JPH04221100A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JPH04221100A
JPH04221100A JP41187290A JP41187290A JPH04221100A JP H04221100 A JPH04221100 A JP H04221100A JP 41187290 A JP41187290 A JP 41187290A JP 41187290 A JP41187290 A JP 41187290A JP H04221100 A JPH04221100 A JP H04221100A
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JP
Japan
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nickel
composite dispersion
dispersion plating
internal combustion
combustion engine
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Application number
JP41187290A
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English (en)
Inventor
Manabu Shinada
品田 学
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/04Phosphor

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性複合分散めっき
層を有する耐摩耗性摺動部材を備えた内燃機関に関する
【0002】
【従来の技術】内燃機関の摺動部材であって、関係部材
と当接、摺接する部位、例えばピストンリングの外周面
、上下面、シリンダーライナーの内面、ピストンのスカ
ート面及びピストンリング溝、ピストンリングの上下及
び外周面、内周面、給排気弁バルブシート、バルブシス
テム、バルブ傘部及びその当接シート面、カム及びタペ
ットの当接面、ロッカーアーム先端当接面、バルブリフ
ターの外周当接面及びロッカーシャフトの外周当接面等
は苛酷な摩耗作用を受ける。
【0003】そこで、これらの部分の摩耗を少なくする
ために、従来、高級な耐摩耗性材料を使用するとともに
、それらに浸炭や浸硫、窒化や熱CVDを行って、さら
に潤滑機能を高めることによって、その耐摩耗性の向上
を図ってきた。
【0004】然しながら、前述の従来技術の耐摩耗性向
上施策は何れも使用材料が高価となり又、それらの熱処
理には熱変形の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の問題点を解消し、耐摩耗性を有する安価に形成可能な
摺動部材を有する内燃機関を提供することを課題とする
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
、相手部材と相対的に当接又は摺接を行う部位に酸化ク
ロム微粒子又は窒化珪素微粒子を分散させたニッケル・
コバルト・燐複合分散めっき又はニッケル・タングステ
ン複合分散めっきを形成した耐摩耗性摺動部材を特徴と
する内燃機関により解決した。
【0007】前記ニッケル・コバルト・燐複合分散めっ
き又はニッケル・タングステン複合分散めっきが、1〜
15重量%の燐、10〜50重量%のコバルト又はタン
グステン、残りのニッケルを成分とするニッケル・コバ
ルト・燐又はニッケル・タングステン合金めっき基地層
の中に平均粒径が0.5〜10μmの酸化クロム粒子又
は窒化珪素微粒子を面積比で5〜20%で分散している
複合皮膜層を有することができる。
【0008】
【作用】本発明により、内燃機関の摺動部材には、少な
くとも相手部材と当接又は摺接する部位に酸化クロム微
粒子又は窒化珪素微粒子を分散させたニッケル・コバル
ト・燐複合分散めっき又はニッケル・タングステン複合
分散めっきが形成される。ニッケル・コバルト・燐複合
分散めっき又はニッケル・タングステン複合分散めっき
は高価な材料を使用することがなく、常温で変形を伴う
ことなく表面硬度を高めることができ、耐摩耗性を向上
した。
【0009】
【実施例】本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説
明する。
【0010】図1の第1実施例において、シリンダーラ
イナー1は内周面の全長bにわたって、及びそのトップ
リングの摺動範囲aにわたって太線で示す部分にニッケ
ル・コバルト・燐複合分散めっき又はニッケル・タング
ステン複合分散めっきの析出を行う。その際、シリンダ
ーライナー1はめっき浴中に浸漬し、軸線に対して上下
方向に揺動して、めっき液が充分補給され、シリンダー
ライナー1に当てるようにする必要がある。
【0011】次に図2〜図8の第2実施例において、少
なくともピストンスカート4の外周面、ピストンリング
溝3の上下面及び外周面にそれぞれ太線で示す部分にニ
ッケル・コバルト・燐複合分散めっき又はニッケル・タ
ングステン複合分散めっきが行われ、図3に示すような
ピストンリング5では図4〜図8にそれぞれ太線で示す
ように、その上下面、外周面及びエキスパンダの少なく
とも耳部13にニッケル・コバルト・燐複合分散めっき
又はニッケル・タングステン複合分散めっきが行われる
。その際、リングはハンガー等にパラレルに垂直に吊る
し、めっき浴に浸漬し、上下方向に揺動を行う。
【0012】更に図9の第3実施例において、バルブの
少なくともステム部6、バルブシート7及びそれに当接
するバルブ傘部8に太線で示すようにニッケル・コバル
ト・燐複合分散めっき又はニッケル・タングステン複合
分散めっきが行われる。その際、バルブを軸線の周りに
回動しながらバルブ傘部8にめっき液を注入、循環して
、補給するか又は法線方向に上下揺動をする。
【0013】最後に図10〜図14の第4実施例におい
て、少なくともカムノーズ部9、タペットの当接面10
、ロッカーアームの先端当接面11、バルブリフターの
外周当接面12、ロッカーシャフト外周当接面13の太
線で示す部分に、ニッケル・コバルト・燐複合分散めっ
き又はニッケル・タングステン複合分散めっきがそれぞ
れ行われる。この場合もワークを適宜動かすように上下
揺動を行い、めっき液が法線方向に当たるようにする。
【0014】最近、耐摩耗性複合分散めっきによる摺動
部材表面の耐摩耗性及び耐食性向上の技術が開発されつ
つあり、これによると酸化クロム粒子又は窒化珪素粒子
を分散させたニッケル・コバルト・燐の複合分散めっき
、(以下ニッケル・コバルト・燐複合分散めっきと言う
)又は酸化クロム粒子又は窒化珪素粒子を分散させたニ
ッケル・タングステンの複合分散めっき、(以下ニッケ
ル・タングステン複合分散めっきと言う)をワーク表面
に折出させると、ワークの表面は変形を伴うことなく耐
摩耗性及び耐食性を高めることができ、しかも常温、若
しくはニッケル・コバルト・燐の複合分散めっきの場合
で400℃以下、ニッケル・タングステンの複合分散め
っきの場合で600℃以下の温度でしかも全く変形を伴
うことなく表面硬度を高めることができるようになった
【0015】ニッケル・コバルト・燐複合分散めっきの
浴組成の一例は表1に示す如くであり、ニッケル・タン
グステン複合分散めっきの浴組成の一例は表2に示す如
くである。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】ニッケル・コバルト・燐複合分散めっきを
内燃機関の摺動部材の相手部材と当接する又は摺接する
部位に2μm〜100μmの厚みの必要な厚みだけ析出
させる。これにより、析出した状態での硬さが熱処理を
しなくても硬度がマイクロビッカースで600以上であ
る皮膜が形成される。
【0019】また熱処理を400℃で1時間行うと、硬
度がマイクロビッカースで900〜1100になり、更
に耐摩耗性、耐焼付性が高められる。また本発明により
、ニッケル・コバルト・燐複合分散めっきは均一電着性
が良い為、厚さが均一になり、複雑な形状や凹部にも皮
膜が形成できる。また皮膜層中に酸化クロム又は窒化珪
素のような硬質粒子の他、窒化硼素や二硫化モリブデン
のような固体潤滑材粒子を複合分散させることも可能で
耐摩耗性や耐焼付性に対し更に効果が期待できる。
【0020】ニッケル・コバルト・燐複合分散めっきの
合金基地中に含まれる燐は、熱硬化処理を行うことによ
り基地の硬度が高くなって耐摩耗性に優れた効果を示し
、また基地の耐食性改善にも効果がある。燐の量が1%
以下では熱硬化処理を行っても硬さが高くならず耐摩耗
性の効果は少ない。また15%を越えると硬度は増すが
皮膜はかえって脆くなり、衝撃強度は弱くなり、皮膜の
密着性も悪くなる。従って燐の量は1〜15%が良い。
【0021】合金基地中にコバルトを添加することによ
り耐熱性、耐蝕性は改善され、皮膜の強度も向上する。 合金基地中のコバルトの量は、10重量%以下では上記
の効果が顕著に得られず、また50重量%を越えてもそ
の効果に著しい変化はない。したがって、コバルトの量
は10〜50重量%が良い。
【0022】ニッケル・タングステン複合分散めっきを
内燃機関の摺動部材の相手部材と当接する又は摺接する
部位に2μm〜100μmの厚みの必要な厚みだけ析出
させる。これにより、析出した状態での硬さが熱処理を
しなくても硬度がマイクロビッカースで600以上であ
る皮膜が形成される。
【0023】また熱処理を600℃で1時間行うと、硬
度がマイクロビッカースで1000〜1300になり、
更に耐摩耗性、耐焼付性が高められる。また本発明によ
り、ニッケル・タングステン複合分散めっきは均一電着
性が良い為、厚さが均一になり、複雑な形状や凹部にも
皮膜が形成できる。また皮膜層中に酸化クロム又は窒化
珪素のような硬質粒子の他、窒化硼素や二硫化モリブデ
ンのような固体潤滑材粒子を複合分散させることも可能
で耐摩耗性や耐焼付性に対し更に効果が期待できる。
【0024】ニッケル・タングステン複合分散めっきの
合金基地中に含まれるタングステンは、熱硬化処理を行
うことにより基地の硬度が高くなって耐摩耗性に優れた
効果を示し、また基地の耐食性改善にも効果がある。タ
ングステンの量が10%以下では熱硬化処理を行っても
硬さが高くならず耐摩耗性の効果は少ない。また50%
を越えると硬度は増すが皮膜はかえって脆くなり、衝撃
強度は弱くなり、皮膜の密着性も悪くなる。従ってタン
グステンの量は10〜50重量%が良い。
【0025】合金基地中に分散する酸化クロム(Cr2
 O3 )又は窒化珪素(Si3 N4 )は皮膜の耐
摩耗性の改善に優れた効果を示す。分散する酸化クロム
又は窒化珪素の容量は5〜40面積%で且つその平均粒
径は0.5〜10μmが良い。容量が5%以下或いは平
均粒径が0.5μm以下では耐摩耗性の改善効果が少な
い。また容量が40面積%或いは平均粒径が10μmを
越えると皮膜の強度はかえって低下し、さらに、相手材
の摩耗を大きくすることになる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の耐摩耗性摺
動部材に格別高価な材料を使用することもなく、それら
各部材の相手部材と当接又は摺接する部位をめっき溶中
に浸漬することにより、常温でしかも全く変形を伴うこ
となく表面硬度を高め、且つ均一な膜厚を各部位に密着
性良好なニッケル・コバルト・燐複合分散めっきが形成
され、耐摩耗性の向上した内燃機関の耐摩耗性摺動部材
が得られる。
【0027】また、シリンダーライナー、ピストン、ピ
ストンリング、給排気バルブ及びバルブシート、ロッカ
ーシャフトの動弁機構はそれぞれ摩耗部分が摺動熱や燃
焼熱により、硬度が大きくなるので、耐摩耗性耐蝕性は
大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をシリンダーライナーに適用した第1実
施例を示す縦断面図である。
【図2】第2実施例のピストンの縦断面図である。
【図3】第2図のピストンに嵌挿されるピストンリング
の平面図である。
【図4】各実施例(図中の太線が本発明の実施部分)の
第3図の矢視IVーIVの部分拡大断面図である。
【図5】各実施例(図中の太線が本発明の実施部分)の
第3図の矢視IVーIVの部分拡大断面図である。
【図6】各実施例(図中の太線が本発明の実施部分)の
第3図の矢視IVーIVの部分拡大断面図である。
【図7】各実施例(図中の太線が本発明の実施部分)の
第3図の矢視IVーIVの部分拡大断面図である。
【図8】各実施例(図中の太線が本発明の実施部分)の
第3図の矢視IVーIVの部分拡大断面図である。
【図9】給排気バルブ及びそのバルブシートに適用した
第3実施例を示す縦断面図である。
【図10】第4実施例のカムの横断面図である。
【図11】タペットの縦断面図である。
【図12】ロッカーアームの側面図である。
【図13】バルブリフターの縦断面図である。
【図14】ロッカーシャフトの横断面図である。
【符号の説明】
1  シリンダーライナー 2  ピストン 3  トップリング溝 4  ピストンスカート 5  ピストンリング 6  ステム部 7  バルブシート 8  傘部 9  カムノーズ部 10  タペット当接面 11  ロッカーアームの先端当接面 12  バルブリフター 13  ロッカーシャフト

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相手部材と相対的に当接と摺接の何れかを
    行う部位に酸化クロム微粒子を分散させたニッケル・コ
    バルト・燐複合分散めっきを形成した耐摩耗性摺動部材
    を特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項2】前記ニッケル・コバルト・燐複合分散めっ
    きが、1〜15重量%の燐、10〜50重量%のコバル
    ト、残りのニッケルを成分とするニッケル・コバルト・
    燐合金めっき基地層の中に平均粒径が0.5〜10μm
    の酸化クロム粒子を面積比で5〜20%で分散している
    複合皮膜層を有することを特徴とする請求項1に記載の
    内燃機関。
  3. 【請求項3】相手部材と相対的に当接と摺接の何れかを
    行う部位に窒化珪素の微粒子を分散させたニッケル・コ
    バルト・燐複合分散めっきを形成した耐摩耗性摺動部材
    を特徴とする内燃機関。
  4. 【請求項4】前記ニッケル・コバルト・燐複合分散めっ
    きが、1〜15重量%の燐、10〜50重量%のコバル
    ト、残りのニッケルを成分とするニッケル・コバルト・
    燐合金めっき基地層の中に平均粒径が0.5〜10μm
    の窒化珪素粒子を面積比で5〜20%で分散している複
    合皮膜層を有することを特徴とする請求項3に記載の内
    燃機関。
  5. 【請求項5】前記耐摩耗性摺動部材が、ニッケル・コバ
    ルト・燐複合分散めっきが少なくとも内周面に形成され
    ているシリンダーライナーであることを特徴とする請求
    項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関。
  6. 【請求項6】前記耐摩耗性摺動部材が、外周面にニッケ
    ル・コバルト・燐複合分散めっきを形成したピストンス
    カート、上下面に該複合分散めっきを形成したピストン
    リング溝、上下面と内外周面とに前記複合分散めっきを
    形成したピストンリング、耳部面に前記複合分散めっき
    を形成したエキスパンダであることを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関。
  7. 【請求項7】前記耐摩耗性摺動部材が、シート面、ステ
    ム外周面及び傘部にニッケル・コバルト・燐複合分散め
    っきを形成した給排気バルブであることを特徴とする請
    求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関。
  8. 【請求項8】前記耐摩耗性摺動部材が、ニッケル・コバ
    ルト・燐複合分散めっきを形成したカム、先端当接面に
    該複合分散めっきを形成したロッカーアーム、前記カム
    に当接する面に前記複合分散めっきを形成したタペット
    、当接面に前記複合分散めっきを形成したバルブリフタ
    ー、外周当接面に前記複合分散めっきを形成したロッカ
    ーシャフトを有する動弁手段よりなることを特徴とする
    請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関。
  9. 【請求項9】相手部材と相対的に当接と摺接の何れかを
    行う部位に酸化クロム微粒子を分散させたニッケル・タ
    ングステン・燐複合分散めっきを形成した耐摩耗性摺動
    部材を特徴とする内燃機関。
  10. 【請求項10】前記ニッケル・タングステン複合分散め
    っきが、1〜15重量%の燐、10〜50重量%のタン
    グステン、残りのニッケルを成分とするニッケル・タン
    グステン合金めっき基地層の中に平均粒径が0.5〜1
    0μmの酸化クロム粒子を面積比で5〜20%で分散し
    ている複合皮膜層を有することを特徴とする請求項9に
    記載の内燃機関。
  11. 【請求項11】相手部材と相対的に当接と摺接の何れか
    を行う部位に窒化珪素の微粒子を分散させたニッケル・
    タングステン複合分散めっきを形成した耐摩耗性摺動部
    材を特徴とする内燃機関。
  12. 【請求項12】前記ニッケル・タングステン複合分散め
    っきが、1〜15重量%の燐、10〜50重量%のタン
    グステン、残りのニッケルを成分とするニッケル・タン
    グステン合金めっき基地層の中に平均粒径が0.5〜1
    0μmの窒化珪素粒子を面積比で5〜20%で分散して
    いる複合皮膜層を有することを特徴とする請求項11に
    記載の内燃機関。
  13. 【請求項13】前記耐摩耗性摺動部材が、ニッケル・タ
    ングステン複合分散めっきが少なくとも内周面に形成さ
    れているシリンダーライナーであることを特徴とする請
    求項9〜12のいずれか1つに記載の内燃機関。
  14. 【請求項14】前記耐摩耗性摺動部材が、外周面にニッ
    ケル・タングステン複合分散めっきを形成したピストン
    スカート、上下面に該複合分散めっきを形成したピスト
    ンリング溝、上下面と内外周面とに前記複合分散めっき
    を形成したピストンリングと、耳部面に前記複合分散め
    っきを形成したエキスパンダとであることを特徴とする
    請求項9〜12のいずれか1つに記載の内燃機関。
  15. 【請求項15】前記耐摩耗性摺動部材が、シート面、ス
    テム外周面及び傘部にニッケル・タングステン複合分散
    めっきを形成した給排気バルブであることを特徴とする
    請求項9〜12のいずれか1つに記載の内燃機関。
  16. 【請求項16】前記耐摩耗性摺動部材が、ニッケル・タ
    ングステン複合分散めっきを形成したカム、先端当接面
    に該複合分散めっきを形成したロッカーアーム、前記カ
    ムに当接する面に前記複合分散めっきを形成したタペッ
    ト、当接面に前記複合分散めっきを形成したバルブリフ
    ター、外周当接面に前記複合分散めっきを形成したロッ
    カーシャフトを有する動弁手段よりなることを特徴とす
    る請求項9〜12のいずれか1つに記載の内燃機関。
JP41187290A 1990-12-20 1990-12-20 内燃機関 Pending JPH04221100A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1008426C2 (nl) * 1998-02-26 1999-08-30 Guus Jochem Van Der Sluis Galvanische laag van cobaltverbindingen gevuld met keramische deeltjes.
JP2009138594A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Aisan Ind Co Ltd 中空エンジンバルブ

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