(57)【要約】【課題】内燃機関用摺動部材の母材に自己潤滑性樹脂を混入して摺動抵抗の低減を図りつつ、強度、耐熱性等の低下を抑制することを可能とした内燃機関用摺動部材を提供する。【解決手段】内燃機関の摺動部に設けられる内燃機関用摺動部材（シリンダライナ）２０において、摺動面２２に近いほど高い容積比率で自己潤滑性樹脂２１が混入されていることを特徴とする。【選択図】図２
2010059812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の摺動部に設けられる内燃機関用摺動部材において、
摺動面に近いほど高い容積比率で自己潤滑性樹脂が混入されていることを特徴とする内燃機関用摺動部材。
【請求項２】
内燃機関のシリンダボア位置に設けられるシリンダライナにおいて、
摺動面に近いほど高い容積比率で自己潤滑性樹脂が混入されていることを特徴とするシリンダライナ。
【請求項３】
内燃機関のクランクシャフト支持位置に設けられるクランクキャップにおいて、
摺動面に近いほど高い容積比率で自己潤滑性樹脂が混入されていることを特徴とするクランクキャップ。
【請求項４】
内燃機関のシリンダボア位置に設けられるシリンダライナの製造方法において、
母材粉体とこれより低比重の自己潤滑性樹脂粉体とを中空筒状の型枠内に混入して、その型枠を軸線回りに回転する工程と、
前記型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体に対して焼結処理を施す工程と、
を含むことを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項５】
内燃機関のクランクシャフト支持位置に設けられるクランクキャップの製造方法において、
母材粉体とこれより低比重の自己潤滑性樹脂粉体とを上方に開口した第１型枠内に混入して、その型枠を振動させる工程と、
クランクシャフト摺動面形状に対応した第２型枠を前記第１型枠の上方開口から挿入して、前記第１型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体を上から押圧する工程と、
前記第１型枠および前記第２型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体に対して焼結処理を施す工程と、
を含むことを特徴とするクランクキャップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダライナ、クランクキャップ等の内燃機関用摺動部材の製造方法に関する。また、本発明は、シリンダライナおよびクランクキャップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の燃費向上のために、エンジンの機械的損失を低減するための研究・開発が行われている。その中でも、エンジンの摺動部の摺動抵抗を低減することが効果的である。
【０００３】
エンジンにおける摺動部としては、シリンダボアの内周面に配設されるシリンダライナとピストンとの間、クランクシャフトとこのクランクシャフトを支持するクランクキャップとの間などがある。これらの摺動部における摺動抵抗を低減するために次のような技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１，２には、ピストンとシリンダライナとの摺動抵抗を低減するために、シリンダライナの内周面に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）等の自己潤滑性樹脂を含有した皮膜を形成することが提案されている。
【０００５】
特許文献３には、シリンダブロックのクランクシャフト用穴の内周面にＰＴＦＥ等の自己潤滑性樹脂を含む溶射膜を形成したものが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、アルミ合金等からなるシリンダの摺動面にフッ素樹脂の微粒子を分散、複合させた金属めっき皮膜を施したものが開示されている。
【０００７】
特許文献５には、ブッシュの内周面に焼結による固体潤滑剤層を形成したものが開示されている。
【特許文献１】特開平８−２３２７５４号公報
【特許文献２】特開平５−２５５８９６号公報
【特許文献３】特開２０００−２８３１４３号公報
【特許文献４】特開２００５−２０１０９９号公報
【特許文献５】特開平９−４９００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、自己潤滑性樹脂によって摺動抵抗の低減を図っているものの、摺動面に形成しためっき皮膜、溶射膜等の皮膜に自己潤滑性樹脂を含有させたものとなっている。このことから、皮膜を形成するための施工時間、施工コストが掛かるという問題がある。
【０００９】
シリンダブロックと別体的に作製可能なエンジン用摺動部材、例えば、シリンダライナやクランクキャップ等の母材に自己潤滑性樹脂を混入すれば、皮膜を形成するための施工時間、施工コストは抑えられる。しかし、摺動抵抗を十分に低減させるためには、多くの自己潤滑性樹脂を母材に混入する必要があり、その結果、シリンダライナやクランクキャップ等の強度、耐熱性等の低下を招くおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものであり、内燃機関用摺動部材の母材に自己潤滑性樹脂を混入して摺動抵抗の低減を図りつつ、強度、耐熱性等の低下を抑制することを可能とした内燃機関用摺動部材を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような内燃機関用摺動部材であるシリンダライナおよびクランクキャップに適した製造方法を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の内燃機関用摺動部材は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の内燃機関用摺動部材は、内燃機関の摺動部に設けられるものであって、摺動面に近いほど高い容積比率で自己潤滑性樹脂が混入されていることを特徴とするものである。
【００１２】
内燃機関用摺動部材としては、例えば、内燃機関のシリンダボア位置に設けられるシリンダライナ、内燃機関のクランクシャフト支持位置に設けられるクランクキャップなどがある。
【００１３】
上記構成を備える内燃機関用摺動部材によれば、母材に自己潤滑性樹脂を混入することにより摺動抵抗の低減が図られる。そして、混入されている自己潤滑性樹脂は、摺動面に近い所ほど高い容積比率で存在する一方、摺動面から離れた所では、強度および耐熱性に優れた母材の容積比率が高くなっているので、内燃機関用摺動部材全体としての強度、耐熱性等の低下は抑制される。
【００１４】
また、本発明のシリンダライナの製造方法は、内燃機関のシリンダボア位置に設けられるシリンダライナの製造方法において、母材粉体とこれより低比重の自己潤滑性樹脂粉体とを中空筒状の型枠内に混入して、その型枠を軸線回りに回転する工程と、前記型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体に対して焼結処理を施す工程と、を含むものである。
【００１５】
かかる構成を備えるシリンダライナの製造方法によれば、容易に自己潤滑性樹脂の混入容積比率を摺動面に近くなるほど高くすることができる。しかも、自己潤滑性樹脂粉体を母材粉体とともに型枠に混入するだけでよいので、従来のシリンダライナの製造方法と比較して同程度の製造時間で製造することができる。また、シリンダライナの摺動面には、皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【００１６】
また、本発明のクランクキャップの製造方法は、内燃機関のクランクシャフト支持位置に設けられるクランクキャップの製造方法において、母材粉体とこれより低比重の自己潤滑性樹脂粉体とを上方に開口した第１型枠内に混入して、その型枠を振動させる工程と、クランクシャフト摺動面形状に対応した第２型枠を前記第１型枠の上方開口から挿入して、前記第１型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体を上から押圧する工程と、前記第１型枠および前記第２型枠内の母材粉体および自己潤滑性樹脂粉体に対して焼結処理を施す工程と、を含むものである。
【００１７】
かかる構成を備えるクランクキャップの製造方法によれば、容易に自己潤滑性樹脂の混入容積比率を摺動面に近くなるほど高くすることができる。しかも、自己潤滑性樹脂粉体を母材粉体とともに型枠に混入するだけでよいので、従来のクランクキャップと同程度の製造時間で製造することができる。また、クランクキャップの摺動面には、皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る内燃機関用摺動部材、例えばシリンダライナ、クランクキャップ等によれば、摺動抵抗の低減を図りつつ、強度、耐熱性等の低下を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係るシリンダライナおよびクランクキャップの製造方法によれば、摺動抵抗の低減を図りつつ、強度、耐熱性等の低下を抑制することが可能なものを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関用摺動部材ついて説明する。
【００２１】
図１は、シリンダブロック１０の断面図である。このシリンダブロック１０のシリンダボア位置には、内燃機関用摺動部材としてのシリンダライナ２０が設けられている。また、シリンダブロック１０の下部には、図示しないクランクシャフトをシリンダブロック側のクランクシャフト穴１１とともに、支持するクランクキャップ３０が固定されている。
【００２２】
［シリンダライナについて］
図２は、図１におけるシリンダライナ２０を拡大表示した斜視図である。同図に示すように、シリンダライナ２０には、自己潤滑性樹脂２１が混入されている。自己潤滑性樹脂２１の混入容積比率は、摺動面２２に近いほど高くなっている。
【００２３】
自己潤滑性樹脂２１は、それ自体で潤滑性を有する素材からなる。したがって、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）等を自己潤滑性樹脂２１として採用できる。自己潤滑性樹脂２１は、摺動抵抗を低減するために混入されていることから、自己潤滑性樹脂２１としては、少なくともシリンダライナ２０の母材よりも低い摩擦係数を示すものが採用される。また、自己潤滑性樹脂２１は、図２（ａ）に示すように、シリンダライナ２０の外径側から内径側（摺動面２２）に向かって混入容積比率が徐々に高くなるようなものであってもよいし、図２（ｂ）に示すように、大部分の自己潤滑性樹脂２１が内径側（摺動面）でのみ存在し、シリンダライナ２０の肉厚内部および外径面に殆ど存在していなくてもよい。
【００２４】
但し、シリンダライナ２０の摺動面２２における自己潤滑性樹脂２１の容積比率が高過ぎると機械的強度、耐熱性が低下して磨耗量が増大し易くなり、上記容積比率が低すぎるとピストンとの間での摩擦抵抗が増大し易くなるため、シリンダライナ２０の摺動面２２における自己潤滑性樹脂２１の容積比率は、耐摩耗性および摺動抵抗の双方を考慮した上での最適値が採用される。
【００２５】
以上に説明したシリンダライナ２０によれば、摺動面２２に近い所に比較的多くの自己潤滑性樹脂２１が混入されており、シリンダライナ２０全体としては自己潤滑性樹脂２１の混入量は少なく抑えられているので、ピストンとの摺動抵抗の低減を図りつつ、シリンダライナ２０の全体的な強度および耐熱性の低下を抑制することができる。また、このシリンダライナ２０によれば、摺動面２２にめっき皮膜や溶射膜等の皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【００２６】
［クランクキャップについて］
図３は、図１におけるクランクキャップ３０の摺動面３２の一部（図１のＡ部）を拡大した図である。同図に示されているように、このクランクキャップ３０にもシリンダライナ２０に混入されているものと同様の自己潤滑性樹脂３１が混入されており、その混入容積比率は、摺動面３２に近いほど高くなっている。
【００２７】
シリンダライナ２０と同様に、クランクキャップ３０においても、自己潤滑性樹脂３１は、図示しないクランクシャフトとの間での摺動抵抗を低減するために混入されていることから、自己潤滑性樹脂３１としては、少なくともクランクキャップ３０の母材よりも低い摩擦係数を示すものが採用される。また、自己潤滑性樹脂３１は、図３（ａ）に示すように、クランクキャップ３０の外側から内径側（摺動面３２）に向かって混入容積比率が徐々に高くなるようなものであってもよいし、図３（ｂ）に示すように、自己潤滑性樹脂３１が内側（摺動面）でのみ存在し、クランクキャップ３０の内部および外側に殆ど存在していなくてもよい。
【００２８】
但し、シリンダライナ２０と同様に、クランクキャップ３０においても摺動面３２における自己潤滑性樹脂３１の容積比率が高過ぎると機械的強度が低下して磨耗量が増大し易くなり、上記容積比率が低すぎるとクランクシャフトとの間での摩擦抵抗が増大し易くなる。したがって、クランクキャップ３０の摺動面３２における自己潤滑性樹脂３１の容積比率は、耐摩耗性および摺動抵抗の双方を考慮した上での最適値が採用される。
【００２９】
以上に説明したクランクキャップ３０によれば、摺動面３２に近い所に比較的多くの自己潤滑性樹脂３１が混入されており、クランクキャップ３０全体としては自己潤滑性樹脂３１の混入量は少なく抑えられているので、クランクシャフトとの摺動抵抗の低減を図りつつ、クランクキャップ３０の全体的な強度および耐熱性の低下を抑制することができる。また、クランクキャップ３０によれば、摺動面３２にめっき皮膜や溶射膜等の皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【００３０】
［シリンダライナの製造方法について］
つぎに、本発明の実施の形態に係るシリンダライナ２０の製造方法を図面に基づいて説明する。
【００３１】
まず、第１工程として、図４（ａ）に示すように、円筒状のシリンダライナ２０を形成するための型枠４０に、シリンダライナ２０の母材となる材料および自己潤滑性樹脂２１の粉体２３，２４を充填する。上記母材としては、例えばアルミニウム合金が使用される。また、上記自己潤滑性樹脂２１は母材であるアルミニウム合金よりも比重が小さいものが使用される。また、上記型枠４０としては、例えば、図示するように、外径面を形成する外形側型枠４０ａ、長手方向端面を形成する端面型枠４０ｂ，４０ｂ、および内径面を形成する内径側型枠４０ｃからなる。なお、本明細書において、「粉体」には、「粒体」といわれる比較的粒子の大きなものも含まれるものとする。
【００３２】
第２工程として、型枠４０を軸線Ｓ周りに回転させる。すると、図４（ｂ）に示すように、母材粉体２３および自己潤滑性樹脂粉体２４に遠心力が作用し、比較的比重が小さい自己潤滑性樹脂粉体２４が回転中心である軸線Ｓ側に近い摺動面（内径面）２２側に集まり、比較的比重が大きい母材粉体２３は遠心側に移動する。
【００３３】
第３工程として、型枠４０内の母材粉体２３および自己潤滑性樹脂粉体２４に対して圧縮成形処理を施す。例えば、端面型枠４０ｂ，４０ｂ同士を接近移動させることにより上記圧縮成形処理が施される。
【００３４】
第４工程として、圧縮成形処理が施された型枠４０内の母材粉体２３および自己潤滑性樹脂粉体２４を所定の焼結温度にて焼結処理を施し、シリンダライナ用素材を作製する。
【００３５】
最後に、第５工程として、上記シリンダライナ素材を型枠４０から取り出して、図示しない押し出し成形機により、所定の肉厚寸法形状に仕上げる。このとき、シリンダライナ用素材内に自己潤滑性樹脂２１が含まれているので、押し出し成形時の押し出し力は少なくて済む。
【００３６】
以上に説明した本発明のシリンダライナ製造方法によれば、容易に自己潤滑性樹脂２１（２４）の混入容積比率を摺動面２２に近くなるほど高くすることができる。しかも、自己潤滑性樹脂粉体２４を母材粉体２３とともに型枠４０に混入するだけでよいので、従来のシリンダライナの製造方法と比較しても同程度の製造時間で製造することができる。また、シリンダライナ２０の摺動面２２には、皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【００３７】
［クランクキャップの製造方法について］
つぎに、本発明の実施の形態に係るクランクキャップ３０の製造方法を図面に基づいて説明する。
【００３８】
まず、第１工程として、図５（ａ）に示すように、クランクキャップ３０の外形（摺動面３２および摺動面３２の周囲の面を除く）に対応した型枠５０を用意し、この型枠５０に、クランクキャップ３０の母材となる材料および自己潤滑性樹脂の粉体３３，３４を充填する。シリンダライナ２０と同様に、上記母材にも例えばアルミニウム合金が使用される。また、クランクキャップ３０に使用される自己潤滑性樹脂３１も母材よりも比重が小さいものが使用される。
【００３９】
第２工程として、図５（ｂ）に示すように、型枠５０（第１型枠）およびこの型枠５０に収容されている母材粉体３３および自己潤滑性樹脂粉体３４に対して振動を加える加振処理を施す。振動方向は上下方向および左右方向の双方とすることが望ましい。加振処理により、型枠５０内では、比較的比重が小さい自己潤滑性樹脂粉体３４が上方に集まり、比較的比重が大きい母材粉体３３は図示下方に移動する。
【００４０】
第３工程として、型枠５０内の母材粉体３３および自己潤滑性樹脂粉体３４に対して圧縮成形処理を施す。この圧縮成形は、押圧面５１ａがクランクキャップ３０の上部外形、つまり、摺動面３２を有する上部の形状に対応し、型枠５０の内側５０ａの寸法に対応した横幅寸法を有する上部型枠５１（第２型枠）を用いて行われる。すなわち、図５（ｃ）に示すように、型枠５０の内側に図示上方から図示下方に向かって上部型枠５１が挿入され、型枠５０内の母材粉体３３および自己潤滑性樹脂粉体３４に対して圧縮成形処理が施される。
【００４１】
第４工程として、圧縮成形処理が施された型枠５０および上部型枠５１内の母材粉体３３および自己潤滑性樹脂粉体３４を所定の焼結温度にて焼結処理を施してクランクキャップ用素材を作製する。
【００４２】
最後に、第５工程として、上記クランクキャップ用素材を型枠５０および上部型枠５１から取り出して、所定の仕上げ加工を施してクランクキャップ３０が出来上がる。
【００４３】
以上に説明した本発明のクランクキャップ３０の製造方法によれば、容易に自己潤滑性樹脂３１（３４）の混入容積比率を摺動面３２に近くなるほど高くすることができる。しかも、自己潤滑性樹脂粉体３４を母材粉体３３とともに型枠５０に混入するだけでよいので、従来のクランクキャップ３０と同程度の製造時間で製造することができる。また、クランクキャップ３０の摺動面３２には、皮膜を形成する必要がないので、製造コストの低減が図られる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、エンジンのシリンダライナ、クランクキャップ等の内燃機関用摺動部材の製造方法に適用可能である。また、本発明は、上記シリンダライナおよびクランクキャップの製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係るシリンダライナおよびクランクキャップが設けられたシリンダブロックの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るシリンダライナの斜視図およびそのＢ部拡大図を併記して示す図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るシリンダライナの製造方法における各工程を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るクランクキャップの製造方法における各工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  シリンダブロック
２０  シリンダライナ
２１  自己潤滑性樹脂
２２  摺動面
２３  母材粉体
２４  自己潤滑性樹脂粉体
３０  クランクキャップ
３１  自己潤滑性樹脂
３２  摺動面
３３  母材粉体
３４  自己潤滑性樹脂粉体
４０  型枠
５０  型枠（第１型枠）
５１  上部型枠（第２型枠）
【図１】
2010059812.tif 000003
【図２】
2010059812.tif 000004
【図３】
2010059812.tif 000005
【図４】
2010059812.tif 000006
【図５】
2010059812.tif 000007