JPH0450412A

JPH0450412A - 摺動部材の組合せ

Info

Publication number: JPH0450412A
Application number: JP16204590A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Koike; 精一小池; Tsuyoshi Baba; 剛志馬場; Akihiko Ioku; 井奥　彰彦
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-02-19

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】Ａ０発明の目的（１）　　産業上の利用分野本発明は、相互に摺動する第１摺動部材と第２摺動部材
とよりなる摺動部材の組合せに関する。

（２）従来の技術従来、この種紐合せとして、第１摺動部材が耐熱鋼（例
えば、ＪＩＳ　　５ＵＨ３，５ＵＨＩＩ）より構成され
たエンジン用吸気バルブであり、また第２摺動部材がね
ずみ鋳鉄より構成されたバルブガイドであるものが知ら
れている（例えば、自動車の事典、朝倉書店１９７８年
９月２５日発行、第３２３頁、第３３６頁参照）。

（３）発明が解決しようとする課題現在、内燃機関の軽量化、したがって機関構成部品の軽
量化の要請があるが、そのうち吸気バルブの構成材料を
従来のように耐熱鋼としていたのでは、吸気バルブとバ
ルブガイドとの組合せにおいて、その軽量化を図る上で
限界がある。

本発明は前記に鑑み、軽量化の要請に応することができ
、また優秀な摺動特性を備えた前記摺動部材の組合せを
提供することを目的とする。

Ｂ１発明の構成（１）課題を解決するための手段本発明に係る摺動部材の組合せは、相互に摺動する第１
摺動部材と第２摺動部材とよりなり、前記第１摺動部材
は、マトリックス中に体積分率■ｆ２０％以上、８０％
以下の金属間化合物を分散させた軽合金より構成され、
前記第２摺動部材は、硬さＨｖ３００以下のマトリック
ス中に硬さＨｖ６００以上の硬質相を分散させた金属材
料より構成されることを第１の特徴とする。

本発明に係る摺動部材の組合せは、前記第１摺動部材を
構成する軽合金がＡｆ金合金あり、そのマトリックスは
０．５重量％以上のＣｒを固溶していることを第２の特
徴とする。

（２）作　用第１の特徴によれば、第１摺動部材の重量を軽減し得る
ので、この種紐合せの軽量化が達成される。

また第１摺動部材を構成する軽合金は特定量の金属間化
合物を有し、一方、第２摺動部材を構成する金属材料は
硬さＨｖを特定された硬質相を有するので、両部材自体
が優れた耐摩耗性を発揮すると共に相手部材の摩耗量を
減少させることができる。その上、第１摺動部材の熱伝
導性が良好であるから摺動に伴い発生した摩擦熱を効率
良く逃がすことが可能である。

第１摺動部材において、金属間化合物の体積分率Ｖｆが
２０％未満では、その部材の耐摩耗性向上効果が少なく
、一方、８０％を超えると、その部材の硬さおよび金属
間化合物の脱落量が増すため第１および第２摺動部材の
摩耗量が増加する。

第２摺動部材において、マトリックスの硬さＨＶが３０
０を超えると、第１摺動部材の摩耗量が増し、一方、硬
質相の硬さＨｖが６００未満ではその部材の耐摩耗性が
低下する。

第２の特徴によれば、第１摺動部材において、そのＡｊ
！合金マトリックスがＣｒの固溶によって強化されるの
で、マトリックスと金属間化合物との接合強度が高（、
これにより金属間化合物の脱落を防止して第１および第
２摺動部材の耐摩耗性の低下を抑制することができる。

（３）実施例第１図に示すＯＨＣ型内燃機関已において、シリンダブ
ロックｌのデツキ面にガスケット２を介してシリンダヘ
ッド３が一体に接合される。シリンダヘッド３に、ピス
トン４の頂面に対面する燃焼室５およびその燃焼室５に
開口させた吸、排気口６．７を存する吸、排気ポート８
．９が形成され、吸気ボート８は図示しない吸気系に、
また排気ポート９は図示しない排気系にそれぞれ連通す
る。またシリンダへラド３に、吸、排気口６．７を開閉
し得る吸、排気バルブ１０．１１が相互に７字状をなし
てバルブガイド１２．１３を介し摺動自在に支持されて
おり、そしてこれら吸、排気バルブ１０．１１は、シリ
ンダヘッド３上に在って、カムシャフト１４およびロッ
カアーム１５゜１６を備えた動弁機構１７と弁ばね１Ｂ
、１９との協働によりそれぞれ所定のタイミングを以て
開閉作動される。前記吸気バルブ１０は第１摺動部材に
、またそのバルブガイド１２は第２摺動部材にそれぞれ
該当する。

第２図において、吸気バルブ１０は傘形弁頭２０と、そ
の弁頭２０に連設された弁棒２１とよりなり、弁棒２１
の端部には環状のリテーナ取付溝２２が形成される。

この吸気バルブ１０は軽合金、本実施例では重量％で、
４≦Ｃ，ｒ≦１０．０．５≦Ｆｅ≦４および０．５≦Ｚ
ｒ≦３を含有し、残部がＡｆｆｉおよび不可避不純物で
あるＡｆ−Ｃｒ系合金（ＡＩ！、合金）より構成される
。

このＡｆｆｉ−Ｃｒ系合金は軽量で、また耐摩耗性に優
れ、その上高温強度を有すると共に熱間加工性および熱
伝導性も良好である。

添加元素のうち、ＣｒはＡｎへの拡散係数が最も小さい
元素の１つであるが、Ｃｒをマトリックスに固溶限を超
えて添加すると、そのマトリックスが強化される。そし
て固溶しきれなかったＣｒは微細で、且つ硬質なＣｒ系
金属間化合物を生成してマトリックスに分散し、これに
より吸気バルブ１０の高温強度の向上が図られる。この
場合、Ｃｒ系金属間化合物の体積分率Ｖｆは２０％以上
、８０％以下に設定されている。た−′し、Ｃｒの含有
量が４重量％未満では、高温強度が不充分となり、一方
、１０重量％を超えると、Ａｌ−Ｃｒ系合金の伸びが小
さくなって熱間加工性が低下し、また靭性も低下する。

Ｆｅは吸気バルブ１０の常温強度、高温強度およびヤン
グ率を向上させる上に有効である。た＼゛し、含有量が
０．５重量％未満では、Ｆｅの添加効果が少なくなり、
一方、４重量％を超えると、切欠き感度が高くなると共
に伸びも小さくなる。

ＺｒはＡＩ！、−Ｃｒ系合金の展延性を良好にし、また
吸気バルブ１０のクリープ特性を改善すると共に時効硬
化により高温強度を向上させる効果を有する。た＼゛し
、含有量が０．５重量％未満では、前記効果が少なく、
一方、３重量％を超えると、展延性が低下する。

この種Ａｊ！−Ｃｒ系合金は、唐、冷凝固法の適用下で
製造され、したがって粉末状をなし、吸気バルブ１０の
製造に当っては、圧粉成形、それに次ぐ熱間押出し加工
等が適用される。

バルブガイド１２は、Ａｌ系複合材料、Ｆｅ系合金等よ
り構成される。ＡＩｌ系複合材料は、Ａ１合金マトリッ
クスに各種繊維、ウィスカ、粒子等よりなる強化材（硬
質相）を含有させたものである。この場合、Ａｌ合金に
は、例えばＪＩＳ　　ＡＣ４Ｃ（Ｈｖ８３）、ＡＡ規格
　２０２４、Ｔ４（Ｈｖ　１３６）　、ＡＡ規格　６０
６１、Ｔ６　（ＨｖｌｏＢ）等が該当し、また強化材に
は、例えばＡ１１ｔＯｚ繊維（Ｈｖ２０００）、ＳｉＣ
ウィスカ（Ｈｖ３２００）、Ｔｉｃ粒子（Ｈｖ３２００
）等が該当する。またＦｅ系合金としては、Ｆｅ−Ｃｕ
−Ｐ系焼結材を挙げることができ、これは比較的軟質の
パーライトマトリックス（Ｈｖ２３０）中にＦｅ−Ｃ−
Ｐ系硬質相（Ｈｖ６７０）が分散しているものである。

その他、Ｆｅ−Ｃ。

−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｉ系焼結材（マトリックスのＨｖ２７
０、硬質相のＨｖ６００）も用いられる。

第３図はチップオンディスク式摩耗テスト結果を示す。

チップとしては、吸気バルブ１０と同一組成で、且つＣ
ｒ系金属間化合物の体積分率Ｖｆを変えたものが用いら
れた。各チップは、Ｃｒ含有量および冷却速度の異なる
数種のＡｌ１−Ｃｒ系合金粉末を組合わせて圧粉成形、
それに次ぐ熱間押出し加工を経て製造され、Ｃｒ系金属
間化合物の体積分率Ｖｆは研摩、エツチング処理により
マトリックスとＣｒ系金属間化合物との間にコントラス
トを付けた後、画像解析を行うことによって求められた
。

一方、ディスクとしては、バルブガイド１２と同−組成
のものが用いられ、その構成材料は前記Ｆｅ−Ｃｕ−Ｐ
系焼結材である。

ディスクの回転数は４００Ｑｒｐｓに、周速度は５ｍ／
ｓ６（に、オイル供給量は０．３　ｃ　ｃ　／階ｉｎに
、チップに対する荷重は３０ｋｇｆ／ｃ＋ｊに、摺動時
間は１時間にそれぞれ設定された。

吸気バルブ１０およびバルブガイド１２に要求される摺
動特性は、前記テストにおいてチップの摩耗量が２０ｔ
！ｍ以下であること、およびディスクの摩耗量が５０μ
ｍ以下であることである。

第３図から明らかなように、チップにおけるＣｒ系金属
間化合物の体積分率Ｖｆを２０％以上、８０％以下に設
定することによって前記要求を満たすごとができる。

Ｃｒ系金属間化合物の体積分率Ｖｆが５．７％の場合は
、チップの摩耗量が極端に多くなり、一方、前記体積分
率Ｖｆが９１．１％になると、Ｃｒ系金属間化合物が脱
落して、チップおよびディスクの摩耗量が増加する。

第４図は実機耐久テスト結果を示す。

バルブガイド１２は、マトリックスがＡｌ系合金（ＪＩ
Ｓ　　ＡＣ４Ｃ）で、また強化材が体積分率Ｖｆ５％（
ＤＡｌｔ　０３繊維であル／ｌ！系複合材料より構成さ
れた。一方、吸気バルブ１０には表Ｉに示す各種構成材
料が用いられた。

表　　　　　　　■ 第４図中、組合せ（■）において、バルブガイド１２は
ＪＩＳ　　５Ｃｒ４２０浸炭材より構成され、また吸気
バルブ１０としては組合せ（Ｉ）のものが用いられた。

機関運転条件は、機関回転数７００Ｏｒｐｍ＋、運転時
間１００時間である。またバルブガイド１２については
、燃焼室５例の開口部１２ａより２−の位置の摩耗量が
測定され、また吸気バルブ１０については、その弁棒２
１のバルブガイド１２との摺動部分の摩耗量が測定され
た。この場合、吸気バルブ１０およびバルブガイド１２
に要求される摺動特性は前記と同じである。

第４図において、組合せ（Ｉ）、（ｆｆ）が本発明に該
当し、他の組合せ（ＩＩＩ）〜（■）に比べて優れた摺
動特性を有することが判る。

吸気バルブ１０のマトリックスにおけるＣｒ固溶量につ
いて次のような考察を行った。

急冷凝固法により得られたＡｆ−８重量％Ｃｒ二元合金
粉末を用いて圧粉成形、それに次ぐ熱間押出し加工を行
うことにより押出し材を製造した。

押出し材より４個のテストピースを切出し、その中３個
のテストピースに、それぞれ４５０℃にて０．５時間、
１時間、３時間の熱処理を施し、未熱処理のものを含め
てＣｒ固溶量の異なる４種のテストピースを得た。

各テストピースにおけるＣｒ固溶量は、基準試料に対す
る各テストピースの比抵抗変化の割合を求めることによ
って決定された。

前記決定による各テストピース（ｉ）〜（ｉｖ）のＣｒ
固溶量は表■に示す通りである。

表　　　　　　　■ 各テストピース（１）〜（１ｖ）をチップとし、またデ
ィスクとして、前記ＡＮ系複合材料（Ｊｌ

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の縦断正面図、第２図は吸気バルブの
正面図、第３図はチップオンディスク式摩耗テスト結果
を示すグラフ、第４図は実機耐久テスト結果を示すグラ
フである。１０・・・吸気バルブ（第１摺動部材）、１２・・・バ
ルブガイド（第２摺動部材）特許

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相互に摺動する第１摺動部材と第２摺動部材とよ
りなり、前記第１摺動部材は、マトリックス中に体積分
率Ｖｆ２０％以上、８０％以下の金属間化合物を分散さ
せた軽合金より構成され、前記第２摺動部材は、硬さＨ
ｖ３００以下のマトリックス中に硬さＨｖ６００以上の
硬質相を分散させた金属材料より構成されることを特徴
とする摺動部材の組合せ。
（２）前記第１摺動部材を構成する軽合金はＡｌ合金で
あり、そのマトリックスは０．５重量％以上のＣｒを固
溶している、第（１）項記載の摺動部材の組合せ。