JP5885531B2 - Piston of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車の内燃機関に適用される内燃機関のピストンとその製造方法であって、主として、スカート部表面に形成する複層固体潤滑被膜に関する。 The present invention relates to a piston for an internal combustion engine applied to, for example, an internal combustion engine of an automobile and a method for manufacturing the same, and mainly relates to a multilayer solid lubricant film formed on the surface of a skirt portion.
複層固体潤滑被膜が形成される従来の内燃機関のピストンとしては、例えば以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
As a piston of a conventional internal combustion engine on which a multilayer solid lubricant film is formed, for example, one described in
すなわち、従来では、摩耗量の少ない組成を有する第1固体潤滑被膜が下層に形成され、摩耗量の多い組成を有する第2固体潤滑被膜が上層に形成されることによって、スカート部に残る条痕の凹凸を低減し、これによって、フリクションの低減化を図っている。 That is, conventionally, the first solid lubricant film having a composition with a small amount of wear is formed in the lower layer, and the second solid lubricant film having a composition with a large amount of wear is formed in the upper layer, whereby the streaks remaining in the skirt portion. As a result, the friction is reduced.
しかしながら、前記従来のピストンでは、異なる固体潤滑被膜を重ねて形成していることから、各層間の結合力が十分に確保できず、剥離しやすくなってしまうおそれがあった。 However, since the conventional pistons are formed by overlapping different solid lubricant films, the bonding force between the layers cannot be sufficiently ensured, and there is a possibility that peeling is likely to occur.
そこで、本発明は、前記従来の内燃機関のピストンの技術的課題に鑑みて案出されたものであって、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性を有し、かつ、十分な結合性を有する固体潤滑被膜を備えた内燃機関のピストン等を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been devised in view of the technical problem of the piston of the conventional internal combustion engine, and has a characteristic that the upper layer is easily worn and the lower layer is hard to be worn, and has sufficient connectivity. An object of the present invention is to provide a piston or the like for an internal combustion engine provided with a solid lubricant film having the following.
本願発明は、スカート部に固体潤滑被膜が形成される内燃機関のピストンであって、とりわけ、前記固体潤滑被膜が、結合樹脂である樹脂と、該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤を含有し、前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が50wt%以下となるように設定される一方、前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が50〜95wt%となるように設定され、前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が連続的に変化するように構成されていることを特徴としている。 The present invention relates to a piston of an internal combustion engine in which a solid lubricant film is formed on a skirt portion, and in particular, the solid lubricant film contains a resin that is a binding resin and a solid lubricant having a specific gravity greater than that of the resin. The interface that contacts the skirt portion is set so that the content of the solid lubricant is 50 wt% or less, while the surface that is in sliding contact with the cylinder wall of the engine contains the solid lubricant. The amount of the solid lubricant is set so as to be 50 to 95 wt%, and the solid lubricant content is continuously changed between the interface contacting the skirt portion and the surface slidingly contacting the cylinder wall. It is characterized by having.
なお、前記固体潤滑被膜の組成としては、結合樹脂としてポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂の少なくとも1種を含め、固体潤滑剤として少なくとも二硫化モリブデンを含めることが望ましい。 In addition, as a composition of the said solid lubricating film, it is desirable to include at least 1 sort (s) of polyamideimide resin, a polyimide resin, or an epoxy resin as a binder resin, and to include at least molybdenum disulfide as a solid lubricant.
また、前記固体潤滑被膜は、前記ピストンを成形及び加工する工程と、前記スカート部に、結合材である樹脂と該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤とを含有する被膜組成物を塗布する工程と、前記固体潤滑剤が乾燥する前に、前記ピストンを軸心周りに回転させる工程と、前記被膜組成物を焼成する工程と、によって形成することができる。 The solid lubricant film is formed by applying a coating composition containing a step of molding and processing the piston and a resin as a binder and a solid lubricant having a specific gravity greater than that of the resin to the skirt portion. It can be formed by a step, a step of rotating the piston around an axis before the solid lubricant is dried, and a step of baking the coating composition.
さらに、前記固体潤滑被膜は、前記スカート部の表面に、固体潤滑剤の含有量が50wt%以下となる第1被膜組成物と、固体潤滑剤の含有量が50〜95wt%となる第2被膜組成物とを、複数のスプレーをもって同時に塗布することによっても形成することができる。 Furthermore, the solid lubricant film includes a first film composition having a solid lubricant content of 50 wt% or less and a second film having a solid lubricant content of 50 to 95 wt% on the surface of the skirt portion. It can also be formed by applying the composition simultaneously with a plurality of sprays.
本願発明によれば、単一の被膜組成物の含有成分の分布を、被膜界面は固体潤滑剤が少なく、被膜表面は固体潤滑剤が多くなるように調整して被膜形成を行うようにしたことで、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性との両立を図ることができる。これにより、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性を有し、かつ、十分な結合性を有する固体潤滑被膜を備えたピストンを得ることができる。 According to the present invention, the distribution of the components of a single coating composition is adjusted so that the coating interface has less solid lubricant and the coating surface has more solid lubricant to form the coating. Thus, it is possible to achieve both the property that the upper layer is easily worn and the lower layer is hard to be worn, and sufficient bondability. As a result, it is possible to obtain a piston having a solid lubricating film having characteristics that the upper layer is easily worn and the lower layer is hard to be worn, and that has sufficient bondability.
なお、このピストンを製造するにあたっては、被膜組成物の含有成分の比重差を利用し、遠心力によって前記含有成分の分布調整を行う方法を採ることで、ピストンを回転させるのみの簡易な方法をもって所望とする構成を有する固体潤滑被膜が得られる。これにより、良好な生産性や製造コストの低廉化に供される。 In manufacturing this piston, by utilizing the method of adjusting the distribution of the contained component by centrifugal force using the specific gravity difference of the contained component of the coating composition, it is possible to simply rotate the piston. A solid lubricating coating having a desired configuration is obtained. This provides good productivity and low manufacturing costs.
また、前記ピストンを製造するにあたって、前記複数の被膜組成物を同時に塗布することによって固体潤滑被膜を形成する方法を採った場合には、特に、当該被膜中における固体潤滑剤の濃度分布を任意に変更することが可能となり、より汎用性の高い被膜の形成に供される。 Further, when manufacturing the piston, when a method of forming a solid lubricating film by simultaneously applying the plurality of coating compositions is employed, in particular, the concentration distribution of the solid lubricant in the coating is arbitrarily set. It becomes possible to change, and it is used for the formation of a film with higher versatility.
以下に、本発明に係る内燃機関のピストン等の各実施形態について、図面に基づいて詳述する。なお、下記の各実施形態では、当該ピストン等を自動車用エンジンのピストンについて適用した例を基に説明する。 Hereinafter, embodiments of a piston and the like of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail based on the drawings. In the following embodiments, description will be made based on an example in which the piston or the like is applied to a piston of an automobile engine.
本発明に係るピストン1は、図1に示すように、シリンダブロック2に形成されたほぼ円筒状のシリンダ壁3に対し摺動自在に設けられ、該シリンダ壁3と図外のシリンダヘッドとの間に燃焼室Cを形成するようになっていて、ほぼ径方向に沿って挿通されるピストンピン4に連結されるコンロッド5を介して図外のクランクシャフトに連係されている。
As shown in FIG. 1, the
このピストン1は、全体が例えばAC8AなどAl−Si系のアルミニウム合金材をもってほぼ円筒状に一体に鋳造され、図1、図2に示すように、冠面6a上に前記燃焼室Cを画成する冠部6と、該冠部6の下端側外周に一体に設けられた一対のスラスト側スカート部7及び反スラスト側スカート部8と、該各スカート部7,8の周方向の両端部に接続される一対のエプロン部9,9と、を備えている。
The
前記冠部6は、比較的厚肉に形成された円盤状を呈し、冠面6aには、図外の吸排気弁との干渉の回避に供するバルブリセス(図示外)が穿設されている。また、この冠部6の外周部には、プレッシャリングやオイルリングなど3つのピストンリングPL1〜PL3の保持に供するリング溝6b〜6dが切欠形成されている。
The
前記各スカート部7,8は、ピストン1の軸心を中心として左右対称に配置され、比較的薄肉の厚さ幅をもって横断面ほぼ円弧状となるように形成されている。そして、スラスト側スカート部7については、膨張行程時などにおいてピストン1が下降ストロークした際に、コンロッド5の角度との関係からシリンダ壁3に対し傾きながら圧接する一方、反スラスト側スカート部8については、圧縮行程時などにおいてピストン1が上昇ストロークした際に、シリンダ壁3に対し反対に傾きながら圧接することとなる。なお、前記各スカート部7,8のシリンダ壁3に対する圧接荷重については、燃焼圧力を受けてシリンダ壁3に圧接する前記スラスト側スカート部7の方が大きくなる。
Each of the
また、前記各スカート部7,8の表面には、図1、図3に示すように、周知の条痕7a,8aが設けられていて、当該各条痕7a,8aが設けられているスカート部7,8の表面には、所定の被膜組成物によって構成される固体潤滑被膜10が形成されている。この固体潤滑被膜10の被膜組成物は、主として、結合樹脂(バインダー)11と、該結合樹脂11よりも比重の大きい固体潤滑剤12と、によって構成される。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, well-known
ここで、前記固体潤滑被膜10は、図3に示すように、各スカート部7,8の表面に接触する界面(各スカート部7,8の表面から厚さt=1μmの範囲をいい、以下では単に「被膜界面」と呼称する。)10aにおいては、固体潤滑剤12の含有量が50wt%以下(結合樹脂11の含有量が50wt%以上)となるように設定される一方、シリンダ壁3に摺接する表面(前記被膜界面10aよりも外側をいい、以下では単に「被膜表面」と呼称する。)10bにおいては、固体潤滑剤12の含有量が50〜95wt%(結合樹脂11の含有量が5〜50wt%)となるように設定されている。そして、結合樹脂11には、耐熱性、耐摩耗性及び密着性に優れるエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂(PAI)のうち少なくとも1種が使用されると共に、固体潤滑剤12には、少なくとも二硫化モリブデン(MoS2)が含まれる。
Here, as shown in FIG. 3, the solid
なお、被膜界面10aにおいて固体潤滑剤12の含有量が50wt%以下となるように設定したのは、前記従来の特許公開公報(特開2010−216362号公報)に記載されているように、結合樹脂11の含有量を多くすることで密着性の向上が図れるためである一方、被膜表面10bにおいて固体潤滑剤12の含有量が50〜95wt%となるように設定したのは、固体潤滑剤12の含有量が95wt%を超える、すなわち結合樹脂の含有量が5wt%未満になると結合力の低下によって密着性が低下してしまい、反対に固体潤滑剤12の含有量が50wt%未満になると初期馴染み性が低下してしまうこととなるためである。
The reason why the content of the
そして、以上のようにして構成される前記被膜組成物は、有機溶剤によって希釈され、塗料としてピストン1に塗布される。すなわち、ピストン1(前記両スカート部7,8)の外周面に、前記被膜組成物が塗布され、これを焼成し硬化させることによって、前記固体潤滑被膜10が形成されることとなる。
And the said coating composition comprised as mentioned above is diluted with the organic solvent, and is apply | coated to the
また、前記被膜組成物を調整するには、例えば、結合樹脂11に有機溶剤を配合し、その樹脂溶液に固体潤滑剤12を加え、必要に応じてさらに硬質粒子を添加して、ビーズミル等を用いて混合分散すればよい。なお、この際には、結合樹脂11と固体潤滑剤12と硬質粒子との配合量が合わせて100wt%となるように調整する。
In order to adjust the coating composition, for example, an organic solvent is blended into the
以下、図4〜図8に基づいて前記ピストン1の製造方法について説明する。
Hereinafter, the manufacturing method of the
まず、鋳造など所定の製法によりピストン1を成形し、その後、切削加工により前記両スカート部7,8に条痕7a,8aを形成する(図4に示す加工工程S1)。続いて、当該ピストン1をスチーム洗浄により水洗して、表面に付着している加工潤滑剤等を除去した後に、これを乾燥させる(図4に示す洗浄工程S2)。
First, the
次に、この洗浄・乾燥したピストン1の両スカート部7,8の表面に、エアスプレーによって、前記被膜組成物を所定の有機溶剤に溶かしてなる被膜形成塗料10xを塗布する(図4に示す被膜形成工程S3)。具体的には、図5に示すように、前記洗浄等されたピストン1を回転台21に載置し、当該回転台21を回しながらタンク20aに注入された被膜形成塗料10xをスプレーガン20によって噴霧することで、前記各条痕7a,8aが形成されたスカート部7,8の表面に、当該被膜形成塗料10xを塗布する。
Next, a film-forming
続いて、この被膜形成塗料10xが塗布されたピストン1を、後述する所定条件にて回転させることによって、被膜組成物の遠心分離処理を行う(図4に示す遠心分離処理工程S4)。なお、ここでいう遠心分離処理とは、例えば数千、数万×g(重力加速度)を発生させて行ういわゆる通常の遠心分離とは異なり、前記塗料10xが飛散(離脱)しない程度の極低い回転数で行う処理をいう。具体的には、図6に示すように、いわゆる遠心機のような回転装置(図示外)に取り付けられる治具30に前記塗料10x塗布後のピストン1を固定して、前記治具30を介して伝達される回転力をもって、当該ピストン1をその軸心O周りに回転させる。
Subsequently, the coating composition is centrifuged by rotating the
すると、かかる回転(処理)前には図7(a)に示すように結合樹脂11と固体潤滑剤12とがほぼ均一な分布となっていた被膜形成塗料10xにおいて、比重の小さい結合樹脂11(PAI比重:1.49)と比重の大きい固体潤滑剤12(MoS2比重:4.80)とが遠心力によって分離されることとなる。すなわち、図7(b)に示すように、前記被膜界面10aに結合樹脂11が、前記被膜表面10bに固体潤滑剤12が、それぞれ偏った状態となる。
Then, before the rotation (treatment), as shown in FIG. 7A, in the film-forming
これによって、被膜界面10aには結合樹脂11の含有量が多く、当該被膜界面から被膜表面10bにかけて結合樹脂11の含有量が減少すると共に固体潤滑剤12の含有量が増大し、被膜表面10bには固体潤滑剤12の含有量が多くなるといった構成が得られる。換言すれば、被膜形成塗料10xが、被膜界面10aは固体潤滑剤12の含有量が小さく(50wt%以下)、また、被膜表面10bは固体潤滑剤12の含有量が大きく(50〜95wt%)、かつ、被膜界面10aから被膜表面10bにかけて結合樹脂11及び固体潤滑剤12の含有量が連続的に変化するように構成されることとなる。
As a result, the content of the binding
ここで、上記遠心分離処理の条件は、所定の式により求められる図8に示す曲線Pにより決定される。すなわち、この曲線Pは、被膜界面10aの厚さtが前記1μmとなるように設定した場合におけるピストン1の回転数Rとその回転時間Tとの関係を表したものである。なお、この曲線Pの範囲を、200〜1000rpmに設定した理由は、200rpm以下では回転時間tが長くなり過ぎてしまい、反対に1000rpm以上になるとピストン1に塗着している前記塗料10aそのものが離脱してしまうこととなるためである。
Here, the conditions for the centrifugation process are determined by a curve P shown in FIG. 8 obtained by a predetermined formula. That is, this curve P represents the relationship between the rotation speed R of the
かかる観点から、回転時間tが長くなり過ぎず、かつ、塗料10xそのものが離脱するリスクを伴わない回転数Rとしては、300〜500rpmが最適であると考えられる。300rpmから回転時間tが大きく短縮でき、また、600rpm以上は、塗料10aの離脱のリスクの増大に対して得られる回転時間tの短縮量が小さいからである。
From this point of view, it is considered that 300 to 500 rpm is optimal as the rotation speed R that does not increase the rotation time t and does not involve the risk of the
続いて、最後に、上述の遠心分離処理を終えた被膜形成塗料10xについて焼成を行う(図4に示す焼成工程S5)。具体的には、前記遠心分離処理完了後のピストン1を乾燥炉に投入して、180℃で30分あるいは200℃で20分等の条件で加熱することによって、被膜形成塗料10xについて、前記有機溶剤を揮発させつつ前記被膜組成物を硬化させて、前記固体潤滑被膜10を形成する。
Then, finally, baking is performed about the film
以上のように、本実施形態では、単一の被膜組成物につき、その含有成分の比重差を利用して前記遠心分離処理を行うことにより前記固体潤滑被膜10を形成するようにしたことから、当該固体潤滑被膜10につき、被膜界面10aには結合樹脂11の含有量が多く(固体潤滑剤12の含有量が50wt%以下(結合樹脂11の含有量が50wt%以上))、被膜表面10bには固体潤滑剤12の含有量が多くなる(固体潤滑剤12の含有量が50〜95wt%)分布を得ることができる。これにより、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性とを兼ね備えた固体潤滑被膜を有するピストンを得られる。
As described above, in the present embodiment, for the single coating composition, the
また、かかる固体潤滑被膜10の形成にあたって、前記遠心分離処理により前記含有成分の分布の調整を行うようにしたことから、前記被膜組成物(被膜形成塗料10x)を塗布したピストン1を回転させるだけの極めて簡易な方法をもって、所望とする固体潤滑被膜を形成することが可能となる。これにより、良好な生産性や製造コストの低廉化にも供されることとなる。
In addition, since the distribution of the contained components is adjusted by the centrifugal separation process in forming the
図9、図10は、本発明の第1実施形態についての変形例を示したもので、当該第1実施形態における前記被膜形成塗料10xの塗布方法を変更したものである。
9 and 10 show a modification of the first embodiment of the present invention, in which the coating method of the film-forming
すなわち、本変形例では、前記第1実施形態におけるピストン1の製造工程において、ピストン1を成形・加工し(図9に示す成形工程S1)、これを前記洗浄・乾燥処理した後(図9に示す洗浄工程S2)、前記各スカート部7,8の表面に、前記エアスプレーではなく、いわゆるスクリーン印刷により被膜形成塗料10xを塗布する(図9に示す被膜形成工程S3)。
That is, in this modification, in the manufacturing process of the
具体的には、図10に示すように、所定の枠部材25に張られたスクリーン26上に被膜形成塗料10xを載せて、スクリーン26を擦るように当該スクリーン26に対しスキージ27を圧接させつつ移動させることによって、スクリーン26を通じて当該被膜形成塗料10xを前記各スカート部7,8の表面に転写させる。
Specifically, as shown in FIG. 10, a
その後は、前記第1実施形態と同様に、当該ピストン1を回転させることによって被膜組成物について前記遠心分離処理を行った後(図9に示す遠心分離処理工程S4)、当該ピストン1を乾燥炉に投入して、前記第1実施形態と同様の条件で焼成を行う(図9に示す焼成工程S5)。
Thereafter, similarly to the first embodiment, after the centrifugal treatment is performed on the coating composition by rotating the piston 1 (centrifugal treatment step S4 shown in FIG. 9), the
以上のように、本変形例においては、前記被膜形成塗料10xの塗布を前記スクリーン印刷により行うようにしたことで、前記第1実施形態と同様の作用効果が得られることに加えて、被膜形成塗料10xの歩留まりの向上にも供される。
As described above, in this modified example, the application of the film-forming
換言すれば、前記エアスプレーは噴霧により塗布するものであるから、前記各スカート部7,8の表面に塗布されない塗料(例えば前記各リング溝6b〜6d等に施されるマスキング部に塗布された塗料等)については無駄になってしまうが、前記スクリーン印刷の場合には、塗料の全てをスカート部7,8の表面に塗布することになるため、前記被膜形成塗料10xの歩留まりの向上を図ることが可能となる。
In other words, since the air spray is applied by spraying, the air spray is applied to a coating that is not applied to the surfaces of the
図11〜図13は、本発明に係る内燃機関のピストン等の第2実施形態を示し、前記第1実施形態における固体潤滑被膜10の形成方法を変更したものである。
FIGS. 11-13 shows 2nd Embodiment, such as a piston of the internal combustion engine which concerns on this invention, and changes the formation method of the
すなわち、この実施形態では、前記第1実施形態における固体潤滑被膜10を、単一の被膜組成物ではなく、従来と同様の、結合樹脂11を多く含有する第1被膜組成物(結合樹脂:50wt%以上(固体潤滑剤:50wt%以下))と、固体潤滑剤12を多く含有する第2被膜組成物(固体潤滑剤:50〜95wt%(結合樹脂:5〜50wt%))と、をもって構成する。
That is, in this embodiment, the
そして、これは、前記第1実施形態のピストン製造工程において前記成形等(図11に示す加工工程S1)及び前記洗浄等(図11に示す洗浄工程S2)が行われたピストン1の各スカート部7,8表面に、2つのスプレーガン31,32を使用して2種類の第1被膜形成塗料10y及び第2被膜形成塗料10zを同時に塗布し(図11に示す被膜形成工程S3)、その後、これを焼成する(図11に示す焼成工程S5)ことによって形成される。
This is because each skirt portion of the
具体的には、図12に示すように、一方のスプレーガンである第1スプレーガン31により噴霧される第1被膜形成塗料10yと、当該第1スプレーガン31に対し所定の間隔をもって隣接配置される他方のスプレーガンである第2スプレーガン32により噴霧される第2被膜形成塗料10zと、が重なる範囲に、図外の回転台に載置したピストン1を配置して、当該回転台を回転させることにより、各スカート部7,8表面に第1、第2被膜形成塗料10y,10zを塗布する。
Specifically, as shown in FIG. 12, the first
すると、同図に示すように、第1スプレーガン31による塗料10yの噴霧量は曲線Yのようになる一方、第2スプレーガン32による塗料10zの噴霧量は曲線Zのようになり、これらを重合して得られる曲線Xで表されるように、前記両塗料10y,10zのオーバーラップ区間L内では当該両塗料10y,10zの噴霧量を合わせた合計噴霧量が一定となることから、前記各スカート部7,8表面には、当該一定の両塗料10y,10zが塗布されることとなる。
Then, as shown in the figure, the spray amount of the
そして、この際、前記ピストン1については、同図の左側から右側へ送るかたちで回転移動させることとする。すなわち、当該回転時には、前記オーバーラップ区間Lに対し、前記各スカート部7,8の回転方向前端が第1被膜形成塗料10yを噴霧する第1スプレーガン31側から第2被膜形成塗料10zを噴霧する第2スプレーガン32側へと進入するように、ピストン1を回転移動させる。これにより、前記両塗料10y,10zが塗布されてなる塗膜において、固体潤滑剤12の含有量(濃度)が、同図中に示す曲線Qに表されるように、被膜界面10aから被膜表面10bにかけて連続的に増大することとなる。この結果、被膜界面10aには結合樹脂11の含有量が多く、被膜表面10bには固体潤滑剤12の含有量が多くなる分布を有する前記固体潤滑被膜10を備えたピストンを得ることができる。
At this time, the
また、この際、ピストン1の送り速度を変更することにより、前記固体潤滑被膜10について、図13に示すような異なる特性を得ることができる。この図は、膜厚t=0の状態を各スカート部7,8の表面位置(界面位置)とした、膜厚tの増大に伴う固体潤滑剤12の濃度dの増加特性を表したものであって、前記送り速度を一定とした場合は、固体潤滑被膜10の濃度dも比例的に増大することとなる(図中の直線A参照)。一方、前記送り速度を漸増させた場合は、固体潤滑被膜10の濃度dは、被膜界面10aから被膜表面10bにかけて変化量が小さくなるように増大することとなり(図中の曲線B参照)、他方、前記送り速度を漸減させた場合は、固体潤滑被膜10の濃度dは、被膜界面10aから被膜表面10bにかけて変化量が大きくなるように増大することとなる(図中の曲線C参照)。
Further, at this time, by changing the feed speed of the
以上のことから、本実施形態のように、複数の第1、第2被膜組成物の塗布量を調整することにより、前記第1実施形態のように単一の被膜組成物を用いなくとも、被膜界面10aには結合樹脂11の含有量が多く(固体潤滑剤12の含有量が50wt%以下(結合樹脂11の含有量が50wt%以上))、被膜表面10bには固体潤滑剤12の含有量が多くなる(固体潤滑剤12の含有量が50〜95wt%)分布を有する前記固体潤滑被膜10を形成でき、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性とを兼ね備えた固体潤滑被膜を有するピストンが得られる。
From the above, by adjusting the coating amount of the plurality of first and second coating compositions as in this embodiment, even without using a single coating composition as in the first embodiment, The coating interface 10a has a high content of the binding resin 11 (the content of the
また、本実施形態の場合、とりわけ、複数の第1、第2被膜組成物を同時に塗布することによって固体潤滑被膜10を形成するようにしたことから、前述のように、当該被膜10中における固体潤滑剤12の濃度dを任意に変更することが可能となり、より汎用性の高い固体潤滑被膜10の形成にも供される。
In the case of the present embodiment, the
次に、本発明の第2実施形態についての変形例を説明すれば、前記第2実施形態における前記第1、第2被膜組成物(第1、第2被膜形成塗料10y,10z)の塗布量調整手段を変更したものである。
Next, a modified example of the second embodiment of the present invention will be described . The application amount of the first and second coating compositions (first and second
すなわち、本変形例では、前記第2実施形態の被膜形成工程S3にて第1、第2被膜形成塗料10y,10zを同時塗布するにあたって、第1、第2スプレーガン31,32の噴霧量自体を調整することで、ピストン1の各スカート部7,8に対して当該第1、第2被膜形成塗料10y,10zの塗布を行う。
That is, in this modification, when the first and second
具体的には、前記第1実施形態のような回転台21上に前記洗浄等を行ったピストン1を載置して、図12に示す両曲線Y,Zのごとく、まず始めは第1スプレーガン31による第1被膜形成塗料10yの噴霧量を多く、かつ、第2スプレーガン32による第2被膜形成塗料10zの噴霧量を少なくした状態で両塗料10y,10zの塗布を行い、その後、時間の経過に伴って前記両スプレーガン31,32の噴霧量比率を逆転させる、つまり第1スプレーガン31による第2被膜形成塗料10yの噴霧量が少なく、かつ、第2スプレーガン32による第2被膜形成塗料10zの噴霧量が多くなるように、当該両スプレーガン31,32の噴霧量を調整する。
Specifically, the
このように、前記両スプレーガン31,32の噴霧量自体を調整することによっても、被膜界面10aには結合樹脂11の含有量が多く(固体潤滑剤12の含有量が50wt%以下(結合樹脂11の含有量が50wt%以上))、被膜表面10bには固体潤滑剤12の含有量が多くなる(固体潤滑剤12の含有量が50〜95wt%)分布を有する前記固体潤滑被膜10の形成が可能であり、前記第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Thus, also by adjusting the spray amount itself of both the
本発明は、前記各実施形態等の構成に限定されるものではなく、例えば前記遠心分離処理の具体的態様については、前記第1実施形態にて開示した態様のほか、前記回転数等の処理条件を充足するものであれば、いかなる態様を採用することも可能であり、設備の能力等に応じて任意に設定することができる。 The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments and the like. For example, regarding a specific aspect of the centrifugation process, in addition to the aspect disclosed in the first embodiment, the process such as the rotation speed is performed. Any mode can be adopted as long as the conditions are satisfied, and can be arbitrarily set according to the capacity of the equipment.
また、前記焼成工程S5についても、具体的な条件については任意であり、固体潤滑被膜の仕様等に応じて自由に変更可能である。 Moreover, also about the said baking process S5, about concrete conditions, it is arbitrary and can be changed freely according to the specification etc. of a solid lubricating film.
さらに、前記被膜形成工程S3前の洗浄工程S2についても、必ずしも前記水洗洗浄に限定されるものではなく、例えば加工工程S1において潤滑油を使用する場合等は、脱脂処理及び化成処理を行うこととしてもよい。 Further, the washing step S2 before the film forming step S3 is not necessarily limited to the washing with water. For example, when a lubricating oil is used in the processing step S1, a degreasing treatment and a chemical conversion treatment are performed. Also good.
前記各実施形態等から把握される特許請求の範囲に記載した発明以外の技術的思想について、以下に説明する。 The technical ideas other than the invention described in the scope of the claims ascertained from the respective embodiments will be described below.
(a)請求項1に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて比例的に増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。
(A) The piston of the internal combustion engine according to
The piston of the internal combustion engine, wherein the solid lubricant content in the solid lubricant film is proportionally increased from the interface contacting the skirt portion to the surface.
(b)請求項1に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて変化量が小さくなるように増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。
(B) The piston of the internal combustion engine according to
The piston of an internal combustion engine, wherein the content of the solid lubricant in the solid lubricant film increases so as to decrease from the interface contacting the skirt portion to the surface.
(c)請求項1に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて変化量が大きくなるように増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。
(C) The piston of the internal combustion engine according to
The content of the solid lubricant in the solid lubricating coating, a piston for an internal combustion engine, characterized in that it is increased as from the interface in contact with the skirt portion ing large variation over the said surface.
(d)請求項3に記載の内燃機関のピストンの製造方法であって、
前記ピストンの切削加工後にこれを洗浄し、その後に前記被膜組成物を塗布することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
(D) A method of manufacturing a piston for an internal combustion engine according to
A method of manufacturing a piston for an internal combustion engine, comprising: cleaning the piston after cutting, and then applying the coating composition.
1…ピストン
7…スラスト側スカート部(スカート部)
7a…条痕
8…反スラスト側スカート部(スカート部)
8a…条痕
10…固体潤滑被膜
10a…被膜界面(スカート部に接触する界面)
10b…被膜表面(シリンダ壁に摺接する表面)
10x…被膜形成塗料(被膜組成物)
10y…第1被膜形成塗料(第1被膜組成物)
10z…第2被膜形成塗料(第2被膜組成物)
11…結合樹脂
12…固体潤滑剤
S1…加工工程
S2…洗浄工程
S3…被膜形成工程
S4…遠心分離処理工程
S5…焼成工程
1 ...
7a ...
8a ...
10b ... coating surface (surface in sliding contact with cylinder wall)
10x: Film-forming paint (film composition)
10y ... 1st film formation coating material (1st film composition)
10z Second coating film-forming paint (second coating composition)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記固体潤滑被膜は、
結合樹脂であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂の少なくとも1種と、
少なくとも二硫化モリブデンを含む固体潤滑剤と、
を含有し、
前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が50wt%以下となるように設定される一方、
前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が50〜95wt%となるように設定され、
前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が、前記スカート部に接触する界面側で変化量が小さく、前記シリンダ壁に摺接する表面側で変化量が大きくなるように、前記スカート部に接触する界面から前記シリンダ壁に摺接する表面にかけて連続的に変化するように構成されていることを特徴とする内燃機関のピストン。 A piston of an internal combustion engine having a solid lubricating film on a skirt portion where streaks are formed,
The solid lubricating coating is
At least one of a polyamide-imide resin, a polyimide resin or an epoxy resin as a binding resin;
A solid lubricant comprising at least molybdenum disulfide;
Containing
While the interface contacting the skirt portion is set so that the content of the solid lubricant is 50 wt% or less,
For the surface that is in sliding contact with the cylinder wall of the engine, the solid lubricant content is set to 50 to 95 wt%,
Between the interface in contact with the skirt portion and the surface in sliding contact with the cylinder wall, the amount of change in the solid lubricant content is small on the interface side in contact with the skirt portion, and the surface in sliding contact with the cylinder wall A piston for an internal combustion engine configured to continuously change from an interface in contact with the skirt portion to a surface in sliding contact with the cylinder wall so that the amount of change increases on the side .
前記固体潤滑被膜は、
結合樹脂である樹脂と、該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤を含有し、
前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が50wt%以下となるように設定される一方、
前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が50〜95wt%となるように設定され、
前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が、前記スカート部に接触する界面側で変化量が小さく、前記シリンダ壁に摺接する表面側で変化量が大きくなるように、前記スカート部に接触する界面から前記シリンダ壁に摺接する表面にかけて連続的に変化するように構成されていることを特徴とする内燃機関のピストン。 A piston of an internal combustion engine in which a solid lubricating film is formed on a skirt,
The solid lubricating coating is
Containing a resin that is a binding resin and a solid lubricant having a specific gravity greater than that of the resin;
While the interface contacting the skirt portion is set so that the content of the solid lubricant is 50 wt% or less,
For the surface that is in sliding contact with the cylinder wall of the engine, the solid lubricant content is set to 50 to 95 wt%,
Between the interface in contact with the skirt portion and the surface in sliding contact with the cylinder wall, the amount of change in the solid lubricant content is small on the interface side in contact with the skirt portion, and the surface in sliding contact with the cylinder wall A piston for an internal combustion engine configured to continuously change from an interface in contact with the skirt portion to a surface in sliding contact with the cylinder wall so that the amount of change increases on the side .
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