JPH0672665B2 - 組合せ摺動部材 - Google Patents

組合せ摺動部材

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JPH0672665B2
JPH0672665B2 JP61288394A JP28839486A JPH0672665B2 JP H0672665 B2 JPH0672665 B2 JP H0672665B2 JP 61288394 A JP61288394 A JP 61288394A JP 28839486 A JP28839486 A JP 28839486A JP H0672665 B2 JPH0672665 B2 JP H0672665B2
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    • F05C2201/021Aluminium

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  • Sliding Valves (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は組合せ摺動部材に関し、詳しくは両方の母材が
アルミニウム合金(以下「アルミ合金」と略称する)で
なる組合せ摺動部材に関するものである。
(従来の技術) 自動車等に用いられる摺動部材は軽量化を計るために母
材としてアルミ合金を用いることが要請されている。と
ころでアルミ合金自体は、摺動部材として使用するには
耐摩耗性が劣るという欠点を有している。この欠点を補
う方法として陽極酸化処理により、表面にアルマイト皮
膜を形成させることが知られている(「機械設計」第29
巻第15号、77〜86頁、1985年)。このアルマイト皮膜形
成により、母材がアルミニウム合金であるにも拘わらず
耐摩耗性がかなり向上する。
しかし一対の組合せ摺動部材の両方ともにアルマイト皮
膜を形成させると、同種材が摺動することとなるため摩
耗が多くなり、むしろアルマイト皮膜とアルミ合金母材
からなる組合せ摺動部材の方が摩耗が少ない。
そのため、従来の軽量摺動部材としては、陽極酸化処理
によりアルマイト層を形成させたアルミ合金をボディ側
部材とし、耐摩耗性に優れた鋼や熱処理された鋼をバル
ブ側部材とした組合せ摺動部材が用いられている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら該組合せ摺動部材がピストン型式で使用さ
れるとなると、潤滑油の温度変化によって生じる以下の
ような問題があった。
即ち、ボディ側(アルミニウム合金+アルマイト層)と
バルブ側(鉄系材)とでは熱膨張係数が異なるために、
低温時には摺動部位のクリアランスが小さくなりスティ
ック(バルブ摺動不良)が発生し、また高温時にはクリ
アランスが大きくなって油洩れが発生するという問題が
あった。更に、高温で使用された後に放冷されることに
よって、潤滑油回路中の異物がバルブとボディ間に残
り、スティックを起こすという問題もあった。
その対策として、ボディ側、バルブ側ともに熱膨張係数
が出来るだけ同じである部材を用いればよいことは勿論
であり、そのためバルブ側にもアルマイト化したアルミ
合金を用いることが考えられ、一部実用化されている。
この組合せによると上記のクリアランス変化等による不
具合は発生しないが、前述した通りアルマイト層どうし
の摺動では耐摩耗性に劣るという問題がある。
ところでアルミニウム系部材の耐摩耗性の向上方法とし
ては、前記の陽極酸化処理(アルマイト化)の他に次の
方法が知られている。
Fe(鉄)メッキを施して表面を硬化する方法(日刊工
業新聞社発行「めっき技術便覧」昭46.7.25初版、270頁
参照)、 一方のアルミ合金に電解研摩を施し、他方のアルミ合
金にFe-P(鉄‐リン合金)メッキ皮膜を形成させる方法
(特開昭58-146763号参照)、 一方のアルミ合金には電解研摩又は化学研摩によるエ
ッチング処理(以下「ECM処理」という)を施し、他方
のアルミ合金にはSiC(炭化ケイ素)粒子等を分散させ
たFe-Pメッキ皮膜を形成させる方法(特開昭60-165389
号参照)。
しかしこれらの方法はある程度の改善効果はみられるも
のの決して満足できるものではない。ちなみにアルミ合
金の中でも耐摩耗性のよい高シリコンアルミニウム合金
(規格:A390)を用いた場合、摩擦はアルミ合金組織中
の初晶シリコン(Hv900〜1100)と相手材(Feメッキ
材)の間で発生するため相手材の摩耗が増加し、その面
粗さが大となることで自身及び相手材とも摩耗が多くな
る。また荷重の高い領域で使用した時には、初晶シリコ
ンの割れ、脱落が発生して異物が入った場合と同じ現象
が現われ焼付荷重が低下する。
本発明は上記諸問題を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、温度によるクリアランス変化
を来たさない共に母材がアルミ合金でなる組合せ摺動部
材であって、しかも耐摩耗性、耐焼付性の優れた組合せ
摺動部材を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成し得る本発明の組合せ摺動部材は、共に
アルミニウム合金を母材とする一対の摺動部材であっ
て、一方の部材の摺動面にアルマイト層が形成され、他
方の部材の摺動面には硬さHv400〜900のクロム(Cr)メ
ッキ層が形成されていることを特徴とする。
本明細書において、「硬さ」とはHvで示される「ビッカ
ース硬さ」を意味する。
本発明は上記のように組合せると驚ろくべきことに従来
に比べ耐摩耗性、耐焼付性が格段に向上した摺動部材と
なり得ることを知見しなされたもので、以下に更に詳し
く説明する。
一方の部材であるアルマイト層形成部材は常法に従い、
アルマイト層を形成し得るアルミ合金を電解浴、例えば
硫酸浴、シュウ酸浴、これらの混酸浴等を用い、陽極側
で処理することにより得られる。このアルマイト皮膜の
硬さはHv150以上であればよい。それ以下ではアルマイ
ト層の摩耗が急増する。
他方の部材表面のCrメッキ層もまた常法によって電気メ
ッキされたものでよく、該Crメッキ層は自身及び相手材
の耐摩耗性、耐焼付性等を考慮して、硬さがHv400〜900
であり、厚さが好ましくは1〜150μmである。このよ
うなCrメッキ層は電解メッキ液濃度(クロム酸170〜280
g/l、硫酸0.7〜1.1g)や電流密度(20〜95A/dm2)を適
当に選定することにより形成できる。
本発明の組合せ摺動部材の母材である両アルミ合金の熱
膨張係数差は3×10-6/℃以下であるのが好ましい。こ
れ以上では高温(150℃)で使用し放冷した場合、潤滑
油回路中の異物がボディとバルブ間に残りスティックを
起こし易いためであり、3×10-6/℃以下では異物が残
ってもボディとバルブ間に若干の引っ掻き痕を生じさせ
るがスティックが発生することはないからである。
従って本組合せ摺動部材はピストン型式の摺動部材とし
て、特にはオートマチックトランスミッションの油路切
替装置のボディ及びバルブ用の組合せ摺動部材として好
適である。
(実施例) 以下に本発明の実施例を比較例とともに説明するが、こ
れにより本発明は何ら限定されるものではない。
実施例1 アルミ合金(JIS規格ADC12)を用いて大きさが外径35m
m、内径30mm、巾10mmの円筒片を作成し、次いでその外
周面に硫酸浴を用いて陽極酸化処理を施すことにより、
厚さ10μ、硬さHv300の酸化皮膜(アルマイト層)を有
する円筒試験片を作成した。
一方、16×6×10mmのアルミ合金鋳物(JIS規格ACIA)
片に無水クロム酸浴(250g/l)を用いて電流密度60A/dm
2、浴温55℃の条件でメッキ処理を行なうことにより、
厚さ30μ、硬さHv700のCrメッキ層を有し、16mm×6mm面
を試験面とするサイコロ試験片を作成した。
該サイコロ試験片と上記円筒試験片を組合せて下記の摩
耗試験に供した。
比較例1〜3 一方の円筒試験片及び他方のサイコロ試験片が第1表に
示す部材でなる、各種の組合せ試験片(比較例1〜3)
を作成し、実施例と同様に下記摩耗試験に供した。
摩耗試験 実施例1及び比較例1〜3の各組合せ試験片を順次摩擦
摩耗試験機にセットし、円筒試験片の外周面とサイコロ
試験片の16mm×6mm面を接触させ、それら試験片の接触
部に温度25℃の潤滑油(ATF:商品名「デクスロンII」)
を供給しながら荷重60kg、回転数160rpmにて円筒試験片
を30分間回転させる摩耗試験を行なった。なお円筒試験
片及びサイコロ試験片の表面粗さはそれぞれ0.8μRz及
び1.2μRzである。
この摩耗試験結果を第1図に示す。該図中、上半分は円
筒試験片の摩耗量(摩耗減量mg)を表わしており、下半
分はサイコロ試験片の摩耗量(摩耗痕深さμ)を表わし
ている。
第1図より、比較例1のアルマイト材とアルミ展伸材の
組合せ(A)では表面処理の施されていないサイコロ試
験片の摩耗が大きく、また比較例2のアルマイト材どう
しの組合せ(B)では円筒試験片の摩耗が大きくなるこ
とが判る。そして実施例1のアルマイト材とCrメッキ材
の組合せ(D)は母材が共にアルミ合金であるにも拘わ
らず、比較例3のアルマイト材と焼入れ鋼の組合せ
(C)よりも耐摩耗性に優れていることが、それらの円
筒試験片及びサイコロ試験片の摩耗量の比較から判る。
実施例2及び比較例4〜6 実施例2、比較例4,5及び6として其々第1表のD,A,B及
びCと同一の組合せ部材でできた、いずれも外径25.4c
m、内径20mm、長さ10mmの組合せ円筒試験片を作製し、
下記の焼付試験に供した。
焼付試験 実施例2、比較例4,5及び6の各組合せ円筒試験片の円
筒端面どうしを接触させ、潤滑油(商品名「キャッスル
モータオイル」5w-30)を供給し、回転数を1000rpmにし
て押圧荷重を10kgより700kgまで段階的に増加させ、こ
れにより焼付限度荷重を測定する焼付試験を行なった。
その結果を第2表に示す。
第2表から判るように実施例2の組合せ試験片は各比較
例のものに比べ耐焼付性に優れていることが確認され
た。
実施例3及び比較例7,8 第2図はオートマチックトランスミッションに内蔵され
る油圧切替装置3を示すものである。そのバルブボディ
1を、アルミニウム合金(JIS規格ADC10)を用いアルマ
イト化処理して製作した。またシフトバルブ2を、第1
表に示したB,C及びDの3種類のサイコロ試験片と同じ
材質のもので製作した。これらバルブ2と上記ボディ1
を組合せて得られた油圧切替装置3を実際に車両のトラ
ンスミッションに取付けて、バルブの90,000サイクル稼
働(100hr稼働)後の損傷状況を比較する耐久試験に付
した。なおバルブの外径を10mm、バルブとボディのクリ
アランスを40μmとした。
その結果をまとめて第3表に示す。比較例8のアルマイ
ト材と焼入れ鋼の組合せ(C)で製作されたものは40,0
00サイクル稼働後にスティックが生じてバルブが作動し
なくなった。また比較例7のアルマイト材どうしの組合
せ(B)で製作されたものは、スティックは起こらない
もののボディ及びバルブとも摩耗が大きかった。それに
比べ実施例3のアルマイト材とCrメッキ材の組合せ
(D)で製作されたものは第3表から判るように良好な
成績を示した。
(発明の効果) 本発明の組合せ摺動部材は、従来のアルミ合金どうしを
組合せた摺動部材と比較して、耐焼付性で2倍、耐摩耗
性では2〜30倍と極めて優れた性能を示す。
従がって、苛酷な摺動条件下に置かれるピストン型式の
摺動部材として用いることができる。そしてピストン型
式で用いた場合、本発明の組合せ摺動部材は共に母材が
アルミ合金であるため、熱膨張によるクリアランス変化
が少なく、スティックを発生させない。
その上、アルミ合金と鋼材の組合せ摺動部材よりも耐摩
耗性、耐焼付性に優れているため、それに代えて本組合
せ摺動部材を用いることができ、摺動部品の軽量化に寄
与する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の組合せ摺動部材の摩耗試験結
果を比較例のそれと対比して示す図、 第2図はオートマチックトランスミッションに用いられ
る油路切替装置のピストン型摺動部の構造を示す図であ
る。 図中、 1……バルブボディ、2……シフトバルブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−1244(JP,A) 特開 昭60−33391(JP,A) 特開 昭54−62414(JP,A) 実開 昭53−112615(JP,U)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共にアルミニウム合金を母材とする一対の
    摺動部材であって、一方の部材の摺動面にアルマイト層
    が形成され、他方の部材の摺動面に硬さHv400〜900のク
    ロムメッキ層が形成されていることを特徴とする組合せ
    摺動部材。
  2. 【請求項2】一方の部材がボディ、他方の部材がバルブ
    のピストン型式の摺動部材であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の組合せ摺動部材。
  3. 【請求項3】ピストン型式の摺動部材がオートマチック
    トランスミッションの油路切替装置のボディ及びバルブ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の組
    合せ摺動部材。
  4. 【請求項4】一方の部材のアルミニウム合金と他方の部
    材のアルミニウム合金の熱膨張係数の差が3×10-6/℃
    以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
    2項又は第3項記載の組合せ摺動部材。
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