JPH1162517A - 内燃機関用摺動部品 - Google Patents
内燃機関用摺動部品Info
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- JPH1162517A JPH1162517A JP22788397A JP22788397A JPH1162517A JP H1162517 A JPH1162517 A JP H1162517A JP 22788397 A JP22788397 A JP 22788397A JP 22788397 A JP22788397 A JP 22788397A JP H1162517 A JPH1162517 A JP H1162517A
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- internal combustion
- cermet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】近年の内燃機関に要求される過酷な使用条件下
にあっても、内燃機関用の摺動部品として金属部材との
接合強度が充分高く、かつ摺動相手材を一方的に摩耗さ
せたりしないTiC系サーメット部材と金属部材の接合
体より成る優れた接続信頼性と耐摩耗性を兼ね備えた内
燃機関用摺動部品を提供する。 【解決手段】少なくともニッケル(Ni)を5〜40重
量%、より望ましくは15〜30重量%含有したTiC
系サーメットより成る摺動部を構成するサーメット部材
と本体の金属部材とを接合一体化した内燃機関用摺動部
品であって、特に、内燃機関用摺動部品としてロッカー
アームあるいはタペット等に最適なものである。
にあっても、内燃機関用の摺動部品として金属部材との
接合強度が充分高く、かつ摺動相手材を一方的に摩耗さ
せたりしないTiC系サーメット部材と金属部材の接合
体より成る優れた接続信頼性と耐摩耗性を兼ね備えた内
燃機関用摺動部品を提供する。 【解決手段】少なくともニッケル(Ni)を5〜40重
量%、より望ましくは15〜30重量%含有したTiC
系サーメットより成る摺動部を構成するサーメット部材
と本体の金属部材とを接合一体化した内燃機関用摺動部
品であって、特に、内燃機関用摺動部品としてロッカー
アームあるいはタペット等に最適なものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用摺動部
品に関し、特にロッカーアーム、タペットとしてその摺
動部に金属部材と高い接合強度を有するTiC系サーメ
ットを用いた内燃機関用摺動部品に関するものである。
品に関し、特にロッカーアーム、タペットとしてその摺
動部に金属部材と高い接合強度を有するTiC系サーメ
ットを用いた内燃機関用摺動部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、耐摩耗性を必要とする部材に
は、耐摩耗性、耐熱性あるいは耐食性等の諸特性に優れ
た超硬合金やセラミックス、サーメット等が多用されて
きたが、これらはいずれも脆性材料であることから、通
常、単体で使用されることは少なく、耐摩耗性を必要と
する面にのみ適用し、それらと高い靱性を有する金属部
材を接合一体化した複合材として使用されていた。
は、耐摩耗性、耐熱性あるいは耐食性等の諸特性に優れ
た超硬合金やセラミックス、サーメット等が多用されて
きたが、これらはいずれも脆性材料であることから、通
常、単体で使用されることは少なく、耐摩耗性を必要と
する面にのみ適用し、それらと高い靱性を有する金属部
材を接合一体化した複合材として使用されていた。
【0003】一方、近年の内燃機関の高出力化及び高性
能化には目ざましいものがあり、それに伴って内燃機関
用の摺動部品はより一段と過酷な条件下での稼働を余儀
なくされており、そのために、例えば、内燃機関のロッ
カーアームやタペット、バルブ用シム等の摺動部品で
は、その摺動面を前記耐摩耗性部材で構成することが種
々検討されている。
能化には目ざましいものがあり、それに伴って内燃機関
用の摺動部品はより一段と過酷な条件下での稼働を余儀
なくされており、そのために、例えば、内燃機関のロッ
カーアームやタペット、バルブ用シム等の摺動部品で
は、その摺動面を前記耐摩耗性部材で構成することが種
々検討されている。
【0004】そこでは、前記超硬合金やセラミックス等
の耐摩耗性部材と金属部材との接合に際して、一般的に
は焼き嵌め法やロウ付け法、拡散接合法等が採用されて
おり、かかる接合法等では600℃以上の高温に加熱す
る必要があるため、前記耐摩耗性部材と金属部材との熱
膨張率の差から大きな熱歪みを生じ、それにより接合部
が破壊したり、接合体が変形したりし易い等の問題があ
った。
の耐摩耗性部材と金属部材との接合に際して、一般的に
は焼き嵌め法やロウ付け法、拡散接合法等が採用されて
おり、かかる接合法等では600℃以上の高温に加熱す
る必要があるため、前記耐摩耗性部材と金属部材との熱
膨張率の差から大きな熱歪みを生じ、それにより接合部
が破壊したり、接合体が変形したりし易い等の問題があ
った。
【0005】そのため、熱膨張差による残留応力を低減
するために、前記耐摩耗性部材と金属部材の中間の熱膨
張率を有する中間層を介して両者を接合したり、弾性変
形や塑性変形により前記応力を緩和する軟質材料を介し
て両者を接合する等、種々の接合法が提案されている。
するために、前記耐摩耗性部材と金属部材の中間の熱膨
張率を有する中間層を介して両者を接合したり、弾性変
形や塑性変形により前記応力を緩和する軟質材料を介し
て両者を接合する等、種々の接合法が提案されている。
【0006】しかし、前述のような近年の内燃機関に要
求される過酷な使用条件下では、耐摩耗性部材として前
記超硬合金は耐摩耗性が不足気味であり、一方、機械的
強度に優れた窒化珪素系や炭化珪素系、あるいはアルミ
ナ系等のセラミックスも、金属部材との接合強度が満足
すべきものではなく、該両部材間において剥離が発生し
易く、接合部の信頼性に欠けるものであった。
求される過酷な使用条件下では、耐摩耗性部材として前
記超硬合金は耐摩耗性が不足気味であり、一方、機械的
強度に優れた窒化珪素系や炭化珪素系、あるいはアルミ
ナ系等のセラミックスも、金属部材との接合強度が満足
すべきものではなく、該両部材間において剥離が発生し
易く、接合部の信頼性に欠けるものであった。
【0007】そこで、超硬合金よりは耐摩耗性が優れ、
セラミックスよりも金属部材との接合強度が高いと考え
られる、例えば、切削工具用材料として一般的に知られ
ているTiC基等のサーメットと、廉価な鉄系の金属部
材とを接合して複合化することが検討されており、例え
ば、接合強度を阻害する熱歪みや接合界面の化合物層等
の形成を少なくして、接合部の変形や破壊のない金属部
材とサーメット部材の接合体を得ることが提案されてい
る(特許第2519578号公報参照)。
セラミックスよりも金属部材との接合強度が高いと考え
られる、例えば、切削工具用材料として一般的に知られ
ているTiC基等のサーメットと、廉価な鉄系の金属部
材とを接合して複合化することが検討されており、例え
ば、接合強度を阻害する熱歪みや接合界面の化合物層等
の形成を少なくして、接合部の変形や破壊のない金属部
材とサーメット部材の接合体を得ることが提案されてい
る(特許第2519578号公報参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記T
iC基サーメットを内燃機関用摺動部品の摺動部に適用
した場合、稼働時の潤滑条件と摺動部の加工面を考慮す
ることにより、耐焼き付き性や耐摩耗性を改善すること
は可能とはなるものの、通常、前記切削工具用のTiC
基サーメットは内燃機関のような過酷な使用条件下に曝
されると、金属部材との接合時の熱応力による強度不足
から剥離し易いことの他に、摺動相手材に一方的なダメ
ージを与え易く、短時間で該摺動相手材を著しく摩耗損
傷させるという課題があった。
iC基サーメットを内燃機関用摺動部品の摺動部に適用
した場合、稼働時の潤滑条件と摺動部の加工面を考慮す
ることにより、耐焼き付き性や耐摩耗性を改善すること
は可能とはなるものの、通常、前記切削工具用のTiC
基サーメットは内燃機関のような過酷な使用条件下に曝
されると、金属部材との接合時の熱応力による強度不足
から剥離し易いことの他に、摺動相手材に一方的なダメ
ージを与え易く、短時間で該摺動相手材を著しく摩耗損
傷させるという課題があった。
【0009】
【発明の目的】本発明は前記課題に鑑みなされたもの
で、その目的は、近年の内燃機関に要求される過酷な使
用条件下にあっても、内燃機関用の摺動部品として金属
部材との接合強度が充分高く、かつ摺動相手材を一方的
に摩耗させたりしないTiC系サーメット部材と金属部
材の接合体より成る優れた接続信頼性と耐摩耗性を兼ね
備えた内燃機関用摺動部品を提供することにある。
で、その目的は、近年の内燃機関に要求される過酷な使
用条件下にあっても、内燃機関用の摺動部品として金属
部材との接合強度が充分高く、かつ摺動相手材を一方的
に摩耗させたりしないTiC系サーメット部材と金属部
材の接合体より成る優れた接続信頼性と耐摩耗性を兼ね
備えた内燃機関用摺動部品を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題に鑑
み、種々検討した結果、前記TiC基サーメットにNi
を適量含有させることにより、金属部材との接合時に該
サーメット部材に発生する熱応力を低減する方向に、そ
の熱膨張率とヤング率を制御することができると共に、
金属部材と十分な接合信頼性が得られ、かつ摺動相手材
へのダメージを低減できることを見いだし、本発明に至
ったものである。
み、種々検討した結果、前記TiC基サーメットにNi
を適量含有させることにより、金属部材との接合時に該
サーメット部材に発生する熱応力を低減する方向に、そ
の熱膨張率とヤング率を制御することができると共に、
金属部材と十分な接合信頼性が得られ、かつ摺動相手材
へのダメージを低減できることを見いだし、本発明に至
ったものである。
【0011】即ち、本発明の内燃機関用摺動部品は、少
なくともニッケル(Ni)を5〜40重量%含有したT
iC系サーメットより成るサーメット部材を靱性に優れ
た廉価な金属部材に接合一体化した摺動部品であること
を特徴とするものである。
なくともニッケル(Ni)を5〜40重量%含有したT
iC系サーメットより成るサーメット部材を靱性に優れ
た廉価な金属部材に接合一体化した摺動部品であること
を特徴とするものである。
【0012】特に、前記ニッケル(Ni)の含有量が1
5〜30重量%であることがより望ましく、とりわけ前
記TiC系サーメットより成るサーメット部材を摺動部
に用いた内燃機関用摺動部品としては、ロッカーアーム
あるいはタペットの摺動部に前記TiC系サーメットを
適用したものが最も好適である。
5〜30重量%であることがより望ましく、とりわけ前
記TiC系サーメットより成るサーメット部材を摺動部
に用いた内燃機関用摺動部品としては、ロッカーアーム
あるいはタペットの摺動部に前記TiC系サーメットを
適用したものが最も好適である。
【0013】
【作用】本発明の内燃機関用摺動部品は、少なくともニ
ッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC系サー
メットより成るサーメット部材を金属部材に接合一体化
したものであることから、該TiC系サーメットはNi
含有量の増加に伴って一般の切削工具材料用のTiC基
サーメットの熱膨張率である7〜7.8×10-6/℃程
度より熱膨張率が増大傾向を示す結果、接合一体化する
金属部材との熱膨張差が小さくなると共に、前記TiC
基サーメットの4.2〜4.5×104 kg/mm2 程
度のヤング率も減少傾向を示し、その結果、接合時に発
生する熱応力が緩和されることになる。
ッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC系サー
メットより成るサーメット部材を金属部材に接合一体化
したものであることから、該TiC系サーメットはNi
含有量の増加に伴って一般の切削工具材料用のTiC基
サーメットの熱膨張率である7〜7.8×10-6/℃程
度より熱膨張率が増大傾向を示す結果、接合一体化する
金属部材との熱膨張差が小さくなると共に、前記TiC
基サーメットの4.2〜4.5×104 kg/mm2 程
度のヤング率も減少傾向を示し、その結果、接合時に発
生する熱応力が緩和されることになる。
【0014】一方、前記Niを含有させることにより切
削工具用としてはそれ自体の耐摩耗性は低下するもの
の、内燃機関用摺動部品として適用した場合には、摺動
相手材を摩耗させる恐れが少なくなってより好ましくな
ると共に、それ自体の耐摩耗性も内燃機関用摺動部品と
しては十分、使用に耐え得るものとなっている。
削工具用としてはそれ自体の耐摩耗性は低下するもの
の、内燃機関用摺動部品として適用した場合には、摺動
相手材を摩耗させる恐れが少なくなってより好ましくな
ると共に、それ自体の耐摩耗性も内燃機関用摺動部品と
しては十分、使用に耐え得るものとなっている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関用摺動部
品について詳細に説明する。
品について詳細に説明する。
【0016】本発明のサーメット部材は、少なくともニ
ッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC系サー
メットより成るものであり、該TiC系サーメットには
他の成分としてWCやMo2 Cを5〜20重量%の範囲
で含有しても良く、特に焼結促進のための助剤として、
また靱性及び強度向上の点からは、Coを1〜7重量%
の範囲で含有するものが望ましい。
ッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC系サー
メットより成るものであり、該TiC系サーメットには
他の成分としてWCやMo2 Cを5〜20重量%の範囲
で含有しても良く、特に焼結促進のための助剤として、
また靱性及び強度向上の点からは、Coを1〜7重量%
の範囲で含有するものが望ましい。
【0017】また、前記Niの含有量が5重量%未満の
場合には、含有するCo成分との共存による強度低下が
発生して内燃機関用摺動部品としては強度不足となり、
40重量%を越えると摺動相手材との耐摩耗性が低下す
ると共に、摺動部材としての靱性の低下が起こり、いず
れも適当でない。
場合には、含有するCo成分との共存による強度低下が
発生して内燃機関用摺動部品としては強度不足となり、
40重量%を越えると摺動相手材との耐摩耗性が低下す
ると共に、摺動部材としての靱性の低下が起こり、いず
れも適当でない。
【0018】従って、前記Niの含有量は5〜40重量
%に特定されるが、熱膨張率の整合性と耐摩耗性を維持
するという点からは15〜30重量%がより望ましい。
%に特定されるが、熱膨張率の整合性と耐摩耗性を維持
するという点からは15〜30重量%がより望ましい。
【0019】その結果、熱膨張率が7.5×10-6/℃
以上で、ヤング率が4.5×104kg/mm2 以下の
TiC系サーメットより成るサーメット部材を得ること
ができる。
以上で、ヤング率が4.5×104kg/mm2 以下の
TiC系サーメットより成るサーメット部材を得ること
ができる。
【0020】また、前記サーメット部材を接合一体化す
る金属部材としては、鉄系やアルミ系の廉価な金属材料
が適用可能であるが、例えば、ロッカーアーム本体用と
してはバルブ当接部の耐摩耗性を確保するという点から
は、Hvが750以上の高硬度のクロムモリブデン系の
炭素鋼が望ましく、ロッカーアームの製造工程において
バルブ当接面に熱処理を施してその硬度を確保すること
が可能ならば、一般的な炭素鋼を用いた冷間鍛造品が、
材料コスト及び量産コストの点からも好適である。
る金属部材としては、鉄系やアルミ系の廉価な金属材料
が適用可能であるが、例えば、ロッカーアーム本体用と
してはバルブ当接部の耐摩耗性を確保するという点から
は、Hvが750以上の高硬度のクロムモリブデン系の
炭素鋼が望ましく、ロッカーアームの製造工程において
バルブ当接面に熱処理を施してその硬度を確保すること
が可能ならば、一般的な炭素鋼を用いた冷間鍛造品が、
材料コスト及び量産コストの点からも好適である。
【0021】従って、本発明の内燃機関用摺動部品を構
成するサーメット部材と接合一体化する金属部材は、具
体的にはSCM415等の冷間鍛造品や部分的な熱処理
を考慮したS50CからS55Cの炭素鋼が最適であ
る。
成するサーメット部材と接合一体化する金属部材は、具
体的にはSCM415等の冷間鍛造品や部分的な熱処理
を考慮したS50CからS55Cの炭素鋼が最適であ
る。
【0022】また、内燃機関用の摺動部品として適用可
能なものは、前記ロッカーアーム、タペットの他にピス
トンヘッドやピストンリング、シリンダー、各種バル
ブ、シム等が挙げられるが、例えば、拡散接合法で必要
最小限の摺動部にサーメットを接合して摺動部品を構成
するという量産性及び低コスト化からは、前記ロッカー
アームやタペット、シム等の摺動部をサーメット部材と
し、金属部材と接合一体化して適用するのが最も効果的
である。
能なものは、前記ロッカーアーム、タペットの他にピス
トンヘッドやピストンリング、シリンダー、各種バル
ブ、シム等が挙げられるが、例えば、拡散接合法で必要
最小限の摺動部にサーメットを接合して摺動部品を構成
するという量産性及び低コスト化からは、前記ロッカー
アームやタペット、シム等の摺動部をサーメット部材と
し、金属部材と接合一体化して適用するのが最も効果的
である。
【0023】次に、本発明の内燃機関用摺動部品の製造
方法についてその実施例を具体的に説明する。
方法についてその実施例を具体的に説明する。
【0024】先ず、少なくともニッケル(Ni)を5〜
40重量%含有したTiC系サーメットより成るサーメ
ット部材と金属部材の接合面をそれぞれ有機溶剤等の洗
浄剤で油脂分等の接合を阻害する成分を除去すると共
に、清浄にして乾燥する。
40重量%含有したTiC系サーメットより成るサーメ
ット部材と金属部材の接合面をそれぞれ有機溶剤等の洗
浄剤で油脂分等の接合を阻害する成分を除去すると共
に、清浄にして乾燥する。
【0025】その後、前記接合面にAg−Cu系の線材
から成るロウ材を、前記サーメット部材及び金属部材の
接合面同様に洗浄した後、該ロウ材をサーメット部材と
金属部材で挟持する。
から成るロウ材を、前記サーメット部材及び金属部材の
接合面同様に洗浄した後、該ロウ材をサーメット部材と
金属部材で挟持する。
【0026】そして、前記ロウ材を挟持した両部材の接
合部を局部的に加熱して該ロウ材を溶融させてロウ接す
る。
合部を局部的に加熱して該ロウ材を溶融させてロウ接す
る。
【0027】尚、前記加熱に際して、サーメット部材と
金属部材は一般的なロウ付け接合では両部材で構成され
る摺動部品全体を加熱するために、該摺動部品の本体を
成す金属部材自体の硬度が低下するという問題の他に、
還元炉や高周波誘導加熱装置等、大がかりな設備、装置
が必要となり製造コストが増大するという欠点があり、
その上、かかる全体を加熱して接合した場合には、接合
後に摺動部品本体の耐摩耗性を確保するために、必要な
部分に対して高周波加熱等の熱処理を施し、所定の硬度
を確保せねばならないことから、局部的に加熱するのが
最も好都合である。
金属部材は一般的なロウ付け接合では両部材で構成され
る摺動部品全体を加熱するために、該摺動部品の本体を
成す金属部材自体の硬度が低下するという問題の他に、
還元炉や高周波誘導加熱装置等、大がかりな設備、装置
が必要となり製造コストが増大するという欠点があり、
その上、かかる全体を加熱して接合した場合には、接合
後に摺動部品本体の耐摩耗性を確保するために、必要な
部分に対して高周波加熱等の熱処理を施し、所定の硬度
を確保せねばならないことから、局部的に加熱するのが
最も好都合である。
【0028】また、前記局部的に加熱する方法として
は、特に限定するものではなく、従来より良く知られて
いるトーチ加熱法や、高周波誘導加熱法あるいはレーザ
ー照射法等が採用し得るが、加熱の影響を極力接合部に
止めるという点ではレーザー照射法が優れている。
は、特に限定するものではなく、従来より良く知られて
いるトーチ加熱法や、高周波誘導加熱法あるいはレーザ
ー照射法等が採用し得るが、加熱の影響を極力接合部に
止めるという点ではレーザー照射法が優れている。
【0029】かくして本発明のサーメット部材と金属部
材を接合一体化した内燃機関用摺動部品が得られる。
材を接合一体化した内燃機関用摺動部品が得られる。
【0030】
【実施例】次に、本発明の内燃機関用摺動部品を以下の
ようにして評価した。
ようにして評価した。
【0031】(実施例1)先ず、本発明の内燃機関用摺
動部品として、ロッカーアームに適用した一実施例に基
づき詳述する。図1は本発明の内燃機関用摺動部品をロ
ッカーアームに適用した例を示す側面図である。図にお
いて、1は金属部材2から成るロッカーアーム4の本体
と、サーメット部材3から成るロッカーアームチップ6
とを接合一体化した内燃機関用摺動部品である。
動部品として、ロッカーアームに適用した一実施例に基
づき詳述する。図1は本発明の内燃機関用摺動部品をロ
ッカーアームに適用した例を示す側面図である。図にお
いて、1は金属部材2から成るロッカーアーム4の本体
と、サーメット部材3から成るロッカーアームチップ6
とを接合一体化した内燃機関用摺動部品である。
【0032】本発明の内燃機関用摺動部品としてのロッ
カーアームを評価するにあたり、図に示すような形状の
S50Cの構造用炭素鋼から成るロッカーアーム本体
と、該ロッカーアームの摺動部に接合する下記サーメッ
ト部材より成るロッカーアームチップを準備した。
カーアームを評価するにあたり、図に示すような形状の
S50Cの構造用炭素鋼から成るロッカーアーム本体
と、該ロッカーアームの摺動部に接合する下記サーメッ
ト部材より成るロッカーアームチップを準備した。
【0033】前記ロッカーアームチップはTiCを主成
分とし、表1に示す組成を成し、Ni量を種々設定して
焼結したサーメット部材であり、表中の量比は焼結体の
成分比を示す。
分とし、表1に示す組成を成し、Ni量を種々設定して
焼結したサーメット部材であり、表中の量比は焼結体の
成分比を示す。
【0034】尚、ロッカーアームチップの表面は、摺動
相手材への摩耗を低減するために研磨加工して表面粗さ
をRa0.3以下とした。
相手材への摩耗を低減するために研磨加工して表面粗さ
をRa0.3以下とした。
【0035】
【表1】
【0036】かくして得られた評価用のTiC系サーメ
ット部材であるロッカーアームチップを用いて石英ガラ
スを標準試料とする押棒式示差法により熱膨張率を、ま
た、前記ロッカーアームチップを加工した直径4mm、
長さ10mmの試料を用いて超音波パルス法によりヤン
グ率を計測した。
ット部材であるロッカーアームチップを用いて石英ガラ
スを標準試料とする押棒式示差法により熱膨張率を、ま
た、前記ロッカーアームチップを加工した直径4mm、
長さ10mmの試料を用いて超音波パルス法によりヤン
グ率を計測した。
【0037】以上の結果を、Ni含有量を横軸に、熱膨
張率とヤング率をそれぞれ縦軸に取って図2に示す。
張率とヤング率をそれぞれ縦軸に取って図2に示す。
【0038】次いで、前記ロッカーアームチップとロッ
カーアーム本体の各接合面にC1の面取りを施し、直径
1.2mmのAg−Cu系の線状のロウ材を挟持し、高
周波誘導加熱装置に装着して10kgfの荷重を加え、
加熱接合した。
カーアーム本体の各接合面にC1の面取りを施し、直径
1.2mmのAg−Cu系の線状のロウ材を挟持し、高
周波誘導加熱装置に装着して10kgfの荷重を加え、
加熱接合した。
【0039】尚、窒化珪素質焼結体製のチップに、Ti
−Ag−Cu系のメタライズ層を被覆した後、前記同様
のロウ材を用いて真空炉中で前記同様の金属部材から成
るロッカーアーム本体に接合したものを比較例とした。
−Ag−Cu系のメタライズ層を被覆した後、前記同様
のロウ材を用いて真空炉中で前記同様の金属部材から成
るロッカーアーム本体に接合したものを比較例とした。
【0040】かくして得られた評価用の内燃機関用摺動
部品であるロッカーアームについて、その本体を成す金
属部材部分を把持し、接合したロッカーアームチップ部
を側面から加圧して剥離した時の荷重を接合強度として
評価した。
部品であるロッカーアームについて、その本体を成す金
属部材部分を把持し、接合したロッカーアームチップ部
を側面から加圧して剥離した時の荷重を接合強度として
評価した。
【0041】更に、前記同一条件で作製した評価用の各
ロッカーアームをディーゼルエンジンのヘッドに組み込
み、エンジンオイルはEGRを想定して煤を混入させ8
0℃に加熱したSAE30オイルを使用して駆動回転数
を1000〜3000rpmとするサイクルモードで1
00時間のモータリングテストを実施し、テスト後の接
合部の状態について異常の有無を検査すると共に、摺動
相手材の摺動面の摩耗状態を目視検査により、摩耗痕及
びロッカーアームチップ材との凝着の有無について調査
した。
ロッカーアームをディーゼルエンジンのヘッドに組み込
み、エンジンオイルはEGRを想定して煤を混入させ8
0℃に加熱したSAE30オイルを使用して駆動回転数
を1000〜3000rpmとするサイクルモードで1
00時間のモータリングテストを実施し、テスト後の接
合部の状態について異常の有無を検査すると共に、摺動
相手材の摺動面の摩耗状態を目視検査により、摩耗痕及
びロッカーアームチップ材との凝着の有無について調査
した。
【0042】また、摺動相手材であるカムノーズの高さ
について、前記モータリングテスト前後にダイヤルゲー
ジにより計測し、その高さの差をもって摺動相手材の摩
耗量と評価した。
について、前記モータリングテスト前後にダイヤルゲー
ジにより計測し、その高さの差をもって摺動相手材の摩
耗量と評価した。
【0043】又、本発明に係る評価用の内燃機関用摺動
部品の代表例である試料番号5のロッカーアームを用い
た場合のロッカーアームチップ材の摺動面の状態を、前
記モータリングテスト前後で摺動面の要部について表面
粗さ計で表面プロファイルを測定し、その結果を同一記
録図上に併記したものを図3に示す。
部品の代表例である試料番号5のロッカーアームを用い
た場合のロッカーアームチップ材の摺動面の状態を、前
記モータリングテスト前後で摺動面の要部について表面
粗さ計で表面プロファイルを測定し、その結果を同一記
録図上に併記したものを図3に示す。
【0044】
【表2】
【0045】表から明らかなように、窒化珪素質焼結体
製のチップを接合した比較例の試料番号10では、モー
タリングテストにより接合部で一部剥離してしまい、ま
た、本発明の請求範囲外の試料番号1ではモータリング
テストにより接合部からの剥離と共に、摺動相手材の摺
動面に大きな摩耗痕が認められ、摩耗量も110μmと
極めて大であり、同じく試料番号9では接合部の剥離は
発生しないものの、摺動相手材の摺動面に凝着が認めら
れる。
製のチップを接合した比較例の試料番号10では、モー
タリングテストにより接合部で一部剥離してしまい、ま
た、本発明の請求範囲外の試料番号1ではモータリング
テストにより接合部からの剥離と共に、摺動相手材の摺
動面に大きな摩耗痕が認められ、摩耗量も110μmと
極めて大であり、同じく試料番号9では接合部の剥離は
発生しないものの、摺動相手材の摺動面に凝着が認めら
れる。
【0046】それらに対して、本発明ではいずれも接合
部に異常は認められず、摺動相手材の摺動面にも摩耗痕
や凝着は全く認められなかった。
部に異常は認められず、摺動相手材の摺動面にも摩耗痕
や凝着は全く認められなかった。
【0047】(実施例2)また、本発明の内燃機関用摺
動部品として、タペットに適用した一実施例を説明す
る。図4は本発明の内燃機関用摺動部品をタペットに適
用した例を示す断面図である。図において、1は金属部
材2から成るタペット5の本体と、タペットチップを成
すサーメット部材3とを接合一体化した内燃機関用摺動
部品である。
動部品として、タペットに適用した一実施例を説明す
る。図4は本発明の内燃機関用摺動部品をタペットに適
用した例を示す断面図である。図において、1は金属部
材2から成るタペット5の本体と、タペットチップを成
すサーメット部材3とを接合一体化した内燃機関用摺動
部品である。
【0048】本発明の内燃機関用摺動部品としてのタペ
ットを評価するにあたり、図に示すような形状のS50
Cの構造用炭素鋼から成るタペット本体と、該タペット
の摺動部に接合するTiCを主成分とし、Niを15重
量%、WCを10重量%、Mo2 Cを10重量%にCo
を2重量%含有した組成から成るタペットチップを準備
した。
ットを評価するにあたり、図に示すような形状のS50
Cの構造用炭素鋼から成るタペット本体と、該タペット
の摺動部に接合するTiCを主成分とし、Niを15重
量%、WCを10重量%、Mo2 Cを10重量%にCo
を2重量%含有した組成から成るタペットチップを準備
した。
【0049】次いで、前記タペット本体とタペットチッ
プの各接合面にC1の面取りを施した後、直径1.2m
mのAg−Cuロウ材の線材を挟持し、N2 ガスを使用
してレーザー照射法にて加熱接合した。
プの各接合面にC1の面取りを施した後、直径1.2m
mのAg−Cuロウ材の線材を挟持し、N2 ガスを使用
してレーザー照射法にて加熱接合した。
【0050】尚、実施例1と同様にして窒化珪素質焼結
体製のタペットチップを前記同様の金属部材から成るタ
ペット本体に接合したものを比較例とした。
体製のタペットチップを前記同様の金属部材から成るタ
ペット本体に接合したものを比較例とした。
【0051】かくして得られた評価用の内燃機関用摺動
部品であるタペット本体の金属部材部分を把持し、タペ
ットチップ部を側面から加圧して剥離した時の荷重を求
めたところ、比較例では150MPaであるのに対し
て、本発明では280MPaと高い接合強度が得られ
た。
部品であるタペット本体の金属部材部分を把持し、タペ
ットチップ部を側面から加圧して剥離した時の荷重を求
めたところ、比較例では150MPaであるのに対し
て、本発明では280MPaと高い接合強度が得られ
た。
【0052】更に、前記同一条件で作製した評価用のタ
ペットをディーゼルエンジンのボディーに組み込み、煤
を混入させたSAE30オイルを使用して駆動回転数を
1200rpmで300時間の連続耐久試験を実施し
た。
ペットをディーゼルエンジンのボディーに組み込み、煤
を混入させたSAE30オイルを使用して駆動回転数を
1200rpmで300時間の連続耐久試験を実施し
た。
【0053】その結果、前記連続耐久試験後の比較例で
は接合強度不足によるタペットチップの剥離が認められ
たのに対して、本発明では接合部に何ら異常は認められ
ず、その上、摺動相手材であるチル鋳鉄製のカム材の摩
耗量は10μm以下と異常摩耗は認められず、摺動相手
材へのダメージは極めて低いことが確認できた。
は接合強度不足によるタペットチップの剥離が認められ
たのに対して、本発明では接合部に何ら異常は認められ
ず、その上、摺動相手材であるチル鋳鉄製のカム材の摩
耗量は10μm以下と異常摩耗は認められず、摺動相手
材へのダメージは極めて低いことが確認できた。
【0054】尚、本発明の内燃機関用摺動部品は、前記
実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に沿う
ものであればいかなる内燃機関用の摺動部品にも適用可
能であることは言うまでもない。
実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に沿う
ものであればいかなる内燃機関用の摺動部品にも適用可
能であることは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】本発明の内燃機関用摺動部品は、少なく
ともニッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC
系サーメットより成るサーメット部材を金属部材に接合
一体化したものであることから、サーメット部材と金属
部材の接合時に発生する熱応力が有効に緩和されて両部
材の接着強度が向上すると共に、内燃機関用の摺動部品
としての耐摩耗性を維持しながら、摺動相手材の異常摩
耗を抑制することが可能となり、高い接合信頼性を有す
る摺動部材として寿命の長い内燃機関用摺動部品を得る
ことができる。
ともニッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC
系サーメットより成るサーメット部材を金属部材に接合
一体化したものであることから、サーメット部材と金属
部材の接合時に発生する熱応力が有効に緩和されて両部
材の接着強度が向上すると共に、内燃機関用の摺動部品
としての耐摩耗性を維持しながら、摺動相手材の異常摩
耗を抑制することが可能となり、高い接合信頼性を有す
る摺動部材として寿命の長い内燃機関用摺動部品を得る
ことができる。
【図1】本発明の内燃機関用摺動部品をロッカーアーム
チップをサーメット部材とし、本体を構造用炭素鋼から
成る金属部材として接合一体化したロッカーアームに適
用した一実施例を示す側面図である。
チップをサーメット部材とし、本体を構造用炭素鋼から
成る金属部材として接合一体化したロッカーアームに適
用した一実施例を示す側面図である。
【図2】本発明の内燃機関用摺動部品をロッカーアーム
に適用したサーメット部材の熱膨張率とヤング率をそれ
ぞれNi含有量との関係で図示したものである。
に適用したサーメット部材の熱膨張率とヤング率をそれ
ぞれNi含有量との関係で図示したものである。
【図3】本発明の内燃機関用摺動部品をロッカーアーム
に適用した場合のモータリングテスト前後のロッカーア
ームチップの摺動面要部の表面プロファイルを同一記録
図上に併記した図である。
に適用した場合のモータリングテスト前後のロッカーア
ームチップの摺動面要部の表面プロファイルを同一記録
図上に併記した図である。
【図4】本発明の内燃機関用摺動部品をタペットチップ
をサーメット部材とし、本体を構造用炭素鋼から成る金
属部材として接合一体化したタペットに適用した一実施
例を示す断面図である。
をサーメット部材とし、本体を構造用炭素鋼から成る金
属部材として接合一体化したタペットに適用した一実施
例を示す断面図である。
1 内燃機関用摺動部品 2 金属部材 3 サーメット部材 4 ロッカーアーム 5 タペット
Claims (3)
- 【請求項1】サーメット部材と金属部材を接合一体化し
た摺動部品であって、前記サーメット部材が少なくとも
ニッケル(Ni)を5〜40重量%含有したTiC系サ
ーメットより成ることを特徴とする内燃機関用摺動部
品。 - 【請求項2】前記サーメット部材が少なくともニッケル
(Ni)を15〜30重量%含有したTiC系サーメッ
トより成ることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関
用摺動部品。 - 【請求項3】前記摺動部品がロッカーアームあるいはタ
ペットのいずれかであることを特徴とする請求項1又は
請求項2のいずれかに記載の内燃機関用摺動部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22788397A JPH1162517A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 内燃機関用摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22788397A JPH1162517A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 内燃機関用摺動部品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1162517A true JPH1162517A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16867839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22788397A Pending JPH1162517A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 内燃機関用摺動部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1162517A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010066092A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 대형 디젤차량의 고성능화를 위한 로커 암 및 그 제조방법 |
DE102015014886A1 (de) | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Caterpillar Inc. | Verfahren zum Wiederaufarbeiten eines Kipphebels und wiederaufgearbeiteter Kipphebel |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP22788397A patent/JPH1162517A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010066092A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 이계안 | 대형 디젤차량의 고성능화를 위한 로커 암 및 그 제조방법 |
DE102015014886A1 (de) | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Caterpillar Inc. | Verfahren zum Wiederaufarbeiten eines Kipphebels und wiederaufgearbeiteter Kipphebel |
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