JP5390761B2 - piston - Google Patents

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Description

本発明は、ピストンに関し、例えば内燃機関等に用いられるFCD(Ferrum Casting Ductile:ダクタイル鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、ノジュラー鋳鉄などとも称される)その他の鋳鉄を材料とするピストンに関する。   The present invention relates to a piston, for example, a piston made of FCD (Ferrum Casting Ductile: also called ductile cast iron, spheroidal graphite cast iron, nodular cast iron, etc.) or other cast iron used for internal combustion engines or the like.

一般的なアルミ合金等を材料とするピストンの場合、内燃機関等に用いられるピストン10(図5参照)と、ピストン10が嵌挿されるシリンダライナ(ボア)20(ライナレスの場合はシリンダブロック)(図6参照)と、の間における摺動の結果生じる損傷の一種であるスカッフ(局所的にピストンスカートが溶融して生じる引っ掻き傷)や焼き付きなどを抑制するため、図5に示すように、ピストン10のスカート部11のシリンダライナ20に対して摺動する摺動面11Aの表面粗さを、例えば十点平均粗さ(RzJIS)=15μm前後に設定せざるを得ないという実情がある。   In the case of a piston made of a general aluminum alloy or the like, a piston 10 (see FIG. 5) used for an internal combustion engine or the like, and a cylinder liner (bore) 20 into which the piston 10 is inserted (a cylinder block in the case of a linerless) ( In order to suppress scuffing (scratching generated by locally melting the piston skirt) and seizure, which is a kind of damage caused as a result of sliding between the piston and the piston, as shown in FIG. There is a fact that the surface roughness of the sliding surface 11A that slides with respect to the cylinder liner 20 of the 10 skirt portions 11 must be set to, for example, around 10-point average roughness (RzJIS) = 15 μm.

このため、図6に示したように、スカート部11の摺動面11Aの潤滑状態は、所謂混合潤滑状態(流体潤滑と固体接触(金属同士の接触)とが混在する状態)的なものとなり、摩擦力が比較的大きいものとなっているのが実情である。   For this reason, as shown in FIG. 6, the lubrication state of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is a so-called mixed lubrication state (a state in which fluid lubrication and solid contact (contact between metals) are mixed). The fact is that the frictional force is relatively large.

ところで、近年においては、アルミ合金等の代わりに、例えばダクタイル鋳鉄等を材料とするFCDピストンが、特許文献1などにおいて提案されている。
特開2006−112309号公報
By the way, in recent years, an FCD piston made of, for example, ductile cast iron or the like instead of an aluminum alloy or the like has been proposed in Patent Document 1 or the like.
JP 2006-112309 A

特許文献1に記載されているようなFCDピストンは、アルミ合金等に対して断熱性に優れ内燃機関の燃焼の改善等を図ることができるため、例えば排気有害物質や燃料消費量の低減などが可能で、このため環境保護や経済性等の面において優れるといった利点がある。   The FCD piston as described in Patent Document 1 has excellent heat insulation properties with respect to aluminum alloys and the like, and can improve combustion of an internal combustion engine. For example, it can reduce exhaust harmful substances and fuel consumption. Therefore, there is an advantage that it is excellent in terms of environmental protection and economy.

しかし、環境保護や経済性等の改善といった要求は希求されるべきものであり、その実現に寄与すべく、FCDピストンについてもより一層の改善が要求されるものである。   However, demands such as environmental protection and economic efficiency should be demanded, and further improvement is required for the FCD piston in order to contribute to the realization thereof.

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、より一層燃費性能に優れ環境保護や経済性等の改善に寄与することができる鋳鉄を材料とする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 such circumstances, and provides a piston made of cast iron, which has a simple and inexpensive configuration, and which is further excellent in fuel efficiency and can contribute to improvements in environmental protection, economy, and the like. The purpose is to do.

このため、本発明に係るピストンは、
潤滑物質の存在下で使用され鋳鉄を材料とするピストンであって、当該ピストンのスカート部の摺動面の母材の表面粗さが、RzJIS=5.5μm〜0.5μmの範囲の値に形成されたことを特徴とする。
For this reason, the piston according to the present invention is
The piston is made of cast iron and used in the presence of a lubricating substance, and the surface roughness of the base material of the sliding surface of the skirt portion of the piston is in a range of RzJIS = 5.5 μm to 0.5 μm. It is formed.

本発明において、ピストンのスカート部の摺動面に対して、腐食反応を伴う表面処理が施されたことを特徴とすることができる。
本発明において、前記表面処理は、リン酸塩皮膜処理であることを特徴とすることができる。
また、本発明において、前記鋳鉄が、球状黒鉛鋳鉄であることを特徴とすることができる。
In the present invention, the sliding surface of the skirt portion of the piston may be subjected to a surface treatment accompanied by a corrosion reaction.
In the present invention, the surface treatment may be a phosphate film treatment.
In the present invention, the cast iron may be spheroidal graphite cast iron.

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、より一層燃費性能に優れ環境保護や経済性等の改善に寄与することができる鋳鉄を材料とするピストンを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, although it is a simple and cheap structure, it can provide the piston which uses cast iron as a material which is further excellent in fuel-consumption performance and can contribute to improvement of environmental protection, economical efficiency, etc.

以下、本発明に係る実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施例により、本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the examples described below.

本発明の実施例1に係るFCD等の鋳鉄を材料とするピストン10について、図1から図4を参照しつつ、詳細に説明する。   The piston 10 made of cast iron such as FCD according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

ここで、既述したように、一般的なアルミ合金等を材料とするピストンの場合、ピストン10と、ピストン10が嵌挿されるシリンダライナ(ボア)20(図6参照)と、の間における摺動の結果生じる損傷の一種であるスカッフや焼き付きなどを抑制するため、図5に示すように、ピストン10のスカート部11のシリンダライナ20に対して摺動する摺動面11Aの表面粗さを、例えば十点平均粗さ(RzJIS)=15μm前後に設定せざるを得ないという実情がある。   Here, as described above, in the case of a piston made of a general aluminum alloy or the like, a slide between the piston 10 and a cylinder liner (bore) 20 (see FIG. 6) into which the piston 10 is inserted is inserted. In order to suppress scuffing or seizure, which is a kind of damage caused as a result of movement, as shown in FIG. 5, the surface roughness of the sliding surface 11A that slides against the cylinder liner 20 of the skirt portion 11 of the piston 10 is reduced. For example, there is a fact that the ten-point average roughness (RzJIS) must be set to around 15 μm.

かかる比較的大きな表面粗さ(例えば、RzJIS=15μm前後の値)を有するスカート部11のシリンダライナ(ボア)20に対して摺動する摺動面11Aの潤滑状態は、図6に示したように、境界潤滑状態(或いは混合潤滑状態)的なものとなり、摩擦係数延いては摩擦力が比較的大きいものとなっている。なお、RzJISについては、JIS B0601(2001)の附属書1に記述されている。   The lubrication state of the sliding surface 11A sliding with respect to the cylinder liner (bore) 20 of the skirt portion 11 having such a relatively large surface roughness (for example, a value of around RzJIS = 15 μm) is as shown in FIG. In addition, the boundary lubrication state (or mixed lubrication state) is obtained, and the friction coefficient is extended and the frictional force is relatively large. RzJIS is described in Annex 1 of JIS B0601 (2001).

このような境界潤滑状態を、例えば摩擦係数の小さい流体潤滑状態にすることができれば、スカート部11の摺動面11Aに生じる摩擦力を低減することができ、以って燃料消費の低減が図られ、延いては環境保護や経済性の面で効果的に貢献することができる。   If such a boundary lubrication state can be made, for example, a fluid lubrication state with a small friction coefficient, the frictional force generated on the sliding surface 11A of the skirt portion 11 can be reduced, thereby reducing the fuel consumption. As a result, it can contribute effectively in terms of environmental protection and economic efficiency.

しかし、実際には、アルミ合金やスチール等を材料とするピストンの場合、境界潤滑状態を流体潤滑状態に移行させる有効な手段であるスカート部11の摺動面11Aの表面粗さを低減していくと、スカート部11の摺動面11Aなどにスカッフや焼付き等の損傷が発生する惧れが高くなるため、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを十分に低減することができないというのが実情である。   However, in actuality, in the case of a piston made of aluminum alloy, steel, or the like, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11, which is an effective means for shifting the boundary lubrication state to the fluid lubrication state, is reduced. As a result, there is a high risk that scuffing or seizure will occur on the sliding surface 11A of the skirt portion 11, and the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 cannot be sufficiently reduced. That is the situation.

これに対し、アルミ合金やスチール等と比較して摺動性や耐スカッフ性等に優れる鋳鉄を材料とするピストンの場合には、スカッフや焼付き等の発生を抑制しながら、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを小さくして潤滑状態を境界潤滑状態から流体潤滑状態に近づけることが可能であると考えられる。   On the other hand, in the case of a piston made of cast iron that is superior in slidability and scuff resistance compared to aluminum alloy, steel, etc., while suppressing the occurrence of scuffing and seizure, the skirt portion 11 It is considered possible to reduce the surface roughness of the sliding surface 11A to bring the lubrication state closer to the fluid lubrication state from the boundary lubrication state.

ここにおいて、図1に示すFCDピストン10のスカート部11の摺動面11Aの表面粗さを、図2に示すように、ピストン10のスカート部11と、ピストン10が所定間隙をもって摺動自在に嵌挿されるシリンダライナ(ボア)20と、の間に生成される潤滑油等の潤滑物質膜の厚さ(以下、ここでは油膜厚さと称する)Xより小さくすると、スカート部11の摺動面11Aの潤滑状態は流体潤滑状態となって摩擦係数を小さな値とすることができる。   Here, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 of the FCD piston 10 shown in FIG. 1 is determined so that the skirt portion 11 of the piston 10 and the piston 10 can slide freely with a predetermined gap as shown in FIG. When the thickness of the lubricating material film such as lubricating oil (hereinafter referred to as oil film thickness) X generated between the cylinder liner (bore) 20 to be inserted is made smaller than the sliding surface 11A of the skirt portion 11. The lubrication state becomes a fluid lubrication state, and the friction coefficient can be made small.

従って、スカート部11の摺動面11Aの潤滑状態を流体潤滑状態として摩擦係数を小さくするためには、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを、スカート部11とシリンダライナ(ボア)20との間に生成される油膜厚さXより小さく設定することが効果的であり望ましいものと考えられる。   Therefore, in order to reduce the friction coefficient by changing the lubrication state of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 to the fluid lubrication state, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is set to the skirt portion 11 and the cylinder liner (bore). It is considered effective and desirable to set it smaller than the oil film thickness X generated between 20 and 20.

なお、前記油膜厚さXは、摺動面形状(ピストンスカートプロフィル)、摺動速度、荷重(負荷)、及び潤滑油粘度などによって決定される。   The oil film thickness X is determined by the sliding surface shape (piston skirt profile), sliding speed, load (load), lubricating oil viscosity, and the like.

この一方で、耐スカッフ性や耐焼付き性等の観点からは、スカート部11の摺動面11Aとシリンダライナ20との間で発生する摩擦熱を冷却するために、摩擦熱発生部付近に潤沢に潤滑油が存在することが好ましい。   On the other hand, from the viewpoint of scuffing resistance, seizure resistance, etc., in order to cool the frictional heat generated between the sliding surface 11A of the skirt portion 11 and the cylinder liner 20, there is plenty of water in the vicinity of the frictional heat generating portion. It is preferable that lubricating oil be present in

しかし、アルミ合金やスチール等を材料とするピストンの場合、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを小さくすると、粗さの谷間(油溜り:図6参照)の部分に保持される潤滑油量が不足し、前述した摩擦熱を十分に冷却することができなくなり、スカッフや焼付き等が発生し易くなる。   However, in the case of a piston made of aluminum alloy, steel, or the like, if the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is reduced, the lubrication retained in the portion of the roughness valley (oil sump: see FIG. 6). The amount of oil is insufficient, the frictional heat described above cannot be sufficiently cooled, and scuffing or seizure is likely to occur.

これに対し、FCDピストンのように鋳鉄を材料とするピストンの場合には、母材が多数の孔(ピット或いはポア)を有する組織を持ち、かつ潤滑性に優れるカーボン粒が表面に析出しているため、表面粗さを低減しても、ピットが油溜りとして機能して当該ピットに潤滑油が保持されるため、前述した摩擦熱を効果的に冷却することができると共に、カーボン粒により摩擦係数が下げられるため摩擦熱の発生を抑制することができ、また融点がアルミ合金に比較して高いため、スカッフや焼付き等の発生を抑制することができ、かつ摩耗低減やフリクション低減を実現できることになる。   On the other hand, in the case of a piston made of cast iron, such as an FCD piston, the base material has a structure having a large number of holes (pits or pores), and carbon particles excellent in lubricity are deposited on the surface. Therefore, even if the surface roughness is reduced, the pits function as an oil sump and the lubricating oil is retained in the pits, so that the frictional heat described above can be effectively cooled and the carbon particles are used for friction. Since the coefficient is lowered, the generation of frictional heat can be suppressed, and since the melting point is higher than that of aluminum alloys, the occurrence of scuffing and seizure can be suppressed, and wear and friction can be reduced. It will be possible.

すなわち、FCDピストンのように鋳鉄を材料とするピストンの場合には、スカッフや焼付き等の発生を抑制しながら、表面粗さを低減することができるため、スカート部11の摺動面11Aの潤滑状態を流体潤滑状態として摩擦係数延いてはフリクションを小さくすることができ、以って燃費性能に優れ環境保護や経済性等の改善に効果的に寄与することができることになる。   That is, in the case of a piston made of cast iron, such as an FCD piston, the surface roughness can be reduced while suppressing the occurrence of scuffing and seizure, so that the sliding surface 11A of the skirt portion 11 can be reduced. When the lubrication state is set to the fluid lubrication state, the friction coefficient can be extended and the friction can be reduced. Therefore, the fuel consumption performance is excellent, and the environmental protection and the economic efficiency can be effectively contributed.

ここで、本発明者等による各種の研究実験などにより得られた知見の一部を、図3、図4に示しておく。   Here, FIG. 3 and FIG. 4 show some of the findings obtained by various research experiments by the present inventors.

図3は、「スカート部の表面粗さ」と「摩擦損失」との関係を示しており、当該図3から、スカート部の表面粗さを現行のRzJIS=15μm程度から低減して行くに従い摩擦損失が低減され、RzJIS=5μm付近で変極し、更に表面粗さを低減して行くと摩擦損失は漸増し、RzJIS=0.5μm付近でスカッフが発生する惧れが高くなることが理解される。   FIG. 3 shows the relationship between the “surface roughness of the skirt portion” and the “friction loss”. From FIG. 3, as the surface roughness of the skirt portion is reduced from the current RzJIS = 15 μm, the friction increases. It is understood that the loss is reduced, the polarity is changed in the vicinity of RzJIS = 5 μm, the friction loss gradually increases as the surface roughness is further reduced, and the possibility of scuffing near RzJIS = 0.5 μm increases. The

また、図4は、「摩擦係数」と「油膜厚さ/スカート部の表面粗さ」との関係を示しており、当該図4から、「油膜厚さ/スカート部の表面粗さ」が1より小さい状態(「油膜厚さ」<「スカート部の表面粗さ」であって、境界潤滑的な色合いが強い状態)から1に近づくに従って摩擦係数が徐々に小さくなり、1(「油膜厚さ」=「スカート部の表面粗さ」であって、流体潤滑的な色合いが強い状態)付近で変曲し、1より大きくなる(「油膜厚さ」>「スカート部の表面粗さ」であって、谷部における潤滑油保持能力が小さくなる)に従い、摩擦係数が徐々に大きくなるものの小さな値に維持されることが理解される。   FIG. 4 shows the relationship between “friction coefficient” and “oil film thickness / surface roughness of skirt part”. From FIG. 4, “oil film thickness / surface roughness of skirt part” is 1. The friction coefficient gradually decreases as it approaches 1 from a smaller state (“oil film thickness” <“surface roughness of the skirt portion, where the boundary-lubricated hue is strong)”, and 1 (“oil film thickness” ”=“ Surface roughness of the skirt portion, where the fluid-lubricating hue is strong ”and bends near (“ oil film thickness ”>“ surface roughness of the skirt portion ”). Thus, it is understood that although the coefficient of friction gradually increases, it is maintained at a small value as the lubricating oil retention capacity in the valley portion decreases).

従って、図3、図4から、鋳鉄を材料とするピストンにおいて、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを、RzJIS=5.5μm付近の値からRzJIS=0.5μm付近の値の範囲に設定することが望ましいものと考えられる。なお、製造バラツキ等を考慮すると、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを、例えば、RzJIS=3μm付近〜1μm付近の値に設定することができる。また、フリクション低減を優先する場合には、摺動面11Aの表面粗さを、例えば、RzJIS=2μm付近〜0.5μm付近の値に設定することもできる。   Therefore, from FIG. 3 and FIG. 4, in the piston made of cast iron, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is in a range from a value around RzJIS = 5.5 μm to a value around RzJIS = 0.5 μm. It is considered desirable to set to. In consideration of manufacturing variations and the like, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 can be set, for example, to a value in the vicinity of RzJIS = 3 μm to 1 μm. When priority is given to reducing friction, the surface roughness of the sliding surface 11A can be set to a value in the vicinity of RzJIS = 2 μm to 0.5 μm, for example.

また、鋳鉄を材料とするピストンにおいて、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを、前記摺動面11Aとシリンダライナ20との間に生成される油膜厚さより小さい値で、かつ表面粗さ(RzJIS)が0.5μmより小さくならない範囲に設定することが望ましいものと考えられる。   In the piston made of cast iron, the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is smaller than the oil film thickness generated between the sliding surface 11A and the cylinder liner 20, and the surface roughness. It is considered desirable to set the thickness (RzJIS) within a range not smaller than 0.5 μm.

上述したような範囲に、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを形成(例えば、切削加工等)することで、スカッフや焼付き等の発生を抑制しながら、スカート部11の摺動面11Aの潤滑状態を流体潤滑状態として摩擦係数延いては摩擦力を小さくすることができ、以って燃費性能に優れ環境保護や経済性等の改善に効果的なFCDピストンを提供することができることになる。   By forming the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 within the range as described above (for example, cutting), the sliding of the skirt portion 11 is suppressed while suppressing the occurrence of scuffing and seizure. It is possible to provide an FCD piston that can reduce the friction coefficient by extending the friction coefficient of the surface 11A to a fluid lubrication state, and thus has excellent fuel efficiency and is effective in improving environmental protection and economy. It will be possible.

本発明の実施例2は、実施例1で説明したFCDピストンに対して、更なる改良を施した一例について説明する。   In the second embodiment of the present invention, an example in which the FCD piston described in the first embodiment is further improved will be described.

実施例2では、ピストン10のスカート部11の摺動面11Aの表面粗さ(RzJIS)を、実施例1で説明したように、例えば、生成される油膜厚さと略等しい値、或いはRzJIS=5.5μm程度からRzJIS=0.5μm程度の範囲となるように切削加工等を施した後、所謂リン酸塩皮膜処理(パーカライジング(登録商標)処理)を施す。   In the second embodiment, the surface roughness (RzJIS) of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 of the piston 10 is, for example, a value substantially equal to the generated oil film thickness, or RzJIS = 5, as described in the first embodiment. After performing cutting or the like so as to be in the range of about 5 μm to RzJIS = 0.5 μm, so-called phosphate film treatment (Parkerizing (registered trademark) treatment) is performed.

リン酸塩皮膜処理は、母材の表面に燐酸塩を生成させるもので、金属同士の直接接触を防止しながら犠牲的に摩耗して、よりフラットな摺動表面を創生すると共に、その結晶構造にはポーラスが多く潤滑油を十分に保持可能であることと相俟って、フリクションを低減し摩擦熱の発生を低く抑えることができ、摺動面の初期なじみ性を改善することができる。   Phosphate film treatment generates phosphate on the surface of the base material, and while sacrificing wear while preventing direct contact between metals, it creates a flatter sliding surface and its crystal Combined with a porous structure that can hold a sufficient amount of lubricating oil, friction can be reduced, frictional heat generation can be kept low, and initial conformability of the sliding surface can be improved. .

従って、本実施例のFCD等を材料とするピストンにおいて、スカート部11の摺動面11Aの表面粗さを小さくした場合に、リン酸塩皮膜処理を施すことは、初期なじみ性を向上できる点で有利である。   Therefore, when the surface roughness of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 is reduced in the piston made of the FCD or the like of the present embodiment, the initial conformability can be improved. Is advantageous.

また、リン酸塩皮膜処理の処理過程は、腐食反応を伴うため、ピストン10のスカート部11の摺動面11Aの潤滑特性等に重要な影響を与える母材表面の孔(ピット或いはポーラス)の数を増加させたり、その大きさを拡大させることになる。   Further, since the process of the phosphate film treatment involves a corrosion reaction, holes (pits or porous) on the surface of the base material that have an important influence on the lubrication characteristics of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 of the piston 10 and the like. The number will be increased or the size will be expanded.

よって、リン酸塩皮膜処理を施した場合には、施さない場合に比べて、母材(鋳鉄)自体に関して、ポーラス部分による油溜りとしての機能を促進することができるため、母材(鋳鉄)が露出した場合でも、前述したように摩擦熱をより一層効果的に冷却することができると共に、カーボン粒の母材表面への析出も拡張されて摩擦係数がより下げられるため、より一層、スカッフや焼付き等の発生を抑制することができ、かつ摩耗低減やフリクション低減を実現できることになる。   Therefore, when the phosphate film treatment is performed, the function as an oil sump by the porous portion can be promoted with respect to the base material (cast iron) itself, compared with the case where it is not applied, so the base material (cast iron) As described above, the frictional heat can be cooled more effectively, and the precipitation of carbon grains on the surface of the base metal is expanded and the friction coefficient is further lowered. It is possible to suppress the occurrence of seizure and seizure, and to reduce wear and friction.

このため、ピストン10のスカート部11の摺動面11Aの表面粗さ(RzJIS)を小さくしても、本実施例のように、リン酸塩皮膜処理を施す場合には、施さない場合に比べて、初期なじみ性をより一層高いレベルにすることができることに加え、リン酸塩皮膜が摩耗等により消失したような場合においても、増加或いは拡大された母材のポーラス部分の存在により、スカッフや焼付き等の発生をより効果的に抑制でき、かつ摩耗低減やフリクション低減をより効果的なものとすることができる。   For this reason, even when the surface roughness (RzJIS) of the sliding surface 11A of the skirt portion 11 of the piston 10 is reduced, the phosphate film treatment is performed as in this embodiment as compared with the case where it is not performed. In addition to the fact that the initial conformability can be further increased, even when the phosphate film disappears due to wear or the like, the presence or absence of the porous portion of the base material increased or expanded, Generation | occurrence | production of seizure etc. can be suppressed more effectively, and abrasion reduction and friction reduction can be made more effective.

なお、上述した各実施例では、鋳鉄を材料とするピストンのうちFCDピストンを代表的に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、可鍛鋳鉄など各種の鋳鉄を材料とするピストンに適用可能である。
また、本発明に係るピストンに対して施される表面処理は、上述したリン酸塩皮膜処理に限定されるものではなく、腐食反応を伴う他の表面処理を要求に応じて適宜採用することも可能である。
更に、本発明に係るピストンは、内燃機関に使用される場合に限定されるものではなく、外燃機関の他、動力を取り出さない機械(コンプレッサなど)、或いは各種アクチュエータなど、潤滑物質の存在下で往復運動されるピストンに適用可能である。
なお、潤滑物質としては潤滑油が想定されるが、これに限定されるものではなく、例えば軽油、ガソリン等のニュートン流体の他、ER流体やMR流体などの流体であっても、所定の潤滑特性を有する流体であれば本発明は適用可能である。
In each of the above-described embodiments, the FCD piston is representatively described among pistons made of cast iron. However, the present invention is not limited to this, and various cast irons such as malleable cast iron are used as materials. It can be applied to the piston.
Further, the surface treatment applied to the piston according to the present invention is not limited to the above-described phosphate film treatment, and other surface treatments involving corrosion reactions may be appropriately employed as required. Is possible.
Furthermore, the piston according to the present invention is not limited to use in an internal combustion engine. In addition to an external combustion engine, a machine that does not extract power (such as a compressor), or various actuators, etc., is present in the presence of a lubricating substance. It can be applied to a piston reciprocated by
In addition, although lubricating oil is assumed as a lubrication substance, it is not limited to this, For example, in addition to Newtonian fluids, such as light oil and gasoline, even fluids, such as ER fluid and MR fluid, predetermined lubrication The present invention is applicable to any fluid having characteristics.

以上で説明した各実施例は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。   Each embodiment described above is merely an example for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明の実施例1に係るFCDピストンのスカート部の表面粗さの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the surface roughness of the skirt part of the FCD piston which concerns on Example 1 of this invention. 同上実施例に係るFCDピストンのスカート部とシリンダライナ(ボア)との間の潤滑状態(流体潤滑状態)を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the lubrication state (fluid lubrication state) between the skirt part of the FCD piston which concerns on an Example same as the above, and a cylinder liner (bore). ピストンのスカート部の表面粗さと燃費との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the surface roughness of the skirt part of a piston, and a fuel consumption. 摩擦係数とピストンのスカート部の表面粗さとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a friction coefficient and the surface roughness of the skirt part of a piston. 従来のアルミピストンのスカート部の表面粗さの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the surface roughness of the skirt part of the conventional aluminum piston. 従来のアルミピストンのスカート部とシリンダライナ(ボア)との間の潤滑状態(境界潤滑状態)を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the lubrication state (boundary lubrication state) between the skirt part and cylinder liner (bore) of the conventional aluminum piston.

符号の説明Explanation of symbols

10 ピストン
11 スカート部
11A 摺動面
20 シリンダライナ(ボア)
10 Piston 11 Skirt 11A Sliding surface 20 Cylinder liner (bore)

Claims (4)

潤滑物質の存在下で使用され鋳鉄を材料とするピストンであって、当該ピストンのスカート部の摺動面の母材の表面粗さが、RzJIS=5.5μm〜0.5μmの範囲の値に形成されたことを特徴とするピストン。 The piston is made of cast iron and used in the presence of a lubricating substance, and the surface roughness of the base material of the sliding surface of the skirt portion of the piston is in a range of RzJIS = 5.5 μm to 0.5 μm. Piston characterized by being formed. 請求項1に記載のピストンのスカート部の摺動面に対して、腐食反応を伴う表面処理が施されたことを特徴とするピストン。   The piston according to claim 1, wherein the sliding surface of the skirt portion of the piston is subjected to a surface treatment accompanied by a corrosion reaction. 前記表面処理が、リン酸塩皮膜処理であることを特徴とする請求項2に記載のピストン。   The piston according to claim 2, wherein the surface treatment is a phosphate film treatment. 前記鋳鉄が、球状黒鉛鋳鉄であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載のピストン。
The piston according to any one of claims 1 to 3, wherein the cast iron is spheroidal graphite cast iron.
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