JP2678248B2 - ピストンの表面処理方法 - Google Patents
ピストンの表面処理方法Info
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B75/00—Other engines
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- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、自動２輪車等の車両用のエンジンに用い
られるピストンであって、トップリング溝内にピストン
リングの回り止めピンが一部を露出して取付けられてい
るものに対して、トップリング溝に陽極強化処理を施す
ための表面処理方法に関する。 ［従来の技術］ 燃焼温度の高い高出力エンジンにおけるピストンの熱
対策等を目的として、そのトップ部にニッケルメッキを
施してから、ピストンリングのトップリングを収容する
トップリング溝に陽極酸化処理を施したものが既に提案
されている（例えば、特願昭62−227788号（特開昭64−
73155号公報）、同62−227789号（特開昭64−73080号公
報）参照）。 第１図はこの陽極酸化処理におけるマスキング構造を
示し、１はピストン、２はニッケルメッキが施されてい
るトップ部である。３は陽極酸化処理層が形成されてい
るトップリング溝、４はトップリングのための鉄製の回
り止めピン、５はセカンドリング溝である。６は第２図
に示したキャップ状をなすトップ部のマスクであり、ト
ップリング溝３より上方部分を覆う。７はその開口縁部
に一体に形成された回り止めピン４用のマスク片であ
り、大半の金属に対して腐食作用のある強酸性の陽極酸
化処理液が回り止めピン４の露出部分（以下、頭部とい
う）を侵さないよう液密にシールするべくトップリング
溝３に嵌合している。 ８はキャップ型マスク６に埋設一体化された内装式の
板バネであり、マスク片７をトップリング溝３内へ圧接
している。９はセカンドリング４の下方のスカート部を
覆うマスクである。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで上記表面処理方法では、ニッケルメッキの後
に陽極酸化処理を行うので、ニッケルメッキ層が処理液
により剥離されないよう、高精度のマスキングを必要と
する。すなわち、陽極酸化処理を行うとき、既に形成さ
れているニッケルメッキ層にとって逆電解となるから、
トップ部のマスキング６の微細な隙間から処理液やその
ガスが僅かでも侵入すれば、ニッケルメッキ層が容易に
剥離することになる。ニッケルメッキ層に対するこの液
漏れ又はガス漏れの危険性は、トップリング溝３がトッ
プ部２の近傍に形成され、ニッケルメッキ層と陽極酸化
処理層が隣接しているので極めて大きいものである。し
たがって、この場合におけるマスキングは極めて厳重な
注意のもとに行わなければならず、しかも、トップ部の
マスク６等のマスキング部材は反復使用中に摩耗等する
ので、このような厳格な用途における使用可能回数も比
較的少なくなる。 そこで本発明の目的は、上記の諸問題を解消できる表
面処理方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るピストンの表面処理方法は、ピストンリ
ングの回り止めピンがリング溝内に一部を露出して取付
けられているピストンに対して、前記リング溝に沿って
陽極酸化処理層を形成するピストンの表面処理方法にお
いて、前記リング溝を残してその周囲をマスキングする
第１のマスキング部材と、該第１のマスキング部材と別
体に構成され前記回り止めピンとその周囲をマスキング
する第２のマスクキング部材とを備え、前記リング溝の
回り止めピンが設けられている位置に、第２のマスクキ
ング部材を、ピストンの半径方向から中心へ向って着脱
自在に嵌合し、回り止めピンの露出部分を第２のマスク
キング部材で液密にシールした後、前記リング溝に沿っ
て陽極酸化処理層を形成することを特徴とする。 ［作用］ 本発明に係る陽極酸化処理に先立つマスキング工程に
おいて使用される第２のマスクキング部材は、第１のマ
スキング部材と別体に形成されている。そこで第２のマ
スクキング部材をリング溝内の回り止めピンが設けられ
ている位置に、ピストンの半径方向から中心へ向かって
着脱自在に嵌合すると、第２のマスクキング部材は回り
止めピンの周囲を液密にシールするので、その後リング
溝に対して陽極酸化処理を施しても、回り止めピンの周
囲へ陽極酸化処理液が侵入しない。さらに、第２のマス
クキング部材を第１のマスキング部材と独立して、ピス
トンの半径方向へ着脱するので、着脱時における大きな
弾性変形が生じず、反復使用による摩耗が軽減され、第
１及び第２のマスキング部材の耐久性をともに向上す
る。 ［実施例］ 第３図乃至第10図に基づいて、本発明の一実施例を説
明する。 まず、第３図及び第４図は本実施例によって表面処理
された自動２輪車用２サイクルエンジンのピストンを示
すものであり、アルミ合金製のピストン10にはその頭部
をなすトップ部11と側面のスカート部12が形成され、両
者の接続部分はテーパー部10aとされ、スカート部12の
トップ部11近くには、トップリング溝13及びセカンドリ
ング溝14がこの順で上下に所定間隔をもって形成されて
いる。これらの溝にはそれぞれピストンリングのトップ
リングRt及びセカンドリングRs（第４図参照）が収容さ
れる。 トップリング溝13の一部には、第７図においても明ら
かなように、ピストン10の半径方向に向かうピン穴15が
上縁部10bへ食い込むようにオフセットされて形成さ
れ、これにトップリングRtの回転を止める鉄製の回り止
めピン16が圧入されている。回り止めピン16の一端部は
トップリング溝13内へ露出している。但し、回り止めピ
ン16の取付けは、トップ部11からピストン10の軸心方向
に沿って圧入し、トップリング溝13を横断させてカシメ
止めしたものであってもよい。 第４図に示すように、トップリング溝13は上部が内方
へ向って傾斜している上壁面13aと下壁面13b及び奥壁面
13cからなる。なお、第４図はピストン10の回り止めピ
ン16以外の部位における断面を示すものであり、図中の
符号10cはトップリング溝13下側の下縁部、17はニッケ
ルメッキ層、18は陽極酸化処理により形成された硬質ア
ルマイト層、19はスズメッキ層である。 硬質アルマイト層18は、第３図に示すようにトップリ
ング溝13を含み、かつその上下の縁部10b及び10c部分ま
で幅Ａで示す一定の範囲でほぼ全周に形成されている。
また、ピン穴16の周囲には幅Ａ×Ｂなる長方形のマスキ
ング部Ｃが形成され、この部分だけには硬質アルマイト
層が形成されていない。 第５図及び第６図は、陽極酸化処理に使用されるマス
キング部材の構成を示すものであり、第１のキャップ型
マスク20、ピン用マスク30及び第１の筒型マスク50とか
らなる。なお符号40はスプリングである。 第１のキャップ型マスク20はトップ部11及びテーパー
部10aを被覆対象とする有底筒状のマスキング部材であ
り、その開口縁部の内周面にはリップ21が形成され、ま
たコーナー部には肉抜き部22がそれぞれ全周に形成され
ている。 ピン用マスク30はピン穴15の周囲に形成されるマスキ
ング部Ｃを覆う部材であり、第６図にその詳細形状を示
すように、トップリング溝13の上下の縁部10b及び10cと
接する本体部31と、その内周面にトップリング溝13内へ
嵌合可能に一体に突設された略Ｕ字状をなす一対のリッ
プ32と、左右のリップ32間に形成され、回り止めピン16
の露出する頭部両側を密に収容するための溝33とからな
る。溝33の幅Ｗは回り止めピン16の外径に略等しく、か
つリップ32の側面形状はトップリング溝13の断面形状に
一致し、したがってその高さＨも変化している。符号32
aはリップ32の上面であり、トップリング溝13の上壁面1
3aに密接して沿うよう傾斜している。32bは下面であり
トップリング溝13の下壁面13bに密接可能である。32cは
先端部であり、トップリング溝13の底部をなす奥壁面13
cと密接可能である。したがってリップ32をトップリン
グ溝13に嵌合すると、その内部を液密に仕切ることがで
きる。 第１の筒型マスク50は硬質アルマイト層18より下方の
スカート部12を被覆対象とする筒状の部材でり、その内
周面には開口縁部にリップ51が、セカンドリング溝14の
対応位置には、これと係合可能な突部52が形成されてい
る。 なお、これらマスキング部材は、例えばエチレンプロ
ピレンゴム（EPDM）やブチル系ゴムのような耐薬品性良
好の弾性材料を用いている。 スプリング40は全周にポリエチレンコートが施された
ステンレス鋼製の略コ字形をなすバネ材であり、トップ
リング溝13に係合可能な程度の線径を有し、対向する腕
部41及び42の間隔はピストン10の外径より若干狭くさ
れ、各自由端43及び44は外方へ拡開している。また、一
方の腕部42の自由端44側部分に外方に向って屈曲部45が
形成されている。 次に、第７図乃至第10図に基づいてこのピストン10の
表面処理方法を説明する。なお、各図におけるピストン
10の断面のうち、第７図乃至第９図は回り止めピン16を
含み、第10図はこれを含まない他の部位をそれぞれ示し
ている。 まず、第７図は鋳造及び機械加工後のピストン10を示
すものであり、この機械加工は、荒仕上げ、ピン穴15の
加工、トップリング溝13及びセカンドリング溝14の加
工、回り止めピン16の圧入、プロフィール加工（仕上げ
加工）等よりなる。なお、回り止めピン16の圧入は、ピ
ストン10の精度を維持するためにプロフィール加工に先
立って行われる必要がある。 第７図のピストン10に対しては、トップリング溝13に
沿う陽極酸化処理、トップ部11及びテーパー部10aに対
するニッケルメッキ及びセカンドリング溝14下方のスカ
ート部12に対するスズメッキの順に表面処理が行われ
る。以下、各工程をさらに詳しく説明する。 陽極酸化処理： まず、陽極酸化処理に先立って第８図に示すマスキン
グ工程が行われる。これは第５図に示すようにして各マ
スキング部材でピストン10の周囲を覆うものであり、ト
ップ部11及びテーパー部10aに第１のキャップ型マスク2
0を被せてピストン10の硬質アルマイト層18を相当部上
方をマスキングし、さらにピストン10のスカート部12外
周に第１の筒型マスク50を装着し、突部52をセカンドリ
ング溝14へ係合させて位置決めすることにより、硬質ア
ルマイト層18相当部よりも下方をマスキングする。ま
た、ピン用マスク30を回り止めピン16が取付けられてい
るマスキング部Ｃに被せると、本体部分31内側の上下部
がトップリング溝13の上下縁部10b及び10cにそれぞれ密
接し、かつリップ32がトップリング溝13内に嵌合する。
さらに、スプリング40をトップリング溝13に沿ってピス
トン10の軸心と直交する方向から押込むと、腕部41及び
42が拡開しながらピストン10の側部を弾力的に挟むの
で、腕部42の屈曲部45を本体部分31の外表面に接触させ
ると、スプリング40は腕部41及び42の一部がトップリン
グ溝13に係合位置決めされた状態でピン用マスク30に外
装されたことになり、ピン用マスク30はスプリング40の
復元弾性によって、ピストン10の半径方向中心へ向かっ
て圧接される。このため、ピン用マスク30の本体部分31
内側の上部がトップリング溝13の上縁部10bにオフセッ
トして形成されたピン穴15を覆って密着し、かつ、リッ
プ32の上下面32a、32b及び先端部32cがそれぞれトップ
リング溝13内の上下壁面13a及び13b並びに奥壁面13cと
それぞれ密着する。同時に溝33（第６図参照）内に回り
止めピン16のトップリング溝13内に露出している頭部が
収容される。ゆえにピン用マスク30がピン穴15及び回り
止めピン16の頭部を液密にシールすることができる。 なお、ピン用マスク30とスプリング40は、それぞれキ
ャップ型マスク20と別体に形成されているから、これら
はキャップ型マスク20によってトップ部11方向へ引張さ
れることながく、常時スプリング40によるピストン10の
半径方向中心に向うばね付勢を可能とし、ピン用マスク
30の液密なシールを確実にする。 次に、このようにしてマスキングされたピストン10を
陽極とし、15〜30％の硫酸浴中で陽極酸化処理を行い、
トップリング溝13に沿う非マスク部分に例えば膜厚約10
μｍ程度の硬質アルマイト層18を形成する。このとき、
ピン用マスク30に覆われ硫酸浴と接触しないピン穴15の
周囲は、酸化されずに残ってマスキング部Ｃ（第３図参
照）となる。しかもピン穴15の内部及び回り止めピン16
頭部は、ピン用マスク30により液密にシールされている
から、回り止めピン16の周囲へ硫酸が侵入せず、その結
果、ピン穴15の内周面及び回り止めピン16の硫酸による
腐食がほぼ確実に防止される。 その後所定の後処理を行い、各マスキング部材を外
す。 ニッケルメッキ処理： 前記陽極酸化処理後、第９図に示すようにスカート部
12の周囲に第２の筒型マスク60を取付ける。このマスク
は前記第１の筒型マスク50とほぼ同様の形状をなす筒状
部材であるが、その先端部のリップ61がトップリング溝
13の上方で硬質アルマイト層18の上端部までを覆うよう
になっており、トップ部11及びテーパー部10aがマスキ
ングされていない。符号62は位置決め用の突部であり、
セカンドリング溝14に係合している。 この状態で所定の前処理を行った後、ピストン10を陰
極としてPH約４程度、約90℃のニッケルメッキ浴中で、
例えば膜厚約30μｍとなるまで無電解ニッケルメッキを
行う。但し、電気メッキとすることも可能である。これ
により、トップ部11とテーパー部10aの各表面のみにニ
ッケルメッキ層17が形成される。その後所定の後処理を
行い、第２の筒型マスク60を外す。 スズメッキ処理： 前記ニッケルメッキ後のものに対して、第10図に示す
ように第２のキャップ型マスク70を被せる。第２のキャ
ップ型マスク70は第１のキャップ型マスク20と類似した
形状であるが、先端部がスカート部12の下方まで覆うよ
うになっている。符号71はリップ、72は突部である。こ
の状態でスズメッキを行うと、セカンドリング溝14より
下方のスカート部12部分のみにスズメッキ層19が形成さ
れる。その後所定の後処理を行い、第２のキャップ型マ
スク70を外す。 このようにして、表面処理が完了し、第３図及び第４
図に図示したピストン10が得られる。 なお、このスズメッキ処理は表面処理の最終工程であ
るから、表面処理作業中にスズメッキ層と接触する機会
が少くなるので、これを傷つけるおそれが少ない。 以上のように本実施例では、陽極酸化処理をトップ部
11のニッケルメッキ処理よりも先に行うようにしたの
で、ニッケルメッキ層17に逆電解がかからない。したが
って、トップリング溝13がトップ部11の近傍に形成され
ていることにより、ニッケルメキ層17と陽極酸化処理層
18が隣接していても、トップ部11のマスキング工程に要
求される厳格な管理条件は相対的に緩和されるので作業
性が向上する。しかも、マスキング部材に要求されるシ
ール性能も緩和されるから、より多くの回数を反復使用
可能となり、マスキング部材が長寿命化する。 なお、同一対象物のある部分に陽極酸化処理を先に行
って、その後他の部分にニッケルメッキ等のメッキ処理
を施すことにより、マスキングを容易化する表面処理方
法は、回り止めピンを有しない４サイクル用ピストンに
対しても当然適用可能である。 ［発明の効果］ 本発明は、リング溝を陽極酸化処理する場合、これに
先立って、第２のマスクキング部材でリング溝内の回り
止めピンをシールする。このとき、第２のマスクキング
部材は、リング溝以外の部分をマスクする第１のマスキ
ング部材と別体に構成され、かつピストンの半径方向か
ら中心へ向って着脱自在に嵌合されるので、回り止めピ
ン周囲をより確実に液密シールでき、シール性が向上す
る。その結果、陽極酸化処理の処理液による回り止めピ
ンの腐食を有効に防止できる。 さらに、前記従来例（第１図、第２図）のように、第
２のマスクキング部材を第１のマスキング部材と一体に
形成し、第１のマスキング部材をピストンの軸方向から
着脱する際に第２のマスクキング部材を大きく弾性変形
させる形式のものとは異なり、着脱時におけるこのよう
に大きな弾性変形が生じないので、反復使用による摩耗
が軽減され、第１及び第２のマスキング部材の耐久性を
ともに向上できる。
られるピストンであって、トップリング溝内にピストン
リングの回り止めピンが一部を露出して取付けられてい
るものに対して、トップリング溝に陽極強化処理を施す
ための表面処理方法に関する。 ［従来の技術］ 燃焼温度の高い高出力エンジンにおけるピストンの熱
対策等を目的として、そのトップ部にニッケルメッキを
施してから、ピストンリングのトップリングを収容する
トップリング溝に陽極酸化処理を施したものが既に提案
されている（例えば、特願昭62−227788号（特開昭64−
73155号公報）、同62−227789号（特開昭64−73080号公
報）参照）。 第１図はこの陽極酸化処理におけるマスキング構造を
示し、１はピストン、２はニッケルメッキが施されてい
るトップ部である。３は陽極酸化処理層が形成されてい
るトップリング溝、４はトップリングのための鉄製の回
り止めピン、５はセカンドリング溝である。６は第２図
に示したキャップ状をなすトップ部のマスクであり、ト
ップリング溝３より上方部分を覆う。７はその開口縁部
に一体に形成された回り止めピン４用のマスク片であ
り、大半の金属に対して腐食作用のある強酸性の陽極酸
化処理液が回り止めピン４の露出部分（以下、頭部とい
う）を侵さないよう液密にシールするべくトップリング
溝３に嵌合している。 ８はキャップ型マスク６に埋設一体化された内装式の
板バネであり、マスク片７をトップリング溝３内へ圧接
している。９はセカンドリング４の下方のスカート部を
覆うマスクである。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで上記表面処理方法では、ニッケルメッキの後
に陽極酸化処理を行うので、ニッケルメッキ層が処理液
により剥離されないよう、高精度のマスキングを必要と
する。すなわち、陽極酸化処理を行うとき、既に形成さ
れているニッケルメッキ層にとって逆電解となるから、
トップ部のマスキング６の微細な隙間から処理液やその
ガスが僅かでも侵入すれば、ニッケルメッキ層が容易に
剥離することになる。ニッケルメッキ層に対するこの液
漏れ又はガス漏れの危険性は、トップリング溝３がトッ
プ部２の近傍に形成され、ニッケルメッキ層と陽極酸化
処理層が隣接しているので極めて大きいものである。し
たがって、この場合におけるマスキングは極めて厳重な
注意のもとに行わなければならず、しかも、トップ部の
マスク６等のマスキング部材は反復使用中に摩耗等する
ので、このような厳格な用途における使用可能回数も比
較的少なくなる。 そこで本発明の目的は、上記の諸問題を解消できる表
面処理方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るピストンの表面処理方法は、ピストンリ
ングの回り止めピンがリング溝内に一部を露出して取付
けられているピストンに対して、前記リング溝に沿って
陽極酸化処理層を形成するピストンの表面処理方法にお
いて、前記リング溝を残してその周囲をマスキングする
第１のマスキング部材と、該第１のマスキング部材と別
体に構成され前記回り止めピンとその周囲をマスキング
する第２のマスクキング部材とを備え、前記リング溝の
回り止めピンが設けられている位置に、第２のマスクキ
ング部材を、ピストンの半径方向から中心へ向って着脱
自在に嵌合し、回り止めピンの露出部分を第２のマスク
キング部材で液密にシールした後、前記リング溝に沿っ
て陽極酸化処理層を形成することを特徴とする。 ［作用］ 本発明に係る陽極酸化処理に先立つマスキング工程に
おいて使用される第２のマスクキング部材は、第１のマ
スキング部材と別体に形成されている。そこで第２のマ
スクキング部材をリング溝内の回り止めピンが設けられ
ている位置に、ピストンの半径方向から中心へ向かって
着脱自在に嵌合すると、第２のマスクキング部材は回り
止めピンの周囲を液密にシールするので、その後リング
溝に対して陽極酸化処理を施しても、回り止めピンの周
囲へ陽極酸化処理液が侵入しない。さらに、第２のマス
クキング部材を第１のマスキング部材と独立して、ピス
トンの半径方向へ着脱するので、着脱時における大きな
弾性変形が生じず、反復使用による摩耗が軽減され、第
１及び第２のマスキング部材の耐久性をともに向上す
る。 ［実施例］ 第３図乃至第10図に基づいて、本発明の一実施例を説
明する。 まず、第３図及び第４図は本実施例によって表面処理
された自動２輪車用２サイクルエンジンのピストンを示
すものであり、アルミ合金製のピストン10にはその頭部
をなすトップ部11と側面のスカート部12が形成され、両
者の接続部分はテーパー部10aとされ、スカート部12の
トップ部11近くには、トップリング溝13及びセカンドリ
ング溝14がこの順で上下に所定間隔をもって形成されて
いる。これらの溝にはそれぞれピストンリングのトップ
リングRt及びセカンドリングRs（第４図参照）が収容さ
れる。 トップリング溝13の一部には、第７図においても明ら
かなように、ピストン10の半径方向に向かうピン穴15が
上縁部10bへ食い込むようにオフセットされて形成さ
れ、これにトップリングRtの回転を止める鉄製の回り止
めピン16が圧入されている。回り止めピン16の一端部は
トップリング溝13内へ露出している。但し、回り止めピ
ン16の取付けは、トップ部11からピストン10の軸心方向
に沿って圧入し、トップリング溝13を横断させてカシメ
止めしたものであってもよい。 第４図に示すように、トップリング溝13は上部が内方
へ向って傾斜している上壁面13aと下壁面13b及び奥壁面
13cからなる。なお、第４図はピストン10の回り止めピ
ン16以外の部位における断面を示すものであり、図中の
符号10cはトップリング溝13下側の下縁部、17はニッケ
ルメッキ層、18は陽極酸化処理により形成された硬質ア
ルマイト層、19はスズメッキ層である。 硬質アルマイト層18は、第３図に示すようにトップリ
ング溝13を含み、かつその上下の縁部10b及び10c部分ま
で幅Ａで示す一定の範囲でほぼ全周に形成されている。
また、ピン穴16の周囲には幅Ａ×Ｂなる長方形のマスキ
ング部Ｃが形成され、この部分だけには硬質アルマイト
層が形成されていない。 第５図及び第６図は、陽極酸化処理に使用されるマス
キング部材の構成を示すものであり、第１のキャップ型
マスク20、ピン用マスク30及び第１の筒型マスク50とか
らなる。なお符号40はスプリングである。 第１のキャップ型マスク20はトップ部11及びテーパー
部10aを被覆対象とする有底筒状のマスキング部材であ
り、その開口縁部の内周面にはリップ21が形成され、ま
たコーナー部には肉抜き部22がそれぞれ全周に形成され
ている。 ピン用マスク30はピン穴15の周囲に形成されるマスキ
ング部Ｃを覆う部材であり、第６図にその詳細形状を示
すように、トップリング溝13の上下の縁部10b及び10cと
接する本体部31と、その内周面にトップリング溝13内へ
嵌合可能に一体に突設された略Ｕ字状をなす一対のリッ
プ32と、左右のリップ32間に形成され、回り止めピン16
の露出する頭部両側を密に収容するための溝33とからな
る。溝33の幅Ｗは回り止めピン16の外径に略等しく、か
つリップ32の側面形状はトップリング溝13の断面形状に
一致し、したがってその高さＨも変化している。符号32
aはリップ32の上面であり、トップリング溝13の上壁面1
3aに密接して沿うよう傾斜している。32bは下面であり
トップリング溝13の下壁面13bに密接可能である。32cは
先端部であり、トップリング溝13の底部をなす奥壁面13
cと密接可能である。したがってリップ32をトップリン
グ溝13に嵌合すると、その内部を液密に仕切ることがで
きる。 第１の筒型マスク50は硬質アルマイト層18より下方の
スカート部12を被覆対象とする筒状の部材でり、その内
周面には開口縁部にリップ51が、セカンドリング溝14の
対応位置には、これと係合可能な突部52が形成されてい
る。 なお、これらマスキング部材は、例えばエチレンプロ
ピレンゴム（EPDM）やブチル系ゴムのような耐薬品性良
好の弾性材料を用いている。 スプリング40は全周にポリエチレンコートが施された
ステンレス鋼製の略コ字形をなすバネ材であり、トップ
リング溝13に係合可能な程度の線径を有し、対向する腕
部41及び42の間隔はピストン10の外径より若干狭くさ
れ、各自由端43及び44は外方へ拡開している。また、一
方の腕部42の自由端44側部分に外方に向って屈曲部45が
形成されている。 次に、第７図乃至第10図に基づいてこのピストン10の
表面処理方法を説明する。なお、各図におけるピストン
10の断面のうち、第７図乃至第９図は回り止めピン16を
含み、第10図はこれを含まない他の部位をそれぞれ示し
ている。 まず、第７図は鋳造及び機械加工後のピストン10を示
すものであり、この機械加工は、荒仕上げ、ピン穴15の
加工、トップリング溝13及びセカンドリング溝14の加
工、回り止めピン16の圧入、プロフィール加工（仕上げ
加工）等よりなる。なお、回り止めピン16の圧入は、ピ
ストン10の精度を維持するためにプロフィール加工に先
立って行われる必要がある。 第７図のピストン10に対しては、トップリング溝13に
沿う陽極酸化処理、トップ部11及びテーパー部10aに対
するニッケルメッキ及びセカンドリング溝14下方のスカ
ート部12に対するスズメッキの順に表面処理が行われ
る。以下、各工程をさらに詳しく説明する。 陽極酸化処理： まず、陽極酸化処理に先立って第８図に示すマスキン
グ工程が行われる。これは第５図に示すようにして各マ
スキング部材でピストン10の周囲を覆うものであり、ト
ップ部11及びテーパー部10aに第１のキャップ型マスク2
0を被せてピストン10の硬質アルマイト層18を相当部上
方をマスキングし、さらにピストン10のスカート部12外
周に第１の筒型マスク50を装着し、突部52をセカンドリ
ング溝14へ係合させて位置決めすることにより、硬質ア
ルマイト層18相当部よりも下方をマスキングする。ま
た、ピン用マスク30を回り止めピン16が取付けられてい
るマスキング部Ｃに被せると、本体部分31内側の上下部
がトップリング溝13の上下縁部10b及び10cにそれぞれ密
接し、かつリップ32がトップリング溝13内に嵌合する。
さらに、スプリング40をトップリング溝13に沿ってピス
トン10の軸心と直交する方向から押込むと、腕部41及び
42が拡開しながらピストン10の側部を弾力的に挟むの
で、腕部42の屈曲部45を本体部分31の外表面に接触させ
ると、スプリング40は腕部41及び42の一部がトップリン
グ溝13に係合位置決めされた状態でピン用マスク30に外
装されたことになり、ピン用マスク30はスプリング40の
復元弾性によって、ピストン10の半径方向中心へ向かっ
て圧接される。このため、ピン用マスク30の本体部分31
内側の上部がトップリング溝13の上縁部10bにオフセッ
トして形成されたピン穴15を覆って密着し、かつ、リッ
プ32の上下面32a、32b及び先端部32cがそれぞれトップ
リング溝13内の上下壁面13a及び13b並びに奥壁面13cと
それぞれ密着する。同時に溝33（第６図参照）内に回り
止めピン16のトップリング溝13内に露出している頭部が
収容される。ゆえにピン用マスク30がピン穴15及び回り
止めピン16の頭部を液密にシールすることができる。 なお、ピン用マスク30とスプリング40は、それぞれキ
ャップ型マスク20と別体に形成されているから、これら
はキャップ型マスク20によってトップ部11方向へ引張さ
れることながく、常時スプリング40によるピストン10の
半径方向中心に向うばね付勢を可能とし、ピン用マスク
30の液密なシールを確実にする。 次に、このようにしてマスキングされたピストン10を
陽極とし、15〜30％の硫酸浴中で陽極酸化処理を行い、
トップリング溝13に沿う非マスク部分に例えば膜厚約10
μｍ程度の硬質アルマイト層18を形成する。このとき、
ピン用マスク30に覆われ硫酸浴と接触しないピン穴15の
周囲は、酸化されずに残ってマスキング部Ｃ（第３図参
照）となる。しかもピン穴15の内部及び回り止めピン16
頭部は、ピン用マスク30により液密にシールされている
から、回り止めピン16の周囲へ硫酸が侵入せず、その結
果、ピン穴15の内周面及び回り止めピン16の硫酸による
腐食がほぼ確実に防止される。 その後所定の後処理を行い、各マスキング部材を外
す。 ニッケルメッキ処理： 前記陽極酸化処理後、第９図に示すようにスカート部
12の周囲に第２の筒型マスク60を取付ける。このマスク
は前記第１の筒型マスク50とほぼ同様の形状をなす筒状
部材であるが、その先端部のリップ61がトップリング溝
13の上方で硬質アルマイト層18の上端部までを覆うよう
になっており、トップ部11及びテーパー部10aがマスキ
ングされていない。符号62は位置決め用の突部であり、
セカンドリング溝14に係合している。 この状態で所定の前処理を行った後、ピストン10を陰
極としてPH約４程度、約90℃のニッケルメッキ浴中で、
例えば膜厚約30μｍとなるまで無電解ニッケルメッキを
行う。但し、電気メッキとすることも可能である。これ
により、トップ部11とテーパー部10aの各表面のみにニ
ッケルメッキ層17が形成される。その後所定の後処理を
行い、第２の筒型マスク60を外す。 スズメッキ処理： 前記ニッケルメッキ後のものに対して、第10図に示す
ように第２のキャップ型マスク70を被せる。第２のキャ
ップ型マスク70は第１のキャップ型マスク20と類似した
形状であるが、先端部がスカート部12の下方まで覆うよ
うになっている。符号71はリップ、72は突部である。こ
の状態でスズメッキを行うと、セカンドリング溝14より
下方のスカート部12部分のみにスズメッキ層19が形成さ
れる。その後所定の後処理を行い、第２のキャップ型マ
スク70を外す。 このようにして、表面処理が完了し、第３図及び第４
図に図示したピストン10が得られる。 なお、このスズメッキ処理は表面処理の最終工程であ
るから、表面処理作業中にスズメッキ層と接触する機会
が少くなるので、これを傷つけるおそれが少ない。 以上のように本実施例では、陽極酸化処理をトップ部
11のニッケルメッキ処理よりも先に行うようにしたの
で、ニッケルメッキ層17に逆電解がかからない。したが
って、トップリング溝13がトップ部11の近傍に形成され
ていることにより、ニッケルメキ層17と陽極酸化処理層
18が隣接していても、トップ部11のマスキング工程に要
求される厳格な管理条件は相対的に緩和されるので作業
性が向上する。しかも、マスキング部材に要求されるシ
ール性能も緩和されるから、より多くの回数を反復使用
可能となり、マスキング部材が長寿命化する。 なお、同一対象物のある部分に陽極酸化処理を先に行
って、その後他の部分にニッケルメッキ等のメッキ処理
を施すことにより、マスキングを容易化する表面処理方
法は、回り止めピンを有しない４サイクル用ピストンに
対しても当然適用可能である。 ［発明の効果］ 本発明は、リング溝を陽極酸化処理する場合、これに
先立って、第２のマスクキング部材でリング溝内の回り
止めピンをシールする。このとき、第２のマスクキング
部材は、リング溝以外の部分をマスクする第１のマスキ
ング部材と別体に構成され、かつピストンの半径方向か
ら中心へ向って着脱自在に嵌合されるので、回り止めピ
ン周囲をより確実に液密シールでき、シール性が向上す
る。その結果、陽極酸化処理の処理液による回り止めピ
ンの腐食を有効に防止できる。 さらに、前記従来例（第１図、第２図）のように、第
２のマスクキング部材を第１のマスキング部材と一体に
形成し、第１のマスキング部材をピストンの軸方向から
着脱する際に第２のマスクキング部材を大きく弾性変形
させる形式のものとは異なり、着脱時におけるこのよう
に大きな弾性変形が生じないので、反復使用による摩耗
が軽減され、第１及び第２のマスキング部材の耐久性を
ともに向上できる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は先行技術に係り、第１図は要部工程
におけるマスキング状態を示す拡大部分断面図、第２図
は一部を切欠いたマスク部材の斜視図である。第３図乃
至第10図は一実施例を示し、第３図はピストンの斜視
図、第４図はその部分拡大断面図、第５図は陽極酸化処
理におけるマスキング部材の組付図、第６図はピン用マ
スクの斜視図、第７図は表面処理前のピストンを示す拡
大部分断面図、第８図乃至第10図は各表面処理工程にお
けるマスキング状態を示す拡大部分断面図である。 （符号の説明） 10……ピストン、11……トップ部、12……スカート部、
13……トップリング溝、14……セカンドリング溝、15…
…ピン穴、16……回り止めピン、17……ニッケルメッキ
層、18……硬質アルマイト層、20……第１のキャップ型
マスク、30……ピン用マスク、40……スプリング、50…
…第１の筒型マスク、60……第２の筒型マスク、70……
第２のキャップ型マスク。
におけるマスキング状態を示す拡大部分断面図、第２図
は一部を切欠いたマスク部材の斜視図である。第３図乃
至第10図は一実施例を示し、第３図はピストンの斜視
図、第４図はその部分拡大断面図、第５図は陽極酸化処
理におけるマスキング部材の組付図、第６図はピン用マ
スクの斜視図、第７図は表面処理前のピストンを示す拡
大部分断面図、第８図乃至第10図は各表面処理工程にお
けるマスキング状態を示す拡大部分断面図である。 （符号の説明） 10……ピストン、11……トップ部、12……スカート部、
13……トップリング溝、14……セカンドリング溝、15…
…ピン穴、16……回り止めピン、17……ニッケルメッキ
層、18……硬質アルマイト層、20……第１のキャップ型
マスク、30……ピン用マスク、40……スプリング、50…
…第１の筒型マスク、60……第２の筒型マスク、70……
第２のキャップ型マスク。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｆ１６Ｊ 9/00 Ｆ１６Ｊ 9/00 Ａ
9/24 9/24
(72)発明者 山本 均
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
(72)発明者 小林 正
長野県更埴市稲荷山1051―５
(72)発明者 渡邊 一司
長野県長野市稲葉825―８
(72)発明者 小林 敏明
長野県長野市丹波島３―770―33
(56)参考文献 特開 昭59−215942（ＪＰ，Ａ)
特公 昭53−18661（ＪＰ，Ｂ１)
実願 昭54−14271号（実開 昭55−
114330号）の願書に添付した明細書及び
図面の内容を撮影したマイクロフィルム
（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ピストンリングの回り止めピンがリング溝内に一部
を露出して取付けられているピストンに対して、前記リ
ング溝に沿って陽極酸化処理層を形成するピストンの表
面処理方法において、 前記リング溝を残してその周囲をマスキングする第１の
マスキング部材と、 該第１のマスキング部材と別体に構成され前記回り止め
ピンとの周囲をマスキングする第２のマスクキング部材
とを備え、 該第２のマスクキング部材を前記リング溝の回り止めピ
ンが設けられている位置に、前記ピストンの半径方向か
ら中心へ向って着脱自在に嵌合し、前記回り止めピンの
露出部分を前記第２のマスクキング部材で液密にシール
した後、 前記リング溝に沿って陽極酸化処理層を形成する ことを特徴とするピストンの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62294815A JP2678248B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | ピストンの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62294815A JP2678248B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | ピストンの表面処理方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63297417A Division JP2678250B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | ピストンの表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294945A JPH01294945A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2678248B2 true JP2678248B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17812611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62294815A Expired - Fee Related JP2678248B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | ピストンの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678248B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10315232A1 (de) * | 2003-04-03 | 2004-10-28 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens |
| DE102004056519B4 (de) * | 2004-11-24 | 2017-07-13 | Mahle Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5318661A (en) * | 1976-08-03 | 1978-02-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Thermoplastic resin composition |
| JPS55114330U (ja) * | 1979-02-06 | 1980-08-12 | ||
| JPS59215942A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Honda Motor Co Ltd | ２サイクル内燃機関のピストン |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62294815A patent/JP2678248B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294945A (ja) | 1989-11-28 |
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