JPH0626571A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPH0626571A JPH0626571A JP20200592A JP20200592A JPH0626571A JP H0626571 A JPH0626571 A JP H0626571A JP 20200592 A JP20200592 A JP 20200592A JP 20200592 A JP20200592 A JP 20200592A JP H0626571 A JPH0626571 A JP H0626571A
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- Japan
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- ring groove
- piston
- groove portion
- top ring
- internal combustion
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製作性を損なうことなく、圧縮リングが挿入
されるリング溝部の表面を平滑にできると共に、該溝部
の耐摩耗性を強化することができる内燃機関用ピストン
を提供する。 【構成】 アルミニウム合金製ピストン本体母材１のラ
ンド部に形成されたリング溝部４、５、６のうち、少な
くともトップリング溝部４の下面４ａ1 に、Ｓｉ粒が多
量に析出した表面部１４を形成し、該表面部１４に陽極
酸化被膜層１３を形成した。
されるリング溝部の表面を平滑にできると共に、該溝部
の耐摩耗性を強化することができる内燃機関用ピストン
を提供する。 【構成】 アルミニウム合金製ピストン本体母材１のラ
ンド部に形成されたリング溝部４、５、６のうち、少な
くともトップリング溝部４の下面４ａ1 に、Ｓｉ粒が多
量に析出した表面部１４を形成し、該表面部１４に陽極
酸化被膜層１３を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム合金製
の内燃機関用ピストンに関する。
の内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム合金製の内燃機関用
ピストンには、例えば特開昭６３−２８９３７０号公報
に記載されたものがある。このピストンでは、ピストン
本体の冠面、ランド部の外周面、リング溝部の内面、ス
カート部の表面及びピンボス部のピストンピン孔内周面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
いる。
ピストンには、例えば特開昭６３−２８９３７０号公報
に記載されたものがある。このピストンでは、ピストン
本体の冠面、ランド部の外周面、リング溝部の内面、ス
カート部の表面及びピンボス部のピストンピン孔内周面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
いる。
【０００３】一般に、内燃機関用ピストンに使用される
アルミニウム合金材においては、その化学成分中に多量
のＳｉ（硅素）が含まれ、図４に示すように金属組織中
にも多量のＳｉが析出しており、図５に示すように、母
材表面１６にまばらに存在するＳｉ粒上には陽極酸化被
膜１７を生成し難いというアルマイトの性質上、前記公
報記載の内燃機関用ピストンのように母材表面１６に単
に陽極酸化被膜層１７を形成するだけでは、陽極酸化被
膜層１７を緻密かつ均一に形成することは困難であり、
形成された陽極酸化被膜層１７の表面は不均一で凹凸が
多い性状の粗い凹凸面１８となる場合が多い。
アルミニウム合金材においては、その化学成分中に多量
のＳｉ（硅素）が含まれ、図４に示すように金属組織中
にも多量のＳｉが析出しており、図５に示すように、母
材表面１６にまばらに存在するＳｉ粒上には陽極酸化被
膜１７を生成し難いというアルマイトの性質上、前記公
報記載の内燃機関用ピストンのように母材表面１６に単
に陽極酸化被膜層１７を形成するだけでは、陽極酸化被
膜層１７を緻密かつ均一に形成することは困難であり、
形成された陽極酸化被膜層１７の表面は不均一で凹凸が
多い性状の粗い凹凸面１８となる場合が多い。
【０００４】陽極酸化被膜層１７の表面に形成された凹
凸面１８がとりわけトップリング溝部の内面に存在すれ
ば、機関運転時において、トップリング溝部の上下面
と、該溝部に挿入されたトップリングの上下面との間の
シール性能が低下し、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜け
が生じて、初期のオイル消費量の増加やブローバイガス
量の増加といったエンジン性能の悪化を招くおそれがあ
る。
凸面１８がとりわけトップリング溝部の内面に存在すれ
ば、機関運転時において、トップリング溝部の上下面
と、該溝部に挿入されたトップリングの上下面との間の
シール性能が低下し、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜け
が生じて、初期のオイル消費量の増加やブローバイガス
量の増加といったエンジン性能の悪化を招くおそれがあ
る。
【０００５】そこで、特開平３−３９４７号公報に記載
された内燃機関用ピストンでは、問題となるトップリン
グ溝部に、Ｓｉ（硅素）含有量が 0.4wt％以下の低Ｓｉ
のＡｌ−Ｍｇ（アルミニウム・マグネシウム）系アルミ
ニウム合金展伸材を鋳ぐるみ、その鋳ぐるみ材で形成さ
れたトップリング溝部の内面のうち、少なくとも上下面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
その表面の平滑化を図っている。
された内燃機関用ピストンでは、問題となるトップリン
グ溝部に、Ｓｉ（硅素）含有量が 0.4wt％以下の低Ｓｉ
のＡｌ−Ｍｇ（アルミニウム・マグネシウム）系アルミ
ニウム合金展伸材を鋳ぐるみ、その鋳ぐるみ材で形成さ
れたトップリング溝部の内面のうち、少なくとも上下面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
その表面の平滑化を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−３９４７号公報記載の内燃機関用ピストンでは、ト
ップリング溝部に別部材のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合
金展伸材を鋳ぐるむことから、ピストンの製作性に劣
り、コストアップとなるばかりでなく、鋳ぐるみ材の剥
離等、鋳ぐるみ材とピストン本体との密着性に問題があ
った。
３−３９４７号公報記載の内燃機関用ピストンでは、ト
ップリング溝部に別部材のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合
金展伸材を鋳ぐるむことから、ピストンの製作性に劣
り、コストアップとなるばかりでなく、鋳ぐるみ材の剥
離等、鋳ぐるみ材とピストン本体との密着性に問題があ
った。
【０００７】この発明は上記課題を解決するためになし
たもので、製作性を損なうことなく、圧縮リングが挿入
されるリング溝部の表面を平滑にできると共に、該溝部
の耐摩耗性を強化することができる内燃機関用ピストン
を提供することを目的とする。
たもので、製作性を損なうことなく、圧縮リングが挿入
されるリング溝部の表面を平滑にできると共に、該溝部
の耐摩耗性を強化することができる内燃機関用ピストン
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、アルミニウム合金製ピストン本体
母材のランド部に形成されたリング溝部のうち、少なく
ともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ粒が多量に析出し
た表面部を形成した。
に、第１の発明では、アルミニウム合金製ピストン本体
母材のランド部に形成されたリング溝部のうち、少なく
ともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ粒が多量に析出し
た表面部を形成した。
【０００９】また、第２の発明では、前記表面部に陽極
酸化被膜層を形成した。
酸化被膜層を形成した。
【００１０】
【作用】上記第１の発明の構成によれば、トップリング
溝部の下面の表面部が多量の析出Ｓｉ粒で構成されるこ
とで、該溝部の下面の耐摩耗性が向上する。
溝部の下面の表面部が多量の析出Ｓｉ粒で構成されるこ
とで、該溝部の下面の耐摩耗性が向上する。
【００１１】また、上記第２の発明の構成によれば、形
成された陽極酸化被膜層の表面は凹凸の少ない緻密な平
滑面となる。
成された陽極酸化被膜層の表面は凹凸の少ない緻密な平
滑面となる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１（１）は内燃機関用ピストンを示す断面
図、図１（２）は（１）に示すピストンにおける陽極酸
化被膜層の形成前のトップリング溝部の下面に形成され
た表面部の金属組織を示す断面図、図２は図１（２）に
示す表面部に形成された陽極酸化被膜層を示す断面図、
図３は図１（２）に示す表面部に厚く形成された陽極酸
化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。
明する。図１（１）は内燃機関用ピストンを示す断面
図、図１（２）は（１）に示すピストンにおける陽極酸
化被膜層の形成前のトップリング溝部の下面に形成され
た表面部の金属組織を示す断面図、図２は図１（２）に
示す表面部に形成された陽極酸化被膜層を示す断面図、
図３は図１（２）に示す表面部に厚く形成された陽極酸
化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。
【００１３】これらの図において、１はアルミニウム合
金製のピストン本体母材で、このピストン本体母材１は
クラウン部２とスカート部３とで構成されている。クラ
ウン部２の外周部に形成されたランド部には有底環状の
トップリング溝部４とセカンドリング溝部５とオイルリ
ング溝部６が間隔をおき形成され、これによりトップラ
ンド部７とセカンドランド部８とサードランド部９が形
成されると共に、前記各リング溝部４、５、６にはそれ
ぞれトップリング１０とセカンドリング１１とオイルリ
ング１２が挿入されている。また、スカート部３には図
示しないピンボス部が形成されている。
金製のピストン本体母材で、このピストン本体母材１は
クラウン部２とスカート部３とで構成されている。クラ
ウン部２の外周部に形成されたランド部には有底環状の
トップリング溝部４とセカンドリング溝部５とオイルリ
ング溝部６が間隔をおき形成され、これによりトップラ
ンド部７とセカンドランド部８とサードランド部９が形
成されると共に、前記各リング溝部４、５、６にはそれ
ぞれトップリング１０とセカンドリング１１とオイルリ
ング１２が挿入されている。また、スカート部３には図
示しないピンボス部が形成されている。
【００１４】このようなピストンは、図示しないシリン
ダブロックのシリンダ内に摺動可能に収納されて、ピン
ボス部内のピストンピンに一端部が連結された図示しな
いコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連
接支持されると共に、各リング１０、１１、１２が適当
な弾性力でシリンダ内周壁に常時圧接しており、これに
よって、シリンダ内が図示しない燃焼室とクランク室に
区画されている。
ダブロックのシリンダ内に摺動可能に収納されて、ピン
ボス部内のピストンピンに一端部が連結された図示しな
いコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連
接支持されると共に、各リング１０、１１、１２が適当
な弾性力でシリンダ内周壁に常時圧接しており、これに
よって、シリンダ内が図示しない燃焼室とクランク室に
区画されている。
【００１５】前記ピストン本体母材１の燃焼室に臨ませ
た冠面１ａと、ランド部７、８、９の外周面と、リング
溝部４、５、６の内面と、スカート部３の表面及びピン
ボス部のピストンピン孔内周面には硬質アルマイト処理
による陽極酸化被膜層１３が形成されている。
た冠面１ａと、ランド部７、８、９の外周面と、リング
溝部４、５、６の内面と、スカート部３の表面及びピン
ボス部のピストンピン孔内周面には硬質アルマイト処理
による陽極酸化被膜層１３が形成されている。
【００１６】前記リング溝部４、５、６のうち、少くと
もトップリング溝部４の下面４ａ1には、陽極酸化皮膜
層１３の形成前、図１（２）に示すようにＳｉ粒が多量
に析出した表面部１４が形成されている。この表面部１
４は、化学処理を行ってアルミニウム相を除去すること
により、通常のアルミニウム合金母材表面に対してより
多くのＳｉ粒を析出したものであり、該表面部１４に
は、図２に示すように緻密な性状をもつ陽極酸化被膜層
１３が形成されて、その表面は凹凸の少ない緻密な平滑
面１５となっている。
もトップリング溝部４の下面４ａ1には、陽極酸化皮膜
層１３の形成前、図１（２）に示すようにＳｉ粒が多量
に析出した表面部１４が形成されている。この表面部１
４は、化学処理を行ってアルミニウム相を除去すること
により、通常のアルミニウム合金母材表面に対してより
多くのＳｉ粒を析出したものであり、該表面部１４に
は、図２に示すように緻密な性状をもつ陽極酸化被膜層
１３が形成されて、その表面は凹凸の少ない緻密な平滑
面１５となっている。
【００１７】前記化学処理には、苛性ソーダ等による強
アルカリ性溶液が一般に適しているが、酸性溶液を用い
ることも可能である。
アルカリ性溶液が一般に適しているが、酸性溶液を用い
ることも可能である。
【００１８】以上の構成において、ピストン本体母材１
の冠面１ａには、耐熱性に優れ、熱熱伝導率が小さい陽
極酸化被膜層１３が形成されているから、機関運転時、
燃焼室からの熱はピストン本体母材１に伝達され難く、
熱損失が低減される。
の冠面１ａには、耐熱性に優れ、熱熱伝導率が小さい陽
極酸化被膜層１３が形成されているから、機関運転時、
燃焼室からの熱はピストン本体母材１に伝達され難く、
熱損失が低減される。
【００１９】各ランド部７、８、９の外周面やリング溝
部４、５、６の内面は、耐摩耗性に優れた陽極酸化被膜
層１３により保護されて、その摩耗が低減されると共
に、へたり等が防止される。
部４、５、６の内面は、耐摩耗性に優れた陽極酸化被膜
層１３により保護されて、その摩耗が低減されると共
に、へたり等が防止される。
【００２０】トップリング溝部４の下面４ａ1 に、硬度
の高いＳｉ粒が多量に析出した表面部１４が形成されて
いれば、陽極酸化被膜層１３が形成されていなくても、
耐摩耗性が向上する。
の高いＳｉ粒が多量に析出した表面部１４が形成されて
いれば、陽極酸化被膜層１３が形成されていなくても、
耐摩耗性が向上する。
【００２１】トップリング溝部４の下面４ａ1 に形成さ
れた表面部１４に陽極酸化被膜層１３が形成されてお
り、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出していること
で、前記陽極酸化被膜層１３の表面は凹凸の少ない緻密
な平滑面１５となる。このため、平滑面１５と、トップ
リング溝部４内に挿入されたトップリング１０の下面１
０ａ1 とが当接してなるシール面のシール性は向上する
から、機関運転時、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜けが
低減される。尚、トップリング溝部４の上面４ａ2やセ
カンドリング溝部５の上下面５ａ1 、５ａ2 に形成され
た陽極酸化被膜層１３の表面にも同様に平滑面１５が形
成されていれば、より一層の効果が得られる。また、表
面部１４に陽極酸化被膜層１３を厚く形成すれば、トッ
プリング溝部４の耐摩耗性を更に向上させることがで
き、陽極酸化被膜層１３の表面も更に凹凸の少ない緻密
な平滑面とすることができる。
れた表面部１４に陽極酸化被膜層１３が形成されてお
り、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出していること
で、前記陽極酸化被膜層１３の表面は凹凸の少ない緻密
な平滑面１５となる。このため、平滑面１５と、トップ
リング溝部４内に挿入されたトップリング１０の下面１
０ａ1 とが当接してなるシール面のシール性は向上する
から、機関運転時、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜けが
低減される。尚、トップリング溝部４の上面４ａ2やセ
カンドリング溝部５の上下面５ａ1 、５ａ2 に形成され
た陽極酸化被膜層１３の表面にも同様に平滑面１５が形
成されていれば、より一層の効果が得られる。また、表
面部１４に陽極酸化被膜層１３を厚く形成すれば、トッ
プリング溝部４の耐摩耗性を更に向上させることがで
き、陽極酸化被膜層１３の表面も更に凹凸の少ない緻密
な平滑面とすることができる。
【００２２】また、スカート部３の表面やピンボス部の
ピストンピン孔内周面には、Ｓｉ粒がまばらに析出して
いるに過ぎないから、図５に示したものと同様に、形成
された陽極酸化被膜層１３の表面は粗い凹凸面となる。
このため、凹凸面にオイルが油膜を形成することによ
り、潤滑油通路を形成することなく良好な耐スカッフィ
ング性及び耐摩耗性が得られ、特にスカート部３での摩
擦が低減される。
ピストンピン孔内周面には、Ｓｉ粒がまばらに析出して
いるに過ぎないから、図５に示したものと同様に、形成
された陽極酸化被膜層１３の表面は粗い凹凸面となる。
このため、凹凸面にオイルが油膜を形成することによ
り、潤滑油通路を形成することなく良好な耐スカッフィ
ング性及び耐摩耗性が得られ、特にスカート部３での摩
擦が低減される。
【００２３】尚、圧縮リング２本、オイルリング１本で
ある３本ピストンリング構成のピストンについて説明し
たが、上記構成以外のピストンに適用できることは言う
までもない。
ある３本ピストンリング構成のピストンについて説明し
たが、上記構成以外のピストンに適用できることは言う
までもない。
【００２４】
【発明の効果】以上の通りこの発明は、アルミニウム合
金製ピストン本体母材のランド部に形成されたリング溝
部のうち、少なくともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ
粒が多量に析出した表面部を形成しており、前記Ｓｉ粒
は硬度が高くて耐摩耗性の向上に有効であるから、トッ
プリング溝部の下面の摩耗を確実に低減させることがで
きる。
金製ピストン本体母材のランド部に形成されたリング溝
部のうち、少なくともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ
粒が多量に析出した表面部を形成しており、前記Ｓｉ粒
は硬度が高くて耐摩耗性の向上に有効であるから、トッ
プリング溝部の下面の摩耗を確実に低減させることがで
きる。
【００２５】また、前記表面部に陽極酸化被膜層を形成
しており、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出している
ことで、陽極酸化被膜層の表面が凹凸の少ない緻密な平
滑面となるから、ピストンの製作性を損なうことなく、
トップリング溝部の下面とトップリングの下面との間の
シール性を向上させることができ、このため機関運転
時、オイル漏れによる初期のオイル消費量の増加や燃焼
室からの燃焼ガスの吹き抜けによるブローバイガス流量
の増加を確実に低減させることができる。
しており、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出している
ことで、陽極酸化被膜層の表面が凹凸の少ない緻密な平
滑面となるから、ピストンの製作性を損なうことなく、
トップリング溝部の下面とトップリングの下面との間の
シール性を向上させることができ、このため機関運転
時、オイル漏れによる初期のオイル消費量の増加や燃焼
室からの燃焼ガスの吹き抜けによるブローバイガス流量
の増加を確実に低減させることができる。
【００２６】また、前記表面部に陽極酸化被膜層を厚く
形成すれば、トップリング溝部の耐摩耗性を更に向上さ
せることができ、表面も更に凹凸の少ない緻密な平滑面
とすることができる。
形成すれば、トップリング溝部の耐摩耗性を更に向上さ
せることができ、表面も更に凹凸の少ない緻密な平滑面
とすることができる。
【図１】（１） この発明の実施例である内燃機関用ピ
ストンを示す断面図である。 （２） （１）に示すピストンにおける陽極酸化被膜層
の形成前のトップリング溝部の下面に形成された表面部
の金属組織を示す断面図である。
ストンを示す断面図である。 （２） （１）に示すピストンにおける陽極酸化被膜層
の形成前のトップリング溝部の下面に形成された表面部
の金属組織を示す断面図である。
【図２】図１（２）に示す表面部に形成された陽極酸化
被膜層を示す断面図である。
被膜層を示す断面図である。
【図３】図１（２）に示す表面部に厚く形成された陽極
酸化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。
酸化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。
【図４】従来例の内燃機関用ピストンにおけるトップリ
ング溝部のＳｉ粒が析出していない下面の金属組織を示
す断面図である。
ング溝部のＳｉ粒が析出していない下面の金属組織を示
す断面図である。
【図５】図４に示すトップリング溝部の下面に形成され
た陽極酸化被膜層を示す断面図である。
た陽極酸化被膜層を示す断面図である。
１ ピストン本体母材 ２ ランド部 ４ トップリング溝部（リング溝部） ４ａ1 下面 ５ セカンドリング溝部（リング溝部） ６ オイルリング溝部（リング溝部） １０ トップリング １０ａ1 下面 １３ 陽極酸化被膜層 １４ 表面部 １５ 平滑面
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製ピストン本体母材の
ランド部に形成されたリング溝部のうち、少くともトッ
プリング溝部の下面に、Ｓｉ粒が多量に析出した表面部
を形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。 - 【請求項２】 Ｓｉ粒が多量に析出した表面部に陽極酸
化被膜層を形成したことを特徴とする請求項１記載の内
燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200592A JPH0626571A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200592A JPH0626571A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626571A true JPH0626571A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=16450352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20200592A Pending JPH0626571A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626571A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018173719A1 (ja) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Ｋｙｂ株式会社 | 摺動部材の製造方法及び摺動部材 |
| JP2020204287A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | 内燃機関用ピストン |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP20200592A patent/JPH0626571A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018173719A1 (ja) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Ｋｙｂ株式会社 | 摺動部材の製造方法及び摺動部材 |
| JP2018159113A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | Ｋｙｂ株式会社 | 摺動部材及び摺動部材の製造方法 |
| US10767694B2 (en) | 2017-03-23 | 2020-09-08 | Kyb Corporation | Manufacturing method for sliding member and sliding member |
| JP2020204287A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | 内燃機関用ピストン |
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