JPS61157875A - シリンダとシ−ルリングとの組合わせ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関等に用いられるシリンダ（シリンダス
リーブ、シリンダライナ及びシリンダブロック等を含む
、以下同じ）とシールリングの組合わせに関するもので
ある。

（従来の技術） 内燃機関は近年とみに高性能化されるとともに一方では
公害対策や省エネルギ一対策のために、ピストンリング
やシリンダなど機能部品に対する負荷は益々増大し要求
品質もより高度なものとなっている。即ちこれらの機能
部品に対しては、高温高負荷の条件下における潤滑油消
費量（ＬＯＧ）の低減に耐え得る耐摩耗性、保油性、耐
スカッフィング性と同時に軽量化や摩擦損失の低減等が
強（希求され、この要請に対応する摺動面間の性状、換
言すればシリンダとシールリングのより望ましい組合わ
せ或いは相性のよいシリンダとシールリングの組合わせ
が追究されている。

前記要請に対応する一方のシリンダライナ摺動面の耐摩
耗処理方法が特開昭５２−１３８７９７号公報に開示さ
れている。この方法によると、ＳｉＣを含むスラリー又
はペーストを用いてラフピング工具によりシリンダの摺
動面に螺旋溝を形成するとともにＳｉＣ粒子を埋め込む
工程、前工程よりも細かい粒度のＳｉＣ粒子によって多
溝の間のピークを削り取り、微粒子の鋭い角部を除去す
るとともに突出している微粒子を押し込む工程、更に必
要があれば前工程よりも微粒子を含ませたスラリー又は
ペーストを用いてラッピングを施す工程よりなる耐摩耗
処理が行われる。この処理方法は、鋳鉄又は鋼製のシリ
ンダライナーに一部実用化され、シリンダ自身の耐摩耗
性において優れた性能を発揮し、又コスト面においても
特殊耐摩耗鋳鉄或いはクロムめっきシリンダに較べ大幅
な低ｆＪＩｉを可能とするとともに鋼製薄肉シリンダに
適用した場合には軽量化及び既製エンジンブロック使用
範囲でボアアップを可能にすることから夫れなりの評価
を受けているものである。

（発明が解決しようとする問題点） 然しなから、この処理を施したシリンダの場合にはシリ
ンダ自身の耐摩耗性において抜群の性能を示すものの一
方では相手シールリングを甚だしく摩耗させてしまうと
云う欠陥があり、近時の高性能機関の苛酷な運転条件の
下では自ら適用範囲に制約を受けざるを得ないのが現状
である。

従って、前記処理を施したシリンダの適用範囲を拡大−
するためには前述の要求特性を充足する即ち、相性のよ
いシールリングの開発及びシリンダ自体の改良が要望さ
れる所以である゛が、現在、これに対応する望ましい組
合せは見出されていない。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
前述の要求に対応し、かつ在来の問題点を解消して前記
ＳｉＣ粒子を埋設したシリンダ摺動面の利点を十二分に
活用する摺動面対構造、就中、微細なＳｉＣ粒子を特定
パターンの油溜り溝部の内部及び該溝部によって囲まれ
たプラトー部の表面に特定の面積率で分散埋設した鉄鋼
又は鋳鉄からなる改良されたシリンダと特定組成のＦｅ
−Ｃ−Ｃｒ合金粉末とＭｏ粉末とを特定割合で混合した
混合粉末をプラズマ溶射したシールリングとの組合わせ
を提供しようとするものである。

本発明の特徴は鉄鋼又は鋳鉄からなるシリンダの摺動面
に特定パターンの油溜り溝が配設されるとともに面積率
で３〜１２％該溝の内部及びプラトー部に平均粒径５〜
２０μｍの硬質粒子が均一に分散埋設されておりかつ上
面が平滑化されている摺動面を有するシリンダと、重量
比で０３．０〜９．０％、Ｃｒ５５〜７０％を含有し残
部が実質的にＦｅとした粒度が７４μｍより粗粒でない
Ｆｅ　−Ｃ−Ｃｒ合金粉末６５〜８５重量％と粒度が７
４μｍより粗粒でないＭｏ粉末１５〜３５重量％とを混
合した混合粉末をプラズマ溶射してなる溶射層を摺動面
に形成したシールリングとからなるシリンダとシールリ
ングの組合わせにある。

作用 而して、本発明は、シリンダ自身の耐摩耗性を損するこ
となく充分その特性を発揮させるようにシリンダを構成
するとともに、相手材としてのシールリングの摩耗を大
幅に低減させるようにシールリングが構成され、これら
の構成を組合わせることによって双方の摺動面の摩耗特
性をバランスさせることが可能となりかつ内燃機関等の
潤滑油消費量の低減、ブローパイやスカッフィングの防
止ひいては機関性能の維持及び寿命延長を図ることが出
来るからシリンダの適用範囲を拡大し得るのである。

１」ｊ」■悼汀Ｉ戊 以下、本発明の具体的構成について述べる。第１図はシ
リンダライナの縦断面図であって、（１）はシリンダラ
イナ、（２）はシリンダライナの内周面である摺動面、
第２図は本発明を適用したシリンダライナ（１）の摺動
面を示す第１図のＡ部の拡大断面図であって、（３）は
その内周面の略々全周に亘って施された連続及び不連続
の螺旋状交叉溝からなる油溜り溝部、　　（４）は該油
溜り溝部（３）によって囲まれた平滑な摺動面部（以下
プラトー部と云う）、（５）は核油溜り溝部の内部及び
前記プラトー部に埋設された硬質粒子、第３図（ａ）は
硬質粒子（５）が核油溜り溝部の内部及びプラトー部に
埋設された直後のシリンダライナ摺動面（Ａ）の表面状
況を模型的に示す一部拡大断面図、第３図（ｂ）は仕上
加工後の第３図（ａ）に対応する一部拡大断面図、第４
図は、触針をシリンダライナ内周面の軸方向に移動させ
て得られる断面曲線又はカットオフ値２．５ｍ／ｍ以上
の粗らさ曲線（６）（ＪＩＳ　−８０６０１−１９７０
）の一部を説明する図面であり、ここ　で断面曲線（６
）の平均線に平行な任意の直線即ち基線（７）がある一
定の基準となる長さしく例えば２．５ｍ／ｍ）の間で該
曲線（６）の実体部を切断する長さをｌＩ、　ｌｔ、　
ＩＩｓ、　ｉ４．　ＩＩｓとすると、該曲線（６）の基
線（７）におけるプラトー率　（プラトー部の占有比率
）は次式によって求められる。

し Ｘ１００　（％） 而して本発明に係るシリンダライナを得るためには、Ｓ
ｉＣ等の硬質粒子を含むスラリー又はペースト状物を混
入した研摩液を用いラフピング工具或いはホーニングシ
ューにより該シリンダライナ（１）の内周面を回転及び
往復運動させることによって得られる。即ち、この加工
により硬質粒子（５）は工具の運動により特定されるパ
ターン、例えば交叉する螺旋軌道に沿って菱形模様を形
成するように油溜り溝部（３）％を刻み込むと同時に核
油溜り溝部（３）の内部及びプラトー部（４）に埋設さ
れ、又同時に核油溜り溝部によって囲まれた略菱形のプ
ラトー部（４）が形成される（第２図〜第３図（ａ）（
ｂ）参照）。この場合、初期工程で比較的低い工具圧力
によって油溜り溝部（３）のみを形成し、次工程で圧力
を増し、油溜り溝部（３）の深さ及び幅を増大させると
同時に硬質粒子を該油溜り溝部（３）の内部及びプラト
ー部（４）に埋込むようにする公知の手法を用いること
も出来る。上記のように２工程の操作を用いるとき、第
２工程では善導の間のシリンダライナ内周面の凸起部が
削り取られ硬質粒子の鋭いエッヂが除去されると共に突
出している硬質粒子が更に溝の内部及びプラトー部に押
し込まれる。前記何れの手法の場合においてもプラトー
部（４）及び硬質微粒子（５）により構成される摺動面
（２）の上面が平滑化されたシリンダライナ（第３図（
ｂ））を得るために前記工程の後シリンダライナ内周面
は更に細かい粒度の硬質粒子を含むスラリー等を混入し
た研摩液を用いてラッピング又はホーニング仕上げする
か、或いは細かい粒度の砥石をもったホーニングシュー
によって研摩仕上げされてそれ以前の工程の凹凸が取除
かれる。

その後洗滌及び脱脂される。ここで該油溜り溝部（３）
の深さ、幅、硬質粒子（５）の埋込み面積率、プラトー
部（４）の占有面積率等は母材の材質、硬質粒子のサイ
ズ、工具圧力、回転数、加工速度及び時間等の因子によ
って支配される。これらの因子の選定については後述す
る。

本発明者等は公知の手法に従って作成したシリンダライ
ナがそれ自身の耐摩耗性、耐スカッフィング性に優れて
いるにも拘わらず相手シールリングの摩耗を促進する点
に着目し鋭意その原因を追究した結果、シリンダに分散
埋設されるＳｉＣ等の硬質粒子の平均粒径を更に微細化
すること、硬質粒子の埋込み面積率、プラトー部の占有
面積率（プラトー率）及びプラトー部の最大表面粗らさ
等を特定することがシールリングとの関係において特に
重要であることを発見し、シリンダの構成を創出したも
のである。

本発明に係る組合わせの一方であるシリンダにおいて硬
質粒子としてはＳｉＣ，Ａｌｚ（１３，Ｃｒ２Ｏ３，５
ｉＪ４よりなる群から選ばれた単一粒子を用いることが
出来るが、母材に対して強固に保持されるように硬質粒
子が埋込まれる性質、すなわち埋込み性、加工中に硬質
粒子が破砕されない性質すなわち耐破砕性等からＳｉＣ
粒子を用いることが望ましい。

ＳｉＣ等の硬質粒子はなるべく鋭い角部をもったものが
埋込効率（すなわち加工圧力に対する埋込深さ比率）の
面で好ましく、その粒子サイズは埋込むべき母材の材質
、工具圧力等にも関係するがシリンダの耐摩耗性、耐ス
カッフィング性を損うことなく、しかも相手シールリン
グの摩耗を低減するためには埋め込まれた後の平均粒径
を５〜２０μｍに限定することが必要である。即ち、平
均粒径が５μｍ未満ではシリンダ自身の耐摩耗性に不足
を来たし２０μｍを越える硬質粒子を埋込むとその埋込
み面積率（３〜１２％）を維持しつつ分散性（密度）に
欠け、相対的に軟質である母材が漸次摩耗すると、硬質
粒子の局部的面圧が高くなってスカッフィングを誘発し
相手シールリングの摩耗を促進するおそれがある。より
好ましい範囲は７〜１５μｍである。従って硬質粒子は
適正粒度で微細かつ均一にシリンダ摺動“面に対して埋
込まれていることが重要である。

硬質微粒子のシリンダ摺動面に対する埋込み面積率の限
定理由は３％未満ではシリンダ自身の耐摩耗性、耐スカ
ッフィング性が不充分であり、１２％を越えると相手シ
ールリングの摩耗を増大させ摺動面対構造としてバラン
スされた摩耗が実現されないので３〜１２％の範囲とす
る。より好ましい範囲は５〜１０％である。螺旋状交叉
溝に囲まれたプラトー部の占有面積率（プラトー率）に
ついては、プラトー率１．０％の基線（８）から２μｍ
（ｈ）の深さにおいて７５〜９５％とすることが好まし
い。その限定理由は、プラトー率７５％未満では必然的
に油溜り溝部が増加してり、Ｏ，Ｃ上昇を来たすので好
ましくなく、一方、９５％を越えると逆に油溜り溝部が
減少してスカッフィングの傾向が増大するからである。

より好ましい範囲は８０〜９０％である。又、プラトー
率をプラトー率１．０％の基線（８）から２μｍとした
のはエンジンの馴らし運転初期のシリンダ摺動面の保油
量が適正化されり、０．Ｃを必要最小限に抑制御し得る
とともにプラトー率７５〜９５％（受圧面積７５〜９５
％）に至るに要する摩耗量は約２μｍ以下となるから初
期馴染み運転に要する時間も短縮し得るからである（第
５図参照）。シリンダのプラトー部の最大表面粗らさは
エンジンの馴らし運転初期における表面性状として重要
であり、それが３μｍ未満では表面の保油性に欠は初期
スカッフィング発生のおそれがあり、７μｍを越えると
局部面圧が上昇してこれ又初期スカッフィング発生の原
因となるので３〜７μｍの範囲に限定する。好ましい範
囲は３〜５μｍである。又、母材の材質としてはＳＴＫ
Ｍ、ＳＴＫ、　ＳＴＣ，５ＵＳ−ＴＫ、５Ｃｒ−ＴＫ、
ＳＣＭ−ＴＫ等の鉄鋼或いはあらゆる種類の鋳鉄を用い
ることが出来る。

そして前記要件を満足するシリンダを得るには、通常、
第１工程（溝入れ及びＳｉＣ微粒子の埋込み）において
、１２０〜２８０メツシユの平均粒径のＳｉＣ微粒子を
含むスラリーを用いシリンダ摺動面をホーニングシュー
圧力０．５〜２．０　ｋｇ／ａｍ”　、回転数ｘストロ
ーク×時間：　５０〜２５０ｒｐｍ／ｍｉｎ　Ｘ２０〜
６０回／ｌ１ｌｉｎ　ｘ　１〜３分の条件で、又第２工
程（仕上）において２８０〜８００メツシユの平均粒径
のＳｉＣ微粒子を含むスラリーを用いホーニングシュー
圧力０、５〜２．０　ｋｇ／ｃｍ”　、回転数ｘストロ
ークｘ時間：　５０〜２５０　ｒｐｍ　／ｌｌｌ１ｎ　
Ｘ２０〜６０回／ｆｌＩｉｎ×１〜３分の条件でシリン
ダ摺動面を仕上ホーニングすればよい。

斯くして、第１工程の後では第３図（ａ）、第２工程の
後では第３図（ｂ）に示したような表面状態が得られる
が第１工程の加工条件及びシリンダ母材の材質殊にその
均質性の如何によっては、第３図（Ｃ）に示すようにＳ
ｉＣ微粒子がシリンダ母材中に埋没した表面状態を呈す
る場合がある。

このような表面状態の場合、シリンダの第１次摺動面は
比較的軟質かつ低融点の母材によってその殆んどが占め
られてしまうので境界潤滑等の苛酷な条件下ではスカッ
フィングを誘発するおそれがあるが、第３図（ｂ）図示
の表面状態でかつＳｉＣ微粒子の全埋込み面積率３〜１
２％に対し、３０％以下であれば第３図（ｃ）の表面状
態が混在しても実害はない。

次いで、本発明に係る組合わせの他方シールリングにつ
いて述べる。

シールリングの特徴はＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末とＭｏ粉
末とを混合した混合粉末をプラズマ溶射することにあり
、その意義はＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末及びＭｏ粉末とが
夫々相互補完的作用によって、シールリングのシリンダ
に対する相性を飛躍的に向上させ、双方の摩耗を適度に
バランスさせると共に耐スカッフィング性を改善し、以
って内燃機関の耐久性信顧性をより高度化するところに
ある。

Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末としては中炭素以上のＦｅ−Ｃ
ｒ（フェロクロム）合金粉末就中、高炭素Ｆｅ−Ｃｒ（
フェロクロム）合金粉末が望ましい。

次いで、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末及びＭｏ粉末の組成限
定理由について述べる。

Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ合金の主要成分であるＣｒは強い炭化物
形成作用をもつ元素であって合金中に含有されるＣの大
部分をＣｒ、Ｃｓ、ＣｒｚｓＣｂ等の炭化物として固定
する。これらの炭化物はＦｅ　−Ｃ−Ｃｒ合金の基地中
に均一微細に分散しており、混合溶射されたシールリン
グの摺動面中にも介在相として含まれ、シリンダの硬質
粒子に対する耐摩耗性及び耐スカッフィング性を付与す
る重要な作用をもつ。このＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末中の
Ｃｒ含有量は５５％未満ではシールリング摺動面中の炭
化物の量が不足してシールリング自身あ耐摩耗性及び耐
スカッフィング性が低下し、７０％を越えるとシールリ
ングの耐摩耗性が向上する反面、相手シリンダの摩耗を
促進する。従ってＣｒ含有量は５５〜７０重量％の範囲
とするが、より好ましくは５５〜６５重量％更に最も望
ましい範囲は６０〜６５重量％である。

ＣはそのほとんどがＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金中でＣｒと結合
して、前記クロム炭化物を生成する範囲に留めるべきで
あり、そのためには混合粉中のＣ含有量は３〜９重景％
、好ましくは５．５〜７．５重量％の範囲とする。即ち
、Ｃ含有量が３％未満では生成される炭化物の絶対量が
不足して耐摩耗性が不充分であり、又９％を越えると被
溶射基材との密着性を阻害する遊離炭素（黒鉛）がＦｅ
−Ｃ−Ｃｒ合金中に発生するおそれがあるので、９％以
下に留めることが望ましい。尚、上記Ｃ及びＣｒ以外と
しての他の成分例えばＳｉ、Ｍｎ、Ｐ　、　Ｓ等は前記
特性を害しない範囲で少量含有してもよい。

次にＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末を７４μｍ以下の粒度に限
定した理由について述べる。

一般に溶射層は気孔を有し、これが油溜りとなって耐ス
カッフィング性に貢献するが一方気孔が粗大になると溶
射粒子間の自己結合力が不足して摺動中に溶射粒子が脱
落して摺動面間に介在し、シールリング及び相手シリン
ダが摩耗する結果を招く。そこで潤滑油保持及び双方の
摺動面の耐摩耗性の面から気孔率、気孔の大きさ及びそ
の分布状態を適正に制御すべきであり、これは溶射法を
プラズマ溶射と特定した場合主として溶射材料特に溶射
粉末の粒度に大きく影響されるから前記諸点を勘案して
７４μｍ以下の粒度に限定した。更に、溶射の作業性ひ
いては溶射層の性質も溶射粉末粒度によって影響を受は
余りに微粉になると流動性が低下し、溶射ノズルへの粉
末の安定供給が困難になるのでこの面から２０μ塾以上
の粒度が好ましい。

本発明のシールリングにおいては更にＭｏが混合溶射さ
れる。Ｍｏ単独溶射は耐スカッフィング性に優れている
ものの、耐アブレーシブ摩耗に劣る他、耐酸化性に劣る
ため溶射層内のＭｏ粒子相互の結合力が弱く、応々にし
て眉間剥離を起し易い欠陥がある。

本発明においては、Ｍｏ粉末はＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末
との混合粉末としてプラズマ溶射法によって混合溶射さ
れるから、各溶射粒子は溶融状態において共存しＭＯ粒
子自身の低い耐酸化性も緩和される。

Ｍｏ粉末は単独粉末でもよいが、ＭＯ微粒子を有機その
他のバインダーで結合したＭｏ造粒粉末を使用すれば、
Ｍｏ粒子が微細に分散した溶射層が得られ各溶射粒子間
の結合強度の向上が期待される。しかも単独粉末ではＭ
Ｏの昇華性故に使用できない超微粉も造粒することによ
って均一分布性が良好となるので使用可能となる。Ｍｏ
粉末を７４μ以下の粒度としたのは、７４μｍよりも粗
粒であると溶射層の表面気孔率が高（なり耐アブレーシ
ブ摩耗性が劣化する地均−分布性が損われるからである
。

そしてＭｏ粉末の粒度は好ましくは５μｍ以上である。

Ｍｏ造粒粉末の見掛密度を２．５ｇ／ｃ１１以下、好ま
しくは２．０〜２．５ｇ／ａＪ以下とすれば、溶射段階
でＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末とＭｏ粉末との均一分布が良
好となり、微粉の造粒粉を使用しても溶射の際の流動性
悪化による溶射操作トラブルを解消することが出来る。

次にＭｏ粉末混合量の限定理由については、その混合量
が１５％未満ではＭｏ独自の耐スカッフィング性、各溶
射粒子間の結合強度の向上による摺動面相互間のアブレ
ーシブな摩耗に対する抵抗性等の効果が発揮されず、３
５％を越えると溶射層の耐酸化性が劣化して、内燃機関
運転中に粒子間結合力が急速に低下する結果を招きアブ
レーシブ摩耗を促す。従って、Ｍｏ粉末の混合量は１５
〜３５重量％の範囲、好ましくは１５〜２５重量％の範
囲とする。一方、Ｆｅ　−Ｃ−Ｃｒ合金粉末の混合量は
Ｍｏ粉末混合量に見合って６５〜８５重量％、好ましく
は７５〜８５重量％である。

シールリングは、母材としての鋳鉄又は鋼材に直接溶射
した場合でも可成りな密着強度を得られるが、より苛酷
な条件下で使用する場合には下地溶射としてＭｏ−Ｎｉ
系合金（Ｍｏ７５％）等を用いてもよい。

実施例　ｌ 規定寸法に加工しかつ脱脂洗滌した８８φ（外径）ｍ／
ｍ　Ｘ８６φ（内径）ｎ＋／ｗＸ１７８　ｍ／ｍ（長さ
）の鋼製シリンダライナ（材ｔ　Ｓ　ＳＴＫＭ相当材）
の内周面を平均粒径２２０メツシユのＳｉＣ粒子を含む
スラリーを用いて、ホーニングシュー圧力１．０　ｋｇ
／ａｍ”　、回転数ｘストロークｘ時間：　８０ｒｐｍ
　／ｗｉｎ　ｘ３０回／ｍ１ｎＸ２分の条件で、その内
周摺動面に螺旋状交叉溝を加工すると同時に該溝内及び
プラトー部にＳｉＣ粒子を埋め込み、次いで、平均粒径
４００メツシユのＳｉＣ微粒子を含むスラリーを用い、
ホーニングシュー圧力１．　Ｑ　ｋｇ／ａｍ”　、回転
数Ｘストロークｘ時間：　８０ｒｐｍ　／ｗｉｎ　Ｘ　
３０回／ｍ１ｎＸ２分の条件で内周摺動面を研摩仕上し
、最後に灯油で洗滌し常法により脱脂した。

この加工によって得られたシリンダライナの摺動面はＳ
ｉＣ粒子が埋め込み面積率で約６％螺旋状交叉溝及びプ
ラトー部に均一に埋め込まれ、該交叉溝によって囲まれ
た略菱形のプラトー部の占有面積率（プラトー率）は約
８０％、該プラトー部の最大表面粗らさは約３μｍ、で
あった。一方、８６φｍ／ｍ　　（外径）　Ｘ２．５ｎ
＋／ｍ　　（幅）Ｘ４．０慨／１（厚）の球状黒鉛鋳鉄
製ピストンリング（ＴＯＰリング）の外周面に削設した
溝内にＭｏ−Ｎｉ系合金を約２０μｍの厚さに下地溶射
した後下記に示す組成及び粒度を有するＦｅ−Ｃ−Ｃｒ
合金粉末及びＭｏ粉末とを混合した混合粉末をＭＥＴＣ
ｏ　７ＭＢガンを用いてプラズマ溶射し、混合溶射層の
厚さが１８０μｍで該溝が完全に充填され、かつ表面粗
らさが０．５〜１．５μｍになるように研摩加工を施し
供試ピストンリングとした。又、２ｎｄ＋　ｏｉｌ　　
リングにはＣｒめっきリングを用いた。尚、比較例とし
てシリンダライナには実施例と同一材質、同一処理を施
したものを用いピストンリングには硬質クロムめっき及
びＭｏ線材溶射を施したものを用いた。

各実施例及び比較例に用いた溶射粉末の組成及び粒度は
下記のとおりである。

・Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末 ＪＩＳ　Ｇ２３０３　ＦＣｒＨｓ　　６３μｍ以下６５
．８％Ｃｒ、　６．７４％Ｃ，０，１４％Ｓｔ残部Ｆｅ
・Ｍｏ粉末（３−５μｍのＭＯ微粉末を有機バインダで
造粒） ９９％以上Ｍｏ　　７４μｍ以下 ・比較例の硬質クロムめっき：めっき厚さ０．３ｍ／ｍ
硬さＨｖ９６０ 尚、第１表に本発明に係るシールリングと比較例として
のシールリングの各溶射粉末の混合割合、Ｆｅ−Ｃ−Ｃ
ｒ合金粉末との混合粉末のＣ及びＣｒ含有量、各溶射層
の表面気孔率、仕上面の表面粗らさ及び表面硬さを示す
。供試エンジン及びテスト条件は以下のとおりであった
。

内径（８６φｍ／ｍ）　Ｘ行程（１０２ｍ７ｍ　）　ｘ
　４気筒總排気量　２３６９ｃｃ　　７４ＰＳ　　ディ
ーゼルエンジン使用燃料：ＪＩＳ２号軽油　潤滑油：Ｃ
Ｃ級＃３０運転条件：　３８００ｒｐＩＩＩｘ全負荷Ｘ
　１００Ｈｒ水温　１１０℃　油温１００℃ 前記処理を施した鋼製シリンダライナと第１表の本発明
及び比較例のピストンリングを組付け、台上耐久摩耗比
較テストを行った結果を第６図に示す。

第７図は本発明に係るピストンリングの断面図であって
、（８）はピストンリング、（９）は摺動面の溝（１０
）は溶射層を示す。

以下余白 第６図において、シリンダライナの摩耗量はＴＯＰリン
グ上死点位置における１００　Ｈｒ当りの各４５＠方向
計測値の平均摩耗量（μｍ）を示し、ピストンリングの
摩耗量はＴＯＰリングの平均外周摩耗量（μｍ）を示す
。

第６図の結果を見ると、現用の組合わせである比較例（
Ａ）はシリンダ摩耗において極めて優れた性能を示すも
のの相手リングを異常に摩耗させ、相性において好まし
くないことが明瞭に把握される。比較例（Ｂ）〜（Ｅ）
は相手リングの摩耗において大幅に改善されてはいるが
未だ充分ではない。又比較例（１）及び（Ｊ）シリンダ
摩耗が増大する傾向が見られ、かつリング摩耗の点でも
不満足である。これに対し本発明の実施例である（Ｆ）
（Ｇ）及び（Ｈ）の場合は、比較例（Ａ）に較ベシリン
ダ摩耗はやや悪化するものの略々満足すべき水準にあり
、リング摩耗においては比較例（Ａ）の約２０％に激減
している。従って、本発明は各摺動面の相乗的作用によ
り相互の相性が飛躍的に改善された理想的なシリンダと
シールリングとの組合わせと云うことが出来る。

（発明の効果） 本発明は組合わせの一方のシリンダに分散埋設されるＳ
ｉＣ等の硬質粒子の平均粒径の微細化、該硬質粒子の埋
込み面積率、プラトー部の占有面積率（プラトー率）及
びプラトー部の最大表面粗らさ等を特定することによっ
てシリンダの表面性状を改善し、又他のシールリングに
Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末とＭｏ粉末とを特定割合で混合
した粉末をプラズマ溶射してなる溶射層を適用すること
によって各粉末の欠点を補完して、シリンダとの相性を
飛躍的に向上させ従来の欠陥であったシールリングの摩
耗を大幅に低減し双方の摩耗を適度にバランスさせるこ
とに成功したものである。従って、本発明は、従来のＳ
ｉＣ粒子を埋込んだ摺動部材の欠陥を是正しその特性を
十二分に発揮させることができるからその適用範囲を拡
大し得るとともに内燃機関等の耐久性、信頬性をより向
上し得るシリンダとシールリングとの組合わせを提供す
る点において実用上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダライチの縦断面図、第２図は本発明に
係るシリンダライチの摺動面を示す第１図のＡ部拡大断
面図、第３図（ａ）は本発明に係るシリンダライナ摺動
面の仕上加工前の表面状況を模型的に示す一部拡大断面
図、第３図（ｂ）は仕上加工後の第３図（ａ）に対応す
る一部拡大断面図、第３図（ｃ）は硬質粒子がシリンダ
ライナ母材中に埋没した表面状態を示す第３図（ｂ）に
準じた一部拡大断面図、第４図はプラトー率計算法の説
明図、第５図はシリンダライナ摺動面の表面粗らさを示
す説明図、第６図は本発明に係る鋼製シリンダライナと
、本発明及び比較例のピストンリングを組付は台上耐久
摩耗比較テストを行った結果を示すグラフ、第７図は本
発明に係るピストンリングの断面図である。 １：シリンダライチ、　　２：摺動面、３：油溜り溝部
、　　　４ニブラド一部、５：硬質粒子、　　　　　６
：断面曲線、７：基線、　　　　　　　８：ピストンリ
ング、９：外周摺動面の溝、　１０：溶射層、Ｈ：油溜
り溝部の深さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄鋼又は鋳鉄からなるシリンダの摺動面に特定パタ
   ーンの油溜り溝部が配設されるとともに面積率で３〜１
   ２％該溝の内部及びプラトー部に平均粒径５〜２０μｍ
   の硬質粒子が均一に分散埋設されておりかつ上面が平滑
   化されている摺動面を有するシリンダと、重量比でＣ３
   ．０〜９．０％、Ｃｒ５５〜７０％を含有し残部が実質
   的にＦｅからなる粒度が７４μｍより粗粒でないＦｅ−
   Ｃ−Ｃｒ合金粉末６５〜８５重量％及び粒度が７４μｍ
   より粗粒でないＭｏ粉末１５〜３５重量％の混合粉末を
   プラズマ溶射してなる溶射層を摺動面に形成したシール
   リングとからなるシリンダとシールリングの組合わせ。 ２、油溜り溝部の特定パターンが連続及び不連続の螺旋
   状交叉溝状である特許請求の範囲第１項記載のシリンダ
   とシールリングの組合わせ。 ３、油溜り溝によって囲まれたシリンダ摺動面における
   プラトー部の占有面積率（プラトー率）がプラトー率１
   ．０％の基線から２μｍの深さにおいて７５〜９５％で
   ある特許請求の範囲第１項記載のシリンダとシールリン
   グの組合わせ。 ４、硬質粒子がＳｉＣ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｃｒ＿２Ｏ＿
   ３、Ｓｉ＿３Ｎ＿４よりなる群から選ばれた単一粒子で
   ある特許請求の範囲第１項記載のシリンダとシールリン
   グの組合わせ。 ５、シリンダ摺動面のプラトー部の最大表面粗らさが３
   〜７μｍ、シールリング摺動面の表面粗らさが３．０μ
   ｍ以下である特許請求の範囲第１項記載のシリンダとシ
   ールリングの組合わせ。 ６、シールリングの溶射層がＦｅ−Ｃ−Ｃｒ合金粉末７
   ５〜８５重量％、Ｍｏ粉末１５〜２５重量％の混合粉末
   をプラズマ溶射してなる特許請求の範囲第１項記載のシ
   リンダとシールリングの組合わせ。 ７、Ｍｏ粉末が１０μｍ以下のＭｏ微粉末を７４μｍよ
   り粗粒でないようにバインダーで造粒した造粒粉末であ
   る特許請求の範囲第１項記載のシリンダとシールリング
   の組合わせ。