JP2001279495A

JP2001279495A - アルミ合金製内燃機関用ピストン

Info

Publication number: JP2001279495A
Application number: JP2000089757A
Authority: JP
Inventors: Hajime Miyasaka; 一宮坂; Ryotaro Takada; 亮太郎高田; Yuji Marui; 勇治丸井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】摺動抵抗を十分に減少させることができるア
ルミ合金製内燃機関用ピストンを提供する。【解決手段】アルミ合金製内燃機関用ピストン１０
は、スカート部２０の外表面２１ａに条痕２２を形成し
た部材であって、スカート部２０の外表面２１ａに、り
ん酸塩並びにふっ化物を混合した電解液で陽極酸化皮膜
５０を被せ、この陽極酸化皮膜５０の微細な孔５２に熱
硬化性樹脂５４を含浸させたものである。これで、陽極
酸化皮膜５０を条痕２２の形状に倣わせて形成して、陽
極酸化皮膜５０の皮膜面２１を条痕２２と略同じ形状に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミ合金で鋳造し
た内燃機関用のピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の燃費やエンジン出力を向上させ
るためにピストンの摺動抵抗を減少させる方法が知られ
ている。このピストンの一例として、特開平１１−３３
６８９５号公報「ピストン及びピストンの加工方法」が
提案されている。この技術はピストンのスカート部に陽
極酸化皮膜を形成し、陽極酸化皮膜に化成処理皮膜を形
成することで、ピストンの摺動抵抗を減少させるもので
ある。

【０００３】一方、摺動抵抗を減少させるために、ピス
トンのスカート部に条痕を形成する方法も知られてお
り、条痕を上記公報の技術と併用すること（すなわち、
条痕に皮膜を被せること）で摺動抵抗をより減少するこ
とができる。以下、条痕に皮膜を被せた例を、次図で詳
しく説明する。

【０００４】図１４（ａ），（ｂ）は従来の内燃機関用
ピストンのスカート部の断面図であり、（ａ）はスカー
ト部に条痕を形成した例を示し、（ｂ）は条痕に皮膜を
被せた例を示す。（ａ）において、ピストン１３０のス
カート部１３１に条痕１３２・・・（・・・は複数個を示す）
を形成する。条痕１３２・・・の凹部１３３・・・を深さＨに
一定に確保することで、スカート部１３１全体に油膜を
均一に保持することができる。このため、ピストン１３
０の摺動抵抗を減少することができる。（ｂ）におい
て、ピストン１３０のスカート部１３１に条痕１３２を
形成した、スカート部１３１に陽極酸化皮膜１３５を形
成し、陽極酸化皮膜１３５に化成処理皮膜１３６を形成
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、陽極酸化皮膜
１３５及び化成処理皮膜１３６を形成することで、条痕
１３２の凹部１３３が埋め込まれた状態になる。このた
め、化成処理皮膜１３６の凹部１３７は、条痕の凹部と
比べて深さＨ１が浅くなる。加えて、化成処理皮膜１３
６の凹部１３７は深さが不均一なので、スカート部１３
１全体に油膜を均一に保持することはできない。従っ
て、条痕１３２・・・に皮膜１３５，１３６を被せても、
ピストン１３０の摺動抵抗を大きく減らすことはできな
い。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ピストンの摺動
抵抗を十分に減少させることができるアルミ合金製内燃
機関用ピストンを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、スカート部の外表面に条痕を形
成したアルミ合金製内燃機関用ピストンであって、前記
スカート部の外表面に、りん酸塩並びにふっ化物を混合
した電解液で陽極酸化皮膜を被せ、この陽極酸化皮膜の
微細な孔に潤滑剤を含浸させたことを特徴とする。

【０００８】電解液にりん酸塩並びにふっ化物を混合す
ることで、陽極酸化皮膜を平坦に形成する。これで、陽
極酸化皮膜を条痕の形状に倣わせて形成して、陽極酸化
皮膜の表面を条痕と略同じ形状にする。このため、スカ
ート部の条痕と同じ量の油膜を陽極酸化皮膜の表面に保
持する。加えて、りん酸塩には陽極酸化皮膜の微細な孔
の孔径を大きくする作用があるので、微細な孔に多量の
潤滑剤を含浸させ、その潤滑剤を孔内に確実に固着させ
る。

【０００９】請求項２において、潤滑剤はふっ素系樹脂
であることを特徴とする。ふっ素系樹脂は耐摩耗性や耐
熱性に優れており、ピストンのような高温状態で使用す
る部材に好適である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係るアルミ合金
製内燃機関用ピストン（第１実施の形態）の斜視図であ
る。アルミ合金製内燃機関用ピストン１０は、Ｓｉ（シ
リコン）系アルミニウム合金で形成した部材であって、
ピストン頭部１２にピストンリング溝１３，１４及びオ
イルリング溝１５を形成し、オイルリング溝１５の下側
に一対のスカート部２０，２５を形成し、スカート部２
０，２５の外表面２１ａ（スカート部２５の外表面は図
示しない）に条痕２２を形成し、一対のスカート部２
０，２５の間に一対のピンボス部３５，３７（ピンボス
部３７は図２参照）を形成した部材である。

【００１１】スカート部２０，２５は、条痕２２を形成
した外表面２１ａに、りん酸塩並びにふっ化物を混合し
た電解液で陽極酸化皮膜（特殊な陽極酸化皮膜）５０，
５０を被せ、特殊な陽極酸化皮膜５０の微細な孔に潤滑
剤（図４に示す）を含浸させた部材である。なお、陽極
酸化皮膜５０を被せた領域を「網目」で示す。

【００１２】図２は図１の２矢視図であり、この図でア
ルミ合金製内燃機関用ピストンの形状を詳しく説明す
る。アルミ合金製内燃機関用ピストン１０は、コンロッ
ド（図示しない）側から見たときに、一対のスカート部
２０，２５を対向する一対で構成し、これら一対のスカ
ート部２０，２５の対向する端部（一端）２０ａ，２５
ａ同士を壁部３０で連結し、スカート部２０，２５の対
向する端部（他端）２０ｂ，２５ｂ同士を壁部３２で連
結することで、これら壁部３０，３２とスカート部２
０，２５とで略矩形を形成させ、且つ壁部３０，３２の
中央にピンボス部３５，３７を膨出形成した部材であ
る。

【００１３】加えて、アルミ合金製内燃機関用ピストン
１０は、壁部３０，３２がスカート部２０，２５に交わ
る部位（すなわち、スカート部２０，２５の一端２０
ａ，２５ａ及び他端２０ｂ，２５ｂ）において、これら
の部位の内壁４０〜４３を円弧状に形成し、スカート部
２０，２５の肉厚ｔ１を壁部３０，３２の肉厚ｔ２より
薄く設定した。

【００１４】スカート部２０，２５の対向する一端２０
ａ，２５ａを壁部３０で連結し、他端２０ｂ，２５ｂを
壁部３２で連結することで、壁部３０，３２及びスカー
ト部２０，２５で略矩形を形成する。このため、スカー
ト部２０，２５の幅Ｗをピンボス部３５，３７の幅Ｗ１
より小さくすることができる。従って、スカート部２
０，２５を幅狭まとすることで、アルミ合金製内燃機関
用ピストン１０の軽量化を図ることができる。また、ス
カート部２０，２５の肉厚ｔ１を壁部３０，３２の肉厚
ｔ２より薄く設定したので、アルミ合金製内燃機関用ピ
ストン１０をより軽量にすることができる。

【００１５】一方、スカート部２０，２５及び壁部３
０，３２で略矩形を形成することにより、スカート部２
０，２５を壁部３０，３２で補強することができる。従
って、スカート部２０，２５の剛性を高めることができ
る。また、壁部３０，３２がスカート部２０，２５に交
わるスカート部の一端２０ａ，２５ａ及び他端２０ｂ，
２５ｂの内壁４０〜４３を円弧状に形成したので、スカ
ート部の一端２０ａ，２５ａ及び他端２０ｂ，２５ｂに
応力が集中することを防ぐことができる。従って、スカ
ート部２０，２５の剛性をより高めることができる。

【００１６】一対のスカート部２０，２５は、幅Ｗ及び
長さＬ（図１に示す）の網目で示した外表面２１ａに条
痕２２・・・（図１に示す）を形成し、外表面２１ａに特
殊な陽極酸化皮膜５０，５０を被せ、特殊な陽極酸化皮
膜５０，５０の微細な孔に潤滑剤を含浸させたものであ
る。なお、特殊な陽極酸化皮膜及び潤滑剤については図
４でさらに詳しく説明する。

【００１７】図３は図１の３矢視図であり、スカート部
２０，２５の下端２３，２８（下端２８は図１に示す）
をピンボス部３５，３７の下端３６，３８より延した状
態を示す。スカート部２０，２５の下端２３，２８をピ
ンボス部３５，３７の下端３６，３８より延すことによ
り、アルミ合金製内燃機関用ピストン１０がシリンダ内
を移動している際に、スカート部２０，２５をシリンダ
に接触させることでピストン１０の姿勢を正規の状態に
容易に保つことができる。

【００１８】図４は本発明に係るアルミ合金製内燃機関
用ピストンの特殊な陽極酸化皮膜の表面を拡大した断面
図である。なお、潤滑剤５４として熱硬化性樹脂を使用
した例を説明する。特殊な陽極酸化皮膜５０は、膜厚ｔ
３が略一定で皮膜面２１を平坦に形成し、皮膜面２１に
微細な孔５２・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）を
備えたものである。孔５２・・・は孔径ｄ１が比較的大き
い孔である。このため、孔５２・・・に十分な量の潤滑剤
（熱硬化性樹脂）５４を含浸することができ、含浸した
熱硬化性樹脂５４を孔５２・・・内に確実に固着すること
ができる。

【００１９】このため、熱硬化性樹脂５４を陽極酸化皮
膜５０の微細な孔５２・・・に固着させることで、陽極酸
化皮膜５０で耐摩耗性を高めるとともに、潤滑剤で摺動
抵抗を減らすことができる。加えて、特殊な陽極酸化皮
膜５０は、皮膜面２１を平坦にすることで、摺動抵抗を
さらに減らすことができる。

【００２０】図５は図３の５−５線断面図である。特殊
な陽極酸化皮膜５０は、電解液にりん酸塩並びにふっ化
物を混合することで、Ｓｉを溶かして平坦に形成するこ
とができる。これで、陽極酸化皮膜５０を条痕２２の形
状に倣わせて形成して、陽極酸化皮膜５０の表面を条痕
２２と略同じ形状にすることができる。すなわち、条痕
２２の凹部深さＨを５μｍに形成すると、陽極酸化皮膜
５０の凹部深さＨ３を５μｍに形成することができ、極
酸化皮膜５０の凹部深さＨ３を、条痕２２の凹部深さＨ
と同じ（又は略同じ）にすることができる。このため、
スカート部２０の条痕２２と同じ量の油膜を陽極酸化皮
膜５０の表面に保持することができる。従って、アルミ
合金製内燃機関用ピストン１０の摺動抵抗を低減するこ
とができる。

【００２１】以下、図６で普通の陽極酸化皮膜の形成方
法を比較例として説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は内燃
機関用ピストンのスカート部に普通の陽極酸化皮膜を形
成した比較例を示す。（ａ）は、硫酸電解液で生成した
普通の陽極酸化皮膜を示す。母材としてのアルミ合金製
内燃機関用ピストンのスカート部１００にＳｉ粒１１１
・・・が分布し、そのうちの表面近傍のＳｉ粒１１２・・・が
陽極酸化皮膜１１３に悪影響を及ぼして、陽極酸化皮膜
１１３が全体的に凹凸となっている。

【００２２】（ｂ）は、（ａ）の拡大図であり、たまた
ま表面に出ていたＳｉ粒１１５の部分には陽極酸化皮膜
を形成できずに大きな窪みＤ１となり、また、表面にご
く近いＳｉ粒１１６の部分には陽極酸化皮膜１１７が形
成できたけれども、膜厚は周囲の陽極酸化皮膜１１３と
比べると小さく、窪みＤ２ができている。すなわち、Ｓ
ｉを含むアルミニウム合金製ピストン１００を硫酸電解
液で陽極酸化処理をしても、平坦な陽極酸化皮膜１１３
が得られないことが分かった。また、硫酸電解液では、
微細な孔１１８・・・の孔径をｄ２とすると、ｄ２は一般
的に１５ｎｍ程度と小さいことが分かった。

【００２３】（ｃ）は、液状の熱硬化性樹脂を微細な孔
１１８・・・に含浸させ、含浸した液状の熱硬化性樹脂を
加熱して硬化樹脂１１９・・・に変えた状態を示す。樹脂
は摩擦抵抗が小さいので、陽極酸化皮膜１１３，１１７
に硬化樹脂１１９・・・を含浸させることで、Ｓｉ系アル
ミニウム合金製ピストンがシリンダ内を高速で往復移動
するときの摺動抵抗は比較的小さくなる。

【００２４】しかし、（ｂ）に示したように、陽極酸化
皮膜１１３に窪みＤ１，Ｄ２が発生して陽極酸化皮膜１
１３を平坦に生成することが困難であり、また、陽極酸
化皮膜１１３に発生した微細な孔１１８・・・の孔径ｄ２
が小さいので陽極酸化皮膜１１３に樹脂１１９を十分に
含有することができない。このため、陽極酸化皮膜１１
３に樹脂１１９を含浸させても摩擦抵抗を所望の値まで
小さくすることはできない。

【００２５】以下、図４の断面拡大図に示した特殊な陽
極酸化皮膜を形成する方法を説明する。図７は本発明に
係るアルミ合金製内燃機関用ピストン（第１実施の形
態）の特殊な陽極酸化皮膜処理方法を説明するフローチ
ャートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。ＳＴ１０；アルミ合金製内燃機関用ピストン（すなわ
ち、Ｓｉ系アルミニウム合金としてのＡＣ８Ｃアルミニ
ウム合金製ピストン）のスカート部の外表面を脱脂す
る。ＳＴ１１；りん酸塩としてのりん酸３ナトリウム及びふ
っ化物としてのふっ化カリウムの混合水溶液中で電気分
解して、スカート部の外側表面に特殊な陽極酸化皮膜を
生成する。この陽極酸化皮膜の表面に微細な孔が生成す
る。

【００２６】ＳＴ１２；ふっ素樹脂を含有する液状の熱
硬化性樹脂（ふっ素系樹脂）を準備し、この液状の熱硬
化性樹脂を陽極酸化皮膜の微細な孔に含浸させる。ＳＴ１３；微細な孔に含浸した液状の熱硬化性樹脂を加
熱することにより硬化させる。これで、本発明に係るア
ルミニウム合金製ピストンの陽極酸化処理が完了する。以下、Ｓｉ系アルミニウム合金の陽極酸化処理方法のＳ
Ｔ１０〜ＳＴ１３を図８〜図９で詳しく説明する。

【００２７】図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るアルミ
合金製内燃機関用ピストン（第１実施の形態）の特殊な
陽極酸化皮膜処理方法の第１説明図である。（ａ）は、
ＳＴ１０（脱脂）後の状態を示す図であり、アルミ合金
製内燃機関用ピストンのスカート部２０の外表面２１ａ
を脱脂した状態を示す。スカート部２０の外表面２１ａ
の近傍にはアルミニウムにＳｉ粒５５，５６，５７が分
散している。

【００２８】（ｂ）は、ＳＴ１１（特殊な陽極酸化皮膜
処理）後の状態を示す図であり、りん酸３ナトリウム及
びふっ化カリウムの混合水溶液中で電気分解して陽極酸
化皮膜５０を生成した状態を示す。りん酸３ナトリウムの腐食作用でスカート部２０の外表
面２１ａ（（ａ）に示す）が溶解して、Ｓｉ粒５５，５
６，５７が露出する。露出したＳｉ粒５５，５６，５７
がふっ化カリウムの作用で溶解して小さくなる。

【００２９】このため、スカート部２０の外表面２１ａ
にＳｉ粒５５，５６，５７が存在するにも拘らず、陽極
酸化皮膜５０が良好に成長する。この結果、陽極酸化皮
膜５０の皮膜面２１が揃うので、面粗度は小さくなり、
膜厚ｔ３はほぼ一定となる。また、電解液にはりん酸３
ナトリウムを含むため、りん酸３ナトリウムの孔径を大
きくする作用で、微細な孔５２・・・の孔径ｄ１は略１０
０ｎｍと十分に大きくなる。

【００３０】図９（ａ），（ｂ）は本発明に係るアルミ
合金製内燃機関用ピストン（第１実施の形態）の特殊な
陽極酸化皮膜処理方法の第２説明図である。（ａ）は、
ＳＴ１２（樹脂含浸処理）後の状態を示す図であり、ふ
っ素樹脂を含有する液状の熱硬化性樹脂５３を準備し、
この液状の熱硬化性樹脂５３を陽極酸化皮膜５０の孔５
２・・・に含浸した状態を示す。孔５２・・・の孔径ｄ１が１
００ｎｍと大きいので、多量の熱硬化性樹脂５３を孔５
２・・・内に含浸させることができる。なお、熱硬化性樹
脂５３は溶媒希釈しなくても液状をなす樹脂である。

【００３１】（ｂ）は、ＳＴ１３（樹脂硬化処理）後の
状態を示す図であり、オーブンのコイル５８から矢印の
如く熱を伝えることにより液状の熱硬化性樹脂５３を加
熱する。液状の熱硬化性樹脂５３が硬化して熱硬化性樹
脂５４となる。これで、図４に示す特殊な陽極酸化皮膜
５０に熱硬化性樹脂５４を含浸させた状態になる。

【００３２】本発明によれば、りん酸３ナトリウムには
微細な孔５２・・・の孔径を大きくする作用がある。この
ため、陽極酸化皮膜５０の微細な孔５２・・・を大きな孔
径ｄ１にすることができる。従って、陽極酸化皮膜５０
に多量の熱硬化性樹脂５４を含浸することができ、且つ
含浸した熱硬化性樹脂５４を孔５２・・・内に確実に固着
することができる。この結果、摺動抵抗を減らすことが
でき、かつ耐久性を高めることができる。一方、ふっ化
カリウムにはＳｉを溶解する作用と増膜作用とがある。
このため、陽極酸化皮膜５０の皮膜面２１を平坦にする
ことができるので、摺動抵抗をより減らすことができ
る。

【００３３】さらに、熱硬化性樹脂５４に含有したふっ
素樹脂は、耐摩耗性や耐熱性に優れており、熱硬化性樹
脂５４を耐摩耗性や耐熱性に優れた樹脂にすることがで
きる。従って、熱硬化性樹脂５４を、例えば１００℃〜
３００℃以上の高温において使用することができるの
で、ピストンのような高温状態で使用する部材に好適で
ある。

【００３４】

【実施例】本発明に係る実施例及び比較例を表１、表２
及び図１０、図１１に基づいて説明する。共通条件：供
試材ＡＣ８Ｃ（ＪＩＳＨ５２０２アルミニウム合
金鋳物）成分は表１に示すが、約１０％のＳｉを含む鋳
物である。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】実施例：アルミ合金製内燃機関用ピストン
のスカート部の外表面を脱脂した後、０．４モル／ｌり
ん酸３ナトリウム及び０．１２５モル／ｌふっ化カリウ
ムの混合電解液で、電解液温度を２２℃、電圧を７０Ｖ
として３０分間電気分解して、スカート部の外表面に特
殊な陽極酸化皮膜を生成した。特殊な陽極酸化皮膜の微
細な孔は孔径ｄ１（図９（ａ）参照）が１００ｎｍと大
きく、陽極酸化皮膜の表面最大粗さＲｍａｘは２〜３μ
ｍと平坦である。なお、Ｒｍａｘは、ＪＩＳＢ０６０
１で定義する表面粗さの最大高さであるが、便宜上「表
面最大粗さＲｍａｘ」を表記した。

【００３８】次に、生成した陽極酸化皮膜を１０ｍｍＨ
ｇの減圧状態で、パーフロロオクチルエチルメタクレー
ト（熱硬化性樹脂）液中に５分間浸漬した後、大気開放
して９８℃の温水に１０分間浸漬した。温水から取り出
した後、オーブンで５分間加熱してパーフロロオクチル
エチルメタクレートを硬化した。この結果、面圧３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²で摩擦係数μを０．００６と小さくするこ
とができた。なお、摩擦係数μについては図１０のグラ
フで詳しく説明する。なお、パーフロロオクチルエチル
メタクレートの化学式は以下の通りである。

【００３９】

【化１】

【００４０】比較例：アルミ合金製内燃機関用ピストン
のスカート部の外表面を脱脂した後、１５％硫酸の電解
液で、電解液温度を０℃、電圧を１５Ｖとして２０分間
電気分解して、アルミニウム合金製ピストンの表面に普
通の陽極酸化皮膜を生成した。普通の陽極酸化皮膜の微
細な孔は孔径ｄ２（図６（ｂ）参照）が１５ｎｍと小さ
く、陽極酸化皮膜の表面最大粗さＲｍａｘは１２〜１３
μｍと凸凹である。

【００４１】次に、生成した陽極酸化皮膜を１０ｍｍＨ
ｇの減圧状態でパーフロロオクチルエチルメタクレート
液中に５分間浸漬した後、大気開放して９８℃の温水に
１０分間浸漬した。温水から取り出した後、オーブンで
５分間加熱してパーフロロオクチルエチルメタクレート
を硬化した。この結果、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ²で摩擦
係数μは０．０７であった。この摩擦係数μは実施例の
０．００６と比較して大きい。なお、摩擦係数μについ
ては図１０のグラフで詳しく説明する。

【００４２】図１０は本発明に係るアルミ合金製内燃機
関用ピストン（第１実施の形態）の特殊な陽極酸化皮膜
の摩擦係数を示すグラフであり、縦軸は摩擦係数μを示
し、横軸は面圧ｋｇｆ／ｃｍ²を示す。実線は実施例の
グラフを示し、破線は比較例のグラフを示す。実施例お
いて、摩擦係数μは、面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき
０．０１３、面圧２０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．００
８、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．００６、面圧４
０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．００８、面圧５０ｋｇｆ／
ｃｍ²のとき０．００６である。実施例によれば、面圧
が１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲で摩擦係数μを０．
０１３以下に小さくすることができる。従って、摺動抵
抗を十分に減少させることができる。

【００４３】一方、比較例において、摩擦係数μは、面
圧１０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．０６、面圧２０ｋｇｆ
／ｃｍ²のとき０．０６９、面圧３０ｋｇｆ／ｃｍ²のと
き０．０６９、面圧４０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．０６
２、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ²のとき０．０５４である。
比較例によれば、面圧が１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ²の範
囲で摩擦係数μは０．０５４以上になり、実施例の摩擦
係数μ０．０１３より大きくなる。従って、摺動抵抗を
十分に減少させることはできない。

【００４４】図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係るアル
ミ合金製内燃機関用ピストンの特殊な陽極酸化皮膜を説
明する断面図であり、（ａ）は表１の比較例、（ｂ）は
表１の実施例を示す。（ａ）は、アルミ合金製内燃機関
用ピストン１２０のスカート部１２１に条痕１２２を形
成し、条痕１２２に普通の陽極酸化皮膜１２３を形成
し、陽極酸化皮膜１２３の微細な孔に潤滑剤を含浸させ
た状態を示す。

【００４５】普通の陽極酸化処理ではスカート部１２１
の表面にＳｉがあると陽極酸化皮膜１２３の形成を阻止
して、陽極酸化皮膜１２３を平坦に形成することができ
ない。このため、陽極酸化皮膜１２３を条痕１２２の形
状に倣わせることができないので、陽極酸化皮膜１２３
の表面形状は条痕１２２の表面形状と異なる。加えて、
陽極酸化皮膜１２３の凹部深さＨ２は条痕１２２の凹部
深さＨと比較して小さくなる。従って、条痕１２２と同
じ量の油膜を陽極酸化皮膜１２３の表面に保持すること
ができないので、アルミ合金製内燃機関用ピストン１２
０の摺動抵抗を十分に低減して燃費の向上を図ることが
できない。

【００４６】（ｂ）は、アルミ合金製内燃機関用ピスト
ン１０のスカート部２０に条痕２２を形成し、条痕２２
に特殊な陽極酸化皮膜５０を形成し、陽極酸化皮膜５０
の微細な孔に潤滑剤を含浸させた状態を示す。特殊な陽
極酸化処理は、電解液にりん酸塩並びにふっ化物を混合
することで、Ｓｉを溶かして陽極酸化皮膜５０を平坦に
形成することができる。これで、陽極酸化皮膜５０を条
痕２２の形状に倣わせて形成して、陽極酸化皮膜５０の
表面を条痕２２と略同じ形状にすることができる。

【００４７】このため、陽極酸化皮膜５０の凹部深さＨ
３は、条痕２２の凹部深さＨと略同じになる。加えて、
陽極酸化皮膜５０の凹部５１は深さが不均一なので、ス
カート部２０全体に十分な油膜を均一に保持することが
できる。加えて、りん酸塩には陽極酸化皮膜の微細な孔
の孔径を大きくする作用があるので、微細な孔に多量の
潤滑剤を含浸させ、その潤滑剤を孔内に確実に固着させ
る。従って、ピストン２０の摺動抵抗を低減することに
より燃費向上を図ることができる。

【００４８】次に、第２実施の形態および第３実施の形
態について説明する。なお、第１実施の形態と同一部材
については同一符号を付して説明を省略する。図１２は
本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン（第２実
施の形態）の側面図である。アルミ合金製内燃機関用ピ
ストン６０は、ピンボス部３５の下端３６及びピンボス
部３７の下端３８を一対のスカート部６２（奥側のスカ
ート部は図示しない）の下端６３よりδ寸法延したもの
である。このため、一対のスカート部６２を、第１実施
の形態のスカート部２０，２５より小さくすることがで
きる。従って、アルミ合金製内燃機関用ピストン６０を
よりアルミ合金製内燃機関用ピストン１０より軽量にす
ることができる。

【００４９】図１３は本発明に係るアルミ合金製内燃機
関用ピストン（第３実施の形態）の側面図である。アル
ミ合金製内燃機関用ピストン７０は、スカート部７２を
略逆台形、すなわち下端７３からピストン頭部７４に向
けてスカート幅をＷ３からＷ４に徐々に大きく形成した
ものである。スカート部７２を略逆台形に形成すること
により、スカート部７２の剛性を高めることができる。

【００５０】なお、前記実施の形態では、りん酸塩とし
てりん酸３ナトリウムを使用した例を示したが、その他
にりん酸ナトリウムなどを使用してもよい。また、ふっ
化物としてふっ化カリウムを使用した例を示したが、そ
の他にふっ化ナトリウムなどを使用してもよく、アルカ
リ金属系ふっ化物であれば同等の作用効果がある。

【００５１】さらに、液状の熱硬化性樹脂としてパーフ
ロロオクチルエチルメタクレート液を使用した例を説明
したが、ふっ素を含んだその他の熱硬化性樹脂を使用し
てもよい。また、潤滑剤として熱硬化性樹脂を使用した
例を説明したが、光硬化性樹脂などのその他の樹脂を使
用しても同様の効果を得ることができる。光硬化性樹脂
は、例えば紫外線硬化性樹脂や可視光硬化性樹脂が該当
する。さらに、前記実施の形態では、条痕２２の凹部を
略台形に形成した例について説明したが、その他に条痕
の凹部を湾曲形などに形成してもよく、凹部の形状は任
意である。

【００５２】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、電解液にりん酸塩並びにふっ化物を
混合することで、Ｓｉを溶かして陽極酸化皮膜を平坦に
形成することができる。これで、陽極酸化皮膜を条痕の
形状に倣わせて形成して、陽極酸化皮膜の表面を条痕と
略同じ形状にすることができる。このため、スカート部
の条痕と同じ量の油膜を陽極酸化皮膜の表面に保持する
ことができる。加えて、りん酸塩には陽極酸化皮膜の微
細な孔の孔径を大きくする作用があるので、微細な孔に
多量の潤滑剤を含浸させ、その潤滑剤を孔内に確実に固
着させる。従って、ピストンの摺動抵抗を十分に低減さ
せて燃費向上を図ることができる。

【００５３】請求項２は、潤滑剤としてふっ素系樹脂を
採用した。ふっ素系樹脂は耐摩耗性や耐熱性に優れてお
り、ピストンのような高温状態で使用する部材に使用す
ることにより、ピストンの品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン
（第１実施の形態）の斜視図

【図２】図１の２矢視図

【図３】図１の３矢視図

【図４】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン
の特殊な陽極酸化皮膜の表面を拡大した断面図

【図５】図３の５−５線断面図

【図６】内燃機関用ピストンのスカート部に普通の陽極
酸化皮膜を形成した比較例

【図７】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン
（第１実施の形態）の特殊な陽極酸化皮膜処理方法を説
明するフローチャート

【図８】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン
（第１実施の形態）の特殊な陽極酸化皮膜処理方法の第
１説明図

【図９】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピストン
（第１実施の形態）の特殊な陽極酸化皮膜処理方法の第
２説明図

【図１０】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピスト
ン（第１実施の形態）の特殊な陽極酸化皮膜の摩擦係数
を示すグラフ

【図１１】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピスト
ンの特殊な陽極酸化皮膜を説明する断面図

【図１２】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピスト
ン（第２実施の形態）の側面図

【図１３】本発明に係るアルミ合金製内燃機関用ピスト
ン（第３実施の形態）の側面図

【図１４】従来の内燃機関用ピストンのスカート部の断
面図

【符号の説明】

１０，６０，７０…アルミ合金製内燃機関用ピストン、
２０，２５，６２，７２…スカート部、２１ａ…外表
面、２１…皮膜面、２２…条痕、５０…陽極酸化皮膜、
５２…微細な孔、５４…潤滑剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｊ 1/08 Ｆ１６Ｊ 1/08 (72)発明者丸井勇治埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3J044 AA12 AA20 BA04 BB11 BB14 BB26 BB40 BC04 DA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スカート部の外表面に条痕を形成したア
ルミ合金製内燃機関用ピストンであって、前記スカート部の外表面に、りん酸塩並びにふっ化物を
混合した電解液で陽極酸化皮膜を被せ、この陽極酸化皮
膜の微細な孔に潤滑剤を含浸させたことを特徴とするア
ルミ合金製内燃機関用ピストン。
【請求項２】前記潤滑剤はふっ素系樹脂であることを
特徴とする請求項１記載のアルミ合金製内燃機関用ピス
トン。