DE102011105612A1

DE102011105612A1 - Kolben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102011105612A1
Application number: DE102011105612A
Authority: DE
Inventors: Masato Sasaki
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2011-12-29
Also published as: JP5042373B2; CN102297037A; CN102297037B; US8667945B2; US20110315111A1; JP2012031841A

Abstract

Ein Kolben für einen Verbrennungsmotor umfasst ein Kolbenbasismaterial 1a mit einem Paar von Einfassungsbereichen 8, 9, die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials 1a gegenüberliegen. Der Kolben umfasst eine Mehrschicht-Beschichtung 20, die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen 8, 9 ausgebildet ist. Ferner umfasst der Kolben Markierungen 30–37, 39, 40, 42–45, 47a–47f, 49a–49d, 51a–51n, die an den jeweiligen Schichten 21, 22, 46a–46f, 48a–48d, 50a–50n der Mehrschicht-Beschichtung 20 an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben eines Verbrennungsmotors, auf dem eine mehrschichtige Beschichtung ausgebildet ist.
Die US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008/0060603, die der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008-56750 entspricht, (nachfolgend als Patentdokument 1 bezeichnet) offenbart einen bereits früher vorgeschlagenen Kolben eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug als ein Verfahren zum Verbessern einer Verschleißfestigkeit oder eines Blockadewiderstandes des Kolbens.
Bei dieser Technik wird eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials mit einer Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung beschichtet, und eine Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung wird mit einer Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung beschichtet. Die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung beinhaltet ein Epoxidharz und ein Polyamidimidharz als Bindeharze, und Polytetrafluorethylen und Molybdändisulfid als feste Schmiermittel. Die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung umfasst das Epoxidharz und das Polyamidimidharz als Bindeharze, Bornitrid als festes Schmiermittel und Siliziumnitrid und Aluminiumoxid als harte Teilchen. Das heißt, eine doppelschichtige Beschichtungszusammensetzung wird ausgebildet, um eine bessere Verschleißfestigkeit zu erzielen und um den Blockadewiderstand und eine Anfangseinpasseigenschaft zu verbessern.
Jedoch befinden sich die oberen und unteren Schichten der doppelschichtigen Beschichtungszusammensetzung bei der im Patentdokument 1 offenbarten Technik einfach in einem Überdeckungszustand. Somit kann man, vom äußeren Erscheinungsbild her, nicht erkennen, ob die oberen und unteren Schichten der doppelschichtigen Beschichtungszusammensetzung ordnungsgemäß ausgebildet wurden. Somit besteht das Risiko, dass am Kolben mit nur einer Beschichtungsschicht fälschlicherweise als ein Kolbenprodukt vertrieben wird, so dass die Betriebssicherheit des Kolbenprodukts verringert ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, um zu ermöglichen, dass aus dem äußeren Erscheinungsbild des Kolbens bestimmt werden kann, ob eine vorbestimmte mehrschichtige Beschichtung auf einer Außenfläche des Kolbens ausgebildet wurde.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 bzw. 3 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kolben für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein Kolbenbasismaterial mit einem Paar von Einfassungsbereichen, die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung, die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen ausgebildet ist; und Markierungen, die an den jeweiligen Schichten der Mehrschicht-Beschichtung an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kolben für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein Kolbenbasismaterial mit einem Paar von Einfassungsbereichen, die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials gegenüberliegen; und eine Mehrschicht-Beschichtung, die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen ausgebildet ist, wobei eine Oberschicht der Mehrschicht-Beschichtung mit einem Fensterbereich ausgebildet ist, und eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials oder eine Unterschicht der Mehrschicht-Beschichtung durch den Fensterbereich freigelegt ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kolben für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein Kolbenbasismaterial mit einem Paar von Einfassungsbereichen, die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung, die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen ausgebildet ist, wobei die Mehrschicht-Beschichtung ein festes Schmiermittel enthält; und Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen, die an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind, die durch einen nicht beschichteten Bereich zwischen der Mehrschicht-Beschichtung und jeder der Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen beabstandet sind.
Weitere Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Kolbens in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine Längsschnittansicht eines Hauptteils, die einen Zustand zeigt, wenn der Kolben des ersten Ausführungsbeispiels in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird.
3A eine Kurve, die ein Verhältnis zwischen einem Anteil des fasten Schmiermittels und einem Reibungskoeffizienten zeigt,
3B eine Kennlinie, die ein Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizienten und einer Aussparungstiefe zeigt,
4A eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch Zustände zeigt, vor und nachdem die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung durch Gleiten im ersten Ausführungsbeispiel verschlissen ist,
4B eine vergrößerte Querschnittsansicht, die schematisch Zustände zeigt, vor und nachdem eine Beschichtungszusammensetzung ohne Oberschicht-Beschichtung durch Gleiten im ersten Ausführungsbeispiel verschlissen ist,
4C eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die schematisch Zustände zeigt, vor und nachdem ein Kolbenbasismaterial, das von keiner Beschichtung bedeckt ist, durch das Gleiten im ersten Ausführungsbeispiel verschlissen ist,
5 eine Kennlinie, die ein Verhältnis zwischen dem Anteil des festen Schmiermittels und einer Haftkraft zeigt,
6A bis 6C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben im ersten Ausführungsbeispiel aufgebracht ist, wobei 6A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 6B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 6C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
7A bis 7C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 7A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 7B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 7C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
8A bis 8C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 8A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 8B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 8C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
9A bis 9C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 9A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 9B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 9C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
10A bis 10C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 10A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 10B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 10C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
11A bis 11C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 11A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 11B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 11C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
12A bis 12C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem siebten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 12A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 12B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 12C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
13A bis 13C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem achten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 13A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 13B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 13C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
14A bis 14C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem neunten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 14A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 14B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 14C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
15A bis 15C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem zehnten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 15A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 15B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 15C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
16A bis 16C einen Ausbildungszustand der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem elften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 16A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 16B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 16C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
17A bis 17C Beschichtungsbehandlungsmuster der jeweiligen Schichten einer Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem zwölften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, wobei 17A ein Muster zeigt, wenn die erste bis sechste Schicht der Beschichtung, die jeweils eine Vielzahl von Fensterbereichen aufweisen, in dieser Reihenfolge ausgebildet werden, 17B einen Fall zeigt, wenn eine Behandlung der vierten Schicht der Beschichtung vergessen wurde, und 17C einen Fall zeigt, wenn jede der ersten bis sechsten Schicht der Beschichtung ausgebildet wurden,
18A bis 18C Beschichtungsbehandlungsmuster der jeweiligen Schichten einer Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, wobei 18A ein Muster zeigt, wenn die erste bis vierte Schicht der Beschichtung, die jeweils mit einer einzelnen Markierung versehen sind, in dieser Reihenfolge ausgebildet werden, 18B einen Fall zeigt, wenn eine Behandlung der dritten Schicht der Beschichtung vergessen wurde, und 18C einen Fall zeigt, wenn jede der ersten bis vierten Schicht der Beschichtung ausgebildet wurden,
19A bis 19C Beschichtungsbehandlungsmuster der jeweiligen Schichten einer Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, wobei 19A ein Muster zeigt, wenn die erste bis nte Schicht der Beschichtung, die jeweils mit einer einzelnen Markierung versehen sind, in dieser Reihenfolge ausgebildet werden, 19B einen Fall zeigt, wenn eine Behandlung der dritten Schicht der Beschichtung vergessen wurde, und 19C einen Fall zeigt, wenn jede der ersten bis nten Schicht der Beschichtung ausgebildet wurden,
20A bis 20C einen Ausbildungszustand einer Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf den Kolben in einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, wobei 20A eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, 20B eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem nur eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist, und 20C eine schräge perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand des Kolbens zeigt, bei dem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung ausgebildet ist,
21A eine Ansicht, die einen teilweise beschichteten Bereich der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung in einem ersten Beispiel gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt,
21B eine Ansicht, die einen teilweise beschichteten Bereich der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung in einem zweiten (modifizierten) Beispiel gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt,
21C eine Ansicht, die einen teilweise beschichteten Bereich der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung in einem dritten Beispiel gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt, und
21D eine Ansicht, die einen teilweise beschichteten Bereich der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung in einem vierten Beispiel gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines Kolbens eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung genau unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsbeispielen wird der Kolben in einem Viertakt-Benzinmotor verwendet.
Erstes Ausführungsbeispiel
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein Zylinderblock 2 eine Zylinderwandfläche 3, die im Wesentlichen in einer kreisförmigen zylindrischen Form ausgebildet ist. Der Kolben 1 ist so vorgesehen, dass er in Kontakt mit der Zylinderwandfläche 3 gleiten kann. Der Kolben 1 arbeitet mit der Zylinderwandfläche 3 und einem (nicht gezeigten) Zylinderkopf zusammen, um eine Brennkammer 4 zu definieren. Der Kolben 1 ist über eine Pleuelstange 6 mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle verbunden. Die Pleuelstange 6 ist mit einem Kolbenbolzen 5 verbunden.
Der gesamte Kolben 1 ist einstückig aus einer Al-Si-Aluminiumlegierung in AC8A (nach japanischer Industrienorm) geformt. Wie in 1, 2 und 6A–6C gezeigt, ist der Kolben 1 ungefähr in einer kreisförmig zylindrischen Form ausgebildet. Der Kolben 1 umfasst einen Scheitelbereich 7, ein Paar aus schubseitigem Einfassungsbereich 8 und gegenschubseitigem Einfassungsbereich 9, und ein Paar von Rampenbereichen 11 und 12. Der Scheitelbereich 7 umfasst eine Scheitelfläche 7a, an der die Brennkammer 4 definiert ist. Das Paar aus schubseitigem Einfassungsbereich 8 und gegenschubseitigem Einfassungsbereich 9 ist einstückig auf einer Außenumfangskante eines unteren Endes des Scheitelbereichs 7 vorgesehen. Jeder des Paars aus schubseitigem Einfassungsbereich 8 und gegenschubseitigem Einfassungsbereich 9 ist in einer Kreisbogenform im Querschnitt ausgebildet. Das Paar von Rampenbereichen 11 und 12 ist umfangsseitig mit beiden Enden des Paars von Einfassungsbereichen 8 und 9 über Verbindungsbereiche 10 verbunden.
Der Scheitelbereich 7 ist so ausgebildet, dass er relativ dick ist und in einer Scheibenform ausgebildet ist. Ventilvertiefungen 7e und 7f sind in der Scheitelfläche 7a des Scheitelbereichs 7 ausgebildet. Jede der Ventilvertiefungen 7e und 7f dient dazu, eine Störung eines Einlass- oder Auslassventils zu verhindern. Drei Ringnuten 7b, 7c und 7d sind in einem Außenumfangsbereich des Scheitelbereichs 7 ausgebildet. Die drei Ringnuten 7b, 7c und 7d halten drei Kolbenringe, wie einen Druckring und einen Ölring.
Die beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 liegen symmetrisch in Bezug auf eine Achse (eine Mittellinie parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung) des Kolbens 1 und sind im Querschnitt bogenförmig. Mit anderen Worten: Die beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 sind so ausgebildet, dass sie einander in einer radialen Richtung des Kolbens 1 gegenüberliegen. Die beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 sind fast vollständig so ausgebildet, dass sie relativ dünn sind. Wenn sich der Kolben 1 zum Zeitpunkt des Ausdehnungshubs und dergleichen in Richtung zu seinem unteren Totpunkt bewegt, ist der schubseitige Einfassungsbereich 8 zur Zylinderwandfläche 3 geneigt, um mit der Zylinderwandfläche 3 in Bezug auf einen Winkel der Pleuelstange 6 in Druckkontakt zu kommen. Andererseits, wenn sich der Kolben 1 zum Zeitpunkt des Kompressionshubs und dergleichen hebt, ist der gegenschubseitige Einfassungsbereich 9 zur Zylinderwandfläche 3 geneigt, um mit der Zylinderwandfläche 3 in einer Gegenrichtung in Druckkontakt zu kommen. Eine Kraft dieses Druckkontakts des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 gegen die Zylinderwandfläche 3 ist größer als die des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 gegen die Zylinderwandfläche 3, da der schubseitige Einfassungsbereich 8 die Zylinderwandfläche 3 durch Aufnahme eines Verbrennungsdrucks drückt.
Wie in 1 und 4A gezeigt, wurde eine Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 auf den schubseitigen Einfassungsbereich 8 und den gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 des Kolbens 1 aufgebracht. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 zwei Schichten (eine obere und eine untere Schicht).
Das heißt, die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 umfasst eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22. Die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung wird gebildet, indem ein oder zwei Harze, ausgewählt aus einem Epoxidharz, einem Polyimidharz und einem Polyamidimidharz (PAI), die im Hinblick auf Wärmewiderstandsfähigkeit, Abriebfestigkeit (Verschleißfestigkeit) und Hafteigenschaft überlegen sind, als Bindeharze verwendet werden.
Insbesondere ist festgelegt, dass die Oberschicht-Beschichtungszusammenfassung 21 das Epoxidharz, das Polyimidharz oder das Polyamidimidharz (welche die Bindeharze sind) in einem Bereich von 5 bis 50 Gew.% enthält. Weiterhin ist festgelegt, dass die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ein Molybdändisulfid (MoS₂) in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.% als ein festes Schmiermittel enthält.
Wenn das Bindeharz bzw. die Bindeharze weniger als 5 Gew.% ausmachen, wird eine Haftung zwischen der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgrund einer Verringerung der Bindekraft verringert. Im Gegensatz dazu wird das feste Schmiermittel relativ verringert, so dass eine Anfangseinpasseigenschaft (anfängliche Kompatibilität) verringert ist, wenn das Bindeharz bzw. die Bindeharze mehr als 50 Gew.% ausmachen.
Es ist festgelegt, dass die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 das Epoxidharz, das Polyimidharz oder das Polyamidimidharz (welche die Bindeharze sind), wie bei der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, in einem Bereich von mehr als oder gleich 50 Gew.% enthält. Weiterhin ist festgelegt, dass die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 grundsätzlich Polytetrafluorethylen (PTFE), Molybdändisulfid (MoS₂) und/oder Graphit (GF) enthält, in einem Bereich unter oder gleich 50 Gew.%, wie beim festen Schmiermittel. Die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 muss nicht unbedingt das feste Schmiermittel enthalten.
Wenn das Bindeharz bzw. die Bindeharze weniger als 50 Gew.% in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausmachen, ist eine Haftung zwischen der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und einem Kolbenbasismaterial (Basiselement) 1a verringert. In einem Fall, wenn jedes der festen Schmiermittel immer mehr zum Bindeharz PAI zugefügt wird, wie in 5 gezeigt, dann sinkt die Haftkraft schnell, wenn das feste Schmiermittel 50 Gew.% übersteigt, d. h. wenn das Bindeharz unter 50 Gew.% fällt.
Das heißt, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 dient dazu, die Haftung zwischen der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und dem Kolbenbasismaterial 1a sicherzustellen, und um die Haftung zwischen der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 sicherzustellen.
Auch wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 nicht unbedingt das feste Schmiermittel enthalten muss, können somit feste Schmiermittel zur Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 hinzugefügt werden, innerhalb eines Bereichs, der dieses Haftvermögen sicherstellt, um eine Kennlinie der Beschichtung zu verbessern. Wenn das Polytetrafluorethylen in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 einen Anteil unter 15 Gew.% aufweist, dann ist die Schmierfähigkeit verringert. Wenn jedoch das Polytetrafluorethylen mehr als 30 Gew.% ausmacht, dann ist die Abriebmenge erhöht.
Weiterhin ist ein Blockadewiderstand verringert, wenn das Molybdändisulfid als festes Schmiermittel weniger als 5 Gew.% in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausmacht. Wenn das Molybdändisulfid jedoch mehr als 20 Gew.% in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausmacht, ist die Abriebmenge aufgrund einer Verringerung der Festigkeit der Beschichtung erhöht.
Weiterhin kann eine Verbesserung des Blockadewiderstands durch einer Synergieeffekt einer Kombination zwischen dem Molybdändisulfid und dem Graphit, die als feste Schmiermittel vorgegeben sind, erreicht werden.
Das heißt die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 kann ausgebildet werden, indem das Molybdändisulfid und das Graphit zusätzlich zum Polytetrafluorethylen als feste Schmiermittel verwendet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass ein Gesamtanteil des Molybdändisulfids und des Graphits zwischen 5 und 20 Gew.% liegt, und ein Anteil des Molybdändisulfids zwischen 1 und 10 Gew.% liegt.
Dies deshalb, weil der oben erwähnte Verbesserungseffekt des Blockadewiderstands durch den Synergieeffekt nicht erhalten werden kann, wenn das Molybdeändisulfid unter 1 Gew.% liegt, und die Verschleißfestigkeit ist verringert, wenn das Molybdändisulfid mehr als 10 Gew.% ausmacht.
Ein weiterer Grund, einen Anteil (enthaltene Menge) des Molybdändisulfids und dergleichen, die als feste Schmiermittel der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 dienen, auf einen Bereich von 50 bis 95 Gew.% festzulegen, ist folgender: Aufgrund eines Versuchsergebnisses, wie in 3A gezeigt, ist die Anfangseinpasseigenschaft verringert, wenn der Anteil des/der festen Schmiermittel(s) geringer als 50 Gew.% ist. Andererseits, wenn der Anteil des/der festen Schmiermittel(s) höher als 95 Gew.% ist, fällt der Anteil des Bindeharzes unter 5 Gew.%, so dass die Haftung zwischen der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgrund der Verringerung der Bindekraft, wie oben erwähnt, verringert ist.
Ein Verfahren zum Anpassen der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22, die die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 bilden, ist z. B. wie folgt: Ein organisches Lösungsmittel wird mit dem Epoxidharz, dem Polyimidharz und dem Polyamidimidharz, welche die Bindeharze sind, gemischt. Dann werden das feste Schmiermittel bzw. die festen Schmiermittel zu dieser Harzlösung hinzugefügt. Weiterhin werden als erforderliche Basis feste Teilchen zu dieser Harzlösung hinzugefügt. Dann wird diese Lösung durch Verwendung einer Perlmühle oder dergleichen gemischt und aufgelöst.
Die Gesamtmischungsmenge der festen Teilchen, des Bindeharzes und der festen Schmiermittel, wie PTFE, MoS₂ und GF, ist gleich 100 Gew.% der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 oder der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22.
Die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22, die die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, werden mit einem organischen Lösungsmittel als notwendige Basis verdünnt. Dann werden die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als ein Beschichtungsmaterial auf das Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht.
Das heißt, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 werden auf eine Außenumfangsfläche des (schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 des) Kolbenbasismaterials 1a in dieser Reihenfolge aufgebracht. Danach werden die aufgebrachte Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 gebrannt und gehärtet, um die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 zu erhalten.
Das organische Lösungsmittel, das für die oben genannte Verdünnung verwendet wird, muss nur in der Lage sein, das Bindeharz zu lösen. Das heißt, das organische Lösungsmittel, das in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist nicht auf bestimmte Lösungsmittel beschränkt.
Eine Brennbedingung, wie eine Brenntemperatur und eine Brennzeit, wird geeignet festgelegt. Die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 können ordnungsgemäß gebrannt werden, sogar bei einer Temperatur unter 200°C, und sind somit auch für ein Aluminiumlegierungs-Basismaterial des Kolbens 1 anwendbar.
Eine Belagdicke (Beschichtungsdicke) der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Jedoch ist es bevorzugt, dass die Belagdicke der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 innerhalb eines Bereichs von 5 bis 40 μm liegt, unter Berücksichtigung einer Machbarkeit der Aufbringung der Beschichtungszusammensetzung 20 und der Kosten für die Beschichtungszusammensetzung 20 und dergleichen.
Ein konkretes Verfahren zum Aufbringen der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 auf der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a wird nun erläutert.
Erstes Oberflächenbehandlungsverfahren
Zuerst werden Öl und Schmutz auf der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch eine Vorbehandlung, wie z. B. ein Entfetten mit Lösungsmittel oder Lauge, entfernt.
Als Nächstes wird die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a mittels eines bekannten Verfahrens, wie Luftsprühen oder Siebdruck, aufgebracht. Nachfolgend wird die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf eine obere Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgebracht.
Nachfolgend wird das organische Lösungsmittel durch Trocknen entfernt. Dann werden die aufgebrachte Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und die aufgebrachte Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 unter einer bekannten Bedingung gebrannt, z. B. über 30 Minuten bei 180°C oder über 20 Minuten bei 200°C. Somit wird die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20, die von der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung gebildet wird, ausgebildet.
Zweites Oberflächenbehandlungsverfahren
Ein weiteres Oberflächenbehandlungsverfahren ist wie folgt Zuerst werden Öl und Schmutz von der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a, auf welchem die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 ausgebildet werden soll, durch eine Vorbehandlung, wie z. B. ein Entfetten mit Lösungsmittel oder Lauge, entfernt.
Dann wird die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a mittels eines bekannten Verfahrens, wie Luftsprühen oder Siebdruck, aufgebracht. Dann wird die aufgebrachte Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 unter einer bekannten Bedingung gebrannt, z. B. über 30 Minuten bei 180°C oder über 20 Minuten bei 200°C.
Nachfolgend wird das Kolbenbasismaterial 1a aus einem Brennofen herausgezogen. Dann wird die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf eine obere Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 des Kolbenbasismaterials 1a unter einer Bedingung aufgebracht, bei der das Kolbenbasismaterial 1a eine Temperatur zwischen 50 und 120°C aufweist. Nachfolgend wird das Kolbenbasismaterial 1a ohne Brennen getrocknet, so dass die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20, die von der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung gebildet wird, ausgebildet wird.
Die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist breit anwendbar auf verschiedene Gleitelemente für verschiedene Zwecke in einer Umgebung mit Ölschmierung und einer Umgebung mit Trockenschmierung. Das Epoxidharz, das Polyimidharz und das Polyamidimidharz, welche die Bindeharze für die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung sind, sind in ihrer Hafteigenschaft überlegen. Somit sind diese Harze, Epoxidharz, Polyimidharz und Polyamidimidharz, für verschiedene Materialien (die jeweils das Basismaterial darstellen) anwendbar, wie z. B. Gusseisen, Stahl oder Kupferlegierungen zusätzlich zu verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen, ohne auf bestimmte Arten von Basismaterialien beschränkt zu sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Epoxidharz, das Polyimidharz und das Polyamidimidharz für den Kolben 1 des Verbrennungsmotors, insbesondere für den schubseitigen Einfassungsbereich 8 und den gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 des Kolbens 1, wie in diesem Ausführungsbeispiel, verwendet werden.
Versuchsbeispiel
Die folgenden Formeln sind für den Kolben, der eine Aussparung (Spurvertiefung) in einer Außenumfangsfläche des Kolbens 1 aufweist, erfüllt.
t2 ≥ a – 5 (μm)
t1 ≥ 2 (μm)
wobei a eine Höhe (Tiefe) der Aussparung bezeichnet, t1 eine Belagdicke der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und t2 eine Belagdicke der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 bezeichnet. Als Bindeharze wurde Polyamidimidharz (PAI) genutzt. Der Anteil (enthaltene Menge) des Graphits (GF), des Molybdändisulfids (MoS₂) und des Polytetrafluorethylens (PTFE), die als die festen Schmiermittel vorgegeben sind, wurde von 0 Gew.% bis 95 Gew.% variiert.

Die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung wurden, wie in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt, angepasst. Tabelle 1

	Oberschicht-Beschichtungs-Zusammensetzung Gew.%				Unterschicht-Beschichtungs-Zusammensetzung Gew.%				Kennlinie			Bemerkung
	PAI	MoS2	GF	PTFE	PAI	MoS2	GF	PTFE	F. C. *1	Aussparungs-Höhe/tiefe m *2	Haftkraft *3	Bemerkung
1	100	0	0	0	67	0	33	0	100	7.8	-	Vergleichsbeschichtung
2	85	15	0	0	67	0	33	0	95	7.4	-	Vergleichsbeschichtung
3	70	30	0	0	67	0	33	0	92	7	-	Vergleichsbeschichtung
4	50	50	0	0	67	0	33	0	80	5.3	-	Vorliegende Erfindung
5	40	60	0	0	67	0	33	0	62	4.5	-	Vorliegende Erfindung
6	25	75	0	0	67	0	33	0	60	3	-	Vorliegende Erfindung
7	5	95	0	0	67	0	33	0	61	0	-	Vorliegende Erfindung
8	85	0	15	0	67	0	33	0	98	7.5	-	Vergleichsbeschichtung
9	70	0	30	0	67	0	33	0	95	7	-	Vergleichsbeschichtung
10	50	0	50	0	67	0	33	0	85	5.5	-	Vorliegende Erfindung
11	40	0	60	0	67	0	33	0	66	5.3	-	Vorliegende Erfindung
12	25	0	75	0	67	0	33	0	64	4.8	-	Vorliegende Erfindung
13	5	0	95	0	67	0	33	0	63	2	-	Vorliegende Erfindung
14	85	0	0	15	67	0	33	0	100	7.8	-	Vergleichsbeschichtung
15	70	0	0	30	67	0	33	0	98	7.4	-	Vergleichsbeschichtung
16	50	0	0	50	67	0	33	0	90	6.7	-	Vergleichsbeschichtung
17	40	0	0	60	67	0	33	0	86	6.6	-	Vergleichsbeschichtung
18	25	0	0	75	67	0	33	0	85	6.5	-	Vergleichsbeschichtung
19	5	0	0	95	67	0	33	0	83	6.7	-	Vergleichsbeschichtung
20	0	0	0	0	67	0	33	0	94	6.9	-	Frühere Technologie
21	0	0	0	0	0	0	0	0	162	9	-	Keine Behandlung
22	0	0	0	0	100	0	0	0	-	-	100	Vergleichsbeschichtung
23	0	0	0	0	85	15	0	0	-	-	99	Vergleichsbeschichtung
24	0	0	0	0	70	30	0	0	-	-	95	Vergleichsbeschichtung
25	0	0	0	0	50	50	0	0	-	-	90	Vergleichsbeschichtung
25	0	0	0	0	40	60	0	0	-	-	80	Vergleichsbeschichtung
27	0	0	0	0	25	75	0	0	-	-	10	Vergleichsbeschichtung
28	0	0	0	0	5	95	0	0	-	-	0	Vergleichsbeschichtung
29	0	0	0	0	85	0	15	0	-	-	97	Vergleichsbeschichtung
30	0	0	0	0	70	0	30	0	-	-	91	Vergleichsbeschichtung
31	0	0	0	0	50	0	50	0	-	-	83	Vergleichsbeschichtung
32	0	0	0	0	40	0	60	0	-	-	35	Vergleichsbeschichtung
33	0	0	0	0	25	0	75	0	-	-	8	Vergleichsbeschichtung
34	0	0	0	0	5	0	95	0	-	-	0	Vergleichsbeschichtung
35	0	0	0	0	85	0	0	15	-	-	95	Vergleichsbeschichtung
36	0	0	0	0	70	0	0	30	-	-	80	Vergleichsbeschichtung
37	0	0	0	0	50	0	0	50	-	-	60	Vergleichs-Beschichtung
38	0	0	0	0	40	0	0	60	-	-	15	Vergleichs-Beschichtung
39	0	0	0	0	25	0	0	75	-	-	5	Vergleichsbeschichtung
40	0	0	0	0	5	0	0	95	-	-	0	Vergleichsbeschichtung
41	5	95	0	0	100	0	0	0	-	-	100	Vorliegende Erfindung
42	5	95	0	0	85	15	0	0	-	-	98	Vorliegende Erfindung
43	5	95	0	0	70	30	0	0	-	-	93	Vorliegende Erfindung
44	5	95	0	0	50	50	0	0	-	-	91	Vorliegende Erfindung
45	5	95	0	0	40	60	0	0	-	-	82	Vergleichs-Beschichtung
46	5	95	0	0	25	75	0	0	-	-	12	Vergleichsbeschichtung
47	5	95	0	0	5	95	0	0	-	-	0	Vergleichsbeschichtung
48	5	95	0	0	85	0	15	0	-	-	95	Vorliegende Erfindung
49	5	95	0	0	70	0	30	0		-	93	Vorliegende Erfindung
50	5	95	0	0	50	0	50	0	-	-	85	Vorliegende Erfindung
51	5	95	0	0	40	0	60	0	-	-	33	Vergleichsbeschichtung
52	5	95	0	0	25	0	75	0	-	-	10	Vergleichsbeschichtung
53	5	95	0	0	5	0	95	0	-	-	0	Vergleichsbeschichtung
54	5	95	0	0	85	0	0	15	-	-	93	Vergleichsbeschichtung
55	5	95	0	0	70	0	0	30	-	-	78	Vergleichsbeschichtung
56	5	95	0	0	50	0	0	50	-	-	63	Vergleichsbeschichtung
57	5	95	0	0	40	0	0	60	-	-	17	Vergleichsbeschichtung
58	5	95	0	0	25	0	0	75	-	-	3	Vergleichsbeschichtung
59	5	95	0	0	5	0	0	95	-	-	0	Vergleichsbeschichtung

*1 Reibungskoeffizient (F. C.), wenn ein Wert des Reibungskoeffizienten des Probe Nr. 1 mit 100 definiert wird.
*2 Nachtest-Aussparungshöhe eine Probe, die eine Vortest-Aussparungshöhe gleich 10 μm aufwies.
*3 Haftkraft, wenn ein Wert der Haftkraft zwischen einem Basismaterial aus einer Aluminiumlegierung in AC8A-T6 und einer Beschichtung aus PAI mit 100 Gew.% mit 100 definiert wird.

Das organische Lösungsmittel wurde hinzugefügt und mit der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung für jede der Proben Nr. 1 bis Nr. 59, mit Ausnahme von Nr. 21, gemischt. Dann wurde die gemischte Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung und die gemischte Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung der Proben Nr. 1 bis Nr. 59 durch die Perlenmühlen 30 Minuten lange aufgelöst, so dass eine Oberschicht-Beschichtungsfarbe und eine Unterschicht-Beschichtungsfarbe für jede der Proben Nr. 1 bis Nr. 59 erhalten wurden.
Die Unterschicht-Beschichtungsfarbe für jede Probe wurde auf ein Teststück 1a mit einer in 4A bis 4C gezeigten Oberflächenform aufgebracht, das aus einer Aluminiumlegierung in AC8A hergestellt wurde, um so zu veranlassen, dass die gesamte Unterschicht-Beschichtung eine Belagdicke von 3 bis 6 μm aufweist. Dann wurde die auf das Teststück 1a aufgebrachte Unterschicht-Beschichtungsfarbe 30 Minuten lang bei 190°C gebrannt.
Nachfolgend wurde die Oberschicht-Beschichtungsfarbe für jede Probe auf (die Unterschichtbeschichtung des) das Teststück 1a aufgebracht, um so zu veranlassen, dass die gesamte Oberschicht-Beschichtung eine Belagdicke von 5 bis 11 μm aufweist. Dann wurde die auf das Teststück 1a aufgebrachte Oberschicht-Beschichtungsfarbe durch Lufttrocknen ohne Brennen getrocknet.
Alternativ kann die auf das Teststück 1a aufgebrachte Unterschicht-Beschichtungsfarbe mittels Schnelltrocknung getrocknet werden. In diesem Fall wird die auf (die Unterschicht-Beschichtung des) das Teststück 1a aufgebrachte Oberschicht-Beschichtungsfarbe 30 Minuten lang bei 190°C gebrannt.
Bezüglich der erhaltenen Proben Nr. 1 bis 20, die einer Doppelschicht-Oberflächenbehandlung unterzogen wurden, und bezüglich der Probe Nr. 21, die keiner Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, wurden die Reibungskoeffizienten durch einen Chip-auf-Ring-Reibungs- und Abriebstester bei einer Schmierumgebung gemessen, wobei eine Gleitgeschwindigkeit gleich 2 m/s (Meter pro Sekunde) ist, ein Kontaktmaterial FC250 (JIS) ist, eine Gleitentfernung gleich 600 m ist, ein Oberflächendruck gleich 1,3 MPa ist, und eine Tropfmenge des Motoröls gleich 5 mg/Min (Milligramm pro Minute) ist.
3B ist eine Kurve, die dieses Ergebnis zeigt, d. h. eine Relation zwischen dem Reibungskoeffizienten und der Aussparungstiefe. Wie aus 3B klar wird, wird der Reibungskoeffizient einzig durch die Aussparungstiefe bestimmt. Der Reibungskoeffizient wird ein niedrigster konstanter Wert, wenn die Aussparungstiefe kleiner oder gleich 5 μm ist.
Das heißt, um einen niedrigen Reibungskoeffizienten zu erhalten, ist es sinnvoll, die Oberschicht-Beschichtung schnell abzutragen (zu verschleißen). Wie aus 3A deutlich wird, ist die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 somit einfach abzutragen, wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 das feste Schmiermittel mit einem Anteil größer oder gleich 50 Gew.% enthält. Insbesondere ist dies in einem Fall, wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 Molybdändisulfid (MoS₂) als festes Schmiermittel enthält, besonders wirksam. Andererseits wird dies in dem Fall, wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 Graphit (GF) als festes Schmiermittel enthält, und in dem Fall, wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung Polytetrafluorethylen (PTFE) als festes Schmiermittel enthält, weniger wirksam.
4A zeigt das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. in dem in 4A gezeigten Fall wurde die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 so ausgebildet, dass sie eine Zusammensetzung aufweist, die leicht abzutragen ist. In diesem Fall verändert sich die Aussparungstiefe von c0 des Ursprungszustandes zu c1 mittels Gleiten.
Demgegenüber zeigt 4C einen Fall, bei dem die Oberflächenbehandlung noch nicht durchgeführt wurde. In diesem Fall verändert sich die Aussparungstiefe von a0 des Ursprungszustandes zu a1 mittels Gleiten. Da es offensichtlich ist, dass die Aluminiumlegierung schwieriger abzutragen ist als die Beschichtung, die durch das bzw. die festen Schmiermittel und das Bindeharz gebildet wird, ist eine Relation a1 > c1 erfüllt.
Dementsprechend kann in diesem Ausführungsbeispiel eine geringe Reibung erhalten werden. 4B zeigt eine frühere Technologie. In diesem Fall veränderte sich die Aussparungstiefe von b0 des Ursprungszustandes zu b1 mittels Gleiten. Die Einfachbeschichtung dieser früheren Technologie ist leichter abzutragen als die Aluminiumlegierung, und schwerer abzutragen als die Oberschicht-Beschichtung der 4A. Folglich wird eine Relation a1 > b1 > c1 erfüllt. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung eine geringere Reibung als in dem Fall der früheren Technologie erzielt.
Im Fall der 4C wurde die Aussparungstiefe z. B. um 1 μm abgetragen und änderte sich somit mittels Gleiten von a0 = 10 μm auf a1 = 9 μm. In diesem Fall ist der Reibungskoeffizient extrem groß, d. h. weist eine Höhe von 162% (siehe Beispiel Nr. 21) in Bezug auf einen Reibungskoeffizientenwert im Falle der Oberschicht-Beschichtung, die das feste Schmiermittel mit 0 Gew.% enthält (siehe Beispiel Nr. 1), auf. Im Gegensatz dazu wurde die Aussparungstiefe in dem Fall der Oberschicht-Beschichtung, die MoS₂ mit 75 Gew.% enthält, durch das Gleiten um 7 μm abgetragen und veränderte sich somit von c0 = 10 μm auf c1 = 3 μm. In diesem Fall ist der Reibungskoeffizient extrem niedrig, d. h. weist eine Höhe von 60% (siehe Beispiel Nr. 6) in Bezug auf den Reibungskoeffizientenwert im Falle der Oberschicht-Beschichtung, die das feste Schmiermittel mit 0 Gew.% enthält (siehe Beispiel Nr. 1), auf.
Wie weiterhin aus 4B ersichtlich wird, wird der Abrieb in dem Fall, dass das Bindeharz 50 Gew.% der Oberschicht-Beschichtung übersteigt, wie im Patentdokument 1 offenbart, d. h. in dem Fall, wenn das feste Schmiermittel weniger als 50 Gew.% der Oberschicht-Beschichtung ausmacht, nicht gefördert. Somit kann der Reibungskoeffizient in diesen Fällen (siehe Beispiele Nr. 2, Nr. 3, Nr. 8, Nr. 9 und Nr. 20) niedriger sein als in dem Fall, wenn keine Oberflächenbehandlung vorliegt, ist aber höher als in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wenn festgelegt ist, dass die Unterschicht-Beschichtung das/die feste(n) Schmiermittel in einer Menge von 50 Gew.% oder mehr der Unterschicht-Beschichtung enthält (siehe Beispiele Nr. 22 bis Nr. 40), ist die Hafteigenschaft zwischen der Unterschicht-Beschichtung und dem Kolbenbasismaterial 1a verringert, wie in 5 gezeigt ist. Somit ist die Unterschicht-Beschichtung, die das/die feste(n) Schmiermittel in einer Menge von 50 Gew.% oder mehr enthält, im Hinblick auf die praktische Nutzbarkeit nicht geeignet.
Somit wird die Unterschicht-Beschichtung in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung so festgelegt, dass sie die Anhaftung am Kolbenbasismaterial 1a und auch die Anhaftung an der Oberschicht-Beschichtung, die das feste Schmiermittel mit 50 Gew.% oder mehr enthält, sicherstellt.
Bezüglich des festen Schmiermittels für die Unterschicht-Beschichtung, die das Bindeharz aus PAI enthält, wurde der Anteil des Molybdändisulfids (MoS₂), des Graphits (GF) und des Polytetrafluorethylens (PTFE) jeweils von 15 Gew.% auf 30 Gew.%, 50 Gew.%, 60 Gew.% und 75 Gew.% bis 95 Gew.% verändert, unter einer Bedingung, dass die Oberschicht-Beschichtung durch das Bindeharz mit 5 Gew.% und das Molybdändisulfid mit 95 Gew.% gebildet wird, was die Anhaftung am Aluminiumlegierungs-Basismaterial nicht sicherstellt. Die Haftkräfte dieser verschiedenen Proben (siehe Beispiele Nr. 41 bis Nr. 59) wurden gemessen. Im Ergebnis wurde herausgefunden, dass die Haftkraft sichergestellt werden kann, wenn die Unterschicht-Beschichtung das feste Schmiermittel in einer Menge von weniger als oder gleich 50 Gew.% enthält, auch wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung, die die Hafteigenschaft nicht sicherstellt, verwendet wird.
Wie oben erwähnt, ist die Hafteigenschaft der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 am Kolbenbasismaterial 1a in diesem Ausführungsbeispiel überlegen. Da der Anteil (enthaltene Menge) des Molybdändisulfids (MoS₂) in einem Bereich von 50 Gew.% bis 95 Gew.% als das feste Schmiermittel der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 festgelegt ist, ist außerdem die Anfangseinpasseigenschaft (anfängliche Kompatibilität) überlegen, wenn die Außenumfangsflächen des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 des Kolbens 1 auf der Zylinderwandfläche 3 gleiten. Das heißt, eine Oberfläche der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 wird in kurzer Zeit abgetragen, um schnell eine glatte Gleitoberfläche der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 zu bilden, so dass sofort eine bessere Anfangseinpasseigenschaft erhalten werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die einzelne Unterschicht-Beschichtungsschicht 22 und die einzelne Oberschicht-Beschichtungsschicht 21 auf beide Einfassungsbereiche 8 und 9 des Kolbens 1 in einem doppelschichtigen Zustand aufgebracht, wie oben erläutert wurde. Der Kolben 1 in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Einrichtung zum Überprüfen (Beurteilen), ob die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ohne Fehler aufgetragen wurden. Sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 hat eine Farbe, die schwarz nahekommt.
Genauer gesagt ist die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22, wie in 6A gezeigt, mit einem ersten Fensterbereich (nicht beschichteter Bereich) 30 ausgebildet, der auf jedem der Einfassungsbereiche 8 und 9 angeordnet ist. Das heißt, der erste Fensterbereich 30 ist im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung mittleren Position des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 und an einer unteren Position (Bereich auf der Seite gegenüber dem Scheitel) des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 vorgesehen, wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf dem schubseitigen Einfassungsbereich 8 und dem gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 aufgebracht wird. Der erste Fensterbereich 30 ist im Wesentlichen in einer relativ kleinen Rechteckform ausgebildet und ist nur für die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 vorgesehen. Es sei angemerkt, dass der erste Fensterbereich 30 einer Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht.
Andererseits ist die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, wie in 6B gezeigt, mit einem zweiten Fensterbereich (nicht beschichteter Bereich) 31 ausgebildet, der auf jedem der Einfassungsbereiche 8 und 9 angeordnet ist. Das heißt, der zweite Fensterbereich 31 ist im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung mittleren Position des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 und an einer oberen Position (Bereich auf der Seite des Scheitels) des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 vorgesehen, wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf dem schubseitigen Einfassungsbereich 8 und dem gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 (bzw. der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 darauf) aufgebracht wird. Dieser zweite Fensterbereich 31 ist wie der erste Fensterbereich 30 im Wesentlichen in einer relativ kleinen Rechteckform ausgebildet und ist nur für die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 vorgesehen. Die Ausbildungsposition des zweiten Fensterbereichs 31 ist gegenüber der Ausbildungsposition des ersten Fensterbereichs 30 verschoben. Das heißt, der zweite Fensterbereich 30 überlappt nicht mit dem ersten Fensterbereich 30 in der radialen Richtung des Kolbens 1 (d. h. wenn man sie von einer radial äußeren Seite des Kolbens 1 betrachtet). Es sei angemerkt, dass der zweite Fensterbereich 31 einer Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht.
Wenn also zum Beispiel die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgrund eines Fehlers nicht aufgebracht wird, nachdem die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 am Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wurde, ist die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch den ersten Fensterbereich 30 freigelegt, wie in 6A gezeigt. In diesem Fall hat die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a eine silberähnliche Farbe, da das Kolbenbasismaterial 1a eine Aluminiumlegierung ist. Somit kann ein Arbeiter durch visuelle Wahrnehmung erkennen und bestimmen, dass nur die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgebracht wurde.
Wenn zum Beispiel die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 durch einen Fehler nicht aufgebracht wurde, obwohl die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 am Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht ist, ist die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch den zweiten Fensterbereich 31 freigelegt, wie in 6B gezeigt. Somit kann ein Arbeiter mittels visueller Überprüfung durch den zweiten Fensterbereich 31 erkennen und bestimmen, dass nur die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde.
Weiterhin gilt: Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 richtig aufgebracht wurde, dann ist der erste Fensterbereich 30 von der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 bedeckt und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist durch den zweiten Fensterbereich 31 als Hintergrund des zweiten Fensterbereichs 31 freigelegt, wie in 6C gezeigt. Das heißt, der erste Fensterbereich 30 und der zweite Fensterbereich 31 sind mit den Beschichtungszusammensetzungen 21 und 22 geschlossen oder gefüllt und werden insgesamt fast schwarz. Somit kann ein Arbeiter erkennen und bestimmen, dass sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet wurde.
Somit kann verhindert werden, dass ein Kolben, der nur eine einzelne Beschichtungsschicht aufweist, irrtümlicherweise als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Der erste Fensterbereich 30 und der zweite Fensterbereich 31 sind in einem Bereich jedes Einfassungsbereichs 8 und 9 vorgesehen, der einen selteneren oder schwächeren Gleitkontakt mit der Zylinderwandfläche 3 aufweist. Somit werden der erste Fensterbereich 30 und der zweite Fensterbereich 31 wenig durch Reibung beeinflusst, so dass eine Erzeugung von Abrieb unterdrückt werden kann. Außerdem wird ein Freiheitsgrad der Konstruktion jedes Einfassungsbereichs 8 und 9 in einer axialen Richtung des Kolbens hoch.
Weiterhin haben die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 den ersten Fensterbereich 30 und den zweiten Fensterbereich 31 in dem Fall, wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 richtig aufgebracht wurde, gefüllt. Somit kann die Erzeugung von Abrieb oder dergleichen unterdrückt werden, auch wenn eine geringfügige Beeinflussung durch Reibung am ersten Fensterbereich 30 und am zweiten Fensterbereich 31 verursacht wird.
Weiterhin werden der erste Fensterbereich 30 und der zweite Fensterbereich 31 zusammen ausgebildet, wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht und ausgebildet werden. Somit ist ein Ausbildungsvorgang für den ersten Fensterbereich 30 und den zweiten Fensterbereich 31 sehr einfach, ohne dass spezielle Ausrüstung notwendig wäre. Somit kann auch ein Kostenanstieg vermieden werden.
Auch wenn die Fehlererkennung und -bestimmung unter Verwendung des ersten Fensterbereichs 30 und des zweiten Fensterbereichs 31 durch eine visuelle Überprüfung durch einen Arbeiter in der vorgenannten Erläuterung durchgeführt wird, ist der Aufbau gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Fehlererkennung und -bestimmung unter Verwendung des ersten Fensterbereichs 30 und des zweiten Fensterbereichs 31 mechanisch mittels einer Kamera oder dergleichen durchgeführt werden. Somit sind der erste Fensterbereich 30 und der zweite Fensterbereich 31 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch für eine automatisierte Fertigungsanlage anwendbar.
Zweites Ausführungsbeispiel
7A bis 7C sind Ansichten, die ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Auch im zweiten Ausführungsbeispiel werden zwei Schichten, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, auf dem Kolbenbasismaterial 1a als die Mehrschicht-Beschichtung aufgebracht. Wie in 7A und 7B gezeigt, ist ein erster Fensterbereich (nicht beschichteter Bereich) 32 an der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als eine Markierung der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 vorgesehen, und ein zweiter Fensterbereich (nicht beschichteter Bereich) 33 ist an der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 als eine Markierung der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 vorgesehen. Das heißt, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 wird mit der Markierung des ersten Fensterbereichs 32 ausgebildet und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 wird mit der Markierung des zweiten Fensterbereichs 33 ausgebildet. Der erste Fensterbereich 32 und der zweite Fensterbereich 33 hat jeweils eine kreisförmige Form. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist eine Ausbildungsposition des ersten Fensterbereichs 32 in Bezug auf eine Ausbildungsposition des zweiten Fensterbereichs 33 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (d. h. in der axialen Richtung des Kolbens 1) verschoben. Somit überlappt der erste Fensterbereich 32 nicht mit dem zweiten Fensterbereich 33 in der radialen Richtung des Kolbens 1 (d. h. wenn man sie von einer radial äußeren Seite des Kolbens 1 betrachtet).
Dementsprechend wird, wenn nur eine der Schichten, Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 oder Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22, auf das Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wird, nur einer der Fensterbereiche, erster Fensterbereich 32 oder zweiter Fensterbereich 33, ausgebildet. In diesem Fall wird die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch den ersten Fensterbereich 32 oder den zweiten Fensterbereich 33 freigelegt, wie in 7A und 7B gezeigt ist. Da das Kolbenbasismaterial 1a eine Aluminiumlegierung ist, hat die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a eine silberähnliche Farbe. Somit kann ein Arbeiter durch visuelle Wahrnehmung erkennen und bestimmen, dass nur eine der Schichten, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 oder die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, ausgebildet wurde.
Somit kann verhindert werden, dass ein Kolben, der nur eine einzelne Beschichtungsschicht aufweist, irrtümlicherweise als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Weiterhin gilt: Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde, dann ist der erste Fensterbereich 32 von der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 bedeckt und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist durch den zweiten Fensterbereich 33 freigelegt, wie in 7C gezeigt. Das heißt, der erste Fensterbereich 32 und der zweite Fensterbereich 33 sind mit den Beschichtungszusammensetzungen 21 und 22 geschlossen oder gefüllt und werden insgesamt fast schwarz. Somit kann ein Arbeiter erkennen und bestimmen, dass sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet wurde.
Die anderen Funktionen und Wirkungen im zweiten Ausführungsbeispiel sind ähnlich zu denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Drittes Ausführungsbeispiel
8A bis 8C sind Ansichten, die ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Auch im dritten Ausführungsbeispiel werden zwei Schichten, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, auf dem Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht. Wie in 8A gezeigt, ist ein erster Fensterbereich 34 an der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als eine Markierung der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 vorgesehen. Der erste Fensterbereich 34 ist in Umfangsrichtung an einem Endteil jedes der Einfassungsbereiche 8 und 9 angeordnet und liegt an einem oberen Endteil (scheitelseitiges Endteil) jedes der Einfassungsbereiche 8 und 9. Der erste Fensterbereich 34 ist in der Form eines kleinen Kreises ausgebildet. Weiterhin ist, wie in 8B gezeigt, ein zweiter Fensterbereich 35 an der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 als eine Markierung der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 vorgesehen. Der zweite Fensterbereich 35 ist in Umfangsrichtung an einem Endteil jedes der Einfassungsbereiche 8 und 9 angeordnet und liegt ungefähr an einem axialen Mittelteil jedes der Einfassungsbereiche 8 und 9. Der zweite Fensterbereich 35 ist in der Form eines kleinen Kreises ausgebildet. Eine Ausbildungsposition des ersten Fensterbereichs 34 unterscheidet sich von einer Ausbildungsposition des zweiten Fensterbereichs 35 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (d. h. in der axialen Richtung des Kolbens 1) verschoben. Somit überlappt der erste Fensterbereich 34 nicht mit dem zweiten Fensterbereich 35 in der radialen Richtung des Kolbens 1 (d. h. wenn man sie von einer radial äußeren Seite des Kolbens 1 betrachtet).
Dementsprechend wird, wenn nur eine der Schichten, Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 oder Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22, auf das Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wird, nur einer der Fensterbereiche, erster Fensterbereich 34 oder zweiter Fensterbereich 35, ausgebildet. In diesem Fall wird die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch den ersten Fensterbereich 34 oder den zweiten Fensterbereich 35 freigelegt, wie in 8A und 8B gezeigt ist. Da das Kolbenbasismaterial 1a eine Aluminiumlegierung ist, hat die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a eine silberähnliche Farbe. Somit kann ein Arbeiter durch visuelle Wahrnehmung erkennen und bestimmen, dass nur einer der Schichten, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 oder die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21, aufgebracht wurde.
Somit kann verhindert werden, dass ein Kolben, der nur eine einzelne Beschichtungsschicht aufweist, irrtümlicherweise als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Weiterhin gilt: Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde, dann ist der erste Fensterbereich 34 von der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 bedeckt und die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist durch den zweiten Fensterbereich 35 freigelegt, wie in 8C gezeigt. Das heißt, der erste Fensterbereich 34 und der zweite Fensterbereich 35 sind mit den Beschichtungszusammensetzungen 21 und 22 geschlossen oder gefüllt und werden insgesamt fast schwarz. Somit kann ein Arbeiter durch visuelle Überprüfung erkennen und bestimmen, dass sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde. Somit können auch im dritten Ausführungsbeispiel Funktionen und Wirkungen erhalten werden, die ähnlich zu denen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels sind.
Im dritten Ausführungsbeispiel sind der erste Fensterbereich 34 und der zweite Fensterbereich 35 in einem Bereich jedes Einfassungsbereichs 8 oder 9 vorgesehen, der einen selteneren oder schwächeren Gleitkontakt mit der Zylinderwandfläche 3 aufweist. Weiterhin sind die Größen des ersten Fensterbereichs 34 und des zweiten Fensterbereichs 35 ausreichend klein im Vergleich zu denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels. Somit werden der erste Fensterbereich 34 und der zweite Fensterbereich 35 durch Reibung wenig beeinflusst, so dass die Erzeugung von Abrieb weiter vermindert werden kann. Weiterhin ist der Freiheitsgrad der Konstruktion jedes Einfassungsbereichs 8 oder 9 in der axialen Richtung hoch.
Viertes Ausführungsbeispiel
9A bis 9C sind Ansichten eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung. Der grundlegende Aufbau des vierten Ausführungsbeispiels ist der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Ein erster Fensterbereich 36 ist in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausgebildet und ein zweiter Fensterbereich 37 ist in der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet. Der erste Fensterbereich 36 wie auch der zweite Fensterbereich 37 weisen im Wesentlichen eine Rechtecksform auf. In diesem vierten Ausführungsbeispiel sind die Ausbildungspositionen des ersten Fensterbereichs 36 und des zweiten Fensterbereichs 37 anders als die des ersten Ausführungsbeispiels.
Das heißt, der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 sind im Wesentlichen so festgelegt, dass sie eine imaginäre gemeinsame Axiallinie (gleiche Achse) X aufweisen, die durch beide Mitten des ersten Fensterbereichs 36 und zweiten Fensterbereichs 37 parallel zur Axialrichtung des Kolbens 1 verlaufen, wie in 9A und 9B gezeigt ist. Mit anderen Worten: Der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 sind an einer ungefähr gleichen Stelle zueinander, in Bezug auf die Umfangsrichtung des Kolbens 1, ausgebildet. Der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 sind im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung zentralen Position des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 vorgesehen. Weiterhin sind der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 so ausgebildet, dass sie, im Vergleich zu denen des ersten Ausführungsbeispiels, näher an einer Mitte des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 in Bezug auf die Axialrichtung liegen. Das heißt, der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 sind einander in der axialen Richtung näher als im Falle des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet wurde, überlappt somit ein unterer Teil des ersten Fensterbereichs 36 mit einem oberen Teil des zweiten Fensterbereichs 37, um einen dritten Fensterbereich 38 zu definieren, wie in 9C gezeigt. Dieser dritte Fensterbereich 38 ist in einer Streifenform ausgebildet, die sich in der Umfangsrichtung des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 oder des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 erstreckt. In diesem Fall ist die Aluminiumlegierungsoberfläche des Kolbenbasismaterials 1a immer durch den dritten Fensterbereich 38 freigelegt. Weiterhin ist eine Fläche (Größe) des dritten Fensterbereichs 38 ausreichend klein, und eine Ausbildungsposition des dritten Fensterbereichs 38 ist in einem Bereich festgelegt, der geringen Gleitkontakt mit der Zylinderwandfläche 3 aufweist.
Da der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 jeweils in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet sind, wie oben erläutert, kann verhindert werden, dass irrtümlicherweise ein Kolben mit nur einer Beschichtungsschicht als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden, in der gleichen Weise wie bei den obigen entsprechenden Ausführungsbeispielen. Außerdem besteht nur geringer Einfluss durch Reibung, wenn der schubseitige Einfassungsbereich 8 und der gegenschubseitige Einfassungsbereich 9 in Kontakt mit der Zylinderwandfläche 3 gleiten, so dass die Erzeugung von Abrieb vermindert werden kann.
Nachdem die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurden, kann außerdem eine radiale Größe (Durchmesser) zwischen dem schubseitigen Einfassungsbereich 8 und dem gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 mit einem Mikrometer oder ähnlichem genau gemessen werden, indem das radial gegenüberliegende Paar von dritten Fensterbereichen 38 und 38 der beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 verwendet werden, d. h. durch Nutzung der beiden freigelegten Oberflächen des Kolbenbasismaterials 1a.
Die Ausbildungspositionen des ersten Fensterbereichs 36 und des zweiten Fensterbereichs 37 müssen nicht unbedingt mit genauer Präzision in Bezug auf die Umfangs- und Axialrichtung festgelegt sein. Das heißt, der erste Fensterbereich 36 und der zweite Fensterbereich 37 müssen nur als Markierungen der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 dienen und außerdem den dritten Fensterbereich 38 bilden, wobei dessen Größe, die notwendig ist, um die Länge zwischen den beiden Einfassungsbereichen 8 und 9 zu messen, sichergestellt ist, auch wenn die Form des dritten Fensterbereichs 38 etwas verformt ist.
Fünftes Ausführungsbeispiel
10A bis 10C sind Ansichten, die ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Der grundlegende Aufbau des fünften Ausführungsbeispiels ist der gleiche wie beim vierten Ausführungsbeispiel. Jedoch sind im fünften Ausführungsbeispiel der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 in einer Kreisform ausgebildet.
Das heißt, der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 sind im Wesentlichen so festgelegt, dass sie eine imaginäre gemeinsame Axiallinie (gleiche Achse) X aufweisen, die durch beide Mitten des ersten Fensterbereichs 39 und zweiten Fensterbereichs 40 parallel zur Axialrichtung des Kolbens 1 verlaufen, wie in 10A und 10B gezeigt ist. Mit anderen Worten: Der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 sind an einer ungefähr gleichen Stelle zueinander, in Bezug auf die Umfangsrichtung des Kolbens 1, ausgebildet. Der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 sind im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung zentralen Position des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 vorgesehen. Weiterhin sind der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 so ausgebildet, dass sie, im Vergleich zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels, näher an der Mitte des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 sowie des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 in Bezug auf die Axialrichtung liegen. Das heißt, der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 sind einander in der axialen Richtung näher als im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels. Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet wurde, überlappt somit ein unterer Teil des ersten Fensterbereichs 39 mit einem oberen Teil des zweiten Fensterbereichs 40, um einen dritten Fensterbereich 41 zu definieren, wie in 10C gezeigt. Dieser dritte Fensterbereich 41 ist in einer schmalen Ellipsenform ausgebildet, die sich in der Umfangsrichtung des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 erstreckt. In diesem Fall ist die Aluminiumlegierungsoberfläche des Kolbenbasismaterials 1a immer durch den dritten Fensterbereich 41 freigelegt. Weiterhin ist eine Fläche des dritten Fensterbereichs 41 ausreichend klein, und eine Ausbildungsposition des dritten Fensterbereichs 41 ist in einem Bereich festgelegt, der geringen Gleitkontakt mit der Zylinderwandfläche 3 aufweist.
Da der erste Fensterbereich 39 und der zweite Fensterbereich 40 jeweils in der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet sind, wie oben erläutert, kann verhindert werden, dass irrtümlicherweise ein Kolben mit nur einer Beschichtungsschicht als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden, in der gleichen Weise wie bei den obigen entsprechenden Ausführungsbeispielen. Außerdem besteht nur geringer Einfluss durch Reibung, wenn der schubseitige Einfassungsbereich 8 und der gegenschubseitige Einfassungsbereich 9 in Kontakt mit der Zylinderwandfläche 3 gleiten, so dass die Erzeugung von Abrieb vermindert werden kann.
Nachdem die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurden, kann außerdem die radiale Größe (Durchmesser) zwischen dem schubseitigen Einfassungsbereich 8 und dem gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 mit einem Mikrometer oder ähnlichem genau gemessen werden, indem das radial gegenüberliegende Paar von dritten Fensterbereichen 41 und 41 der beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 verwendet werden, d. h. durch Nutzung der beiden freigelegten Oberflächen des Kolbenbasismaterials 1a.
Sechstes Ausführungsbeispiel
11A bis 11C sind Ansichten, die ein sechstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Auch wenn die Markierungen durch die Fensterbereiche in den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen definiert werden, sind im sechsten Ausführungsbeispiel erste und zweite Markierungen 42 und 43 jeweils an Positionen in Umfangsrichtung außerhalb der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 vorgesehen. Die erste Markierung 42 ist aus den gleichen Bestandteilen wie die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 gebildet (d. h. hat die gleiche Materialzusammensetzung), und die zweite Markierung 43 ist aus den gleichen Bestandteilen wie die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 gebildet (d. h. hat die gleiche Zusammensetzung).
Wie in 11A gezeigt, wird die erste Markierung 42 als eine Einzelschicht-Beschichtung zusammen mit der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausgebildet. Wie in 11B gezeigt, wird die zweite Markierung 43 als eine Einzelschicht-Beschichtung zusammen mit der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet. Die erste Markierung 42 wie auch die zweite Markierung 43 sind wie kleine Rechtecke geformt. Die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 liegen in Umfangsrichtung auf einer Endseite jedes der Einfassungsbereiche 8 und 9 und in einem in Umfangsrichtung rechten Bereich (der 11A bis 11C) außerhalb der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21. Das heißt, die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 sind auf einer Außenfläche eines Verbindungsbereichs zwischen dem Einfassungsbereich 8 oder 9 und dem Rampenbereich 11 oder 12 ausgebildet. Die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 sind jeweils von der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in der Umfangsrichtung des Kolbens 1 beabstandet, um einen kleinen Zwischenraum (nicht beschichteter Bereich) C zwischen der Markierung 42 oder 43 und der Beschichtungszusammensetzung 22 oder 21 aufzuweisen, wie in 11A gezeigt.
Wie in 11A gezeigt, liegt die erste Markierung 42 auf einer Oberseite (eines Umfangsendbereichs) der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 in Bezug auf die Axialrichtung des Kolbens 1. Wie in 11B gezeigt, liegt die zweite Markierung 43 auf einer unteren Seite von einer Mitte (eines Umfangsendbereichs) der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in Bezug auf die Axialrichtung des Kolbens 1. Weiterhin sind die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43, wie in 11C gezeigt, in der axialen Richtung voneinander beabstandet, um einen geringen axialen Zwischenraum S zwischen sich aufzuweisen.
Wenn also die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in diesem Ausführungsbeispiel aufgrund eines Fehlers nicht aufgebracht wird, nachdem die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 am Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wurde, wird nur die erste Markierung 42 ausgebildet, wie in 11A gezeigt. Somit kann ein Arbeiter durch visuelle Überprüfung erkennen und bestimmen, dass nur die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgebracht wurde.
Wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 durch einen Fehler nicht aufgebracht wurde, obwohl die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 am Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht ist, wird nur die zweite Markierung 43 ausgebildet, wie in 11B gezeigt. Somit kann ein Arbeiter mittels visueller Überprüfung durch die zweite Markierung erkennen und bestimmen, dass nur die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde.
Weiterhin gilt: Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde, dann werden die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 in einer Oben-Unten-Ausrichtung (axiale Ausrichtung) ausgebildet, wie in 11C gezeigt. Somit kann ein Arbeiter erkennen und bestimmen, dass sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet wurde. Insbesondere da die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 von der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 um den Zwischenraum C beabstandet sind, ist es vom Erscheinungsbild des Kolbens 1 her einfach zu erkennen, ob die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 vorhanden sind. Da die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 außerdem voneinander durch den grollen Zwischenraum S in der axialen Richtung beabstandet sind, wird es deutlicher, ob die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und/oder die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 noch nicht auf das Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wurde(n).
Somit kann verhindert werden, dass ein Kolben, der nur eine einzelne Beschichtungsschicht aufweist, irrtümlicherweise als ein Kolbenprodukt vertrieben wird. Somit kann eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 sind in einem Bereich vorgesehen, der einen relativ selteneren oder schwachen Gleitkontakt mit der Zylinderwandfläche 3 aufweist. Somit werden die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 wenig durch Reibung beeinflusst, so dass eine Erzeugung von Abrieb vermieden werden kann. Da die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 außerdem in dem Bereich ausgebildet sind, der nicht direkt den Einfassungsbereichen 8 und 9 entspricht, ist ein Freiheitsgrad der Konstruktion der Einfassungsbereiche 8 und 9 und der Markierungen 42 und 43 in der axialen Richtung hoch.
Außerdem wird die erste Markierung 42 gleichzeitig mit der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausgebildet, und die zweite Markierung 43 wird gleichzeitig mit der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet, wie oben erläutert wurde. Somit ist ein Ausbildungsvorgang für die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 sehr einfach, ohne dass eine spezielle Ausrüstung nötig wäre. Somit kann auch ein Kostenanstieg verhindert werden.
Siebtes Ausführungsbeispiel
12A bis 12C sind Ansichten, die ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Im siebten Ausführungsbeispiel sind die Ausbildungspositionen der ersten Markierung 42 und der zweiten Markierung 43 einander in der axialen Richtung angenähert, wie in 12A und 12B gezeigt. Wenn durch einen Fehler nur eine der Schichten, Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 oder Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde, wurde nur eine der Markierungen, erste Markierung 42 oder zweite Markierung 43, bereits ausgebildet. Wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht wurde, werden die beiden Markierungen 42 und 43 miteinander in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (d. h. der axialen Richtung) kombiniert, so dass insgesamt eine axial längliche Rechtecksmarkierung ausgebildet wird, wie in 12C gezeigt.
Dementsprechend können Funktionen und Wirkungen ähnlich wie im fünften Ausführungsbeispiel erhalten werden. Da die miteinander kombinierten ersten und zweiten Markierungen 42 und 43 die längliche Rechtecksform bilden, wird die Sichtbarkeit für den Arbeiter außerdem besser, um eine schnelle Erkennung oder Bestimmung zu ermöglichen.
Auch im siebten Ausführungsbeispiel sind die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 von der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 um den Zwischenraum C beabstandet. Somit ist die Erkennung mittels visueller Wahrnehmung auch aus diesem Gesichtspunkt genauso einfach wie beim fünften Ausführungsbeispiel.
Achtes Ausführungsbeispiel
13A bis 13C sind Ansichten, die ein achtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. In dem achten Ausführungsbeispiel sind die Ausbildungspositionen der ersten Markierung 42 und der zweiten Markierung 43 gegenüber denen des sechsten und siebten Ausführungsbeispiels verändert. Im achten Ausführungsbeispiel ist die erste Markierung so ausgebildet, dass sie fortlaufend mit (d. h. verbunden mit) einer Umfangskante der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist, und die zweite Markierung 43 ist so ausgebildet, dass sie fortlaufend mit (d. h. verbunden mit) einer Umfangskante der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ist. Das heißt, wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf die Oberfläche des Einfassungsbereichs 8 oder 9 aufgebracht wird, wird die erste Markierung 42 gleichzeitig ausgebildet, so dass sie fortlaufend zur Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist. Die erste Markierung 42 steht vom Umfangsende (rechtes Ende in 13A) der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 in der Umfangsrichtung vor. Wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf die Oberfläche (der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22) des Einfassungsbereichs 8 oder 9 aufgebracht wird, wird die zweite Markierung 43 gleichzeitig ausgebildet, so dass sie fortlaufend zur Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ist. Die zweite Markierung 43 steht vom Umfangsende (rechtes Ende in 13A) der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in der Umfangsrichtung vor. Ein Zwischenraum S ist zwischen der ersten Markierung 42 und der zweiten Markierung 43 vorhanden, wie in 13C gezeigt ist.
Im achten Ausführungsbeispiel können Funktionen und Wirkungen ähnlich wie in den obigen entsprechenden Ausführungsbeispielen erhalten werden. Da die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 fortlaufend mit der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 sind, ist außerdem der Ausbildungsvorgang der ersten Markierung 42 und der zweiten Markierung 43 einfach. Weiterhin ist die Sichtbarkeit für den Arbeiter vorteilhaft, da der Zwischenraum S vorhanden ist.
Neuntes Ausführungsbeispiel
14A bis 14C sind Ansichten, die ein neuntes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Der grundlegende Aufbau im neunten Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie im achten Ausführungsbeispiel. Die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 werden gleichzeitig mit der Aufbringung der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in gleicher Weise wie im achten Ausführungsbeispiel ausgebildet. In diesem neunten Ausführungsbeispiel sind die Ausbildungspositionen der ersten Markierung 42 und der zweiten Markierung 43 in Richtung zu einem Mittelbereich (eines Umfangsendbereichs) der Beschichtungszusammensetzung 22 oder 21 in der axialen Richtung des Kolbens 1 verschoben. Dementsprechend werden, wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ohne Fehler aufgebracht wurde, die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 aus den Auf- und Abrichtungen (d. h. in der axialen Richtung) miteinander kombiniert, wie in 14C gezeigt.
Somit können auch in diesem neunten Ausführungsbeispiel Funktionen und Wirkungen ähnlich zum achten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Da die erste Markierung 42 und die zweite Markierung 43 miteinander in der axialen Richtung verbunden sind, so dass eine axial längliche Rechtecksmarkierung gebildet wird, ist außerdem die Sichtbarkeit für den Arbeiter vorteilhaft.
Elftes Ausführungsbeispiel
15A bis 15C sind Ansichten, die ein zehntes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Im zehnten Ausführungsbeispiel sind rechteckige erste und zweite Markierungen 44 und 45 auf oberen Endbereichen der Einfassungsbereiche 8 und 9 vorgesehen. Das heißt, die rechteckige erste Markierung 44 ist so ausgebildet, dass sie fortlaufend zu einer oberen Kante (scheitelseitige Kante) der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist. Die rechteckige zweite Markierung 45 ist so ausgebildet, dass die fortlaufend zu einer oberen Kante (scheitelseitige Kante) der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ist.
Die erste Markierung 44 liegt im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung mittleren Position der oberen Kante der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22. Die zweite Markierung 45 liegt auf einer rechten Seite (der 15A bis 15C) jenseits eines in Umfangsrichtung mittleren Bereichs der oberen Kante der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21. Somit sind die erste Markierung 44 und die zweite Markierung 45 in einer Rechts-Links-Ausrichtung (Umfangsausrichtung) angeordnet, um einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen der ersten Markierung 44 und der zweiten Markierung 45 aufzuweisen.
Somit können Funktionen und Wirkungen ähnlich zu denen des neunten Ausführungsbeispiels und dergleichen erhalten werden.
Elftes Ausführungsbeispiel
16A bis 16C sind Ansichten, die ein elftes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. In dem elften Ausführungsbeispiel sind rechteckige erste und zweite Markierungen 44 und 45 auf unteren Endseiten der Einfassungsbereiche 8 und 9 vorgesehen. Das heißt, die rechteckige erste Markierung 44 ist so ausgebildet, dass sie fortlaufend zu einer unteren Kante (Kante auf der Seite gegenüber des Scheitels) der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ist. Die rechteckige Markierung 45 ist so ausgebildet, dass sie fortlaufend zu einer unteren Kante (Kante auf der Seite gegenüber des Scheitels) der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ist.
Die erste Markierung 44 Liegt im Wesentlichen an einer in Umfangsrichtung mittleren Position der unteren Kante der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22. Die zweite Markierung 45 liegt auf einer rechten Seite (der 15A bis 15C) jenseits eines in Umfangsrichtung mittleren Bereichs der unteren Kante der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21. Somit sind die erste Markierung 44 und die zweite Markierung 45 in einer Rechts-Links-Ausrichtung (Umfangsausrichtung) angeordnet, um einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen der ersten Markierung 44 und der zweiten Markierung 45 aufzuweisen.
Somit können Funktionen und Wirkungen ähnlich zu denen des neunten Ausführungsbeispiels und dergleichen erhalten werden.
Gemäß dem zehnten und elften Ausführungsbeispiel können die Ausbildungspositionen der ersten Markierung 44 und der zweiten Markierung 45 so festgelegt werden, dass die erste Markierung 44 und die zweite Markierung 45 miteinander in der Umfangsrichtung kombiniert werden, wenn sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 aufgebracht ist.
Zwölftes Ausführungsbeispiel
17A bis 17C sind Ansichten, die ein zwölftes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Auch wenn die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 durch zwei Schichten aus Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 gebildet wird, wird eine Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung im zwölften Ausführungsbeispiel von drei oder mehr Schichten gebildet.
In diesem zwölften Ausführungsbeispiel werden, wie in 17A gezeigt, erste bis sechste Schichten 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung auf die Außenoberfläche des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 aufgebracht. Wie in 17A gezeigt, wird eine Vielzahl von Fensterbereichen 47a bis 47f in der ersten bis sechsten Schicht 47a bis 47f der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. Jeder der Fensterbereiche 47a bis 47f ist als eine in Umfangsrichtung längliche Markierung ausgebildet und siegt in einem Umfangsrichtungs-Endbereich (rechte Seite der 17) jeder ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung.
Diese Fensterbereiche 47a bis 47f liegen in der Umfangsrichtungs-Endseite (rechte Seite) jeder der ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung und sind axial in einer Reihe mit gleichen Abständen angeordnet. Jede Schicht der ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung weist fünf Fenster (6-1) auf, ausgewählt aus den Fensterbereichen 47a bis 47f. Jede der ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung ist zur Außenseite des Kolbens 1 über den entsprechenden Fensterbereich, der durch die Fensterbereiche 47a bis 47 vorgegeben ist, freigelegt.
Das heißt, die erste Schicht 46a der Beschichtungszusammensetzung umfasst den zweiten bis sechsten Fensterbereich 47b bis 47f, die in der zweiten bis sechsten Stufe (Linie) ausgebildet werden, ohne den ersten Fensterbereich 47a einer obersten Stufe (Linie) einzuschließen, wie in 17A gezeigt. Die zweite Schicht 46b der Beschichtungszusammensetzung umfasst den ersten Fensterbereich 47a, der in der obersten Stufe ausgebildet ist, und den dritten bis sechsten Fensterbereich 47c bis 47f, die in der dritten bis sechsten Stufe ausbildet werden, ohne den zweiten Fensterbereich 47b einzuschließen. Die dritte Schicht 46c der Beschichtungszusammensetzung umfasst den ersten und zweiten Fensterbereich 47a und 47b und den vierten bis sechsten Fensterbereich 47d bis 47f, ohne den dritten Fensterbereich 47c einzuschließen. Die vierte Schicht 46d der Beschichtungszusammensetzung umfasst den ersten bis dritten Fensterbereich 47a bis 47c und den fünften und sechsten Fensterbereich 47e und 47f, ohne den vierten Fensterbereich 47d einzuschließen. Die fünfte Schicht 46e der Beschichtungszusammensetzung umfasst den ersten bis vierten Fensterbereich 47a bis 47d und den sechsten Fensterbereich 47f, ohne den fünften Fensterbereich 47e einzuschließen. Die sechste Schicht 46f der Beschichtungszusammensetzung umfasst den ersten bis fünften Fensterbereich 47a bis 47e, ohne den sechsten Fensterbereich 47f einer untersten Stufe (unterste Linie) einzuschließen.
Somit wird zum Beispiel, wenn die Aufbringung der vierten Schicht 46d der Beschichtungszusammensetzung vergessen wurde, der vierte Fensterbereich 47d in allen anderen Schichten 46a–46c, 46e und 46f der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. Somit ist die Aluminiumiegierungsoberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch alle vier Fensterbereiche 47d zur Außenseite freigelegt, da jeder vierte Fensterbereich 47d nicht geschlossen oder gefüllt wurde.
Somit kann der Arbeiter erkennen und bestimmen, dass die vierte Schicht 46d der Beschichtungszusammensetzung nicht aufgebracht wurde, indem er die Aluminiumlegierungsoberfläche, die vom vierten Fensterbereich 47d freigelegt ist, visuell erkennen kann. Dadurch kann verhindert werden, dass ein Kolbenprodukt mit einer fehlerhaften Beschichtung vertrieben wird, in der gleichen Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen. Somit kann die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Wenn jede der ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung ohne Fehler aufgetragen wurde, werden alle Fensterbereiche 47a bis 47 von der ersten bis sechsten Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung geschlossen oder gefüllt, so dass kein Fensterbereich (mit einer silberähnlichen Farbe) zurückbleibt, wie in 17C gezeigt. Somit kann der Arbeiter visuell erkennen, dass alle Schichten, erste bis sechste Schicht 46a bis 46f der Beschichtungszusammensetzung, ohne Fehler aufgebracht wurden.
Dreizehntes Ausführungsbeispiel
18A bis 18C sind Ansichten, die ein dreizehntes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Im dreizehnten Ausführungsbeispiel wird die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 durch vier Schichten 48a bis 48d gebildet. Wie in 18A gezeigt, sind erste bis vierte Markierungen 49a bis 49d, die in der Umfangsrichtung verlängert sind, auf den Umfangskanten (auf den rechten Kanten der 18a) der ersten bis vierten Schicht 48a bis 48d der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet, um die erste bis vierte Schicht 48a bis 48d der Beschichtungszusammensetzung fortzusetzen.
Die erste bis vierte Markierung 49a bis 49d sind jeweils einstückig mit den Umfangskanten (rechte Kanten) der ersten bis vierten Schicht 48a bis 48d der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. Die erste bis vierte Markierung 49a bis 49d sind in einer Reihe in der axialen Richtung (Auf-Ab-Richtung) angeordnet. Es gibt keinen Zwischenraum zwischen benachbarten zwei der ersten bis vierten Markierung 49a bis 49d in der axialen Richtung. Das heißt, das Ausbilden der Positionen der ersten bis vierten Markierung 49a bis 49d kombiniert die erste bis vierte Markierung 49a bis 49d einstückig miteinander (von oben und unten) zu einer Markierung, die sich axial erstreckt, wenn jede der ersten bis vierten Schicht 48a bis 48d der Beschichtungszusammensetzung richtig aufgebracht wurden, wie in 18C gezeigt.
Wie in 18A gezeigt, wird die erste Markierung 49a einstückig mit der Umfangskante der ersten Schicht 48a der Beschichtungszusammensetzung an einem axial obersten Bereich (oberster Stufenbereich) der ersten Schicht 48a der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. Die zweite Markierung 49b wird einstückig mit der Umfangskante der zweiten Schicht 48b der Beschichtungszusammensetzung an einem zweiten Stufenbereich ausgebildet, der in der unteren Richtung von der Position der ersten Markierung 49a um eine axiale Breite jeder Markierung axial verlagert ist. In gleicher Weise wird die dritte Markierung 49c einstückig mit der Umfangskante der dritten Schicht 48c der Beschichtungszusammensetzung an einem dritten Stufenbereich ausgebildet, der in der unteren Richtung von der Position der zweiten Markierung 49b um die axiale Breite jeder Markierung axial verlagert ist. In gleicher Weise wird die vierte Markierung 49d einstückig mit der Umfangskante der vierten Schicht 48d der Beschichtungszusammensetzung an einem untersten Stufenbereich ausgebildet, der in der unteren Richtung von der Position der dritten Markierung 49c um die axiale Breite jeder Markierung axial verlagert ist.
Dementsprechend werden, wenn zum Beispiel nur die dritte Schicht 48c der Beschichtungszusammensetzung durch einen Fehler nicht aufgebracht wurde, die erste und zweite Markierung 49a und 49b und die vierte Markierung 49d ausgebildet, aber nicht die dritte Markierung 49c. Somit ist die kombinierte Form der Markierungen 49a, 49b und 49d in einem Zustand, bei dem die Position S der dritten Markierung ausgeschnitten ist, wie in 18B gezeigt. Somit ist die Aluminiumlegierungsoberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch die Position S der dritten Markierung nach außen freigelegt.
Somit kann der Arbeiter erkennen und bestimmen, dass die dritte Schicht 48c der Beschichtungszusammensetzung nicht aufgebracht wurde, indem die Aluminiumlegierungsoberfläche, die durch die ausgeschnittene Position S der dritten Markierung 49c freigelegt ist, visuell erkennbar ist. Dadurch kann verhindert werden, dass ein fehlerhaftes Kolbenprodukt vertrieben wird, in der gleichen Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen. Somit kann die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Vierzehntes Ausführungsbeispiel
19A bis 19C sind Ansichten, die ein vierzehntes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Im vierzehnten Ausführungsbeispiel wird der Aufbau gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel weiterentwickelt. Im vierzehnten Ausführungsbeispiel wird die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung, die auf die Außenflächen des schubseitigen Einfassungsbereichs 8 und des gegenschubseitigen Einfassungsbereichs 9 aufgebracht wird, von einer Vielzahl von Schichten 50a bis 50n gebildet. Wie in 19A gezeigt, werden die erste bis nte Markierung 51a bis 51n, die in der Umfangsrichtung verlängert sind, auf Umfangskanten (auf rechten Kanten der 19A) der ersten Schicht 50a bis nten Schicht 50n der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. In der gleichen Weise wie beim dreizehnten Ausführungsbeispiel sind die erste bis nte Markierung 51a bis 51n jeweils einstückig mit der ersten bis nten Schicht 50a bis 50n der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet.
Wie in 19C gezeigt, sind die Ausbildungspositionen der ersten bis nten Markierung 51a bis 51n so ausgelegt, dass die erste bis nte Markierung 51a bis 51n in einer Reihe in der axialen Richtung Auf-Ab-Richtung) angeordnet sind, wenn jede der ersten bis nten Schicht 50a bis 50n der Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wurde. Zu diesem Zeitpunkt ist ein vorbestimmter Zwischenraum C zwischen benachbarten zwei der ersten bis nten Markierung 51a bis 51n in der axialen Richtung vorhanden, wie in 19C gezeigt.
Wenn zum Beispiel versehentlich nur die dritte Schicht 50c der Beschichtungszusammensetzung nicht aufgebracht wurde, werden dementsprechend die erste bis zweite Markierung 51a und 51b und die vierte bis nte Markierung 51d bis 51n, aber nicht die dritte Markierung 51c aufgebracht. Somit befindet sich die kombinierte Form der Markierungen 51a, 51b und 51d bis 51n in einem Zustand, der um die Position S der dritten Markierung 51c beschnitten ist, wie in 19B gezeigt ist. Somit ist die Aluminiumlegierungsoberfläche des Kolbenbasismaterials 1a durch die Position S der dritten Markierung 51c nach außen freigelegt.
Somit kann der Arbeiter erkennen und bestimmen, dass die dritte Schicht 50c der Beschichtungszusammensetzung nicht aufgebracht wurde, indem die Aluminiumlegierungsoberfläche, die durch die ausgeschnittene Position S der dritten Markierung 51c freigelegt ist, visuell erkennbar ist. Dadurch kann verhindert werden, dass ein fehlerhaftes Kolbenprodukt vertrieben wird, in der gleichen Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen. Somit kann die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert werden.
Wie oben erläutert, kann auch in dem Fall, wenn die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung drei oder mehr Schichten umfasst, wie im zwölften bis vierzehnten Ausführungsbeispiel, beurteilt werden, ob die Mehrschicht-Beschichtung ordnungsgemäß ausgebildet wurde, indem die Markierungen (Fensterbereiche) verwendet werden.
Fünfzehntes Ausführungsbeispiel
20A bis 20C und 21A sind Ansichten, die ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Im fünfzehnten Ausführungsbeispiel ist die Ausbildung der Positionen der ersten und zweiten Markierung 42 und 43 die gleiche wie beim achten Ausführungsbeispiel, das in 13 gezeigt ist. Jedoch sind im fünfzehnten Ausführungsbeispiel, wenn die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf den schubseitigen Einfassungsbereich 8 und den gegenschubseitigen Einfassungsbereich 9 des Kolbens 1 zusammen mit der ersten Markierung 42 aufgebracht wird, eine Vielzahl von schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen (teilweise beschichtete Bereiche) 52, die jeweils aus den gleichen Bestandteilen wie die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 gebildet sind (d. h. die gleiche Zusammensetzung von Materialen aufweisen), innerhalb eines Bereichs 53, in dem die zweite Markierung 43 der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet werden soll, verteilt oder verstreut. Das heißt, die Vielzahl der schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 sind als ein Teil der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 vorgesehen.
Das heißt, dass zuerst die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 und die erste Markierung 42 auf die Oberflächen der beiden Einfassungsbereiche 8 und 9 des Kolbens 1 mittels des oben erwähnten Verfahrens aufgebracht werden. Zur gleichen Zeit werden die Vielzahl von schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52, die einen Teil der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 darstellen, auf eine Stelle aufgebracht, an der die zweite Markierung 43 der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 in einem nächsten Schritt aufgebracht wird. Somit definiert der gesamte (vereinigte) schwarzgepunktete Beschichtungsbereich 52 einen Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53, wie in 20A gezeigt ist.
Wie in 21A gezeigt, ist jeder der schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 in einer kleinen Kreisform ausgebildet, die einen Durchmesser von ca. ein paar Millimetern aufweist. Die schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 sind zueinander verstreut, so dass sie einen vorbestimmten Abstand zwischen benachbarten zwei der schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 aufweisen. Somit bildet die Gesamtheit der schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 den Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53, der ein wenig größer ist als die Außenabmessungen der zweiten Markierung 43. Der Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53 ist im Wesentlichen in einer Rechtecksform ausgebildet, die die Punktmuster einschließt. Die Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a, d. h. die Oberfläche der Aluminiumlegierung, ist durch die Zwischenräume, die zwischen den scharzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 vorhanden sind, freigelegt.
Ein gesamter Überlappungsbereich zwischen den schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 und der zweiten Markierung 43 kann auf einen Bereich von 10% bis 85% eines Bereichs der zweiten Markierung 43 festgelegt werden. Das heißt, die schwarzgepunkteten Beschichtungsbereiche 52 können so ausgebildet sein, dass Teile der zweiten Markierung 43, die vollständig mit den schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 in einer Richtung der Dicke der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 überlappen (d. h. diese bedecken), einen Bereich aufweisen, der innerhalb einer Größenordnung von 10% bis 85% des Bereichs der zweiten Markierung 43 liegt. In diesem Beispiel gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel ist der gesamte Überlappungsbereich auf ungefähr 50% des Bereichs der zweiten Markierung 43 festgelegt.
Somit kann im fünfzehnten Ausführungsbeispiel aufgrund der Existenz der Markierungen 42 und 43 in gleicher Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen verhindert werden, dass ein Kolbenprodukt mit nur einer einzelnen Schicht der Beschichtung aus Versehen vertrieben wird. Wenn die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf die obere Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 aufgebracht wird, wird außerdem die zweite Markierung 43 gleichzeitig mit den schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 verbunden, zusätzlich zu der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a, das durch die Zwischenräume zwischen den scharzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 in dem Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53 freigelegt ist. Somit kann die zweite Markierung 43 fest mit dem Kolben 1 in dem Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53 verbunden sein.
Das heißt die zweite Markierung 43 ist mit der Oberfläche des Kolbenbasismaterials 1a verbunden (haftet an dieser) und ist außerdem mit den verstreuten schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 in dem Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53 verbunden. Die zweite Markierung 43 ist fest mit den entsprechenden schwarzgepunkteten Beschichtungsbereichen 52 verbunden, auf der Grundlage, dass die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 fest mit der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 verbunden ist. Dementsprechend wird verhindert, dass sich die zweite Markierung 43 durch Nachlässigkeit von der Oberfläche des Kolbens 1 Löst, nachdem die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 auf der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 ausgebildet wurde. Durch Verwendung der oben genannten Markierungen 42 und 43 kann somit immer mit Sicherheit bestimmt werden, ob die Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung 20 nur eine einzelne Schicht umfasst.
Da der Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53 größer als der Bereich (die Abmessungen) der zweiten Markierung 43 ausgebildet ist, wird die zweite Markierung 43 außerdem nicht außerhalb des Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereichs 53 ausgebildet.
Andere Muster des Teilbeschichtungsbereichs 52
Auch wenn erläutert wurde, dass die schwarzgebpunkteten Beschichtungsbereiche 52 jeweils wie ein kleiner Kreis geformt sind, wie in 20A bis 20C und 21A gezeigt, können verschiedene Formen und Muster als Teilbeschichtungsbereich(e) 52 verwendet werden. Zum Beispiel kann jeder der Teilbeschichtungsbereiche 52, wie in 21B gezeigt, in einer kleinen Rechtecksform an Stelle der kleinen Kreisform ausgebildet sein. Alternativ kann jeder der Teilbeschichtungsbereiche 52 in einer kleinen Rechtecksform ausgebildet sein. Außerdem kann der Teilbeschichtungsbereich 52, wie in 21C gezeigt, in einer Gitterform (z. B. einer rechteckigen Gitterform) innerhalb des Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereichs 53 anstatt der Vielzahl von Punkten ausgebildet sein. Wie in 21D gezeigt, kann der Teilbeschichtungsbereich 52 auch in einer rechteckig quer schraffierten Form ausgebildet sein.
Die verschiedenen Arten von Teilbeschichtungsbereichen 52 sind bei allen oben erläuterten Ausführungsbeispielen anwendbar. Im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel, die in 6A bis 10C gezeigt sind, kann/können der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52 innerhalb des ersten Fensterbereichs 30, 32, 34, 36 oder 39 ausgebildet sein.
Weiterhin kann/können der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52 im sechsten bis elften Ausführungsbeispiel, die in 11A bis 16C gezeigt sind, innerhalb eines Bereichs (dem Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 53) ausgebildet sein, in dem die zweite Markierung 43 oder 45 der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 ausgebildet werden soll. In diesem Fall wird/werden der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52 gleichzeitig ausgebildet, wenn auch die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 auf das Kolbenbasismaterial 1a aufgebracht wird.
Weiterhin wird/werden der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52 im zwölften Ausführungsbeispiel, wie in 17A bis 17C gezeigt, zum Beispiel wenn die fünfte Schicht 46e der Beschichtungszusammensetzung eine geringe Hafteigenschaft (geringe Verbindungseigenschaft) gegenüber dem Kolbenbasismaterial 1a aufweist, aber eine hohe Haftungseigenschaft gegenüber der dritten Schicht 46c der Beschichtungszusammensetzung aufweist, innerhalb des fünften Fensterbereichs 47e der dritten Schicht 46c der Beschichtungszusammensetzung ausgebildet, die die Vielzahl von Fensterbereichen aufweist, da die fünfte Schicht 46e der Beschichtungszusammensetzung den fünften Fensterbereich 47e bedecken soll.
Im dreizehnten Ausführungsbeispiel, wie in 18A bis 18C gezeigt, wird/werden der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52, zum Beispiel wenn die vierte Schicht 48d der Beschichtungszusammensetzung eine geringe Hafteigenschaft gegenüber dem Kolbenbasismaterial 1a aufweist, aber eine hohe Haftungseigenschaft gegenüber der zweiten Schicht 48b der Beschichtungszusammensetzung aufweist, so ausgebildet, dass er mit der zweiten Schicht 48b der Beschichtungszusammensetzung fortlaufend ist, an einer Position, die der Ausbildungsposition der vierten Markierung 49d der vierten Schicht 48d der Beschichtungszusammensetzung entspricht.
Im vierzehnten Ausführungsbeispiel, wie in 19A bis 19C gezeigt, wird/werden der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52, zum Beispiel wenn die nte Schicht 50n der Beschichtungszusammensetzung eine geringe Hafteigenschaft gegenüber dem Kolbenbasismaterial 1a aufweist, aber eine hohe Haftungseigenschaft gegenüber der mten Schicht 50m der Beschichtungszusammensetzung aufweist, so ausgebildet, dass er mit der mten Schicht 50m der Beschichtungszusammensetzung fortlaufend ist, an einer Position, die der Ausbildungsposition der nten Markierung 51n der nten Schicht 50n der Beschichtungszusammensetzung entspricht.
Somit können, wenn der bzw. die Teilbeschichtungsbereich(e) 52 in den Fensterbereichen 30, 32, ... oder in dem Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich 43 in den jeweiligen obigen Ausführungsbeispielen ausgebildet ist/sind, Funktionen und Wirkungen erhalten werden, die ähnlich zu denen des fünfzehnten Ausführungsbeispiel sind.
Auch wenn die Erfindung oben unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden den Fachleuten auf dem Gebiet im Lichte der obigen Lehre in den Sinn kommen. Zum Beispiel können die oben genannten Materialien (Bestandteile), die jede der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung 21 und Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung 22 im ersten Ausführungsbeispiel bilden, durch andere Materialien ersetzt werden.
Einige technische Strukturen, die durch die obigen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, werden nun mit ihren vorteilhaften Wirkungen aufgeführt.

[a] Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist; und Markierungen (30–37, 39, 40, 42–45, 47a–47f, 49a–49d, 51a–51n), die an den jeweiligen Schichten (21, 22, 46a–46f, 48a–48d, 50a–50n) der Mehrschicht-Beschichtung (20) an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind.
[b] Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; und eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist, wobei eine Oberschicht (21, 46b–46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20) mit einem Fensterbereich (33, 35, 37, 40, 47a–47f) ausgebildet ist, und eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) oder eine Unterschicht (22, 46a–46e) der Mehrschicht-Beschichtung (20) durch den Fensterbereich (33, 35, 37, 40, 47a–47f) freigelegt ist.
[c] Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist, wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) ein festes Schmiermittel enthält; und Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen (42–43), die an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind, die durch einen nicht beschichteten Bereich (C) zwischen der Mehrschicht-Beschichtung (20) und jeder der Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen (42–43) beabstandet sind. Dementsprechend kann als eine vorteilhafte Wirkung zum Beispiel bestimmt werden, ob die vorbestimmte Mehrschicht-Beschichtung ausgebildet wurde, indem das Erscheinungsbild des Kolbens unter Verwendung der Markierungen (Fensterbereiche) visuell überprüft wird.
[d] Kolben gemäß obigem Punkt [a], wobei die Markierungen (34, 35, 42, 43, 47a–47f, 49a–49d, 51–51n), die den entsprechenden Schichten (21,22, 46a–46f, 48a–48d, 50a–50n) der Mehrschicht-Beschichtung (20) entsprechen, zumindest auf einer Umfangsseite des Einfassungsbereichs (8, 9) liegen. Gemäß dieser Struktur werden die Markierungen nur wenig durch Reibung beeinflusst, da die Markierungen an einem Teil des Einfassungsbereichs vorgesehen sind, an dem der Einfassungsbereich seltener oder nur schwach in Kontakt mit der Zylinderwandoberfläche gleitet, so dass die Erzeugung von Abrieb vermindert werden kann. Außerdem ist der Grad der Konstruktionsfreiheit des Einfassungsbereichs in der axialen Richtung des Kolbens hoch.
[e] Kolben gemäß obigem Punkt [a], wobei jede der Markierungen die gleiche Zusammensetzung wie die entsprechende Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufweist, und die Markierungen (44, 45) auf einer Ober- oder Unterseite des Einfassungsbereichs (8, 9) in Bezug auf eine axiale Richtung des Kolbens liegen. Gemäß dieser Struktur werden die Markierungen nur wenig durch Reibung beeinflusst, da die Markierungen an einem Teil des Einfassungsbereichs vorgesehen sind, an dem der Einfassungsbereich seltener oder nur schwach in Kontakt mit der Zylinderwandoberfläche gleitet, so dass die Erzeugung von Abrieb vermindert werden kann. Außerdem ist der Grad der Konstruktionsfreiheit des Einfassungsbereichs in der axialen Richtung des Kolbens hoch.
[f] Kolben gemäß obigem Punkt [a], wobei jede der Markierungen die gleiche Zusammensetzung wie die entsprechende Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufweist, und jede der Markierungen (42–45, 49a–49d, 51a–51n) so ausgebildet ist, dass sie fortlaufend zur entsprechenden Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) ist. Gemäß dieser Struktur wird der Ausbildungsvorgang der Markierung einfach, da die jeweiligen Markierungen fortlaufend zu den entsprechenden Schichten sind. Außerdem können die Markierungen ausgebildet werden, auch wenn nur wenig Platz zum Ausbilden der Markierungen vorhanden ist.
[g] Kolben gemäß obigem Punkt [a], wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22), die eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) bedeckt, und eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21), die eine obere Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) bedeckt, umfasst, sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) zumindest ein Polyamidimidharz, ein Polyimidharz und/oder ein Epoxidharz enthält, welche Bindeharze sind, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) ein festes Schmiermittel enthält, das zumindest Graphit und/oder Molybdändisulfid umfasst, ein Anteil des festen Schmiermittels der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) niedriger als oder gleich 50 Gew.% der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) ist, die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) ein festes Schmiermittel enthält, das Graphit und/oder Molybdändisulfid umfasst, und ein Anteil des festen Schmiermittels der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) innerhalb eines Bereichs von 50 bis 95 Gew.% der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) liegt Gemäß dieser Struktur wird eine starke Hafteigenschaft zwischen dem Kolbenbasismaterial und der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung sichergestellt, und die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung enthält das feste Schmiermittel, das Graphit und/oder das Molybdändisulfid umfasst. Weiterhin liegt der Gehalt des festen Schmiermittels der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung innerhalb eines Bereichs von 50 bis 95 Gew.% der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung. Somit ist die Anfangseinpasseigenschaft sehr gut, wenn die Außenumfangsfläche des Kolbens auf der Zylinderwandoberfläche gleitet. Das heißt, die Oberfläche der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung wird schnell abgerieben, so dass eine glatte Gleitoberfläche des Kolbens schnell ausgebildet wird. Somit kann eine verbesserte Anfangseinpasseigenschaft erhalten werden.
[h] Kolben gemäß obigem Punkt [b], wobei die Unterschicht (22, 46a–46e) der Mehrschicht-Beschichtung (20) von einem gesamten Bereich des Fensterbereichs (33, 35, 37, 40, 47a–47e) freigelegt ist Gemäß dieser Struktur kann die Verringerung der Abriebfestigkeit aufgrund von Reibung beim Gleiten in Kontakt mit der Zylinderwandoberfläche unterdrückt werden, da die Unterschicht der Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung durch den gesamten Fensterbereich zur Außenseite des Kolbens freigelegt ist.
[i] Kolben gemäß obigem Punkt [b], wobei die Unterschicht (22) der Mehrschicht-Beschichtung (20) von einem Teil des Fensterbereichs (37, 40) freigelegt ist, die Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) von einem anderen Teil des Fensterbereichs (37, 40) freigelegt ist, und der andere Teil des Fensterbereichs (37, 40) im Wesentlichen an einer Umfangsmitte des Einfassungsbereichs (8, 9) Liegt. Gemäß dieser Struktur kann die radiale Größe (Durchmesser) zwischen den beiden Einfassungsbereichen mit einem Mikrometer oder dergleichen gemessen werden, indem beide freigelegte Oberflächen des Kolbenbasismaterials genutzt werden, nachdem die Mehrschicht-Beschichtung aufgebracht wurde.
[j] Kolben gemäß obigem Punkt [b], wobei eine Schicht (46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20) zumindest die Fensterbereiche (47a–47e) umfasst, die eine Anzahl aufweisen, erhalten durch Subtrahieren von 1 von einer Anzahl von Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20), und unterschiedliche Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20) jeweils von den Fensterbereichen (47a–47e) der einen der Mehrschicht-Beschichtung (20) freigelegt sind. Gemäß dieser Struktur kann beurteilt werden, ob die entsprechenden Schichten ausgebildet wurden, indem die entsprechenden Fensterbereiche überprüft werden, auch wenn die Mehrschicht-Beschichtung aus zwei oder mehr Schichten besteht.
[k] Kolben gemäß obigem Punkt [j], wobei jede Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) zumindest die Fensterbereiche (47a–47e) umfasst, die die Anzahl aufweisen, erhalten durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20), und jede einer Vielzahl von Oberschichten (46b–46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf eine Außenfläche einer untersten Schicht (46a) der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufgebracht sind, ihre Fensterbereiche (47a–47f) so anordnet, dass nur einer der Fensterbereiche (47b–47f) der untersten Schicht (46a) bedeckt ist.

Diese Anmeldung basiert auf den früheren japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-145981 , eingereicht am 28.6.2010, und Nr. 2011-63502 , eingereicht am 23.3.2011. Der gesamte Inhalt dieser japanischen Patentanmeldungen wird hiermit durch diesen Verweis aufgenommen.
Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
1a: Kolbenbasismaterial/Basiselement
2: Zylinderblock
3: Zylinderwandfläche
4: Brennkammer
5: Kolbenbolzen
6: Pleuelstange
7: Scheitelbereich
7a: Scheitelfläche
7b: Ringnut
7c: Ringnut
7d: Ringnut
7e: Ventilvertiefung
7f: Ventilvertiefung
8: Einfassungsbereich
9: Einfassungsbereich
10: Verbindungsbereich
11: Rampenbereich
12: Rampenbereich
20: Mehrschicht-Beschichtung/Mehrschicht-Beschichtungszusammensetzung
21: Unterschicht-Beschichtung/Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung
22: Oberschicht-Beschichtung/Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung
30: erster Fensterbereich
31: zweite Fensterbereich
32: erster Fensterbereich
33: zweiter Fensterbereich
34: erster Fensterbereich
35: zweiter Fensterbereich
36: erster Fensterbereich
37: zweiter Fensterbereich
38: dritter Fensterbereich
39: erster Fensterbereich
40: zweiter Fensterbereich
41: dritter Fensterbereich
42: erste Markierung
43: zweite Markierung
44: erste Markierung
45: zweite Markierung
46a–46f: erste bis sechste Schicht der Beschichtungszusammensetzung
47a–47f: Fensterbereiche
48a–48d: erste bis vierte Schicht der Beschichtungszusammensetzung
49a–49d: Markierungen
50a–50n: erste bis nte Schicht der Beschichtungszusammensetzung
51a–51n: Markierungen
52: Teilbeschichtungsbereich
53: Teilbeschichtungs-Ausbildungsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-56750 [0002]
JP 2010-145981 [0175]
JP 2011-63502 [0175]

Claims

Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist; und Markierungen (30–37, 39, 40, 42–45, 47a–47f, 49a–49d, 51a–51n), die an den jeweiligen Schichten (21, 22, 46a–46f, 48a–48d, 50a–50n) der Mehrschicht-Beschichtung (20) an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind.
Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; und eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist, wobei eine Oberschicht (21, 46b–46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20) mit einem Fensterbereich (33, 35, 37, 40, 47a–47f) ausgebildet ist, und eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) oder eine Unterschicht (22, 46a–46e) der Mehrschicht-Beschichtung (20) durch den Fensterbereich (33, 35, 37, 40, 47a–47f) freigelegt ist.
Kolben für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Kolbenbasismaterial (1a) mit einem Paar von Einfassungsbereichen (8, 9), die einander in einer radialen Richtung des Kolbenbasismaterials (1a) gegenüberliegen; eine Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf zumindest einer der Oberflächen des Paars von Einfassungsbereichen (8, 9) ausgebildet ist, wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) ein festes Schmiermittel enthält; und Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen (42–43), die an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sind, die durch einen nicht beschichteten Bereich (C) zwischen der Mehrschicht-Beschichtung (20) und jeder der Einzelschicht-Markierungsbeschichtungen (42–43) beabstandet sind.
Kolben nach Anspruch 1, wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) eine Unterschicht-Beschichtung (22), die direkt auf dem Kolbenbasismaterial (1a) ausgebildet ist, und eine Oberschicht-Beschichtung (21), die auf der Unterschicht-Beschichtung (22) ausgebildet ist, umfasst, eine Hafteigenschaft zwischen der Unterschicht-Beschichtung (22) und dem Kolbenbasismaterial (1a) stärker ist als eine Hafteigenschaft zwischen der Oberschicht-Beschichtung (21) und dem Kolbenbasismaterial (1a), eine Hafteigenschaft zwischen der Oberschicht-Beschichtung (21) und der Unterschicht-Beschichtung (22) stärker ist als die Hafteigenschaft zwischen der Unterschicht-Beschichtung (22) und dem Kolbenbasismaterial (1a), und sowohl die Unterschicht-Beschichtung (22) als auch eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) durch die Markierung (37, 40) der Oberschicht-Beschichtung (21) freigelegt ist.
Kolben nach Anspruch 1, wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) eine Unterschicht-Beschichtung (22), die auf einer Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) ausgebildet ist, und eine Oberschicht-Beschichtung (21), die auf der Unterschicht-Beschichtung (22) ausgebildet ist, umfasst, verstreute Beschichtungsbereiche (52), die jeweils die gleiche Zusammensetzung wir die Unterschicht-Beschichtung (22) aufweisen, auf der Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) ausgebildet sind, und die Markierung (43) der Oberschicht-Beschichtung (21) auf den verstreuten Beschichtungsbereichen (52) ausgebildet ist.
Kolben nach Anspruch 5, wobei die verstreuten Beschichtungsbereiche (52) eine Vielzahl von Beschichtungspunktbereichen sind, die jeweils in der gleichen Form ausgebildet sind.
Kolben nach Anspruch 5, wobei ein Gesamtbereich der verstreuten Beschichtungsbereiche (52), die mit der Markierung (43) der Oberschicht-Beschichtung (21) in einer Richtung der Dicke der Mehrschicht-Beschichtung (20) überlappen, innerhalb eines Bereichs von 10% bis 85% eines Bereichs der Markierung (43) der Oberschicht-Beschichtung (21) festgelegt ist.
Kolben nach Anspruch 1, wobei die Markierungen (34, 35, 42, 43, 47a–47f, 49a–49d, 51–51n), die den entsprechenden Schichten (21, 22, 46a–46f, 48a–48d, 50a–50n) der Mehrschicht-Beschichtung (20) entsprechen, zumindest auf einer Umfangsseite des Einfassungsbereichs (8, 9) liegen.
Kolben nach Anspruch 1, wobei jede der Markierungen die gleiche Zusammensetzung wie die entsprechende Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufweist, und die Markierungen (44, 45) auf einer Ober- oder Unterseite des Einfassungsbereichs (8, 9) in Bezug auf eine axiale Richtung des Kolbens liegen.
Kolben nach Anspruch 1, wobei jede der Markierungen die gleiche Zusammensetzung wie die entsprechende Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufweist, und jede der Markierungen (42–45, 49a–49d, 51a–51n) so ausgebildet ist, dass sie fortlaufend zur entsprechenden Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) ist.
Kolben nach Anspruch 1, wobei die Mehrschicht-Beschichtung (20) eine Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22), die eine Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) bedeckt, und eine Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21), die eine obere Oberfläche der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) bedeckt, umfasst, sowohl die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) als auch die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) zumindest ein Polyamidimidharz, ein Polyimidharz und/oder ein Epoxidharz enthält, welche Bindeharze sind, die Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) ein festes Schmiermittel enthält, das zumindest Graphit und/oder Molybdändisulfid umfasst, ein Anteil des festen Schmiermittels der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) niedriger als oder gleich 50 Gew.% der Unterschicht-Beschichtungszusammensetzung (22) ist, die Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) ein festes Schmiermittel enthält, das Graphit und/oder Molybdändisulfid umfasst, und ein Anteil des festen Schmiermittels der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) innerhalb eines Bereichs von 50 bis 95 Gew.% der Oberschicht-Beschichtungszusammensetzung (21) liegt.
Kolben nach Anspruch 2, wobei die Unterschicht (22, 46a–46e) der Mehrschicht-Beschichtung (20) von einem gesamten Bereich des Fensterbereichs (33, 35, 37, 40, 47a–47e) freigelegt ist.
Kolben nach Anspruch 2, wobei die Unterschicht (22) der Mehrschicht-Beschichtung (20) von einem Teil des Fensterbereichs (37, 40) freigelegt ist, die Oberfläche des Kolbenbasismaterials (1a) von einem anderen Teil des Fensterbereichs (37, 40) freigelegt ist, und der andere Teil des Fensterbereichs (37, 40) im Wesentlichen an einer Umfangsmitte des Einfassungsbereichs (8, 9) liegt.
Kolben nach Anspruch 2, wobei eine Schicht (46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20) zumindest die Fensterbereiche (47a–47e) umfasst, die eine Anzahl aufweisen, erhalten durch Subtrahieren von 1 von einer Anzahl von Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20), und unterschiedliche Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20) jeweils von den Fensterbereichen (47a–47e) der einen der Mehrschicht-Beschichtung (20) freigelegt sind.
Kolben nach Anspruch 14, wobei jede Schicht der Mehrschicht-Beschichtung (20) zumindest die Fensterbereiche (47a–47e) umfasst, die die Anzahl aufweisen, erhalten durch Subtrahieren von 1 von der Anzahl von Schichten der Mehrschicht-Beschichtung (20), und jede einer Vielzahl von Oberschichten (46b–46f) der Mehrschicht-Beschichtung (20), die auf eine Außenfläche einer untersten Schicht (46a) der Mehrschicht-Beschichtung (20) aufgebracht sind, ihre Fensterbereiche (47a–47f) so anordnet, dass nur einer der Fensterbereiche (47b–47f) der untersten Schicht (46a) bedeckt ist.