JPH01253553A - 内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ - Google Patents
内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せInfo
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- JPH01253553A JPH01253553A JP63078252A JP7825288A JPH01253553A JP H01253553 A JPH01253553 A JP H01253553A JP 63078252 A JP63078252 A JP 63078252A JP 7825288 A JP7825288 A JP 7825288A JP H01253553 A JPH01253553 A JP H01253553A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ＬＩＬ匹皿里匁１
本発明は内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合
せに係り、特に耐熱性、耐摩耗性の良好なる焼結ＡｆＪ
合金製シリンダスリーブと、ヌカ−１〜外周面を耐熱樹
脂で覆われたＡｌ合金製ピストンとの組合せに関するも
のである。
せに係り、特に耐熱性、耐摩耗性の良好なる焼結ＡｆＪ
合金製シリンダスリーブと、ヌカ−１〜外周面を耐熱樹
脂で覆われたＡｌ合金製ピストンとの組合せに関するも
のである。
〜およ の゛
内燃機関のシリンダブロックは磯関本体の基礎となる部
分であり、その寿命は内燃機関全体の寿命を左右する。
分であり、その寿命は内燃機関全体の寿命を左右する。
シリンダブロックは、耐摩耗性。
耐蝕性が良好で機械加工が容易であり、しかも取価であ
る等の理由により鋳鉄でこれを形成することが多いが、
近年では車体重量の軽減化を計るとともに熱伝導性を向
上させるためにＡ、ｌ１合金製のものも採用されている
。
る等の理由により鋳鉄でこれを形成することが多いが、
近年では車体重量の軽減化を計るとともに熱伝導性を向
上させるためにＡ、ｌ１合金製のものも採用されている
。
ＡｆＪ合金製シリンダブロックとしては、■シリンダの
内壁部分に鋳鉄製スリーブを嵌め込んだもの（例、特開
昭６１−１４２３５２号公報）、および■シリンダ内壁
部分を含めて全体がへ１合金で形成されたものがある（
例、特開昭６ｌ−１４４５１ｑ公報）。
内壁部分に鋳鉄製スリーブを嵌め込んだもの（例、特開
昭６１−１４２３５２号公報）、および■シリンダ内壁
部分を含めて全体がへ１合金で形成されたものがある（
例、特開昭６ｌ−１４４５１ｑ公報）。
ところが、第一の形式である鋳鉄製スリーブを用いたも
のでは、燃焼室に臨むスリーブが熱伝導性の劣る鋳鉄製
であるが故に、熱伝導性の良好なＡｆ１合金製シリンダ
ブロックとしての放熱性能が十分に発揮されず、またへ
１合金の熱膨張係数が鋳鉄のそれに比して約２倍である
ため、温度上野したときに鋳鉄製スリーブとこれを包囲
するＡｆＪ合金製シリンダブロック本体との間に間隙が
生じる傾向となる。
のでは、燃焼室に臨むスリーブが熱伝導性の劣る鋳鉄製
であるが故に、熱伝導性の良好なＡｆ１合金製シリンダ
ブロックとしての放熱性能が十分に発揮されず、またへ
１合金の熱膨張係数が鋳鉄のそれに比して約２倍である
ため、温度上野したときに鋳鉄製スリーブとこれを包囲
するＡｆＪ合金製シリンダブロック本体との間に間隙が
生じる傾向となる。
第二の形式である全Δｇ合金製シリンダブロックでは、
シリンダ内壁部分の耐熱性、耐摩耗性を確保するために
アルシルと呼称される高Ｓｉ含有Ａｌ合金製Ｋ 造スリ
ーブを用いているが、次の欠点を有している。■初晶Ｓ
ｉの粒径が大きり（３０〜１００μＴｒＬ）、ｖｊ造後
の機械加工性が悪い。■Ｓｉ粒子相互の間隔が大きく、
硬質粒子であるＳＬ粉粒子耐摩耗性の要求されるシリン
ダ内壁面に露出させるためにエッヂング処理を行う必要
がある。０８２粒子の硬度はさほど大きくはなく（ＨＶ
１２００程度）、大きな負荷が作用した場合の耐摩耗性
が不足する。■特に空冷機関にＪ３いてシリンダ内壁部
の湿度が２００℃〜３００℃に達すると母材硬度が急激
に低下し温度上翼時の耐摩耗性が劣る。■また、一般的
なＡ、ｌ！合金製スリーブにおいては、前記項目■と関
連し、シリンダ内壁面に硬質Ｏｒメツキ、ＳｉＣ分散Ｎ
λメツキ等の表面処理を施して耐摩耗性を付与しなけれ
ばならず、処理経費が嵩む。
シリンダ内壁部分の耐熱性、耐摩耗性を確保するために
アルシルと呼称される高Ｓｉ含有Ａｌ合金製Ｋ 造スリ
ーブを用いているが、次の欠点を有している。■初晶Ｓ
ｉの粒径が大きり（３０〜１００μＴｒＬ）、ｖｊ造後
の機械加工性が悪い。■Ｓｉ粒子相互の間隔が大きく、
硬質粒子であるＳＬ粉粒子耐摩耗性の要求されるシリン
ダ内壁面に露出させるためにエッヂング処理を行う必要
がある。０８２粒子の硬度はさほど大きくはなく（ＨＶ
１２００程度）、大きな負荷が作用した場合の耐摩耗性
が不足する。■特に空冷機関にＪ３いてシリンダ内壁部
の湿度が２００℃〜３００℃に達すると母材硬度が急激
に低下し温度上翼時の耐摩耗性が劣る。■また、一般的
なＡ、ｌ！合金製スリーブにおいては、前記項目■と関
連し、シリンダ内壁面に硬質Ｏｒメツキ、ＳｉＣ分散Ｎ
λメツキ等の表面処理を施して耐摩耗性を付与しなけれ
ばならず、処理経費が嵩む。
以上により、シリンダのスリーブ材として使用可能な耐
耐熱性、耐摩耗性に優れたＡｌ合金材の開発が望まれる
ところである。
耐熱性、耐摩耗性に優れたＡｌ合金材の開発が望まれる
ところである。
一方、内燃機関のピストンは機関の作動中熱膨張するた
め、この膨張を予め見込んで、シリンダ内壁部との間に
常温で成る程度の間隙を設けている。この隙間をピスト
ンクリアランスと称し、シリンダ内径とピストン最大外
径との差で表わされる。ピストンクリアランスが小さ過
ぎると、シリンダ内壁部どの間に焼付きを生じ、逆にピ
ストンクリアランスが大き過ぎると、圧縮圧力の低下。
め、この膨張を予め見込んで、シリンダ内壁部との間に
常温で成る程度の間隙を設けている。この隙間をピスト
ンクリアランスと称し、シリンダ内径とピストン最大外
径との差で表わされる。ピストンクリアランスが小さ過
ぎると、シリンダ内壁部どの間に焼付きを生じ、逆にピ
ストンクリアランスが大き過ぎると、圧縮圧力の低下。
ブローパイ（吹扱【））、オイル上り、ダイリューショ
ン（ガソリンによるエンジンオイルの希釈）等の原因と
なり、またピストンスラップ合の発（［原因ともなる。
ン（ガソリンによるエンジンオイルの希釈）等の原因と
なり、またピストンスラップ合の発（［原因ともなる。
シリンダ内壁部に接するピストン・スカート部は、連接
棒の傾斜によって生ずるサイドスラスト（側圧）を受け
、ピストンの直線運動を正しく保つ作用をしているが、
ピストンクリアランスがあるため、往復動するピストン
が運動方向を変える時にシリンダ壁に衝撃を与える。こ
れがピストンスラップである。ピストンスラップが激し
いと、ビスｌ−シリンダとリング名の摩耗を早め、エン
ジンオイルの消費量を増す等の不具合が生じるため、そ
れ等の現象が生じない範囲で最小のピストンクリアラン
スを設定しなければならない。
棒の傾斜によって生ずるサイドスラスト（側圧）を受け
、ピストンの直線運動を正しく保つ作用をしているが、
ピストンクリアランスがあるため、往復動するピストン
が運動方向を変える時にシリンダ壁に衝撃を与える。こ
れがピストンスラップである。ピストンスラップが激し
いと、ビスｌ−シリンダとリング名の摩耗を早め、エン
ジンオイルの消費量を増す等の不具合が生じるため、そ
れ等の現象が生じない範囲で最小のピストンクリアラン
スを設定しなければならない。
しかるに、Ｕａで高速回転に適する△ｐ合金製ピストン
は熱膨張率が大きいため、鋳鉄製シリンダ内壁部と組合
せて使用する場合、特に頭頂部のピストンクリアランス
を大ぎくせざるを得ず、それに対応してスカート部の形
状に種々の工夫がなされ、温度上野の少ないスカート部
においてピストンクリアランスを小さく保っている。
は熱膨張率が大きいため、鋳鉄製シリンダ内壁部と組合
せて使用する場合、特に頭頂部のピストンクリアランス
を大ぎくせざるを得ず、それに対応してスカート部の形
状に種々の工夫がなされ、温度上野の少ないスカート部
においてピストンクリアランスを小さく保っている。
それに対して、へｐ合金製ピストンを採用するとともに
、シリンダ内壁部を含めてシリンダブロック全体をＡＪ
）合金で形成した機関では、前記へ１合金と鋳鉄の組合
せに比してピストンクリアランスを小さく設定すること
が可能である。
、シリンダ内壁部を含めてシリンダブロック全体をＡＪ
）合金で形成した機関では、前記へ１合金と鋳鉄の組合
せに比してピストンクリアランスを小さく設定すること
が可能である。
斯様に、Ａｌ合金製ピストンを使用する場合には、ピス
トンクリアランスをできるだけ小さクリ−る様に格別の
方策が講じられるが、その場合、ビス］〜ン・スカート
の摩耗に留意しなければならない。とりわけ、アルシル
の如き高Ｓ尤含有ＡｆＪ合金”Ａ 鋳’ＩＮスリーブを
用いたシリンダではスカート部で“かじり″、焼句ぎ等
の不具合が生じ易い。
トンクリアランスをできるだけ小さクリ−る様に格別の
方策が講じられるが、その場合、ビス］〜ン・スカート
の摩耗に留意しなければならない。とりわけ、アルシル
の如き高Ｓ尤含有ＡｆＪ合金”Ａ 鋳’ＩＮスリーブを
用いたシリンダではスカート部で“かじり″、焼句ぎ等
の不具合が生じ易い。
そのため、従来ではスカート外周面に鉄メツキ処理、耐
熱樹脂被覆処理等を施して対処していた。
熱樹脂被覆処理等を施して対処していた。
ところが、鉄メツキ処理を施すと、ＡＪ合金製スリーブ
の摩耗が問題になり、またピストン”ＩＪ ｌｊ経費が
高価になる欠点がある。
の摩耗が問題になり、またピストン”ＩＪ ｌｊ経費が
高価になる欠点がある。
本発明は斯かる技術的背景の下にＯｊ案されたものであ
り、その主たる目的はＡ１合金製スリーブおよびこれと
摺接づ−るＡ９合金製ピストンの摩耗を可及的に低減化
することである。
り、その主たる目的はＡ１合金製スリーブおよびこれと
摺接づ−るＡ９合金製ピストンの摩耗を可及的に低減化
することである。
本発明の他の目的は、メツキ処理に比して気兼なる経費
で被覆処理を行うことが可能な耐熱樹脂被覆の摩耗特性
を改善し、該改善された耐熱樹脂被覆をＡ１合金製ピス
トンの外周に施すことによりピストンの摩耗をより低減
化させるとともに、ピストン製造経費の節減を訓ること
である。
で被覆処理を行うことが可能な耐熱樹脂被覆の摩耗特性
を改善し、該改善された耐熱樹脂被覆をＡ１合金製ピス
トンの外周に施すことによりピストンの摩耗をより低減
化させるとともに、ピストン製造経費の節減を訓ること
である。
を ゛す ための゛ 、および
この目的は、組織中に含まれる初晶ＳＬの粒径が２０ｕ
ｍ以下であって、５Ｌ１１〜３０％、ＣＵ０．８〜５％
、 ＭＯ０，３〜３．５％、Ｆｅ２〜１０％（数字はい
ずれも重ω％）、残部・・・八ｇおよび不可避不純物な
る組成の、１合金粉末に平均粒子ｌ １〜１０μｍの球
状粒子からなるＡｌ２０３粉末１〜５重１Ｂ％を均一に
混合した混合粉末を圧粉成形後、温度４００〜５５０℃
での焼結または熱間加工によってに’７た焼結Ａ、ｌ）
合金でシリンダスリーブを形成し、Ｍ（＋８２粉末、ポ
リデトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化硼素粉末、黒
鉛粉末のうちの少なくとも一種の粉末を添加分散さけた
耐熱樹脂で１合金製ピストンの外周を覆うことによって
）ヱ成される。
ｍ以下であって、５Ｌ１１〜３０％、ＣＵ０．８〜５％
、 ＭＯ０，３〜３．５％、Ｆｅ２〜１０％（数字はい
ずれも重ω％）、残部・・・八ｇおよび不可避不純物な
る組成の、１合金粉末に平均粒子ｌ １〜１０μｍの球
状粒子からなるＡｌ２０３粉末１〜５重１Ｂ％を均一に
混合した混合粉末を圧粉成形後、温度４００〜５５０℃
での焼結または熱間加工によってに’７た焼結Ａ、ｌ）
合金でシリンダスリーブを形成し、Ｍ（＋８２粉末、ポ
リデトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化硼素粉末、黒
鉛粉末のうちの少なくとも一種の粉末を添加分散さけた
耐熱樹脂で１合金製ピストンの外周を覆うことによって
）ヱ成される。
アルシルの如き多ωのＳ＝を含有するＡ１合金で形成さ
れた鋳造品では、粗大な初晶ｓＬが晶出して必要な強度
が得られないため、改良処理（例、溶湯中にＮａを添加
する）を行なって初晶Ｓ尤の微細化を計っている。しか
しながら、その微細化効果には限界があるところから、
固溶限界を越えるＦｅを含む高ＳＬ含有ｉ合金粉末をア
トマイジング法で製造することにより初晶ｓＬの粒径を
２０μｍ以下に抑え、その圧粉成形体を熱間押出し加工
して高強度の焼結ＡｆＪ合金製部材を得る方法が提案さ
れている。
れた鋳造品では、粗大な初晶ｓＬが晶出して必要な強度
が得られないため、改良処理（例、溶湯中にＮａを添加
する）を行なって初晶Ｓ尤の微細化を計っている。しか
しながら、その微細化効果には限界があるところから、
固溶限界を越えるＦｅを含む高ＳＬ含有ｉ合金粉末をア
トマイジング法で製造することにより初晶ｓＬの粒径を
２０μｍ以下に抑え、その圧粉成形体を熱間押出し加工
して高強度の焼結ＡｆＪ合金製部材を得る方法が提案さ
れている。
本発明のＡ１合金製シリンダスリーブはこの方法に則っ
て得たものであるが、常温および高温にお【ノる耐摩耗
性を更に向上させるために平均粒径１〜１０μｍの球状
粒子からなるＡｆＪ２０３粉末を添加している。ＡＮ
２０ｓ粉末の添加量は原石へ１合金粉末に対して１〜５
重量％とするのが適当であり、１重量％未満では耐摩耗
付向上効果が１７られず、５重量％を越えると相手摺動
部材に対する影響が大きく、添加量の増大とともに圧粉
成形体の熱間加工性が低下する。また、球状化されたへ
１２０３粒子を用いるのは、その硬度がＨｖ２５００に
も達するＡｆＪｚＯｓの相手攻撃性を緩和させるためで
あり、その粒径を１〜１０μｍとするのは、１μｍ未満
では原料Ａｊ２０ｓ粉末の取扱い性が悪い上に必要な耐
摩耗性が１７られ難＜、１０μｍを越えると焼結晶の機
械加工性が悪化し、１合金マトリックスからの粒子の脱
落が生じ易く、自身および相手摺動部材であるピストン
の摩耗を促進する結果となるからである。
て得たものであるが、常温および高温にお【ノる耐摩耗
性を更に向上させるために平均粒径１〜１０μｍの球状
粒子からなるＡｆＪ２０３粉末を添加している。ＡＮ
２０ｓ粉末の添加量は原石へ１合金粉末に対して１〜５
重量％とするのが適当であり、１重量％未満では耐摩耗
付向上効果が１７られず、５重量％を越えると相手摺動
部材に対する影響が大きく、添加量の増大とともに圧粉
成形体の熱間加工性が低下する。また、球状化されたへ
１２０３粒子を用いるのは、その硬度がＨｖ２５００に
も達するＡｆＪｚＯｓの相手攻撃性を緩和させるためで
あり、その粒径を１〜１０μｍとするのは、１μｍ未満
では原料Ａｊ２０ｓ粉末の取扱い性が悪い上に必要な耐
摩耗性が１７られ難＜、１０μｍを越えると焼結晶の機
械加工性が悪化し、１合金マトリックスからの粒子の脱
落が生じ易く、自身および相手摺動部材であるピストン
の摩耗を促進する結果となるからである。
なお、Ａｊ）２０３粉末以外にＳＬ粉粒子りも硬質の他
のセラミック粉末（例、ＳＬＣ。
のセラミック粉末（例、ＳＬＣ。
Ｓｚｓ Ｎ４ ）を用いることもできるが、その耐摩耗
性（焼結晶の耐摩耗性）はＡＮ ２０ｓ粉末を用いた場
合に比してやや劣る。ＡＪ）２０ｓｓのセラミック粉末
と共に黒鉛、硼化物、硫化物等の潤滑性材料の粉末を用
いるのも有効であり、焼結材中に硬質のセラミック粒子
を分散させるとともに、潤滑＋ｉ材料の粒子を分散させ
て自己潤滑性を与えることにより耐摩耗性を向上させ得
る。また、場合によりセラミック粉末を用いることなく
、潤滑性材料の粉末のみを用いても、焼結材の自己潤滑
性故に耐１？耗性の向上を計り得る。
性（焼結晶の耐摩耗性）はＡＮ ２０ｓ粉末を用いた場
合に比してやや劣る。ＡＪ）２０ｓｓのセラミック粉末
と共に黒鉛、硼化物、硫化物等の潤滑性材料の粉末を用
いるのも有効であり、焼結材中に硬質のセラミック粒子
を分散させるとともに、潤滑＋ｉ材料の粒子を分散させ
て自己潤滑性を与えることにより耐摩耗性を向上させ得
る。また、場合によりセラミック粉末を用いることなく
、潤滑性材料の粉末のみを用いても、焼結材の自己潤滑
性故に耐１？耗性の向上を計り得る。
へ１合金粉末の組成および初晶Ｓ＝の粒径を限定する理
由は以下の通りである。
由は以下の通りである。
（１）Ｓｉ（１１〜３０千ｍ％）・・・Ｓｉは焼結晶の
耐摩耗性およびヤング率の向上に寄与し、熱膨張率を低
く抑え、熱伝導率を向上させ得る。ただし、Ｓ＾湾有ｍ
が１１重量％未満では耐摩耗性１強度が劣り、３０重量
％を越えると熱間押出し加工また（ま熱間鍛造加工時の
成形性が悪く製品に割れが生じ易い。
耐摩耗性およびヤング率の向上に寄与し、熱膨張率を低
く抑え、熱伝導率を向上させ得る。ただし、Ｓ＾湾有ｍ
が１１重量％未満では耐摩耗性１強度が劣り、３０重量
％を越えると熱間押出し加工また（ま熱間鍛造加工時の
成形性が悪く製品に割れが生じ易い。
また、初晶ＳＬ粉粒子粒径を２０μｍ以下にするのは、
粒径２０μｍを越えると焼結晶の機械加工性が悪くなり
、相手運動部材であるピストンとの摺接関係で大きな集
中負荷を受けて破壊され易く、破壊によって脱落した８
１粒子が自身およびピストンの摩耗を促進する結果とな
るからである。２０μｍ以下の粒径は、溶融ＡＪ金合金
細孔から流出させ、これに不活性ガスを噴射させるアト
マイズ法、あるいは遠心噴霧法等により溶融状態からの
冷却速度を１０２〜１０’℃／秒にして得ることができ
る。このような大きな冷却速度は溶解法によって摺動部
材（シリンダスリーブ）を形成する場合には得ることが
できない。
粒径２０μｍを越えると焼結晶の機械加工性が悪くなり
、相手運動部材であるピストンとの摺接関係で大きな集
中負荷を受けて破壊され易く、破壊によって脱落した８
１粒子が自身およびピストンの摩耗を促進する結果とな
るからである。２０μｍ以下の粒径は、溶融ＡＪ金合金
細孔から流出させ、これに不活性ガスを噴射させるアト
マイズ法、あるいは遠心噴霧法等により溶融状態からの
冷却速度を１０２〜１０’℃／秒にして得ることができ
る。このような大きな冷却速度は溶解法によって摺動部
材（シリンダスリーブ）を形成する場合には得ることが
できない。
（２） Ｃｕ （０，８〜５１ｆｆ１％＞−ＣＵは熱処
理によるマトリックスの強化に有効である。ただし、０
．８唄口％未満では添加効果がなく、５重量％を越える
と熱間加工性が低下づるとともに対応力腐蝕割れ特性が
悪化する。
理によるマトリックスの強化に有効である。ただし、０
．８唄口％未満では添加効果がなく、５重量％を越える
と熱間加工性が低下づるとともに対応力腐蝕割れ特性が
悪化する。
（３）Ｍｇ（０，３〜３．５重品％）−Ｍ ｇはＣｕと
同じく熱処理によるマトリックスの強化に有効である。
同じく熱処理によるマトリックスの強化に有効である。
ただし、０，３重両％未満では添加効果がなく、３．５
東ω％を越すと熱間加工性が低下するとともに対応力腐
蝕割れ特性が悪化する。
東ω％を越すと熱間加工性が低下するとともに対応力腐
蝕割れ特性が悪化する。
（４）Ｆｅ（２〜１０毛吊％）・・・ＦＣを添加し４ｆ
い場合のへ１合金硬度は第１図図示のように温度２００
℃〜３００℃の加熱で急激に低下する。それに対し、２
〜１０重品％のＦＣを添加したへ１合金では斯かる急激
な砂崩低下は見られない。Ｆｅの添加量は２〜１０重量
％にするのが好ましく、２重量％未満では焼結晶の高温
強度の向上が期待できず、１０重量％を越えると高速熱
間加工が不可能となる。
い場合のへ１合金硬度は第１図図示のように温度２００
℃〜３００℃の加熱で急激に低下する。それに対し、２
〜１０重品％のＦＣを添加したへ１合金では斯かる急激
な砂崩低下は見られない。Ｆｅの添加量は２〜１０重量
％にするのが好ましく、２重量％未満では焼結晶の高温
強度の向上が期待できず、１０重量％を越えると高速熱
間加工が不可能となる。
一方、Ａｌ合金製ビス１−ンに適用する耐熱樹脂として
は、特にポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂。
は、特にポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂。
ポリイミドアミド樹脂（またはポリアミドイミド樹脂）
が好適である。斯かる耐熱樹脂に対してＭｅ ８２粉末
、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化Ｔａ素粉
末、黒鉛粉末等の潤滑性良好なる粉末を添加するならば
、樹脂被覆の耐摩耗性が改善される。
が好適である。斯かる耐熱樹脂に対してＭｅ ８２粉末
、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化Ｔａ素粉
末、黒鉛粉末等の潤滑性良好なる粉末を添加するならば
、樹脂被覆の耐摩耗性が改善される。
Ｍｌｌ ３２粉末、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉
末、窒化硼素粉末、黒鉛粉末を単独で添加する場合の上
限添加Ｊは、その比重の違いから下記の様になる。
末、窒化硼素粉末、黒鉛粉末を単独で添加する場合の上
限添加Ｊは、その比重の違いから下記の様になる。
樹脂被覆の好適な膜厚は２〜５０μｍである。膜厚が２
μｍ未満では、ピストン・スカート表面に対する付着性
が悪くヌカ−１〜素地が露出する可能性があり、５０／
１ｍを越えると摺動特性（耐焼付き性、耐摩耗性）の向
上は認められない。
μｍ未満では、ピストン・スカート表面に対する付着性
が悪くヌカ−１〜素地が露出する可能性があり、５０／
１ｍを越えると摺動特性（耐焼付き性、耐摩耗性）の向
上は認められない。
なお、樹脂被膜の塗装下地層としてピストンの表面に化
成皮膜を形成すると、樹脂被膜の密若性が向上する。１
１合金の化成皮膜処理法としては、■クロム！塩と炭酸
ナトリウムなどのアルカリとの混合液を用い、温度７０
〜１００℃で処理するＭＢＶ法、■リン酸、クロム酸お
よびフッ化物の混合物を用いるアロデイン法（Ａｔｏｄ
ｉｎｅ法）が知られており、とりわけＭＢＶ法によって
得られた皮膜は、成る程度粗面化しているため樹脂被膜
の富者性が良好である。
成皮膜を形成すると、樹脂被膜の密若性が向上する。１
１合金の化成皮膜処理法としては、■クロム！塩と炭酸
ナトリウムなどのアルカリとの混合液を用い、温度７０
〜１００℃で処理するＭＢＶ法、■リン酸、クロム酸お
よびフッ化物の混合物を用いるアロデイン法（Ａｔｏｄ
ｉｎｅ法）が知られており、とりわけＭＢＶ法によって
得られた皮膜は、成る程度粗面化しているため樹脂被膜
の富者性が良好である。
支−盪一コ
第２図は自動二輪車用水冷エンジン１を要部欠截側面図
として示している。エンジン１はダブル・オーバーヘッ
ド・カム軸式動弁機構を採用しており、クランク＠８と
連結されたピストン４（例、ＪＩＳ ＡＣｇＡ材製）が
シリンダ２内に嵌挿されている。
として示している。エンジン１はダブル・オーバーヘッ
ド・カム軸式動弁機構を採用しており、クランク＠８と
連結されたピストン４（例、ＪＩＳ ＡＣｇＡ材製）が
シリンダ２内に嵌挿されている。
シリンダ２の内壁部分は、Δｇ合金（例、ＪＩＳＡＤＣ
１２材）製シリンダブロック本体に鋳包みにより一体化
されたシリンダスリーブ３で形成されている。そして、
シリンダスリーブ３に嵌挿されたピストン４におけるス
カート５の外周面はポリイミドアミド樹脂被覆６で覆わ
れている〈第３図）。
１２材）製シリンダブロック本体に鋳包みにより一体化
されたシリンダスリーブ３で形成されている。そして、
シリンダスリーブ３に嵌挿されたピストン４におけるス
カート５の外周面はポリイミドアミド樹脂被覆６で覆わ
れている〈第３図）。
ポリイミドアミド樹脂被覆６中にはＭＱ３２粒子７が添
加分散せしめられており、該ポリイミドアミド樹脂被覆
６は、溶剤としてのへキサジメチルピロリドン中にポリ
イミドアミド樹脂およびＭ ａ Ｓ ２粉末を混合した
液をスカート５の外周面に噴霧（♂むして、温度１９０
℃２時間３０分の加熱焼付処理を施すことによって形成
される。
加分散せしめられており、該ポリイミドアミド樹脂被覆
６は、溶剤としてのへキサジメチルピロリドン中にポリ
イミドアミド樹脂およびＭ ａ Ｓ ２粉末を混合した
液をスカート５の外周面に噴霧（♂むして、温度１９０
℃２時間３０分の加熱焼付処理を施すことによって形成
される。
焼結晶であるシリンダ・スリーブ３の製造は以下のよう
にして行われる。
にして行われる。
■原ＰＩへ１合金粉末のｙＪ造・・・規定組成のＡ１合
金を溶融させ、不活性ガスを用いたアトマイズ法。
金を溶融させ、不活性ガスを用いたアトマイズ法。
遠心噴霧法、ロール急冷法等により冷却速度１０２〜１
０６℃なる条件で粒径１０５μｍ未満の粉末を製造する
。
０６℃なる条件で粒径１０５μｍ未満の粉末を製造する
。
■粉末の混合・・・ＡＩＪ合金粉末に平均粒径１〜１０
μｍの球状粒子からなるＡｌ２０３粉末１〜５重伍％を
加えて均一に混合する。
μｍの球状粒子からなるＡｌ２０３粉末１〜５重伍％を
加えて均一に混合する。
■圧粉成形・・・得られた粉末を冷間静水圧プレス成形
法（ＣＩＰ法）により圧力４．０００に９ｆ／ｃｔｉ
テ圧粉成形し、押出し加工用素材としての円筒形状の圧
粉成形体を得る。
法（ＣＩＰ法）により圧力４．０００に９ｆ／ｃｔｉ
テ圧粉成形し、押出し加工用素材としての円筒形状の圧
粉成形体を得る。
■熱間押出し加工（焼結）・・・圧粉成形体である押出
し加工用素材を４Ｊｉ ４５０℃で熱間押出し加工を行
なってシリンダ・スリーブ３を得る。なお、成形品の酸
化防止を考慮するならば非酸化性雰囲気中で熱間押出し
加工を行うのが好ましい。
し加工用素材を４Ｊｉ ４５０℃で熱間押出し加工を行
なってシリンダ・スリーブ３を得る。なお、成形品の酸
化防止を考慮するならば非酸化性雰囲気中で熱間押出し
加工を行うのが好ましい。
斯くして得られたシリンダ・スリーブ３の耐摩耗性、耐
熱性は良好であり、相手摺動部材であるピストン・スカ
ート５の外周面にポリイミドアミド樹脂被覆６が付され
ていることとし相俟って、シリンダ・スリーブ３の摺動
表面に硬質Ｃｒメツキ等の表面処理を施こさすとも優れ
た耐久性を発揮する。また、シリンダ・スリーブ３は温
度２００℃〜３００℃に加熱された後（常温復帰時）で
も初期常温硬度を有しているため、空冷エンジン用とし
ても使用可能である。さらに、ＡｆＪ２０ｓ粒子を分散
させたシリンダ・スリーブ３はシリンダブロック本体と
の鋳包みによる一体化の際の熱を受けても硬度低下しな
いという特徴があり、実用効果が大きい。
熱性は良好であり、相手摺動部材であるピストン・スカ
ート５の外周面にポリイミドアミド樹脂被覆６が付され
ていることとし相俟って、シリンダ・スリーブ３の摺動
表面に硬質Ｃｒメツキ等の表面処理を施こさすとも優れ
た耐久性を発揮する。また、シリンダ・スリーブ３は温
度２００℃〜３００℃に加熱された後（常温復帰時）で
も初期常温硬度を有しているため、空冷エンジン用とし
ても使用可能である。さらに、ＡｆＪ２０ｓ粒子を分散
させたシリンダ・スリーブ３はシリンダブロック本体と
の鋳包みによる一体化の際の熱を受けても硬度低下しな
いという特徴があり、実用効果が大きい。
一方、シリンダ・スリーブ３と摺接するピストン４のス
カート外周面には潤滑性を右するＭ ｏ Ｓ ２粒子７
を分散さゼたポリイミドアミド樹脂被覆６が付されてお
り、ピストン４の焼付きが生じ難く、耐久性良好である
。
カート外周面には潤滑性を右するＭ ｏ Ｓ ２粒子７
を分散さゼたポリイミドアミド樹脂被覆６が付されてお
り、ピストン４の焼付きが生じ難く、耐久性良好である
。
なＪ３、シリンダ・スリーブ３を製造するに当り、Ａｆ
ＪｚＯｓ粉末と共に０．５〜５重量％の潤滑性材料（黒
鉛、硼化物、硫化物等）の粉末をへｐ合金粉末に配合し
ても良く、その場合シリンダ・スリーブ３に自己潤滑性
を付与できるため、ＭｏＳ２０８２粒子散させたポリイ
ミドアミド樹脂被覆６でそのスカート５が覆われるピス
トン４との摺接関係において優れた耐焼付性を発揮する
。
ＪｚＯｓ粉末と共に０．５〜５重量％の潤滑性材料（黒
鉛、硼化物、硫化物等）の粉末をへｐ合金粉末に配合し
ても良く、その場合シリンダ・スリーブ３に自己潤滑性
を付与できるため、ＭｏＳ２０８２粒子散させたポリイ
ミドアミド樹脂被覆６でそのスカート５が覆われるピス
トン４との摺接関係において優れた耐焼付性を発揮する
。
１胛り１呈
以上の説明から明らかなように、本発明による内燃機関
のシリンダスリーブとピストンの組合せでは、シリンダ
スリーブの母材であるＡ１合金がそれ自ＣＩ優れた耐摩
耗性、耐熱性を有している上に、母材中に高硬度のＡＪ
ｚＯｓ粒子が分散しているため、摺動表面に硬質Ｃｒメ
ツキ等の表面処理を施さずとも常温から高温に亘る温度
範囲でシリンダスリーブは優れた耐摩耗性を発揮し、Ｍ
ＯＳ２粉末等の潤滑性粉末を分散させた耐熱樹脂でその
外周を覆われる１合金製ピストンは、シリンダスリーブ
に含まれる高硬度のＡｊ） ２０ｓ粒子が球状化されて
相手攻撃性が少ないこととも相俟って、焼付き、ｒｆ、
耗が生じ難く、耐久性良好である。また、ピストンに耐
熱樹脂被覆を施す揚：′ 合の経費はメツキ処理を施す
場合に比して低部でありコストダウンが達成される。
のシリンダスリーブとピストンの組合せでは、シリンダ
スリーブの母材であるＡ１合金がそれ自ＣＩ優れた耐摩
耗性、耐熱性を有している上に、母材中に高硬度のＡＪ
ｚＯｓ粒子が分散しているため、摺動表面に硬質Ｃｒメ
ツキ等の表面処理を施さずとも常温から高温に亘る温度
範囲でシリンダスリーブは優れた耐摩耗性を発揮し、Ｍ
ＯＳ２粉末等の潤滑性粉末を分散させた耐熱樹脂でその
外周を覆われる１合金製ピストンは、シリンダスリーブ
に含まれる高硬度のＡｊ） ２０ｓ粒子が球状化されて
相手攻撃性が少ないこととも相俟って、焼付き、ｒｆ、
耗が生じ難く、耐久性良好である。また、ピストンに耐
熱樹脂被覆を施す揚：′ 合の経費はメツキ処理を施す
場合に比して低部でありコストダウンが達成される。
第１図はアルシル系ＡＪＩ合金の温度による硬度変化を
示すグラフ、第２図は本発明例に係るシリンダスリーブ
とピストンの組合せを採用した自動二輪車用水冷エンジ
ンを示す要部欠截側面図、第３図は前記ピストンのスカ
ート部分を拡大した図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダ、３・・・シリン
ダスリーブ、４・・・ピストン、５・・・スカート、６
・・・ポリイミドアミド樹脂被覆、７・・・ＭＯ３２粒
子、８・・・クランク帖。 代理人 弁理士 江 原 望 外３名篇１図 温度（”Ｃ） 第２図 第３図 手続補正書 昭和６３年 ６月 １日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 １、＄件の表示 昭和６３年 特許願 第７８２５２号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理人 ８、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通りに補正します。 （２）第８頁第５行ないし第９行の記載「温度４００″
Ｃ・〜５５０°Ｃ・・・ポリテトラフルオロエチレン樹
脂粉末、」を下記のように補正します。 記 「所定温度での焼結よｌζ【よ熱間加工によって得た焼
結Ａ１合金でシリンダスリーブを形成し、ＭＯ３２粉末
、熱硬化性ふっ素樹脂粉末、」特許請求の範囲 （１）組織中に含まれる初品ＳＬの粒径が２０μｍ以下
であって、５Ｌ１１〜３０％、 Ｃｕ Ｏ，８〜５％。 Ｍｇ０．３〜３．５％、Ｆｅ２〜１０％（数字はいずれ
も重量％）、残部…Ａｌおよび不可避不純物なる組成の
Ａ１合金粉末に平均粒径１〜１０μｍの球状粒子からな
るＡＮ ２０ｓ粉末１〜５重量％を均一に混合した混合
粉末を圧粉成形後、血定工皿での焼結または熱間加工に
よって１′′７た焼結へ０含金で形成されたシリンダス
リーブと、 ＭｏＳ２粉末、執ｆ ふつ；”２ノ 、窒化１ｍ素粉
末、黒鉛粉末のうちの少なくとも一種の粉末を添加分散
させた耐熱樹脂をもって、その外周面を被覆してなるＡ
１合金製ピストンとで構成される内燃１ｍのシリンダス
リーブとピストンの組合せ。 （２）前記混合粉末に黒鉛粉末０．５〜５重量％を混合
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載され
た内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ。 （３）前記耐熱樹脂が、ポリイミド樹脂またはポリアミ
ド樹脂またはポリイミドアミド樹脂であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載された内燃機関のシリ
ンダスリーブとピストンの組合せ。
示すグラフ、第２図は本発明例に係るシリンダスリーブ
とピストンの組合せを採用した自動二輪車用水冷エンジ
ンを示す要部欠截側面図、第３図は前記ピストンのスカ
ート部分を拡大した図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダ、３・・・シリン
ダスリーブ、４・・・ピストン、５・・・スカート、６
・・・ポリイミドアミド樹脂被覆、７・・・ＭＯ３２粒
子、８・・・クランク帖。 代理人 弁理士 江 原 望 外３名篇１図 温度（”Ｃ） 第２図 第３図 手続補正書 昭和６３年 ６月 １日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 １、＄件の表示 昭和６３年 特許願 第７８２５２号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代理人 ８、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通りに補正します。 （２）第８頁第５行ないし第９行の記載「温度４００″
Ｃ・〜５５０°Ｃ・・・ポリテトラフルオロエチレン樹
脂粉末、」を下記のように補正します。 記 「所定温度での焼結よｌζ【よ熱間加工によって得た焼
結Ａ１合金でシリンダスリーブを形成し、ＭＯ３２粉末
、熱硬化性ふっ素樹脂粉末、」特許請求の範囲 （１）組織中に含まれる初品ＳＬの粒径が２０μｍ以下
であって、５Ｌ１１〜３０％、 Ｃｕ Ｏ，８〜５％。 Ｍｇ０．３〜３．５％、Ｆｅ２〜１０％（数字はいずれ
も重量％）、残部…Ａｌおよび不可避不純物なる組成の
Ａ１合金粉末に平均粒径１〜１０μｍの球状粒子からな
るＡＮ ２０ｓ粉末１〜５重量％を均一に混合した混合
粉末を圧粉成形後、血定工皿での焼結または熱間加工に
よって１′′７た焼結へ０含金で形成されたシリンダス
リーブと、 ＭｏＳ２粉末、執ｆ ふつ；”２ノ 、窒化１ｍ素粉
末、黒鉛粉末のうちの少なくとも一種の粉末を添加分散
させた耐熱樹脂をもって、その外周面を被覆してなるＡ
１合金製ピストンとで構成される内燃１ｍのシリンダス
リーブとピストンの組合せ。 （２）前記混合粉末に黒鉛粉末０．５〜５重量％を混合
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載され
た内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ。 （３）前記耐熱樹脂が、ポリイミド樹脂またはポリアミ
ド樹脂またはポリイミドアミド樹脂であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載された内燃機関のシリ
ンダスリーブとピストンの組合せ。
Claims (3)
- （１）組織中に含まれる初晶Ｓｉの粒径が２０μｍ以下
であって、Ｓｉ１１〜３０％、Ｃｕ０．８〜５％、Ｍｇ
０．３〜３．５％、Ｆｅ２〜１０％（数字はいずれも重
量％）、残部…Ａｌおよび不可避不純物なる組成のＡｌ
合金粉末に平均粒径１〜１０μｍの球状粒子からなるＡ
ｌ＿２Ｏ＿３粉末１〜５重量％を均一に混合した混合粉
末を圧粉成形後、温度４００℃〜５５０℃での焼結また
は熱間加工によって得た焼結Ａｌ合金で形成されたシリ
ンダスリーブと、ＭｏＳ＿２粉末、ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂粉末、窒化硼素粉末、黒鉛粉末のうちの少
なくとも一種の粉末を添加分散させた耐熱樹脂をもつて
、その外周面を被覆してなるＡｌ合金製ピストンとで構
成される内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合
せ。 - （２）前記混合粉末に黒鉛粉末０．５〜５重量％を混合
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載され
た内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ。 - （３）前記耐熱樹脂が、ポリイミド樹脂またはポリアミ
ド樹脂またはポリイミドアミド樹脂であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載された内燃機関のシリ
ンダスリーブとピストンの組合せ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078252A JP2552523B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078252A JP2552523B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253553A true JPH01253553A (ja) | 1989-10-09 |
| JP2552523B2 JP2552523B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=13656807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63078252A Expired - Fee Related JP2552523B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 内燃機関のシリンダスリーブとピストンの組合せ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552523B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02163570A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | シリンダーチューブ材 |
| US4959276A (en) * | 1988-10-31 | 1990-09-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heat-resistant, wear-resistant and high-strength Al-Si alloy, and cylinder liner employing same |
| WO1994012783A1 (de) * | 1992-11-28 | 1994-06-09 | Mahle Gmbh | Kolben-zylinder-vorrichtung eines verbrennungsmotors |
| US5738062A (en) * | 1991-12-02 | 1998-04-14 | Ryobi Outdoor Products, Inc. | Operator carried power tool having a four-cycle engine |
| EP0864660A3 (en) * | 1997-02-12 | 1999-09-29 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and method for producing same |
| JP2017509144A (ja) * | 2014-01-30 | 2017-03-30 | イクストゥール オイＩｘｔｕｒ Ｏｙ | 磁石及び金属シートを取り扱う方法 |
| CN115570130A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-01-06 | 深州市工程塑料有限公司 | 复合材料衬套及其制备工艺 |
| WO2023112123A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
| WO2023112124A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
| WO2023112125A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP63078252A patent/JP2552523B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959276A (en) * | 1988-10-31 | 1990-09-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heat-resistant, wear-resistant and high-strength Al-Si alloy, and cylinder liner employing same |
| JPH02163570A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | シリンダーチューブ材 |
| US5738062A (en) * | 1991-12-02 | 1998-04-14 | Ryobi Outdoor Products, Inc. | Operator carried power tool having a four-cycle engine |
| US6227160B1 (en) | 1991-12-02 | 2001-05-08 | Mtd Southwest, Inc. | Operator carried power tool having a four-cycle engine and engine lubrication method |
| US6622688B2 (en) | 1991-12-02 | 2003-09-23 | Mtd Southwest, Inc. | Operator carried power tool having a four-cycle engine and an engine lubrication method |
| WO1994012783A1 (de) * | 1992-11-28 | 1994-06-09 | Mahle Gmbh | Kolben-zylinder-vorrichtung eines verbrennungsmotors |
| US5560283A (en) * | 1992-11-28 | 1996-10-01 | Mahle Gmbh | Piston-Cylinder assembly of an internal combustion engine |
| EP0864660A3 (en) * | 1997-02-12 | 1999-09-29 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and method for producing same |
| JP2017509144A (ja) * | 2014-01-30 | 2017-03-30 | イクストゥール オイＩｘｔｕｒ Ｏｙ | 磁石及び金属シートを取り扱う方法 |
| WO2023112123A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
| WO2023112124A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
| WO2023112125A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 内燃機関および輸送機器 |
| EP4224004A4 (en) * | 2021-12-14 | 2023-11-22 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and transport equipment |
| EP4219928A4 (en) * | 2021-12-14 | 2023-11-29 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and transportation device |
| EP4219929A4 (en) * | 2021-12-14 | 2024-01-10 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and transportation device |
| CN115570130A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-01-06 | 深州市工程塑料有限公司 | 复合材料衬套及其制备工艺 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2552523B2 (ja) | 1996-11-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |