JP6476817B2 - 内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造方法 - Google Patents
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Description
上記第1の局面における内燃機関用ピストンにおいて、好ましくは、第2表面は、第1表面が摺動する摺動方向に直交する方向の両側にそれぞれ隣接して設けられている。
上記第1の局面における内燃機関用ピストンにおいて、好ましくは、第1表面のクロスハッチ状の溝の深さは、第2表面のクロスハッチ状の溝の深さよりも大きく、第1表面のクロスハッチ状の溝のピッチは、第2表面のクロスハッチ状の溝のピッチよりも小さい。
すなわち、上記第1の局面による内燃機関用ピストンにおいて、ピストン本体のクロスハッチ状の溝以外の平滑面は、Raが0.2μm以下の表面粗さで形成されている。
また、上記第1の局面による内燃機関用ピストンにおいて、ピストン本体は、ピストンピンを挿入してコンロッドが連結されるピストンピン穴を含み、ピストンピン穴の内周面に形成されたクロスハッチ状の溝は、ピストンピン穴の内周面とピストンピンとの摺動方向に対するクロスハッチ角度の範囲内に設定されている。
図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態によるピストン10について説明する。
次に、図3および図6を参照して、第1実施形態の第1変形例について説明する。この第1実施形態の第1変形例では、平坦面状の被覆層16(平坦面状被覆層の一例)を用いてスカート部14をコーティングする例について説明する。
次に、図7を参照して、第1実施形態の第2変形例について説明する。この第1実施形態の第2変形例では、溝1の形状を表面14aにおいて局所的に異ならせる例について説明する。
次に、図2、図5および図8を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、スカート部14に加えて、ピストンピン穴13の内周面13aにもクロスハッチ状の溝2を形成した例について説明する。
次に、図5および図9〜図14を参照して、上述した実施形態の効果を確認するために行った確認実験(実施例)について説明する。以下、確認実験として行った摩擦試験としてのリングオンディスク試験および往復摺動試験について説明する。
まず、リングオンディスク試験(スラストシリンダ式(鈴木式)の試験方法に準ずる)では、上記実施形態におけるスカート部14への溝1の形成方法(図5参照)と同様の製造プロセスにより、クロスハッチ角度α=30度、溝ピッチP=40μm、溝深さH=5μmおよび溝幅W=12μmを有するクロスハッチ状の溝をアルミニウム合金製の試験片に形成して、上記実施形態に対応する実施例1の試験片を作製した。
まず、図12を参照して、クロスハッチ角度αの最適な範囲を調べた確認実験1について説明する。確認実験1では、溝ピッチP=40μm、溝深さH=5μm、溝幅W=12μmを固定し、クロスハッチ角度αを10度、15度、20度、30度、35度、40度、45度および55度まで変化させた試験片を作製した。そして、各々の試験片に対して上記説明した往復摺動試験を行った。なお、焼付限界往復回数が800回以上の場合に、その試験片に耐焼付性があると判断した。
次に、図13を参照して、溝ピッチPの最適な範囲を調べた確認実験2について説明する。確認実験2では、クロスハッチ角度α=30度、溝深さH=5μm、溝幅W=12μmを固定し、溝ピッチPを40μmおよび100μmに変化させた試験片を作製して各々の試験片に対して往復摺動試験を行った。また、作製された各試験片の表面粗さ(Ra:算術平均粗さ)を測定した。
次に、図14を参照して、溝深さHの最適な範囲を調べた確認実験3について説明する。確認実験3では、クロスハッチ角度α=30度、溝ピッチP=40μm、溝幅W=12μmを固定とし、溝深さHを3μm、5μm、7μmおよび10μmに変化させた試験片を作製して各々の試験片に対して往復摺動試験を行った。また、作製された各試験片の表面粗さ(Ra:算術平均粗さ)を測定した。
10、70、80、90 ピストン
11 ピストン本体
13 ピストンピン穴
13a 内周面
13b、14b 平滑面
14 スカート部(ピストンスカート部)
14a 表面
15 被覆層(樹脂製のクロスハッチ状被覆層)
15a 凹部
16 被覆層(樹脂製の平坦面状被覆層)
16a 最表面
100 エンジン(内燃機関)
Claims (9)
- 内燃機関用のピストン本体と、
前記ピストン本体の表面のうちの第1表面、第2表面、および、前記第1表面および前記第2表面とは異なる表面であるピストンピン穴の内周面に形成されたクロスハッチ状の溝と、を備え、
前記クロスハッチ状の溝は、クロスハッチが交差する角度であるクロスハッチ角度が15度以上35度以下の範囲に設定されているとともに、前記ピストンピン穴の内周面に形成された前記クロスハッチ状の溝は、前記ピストンピン穴の内周面とピストンピンとの摺動方向に対し、互いに異なる方向に複数の溝が延びて交差することによってクロスハッチ状に形成されているとともに、前記ピストンピン穴の内周面と前記ピストンピンとの摺動方向に対するクロスハッチ角度が前記15度以上35度以下の範囲内に設定されており、
前記第1表面の前記クロスハッチ状の溝は、前記第1表面の両側に隣接する前記第2表面の前記クロスハッチ状の溝と異なる形状を有する、内燃機関用ピストン。 - 前記第2表面は、前記第1表面が摺動する摺動方向に直交する方向の両側にそれぞれ隣接して設けられている、請求項1に記載の内燃機関用ピストン。
- 前記第1表面の前記クロスハッチ状の溝の深さは、前記第2表面の前記クロスハッチ状の溝の深さよりも大きく、
前記第1表面の前記クロスハッチ状の溝のピッチは、前記第2表面の前記クロスハッチ状の溝のピッチよりも小さい、請求項1または2に記載の内燃機関用ピストン。 - 前記クロスハッチ状の溝は、40μm以上60μm以下のピッチで設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関用ピストン。
- 前記クロスハッチ状の溝は、4μm以上8μm以下の深さを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関用ピストン。
- 前記ピストン本体は、前記第1表面および前記第2表面を有するピストンスカート部を含み、
前記第1表面および前記第2表面に形成された前記クロスハッチ状の溝は、前記ピストンスカート部の摺動方向に直交する方向に対する前記クロスハッチ角度の範囲内に設定されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関用ピストン。 - 前記クロスハッチ状の溝形状を反映した状態で前記第1表面および前記第2表面を覆うように形成された樹脂製のクロスハッチ状被覆層をさらに備える、請求項6に記載の内燃機関用ピストン。
- 前記第1表面および前記第2表面の前記クロスハッチ状の溝を埋め込んで覆うように形成された樹脂製の平坦面状被覆層をさらに備える、請求項6に記載の内燃機関用ピストン。
- 内燃機関用のピストン本体の表面のうちの第1表面、第2表面、および、前記第1表面および前記第2表面とは異なる表面であるピストンピン穴の内周面に、クロスハッチが交差する角度であるクロスハッチ角度が15度以上35度以下の範囲を有するとともに、前記ピストンピン穴の内周面において、前記ピストンピン穴の内周面とピストンピンとの摺動方向に対し、互いに異なる方向に複数の溝が延びて交差することによってクロスハッチ状に形成するとともに、前記ピストンピン穴の内周面と前記ピストンピンとの摺動方向に対するクロスハッチ角度が前記15度以上35度以下の範囲を有するクロスハッチ状の溝を、レーザ加工を用いて形成する工程を備え、
前記クロスハッチ状の溝を形成する工程は、前記第1表面の前記クロスハッチ状の溝を、前記第1表面に、前記第1表面の両側に隣接する前記第2表面の前記クロスハッチ状の溝と異なる形状を有するように形成する工程を含む、内燃機関用ピストンの製造方法。
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