JP2002295304A - 組合せ摺動部材 - Google Patents
組合せ摺動部材Info
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- JP2002295304A JP2002295304A JP2001095205A JP2001095205A JP2002295304A JP 2002295304 A JP2002295304 A JP 2002295304A JP 2001095205 A JP2001095205 A JP 2001095205A JP 2001095205 A JP2001095205 A JP 2001095205A JP 2002295304 A JP2002295304 A JP 2002295304A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の低フリクション化に対応させた、
ピストンリングとシリンダライナとから構成される組合
せ摺動部材を提供する。 【解決手段】 表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺
動面４を有するピストンリング２と、表面粗さが０．５
〜１．５μｍＲｚの摺動面５を有するシリンダライナ３
と、を有する組合せ摺動部材１を提供することにより、
上記課題を解決する。このとき、ピストンリング２の摺
動面４を、クロムめっき層、積層クロムめっき層、窒化
層、ＰＶＤ層の何れかとし、シリンダライナ３の摺動面
５を、鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかとすることが好
ましい。
ピストンリングとシリンダライナとから構成される組合
せ摺動部材を提供する。 【解決手段】 表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺
動面４を有するピストンリング２と、表面粗さが０．５
〜１．５μｍＲｚの摺動面５を有するシリンダライナ３
と、を有する組合せ摺動部材１を提供することにより、
上記課題を解決する。このとき、ピストンリング２の摺
動面４を、クロムめっき層、積層クロムめっき層、窒化
層、ＰＶＤ層の何れかとし、シリンダライナ３の摺動面
５を、鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかとすることが好
ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の低フリ
クション化に対応させた組合せ摺動部材に関し、更に詳
しくは、ピストンリングとシリンダライナとから構成さ
れ、摩擦係数が低く、耐焼き付き性に優れた組合せ摺動
部材に関する。
クション化に対応させた組合せ摺動部材に関し、更に詳
しくは、ピストンリングとシリンダライナとから構成さ
れ、摩擦係数が低く、耐焼き付き性に優れた組合せ摺動
部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の内燃機関の高出力化等の要請か
ら、ピストンリングおよびそのピストンリングに摺動接
触するシリンダライナには、その特性に関して過酷な条
件が要求されている。
ら、ピストンリングおよびそのピストンリングに摺動接
触するシリンダライナには、その特性に関して過酷な条
件が要求されている。
【０００３】こうした中、シリンダライナにおいては、
ピストンリングとの初期なじみ性を向上させるため、そ
の摺動面の表面粗さを２〜３μｍＲｚにすることが従来
から一般的に行われている。また、特開平１１−１５３
０５９号公報に記載されているように、シリンダライナ
の上死点付近の表面粗さを０．５〜３．２μｍＲｚに規
定し且つ上死点付近以外の部分の表面粗さを０．６〜
１．８μｍＲｚに規定して潤滑油消費量の低減および耐
焼き付き性の向上を図っていると共に、さらに、その上
死点付近にリン酸塩被膜を形成し且つそのリン酸塩被膜
の表面粗さを０．５〜３．２μｍＲｚに規定することに
より、その上死点付近の耐焼き付き性の向上を図ってい
る。
ピストンリングとの初期なじみ性を向上させるため、そ
の摺動面の表面粗さを２〜３μｍＲｚにすることが従来
から一般的に行われている。また、特開平１１−１５３
０５９号公報に記載されているように、シリンダライナ
の上死点付近の表面粗さを０．５〜３．２μｍＲｚに規
定し且つ上死点付近以外の部分の表面粗さを０．６〜
１．８μｍＲｚに規定して潤滑油消費量の低減および耐
焼き付き性の向上を図っていると共に、さらに、その上
死点付近にリン酸塩被膜を形成し且つそのリン酸塩被膜
の表面粗さを０．５〜３．２μｍＲｚに規定することに
より、その上死点付近の耐焼き付き性の向上を図ってい
る。
【０００４】一方、ピストンリングにおいては、実開昭
６３−１９８８６４号公報に記載されているように、窒
化処理された摺動面の表面粗さを０．５μｍＲｚ以下に
することにより、耐スカッフ性の向上を図っている。ま
た、実開昭６１−５５０６５号公報に記載されているよ
うに、窒化層上にリン酸被膜を形成した摺動面において
は、その表面粗さを１〜８μｍＲｚに規定することによ
って、初期なじみ性、耐摩耗性および耐スカッフ性の向
上を図っている。
６３−１９８８６４号公報に記載されているように、窒
化処理された摺動面の表面粗さを０．５μｍＲｚ以下に
することにより、耐スカッフ性の向上を図っている。ま
た、実開昭６１−５５０６５号公報に記載されているよ
うに、窒化層上にリン酸被膜を形成した摺動面において
は、その表面粗さを１〜８μｍＲｚに規定することによ
って、初期なじみ性、耐摩耗性および耐スカッフ性の向
上を図っている。
【０００５】また、ピストンリングとシリンダライナと
の組合せに関しては、特開平６−１７９３２号公報に記
載されているように、窒化処理されたピストンリングに
摺動接触するシリンダライナの表面粗さを０．８μｍＲ
ｚ以下にすることにより、耐摩耗性および耐スカッフ性
の向上を図っている。
の組合せに関しては、特開平６−１７９３２号公報に記
載されているように、窒化処理されたピストンリングに
摺動接触するシリンダライナの表面粗さを０．８μｍＲ
ｚ以下にすることにより、耐摩耗性および耐スカッフ性
の向上を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ンリングとシリンダライナとから構成される組合せ摺動
部材において、耐焼き付き性等の耐久性は、ピストンリ
ングとシリンダライナとの相互の作用に基づくものであ
ることから、上述した従来技術のように、ピストンリン
グのみの特性やシリンダライナーのみの特性を改善させ
るだけでは必ずしも組合せ摺動部材の特性を向上させる
ことにはならないという実状があった。
ンリングとシリンダライナとから構成される組合せ摺動
部材において、耐焼き付き性等の耐久性は、ピストンリ
ングとシリンダライナとの相互の作用に基づくものであ
ることから、上述した従来技術のように、ピストンリン
グのみの特性やシリンダライナーのみの特性を改善させ
るだけでは必ずしも組合せ摺動部材の特性を向上させる
ことにはならないという実状があった。
【０００７】本発明は、内燃機関の低フリクション化に
対応させた、ピストンリングとシリンダライナとから構
成される組合せ摺動部材を提供するものである。
対応させた、ピストンリングとシリンダライナとから構
成される組合せ摺動部材を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の組合せ
摺動部材は、表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺動
面を有するピストンリングと、表面粗さが０．５〜１．
５μｍＲｚの摺動面を有するシリンダライナと、を有す
ることに特徴を有する。
摺動部材は、表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺動
面を有するピストンリングと、表面粗さが０．５〜１．
５μｍＲｚの摺動面を有するシリンダライナと、を有す
ることに特徴を有する。
【０００９】この発明によれば、こうした表面粗さの範
囲からなるピストンリングとシリンダライナとで組合せ
摺動部材を構成したので、ピストンリングとシリンダラ
イナとの摺動接触の際の摩擦係数が小さくなり、ピスト
ンリングとシリンダライナとの摩擦力が小さくなること
によりエネルギー効率を向上させること（低フリクショ
ン化）ができると共に、耐焼き付き性に優れた摺動部材
とすることができる。
囲からなるピストンリングとシリンダライナとで組合せ
摺動部材を構成したので、ピストンリングとシリンダラ
イナとの摺動接触の際の摩擦係数が小さくなり、ピスト
ンリングとシリンダライナとの摩擦力が小さくなること
によりエネルギー効率を向上させること（低フリクショ
ン化）ができると共に、耐焼き付き性に優れた摺動部材
とすることができる。
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の組合せ摺動部材において、前記ピストンリングの摺動
面が、クロムめっき層、積層クロムめっき層、窒化層、
ＰＶＤ層の何れかであり、前記シリンダライナの摺動面
が、鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかであることに特徴
を有する。
の組合せ摺動部材において、前記ピストンリングの摺動
面が、クロムめっき層、積層クロムめっき層、窒化層、
ＰＶＤ層の何れかであり、前記シリンダライナの摺動面
が、鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかであることに特徴
を有する。
【００１１】この発明によれば、上述した範囲の表面粗
さを有するピストンリングの摺動面をクロムめっき層、
積層クロムめっき層、窒化層、ＰＶＤ層の何れかとし、
上述した範囲の表面粗さを有するシリンダライナの摺動
面を鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかとするので、内燃
機関の低フリクション化に対応させた耐久性に優れた組
合せ摺動部材を好ましく提供できる。
さを有するピストンリングの摺動面をクロムめっき層、
積層クロムめっき層、窒化層、ＰＶＤ層の何れかとし、
上述した範囲の表面粗さを有するシリンダライナの摺動
面を鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかとするので、内燃
機関の低フリクション化に対応させた耐久性に優れた組
合せ摺動部材を好ましく提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の組合せ摺動部材について
図面を参照しつつ説明する。
図面を参照しつつ説明する。
【００１３】本発明の組合せ摺動部材１は、図１に示す
ように、ピストンリング２とシリンダライナ３とを組み
合わせて構成される摺動部材である。本発明の特徴とす
るところは、ピストンリング２の摺動面４の表面粗さを
０．５〜１．０μｍＲｚとし、シリンダライナ３の摺動
面５の表面粗さを０．５〜１．５μｍＲｚとしたことに
ある。こうした表面粗さからなるピストンリング２とシ
リンダライナ３とで構成された組合せ摺動部材１は、ピ
ストンリング２とシリンダライナ３との摺動接触の際の
摩擦係数が小さくなり、ピストンリング２とシリンダラ
イナ３との摩擦力が小さくなることにより、エネルギー
効率を向上させること（低フリクション化）ができる。
さらに、耐焼き付き性に優れた摺動部材とすることがで
きる。
ように、ピストンリング２とシリンダライナ３とを組み
合わせて構成される摺動部材である。本発明の特徴とす
るところは、ピストンリング２の摺動面４の表面粗さを
０．５〜１．０μｍＲｚとし、シリンダライナ３の摺動
面５の表面粗さを０．５〜１．５μｍＲｚとしたことに
ある。こうした表面粗さからなるピストンリング２とシ
リンダライナ３とで構成された組合せ摺動部材１は、ピ
ストンリング２とシリンダライナ３との摺動接触の際の
摩擦係数が小さくなり、ピストンリング２とシリンダラ
イナ３との摩擦力が小さくなることにより、エネルギー
効率を向上させること（低フリクション化）ができる。
さらに、耐焼き付き性に優れた摺動部材とすることがで
きる。
【００１４】本発明の組合せ摺動部材１を構成するピス
トンリング２は、ピストンに形成されたピストンリング
溝に装着され、ピストンの上下運動（往復運動に同
じ。）によってシリンダライナ３の内周面を摺動接触し
ながら上下運動する摺動部材である。本発明に係るピス
トンリング２は、トップリング、セカンドリング、オイ
ルリングの何れかであってもまたはそれらの全てであっ
てもよい。
トンリング２は、ピストンに形成されたピストンリング
溝に装着され、ピストンの上下運動（往復運動に同
じ。）によってシリンダライナ３の内周面を摺動接触し
ながら上下運動する摺動部材である。本発明に係るピス
トンリング２は、トップリング、セカンドリング、オイ
ルリングの何れかであってもまたはそれらの全てであっ
てもよい。
【００１５】なお、リングの形状は、図１においては矩
形リングを示しているが、バレルフェースやテーパーフ
ェース等のような外周形状からなるものであってもよ
い。また、リングの断面形状としては、ハーフキースト
ンリング、フルキーストンリング、スクレーパリング等
の断面形状を有するものでもよい。また、オイルリング
としては、窓付きオイルコントロールリング、ベベルオ
イルコントロールリング、ダブルベベルオイルコントロ
ールリング等でもよく、さらにそれら以外のコイルエキ
スパンダ付きオイルリング等であってもよい。
形リングを示しているが、バレルフェースやテーパーフ
ェース等のような外周形状からなるものであってもよ
い。また、リングの断面形状としては、ハーフキースト
ンリング、フルキーストンリング、スクレーパリング等
の断面形状を有するものでもよい。また、オイルリング
としては、窓付きオイルコントロールリング、ベベルオ
イルコントロールリング、ダブルベベルオイルコントロ
ールリング等でもよく、さらにそれら以外のコイルエキ
スパンダ付きオイルリング等であってもよい。
【００１６】ピストンリング２は、従来より使用されて
いる材質からなるものであればよく特に限定されない。
したがって、いかなる材質からなるピストンリング２に
対しても本発明を適用できる。
いる材質からなるものであればよく特に限定されない。
したがって、いかなる材質からなるピストンリング２に
対しても本発明を適用できる。
【００１７】そうしたピストンリング２においては、そ
の摺動面４に、Ｃｒめっき層、積層Ｃｒめっき層、窒化
層、ＰＶＤ層の何れかが形成されていることが好まし
く、ピストンリング２の摺動面４を構成するそれらの各
層の表面が、上述の表面粗さを有することが好ましい。
上述のＣｒめっき層、積層Ｃｒめっき層、窒化層、ＰＶ
Ｄ層は、ピストンリング２の摺動面４の耐摩耗性や耐ス
カッフ性等を向上させるために従来より好ましく形成さ
れるものであるが、そうした各層の表面を上述の表面粗
さとすることによって、ピストンリング２の摺動面４の
耐摩耗性や耐焼き付き性をより向上させることができ
る。なお、ＰＶＤ層は、蒸着、スパッタリング、イオン
プレーティング等のいわゆる乾式成膜法を意味するもの
であり、成膜材質としては、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ2 Ｎ、
ＴｉＮ等を挙げることができる。
の摺動面４に、Ｃｒめっき層、積層Ｃｒめっき層、窒化
層、ＰＶＤ層の何れかが形成されていることが好まし
く、ピストンリング２の摺動面４を構成するそれらの各
層の表面が、上述の表面粗さを有することが好ましい。
上述のＣｒめっき層、積層Ｃｒめっき層、窒化層、ＰＶ
Ｄ層は、ピストンリング２の摺動面４の耐摩耗性や耐ス
カッフ性等を向上させるために従来より好ましく形成さ
れるものであるが、そうした各層の表面を上述の表面粗
さとすることによって、ピストンリング２の摺動面４の
耐摩耗性や耐焼き付き性をより向上させることができ
る。なお、ＰＶＤ層は、蒸着、スパッタリング、イオン
プレーティング等のいわゆる乾式成膜法を意味するもの
であり、成膜材質としては、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ2 Ｎ、
ＴｉＮ等を挙げることができる。
【００１８】一方、本発明の組合せ摺動部材１を構成す
るシリンダライナ３は、その内周面を、ピストンリング
２を装着したピストンが上下運動する摺動部材である。
シリンダライナ３においても、従来より使用されている
材質からなるものであればよく特に限定されないが、鋳
鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかであることが好ましい。
るシリンダライナ３は、その内周面を、ピストンリング
２を装着したピストンが上下運動する摺動部材である。
シリンダライナ３においても、従来より使用されている
材質からなるものであればよく特に限定されないが、鋳
鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れかであることが好ましい。
【００１９】次に、本発明の組合せ摺動部材１を構成す
るピストンリング２の摺動面４の表面粗さ、シリンダラ
イナ３の摺動面の表面粗さ、およびそれら相互の関係に
ついて説明する。なお、表面粗さおよび相互の関係につ
いては、後述する実施例で示す図２〜図１０の結果およ
びその結果から得られた知見に基づいたものである。
るピストンリング２の摺動面４の表面粗さ、シリンダラ
イナ３の摺動面の表面粗さ、およびそれら相互の関係に
ついて説明する。なお、表面粗さおよび相互の関係につ
いては、後述する実施例で示す図２〜図１０の結果およ
びその結果から得られた知見に基づいたものである。
【００２０】本発明の組合せ摺動部材１は、表面粗さが
０．５〜１．０μｍＲｚの摺動面４を有するピストンリ
ング２と、表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚの摺動面
５を有するシリンダライナ３とを組み合わせることによ
って、内燃機関の低フリクション化に対応させることが
でき、さらに耐焼き付き性や耐スカッフ性を向上させる
ことができる。
０．５〜１．０μｍＲｚの摺動面４を有するピストンリ
ング２と、表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚの摺動面
５を有するシリンダライナ３とを組み合わせることによ
って、内燃機関の低フリクション化に対応させることが
でき、さらに耐焼き付き性や耐スカッフ性を向上させる
ことができる。
【００２１】ピストンリング２の摺動面４の表面粗さを
０．５μｍＲｚ以上としたのは、０．５μｍＲｚ未満に
しても耐スカッフ性が顕著に向上しないからである。
０．５μｍＲｚ以上としたのは、０．５μｍＲｚ未満に
しても耐スカッフ性が顕著に向上しないからである。
【００２２】ピストンリング２の摺動面４の表面粗さを
１．０μｍＲｚ以下としたのは、図５〜図７に示すよう
に、ピストンリング２の摺動面４の表面粗さが１．０μ
ｍＲｚを超えると耐スカッフ荷重が低下するからであ
る。なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、ピスト
ンリング２の摺動面４とシリンダライナ３の摺動面５と
の接触面積が減少して見かけの面圧が上昇し、耐スカッ
フ荷重が低下したためと考えられる。
１．０μｍＲｚ以下としたのは、図５〜図７に示すよう
に、ピストンリング２の摺動面４の表面粗さが１．０μ
ｍＲｚを超えると耐スカッフ荷重が低下するからであ
る。なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、ピスト
ンリング２の摺動面４とシリンダライナ３の摺動面５と
の接触面積が減少して見かけの面圧が上昇し、耐スカッ
フ荷重が低下したためと考えられる。
【００２３】以上のことから、本発明においては、ピス
トンリング２の摺動面４の表面粗さを０．５〜１．０μ
ｍＲｚに規定した。なお、図５〜図７に示すように、ピ
ストンリング２の摺動面４にＣｒめっき層、積層Ｃｒめ
っき層、窒化層、ＰＶＤ層の何れの層を形成した場合で
あっても同様の傾向を示しておりその全てについて好ま
しく適用できると共に、さらに、その表面粗さを０．６
〜０．８μｍＲｚとすることがより好ましく、０．７μ
ｍＲｚ前後の表面粗さとすることが最も好ましい。
トンリング２の摺動面４の表面粗さを０．５〜１．０μ
ｍＲｚに規定した。なお、図５〜図７に示すように、ピ
ストンリング２の摺動面４にＣｒめっき層、積層Ｃｒめ
っき層、窒化層、ＰＶＤ層の何れの層を形成した場合で
あっても同様の傾向を示しておりその全てについて好ま
しく適用できると共に、さらに、その表面粗さを０．６
〜０．８μｍＲｚとすることがより好ましく、０．７μ
ｍＲｚ前後の表面粗さとすることが最も好ましい。
【００２４】シリンダライナ３の摺動面５の表面粗さを
０．５μｍＲｚ以上としたのは、図８〜図１０に示すよ
うに、０．５μｍＲｚ未満にしても耐スカッフ性の向上
が見られず、かえって低下する傾向にあるからである。
なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、表面粗さが
小さくなることに基づく油保持効果の低下によるものと
考えられる。
０．５μｍＲｚ以上としたのは、図８〜図１０に示すよ
うに、０．５μｍＲｚ未満にしても耐スカッフ性の向上
が見られず、かえって低下する傾向にあるからである。
なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、表面粗さが
小さくなることに基づく油保持効果の低下によるものと
考えられる。
【００２５】シリンダライナ３の摺動面５の表面粗さを
１．５μｍＲｚ以下としたのは、図８〜図１０に示すよ
うに、シリンダライナ３の摺動面５の表面粗さが１．５
μｍＲｚを超えると耐スカッフ荷重が低下するからであ
る。なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、図２〜
図４に示すように、ピストンリング２の摺動面４とシリ
ンダライナ３の摺動面５との摩擦係数の上昇に基づくも
のであると考えられ、それらの接触面積が減少して見か
けの面圧が上昇し、耐スカッフ荷重が低下したためと考
えられる。
１．５μｍＲｚ以下としたのは、図８〜図１０に示すよ
うに、シリンダライナ３の摺動面５の表面粗さが１．５
μｍＲｚを超えると耐スカッフ荷重が低下するからであ
る。なお、このときの耐スカッフ荷重の低下は、図２〜
図４に示すように、ピストンリング２の摺動面４とシリ
ンダライナ３の摺動面５との摩擦係数の上昇に基づくも
のであると考えられ、それらの接触面積が減少して見か
けの面圧が上昇し、耐スカッフ荷重が低下したためと考
えられる。
【００２６】以上のことから、本発明においては、シリ
ンダライナ３の摺動面５の表面粗さを０．５〜１．５μ
ｍＲｚに規定した。なお、図８〜図１０に示すように、
シリンダライナ２が鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れであ
っても同様の傾向を示しておりその全てについて好まし
く適用できると共に、さらに、その表面粗さを０．５〜
０．８μｍＲｚとすることがより好ましく、０．５μｍ
Ｒｚ前後の表面粗さとすることが最も好ましい。
ンダライナ３の摺動面５の表面粗さを０．５〜１．５μ
ｍＲｚに規定した。なお、図８〜図１０に示すように、
シリンダライナ２が鋳鉄、ボロン鋳鉄、鋳鋼の何れであ
っても同様の傾向を示しておりその全てについて好まし
く適用できると共に、さらに、その表面粗さを０．５〜
０．８μｍＲｚとすることがより好ましく、０．５μｍ
Ｒｚ前後の表面粗さとすることが最も好ましい。
【００２７】
【実施例】（１）ピストンリング摺動面の形成 ピストンリング用母材として１７Ｃｒステンレス鋼を用
いた。その表面に形成する皮膜としては、Ｃｒめっき
層、積層Ｃｒめっき層、ガス窒化層、ＰＶＤ層の４種類
とした。
いた。その表面に形成する皮膜としては、Ｃｒめっき
層、積層Ｃｒめっき層、ガス窒化層、ＰＶＤ層の４種類
とした。
【００２８】母材上への成膜は以下の方法で行った。Ｃ
ｒめっき層は、フッ化クロム溶液中で電解めっきにより
形成し、厚さ約１５０μｍとした。積層Ｃｒめっき層
は、上記のＣｒめっきと同様にフッ化クロム溶液中で電
解めっきにより形成し、１層当たり１０μｍのＣｒめっ
き層を１５層積層して厚さ約１５０μｍとした。ガス窒
化層は、アンモニア分解ガス雰囲気中に５９０℃×６時
間保持しさらに５４０℃×２時間保持することによって
形成し、厚さ約１００μｍとした。ＰＶＤ層は、イオン
プレーティング法によって形成し、主に｛２００｝に配
向したＣｒＮ膜を成膜した。
ｒめっき層は、フッ化クロム溶液中で電解めっきにより
形成し、厚さ約１５０μｍとした。積層Ｃｒめっき層
は、上記のＣｒめっきと同様にフッ化クロム溶液中で電
解めっきにより形成し、１層当たり１０μｍのＣｒめっ
き層を１５層積層して厚さ約１５０μｍとした。ガス窒
化層は、アンモニア分解ガス雰囲気中に５９０℃×６時
間保持しさらに５４０℃×２時間保持することによって
形成し、厚さ約１００μｍとした。ＰＶＤ層は、イオン
プレーティング法によって形成し、主に｛２００｝に配
向したＣｒＮ膜を成膜した。
【００２９】形成された層の表面を研削加工した後、研
磨ペーパーを用いた表面研磨を行うことによって所定の
表面粗さに調整し、ピストンリングの摺動面を形成し
た。なお、表面粗さが０．５μｍＲｚのものは、表面研
磨した後さらにラッピング処理することによって所定の
表面粗さに調整した。
磨ペーパーを用いた表面研磨を行うことによって所定の
表面粗さに調整し、ピストンリングの摺動面を形成し
た。なお、表面粗さが０．５μｍＲｚのものは、表面研
磨した後さらにラッピング処理することによって所定の
表面粗さに調整した。
【００３０】形成された層の表面を、０．５μｍＲｚ、
０．７μｍＲｚ、１．０μｍＲｚ、１．１μｍＲｚ、
１．３μｍＲｚ、１．５μｍＲｚの各表面粗さとなるよ
うに上記の方法で加工し、表面粗さの異なる各種の試験
試料を作製した。
０．７μｍＲｚ、１．０μｍＲｚ、１．１μｍＲｚ、
１．３μｍＲｚ、１．５μｍＲｚの各表面粗さとなるよ
うに上記の方法で加工し、表面粗さの異なる各種の試験
試料を作製した。
【００３１】こうして所定の表面粗さを有する各試験試
料を作製した。なお、加工後の各層の厚さと摺動面のビ
ッカース硬度は、Ｃｒめっき層：１２０μｍ・Ｈｖ９０
０、積層Ｃｒめっき層：１３０μｍ・Ｈｖ９２０、ガス
窒化層：７０μｍ・Ｈｖ１１００、ＰＶＤＣｒＮ層：２
０μｍ・Ｈｖ１５００、であった。
料を作製した。なお、加工後の各層の厚さと摺動面のビ
ッカース硬度は、Ｃｒめっき層：１２０μｍ・Ｈｖ９０
０、積層Ｃｒめっき層：１３０μｍ・Ｈｖ９２０、ガス
窒化層：７０μｍ・Ｈｖ１１００、ＰＶＤＣｒＮ層：２
０μｍ・Ｈｖ１５００、であった。
【００３２】（２）シリンダライナの摺動面の形成 シリンダライナ用母材としてＦＣ２５、ボロン鋳鉄、鋳
鋼を用いた。
鋼を用いた。
【００３３】母材の表面を研削加工した後、研削砥石の
細かさを変えて順次表面研磨を行うことにより所定の表
面粗さに調整し、シリンダライナの摺動面を形成した。
その表面を、０．３μｍＲｚ、０．５μｍＲｚ、０．８
μｍＲｚ、１．５μｍＲｚ、２．０μｍＲｚ、３．０μ
ｍＲｚの各表面粗さとなるように加工し、表面粗さの異
なる各種の試験試料を作製した。なお、表面粗さが０．
３μｍＲｚおよび０．５μｍＲｚのものは、表面研磨し
た後さらにラッピング処理することによって所定の表面
粗さに調整した。
細かさを変えて順次表面研磨を行うことにより所定の表
面粗さに調整し、シリンダライナの摺動面を形成した。
その表面を、０．３μｍＲｚ、０．５μｍＲｚ、０．８
μｍＲｚ、１．５μｍＲｚ、２．０μｍＲｚ、３．０μ
ｍＲｚの各表面粗さとなるように加工し、表面粗さの異
なる各種の試験試料を作製した。なお、表面粗さが０．
３μｍＲｚおよび０．５μｍＲｚのものは、表面研磨し
た後さらにラッピング処理することによって所定の表面
粗さに調整した。
【００３４】こうして所定の表面粗さを有する各試験試
料を作製した。なお、加工後の各試験試料の摺動面のロ
ックウエル硬度（ＢスケールまたはＣスケール）は、Ｆ
Ｃ２５：ＨＲＢ９５、ボロン鋳鉄：ＨＲＢ１００、鋳
鋼：ＨＲＣ３２、であった。
料を作製した。なお、加工後の各試験試料の摺動面のロ
ックウエル硬度（ＢスケールまたはＣスケール）は、Ｆ
Ｃ２５：ＨＲＢ９５、ボロン鋳鉄：ＨＲＢ１００、鋳
鋼：ＨＲＣ３２、であった。
【００３５】（３）摩擦係数、耐スカッフ性等の測定・
評価 摩擦係数の測定および耐スカッフ性の評価は、アムスラ
ー型摩耗試験機を使用して行った。ピストンリングの摺
動面を形成した試験試料（８ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）を
固定片とし、シリンダライナの摺動面を形成した試験試
料（外径４０ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を回
転片とし、図１１に示す原理で試験を行った。
評価 摩擦係数の測定および耐スカッフ性の評価は、アムスラ
ー型摩耗試験機を使用して行った。ピストンリングの摺
動面を形成した試験試料（８ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）を
固定片とし、シリンダライナの摺動面を形成した試験試
料（外径４０ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を回
転片とし、図１１に示す原理で試験を行った。
【００３６】試験条件としては、アムスラー型摩耗試験
機を使用し、固定片に潤滑油を付着させながら行った。
耐スカッフ荷重は、スカッフが発生するまで荷重を線形
連続に増加させ、スカッフにより負荷信号が発生したと
きの荷重で表した。なお、潤滑油は１号スピンドル油と
し、周速は１ｍ／秒（４７８ｒｐｍ）とし、荷重は４９
Ｎ／分の割合で線形連続に増加させた。
機を使用し、固定片に潤滑油を付着させながら行った。
耐スカッフ荷重は、スカッフが発生するまで荷重を線形
連続に増加させ、スカッフにより負荷信号が発生したと
きの荷重で表した。なお、潤滑油は１号スピンドル油と
し、周速は１ｍ／秒（４７８ｒｐｍ）とし、荷重は４９
Ｎ／分の割合で線形連続に増加させた。
【００３７】（４）結果 図２〜図４は、ピストンリング摺動面を形成した固定片
の表面粗さを０．７μｍＲｚと一定にし、シリンダライ
ナ摺動面を形成した回転片の表面粗さを変化させた際の
摩擦係数との関係を示している。図５〜図７は、シリン
ダライナ摺動面を形成した回転片の表面粗さを０．５μ
ｍＲｚと一定にし、ピストンリング摺動面を形成した固
定片の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示している。図８〜図１０は、ピストンリング摺動
面を形成した固定片の表面粗さを０．７μｍＲｚと一定
にし、シリンダライナ摺動面を形成した回転片の表面粗
さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関係を示してい
る。
の表面粗さを０．７μｍＲｚと一定にし、シリンダライ
ナ摺動面を形成した回転片の表面粗さを変化させた際の
摩擦係数との関係を示している。図５〜図７は、シリン
ダライナ摺動面を形成した回転片の表面粗さを０．５μ
ｍＲｚと一定にし、ピストンリング摺動面を形成した固
定片の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示している。図８〜図１０は、ピストンリング摺動
面を形成した固定片の表面粗さを０．７μｍＲｚと一定
にし、シリンダライナ摺動面を形成した回転片の表面粗
さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関係を示してい
る。
【００３８】以上の結果からも明らかなように、表面粗
さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺動面を有するピストン
リングと、表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚの摺動面
を有するシリンダライナとを組合せることによって、摩
耗係数を低下させることができた。さらに、耐スカッフ
性も向上させることができた。
さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺動面を有するピストン
リングと、表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚの摺動面
を有するシリンダライナとを組合せることによって、摩
耗係数を低下させることができた。さらに、耐スカッフ
性も向上させることができた。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の組合せ摺
動部材によれば、ピストンリングの摺動面の表面粗さと
シリンダライナの摺動面の表面粗さとを上述の範囲とす
ることによって、それらは低い摩擦係数を有することと
なり近年の低フリクション化の要求を満たすことができ
ると共に、耐焼き付き性に優れた摺動部材とすることが
できる。上述した範囲の表面粗さを有するピストンリン
グの摺動面をクロムめっき層、積層クロムめっき層、窒
化層、ＰＶＤ層の何れかとし、上述した範囲の表面粗さ
を有するシリンダライナの摺動面を鋳鉄、ボロン鋳鉄、
鋳鋼の何れかとするので、内燃機関の低フリクション化
に対応させた組合せ摺動部材を提供できる。
動部材によれば、ピストンリングの摺動面の表面粗さと
シリンダライナの摺動面の表面粗さとを上述の範囲とす
ることによって、それらは低い摩擦係数を有することと
なり近年の低フリクション化の要求を満たすことができ
ると共に、耐焼き付き性に優れた摺動部材とすることが
できる。上述した範囲の表面粗さを有するピストンリン
グの摺動面をクロムめっき層、積層クロムめっき層、窒
化層、ＰＶＤ層の何れかとし、上述した範囲の表面粗さ
を有するシリンダライナの摺動面を鋳鉄、ボロン鋳鉄、
鋳鋼の何れかとするので、内燃機関の低フリクション化
に対応させた組合せ摺動部材を提供できる。
【図１】本発明の組合せ摺動部材の一例を示す拡大断面
図である。
図である。
【図２】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを０．
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ＦＣ２
５）の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を示
すグラフである。
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ＦＣ２
５）の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を示
すグラフである。
【図３】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを０．
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ボロン
鋳鉄）の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を
示すグラフである。
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ボロン
鋳鉄）の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を
示すグラフである。
【図４】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを０．
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（鋳鋼）
の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を示すグ
ラフである。
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（鋳鋼）
の表面粗さを変化させた際の摩擦係数との関係を示すグ
ラフである。
【図５】シリンダライナ摺動面（ＦＣ２５）の表面粗さ
を０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング摺
動面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
を０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング摺
動面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
【図６】シリンダライナ摺動面（ボロン鋳鉄）の表面粗
さを０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング
摺動面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との
関係を示すグラフである。
さを０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング
摺動面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との
関係を示すグラフである。
【図７】シリンダライナ摺動面（鋳鋼）の表面粗さを
０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング摺動
面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関係
を示すグラフである。
０．５μｍＲｚと一定にし、各種のピストンリング摺動
面の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関係
を示すグラフである。
【図８】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを０．
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ＦＣ２
５）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ＦＣ２
５）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
【図９】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを０．
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ボロン
鋳鉄）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との
関係を示すグラフである。
７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（ボロン
鋳鉄）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との
関係を示すグラフである。
【図１０】各種のピストンリング摺動面の表面粗さを
０．７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（鋳
鋼）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
０．７μｍＲｚと一定にし、シリンダライナ摺動面（鋳
鋼）の表面粗さを変化させた際の耐スカッフ荷重との関
係を示すグラフである。
【図１１】摩擦係数の測定および耐スカッフ性の評価に
使用したアムスラー型摩耗試験機の原理図である。
使用したアムスラー型摩耗試験機の原理図である。
１ 組合せ摺動部材 ２ ピストンリング ３ シリンダライナ ４ ピストンリング摺動面 ５ シリンダライナ摺動面 １１ 固定片 １２ 回転片 １３ 負荷荷重
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｊ 9/12 Ｆ１６Ｊ 9/12 9/26 9/26 Ｃ 10/04 10/04 Ｆターム(参考） 3G024 AA22 AA23 AA24 FA06 FA07 HA02 3J044 AA20 BA01 BB05 BB15 BB20 BB39 BC01 BC13 DA09 4K024 AA02 AB01 AB02 BA04 BB04 BC10 DB07 GA03
Claims (2)
- 【請求項１】 表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚの摺
動面を有するピストンリングと、表面粗さが０．５〜
１．５μｍＲｚの摺動面を有するシリンダライナと、を
有することを特徴とする組合せ摺動部材 - 【請求項２】 前記ピストンリングの摺動面が、クロム
めっき層、積層クロムめっき層、窒化層、ＰＶＤ層の何
れかであり、前記シリンダライナの摺動面が、鋳鉄、ボ
ロン鋳鉄、鋳鋼の何れかであることを特徴とする請求項
１に記載の組合せ摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001095205A JP2002295304A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 組合せ摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001095205A JP2002295304A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 組合せ摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002295304A true JP2002295304A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18949291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001095205A Pending JP2002295304A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 組合せ摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002295304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519087A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | Dana Corporation | Piston ring having chromium coating |
| WO2006057231A1 (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 溶融塩浴、析出物および金属析出物の製造方法 |
| WO2020022032A1 (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | Ｔｐｒ株式会社 | 鋳鉄製シリンダライナおよび内燃機関 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001095205A patent/JP2002295304A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519087A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | Dana Corporation | Piston ring having chromium coating |
| WO2006057231A1 (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 溶融塩浴、析出物および金属析出物の製造方法 |
| JPWO2006057231A1 (ja) * | 2004-11-24 | 2008-06-05 | 住友電気工業株式会社 | 溶融塩浴、析出物および金属析出物の製造方法 |
| JP4636563B2 (ja) * | 2004-11-24 | 2011-02-23 | 住友電気工業株式会社 | 溶融塩浴および金属析出物の製造方法 |
| KR101204588B1 (ko) * | 2004-11-24 | 2012-11-27 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 용융염욕, 석출물 및 금속석출물의 제조방법 |
| US9512530B2 (en) | 2004-11-24 | 2016-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Molten salt bath, deposit, and method of producing metal deposit |
| WO2020022032A1 (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | Ｔｐｒ株式会社 | 鋳鉄製シリンダライナおよび内燃機関 |
| JP2020016186A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | Ｔｐｒ株式会社 | 鋳鉄製シリンダライナおよび内燃機関 |
| KR20200037873A (ko) * | 2018-07-26 | 2020-04-09 | 티피알 가부시키가이샤 | 주철제 실린더 라이너 및 내연 기관 |
| CN111148892A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-05-12 | 帝伯爱尔株式会社 | 铸铁制汽缸套和内燃机 |
| KR102134742B1 (ko) | 2018-07-26 | 2020-07-16 | 티피알 가부시키가이샤 | 주철제 실린더 라이너 및 내연 기관 |
| EP3657000A4 (en) * | 2018-07-26 | 2021-04-14 | Tpr Co., Ltd. | CAST IRON CYLINDER LINER, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20060801 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081111 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081112 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090310 |