JP2013167209A - 内燃機関のピストン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性を有し、かつ、十分な結合性を有する固体潤滑被膜を備えた内燃機関のピストン等を提供する。
【解決手段】条痕７ａ，８ａが形成された各スカート部７，８に固体潤滑被膜１０を有する内燃機関のピストン１につき、とりわけ、被膜界面１０ａの固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下となるように構成すると共に、当該被膜界面１０ａから被膜表面１０ｂにかけて固体潤滑剤１２の含有量を連続的に増大させ、被膜表面１０ｂの固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％となるように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車の内燃機関に適用される内燃機関のピストンとその製造方法であって、主として、スカート部表面に形成する複層固体潤滑被膜に関する。

複層固体潤滑被膜が形成される従来の内燃機関のピストンとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、従来では、摩耗量の少ない組成を有する第１固体潤滑被膜が下層に形成され、摩耗量の多い組成を有する第２固体潤滑被膜が上層に形成されることによって、スカート部に残る条痕の凹凸を低減し、これによって、フリクションの低減化を図っている。

特開２０１０−２１６３６２号公報

しかしながら、前記従来のピストンでは、異なる固体潤滑被膜を重ねて形成していることから、各層間の結合力が十分に確保できず、剥離しやすくなってしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、前記従来の内燃機関のピストンの技術的課題に鑑みて案出されたものであって、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性を有し、かつ、十分な結合性を有する固体潤滑被膜を備えた内燃機関のピストン等を提供することを目的としている。

本願発明は、スカート部に固体潤滑被膜が形成される内燃機関のピストンであって、とりわけ、前記固体潤滑被膜が、結合樹脂である樹脂と、該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤を含有し、前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０ｗｔ％以下となるように設定される一方、前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０〜９５ｗｔ％となるように設定され、前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が連続的に変化するように構成されていることを特徴としている。

なお、前記固体潤滑被膜の組成としては、結合樹脂としてポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂の少なくとも１種を含め、固体潤滑剤として少なくとも二硫化モリブデンを含めることが望ましい。

また、前記固体潤滑被膜は、前記ピストンを成形及び加工する工程と、前記スカート部に、結合材である樹脂と該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤とを含有する被膜組成物を塗布する工程と、前記固体潤滑剤が乾燥する前に、前記ピストンを軸心周りに回転させる工程と、前記被膜組成物を焼成する工程と、によって形成することができる。

さらに、前記固体潤滑被膜は、前記スカート部の表面に、固体潤滑剤の含有量が５０ｗｔ％以下となる第１被膜組成物と、固体潤滑剤の含有量が５０〜９５ｗｔ％となる第２被膜組成物とを、複数のスプレーをもって同時に塗布することによっても形成することができる。

本願発明によれば、単一の被膜組成物の含有成分の分布を、被膜界面は固体潤滑剤が少なく、被膜表面は固体潤滑剤が多くなるように調整して被膜形成を行うようにしたことで、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性との両立を図ることができる。これにより、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性を有し、かつ、十分な結合性を有する固体潤滑被膜を備えたピストンを得ることができる。

なお、このピストンを製造するにあたっては、被膜組成物の含有成分の比重差を利用し、遠心力によって前記含有成分の分布調整を行う方法を採ることで、ピストンを回転させるのみの簡易な方法をもって所望とする構成を有する固体潤滑被膜が得られる。これにより、良好な生産性や製造コストの低廉化に供される。

また、前記ピストンを製造するにあたって、前記複数の被膜組成物を同時に塗布することによって固体潤滑被膜を形成する方法を採った場合には、特に、当該被膜中における固体潤滑剤の濃度分布を任意に変更することが可能となり、より汎用性の高い被膜の形成に供される。

本発明に係るピストンを内燃機関に適用した状態を示す要部縦断面図である。 同ピストンの半断面図である。 図２に示すスカート部の要部拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るピストンの製造工程の工程順を表した工程図である。 同実施形態に係る被膜形成塗料の塗布態様を表した概略図である。 図４に示す遠心分離処理工程の処理態様を表した概略図である。 遠心分離処理の回転数と回転速度との関係を表したグラフである。 固体潤滑被膜中の含有成分の分布を示し、（ａ）は遠心分離処理前、（ｂ）は遠心分離処理後の状態を表した概略図である。 同実施形態の変形例に係るピストン製造工程の工程順を表した概略図である。 同変形例に係る被膜形成塗料の塗布態様を表した概略図である。 本発明の第２実施形態に係るピストンの製造工程の工程順を表した工程図である。 同実施形態に係る各被膜形成塗料の塗布態様及びその塗布量等について表した概略図である。 被膜形成塗料の塗布時にピストンの回転速度を変化させたときの膜厚位置と固体潤滑剤の濃度との関係を表したグラフである。

以下に、本発明に係る内燃機関のピストン等の各実施形態について、図面に基づいて詳述する。なお、下記の各実施形態では、当該ピストン等を自動車用エンジンのピストンについて適用した例を基に説明する。

本発明に係るピストン１は、図１に示すように、シリンダブロック２に形成されたほぼ円筒状のシリンダ壁３に対し摺動自在に設けられ、該シリンダ壁３と図外のシリンダヘッドとの間に燃焼室Ｃを形成するようになっていて、ほぼ径方向に沿って挿通されるピストンピン４に連結されるコンロッド５を介して図外のクランクシャフトに連係されている。

このピストン１は、全体が例えばＡＣ８ＡなどＡｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金材をもってほぼ円筒状に一体に鋳造され、図１、図２に示すように、冠面６ａ上に前記燃焼室Ｃを画成する冠部６と、該冠部６の下端側外周に一体に設けられた一対のスラスト側スカート部７及び反スラスト側スカート部８と、該各スカート部７，８の周方向の両端部に接続される一対のエプロン部９，９と、を備えている。

前記冠部６は、比較的厚肉に形成された円盤状を呈し、冠面６ａには、図外の吸排気弁との干渉の回避に供するバルブリセス（図示外）が穿設されている。また、この冠部６の外周部には、プレッシャリングやオイルリングなど３つのピストンリングＰＬ１〜ＰＬ３の保持に供するリング溝６ｂ〜６ｄが切欠形成されている。

前記各スカート部７，８は、ピストン１の軸心を中心として左右対称に配置され、比較的薄肉の厚さ幅をもって横断面ほぼ円弧状となるように形成されている。そして、スラスト側スカート部７については、膨張行程時などにおいてピストン１が下降ストロークした際に、コンロッド５の角度との関係からシリンダ壁３に対し傾きながら圧接する一方、反スラスト側スカート部８については、圧縮行程時などにおいてピストン１が上昇ストロークした際に、シリンダ壁３に対し反対に傾きながら圧接することとなる。なお、前記各スカート部７，８のシリンダ壁３に対する圧接荷重については、燃焼圧力を受けてシリンダ壁３に圧接する前記スラスト側スカート部７の方が大きくなる。

また、前記各スカート部７，８の表面には、図１、図３に示すように、周知の条痕７ａ，８ａが設けられていて、当該各条痕７ａ，８ａが設けられているスカート部７，８の表面には、所定の被膜組成物によって構成される固体潤滑被膜１０が形成されている。この固体潤滑被膜１０の被膜組成物は、主として、結合樹脂（バインダー）１１と、該結合樹脂１１よりも比重の大きい固体潤滑剤１２と、によって構成される。

ここで、前記固体潤滑被膜１０は、図３に示すように、各スカート部７，８の表面に接触する界面（各スカート部７，８の表面から厚さｔ＝１μｍの範囲をいい、以下では単に「被膜界面」と呼称する。）１０ａにおいては、固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下（結合樹脂１１の含有量が５０ｗｔ％以上）となるように設定される一方、シリンダ壁３に摺接する表面（前記被膜界面１０ａよりも外側をいい、以下では単に「被膜表面」と呼称する。）１０ｂにおいては、固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％（結合樹脂１１の含有量が５〜５０ｗｔ％以上）となるように設定されている。そして、結合樹脂１１には、耐熱性、耐摩耗性及び密着性に優れるエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）のうち少なくとも１種が使用されると共に、固体潤滑剤１２には、少なくとも二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）が含まれる。

なお、被膜界面１０ａにおいて固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下となるように設定したのは、前記従来の特許公開公報（特開２０１０−２１６３６２号公報）に記載されているように、結合樹脂１１の含有量を多くすることで密着性の向上が図れるためである一方、被膜表面１０ｂにおいて固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％となるように設定したのは、固体潤滑剤１２の含有量が９５ｗｔ％を超える、すなわち結合樹脂の含有量が５ｗｔ％未満になると結合力の低下によって密着性が低下してしまい、反対に固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％未満になると初期馴染み性が低下してしまうこととなるためである。

そして、以上のようにして構成される前記被膜組成物は、有機溶剤によって希釈され、塗料としてピストン１に塗布される。すなわち、ピストン１（前記両スカート部７，８）の外周面に、前記被膜組成物が塗布され、これを焼成し硬化させることによって、前記固体潤滑被膜１０が形成されることとなる。

また、前記被膜組成物を調整するには、例えば、結合樹脂１１に有機溶剤を配合し、その樹脂溶液に固体潤滑剤１２を加え、必要に応じてさらに硬質粒子を添加して、ビーズミル等を用いて混合分散すればよい。なお、この際には、結合樹脂１１と固体潤滑剤１２と硬質粒子との配合量が合わせて１００ｗｔ％となるように調整する。

以下、図４〜図８に基づいて前記ピストン１の製造方法について説明する。

まず、鋳造など所定の製法によりピストン１を成形し、その後、切削加工により前記両スカート部７，８に条痕７ａ，８ａを形成する（図４に示す加工工程Ｓ１）。続いて、当該ピストン１をスチーム洗浄により水洗して、表面に付着している加工潤滑剤等を除去した後に、これを乾燥させる（図４に示す洗浄工程Ｓ２）。

次に、この洗浄・乾燥したピストン１の両スカート部７，８の表面に、エアスプレーによって、前記被膜組成物を所定の有機溶剤に溶かしてなる被膜形成塗料１０ｘを塗布する（図４に示す被膜形成工程Ｓ３）。具体的には、図５に示すように、前記洗浄等されたピストン１を回転台２１に載置し、当該回転台２１を回しながらタンク２０ａに注入された被膜形成塗料１０ｘをスプレーガン２０によって噴霧することで、前記各条痕７ａ，８ａが形成されたスカート部７，８の表面に、当該被膜形成塗料１０ｘを塗布する。

続いて、この被膜形成塗料１０ｘが塗布されたピストン１を、後述する所定条件にて回転させることによって、被膜組成物の遠心分離処理を行う（図４に示す遠心分離処理工程Ｓ４）。なお、ここでいう遠心分離処理とは、例えば数千、数万×ｇ（重力加速度）を発生させて行ういわゆる通常の遠心分離とは異なり、前記塗料１０ｘが飛散（離脱）しない程度の極低い回転数で行う処理をいう。具体的には、図６に示すように、いわゆる遠心機のような回転装置（図示外）に取り付けられる治具３０に前記塗料１０ｘ塗布後のピストン１を固定して、前記治具３０を介して伝達される回転力をもって、当該ピストン１をその軸心Ｏ周りに回転させる。

すると、かかる回転（処理）前には図７（ａ）に示すように結合樹脂１１と固体潤滑剤１２とがほぼ均一な分布となっていた被膜形成塗料１０ｘにおいて、比重の小さい結合樹脂１１（ＰＡＩ比重：１．４９）と比重の大きい固体潤滑剤１２（ＭｏＳ₂比重：４．８０）とが遠心力によって分離されることとなる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、前記被膜界面１０ａに結合樹脂１１が、前記被膜表面１０ｂに固体潤滑剤１２が、それぞれ偏った状態となる。

これによって、被膜界面１０ａには結合樹脂１１の含有量が多く、当該被膜界面から被膜表面１０ｂにかけて結合樹脂１１の含有量が減少すると共に固体潤滑剤１２の含有量が増大し、被膜表面１０ｂには固体潤滑剤１２の含有量が多くなるといった構成が得られる。換言すれば、被膜形成塗料１０ｘが、被膜界面１０ａは固体潤滑剤１２の含有量が小さく（５０ｗｔ％以下）、また、被膜表面１０ｂは固体潤滑剤１２の含有量が大きく（５０〜９５ｗｔ％）、かつ、被膜界面１０ａから被膜表面１０ｂにかけて結合樹脂１１及び固体潤滑剤１２の含有量が連続的に変化するように構成されることとなる。

ここで、上記遠心分離処理の条件は、所定の式により求められる図８に示す曲線Ｐにより決定される。すなわち、この曲線Ｐは、被膜界面１０ａの厚さｔが前記１μｍとなるように設定した場合におけるピストン１の回転数Ｒとその回転時間Ｔとの関係を表したものである。なお、この曲線Ｐの範囲を、２００〜１０００ｒｐｍに設定した理由は、２００ｒｐｍ以下では回転時間ｔが長くなり過ぎてしまい、反対に１０００ｒｐｍ以上になるとピストン１に塗着している前記塗料１０ａそのものが離脱してしまうこととなるためである。

かかる観点から、回転時間ｔが長くなり過ぎず、かつ、塗料１０ｘそのものが離脱するリスクを伴わない回転数Ｒとしては、３００〜５００ｒｐｍが最適であると考えられる。３００ｒｐｍから回転時間ｔが大きく短縮でき、また、６００ｒｐｍ以上は、塗料１０ａの離脱のリスクの増大に対して得られる回転時間ｔの短縮量が小さいからである。

続いて、最後に、上述の遠心分離処理を終えた被膜形成塗料１０ｘについて焼成を行う（図４に示す焼成工程Ｓ５）。具体的には、前記遠心分離処理完了後のピストン１を乾燥炉に投入して、１８０℃で３０分あるいは２００℃で２０分等の条件で加熱することによって、被膜形成塗料１０ｘについて、前記有機溶剤を揮発させつつ前記被膜組成物を硬化させて、前記固体潤滑被膜１０を形成する。

以上のように、本実施形態では、単一の被膜組成物につき、その含有成分の比重差を利用して前記遠心分離処理を行うことにより前記固体潤滑被膜１０を形成するようにしたことから、当該固体潤滑被膜１０につき、被膜界面１０ａには結合樹脂１１の含有量が多く（固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下（結合樹脂１１の含有量が５０ｗｔ％以上））、被膜表面１０ｂには固体潤滑剤１２の含有量が多くなる（固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％）分布を得ることができる。これにより、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性とを兼ね備えた固体潤滑被膜を有するピストンを得られる。

また、かかる固体潤滑被膜１０の形成にあたって、前記遠心分離処理により前記含有成分の分布の調整を行うようにしたことから、前記被膜組成物（被膜形成塗料１０ｘ）を塗布したピストン１を回転させるだけの極めて簡易な方法をもって、所望とする固体潤滑被膜を形成することが可能となる。これにより、良好な生産性や製造コストの低廉化にも供されることとなる。

図９、図１０は、本発明の第１実施形態についての変形例を示したもので、当該第１実施形態における前記被膜形成塗料１０ｘの塗布方法を変更したものである。

すなわち、本変形例では、前記第１実施形態におけるピストン１の製造工程において、ピストン１を成形・加工し（図９に示す成形工程Ｓ１）、これを前記洗浄・乾燥処理した後（図９に示す洗浄工程Ｓ２）、前記各スカート部７，８の表面に、前記エアスプレーではなく、いわゆるスクリーン印刷により被膜形成塗料１０ｘを塗布する（図９に示す被膜形成工程Ｓ３）。

具体的には、図１０に示すように、所定の枠部材２５に張られたスクリーン２６上に被膜形成塗料１０ｘを載せて、スクリーン２６を擦るように当該スクリーン２６に対しスキージ２７を圧接させつつ移動させることによって、スクリーン２６を通じて当該被膜形成塗料１０ｘを前記各スカート部７，８の表面に転写させる。

その後は、前記第１実施形態と同様に、当該ピストン１を回転させることによって被膜組成物について前記遠心分離処理を行った後（図９に示す遠心分離処理工程Ｓ４）、当該ピストン１を乾燥炉に投入して、前記第１実施形態と同様の条件で焼成を行う（図９に示す焼成工程Ｓ５）。

以上のように、本変形例においては、前記被膜形成塗料１０ｘの塗布を前記スクリーン印刷により行うようにしたことで、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られることに加えて、被膜形成塗料１０ｘの歩留まりの向上にも供される。

換言すれば、前記エアスプレーは噴霧により塗布するものであるから、前記各スカート部７，８の表面に塗布されない塗料（例えば前記各リング溝６ｂ〜６ｄ等に施されるマスキング部に塗布された塗料等）については無駄になってしまうが、前記スクリーン印刷の場合には、塗料の全てをスカート部７，８の表面に塗布することになるため、前記被膜形成塗料１０ｘの歩留まりの向上を図ることが可能となる。

図１１〜図１３は、本発明に係る内燃機関のピストン等の第２実施形態を示し、前記第１実施形態における固体潤滑被膜１０の形成方法を変更したものである。

すなわち、この実施形態では、前記第１実施形態における固体潤滑被膜１０を、単一の被膜組成物ではなく、従来と同様の、結合樹脂１１を多く含有する第１被膜組成物（結合樹脂：５０ｗｔ％以上（固体潤滑剤：５０ｗｔ％以下））と、固体潤滑剤１２を多く含有する第２被膜組成物（固体潤滑剤：５０〜９５ｗｔ％（結合樹脂：５〜５０ｗｔ％））と、をもって構成する。

そして、これは、前記第１実施形態のピストン製造工程において前記成形等（図１１に示す加工工程Ｓ１）及び前記洗浄等（図１１に示す洗浄工程Ｓ２）が行われたピストン１の各スカート部７，８表面に、２つのスプレーガン３１，３２を使用して２種類の第１被膜形成塗料１０ｙ及び第２被膜形成塗料１０ｚを同時に塗布し（図１１に示す被膜形成工程Ｓ３）、その後、これを焼成する（図１１に示す焼成工程Ｓ５）ことによって形成される。

具体的には、図１２に示すように、一方のスプレーガンである第１スプレーガン３１により噴霧される第１被膜形成塗料１０ｙと、当該第１スプレーガン３１に対し所定の間隔をもって隣接配置される他方のスプレーガンである第２スプレーガン３２により噴霧される第２被膜形成塗料１０ｚと、が重なる範囲に、図外の回転台に載置したピストン１を配置して、当該回転台を回転させることにより、各スカート部７，８表面に第１、第２被膜形成塗料１０ｙ，１０ｚを塗布する。

すると、同図に示すように、第１スプレーガン３１による塗料１０ｙの噴霧量は曲線Ｙのようになる一方、第２スプレーガン３２による塗料１０ｚの噴霧量は曲線Ｚのようになり、これらを重合して得られる曲線Ｘで表されるように、前記両塗料１０ｙ，１０ｚのオーバーラップ区間Ｌ内では当該両塗料１０ｙ，１０ｚの噴霧量を合わせた合計噴霧量が一定となることから、前記各スカート部７，８表面には、当該一定の両塗料１０ｙ，１０ｚが塗布されることとなる。

そして、この際、前記ピストン１については、同図の左側から右側へ送るかたちで回転移動させることとする。すなわち、当該回転時には、前記オーバーラップ区間Ｌに対し、前記各スカート部７，８の回転方向前端が第１被膜形成塗料１０ｙを噴霧する第１スプレーガン３１側から第２被膜形成塗料１０ｚを噴霧する第２スプレーガン３２側へと進入するように、ピストン１を回転移動させる。これにより、前記両塗料１０ｙ，１０ｚが塗布されてなる塗膜において、固体潤滑剤１２の含有量（濃度）が、同図中に示す曲線Ｑに表されるように、被膜界面１０ａから被膜表面１０ｂにかけて連続的に増大することとなる。この結果、被膜界面１０ａには結合樹脂１１の含有量が多く、被膜表面１０ｂには固体潤滑剤１２の含有量が多くなる分布を有する前記固体潤滑被膜１０を備えたピストンを得ることができる。

また、この際、ピストン１の送り速度を変更することにより、前記固体潤滑被膜１０について、図１３に示すような異なる特性を得ることができる。この図は、膜厚ｔ＝０の状態を各スカート部７，８の表面位置（界面位置）とした、膜厚ｔの増大に伴う固体潤滑剤１２の濃度ｄの増加特性を表したものであって、前記送り速度を一定とした場合は、固体潤滑被膜１０の濃度ｄも比例的に増大することとなる（図中の直線Ａ参照）。一方、前記送り速度を漸増させた場合は、固体潤滑被膜１０の濃度ｄは、被膜界面１０ａから被膜表面１０ｂにかけて変化量が小さくなるように増大することとなり（図中の曲線Ｂ参照）、他方、前記送り速度を漸減させた場合は、固体潤滑被膜１０の濃度ｄは、被膜界面１０ａから被膜表面１０ｂにかけて変化量が大きくなるように増大することとなる（図中の曲線Ｃ参照）。

以上のことから、本実施形態のように、複数の第１、第２被膜組成物の塗布量を調整することにより、前記第１実施形態のように単一の被膜組成物を用いなくとも、被膜界面１０ａには結合樹脂１１の含有量が多く（固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下（結合樹脂１１の含有量が５０ｗｔ％以上））、被膜表面１０ｂには固体潤滑剤１２の含有量が多くなる（固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％）分布を有する前記固体潤滑被膜１０を形成でき、上層が摩耗し易く下層が摩耗し難い特性と十分な結合性とを兼ね備えた固体潤滑被膜を有するピストンが得られる。

また、本実施形態の場合、とりわけ、複数の第１、第２被膜組成物を同時に塗布することによって固体潤滑被膜１０を形成するようにしたことから、前述のように、当該被膜１０中における固体潤滑剤１２の濃度ｄを任意に変更することが可能となり、より汎用性の高い固体潤滑被膜１０の形成にも供される。

図１４は、本発明の第２実施形態についての変形例を示したもので、当該第２実施形態における前記第１、第２被膜組成物（第１、第２被膜形成塗料１０ｙ，１０ｚ）の塗布量調整手段を変更したものである。

すなわち、本変形例では、前記第２実施形態の被膜形成工程Ｓ３にて第１、第２被膜形成塗料１０ｙ，１０ｚを同時塗布するにあたって、第１、第２スプレーガン３１，３２の噴霧量自体を調整することで、ピストン１の各スカート部７，８に対して当該第１、第２被膜形成塗料１０ｙ，１０ｚの塗布を行う。

具体的には、前記第１実施形態のような回転台２１上に前記洗浄等を行ったピストン１を載置して、図１２に示す両曲線Ｙ，Ｚのごとく、まず始めは第１スプレーガン３１による第１被膜形成塗料１０ｙの噴霧量を多く、かつ、第２スプレーガン３２による第２被膜形成塗料１０ｚの噴霧量を少なくした状態で両塗料１０ｙ，１０ｚの塗布を行い、その後、時間の経過に伴って前記両スプレーガン３１，３２の噴霧量比率を逆転させる、つまり第１スプレーガン３１による第２被膜形成塗料１０ｙの噴霧量が少なく、かつ、第２スプレーガン３２による第２被膜形成塗料１０ｚの噴霧量が多くなるように、当該両スプレーガン３１，３２の噴霧量を調整する。

このように、前記両スプレーガン３１，３２の噴霧量自体を調整することによっても、被膜界面１０ａには結合樹脂１１の含有量が多く（固体潤滑剤１２の含有量が５０ｗｔ％以下（結合樹脂１１の含有量が５０ｗｔ％以上））、被膜表面１０ｂには固体潤滑剤１２の含有量が多くなる（固体潤滑剤１２の含有量が５０〜９５ｗｔ％）分布を有する前記固体潤滑被膜１０の形成が可能であり、前記第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、前記各実施形態等の構成に限定されるものではなく、例えば前記遠心分離処理の具体的態様については、前記第１実施形態にて開示した態様のほか、前記回転数等の処理条件を充足するものであれば、いかなる態様を採用することも可能であり、設備の能力等に応じて任意に設定することができる。

また、前記焼成工程Ｓ５についても、具体的な条件については任意であり、固体潤滑被膜の仕様等に応じて自由に変更可能である。

さらに、前記被膜形成工程Ｓ３前の洗浄工程Ｓ２についても、必ずしも前記水洗洗浄に限定されるものではなく、例えば加工工程Ｓ１において潤滑油を使用する場合等は、脱脂処理及び化成処理を行うこととしてもよい。

前記各実施形態等から把握される特許請求の範囲に記載した発明以外の技術的思想について、以下に説明する。

（ａ）請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて比例的に増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。

（ｂ）請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて変化量が小さくなるように増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。

（ｃ）請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
前記固体潤滑被膜における前記固体潤滑剤の含有量は、前記スカート部に接触する界面から前記表面にかけて変化量が大きくなうように増大していることを特徴とする内燃機関のピストン。

（ｄ）請求項３に記載の内燃機関のピストンの製造方法であって、
前記ピストンの切削加工後にこれを洗浄し、その後に前記被膜組成物を塗布することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。

１…ピストン
７…スラスト側スカート部（スカート部）
７ａ…条痕
８…反スラスト側スカート部（スカート部）
８ａ…条痕
１０…固体潤滑被膜
１０ａ…被膜界面（スカート部に接触する界面）
１０ｂ…被膜表面（シリンダ壁に摺接する表面）
１０ｘ…被膜形成塗料（被膜組成物）
１０ｙ…第１被膜形成塗料（第１被膜組成物）
１０ｚ…第２被膜形成塗料（第２被膜組成物）
１１…結合樹脂
１２…固体潤滑剤
Ｓ１…加工工程
Ｓ２…洗浄工程
Ｓ３…被膜形成工程
Ｓ４…遠心分離処理工程
Ｓ５…焼成工程

Claims (4)

1. 条痕が形成されたスカート部に固体潤滑被膜を有する内燃機関のピストンであって、
   前記固体潤滑被膜は、
   結合樹脂であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂の少なくとも１種と、
   少なくとも二硫化モリブデンを含む固体潤滑剤と、
   を含有し、
   前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０ｗｔ％以下となるように設定される一方、
   前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０〜９５ｗｔ％となるように設定され、
   前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が連続的に変化するように構成されていることを特徴とする内燃機関のピストン。
2. スカート部に固体潤滑被膜が形成される内燃機関のピストンであって、
   前記固体潤滑被膜は、
   結合樹脂である樹脂と、該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤を含有し、
   前記スカート部に接触する界面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０ｗｔ％以下となるように設定される一方、
   前記機関のシリンダ壁に摺接する表面については、前記固体潤滑剤の含有量が５０〜９５ｗｔ％となるように設定され、
   前記スカート部に接触する界面と前記シリンダ壁に摺接する表面との間では、前記固体潤滑剤の含有量が連続的に変化するように構成されていることを特徴とする内燃機関のピストン。
3. 条痕が形成されたスカート部に固体潤滑被膜を有する内燃機関のピストンの製造方法であって、
   前記ピストンを成形する工程と、
   前記スカート部を切削加工することで当該スカート部に条痕を形成する工程と、
   前記スカート部に、結合材である樹脂と、該樹脂よりも大きな比重を有する固体潤滑剤と、を含有する被膜組成物を塗布する工程と、
   前記固体潤滑剤が乾燥する前に、前記ピストンを軸心周りに回転させる工程と、
   前記被膜組成物を焼成する工程と、
   によって前記固体潤滑被膜を形成することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
4. 条痕が形成されたスカート部に固体潤滑被膜を有する内燃機関のピストンの製造方法であって、
   前記ピストンを成形する工程と、
   前記スカート部の表面に、固体潤滑剤の含有量が５０ｗｔ％以下となる第１被膜組成物と、固体潤滑剤の含有量が５０〜９５ｗｔ％となる第２被膜組成物とを、複数のスプレーをもって同時に塗布する工程と、
   前記第１被膜組成物及び第２被膜組成物を焼成する工程と、
   によって前記第１固体潤滑被膜及び第２固体潤滑被膜を形成することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。

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