JP5255646B2 - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、相手部材と摺動する摺動面を有する摺動部材およびその製造方法に係り、特に、摺動面の改良に関する。
摺動部材の分野では、相手部材との摺動による各種特性の向上を図ることを目的として、種々の技術が開発されている。たとえば、エンジンの分野では、摺動部材として、油膜を介して相対的にピストンに摺動するシリンダボアの摺動面の改良がなされている。
シリンダボアの材質については、ピストンの各部位(スカート部、ランド部、あるいは、リング部)との摺動時の耐摩耗性や燃焼ガスのシール性を確保することを目的として、シリンダボアに鋳鉄スリーブを設けたり、シリンダボアをSiC複合めっきNi仕様としている。また、表面形状については、油膜確保による耐焼付き性と耐摩耗性の向上を主な目的として、ホーニング加工によりクロスハッチと呼ばれる1〜5μmの深さの溝形状を形成している。
しかしながら、上記材質について、鋳鉄スリーブは、約500g/本と重量であり、かつ、熱伝導性に劣るという問題があった。一方、SiC複合めっきNi仕様では、鋳鉄スリーブ廃止によって、軽量化を図ることができ、かつ熱伝導率の向上による圧縮比を改善することができるが、PRTR法(Pollutant Release and Transfer Registar 法)の管理物質であるNiを含有することや、めっき廃液処理が必要であることから、環境調和性が悪いという問題があった。
上記表面形状について、フリクションロスの観点に鑑みると、クロスハッチ形状はベストではなく、面粗度がより小さくて、かつ均一な表面であることが望ましい。ところが、シリンダボア上死点付近の油量は極めて少ないため、上記材質の表面では平滑化に限界があった。
そこで、特許文献1の技術は、相対速度がゼロとなるシリンダボアの上下死点付近、および、相対速度が速くなるシリンダボアの中央付近で油膜厚さの確保とフリクションの低減を両立するために、次のような摺動面の形状を提案している。具体的には、上記領域において、摺動面に深さが不規則に変化する微細な凹部と、その凹部間にプラトー状の凸部を設けている。しかしながら、特許文献1の技術では、上記のような微細な凹部を摺動面に設けることは、製造プロセス上、非常に手間がかかるものであるため、コストの増大を招く。
特開平2002−235852号公報
したがって、本発明は、耐焼付き性および耐摩耗性の向上を図ることができるのはもちろんのこと、環境調和性の向上、軽量化、および、熱伝導率の向上による圧縮比を改善を図ることができるとともに、フリクションロスを低コストで低減することができる摺動部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の摺動部材は、相手部材と摺動する摺動面に、互いに独立したピットが形成されている摺動部材であって、摺動部材はシリンダボアであり、摺動面はシリンダボアの内周面であり、相手部材は、内周面を上下方向に摺動し、ピットは、内周面における相手部材と接触する上下死点およびその周辺部にのみ形成されていることを特徴としている。なお、前記シリンダボアの上下死点の周辺部分とは、相手部材の摺動に連動するクランクシャフトの角度が、そのクランクシャフトの上死点あるいは下死点から±10度の範囲内にあるときに内周面における相手部材と接している部分である。
本発明の摺動部材では、相手部材と摺動する摺動面にピットを形成している。ピットは、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状とは異なり、互いに独立しているので、相手部材との間に油膜を形成した場合、流体潤滑性を向上させることができる。その結果、フリクションロスを低減することができる。
本発明の摺動部材は種々の構成を用いることがができる。たとえばピットをDLC膜で被覆することができる。この態様では、ピットがDLC膜で被覆されているので、本発明の上記摺動部材による効果に加えて次のような効果を得ることができる。
DLC膜(ダイヤモンド・ライク・カーボン(Diamond-Like Carbon)膜)は、極めて優れた耐焼付き性と耐摩耗性を有するので、そのようなDLC膜で被覆された摺動面を、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状の表面よりも平滑としても、摺動面に要求される耐焼付き性および耐摩耗性を満足することができる。また、これにより摺動面の平滑化を図ることができることに加えて、DLC膜の材質自体による低フリクション効果を得ることができる。また、摺動面に形成したピットは、相手部材との摺動による磨耗によってその初期形状が失われ、フリクション抑制効果が損なわれる場合があるが、DLC膜を被覆すると、その優れた耐磨耗性により、ピットの形状・フリクション抑制効果を維持することができる。以上のことから、フリクションロスを大幅に低減させることができるので、燃費の向上を図ることができる。
また、DLC膜の摺動面への被覆により耐焼付き性および耐摩耗性を満足することができるので、従来技術の鋳鉄スリーブが不要となり、これにより軽量化・コンパクト化を図ることができるとともに、熱伝導率向上による圧縮比の改善を図ることができる。その結果、燃費の向上をさらに図ることができる。さらにDLC膜は無害な炭素と水素を主成分とする硬質膜であるから、環境調和性を満足することができる。加えて、上記のように摺動面の平滑化を図ることができるので、燃焼ガスのシール性を向上させることができるとともに、オイル消費量を低減させることができる。
さらに、ピット形成およびDLC被覆では、摺動面に深さが不規則に変化する微細な凹部と、その凹部間にプラトー状の凸部を設ける従来技術とは異なり、手間がかからないので、上記効果は、低コストで得ることができる。
加えて、摺動部材をエンジンに適用する場合、摺動部材としてシリンダボアあるいはピストンに用いることができる。摺動部材としてシリンダボアを用いる場合、相手部材はピストンであり、摺動部材としてピストンを用いる場合、相手部材はシリンダボアである。この場合、摺動部材だけでなく相手部材にも本発明のピットやDLC膜を適用してもよい。ピットの断面形状は、種々の形状を用いることができ、たとえば角溝形状を用いることができる。
さらに、上記摺動部材において、ピットがDLC膜で被覆されていない場合、ピットの直径に対するピットの深さの割合をアスペクト比と定義したとき、アスペクト比は、0を超え、かつ0.6以下であることが好適である。ピットがDLC膜で被覆されている場合、DLC膜で被覆されているピットの直径に対するDLC膜で被覆されているピットの深さの割合をアスペクト比と定義したとき、アスペクト比は、0を超え、かつ0.6以下であることが好適である。
本発明の摺動部材の製造方法は、相手部材と摺動する摺動面に、互いに独立したピットが形成されている摺動部材としてシリンダボアを製造する方法であって、シリンダブロックを鋳造する工程と、シリンダブロックにシリンダボアを粗仕上げする工程と、シリンダボアの内周面を摺動面として鏡面加工する工程と、鏡面加工後のシリンダボアの内周面にピットを形成する工程とを含むことを特徴としている。本発明の摺動部材の製造方法では、本発明の摺動部材と同様な効果を得ることができる。
本発明の摺動部材の製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば摺動面をDLC膜で被覆する工程を含み、ピット形成工程とDLC被覆工程とはその工程順を入替可能とすることができる。この態様では、ピットをDLC膜で被覆した摺動部材と同様な効果を得ることができる。
また、たとえば、DLC被覆工程は、ピットにDLC膜を被覆する工程とすることができる。
さらに、たとえばピットの形成では、表面に凸部を有する回転体を摺動面に押圧して回転させる表面加工法、レーザを用いた熱加工法、あるいは、エッチング法を用いることができる。
本発明の摺動部材あるいはその製造方法によれば、相手部材と摺動する摺動面にピットを形成している。ピットは、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状とは異なり、互いに独立しているので、相手部材との間に油膜を形成した場合、流体潤滑性を向上させることができる等の効果を得ることができる。
特に、ピットをDLC膜で被覆した場合、DLC膜は、極めて優れた耐焼付き性と耐摩耗性を有するので、そのようなDLC膜で被覆された摺動面を、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状の表面よりも平滑としても、摺動面に要求される耐焼付き性および耐摩耗性を満足することができる等の効果を得ることができる。
本発明に係る一実施形態の摺動部材としてのシリンダボアを備えた内燃機関の概略構成を表している。 本発明に係る一実施形態のシリンダボアの部分構成を表し、(A)〜(C)は、シリンダボアの内周面の形状例を表す拡大断面図である。 本発明に係る一実施形態のシリンダボアのピットの表面状態の詳細を表し、(A)〜(D)はシリンダボアのピットへのDLC膜の被覆形態例を表す拡大断面図である。 本発明に係る一実施形態のシリンダボアの内周面の部分構成を表し、(A)〜(C)は、シリンダボアの内周面に形成されたピットの形状例を表している。 シリンダボアの上下死点の周辺部分について説明するためのクランクシャフトの大端部の回転軌跡を表す図である。 (A)〜(C)は、ピットの直径の定義を説明するためのピットの各種形状例の断面図である。 (A),(B)は、ピットの直径および深さの定義を説明するためのピットの各種形状例の側断面図である。 (A)は本発明の実施例で用いた試料片の構成を表す上面図、(B)はピットの構成を表す上面図である。 本発明の実施例で得られたCOF平均値のアスペクト比および断面形状依存性の結果を表すグラフである。 本発明の実施例で得られたCOF平均値の面積比依存性の結果を表すグラフである。 本発明の実施例で得られたCOF平均値の断面形状依存性の結果を表すグラフである。 本発明の実施例で得られた20N保持中のCOF値の経時変化のアスペクト比依存性の結果を表すグラフである。 本発明の実施例で得られた20N保持中のCOF値の経時変化の面積比依存性の結果を表すグラフである。 本発明の実施例で得られた20N保持中のCOF値の経時変化の断面形状依存性の結果を表すグラフである。
110…シリンダブロック、120…シリンダボア(摺動部材、相手部材)、121…内周面(摺動面)、122,122A〜122C…ピット、123…DLC膜、140…ピストン(相手部材、摺動部材)、141…スカート部(相手部材、摺動部材)、142…ランド部(相手部材、摺動部材)、143…リング部(相手部材、摺動部材)、160…クランクシャフト、P…上死点、Q…下死点
(1)実施形態の構成
(1−1)内燃機関の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る一実施形態の摺動部材としてシリンダボア120が形成されたエンジン等の内燃機関100の概略構成を表している。内燃機関100は、シリンダブロック110、シリンダボア120、シリンダヘッド130、ピストン140、コンロッド150、および、クランクシャフト160を備えている。
シリンダボア120は、シリンダブロック110に形成され、摺動面としての内周面121を有する。シリンダボア120の内周面121には、ピットおよびDLC膜が形成されており(図1では図示省略)、その構成の詳細は後述する。シリンダボア120の上側開口部は、シリンダヘッド130により閉塞されている。ピストン140は、シリンダボア120の内周面121(摺動面)に沿って摺動する。
ピストン140は、下部に形成されたスカート部141、上部に形成されたランド部142、および、ランド142部間の溝に設けられたリング部143を有する。コンロッド150は、ピストン140とクランクシャフト160とを連結している。コンロッド150の小端部151の上端部には、ピストン140のピストンピンが回転自在に接続され、コンロッド152の大端部152の下端部にクランクシャフト160が回転自在に接続されている。符号Hは、コンロッド152の大端部152の回転軌跡を表し、軌跡H上の点Pは、クランクシャフト160の上死点に対応し、軌跡H上の点Qは、クランクシャフト160の下死点に対応している。
(1−2)シリンダボアの構成
図2は、シリンダボア120の概略構成を表し、(A)〜(C)は、シリンダボア120の内周面121の形状例の拡大側断面図である。図3は、シリンダボア120のピット122の表面状態の詳細を表し、(A)〜(D)はシリンダボア120のピット122へのDLC膜123の被覆形態例の拡大断面図である。図4は、シリンダボア120の内周面121の部分構成を表し、(A)〜(C)はシリンダボア120の内周面121に形成されたピット122の形状例の拡大断面図である。なお、図2,4では、DLC膜123の図示を省略している。
シリンダボア120の材質は、たとえばFeあるいはAlである。この場合、軽量化の観点から、Alが好適である。シリンダボア120の内周面121には、ピット122Aが形成され、ピット122Aの表面にDLC膜123が形成されている。
ピット122Aは、個々に独立している(すなわち、閉断面状をなしている)。DLC膜123は、DLC膜(ダイヤモンド・ライク・カーボン(Diamond-Like Carbon)膜)からなる。DLC膜は、主として炭化水素、あるいは炭素の同素体からなる非晶質(アモルファス)の硬質膜である。DLC膜123は、化学的安定性に起因して耐焼付き性が優れ、耐摩耗性が高く、低フリクション効果を有する。
(A)シリンダボアの内周面の形状
DLC膜123は、上記のように耐焼付き性および耐摩耗性が優れているので、シリンダボア120の内周面121は、従来と比較して、平滑化が可能となり、フリクションロスの低減を図ることができる。これにより、内周面121の形状について自由度が大きくなり、図2に示すように種々の形状を有することができる。たとえば図2(A)に示すように、内周面121全体を平滑面とする。また、たとえば図2(B)に示すように、内周面121全体にピット122Aを形成する。これにより、流体潤滑性の向上による低フリクション化を図ることができる。
ここで、シリンダボア120の内周面121の中央部はスラスト圧が小さいので、図2(C)に示すように、内周面121におけるスラスト圧の大きな上下死点およびその周辺部分にのみピット122Aを形成することにより、低フリクション化を効果的に図ることができる。
この場合、シリンダボア120の内周面121の上死点の周辺部分とは、図1,5に示すように、クランクシャフト160の上死点Pからの回転角度θ1が±10度の範囲内にあるときに、クランクシャフト160に連動するピストン140が内周面121と接している部分のことである。シリンダボア120の内周面121の下死点の周辺部分とは、図1,5に示すように、クランクシャフト160の下死点Qからの回転角度θ2が±10度の範囲内にあるときに、クランクシャフト160に連動するピストン140が内周面121と接している部分のことである。なお、図5の符号Oは、コンロッド152の大端部152の回転軌跡Hの回転中心である。
また、内燃機関100では、以上のようなシリンダボア120の内周面121とピストン140の各部位141〜143との間に油膜(図示略)が存在している。この場合、くさび効果による弾性流体潤滑(油膜に発生する圧力で固体表面が弾性変形する現象)が促進され、それら部位間の固体接触を防止することにより、低フリクション化を図ることができる。
(B)シリンダボア内周面へのDLC膜の被覆形態
シリンダボア120の内周面121へのDLC膜123の被覆形態は、ピット122においてオイルが入り込む空間が確保されていることが好適である。具体的には、図3(A),(B)に示す被覆形態は、DLC膜123がピット122の空間に完全に充填された図3(C),(D)に示す形態よりも好適である。この場合、図3(A)の被覆形態では、図3(B)の形態とは異なり、DLC膜123がピット122Aの上縁部で欠けることが防止されるので、より好適である。
(C)ピットの側断面形状
シリンダボア120のピットの側断面形状は、図2,3、4(A)に示すピット122Aのように、角溝形状に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、図4(B),(C)のピット122B,122Cは、丸溝形状である。なお、角溝形状は、底面が平面である溝形状であり、丸溝形状は、底面が曲面である溝形状である。
(D)アスペクト比
DLC膜123が被覆されていない場合、ピット122(122A〜122C)の直径rに対するピット122の深さdの割合をアスペクト比Lと定義した場合、0<L≦0.6以下であることが好適である。また、DLC膜123が被覆されている場合、DLC膜123で被覆されているピット122の直径rに対するDLC膜123で被覆されているピットの深さdの割合をアスペクト比Lと定義した場合、0<L≦0.6以下であることが好適である。
本発明では、直径rと深さdは次のように定義する。直径rは、摺動方向におけるピット122の最大長と定義している。深さdは、シリンダボア120の内周面121からピット122の最深部までの距離と定義している。具体的には、直径rについて、図6(A)に示すようにピット122の断面形状が円形である場合、その円形の直径である。図6(B),(C)に示すようにピット122の断面形状が円形以外の場合、摺動方向Fにおけるピット122の最大長を直径とする。
また、この場合、図7(A)に示すようにDLC膜123が被覆されていないとき、ピット122の対向する側面どうしの間隔を直径rとし、内周面121からピット122の底面の最深部までの距離を深さdとしている。図7(B)に示すようにDLC膜123が被覆されているとき、ピット122の側面に被覆されたDLC膜123間の長さを直径rとし、内周面121(すなわち、ピット122外側のDLC膜123の上面)からピット122底面のDLC膜123の上面の最深部までの距離を深さdとしている。
以上のようなアスペクト比Lが0を超えると、低フリクション化を図ることができる。また、アスペクト比Lを0.6以下とすると、加工が容易となる。
(E)面積比
シリンダボアの内周面に対するピットの面積比は、適宜設定する。ピットを摺動面の全体に形成する場合、面積比は、摺動面に占める全てのピットの投影面積の割合とする。ピットを摺動面の上下死点およびその周辺部分に形成する場合、面積比は、上下死点およびその周辺部分に占める全てのピットの投影面積の割合とする。
(2)シリンダボアの製造方法
シリンダボアの製造方法について説明する。まず、金型を用いて、Alからなるシリンダブロックを鋳造する。次いで、切削等の加工によって、シリンダブロックにシリンダボアを粗仕上げした後(粗仕上げ工程)、シリンダボアの内周面を鏡面加工する(鏡面加工工程)。鏡面加工工程では、ローラバニシング法あるいはELID研削法(電解インプロセスドレッシング研削法)を用いる。
続いて、シリンダボアの内周面にピットを形成する(ピット形成工程)。ピット形成手法としては、たとえば表面に凸部を有する回転体を摺動面に押圧して回転させる表面加工法(たとえば、ローラバニシング法の改良技術)を用いる。この改良技術では、マンドレルの外周面にリテーナを回転自在に設け、マンドレルの回転により転動するボールを凸部としてリテーナに設ける。この場合、ボールの一部がマンドレルの回転によって、リテーナの外周面から外部に対して出没動作を行うように構成する。このような構成では、シリンダボアの内周面にリテーナを挿入し、そこにリテーナを押圧して回転させることにより、シリンダボアの内周面で所定パターン形状に配列されたピットを形成する。また、表面加工法の代わりに、たとえばエキシマレーザやUV−YAG等のレーザを用いた熱加工法や、化学的あるいは電気化学的エッチング法を用いることができる。
次いで、たとえばプラズマCVDあるいはPVD法を用いて、シリンダボアの内周面をDLC膜で被覆する(DLC被覆工程)。この場合、ピット形成工程とDLC被覆工程とはその工程順を逆にしてもよい。ピット形成工程後にDLC被覆工程を行う態様では、硬質膜であることに起因して微細加工が困難なDLC膜に対して加工を施す必要がないので、この態様が好適である。
以上のような工程を行うことにより、本実施形態のシリンダボア120が製造される。
以上のように本実施形態のシリンダボア120では、ピストン140の各部位(スカート部141、ランド部142、あるいは、リング部143)と摺動する内周面121にピット122(122A〜122C)を形成している。ピット122は、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状とは異なり、互いに独立しているので、ピストン140の各部位との間に油膜を形成した場合、流体潤滑性を向上させることができる。その結果、フリクションロスを低減することができる。
また、ピストン140の各部位と摺動する内周面121に互いに独立したピット122が設けられ、ピット122がDLC膜123で被覆されているので、次のような効果を得ることができる。
DLC膜123は、極めて優れた耐焼付き性と耐摩耗性を有するので、そのようなDLC膜123で被覆された内周面121を、従来技術の開断面状のクロスハッチ形状の表面よりも平滑としても、内周面121に要求される耐焼付き性および耐摩耗性を満足することができる。また、これにより内周面121の平滑化を図ることができることに加えて、DLC膜123の材質自体による低フリクション効果を得ることができる。また、内周面121に形成したピット122は、ピストン140の各部位との摺動による磨耗によってその初期形状が失われ、フリクション抑制効果が損なわれる場合があるが、DLC膜123を被覆すると、その優れた耐磨耗性により、ピット122の形状・フリクション抑制効果を維持することができる。以上のことから、フリクションロスを大幅に低減させることができるので、燃費の向上を図ることができる。
また、DLC膜123の内周面121への被覆により耐焼付き性および耐摩耗性を満足することができるので、従来技術の鋳鉄スリーブが不要となり、これにより軽量化・コンパクト化を図ることができるとともに、熱伝導率向上による圧縮比の改善を図ることができる。その結果、燃費の向上をさらに図ることができる。さらにDLC膜123は無害な炭素と水素を主成分とする硬質膜であるから、環境調和性を満足することができる。加えて、上記のように内周面121の平滑化を図ることができるので、燃焼ガスのシール性を向上させることができるとともに、オイル消費量を低減させることができる。
さらに、ピット形成およびDLC被覆では、内周面に深さが不規則に変化する微細な凹部と、その凹部間にプラトー状の凸部を設ける従来技術とは異なり、手間がかからないので、以上のような効果は、低コストで得ることができる。
特に、シリンダボア120の内周面121におけるスラスト圧の大きな上下死点およびその周辺部分にのみピット122Aを形成することにより、低フリクション化を効果的に図ることができる。また、アスペクト比Lを、0を超え、かつ0.6以下となるように設定することにより、低フリクション化を図ることができ、かつ加工が容易となる。さらに低フリクション化は、ピットの溝形状が丸溝形状の場合よりも効果的に図ることができる。
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。実施例では、試料片にピンを往復摺動させる往復摺動試験を行った。
(1)サンプルの準備
試料片として、図8(A)に示すSiウエハ基板1にドライエッチングあるいはウェットエッチングを施すことにより、個々に独立したピット1Aを形成した。ピット1Aは、Siウエハ基板1の全体に一様に配列した。
このようなピット1Aの形成では、表1に示すように、Siウエハ基板1毎にエッチング条件を変更することにより、ピット1Aのアスペクト比、面積比、および側断面形状の異なる試料片1を作製した。このように各パラメータが異なる試料片1を8種類用意した(表1の実施例A〜G)。また、比較例として、ピットを形成しなかったSiウエハ基板を用いた。この場合、全てのSiウエハ基板1の横方向長さsを45mmとし、縦方向長さtを10mmとした。なお、ピットのアスペクト比、面積比、および、側断面形状は実施形態で記載した定義に従っている。
ピンとしては、図8(B)に示すように半球面状をなす先端部を有するピン2を用いた。ピン2は、SKD材(ダイス鋼)にCrNコーティング(厚さ20μm)を施したものとした。この場合、ピン2の長さuは25mmとし、断面径vは9.5mmとし、先端部の曲率半径を18mmとした。
Figure 0005255646
(2)試験条件
ピンの試料片に対する往復摺動において、往復摺動のピッチを40mm、サイクルを150cpm(cycle per minutes)とし、オイルを5μl/分で滴下した。ピンへの荷重は、5Nから20Nまで5N単位で上昇させた。この場合、5N、10N、15Nの各荷重の印加状態は4分間保持し、20Nの荷重の印加状態は30分間保持した。
(3)評価項目
以上のような条件で実施例1〜8および比較例について往復摺動試験を行い、ピットのアスペクト比、面積比、および側断面形状のCOF(摩擦係数)への影響を調べた。具体的には、20N荷重下のCOF平均値について、アスペクト比および断面形状依存性、面積比依存性、および、断面形状依存性について評価した。その結果を図9〜11に示す。また、20N保持中のCOF値の経時変化について、アスペクト比、面積比依存性、および、断面形状依存性について評価した。その結果を図9〜11に示す。なお、20N荷重下のCOF値について、20N到達後、7.5、15,22.5、30分の測定値の平均値とした。20N保持中のCOF値について、20N到達後、0,7.5、15,22.5、30分の各測定値とした。
(4)評価結果
COP値のアスペクト比依存性について図9,12に示すように、20N荷重下のCOF平均値および20N保持中のCOF値の経時変化の両方において、アスペクト比が0から大きくなるに従い、COF値が顕著に減少した。この場合、ピットの溝形状が丸溝形状および角溝形状である場合の両方でその効果が得られた。これにより、アスペクト比は0を超えていることが好適であることが判った。一方、アスペクト比が0.6を超える場合、ピットに加工が困難となることが判った。以上のことから、アスペクト比は、0を超えて0.6以下であることが好適であることを確認した。
COP値の面積比依存性について図10,13に示すように、20N荷重下のCOF平均値および20N保持中のCOF値の経時変化の両方において、面積比が20,40、60%の場合のCOF値は、面積比が0%の場合のものよりも小さかった。これは、ピットの形成によって保油性が向上したことによるものと推察される。以上のことから、ピットの形成が低フリクション化に好適であることを確認した。
COP値の断面形状依存性について図9,11,14に示すように、20N荷重下のCOF平均値および20N保持中のCOF値の経時変化の両方において、ピットの溝形状が角溝形状の場合のCOF値は、ピットの溝形状が丸溝形状の場合のものよりも低減されることが判った。以上のことから、ピットの断面形状について、角溝形状が丸溝形状よりも好適であることを確認した。

Claims (9)

  1. 相手部材と摺動する摺動面に、互いに独立したピットが形成されている摺動部材であって、
    前記摺動部材はシリンダボアであり、前記摺動面は前記シリンダボアの内周面であり、
    前記相手部材は、前記内周面を上下方向に摺動し、
    前記ピットは、前記内周面における前記相手部材と接触する上下死点およびその周辺部にのみ形成されていることを特徴とする摺動部材。
  2. 前記ピットがDLC膜で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。
  3. 前記シリンダボアの上下死点の周辺部分とは、
    前記相手部材の摺動に連動するクランクシャフトの角度が、そのクランクシャフトの上死点あるいは下死点から±10度の範囲内にあるときに前記内周面における前記相手部材と接している部分であることを特徴とする請求項1または2に記載の摺動部材。
  4. DLC膜で被覆されていない場合、前記ピットの直径に対する前記ピットの深さの割合をアスペクト比と定義したとき、あるいは、前記DLC膜で被覆されている場合、前記DLC膜で被覆されている前記ピットの直径に対する前記DLC膜で被覆されている前記ピットの深さの割合をアスペクト比と定義したとき、
    前記アスペクト比は、0を超え、かつ0.6以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の摺動部材。
  5. 前記ピットの断面形状は角溝形状であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の摺動部材。
  6. 相手部材と摺動する摺動面に、互いに独立したピットが形成されている摺動部材としてシリンダボアを製造する方法であって、
    シリンダブロックを鋳造する工程と、
    前記シリンダブロックに前記シリンダボアを粗仕上げする工程と、
    前記シリンダボアの内周面を前記摺動面として鏡面加工する工程と、
    前記鏡面加工後の前記シリンダボアの内周面に前記ピットを形成する工程とを含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。
  7. 前記摺動面をDLC膜で被覆する工程を含み、
    前記ピット形成工程と前記DLC被覆工程とはその工程順が入替可能であることを特徴とする請求項に記載の摺動部材の製造方法。
  8. 前記DLC被覆工程は、前記ピットにDLC膜を被覆する工程であることを特徴とする請求項またはに記載の摺動部材の製造方法。
  9. 前記ピットは、表面に凸部を有する回転体を摺動面に押圧して回転させる表面加工法、レーザを用いた熱加工法、あるいは、エッチング法により形成することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の摺動部材の製造方法。
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