèi)，特別在0.8mm～1.2mm的范圍內(nèi)，內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?的曲率半徑為0.05mm～0.2mm的范圍內(nèi)，特別在0.05mm～0.1mm的范圍內(nèi)。
在上述內(nèi)周面?zhèn)缺砻?中，上述這樣的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?和內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?所占比例沒有特別限定，但如圖4(c)所示，將內(nèi)周面?zhèn)缺砻?的長度，即螺旋撐環(huán)用線材的寬度62作為L，內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?的長度作為S，位于其兩端的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬?的長度分別作為T時，L∶S∶2T為1∶0.7～0.95∶0.05～0.3的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選L∶S∶2T為1∶0.75～0.9∶0.1～0.25的范圍內(nèi)。
如上述，外周面?zhèn)缺砻婧汀⒒騼?nèi)周面?zhèn)缺砻娴亩瞬繛閹в袌A度的形狀時，上述外周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨萢，作為上述外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康母叨?，?nèi)周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨萣，作為上述內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康母叨??？傊?，在上述外周面?zhèn)缺砻娴亩瞬坎粠в袌A度的形狀中，上述高度a是“連結(jié)外周面?zhèn)缺砻娴亩瞬勘舜?圖1中的端部c和d)的直線，與曲面的頂點(diǎn)(圖1中的頂點(diǎn)f)的距離”。另一方面，外周面?zhèn)缺砻娴亩瞬繛閹в袌A度的形狀時，不考慮外周面?zhèn)缺砻娑瞬康男螤?，所謂上述高度a，指的是連結(jié)外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康亩瞬勘舜说闹本€，與曲面的頂點(diǎn)的距離，例如圖4中的高度a。另外，內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨萣也同樣，指的是連結(jié)內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康亩瞬勘舜说闹本€，與曲面的頂點(diǎn)的距離，例如圖4中的高度b。
在本發(fā)明中，優(yōu)選螺旋撐環(huán)用線材的側(cè)面為平面狀。由于側(cè)面是平面狀，能夠防止將上述螺旋撐環(huán)用線材形成為螺旋狀而作為螺旋撐環(huán)時所產(chǎn)生的螺旋撐環(huán)用線材的扭曲。這時，作為平面狀的側(cè)面的長度沒有特別被限定，但如圖4所例示，優(yōu)選側(cè)面的長度作為W時，W在0.3mm～0.8mm的范圍內(nèi)。另外，上述側(cè)面4的長度W，優(yōu)選在圖4等所示的螺旋撐環(huán)用線材的厚度63的35％～80％的范圍內(nèi)。使上述W的值和比率在上述范圍內(nèi)，能夠更確實(shí)地防止螺旋撐環(huán)用線材的扭曲。
作為形成這樣的螺旋撐環(huán)用線材的材料，一般所使用的即可，沒有特別被限定。例如，閥簧鋼、工具鋼、不銹鋼之外，還能夠列舉鈦材、鋁材和形狀記憶合金等。特別優(yōu)選形狀記憶合金。由于形狀記憶合金，在上述金屬之中軟性高，彎曲成螺旋狀時產(chǎn)生的拉伸和壓縮等的力所致的變形特別大，所以能夠充分發(fā)揮本發(fā)明的效果。另外，因為通過采用形狀記憶合金，能夠使之對應(yīng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而使張力變化，所以例如在將本發(fā)明中的組合活塞環(huán)作為組合油環(huán)時，除刮油機(jī)能和控油機(jī)能的提高以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦的降低。
以下，說明關(guān)于本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材由形狀記憶合金形成的情況。
一般來說，形狀記憶合金，在室溫下為馬氏體狀態(tài)(M相)，在高溫中成為奧氏體狀態(tài)(A相)。從此馬氏體狀態(tài)向奧氏體狀態(tài)的相變，叫做逆馬氏體相變，從奧氏體狀態(tài)向馬氏體狀態(tài)的相變叫做馬氏體相變。以下，稱這樣的相變產(chǎn)生的溫度，為馬氏體相變溫度。此馬氏體相變溫度，具有一定的溫度幅度，通過試探性熱分析由吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的峰值求得。
這樣的形狀記憶合金，在上述馬氏體相變溫度以下，除去使合金變形的載荷后，通過加熱到一定溫度(例如，在Ti-Ni系中馬氏體相變溫度為-10℃～100℃)以上，具有返回至原來的形狀的現(xiàn)象，即形狀記憶效果。
在本發(fā)明中，利用這樣的形狀記憶效果，在由本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材制作的螺旋撐環(huán)中，螺旋撐環(huán)自身的溫度，變得比馬氏體相變溫度高時，優(yōu)選使螺旋撐環(huán)以在其長度方向伸長的方式，而處理螺旋撐環(huán)用線材。其理由，在后述的“B.螺旋撐環(huán)”中詳細(xì)記述。
具體地說，作為可以使用于本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材的形狀記憶合金，能夠列舉出Ti-Ni系、Cu-Zn-Al系、Fe-Mn-Si系等。特別是，在本發(fā)明中，最優(yōu)選為Ti-Ni系。這是因為從強(qiáng)度、耐疲勞、耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，其最為優(yōu)異。
使用由Ti-Ni組成的形狀記憶合金時，作為其比率，優(yōu)選為Ti-50原子％Ni～Ti-51原子％Ni。
作為上述馬氏體相變溫度，在本發(fā)明中優(yōu)選為從-10℃至200℃的范圍，例如，在Ti-Ni系的情況下為-10℃～100℃，其中優(yōu)選在30℃～90℃的范圍內(nèi)。這是因為馬氏體相變溫度，能夠通過形狀記憶合金的組成和制造形狀記憶合金時的熱處理等使之變化，不過，在通過將馬氏體相變溫度調(diào)整到上述范圍內(nèi)，采用本發(fā)明的螺旋撐環(huán)用線材制作的螺旋撐環(huán)中，例如，以組合油環(huán)的機(jī)能被充分發(fā)揮的程度的表面壓力所需要的溫度，在螺旋撐環(huán)產(chǎn)生馬氏體相變，能夠得到充分的張力。
在由本發(fā)明的形狀記憶合金構(gòu)成的螺旋撐環(huán)用線材中，優(yōu)選截面形狀中的厚度和寬度的比在1∶1～1∶4的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選在1∶2～1∶3.5的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在1∶2.5～1∶3的范圍內(nèi)。與上述范圍相比，寬的長度的比率大的情況，在制作螺旋撐環(huán)時，在規(guī)定的螺距中，因為相鄰線材相互間的空隙狹小，所以有時難以按規(guī)定的曲率彎曲，故不為優(yōu)選。另一方面，若與上述范圍相比減小寬度的比，則以規(guī)定的螺距卷繞時，因為相鄰線材相互間所形成的空隙變大，所以有不能得到充分的張力的情況，故不為優(yōu)選。
還有，這里所說的所謂螺距，意思是在將螺旋撐環(huán)用線材卷繞成螺旋狀時，在線材一個回轉(zhuǎn)中的、從線材的中心至相鄰線材的中心的長度。詳細(xì)情況在后述的“B.螺旋撐環(huán)”之中說明。
另外，在由本發(fā)明的形狀記憶合金構(gòu)成的螺旋撐環(huán)用線材中，作為具有例如圖5所示的h1尺寸寬度被薄化至2mm以下的油環(huán)的組合油環(huán)時，其厚度優(yōu)選在0.2mm～0.5mm的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在0.25mm～0.3mm的范圍內(nèi)。若比上述范圍薄，則作為螺旋撐環(huán)被形成時，有作為彈簧的反力變?nèi)醵鵁o法得到充分張力的情況，所以不為優(yōu)選，另一方面，若比上述范圍厚，則有不能夠成為規(guī)定的螺徑的螺旋撐環(huán)的情況，所以不為優(yōu)選。
B.螺旋撐環(huán)接下來，說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)。本發(fā)明的螺旋撐環(huán)，能夠分為2個實(shí)施方式。以下，分為第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式，說明本發(fā)明的螺旋撐環(huán)。
1.第1實(shí)施方式本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)，其特征在于，是采用上述的螺旋撐環(huán)用線材而形成。
如上述，上述螺旋撐環(huán)用線材，因為其形成已預(yù)見到被形成作為螺旋撐環(huán)時的變形，所以在卷繞后，即使不實(shí)施所謂研磨或切削的后處理，也能夠得到外周面形狀為平面形狀的螺旋撐環(huán)。因此，如果是采用上述的螺旋撐環(huán)用線材制造的螺旋撐環(huán)，則難以有異常磨損和強(qiáng)度的降低這種缺陷產(chǎn)生，可以削減成本和簡化制造工序。
使用圖紙，說明采用了這種本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)的一例的組合油環(huán)。圖5是圖示采用了本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)的組合油環(huán)的一例的概略說明圖。本實(shí)施方式中的組合油環(huán)，具有采用上述螺旋撐環(huán)用線材制作的螺旋撐環(huán)40；和由柱狀的網(wǎng)(web)44連結(jié)了二個軌道(rail)41、42的截面呈大致I字形的油環(huán)45。
該油環(huán)45，在滑動面46滑動汽缸內(nèi)徑(cylinder bore)20的內(nèi)壁21。另外，由網(wǎng)44連結(jié)軌道41和42而形成的外周槽47，是收容由滑動面46從汽缸內(nèi)壁21刮落的潤滑油的槽，此外，被收容到外周槽47的潤滑油，通過大量被設(shè)置于網(wǎng)44的油孔48，向油環(huán)45的內(nèi)周側(cè)移動。
此外，在由網(wǎng)44連結(jié)軌道41和42被而在內(nèi)周側(cè)形成的內(nèi)周槽49中，將油環(huán)45壓向油環(huán)45的徑向外方，在汽缸內(nèi)壁21配置有推壓油環(huán)45的螺旋撐環(huán)40。在本實(shí)施方式中，此螺旋撐環(huán)40采用上述的螺旋撐環(huán)用線材而形成。在制作螺旋撐環(huán)時，由于彎曲成螺旋狀時產(chǎn)生的拉伸和壓縮等的力的作用，在外周面和內(nèi)周面有變形產(chǎn)生，但是，上述的螺旋撐環(huán)用線材，因為被形成為考慮到如此的變形的形狀，所以可以形成截面形狀為矩形的螺旋撐環(huán)。
此外，在本實(shí)施方式中，在上述螺旋撐環(huán)用線材，由形狀記憶合金構(gòu)成時，若螺旋撐環(huán)自身的溫度變得比馬氏體相變溫度高，則螺旋撐環(huán)材的橫彈性系數(shù)有大的變化，而作為螺旋撐環(huán)的擴(kuò)張的力(張力)很大地改變。具體來說，作為Ni-Ti系形狀記憶合金的情況，在低溫相(馬氏體相)中為6000～9000MPa，在高溫相(奧氏體相)中約為20000MPa，作為螺旋撐環(huán)，約有2～3倍的張力變化。
即，在發(fā)動機(jī)起動時，因為內(nèi)燃機(jī)溫度等比馬氏體相變溫度低，所以螺旋撐環(huán)基于低的橫彈性系數(shù)，能夠降低成為低張力的活塞環(huán)和汽缸內(nèi)徑的滑動摩擦，能夠減少發(fā)動機(jī)的暖狀態(tài)時產(chǎn)生的滑動面的摩擦。
另外，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速高時，和發(fā)動機(jī)負(fù)荷高，發(fā)動機(jī)溫度高時，因為內(nèi)燃機(jī)溫度等比馬氏體相變溫度高，所以螺旋撐環(huán)基于在高溫下的橫彈性系數(shù)，成為高張力，既使得氣封性和油封性良好，又能夠發(fā)揮油環(huán)的機(jī)能。
具有如此優(yōu)點(diǎn)的本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)，是采用上述的螺旋撐環(huán)用線材制作。另外，上述螺旋撐環(huán)用線材的形成材料，由于優(yōu)選為形狀記憶合金，所以在本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)中，也優(yōu)選為由形狀記憶合金構(gòu)成。
以下，說明本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)由這樣的形狀記憶合金構(gòu)成的情況。
形狀記憶合金，如上述，在上述馬氏體相變溫度以下，除去使合金變形的載荷后，通過加熱到一定溫度(例如，在Ti-Ni系中馬氏體相變溫度為-10℃～100℃)以上，具有返回至原來的形狀的現(xiàn)象，即形狀記憶效果。在如此的形狀記憶效果中，把合金返回到使之預(yù)先記憶的形狀的溫度作為馬氏體相變溫度。
在本實(shí)施方式中，利用這樣的形狀記憶效果，當(dāng)螺旋撐環(huán)自身的溫度變得比馬氏體相變溫度高時，優(yōu)選以能取得希望的張力的方式進(jìn)行處理。以螺旋撐環(huán)能夠在高溫相(奧氏體相)中取得希望的張力的方式考慮收縮余量，而實(shí)施記憶處理。把螺旋撐環(huán)作為活塞環(huán)裝配時，螺旋撐環(huán)的兩端部作為接口成為抵接的狀態(tài)，以伸縮狀態(tài)被裝配于活塞。發(fā)動機(jī)起動時，如上述一樣為低張力，但若發(fā)動機(jī)溫度形成高的狀態(tài)，則成為如上述一樣的高張力。就是說，螺旋撐環(huán)因為高溫時及低溫時，均作為螺旋撐環(huán)兩端部被固定而呈伸縮狀態(tài)，橫彈性系數(shù)的變化，從而張力變化產(chǎn)生。在發(fā)動機(jī)起動時，潤滑油的溫度和內(nèi)燃機(jī)的溫度處于緩緩上升的階段，與從發(fā)動機(jī)的起動到經(jīng)過一定程度的時間充分驅(qū)動之后的情況相比較，其溫度低，潤滑油的粘度處于高的狀態(tài)。另外，這時的溫度比本實(shí)施方式中的馬氏體相變溫度也低。由于通常的螺旋撐環(huán)，即使在發(fā)動機(jī)起動時，也體現(xiàn)出與發(fā)動機(jī)充分驅(qū)動的狀態(tài)同程度的張力，所以在發(fā)動機(jī)起動時，例如，油環(huán)的作用過度工作而成為損壞內(nèi)燃機(jī)的起動性的主要原因。然而，在本實(shí)施方式中，因為發(fā)動機(jī)起動時的內(nèi)燃機(jī)溫度等比馬氏體相變溫度低，所以螺旋撐環(huán)不會在其長度方向伸長，不能發(fā)揮充分的張力。因此，因為使起動性降低最能提高油環(huán)的表面壓力，所以具有能夠使內(nèi)燃機(jī)的起動性提高的效果。
另一方面，在發(fā)動機(jī)充分驅(qū)動的階段，例如，油環(huán)的情況，為了得到刮油機(jī)能和控油機(jī)能，希望一定程度高的表面壓力，但伴隨著內(nèi)燃機(jī)溫度的上升，若螺旋撐環(huán)自身的溫度超過馬氏體相變溫度，則由于螺旋撐環(huán)返回到記憶的狀態(tài)，作為彈簧的反力增加，能夠使張力增加。其結(jié)果，油環(huán)能夠得到可使其機(jī)能充分顯現(xiàn)的程度的表面壓力。根據(jù)這樣的理由，在本實(shí)施方式中，當(dāng)螺旋撐環(huán)自身的溫度變得比馬氏體相變溫度高時，優(yōu)選以返回到螺旋撐環(huán)的記憶狀態(tài)的方式進(jìn)行處理。
另外，在本實(shí)施方式中的螺旋撐環(huán)的張力，在馬氏體相變前(低溫相)，例如，作為用于圖5所示的h1尺寸2.0mm以下的螺旋撐環(huán)的情況，優(yōu)選在1N～30N的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選為1N～15N的范圍內(nèi)。這是因為馬氏體相變前，發(fā)動機(jī)處于暖機(jī)狀態(tài)，處于內(nèi)燃機(jī)溫度緩緩上升的階段，所以如果是具有上述范圍內(nèi)的張力的螺旋撐環(huán)，能夠使內(nèi)燃機(jī)的起動性提高。
此外，馬氏體相變后(高溫后)的張力，例如，將本發(fā)明中的組合活塞環(huán)作為組合油環(huán)時，只要是不損害油環(huán)的機(jī)能的程度即可，沒有特別被限定，但是具體來說，作為用于圖5所示的h1尺寸2.0mm以下的螺旋撐環(huán)的情況，在3N～40N的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選為3N～20N的范圍內(nèi)。這是因為一般來說為了摩擦的降低，降低油環(huán)的表面壓力有效，通過將螺旋撐環(huán)的馬氏體相變后的張力調(diào)整到上述范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦的降低，能夠?qū)崿F(xiàn)燃油使用率的提高。
此外，對于形成本實(shí)施方式中的螺旋撐環(huán)的材料和馬氏體相變溫度，因為與上述“A.螺旋撐環(huán)用線材”之中記載的相同，所以這里省略說明。
此外本實(shí)施方式中的螺旋撐環(huán)，由于采用上述的螺旋撐環(huán)用線材制作，所以截面形狀能夠形成矩形。據(jù)此，例如，即使是在寬度被薄化的油環(huán)的內(nèi)周槽以可設(shè)置的程度減小螺旋撐環(huán)的螺徑時，也能夠顯現(xiàn)充分的張力，能夠解決由形狀記憶合金構(gòu)成的螺旋撐環(huán)的張力不足的問題。
此外，當(dāng)采用上述的螺旋撐環(huán)用線材，制造本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)時，作為彎曲成螺旋狀時的螺距，根據(jù)螺旋撐環(huán)的螺徑，被大體決定在規(guī)定的范圍內(nèi)。還有，這里所說的所謂螺距，意思是在將線材卷繞成螺旋狀時，在線材一個回轉(zhuǎn)中的、從線材的中心至相鄰線材的中心的長度。具體來說，如圖6所示，指的是從A到B的一個回轉(zhuǎn)中，從在A的位置的線材的中心，到B的位置的線材的中心的間隔p。另外，這里所說的所謂螺旋撐環(huán)的螺徑，意思是螺旋撐環(huán)的徑向中的長度中，最外側(cè)的長度，具體來說，指的是圖6所示的d14，不過具體地說，作為此螺徑，在圖5所示的h1尺寸2.0mm以下的螺旋撐環(huán)中，在0.3mm～1.8mm的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選為0.3mm～1.4mm的范圍內(nèi)。這是因為如果是上述范圍內(nèi)的螺徑，即使是例如寬度被薄化的油環(huán)也能夠適應(yīng)。使螺旋撐環(huán)的螺徑在上述范圍內(nèi)時，例如在h1尺寸2mm以下的螺旋撐環(huán)中，螺距在0.3mm～1.8mm的范圍內(nèi)，其中大致被規(guī)定在0.3mm～1.4mm的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選螺距均一。
另外，作為將上述的螺旋撐環(huán)用線材卷繞成螺旋狀形成螺旋撐環(huán)時的卷曲方法，優(yōu)選以螺旋撐環(huán)用線材的截面形狀中的長邊側(cè)形成螺旋撐環(huán)的周方向的方式進(jìn)行卷繞。這是因為如此的卷曲方法，使螺旋撐環(huán)的螺徑最小，且為了能夠充分地體現(xiàn)作為彈簧的反力，從而能夠得到理想的張力。
2.第2實(shí)施方式本實(shí)施方式的螺旋撐環(huán)，被用于具有油環(huán)，和將所述油環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合油環(huán)，其特征在于，所述螺旋撐環(huán)由形狀記憶合金形成，截面形狀是矩形，其外周面為平面。
在本實(shí)施方式中，由于截面形狀是矩形，外周面為平面，所以能夠相對于配置有螺旋撐環(huán)的油環(huán)的內(nèi)周槽成為面滑動。因此，能夠解決異常磨損的發(fā)生，還有隨之而來所謂強(qiáng)度降低的問題，對組合油環(huán)的機(jī)能的提高有效。此外，由于是由形狀記憶合金構(gòu)成的螺旋撐環(huán)，因為能夠使之根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使張力變化，所以除刮油機(jī)能和控油機(jī)能的提高以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦的降低。
在這樣的螺旋撐環(huán)中，優(yōu)選外周面為塑性加工面。這里所說的所謂塑性加工面，意思是沒有實(shí)施研磨和切削等的處理的面。在本實(shí)施方式中，通過使外周面形成這樣的塑性加工面，卷繞后不實(shí)施所說的研磨和切削加工，就能夠得到外周面形狀為平面形狀的螺旋撐環(huán)，所以材料的浪費(fèi)少，在成本面和效率面有效。
作為形成這樣的螺旋撐環(huán)的線材，優(yōu)選為在彎曲成螺旋狀時，即使由于拉伸和壓縮等的力的作用有變形產(chǎn)生時，也不用實(shí)施研磨或切削等的處理，就可以使螺旋撐環(huán)的外周面形成平面的線材。具體地說，通過采用上述的螺旋撐環(huán)用線材，而可以形成這樣的螺旋撐環(huán)。
還有，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式。上述的實(shí)施方式是例示，具有本說明書的專利請示的范圍所記載的技術(shù)思想和實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)，起到相同的效果的任何一種都包含于本發(fā)明的技術(shù)的范圍。
實(shí)施例以下，例舉實(shí)施例和比較例具體地說明本發(fā)明。
首先，通過以下所示的方法進(jìn)行滑動特性確認(rèn)試驗。采用成為螺旋撐環(huán)的外周面的螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻妫瑸橄率霰?所示的截面形狀的螺旋撐環(huán)用線材，制作螺旋撐環(huán)，將制作好的螺旋撐環(huán)組裝到油環(huán)，進(jìn)行圖7所示的單體試驗。
·油環(huán)規(guī)格材料 17Cr材尺寸 d179mm，h11.5mm，軌道寬0.2mm·螺旋撐環(huán)規(guī)格材料 Ti-50原子％Ni材所用的螺旋撐環(huán)用線材的尺寸，圖4所示的尺寸的63為0.3mm，62為0.85mm，圖6所示的d14為1.1mm。
(試驗方法)在圖7所示的單體試驗中，D1徑82mm，D2徑79mm，轉(zhuǎn)速700rpm，在活塞70上組裝油環(huán)71，將其設(shè)置在汽缸內(nèi)徑72內(nèi)。使馬達(dá)(未圖示)的旋轉(zhuǎn)變換成活塞70的沖程(上下移動的運(yùn)動)，隨著此上下移動，在82mm～79mm之間反復(fù)使油環(huán)71擴(kuò)張、收縮。
在上述范圍的汽缸內(nèi)徑72內(nèi)使之滑動5×105次后，取出螺旋撐環(huán)確認(rèn)滑動特性。這時用放大鏡確認(rèn)“螺旋撐環(huán)的滑動面位置”入“螺旋撐環(huán)的滑動面大小”?；瑒用娴拇笮「鶕?jù)面積計算，如下述表1所示進(jìn)行了評價。


還有，在上述表1中，所謂外周面?zhèn)缺砻媲拾霃?mm)，表示所用的螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃?在外周面?zhèn)缺砻娴亩瞬繛閳A形的實(shí)施例8～13中，為外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩?。所謂a(mm)，表示螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻娴那娴母叨?在實(shí)施例8～13中，為外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康母叨?。
還有，實(shí)施例4、5、10和11，內(nèi)周面?zhèn)缺砻媸前紶畹那嫘螤?，在備注欄中表示外周面?zhèn)缺砻娴母叨萢和內(nèi)周面?zhèn)缺砻娴母叨萣的差。另外，在實(shí)施例12和實(shí)施例13中，內(nèi)周面?zhèn)缺砻?，是與各個的外周面?zhèn)缺砻嫱瑯拥耐範(fàn)畹那嫘螤?。而且，在外周面?zhèn)缺砻娴亩瞬渴菐в袌A度的形狀的實(shí)施例8～13中，備注欄中表示各個的截面形狀的形態(tài)(參照形態(tài)1～形態(tài)3，圖4(a)～(c))。對于外周面?zhèn)缺砻婧屯庵苊鎮(zhèn)缺砻娑瞬康那拾霃?、a值和M值，采用形狀測定由測定圖表求得。
此外，對于滑動面為整個面，且滑動面積大的實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例8、實(shí)施例10和實(shí)施例12，與比較例，實(shí)施了疲勞試驗。圖8表示其結(jié)果。
(評價)由上述表1所示的結(jié)果可知，在實(shí)施例1至實(shí)施例5，和實(shí)施例8至實(shí)施例13中，通過使螺旋撐環(huán)用線材的外周面?zhèn)缺砻嫘螤钚纬赏剐螤?，使外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃皆?.8～1.4mm的范圍內(nèi)，此外使外周面?zhèn)缺砻娴母叨萢在0.03～0.1mm的范圍內(nèi)，螺旋撐環(huán)的外周面和油環(huán)的滑動面變大，局部滑動能夠解除。
此外，由圖8所示的結(jié)果可知，在實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例8、實(shí)施例10和實(shí)施例12中，疲勞強(qiáng)度顯著高于比較例。此外，若僅外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃奖葘?shí)施例2和實(shí)施例4低的實(shí)施例6，和外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃胶屯庵苊鎮(zhèn)缺砻娴母叨萢比實(shí)施例2和實(shí)施例4高的實(shí)施例7比較，則可知疲勞強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
由如此的結(jié)果可知，通過使螺旋撐環(huán)線材的外周面?zhèn)缺砻嫘纬赏剐螤睿軌虻玫揭种凭植炕瑒拥男Ч?，此外，通過使外周面?zhèn)缺砻娴那拾霃皆?.8～1.4mm的范圍內(nèi)，再使外周面?zhèn)缺砻娴母叨萢在0.03～0.1mm的范圍內(nèi)，從而能夠進(jìn)一步加大螺旋撐環(huán)外周面和油環(huán)的滑動面，此外對于疲勞強(qiáng)度的提高也有效。
權(quán)利要求
1.一種螺旋撐環(huán)用線材，截面形狀為矩形，被用于具有活塞環(huán)，和將所述活塞環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合活塞環(huán)的所述螺旋撐環(huán)，其特征在于，采用所述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)外周面的所述螺旋撐環(huán)用線材的表面，被形成為凸?fàn)畹那鏍睢?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，被形成為所述凸?fàn)畹那鏍畹乃雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的曲面的高度，在0.03～0.1mm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，采用所述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的內(nèi)周面的所述螺旋撐環(huán)用線材的表面，被形成為凹狀的曲面狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，將被形成為所述凸?fàn)畹那鏍畹乃雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的曲面的高度作為a，將被形成為所述凹狀的曲面狀的所述螺旋撐環(huán)用線材的表面的曲面的高度作為b時，a≥b+0.005mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，被形成為所述凸?fàn)畹那鏍畹乃雎菪龘苇h(huán)用線材的表面的、位于所述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的外周面?zhèn)缺砻娑瞬康那娴那拾霃剑任挥谒雎菪龘苇h(huán)用線材寬度方向的中央部的外周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫　?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3至權(quán)利要求5中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，被形成為所述凹狀的曲面狀的所述螺旋撐環(huán)用線材的表面的、位于所述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的兩端部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻娑瞬康那娴那拾霃?，比位于所述螺旋撐環(huán)用線材寬度方向的中央部的內(nèi)周面?zhèn)缺砻嬷醒氩康那娴那拾霃叫　?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，所述螺旋撐環(huán)用線材的側(cè)面為平面狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，所述活塞環(huán)為油環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材，其特征在于，所述螺旋撐環(huán)用線材由形狀記憶合金形成。
10.一種螺旋撐環(huán)，其特征在于，使用所述權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中的任一項記載的螺旋撐環(huán)用線材形成。
11.一種螺旋撐環(huán)，被用于具有油環(huán)，和將所述油環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合油環(huán)，其特征在于，所述螺旋撐環(huán)由形狀記憶合金形成，截面形狀為矩形，其外周面是平面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的螺旋撐環(huán)，其特征在于，所述螺旋撐環(huán)的外周面是塑性加工面。
全文摘要
本發(fā)明主要目的在于，提供一種螺旋撐環(huán)用線材，其無需復(fù)雜的工序，便可以制造難以有異常磨損和隨之而來的強(qiáng)度的降低這種缺陷產(chǎn)生的螺旋撐環(huán)。本發(fā)明提供一種截面形狀為矩形的螺旋撐環(huán)用線材，被用于具有活塞環(huán)，和將上述活塞環(huán)壓向其徑向外方的螺旋撐環(huán)的組合活塞環(huán)的上述螺旋撐環(huán)，其中，采用上述螺旋撐環(huán)用線材形成螺旋撐環(huán)時，成為螺旋撐環(huán)的外周面的螺旋撐環(huán)用線材的表面，被形成為凸?fàn)畹那鏍?，本發(fā)明據(jù)此解決上述課題。
文檔編號F16J9/00GK1910360SQ20058000212
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者松島伸行, 笹生親子, 鈴木孝男 申請人:日本活塞環(huán)株式會社, 豐田自動車株式會社