JP3515091B2 - 内燃エンジン用シリンダ - Google Patents
内燃エンジン用シリンダInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
理を施したアルミニウム合金製の内燃エンジン用シリン
ダ及びその内周面処理方法に係り、特に、刈払機やチェ
ーンソー等の携帯型動力作業機に用いられる小型空冷2
サイクルガソリンエンジン用シリンダとして好適なもの
に関する。
いる小型空冷2サイクルガソリンエンジン用シリンダの
代表例として、図2に示される如くのものが挙げられ
る。図示例のシリンダ1は、アルミニウム合金製で、左
右一対の柱状膨出部2a、2aが設けられている胴部2
と、スキッシュドーム形と呼ばれる燃焼室4が設けられ
た頭部3と、が一体に形成されており、その外周部には
多数の冷却フィン19が形成され、また、前記頭部3に
は点火プラグ装着用の雌ネジ部18が形成されている。
には、ピストン(20)により開閉される排気ポート5
及び吸気ポート6が、上下に段違いで向かい合うように
開口せしめられるとともに、該両ポート5、6と、周方
向に沿って90°位置をずらして、前記柱状膨出部2
a、2aの内部に、所定厚みを有する内壁7a、7a付
きの中空掃気通路7、7が設けられ、この掃気通路7、
7の下流側端部(上端部)に、前記ピストン20により
開閉される左右一対の掃気口8、8が、前記シリンダボ
ア9の前記排気ポート5とは反対方向に向けてやや上向
きに形成されている。
5を二分割する縦断面F‐Fを挟んで左右対称的に一対
の掃気口8、8が設けられた所謂シュニューレ二流掃気
式のシリンダであるが、掃気口をさらに追加して二対設
けた、所謂四流掃気式のものも知られている。また、掃
気通路の形態としては、図示されている如くの、内壁7
a、7a付き中空のもの及び前記内壁7a、7aが無い
もの(前記内周面9側が開口している)ものの他、クラ
ンク室から掃気通路を通じて掃気口に導かれる混合気を
ピストンのスカート部に接触させるべく、前記掃気通路
の上部に所定厚みを有する半壁を残して、その下部に高
さ方向に沿って切欠開口部を形成した、半壁付きのもの
もある。
イクル内燃エンジン用シリンダ1は、通常、ハイプレシ
ャーダイカスト法等で鋳造した後、ピストンが摺動せし
められる前記内周面9については、耐摩耗性等を高める
ため、めっき処理(めっき皮膜10)を施すようにされ
る。
の内周面9のめっき処理は、ニッケル(Ni)めっき、
あるいは、硬質クロム(Cr)めっきが使用されてい
る。近年、自動車メーカー等においては、ニッケル(N
i)めっき(電解Ni-SiC、無電解Ni-Bめっき
等)を採用する例が多い。これは、有害な六価クロムを
使用するクロム(Cr)めっきに対し、めっき浴の毒性
が低いということと、添加物を加えること等により、ク
ロムめっきに匹敵する性能を持たせることが可能なため
と考えられる。今後、環境負荷の大きいクロムめっき
は、削減の方向に向かって行くと思われ、クロムめっき
の代替えとなるシリンダ用めっきの開発が強く望まれて
いる。特に、ニッケルめっきについては、添加物を加え
ないと、そのめっき被膜のビッカース硬さが350(H
v[50gf ])程度と低く、如何にして硬くするかが課題
となっている。
ピストン摺動面となる内周面の各部におけるめっき被膜
の膜厚がばらつき、めっき後にホーニング加工等の仕上
げ加工が必要であった。本発明は、このような実情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、ピスト
ン摺動面となる内周面に、環境への負荷が小さく、か
つ、実用に耐えられる硬さを持つとともに、ホーニング
加工等の仕上げ加工を不要にできるめっき処理が施され
た内燃エンジン用シリンダ、及び、かかるシリンダを得
ることのできる内周面処理方法を提供することにある。
本発明に係る内燃エンジン用シリンダは、アルミニウム
合金製であって、ピストン摺動面となる内周面に、ニッ
ケルめっき液にトリメチルアミンボランを添加しためっ
き浴で電解めっきが施され、前記内周面に施されためっ
き皮膜は、ビッカース硬さが650〜750(H v [ 50g
f ])であり、前記内周面の各部における前記めっき皮
膜の膜厚の差が、15μm以下であり、前記内周面が、
ホーニング加工等の仕上げ加工を施されることなくその
まま仕上げ面とされていることを特徴としている。
ダは、燃焼室が形成されるヘッド部とピストンが摺動自
在に嵌挿される胴部とが一体とされた、携帯型動力作業
機等に使用される小型空冷2サイクルガソリンエンジン
用シリンダであることを特徴としている。
ダの内周面処理方法は、ニッケルめっき液にトリメチル
アミンボランやジメチルアミンボラン等のホウ素化合物
を添加しためっき浴を用いて、ピストン摺動面となる内
周面に電解めっきを施すようにされる。このように、ピ
ストン摺動面となる内周面に、ニッケルめっき液にトリ
メチルアミンボランやジメチルアミンボラン等のホウ素
化合物を添加しためっき浴で電解めっきを施すようにし
たことにより、めっき被膜の硬さが大幅に向上すること
が確認された。詳細には、前記ボランを添加していない
ニッケルめっき被膜のビッカース硬さが350(Hv[5
0gf ])程度であるのに対し、前記ボランを添加したニ
ッケルめっき被膜のビッカース硬さは700(Hv[50g
f ])と、約2倍に達した。
ケルめっき皮膜の膜厚の差が15μm以下であり、切削
加工寸法通りに精度良くニッケルめっき被膜が密着する
ことも確認された。したがって、本発明によれば、ピス
トン摺動面となる内周面に、環境への負荷が小さく、か
つ、実用に耐えられる硬さを持つとともに、ホーニング
加工等の仕上げ加工を不要にできるめっき処理が施され
た内燃エンジン用シリンダ、及び、かかるシリンダを得
ることのできる内周面処理方法を提供できる。
する。本発明に係る内燃エンジン用シリンダの一実施形
態は、前述した図2に示されるものと同様に、刈払機や
チェーンソー等の携帯型動力作業機に用いられる、アル
ミニウム合金製の小型空冷2サイクルガソリンエンジン
(排気量20〜150mL程度)用シリンダである。ただ
し、図2に示されるものでは、掃気通路7が内壁7a、
7a付き中空であるが、本実施形態では前記内壁7a、
7aが無いもの(前記内周面9側が開口しているもの)
となっている。それ以外はほぼ同じ構成であるので、以
下においては、図2に示されるシリンダ1を参照しなが
ら説明する。
ダイカスト法等によってシリンダ素材をアルミニウム合
金で鋳造した後、ピストンが摺動せしめられる所定寸法
に切削加工された前記内周面9については、耐摩耗性等
を高めるため、ニッケルめっき液にトリメチルアミンボ
ラン(TMAB:Trimethylamine Borane)を添加した
めっき浴を用いて、従前のニッケルめっき用のめっき装
置で前記内周面9に電解めっき(ニッケルめっき被膜1
0)を施したものである。前記トリメチルアミンボラン
の添加は薬品を用いて行い、0.5g /Lの割合で使用し
た。
9に、ニッケルめっき液にトリメチルアミンボランを添
加しためっき浴で電解めっきが施されてなるアルミニウ
ム合金製の内燃エンジン用シリンダについて、前記ニッ
ケルめっき皮膜10部分の特性、性状を調べるため、T
MABを添加せずにニッケルめっきを施した試料を用意
して比較試験をおこなった。ニッケルめっき条件を下記
[表1]に示し、その結果を次に説明する。
SHI製マイクロビッカース硬度計MVK−H1で測定
した結果、前記TMABを添加していないニッケルめっ
き被膜のビッカース硬さが350(Hv[50gf ])程度
であるのに対し、前記TMABを添加した本実施形態の
ニッケルめっき被膜のビッカース硬さは700(Hv[5
0gf ])に達した。
0の膜厚を測定してその分布状態を調べた結果を図1の
グラフに示す。図示のグラフは、縦軸に膜厚(μm)、
横軸に燃焼室加工逃げ溝12(図2参照)からの距離
(mm)をとって、前記内周面(9)の各部 、つま
り、排気口5側を(A)、吸気口6側を(B)、一掃気
通路7(掃気口8)側を(D)の各線で表したものであ
る。各線(A)、(B)、(D)においては、それぞれ
前記排気口5、吸気口6、掃気通路7(開口)部分は当
然ながらめっきが施されていないので、その部分は空白
となっている。図示グラフからわかるように、本実施形
態のめっき被膜10の各部の膜厚は28〜40μmであ
り、それらの膜厚の差が15μm以下となっており、切
削加工寸法通りに精度良くめっき被膜が密着し、このた
め、本実施形態のシリンダでは、ホーニング加工等の仕
上げ加工が不要となる。
状態を観察したところ、TMABが添加されていないニ
ッケルめっきでは、めっき粒子の境界が明確ではなく、
表面の状態も荒れて見える。それに対し、本実施形態の
TMABが添加されたニッケルめっき被膜10では、め
っき粒子の境界がはっきりと見え、従来の高速クロムめ
っき、鉄めっきと類似した表面状態となっていた。
面を観察したところ、TMABが添加されていないニッ
ケルめっきでは、素材部分からのみめっき粒子が垂直方
向に成長しており、めっき層内での新たなめっき粒子の
発生は見られなかった。それに対し、本実施形態のTM
ABが添加されたものでは、細かいウロコ状に見えるめ
っき粒子が観察され、素材部分以外に、めっき層が形成
されていく中でも新たにめっき粒子が生成されていた。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明
は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、種
々の変更ができるものである。例えば、前記実施の形態
ではトリメチルアミンボランを用いたが、ジメチルアミ
ンボラン等、他のホウ素化合物を用いることもきる。
明によれば、ピストン摺動面となる内周面に、環境への
負荷が小さく、かつ、実用に耐えられる硬さを持つとと
もに、ホーニング加工等の仕上げ加工を不要にできるめ
っき処理が施された内燃エンジン用シリンダ、及び、か
かるシリンダを得ることのできる内周面処理方法を提供
できる 。
形態におけるめっき皮膜の膜厚を測定してその分布状態
を調べた結果を示すグラフ。
図。
(内燃エンジン用シリンダ) 2…胴部 3…頭部 4…燃焼室 9…内周面 10…めっき被膜 20…ピストン
Claims (2)
- 【請求項1】 ピストン摺動面となる内周面(9)に、
ニッケルめっき液にトリメチルアミンボランやジメチル
アミンボラン等のホウ素化合物を添加しためっき浴で電
解めっきが施されたアルミニウム合金製の内燃エンジン
用シリンダであって、 前記内周面(9)に施されためっき皮膜(10)は、ビ
ッカース硬さが650〜750(H v [ 50gf ])であ
り、前記内周面(9)の各部における前記めっき皮膜
(10)の膜厚の差が、15μm以下であり、前記内周
面(9)が、ホーニング加工等の仕上げ加工を施される
ことなくそのまま仕上げ面とされていることを特徴とす
る 内燃エンジン用シリンダ。 - 【請求項2】 燃焼室(4)が形成されるヘッド部
(3)とピストン(20)が摺動自在に嵌挿される胴部
(2)とが一体とされた、携帯型動力作業機等に使用さ
れる小型空冷2サイクルガソリンエンジン用シリンダ
(1)であることを特徴とする請求項1に記載の内燃エ
ンジン用シリンダ。
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- 2001-10-30 JP JP2001332929A patent/JP3515091B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
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