JPS589160B2 - シユウドウキコウ - Google Patents

シユウドウキコウ

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Publication number
JPS589160B2
JPS589160B2 JP753364A JP336475A JPS589160B2 JP S589160 B2 JPS589160 B2 JP S589160B2 JP 753364 A JP753364 A JP 753364A JP 336475 A JP336475 A JP 336475A JP S589160 B2 JPS589160 B2 JP S589160B2
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JP
Japan
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dispersed
coating
composite
layer
sic
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Expired
Application number
JP753364A
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English (en)
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JPS5178712A (ja
Inventor
山内甫
渡辺保
品田学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Corp
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Riken Corp
Suzuki Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Corp, Suzuki Motor Corp filed Critical Riken Corp
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Publication of JPS5178712A publication Critical patent/JPS5178712A/ja
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はSiCを分散させたNi層を形成した第1の摺
動面と、この第1の摺動面に接触しつつこれに対して相
対的に移動する第2の摺動面とによって構成された摺動
機構に関するものてあつく特に往復動内燃機関(レシプ
ロエンジン)に適用するのに最適な摺動機構を提供する
ものである。
従来此種のエンジンのシリンダには鋳鉄が広く使用され
、シリンダブロックがAl台金製の場合にはシリンダ摺
動面に鋳鉄製シリンダライチが嵌入若しくは鋳包みされ
る。
ところがこの鋳包みの場合、鋳包みに際しての熱的影響
によって鋳鉄の組織が変化し、この結果耐摩耗性及び耐
焼付性が不良となる またシリンダライチを嵌入する場
合は原価高となって経済的にみて好ましくない。
こうした問題を解決しかつまた放熱性の向上を目的とし
て、SiCを分散させたNiメツキ層(以下Ni複合分
散被膜という。
)を摺動面に施こしたA/合金製シリンダブロックを用
いることが最近になって検討され、一部で採用されて来
てはいるが、未だ広く実用化されるに至っていない。
この理由としてはNi複合分散被膜と組合せて用1いる
適当な摺動部材が開発されていないことが挙げられる。
Ni複合分散被膜は硬いSiC微粒子なNiメツキ層中
に分散させたものからなっていて、耐摩耗性及び耐焼付
性に優れ、ロータリーエンジンのセンターハウジングに
既に採用されている この場合この複合メッキ層と組合
せて使用される摺動部材はTi−C系焼結材からなって
いるが、この焼結材は脆く、バネ性に欠け然も被剛性に
劣る。
従ってTi−C系焼結材は苛酷な条件下で使用されるピ
ストンリングの構成材料としては不適当であり、使用分
野が自ら限定される。
また、ピストンリングに従来から使用されている各種鋳
鉄や硬質クロムメッキはNi複合分散被膜と組合せて使
用した場合、耐摩耗性が不十分であるか、或いはNi複
合分散被膜の摩耗が甚しく、何れにしても満足出来るも
のは見当らない。
本発明は上述の如き欠陥を是正すべく発明されたもので
あって、SiCを分散させたNi層(Ni複合分散被膜
)を例えば電気メッキにより形成した第1の摺動面(例
えばレ7プロエンジンのシリンダ内壁面)と、この第1
の摺動面に接触しつつこれに対して相対的に摺動する第
2の摺動面(例えばレシプロエンジンのピストンリング
外周面)とによって構成され、この第2の摺動面にSi
Cが分散されているFe層を形成したことを特徴とする
摺動機構に係るものである。
このように構Rすることによって、Ni複合分散層に対
して耐埒耗性の極めて良好なる摺動面を形成出来、然も
Ni複合分散被膜の摩耗も著しく減少させることが出来
る。
なお上述のFe層の厚みは5〜200μであってよく、
50μ以上、例えば70〜120μであるのが好ましい
またこのFe層中に分散させるSiCは0.1〜30μ
、好ましくは1〜10μの粒径な有していてよく、また
Fe層中での面積比率は5〜60%(一般的には20〜
25%)であってもよい。
また上述のNi層の厚さは100〜150μであるのが
好ましく、このNi層中に分散したSiCの粒径は5μ
程度であるのが好ましい。
次に本発明をレシプロエンジンに適用した実施例を図面
に付き述べる まず第1図に付きシリンダ及びピストン部分の構成を説
明する。
シリンダ1はAl合金製であって、その内壁面にはSi
Cを分散させたNi複合分散被膜2が電気メッキにより
厚さ120μ程度に一様に形成されている。
シリンダ1の内側空間には往復動可能なピストン3が配
されている。
このピストンはクラウン部4と、このクラウン部に連結
されたスカート部5と、クランク連接棒6とによって構
成されている。
クラウン部4の外周に設けられたリング状溝7にはねず
み鋳鉄又は球状黒鉛棒状を母材とするピストンリング8
が嵌め込まれている。
これはピストンリングはシリンダ1のNi複合分散被膜
2表面にて密着摺動し、パッキング作用を有している。
ピストンリング8の外周面には第2図及び第3図に示す
如く、SiCを分散させたFe層、即ちFe複合分散被
膜9が電気メッキにより100μ程度の厚さに形成され
、このFe複合分散被膜中には5μ程度の粒径のSiC
粒子が一様に分散している。
この分散状態は第4図に明示するように一様であって、
黒色のSiC粒子が白色のFe中に面積比率5〜60%
例えば25係程度で分散している 次に本発明による摺動機構の耐摩耗試験について説明す
る。
この場台第5図に示す摩耗試験機を用いた。
即ち、ステータ10として使用した円板はAC8AにN
i複合分散被膜12を電気メッキにより150〜200
μの厚さに形成し、しかる後にはホーニング仕上げして
製作されるステータ10は保持具11のほゞ中央に取付
けられる。
またロータ13としては5mm角で長さ8mmのものを
用い、この表面にはステータ側と接触するメニキ硬さH
,:500〜600,厚さ100μ程バのFe複台分散
被膜14が電気メッキにより施こされている。
この分散被膜はFeメッキ層中に平均粒径5μ程度のS
iC粒子が分散したものであつで、通常のFeメツキ浴
中に100g/lのSiCを添加した状態で電気メッキ
を行うこといより容易に形成される この試験に際してはステータ側からモータオイル脊30
からなる潤滑油油温80゜Cを供給し、ステータ側から
ロータ側へ油圧を加え、これによつてステータ10とロ
ータ13とを60kg/cm2の接触面圧で以って密接
させる。
この状態でロータ仙持具15を回転させ、ステータ10
との間の摩擦速度を5通り、即ち4m/sec、6m/
sec、7m/Sec、8m/Secに夫々変化させ、
全体としてステータ10のNi複合分散被膜12上での
ロータ13の摺動距離が100kmとなるようにした′
試験結果は第6図に示す通りである。
第6図において、異常摩耗とは、Ni複合分散被膜が消
失して、母材までが摩耗したことを示す。
本発明によるピストンリング材料〔V〕がロータ13及
びステータ10共に極めて良好な耐摩耗性を付与してい
ることを示している。
即ち、ロータ13としてHRB105〜106の普通鋳
鉄(C3.6%、Si2.7%、Mn0.75%、P0
.49%、S0.10%、Cr0.33%)、HRC3
2〜34の微粒黒鉛炭化物晶出合金鋳鉄(C3,1%、
Si2.0%、Mn0.9%、P0.2%、80.09
%、CrO.60%、Mo0.5%)を用いたもの〔I
〕及び(II〕比べると特にロータ13の耐摩耗性が非
常に改善されることが分る。
また、ロータ13の表面に前記Ni複合分散被膜を施こ
したもの(IV)、および一般に耐傘耗性表面処理に用
いられる硬質クロムメッキを施したもの(■)と比べて
も非常に摩耗が少なくなり、ロータリーエンジンに用い
られるTiC系焼結材を用いたもの〔■〕とほゞ同程度
の良好な耐摩耗性を示している またステータ10とロータ13のそれぞれの表面に前記
(V)の場合と同様のFe複合分散被膜を施して前記摩
耗試験を行なった結果と比べても、本実施例は極めてす
ぐれた耐摩耗性を示している次に本発明による摺動機構
をボア径57mmφ、2サイクル単気筒空冷ガソリンエ
ンジンに適用して従来のものとの耐摩耗性比較を行った
ところ第7図に示す結果が得られた。
この場合本発明によるピストンリング(V)は、HRB
107〜109の球状黒鉛鋳鉄(C3.9%、Si2.
8%、Mn0.65%、P0.05%)を母材とした5
7mmφ×1.5mm×2mmのリングの外周摺動面に
厚さ100μの前記Fe複合分散被膜を施こしたもので
あるまた比較のために前記微粒黒鉛炭化物晶出合金鋳鉄
及びHRB110〜113の片状黒鉛ベーナイト鋳鉄(
C3.2%、Si2.65%、Mn0.57%、p0.
05%、Cr0.32%、Mo1.1%、Ni0.9%
)からなるピストンリング(■)及び〔I〕′を用いた
シリンダブロックはNi複合分散被膜を施こしたAl合
金からなるものを用い、35時間の耐久ベンチテスト(
8500rpm、3/4負荷)を行った。
また、ピストンリングの外周摺動面とシリンダブロック
とに厚さ100μの前記Ni複合分散被膜を施こしたも
の〔■〕、および前記Fe複合分散被膜を施こしたもの
〔■〕について、前記耐久ベンチテストを行なった。
第7図から理解されるように、本発明によるピストンリ
ング材(V)は、片状黒鉛ベーナイト鋳鉄のもの〔I〕
′を100%としたときに、それ自身の摩耗、即ちC寸
(あい口間隙)の増大が20.5数%と極めて少なく、
また相手のNi複合分散被膜(シリンダ側)の上死点に
おける段付摩耗比率も著しく低下する。
以上説明したように、本実施例によるピストンリング材
はNi複台分散被膜と組合せて使用した場合、従来の材
料や硬質Crメツキ等に比べて優れた耐久性を有し、か
つまた相手材であるNi複合分散被膜の摩耗も著しく減
少させることが出来る。
またFe複合分散被膜は電気メッキにより形成出来るた
め種々の母材(Fe系、Al系等)をも使用可能であり
、然も製造コストが少なくて済む。
以上本発明を一実施例に基いて説明したが、本発明の技
術的思想に基いて更に変形が可能であることが理解され
よう、例えばシリンダ側にFe複合分散被膜を形成し、
ピストンリング側にNi複合分散被膜を形成するように
しても、耐摩耗註は上述した実施例と同様に良好である
また本発明をレンプロエンジン以外の摺動機構にも勿論
適用可能である。
本発明は上述の如く、SiCが分散されているNi層を
形成した第1の摺動面と、SiCが分散されているFe
層を形成した第2の摺動面を組み合わせるようにしたの
で、従来のものに比べて第1及び第2の摺動面側の耐久
性を向上させ、この耐摩耗性を大巾に改良することが出
来る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明をレンプロエンジンに適用した一実施例を
示すものであって、第1図はシリンダ及びピストン部分
の部分断面図、第2図はピストンリングの平面図、第3
図は第2図における■一■線拡大断面図、第4図はピス
トンリング外周面にSiC分散Feメツギ被膜形成後に
研摩された表面の顕微鏡写真、第5図は本発明によるピ
ストンリングの耐摩耗試験に用いられる試験機の断面図
、第6図はこの試験機kよる耐摩耗試験の結果を示す比
較図、第7図は空冷エンジンで耐摩耗試験した結果を示
す比較図で.ある。 なお図面に用いられている符号において、1はシリンダ
、2はNi複台分散被膜、3はピストン、8はピストン
リング、9はFe複合分散被膜である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 SiCが分散されているNi層を形成した第1の摺
    動面と、この第1の摺動面に接触して相対的に摺動する
    第2の摺動面とによって構成され、この第2の摺動面に
    、SiCが分散されているFe層を形成したことを特徴
    とする摺動機構。
JP753364A 1974-12-28 1974-12-28 シユウドウキコウ Expired JPS589160B2 (ja)

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JPS5178712A JPS5178712A (ja) 1976-07-08
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Families Citing this family (5)

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JPS538409U (ja) * 1976-07-07 1978-01-24
JPS56157352U (ja) * 1980-04-24 1981-11-24
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4948050A (ja) * 1972-09-13 1974-05-09

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