JPS63125821A

JPS63125821A - 摺動部材

Info

Publication number: JPS63125821A
Application number: JP26984986A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shibata; 一雄柴田; Yoshikazu Fujisawa; 義和藤沢; Naoyoshi Hayashi; 林　直義
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-30

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】Ｌｌよ二皿皿±１本発明は、他部材と摺接する摺動部材に係り、特にその
摺接表面を耐熱樹脂で被覆して成る摺動部材に関するも
のである。

およびそのシ内燃機関のピストンは、機関の作動中熱膨張するため、
この膨張を予め見込んで、シリンダ壁との間に常温で成
る程度の隙間を設けている。この隙間をピストン・クリ
アランスと称し、シリンダ内径とピストン最大外径との
差で表わされる。ビス１−ン・クリアランスが小さ過ぎ
ると、シリンダ壁との間に焼付きを生じ、逆にピストン
・クリアランスが大き過ぎると、圧縮圧力の低下、ブロ
ーバイ（吹抜け）、オイル上り、ダイリューション（ガ
ソリンによるエンジン・オイルの希釈）等の原因となり
、ピストン・スランプ音が発生する。

シリンダ壁に接するピストン・スカート部は、連接棒の
傾斜によって生ずるサイド・スラスト（側圧）を受け、
ピストンの直線運動を正しく保つ作用をしているが、ピ
ストン・クリアランスがあるため、往復動するピストン
が運動方向を変える時にシリンダ壁に衝撃を与える。こ
れがピストン・スラップである。ピストン・スラップが
激しいと、ピストン・リングとリング溝の摩耗を早め、
エンジン・オイルの消費ｍを増す等の不具合が生じるた
め、それ等の現象が生じない範囲で最小のピストン・ク
リアランスを設定しなければならない。

しかるに、軽量で高速回転に適するアルミニウム合金製
ピストンは、熱膨張率が大きいため、鋳鉄製シリンダ壁
と組合せて使用する場合、特に頭頂部のピストン・クリ
アランスを大きくぜざるを得す、それに対応してスカー
ト部の形状に種々の工夫がなされ、温度上昇の少ないス
カート部においてピストン・クリアランスを小さく保っ
ている。

それに対して、アルミニウム合金製ピストンを採用する
とともに、シリンダ・ブロックとシリンダ壁をアルミニ
ウム合金で一体に形成し、耐摩耗性が要求されるシリン
ダ壁部分を強化繊維で複合強化した４関では、前記アル
ミニウム合金と鋳鉄の組合せに比してピストン・クリア
ランスを小さく設定することが可能である。

斯様に、アルミニウム合金製ピストンを使用する場合に
は、ピストン・クリアランスをできるだけ小さくする様
に格別の方策が講じられるが、その場合、ピストン・ス
カート部の摩耗に留意しなければならない。とりわけ、
繊維強化金属でシリンダ壁を形成した場合には、スカー
ト部で゛かじり”、焼付き等の不具合が生じ易い。その
ため、従来では、スカート部外周面に耐熱性樹脂被覆を
施して対処していた。

。　　　　°　るための　　　よび本発明は斯かる技術的背景の■に創案されたものであり
、その主たる目的は、摺動部材の摺接表面に塗着され、
該摺動部材の耐摩耗性を向上させていた耐熱樹脂被覆の
特性を改善し、もって該摺動部材の摩耗をより低減化す
る点にある。

本発明の他の目的は、アルミニウム合金製ピストンと繊
維強化アルミニウム合金製シリンダ壁を採用した内燃機
関における該アルミニウム合金製ピストンの摩耗をより
低減化する点にある。

この目的は、摺動部材の摺接表面に適用する耐熱樹脂被
覆に大きさ１〜３５μｍの銅または銅合金粉状体１〜２
５重量％と、ＭＯＳ２粉末、ポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂粉末、窒化ほう素粉末。

および黒鉛粉末よりなる群から選択されるいずれか一種
の粉末とを添加１分散させることによって達成される。

本発明で使用する耐熱樹脂としては、特にポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂（またはポ
リアミドイミド樹脂）が好適である。斯かる耐熱樹脂に
対してＭｏ５２ｙ′Ｉ末、ポリテトラフルオロエチレン
樹脂粉末、窒化ほう素粉末、黒鉛粉末等の潤滑性良好な
る粉末を添加するならば、樹脂被覆の耐摩耗性が改善さ
れ、銅または銅合金粉状体を追添加することににっで樹
脂被覆の耐摩耗性を更に向上させることができる。

この銅または銅合金（例、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−８ｎ
合金）の粉状体としては、特に表面積の大きな薄片が好
ましく、その大きさは１〜３５μｍ、その添加量は１〜
２５重口％であるのが好ましい。その理由は、薄片の大
きさが１μｍ未満では、耐摩耗性向上効果が少ないだけ
でなり、薄片の製造がＩＪ、ｉシフ、薄片の大きさが３
５μｍを越えると、耐摩耗性の低下傾向が生ずるからで
ある。また、薄片の添加量が１重量％未満では、耐摩耗
性向上効果が少なり、２５重量％を越えると、樹脂被覆
の摩耗Ｇが増大するだけでなく、樹脂被覆の形成が難し
くなる。

また、Ｍｅ　Ｓ２粉末、ポリテトラフルオロエチレン樹
脂粉末、窒化ほう素粉末、および黒鉛粉末よりなる群か
ら選択されるいずれか一種の粉末の添加量は、銅または
銅合金粉末状体との合δ１添加聞が５０重量％を越えな
い範囲で選択すべきであり、合４添加吊が５０重Ｇ％を
越えると良好な樹脂被覆を（ｑることはできない。

各粉末の上限添加量は、その比重の違いから、下記の様
になる。

Ｍｌ１８２粉末等の潤滑性良好なる粉末、および銅また
は銅合金の薄片を添加１分散せしめて成る樹脂被覆は、
特にアルミニウム合金製ピストンと繊維強化アルミニウ
ム合金製シリンダ壁との組合せを採用した内燃機関にお
いて、ピストン・スカート部の外周面に塗着することに
より優れた効果を得ることができる。

樹脂被覆の好適な膜厚は５〜５０μｍである。膜厚が５
μｍ未満では、スカート表面に対する付着性が悪く、ス
カート素地が露出する可能性があり、５０μｍを越える
と、摺動特性（耐焼付き性、耐摩耗性）の向上は認めら
れない。

なお、樹脂被膜の塗装下地層として開動部材の表面に化
成皮膜を形成すると、樹脂被膜の密着性が向上する。例
えば、アルミニウム合金の化成皮膜処理法としては、■
クロム酸塩と炭酸ナトリウムなどのアルカリとの混合液
を用い、温度７０〜１００℃で処理するＭＢＶ法、■リ
ン酸、クロム酸およびフッ化物の混合物を用いるアロゲ
イン法（＾ｌ　ｏｄ　＋　ｎｅ法）が知られており、と
りわけＭＢＶ法によって得られた皮膜は、成る程度粗面
化しているため樹脂被膜の密着性が良好である。

支−差−１以下、第１図、第２図に示した本発明の一実施例につい
て説明する。

第１図は、そのピストン１およびシリンダ・ブロック３
をいずれもアルミニウム合金で形成した内燃機関の要部
を断面図として示しており、該シリンダ・ブロック３の
シリンダ壁４部分は、シリンダ・ブロック本体と一体に
形成されるとともに、強化繊維で複合強化されている。

また、ピストン１におけるスカート２の外周面は耐熱樹
脂被覆５で覆われている（第２図）。

シリンダ・ブロック３は、温度３００℃に予熱された円
筒状アルミナ繊維−炭素ｌＩＮ混合予備成形体（アルミ
ナ中のα−アルミナは３３％、アルミナｉ組体積率＝１
２％、炭素繊維体積率＝９％）を温度２００℃に予熱さ
れた金型内に設置し、アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＤ
Ｃ１２材）を、注潟瀉度７３０〜７４０℃、注入圧２６
０ｋｇ／ｃｍ２で金型内に注入して得られる。ｌ！維予
備成形体の繊維間には加圧された溶湯が進入し、アルミ
ナ繊維、炭素繊維によって複合強化されたシリンダ壁４
が得られる。

なお、アルミナ繊維予備成形体のＵ＆維鉢体積率Ｖｆ）
は８．０〜３０．０％が適当であり、またアルミナ中に
は、α−ＡＪＪ２０ｓが１０〜６０％（最適値は、４５
％以下である）含まれているのが好ましい。

さらに、アルミナ繊維中には非繊維粒子（ショット）が
含まれるが、そのｍは、粒子径１５０μｍ以上のものを
２．５ｉ１％以下に抑えるのが好ましい。

また、強化繊維として、炭素繊維を使用する場合には、
その繊維体積率（Ｖｆ）を０゜３〜１５．０％にするの
が好ましい。潤滑性に優れる炭素ａｍを用いると、ピス
トンの摩耗を抑制することが可能である。

さらに、アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＣ８Ｈ）の鋳造
品として形成されたピストン１におけるスカート２の外
周面に施された耐熱樹脂被覆５は、Ｍｌ）８２粉末、銅
薄片、およびポリイミドアミド樹脂を、溶剤としてのへ
キサジメチルピロリドン中に混合した液をスカート２の
外周面に噴ｉｌ塗着して、温度１９０℃、時間３０分の
加熱焼付処理を施すことによって形成される。耐熱樹脂
被覆５の組成は、基地相（マトリックス相）であるポリ
イミドアミド樹脂７０重量％（符号６参照）　、　Ｍｅ
　３２粉末１５重量％（符号７参照）、銅薄片１５重量
％（符号８参照）である。

左腹Ｍユ ■基地相であるポリイミドアミド樹脂中にＭｏＳ２粉末
１５重債％を添加１分散させて成る樹脂試料Ａ、＋１地
相であるポリイミドアミド樹脂中にＭｏＳ２粉末１０重
量％、および大きさ５μｍの銅薄片１０重量％を添加２
分散させて成る樹脂試料Ｂ、前記銅薄片に代えて、大き
ざ５μｍの銅−亜鉛合金薄片１０重量％、大きさ５μｍ
の銅−錫合金薄片１０重量％をそれぞれ添加２分散させ
て成る樹脂試料Ｃ，Ｄを用意した。

■！Ｉｌ維体積重体積率）＝１２％のアルミナｍ維（α
−アルミナ３３％）で強化された鋳造Ａ１合金（ＪＩＳ
　ＡＤＣ１２材）で形成した回転板を用意した。

■試料Δ、Ｂ、Ｃ，Ｄおよび前記回転板を用いて、チッ
プ・オン・ディスク摩擦試験を実施した。

回転板の回転速度１２．５ｍ／秒、加圧力３０ｋｇ／ｃ
ｍ２、潤滑オイル供給５５ｍ１７分く内燃機関の実礪境
界潤滑条件）、摺動距離２，０００ｍなる条件で、回転
板に対して各試料を押圧せしめ、その摩耗債を調べた。

第３図にその結果を示す。

く試験結果の評価〉第３図にＪ：れば、ポリイミドアミド樹脂中にＭｏＳ２
粉末のみを添加した試料Ａに比して、銅または銅合金薄
片を追添加した試料Ｂ、Ｃ，Ｄの摩耗間が約１７２に減
少していることが明らかである。

臥Ｊ目引２ ■鋳造アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＣ３１１０）で形
成された板体を試料Ｅとし、同一材料で形成された板体
の表面に、基地相であるポリイミドアミド樹脂７０重量
％中にＭｏＳ２粉末１５重呈％および銅薄片（大きさ５
μｍ）１５重量％を添加２分散さヒた樹脂被覆を設けた
ものを試料Ｆとして用意した。

■繊維体積率（Ｖｆ）＝１２％のアルミナ繊維（α−フ
ルミｔ３３％＞　、＃よび１８１ｉ１体積率（Ｖｆ）＝
９％の炭素繊維で強化された鋳造Ａ１合金＜ＪＩＳ　Ａ
ＤＣ１２材）で形成した回転板を用意した。

■試料Ｅ、Ｆ、および前記回転板を用いて、回転板の回
転速度２．５ｍ／秒で潤滑オイルを用いることなく、チ
ップ・オン・ディスク摩擦試験を実施し、回転板に耐す
る各試料の押圧力を次第に増して、焼付きが生ずる押圧
力（焼付き限界圧）を調べた。

試料Ｅの焼付き限界圧は７．５　ｋｇ／ｃｍ２、試料Ｆ
の焼付き限界圧は１４０ｋｇ／ｃｎ＋２を越えた。

く試験結果の評価〉繊維強化アルミニウム合金部材に摺接する摺動部材の表
面に、ＭｏＳ２粉末、銅薄片を添加１分散させたポリイ
ミドアミド樹脂被覆を設けることにより、１昼勤部材の
耐焼付き性が大幅に向上することが判る。

１班五ｌ」以上の説明から明らかな様に、本発明では、二部材間の
摺接表面に適用する耐熱樹脂被覆に大きさ１〜３５μｍ
の銅または銅合金薄片１〜２５千ｍ％と、ＭｏＳ２粉末
、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化ほう素粉
末、および黒鉛粉末よりなる群から選択されるいずれか
一種の粉末とを添加９分散させたため、耐熱樹脂被覆の
摩耗特性が改善され、耐熱樹脂被覆が施された摺動接触
部材の摩耗を効果的に低減化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る１昼勤部材の組合せを
採用した内燃機関の要部断面図、第２図は耐熱樹脂被覆
が施されたそのアルミニウム合金製ピストンの要部断面
図、第３図は比較例に係る耐熱樹脂被覆および本発明例
に係る三種類の摩耗試験結果を示すグラフである。１・・・ピストン、２・・・スカート、３・・・シリン
ダ・ブロック、４・・・シリンダ壁、５・・・耐熱樹脂
被覆、６・・・ポリイミドアミド樹脂、７・・・ＭｏＳ
２粉末、８・・・銅薄片。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）他部材と摺接するその摺接表面を大きさ１〜３５
μｍの銅または銅合金粉状体１〜２５重量％と、ＭｏＳ
＿２粉末、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末、窒化
ほう素粉末、および黒鉛粉末よりなる群から選択される
いずれか一種の粉末とを添加、分散させた耐熱樹脂で被
覆したことを特徴とする摺動部材。
（２）前記耐熱樹脂が、ポリイミド樹脂、またはポリア
ミド樹脂、またはポリイミドアミド樹脂であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載された摺動部材。
（３）前記他部材が繊維強化金属で形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された摺動部
材。
（４）前記他部材が内燃機関におけるシリンダ・ブロッ
クのシリンダ壁であり、これに摺接するピストンとして
形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載された摺動部材。