JP2008215222A - エンジンのピストン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、たとえ隣接する条痕溝間の頂部が若干摩耗し、条痕溝の深さが小さくなっても、条痕溝の保油量の減少を抑制する。
【解決手段】アルミ合金を母材としてピストンを鋳造する際に、ピストンのスカート部に焼結部材８を鋳包む。スカート部における焼結部材８の鋳包み部と非鋳包み部とに亘って連続する条痕溝７…７を形成する。その際、条痕溝７…７の表面に焼結部材８が露出するように条痕溝７…７を形成する。
【選択図】図１１

Description

本発明はエンジンのピストンに関し、エンジンの気筒内壁面とこの気筒内壁面と摺接するピストンのスカート部との潤滑の技術分野に属する。

一般に、エンジンのシリンダブロックの気筒内にはピストンが往復動自在に配置されており、このピストンには気筒内壁面と摺接するスカート部が形成されている。なお、本明細書では、オイルリングよりもクランク軸側で気筒内壁面と摺接する部分をスカート部という。このスカート部の外表面と気筒内壁面との間はオイルによって潤滑状態に保たれており、これによりピストンは気筒内を円滑に往復動することができる。

従来、ピストンスカート部に複数の条痕溝を加工形成することが知られている（例えば特許文献１参照）。ここで、条痕溝は、スカート部の外表面において周方向に延びるように形成された断面Ｕ字状やＶ字状の凹溝であり、溝の深さは数μｍから数十μｍ、隣接する溝同士の間隔つまり条痕溝のピッチは数十μｍから数百μｍとされる。

このように、気筒内壁面と摺接するピストンスカート部の外表面に条痕溝を形成することにより、この条痕溝にオイルが溜まり、このオイルによってスカート部外表面と気筒内壁面との間が良好に潤滑状態に保たれ、その結果、たとえピストンが高速で往復動しても、オイル切れが起きず、スカート部外表面と気筒内壁面との間でスカッフ（焼き付き）が発生することが防止される。

特開２００３−１３８０２（段落００２１、図４）

ところで、近年、ピストンは軽量化の要請からアルミ合金を母材とする鋳造物が多く、ピストンの長期使用に伴い、ピストンスカート部の外表面に形成した条痕溝間（より詳しくは、隣接する条痕溝間）の頂部が摩耗し、条痕溝の深さが小さくなるので、条痕溝の保油量が次第に減少して、スカッフが発生し易くなる、という問題がある。

そこで、本発明は、たとえ隣接する条痕溝間の頂部が若干摩耗し、条痕溝の深さが小さくなっても、条痕溝の保油量の減少を抑制することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、前記ピストンはアルミ合金を母材とし、前記スカート部に焼結部材が鋳包まれ、前記スカート部における前記焼結部材の鋳包み部と非鋳包み部とに亘って連続する条痕溝が形成され、この条痕溝の表面に前記焼結部材が露出していることを特徴とする。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンのピストンであって、前記焼結部材は隣接する条痕溝間の頂部を含んで条痕溝の表面に露出していることを特徴とする。

次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンのピストンであって、前記条痕溝間の頂部はプラトー状であることを特徴とする。

次に、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、前記焼結部材はスカート部の一部分に鋳包まれていることを特徴とする。

次に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のエンジンのピストンであって、前記スカート部の一部分はスカート部の外表面と気筒内壁面との間の接触面圧が他よりも高い部分であることを特徴とする。

次に、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のエンジンのピストンであって、前記スカート部はピン穴の位置の近傍で外方への膨出量が最大となる樽形状をしており、前記接触面圧が他よりも高い部分はスラスト側及び反スラスト側においてピン穴の中心よりもピストンヘッド寄りの部分であることを特徴とする。

次に、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、前記焼結部材の空孔率は１０％以下であることを特徴とする。

次に、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、前記スカート部の外表面に固体潤滑材が被覆されていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、前記ピストンがアルミ合金を母材とする場合に、換言すれば、ピストンスカート部の外表面に形成した条痕溝間（より詳しくは、隣接する条痕溝間）の頂部が摩耗し易い場合に、前記スカート部に焼結部材を鋳包むと共に、前記スカート部における前記焼結部材の鋳包み部と非鋳包み部とに亘って連続する条痕溝を形成し、この条痕溝の表面に前記焼結部材を露出させたから、条痕溝に溜まったオイルが焼結部材と接触することとなる。ここで、焼結部材は、一般に、Ｆｅ−Ｃ系あるいはＦｅ−Ｃ−Ｃｕ系の原料粉末を圧粉成形し、焼結することにより得られるもので、空孔を有するから、焼結部材と接触したオイルは焼結部材の空孔中に入り込むこととなる。したがって、ピストンの長期使用に伴い、たとえピストンスカート部の外表面に形成した条痕溝間の頂部が若干摩耗し、条痕溝の深さが小さくなっても、焼結部材の空孔中に入り込んだオイルの存在によって、条痕溝の保油量の減少が抑制され、その結果、スカート部外表面と気筒内壁面との間のスカッフの発生が長期間に亘って防止される。

次に、請求項２に記載の発明によれば、前記焼結部材を隣接する条痕溝間の頂部を含んで条痕溝の表面に露出させたから、ピストンスカート部はこの焼結部材で（すなわち、隣接する条痕溝間の頂部で）気筒内壁面と摺接することになる。ここで、焼結部材は、一般に、ピストンの母材であるアルミ合金よりも硬度が大きく耐摩耗性に優れるから、たとえピストンが長期使用されても、条痕溝間の頂部が摩耗し難くなり、条痕溝の深さの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝の保油量の減少が抑制される。

次に、請求項３に記載の発明によれば、前記条痕溝間の頂部を平坦なプラトー状としたから、ピストンスカート部は気筒内壁面と面で摺接することになる。これに対し、前記条痕溝の頂部を例えば鋭角な頂状としたときには、ピストンスカート部は気筒内壁面と線で摺接することになる。したがって、ピストンスカート部と気筒内壁面との摺接によって条痕溝の頂部に作用する単位面積あたりの圧力が低減し、この点からも、条痕溝間の頂部が摩耗し難くなり、条痕溝の深さの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝の保油量の減少が抑制される。

次に、請求項４に記載の発明によれば、前記焼結部材をスカート部の一部分に鋳包んだから、ピストンが徒に重くなることが回避されて、ピストンの軽量化の要請に反することがない。

次に、請求項５に記載の発明によれば、前記焼結部材をスカート部の外表面と気筒内壁面との間の面圧が他よりも高くなる部分に鋳包んだから、特に他の部分に比べて条痕溝間の頂部が摩耗する傾向が大きい部分において、条痕溝の保油量減少抑制効果ひいてはスカッフ発生防止効果が得られることとなる。

次に、請求項６に記載の発明によれば、前記スカート部がピン穴の位置の近傍で外方への膨出量が最大となる樽形状をしている場合に、換言すれば、ピストンが気筒内を往復動する際にピストンヘッドがスラスト側又は反スラスト側に傾くように首振り動作をする場合に、前記焼結部材をスラスト側及び反スラスト側においてピン穴の中心よりもピストンヘッド寄りの部分に鋳包んだから、特に他の部分に比べて面圧が高くなり、条痕溝間の頂部が摩耗する傾向が大きい部分において、条痕溝の保油量減少抑制効果ひいてはスカッフ発生防止効果が得られることとなる。

次に、請求項７に記載の発明によれば、前記焼結部材の空孔率を１０％以下としたから、条痕溝の保油量減少抑制効果を十分発揮しながら、焼結部材の硬度も十分に保つことができる。

次に、請求項８に記載の発明によれば、スカート部の外表面に固体潤滑材を被覆したから、ピストンの初期なじみ性が改善され、エンジンの初期の運転においてピストンの潤滑性が向上する。ここで、固体潤滑材の好ましい例としては、黒鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等を含有したポリアミドイミド系の樹脂コーティングを挙げることができる。以下、発明の最良の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１０のピストン１は、上部にシリンダヘッド１１が固定されたシリンダブロック１２の気筒内（気筒内壁面に符号１３を付す）に上下に往復動自在に配置されている。ピストン１はピストンピン１５でコンロッド１４の上端部と連結されており、コンロッド１４の下端部はクランク軸（図示せず）に連結されている。ピストン１の上部には上方から順に２本のピストンリング１６ａ，１６ｂ及び１本のオイルリング１６ｃが嵌挿されている。

図２に示すように、ピストン１は、頂面を提供するピストンヘッド２の直下方に、ピストンリング１６ａ，１６ｂ及びオイルリング１６ｃを嵌挿するためのリング溝３ａ，３ｂ，３ｃが形成されていると共に、オイルリング溝３ｃ（ないしオイルリング１６ｃ）よりも下側（クランク軸側）に、気筒内壁面１３と摺接するスカート部４が形成されている。図３及び図４に示すように、スカート部４の内側には、ピストンピン１５を支持するための支持部５がピストンヘッド２の下面から垂下して形成され、支持部５にはピストンピン１５が挿通するピン穴６が設けられている。

図１、図３及び図４から明らかなように、本実施形態においては、ピストン１は、軽量化の要請のために、スラスト側及び反スラスト側にのみスカート部４が設けられており、また、アルミ合金を母材とする鋳造物である。そして、図２に示したように、スカート部４の外表面に、周方向に延びる複数の条痕溝７…７が加工形成されている。さらに、図２〜図４に示したように、スカート部４に焼結部材８が鋳包まれ、前記条痕溝７…７は、図２から明らかなように、スカート部４において、前記焼結部材８が鋳包まれた部分（鋳包み部）Ａと、鋳包まれていない部分（非鋳包み部）Ｂとに亘って、連続して形成されている（なお、図２において、符号Ｂは、非鋳包み部の一部分のみを指している）。

焼結部材８はスカート部４の一部分に鋳包まれている。図５を参照して、焼結部材８がスカート部４のどの部分に鋳包まれているかを説明する。図５に例示したように、本実施形態においては、ピストン１のスカート部４はピン穴６（ないしピストンピン１５）の位置の近傍で外方への膨出量が最大となる樽形状をしている。そして、図５（ａ）に示すように、ピストン１は、下降する膨張行程ではピストンヘッド２がスラスト側に傾くように首を振り、図５（ｂ）に示すように、上昇する排気工程ではピストンヘッド２が反スラスト側に傾くように首を振る首振り動作をする。その場合に、図５（ａ）に符号アで示したように、スラスト側においてピン穴６の中心Ｏよりもピストンヘッド２寄りの部分が、他の部分に比べて、スカート部４の外表面と気筒内壁面１３との間の接触面圧が高い部分である。また、図５（ｂ）に符号イで示したように、反スラスト側においてピン穴６の中心Ｏよりもピストンヘッド２寄りの部分が、他の部分に比べて、スカート部４の外表面と気筒内壁面１３との間の接触面圧が高い部分である。そして、焼結部材８はスカート部４のこの高面圧部分ア、イを狙って鋳包まれているのである。

図６（ａ）に符号ウで例示するように、焼結部材８をスカート部４の外表面に露出するように鋳包んでもよいし、図７（ａ）に符号エで例示するように、焼結部材８をスカート部４の外表面に露出しないように鋳包んでもよい。焼結部材８をスカート部４の外表面に露出するように鋳包んだ場合は（状態ウ）、図６（ｂ）に示すように、条痕溝７…７は、焼結部材８に対して形成される。したがって、条痕溝７…７の表面に焼結部材８が常に露出することとなる。一方、焼結部材８をスカート部４の外表面に露出しないように鋳包んだ場合は（状態エ）、図７（ｂ）に示すように、条痕溝７…７は、焼結部材８を覆ったアルミ合金に対して形成される。その場合に、条痕溝７…７の底部が必ず焼結部材８に到達するように形成される。これにより、条痕溝７…７の頂部７ａの表面に、ピストン１の母材であるアルミ合金が露出し、条痕溝７…７の底部の表面に焼結部材８が露出することとなる。

図８及び図９を参照して、ピストン１のスカート部４に条痕溝７を形成する方法を説明する。すなわち、ピストン１のスカート部４に対し、条痕溝形成工具５０の刃先を当接させ、ピストン１を往復動方向を軸として回転させながら、条痕溝形成工具５０を一定の速度で往復動方向（矢印方向）に移動させることにより、スカート部４の外表面に条痕溝７を加工成形する。このような加工方法により、スカート部４には、条痕溝形成工具５０の刃先の断面形状（図例はＵ字状）を有する条痕溝７が周方向に亘って螺旋状に形成される。このとき、条痕溝７の最大深さＤ（図１０参照）が一定となるように、樽形状のスカート部４の外表面に対して工具５０の位置を調整する。また、工具５０の往復動方向の移動速度を調整することにより、隣接する条痕溝７，７の間隔つまり条痕溝７のピッチＰ（図１０参照）を一定にすることができる。

その場合に、図８に示したように、隣接する条痕溝７，７同士がオーバーラップするように条痕溝７，７を形成すると、条痕溝７，７間の頂部７ａを鋭角な頂状とすることができ（図１０（ａ）参照）、一方、図９に示したように、隣接する条痕溝７，７同士が間隔を空けるように条痕溝７，７を形成すると、条痕溝７，７間の頂部７ａを平坦なプラトー状とすることができる（図１０（ｂ）参照）。なお、図１０（ｂ）には、プラトー部分の幅を符号Ｗｐで示した。

なお、プラトー部分の幅Ｗｐと条痕溝７のピッチＰとの関係は、例えば、０．２＜（Ｗｐ／Ｐ）≦０．８が好ましい。０．２以下の場合は、プラトー部分による摩擦を下げる効果が不十分となる。一方、０．８を超えて大きい場合は、スカート部４の外表面が平滑過ぎて、気筒内壁面１３に対するスカート部４の馴染み性（微小摩耗による形状の合い沿い性）が不足し、スカッフを生じる可能性が高くなる。

図１１は、条痕溝７の構成の第１の実施形態を示す拡大図である。この例では、焼結部材８が隣接する条痕溝７，７間の頂部７ａを含んで条痕溝７の全部分で条痕溝７の表面に露出し（図６（ｂ）参照）、焼結部材８で構成される条痕溝７，７間の頂部７ａが鋭角な頂状とされている（図８参照）。焼結部材８の空孔オ…オが条痕溝７の表面に露出している。

図１２は、条痕溝７の構成の第２の実施形態を示す拡大図である。この例では、焼結部材８が隣接する条痕溝７，７間の頂部７ａを含んで条痕溝７の全部分で条痕溝７の表面に露出し（図６（ｂ）参照）、焼結部材８で構成される条痕溝７，７間の頂部７ａが平坦なプラトー状とされている（図９参照）。焼結部材８の空孔オ…オが条痕溝７の表面に露出している。

図１３は、条痕溝７の構成の第３の実施形態を示す拡大図である。この例では、焼結部材８が条痕溝７の底部でのみ条痕溝７の表面に露出し（図７（ｂ）参照）、ピストン１の母材であるアルミ合金カで構成される条痕溝７，７間の頂部７ａが鋭角な頂状とされている（図８参照）。焼結部材８の空孔オ…オが条痕溝７の表面に露出している。また、アルミ合金カが焼結部材８の空孔オ…オに咬み込んで焼結部材８に機械的に結合している。これにより、アルミ合金カは、焼結部材８の空孔オ…オに入り込んでいるので、アンカー効果が得られ、条痕溝７，７間の頂部７ａが脱落し難くなっている。

図１４は、条痕溝７の構成の第４の実施形態を示す拡大図である。この例では、焼結部材８が条痕溝７の底部でのみ条痕溝７の表面に露出し（図７（ｂ）参照）、ピストン１の母材であるアルミ合金カで構成される条痕溝７，７間の頂部７ａが平坦なプラトー状とされている（図９参照）。焼結部材８の空孔オ…オが条痕溝７の表面に露出している。また、アルミ合金カが焼結部材８の空孔オ…オに咬み込んで焼結部材８に機械的に結合している。これにより、アルミ合金カは、焼結部材８の空孔オ…オに入り込んでいるので、アンカー効果が得られ、条痕溝７，７間の頂部７ａが脱落し難くなっている。

ここで、焼結部材８の空孔率は１０％以下とされている。つまり、焼結部材８は、体積率で１０％以下の空孔オ…オを有している。また、スカート部４の外表面には固体潤滑材（黒鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等を含有したポリアミドイミド系の樹脂コーティング等）が被覆されている。

以上のように、本実施形態においては、エンジン１０の気筒内壁面１３と摺接するスカート部４の外表面に複数の条痕溝７…７が周方向に形成されたエンジン１０のピストン１において、前記ピストン１がアルミ合金を母材とする場合に、換言すれば、ピストンスカート部４の外表面に形成した条痕溝７…７間（より詳しくは、隣接する条痕溝７，７間）の頂部７ａが摩耗し易い場合に、前記スカート部４に焼結部材８を鋳包むと共に、前記スカート部４における前記焼結部材８の鋳包み部と非鋳包み部とに亘って連続する条痕溝７を形成し、この条痕溝７の表面に前記焼結部材８を露出させたから（図１１〜図１４参照）、条痕溝７に溜まったオイルが焼結部材８と接触することとなる。ここで、焼結部材８は、一般に、Ｆｅ−Ｃ系あるいはＦｅ−Ｃ−Ｃｕ系の原料粉末を圧粉成形し、焼結することにより得られるもので、空孔オ（図１１〜図１４参照）を有するから、焼結部材８と接触したオイルは焼結部材８の空孔オ中に入り込むこととなる。したがって、ピストン１の長期使用に伴い、たとえピストンスカート部４の外表面に形成した条痕溝７，７間の頂部７ａが若干摩耗し、条痕溝７の深さＤが小さくなっても、焼結部材８の空孔オ中に入り込んだオイルの存在によって、条痕溝７の保油量の減少が抑制され、その結果、スカート部４の外表面と気筒内壁面１３との間のスカッフの発生が長期間に亘って防止される。また、条痕溝７が焼結部材８の鋳包み部Ａと非鋳包み部Ｂとに亘って連続しており（図２参照）、その場合に、非鋳包み部Ｂは鋳包み部Ａよりも気筒内壁面１３との接触面圧が小さいので（焼結部材８は、スカート部４の外表面と気筒内壁面１３との間の接触面圧が高い高面圧部分ア、イに鋳包まれている）、焼結部材８の非鋳包み部Ｂに形成された条痕溝７の部分は鋳包み部Ａに形成された条痕溝７の部分よりも摩耗し難く、その結果、焼結部材８の非鋳包み部Ｂに形成された条痕溝７の部分から鋳包み部Ａに形成された条痕溝７の部分へ次々とオイルが補給され、焼結部材８の空孔オが常にオイルで満たされた状態に保たれる。

なお、焼結部材８の原料粉末の大きさは、空孔サイズを小さくするため、３２５メッシュの篩を通過する粉末とすることが好ましい。３２５メッシュオーバーの粒子（３２５メッシュの篩を通過しない粒子）が存在すると、所望の空孔サイズの圧粉体を得ることが困難となる場合がある。この点、３２５メッシュアンダーの粒子（３２５メッシュの篩を通過する粒子）であれば、所望の空孔サイズの圧粉体を得ることが容易となる。また、前記空孔の大きさは、構造部材としての焼結部材８の強度確保の観点から、直径１０μｍ以下であることが望ましい。また、焼結部材８の密度は、６．８〜７．２ｇ／ｃｍ^３が望ましく、硬さは、加工性や耐摩耗性を考慮して、ＨＢ１５０〜２５０程度の硬さであることが望ましい。

また、焼結部材８の原料粉末は、押型中へ充填し、２〜８トン／ｃｍ^２でプレスにより圧縮成型する。成型された圧粉体を８５０〜１１５０℃で前焼結したのち、密度を高めるため、４〜８トン／ｃｍ^２で再加圧し、１１００〜１２５０℃で焼結する。その場合、焼結雰囲気は還元雰囲気とすることが焼結促進の観点から好ましい。

また、前記焼結部材８を隣接する条痕溝７，７間の頂部７ａを含んで条痕溝７の表面に露出させると（図１１、図１２参照）、ピストンスカート部４はこの焼結部材８で（すなわち、隣接する条痕溝７，７間の頂部７ａで）気筒内壁面１３と摺接することになる。ここで、焼結部材８は、一般に、ピストン１の母材であるアルミ合金よりも硬度が大きく耐摩耗性に優れるから、たとえピストン１が長期使用されても、条痕溝７，７間の頂部７ａが摩耗し難くなり、条痕溝７の深さＤの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝７の保油量の減少が抑制される。

また、前記条痕溝７，７間の頂部７ａを平坦なプラトー状とすると(図１２、図１４参照)、ピストンスカート部４は気筒内壁面１３と面で摺接することになる。これに対し、前記条痕溝７の頂部７ａを鋭角な頂状とすると(図１１、図１３参照)、ピストンスカート部４は気筒内壁面１３と線で摺接することになる。したがって、ピストンスカート部４と気筒内壁面１３との摺接によって条痕溝７の頂部７ａに作用する単位面積あたりの圧力が実施形態２及び４において低減し、この点からも、条痕溝７，７間の頂部７ａが摩耗し難くなり、条痕溝７の深さＤの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝７の保油量の減少が抑制される。

また、前記焼結部材８をスカート部４の一部分に鋳包んだから（図２参照）、ピストン１が徒に重くなることが回避されて、ピストン１の軽量化の要請に反することがない。

また、前記焼結部材８をスカート部４の外表面と気筒内壁面１３との間の面圧が他よりも高くなる部分ア、イに鋳包んだから（図５参照）、特に他の部分に比べて条痕溝７，７間の頂部７ａが摩耗する傾向が大きい部分ア、イにおいて、条痕溝７の保油量減少抑制効果ひいてはスカッフ発生防止効果が得られることとなる。

また、前記スカート部４がピン穴６の位置の近傍で張り出し量が最大となる樽形状をしている場合に、換言すれば、ピストン１が気筒内を往復動する際にピストンヘッド２がスラスト側又は反スラスト側に傾くように首振り動作をする場合に、前記焼結部材８をスラスト側及び反スラスト側においてピン穴６の中心Ｏよりもピストンヘッド２寄りの部分ア、イに鋳包んだから（図５参照）、特に他の部分に比べて面圧が高くなり、条痕溝７，７間の頂部７ａが摩耗する傾向が大きい部分ア、イにおいて、条痕溝７の保油量減少抑制効果ひいてはスカッフ発生防止効果が得られることとなる。

また、前記焼結部材８の空孔率を１０％以下としたから、条痕溝８の保油量減少抑制効果を十分発揮しながら、焼結部材８の硬度も十分に保つことができる。

また、スカート部４の外表面に固体潤滑材を被覆したから、ピストン１の初期なじみ性が改善され、エンジン１０の初期の運転においてピストン１の潤滑性が向上する。

条痕７は、スカート部４の表面と気筒内壁面１３との間のスカッフ防止を目的として形成されるが、このためには一般に、条痕７のピッチＰを１００μｍから５００μｍの範囲内にするとともに、条痕７の最大深さＤを１μｍ以上にすればよいとされる。条痕７の形状を、このような条件に適合させることで、条痕７により保持されるオイル量が、スカッフを防止可能な量となり、スカッフ防止が図れるものと考えられる。より好ましくは、条痕７のピッチＰが１００μｍから２００μｍの範囲内であれば、条痕７の最大深さＤは２μｍ以上が好ましく、条痕７のピッチＰが２００μｍから５００μｍの範囲内であれば、条痕７の最大深さＤは１μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは、２０μｍ以下）とすることが好ましい。

なお、条痕７のピッチＰを１００μｍより小さくすると、スカート部４の外表面において螺旋状に形成される条痕７を加工する際の条痕７全体の長さが極めて長くなるため、条痕７成形のための加工処理時間が長くなり、生産性が悪化し、条痕７のピッチＰを５００μｍより大きくすると、必然的に条痕７の幅も広くなり、先の細い条痕加工具５０の刃による単位時間当たりの切削量が増大し、このような刃５０の加工負荷の増大により生産性が悪化する。また、条痕７の最大深さＤを３０μｍ以上にしてもスカッフ防止効果の増大は望めず、加工上の観点から生産性が悪化する。

なお、本実施形態では、１本の条痕７がスカート部４の外周に螺旋状となるよう形成したが、１本の条痕７をスカート部４外周に沿って円を描くように形成し、このような条痕７をスカート部４表面に対し往復動方向に亘って複数本配置するとともに、これら複数本の条痕７の間隔が所定のピッチ毎となるよう形成してもよい。

なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の変更や改良を加えることができる。例えば、以上の実施形態においては、条痕７の溝の形状を、スカート部４表面においてピストン１の往復動方向断面から見て、Ｕ字状としたが、本発明は、これような形状に限定されるものではなく、断面がＶ字状で、同様に頂状や平面状の頂部７ａを有する条痕７にも適応可能である。また、本実施形態では、ガソリンを燃料とする火花点火式エンジンについて適用したが、軽油を燃料とする高圧縮比を有するディーゼルエンジンのピストンにおいても適用可能である。

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、たとえ条痕溝間の頂部が若干摩耗し、条痕溝の深さが小さくなっても、条痕溝の保油量の減少を抑制することが可能な技術であるから、エンジンの気筒内壁面と摺接するピストンの潤滑の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。

本発明の最良の実施形態に係るエンジンのピストンをスラスト側及び反スラスト側と直交する側から見た正面図である。 前記ピストンをスラスト側又は反スラスト側から見た側面図である。 図２の矢印III−IIIに沿う断面図である。 前記ピストンの底面図である。 前記ピストンのスカート部が樽形状をしている場合に、（ａ）は膨張行程でピストンヘッドがスラスト側に首を振り、（ｂ）は排気工程でピストンヘッドが反スラスト側に首を振る動作をすることの説明図である。 前記ピストンのスカート部に焼結部材をスカート部外表面に露出するように鋳包んだ状態を示す拡大断面図であって、（ａ）は条痕溝の形成前、（ｂ）は条痕溝の形成後である。 前記ピストンのスカート部に焼結部材をスカート部外表面に露出しないように鋳包んだ状態を示す拡大断面図であって、（ａ）は条痕溝の形成前、（ｂ）は条痕溝の形成後である。 前記ピストンのスカート部に条痕溝間の頂部が鋭角な頂状となるように条痕溝を形成する方法の説明図である。 前記ピストンのスカート部に条痕溝間の頂部が平坦なプラトー状となるように条痕溝を形成する方法の説明図である。 前記条痕溝の各部の寸法の説明図であって、(ａ)は条痕溝間の頂部が鋭角な頂状の場合、(ｂ)は条痕溝間の頂部が平坦なプラトー状の場合である。 前記条痕溝の構成の第１の実施形態（焼結部材が条痕溝の全部分で条痕溝の表面に露出し、条痕溝間の頂部が鋭角な頂状の場合）を示す拡大図である。 前記条痕溝の構成の第２の実施形態（焼結部材が条痕溝の全部分で条痕溝の表面に露出し、条痕溝間の頂部が平坦なプラトー状の場合）を示す拡大図である。 前記条痕溝の構成の第３の実施形態（焼結部材が条痕溝の底部でのみ条痕溝の表面に露出し、条痕溝間の頂部が鋭角な頂状の場合）を示す拡大図である。 前記条痕溝の構成の第４の実施形態（焼結部材が条痕溝の底部でのみ条痕溝の表面に露出し、条痕溝間の頂部が平坦なプラトー状の場合）を示す拡大図である。

符号の説明

１ ピストン
２ ピストンヘッド
４ スカート部
６ ピン穴
７ 条痕溝
７ａ 頂部
８ 焼結部材
１０ エンジン
１３ 気筒内壁面
５０ 条痕溝形成工具
Ａ 鋳包み部
Ｂ 非鋳包み部
Ｄ 条痕溝最大深さ
Ｏ ピン穴の中心
Ｐ 条痕溝ピッチ
Ｗｐ プラトー部分の幅
ア スラスト側のスカート部で接触面圧が他よりも高い部分
イ 反スラスト側のスカート部で接触面圧が他よりも高い部分
ウ 焼結部材がスカート部外表面に露出するように鋳包まれた状態
エ 焼結部材がスカート部外表面に露出しないように鋳包まれた状態
オ 焼結部材の空孔
カ アルミ合金（ピストンの母材）

Claims (8)

1. エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、
   前記ピストンはアルミ合金を母材とし、
   前記スカート部に焼結部材が鋳包まれ、
   前記スカート部における前記焼結部材の鋳包み部と非鋳包み部とに亘って連続する条痕溝が形成され、
   この条痕溝の表面に前記焼結部材が露出していることを特徴とするエンジンのピストン。
2. 請求項１に記載のエンジンのピストンであって、
   前記焼結部材は隣接する条痕溝間の頂部を含んで条痕溝の表面に露出していることを特徴とするエンジンのピストン。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンのピストンであって、
   前記条痕溝間の頂部はプラトー状であることを特徴とするエンジンのピストン。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、
   前記焼結部材はスカート部の一部分に鋳包まれていることを特徴とするエンジンのピストン。
5. 請求項４に記載のエンジンのピストンであって、
   前記スカート部の一部分はスカート部の外表面と気筒内壁面との間の接触面圧が他よりも高い部分であることを特徴とするエンジンのピストン。
6. 請求項５に記載のエンジンのピストンであって、
   前記スカート部はピン穴の位置の近傍で外方への膨出量が最大となる樽形状をしており、
   前記接触面圧が他よりも高い部分はスラスト側及び反スラスト側においてピン穴の中心よりもピストンヘッド寄りの部分であることを特徴とするエンジンのピストン。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、
   前記焼結部材の空孔率は１０％以下であることを特徴とするエンジンのピストン。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、
   前記スカート部の外表面に固体潤滑材が被覆されていることを特徴とするエンジンのピストン。

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