JPS63277731A - 摺動体の組合せ - Google Patents

摺動体の組合せ

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JPS63277731A
JPS63277731A JP62091438A JP9143887A JPS63277731A JP S63277731 A JPS63277731 A JP S63277731A JP 62091438 A JP62091438 A JP 62091438A JP 9143887 A JP9143887 A JP 9143887A JP S63277731 A JPS63277731 A JP S63277731A
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sliding
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iron
sliding body
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JP62091438A
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Yoshikazu Fujisawa
義和 藤沢
Naoyoshi Hayashi
林　直義
Kazuo Shibata
一雄 柴田
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は摺動体の組合せ、特に、第１の摺動体が、摺動
部を強化用繊維により強化した軽合金部材であり、また
第２の摺動体が鉄系部材である摺動体の組合せの改良に
関する。
（２）従来の技術 従来、この種摺動体の組合せにおいて、鉄系部材の摺動
面にクロムメッキ層を設けたものが知られている。
（３１発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記クロムメッキ層は繊維強化された摺動
部とのなじみ性が悪いため、そのクロムメッキ層の摩耗
量が多いだけでなく、前記摺動部の摩耗を促進するとい
う問題がある。
本発明は前記に鑑み、鉄系部材の摺動面に設けられるメ
ッキ層を改善し、優れた摺動特性を発渾し得る前記摺動
体の組合せを提供することを目的とする。
Ｂ０発明の構成 （１）　　問題点を解決するための手段本発明は、第１
の摺動体が、摺動部を強化用繊維により強化した軽合金
部材であり、また第２の摺動体が鉄系部材である摺動体
の組合せにおいて、前記第２の摺動体の摺動面に、硬質
粒子を含有する鉄系メッキ層を設けたことを特徴とする
。
（２）作　用 硬質粒子を含有する前記鉄系メッキ層は硬度が高いので
、優れた耐摩耗性を有し、したがってその摩耗量は大幅
に低減する。その上、前記鉄系メッキ層は第１の摺動体
の摺動部の摩耗を抑制する機能も備えている。
また前記鉄系メッキ層は鉄系部材との密着性が良いので
ＨＩＭのおそれはない。
（（至）実施例 第１図は内燃機関Ｅを示し、その機関Ｅは、シリンダブ
ロックｌと、そのシリンダブロック１に取付けられたシ
リンダヘッド２と、シリンダブロックｌのシリンダボア
３に摺合されたピストン４、と、ピストン４Ｉの第１お
よび第２圧縮リング溝５８．５ｇに装着された第１およ
び第２圧縮リング６、、Ｌ（第２図）と、ピストン４Ｉ
のオイルリング溝５．に装着されたオイルリング６゜（
第２図）とを備えている。これら第１．第２圧縮リング
６、、Ｌおよびオイルリング６、はピストンリングを構
成する。
シリンダブロック１は、ＪＩＳ　　ＡＤＣ１２等のアル
ミニウム合金を用いて鋳造されたもので、その摺動部で
あるシリンダボア３回りは、強化用繊維およびアルミニ
ウム合金マトリックスよりなる円筒状繊維強化部ＣＩよ
り構成される。したがって、シリンダブロック１は、摺
動部を強化用繊維により強化し軽合金部材である第１の
摺動体に該当する。
また第１．第２圧縮リング６Ｉ、６□およびオイルリン
グ６、はＪＩＳ　　ＦＣＤ７５等の球状黒鉛鋳鉄を用い
て鋳造されたもので、したがって第１、第２圧縮リング
６３，６□およびオイルリング６、は、鉄系部材である
第２の摺動体に該当する。
シリンダブロック１において、強化用繊維はアルミナ系
繊維と炭素繊維とよりなる混合繊維であり、アルミナ系
繊維の繊維体積率は８〜３０％に、また炭素繊維の繊維
体積率は０．３〜１５％にそれぞれ設定される。
前記のようにアルミナ系繊維の繊維体積率を設定すると
、シリンダボア３回りのスクラッチ限界および焼付限界
の面圧が高くなり、また耐摩耗性も優秀になる。た＼゛
し、繊維体積率が８％を下回ると、繊維強化能が小さく
、また耐摩耗性および耐焼付性が低下する。一方、繊維
体積率が３０％を上回ると、マトリックスであるアルミ
ニウム合金の充填性が悪化して繊維強化を十分に行うこ
とができず、またシリンダボア３回りの硬度が増して相
手材の摩耗量が増加し、その上熱伝導率も低下する。
前記アルミナ系繊維において、アルミナ成分中のα−ア
ルミナ量は１０〜６０重量％、好ましくは４５重量％以
下に、また１５０μｍ以上のショット含有量は全繊維量
の２．５重量％以下に、さらにシリカ量は２５重量％以
下、好ましくは２〜５重量％にそれぞれ設定される。こ
の種アルミナ系繊維としては、ＩＣ１社製、商品名サフ
ィル、デ二ボン社製、商品名Ｆｉｂｅｒ　　ＦＰ等が該
当する。
炭素繊維は潤滑能を有するので、前記混合繊維を用いる
と、アルミナ系繊維を単独で用いた場合に比べてスクラ
ッチ限界特性および焼付限界特性を向上させることがで
きる。たりし、炭素繊維の繊維体積率が０．３％を下回
ると、炭素繊維の潤滑能に基づく前記効果が得られず、
一方、繊維体積率が１５％を上回ると、アルミナ系繊維
量との関係で総繊維体積率が高くなり、その混合繊維を
用いて成形体を得る場合成形性が悪化する。また炭素繊
維としては、ヤング率２０〜３０ｔ／ａｍ”のものが好
ましく、この種炭素繊維としては、東し社製、商品名ト
レカＴ３００等が該当する。
第１．第２圧縮リング６＋、６ｇおよびオイルリング６
、において、シリンダボア３と摺動する摺動面である外
周面を含む全表面には、第３図に示すように硬質粒子７
を含有する鉄系メッキ層８が電気メツキ法を適用して設
けられている。
鉄系メッキ層８の厚さは５〜１００μｍが適当であり、
そのメッキ用金属としてはＦｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｇｏ
−Ｐ合金等が用いられる。この種の鉄系メッキ層８は第
１圧縮リング６、等との密着性が良いので剥離のおそれ
はない、前記合金の化学成分において、Ｇｏは鉄系メッ
キ層８の硬度を増す効果を有し、その含有量は１０〜４
０重量％に設定される。ｃｏ含有量が１０！量％を下回
ると、前記効果が得られず、一方、４０重量％を上回る
とメッキ層の形成が難しく、また表面が粗くなる。Ｐは
Ｃｏと同様の効果を有し、その含有量は２〜１０重量％
に設定される。Ｐ含有量が２重量％を下回ると、前記効
果が得られず、一方、１０重量％を上回るとメッキ層の
形成が難しくなる。
鉄系メッキｌＩＢへの硬質粒子７の含有は、その硬質粒
子７をメッキ液中に懸濁させておき、それを鉄系メッキ
層８の形成中にその層８に取部めることにより行われ、
この種硬質粒子７としては、ＳｉＣ，ＢＮ％　Ｓｔ、Ｎ
４　、ＭｏＳ、　、ＷＣおよび７１．ｚ、０３から選択
される少なくとも一種の粒子が用いられる。この硬質粒
子７は鉄系メンキ層８の耐摩耗性を向上する効果を有し
、その分散量は、面積率で１０〜３０％に設定される０
分散量力月θ％を下回ると、耐摩耗性が低く、一方、３
０％を上回ると、鉄系メッキ層８への硬質粒子７の取部
めが十分に行われず、脱落のおそれがある。
また硬質粒子７の平均粒径は０．５〜１０μｍが適当で
ある。平均粒径が１０μｍを上回ると、鉄系メッキ層８
への硬質粒子７の取部めが十分に行われず、脱落のおそ
れがあり、一方、０．５μｍを下回ったものは、その製
造が困難であり、また耐摩耗性向上効果も少なくなる。
チップオンディスク弐摺動試験のため、次のようなディ
スクおよびチップを用意する。
ディスクを、第１圧縮リング６、等に対応させるため、
球状黒鉛鋳鉄（Ｊ　Ｉ　Ｓ　　ＦＣＤ７５）を用いて鋳
造し、そのディスクの表面に、硬質粒子として平均粒径
３μｍのＳｉ、Ｎ４を含有した、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐ合金よ
りなる鉄系メッキ層を形成する。この場合、Ｃｏ含有量
は２５重量％、Ｐ含有量は６重量％であり、５ｊ３Ｎａ
の分散量は面積率で２５％である。
チップを、シリンダボア３回りに対応させるため、繊維
体積率１２％のアルミナ系繊維（α化率３３％、５１０
ｇ２〜５重量％含有）および繊維体積率９％の炭素繊維
よりなる混合繊維と、アルミニウム合金（Ｊ　Ｉｓ　　
ＡＤＣＩ　２）マトリックスとより構成する。
焼付特性を調べるため、ディスクを２．５　ｍ　／　ｓ
ｅｃの速度で回転させ、そのディスクにチップを無潤滑
下にて押圧し、その押圧力を変化させて焼付限界面圧を
求めたところ、第４図の結果を得た。従来例はディスク
のメッキ層をクロムにしたものである。
第４図より、本発明の場合は焼付限界面圧が１４０ｋｇ
／ｃ１）であり、従来例の１００ｋｇ／−に比べて大幅
に向上していることが明らかである。この焼付限界面圧
の向上は、主としてＦｅ−Ｃｏ−Ｐ合金によるものであ
り、Ｓｉ、Ｎ４はあまり関与しない。
次に摩耗特性を調べるため、ディスクを１２．５ｍ／ｓ
ｅｃの速度で回転させ、そのディスクにチップを潤滑下
にて押圧力３０ｋｇ／ｃｄを以て押付け、その状態を摺
動距離が６０００ｍを越えるまで維持してディスクおよ
びチップの摩耗量を求めたところ第５図の結果を得た。
潤滑油の供給量は２．５ｍＪ／ｓ＋ｉｎである。第５図
中、線ｘｌ＋Ｘ！が本発明に、また線）’＋−Ｙｔが従
来例にそれぞれ該当する。
第５図より、本発明においては、ディスクおよびチップ
の摩耗量が従来例のものに比べて少ないことが明らかで
あり、この耐摩耗性の向上は、特にディスクにおいて顕
著である。これにより第１圧縮リング６１等が優れた耐
摩耗性を有することが確認される。この耐摩耗性の向上
はＦｅ−Ｃ。
−Ｐ合金およびＳｉ３Ｎ４の協働による。
第６図は、摺動部としての第１．第２圧縮リング溝６Ｉ
、６□回りを強化用繊維により強化したアルミニウム合
金製ピストン４ｔ、したがって第１の摺動体を示し、こ
の場合、第２の摺動体としては前記第１．第２圧縮リン
グ６１．６ｔが該当する。Ｃｚは強化用繊維およびアル
ミニウム合金マトリックスよりなる環状繊維強化部であ
る。
なお、鉄系メッキ層の密着性をさらに向上させるため、
鉄系部材に銅または銅合金メッキ層を設けてもよい。
Ｃ９発明の効果 本発明によれば、第２の摺動体の摺動面に、高硬度で耐
摩耗性に優れると共に第１の摺動体の摺動部の摩耗を抑
制し得る鉄系メッキ層を設けたので、優れた摺動特性を
発揮する摺動体の組合せを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は内燃機関の縦断面図、第２図はピストンリング
の斜視図、第３図は第２図ｍ−ｍ線断面図、第４図は焼
付特性を示すグラフ、第５図は摩耗特性を示すグラフ、
第６図は内燃機関用ピストンの縦断面図である。 Ｃ＋、Ｃｘ・・・繊維強化部、 １．４ｔ・・・第１の摺動体であるシリンダプロツク、
ピストン、６Ｉ〜６．・・・第２の摺動体である第１．
第２圧縮リング、オイルリング、７・・・硬質粒子、８
・・・鉄系メッキ層 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　　弁理士　　落　　合　　　　　健第１図 第３図　　　　　　　第２図 第４囚 従来例　　本発明・

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の摺動体が、摺動部を強化用繊維により強化
    した軽合金部材であり、また第２の摺動体が鉄系部材で
    ある摺動体の組合せにおいて、前記第２の摺動体の摺動
    面に、硬質粒子を含有する鉄系メッキ層を設けたことを
    特徴とする摺動体の組合せ。
  2. （２）前記鉄系メッキ層のメッキ用金属は、Ｆｅ−Ｃｏ
    合金である、特許請求の範囲第（１）項記載の摺動体の
    組合せ。
  3. （３）前記鉄系メッキ層のメッキ用金属は、Ｆｅ−Ｃｏ
    −Ｐ合金である、特許請求の範囲第（１）項記載の摺動
    体の組合せ。
  4. （４）前記硬質粒子は、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｓｉ、Ｎ＿４、
    ＭｏＳ＿２、ＷＣ、およびＡｌ＿２Ｏ＿３から選択され
    る少なくとも一種の粒子である、特許請求の範囲第（１
    ）、第（２）または第（３）項記載の摺動体の組合せ。
  5. （５）前記硬質粒子の分散量は、面積率で１０〜３０％
    である、特許請求の範囲第（１）、第（２）、第（３）
    または第（４）項記載の摺動体の組合せ。
  6. （６）前記硬質粒子の平均粒径は０．５〜１０μｍであ
    る、特許請求の範囲第（１）、第（２）、第（３）、第
    （４）または第（５）項記載の摺動体の組合せ。
  7. （７）前記強化用繊維はアルミナ系繊維と炭素繊維とよ
    りなり、前記アルミナ系繊維の繊維体積率を８〜３０％
    に、また前記炭素繊維の繊維体積率を０．３〜１５％に
    それぞれ設定した、特許請求の範囲第（１）、第（２）
    、第（３）、第（４）、第（５）または第（６）項記載
    の摺動体の組合せ。
  8. （８）前記第１の摺動体は、前記摺動部をシリンダボア
    回りとした内燃機関用シリンダブロックであり、また前
    記第２の摺動体はピストンリングである、特許請求の範
    囲第（１）、第（２）、第（３）、第（４）、第（５）
    、第（６）または第（７）項記載の摺動体の組合せ。
  9. （９）前記第１の摺動体は、前記摺動部を圧縮リング溝
    回りとした内燃機関用ピストンであり、また前記第２の
    摺動体は圧縮リングである、特許請求の範囲第（１）、
    第（２）、第（３）、第（４）、第（５）、第（６）ま
    たは第（７）項記載の摺動体の組合せ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1630396A3 (en) * 2000-11-20 2010-07-14 Nissan Motor Company, Limited A sliding structure for a reciprocating internal combustion engine and a reciprocating internal combustion engine using the sliding structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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