JPH08151952A - 低摩擦性摺動部材 - Google Patents

低摩擦性摺動部材

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JPH08151952A
JPH08151952A JP6317621A JP31762194A JPH08151952A JP H08151952 A JPH08151952 A JP H08151952A JP 6317621 A JP6317621 A JP 6317621A JP 31762194 A JP31762194 A JP 31762194A JP H08151952 A JPH08151952 A JP H08151952A
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JP
Japan
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sliding member
region
lubricating oil
contact angle
lubrication region
Prior art date
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Pending
Application number
JP6317621A
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English (en)
Inventor
Hidenori Kita
英紀 北
Yasuaki Unno
泰明 海野
Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP97100310A priority patent/EP0776871A1/en
Priority to EP95101420A priority patent/EP0668253B1/en
Priority to US08/383,114 priority patent/US5846644A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 潤滑油とともに使用される摺動部材の表面全
体にわたって摺動時の摩擦係数が小さく、長期間の使用
に対しても摩耗しにくい低摩擦性摺動部材を提供する。 【構成】 本発明の低摩擦性摺動部材においては、材料
表面の境界潤滑領域から該境界領域に隣接する混合潤滑
領域に至る領域7には、潤滑油に対する接触角の小さく
濡れ性の良い第1の材料5を配し、また混合潤滑領域に
隣接する流体潤滑領域8には、潤滑油に対する接触角が
第1材料よりも大きく濡れ性が劣る第2材料6を配して
いる。したがって、摺動部材表面の各領域上の潤滑油の
状態に応じた適切な材料が配置されているので、摺動部
材表面全体にわたって一様に摩擦係数を小さくすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は摺動部材、特に潤滑油と
ともに使用される摺動部材に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンのシリンダとシリンダ内を往復
運動するピストンのように、摺動部材として使用される
ものは耐磨耗性に優れていること、すなわち、摺動時の
摩擦係数が小さいことが必要である。また、摺動部材は
摺動時の摩擦係数を小さくするために、通常潤滑油とと
もに使用される。したがって、一般に摺動部材は潤滑油
の濡れ性が良いことが必要である。
【0003】潤滑油とともに使用される摺動部材の摩擦
特性を評価する場合、いわゆる流体潤滑理論に基づい
て、摺動部材表面を境界潤滑領域から該境界領域に隣接
する混合潤滑領域に至る領域と混合潤滑領域に隣接する
流体潤滑領域の2つの領域に分けて、摩擦特性を評価す
る方法がある。この方法によると、いわゆるストライベ
ック曲線として知られているように、2つの領域間で摩
擦特性が大きく変化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】摺動部材の摩擦特性を
改善する上で、摺動部材表面の境界潤滑領域から該境界
領域に隣接する混合潤滑領域にかけての領域に濡れ性の
良い材料を使用することが効果的であることが知られて
いる。
【0005】また、スキ−板の開発等において、部材表
面の流体潤滑領域に濡れ性の良い材料と濡れ性の悪い材
料を組合せて使用することが、摩擦特性を改善し、スキ
−板の滑りを良くする上で効果的であることが知られて
いる。
【0006】しかしながら、上記2つの従来例は、1つ
の摺動部材がその表面に境界潤滑領域から該境界領域に
隣接する混合潤滑領域に至る領域と混合潤滑領域に隣接
する流体潤滑領域の2つの領域を有する場合には効果的
ではない。
【0007】さらに、特開昭62−127454号公報
には、耐摩耗性の摺動部材として、酸化物等が5〜25
重量%と黒鉛が2〜15重量%と残りがFeとからなる
複合焼結体が開示されている。しかしながら、この公報
には、摺動部材表面を上述した2つの領域に分けて考え
ること自体が何ら開示されていない。
【0008】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、表面に境界潤滑領域か
ら該境界領域に隣接する混合潤滑領域に至る領域と混合
潤滑領域に隣接する流体潤滑領域の2つの領域を有する
摺動部材に対して、摺動部材の表面全体にわたって摺動
時の摩擦係数が小さく、長期間の使用に対しても摩耗し
にくい低摩擦性摺動部材を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、潤滑油とともに使用される低摩擦
性摺動部材において、前記部材表面の境界潤滑領域から
該境界領域に隣接する混合潤滑領域に至る領域を構成す
る第1材料であって、前記第1材料表面に付着した潤滑
油に対して第1の接触角を有する第1材料と、前記混合
潤滑領域に隣接する流体潤滑領域を構成する第2材料で
あって、前記第2材料表面に付着した前記潤滑油に対し
て前記第1の接触角よりも大きな第2の接触角を有する
第2材料とを含むことを特徴とする低摩擦性摺動部材が
提供される。
【0010】
【作用】本発明の低摩擦性摺動部材においては、部材表
面の境界潤滑領域から該境界領域に隣接する混合潤滑領
域に至る領域には、潤滑油に対する接触角の小さく濡れ
性の良い第1の材料を配し、また混合潤滑領域に隣接す
る流体潤滑領域には、潤滑油に対する接触角が第1材料
よりも大きく濡れ性が劣る第2材料を配している。した
がって、摺動部材表面の各領域上の潤滑油の状態に応じ
た適切な材料が配置されているので、摺動部材表面全体
にわたって一様に摩擦係数を小さくすることができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。表1は、摺動部材として利用可能な材
料の潤滑油の接触角を測定した結果を示した表である。
(A)プレ−ト材の(1)から(10)までの材料はシ
リンダ−・ライナ用として利用されるものであり、
(B)ピン材の(1)から(3)までの材料はピストン
・ピン用として利用されるものである。10個のプレ−
ト材の内、(6)から(9)までのFe34 /Fe、
Fe34 /Al23 、FeS/Al23 、および
Fe34 /Si34 、Fe−Si/Si34 の5
つの複合材料は、接触角が小さく潤滑油の濡れ性がよ
い。すなわち、Fe酸化物またはFe硫化物を用いた複
合材料は接触角が約11度以下と小さく濡れ性がよい。
(なお、上記において、A/Bは、B中にAが分散され
た複合材であることを示す。)
【0012】これに対して、(1)から(5)までの材
料、すなわちZrO2 、Al23、Cr23 、Si3
4 、Al23 /ZrO2 、およびAl23 /M
gOと(10)の鋳鉄の場合は、接触角が約25度以上
と大きく潤滑油の濡れ性がよくない。また、3つのピン
材のうち、(2)のイオン窒化鉄は比較的接触角が小さ
く濡れ性が良いが、他の2つのCrメッキ鋳鉄およびS
34 は、接触角が大きく潤滑油の濡れ性がよくな
い。
【0013】
【表1】
【0014】図1は、表1の中から選択された材料の摩
擦特性を示した図である。同図はいわゆるストライベッ
ク曲線を求めたものであり、横軸は((速度x粘度)/
荷重)の対数であり、縦軸は摩擦係数である。線1で表
される特性は、プレ−ト材として鋳鉄を選択し、ピン材
としてCrメッキ鋳鉄を選択したものである。すなわ
ち、従来の濡れ性の良くない材料同志の組合せである。
線2で表される特性は、プレ−ト材としてFe34
Feを選択し、ピン材としてイオン窒化鉄を選択したも
のである。すなわち、濡れ性の良い材料同志の組合せで
ある。また、線3で表される特性は、プレ−ト材として
ZrO2 を選択し、ピン材としてイオン窒化鉄を選択し
たものである。すなわち、濡れ性の良くない材料と濡れ
性の良い材料の組合せである。
【0015】図1から、((速度x粘度)/荷重)の対
数の値が小さい、いわゆる境界〜混合潤滑領域におい
て、濡れ性の良い材料同志の組合せである(2:Fe3
4 /Fe、イオン窒化鉄)の摩擦係数が他の2つに比
べて小さくなっていることがわかる。また、((速度x
粘度)/荷重)の対数の値が大きい、いわゆる流体潤滑
領域においては、濡れ性の良くない材料と濡れ性の良い
材料の組合せである(3:ZrO2 、イオン窒化鉄)の
摩擦係数が他の2つに比べて小さくなっている。したが
って、摺動部材として表面の境界〜混合潤滑領域におい
てはFe34 /Feとイオン窒化鉄との組合せを用
い、流体潤滑領域においてはZrO2 とイオン窒化鉄と
の組合せを用いることにより、摺動部材表面全体にわた
って摩擦係数を小さくすることができる。また、表1の
結果から、Fe34 /Feの代わりに、Fe34
Al23 、FeS/Al23 、またはFe34
Si34 、Fe−Si/Si34 を用いても同様な
結果が得られる。
【0016】図2は、本発明の一実施例の材料の組合せ
をシリンダ−・ライナに適用した場合の構成図である。
同図において、シリンダ−・ライナの基体4は鋳鉄製で
ある。この基体4の表面上の境界〜混合潤滑領域7に
は、濡れ性の良いFe34 /Fe複合材料5が形成さ
れている。また、基体4の表面上の流体潤滑領域8に
は、濡れ性の良くないZrO2 材料6が溶射によって形
成されている。Fe34/Feの代わりに、Fe34
/Al23 、FeS/Al23 、またはFe34
/Si34 、Fe−Si/Si34 を用いても良
いことは、図1の場合と同様である。
【0017】図3は、図2の本発明の構成によるシリン
ダ−・ライナを用いて、エンジンのベンチ・マ−ク・テ
ストを行った場合の摩擦損失を示す図である。すなわ
ち、基体4上の材料として、上述したFe34 /Fe
とZrO2 の組合せを用いている。また、使用したピス
トン・リングはイオン窒化鋳鉄製である。図3から、エ
ンジンの回転数に拘らず、本発明のシリンダ−・ライナ
10の摩擦損失は、従来部材11の摩擦損失の約半分に
減少している。したがって、本発明の複合材料を用いた
シリンダ−・ライナは、低摩擦性摺動部材として充分に
機能するものである。
【0018】以上好ましい施例について説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能であ
る。例えば、シリンダ−・ライナ用材料として、Fe3
4 /FeとZrO2 の組合せを用いる代わりに、Fe
34 /Al23 、FeS/Al23 、またはFe
34 /Si34 、Fe−Si/Si34 とZrO
2 の組合せを用いても、良好な摩擦特性を得ることがで
きる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低摩擦性
摺動部材は、部材表面の境界潤滑領域から該境界領域に
隣接する混合潤滑領域に至る領域には、潤滑油に対する
接触角の小さく濡れ性の良い第1の材料を配し、また混
合潤滑領域に隣接する流体潤滑領域には、潤滑油に対す
る接触角が第1材料よりも大きく濡れ性が劣る第2材料
を配している。したがって、摺動部材表面の各領域上の
潤滑油の状態に応じた適切な材料が配置されているの
で、摺動部材表面全体にわたって一様に摩擦係数を小さ
くすることができる。特に、本発明の低摩擦性摺動部材
を、エンジンのシリンダ−・ライナに適用し、一方相手
材であるピストンリング材として、濡れ性の良い材料で
構成した場合、摩擦損失をエンジンの回転数に拘らず、
従来材の約半分に減少させることができ、長期間の使用
に対しても摩耗しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】材料の摩擦特性を示した図である。
【図2】本発明の一実施例の材料の組合せをシリンダ−
・ライナに適用した場合の構成図である。
【図3】図2の本発明の構成によるシリンダ−・ライナ
を用いて、エンジンのベンチ・マ−ク・テストを行った
場合の摩擦損失の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1 本発明の複合材料の組合せの摩擦特性 2 本発明の複合材料の組合せの摩擦特性 3 従来材の組合せの摩擦特性 4 シリンダ−・ライナの基体 5 第1材料 6 第2材料 7 部材表面の境界潤滑領域から混合潤滑領域に至る領
域 8 部材表面の流体潤滑領域 10 本発明の一実施例の摺動部材の摩擦損失 11 従来部材の摩擦損失

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潤滑油とともに使用される低摩擦性摺動部
    材において、 前記部材表面の境界潤滑領域から混合潤滑領域に至る領
    域を構成する第1材料であって、前記第1材料表面に付
    着した潤滑油に対して第1の接触角を有する第1材料
    と、 前記混合潤滑領域に隣接する流体潤滑領域を構成する第
    2材料であって、前記第2材料表面に付着した前記潤滑
    油に対して前記第1の接触角よりも大きな第2の接触角
    を有する第2材料とを含むことを特徴とする低摩擦性摺
    動部材。
  2. 【請求項2】前記第1の接触角が約11度以下であり、
    前記第2の接触角が約25度以上であることを特徴とす
    る請求項1記載の低摩擦性摺動部材。
  3. 【請求項3】前記第1材料がFe34 /Fe、Fe3
    4 /Al23 、FeS/Al23 、およびFe3
    4 /Si34 、Fe−Si/Si34 の中から選
    ばれた1つの複合材料であることを特徴とする請求項1
    記載の低摩擦性摺動部材。
  4. 【請求項4】前記第2材料がZrO2 、Al23 、C
    23 、Si34 、Al23ZrO2 、Al23
    MgO、およびCrメッキ鋳鉄の中から選ばれた1つ
    の材料であることを特徴とする請求項1記載の低摩擦性
    摺動部材。
  5. 【請求項5】前記低摩擦性摺動部材がシリンダ−・ライ
    ナであることを特徴とする請求項1乃至4記載の低摩擦
    性摺動部材。
JP6317621A 1994-02-03 1994-11-28 低摩擦性摺動部材 Pending JPH08151952A (ja)

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JP6317621A JPH08151952A (ja) 1994-11-28 1994-11-28 低摩擦性摺動部材
DE69518447T DE69518447T2 (de) 1994-02-03 1995-02-02 Verbundkörper mit geringem Reibungskoeffizienten für Gleitteil
EP97100310A EP0776871A1 (en) 1994-02-03 1995-02-02 Low frictional composite material for sliding member
EP95101420A EP0668253B1 (en) 1994-02-03 1995-02-02 Low frictional composite material for sliding member
US08/383,114 US5846644A (en) 1994-02-03 1995-02-03 Low friction engine cylinder and production method therefor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014181562A1 (ja) 2013-05-09 2014-11-13 大豊工業株式会社 摺動部材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014181562A1 (ja) 2013-05-09 2014-11-13 大豊工業株式会社 摺動部材

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