九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
内燃機関ピストンリングの潤滑および摩擦特性に関 する研究
北原, 辰巳
九州大学工学機械科学動力機械
https://doi.org/10.11501/3054182
出版情報：Kyushu University, 1990, 工学博士, 課程博士 バージョン：
権利関係：
内 燃 機 関 ピ ス ト ン リ ン グ の 潤 滑 お よ び 摩 擦 特 性 に 関 す る 研 究
北 原 辰 巳
‑
・
・ ・ .
目 次
第 1章 緒 論 1 . 1 研 究 の 目 的
1 .2 ピ ス ト ン リ ン グ の 油 膜 挙 動 ， 並 び に 摩 擦 特 性
に 関 す る 従 来 の 研 究 6
1 . 3 ピスト ン リン グ の ス カ ッ フ ィ ン グ に 関 す る 従
来 の 研 究 16
1 .4 セ ラ ミ ッ ク ス の ト ラ イ ボ ロ ジ に 関 す る 従 来 の
研 究 21
28 記 号
第 2章 流 体 潤 滑 理 論 に よ る 摩 練 特 性 の 解 析
2 . 1
ピ ス ト ン リ ン グ の 箔 動 面 プ ロ フ ィ ル 2.2 一般 式 と 計 算 方 法2.3 理 論 計 算 の 結 果 と 考 察
n U A q n u
ミJ
句 ︑
JにJ
2.3. 1 各リングの油膜挙動， 並 び に 摩 擦 特 性 50 2.3.2 回転数，粘度， 並びに面庄の~響 53
2.3.3 リ ン グ 形 状 の 影 響 56
2.3.4 ガ ス 圧 の 影 響 58 2.3.5 リ ン グ 列 の 摩 機 特 性 62 2.4 結 論
第 3章 実 働 運 転 時 に お け る ピ ス ト ン リ ン グ の 摩 練 特 性
68
3.1 実 験 装 置 と 方 法 3.2 実 験 結 果 と 考 察
3.2.1 モ タ リ ン グ 運 転 時 の 摩 傑 特 性 3.2.2 発 火 運 転 時 の 摩 煉 特 性
3.2.3 モ ー タ リ ン グ 運 転 と 発 火 運 転 時 の 摩 煉 特
性 の 比 較 84
3.2.4 圧 力 リ ン グ 段 数 の 彬 響 89 3.2.5 理論解析結果との比較， 並 び に 課 題 92
3.3 結 論 93
第 4章 セ ラ ミ ッ ク ス の シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の 摩 擦 お よ び 耐 ス カ ッ フ ィ ン グ 性
4 . 1 笑 験 装 置 と 方 法 95
4 . 1 . 1 試 験 装 置 95
内U
7
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︐ 司 1 0 0
4. 1 .2 供 試 材 料 97
4. 1 .3 供 試 潤 滑 油 99
4 . 2 実 験 結 果 と 考 察 101
4.2. 1 材 質 お よ び 組 合 せ の 彫 響 101 4.2.2 表 面 粗 さ と す べ り 速 度 の 影 響 109 4.2.3 リ ン グ 摺 動 方 向 丸 み の 影 響 113 4.2.4 潤滑油の種類， 添 加 剤 お よ び 劣 化 の 影 響 116
4.3 結 論 119
第 5章 総 括 120
参 考 文 献 124
謝 辞 131
第 l章 緒 論
1 . 1 研 究 の 目 的
往 復 動 内 燃 織 関 は ， 軽 便 で ， 高 い 効 率 が 得 ら れ る 等 の 基 本 的 な 特 徴 を 備 え て い る た め に ， 今 日 で は 原 動 般 の 中 心 的 な 存 在 と し て 各 種 の 用 途 に 幅 広 く 利 用 さ れ て い る
し か し 往 復 動 内 燃 線 開 の ピ ス ト ン お よ び ピ ス ト ン リ ン グ
招動面の潤滑状態は， シリンダ内部で燃焼が行われるほかに，
往 復 す べ り ， 変 動 荷 重 等 の 特 徴 が 重 な る た め に ， 極 め て 複雑 で ， 且 つ 苛 酷 で あ る さ ら に ， 最 近 の 際 関 の 高 速 ， 高 出 力 化 の傾向. あ る い は 潤 滑 油 消 費 量 低 減 の 要 求 や 低 質 燃 料 油 の 使
用等と関連して， その潤滑状態は益々苛酸化する傾向にあり，
摩 煉 ， 摩 耗 の 増 大 や ス カ ッ フ ィ ン グ 等 の 損 傷 発 生 を 防 止 す る こ と が 重 要 な 研 究 課 題 に な っ て い る
また，近年は， 機 関 の 燃 料 消 費 量 改 善 の た め に， 機 械 効 率 を 向 上 さ せ る 手 段 と し て1 各 沼 動 部 の 摩 傑 損 失 低 減 が 強 く 望 まれているが， その中でも， ピ ス ト ン 回 り の 摩 擦 が 占 め る 割 合は特に大きいので， そ の 摩 操 低 減 が 一 段 と 重 要 に な っ て き
た (I I .川 3
そ こ で ピ ス ト ン リ ン グ の 澗 滑 特 性 を 解 明 す る た め に ， 従 来 から理論的， あ る い は 実 験 的 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ て き た ">
( 7 B)
一般に， ピストンリングのすべり面が， 長時間運転されて，
正 常 に な じ む と， その
f
自動方向に丸みを帯び. 円弧， または そ れ に 近 い 形 状 に な る こ と が 経 験 的 に 知 ら れ て い る 。引ー叶人 そ こ で は ， 潤 滑 油 の 粘 性 に よ る 涜 体 力 学 的 潤 滑 作 用 が 働 jリング宿動面の形状， あ る い は 潤 滑 油 の 粘 度 ， す べ り 速 度 や ガ ス 圧 荷 重 の 変 動 に 支 配 さ れ て . 動 的 な 油 膜 が 形 成 さ れ る と 考えられる このことに着目して， ピ ス ト ン リ ン グ と シ リ ン ダライナ聞に形成される油膜の挙動， あ る い は 摩 様 特 性 を 理 論 的 に 明 ら か に し た 試 み が あ る t] e)
ベ ' "
こ れ ら の 理 論 解 析 で は， リ ン グ 招 動 前 の プ ロ フ ィ ル の 仮 定 や 油 膜 圧 力 分 布 を 求 め る た め に 設 定 し た 境 界 条 件 等 に 種 々 の 相 違 が 認 め ら れ る その中で， 和栗ら (1 6 ) . (26) ，け刊 は， す べ り 商 が 円 弧 形 状 をしたピスト ンリングについて， リ ン グ と ラ イ ナ の 聞 に 形 成 される油膜の圧力発生領域が， レ イ ノ ル ズ の 境 界 粂 件 に 従 っ て変化すると想定して， 理論解析を試み， 油 膜 の 挙 動 を 明 ら かにした そして， リ ン グ す べ り 面 の 潤 滑 状 態 に 模 擬 し た 独 特 の 往 復 動 試験 装 置 を 用 いて ， 油 膜 厚 さ の 変 動 と 油 膜 分 裂 境 界 位 置 の 変 化 を 笑 験 的 に 計 測 し そ の 妥 当 性 を 証 明 し た .し か し こ れ ら の 理 論 計 算 の 結 果 と ， 実 際 の 機 関 で 得 ら れ た摩傑力の測定結果とを比較すると， 現 象 が 極 め て 複 雑 な だ け に ， 定 性 的 特 性 の 予 測 は 可 能 で あ っ て も . 摩 機 の 絶 対 値 は 実 測 値 の 方 が は る か に 大 き な 値 を 示 し . 理論解析のみで. ~壁 際 特 性 を 十 分 に 解 明 で き る ま で に は 至 っ て い な い t29) . t 38]
ー方，笑験によ ってピス トン リ ン グ の 摩 擦 特 性 を 把握する 試 み は ， 従 来 ， モ タ リ ン グ 法 や 指 圧 線 図 の 解 析 に よ り 行 わ
9‑
れ て き た 【"トリ引 し か し こ れ ら は 測 定 値 に ポ ンプ 損 失 が含まれること， 温度. 荷 量 等 の 作 動 条 件 が 実 際 の 運 転 時 と 異なること， 得られる値がサイクルの平均値で， 行 程 途 中 に お け る 摩 擁 波 形 の 変 化 を 検 出 で き な い こ と 等 の 多 く の 欠 点 が あった
そこで，近年は， シ リ ン ダ ラ イ ナ に 働 く 摩 擦 力 を 直 接 測 定 する浮動ライナ法により， 実 働 運 転 時 の 摩 擦 力 を ク ラ ン ク 角 の変化に対応して測定する試みがなされ， ピストン回りの~
鍛 特 性 は ， 次 第 に 明 ら か に さ れ つ つ あ る (3 7 ) ‑ 目 的
し か し こ れ ら の 測 定 法 で は 。 金 属 製 の 薄 板 や ダ イ ア ブ ラ ム等でライナの支持を行っていること， あ る い は シ リ ン ダ 内 の が ス 圧 力 が 摩 擦 の 測 定 値 に 介 入 す る こ と を 防 ぐ た め の 徳 摘 を施すことにより， ピ ス ト ン の 摩 綴 力 で 生 じ る ラ イ ナ の 変 位 が拘束されて， 純 粋 な 測 定 結 果 が 得 銭 い た め に，新 た な 改 良 が 望 ま れ て い た
そこで，本研究では， ピ ス ト ン リ ン グ の 潤 滑 特 性 を 涜 体 潤
滑理論による解析， 並びに実験による摩担軽測定の結果から解
明 す る こ と を 試 み た
まず第 2章では， レ イ ノ ル ズ の 境 界 条 件 に 従 っ て 油 膜 の 圧 力 分 布 領 媛 が 変 化 す る と 仮 定 し た 涜 体 潤 滑 理 論 を ， 円 弧 形 状
リングのみならず， テーパ， オイルの各リングにも適用して，
リ ン グ 列 の 油 膜 挙 動 を 求 め た . そして， 油 膜 の 破 断 領 域 に つ いても， クヱ yト 涜 れ の 速 度 分 布 を も っ . す じ 状 の 流 れ が 存 在することに着目し， その粘性作用も考慮したリング列の~
‑3‑
I
控特性について 検 討 を 行 った.続 い て ， 第 3章 で は ， 従 来 の 浮 動 ラ イ ナ 法 を 改 善 す る た め に， シ リ ン ダ ラ イ ナ を 静 圧 軸 受 で 支 持 し ま た ラ イ ナ の 動 き を 拘 束 し な い ガ ス 圧 除 去 機 織 を 採 用 し た 実 験 装 置 を 試 作 し ， 実 働 運 転 時 に ピ ス ト ン 回 り の 摩 機 カ を 精 度 良 く 測 定 す る こ と
を試み， 機関の回転数， シリンダ内ガス圧力， 並 び に ラ イ ナ 壁 温 等 の 運 転 粂 件 の 変 化 や 圧 力 リ ン グ 段 数 の 減 少 が 摩 擦 特 性 に及ぼす影響， あ る い は モ ー タ リ ン グ と 発 火 運 転 時 の 摩 機 特 性 の 相 違 等 を 検 討 し た
次に. 第4章では， セ ラ ミ ッ ク ス 材 を シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の
f
自動函に適用する場合について， そ の 摩1
型特 性 お よ び 耐 ス カ ッ フ ィング性 の 検 討 を 行 っ たセ ラ ミ ッ ク ス は 高 硬 度 で 耐 摩 耗 性 に 優 れ ， 軽量， 且つ耐熱，
耐 食 性 等 が あ り ， 工 業 用 紫 材 と し て 色 々 な 用 途 が 考 え ら れ て いる 近年， 内 燃 機 関 に お い て も ， そ の 性 能 と 信 頼 性 を 高 め る た め に ， 各 種 部 材 の セ ラ ミ ッ ク ス 化 の 研 究 と 開 発 が 盛 ん に 行 わ れ て い る 円 I) ‑1 '1 9) その中で， シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の よ う な 高 速 . 高 温 の 苛 酷 な 潤 滑 状 態 に あ り ， 摩 擦が大きく， 摩 耗 や ス カ y フィング が 生 じ や す い 箔 動 部 へ 応 用する場合は. 低 摩 煉 . 耐 摩 耗 性 ， 耐 ス カ yフ ィ ン グ 性 等 の
ト ラ イ ポ 特 性 に 優 れ る 材 質 の 選 定 が 望 ま れ る
エ ン ジ ン 等 の 苛 酷 で 特 殊 な 作 動 条 件 下 に あ る も の を 対 象 に ， セ ラ ミ ッ ク ス の ト ラ イ ボ 特 性 を 調 べ た 研 究 は 数 多 く ， 高渇h査 の 摩 擦 摩 耗 特 性 180>.(82) 鉱 j曲 系 エ ン ジ ン オ イ ル や 耐 熱
‑4‑
合 成j由等との相性 '"ト叶引， 雰 囲 気 の 影 響 (9 I ) ‑( 9 4¥ 摩燦，
摩 耗 お よ び 損 傷 発 生 の 機 摘 解 明 (9SJ‑IIBBJ等 が 論 じ ら れ て き
た その結果. l'8動部材としてのセラミックスの実用化に大
き な 期 待 が 寄 せ ら れ る よ う に な った.
ところが， こ れ ら の セ ラ ミ ッ ク ス の ト ラ イ ボ ロ ジ に 関 す る 研究の多くは， 実際の機関稼働時におけるライナ， リングの 潤滑状態(比較的軽荷重ながら高速， 高 温 並 び に 泊 不 足 の 混 合潤滑で摩擦係数の大きさが O.OI~O.1 の範閉 t5 ) )と異な ふ 高 荷 重 で 低 速 の 境 界 潤 滑 ， あ る い は 乾 燥 摩 僚 の 状 態 ( 摩 娘 係 数 で 0.1~ 1の 範 囲 ) で ト ラ イ ポ 特 性 を 評 価 し て お り ， セラミ yクスの応用により. ど の 程 度 エ ン ジ ン の 摩 僚 や す べ
り面領傷発生に対し改善効果があるか， そ の た め に 必 要 な 条 件 は 何 か 等 を 知 る 上 で ， 十 分 で は な い .
そ こ で ， 第 4章 で は 回 転 円 板 式 往 復 す べ り 摩 擦 試 験機(7 B )
を 用 い . 実 働 機 関 の シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の 潤 滑 状 態 に 近 い 荷 重 や 速 度 の 領 場 で ， 且 つ 往 復 す べ り の 条 件 下 で ， 各 種 セ ラ ミ ッ ク ス 材 の 摩 娘 特 性 や 耐 ス カ ッ プ イ ン グ 性 を 調 べ ， 適 正 な 材 質 選 定 の 基 準 や 指 針 を 検 討 し た さ ら に ， す べ り 面 の粗さや沼動速度， リングの宿動方向形状， あ る い は 潤 滑 油 の種類，添加J!!
I
お よ び 劣 化 等 が 摩 燃 や ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 に 及 ぼ す 彰 響 に つ い て も 検 討 を 行 っ た .phJ
1 . 2 ピストンリングの油膜挙動， 並 び に 摩 傑 特 性 に 関 す る 従 来 の 研 究
一般に， ピストンリングのすべり面が長時間運転されて，
正 常 に な じ むと， その熔動方向に丸みを帯び， 円弧， または そ れ に 近 い 形 状 に な る こ と が 認 め ら れ て い る 【5) ‑， 9)
こ の こ と に 着 目 し て ， 粘 性 潤ntの 理 論 を 鼠 初 に 展 開 し た の は Castle.an (1 e)である 同氏は， リング箔動面のプロフィ ルを二つの傾斜部で構成される山形の形状で仮定し， 傾斜部 の く さ び 作 用 に も と づ く 油 膜 形 成 を 考 慮 し て ， 静 的 な 涜 体 潤 滑 理 論 で油 膜 厚 さ を 求めた
E i lonらIII)は， リ ン グ の プ ロ フ ィ ル を 放 物 線 形 状 で あ る として， 油 膜 の く さ び 作 用 の み を 考慮 し た 計 算 を 行 った.油 膜 圧 力 分 布 を 求 め る た め に設 定 し た 境界条件としては， リン グ 沼 動 方 向 の 前 端 部 と 中 央 部 で
i
由 膜 圧 力 が そ れ ぞ れ 摺 動 方 向 側 と 反 対 側 の ガ ス 圧 力 に 等 し く な る と し て い る し か し これらの計算では， 往 復 運 動 ， 変 動 荷 重 に 必 然 的 に 付 随 す る 油 膜 の ス ク イ ズ 作 用 を 考 慮 し て い な い 欠 点 が あ る古 浜 (12)は， 沼動面の プ ロ フ ィ ル を 放 物 線 と 直 線 の 合 成 と し 油 膜 の く さ び 作 用 と ス ク イ ズ 作 用 の 両 者 を 考 慮 し た 計 算 を 行 い ， ス ク イ ズ 作 用の導入に先聴を つけた. 同氏は， リン グ の 上 段 と 下 段 の ガ ス 圧 力 差 の 半 分 が ， 実 質 荷 重 で あ る と 考 え， 境 界 粂 件 と し て は Ei lonらと問機に， リングの箔動方 向に対して後方の放物線部分(i由膜の拡大側)では，粘性作
ーか
用 に よ る 負 荷 能 力 は 発 生 し な い も の と し て ， 油 膜 挙 動 ， 並 び に 摩j事力を推
n
しているLl oyd ( 1 3 1 は， リ ン グ 熔 動 面 ア ロ フ ィ ル の 非 対 称 性 を 考 慮 した計算を行っているが， 筏界条件としては， リ ン グ の 両 端 部の油膜圧力がそれぞれ上， 下 段 ガ ス 圧 力 に 等 し い と し て 圧 力 方 程 式 を 解 き ， 計 算 上 の 負 圧 発 生 部 は ， 負 荷 能 力 か ら 除 外 す る 方 法 を 採 用 し て い る . こ れ は ， 軸 受 に お け る ゾ ン マ ー フ ェ ル ト の 境 界 条 件 に 類 似 の 考L方であるが， 実際上， 負圧の 発 生 は 考 え ら れ な い の で 合 理 的 と は い え な い
Tingら"・ 】は。Lloyd と同様に， リ ン グ 沼 動 面 の 非 対 称 な 形状を考慮した計算を行い， 厳 小 池 膜 位 置 か ら 後 方 の 油 膜 鉱 大 部 で は 粘 性 作 用 に よ る 圧 力 の 発 生 は な い も の と し て い る
こ の 境 界 条 件 は ， 軸 受 の ギ ュ ン ベ ル の 境 界 条 件 に 近 い と い え る
以上の理論解析では， レ イ ノ ル ズ の 油 膜 圧 力 方 程 式 を 解 く 際の境界条件が， リング隔の特定位置(全幅， 最 小 膜 厚 位 置 等 ) に 設 定 さ れ て い る の に 対 し ， 和 栗 ら (161，(26J，(271は， 円 弧 形 状 を し た ピ ス ト ン リ ン グ に つ い て ， リ ン グ と ラ イ ナ 聞 に 形 成 さ れ る 油 膜 の 圧 力 発 生 領 場 が， レ イ ノ ル ズ の 境 界 条 件 に 従 っ て 変 化 す る と 想 定 し て ， 圧 力 方 程 式 を 解 き ， 油 膜 の サ イ ク ル 挙 動 を 明 ら か に し た . そして， リ ン グ す べ り 面 の 潤 滑 状 態 を 模 擬 し た 往 復 動 試 験 装 置 を 用 い て ， 油 膜 厚 さ の 測 定 や
i
由 膜 分 裂 境 界 位 置 の 光 学 的 観 測 を 行 っ た 結 果 と ， 理 論 計 算 値 との比較，検討を行い， リ ン グ 涜 体 潤 滑 に お け る レ イ ノ ル ズ‑ 7 ‑
境 界 条 件 の 妥 当 性 を 証 明 し た
一方， ピ ス ト ン リ ン グ と シ リ ン ダ ラ イ ナ 沼 動 面 聞 の 潤 滑 状 態 を 模 擬 し た 実 験 装 置 を 用 いt そのj由 服 挙 動 や 摩 擦 特 性 を 調 べた結果と， 涜 体 潤 滑 理 論 に よ る 計 算 結 果 と の 比 較 が 行 わ れ ， 理 論 解 析 の 問 題 点 や 課 題 が 指 摘 さ れ て き た .
光武ら<5，】は，模lf，I試験装置で， ピ ス ト ン リ ン グ の 摩 機 カ の測定を行い， 同時に， 電気低抗法により， リ ン グ と ラ イ ナ 聞 の 金 属 接 触 の 度 合 を 計 測 し た . その結果， ピ ス ト ン の 両 死
点近傍を除くと， リングとライナ聞には粘性油膜が形成され，
ピ ス ト ン 速 度 に 比 例 し た 粘 性 潤 滑 特 有 の 摩 僚 波 形 が 得 ら れ る こと，理論計算から得られた油膜厚さが， ラ イ ナ と リ ン グ の
表 面 粗 さ の 和 よ り 小 さ く な る と ， 金 属 接 触 の 生 じ る 可 能 性 が 増大すること， 従って， 低迷で，高温. 高 荷 重 の 苛 酷 な 潤 滑 条件下では， 油膜が薄く， 金 属 接 触 が 激 し く 生 じ る た め ， 摩 擦 波 形 は 境 界 潤 滑 特 有 の 矩 形 状 に な る こ と 等 を 明 ら か に し た 同様な装置で， ピ ス ト ン リ ン グ の 摩 擦 測 定 を 行 っ た 他 の 報 告 (5)，(1 1)，(53ト日引でも， 油 膜 の 厚 い 行 程 中 央 部 で は ， 粘 性油膜主体の摩機波形となり， そ の 最 大 の 摩 僚 力 が 潤 滑 油 粘 度， 招動速度. あるいはリング荷重の噌加で士宮大する粘性摩 擦の特性を示すものの， すべり速度が小さく， 油 膜 の 薄 い 死 点 近 傍 で は
i
由 股 が 破 断 し 境 界 接 触 に よ る ピ ク状の大き な 摩 僚 が 生 じ る た め に ， 涜 体 潤 滑 の 理 論 が 適 用 で き な い こ と を 指 摘 し て い る一方 Wakuriら(2 8 )のj由服厚さの測定結果によると， 給油
‑8‑
条 件 が 理 想 的 な ( 単 独 リ ング で . 油 膜 の 形 成 に 十 分 な 油 が 供 給される)場合は，油J&厚さの実測値と理論値とが， ほ11'一 致 す る の に 対 し ， 実 際 機 関 の ピ ス ト ンリ ン グ が お か れ て い る 片 側 給 油 ( 下 死 点 側 か ら の み 給 油 ) の 条 件 で は ， 油 膜 の 形 成 に 十 分 な 給 油 が 行 わ れ な い た め に ， 行 程 の 中 央 部 か ら 上 死 点 側 で は ， 理 論 的 油 膜 形 成 が で き な い こ と が 明 ら か に な っ た
Broωnら(I 8 )は ， 複 数 段 の リ ン グ 列 の 場 合 ， 後 続 リ ン グ は 先行リ ング の 通 過 し た 油 膜 し か 利 用 で き な い の で
i
由の欠乏 (オイルスタベ ショ ン) を 生 じ ， 不 足 な し の 給 油 状 態 を 仮 定 し て 求 ま る 油 膜 厚 さ よ り も ， 油 膜 が 薄 く な る こ と を 解 析 的 に示 し， ピスト ン箔 動 方 向 で 先 行 す る リ ン グ の 油 膜 形 成 能 力 が， 後 続 リ ン グ の 油 膜 形 成 に 彬 響 を 与 え る こ と を 明 ら か に し た また HamiltonらtI 9 )は ， 単 気 筒 圧 縮 点 火 機 関 の ピ ス ト ンリングの油膜厚さを， シリ ンダ 壁 に 埋 め 込 ん だ 静 電 容 量 式のセンサで測定した結果， 後続のリングでは， リングとリン
グ の 中 間 部 に 蓄 え ら れ た 油 に よ っ て 不 足 が 補 わ れ な い 限 り ， 先 行 リ ン グ 以 上 の 油 は 通 過 し え な い と 報 告 し て い る
Furuhamaらt2 9 )は， ピ ス ト ン リ ン グ の み の 摩 様 カ が 測 定 で き る 実 験 装 置 で ， 複 数 の リ ン グ を 装 着 し て 測 定 し た 摩 煉 カ の 値が， リング 1本 づ つ の 摩 機 力 を 合 計 し た 値 よ り， か な り 大 き く な る こ と を 示 し オ イ ル ス タ ベ ーシ ョ ン の 現 象 が 摩 搬 特 性 に 大 き く 影 響 を 及 ぼ す こ と を 推 論 し て い る
さらに. Sh】nら"・》は， ピ ス ト ン リ ン グ の 摺 動 面 に ア ル ミ 製 電 極 を 埋 め 込 み ， 電 気 容 量 法 に よ り 油 膜 厚 さ を 実 測 し 同
‑9‑
a E
時にリ ング摩
I
事力の測定を行った結果， リングが単独の場合，潤 滑 油 が 十 分 供 給 さ れ る た め
i
曲朕厚さの実測値は. 古 浜 の 浬論で t~ られた理論値と同程度になるものの， 摩 擦 力 は ， 実 測値の方がはるかに大きな値を示すこと， 通 常 の 4本 リ ン グ 構成の場合， 第一圧力リングの油膜厚さの測定値は， オ イ ル ス タ ベ ーンヨンによって， 理論的なj由服厚さより， かなり薄くなること， リ ン グ 宿 動 面 の 上 下 に二つの電極を埋め込み，
それぞれの油膜厚さの変動を調べると， リングの摺動面は，
シ リ ン ダ 墜 に 対 し て 平 行 で は な く， 絶えず， 傾 き を 変 え な が ら 招 動 し て い る こ と 等 を 明 ら か に し 理 論 解 析 の 様 々 な 問 題 点を指摘した.
近年， このような問題点が検討， 修 正 さ れ ， 新 た な 理 論 解 析 の 手 法 が 報 告 さ れ て き た
00ωsonら(~ B)は， リングすべり面の油膜涜入側の油量不足，
並 び に 鉱 大 涜 出 側 の 分 裂 な い し 修 復 を 伴 う 涜 れ 状 態 を 想 定 し て 解 析 を 行 い ， 油 膜 の 圧 力 分 布 を 求 め た また， リングのプ ロフィルを対称な放物形としながら， リ ン グ の ね じ れ に よ る シ リ ン ダ 壁 へ の 非 対 称 な 接触 状 態 を 級 い， ね じ れ の 変 動 を 伴 う 場 合 に つ い て 解 析 し た さ ら に ， 複 数 段 の リ ン グ の 窃 合 に つ い て ， 先 行 す る リ ン グ と 後 続 リ ン グ を 通 過 す る 泊 の 連 続 性 を考慮し
i
由 膜 挙 動 の 理 論 計 算 を 行 っ たAI I enら(2 I )は， リングの傾きの度合と， 油 膜 厚 さ の サ イ クル変化の関係を理論的に調べ， 同 一 丸 み の す べ り 商 プ ロ フ ィルであっても， 傾きの度合が違え(;f. ピ ス ト ン の 上 昇 行 程
ー10‑
と 下 降 行 程 で 形 成 さ れ る 油 膜 厚 さ は 著 し く 異 な る こ と を 明 ら かにした
Rohde'口 ¥あるいは SandaらC2 4 )は Patirら(22) が提案 し た ， 従 来 の 涜 休 潤 滑 理 論 に 表 面 粗 さ の 彬 響 を 考 慮 し た 解 析 手 法 を 応用して， ピ ス ト ン リ ン グ の 油 膜 厚 き や 摩 様 カ の サ イ
クル変動を計算ーした その結県，油膜の薄い死点近傍での，
境 界 援 触 に よ る 摩 撚 ピ クの発生は予測可能となったものの，
油 膜の厚い 行 程 中 央 部 に お け る ， 摩 僚 の 理 論 値 と 実 測 値 の大 きな相違は， 依 然 と し て 解 明 き れ な か っ た
三回らは (2 5 I 油 膜 圧 力 分 布 につい て の 境 界 条 件 が ， 行 程 途中で， は く 離 境 界 条 件 か ら レ イ ノ ル ズ の 境 界 条 件 に 遷 移 す る ( 遷 移 境 界 粂 件 ) と 仮 定 し て ， 理 論 的 にj由股挙動を調べ，
さ ら に ， 従 来 の 理 論 計 算 で 無 視 さ れ て い た ， 油 膜 破 断 領 域 に 生 じ る す じ 状 涜 れ の 粘 性 摩 僚 カ を 考 慮 に い れ て リ ン グ 摩 擦 力 の推1f.を行った そして， ピ ス ト ン リ ン グ と シ リ ン ダ ラ イ ナ を棒状試験片と平板試験蘭で誼き検えた模量産装置で待られた 油 膜 厚 き や 摩 擦 力の実測値が， 三回 ら の 理 論 計 算 結 果 と 良 く 一致すると 報 告 し て い る
以上のように. 多 く の 理 論 的 な 解 析 結 果 が 報 告 さ れ . 定 性 的な潤滑特性の予測は可能になったものの， 実 働 機 関 で の 現 象は極めて複雑なだけに， ピ ス ト ン リ ン グ の 油 膜 挙 動 や 摩 煉 特 性 を ， 理 論 解 析 の み で 十 分 解 明 す る ま で に 歪 つ て は い な い 一方. ピスト ンリ ン グ の 摩 機 特 性 を 実 験 的 に 解 明 す る 試 み も 後 ん に 行 わ れ て き た
1 1 ‑
一般に， 機 関 の 全 摩
I
草損失はモ ータ リ ン グ 法 . 指 圧 線 図 の 解析による方法， 発火停止法， ウ イ ラ ン ズ 法 等 に よ っ て 測 定 さ れ る . そ の 中 で ， エ ン ジ ン を 電 動機 に よ り 駆 動 し そのと き の 駆 動 ト ル ク か ら 邸 機 扱 失 を 求 め る モ ータ リ ン グ 法 は ， 各 部品を撤去することによって， そ れ ぞ れ の 部 品 の 摩 僚 を 推 定 す る こ と が で き る た め ( 部 品 撤 去 法 上 従 来 か ら1 ピストン リ ン グ の 摩 搬 測 定 に 採 用 さ れ て き た "1い け 引 し か し こ の 方 法 は 温 度1 荷 重 等 の 作 動 条 件 が 実 際 の 運 転 時 と 異 な る こと ， 動 力 計 で 測 定 さ れ る ト ル ク に は ポ ン プ 損 失 を 含 む の で ， 精度に乏しいこと， 得 ら れ る 値 が サ イ ク ル の 平 均 値 で ， 行 程 途 中 に お け る 摩 熊 波 形 の 変 化 を 検 出 で き な い こ と 等 の 多 く の 欠点があり1 機 関 全 体 の 摩 僚 に 対 す る リ ン グ の 占 め る 比 率 を 概 略 的 に 知 る 程 度 で あ る このモ ータ リ ン グ 法 に よ っ て ， 全 摩 機 損 失 に 占 め る ピ ス ト ン 回 り の 摩 機 割 合 は 113~ 1/2
とかなり大きいことが明らかになり， その取機低減が， 機関
の 効 率 向 上 の 手 段 と し て 緩 め て 重 要 で あ る こ と が 理 解 で き る ピ ス ト ン リ ン グ と ン リ ン ダ ラ イ ナ 聞 の 潤 滑 状 態 を 模 疑 し た 試験装置で， ピ ス ト ン リ ン グ の 摩 擁 特 性 の 概 略 を 把 握 す る こ とは可能である t引 . ( S J ) ‑ 印刷 。 この装置では， リングを装 着 し た ピ ス ト ン を 固 定 し . シリンダライナを往復動させて，
リ ン グ に 作 用 す る 摩
I
事力の測定を行う(あるいは， ピストン を往復動させて， ラ イ ナ に 働 く 邸機 力 を 測定 す る ) た め ， サ イ ク ル 中 の 摩 燦 力 の 経 過 を 計 測 す る こ と が で き る そして，こ の 装 世 で 得 ら れ た 測 定 結 果 か ら ， 行 程 の 中 央 部 で は ， 摩E車
‑ 1 2 ‑
が 速 度 に 比 例 す る 粘 性 油 膜 主 体 の 波 形 が 待 ら れ る が . 死 点 近 傍ではピ ク 状 の 勝 燃 が 生 じ る こ と ， 行 程 中 央 部 の 摩 係 並 びに死点直後の摩燃のピークの大きさは， 潤滑油粘&. リン グ 荷 重 ， 並 び に 熔 動 速 度 に 依 存 し て 変 化 す る こ と ， リングの 幅寸法や張力の減少， あ る い は 適 度 な 丸 み を も っ 形 状 で 摩 僚 低 減 が 可 能 で あ る こ と 等 の リ ン グH皆 様 の 基 本 的 特 性 が 明 ら か
になった
以上の測定法では， 実 際 の 発 火 運 転 条 件 下 て : 摩 煉 特 性 の 把 握 が で き な い こ と が 最 大 の 問 題 で あ る そ こ で， 近年は.
浮 動 ラ イ ナ 法 や 瞬 間 1M E P法等によって， エ ン ジ ン 実 働 運 転 時 の ピ ス ト ン 回 り の 摩 燦 カ を ク ラ ン ク 角 の 変 化 に 対 応 し て 測定する試みがなされ， その
E
医 療 特 性 は 次 第 に 明 ら か に さ れ つつある瞬間 I M E P法は，連接棒に作用するカを測定し， それよ りがス圧力と慣性カによるカを差引き， ピ ス ト ン の 摩 微 力 を 算 出 す る 方 法 で あ り UrasらZ引 い け 引 に よ っ て 採 用 さ れ て いる こ の 方 法 で は ， 徴 関 の 大 が か り な 改 造 を 必 要 と せ ず に ， 実 働 運 転 状 態 に お け る E壁際力を求めることができるが， 筒内 圧 力 お よ び 連 接 棒 に 作 用 す る カ の 測 定 精 度 の 問 題 や ， これら の 測 定 値 を 基 に 計 算 で 摩 機 力 を 導 出 す る こ と か ら ， 正 確 な ピ ス ト ン 摩 際 力 の 測 定 結 果 を 得 る こ と は で き て い な い
一 方 ， 浮 動 ラ イ ナ 法 は け " 同 " シ リ ン ダ ラ イ ナ を シ リ ンダヘッドおよびプロックから独立させ， ラ イ ナ 軸 方 向 に 作 用 す る ピ ス ト ン 回 り の 摩 機 力 の 変 化 を . 荷 重 セ ン サ で 直 接 測
ー
1 3 ‑
定する方法である. この測定法では， ピスト ンの側 圧 を 支 え るためのライナ支持の方法， あ る い は シ リ ン ダ 内 の ガ ス 圧 が ライナの馳方向に作用して， 摩 搬 の 測 定 値 に 介 入 す る こ と を 防 ぐた め の ガ ス シール 機 構 を 施 す 必 要 が あ る
Furuhamaら".ト川川 は ， 浮 動 ラ イ ナ 法 を 採 用 し て ， 単 気 筒圧縮点火機関. あ る い は 小 形 の 火 花 点 火 機 関 の ピ ス ト ン 回 りの摩燦カ測定を行い， そ れ ま で 不 明 で あ っ た 実 働 運 転 時 の 摩 娘 特 性 を 明 ら か に し た 同 氏 ら の 浮 動 ラ イ ナ 法 で は . シ リ ンダラ イ ナ の 支 持 を 上， 下部の 2箇 所 に 設 け た 円 環 状 の 金 属 製薄綬で行い， ピスト ンの ~燥で生じたライナの軸方向変位 を ピ エ ゾ 式 荷 重 セ ン サ に よ り 検 出 す る また， 0リングを用 い た 圧 力 平 衡 型 ガ ス シー ル 惚 摘 を 考 案 し， シ リ ン ダ ラ イ ナ に 作 用 す る ガ ス 圧 を 平 衡 さ せ， 摩 擦 の 測 定 値 に 介 入 し な い よ う にした この実験装置によ って， ピストン回りの摩擦波形は，
ガ ス 庄 の 作 用 す る 圧 縮 行 程 後 半 お よ び 膨 張 行 程 前 半 を 除 く と， 涜体潤滑的な波形となるが， 膨張行程の前半では， 燃焼ガス の 作 用 で ピ ク 状 の 大 き な 摩 僚 が 生 じ る こ と ， こ の ピ ークの 摩娘カは， 機関の負荷の噌加で噌大するものの， ガ ス 圧 作 用 の期間が短いために， 負 荷 ( 筒 内 ガ ス 圧 力 の 大 き さ ) が 摩 機 損 失 仕 事 に 及
l
ます彰響は極めて小さいこと， 力'ス圧の作用し ない吸気， あ る い は 排 気 行 程 中 央 部 で の 最 大 摩 僚 力 の 大 き さ が 摩 練 損 失 仕 事 に 大 き く 彬 響 を 及 ぼ し その値は1 流体潤滑 理論によって得られる特性と同僚に， 潤滑油粕度， または機 関 回 転 数 の 約 0.5乗に比例して I曽大すること， し か し そー
1 4 ‑
の絶対値は， 理 論 値 に 比 べ て 極 め て 大 き い こ と 等 が 明 ら か に な っ た さらに， マ ル チ グ レ ード 泊 や 有 隙 壬 リ プ デ ン 系 穆 際 調整斉J1が 摩 娘 特 性 に 及 ぼ す 影 響 ， あ る い は ピ ス ト ン リ ン グ の 幅寸法，張力， 並 び に 本 数 の 減 少 に よ る 僚 機 カ の 低 減 効 果 等 に つ い て も 検 討 を 行 って いる
Yoshidaら川5) . ( (.6 )は， 同 様 な 浮 動 ラ イ ナ 法 に よ っ て ， 機 関の回転数や負荷， ラ イ ナ 壁
i
，品 あ る い は リ ン グ 幅 寸 法 等 の 変 化 が 摩 擦 特 性 に 及lま す 彬 響 を 認 ぺ た さらに， ピ ス ト ン リン グ の 沼 動 面 が 適 度 な バ レ ル 形 状 で あ り ， リ ン グ 沼 動 面 に 窒 化 処 理 や 酸 化 ク ロ ム 焼 成 膜 を 施 す と . ~I需低減に有効である
こ と 等 を 明 ら か に し た
Groth(C8) や Thiele(.(91は 。 金 属 製 の ベ ロ ーズ に よ る ガ ス 圧 平 衡 徳 橋 を 採 用 し た 浮 動 ラ イ ナ 法 で ， ピ ス ト ン 摩 擦 カ の 測 定 を 行 い ， 機 関 回 転 数 や ラ イ ナ 鐙 温 等 の 影 響 を 調 べ た し か し こ の 方 法 で は ， ラ イ ナ の 変 位 を 拘 束 し な い た め に ， 柔 軟 性 を も た せ た ベ ロ ーズ の 強 度 上 の 問 題 か ら ， 許 容 最 大 ガ ス 圧 力 が 極 め て 低 い 値 ( 約 7気 圧 ) に 制 限 さ れ て い る
Krause(SBIの浮動ライナ法では， シ リ ン ダ ラ イ ナ の 上， 下 部 に 設 け ら れ た 静 圧 軸 受 に よ っ て ラ イ ナ を 支 持 し 同時に，
燃 焼 室 側 に 設 け ら れ た 上 部 静 圧 軸 受 の 涜 体 圧 で2 シ リ ン ダ 内
ガ ス の シールを行い， ライナ上端部にガス圧が作用し~僚
の 測 定 値 に 影 響 が 及 ぶ こ と を 防 い で い る し か し こ の 方 法 で は ， 上 部 静 圧 軸 受 の 作 動 泊 が 燃 焼 室 内 に 涜 入 す る た め に.
連 続 運 転 が で き な い 欠 点 が あ る
ー
1 5 ‑
1 . 3 ピ ス ト ン リ ン グ の ス カ ッフ ィ ン グ に 関 す る 従 来 の 研 究
内燃機関では， 特にラ ン ニ ン グインにおいて， シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ 抱 動 函 に ス カ ッ フ ィ ン グ 損 傷 が し ば し ば 発 生 す る スカ yフ ィ ン グ が シ リ ン ダ 内 圧 力 ， ピ ス ト ン 速 度， ラ イ ナ 笠
i
品 等 の 作 動 条 件 の 変 化 に 対 し て， ど の よ う に 関 連 し 発 生 す る か を 知 る こ と は ， 機 関 の 設 計 上 極 め て 重 要 で あるNeale(62J は ， 小 形 高 速 か ら 大 形 低 速 ま で の 広 範 な 実 働 徳 関を対象に， ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 の 実 態 を 調 査 し た 結 果 ， 平 均 ピ ス ト ン 速 度 の 高 い 線 開 程. ス カ ッ フ ィ ン グ を 起 こ し や す い 傾 向 に あ る も の の1 平 均 有 効 圧 力 の 大 小 に ス カ ッ フ ィ ン グ の 発 生 が 依 存 す る 明 確 な 傾 向 は な い こ と ， 一般に， 小 形 高 速 惚関の方が， スカ yフ ィ ン グ 限 界 の 平 均 ピ ス ト ン 速 度 が 高 い
こ と 等 を 指 摘 し た
Cloverら(6 3 )は，単気筒圧縮 点 火 徴 関 の ラ ン ニ ン グ イ ン に
お け る ス カ ッ フ ィ ン グ の 発 生 が ， 線 開 の 筒 内 圧 力 p とピスト ン 速 度 vに よ っ て 表 さ れ る pい ε v の サ イ ク ル 最 大 値 の 大 き さ に 彬響 さ れ る こ と か ら pい 2 • v の 値 の サ イ ク ル
変化とライナ， リ ン グ 聞 の 接 触 電 気 低 抗 の サ イ ク ル 変 化 が 密 接 に 関 連 し て い る こ と を 笑 験 的 に 示 し p い 2 . v の 値 が
ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 の 指 標 に な る と 指 摘 し た
川 11nら(6 4 ) は ， 変 動 荷 量 形 往 復 動 試験装置を用い， ライ
ー16‑
ナ 試 片 と 直 径 が そ れ よ り 小 さ い リ ン グ 試 片 を 組 合 せ ， それら の材質や表蘭仕上げ， あるいは潤滑油の粘度や添加JlIJに つ い て， スカ yフ ィ ン グ 発 生 の 特性 を 調べ， 面 圧 P" (ヘルツ接 触 圧 ) と 沼 動 速 度 vで定 ま る P M ̲ V1
/16 の サ イ ク ル 最 大 値をスカ ッ フ ィ ン グ 発 生 の指 標 と し て提 唱 し た.
中野ら (6 S )は ， 単 気 筒 圧 縮 点 火 機 関 を 用 い ， 運 転 条 件 に よ って 決 定 さ れ る 要 因， す な わ ち リングの面圧， 招 動 速 度 ， 温 度 の三つの要因について， スカ ッ フ ィ ン グ の 発 生に 及lます影 響を調べた. そし て， スカッ フ ィ ン グ が 発 生 す る 限 界 の 筒 内 最 高 圧 力 p• 8X. 平 均 ピ ス ト ン 速 度 v. 並び に 平 均 ラ イ ナ 温 度 t.の間 で p ..x , .2 ' V • 8 . 9 t. 一 定 の 関 係 が 成 り 立つ こ と を 明 ら か に し p
・ ・
x や v.を 噌 大 さ せ て 機 関 出 力 を 上 昇 さ せ る 場合， スカ yフ ィ ン グ が起 こ ら な い よ うに するためには， ピスト ンやシ リンダ ラ イ ナ の 温 度 を 適 度 に 下げ る こ と が 必 要 で あ る と 指 摘 し た
このように， 内 燃 機 関 の 高 速 . 高 出 力 化 に 伴 い ， スカ ップ イ ン グ の 発 生 防 止 が 重 要 な 問 題 と な る が ， そ の 発 生 原 因 や 機 構 に つ い て は 不 明 な こ と が 多 いー
Rogers(66)は， ピンオ ン デ ィ ス ク 型 の 摩 耗 試 験 微 を 使 い，
す べ り 面 の 摩 耗 状 態 を 観 察 し た 結 果1 実 際 の 機 関 で 起 こ る リ ングのスカッフィングと同じ状!i1lが， わ ず か な 潤 滑 油 が 存 在 す る 苛 酷 な 摺 動 条 件 下 で 生 じ る も の の1 乾 燥 摩 僚 で は 発 生 し
な い こ と ， す べ り 蘭 か ら 糠 脱 し た 摩 耗 粉 の X線 分 析 か ら ， ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 時 は ， す べ り 而 に セ メ ンタ イ ト (Fe
，
C)がー17‑
「 一 一 一 ‑
生 成 さ れ る こ と 等 を 明 ら か に し たー そして， こ の セ メ ン タ イ ト 中 の 炭 素 が 潤 滑 油 か ら 供 給 さ れ た も の と 推 察 し ， ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 の 直 接 の 原 因 は
i
由 膜 破 断 に よ る 摩 鍛 面 の 温 度 上 昇 に あ る と 指 摘 し た .Aue(S71は， す べ り 而 の ス カ ッ ア ィ ン グ 発 生 の機 織 に 関 連 し て ， 団 体 接 触 部 の 発 熱 膨 張 に 伴 う 弾 性 的 な 接 触 庄 のt首加が 大きい程， ス カ ッ フ ィ ング が 発 生 し や す い と 考 察 し ， 材 料 の 物 性 に 関 係 す る ス カ ッ フ ィ ン グ 指 数 Eε/cρ( E ヤング率，
e 熱 膨 張 係 数 c 比熱， ρ・ 密 度 ) を理論的に導き， 軟 質 で 摩 耗 し や す い 材 料 ほ ど 耐 ス カ ッ フ ィ ン グ 性 が 高 く な る と の 見 解 を 述 べ て い る
矢野ら (5>は， 舶 用ディ ーゼ ル 線 開 の ピ ス ト ン リ ン グ の 潤 滑 状 態 を 分 析 し リ ン グ に 働 く
m
僚 の 大 半 が す べ り 面 の 境 界 摩 機 ， 並 び に 固 体 摩 僚 に よ る も の で あ る こ と を 示 し 次 に ，リ ン グ す べ り 面 の 初 期 な じ み と 摩 耗 の 関 係 を 調 べ ， そ の 機 構 を 明 ら か に し た そ し て ， 国 体 接 触 に よ っ て 進 行 す る 表 面 の 初 期 な じ み の 段 階 に ス カ ッ フ ィ ン グ が 起 こ る と ， そ れ に 伴 っ て 表 層 部 か ら 鋸 り 起 こ さ れ た 組 織 が 硬 質 異 物 と な り ， そ の 後 の リ ン グ の 摩 耗 状 態 を 決 す る と し シ リ ン ダ 油 の 性 状 や ラ イ
ナの材質， あ る い は 仕 上 げ 方 法 等 の 適 正 な 選 択 に よ っ て ス カ
ッフィングの発生を防ぎ， 異常摩耗に~らせない胞策が必要
で あ る と 指 摘 し た
Duck(681は， ク ロ ム め っ き や モ リ ブ デ ン コ テ ィ ン グ さ れ た リ ン グ の 耐 ス カ ッ フ ィ ン グ 性 を 調 べ る た め に ， 回 転 鋳 鉄 軸
18
の 端 面 に そ れ ら の ピ ン 材 を 押 し 付 け . ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 の 限 界 荷 重 を 求 め た そ し て ， 表 面 に 削 れ が 生 じ ， 脱 落 し や す いクロムめっきよりも， 多 孔 質 で 油 の 含 有 性 が 良 い モ リ ブ デ ンコ ーテ ィ ン グ の 方 が ス カ ッ フ ィ ン グ を 起 こ し に く い こ と を 日月らかにした
和菓ら (6 9 1は，舶用ディ ゼ ル 機 関 の ラ イ ナ と リ ン グ の 巽
常摩耗に関連して，
2
サイク Jレ 実 験 線 開 と 往 復 揺 動 形 試 験 機 を用い， その現象の把混と発生機構の解明を行い， い く つ か の 支 配 因 子 ， 並 び に 発 生 防 止 策 を 検 討 し た そ の 中 で ， ス カッ プ イ ン グ は リ ン グ の 初期 な じ み 期 間 の 苛 酷 な 片 当 り が 錨 絡 となり発生すること， ス カ ッ フ ィ ン グ が 発 生 し た す べ り 面 か ら 離 脱 す る 硬 質 摩 耗 粉 が 奥 物 摩 耗 を 起 こ し . 異 常 摩 耗 を 促 進 す る こ と ， 異 常 摩 耗 し た リ ン グ す ぺ り 面 は 平 担 で あ る こ と ， 高 塩 基 価 シ リ ン ダ 油 の 耐 異 常 摩 耗 性 の 低 下 の 原 因 は1 そ の 高 温 で の 広 が り 性 の 欠 乏 に あ る こ と 等 の 実 験 結 果 を 示 し ， さら にスカッフィング発生の防止策として， ラ イ ナ 面 の 仕 上 げ は 研 削 よ り も 旋 削 バ イ ト 仕 上 げ の 方 が . 粗 面 の 保 油 性 の 点 か ら 有利であること， リ ン グ の す べ り 面 形 状 は 矩 形 よ り も 片 テ パ形， あ る い は 両 テ ーパ 形 の 方 が そ の 片 当 り を 緩 和 す る 作 用
に優れ有利であること. 高 燐 系 の ラ イ ナ 材 の 方 が パ ナ ジ ウ ム 系 よ り も 耐 ス カ ッ フ ィ ン グ 性 に 優 れ る こ と ， 回 転 ピ ス ト ン 機 構の採用は， スカ yフ ィ ン グ に 対 す る 低 抗I曽 大 に か な り の 効 果 が 期 待 で き る こ と 等 を 指 摘 し た
光武ら(5 6 )は， ライナ リング潤滑性能試験機を用い， ラ
一19‑
イ ナ 表 面 仕 上 げ 形 状 と ス カ ッ フ ィ ン グ 発 生 限 界 面 圧 の 関 係 を 調 べ ， 波 形 旋 削 仕 上 げ の 方 が ホ ニ ン グ 仕 上 げ よ り も 優 れ た 耐 荷 霊 能 を 示 す こ と を 明 ら か に し た
さ ら に ， 和 架 ら (7 0 )は， ライナ， リン グ の 往復 す べ り を 模 綴 し た 回 転 円 板 式 往 復 す べ り 摩 際 試 験 搬 を 用 い ， す べ り 速 度 の 比 較 的 広 い 範 囲 で ， ス カ yフ ィ ン グ 発 生 の 諸 特 性 を 調 べ た 結果， スカップイングの発生は， リ ン グ の 面 圧 よ り も す べ り 速度の影響を強く受けること，燐系， ボ ロ ン 系 等 の 硬 質 な 鋳 鉄ライナ材は，高荷重， 低速のすべり条件下では， 耐 ス カ ッ フィング性の向上に有利であるが， 低荷重， 高 速 の す べ り 粂 件では不幸)1であること， ラ イ ナ の 表 面粗 さ は 小 さ い 程， スカ ッ フ ィ ン グ が起 こ り に くいこと， リング幅の減少は， 低 速 で ス カ ッ フ 発 生 防 止 に 効 果 が あ る が ， 高 速 で は 効 果 が な い こ と ， 潤滑油の粘度は， それが高いほど低迷で， 低いほど高速で，
そ れ ぞ れ 耐 ス カ ッ フ ィ ン グ 性 に 優 れ る こ と ， 塩 基 価 707ラス では，清浄剤:タイプとして
C
a梅 類 がMg
塩 類 よ り 耐 ス カ ッフ 性に優れ， さらに Ca湿の場合， 低 速 な ら ばC aサ リ チ レ トが Caス ル ホ ヰ ー ト よ り 優 れ る こ と 等 を 明 ら か に し た‑3)‑
1 .4 セラミ ック ス の ト ラ イ ポ ロ ジに 関 す る 従 来 の 研 究
セ ラ ミ ッ ク ス は 高 硬JJ{で， 耐摩耗性に優れ，耐熱， 耐 食 性 等があるため， 近年， 内 燃 機 関 に お い て も 各 種 部 材 の セ ラ ミ
ックス化の研究， 開 発 が 盛 ん に 行 わ れ て い る
実 働 隊 関 に セ ラ ミ ッ ク ス 材 を 適 用 し た 例 と し て ， Kamoら
( 7 I ) ‑， ' 13 )河 村 ('1 4 ) ，け5)• ToyaJllaら(76l，Hamanoらけ7> 鈴木 らけ引 ，Timoneyら('1 9 )等 の 報 告 が あ る いずれも低摩僚で，
耐 摩 耗 性， 耐 焼 付 き 性 等 の ト ラ イ ボ 特 性 に 優 れ た セ ラ ミ ック ス を 招 動 部 材 に 用 い る こ と に よ り ， 機 関 の 摩 擦 損 失 を 低 減 し， 信 頼 性 や 耐 久 性 を 向 上 さ せ た り . 線 開 の 熱 効 率 向 上 の 目 的 か
ら
， 高い燃焼温度で運転を行い， 冷却水領失を減少させ， 排
気 ガ ス エ ネ ル ギ ーを有効に利用するために， 耐熱性， 断熱性，
耐 食 性 の あ る セ ラ ミ ック ス 材 を 燃 焼 室 周 辺 や 排 気 系l 動 弁 系 等 に 適 用 し て い る
これらの綴関では. ピストンに炭化けい紫， 室化けい索，
ジルコニアコ ティング等， シリンダライナに炭化けい索，
室化けい素， ジルコニア， ジ ル コ ニ ア コ ーティング， 炭化ク ロムコ ーティング， 酸化クロム焼成駿等， ピ ス ト ン リ ン グ に 霊 化 け い 索 ， サ メ ッ ト ， 炭 化 ク ロ ム コ ーテ ィ ン グ， 酸化ク ロム焼成膜等， 排 気 ポ ートライナに箆化けい素， ア ル ミ ナ チ タ ニ ウ ム コ ーテ ィ ン グ 等 ， そ し て ， 吸 排 気 パ ル プ に 炭 化 け い 素 ， 窒化 け い索， ジ ル コ ニ ア コ ーテ ィ ン グ 等 の 各 種 セ ラ
ミ ソ ク ス 材 の 適 用 が 試 み ら れ て い る
‑ 2 1 ‑
国代ら (I B I )は，ロ ッカーアームチ ップ に 窒 化 け い 素 を 採 用 し す す 混 入 油 や 劣 化 油 で そ の 耐 l砦 耗 性 を 評 価 し た 結 果 ， 従 来 の 焼 結 合 金 の ロ ッカーアームに比べて， 摩 耗 が 大 幅 に 減 少
し， ~密機鍛失も低減したと報告している
河村 (I B 2 )は ， 室 化 け い 紫 の パ ル プ に よ り ， パ ル プ シ ト部 の 摩 耗 が 減 少 し 熔 動 部 に ジ ル コ ニ ア を 用 い た カ ム シ ャ フ ト
は.~綴，摩耗の低減に有効であることを示した
Ka田0ら(7 2 )は， シリ ンダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の 箔 動 面 に ， 酸 化 ク ロ ム 焼 成 膜 ( 多 孔 質 の ジ ル コ ニ ア 素 材 に 酸 化 ク ロ ム を 含 浸 さ せ て 気 孔 を 充 慎 L . . 母 材 と 熟 化 学 的 に 結 合 し た 特 殊コ ーテ ィン グ【1
・
31) を 施 す と ， 耐 摩 耗 性 お よ び 耐 食 性 が 著 し く 向 上 し た と 報 告 し て い る ま た 鈴 木 ら (7 e )や Yoshidaら(1 B • )は実機で摩僚の測定を行い， 摩 僚 損 失 の 低 減 に も 有 効 で あ る こ と を 明 ら か に し た
一方. Ha阻ano(77)らは， シリ ンダライナに室化けい素， ピ ス ト ン リ ン グ に サ ーメ ットを適用した研究用機関により， そ れ ら の 組 合 せ が 低 摩 擦 で 耐 摩 耗 性 に 優 れ る こ と を 確 認 し た
Tilloneyら(79)は ， 炭 化 け い 索 を ピ ス ト ン と シ リ ン ダ ラ イ ナ に 採 用 し た 機 関 で ， 無 冷 却 . ] l つ 無 潤 滑 条 件 下 の 連 続 運 転 を 行 い ， 従 来 の 水 冷 機 関 に 比 べ て ， 摩 機 損 失 が 低 減 す る こ と を
明 ら か に し た
Shimauchiら"園'は，苛m;な潤滑条件下にあるシリ ンダラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の 問 動 而 に セ ラ ミ yク ス を 適 用 す る 場 合について， その ~I曹特性や耐摩耗性， 耐スカ yフ ィ ン グ 性
‑22・
が， 材質やその組合せ， あ る い は 潤 滑 油 に よ っ て . 著 し く 変 化 す る こ と を 示 し 材 質 及 び 潤 滑 油 の 適 正 な 選 択 が 極 め て 重 要 で あ る と 指 摘 し た
断 熱 化 し た 実 働 機 関 で シリンダ ラ イ ナ の 温 度 測 定 を 行 っ た
I(amoら(7 3 ) • << I目5) Toya圃aらC7 6 )の 報 告 に よ る と1 第ー圧力 リングの上死点位世では， 通 常 の 水 冷 徹 閲 の 場 合 の 200'Cに 対して. 350 ‑ 400'Cに 上 昇 し て い る そして， こ の よ う な
高温の苛酷な潤滑条件下で， 摩擦， 摩耗の噌大を防ぎ， スカ
y 7ィング の 発 生 を 防 止 す る に は . セラミ yク ス 材 の 適 正 な 選定と耐熱合成油や添加1¥l
1
の 開 発 が 艦 め て 重 要 な 課 題 で あ ると指摘 して い る
一方 ， 河 村 C7 4 ) • ( I
・
61の断熱機関では， ンリンダ ラ イ ナ を上， 下 部 に 分 割
L .
上 部 の 受 熱 を 下 部 に 伝 達 し な い 構 造 に し て， ライナの壁温を下げ， 一般 の 鉱 油 系 エ ン ジ ン オ イ ル で 運 転 を 行 っ て い る し か し シ リ ン ダ ラ イ ナ お よ び ピ ス ト ン リング 材 に 採 用 し た 室 化 け い 索 の 摩 機 特 性 が ， そ の 結 晶 組 織 の 大きさ，形状， 焼 結 助 剤1 あ る い は 表 面 粗 さ 等 で 大 き く 変 化 するために， 適 切 な 製 造 方 法 ， 加工条 件 の 選 定 が 必 要 で あ る
と 指 摘 し た
こ の よ う に ， 各 沼 動 部 材 に セ ラ ミ ック ス の 適 用 が 検 討 さ れ . そ の ト ラ イ ポ 特 性 の 解 明 が一段とill:嬰になってきた そこで，
セ ラ ミ ッ ク ス の ト ラ イ ポ ロ ジ に 関 す る 基 礎 的 研 究 も 盛 ん に 行 わhている
セラミックスは， 金属材料と比較して， 高硬度て. 凝 着 し
‑ 2 3 ‑
にくいために， 概して低隊機で，耐摩耗性， 耐 焼 付 き 性 に 優 れ る 傾 向 に あ る け ." し か し そ の 凝 若 特 性 は ， 材 質 並 び に 相 手 材 料 と の 組 合 せ で 大 き く 変 化 し ， ま た ， 雰 囲 気 や 宿 動 条 件 に よ っ て 著 し く 彰響 を 受 け る
岩佐ら (1 " 8 )は，炭化けい紫.'iiI.化けい索， アルミナ， ジル
コニア等の各セラミックス材について， ピ ン オ ン デ ィ ス ク 法 を 用 い ， 大 気 中1 無 澗t骨下での属医
I
，事 摩耗特性を調べ， 高 硬 度 で 凝 若 し に く い 炭 化 け い 紫 は . 日告燃や摩耗が低く， 招 動 特 性 に 録 も 優 れ る こ と を 示 し た し か し 同 様 な 摩 鍛 試 験 を 行 った石垣 H 旬引 の報告では，周囲温度が高くなるに従って， 表 面吸着物が舵脱するために。 凝着しやすくなり， 摩 擦 が 増 大 す る こ と が 明 ら か に な った. 一 方 Tsuya叶刊 の 報 告 に よ ると， ク ロ ミ ア や チ タ ニ ア の 箔 動 試 験 で は . 上 記 の 4種 の セ ラ ミ ッ ク ス 材 の 特 性 と は 異 な り ， 温 度 の 上 昇 に よ り 摩 僚 ， 摩 耗 が 顕 著 に 減 少 し て い る さ ら に ， 炭 化 チ タ ン 同 士 の 摩 傑 試 験 の結果でも， 高 温 酸 化 で 表 面 に 生 成 し た 酸 化 物 の 潤 滑 作 用 に
よ り 低 摩 擦 に な る こ と が 確 か め ら れ た 。
TOlliza同ら c9 1 )や 佐 々 木 (92)は， 炭 化 け い 索 や 室 化 け い 索 の 招 動 面 に 水 分 が 吸 着 す る と 摩 機 . 摩 耗 が 減 少 す る こ と を 報 告している. こ れ は ト ラ イ ボ ケ ミ カ ル 反 応 に よ っ て ， 信 動 面 上に柔らかい， け い 紫 の 酸 化 物 ， 水 和 物 あ る い は 水 酸 化 物 層
( 9 3 )が生成したためと考えら れ て い る し か し 高 速 ， 高 荷 重の苛酷な招動条件下では， そ の 吸 着 保 護 股 が 破 断 す る た め に， 摩 燃 が 増 大 す る 傾 向 に あ る と 報 告 さ れている
‑ 2 4 ‑
一方， セ ラ ミ ッ ク ス は 塑 性 変 形 が お こ り に く く ， 脆 性 破 峻 を生じやすいため， そ の 摩 擦1 摩 耗 の 現 象 を ， 表 面 に 生 じ る 微 小 破 壊 を 考 慮 に い れ て 理 論 的 に 解 析 し 実 験 的 検 討 が 行 わ れている
Laωn ( 95)は， セ ラ ミ ッ ク ス の よ う な 脆 性 材 料 の 招 動 で は ， 表 面 に 作 用 す る 垂 直 荷 重 が 大 き く ， 且 つ 摩 傑 カ が 増 大 す る 程 ， 表 面 に 亀 裂 が 生 じ や す く な る こ と を 理 論 的 に 明 ら か に し 亀 裂の発生を防止するには， 接触面庄の軽減， あ る い は 表 面 粗 さ の 減 少 や 潤 滑 油 に よ る 摩 擦 力 の 低 減 が 重 要 で あ る と 指 摘 し た
Ishigakiら(96)は， ダ イ ヤ モ ン ド の 球 形 ス ラ イ ダ と 各 種 の セ ラ ミ ッ ク ス 平 板 と の 摺 動 試 験 を 行 っ た 結 果 ， 摩 様 係 数 と セ
ラ ミ ッ ク ス 材 の 硬 度 と の 悶 に は 相 関 が 認 め ら れ な い も の の ， 破 懐 靭 性 値 が 高 く ， 脆 性 破 療 を お こ し に く い 材 質 程 ， 摩燦係 数 が 減 少 す る こ と を 確 か め た そして Warrenの 理 論 (97)か
ら 求 め た 臨 界 破 媛 荷 重 (硬 球 を セ ラ ミ ッ ク ス の 平 面 に押 し 付 け た 場 合 に 微 視 的 破 繍 を お こ さ な い 荷 重 の 最 大 値 ) と 摩 擦 係 数 と の 間 に 良 い 相 関 が あ る こ と を 示 し た
Evansら(98 )は， セラミ yク ス 平 面 上 を 硬 い ア プ レ ン プ 粒 子 が 摺 動 す る 場 合 ， 亀 裂 の 発 生 ， 進 展 に よ る 表 面 層 の 脱 落 が 摩 耗 に 大 き く 寄 与 す る と 考 え て ， 破 壊 力 学 的 考 察 か ら ， 摩 耗 式 を 提 案 し 実験によ って， その妥当牲を確かめ， 破 壊 靭 性
値 が 硬 度 と と も に 重 要 な 物 性 値 と な る こ と を 示 し た .
Dufraneら(99) は ， 潤 滑 下 で 数 積 の セ ラ ミ ッ ク ス 材 に つ い
‑25‑
‑ ・ ・ ・ 圃" ' ‑
一
て
f
;!l動試験を行った結果，熱伝導性が悪く，耐熱衝撃性に劣 るジルコニアの箔動面には， す ベ り 速 度 の 増 加 に 従 い ， 摩i
草 発 熱 に よ る 多 数 の 熱 亀 裂 が 生 じ る た め に ， 摩 僚 や 摩 耗 がI曽大 す る こ と を 明 ら か に し た実 際 機 関 の シ リ ン ダ ラ イ ナ と ピ ス ト ン リ ン グ の 沼 動 面 に セ ラミックス材を適用する場合でも， そ の 潤 滑 状 態 が 高 速 ， 高 温 で ， 極 め て 苛 酷 で あ る た め ， 摩 擦 を 低 減 し ， ス カ ッ フ ィ ン グの発生を防止する上で， 潤 滑 油 の 使 用 が 不 可 欠 で あ る と 考 えられている"目九(9 9) そ こ で ， 各 種 の セ ラ ミ yクス材と 潤滑油との相性， あ る い は 添 加 剤 の 効 果 等 に 関 し て も 多 く の 研 究 が 行 わ れ て い る
朝鍋ら (8 4 )は， タ ビンj曲 中 で ， 各 種 の セ ラ ミ ッ ク ス 材 と 金属材料とを組合わせて， その焼付き限界を調べた結果， セ
ラミックスは高硬度で， な じ み に く い た め に ， 表 面 粗 さ を 小 さ く す る こ と が 極 め て 重 要 で あ る こ と ， そ し て 粗 さ が 小 さ け れば， 炭 化 け い 素 と 鋳 鉄 の 組 合 せ の 耐 焼 付 き 性 が1 銅 と 鋳 鉄 の組合せの場合に比べて， 大 幅 に 向 上 す る こ と を 報 告 し た
畑ら (85)も ， 窒 化 け い 素 や ジ ル コ ニ ア と 鋼 の 組 合 せ で は ， 鋼 同 士 の 組 合 せ に比べ て ， 耐 焼 付 き 牲 が 著 し く 向 上 す る こ と
を 確 か め て い る
Tsuyaら(8 6 )は， 数 種 の 合 成 泊 ( ポ リ オ ール エ ス テ ル 系 )
を用いて， 常温及び高温下で， 各種セラミックス材の摩擦，
摩 耗 特 性， あ る い は 耐 焼 付 き 性 を 調 べ た 結 果 ， セラミ yクス の 種 類 や そ の 組 合 せ に よ っ て ， 有 効 な 潤 滑 油 が 大 き く 異 な る
2 f，
圃 圃 圃 圃 岨 且←
一
ことを示 した そ し て ， 吸 着 能 や ケ モ メ カ ニ カ ル 効 果 の 差 異 が， セ ラ ミ ッ ク ス と 潤 滑 油 の 適 合 性 に 複 雑 に 影 響 を 及 ぼ す と 推 察 し て い る
Studt(91)は ， 結 晶 楠 造 の 異 な る ア ル ミ ナ と 炭 化 け い 素 の 摩傑面で， ジ チ オ り ん 酸 亜 鉛 の 添 加 の 影 響 を 調 べ た 結 果 ， ア ルミナの場合， ア ル キ ル 鎖 長 の 噌 加 で 良 好 な 摩 機 特 性 が 得 ら れるが，炭化けい素の場合， そ の 影 響 が 現 れ な い こ と を 示 し た これは， ア ル キ ル 基 が ア ル ミ ナ で は 表 面 に 垂 直 に ， 炭 化 け い 素 で は 表 面 に 水 平 に 吸 着 配 向 し た た め と 考 察 し て い る
井 上 ら (8 8 )は，鋼と窒化けい素， あ る い は 窒 化 け い 素 同 士 の組合せでも， パ ラ フ ィ ン 系 鉱 油 に
s
p系艇圧Jlil
を添加すると ， 耐 摩 耗 性 が 改 善 さ れ る こ と を 報 告 し て い る ま た ， 今 住 ら(8 9 Jは ， 潤 滑 下 に お け る 室 化 け い 素 と 鋼 の 摩 探 ， 摩 耗 特 性 に 及 ぼ す 各 種 添 加 剤 の 彬 響 を 調 べ た 結 果 ， 添 加 剤 は 摩 擦 の 低 減 に 寄 与
L
なかったものの， ト リ ク レ ジ ル フ ォ ス フ ェ ートやs
p系極圧添加剤は， 摩 耗 の 低 減 に 著 し い 効 果 を 示 す こ と を 明 ら か にL
たさらに Willermet(90J は， 室化けい素， ジ ル コ ニ ア， 炭 化 チ タ ン 同 士 の 摩 僚 が， 有 機 モ リ ブデ ン 系 摩 微 調 整剤 の 配 合 に よ り ， 半 減 す る こ と を 示 し て い る .
このように， 潤 滑 油 中 の 添 加 剤 に よ って， セ ラ ミ ッ ク ス の 摺動面上に， 化 学 反 応 層 が 形 成 さ れ， 潤 滑 性 の 改 普 が 期 待 で き る 結 果 も 報 告 さ れ て い る が1 その機構の詳細は， まだ明ら か で は な い
‑'ZI‑
記 号
a プ ロ フ ィ ル 係 数 m
‑ ，
B リ ン グ 幅 寸 法 m
百 : 最 小 腹 厚 位 置 か ら 漏i版 分 裂 涜 界 位 澄 ま で の 距 舷 m D シ リ ン ダ 径 m
F ~I撃力， N
F • 膨張行程初期l の最大~燃ブJ. N
F
サ イ ク ル 平 均 摩 煉 力 (=!fiIFl d 8/4n:)， f 摩 燦 係 数 (=F'/ n:D W )h 油 膜 厚 さ m h。 最 小 油 膜 厚 さ m
h
・"
最 小 油 膜 厚 さ h。の サ イ ク ル 厳 大 値 m h • ， 円 最 小 油 膜 厚 さ h。のサ イ ク ル 最 小 値 m H，
リ ン グ 丸 み 高 さ m2 油 膜 破 断 領 場 内 の す じ 状 流 れ の 幅 m N 機 関 回 転 数 rp m
p 油 膜 圧 力 Pa
F
リ ン グ 菌 圧Pa
p' リ ン グ 単 位 長 さ 当 り の 荷 量 N/ m
p
，
。 熔 動 方 向 前 方 の が ス 圧 力 PaP
2 ・ 沼 動 方 向 後 方 の ガ ス 圧 力P
ap
，
リ ン グ 背 聞 の ガ ス 圧 力P
a P. リ ン グ 張 力 に よ る 面 圧 Pa‑ 2 8 ‑
p
，
~f章平均有効圧力。 [ FMEP)( =4OIF I dX /
1tD ' S)
，Pa
P ••
x 蔽 大 筒 内 ガ ス 圧 力Pa
s
ス ト ロ ーク mR r ̲ 5 自乗平均平方銀粗さ， μ m
T リング表面温度， ℃
Ts ス カ ソ フ ィ ン グ 発 生 溢 } X，℃ U 熔動速度， m/s
U
平均掴動速度， m/sV スクイズ速度， m/s
守 平均鏑動速度， m/s
W リ ン グ 円 周 方 向 単 位 長 さ 当 り の 荷 重 ， N/m
X， y， z 座 銀 輪
η 潤滑油粘度，
Pa
sμ 潤滑油粘度，
Pa
sμ 摩 様 係 数
μ . ， ， 最 小 摩 傑 係 数
τ せ ん 断 応 力 .
Pa
。
クランク角度， d e g‑29‑
第 2章 涜 体 潤 滑 理 論 に よ る 摩 機 特 性 の 解 析
2 . 1 ピ ス ト ン リ ン グ の 箔 勤 前 プ ロ フ ィ ル
本章では， 表 2ーlの 諸 元 を も っ 単 気 筒 圧 縮 点 火 機 関 の 供 試 ピ ス ト ン リ ン グ ， す な わ ち 円 弧 形 状 の 圧 力 リ ン グ ( バ レ ル リ ン グ ト テ パ 形 圧 力 リ ン グ ( 子 一パ リ ン グ ) 並 び に カ ッ タ 形 油 か き リ ン グ ( オ イ ル リ ン グ ) の 各 リ ン グ を 対 象 に 流 体 潤滑理論による解析を行い， そ の 油 膜 挙 動 ， 並 び に 摩 燦 特 性 の 把 鐸 を 試 み た 図 2‑1に ， 各 リ ン グ の 配 列 お よ び 主 要 寸 法 を 示 す
一般に， ピ ス ト ン リ ン グ の す べ り 面 が ス カ ッ フ ィ ン グ や 異 常摩耗を起こさずに，正常に摩耗し， シ リ ン ダ 壁 と よ く な じ んでいる場合， そ の 箔 動 方 向 に 僅 か な が ら 丸 み を 帯 び る こ と は よ く 知 ら れ て い る 事 実 で あ る (S ) ‑( 9) その丸みの度合は，
機 関 や リ ン グ の 種 類 等 に よ り 多 少 変 化 す る も の の ， あ る 一 定 の法目JIを 示 す こ と が 経 験 的 に 認 め ら れ て い る 《 引
そ こ で ， 以 下 の 理 論 解 析 で も . 図 2‑2に 示 す よ う に ， 長 方 形 断 面 の 圧 力 リ ン グ は 中 央 部 で
H
， だ け 突 出 し た 円 弧 形 状 のプロフィルになり， α・の 角 度 を も っ 子 パ リ ン グ は ， そ の 先 端 部 の み が す り 合 わ さ れ て ， 輔 がB . ( = 0.5..)
の円 弧 形 状 部 と 子 ーパ 面 か ら 禍 成 さ れ る プ ロ フ ィ ル と な り ， オ イルリングは， 上 下 の 各 レ ールで外側のみがだれて， 円弧形 状リングが半分に分i'i'Jされたプロフィルになると想定し， さ
