JPH055907B2

JPH055907B2 -

Info

Publication number: JPH055907B2
Application number: JP1398585A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fuwa; Hirobumi Michioka; Yoshiaki Tatematsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1993-01-25
Also published as: JPS61174399A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、相対的に摺動する二つの部材におい
て、双方の耐摩耗性および耐スカツフイング性の
向上を図つた摺動部材に関する。（従来の技術）相対的に摺動する二つの部材においては、部材
相互の組合せによつて耐摩耗性、耐スカツフイン
性が低下し、早期寿命を来たすことがある。例えば自動車用内燃機関においては、近時軽量
化のためにシリンダブロツクやピストンのアルミ
ニウム合金化が図られているが、この場合、相対
的に摺動するシリンダブロツクやピストンとが同
材質であるため、双方にスカツフイングや摩耗が
発生し易い状況となり、特にピストンのスカート
部と接するシリンダブロツクの摺動面部すなわち
ボア面に著しいスカツフイングが発生することが
往々にしてあつた。このスカツフイング対策とし
て、従来ピストンのスカート部に鉄メツキを施す
ことが一部試みられているが、これによつてもな
お満足する程度にスカツフイングの発生を抑える
ことができなかつた。そこで、シリンダブロツクのボア面を、アルミ
ニウム合金のような軽金属をマトリツクスとし、
各種の無機質繊維で強化した複合金属材料にて形
成することが検討されている。このような繊維強
化複合金属材料の一つとして、アルミニウム、マ
グネシウムまたはそれらの合金を母材とし、アル
ミナ質繊維によつて強化した複合金属材料が既に
知られており、これを用いれば、前記ボア面の耐
スカツフイング性を向上させることができると期
待され、実際にその効果が確認されている。しか
しながら、ボア面における前記繊維強化複合金属
材料の採用により、逆にピストンのスカート部の
スカツフイングや摩耗が著しく増大することとな
り、本質的な問題解決には至つていないのが現状
である。（発明が解決しようとする問題点）すなわち、相対的に摺動する二つの部材を考え
た場合、既存の技術の組合せでは、双方で耐摩耗
性と耐スカツフイング性の両特性を満足させるこ
とが困難で、新たな摺動部材の開発が望まれてい
た。（問題を解決するための手段）本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、
相対的に摺動する二つの部材の、一方の部材の少
くとも摺動面部を、アルミニウム、マグネシウム
およびそれらの合金等の軽金属を母材とし、重量
比率でアルミナを40％以上含むアルミナ−シリカ
繊維によつて強化された複合金属材料で形成し、
他方の部材を、その摺動面部に重量比率でリンを
0.5〜15％含む鉄−リン合金メツキが施された金
属で形成するようにしたことを要旨とする。（作用）上記構成の摺動部材において、相対的に摺動す
る二つの部材は、それぞれ優れた耐摩耗性を有す
るばかりか相互に優れた耐摩耗性を呈し、さらに
は相互の耐焼付性が向上して優れた耐スカツフイ
ング性を呈するようになる。そしてこれを、例えば自動車用内燃機関に利用
すれば、すなわち、繊維強化した部材をシリンダ
ブロツクのボア内面に、Fe−Ｐメツキした部材
をピストンのスカート部に用いれば、軽金属使用
による軽量化を達成する中で、耐摩耗性と耐スカ
ツフイング性に優れた機関の実現が可能になる。ここで、Al₂O₃−SiO₂繊維中に占めるAl₂O₃の
割合を重量比率で40％以上としたのは、それが40
％未満では繊維自体の硬さが低下して軽金属の強
化効果が期待できない理由による。またFe−Ｐ
合金メツキ層中に占めるＰの割合を重量比率で
0.5〜15％としたのは、それが0.5％未満では耐焼
付性の向上にほとんど効果がなく、一方、15％を
越えると、メツキ層の靱性が低下し、メツキのは
くりや該はくりによる耐焼付性の低下が見られる
理由による。（実施例）以下、本発明の実施例を比較例と対比しつゝ説
明する。実施例１アルミニウム合金（JIS AC8A）を母材とし、
これに、繊維径2.8μｍのアルミナ−シリカ
（55wt％ Al₂O₃−45wt％ SiO₂）繊維をカサ密
度0.16ｇ／cm³にて無作為に配向した繊維成形体を
添加することにより複合金属材料を製造し、これ
から、大きさが16×６×10mmであり、その一つの
面（16×６mm）を被試験面とするブロツク試験片
を作成し、これを後述する摩耗試験に供した。一方、上記ブロツクの相手部材となる円筒試験
片を、外径35mm、内径30mm、幅10mm、大きさと
し、これを表に示す種々の材料から作成した。摩耗試験は、機械試験所型摩擦摩耗試験機を用
い、これに上記ブロツク試験片と円筒試験片と
を、表に示すＡ〜Ｅの組合せでセツトし、それら
の接触部に温度150℃の潤滑油（キヤツスルモー
タオイル5W−30）を供給しつゝ押付荷重60Kg、
回転数160rpmの条件で円筒試験片を１時間回転
させることにより行い、試験後、ブロツク試験片
については摩耗痕深さを測定することにより、円
筒試験片については摩耗減量を測定することによ
り、それぞれ摩耗量を求めた。

【表】上記摩耗試験結果を図面に示す。これより、アルミナ−シリカ繊維強化アルミニ
ウム合金に対するに本発明の範囲に含まれる組合
せＣのものは、ブロツク試験片、円筒試験片とも
他の組合せ（Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ）に比して摩耗量が
少なく、その耐摩耗性に優れていることが解つ
た。また本発明の範囲を外れる他の組合せの中で
は、円筒試験片として鉄メツキをしたものを選択
した組合せＢが比較的摩耗量が少なく、一方、同
様に球状黒鉛鋳鉄そのものを選択した組合せＤが
比較的摩耗量が多いことが解つた。さらに硬質ク
ロムメツキを施した材料を選択した組合せＡおよ
びアルミニウム合金そのものを選択した組合せＥ
の場合、ブロツク試験片と円筒試験片のいずれか
一方で摩耗量が少くても他方で摩耗量が多くなる
という不安定な結果を示した。なお、マグネシウムおよびアルミニウム−マグ
ネシウム合金を母材とし、これを上記実施例同様
のアルミナ−シリカ繊維で強化した複合金属材料
にてブロツク試験片を作成し、上述の摩耗試験片
を行つたところ、図に示す結果と実質的に同様の
結果が得られた。実施例２実施例１のブロツク試験片と同一のアルミナ−
シリカ繊維強化アルミニウム合金から、外径25.6
mm、内径20.0mm、厚さ16mm大きさの円筒試験片Ｓ
１を作成するとともに、実施例１の円筒試験片と
同一の材料から前記円筒試験片Ｓ１と同一大きさ
の円筒試験片Ｓ２を作成し、前記表に示した内容
と同一の組合せ態様で、焼付試験に供した。焼付試験は、回転摩擦試験機を用い、上記二つ
の円筒試験片Ｓ１，Ｓ２の端面を突き合せてセツ
トし、その接触部に潤滑油（キヤツスルモータオ
イルSAE30）を供給しつつ、回転数1000rpmで回
転させ、その時の押付荷重を10Kgから500Kgまで
増加させて焼付限度荷重を求めた。この結果、一方の円筒試験片Ｓ２として鉄−リ
ン合金メツキを施した材料を選択した本発明の範
囲に含まれる組合せのものＣは、押付荷重500Kg
でも焼付きを発生しなかつたが、硬質クロムメツ
キを施した材料を選択した組合せＡ、鉄メツキを
施した材料を選択した組合せＢ、球状黒鉛鋳鉄そ
のものを選択した組合せＤ、アルミニウム合金そ
のものを選択した組合せＥの場合は、押付荷重
300〜350Kgまで焼付きを発生し、本発明にかゝる
摺動部材の耐スカツフイング性に優れていること
が確認できた。（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明にかゝる
摺動部材は、相対的に摺動する二つの部材の一方
を、軽金属を母材とし、アルミナ−シリカ繊維に
よつて強化された複合金属材料で形成し、他方の
部材を鉄−リン合金メツキされた金属で形成した
ので、二つ部材相互の耐摩耗性と耐スカツフイン
グ性とが著しく向上する効果が得られた。また、本摺動部材は、例えば自動用内燃機関の
シリンダブロツクとピストンとの摺動部位に適用
し軽量化と機関寿命の延長とを達成することがで
き、そのおよぼす効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかゝる摺動部材と従来の摺動部
材との摩耗試験結果を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１相対的に摺動する二つの部材の、一方の部材
の少くとも摺動面部を、アルミニウム、マグネシ
ウムおよびそれらの合金等を軽金属を母材とし、
重量比率でアルミナを40％以上含むアルミナ−シ
リカ繊維によつて強化された複合金属材料で形成
し、他方の部材を、その摺動面部に重量比率でリ
ンを0.5〜15％含む鉄−リン合金メツキが施され
た金属で形成したことを特徴とする摺動部材。