JP3120311B2 - 摺動面構成体 - Google Patents
摺動面構成体Info
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- JP3120311B2 JP3120311B2 JP04352556A JP35255692A JP3120311B2 JP 3120311 B2 JP3120311 B2 JP 3120311B2 JP 04352556 A JP04352556 A JP 04352556A JP 35255692 A JP35255692 A JP 35255692A JP 3120311 B2 JP3120311 B2 JP 3120311B2
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- Japan
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- surface pressure
- crystal
- pressure region
- pyramidal
- oriented
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相手部材との摺動面を
持ち、その摺動面には高面圧領域と低面圧領域とが存す
る摺動面構成体に関する。
持ち、その摺動面には高面圧領域と低面圧領域とが存す
る摺動面構成体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種摺動面構成体としては、例
えば内燃機関用鋳鉄製カムシャフトにおいて、そのカム
外周面に、耐焼付き性の向上を狙って設けられる窒化層
が知られている。
えば内燃機関用鋳鉄製カムシャフトにおいて、そのカム
外周面に、耐焼付き性の向上を狙って設けられる窒化層
が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下で
は、従来の摺動面構成体はオイル保持性、つまり保油性
が十分でなく、また初期なじみ性も悪いため、特に、ノ
ーズ部側の高面圧領域において耐焼付き性が乏しいとい
う問題がある。
関が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下で
は、従来の摺動面構成体はオイル保持性、つまり保油性
が十分でなく、また初期なじみ性も悪いため、特に、ノ
ーズ部側の高面圧領域において耐焼付き性が乏しいとい
う問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、高面圧領域と低面圧
領域における結晶構造をそれぞれ特定することによっ
て、それら両領域に十分な保油性と良好な初期なじみ性
を持たせ、これにより耐焼付き性を向上させることがで
きるようにした前記摺動面構成体を提供することを目的
とする。
領域における結晶構造をそれぞれ特定することによっ
て、それら両領域に十分な保油性と良好な初期なじみ性
を持たせ、これにより耐焼付き性を向上させることがで
きるようにした前記摺動面構成体を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、相手部材との
摺動面を持ち、その摺動面には高面圧領域と低面圧領域
とが存する摺動面構成体において、前記高面圧領域およ
び低面圧領域を多数の角錐状金属結晶および多数の角錐
台状金属結晶の少なくとも一方を有する金属結晶集合体
により形成し、前記高面圧領域における前記角錐状およ
び角錐台状金属結晶の平均粒径を、前記低面圧領域にお
ける前記角錐状および角錐台状金属結晶の平均粒径より
も大に設定したことを特徴とする。
摺動面を持ち、その摺動面には高面圧領域と低面圧領域
とが存する摺動面構成体において、前記高面圧領域およ
び低面圧領域を多数の角錐状金属結晶および多数の角錐
台状金属結晶の少なくとも一方を有する金属結晶集合体
により形成し、前記高面圧領域における前記角錐状およ
び角錐台状金属結晶の平均粒径を、前記低面圧領域にお
ける前記角錐状および角錐台状金属結晶の平均粒径より
も大に設定したことを特徴とする。
【０００６】
【作用】高面圧領域は、例えば多数の比較的大きな角錐
状金属結晶を有する金属結晶集合体により形成されてい
るので、その高面圧領域には、相隣る両角錐状金属結晶
間の谷部による比較的容量の大きな油溜りが存する。摺
動開始初期においては、角錐状金属結晶の先端部側の優
先的摩耗によって初期なじみ性が良好となる。
状金属結晶を有する金属結晶集合体により形成されてい
るので、その高面圧領域には、相隣る両角錐状金属結晶
間の谷部による比較的容量の大きな油溜りが存する。摺
動開始初期においては、角錐状金属結晶の先端部側の優
先的摩耗によって初期なじみ性が良好となる。
【０００７】金属結晶集合体による保油性は谷部の深さ
に依存し、その谷部が深すぎると、谷部に潤滑油の流れ
が発生するため保油性が低下する。一方、谷部の深さが
浅ければ、当然のことであるが、油溜りの容量が小さく
なるため、高面圧下での摺動に対処し得るだけの潤滑油
を保有することはできない。
に依存し、その谷部が深すぎると、谷部に潤滑油の流れ
が発生するため保油性が低下する。一方、谷部の深さが
浅ければ、当然のことであるが、油溜りの容量が小さく
なるため、高面圧下での摺動に対処し得るだけの潤滑油
を保有することはできない。
【０００８】高面圧領域においては、初期摩耗後、谷部
の深さが潤滑油の流れを防止し得るような適当な深さと
なるので、十分な保油性が確保され、これにより高面圧
領域の摩耗は大幅に抑制される。その結果、高面圧領域
の保油性が高面圧下での摺動に対処し得るように持続す
る。
の深さが潤滑油の流れを防止し得るような適当な深さと
なるので、十分な保油性が確保され、これにより高面圧
領域の摩耗は大幅に抑制される。その結果、高面圧領域
の保油性が高面圧下での摺動に対処し得るように持続す
る。
【０００９】一方、低面圧領域は、例えば多数の比較的
小さな角錐状金属結晶を有する金属結晶集合体により形
成されているので、高面圧領域に比べて油溜りの容量は
小さい。摺動開始初期においては、角錐状金属結晶の先
端部側の優先的摩耗によって初期なじみ性が良好とな
る。この場合、面圧が比較的低いことから摩耗量は比較
的少なく、したがって初期摩耗後も十分な保油性が確保
されているので、低面圧領域における摩耗は大幅に抑制
される。その結果、低面圧領域の保油性が低面圧下での
摺動に対処し得るように持続する。
小さな角錐状金属結晶を有する金属結晶集合体により形
成されているので、高面圧領域に比べて油溜りの容量は
小さい。摺動開始初期においては、角錐状金属結晶の先
端部側の優先的摩耗によって初期なじみ性が良好とな
る。この場合、面圧が比較的低いことから摩耗量は比較
的少なく、したがって初期摩耗後も十分な保油性が確保
されているので、低面圧領域における摩耗は大幅に抑制
される。その結果、低面圧領域の保油性が低面圧下での
摺動に対処し得るように持続する。
【００１０】このようにして、摺動面構成体の耐焼付き
性を向上させることができる。
性を向上させることができる。
【００１１】高面圧領域を、低面圧領域と同様に多数の
比較的小さな角錐状金属結晶を有する金属結晶集合体に
より形成すると、初期摩耗の段階で、高面圧であること
に起因して前記結晶の摩耗量が増し、その結果、谷部が
浅くなって油溜りの容量が極めて小さくなるため、高面
圧下での摺動に対処し得るだけの保油性を確保すること
ができない。
比較的小さな角錐状金属結晶を有する金属結晶集合体に
より形成すると、初期摩耗の段階で、高面圧であること
に起因して前記結晶の摩耗量が増し、その結果、谷部が
浅くなって油溜りの容量が極めて小さくなるため、高面
圧下での摺動に対処し得るだけの保油性を確保すること
ができない。
【００１２】一方、低面圧領域を、高面圧領域と同様に
多数の比較的大きな角錐状金属結晶を有する金属結晶集
合体により形成すると、低面圧であることに起因して前
記結晶の摩耗量が少なく、その結果、谷部の深さが深す
ぎるため潤滑油の流れが発生して保油性が大幅に低下す
る。
多数の比較的大きな角錐状金属結晶を有する金属結晶集
合体により形成すると、低面圧であることに起因して前
記結晶の摩耗量が少なく、その結果、谷部の深さが深す
ぎるため潤滑油の流れが発生して保油性が大幅に低下す
る。
【００１３】
【実施例】図１において、内燃機関用カムシャフト１は
鋳鉄製母材２を有し、その母材２のカム３、したがって
ノーズ部４およびベース円部５外周面に、相手部材であ
るロッカアームスリッパ６との摺動面７を持つ層状摺動
面構成体８がメッキ処理により形成される。摺動面構成
体８の摺動面７にはノーズ部４側の高面圧領域Ａとベー
ス円部５側の低面圧領域Ｂとが存する。その高面圧領域
Ａおよび低面圧領域Ｂは、図２，図３に示すように、多
数の角錐状金属結晶および多数の角錐台状金属結晶の少
なくとも一方、図示例では多数の角錐状金属結晶９，１
０を有する金属結晶集合体により形成される。高面圧領
域Ａにおける角錐状金属結晶９の平均粒径は、低面圧領
域Ｂの角錐状金属結晶１０の平均粒径よりも大に設定さ
れる。
鋳鉄製母材２を有し、その母材２のカム３、したがって
ノーズ部４およびベース円部５外周面に、相手部材であ
るロッカアームスリッパ６との摺動面７を持つ層状摺動
面構成体８がメッキ処理により形成される。摺動面構成
体８の摺動面７にはノーズ部４側の高面圧領域Ａとベー
ス円部５側の低面圧領域Ｂとが存する。その高面圧領域
Ａおよび低面圧領域Ｂは、図２，図３に示すように、多
数の角錐状金属結晶および多数の角錐台状金属結晶の少
なくとも一方、図示例では多数の角錐状金属結晶９，１
０を有する金属結晶集合体により形成される。高面圧領
域Ａにおける角錐状金属結晶９の平均粒径は、低面圧領
域Ｂの角錐状金属結晶１０の平均粒径よりも大に設定さ
れる。
【００１４】前記のように高面圧領域Ａを多数の比較的
大きな角錐状金属結晶９を有する金属結晶集合体により
形成すると、その高面圧領域Ａには、相隣る両角錐状金
属結晶９間の谷部１１による比較的容量の大きな油溜り
が存する。摺動開始初期においては、角錐状金属結晶９
の先端部側の優先的摩耗によって初期なじみ性が良好と
なる。初期摩耗後、谷部１１の深さが潤滑油の流れを防
止し得るような適当な深さとなるので、十分な保油性が
確保され、これにより高面圧領域Ａの摩耗は大幅に抑制
される。その結果、高面圧領域Ａの保油性が高面圧下で
の摺動に対処し得るように持続する。
大きな角錐状金属結晶９を有する金属結晶集合体により
形成すると、その高面圧領域Ａには、相隣る両角錐状金
属結晶９間の谷部１１による比較的容量の大きな油溜り
が存する。摺動開始初期においては、角錐状金属結晶９
の先端部側の優先的摩耗によって初期なじみ性が良好と
なる。初期摩耗後、谷部１１の深さが潤滑油の流れを防
止し得るような適当な深さとなるので、十分な保油性が
確保され、これにより高面圧領域Ａの摩耗は大幅に抑制
される。その結果、高面圧領域Ａの保油性が高面圧下で
の摺動に対処し得るように持続する。
【００１５】一方、低面圧領域Ｂは、多数の比較的小さ
な角錐状金属結晶１０を有する金属結晶集合体により形
成されているので、高面圧領域Ａに比べて、谷部１２に
よる油溜りの容量は小さい。摺動開始初期においては、
角錐状金属結晶１０の先端部側の優先的摩耗によって初
期なじみ性が良好となる。この場合、面圧が比較的低い
ことから摩耗量は比較的少なく、したがって初期摩耗後
は十分な保油性が確保されているので、低面圧領域Ｂに
おける摩耗は大幅に抑制される。その結果、低面圧領域
Ｂの保油性が低面圧下での摺動に対処し得るように持続
する。
な角錐状金属結晶１０を有する金属結晶集合体により形
成されているので、高面圧領域Ａに比べて、谷部１２に
よる油溜りの容量は小さい。摺動開始初期においては、
角錐状金属結晶１０の先端部側の優先的摩耗によって初
期なじみ性が良好となる。この場合、面圧が比較的低い
ことから摩耗量は比較的少なく、したがって初期摩耗後
は十分な保油性が確保されているので、低面圧領域Ｂに
おける摩耗は大幅に抑制される。その結果、低面圧領域
Ｂの保油性が低面圧下での摺動に対処し得るように持続
する。
【００１６】このようにして、摺動面構成体８の耐焼付
き性を向上させることができる。
き性を向上させることができる。
【００１７】角錐状金属結晶９，１０は柱状晶の先端部
を構成し、その傾きは摺動面構成体８の保油性に影響を
与える。そこで、図４に示すように、角錐状金属結晶
９，１０の底面側に、摺動面７に沿う仮想面１３を規定
し、また角錐状金属結晶９，１０の頂点ａと底面中央部
ｂを通る直線ｃが、底面中央部ｂを通り仮想面１３に垂
直な基準線ｄに対してなす傾き角をθと規定すると、そ
の傾き角θは０°≦θ≦３０°に設定される。傾き角θ
がθ＞３０°では、摺動面構成体８の保油性が低下す
る。
を構成し、その傾きは摺動面構成体８の保油性に影響を
与える。そこで、図４に示すように、角錐状金属結晶
９，１０の底面側に、摺動面７に沿う仮想面１３を規定
し、また角錐状金属結晶９，１０の頂点ａと底面中央部
ｂを通る直線ｃが、底面中央部ｂを通り仮想面１３に垂
直な基準線ｄに対してなす傾き角をθと規定すると、そ
の傾き角θは０°≦θ≦３０°に設定される。傾き角θ
がθ＞３０°では、摺動面構成体８の保油性が低下す
る。
【００１８】図５に示すように、角錐状、例えば三角錐
状金属結晶９，１０が体心立方構造（ｂｃｃ構造）を持
つ場合には、それら金属結晶９，１０はミラー指数で
（ｈｈｈ）面または（２ｈｈｈ）面を摺動面７側に向け
た（ｈｈｈ）配向性金属結晶または（２ｈｈｈ）配向性
金属結晶である。この場合，（２ｈｈｈ）配向性金属結
晶は，本来，略サイコロ形をなすが，その１つの角部が
摺動面７を形成するときには顕微鏡観察上，小角錐状
（小三角錐状を含む）金属結晶とみなされる。
状金属結晶９，１０が体心立方構造（ｂｃｃ構造）を持
つ場合には、それら金属結晶９，１０はミラー指数で
（ｈｈｈ）面または（２ｈｈｈ）面を摺動面７側に向け
た（ｈｈｈ）配向性金属結晶または（２ｈｈｈ）配向性
金属結晶である。この場合，（２ｈｈｈ）配向性金属結
晶は，本来，略サイコロ形をなすが，その１つの角部が
摺動面７を形成するときには顕微鏡観察上，小角錐状
（小三角錐状を含む）金属結晶とみなされる。
【００１９】また図６に示すように、角錐状、例えば四
角錐状金属結晶９，１０が面心立方構造（ｆｃｃ構造）
を持つ場合には、それら金属結晶９，１０は、ミラー指
数で（ｈ００）面または（３ｈｈｈ）面を摺動面７側に
向けた（ｈ００）配向性金属結晶または（３ｈｈｈ）配
向性金属結晶である。
角錐状金属結晶９，１０が面心立方構造（ｆｃｃ構造）
を持つ場合には、それら金属結晶９，１０は、ミラー指
数で（ｈ００）面または（３ｈｈｈ）面を摺動面７側に
向けた（ｈ００）配向性金属結晶または（３ｈｈｈ）配
向性金属結晶である。
【００２０】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。またｆｃｃ構造
を持つ金属結晶としては、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体または合金の結晶を挙げること
ができる。
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。またｆｃｃ構造
を持つ金属結晶としては、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ａｕ等の単体または合金の結晶を挙げること
ができる。
【００２１】本発明における摺動面構成体８を形成する
場合のメッキ処理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う
場合の基本的条件は、表１，表２の通りである。
場合のメッキ処理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う
場合の基本的条件は、表１，表２の通りである。
【００２２】
【表１】
【００２３】有機系添加剤としては、尿素、サッカリン
等が用いられる。
等が用いられる。
【００２４】
【表２】
【００２５】表３、表４は電気Ｎｉメッキ処理の場合を
示す。
示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】前記条件下で行われる電気Ｆｅ、Ｎｉメッ
キ処理において、陰極電流密度、メッキ浴ｐＨ、有機系
添加剤の配合量等によって（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶お
よび （２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶または（ｈ００）配向
性Ｎｉ結晶および（３ｈｈｈ）配向性Ｎｉ結晶の晶出、
その存在量、平均粒径等を制御する。
キ処理において、陰極電流密度、メッキ浴ｐＨ、有機系
添加剤の配合量等によって（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶お
よび （２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶または（ｈ００）配向
性Ｎｉ結晶および（３ｈｈｈ）配向性Ｎｉ結晶の晶出、
その存在量、平均粒径等を制御する。
【００２９】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、例えば気相メッキ法であるＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタ法、イオンプレーティング等を挙げることができ
る。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行う場合の条件
は、例えばＡｒ圧力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加速電力 直流
１ｋＷ、母材温度１００℃である。またスパッタ法によ
りＰｔ、Ａｌメッキを行う場合の条件は、例えばＡｒ圧
力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加速電力 直流５００Ｗ、母材温
度 １００℃である。ＣＶＤ法によりＷメッキを行う場
合の条件は、例えば原材料 ＷＦ6 、ガス流量 １０ｃ
ｃ／min 、チャンバ内圧力 １００Ｐａ、母材温度 ５
００℃である。またＣＶＤ法によりＡｌメッキを行う場
合の条件は、例えば原材料 Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ガス流
量 ２ｃｃ／min 、チャンバ内圧力 １００Ｐａ、母材
温度 ５００℃である。
に、例えば気相メッキ法であるＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタ法、イオンプレーティング等を挙げることができ
る。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行う場合の条件
は、例えばＡｒ圧力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加速電力 直流
１ｋＷ、母材温度１００℃である。またスパッタ法によ
りＰｔ、Ａｌメッキを行う場合の条件は、例えばＡｒ圧
力 ０．８Ｐａ、Ａｒ加速電力 直流５００Ｗ、母材温
度 １００℃である。ＣＶＤ法によりＷメッキを行う場
合の条件は、例えば原材料 ＷＦ6 、ガス流量 １０ｃ
ｃ／min 、チャンバ内圧力 １００Ｐａ、母材温度 ５
００℃である。またＣＶＤ法によりＡｌメッキを行う場
合の条件は、例えば原材料 Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ガス流
量 ２ｃｃ／min 、チャンバ内圧力 １００Ｐａ、母材
温度 ５００℃である。
【００３０】以下、具体例について説明する。
【００３１】ＪＩＳ ＦＣ２５よりなる鋳鉄製母材２の
チル層を有するカム３のノーズ部４およびベース円部５
外周面に、電気Ｆｅメッキ処理を施すことにより、層状
摺動面構成体８を形成して複数の内燃機関用カムシャフ
ト１を製造した。その摺動面構成体８の摺動面７は、ノ
ーズ部４側の高面圧領域Ａとベース円部５側の低面圧領
域Ｂとを有し、それら両領域Ａ，ＢはＦｅ結晶集合体に
より形成されている。
チル層を有するカム３のノーズ部４およびベース円部５
外周面に、電気Ｆｅメッキ処理を施すことにより、層状
摺動面構成体８を形成して複数の内燃機関用カムシャフ
ト１を製造した。その摺動面構成体８の摺動面７は、ノ
ーズ部４側の高面圧領域Ａとベース円部５側の低面圧領
域Ｂとを有し、それら両領域Ａ，ＢはＦｅ結晶集合体に
より形成されている。
【００３２】表５〜表８は摺動面構成体８の例１〜１２
における電気Ｆｅメッキ処理条件を示す。
における電気Ｆｅメッキ処理条件を示す。
【００３３】
【表５】
【００３４】
【表６】
【００３５】
【表７】
【００３６】
【表８】
【００３７】表９、表１０は、例１〜１２における摺動
面７の結晶形態、角錐状Ｆｅ結晶の粒径および各配向性
Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
面７の結晶形態、角錐状Ｆｅ結晶の粒径および各配向性
Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
【００３８】
【表９】
【００３９】
【表１０】
【００４０】存在率Ｓは、例１〜１２のＸ線回折図（Ｘ
線照射方向は摺動面７に対して直角方向）に基づいて次
のような方法で求められたものである。一例として、例
２について説明すると、図７、図８は例２における高、
低面圧領域Ａ，ＢのＸ線回折図であり、各配向性Ｆｅ結
晶の存在率Ｓは、次式から求められた。なお、例えば
｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を摺動面
４ａ側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ110 ＝｛（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ200 ＝｛（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ211 ＝｛（Ｉ211 ／ＩＡ211 ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ310 ＝｛（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ222 ＝｛（Ｉ222 ／ＩＡ222 ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ110 、Ｉ200 、Ｉ211 、Ｉ310 、Ｉ222 は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ110 、ＩＡ200 、ＩＡ211 、ＩＡ310 、ＩＡ222 は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ110 ＝１００、ＩＡ200 ＝２０、ＩＡ211 ＝３０、
ＩＡ310 ＝１２、ＩＡ222 ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）＋（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）＋（Ｉ
211 ／ＩＡ211 ）＋（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）＋（Ｉ222 ／
ＩＡ222 ）である。
線照射方向は摺動面７に対して直角方向）に基づいて次
のような方法で求められたものである。一例として、例
２について説明すると、図７、図８は例２における高、
低面圧領域Ａ，ＢのＸ線回折図であり、各配向性Ｆｅ結
晶の存在率Ｓは、次式から求められた。なお、例えば
｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を摺動面
４ａ側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ110 ＝｛（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ200 ＝｛（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ211 ＝｛（Ｉ211 ／ＩＡ211 ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ310 ＝｛（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ222 ＝｛（Ｉ222 ／ＩＡ222 ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ110 、Ｉ200 、Ｉ211 、Ｉ310 、Ｉ222 は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ110 、ＩＡ200 、ＩＡ211 、ＩＡ310 、ＩＡ222 は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ110 ＝１００、ＩＡ200 ＝２０、ＩＡ211 ＝３０、
ＩＡ310 ＝１２、ＩＡ222 ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ110 ／ＩＡ110 ）＋（Ｉ200 ／ＩＡ200 ）＋（Ｉ
211 ／ＩＡ211 ）＋（Ｉ310 ／ＩＡ310 ）＋（Ｉ222 ／
ＩＡ222 ）である。
【００４１】図９，図１０は、例２の高、低面圧領域
Ａ，Ｂの結晶構造を示す顕微鏡写真（５０００倍）であ
る。図９に示す高面圧領域Ａにおいて、多数の三角錐状
（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶が観察される。この（ｈｈ
ｈ）配向性Ｆｅ結晶は｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶であ
り、その｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の平均粒径は、表９
に示すように約４μｍである。図１０に示す低面圧領域
Ｂにおいて、多数の小角錐状（２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結
晶が観察される。この小角錐状（２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ
結晶は、｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶であり、その平均粒
径は、表９に示すように約１μｍである。
Ａ，Ｂの結晶構造を示す顕微鏡写真（５０００倍）であ
る。図９に示す高面圧領域Ａにおいて、多数の三角錐状
（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶が観察される。この（ｈｈ
ｈ）配向性Ｆｅ結晶は｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶であ
り、その｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の平均粒径は、表９
に示すように約４μｍである。図１０に示す低面圧領域
Ｂにおいて、多数の小角錐状（２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結
晶が観察される。この小角錐状（２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ
結晶は、｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶であり、その平均粒
径は、表９に示すように約１μｍである。
【００４２】次に、例１〜１２のカムシャフトを機関に
組込んで焼付きテストを行い、高面圧領域Ａにおける
｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶および低面圧領域Ｂにおける
｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶の平均粒径と焼付き発生面圧
との関係を求めたところ、図１１の結果を得た。テスト
条件は次の通りである。カムシャフトの回転数 ２００
０rpm 、給油量 １０ml／min 、油温 １００℃、ロッ
カアームスリッパの材質Ｆｅ系焼結材。図中、点（１）
〜（１２）は例１〜１２にそれぞれ該当する。また線ｘ
1 〜ｘ3 は、それぞれ低面圧領域Ｂにおける結晶構造が
異なる場合である。線ｙはカム３外周面に窒化処理を施
した場合を示し、したがってノーズ部４およびベース円
部５には電気Ｆｅメッキ処理は施されていない。
組込んで焼付きテストを行い、高面圧領域Ａにおける
｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶および低面圧領域Ｂにおける
｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶の平均粒径と焼付き発生面圧
との関係を求めたところ、図１１の結果を得た。テスト
条件は次の通りである。カムシャフトの回転数 ２００
０rpm 、給油量 １０ml／min 、油温 １００℃、ロッ
カアームスリッパの材質Ｆｅ系焼結材。図中、点（１）
〜（１２）は例１〜１２にそれぞれ該当する。また線ｘ
1 〜ｘ3 は、それぞれ低面圧領域Ｂにおける結晶構造が
異なる場合である。線ｙはカム３外周面に窒化処理を施
した場合を示し、したがってノーズ部４およびベース円
部５には電気Ｆｅメッキ処理は施されていない。
【００４３】図１１から、例１，２のように、ノーズ部
４側の高面圧領域Ａにおける三角錐状｛２２２｝配向性
Ｆｅ結晶の平均粒径を大に、またベース円部５側の低面
圧領域Ｂにおける小角錐状｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶の
平均粒径を小にそれぞれ設定すると、焼付き発生面圧が
向上することが判る。
４側の高面圧領域Ａにおける三角錐状｛２２２｝配向性
Ｆｅ結晶の平均粒径を大に、またベース円部５側の低面
圧領域Ｂにおける小角錐状｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶の
平均粒径を小にそれぞれ設定すると、焼付き発生面圧が
向上することが判る。
【００４４】図１２は、低面圧領域Ｂの他例におけるＸ
線回折図であり、また図１３はその結晶構造を示す顕微
鏡写真（５０００倍）である。図１３に示す低面圧領域
Ｂにおいて、多数の小角錐状（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶
が観察され、この（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶は｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶である。｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
の存在率ＳはＳ＝４５．９％であり、またその平均粒径
は約１μｍである。このような｛２２２｝配向性Ｆｅ結
晶を有する低面圧領域Ｂと、例１，２における、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶を有する高面圧領域Ａとの組合せに
よっても、前記同様にカムシャフトの耐焼付き性を向上
させることができる。
線回折図であり、また図１３はその結晶構造を示す顕微
鏡写真（５０００倍）である。図１３に示す低面圧領域
Ｂにおいて、多数の小角錐状（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶
が観察され、この（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶は｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶である。｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶
の存在率ＳはＳ＝４５．９％であり、またその平均粒径
は約１μｍである。このような｛２２２｝配向性Ｆｅ結
晶を有する低面圧領域Ｂと、例１，２における、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶を有する高面圧領域Ａとの組合せに
よっても、前記同様にカムシャフトの耐焼付き性を向上
させることができる。
【００４５】図１３に示す低面圧領域Ｂの電気Ｆｅメッ
キ処理条件は表１１、表１２の通りである。
キ処理条件は表１１、表１２の通りである。
【００４６】
【表１１】
【００４７】
【表１２】
【００４８】摺動面構成体８に作用する面圧によっても
異なるが、高面圧領域Ａにおける角錐状金属結晶９の平
均粒径Ｄ1 は４μｍ≦Ｄ1 ≦１０μｍ、低面圧領域領域
Ｂにおける角錐状金属結晶１０の平均粒径Ｄ2 は０．５
μｍ≦Ｄ2 ≦３μｍが適当である。例えば高面圧領域Ａ
の面圧Ｐ1 がＰ1 ≧１００ＭＰａで、低面圧領域Ｂの面
圧Ｐ2 がＰ2 ＜１００ＭＰａのとき、平均粒径Ｄ1 がＤ
1 ＝４μｍの角錐状金属結晶９の存在率ＳがＳ≧４０％
であり、また平均粒径Ｄ2 がＤ2 ＜４μｍの角錐状金属
結晶１０の存在率ＳがＳ≧４０％であると、十分な保油
性を確保して耐焼付き性を向上させることができる。
異なるが、高面圧領域Ａにおける角錐状金属結晶９の平
均粒径Ｄ1 は４μｍ≦Ｄ1 ≦１０μｍ、低面圧領域領域
Ｂにおける角錐状金属結晶１０の平均粒径Ｄ2 は０．５
μｍ≦Ｄ2 ≦３μｍが適当である。例えば高面圧領域Ａ
の面圧Ｐ1 がＰ1 ≧１００ＭＰａで、低面圧領域Ｂの面
圧Ｐ2 がＰ2 ＜１００ＭＰａのとき、平均粒径Ｄ1 がＤ
1 ＝４μｍの角錐状金属結晶９の存在率ＳがＳ≧４０％
であり、また平均粒径Ｄ2 がＤ2 ＜４μｍの角錐状金属
結晶１０の存在率ＳがＳ≧４０％であると、十分な保油
性を確保して耐焼付き性を向上させることができる。
【００４９】図１４に示すように金属結晶集合体は多数
の角錐台状金属結晶９，１０を有することがあり、この
場合の傾き角θは、上底面中央部ｅおよび下底面中央部
ｆを通る直線ｇと、下底面中央部ｆを通り仮想面１３に
垂直な基準線ｄとがなす角度として規定される。傾き角
θの範囲は前記同様に０°≦θ≦３０°である。また金
属結晶集合体は、多数の角錐状および多数の角錐台状金
属結晶を有するものでもよい。
の角錐台状金属結晶９，１０を有することがあり、この
場合の傾き角θは、上底面中央部ｅおよび下底面中央部
ｆを通る直線ｇと、下底面中央部ｆを通り仮想面１３に
垂直な基準線ｄとがなす角度として規定される。傾き角
θの範囲は前記同様に０°≦θ≦３０°である。また金
属結晶集合体は、多数の角錐状および多数の角錐台状金
属結晶を有するものでもよい。
【００５０】前記のような角錐台状金属結晶は、角錐状
金属結晶の頂部に研削加工を施すことによって得られる
が、角錐状金属結晶の集合体よりなる摺動面構成体の初
期摩耗後においては、少なくとも一部の角錐状金属結晶
は角錐台状金属結晶となる。
金属結晶の頂部に研削加工を施すことによって得られる
が、角錐状金属結晶の集合体よりなる摺動面構成体の初
期摩耗後においては、少なくとも一部の角錐状金属結晶
は角錐台状金属結晶となる。
【００５１】本発明はカムシャフトに限らず、例えばピ
ストンにも適用される。ピストンの場合、その外周面に
おいて、サイドスラストを受ける領域が高面圧領域であ
り、それ以外の領域は低面圧領域である。
ストンにも適用される。ピストンの場合、その外周面に
おいて、サイドスラストを受ける領域が高面圧領域であ
り、それ以外の領域は低面圧領域である。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、摺動面に高面圧領域と
低面圧領域とを有する場合において、それら領域の結晶
構造を前記のように特定することによって、耐焼付き性
の優れた摺動面構成体を提供することができる。
低面圧領域とを有する場合において、それら領域の結晶
構造を前記のように特定することによって、耐焼付き性
の優れた摺動面構成体を提供することができる。
【図１】カムシャフトの断面図である。
【図２】図１の２矢示部の拡大図である。
【図３】図１の３矢示部の拡大図である。
【図４】角錐状金属結晶の傾きを示す説明図である。
【図５】体心立方構造およびその（ｈｈｈ）面、（２ｈ
ｈｈ）面を示す斜視図である。
ｈｈ）面を示す斜視図である。
【図６】面心立方構造およびその（ｈ００）面、（３ｈ
ｈｈ）面を示す説明図である。
ｈｈ）面を示す説明図である。
【図７】高面圧領域のＸ線回折図である。
【図８】低面圧領域の一例におけるＸ線回折図である。
【図９】高面圧領域の結晶構造を示す顕微鏡写真であ
る。
る。
【図１０】低面圧領域の一例における結晶構造を示す顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図１１】焼付きテスト結果を示すグラフである。
【図１２】低面圧領域の他例におけるＸ線回折図であ
る。
る。
【図１３】低面圧領域の他例における結晶構造を示す顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図１４】角錐台状金属結晶の傾きを示す説明図であ
る。
る。
６ ロッカアームスリッパ（相手部材）７ 摺動面 ８ 摺動面構成体 ９，１０ 角錐状、角錐台状金属結晶 Ａ 高面圧領域 Ｂ 低面圧領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 30/00 Ｃ２３Ｃ 30/00 Ａ Ｃ２５Ｄ 3/12 １０１ Ｃ２５Ｄ 3/12 １０１ (72)発明者 広瀬 謙治 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56−47589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−51589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−96088（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126671（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−114971（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357322（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 53/02 F01L 1/04 F02B 3/10 F16C 33/12 C22C 37/00 C23C 30/00 C25D 3/12
Claims (1)
- 【請求項１】 相手部材との摺動面を持ち、その摺動面
には高面圧領域と低面圧領域とが存する摺動面構成体に
おいて、前記高面圧領域および低面圧領域を多数の角錐
状金属結晶および多数の角錐台状金属結晶の少なくとも
一方を有する金属結晶集合体により形成し、前記高面圧
領域における前記角錐状および角錐台状金属結晶の平均
粒径を、前記低面圧領域における前記角錐状および角錐
台状金属結晶の平均粒径よりも大に設定したことを特徴
とする摺動面構成体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352556A JP3120311B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動面構成体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352556A JP3120311B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動面構成体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174052A JPH06174052A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3120311B2 true JP3120311B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=18424872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04352556A Expired - Fee Related JP3120311B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 摺動面構成体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120311B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP04352556A patent/JP3120311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06174052A (ja) | 1994-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |