JPH01158211A - オイル漏れ防止処置が講じられたシャフト - Google Patents

オイル漏れ防止処置が講じられたシャフト

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JPH01158211A
JPH01158211A JP31819587A JP31819587A JPH01158211A JP H01158211 A JPH01158211 A JP H01158211A JP 31819587 A JP31819587 A JP 31819587A JP 31819587 A JP31819587 A JP 31819587A JP H01158211 A JPH01158211 A JP H01158211A
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JP
Japan
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plating layer
oil
sleeve
oil seal
shaft
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JP31819587A
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English (en)
Inventor
Yoshio Fuwa
良雄 不破
Masataka Kaido
昌孝 海道
Kenji Ueno
賢治 植野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は例えばエンジンのクランクシャフトやカムシャ
フトのような、オイル充填室と外空間(非オイル室、大
気空間)の隔壁を貫通する回転シャフトに関するもので
ある。
〈従来の技術〉 例えば、エンジンでは、第4図に示されるように矢印A
で示される部分において、エンジン本体lの内部8から
外部9へ向ってクランクシャフト2が延びている。とこ
ろでエンジン本体lの内部にはオイルが充填されている
ことから矢印Aで示されている部分は内部8から外部9
へとオイルが漏れださないようにシールしておく必要が
ある。
そのシール方法として従来は、第S図に示されるように
、ゴム製のオイルシール3を用いてシールするようにし
ていた。なお図中、5はオイルパン、14はシリンダブ
ロック、22はフライホイールである。
従って、エンジン本体lに固定されたオイルシール3で
締め付けられるクランクシャフト2は回転することによ
ってオイルシール3と慴動することとなるが、このよう
なシール構造においてシャフトの硬さはかたいほど、ま
た表面粗さは小さいほど良いとされている。
かかるシール構造においては以下のような欠点がある。
即ち、オイルシール3の片側は、外部9にさらされるこ
ととなるため、外部9よりゴミ、砂等が侵入し、オイル
シール3はこれらを噛み込むことがあり、その場合、ク
ランクシャフト2の慴動面6(すなわち、オイルシール
3との当接部分)が異常摩耗を起す。
この異常摩耗は、オイル中に異物が混入したりオイルが
劣化した場合にも起こり、特にディーゼルエンジンで劣
化したオイルを用いた場合カーボンスーツが侵入し、オ
イルシール3はカーボンスーツな噛み込むためクラクシ
ャフトやカムシャフトの摩耗は甚だしくなる。
そのような摩耗への対策としては、シャフトの慴動部の
硬度(通常Hv=200〜300)を高周波焼き入れ等
でいままで以上に硬くすることが考えられる。一方、パ
ルスTIG、レーザビーム等の高密度エネルギー源で再
溶融硬化した硬化層を形成させることが特開昭61−5
6241号公報1発明協会公開技報第84−13056
号に開示されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のような対策方法には次のような問
題点があった。
まず高周波焼き入れによる方法では硬さは得られても表
面が粗くなるため後で表面を滑らかに研磨する必要があ
るが、その研磨作業が非常に大変である。また硬さが上
昇しても対摩耗性は充分でなく、特にディーゼルエンジ
ンのカーボンスーツの多い場合にはほとんど効果を示さ
ない。
また、再溶融により慴動面に硬化層を形成する方法は、
硬さがHv600程度にしかならず対摩耗性の効果が充
分でなく、特にディーゼルエンジンのカーボンスーツの
多い場合には、はとんど効果を示さない。
このようにして、シャフトのオイルシール部にひとたび
摩耗が発生すると、シャフト全体を交換しなければなら
ないという問題に発展する。
本発明は、上記従来の問題点を解決するために為された
ものであり、その目的とするところは、オイルシール部
において摩耗を殆ど生じることなくオイル漏れを防ぎえ
るシャフトを提供することである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成することのできる本発明のオイル漏れ防
止処置が講じられたシャフトは、オイル充填室と外空間
の隔壁を貫通する回転シャフトであって、上記隔壁に設
けられたオイルシールとの慴動部分に、硬質メッキ層が
形成されているか、又は高温メッキ層を有するスリーブ
が嵌合されていることを特徴とする。
上記の硬質メッキ層としては、イオンプレーティングに
より形成されたTiN、TiC1WC,SiCのいずれ
かの暦、あるいは熱処理により硬さをHv650以上と
したNi−2〜13%P合金メッキ層、あるいはFe系
合金もしくはNi系合金をマトリックスとし分散材とし
て)Iv900以上の硬質粒子を5〜35wt%含有し
ている複合メッキ層が好ましい。
イオンプレーティングによるメッキ層は厚さが5p以下
では耐久性が充分でなく、また15IL以上では処理コ
ストが増大するだけでなく硬くて脆いために使用中に剥
離を発生することがあるので5〜I5gが良い、シャフ
トに直接イオンプレーティングを行うことも可能である
が、真空装置内で行うために多くのシャフトを同時に処
理できないという欠点、またメッキされては困る部分に
メッキが付着しないようにマスキングを行わなければな
らないという欠点が有るため、スリーブにメッキを行い
それをシャフトに嵌合するのがよい、スリーブでは同時
に多くの処理か可能である。又、スリーブの表面粗さを
良くしておけば、メッキによって表面粗さはほとんど変
化しないので、メッキ後の加工が不要である。
N1−P合金メッキ層のP量は2〜13%であることが
重要であり、これは2%未満では熱処理を行っても充分
な硬さが得られずメッキ層の摩耗料が増加し、13%を
越えると硬さは得られても靭性が低下するため剥離が発
生しやすくなる。また上記Ni −2〜13%P合金メ
ッキ層の硬さをHv650以上とすることが重要であり
、メッキ処理後の熱処理で達成しえる。該熱処理はN1
−P合金を加熱する′ことによりN i −N i s
 P共晶体として硬化させる処理である。その硬さは熱
処理の温度と処理時間で調節することがてきる。例えば
Hv650とするには250℃で1時間熱処理を行えば
よい、該N1−P合金メッキはメッキ前に仕上加工を施
しておけばメッキ後の研磨加工が不要である。
次に複合メッキ層について説明する。マトリックスとし
ては、Fe、Ni、N1−P、Fe−P等が挙げられる
が、オイルシールの摩耗を多くしないという点でNiが
好ましい、マトリックスに分散させる粒子としては5i
C1WCA 120s 、 S i 2 N4等が挙げ
られるがSiCが好ましい、Hv900以下の粒子では
対摩耗性が不充分であり、また分散量5wt%以下でも
対摩耗性が不充分であり、35%以上ではシールの摩耗
が増加するため5〜35%が好ましい。該複合メッキ層
の厚さはlO〜100p程度が良い、10g以下では耐
久性が不充分であり、1oop以上ではメッキ時間が長
くなりコスト高となる。複合メッキについてもシャフト
への直接処理を行うことが可能であるが、マスキング、
処理コスト等の問題があり、スリーブにメッキを行った
ほうが有利である。
〈作用) 以上のように構成して成る回転シャフトは、その硬質メ
ッキ層の硬さがHv650以上であるため、オイルシー
ルとの慴動部分に異物が侵入しても摩耗を生じなくなる
また、上記の硬質メッキ層の内、イオンブレーティング
、Ni−2〜13P合金メッキは表面が滑らかに形成さ
れるため研磨を必要とせず、表面粗さが小さいことでも
摩耗を少なくする。
特に硬質メッキ層を有するスリーブを嵌合するようにし
たシャフトでは、シャフト本体に比べ非常に小さなスリ
ーブにメッキ処理を施すため、装置内で多くのシャフト
を同時に処理できない、特定部位にメッキが付着しない
ようにマスキングを行わねばならないという問題を解消
する。
〈実施例〉 以下に本発明に係るオイル漏れ防止処置が講じられたシ
ャフトの実施例を掲げ本発明を更に詳しく説明する。
実施例1 第1図は、一実施例に係るクランクシャフトが取り付け
られたエンジンのリヤ側のシール部分を示す部分断面図
である。本クランクシャフト2には、オイルシール3と
慴動する部分にスリーブ7が嵌合されている。この図に
おいて、11は0−リング、22はフライホイール、4
はシリンダブロックのリテーナ・オイルシールである。
オイルシール3と慴動するスリーブ7は第2図に示すよ
うに1表面にイオンプレーティングにより形成された硬
質メッキ層lOを有しており、その母材はステンレス鋼
(JISSUS420J2である。なおスリーブ7を嵌
合しているクランクシャフト2は炭素鋼(JIS  5
50C)で出来ている。
スリーブ7の硬質メッキ層lOは母材表面粗さをラッピ
ングにより0.87LRZに仕上げたのちイオンプレー
ティング装置[日本電子(株)製JL−500]を用い
て、スリーブの表面をスパッタクリーニングにより清浄
化したのち下記に示す条件でイオンプレーティングを行
いTiNメッキ層を形成した。
窒素分圧: 4x 10”−’To r r基板温度:
400℃ 基板印加電圧ニー1.5V 高周波量カニ600W 電子ビーム出カニ3W 蒸発源一基板間距離:35cm チタニウム純度:99.7% 該TiNメ2ツキ層は、厚さ8.01Lm、表面粗さ0
.851LRz、硬さHv2050である。 イオンプ
レーティング後、内側周溝にO−リングを嵌め込んだ該
スリーブをクランクシャフトに圧入し、オイルシートと
の慴動部分にTiNメッキ層を有するスリーブが嵌合さ
れたクランクシャフトを得た。
実施例2 実施例1と同様にして、TiNメッキ層の代わりにSi
Cメッキ層を、 アセチレン分圧: 1.lXl0−3Torr基板温度
:400℃ 基板印加電圧ニー1.5V 高周波量カニ600W 電子ビーム出力=3W 蒸発源一基板間距離:25cm チタニウム純度:99.5% のイオンプレーティング条件により形成させたスリーブ
を用いる以外は実施例1と同様にしてSiCメッキ層を
有するスリーブを嵌合したクランクシャフトを製造した
。なお該SiCメッキ層は、厚さ9.0JLm、表面粗
さ1.0ILRz、硬さHv3010である。
実施例3 この実施例も前記第2図で表わされるようなスリーブを
嵌合してなるもので、スリーブ母材13は炭素鋼(J 
I S  545C)であり、硬質メッキ層10はNi
−8%P合金メッキ層である。
該メッキ層は、研削によりて1.2ILRzの表面粗さ
に仕上げた母材を、硫酸ニッケル、次亜鉛酸ソーダ、ア
ルキルヒドロキシカルボン酸、(錯化剤)、アルキルジ
カルボン酸(反応促進剤)、安定剤、pH調製剤を適当
に含んでなる浴温90〜95°Cのメッキ液に40分侵
漬して形成されたメッキ膜を400”CXIHrの熱処
理によって硬化したものである。なお該Ni−8%Pメ
ッキ層は、厚さ20gm、表面粗さ1.3g、Rz、硬
さHv950である。
実施例4 この実施例は前記実施例3の合金メッキ層の代わりに下
記のようにして形成された複合メッキ層(’S i C
粒子分散Feメッキ層)を有してなるものである。
スリーブ母材(炭素鋼: 545C)の表面粗さを切削
により6.4gRzに仕上だのち、硫酸浴(硫酸第一鉄
250/1)に粒径2.OgのSiC粒子を30g/l
の割合で分散させたメッキ液を用い、電流密度7.2A
/dm2、浴温60℃という条件でSiC粒子分散Fe
メッキ皮膜を形成させた。生じせしめた皮膜の厚さは9
0ルてあり、30ル切削加工を行い、厚さ60ル、表面
粗さ1.2BRzに仕上げた。
こうしれ得られた複合メッキ層のマクロ硬さはHv85
0である。なお、SiC粒子の硬さはHv3000であ
る。
試験例 下記表に示す比較例1〜3及び上記実施例1〜4のスリ
ーブを嵌合したクランクシャフトを実際のエンジンに用
いて、各シャフトの耐久試験を行った。1800ccの
4気筒4サイクルデイーゼルエンジン、回転数520O
rpm、負荷フルロードにて200時間の高速耐久試験
である。オイルは無交換である。オイルシールはシリコ
ン系オイルシールな用いた。試験を行ったクランクシャ
フトの1イルシールとの慴動部(スリーブ)の材質・性
状は下記表の通りである。
表ニスリーブの材質・性状 耐久試験後の各シャフトのオイルシールとの慴動部の摩
耗量を第5図に示す。図より、劣化したカーボンスーツ
の多いオイルを使用した試験においても実施例1〜4の
イオンプレーティング、メッキ品はいずれも比較例1〜
3のシャフトよりも摩耗が著しく少なく良好であること
が判かる。比較例1の焼き入れ焼き戻し品は摩耗が非常
に多く、試験終了時にはオイル漏れが見られた。また本
試験条件では比較例2に見られるように高周波焼き入れ
を行っても摩耗低減効果が少ないことが判かる。
実施例6 上記実施例以外に、WC,TiCをイオンプレーティン
グすることによって製作したものもTiN、SiCとほ
ぼ同様の摩耗量を示した。
〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明のオイル漏れ防
止処置か講じられたシャフトは、オイルシールとの慴動
部に硬質メッキ層を形成したことにより摩耗がきわめて
少なくなり、長期に亙って優れたオイル漏れ防止効果を
奏する。
また、シャフト自体に直接メッキ処理することが困難な
場合には、上記硬質メッキ処理を施したスリーブを嵌合
し、それとオイルシールが慴動するようにしてもよいた
め、クランクシャフトの製造コストを低減できるという
効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、一実施例に係るオイル漏れ防止処置が講じら
れたクランクシャフトのオイルシールとの接触部位を示
す要部断面図、 第2図は一実施例のシャフトに嵌合されたスリーブの要
部拡大断面図、 第3図は各実施例及び比較例のクランクシャフトの耐久
試験結果を示すグラフ、 第4図はエンジンの部分断面図、 第5図は第4図矢印A部の拡大断面図である。 図中: 2・・・クランクシャフト  3・・・オイルシール7
・・・スリーブ     10・・・硬質メッキ層特許
出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 萼 優美(ほか2名)第1図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)オイルシールとの慴動部分に、硬質メッキ層が形
    成されているか、又は硬質メッキ層を有するスリーブが
    嵌合されていることを特徴とするオイル漏れ防止処置が
    講じられたシャフト。
  2. (2)硬質メッキ層が、イオンプレーティングにより形
    成されたTiN、TiC、WC、SiCのいずれかの層
    である特許請求の範囲第1項記載のシャフト。
  3. (3)硬質メッキ層が、熱処理により硬さをHv650
    以上としたNi−2〜13%P合金メッキ層である特許
    請求の範囲第1項記載のシャフト。
  4. (4)硬質メッキ層が、Fe系合金もしくはNi系をマ
    トリックスとし分散剤としてHv900以上の硬質粒子
    を5〜35wt%含有している複合メッキ層である特許
    請求の範囲第1項記載のシャフト。
JP31819587A 1987-12-16 1987-12-16 オイル漏れ防止処置が講じられたシャフト Pending JPH01158211A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100262228B1 (ko) * 1990-11-20 2000-07-15 아오키 히로시 모터회전축 제조방법
WO2019187453A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 シャフト部材及びシャフト部材の製造方法

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JPWO2019187453A1 (ja) * 2018-03-28 2021-02-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 シャフト部材及びシャフト部材の製造方法

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