JP2014227859A - Piston of internal combustion engine - Google Patents

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学 立野
Manabu Tateno
学 立野
暁生 川口
Akio Kawaguchi
暁生 川口
英男 山下
Hideo Yamashita
英男 山下
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/048Heat transfer

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel piston of an internal combustion engine, capable of utilizing the characteristics of an anodic oxide film to the maximum while securing a region for a stamp.SOLUTION: A tapered part 24b is designed so that its size a in the direction of the outer periphery of a crestal plane is greater than a target film thickness b of an anodic oxide film 36. The tapered part 24b is also designed so that its size h in the direction of the depth is greater than a size e between a contact point of each of valve recesses 26, 28 with the tapered part 24b and the crestal plane. On the tapered part 24b, the anodic oxide film 36 is designed so that its size c in the direction of the outer periphery of the crestal plane is smaller than the size a. The anodic oxide film 36 is also designed so that its size f in the direction of the depth is smaller than the size h. A region where the anodic oxide film 36 is not formed is a seal surface (a size d in the direction of the outer periphery of the crestal plane and a size g in the direction of the slope of the tapered part 24b).

Description

本発明は、内燃機関のピストンに関し、より詳細には、断熱膜が形成される内燃機関のピストンに関する。   The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and more particularly to a piston for an internal combustion engine in which a heat insulating film is formed.

従来、内燃機関の燃焼室の壁面に断熱膜を形成することが知られている。例えば、特許文献1の実施例には、膜厚50〜500μm、空孔率30%以上の断熱膜(陽極酸化皮膜)をアルミニウム箔上に形成したところ、低熱伝導率・低熱容量に加え、剥離・脱離等のない耐久性に優れる結果が得られたことが示されている。上記実施例において、アルミニウム箔は燃焼室の壁面を模したものであり、このアルミニウム箔を電解液(シュウ酸、硫酸等の水溶液)に浸漬し、25〜40Vの電圧を2〜15時間印加して電気分解することにより、断熱膜が形成される。   Conventionally, it is known to form a heat insulating film on a wall surface of a combustion chamber of an internal combustion engine. For example, in the example of Patent Document 1, when a heat insulating film (anodized film) having a film thickness of 50 to 500 μm and a porosity of 30% or more is formed on an aluminum foil, in addition to low thermal conductivity and low heat capacity, peeling -It has been shown that excellent durability with no detachment was obtained. In the said Example, aluminum foil imitates the wall surface of a combustion chamber, this aluminum foil is immersed in electrolyte solution (aqueous solution, such as an oxalic acid and a sulfuric acid), and the voltage of 25-40V is applied for 2 to 15 hours. The heat insulation film is formed by electrolysis.

特開2010−249008号公報JP 2010-249008 A

上述の特性に鑑みれば、断熱膜を燃焼室の壁面全体に形成することが望ましい。例えばピストンであれば、その冠部の上面の全領域に断熱膜を形成することが望ましい。その一方で、当該上面には、ピストンの寸法ランクなどの識別記号等を刻印する必要がある。この刻印は、ピストンの出荷時のみならずメンテナンス時にも必要となるものであるため、燃焼ガス等により消える可能性のある断熱膜に付すことは望ましくない。故に、ピストン冠部の上面には、断熱膜の形成領域とは別に、刻印用の領域を確保することが求められる。しかしながら、このような観点に基づいて、断熱膜を形成したピストンは従来存在していない。   In view of the above characteristics, it is desirable to form the heat insulating film on the entire wall surface of the combustion chamber. For example, in the case of a piston, it is desirable to form a heat insulating film over the entire area of the upper surface of the crown. On the other hand, it is necessary to mark an identification symbol such as a dimension rank of the piston on the upper surface. Since this stamp is necessary not only at the time of shipment of the piston but also at the time of maintenance, it is not desirable to attach it to a heat insulating film that may disappear due to combustion gas or the like. Therefore, it is required to secure an area for marking on the upper surface of the piston crown, in addition to the area for forming the heat insulating film. However, based on such a viewpoint, there is no conventional piston having a heat insulating film.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、刻印用の領域を確保しつつ、断熱膜の特性を最大限に活用可能な新規な内燃機関のピストンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a new piston for an internal combustion engine capable of maximizing the characteristics of a heat insulating film while securing a region for marking.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、断熱膜が形成される内燃機関のピストンであって、
前記ピストンは、冠部の上面に接続され尚且つ前記上面の中心から水平方向に離れるほど下向きに傾斜して前記冠部の側面に接続される傾斜部を備え、
前記断熱膜は、前記傾斜部のうちの前記上面側の上方領域および前記上面に形成され、
前記傾斜部のうちの前記側面側の下方領域および前記側面には、前記断熱膜が形成されない領域が設けられることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a piston of an internal combustion engine in which a heat insulating film is formed,
The piston includes an inclined portion that is connected to an upper surface of the crown portion and is inclined downward as it is separated from the center of the upper surface in the horizontal direction and connected to a side surface of the crown portion.
The heat insulating film is formed in the upper region on the upper surface side and the upper surface of the inclined portion,
A region where the heat insulating film is not formed is provided in a lower region on the side surface side and the side surface of the inclined portion.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記傾斜部は、前記上面の外周に沿って環状に形成され前記上面から前記側面に向かうほど径が拡大していることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The inclined portion is formed in an annular shape along the outer periphery of the upper surface, and the diameter increases from the upper surface toward the side surface.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記ピストンは、前記冠部の外周部に部分的に形成され、前記上面に接続されるとともに、前記上面の中心から水平方向に離れるほど下向きに傾斜して前記側面に接続されるバルブリセスを更に備え、
前記断熱膜が、前記バルブリセスに形成されていることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The piston further includes a valve recess that is partially formed on the outer periphery of the crown and connected to the upper surface, and is further inclined to the horizontal direction away from the center of the upper surface and connected to the side surface. ,
The heat insulating film is formed in the valve recess.

また、第4の発明は、第3の発明において、
前記側面に形成される前記バルブリセスの外縁が、前記上方領域および前記下方領域の両者に亘ることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
An outer edge of the valve recess formed on the side surface extends over both the upper region and the lower region.

また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記断熱膜は、ピストン母材の熱伝導率よりも低い熱伝導率と、ピストン母材の単位体積当り熱容量よりも低い単位体積当り熱容量とを有する陽極酸化皮膜であることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The heat insulating film is an anodized film having a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the piston base material and a heat capacity per unit volume lower than the heat capacity per unit volume of the piston base material.

本発明によれば、上記上方領域と冠部の上面には断熱膜を形成し、上記下方領域と冠部の上面には断熱膜が形成されない領域を設けることができる。従って、当該下方領域と冠部の上面を刻印用の領域として確保しつつ、断熱膜の特性を最大限に活用可能なピストンを提供できる。   According to the present invention, a heat insulating film can be formed on the upper region and the upper surface of the crown portion, and a region where no heat insulating film can be formed on the lower region and the upper surface of the crown portion can be provided. Therefore, it is possible to provide a piston capable of making the most of the characteristics of the heat insulating film while ensuring the lower region and the upper surface of the crown as a region for engraving.

実施形態に係るピストンの斜視図である。It is a perspective view of the piston which concerns on embodiment. 図1のX部分の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the X part of FIG. テーパ部24bにおける陽極酸化皮膜36の形成領域を説明する図である。It is a figure explaining the formation area of the anodic oxide film 36 in the taper part 24b. 陽極酸化皮膜36の構造を説明するための図である。4 is a diagram for explaining the structure of an anodized film 36. FIG. 陽極酸化処理中のテーパ部24b周辺の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the taper part 24b periphery during an anodizing process. 陽極酸化処理の従来手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional method of an anodizing process. 陽極酸化処理の従来手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional method of an anodizing process. 陽極酸化処理の従来手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional method of an anodizing process. 陽極酸化処理前に刻印を付した場合の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem at the time of attaching a mark before anodizing treatment. シール面の形成手法の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the formation method of a sealing surface.

以下、本発明に係るピストンの実施形態について、図1乃至図10を参照しながら説明する。なお、本発明に係るピストンは、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの何れにも適用が可能である。   Hereinafter, an embodiment of a piston according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. The piston according to the present invention can be applied to either a diesel engine or a gasoline engine.

[ピストンの構成]
図1は、実施形態に係るピストンの斜視図である。図1に示すように、ピストン10は、シリンダブロック(図示しない)の内面にその側面が摺接する円筒状のスカート部12と、スカート部12の上端部に形成された所定肉厚の冠部14と、ピストンピン(図示しない)を支持するピンボス部16,18と、から構成されている。
[Piston configuration]
FIG. 1 is a perspective view of a piston according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the piston 10 includes a cylindrical skirt portion 12 whose side surface is in sliding contact with an inner surface of a cylinder block (not shown), and a crown portion 14 having a predetermined thickness formed at the upper end portion of the skirt portion 12. And pin boss portions 16 and 18 that support piston pins (not shown).

冠部14の側面には、3つのピストンリング溝18,20,22が形成されている。ピストンリング溝18よりも上方の冠部14は、トップランド部24を構成する。トップランド部24の上面(以下、「冠面」ともいう。)には、バルブ(図示しない)との干渉を回避するバルブリセス26,28が形成されている。バルブリセス26,28の深さは、トップランド部24の中心から側面に向けて漸次深くなるように形成されている。バルブリセス26,28の間には、スキッシュエリア30,32が形成されている。また、トップランド部24の上面の中央には、キャビティ34が凹設されている。   Three piston ring grooves 18, 20, and 22 are formed on the side surface of the crown portion 14. The crown portion 14 above the piston ring groove 18 constitutes a top land portion 24. Valve recesses 26 and 28 for avoiding interference with a valve (not shown) are formed on the upper surface (hereinafter also referred to as “crown surface”) of the top land portion 24. The depths of the valve recesses 26 and 28 are formed so as to gradually increase from the center of the top land portion 24 toward the side surface. Squish areas 30 and 32 are formed between the valve recesses 26 and 28. A cavity 34 is recessed in the center of the top surface of the top land portion 24.

トップランド部24の側面は、ピストン10の中心軸方向に平行な平行部24aと、平行部24aの上方に形成されたテーパ部24bとから構成されている。テーパ部24bは、冠面側から下方に向かうほど径が拡大している。   The side surface of the top land portion 24 includes a parallel portion 24a parallel to the central axis direction of the piston 10 and a tapered portion 24b formed above the parallel portion 24a. The diameter of the tapered portion 24b increases as it goes downward from the crown surface side.

テーパ部24bの一部および冠面には、陽極酸化皮膜36が形成されている。図2は、図1のX部分の拡大模式図である。図2に示すように、陽極酸化皮膜36は、冠面の全域すなわちバルブリセス28、スキッシュエリア32、キャビティ34に形成されている。また、陽極酸化皮膜36は、テーパ部24bのうちの冠面側の領域に形成されている。   An anodized film 36 is formed on a part of the tapered portion 24b and the crown surface. FIG. 2 is an enlarged schematic view of a portion X in FIG. As shown in FIG. 2, the anodized film 36 is formed on the entire crown surface, that is, the valve recess 28, the squish area 32, and the cavity 34. Moreover, the anodic oxide film 36 is formed in the area | region of the crown side of the taper part 24b.

図3は、テーパ部24bにおける陽極酸化皮膜36の形成領域を説明する図である。図3に示すように、テーパ部24bの冠面の外周方向の寸法aは、陽極酸化皮膜36の目標膜厚b(10〜500μm)よりも大きく設計されている。テーパ部24bの深さ方向の寸法h(1〜3mm程度)は、バルブリセス26,28のテーパ部24bとの接点から冠面までの寸法eよりも大きく設計されている。テーパ部24bにおいて、陽極酸化皮膜36の冠面外周方向の寸法cは寸法aよりも小さく設計されている。また、陽極酸化皮膜36の深さ方向の寸法fは、寸法hよりも小さく設計されている。なお、陽極酸化皮膜36が形成されていない領域はシール面(冠面の外周方向の寸法d、テーパ部24bの斜面方向の寸法g(2〜4mm程度))である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a region where the anodized film 36 is formed in the tapered portion 24b. As shown in FIG. 3, the dimension “a” in the outer peripheral direction of the crown surface of the tapered portion 24 b is designed to be larger than the target film thickness “b” (10 to 500 μm) of the anodized film 36. The dimension h (about 1 to 3 mm) in the depth direction of the taper portion 24b is designed to be larger than the dimension e from the contact point of the valve recesses 26 and 28 with the taper portion 24b to the crown surface. In the taper portion 24b, the dimension c of the anodized film 36 in the crown surface outer circumferential direction is designed to be smaller than the dimension a. The dimension f in the depth direction of the anodized film 36 is designed to be smaller than the dimension h. In addition, the area | region in which the anodic oxide film 36 is not formed is a sealing surface (dimension d in the outer peripheral direction of the crown surface, and dimension g (about 2 to 4 mm) in the inclined direction of the tapered portion 24b).

図4は、陽極酸化皮膜36の構造を説明するための図である。図4に示すように、陽極酸化皮膜36は、アルマイト皮膜36aと、封孔材36bとから構成されている。アルマイト皮膜36aは、ピストン10の母材であるアルミニウム合金の陽極酸化処理により形成される多孔質皮膜である。封孔材36bは、アルマイト皮膜36aの上面に形成された亀裂36cや内部に形成された連通孔36dを封止してアルマイト皮膜36aの熱疲労を抑制する目的で設けられるものである。封孔材36bとしては、塗布硬化後、シリカ等の耐熱性のある材質が主成分として作用する材料(好ましくはポリシラザン)が用いられる。   FIG. 4 is a view for explaining the structure of the anodized film 36. As shown in FIG. 4, the anodic oxide film 36 is composed of an alumite film 36a and a sealing material 36b. The alumite film 36 a is a porous film formed by anodizing an aluminum alloy that is a base material of the piston 10. The sealing material 36b is provided for the purpose of sealing the crack 36c formed on the upper surface of the anodized film 36a and the communication hole 36d formed therein to suppress thermal fatigue of the anodized film 36a. As the sealing material 36b, a material (preferably polysilazane) in which a heat-resistant material such as silica acts as a main component after coating and curing is used.

図4に示した構造の陽極酸化皮膜36は、アルミニウム合金よりも低熱伝導率かつ低熱容量であることは言うまでもなく、従来のセラミック系の断熱膜よりも低熱伝導率かつ低熱容量である。そのため、セラミック系断熱膜のように燃焼室の壁面を常に高温に保つのではなく、エンジンのサイクル間で変動する燃焼室内のガス温度に追従させることが可能となる。即ち、燃焼室の壁面温度を吸入〜圧縮行程(2サイクルエンジンの場合、上昇行程)においては低温にし、膨張〜排気行程(2サイクルエンジンの場合、下降行程)においては高温にできる。従って、陽極酸化皮膜36を形成したピストン10によれば、エンジンの熱効率のみならず吸気効率をも向上できるので、燃費の向上やNOx排出量の低減といった効果を得ることが可能となる。   It goes without saying that the anodic oxide film 36 having the structure shown in FIG. 4 has a lower thermal conductivity and a lower heat capacity than an aluminum alloy, and has a lower heat conductivity and a lower heat capacity than a conventional ceramic heat insulating film. Therefore, the wall surface of the combustion chamber is not always kept at a high temperature as in the case of a ceramic heat insulating film, but it is possible to follow the gas temperature in the combustion chamber that varies between engine cycles. That is, the wall surface temperature of the combustion chamber can be made low during the intake to compression stroke (up stroke in the case of a two-cycle engine) and high during the expansion to exhaust stroke (down stroke in the case of a two-cycle engine). Therefore, according to the piston 10 on which the anodized film 36 is formed, not only the thermal efficiency of the engine but also the intake efficiency can be improved, so that it is possible to obtain effects such as improved fuel consumption and reduced NOx emission.

また、図1乃至図3で説明したように、陽極酸化皮膜36は、冠面のみならずテーパ部24bの一部にも形成されている。このような広範囲に陽極酸化皮膜36を形成することで、上記の効果を最大限に得ることが可能となる。また、テーパ部24bに形成する陽極酸化皮膜36の寸法を上記の如く設計することで、ピストン10をシリンダ内でスムーズに摺動させることが可能となる。同時に、陽極酸化皮膜36が形成されていないテーパ部24bを刻印用の領域として活用できる。なお、刻印には、ピストン10のメンテナンス情報(ピン径、ボア径寸法ランク、フロントマーク)や製造情報(製造年月、バーコード、QRコード(登録商標))などが含まれる。   As described with reference to FIGS. 1 to 3, the anodized film 36 is formed not only on the crown surface but also on a part of the tapered portion 24b. By forming the anodic oxide film 36 over such a wide range, the above-described effects can be obtained to the maximum. In addition, the piston 10 can be smoothly slid in the cylinder by designing the dimensions of the anodized film 36 formed on the tapered portion 24b as described above. At the same time, the tapered portion 24b where the anodized film 36 is not formed can be used as a region for marking. The engraving includes maintenance information (pin diameter, bore diameter dimension rank, front mark) and manufacturing information (manufacturing date, bar code, QR code (registered trademark)) of the piston 10 and the like.

[ピストンの製造方法]
ピストン10の製造方法の概要は次のとおりである。即ち、先ず、テーパ部24b、バルブリセス26,28、スキッシュエリア30,32、キャビティ34等が形成されたピストンをアルミニウム合金から鋳造する。鋳造ピストンの寸法サイズは、冠部14の直径がφAで冠面の直径がφB(<φA)である。続いて、この鋳造ピストンを陽極酸化処理して、テーパ部24bの一部および冠面にアルマイト皮膜36aを形成する。続いて、封孔材36bをスプレー等してアルマイト皮膜36aを覆う。これにより、陽極酸化皮膜36が形成されたピストン10を得る。
[Piston manufacturing method]
The outline of the manufacturing method of the piston 10 is as follows. That is, first, a piston in which the tapered portion 24b, the valve recesses 26 and 28, the squish areas 30 and 32, the cavity 34, and the like are formed is cast from an aluminum alloy. The dimensional size of the casting piston is that the diameter of the crown portion 14 is φA and the diameter of the crown surface is φB (<φA). Subsequently, the cast piston is anodized to form an alumite film 36a on a part of the tapered portion 24b and the crown surface. Subsequently, the sealing material 36b is sprayed to cover the alumite film 36a. Thereby, the piston 10 in which the anodized film 36 is formed is obtained.

ピストン10の製造工程のうちの陽極酸化処理について、図5乃至図9を参照しながら説明する。図5は、陽極酸化処理中のテーパ部24b周辺の拡大模式図である。陽極酸化処理においては、水平方向の断面が円環状で、尚且つ、その内径φCがφA>φC>φBを満たすマスキング材40が用いられる。このようなマスキング材40に鋳造ピストンを挿入すれば、トップランド部24がマスキング材40によって締め付けられてテーパ部24bにシール面が形成される。図5に示すように、マスキング材40の内部を電解液(シュウ酸、硫酸等の水溶液)で満たし、ピストン10を陽極とする電気分解を行うと、当該シール面よりも上方(図中に示す製膜端よりも上方)のテーパ部24bにアルマイト皮膜36aが形成される。なお、バルブリセス26,28と接続するテーパ部24bにおいては、バルブリセス26,28とテーパ部24bの接続点よりも下方にシール面が形成される。つまり、当該接続点が製膜端となる。   An anodizing process in the manufacturing process of the piston 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an enlarged schematic view of the periphery of the tapered portion 24b during the anodizing process. In the anodizing treatment, a masking material 40 having a circular cross section in the horizontal direction and an inner diameter φC satisfying φA> φC> φB is used. When a casting piston is inserted into such a masking material 40, the top land portion 24 is fastened by the masking material 40, and a sealing surface is formed on the tapered portion 24b. As shown in FIG. 5, when the inside of the masking material 40 is filled with an electrolytic solution (aqueous solution of oxalic acid, sulfuric acid, etc.) and electrolysis is performed using the piston 10 as an anode, it is above the sealing surface (shown in the figure). An alumite film 36a is formed on the taper portion 24b (above the film forming end). In addition, in the taper part 24b connected to the valve recesses 26 and 28, a seal surface is formed below the connection point between the valve recesses 26 and 28 and the taper part 24b. That is, the connection point is the film forming end.

ここで、図6乃至図8は、陽極酸化処理の従来手法を説明するための図である。図6に示すように、ピストン側面にマスキング材を当接させて陽極酸化処理を行えば、冠部の上面全体にアルマイト皮膜を形成できる。しかしながら、アルマイト皮膜の形成後、上述した刻印を付すために、このアルマイト皮膜を削り加工等する必要がある。つまり、従来手法では、工程数が増加し生産性が低下する可能性が高い。   Here, FIG. 6 to FIG. 8 are diagrams for explaining a conventional method of anodizing treatment. As shown in FIG. 6, an alumite film can be formed on the entire top surface of the crown portion by anodizing with a masking material in contact with the side surface of the piston. However, after the formation of the alumite film, it is necessary to cut the alumite film or the like in order to give the above-mentioned marking. That is, in the conventional method, the number of steps increases and the productivity is likely to decrease.

また、図6に示すように、マスキング材が摩耗、劣化した場合には、陽極酸化処理中にマスキング材とピストン側面との間から電解液が侵入する可能性がある。特に、厚さ100μm以上のアルマイト皮膜を形成する際は、電圧の印加時間が数時間に及ぶので、電解液が侵入し易くなる。そうすると、アルマイト皮膜の厚さが不十分となり、或いは、ピストン側面にアルマイト皮膜が形成されてしまう。ピストン側面にアルマイト皮膜が形成されると、このピストンがシリンダ内を摺動する際に、上記側面に形成された陽極酸化皮膜によってシリンダボア面が損傷を受ける可能性がある。   In addition, as shown in FIG. 6, when the masking material is worn or deteriorated, there is a possibility that the electrolyte enters from between the masking material and the side surface of the piston during the anodizing process. In particular, when an alumite film having a thickness of 100 μm or more is formed, the voltage application time takes several hours, so that the electrolytic solution easily enters. As a result, the thickness of the anodized film becomes insufficient, or an anodized film is formed on the side surface of the piston. If an alumite film is formed on the side surface of the piston, the cylinder bore surface may be damaged by the anodized film formed on the side surface when the piston slides in the cylinder.

また、マスキング材の代わりにOリングシール材を用いた場合も同様である。図7乃至図8に示すように、陽極酸化処理中にOリングシール材とピストン側面との間から電解液が侵入する可能性がある。加えて、陽極酸化処理中に電解液がバルブリセスを伝ってピストンの側面に漏れ出し(図7)、或いは、Oリングシール材の上方からピストンの側面に電解液が侵入する(図8)可能性がある。   The same applies when an O-ring seal material is used instead of the masking material. As shown in FIGS. 7 to 8, there is a possibility that the electrolyte enters from between the O-ring seal material and the side surface of the piston during the anodizing process. In addition, during the anodizing process, the electrolyte may leak through the valve recess to the side of the piston (FIG. 7), or the electrolyte may enter the side of the piston from above the O-ring seal (FIG. 8). There is.

仮に、メンテナンス情報等の刻印を陽極酸化処理前に付し、陽極酸化処理後に当該刻印を露出させる手法を採用したとする。しかしながら、陽極酸化皮膜は母材面に対して垂直方向に形成する性質を有している。そのため、図9に示すように、刻印箇所(溝部分)の中心に陽極酸化皮膜のセルが集中し、溝の外周に亀裂が生じてしまう可能性がある。このように、陽極酸化皮膜の性質を考慮した場合、事前に刻印を付しておくことは膜欠損等の不具合に繋がるので望ましくない。   Assume that a method is adopted in which a stamp such as maintenance information is given before the anodizing treatment and the stamp is exposed after the anodizing treatment. However, the anodized film has a property of forming in a direction perpendicular to the base material surface. Therefore, as shown in FIG. 9, the cells of the anodic oxide film may be concentrated at the center of the stamped portion (groove portion), and cracks may be generated on the outer periphery of the groove. As described above, when the properties of the anodized film are taken into consideration, it is not desirable to mark in advance because it leads to defects such as film defects.

この点、図5に示した陽極酸化処理によれば、マスキング材40によってテーパ部24bにシール面を形成できる。そのため、当該シール面よりも上方かつ内側に電解液を液封し陽極酸化処理中に電解液がピストンの側面に侵入するのを防止できる。また、このシール面を、アルマイト皮膜36aを形成しない領域とすることができる。従って、陽極酸化処理後に当該シール面に刻印を付すことができる。   In this regard, according to the anodizing treatment shown in FIG. 5, a sealing surface can be formed on the tapered portion 24 b by the masking material 40. Therefore, it is possible to prevent the electrolyte from entering the side surface of the piston during the anodizing process by sealing the electrolyte above and inside the seal surface. Moreover, this sealing surface can be made into the area | region which does not form the anodized film 36a. Therefore, the seal surface can be marked after the anodizing treatment.

ところで、上記実施形態においては、テーパ部24bの傾斜面が凸状に膨らんでいてもよい。即ち、マスキング材40に挿入した際に、このマスキング材40によってシール面を確保できる限りにおいて、テーパ部24bの形状は各種の変形が可能である。   By the way, in the said embodiment, the inclined surface of the taper part 24b may bulge in convex shape. That is, as long as the sealing surface can be secured by the masking material 40 when inserted into the masking material 40, the shape of the tapered portion 24b can be variously modified.

また、上記実施形態においては、陽極酸化皮膜36の深さ方向の寸法fを、バルブリセス26,28のテーパ部24bとの接点から冠面までの寸法eよりも小さく設計したが、寸法eよりも大きく設計してもよい。テーパ部24bの深さ方向の寸法hよりも小さく設計する限りにおいて、寸法e,寸法fの大小関係は適宜変更できる。   Moreover, in the said embodiment, although the dimension f of the depth direction of the anodic oxide film 36 was designed smaller than the dimension e from the contact with the taper part 24b of the valve recesses 26 and 28 to a crown surface, it is larger than the dimension e. You may design large. As long as the taper portion 24b is designed to be smaller than the dimension h in the depth direction, the magnitude relationship between the dimension e and the dimension f can be changed as appropriate.

また、上記陽極酸化処理においては、マスキング材40を用いてテーパ部24bにシール面を形成したが、このシール面の形成手法は上記の例に限られない。図10は、シール面の形成手法の他の例を説明するための図である。図10に示すように、Oリングシール材を用いてテーパ部24bにシール面を形成してもよい。但し、Oリングシール材を用いる場合は、当該シール材を保持する保持部材の内径をも考慮する必要がある。これに関し、保持部材のシール材上方の内径φをCとすると、φA>φC≧φBを満たす保持部材であれば、マスキング材40同様にテーパ部24bにシール面を形成できる。また、Oリングシール材を用いる場合は、図7で説明したバルブリセスを経由した電解液の漏出を防止するため、バルブリセス26,28とテーパ部24bの接点が、シール面よりも上方となるようにOリングシール材の位置管理をする必要がある。この場合、寸法fの方が寸法eよりも大きくなる。   Moreover, in the said anodizing process, although the sealing surface was formed in the taper part 24b using the masking material 40, the formation method of this sealing surface is not restricted to said example. FIG. 10 is a diagram for explaining another example of a method for forming a seal surface. As shown in FIG. 10, a sealing surface may be formed on the tapered portion 24b using an O-ring sealing material. However, when an O-ring sealing material is used, it is necessary to consider the inner diameter of the holding member that holds the sealing material. In this regard, if the inner diameter φ of the holding member above the sealing material is C, a sealing surface can be formed on the tapered portion 24b as in the masking material 40 as long as the holding member satisfies φA> φC ≧ φB. When an O-ring seal material is used, the contact points of the valve recesses 26 and 28 and the taper portion 24b are located above the seal surface in order to prevent leakage of the electrolyte solution via the valve recess described in FIG. It is necessary to manage the position of the O-ring seal material. In this case, the dimension f is larger than the dimension e.

なお、上記実施形態においては、トップランド部24の上面が上記第1の発明の「冠部の上面」に、平行部24aが同発明の「冠部の側面」に、テーパ部24bが同発明の「傾斜部」に、陽極酸化皮膜36が同発明の「断熱膜」に、それぞれ相当している。
また、バルブリセス26,28が上記第3の発明における「バルブリセス」に相当している。
In the above embodiment, the upper surface of the top land portion 24 is the “top surface of the crown portion” of the first invention, the parallel portion 24a is the “side surface of the crown portion” of the invention, and the tapered portion 24b is the same invention. The “anodized film” 36 corresponds to the “heat insulating film” of the present invention.
The valve recesses 26 and 28 correspond to the “valve recess” in the third aspect of the invention.

10 ピストン
24 トップランド部
24a 平行部
24b テーパ部
26,28 バルブリセス
36 陽極酸化皮膜
10 Piston 24 Top land portion 24a Parallel portion 24b Taper portion 26, 28 Valve recess 36 Anodized film

Claims (5)

断熱膜が形成される内燃機関のピストンであって、
前記ピストンは、冠部の上面に接続され尚且つ前記上面の中心から水平方向に離れるほど下向きに傾斜して前記冠部の側面に接続される傾斜部を備え、
前記断熱膜は、前記傾斜部のうちの前記上面側の上方領域および前記上面に形成され、
前記傾斜部のうちの前記側面側の下方領域および前記側面には、前記断熱膜が形成されない領域が設けられることを特徴とする内燃機関のピストン。
A piston of an internal combustion engine in which a heat insulating film is formed,
The piston includes an inclined portion that is connected to an upper surface of the crown portion and is inclined downward as it is separated from the center of the upper surface in the horizontal direction and connected to a side surface of the crown portion.
The heat insulating film is formed in the upper region on the upper surface side and the upper surface of the inclined portion,
The piston of the internal combustion engine, wherein a region where the heat insulating film is not formed is provided in a lower region on the side surface side and the side surface of the inclined portion.
前記傾斜部は、前記上面の外周に沿って環状に形成され前記上面から前記側面に向かうほど径が拡大していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のピストン。   2. The piston of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the inclined portion is formed in an annular shape along an outer periphery of the upper surface, and has a diameter that increases from the upper surface toward the side surface. 前記ピストンは、前記冠部の外周部に部分的に形成され、前記上面に接続されるとともに、前記上面の中心から水平方向に離れるほど下向きに傾斜して前記側面に接続されるバルブリセスを更に備え、
前記断熱膜が、前記バルブリセスに形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のピストン。
The piston further includes a valve recess that is partially formed on the outer periphery of the crown and connected to the upper surface, and is further inclined to the horizontal direction away from the center of the upper surface and connected to the side surface. ,
The piston of the internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the heat insulating film is formed in the valve recess.
前記側面に形成される前記バルブリセスの外縁が、前記上方領域および前記下方領域の両者に亘ることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のピストン。   The piston of the internal combustion engine according to claim 3, wherein an outer edge of the valve recess formed on the side surface extends over both the upper region and the lower region. 前記断熱膜は、ピストン母材の熱伝導率よりも低い熱伝導率と、ピストン母材の単位体積当り熱容量よりも低い単位体積当り熱容量とを有する陽極酸化皮膜であることを特徴とする請求項1乃至4何れか1項に記載の内燃機関のピストン。   The heat insulating film is an anodized film having a thermal conductivity lower than that of a piston base material and a heat capacity per unit volume lower than a heat capacity per unit volume of the piston base material. The piston of the internal combustion engine according to any one of 1 to 4.
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