JP2007002989A - Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder - Google Patents
Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007002989A JP2007002989A JP2005187459A JP2005187459A JP2007002989A JP 2007002989 A JP2007002989 A JP 2007002989A JP 2005187459 A JP2005187459 A JP 2005187459A JP 2005187459 A JP2005187459 A JP 2005187459A JP 2007002989 A JP2007002989 A JP 2007002989A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- sliding
- recess
- cylinder
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 39
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、摺動部材、当該摺動部材を適用したシリンダ、および当該シリンダを適用した内燃機関に関する。特に、自動車に用いられる摺動部材、当該摺動部材を適用したシリンダ、および当該シリンダを適用した内燃機関に関する。 The present invention relates to a sliding member, a cylinder to which the sliding member is applied, and an internal combustion engine to which the cylinder is applied. In particular, the present invention relates to a sliding member used in an automobile, a cylinder to which the sliding member is applied, and an internal combustion engine to which the cylinder is applied.
温暖化をはじめとする環境問題が地球規模で大きくクローズアップされ、大気中のCO2削減に向けた自動車燃費改善技術の開発が大きな課題となっており、その一環として、エンジンに用いられる摺動部材の摩擦損失の低減が図られることが求められている。これに鑑み、近年において、耐磨耗性および耐焼き付き性に優れ、且つ摩擦係数の低減効果を最大限に発現することが可能な摺動部材の材料・表面処理・改質の技術の開発が進められている。このような技術の一つとして、摺動部材の摺動面に複数の凹部を形成する技術が開発されている(特許文献1)。この凹部は、摺動部材の摺動時において潤滑剤を保持することを目的に設けられる。
ところが、摺動面に生じる摩擦力や磨耗の度合など、摺動面における摩擦特性は、摺動部材の摺動方向および/または摺動方向と直交する方向の位置に応じて異なる。この摩擦特性の相違を考慮することなく、凹部を摺動面に形成した場合には、充分な摩擦低減効果が発揮されないことが生じ得る。 However, the friction characteristics on the sliding surface, such as the frictional force generated on the sliding surface and the degree of wear, differ depending on the sliding direction of the sliding member and / or the position in the direction orthogonal to the sliding direction. If the concave portion is formed on the sliding surface without considering the difference in friction characteristics, a sufficient friction reducing effect may not be exhibited.
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摺動面における摩擦係数の低減効果を最大限に発揮しうる摺動部材を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a sliding member that is excellent in wear and seizure resistance and that can maximize the effect of reducing the friction coefficient on the sliding surface. This is the issue.
本発明の目的は、下記の手段により達成される。 The object of the present invention is achieved by the following means.
(1) 潤滑剤を介在して他の部材と相対的に摺動しうる摺動部材であって、前記他の部材との摺動面には、複数の凹部が形成され、凹部の開口部の形状、凹部の開口部の寸法、凹部の深さ、凹部の断面形状、前記摺動面の単位面積あたりに形成される凹部の合計容積、および前記摺動面の単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積の少なくともいずれか一つは、当該摺動部材の摺動方向および/または摺動方向と直交する方向の位置に応じて相違することを特徴とする摺動部材。 (1) A sliding member that can slide relative to another member with a lubricant interposed therebetween, wherein a plurality of recesses are formed on a sliding surface with the other member, and an opening of the recess The shape of the recess, the dimension of the opening of the recess, the depth of the recess, the cross-sectional shape of the recess, the total volume of the recess formed per unit area of the sliding surface, and the unit area of the sliding surface At least any one of the total area of the opening part of a recessed part differs according to the position of the direction orthogonal to a sliding direction and / or a sliding direction of the said sliding member, The sliding member characterized by the above-mentioned.
(2) 前記摺動面は、少なくとも第1の領域と前記第1の領域よりも大きな荷重が付加されうる第2の領域とを有し、前記第1の領域において単位面積あたりに形成される凹部の合計容積は、前記第2の領域において単位面積あたりに形成される凹部の合計容積よりも、大きいことを特徴とする(1)に記載の摺動部材。 (2) The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied, and is formed per unit area in the first region. (1) The sliding member according to (1), wherein the total volume of the recesses is larger than the total volume of the recesses formed per unit area in the second region.
(3) 前記摺動面は、少なくとも第1の領域と前記第1の領域よりも大きな荷重が付加されうる第2の領域とを有し、前記第1の領域において形成される凹部の深さは、前記第2の領域において形成される凹部の深さよりも、深いことを特徴とする(1)に記載の摺動部材。 (3) The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied, and a depth of a recess formed in the first region. Is deeper than the depth of the recess formed in the second region. The sliding member according to (1),
(4) 前記摺動面は、少なくとも第1の領域と前記第1の領域よりも大きな荷重が付加されうる第2の領域とを有し、前記第1の領域において単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積は、前記第2の領域において単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積よりも、大きいことを特徴とする(1)に記載の摺動部材。 (4) The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied, and is formed per unit area in the first region. (1) The sliding member according to (1), wherein the total area of the openings of the recesses is larger than the total area of the openings of the recesses formed per unit area in the second region.
(5) (2)〜(4)のいずれか1つに記載の摺動部材が適用され、ピストンスカートが設けられたピストンと潤滑剤を介在して相対的に摺動しうるシリンダであって、前記ピストンとの摺動面である前記シリンダの内面に、複数の凹部が形成され、前記第2の領域は、前記内面のうち、ピストンスカートとシリンダとが摺接する領域であり、前記第1の領域は、前記内面のうち、前記第2の領域以外の領域であることを特徴とするシリンダ。 (5) A cylinder to which the sliding member according to any one of (2) to (4) is applied and which can slide relatively with a piston provided with a piston skirt and a lubricant interposed therebetween. A plurality of recesses are formed on the inner surface of the cylinder, which is a sliding surface with the piston, and the second region is a region of the inner surface where the piston skirt and the cylinder are in sliding contact with each other. The region is a region other than the second region in the inner surface.
(6) 前記内面の面積に対して前記内面に形成される複数の凹部の開口部の合計面積の割合は、0.5%以上10%以下であり、凹部の深さは、0.5μm以上20μm以下であることを特徴とする(5)に記載のシリンダ。 (6) The ratio of the total area of the openings of the plurality of recesses formed on the inner surface with respect to the area of the inner surface is 0.5% or more and 10% or less, and the depth of the recess is 0.5 μm or more. The cylinder according to (5), which is 20 μm or less.
(7) 前記内面を形成する部材は、アルミニウム合金から形成されることを特徴とする(5)または(6)に記載のシリンダ。 (7) The cylinder according to (5) or (6), wherein the member forming the inner surface is made of an aluminum alloy.
(8) 前記内面を形成する部材のSi含有率は、12%以下であることを特徴とする(5)〜(7)のいずれか1つに記載のシリンダ。 (8) The cylinder according to any one of (5) to (7), wherein the Si content of the member forming the inner surface is 12% or less.
(9) (5)〜(8)のいずれか1つに記載のシリンダと、前記ピストンとを有する内燃機関であって、前記ピストンは、前記シリンダの内面と摺接しうるピストンリングをさらに有し、前記ピストンリングおよびピストンスカートのいずれか一方もしくは両方には、非晶質硬質炭素膜が形成されることを特徴とする内燃機関。 (9) An internal combustion engine including the cylinder according to any one of (5) to (8) and the piston, wherein the piston further includes a piston ring that can be in sliding contact with an inner surface of the cylinder. An internal combustion engine characterized in that an amorphous hard carbon film is formed on one or both of the piston ring and the piston skirt.
本発明によれば、潤滑剤を介在して他の部材と相対的に摺動しうる摺動部材において、前記他の部材との摺動面に複数の凹部を形成するにあたって、凹部の開口部の形状、凹部の開口部の寸法など凹部の形成条件を、当該摺動部材の摺動方向および/または摺動方向と直交する方向の位置に応じて相違させる。 According to the present invention, in a sliding member that can slide relative to another member with a lubricant interposed therebetween, when forming a plurality of concave portions on the sliding surface with the other member, the opening portion of the concave portion The recess formation conditions such as the shape of the recess and the size of the opening of the recess are made different according to the sliding direction of the sliding member and / or the position in the direction orthogonal to the sliding direction.
これにより、本発明の摺動部材は、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摺動面における摩擦係数の低減効果を最大限に発揮することができる。 Thereby, the sliding member of this invention is excellent in abrasion resistance and seizure resistance, and can exhibit the reduction effect of the friction coefficient in a sliding surface to the maximum.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態におけるエンジンブロック1を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an engine block 1 in the present embodiment.
図1に示されるように、本実施形態におけるエンジンブロック1は、円筒状を呈するシリンダ10と、シリンダ10の内部に挿入されうるピストン20とを有する。
As shown in FIG. 1, the engine block 1 in this embodiment includes a
ピストン20は、ピストンピン21を介して回転可能に設けられたコネクティングロッド22に連結され、方向P(以下、摺動方向P)へ往復動可能に設けられている。ピストン20は、往復動時において、コネクティングロッド22の回転によりシリンダ10の内面11上をスラスト/反スラスト方向の領域(第2の領域 以下、スラスト/反スラスト方向領域)S,ASへ押さえ付けられながら摺動する。なお、本実施形態におけるエンジンブロック1はシリンダライナを用いないタイプであり、シリンダ10の内面11とピストン20とが、直接接触する。
The
また、ピストン20は、ピストンピン21に対してピストンピン21の軸線と直交する方向に配置されるピストンスカート23と、ピストン20の表面に突出するように設けられるピストンリング24とを有する。ピストンリング24は、所定の張力を付与された状態でピストン20に装着され、ピストンリング24の外周面は全周にわたって均一の圧力でシリンダ10の内面11に摺接する。
Further, the
図2は、シリンダ10の内面11を、内面11に付加される荷重の大きさによって区分した状態を説明するための模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a state in which the
上述したように、ピストン20は、コネクティングロッド22の回転により、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASへ押さえ付けられるようにして摺動する。これにより、内面11に付加される荷重の大きさは、シリンダ10の内面11の全体にわたって均一ではなく、内面11上の位置に応じて相違する。すなわち、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASにおいてピストン20から付加される荷重は、スラスト/反スラスト方向Xに直交する方向Yの領域(第1の領域 以下、直交方向領域)R,Rにおいてピストン20から付加される荷重よりも大きい。また、上述したように、ピストンスカート23は、ピストンピン21に対してピストンピン21の軸線と直交する方向(すなわち、コネクティングロッド22の回転により、ピストン20がシリンダ10の内面11へ押さえ付けられる方向)に配置されることから、ピストン20の摺動時において、ピストンスカート23がスラスト方向/反スラスト方向領域S,ASに摺接する。
As described above, the
本実施形態では、シリンダ10とピストン20との摺動面における摩擦係数の低減効果を最大限に発揮させるために、内面11に付加される荷重の相違を考慮して、複数の凹部12が、以下に示す形成条件を満たすように内面11に形成される。
In the present embodiment, in order to maximize the effect of reducing the coefficient of friction on the sliding surface between the
図3は、シリンダ10の内面11を示す展開図である。
FIG. 3 is a development view showing the
凹部12の開口部の形状、凹部12の開口部の寸法、凹部12の深さ、凹部12の断面形状、シリンダ10の内面11の単位面積あたりに形成される凹部12の合計容積、および内面11の単位面積あたりに形成される凹部12の開口部の合計面積の少なくともいずれか一つは、摺動方向P(図3に示す上下方向)および/または摺動方向Pと直交する方向の位置に応じて相違する。
The shape of the opening of the
また、直交方向領域R,Rの単位面積あたりに形成される凹部12の合計容積は、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASの単位面積あたりに形成される凹部12の合計容積(mm3/mm2)よりも大きい。
The total volume of the
また、直交方向領域R,Rに形成される凹部12の深さは、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASに形成される凹部12の深さよりも大きい。
Further, the depth of the
また、直交方向領域R,Rの単位面積あたりに形成される凹部12の開口部の合計面積は、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASの単位面積あたりに形成される凹部12の開口部の合計面積よりも大きい。なお、上述した凹部12の深さおよび凹部12の開口部の合計面積についての条件に関して、凹部12は、いずれか一方の条件のみを満たすように形成されてもよく、あるいは両方の条件を満たすように形成されてもよい。
The total area of the openings of the
また、内面11の面積に対して内面11に形成される複数の凹部12の開口部の合計面積の割合(以下、面積率と称する。)は0.5%以上10%以下であり、各凹部12の深さは0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。これは、凹部12の面積率が0.5%未満であり、または凹部12の深さが0.5μm未満である場合には、凹部12の容積が小さく、潤滑油を十分に保持できないこと、また、凹部12の面積率が10%よりも大きく、または凹部12の深さが20μmよりも大きい場合には、シリンダ10の内面11とピストン20との間の摩擦損失が増大することに基づくものである。
The ratio of the total area of the openings of the plurality of
上述した形成条件を満たす凹部12をシリンダ10の内面11に形成することによって、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摺動面における摩擦係数の低減効果を最大限に発揮することができる。
By forming the
また、上記の凹部12をシリンダ10の内面11に形成することにより、上述した摺動面における摩擦係数の低減効果などの効果が発揮されることから、内面11を形成する部材をADC(アルミニウム合金)から形成し、当該部材のSi含有率を12%以下にすることができる。すなわち、エンジンブロックの軽量化を目的に開発されたAl−Si系過共析合金にCuやMgを添加して、マトリックスを強化したADC14のような材料を使わずとも、例えばSi含有率が10.8%程度のAl−Si−Cu系のADC12のようなアルミ合金を用いることができる。これにより、従来の鋳鉄シリンダライナが不要となり、部品点数の削減や製造工程の簡素化を図ることができる。
Further, by forming the
また、ピストンスカート23およびピストンリング24のいずれか一方もしくは両方に、非晶質硬質炭素膜が形成されることが好ましい。これにより、耐摩耗性および耐焼き付き性を確保し、摺動面における摩擦係数を低減する効果が長期間にわたって持続する。
Moreover, it is preferable that an amorphous hard carbon film is formed on one or both of the
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、凹部が表面に形成される摺動部材としては、上記のシリンダに限られず、シリンダライナ、ピストン、ピストンリングなどを挙げることができる。 For example, the sliding member having the concave portion formed on the surface is not limited to the above-described cylinder, and examples thereof include a cylinder liner, a piston, and a piston ring.
<実施例>
次に、上記の実施形態で示した摺動部材が、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摺動面における摩擦係数の低減効果を最大限に発揮するについて効果を発揮することの検証を目的として、実際に試験体を作成して摺動面に生じるフリクション力の測定を行なった。試験体として、上記の実施形態において述べた形成条件に従って凹部を形成した実施例1〜3の試験体と、実施例1〜3と比較するための比較例1および2の試験体とを製作した。
<Example>
Next, it is intended to verify that the sliding member shown in the above embodiment is excellent in wear resistance and seizure resistance, and exhibits the effect of maximizing the effect of reducing the friction coefficient on the sliding surface. As a result, a test specimen was actually prepared and the friction force generated on the sliding surface was measured. As test specimens, the test specimens of Examples 1 to 3 in which recesses were formed according to the formation conditions described in the above embodiment and the test specimens of Comparative Examples 1 and 2 for comparison with Examples 1 to 3 were manufactured. .
はじめに、実施例1の試験体の特徴について述べる。 First, the characteristics of the test body of Example 1 will be described.
エンジンブロックのシリンダの材料として用いられるADC12材を用いて、実施例1の試験体を製作した。具体的には、日産自動車(株)製QR25エンジン(4気筒2500CC、ボア径φ89)を用い、鋳鉄製ライナーを削り落し、底に、試験体であるADC12ダイカスト製ALライナを圧入した。試験体は中空円筒形状を呈し、内面に凹部が形成される。凹部は、マスクブラスト処理を用いて形成した。マスクブラスト処理は、光リソグラフィ技術を利用する処理であり、具体的には、凹部形状が形成された樹脂製マスクを試験体の内面に貼り付けた後、平均粒径20μmのアルミナ砥粒を投射ノズルからワークに投射して、試験体の内面に凹部を形成する処理である。投射条件として、投射ノズルからワークまでの距離を100mm、投射流量を100g/min、投射圧を0.4MPaと設定した。さらに、投射後において、凹部12の周辺に形成されたエッジ部の盛り上がりを粒径9μmのテープラップフィルムを用いて除去し、実施例1の試験体を得た。
The test body of Example 1 was manufactured using ADC12 material used as a material of the cylinder of an engine block. Specifically, using a QR25 engine (4-cylinder 2500CC, bore diameter φ89) manufactured by Nissan Motor Co., Ltd., the cast iron liner was scraped off, and an
図4は、本実施例において試験体の内面に形成される凹部12の配置パターンを示す拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing an arrangement pattern of the
以上により、実施例1の試験体の内面に、図4に示されるような千鳥模様に配置される深さ一定の複数の凹部12を形成した。千鳥模様の配置パターンは、隣接する3つの凹部12の開口の中心点を結んだときに正三角形が形成される配置パターンであり、当該正三角形の大きさを調整することによって、単位面積当たりの凹部12の面積(面積率)が所望の値になるように調整した。なお、各凹部12の開口部の寸法(高さH×幅W)は、80μm×320μmである。
As described above, a plurality of
また、実施例1の試験体において、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASにおける凹部12の面積率は5.0%、凹部12の深さは3.0μm、直交方向領域R,Rにおける凹部12の面積率は10%、凹部12の深さは6.0μmである。すなわち、実施例1の試験体における凹部12の面積率および深さは、上述した実施形態で述べた範囲に含まれるものである。
Moreover, in the test body of Example 1, the area ratio of the
次に、実施例2の試験体の特徴について述べる。 Next, the characteristics of the test body of Example 2 will be described.
実施例2の試験体は、実施例1の試験体と、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASおよび直交方向領域R,Rのそれぞれにおいて形成される凹部12の面積率、凹部12の深さにおいて異なる。具体的には、実施例2の試験体において、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASにおける凹部12の面積率は2.5%、凹部12の深さは3.0μm、直交方向領域R,Rにおける凹部12の面積率は5.0%、凹部12の深さは3.0μmである。すなわち、実施例2の試験体における凹部12の面積率および深さは、上述した実施形態で述べた範囲に含まれるものである。これ以外の条件は、実施例1の試験体と同様であるので、その説明を省略する。
The test body of Example 2 is the same as the test body of Example 1, the area ratio of the
次に、実施例3の試験体の特徴について述べる。 Next, the characteristics of the test body of Example 3 will be described.
実施例3の試験体は、実施例1および2の試験体と、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASおよび直交方向領域R,Rのそれぞれにおいて形成される凹部12の面積率、凹部12の深さにおいて異なる。具体的には、実施例3の試験体において、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASにおける凹部12の面積率は1.0%、凹部12の深さは3.0μm、直交方向領域R,Rにおける凹部12の面積率は5.0%、凹部12の深さは3.0μmである。すなわち、実施例3の試験体における凹部12の面積率および深さは、上述した実施形態で述べた範囲に含まれるものである。これ以外の条件は実施例1の試験体と同様であるので、その説明を省略する。
The test body of Example 3 is the same as the test body of Examples 1 and 2, and the area ratio of the
次に、比較例1の試験体の特徴について述べる。 Next, the characteristics of the specimen of Comparative Example 1 will be described.
比較例1の試験体は、実施例1〜3の試験体と、内面の各領域における凹部の面積率および深さの条件において異なる。具体的には、比較例1の試験体において、スラスト方向/反スラスト方向領域および直交方向領域のいずれの領域においても、凹部の面積率は0.4%、凹部の深さは0.4μmである。すなわち、比較例1の試験体における凹部の面積率および深さは、上述した実施形態で述べた範囲に含まれないものである。これ以外の条件は実施例1の試験体と同様であるので、その説明を省略する。 The test body of Comparative Example 1 differs from the test bodies of Examples 1 to 3 in terms of the area ratio and depth of the recesses in each region of the inner surface. Specifically, in the specimen of Comparative Example 1, the area ratio of the recesses was 0.4% and the depth of the recesses was 0.4 μm in any of the thrust direction / anti-thrust direction region and the orthogonal direction region. is there. That is, the area ratio and depth of the recesses in the test body of Comparative Example 1 are not included in the range described in the above-described embodiment. Since the other conditions are the same as those of the test body of Example 1, the description thereof is omitted.
次に、比較例2の試験体の特徴について述べる。 Next, the characteristics of the test body of Comparative Example 2 will be described.
比較例2の試験体は、実施例1〜3および比較例1の試験体と、内面の各領域における凹部の面積率および深さの条件において異なる。具体的には、比較例2の試験体において、スラスト方向/反スラスト方向領域および直交方向領域のいずれの領域においても、凹部の面積率は12%、凹部の深さは20μmである。すなわち、比較例2の試験体における凹部の面積率および深さは、上述した実施形態で述べた範囲に含まれないものである。これ以外の条件は、実施例1の試験体と同様であるので、その説明を省略する。 The test body of Comparative Example 2 differs from the test bodies of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 in the conditions of the area ratio and depth of the recesses in each region of the inner surface. Specifically, in the specimen of Comparative Example 2, the area ratio of the recesses is 12% and the depth of the recesses is 20 μm in any of the thrust direction / anti-thrust direction region and the orthogonal direction region. That is, the area ratio and depth of the recesses in the test body of Comparative Example 2 are not included in the range described in the above-described embodiment. Since the other conditions are the same as those of the specimen of Example 1, the description thereof is omitted.
なお、ここまで説明した実施例1〜3および比較例1〜2の試験体における凹部の形成条件については、後掲の表1にまとめて示した。 In addition, about the formation conditions of the recessed part in the test body of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 demonstrated so far, it put together in Table 1 shown later.
図5は、ピストン−シリンダフリクション測定機2の要部を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a main part of the piston-cylinder
上記の実施例および比較例における各試験体の耐焼付き性などの性能について評価するために、図5に示されるピストン−シリンダフリクション測定機(日産自動車(株)製QR25エンジン(4気筒2500CC、ボア径φ89))2を用いて、モータリング法により、各試験体の摺動面に生じるフリクション力を測定した。フリクション測定機2は、固定された状態で配置されるピストン20と、方向Qに往復動可能な支持部材25とを有する。また、ピストン20には、ピストンリング24(トップリング、セカンドリング、およびオイルリング)が装着され、当該ピストンリング24の表面には、イオンプレーディング法によって非晶質硬質炭素膜が形成される。このフリクション測定機2を用いて試験体Cの摺動面に生じるフリクション力を測定するにあたって、試験体Cを支持部材25に装着し、固定されたピストン20と試験体Cとの摺動面に潤滑油を供給しつつ、支持部材25をQ方向に往復動させて、試験体Cの摺動面に生じるフリクション力を測定した。
In order to evaluate the performance such as seizure resistance of each specimen in the above examples and comparative examples, a piston-cylinder friction measuring machine (QR25 engine (4-cylinder 2500CC, bore manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.) shown in FIG. Using the diameter φ89)) 2, the friction force generated on the sliding surface of each specimen was measured by the motoring method. The
次に、測定条件について示す。潤滑油はエンジン油5W30であり、油温は80℃、供給油量は100cc/min、摺動速度は700cpm、往復摺動距離は70mmであり、ピストン20にスラスト荷重として490Nを加えた。
Next, measurement conditions will be described. The lubricating oil was engine oil 5W30, the oil temperature was 80 ° C., the amount of oil supplied was 100 cc / min, the sliding speed was 700 cpm, the reciprocating sliding distance was 70 mm, and 490 N was applied to the
図6は、本実施例におけるフリクション力の測定結果を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the friction force in this example.
上記の測定を行なった結果、図6に示される測定結果を得て、図6に示される曲線を積分することによって得られる摩擦仕事(積分により得られる面積)を算出した。そして、各実施例および比較例におけるフリクション力および摩擦仕事を比較して、各例についての耐摩耗性および耐焼き付き性の検討を行なった。その結果について、表1に示す。 As a result of the above measurement, the measurement result shown in FIG. 6 was obtained, and the friction work (area obtained by integration) obtained by integrating the curve shown in FIG. 6 was calculated. Then, the friction force and friction work in each example and comparative example were compared, and the wear resistance and seizure resistance of each example were examined. The results are shown in Table 1.
実施例1〜3におけるフリクション力の比率は、比較例1および2におけるフリクション力の比率よりも小さい。すなわち、実施例1〜3の試験体の摺動面における摩擦係数は、比較例1および2の試験体の摺動面における摩擦係数よりも小さいといえる。 The ratio of the friction force in Examples 1 to 3 is smaller than the ratio of the friction force in Comparative Examples 1 and 2. That is, it can be said that the friction coefficient on the sliding surface of the test bodies of Examples 1 to 3 is smaller than the friction coefficient on the sliding surface of the test bodies of Comparative Examples 1 and 2.
これにより、直交方向領域R,Rの単位面積あたりに形成される凹部12の合計容積を、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASの単位面積あたりに形成される凹部12の合計容積(mm3/mm2)よりも大きくすることが、耐摩耗性および耐焼き付き性を向上させ、摺動面における摩擦係数を低減する効果を発揮させることに効果的であることが把握される。
Accordingly, the total volume of the
また、直交方向領域R,Rに形成される凹部12の深さを、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASに形成される凹部12の深さよりも大きくすることも、上記の効果を発揮させることに効果的であることが把握される。
In addition, the depth of the
また、直交方向領域R,Rの単位面積あたりに形成される凹部12の開口部の合計面積を、スラスト方向/反スラスト方向領域S,ASの単位面積あたりに形成される凹部12の開口部の合計面積よりも大きくすることも、上記の効果を発揮させることに効果的であることが把握される。
Further, the total area of the openings of the
また、内面11の面積に対して内面11に形成される複数の凹部12の開口部の合計面積の割合(以下、面積率と称する。)を0.5%以上10%以下、各凹部12の深さを0.5μm以上20μm以下とすることも、上記の効果を発揮させることに効果的であることが把握される。
The ratio of the total area of the openings of the plurality of
10 シリンダ、
11 内面、
12 凹部、
20 ピストン、
23 ピストンスカート、
24 ピストンリング、
P 摺動方向、
R,R スラスト/反スラスト方向Xに直交する方向Yの領域(第1の領域)、
S,AS スラスト/反スラスト方向の領域(第2の領域)。
10 cylinders,
11 Inside,
12 recess,
20 pistons,
23 piston skirt,
24 piston ring,
P sliding direction,
R, R Thrust / anti-thrust direction X-direction area Y (first area),
S, AS Thrust / anti-thrust region (second region).
Claims (9)
前記他の部材との摺動面には、複数の凹部が形成され、
凹部の開口部の形状、凹部の開口部の寸法、凹部の深さ、凹部の断面形状、前記摺動面の単位面積あたりに形成される凹部の合計容積、および前記摺動面の単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積の少なくともいずれか一つは、当該摺動部材の摺動方向および/または摺動方向と直交する方向の位置に応じて相違することを特徴とする摺動部材。 A sliding member that can slide relative to other members via a lubricant,
A plurality of recesses are formed on the sliding surface with the other member,
The shape of the opening of the recess, the size of the opening of the recess, the depth of the recess, the cross-sectional shape of the recess, the total volume of the recess formed per unit area of the sliding surface, and the unit area of the sliding surface At least one of the total areas of the openings of the recesses formed in the sliding member differs depending on the sliding direction of the sliding member and / or the position in the direction orthogonal to the sliding direction. Moving member.
前記第1の領域において単位面積あたりに形成される凹部の合計容積は、前記第2の領域において単位面積あたりに形成される凹部の合計容積よりも、大きいことを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。 The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied,
The total volume of recesses formed per unit area in the first region is larger than the total volume of recesses formed per unit area in the second region. The sliding member.
前記第1の領域において形成される凹部の深さは、前記第2の領域において形成される凹部の深さよりも、深いことを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。 The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied,
2. The sliding member according to claim 1, wherein the depth of the recess formed in the first region is deeper than the depth of the recess formed in the second region.
前記第1の領域において単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積は、前記第2の領域において単位面積あたりに形成される凹部の開口部の合計面積よりも、大きいことを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。 The sliding surface has at least a first region and a second region to which a larger load than the first region can be applied,
The total area of the recess openings formed per unit area in the first region is larger than the total area of the recess openings formed per unit area in the second area. The sliding member according to claim 1.
前記ピストンとの摺動面である前記シリンダの内面に、複数の凹部が形成され、
前記第2の領域は、前記内面のうち、ピストンスカートとシリンダとが摺接する領域であり、
前記第1の領域は、前記内面のうち、前記第2の領域以外の領域であることを特徴とするシリンダ。 A sliding member according to any one of claims 2 to 4, wherein the sliding member is a cylinder that can slide relative to a piston provided with a piston skirt and a lubricant,
A plurality of recesses are formed on the inner surface of the cylinder, which is a sliding surface with the piston,
The second region is a region of the inner surface where the piston skirt and the cylinder are in sliding contact with each other,
The first area is a cylinder other than the second area in the inner surface.
凹部の深さは、0.5μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項5に記載のシリンダ。 The ratio of the total area of the openings of the plurality of recesses formed on the inner surface with respect to the area of the inner surface is 0.5% or more and 10% or less,
The cylinder according to claim 5, wherein the depth of the recess is not less than 0.5 μm and not more than 20 μm.
前記ピストンは、前記シリンダの内面と摺接しうるピストンリングをさらに有し、
前記ピストンリングおよびピストンスカートのいずれか一方もしくは両方には、非晶質硬質炭素膜が形成されることを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine comprising the cylinder according to any one of claims 5 to 8 and the piston,
The piston further includes a piston ring that can be in sliding contact with the inner surface of the cylinder,
An internal combustion engine, wherein an amorphous hard carbon film is formed on one or both of the piston ring and the piston skirt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005187459A JP2007002989A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005187459A JP2007002989A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007002989A true JP2007002989A (en) | 2007-01-11 |
Family
ID=37688803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005187459A Withdrawn JP2007002989A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007002989A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009044824A1 (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-09 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Cylinder |
JP2010054045A (en) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
JP2010107032A (en) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
JP2010236443A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
WO2012086935A3 (en) * | 2010-12-23 | 2012-08-16 | 두산인프라코어 주식회사 | Engine cylinder |
WO2013005394A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | パナソニック株式会社 | Sliding member |
CN104895926A (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-09 | 保来得株式会社 | Sintered bearing |
GB2540208A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2540209A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | Ford Global Tech Llc | Machine with reduced cylinder friction |
JP7409466B1 (en) | 2022-11-15 | 2024-01-09 | いすゞ自動車株式会社 | internal combustion engine |
-
2005
- 2005-06-27 JP JP2005187459A patent/JP2007002989A/en not_active Withdrawn
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009044824A1 (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-09 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Cylinder |
US8381696B2 (en) | 2007-10-05 | 2013-02-26 | Nippon Piston Ring., Ltd. | Cylinder |
JP5297384B2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-09-25 | 日本ピストンリング株式会社 | Cylinder |
JP2010054045A (en) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
JP2010107032A (en) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
JP2010236443A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Cylinder |
WO2012086935A3 (en) * | 2010-12-23 | 2012-08-16 | 두산인프라코어 주식회사 | Engine cylinder |
WO2013005394A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | パナソニック株式会社 | Sliding member |
CN103635705A (en) * | 2011-07-01 | 2014-03-12 | 松下电器产业株式会社 | Sliding member |
JPWO2013005394A1 (en) * | 2011-07-01 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | Sliding member |
CN104895926A (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-09 | 保来得株式会社 | Sintered bearing |
GB2540208A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2540209A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | Ford Global Tech Llc | Machine with reduced cylinder friction |
GB2540867A (en) * | 2015-07-10 | 2017-02-01 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2541096A (en) * | 2015-07-10 | 2017-02-08 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2540208B (en) * | 2015-07-10 | 2018-05-09 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2541096B (en) * | 2015-07-10 | 2018-11-28 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2540867B (en) * | 2015-07-10 | 2018-11-28 | Ford Global Tech Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
GB2540209B (en) * | 2015-07-10 | 2019-01-02 | Ford Global Tech Llc | Machine with reduced cylinder friction |
US10337615B2 (en) | 2015-07-10 | 2019-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Machine with reduced cylinder friction |
US10385970B2 (en) | 2015-07-10 | 2019-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Bearing interface with recesses to reduce friction |
JP7409466B1 (en) | 2022-11-15 | 2024-01-09 | いすゞ自動車株式会社 | internal combustion engine |
US12085038B2 (en) | 2022-11-15 | 2024-09-10 | Isuzu Motors Limited | Internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008095721A (en) | Sliding member | |
EP1762721A2 (en) | Internal combustion engine | |
JP6533858B1 (en) | Cast iron cylinder liner and internal combustion engine | |
JP4779841B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2003184883A (en) | Bearing sliding member | |
US10107227B2 (en) | Method of forming a cylinder liner | |
JP2007002989A (en) | Slide member, cylinder using the slide member, and internal combustion engine using the cylinder | |
KR20140034142A (en) | Thermal spray coating with a dispersion of solid lubricant particles | |
JP2010274386A (en) | Si particle-containing Al-Si alloy sliding material and method of forming sliding surface | |
WO2015041215A1 (en) | Combination of cylinder bore and piston ring | |
EP2138695A2 (en) | Cylinder block, internal combustion engine, transportation apparatus, and method for producing cylinder block | |
JP6528736B2 (en) | Cylinder block | |
JP4710263B2 (en) | Sliding device | |
JP2006275269A (en) | Combined sliding member | |
JP4507642B2 (en) | Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine | |
JP7329690B2 (en) | cylinder liner and cylinder bore | |
JP5255646B2 (en) | Sliding member and manufacturing method thereof | |
JPH0565849A (en) | Cylinder bore of internal combustion engine | |
JP4956769B2 (en) | Low friction sliding member | |
JP2002147459A (en) | Sliding bearing with overlay layer quality-improved | |
JP2000283291A (en) | Cylinder liner | |
Sabri et al. | A study on the influence of bond material on honing engine cylinder bores with coated diamond stones | |
JPH08200145A (en) | Cylinder of engine | |
JP2006138329A (en) | Low-friction sliding mechanism | |
JP2008095722A (en) | Sliding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080422 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20090911 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |