JPS5928107Y2

JPS5928107Y2 - シリンダとピストンの組み合わせ

Info

Publication number: JPS5928107Y2
Application number: JP10450178U
Authority: JP
Inventors: 幸二梅沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-07-29
Filing date: 1978-07-29
Publication date: 1984-08-14
Also published as: JPS5520695U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は内燃機関に於るシリンダ（シリンダライナー、
またはスリーブの形態をも含む）とピストンとの組み合
わせに係る。

近時、内燃機関の使用条件は１す１す苛酷となり、その
ためそれに対処し得る優れた機関が要求されている。

そのため、シリンダとピストンとの関係にあってはシリ
ンダ摺動面とピストン外表面との間隙をでき得る限り小
さくしたり、シリンダ摺動面に対しては優れた耐摩耗性
を与える等種々の策が講じられている。

そして、特にディーゼルエンジンに於ては、シリンダ摺
動面にリン酸塩被膜を施し耐摩耗性を付与したシリンダ
が使用され、その優秀性を立証している。

一方、近時軽量化や熱伝導の問題からピストンの材質を
鉄からアルミニウム合金に置換する傾向にあり、ピスト
ンをアルミニウム合金製とすることが多くなった。

ところが、リン酸塩被膜を施したシリンダとアルミニウ
ム製ピストンとを組み合わせて使用すると、使用初期に
、ピストンの首振りに伴う、シリンダ摺動面とピストン
外表面との接触によって、激しいスカッフィングを特に
ピストン側に生ずることが明らかとなった。

この初期のスカッフィングが発生すると焼付を生じエン
ジン停止にいたると言う大きな事故となるばかりでなく
少しのスカッフィングでも大きな後遺症を残し、潤滑油
消費量の増大等多くの悪影響を招くものである。

この激しいスカッフィングの原因は、ピストンの首振り
に伴う、シリンダ摺動面とピストン外表面の激しい接触
によって、スカッフィングを生ずると共にリン酸塩被膜
の結晶が脱落し、この結晶が極めて小さいシリンダ摺動
面とピストン外表面の間隙に介在しアブレッシブ摩耗を
誘発することと、軟質なアルミニウム合金製ピストンが
シリンダ摺動面と接触すること等が相俟って生ずるであ
ろうと推論される。

本考案は、上述状況に鑑みて、従来欠陥を功みに解決し
たシリンダとピストンとの組み合わせを提供しようとす
るものである。

即ち、シリンダの摺動面に対し、リン酸塩被膜を施した
シリンダに対し、アルミニウム合金製ピストンにして、
外表面には銅メッキの施されたピストンを組み合わせた
シリンダとピストンの組み合わせである。

以下、添付図面に沿って本考案を詳細に説明する。

シリンダライナ１の摺動面１１にはリン酸塩被膜６が施
されており、一方ピストン２はアルミニウム合金製ピス
トンが用いられている。

このアルミニウム合金製ピストン２の外表面２１には、
銅メッキ３が施されている。

なお図中４はピストンリング溝、５はピストンリングを
それぞれ示す。

この様に構成することによってピストンの首振りに伴っ
て、シリンダ摺動面にピストンの外表面が接触しても、
ピストンの外表面に軟質の銅メッキが施されているため
に、シリンダ摺動面に設けられたリン酸塩被膜の結晶を
脱落させることがなく、もって、運転初期のアブレツシ
ブ摩耗を顕著に防止し、しかも、銅は熱伝導性が優れて
いるため接触に伴う摺動発熱を速やかに放熱し得ること
から、スカッフィングを顕著に防止し得るものである。

この時、リン酸塩被膜をナイロンブラシあるいは、軟質
砥石等によって、上層結晶をつぶした形のリン酸塩被膜
となしておくことは、ピストンの外表面が接触した場合
、リン酸塩被膜の結晶が脱落しにくくなるため、極めて
効果的である。

上述の如き作動が運転初期に行なわれ、次第にシリンダ
摺動面とピストン外表面との馴染みが付くと即ち、定常
摩耗域に入るとシリンダの耐スカッフィング性が重要視
される。

そのため、シリンダ摺動面に施されるリン酸塩被膜処理
に伴って特にパーライト基地部分に形成されるリン酸の
腐蝕作用による凹み部所謂、エッチピットをシリンダ摺
動面にほぼ均一に分布する如くなし、しかも面積比で１
５％以上有する如く設けることが望寸しい。

この様に、構成することによってエッチピット部分に潤
滑油が保持されもって運転初期に於る潤滑油保持性はも
ちろん定常摩耗域に入っても良好に作用し、もって優れ
た耐スカッフィング性を有する。

この場合、シリンダ母材をボロン鋳鉄等炭化物を有する
材料を用いた場合には、この炭化物とエッチピットとの
相乗作用により、より効果的である。

な卦、このエッチピットが面積比で１５％以下では目的
とする潤滑油保持性を得ることができないため、エッチ
ピットは面積比で１５係以上設ける必要がある。

また、ピストンの首振りに伴うシリンダ摺動面とピスト
ン外表面との接触状態即ち、スカッフィング発生状態を
観察するとピストンスカート部分がほとんどであること
が判明しているため、前記したピストン外表面に施す銅
メッキを第２図に示す如くピストンスカート部分２２の
みに施してその効果の確認をした結果、充分初期の目的
を達成し得たため、銅メッキはピストンスカート部分の
みに施してもよいものである。

この時にはメッキコストの低減が期待し得る。

更にまた、前記した銅メッキ及びリン酸塩被膜の厚さに
ついてであるが、銅メッキについては０．２μ以下では
目的とする耐スカッフィングの効果が発揮できないばか
りでなく、メッキの作業の困難を伴うため０．２μ以上
形成する必要があり、一方リン酸塩被膜については、１
μ以上必要である。

即ち、１μ以下では目的とするシリンダ摺動面の耐摩耗
性及び耐スカッフィング性を付与することが困難なため
である。

以上説明から明らかな如く、本願はシリンダ摺動面にリ
ン酸塩被膜を施したシリンダに対し、アルミニウム製ピ
ストンにして、外表面には銅メッキの施されたピストン
を組み合わせることによって、ピストンの首振りに伴っ
てピストン外表面がシリンダ摺動面に接触してもリン酸
塩被膜の結晶を脱落させることがなく、しかも接触に伴
う発熱も速やかに放熱し得るため運転初期のスカッフィ
ングが顕著に防止されるものであり、しかも定常摩耗域
にあっては良好なる耐スカッフィング性が発揮されるも
のであり、本願の組み合わせによるところの効果は極め
て犬である。

なふ・、前記した銅メッキは純銅メッキに限らず、銅合
金メッキ等でも同様の効果を奏することは言う昔でもな
いことである。

以下、本願組み合わせの優秀性を立証するために下記の
如く試験を行った。

内径１０５ｍｍ、外径１３６ｍｍ、厚さ７．Ｏｒｒｒｍ
の円板状試料（材料成分：Ｔ−Ｃ３，４８、Ｓｉ２．
１２゜ＭｎＯ，６７、Ｐｏ、２８、Ｓｏ、０４、
Ｂｏ、０８１。

残Ｆｅ全て重量％、硬さ：ＨＲＢ１０２）の外表面にＭ
ｎ系リン酸塩被膜を４μ形成した試料及び同一円板状試
料にＺｎ系リン酸塩被膜を１．５μ形成した試料をそれ
ぞれ５枚づつ作成し、画処理とも１枚は、Ｃｒ酸処理を
施して被膜を除去し、前記したエッチピットのみを残し
た試料を作成した。

この時のエッチピットの占る量はＭｎ系リン酸塩被膜の
方が３３係（面積比）でありＺｎ系リン酸塩被膜の方が
３１％（面積比）であった。

一方、縦１８．０ｍｍ、横１．２．０ｍｍ、厚さ５．
０ｍｍの方形試料（材質：ＪＩＳ−ＡＣ８Ａ、硬さ：Ｈ
Ｂ９８）を１０個作威し、２個を残し他の試料の外表面
には弗化アルミニウム被膜（厚さ２．μ）２個、クロム
メッキ（厚さ８０μ）２個、銅メッキ（厚さ２０μ）４
個、をそれぞれ施した試料を作成した。

このように作成した試料を回転式スカッフィング試験機
を用い、前記、方形試料を固定片とし、この固定片を円
板状試料上面にそれぞれ圧接し、その圧接面に対し、常
時潤滑油を供給しつつ、円板状試料を回転させ、一定時
間走行させ、スカッフィングを発生しないときは、圧接
荷重を漸次増大せしめ、スカッフィングの発生する限界
荷重を求めた。

（試験条件）すべり速度：５ｍ／ｓｅｃ面圧：初め１０Ｋｇ／ｃａｌでスタートし、５分毎に
１０Ｋｇ／ｃｒｒｆ増加させ焼付にいたる昔で潤滑油：
ダフニオイル＃６５＋白灯油混合比（１：１）油量：０．１／ｉ／ｍｉｎ油温：５００Ｃ（油槽内）上記、試験結果は下記の通りあった。

以上試験結果より明らかな如く、本考案に於る組み合わ
せが他の組み合わせに比し、Ｍｎ系及びＺｎ系リン酸塩
被膜ともに著しく優秀であること及びエッチピットの効
果が立証された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す要部断面図、第２図は
本考案の他の実施例を示す断面図である。付号の説明、１・・・シリンダライナ、１１・・・シリ
ンダライナ摺動面、２・・・ピストン、２１・・・ピス
トン外表面、２２・・・ピストンスカート部、３・・・
銅メッキ、４・・・ピストンリング溝、グ、６・・・リン酸塩被膜。５・・・ピストンリン

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）シリンダの摺動面に燐酸塩被膜を施したシリ
ンダに対し、アルミニウム合金製ピストンにして外表面
には銅メッキの施されたピストンを組み合わせたことを
特徴とするシリンダとピストンとの組み合わせ。
（２）前記、外表面に銅メッキの施されたピストンに於
て、銅メッキはピストンスカート部のみに施されたこと
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載のシリ
ンダとピストンとの組み合わせ。
（３）前記、銅メッキの施されたピストンに於て、銅メ
ッキのメッキ厚さは０．２μ以上であることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記載のシリ
ンダとピストンとの組み合わせ。
（４）紺已’）ン酸塩被膜の施されたシリンダに於
て、リン酸塩被膜の厚さは１μ以上であることを特徴と
する実用新案登録請求の範囲第１項記載のシリンダとピ
ストンとの組み合わせ。