JP2581702B2 - Sliding member of internal combustion engine - Google Patents
Sliding member of internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は内燃機関内で使用される摺動部材に関する。The present invention relates to a sliding member used in an internal combustion engine.
「従来の技術およびその問題点」 内燃機関内で使用されるコン・ロッド等の摺動部材は
耐熱性及び耐摩耗性が要求され、材料としては、従来、
鉄系合金鋼（SCM、SCr系）の表面に浸炭処理を施したも
のが多く利用されている。"Conventional technology and its problems" Sliding members such as connecting rods used in internal combustion engines are required to have heat resistance and wear resistance.
Iron-based alloy steels (SCM, SCr-based) that have been carburized on the surface are often used.
しかしながら、上記のような従来の摺動部材では、最
近の高回転化が進む内燃機関において適用が難しくなっ
て来ており、より強い耐熱性、耐摩耗性を有し、かつ重
量の軽い摺動部材が要求されている。However, the conventional sliding member as described above has become difficult to apply to an internal combustion engine in which the rotation speed has recently increased, and has a stronger heat resistance, abrasion resistance and a lighter weight. Parts are required.
このような要求に応えるものとして、最近、表面に酸
化皮膜を有する、チタンあるいはチタン合金を利用する
ことが考えられているが、ぜい性を有するため局部面圧
が極端に高い場合にクラックが生じたり、同種の材料同
士が摺動する際に摩耗が著しい等の欠点があった。In response to such demands, it has recently been considered to use titanium or a titanium alloy having an oxide film on its surface.However, since it has brittleness, cracks occur when the local surface pressure is extremely high. There are drawbacks such as the occurrence of wear and remarkable wear when materials of the same kind slide with each other.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、耐熱性、
耐摩耗性に優れ、同種材料同士の摺動にも摩耗が少な
く、さらに、片当りを防止して母材にかかる局部面圧を
低下させるとともに、耐久性にも優れる内燃機関の摺動
部材を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, heat resistance,
A sliding member of an internal combustion engine that is excellent in wear resistance, has little wear even when sliding between materials of the same kind, prevents partial contact, reduces local surface pressure applied to the base material, and has excellent durability. The purpose is to provide.
「問題点を解決するための手段」 本発明は、チタンまたはチタン合金製で、２つ割りリ
ング状摺動部材の表面に酸化皮膜を形成し、さらにその
上にフッ素樹脂系コーティング層を設けてなり、 前記フッ素樹脂系コーティング層の厚さは、前記２つ
割りリング状摺動部材を組み合わせる際に両摺動部材の
合わせ部の表面に形成される段差寸法よりも厚く設定さ
れていることを特徴としている。"Means for solving the problem" The present invention is made of titanium or a titanium alloy, and forms an oxide film on the surface of a split ring-shaped sliding member, and further provides a fluororesin-based coating layer thereon. The thickness of the fluororesin-based coating layer is set to be greater than the step size formed on the surface of the mating portion of the two sliding members when combining the split ring-shaped sliding members. Features.
「実施例」 以下、本発明を図面に示す一実施例に基づき説明す
る。Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
第１図はＶ型４気筒４サイクルエンジンの一部を断面
した図であり、この図では４つ備えるシリンダのうち２
つしか表れていない。図中符号１はクランクケース、２
はクランクシャフト、３はシリンダ、４はシリンダ３内
に摺動自在に嵌装されたピストン、５はピストン４の往
復動をクランクシャフト２に伝えるコンロッド、６はク
ランクシャフト２の回転をカムシャフト７に伝えるカム
ギヤ郡である。そして、上記コンロッド５に本発明が適
用されている。FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of a V-type four-cylinder four-cycle engine.
Only one appears. In the drawing, reference numeral 1 denotes a crankcase, 2
Is a crankshaft, 3 is a cylinder, 4 is a piston slidably fitted in the cylinder 3, 5 is a connecting rod for transmitting reciprocating motion of the piston 4 to the crankshaft 2, 6 is a camshaft 7 for rotating the crankshaft 2. It is a camgear county to tell. The present invention is applied to the connecting rod 5.
コンロッド５について詳しく説明すると、この実施例
においてコンロッド５は、クランクシャフト２の左右の
クランクピン2a、2aに２個ずつ、互いの大端部10が接す
るよう隣合わせて配備されている。これら隣り合うコン
ロッド５同士は、所定の挟み角を以て整備される隣接す
る２つのシリンダのそれぞれのピストン４に連結され
る。The connecting rod 5 will be described in detail. In this embodiment, two connecting rods 5 are arranged adjacent to the left and right crank pins 2a, 2a of the crankshaft 2 so that the large ends 10 thereof are in contact with each other. These adjacent connecting rods 5 are connected to respective pistons 4 of two adjacent cylinders which are maintained at a predetermined included angle.
コンロッド５は、第２図に示すように、クランクシャ
フト２に回転自在に連結される大端部10と、ピストン４
にピストンピンを介して回転自在に連結される小端部11
と、両端部10、11を連結する幹部12によって構成されて
いる。また、大端部10は小端部11および幹部12が一体化
されたロッド側13に、該ロッド側13と別体に形成された
キャップ側14を、ボルト15で固定することによって構成
されていて、内周面には、当該コンロッド５とクランク
シャフト２との滑りを円滑にするため、ホワイトメタル
等の軟かい材料からなる半円弧状の軸受メタル（図示せ
ず）が嵌め合わされている。As shown in FIG. 2, the connecting rod 5 has a large end 10 rotatably connected to the crankshaft 2 and a piston 4
Small end 11 rotatably connected to a piston pin
And a trunk 12 connecting both ends 10 and 11. The large end 10 is configured by fixing a cap side 14 formed separately from the rod side 13 to a rod side 13 in which the small end 11 and the trunk 12 are integrated with bolts 15. A semi-circular bearing metal (not shown) made of a soft material such as white metal is fitted on the inner peripheral surface to smoothly slide the connecting rod 5 and the crankshaft 2.
また、上記コンロッド５は、チタンあるいはチタン合
金（Ti−6A1−4V）によって作られ、大端部の側部表面1
0aには酸化皮膜層S1が形成され、さらにその上にはフッ
素樹脂系コーティング層S2が形成されている（第３図参
照）。上記フッ素樹脂コーティング層S2は厚さt1が好ま
しく７〜20μｍの範囲内に設定されている。The connecting rod 5 is made of titanium or a titanium alloy (Ti-6A1-4V), and has a side surface 1 at a large end.
0a oxide layer S 1 is formed on the news on the formed fluororesin-based coating layer S 2 (see FIG. 3). The fluororesin coating layer S 2 is in the range of preferably the thickness t 1 7~20μm.
上記コンロッド５によれば、樹脂コーティング層S2自
体での摺動性向上は無論のこと、さらに樹脂コーティン
グ層S2の剛性が低く適度の柔軟性を有するため、局部面
圧（エッジロード）が加わる場合でも、コーティング層
S2の変形により、チタンあるいはチタン合金母材へ加わ
る面圧を下げることができる。According to the connecting rod 5, the sliding property improving a resin coating layer S 2 itself, of course in that, for further has moderate flexibility low rigidity of the resin coating layer S 2 is the local surface pressure (edge load) is Even if it does, the coating layer
The deformation of S 2, it is possible to reduce the surface pressure applied to the titanium or titanium alloy matrix.
また、第２図に示すような２つ割りコンロッド５の場
合、ロッド側13とキャップ側14の合わせ部には、面一と
なるよう高精度で突き合わせたとしても、第３図に示す
ように６μｍ程度のギャップt0が生じるのは致しないと
ころである。ところで、上記本発明のコンロッド５の場
合、側部コーティング層S2が好ましくは７〜20μｍの範
囲内に設定されているため、つまり、フッ素樹脂系コー
ティング層S2の厚さt1が、前記２つ割りコンロッド５の
合わせ部のギャップ（段差）寸法よりも厚く設定されて
いるため、隣接するコンロッド部材Ｚから側圧が加わる
場合でも、ロッド側13あるいはキャップ側14のうち、側
方へ突き出ている側のコーティング層S2が変形して該コ
ーティング層S2の厚さがゼロにならんとする前に、隣接
する部材Ｚが他側のコーティング層S2に接触することと
なる。したがって極度の片当たりが防止できる。In the case of the split connecting rod 5 as shown in FIG. 2, even if the rod side 13 and the cap side 14 are butted with high precision so as to be flush with each other, as shown in FIG. the gap t 0 of about 6μm arise is where not match. In the case of the connecting rod 5 of the present invention, since the preferred side coating layer S 2 is set in the range of 7～20Myuemu, that is, the thickness t 1 of the fluororesin coating layer S 2 is the Since it is set to be thicker than the gap (step) dimension of the mating portion of the split connecting rod 5, even when lateral pressure is applied from the adjacent connecting rod member Z, the connecting rod member protrudes laterally out of the rod side 13 or the cap side 14. before coated layer S 2 is the deformation of the side thickness of the coating layer S 2 there are a do not vanish, adjacent members Z is to be in contact with the coating layer S 2 of the other side. Therefore, an extreme collision can be prevented.
上述のことから本発明のコンロッド５は耐摩耗性およ
び片当たりに対する耐久性が高まる。このことは、第４
図、第５図に示すように、従来のものとの比較において
も明らかである。From the above, the connecting rod 5 of the present invention has improved wear resistance and durability against one-sided contact. This is the fourth
As shown in FIG. 5 and FIG. 5, it is clear also in comparison with the conventional one.
すなわち、第４図に示すものは、従来の鉄系合金鋼の
表面に浸炭処理したものと本発明にかかるコンロッドと
の対摩耗限界性を比較したものである。従来のものは約
10分で焼き付けが始まったのに対し、本発明にかかるも
のは50時間をすぎても、別段偏摩耗は生じなかった。That is, what is shown in FIG. 4 is a comparison of the wear resistance of the connecting rod according to the present invention with the one obtained by carburizing the surface of a conventional iron-based alloy steel. The conventional one is about
While baking started in 10 minutes, the present invention did not show any uneven wear even after 50 hours.
一方、第５図に示すものは、第４図と同様従来のコン
ロッドと、本発明にかかるコンロッドとの耐片当たり荷
重を比較したものである。従来のものは27kg程度の荷重
で焼付現象が生じたが、本発明にかかるものでは、荷重
をそれ以上かけても焼付現象は見られなかった。On the other hand, FIG. 5 shows a comparison between the conventional connecting rod and the connecting rod according to the present invention, as in FIG. In the conventional device, the seizure phenomenon occurred with a load of about 27 kg, but in the case of the present invention, the seizure phenomenon was not observed even when the load was further increased.
なお、コーティング層S2を50μｍを越えると、性能的
にはアップするものの、コストがかさみすぎて好ましく
なく、このため、上記実施例のコンロッドでは、厚さを
50μｍ以下とした。また、チタンは本来耐熱性を有する
材料であるため、上記コンロッドは、高温となりがちな
内燃機関でも充分耐え得る。Incidentally, if it exceeds 50μm coating layer S 2, although in performance up, undesirably too Kasami costs, Therefore, in the connecting rod of the above embodiment, the thickness
It was 50 μm or less. In addition, since titanium is a material having heat resistance by nature, the connecting rod can sufficiently withstand an internal combustion engine that tends to be high in temperature.
また、本発明にかかるコンロッド５は、上記のように
フッ素樹脂コーティング層S2で側部表面を覆っているの
で、隣接するコンロッドの表面が荒れていたり、間に異
物が噛み込んだりしても、直接、チタンあるいはチタン
合金母材が損傷するのを防止でき、また、コーティング
層S2が緩衝材として機能するため、隣接する部材に対し
初期なじみ性も向上する。Further, a connecting rod 5 according to the present invention, since the covering side surfaces with a fluorine resin coating layer S 2 as described above, or have rough surface of the adjacent connecting rod, even when Dari jammed foreign matter between directly prevents the titanium or titanium alloy matrix is damaged, also, since the coating layer S 2 functions as a buffer material is also improved initial conformability to the adjacent member.
第６図は、オイル切れが生じた場合の焼付現象に対す
る耐久性を示したものである。チタンあるいはチタン合
金はオイル切れが生じると直ちに焼付現象を生じがちで
あるが、本発明のものは、表面にコーティング層S2を有
しているために、オイル切れが生じた場合でも、焼付に
対し従来の鉄系合金鋼と同程度の耐久性を有することが
わかる。FIG. 6 shows the durability against the seizure phenomenon when the oil runs out. Titanium or titanium alloys are prone to immediately baking SYMPTOMS oil-out occurs, those of the present invention, in order to have a coating layer S 2 on the surface, even when the oil-out occurs, the seizure On the other hand, it can be seen that it has the same level of durability as the conventional iron-based alloy steel.
なお、母材上に直接コーティング層S2を形成すること
なく一旦酸化皮膜層S2を形成することなく一旦酸化皮膜
層S1を形成し、その上にコーティング層S2を形成したの
は、母材表面を物理的、化学的により一層耐摩耗性をも
持たせるためであり、また、酸化皮膜層S1はコーティン
グ層S2になじみ易く、コーティング層S2の付着強度を確
保するためでもある。Incidentally, to form a once oxide layer S 1 without temporarily forming an oxide layer S 2 without forming a direct coating layer S 2 on the base material, to form a coating layer S 2 thereon, physical surface of the base material, the chemical is for causing also have a more wear-resistant, also, oxide layer S 1 tends familiar in the coating layer S 2, in order to ensure the adhesion strength of the coating layer S 2 is there.
なお、上記フッ素樹脂コーティング層S2に２硫化モリ
ブデン等の摩擦係数を低下させる材料を添加すれば、よ
り一層、摺動特性が向上する（具体的には、動摩擦係数
が低減する）。Incidentally, if the addition of material to reduce the coefficient of friction such as 2 molybdenum sulfide in the fluorine resin coating layer S 2, further, the sliding characteristics are improved (specifically, the dynamic friction coefficient is reduced).
また、本発明は、コンロッドに限られることなく、内
燃機関内で使用される他の摺動部材にも適用可能である
のは言うまでもない。In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to connecting rods, but can be applied to other sliding members used in an internal combustion engine.
「発明の効果」 チタンまたはチタン合金上にフッ素樹脂系コーティン
グ層を設けているから、耐熱性、耐摩耗性に優れるのは
勿論、それに加え、同種材料同士の摺動においても摩耗
量の低減が図れる。[Effect of the Invention] The fluororesin coating layer is provided on titanium or a titanium alloy, which not only excels in heat resistance and abrasion resistance, but also reduces the amount of abrasion in sliding between similar materials. I can do it.
また、摺動部材の合わせ面に段差がある場合、コーテ
ィング層が段差より厚く形成しているため、隣接する部
材からの側圧に対し、２つ割り部材のどちらかのコーテ
ィング層の厚さがゼロになる前に、他側の部材のコーテ
ィング層に、同隣接する部材の面が接触し、このため、
常にコーティング層が緩衝材として機能させることがで
き、極度の片当たりが防止できて、母材にかかる局部面
圧を低下することができる。Also, when there is a step on the mating surface of the sliding member, the coating layer is formed thicker than the step, so that the thickness of either coating layer of the split member is zero with respect to the side pressure from the adjacent member. Before the surface of the adjacent member comes into contact with the coating layer of the member on the other side,
The coating layer can always function as a cushioning material, which can prevent an extreme side contact and reduce the local surface pressure applied to the base material.
また、母材上の酸化皮膜層の上にコーティング層を設
けているので、酸化皮膜層はコーティング層になじみや
すいことから、コーティング層の付着強度が向上し、こ
の点において耐久性も向上する。Further, since the coating layer is provided on the oxide film layer on the base material, the oxide film layer is easily adapted to the coating layer, so that the adhesion strength of the coating layer is improved, and in this respect, the durability is also improved.
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は内燃機関の一
部の断面図、第２図は上記内面機関で使用されるコンロ
ッドの斜視図、第３図はコンロッドの突き合わせ部分を
示す第２図におけるIII−III線に沿う断面図、第４図〜
第６図は本発明にかかるコンロッドと、従来のコンロッ
ドとの特性の比較を表す図である。 ２……クランクシャフト、３……シリンダ、４……ピス
トン、５……コンロッド、12……ロッド側、13……キャ
ップ側、S1……酸化皮膜層、S2……フッ素樹脂コーティ
ング層。1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of an internal combustion engine, FIG. 2 is a perspective view of a connecting rod used in the internal engine, and FIG. 3 shows a butt portion of the connecting rod. Sectional view along the line III-III in FIG. 2, FIG. 4 to FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a comparison of characteristics between a connecting rod according to the present invention and a conventional connecting rod. 2 ...... crankshaft, 3 ...... cylinder, 4 ...... piston, 5 ...... connecting rod, 12 ...... rod side, 13 ...... cap side, S 1 ...... oxide layer, S 2 ...... fluorocarbon resin coating layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 敦 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 萩原 好敏 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−178330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−44871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−81220（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−21723（ＪＰ，Ｂ１) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Atsushi Murakami 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Honda R & D Co., Ltd. (72) Yoshitoshi Hagiwara 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Inside Honda R & D Co., Ltd. (56) References JP-A-62-178330 (JP, A) JP-A-52-44871 (JP, A) JP-A-58-81220 (JP, A) JP-B-48-21723 (JP, B1)
Claims (1)
ング状摺動部材の表面に酸化皮膜を形成し、さらにその
上にフッ素樹脂系コーティング層を設けてなり、 前記フッ素樹脂系コーティング層の厚さは、前記２つ割
りング状摺動部材を組み合わせる際に両摺動部材の合わ
せ部の表面に形成される段差寸法によりも厚く設定され
ていることを特徴とする内燃機関の摺動部材。An oxidized film is formed on a surface of a split ring-shaped sliding member made of titanium or a titanium alloy, and a fluororesin coating layer is further provided thereon. A sliding member for an internal combustion engine, wherein the thickness is set to be larger than a step size formed on a surface of a joining portion of the two sliding members when the two split sliding members are combined. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62224824A JP2581702B2 (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Sliding member of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP62224824A JP2581702B2 (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Sliding member of internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6469821A JPS6469821A (en) | 1989-03-15 |
| JP2581702B2 true JP2581702B2 (en) | 1997-02-12 |
Family
ID=16819771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP62224824A Expired - Fee Related JP2581702B2 (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Sliding member of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244871A (en) * | 1975-08-01 | 1977-04-08 | Koichi Mizuno | Plain bearings |
| JPH0659706B2 (en) * | 1986-02-03 | 1994-08-10 | 株式会社日立製作所 | Reactor fuel control rod |
-
1987
- 1987-09-08 JP JP62224824A patent/JP2581702B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPS6469821A (en) | 1989-03-15 |
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