JP3274718B2 - Piston for internal combustion engine - Google Patents
Piston for internal combustion engineInfo
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- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、自動車等に使用する
内燃機関用ピストンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an internal combustion engine used in an automobile or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、軽量化を目的としてアルミニウム
合金で製作された内燃機関用ピストンのうち、特に、燃
焼温度が高い高出力内燃機関用ピストンでは、例えば特
開昭６４−７３１５５号公報に記載されているように、
燃焼によりピストン本体のクラウン部のスキッシュエリ
ヤに対向する表面（冠面及びトップランド部の上部）及
びトップリング溝部の表面が荒れることから、それぞれ
の防止策として前記冠部表面にニッケルメッキ層又は鉄
メッキ層（前記公報では前者）、トップリング溝部に硬
質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成すること
が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, among pistons for an internal combustion engine made of an aluminum alloy for the purpose of weight reduction, in particular, a piston for a high output internal combustion engine having a high combustion temperature is described in, for example, JP-A-64-73155. As has been
Since the surface of the crown portion of the piston body facing the squish area (the top surface of the crown and the top land portion) and the surface of the top ring groove portion are roughened by combustion, a nickel plating layer or iron It is known to form an anodic oxide film layer by hard alumite treatment on a plating layer (the former in the above-mentioned publication) and a top ring groove.
【０００３】近年、内燃機関の全体重量を軽減するため
に、ピストンをアルミニウム合金製とするばかりでな
く、シリンダヘッド、シリンダブロックは勿論、シリン
ダライナーまでもアルミニウム合金製とする場合がある
が、前記内燃機関用ピストンは、ピストン本体のクラウ
ン部の耐熱性を向上させた場合のトップリング溝部に生
じる問題点を解決することを主な目的として考案されて
おり、シリンダブロックのアルミニウム合金製シリンダ
ライナー部の材質との関連性が全く考慮されていなかっ
た。In recent years, in order to reduce the overall weight of an internal combustion engine, not only the piston is made of aluminum alloy, but also the cylinder head, the cylinder block, and even the cylinder liner are sometimes made of aluminum alloy. The piston for an internal combustion engine has been devised mainly to solve the problem that occurs in the top ring groove portion when the heat resistance of the crown portion of the piston body is improved, and the aluminum alloy cylinder liner portion of the cylinder block is used. No consideration was given to its relationship with the material.
【０００４】一方、シリンダブロックのシリンダライナ
ー部との摺動性を考慮した内燃機関用ピストンでは、従
来、例えば実開平２−１８６４２号公報に記載されてい
るように、アルミニウム合金製ピストン本体のスカート
部の表面に錫メッキ層を形成すると共に、前記ピストン
本体のクラウン部のうち、少なくとも冠面、トップラン
ド部及びトップリング溝部に硬質アルマイト処理による
陽極酸化被膜層を形成することが知られている。On the other hand, in the case of a piston for an internal combustion engine in consideration of the slidability of a cylinder block with a cylinder liner portion, a skirt of a piston body made of an aluminum alloy has conventionally been disclosed, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-18642. It is known that a tin plating layer is formed on the surface of the portion, and an anodic oxide coating layer is formed on at least the crown surface, the top land portion, and the top ring groove portion of the crown portion of the piston body by hard anodizing. .
【０００５】しかしながら、この内燃機関用ピストンで
は、錫メッキ層は母材（アルミニウム合金）との密着性
が良くなく、内燃機関の運転時、シリンダブロックのシ
リンダライナー部との摺動によりピストン本体のスカー
ト部の表面から錫メッキ層が剥離等して母材の地肌が露
出し易い。シリンダブロックのシリンダライナー部にア
ルミニウム合金を使用している場合には、ピストン本体
のスカート部の表面から母材の地肌が露出すると、スカ
ッフィングが発生するおそれがあった。However, in this piston for an internal combustion engine, the tin plating layer does not have good adhesion to the base material (aluminum alloy), and during operation of the internal combustion engine, the tin plating layer slides on the cylinder liner of the cylinder block to form the piston body. The tin plating layer is peeled off from the surface of the skirt, and the background of the base material is easily exposed. In the case where an aluminum alloy is used for the cylinder liner of the cylinder block, scuffing may occur if the base material is exposed from the surface of the skirt of the piston body.
【０００６】この発明は前記提案に係る内燃機関用ピス
トンが有する課題を解決するためになしたもので、シリ
ンダブロックのシリンダライナー部との摺動性、耐凝着
摩耗性及び耐スカッフィング性を確実に向上させること
ができる内燃機関用ピストンを提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the piston for an internal combustion engine according to the above proposal, and ensures the sliding property of the cylinder block with the cylinder liner, the anti-adhesive wear property and the anti-scuffing property. It is an object of the present invention to provide a piston for an internal combustion engine that can be improved.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
用ピストンは、アルミニウム合金製ピストン本体のクラ
ウン部に複数のリング溝及びランド部が形成され、少な
くとも冠面、トップランド部及びトップリング溝部に陽
極酸化皮膜層を形成すると共に、前記ピストン本体のス
カート部のピストンピン孔部を除く表面に鉄メッキ層を
形成したものである。In a piston for an internal combustion engine according to the present invention, a plurality of ring grooves and land portions are formed in a crown portion of an aluminum alloy piston body, and at least a crown surface, a top land portion, and a top ring groove portion are provided. And an iron plating layer on the surface of the skirt portion of the piston body excluding the piston pin hole.
【０００８】[0008]
【作用】本発明によれば、内燃機関の運転時、鉄メッキ
層によりシリンダブロックのシリンダライナー部との直
接接触を妨げ、該シリンダライナー部がアルミニウム合
金であっても、スカッフィングの発生及び高温時の凝着
摩耗の発生を確実に防止できる。また、陽極酸化被膜層
によりクラウン部の耐熱性を向上させることができると
共に、高温時におけるトップリング溝部の凝着摩耗を抑
制することができる。従って、製造能率の向上が図れる
と共に、使用寿命を長くすることができる。According to the present invention, during operation of an internal combustion engine, direct contact with the cylinder liner portion of the cylinder block is prevented by the iron plating layer. Can reliably prevent the occurrence of adhesive wear. In addition, the heat resistance of the crown portion can be improved by the anodic oxide coating layer, and the adhesive wear of the top ring groove at a high temperature can be suppressed. Therefore, the production efficiency can be improved and the service life can be extended.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１に基づいて
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００１０】図１は内燃機関用ピストンの一部を示す縦
断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a part of a piston for an internal combustion engine.
【００１１】この発明に係るピストン１は、図示しない
シリンダブロックのアルミニウム合金製シリンダライナ
ー部内に軸方向に摺動可能に収納されており、コンロッ
ドを介してクランク軸により駆動されるようになってい
る。The piston 1 according to the present invention is housed in an aluminum alloy cylinder liner portion of a cylinder block (not shown) so as to be slidable in the axial direction, and is driven by a crankshaft via a connecting rod. .
【００１２】ピストン１はピストン本体２に図示しない
トップリングとセカンドリングとオイルリングを取り付
けたものである。ピストン本体２はアルミニウム合金製
で、クラウン部３とスカート部４とから構成されてい
る。The piston 1 is obtained by attaching a top ring, a second ring and an oil ring (not shown) to a piston body 2. The piston body 2 is made of an aluminum alloy and includes a crown portion 3 and a skirt portion 4.
【００１３】クラウン部３の冠面５は、図示しないシリ
ンダヘッドに設けた燃焼室に臨ませて形成されている。
またクラウン部３のランド部には、有底環状溝に形成し
たトップリング溝部６とセカンドリング溝部７とオイル
リング溝部８が並設されており、これにより前記ランド
部はトップランド部９ａとセカンドランド部９ｂとサー
ドランド部９ｃに分割されている。そして、トップリン
グ溝部６とセカンドリング溝部７には前記トップリング
とセカンドリングがそれぞれ挿入され、またオイルリン
グ溝部８には前記オイルリングが挿入されている。更
に、スカート部４には図示しないピストンピン孔部を有
するピンボス部が形成されている。The crown surface 5 of the crown portion 3 is formed so as to face a combustion chamber provided in a cylinder head (not shown).
A top ring groove 6, a second ring groove 7, and an oil ring groove 8 formed in a bottomed annular groove are provided side by side on the land of the crown 3, so that the land is connected to the top land 9 a and the second land 9 a. It is divided into a land 9b and a third land 9c. The top ring and the second ring are inserted into the top ring groove 6 and the second ring groove 7, respectively, and the oil ring is inserted into the oil ring groove 8. Further, a pin boss having a piston pin hole (not shown) is formed in the skirt 4.
【００１４】前記ピストン本体２のクラウン部３におけ
る冠面５とトップランド部９ａとトップリング溝部６と
セカンドランド部９ｂには陽極酸化被膜層１０が形成さ
れている。An anodized film layer 10 is formed on the crown surface 5, the top land 9a, the top ring groove 6, and the second land 9b of the crown 3 of the piston body 2.
【００１５】また、ピストン本体２のスカート部４のピ
ストンピン孔部を除く表面には鉄メッキ層１１が形成さ
れている。An iron plating layer 11 is formed on the surface of the skirt portion 4 of the piston body 2 excluding the piston pin hole.
【００１６】セカンドリング溝部７とオイルリング溝部
８についてはアルミニウム凝着の発生が認められないた
め陽極酸化被膜層１０は形成されていない。また、サー
ドランド部９ｃについてはシリンダブロックのアルミニ
ウム合金製シリンダライナー部と接触しないため鉄メッ
キ層１１は形成されていない。No anodic oxide coating layer 10 is formed on the second ring groove 7 and the oil ring groove 8 because no aluminum adhesion is observed. Further, since the third land portion 9c does not contact the aluminum alloy cylinder liner portion of the cylinder block, the iron plating layer 11 is not formed.
【００１７】このピストン１は次のように製造される。This piston 1 is manufactured as follows.
【００１８】まずピストン本体２を鋳造により一体成形
した後、機械加工によってクラウン部３のランド部をス
カート部４より小径で冠面５側に向かって先細りになる
ように形成し、また、トップリング溝部６をクラウン部
３に形成する。また、図１に示すように、クラウン部３
のランド部の内、最もスカート部４に位置したサードラ
ンド部９ｃは、他のランド部であるトップランド部９ａ
およびセカンドランド部９ｂよりも、小径に形成されて
いる。First, after the piston body 2 is integrally formed by casting, the land portion of the crown portion 3 is formed by machining so as to have a diameter smaller than that of the skirt portion 4 and taper toward the crown surface 5 side. A groove 6 is formed in the crown 3. Also, as shown in FIG.
Of the land portions, the third land portion 9c located at the skirt portion 4 is the top land portion 9a which is another land portion.
And it is formed smaller in diameter than the second land portion 9b.
【００１９】次いで、ピストン本体２のクラウン部３側
を下にしてクラウン部３の冠面５とトップランド部９ａ
とセカンドランド部９ｂ及びトップリング溝部６につい
て洗浄等の前処理、硬質アルマイト処理、洗浄等の後処
理を順次行う。これによりクラウン部３の冠面５とトッ
プランド部９ａとセカンドランド部９ｂ及びトップリン
グ溝部６に陽極酸化被膜層１０が形成される。Next, the crown surface 3 of the crown portion 3 and the top land portion 9a
The pre-treatment such as cleaning, hard alumite treatment, and post-treatment such as cleaning are sequentially performed on the second land portion 9b and the top ring groove portion 6. As a result, the anodic oxide coating layer 10 is formed on the crown surface 5, the top land portion 9a, the second land portion 9b, and the top ring groove 6 of the crown portion 3.
【００２０】次に、ピストン本体２のスカート部４側を
下にし、図示しないマスキング治具によりスカート部４
のピストンピン孔部を覆った状態で該スカート部４の表
面について洗浄等の前処理、鉄メッキ処理、洗浄等の後
処理を順次行う。これによりスカート部４のピストンピ
ン孔部を除く表面に鉄メッキ層１１が形成される。Next, the skirt portion 4 side of the piston body 2 is turned down, and the skirt portion 4 is
With the piston pin hole covered, the surface of the skirt 4 is sequentially subjected to pretreatment such as washing, post-treatment such as iron plating, and washing. As a result, the iron plating layer 11 is formed on the surface of the skirt portion 4 excluding the piston pin hole.
【００２１】このように製造されたピストン１におい
て、ピストン本体２のスカート部４側に設けた鉄メッキ
層１１は母材（アルミニウム合金）との密着性が良くて
剥離等せず、シリンダブロックのシリンダライナー部が
アルミニウム合金製であっても、これとの摺動性に優
れ、ニッケル、錫よりも優れた耐凝着摩耗性及び耐スカ
ッフィング性を有している。このため、内燃機関の運転
時、鉄メッキ層１１によりピストン本体２とシリンダブ
ロックのアルミニウム合金製シリンダライナー部との直
接接触が妨げられ、スカッフィング及び高温時の凝着摩
耗が発生することはない。また、ピストン本体４のクラ
ウン部３側に設けた陽極酸化被膜層１０は耐熱性及び耐
凝着摩耗性に優れているから、クラウン部３の表面（冠
面５及びトップランド部９ａの上部）が荒れることはな
く、また高温時におけるトップリング溝部６の凝着摩耗
が抑制される。In the piston 1 manufactured as described above, the iron plating layer 11 provided on the skirt portion 4 side of the piston body 2 has good adhesion to the base material (aluminum alloy) and does not peel off. Even if the cylinder liner portion is made of an aluminum alloy, it has excellent sliding properties with it, and has better anti-adhesion wear resistance and scuffing resistance than nickel and tin. Therefore, during operation of the internal combustion engine, direct contact between the piston body 2 and the aluminum alloy cylinder liner portion of the cylinder block is prevented by the iron plating layer 11, and scuffing and adhesive wear at high temperatures do not occur. Further, since the anodic oxide coating layer 10 provided on the crown portion 3 side of the piston body 4 has excellent heat resistance and anti-adhesion wear resistance, the surface of the crown portion 3 (the upper portion of the crown surface 5 and the top land portion 9a). Is not roughened, and adhesive wear of the top ring groove 6 at high temperatures is suppressed.
【００２２】なお、この実施例では、セカンドリング溝
部７とオイルリング溝部８には陽極酸化被膜層１０を形
成せず、サードランド部９ｃには鉄メッキ層１１を形成
しない例について説明したが、前記した製造方法から陽
極酸化被膜層１０を図２、図３に示すようにセカンドリ
ング溝部７、サードランド部９ｃにまで、更に図４に示
すようにピストン本体２のスカート部４側にはマスキン
グが必要となるがオイルリング溝部８にまで形成しても
良いこと言うまでもない。In this embodiment, an example has been described in which the second ring groove 7 and the oil ring groove 8 are not formed with the anodic oxide coating layer 10 and the third land 9c is not formed with the iron plating layer 11. From the manufacturing method described above, the anodic oxide coating layer 10 is masked on the second ring groove 7 and the third land 9c as shown in FIGS. 2 and 3, and further on the skirt 4 side of the piston body 2 as shown in FIG. However, it goes without saying that the oil ring groove 8 may be formed.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上の通り、この発明の内燃機関用ピス
トンは、アルミニウム合金製ピストン本体のクラウン部
に複数のリング溝及びランド部が形成され、少なくとも
冠面、トップランド部及びトップリング溝部に陽極酸化
皮膜層を形成すると共に、前記ピストン本体のスカート
部のピストンピン孔部を除く表面に鉄メッキ層を形成し
たため、内燃機関の運転時、鉄メッキ層によりシリンダ
ブロックのシリンダライナー部との直接接触を妨げ、該
シリンダライナー部がアルミニウム合金であっても、ス
カッフィングの発生及び高温時の凝着摩耗の発生を確実
に防止できる。また、陽極酸化被膜層によりクラウン部
の耐熱性を向上させることができると共に、高温時にお
けるトップリング溝部の凝着摩耗を抑制することができ
る。従って、製造能率の向上が図れると共に、使用寿命
を長くすることができる。As described above, in the piston for an internal combustion engine according to the present invention, a plurality of ring grooves and lands are formed in a crown portion of an aluminum alloy piston body, and at least a crown surface, a top land portion, and a top ring groove portion are formed. In addition to forming the anodic oxide film layer and forming an iron plating layer on the surface of the skirt portion of the piston body excluding the piston pin hole, the iron plating layer allows direct contact with the cylinder liner portion of the cylinder block during operation of the internal combustion engine. Contact is prevented, and even if the cylinder liner portion is made of an aluminum alloy, occurrence of scuffing and occurrence of adhesive wear at high temperatures can be reliably prevented. In addition, the heat resistance of the crown portion can be improved by the anodic oxide coating layer, and the adhesive wear of the top ring groove at a high temperature can be suppressed. Therefore, the production efficiency can be improved and the service life can be extended.
【図１】この発明の一実施例の一部を示す縦断面図であ
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他実施例の一部を示す縦断面図であ
る。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a part of another embodiment of the present invention.
【図３】この発明の他実施例の一部を示す縦断面図であ
る。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a part of another embodiment of the present invention.
【図４】この発明の他実施例の一部を示す縦断面図であ
る。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a part of another embodiment of the present invention.
１ ピストン ２ ピストン本体 ３ クラウン部 ４ スカート部 ５ 冠面 ６ トップリング溝部 ９ａ トップランド部 １０ 陽極酸化被膜層 １１ 鉄メッキ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Piston main body 3 Crown part 4 Skirt part 5 Crown surface 6 Top ring groove part 9a Top land part 10 Anodized coating layer 11 Iron plating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 3/10 F02F 3/00 F16J 1/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02F 3/10 F02F 3/00 F16J 1/02
Claims (3)
ウン部に複数のリング溝及びランド部が形成され、少な
くとも冠面、トップランド部及びトップリング溝部に陽
極酸化皮膜層を形成すると共に、前記ピストン本体のス
カート部のピストンピン孔部を除く表面に鉄メッキ層を
形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。A plurality of ring grooves and lands are formed in a crown portion of an aluminum alloy piston body, and an anodic oxide film layer is formed on at least a crown surface, a top land portion, and a top ring groove portion. A piston for an internal combustion engine, wherein an iron plating layer is formed on a surface of the skirt except for a piston pin hole.
も小径に形成されていることを特徴とする請求項１に記
載されている内燃機関用ピストン。 2. The method according to claim 1, wherein the crown portion is formed from the skirt portion.
2 is also formed with a small diameter.
Onboard piston for internal combustion engine.
部側に位置したランド部は、他のランド部に対して、小
径に形成され、 前記陽極酸化被膜は、少なくとも前記最もスカート部側
に位置したランド部よりも冠面側のランド部から前記冠
面側にかけて形成されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載されている内燃機関用ピストン。 3. A skirt of the plurality of land portions.
The land located on the side of the part is smaller than the other lands.
And the anodic oxide coating is at least on the side closest to the skirt.
From the land portion closer to the crown than the land portion located at
2. The device according to claim 1, wherein the first portion is formed on the surface side.
Or a piston for an internal combustion engine according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25757592A JP3274718B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Piston for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25757592A JP3274718B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Piston for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681711A JPH0681711A (en) | 1994-03-22 |
| JP3274718B2 true JP3274718B2 (en) | 2002-04-15 |
Family
ID=17308180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25757592A Expired - Lifetime JP3274718B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Piston for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3274718B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112009000062B4 (en) * | 2008-09-26 | 2016-03-31 | Art Metal Mfg. Co., Ltd. | Coated aluminum product |
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|---|---|---|---|---|
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| EP3070312B1 (en) | 2015-03-17 | 2017-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine, internal combustion engine including this piston, and manufacturing method of this piston |
| DE102015222862A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Mahle International Gmbh | Method for coating at least one piston groove provided on a piston with a protective coating and coating device, in particular for carrying out the method |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP25757592A patent/JP3274718B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112009000062B4 (en) * | 2008-09-26 | 2016-03-31 | Art Metal Mfg. Co., Ltd. | Coated aluminum product |
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| JPH0681711A (en) | 1994-03-22 |
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