JP6460333B2 - Piston for internal combustion engine and surface treatment method for piston of internal combustion engine - Google Patents

Piston for internal combustion engine and surface treatment method for piston of internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は、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.

従来、冠面に対し燃焼室と反対側の部位にオイルが接触することで冠部が冷却される内燃機関のピストンが知られている。特許文献1に記載のピストンでは、オイルが接触する表面における炭素堆積物の蓄積を抑制するため、上記部位に非粘着性被覆材料が付着される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a piston for an internal combustion engine in which a crown portion is cooled by contact of oil with a portion opposite to the combustion chamber with respect to the crown surface is known. In the piston described in Patent Document 1, in order to suppress accumulation of carbon deposits on the surface in contact with oil, a non-adhesive coating material is attached to the above-mentioned part.

特表2014−533805号公報Special table 2014-533805 gazette

本発明は、オイルが接触する表面における冷却効率を向上することを目的とする。   An object of this invention is to improve the cooling efficiency in the surface which oil contacts.

上記部位の皮膜は、好ましくは、グラファイトおよびポリテトラフルオロエチレンを含む。   The coating at the site preferably contains graphite and polytetrafluoroethylene.

よって、オイルが接触する表面における冷却効率を向上することができる。   Therefore, the cooling efficiency in the surface which oil contacts can be improved.

実施形態1のピストンの縦断面を示す。The longitudinal section of the piston of Embodiment 1 is shown. 実施形態1のピストンの縦断面を示す。The longitudinal section of the piston of Embodiment 1 is shown. 冷却時のピストンの温度変化を測定する実験装置を示す。The experimental apparatus which measures the temperature change of the piston at the time of cooling is shown. 実験結果における、冷却皮膜の組成に応じた冷却速度比の変化を示す。The change of the cooling rate ratio according to the composition of the cooling film in the experimental results is shown. 実験結果に応じた、冷却皮膜の組成の好ましい範囲を例示する。The preferable range of the composition of a cooling film according to an experimental result is illustrated. 実施形態2のピストンの製造方法における回転装置を示す。The rotation apparatus in the manufacturing method of the piston of Embodiment 2 is shown. 実施形態2におけるピストンの塗装工程の様子を示す。The mode of the painting process of the piston in Embodiment 2 is shown. 実施形態3におけるピストンの塗装工程の様子を示す。The mode of the painting process of the piston in Embodiment 3 is shown. 実施形態5の冷却皮膜の正面図である。It is a front view of the cooling film of Embodiment 5. 実施形態6の冷却皮膜の正面図である。It is a front view of the cooling film of Embodiment 6. 実施形態7のピストンの縦断面を示す。The longitudinal cross-section of the piston of Embodiment 7 is shown.

以下、本発明のピストンおよびその表面処理方法を実施するための形態を、図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the piston and the surface treatment method of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
まず、構成を説明する。図1は、本実施形態の内燃機関(以下、エンジンという。)のピストン1を、ピストン1の軸心10を含みピストンピン穴51の軸心11に直交する平面で切った断面を示す。図2は、ピストン1を、軸心10および軸心11を含む平面で切った断面を示す。エンジンは直接噴射式の4ストローク・ディーゼルエンジンである。なお、エンジン1は副室式でもよいし、2ストロークエンジンやガソリンエンジンでもよい。ピストン1は、シリンダブロックに形成されたシリンダの内部に、往復移動可能に収容される。シリンダブロックには、シリンダの開口を塞ぐようにシリンダヘッドが設置される。ピストン1は、ピストン本体2と皮膜3を有する。ピストン本体2は、アルミニウム合金(例えばAl-Si系のAC8A)を材料として、鋳造により母材が成形される。なお、ピストン本体2は鉄を材料としてもよいし、鍛造によりピストン本体2の母材を成形してもよい。ピストン本体2は、有底筒状であり、冠部(ヘッド部)4とエプロン部(ピンボス部)5とスカート部6を有する。以下、軸心10が延びる方向をピストン軸方向という。ピストン軸方向でエプロン部5やスカート部6に対し冠部4の側を軸方向一方側といい、その反対側を軸方向他方側という。ピストン1の径方向をピストン径方向という。
[Embodiment 1]
First, the configuration will be described. FIG. 1 shows a cross section of a piston 1 of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) of the present embodiment taken along a plane that includes the axis 10 of the piston 1 and is orthogonal to the axis 11 of the piston pin hole 51. FIG. 2 shows a cross section of the piston 1 taken along a plane including the axis 10 and the axis 11. The engine is a direct injection 4-stroke diesel engine. The engine 1 may be a sub-chamber type, a two-stroke engine or a gasoline engine. The piston 1 is accommodated in a cylinder formed in the cylinder block so as to be able to reciprocate. A cylinder head is installed in the cylinder block so as to close the opening of the cylinder. The piston 1 has a piston body 2 and a coating 3. The piston body 2 is made of a base material by casting using an aluminum alloy (for example, Al-Si AC8A) as a material. The piston body 2 may be made of iron, or the base material of the piston body 2 may be formed by forging. The piston main body 2 has a bottomed cylindrical shape, and includes a crown portion (head portion) 4, an apron portion (pin boss portion) 5, and a skirt portion 6. Hereinafter, the direction in which the axis 10 extends is referred to as the piston axial direction. In the piston axial direction, the crown portion 4 side with respect to the apron portion 5 and the skirt portion 6 is referred to as one axial side, and the opposite side is referred to as the other axial side. The radial direction of the piston 1 is referred to as the piston radial direction.

冠部4は、冠面部40と背面部41とランド部42を有する。冠面部40は、冠部4の軸方向一方側にあり、冠面400を有する。冠面400は軸方向一方側からみて略円形である。(ピストン上死点時の)冠面400とシリンダ内壁とシリンダヘッドとの間に、燃焼室が区画される。冠面400は燃焼室内の燃焼ガスに直接暴露される。冠面部40は、キャビティ401を有する。キャビティ401は冠面400の略中央部に形成された凹部であり、燃焼室を画成する。キャビティ401の形状は深皿形(リエントラント形)であり、キャビティ401の底面は軸心10の側に向かうにつれて軸方向一方側に隆起する曲面状である。なお、キャビティ401の形状は上記に限らず任意である。背面部41は背面410を有する。背面410は、冠部4において、冠面400に対し燃焼室と反対側(軸方向他方側)にあって、ピンボス50を除く部位の表面である。背面410は冠部4の裏側にあってピストン本体2の内周面の一部をなす。ランド部42は冠面部40の外周側から軸方向他方側に延びる。ランド部42の外周面は、環状の溝(リング溝)を3つ有する。これらのリング溝421,422,423はピストン1の周方向(軸心10の周り方向)に延びる。冠面400に近い側(軸方向一方側)のリング溝421,422にはコンプレッションリングがそれぞれ設置され、冠面400から遠い側(軸方向他方側)のリング溝423にはオイルリングが設置される。   The crown portion 4 has a crown surface portion 40, a back surface portion 41, and a land portion 42. The crown surface portion 40 is on one axial side of the crown portion 4 and has a crown surface 400. The crown surface 400 is substantially circular when viewed from one side in the axial direction. A combustion chamber is defined between the crown surface 400 (at the top dead center of the piston), the cylinder inner wall, and the cylinder head. The crown surface 400 is directly exposed to the combustion gas in the combustion chamber. The crown surface portion 40 has a cavity 401. The cavity 401 is a concave portion formed at a substantially central portion of the crown surface 400, and defines a combustion chamber. The shape of the cavity 401 is a deep dish shape (reentrant shape), and the bottom surface of the cavity 401 is a curved surface that protrudes toward one side in the axial direction toward the axial center 10 side. The shape of the cavity 401 is not limited to the above and is arbitrary. The back surface portion 41 has a back surface 410. The back surface 410 is the surface of the crown portion 4 on the side opposite to the combustion chamber (on the other side in the axial direction) with respect to the crown surface 400 and excluding the pin boss 50. The back surface 410 is on the back side of the crown 4 and forms a part of the inner peripheral surface of the piston body 2. The land portion 42 extends from the outer peripheral side of the crown surface portion 40 to the other side in the axial direction. The outer peripheral surface of the land part 42 has three annular grooves (ring grooves). These ring grooves 421, 422, 423 extend in the circumferential direction of the piston 1 (the direction around the axis 10). A compression ring is installed in each of the ring grooves 421 and 422 on the side close to the crown surface 400 (one axial side), and an oil ring is installed in the ring groove 423 on the side far from the crown surface 400 (the other axial side).

エプロン部5およびスカート部6は、冠部4から軸方向他方側に延びる。スカート部6およびエプロン部5の内周側は中空である。エプロン部5は、ピストン径方向両側に一対ある。エプロン部5の外周面は、冠部4(スカート部6)の外周面よりも軸心10の側にある。各エプロン部5はピンボス50を有する。各ピンボス50はピストンピン穴51を有する。ピストンピン穴51は、ピンボス50を貫通してピストン径方向に延びる。スカート部6は、ピストン径方向両側に一対ある。スカート部6は、ピストン1の周方向で両エプロン部5,5に挟まれる。両スカート部6,6は、移行部を介して、エプロン部5によって連結される。スカート部6は、エプロン部5よりも薄肉である。スカート部6はシリンダ内壁に対し摺動する。ピストンピン穴51にはピストンピンの端部が嵌合する。ピストン1は、ピストンピンを介してコネクティングロッド(コンロッド)の一端側(小端部)に連結される。コンロッドの他端側(大端部)はクランクシャフトに連結される。オイルパンやオイルポンプ等を含むエンジンの潤滑系において、コンロッドの大端部には、メインギャラリからエンジンオイル(以下、オイルと表記する。)が圧送される。小端部には大端部からオイルが供給される。   The apron portion 5 and the skirt portion 6 extend from the crown portion 4 to the other side in the axial direction. The inner peripheral side of the skirt part 6 and the apron part 5 is hollow. There are a pair of apron portions 5 on both sides in the piston radial direction. The outer peripheral surface of the apron portion 5 is closer to the axis 10 than the outer peripheral surface of the crown portion 4 (skirt portion 6). Each apron section 5 has a pin boss 50. Each pin boss 50 has a piston pin hole 51. The piston pin hole 51 extends through the pin boss 50 in the piston radial direction. A pair of skirt portions 6 are provided on both sides in the piston radial direction. The skirt portion 6 is sandwiched between the apron portions 5 and 5 in the circumferential direction of the piston 1. Both skirt parts 6 and 6 are connected by the apron part 5 through the transition part. The skirt part 6 is thinner than the apron part 5. The skirt portion 6 slides against the cylinder inner wall. The piston pin end 51 is fitted into the piston pin hole 51. The piston 1 is connected to one end side (small end portion) of a connecting rod (connecting rod) via a piston pin. The other end side (large end portion) of the connecting rod is connected to the crankshaft. In an engine lubrication system including an oil pan and an oil pump, engine oil (hereinafter referred to as oil) is pumped from the main gallery to the large end of the connecting rod. Oil is supplied to the small end from the large end.

冠部4は、複数のオイル逃がし孔(ドレン孔)43と、第1冷却通路411と、第2冷却通路(クーリングチャネル)44を有する。オイル逃がし孔43は、冠部4の内部を延びてリング溝423の底面側と背面410とに開口し、リング溝423の内部とピストン1の内周側の空間とを接続する。オイルリングがシリンダ内壁から掻き落としたオイルは、リング溝423の内部からオイル逃がし孔43を介してピストン1の内周側の空間に排出される。なお、オイル逃がし孔43は、背面410に開口するのではなく、後述する第2冷却通路44の内周面に開口してもよい。   The crown portion 4 includes a plurality of oil relief holes (drain holes) 43, a first cooling passage 411, and a second cooling passage (cooling channel) 44. The oil escape hole 43 extends inside the crown portion 4 and opens to the bottom surface side of the ring groove 423 and the back surface 410, and connects the inside of the ring groove 423 and the space on the inner peripheral side of the piston 1. The oil scraped off from the cylinder inner wall by the oil ring is discharged from the inside of the ring groove 423 to the space on the inner peripheral side of the piston 1 through the oil relief hole 43. The oil relief hole 43 may be opened not on the back surface 410 but on the inner peripheral surface of the second cooling passage 44 described later.

第1冷却通路411は、背面410のうち、キャビティ401の底面の裏側(軸方向他方側)にあって両ピンボス50に挟まれる領域である。第1冷却通路411は、キャビティ401の底面の形状に倣う曲面状の凹部である。第1冷却通路411の表面のピストン軸方向における投影(の全体)はキャビティ401の底面と重なる。第1冷却通路411はコンロッドの小端部の外周面に対向する。第1冷却通路411は擂鉢状であり、軸心10の側が最も深く、軸心10から離れるにつれて徐々に浅くなる。言換えると、第1冷却通路411の底面は、軸心10を含む平面内で、軸心10から径方向外側に向うにつれて、ピストン1の軸方向他方(図1,図2の下方)側に隆起する。第1冷却通路411は、軸心11に対し直交するピストン径方向に延びる。言換えると、ピストンピン穴51が延びる方向に対し直交するピストン径方向における第1冷却通路411の寸法は、ピストンピン穴51が延びる方向における第1冷却通路411の寸法よりも大きい。ピストンピン穴51に直交するピストン径方向における第1冷却通路411の両端は、背面410における(後述する第2冷却通路44の裏側の)平面状の領域412に接続する。オイル逃がし孔43は領域412に開口する。なお、第1冷却通路411の形状は上記に限らず、例えばキャビティ401の形状に応じて適宜変更可能である。   The first cooling passage 411 is a region on the back side of the bottom surface of the cavity 401 (on the other side in the axial direction) on the back surface 410 and sandwiched between the pin bosses 50. The first cooling passage 411 is a curved concave portion that follows the shape of the bottom surface of the cavity 401. A projection (entire) of the surface of the first cooling passage 411 in the piston axial direction overlaps the bottom surface of the cavity 401. The first cooling passage 411 faces the outer peripheral surface of the small end portion of the connecting rod. The first cooling passage 411 has a bowl shape, and is deepest on the side of the axis 10 and gradually becomes shallower as the distance from the axis 10 increases. In other words, the bottom surface of the first cooling passage 411 is located on the other side in the axial direction of the piston 1 (downward in FIGS. 1 and 2) as it goes radially outward from the axial center 10 in a plane including the axial center 10. Raise. The first cooling passage 411 extends in the piston radial direction orthogonal to the axis 11. In other words, the dimension of the first cooling passage 411 in the piston radial direction orthogonal to the direction in which the piston pin hole 51 extends is larger than the dimension of the first cooling passage 411 in the direction in which the piston pin hole 51 extends. Both ends of the first cooling passage 411 in the piston radial direction orthogonal to the piston pin hole 51 are connected to a planar region 412 on the back surface 410 (on the back side of the second cooling passage 44 described later). The oil escape hole 43 opens in the region 412. In addition, the shape of the 1st cooling channel | path 411 is not restricted above, For example, according to the shape of the cavity 401, it can change suitably.

第2冷却通路44は環状であり、冠部4の内部でキャビティ401を取り囲むようにピストン1の周方向に延びる。第2冷却通路44は、その入口413と出口(図外)を除き、ピストン1の内周側の空間との連通が遮断された管状(密閉式)である。第2冷却通路44の内周面のうち軸方向一方側の面は、(キャビティ401よりも外周側の)冠面400の裏側(軸方向他方側)にある。第2冷却通路44の上記軸方向一方側の面をピストン軸方向に投影したもの(の全体)は、(キャビティ401よりも外周側の)冠面400と重なる。第2冷却通路44の内周面のうち軸方向他方側の面は、背面410の裏側(軸方向一方側)にある。第2冷却通路44の上記軸方向他方側の面をピストン軸方向に投影したもの(の全体)は、背面410と重なる。背面410のうち第2冷却通路44の上記軸方向他方側の面の裏側(軸方向他方側)にある領域412は、平面状である。第2冷却通路44の入口413と出口は、領域412において例えば軸心10を挟んで略反対側の位置に開口する。第2冷却通路44の内周面のうちピストン径方向外側の面は、ランド部42の外周面の裏側(ピストン径方向内側)にある。第2冷却通路44の上記ピストン径方向外側の面をピストン径方向に投影したもの(の全体)は、3つのリング溝421,422,423と重なる。第2冷却通路44の内周面のうちピストン径方向内側の面は、キャビティ401におけるピストン径方向外側の面の形状に倣う曲面状である。第2冷却通路44の上記ピストン径方向内側の面は、キャビティ401の上記側面の裏側(ピストン径方向外側)にある。第2冷却通路44の上記ピストン径方向内側の面をピストン径方向に投影したもの(の部分)は、キャビティ401の上記側面と重なる。   The second cooling passage 44 is annular and extends in the circumferential direction of the piston 1 so as to surround the cavity 401 inside the crown portion 4. The second cooling passage 44 has a tubular shape (sealed) in which communication with the space on the inner peripheral side of the piston 1 is blocked except for the inlet 413 and the outlet (not shown). Of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the surface on the one axial side is on the back side (the other axial side) of the crown surface 400 (on the outer peripheral side of the cavity 401). A projection of the surface on the one axial side of the second cooling passage 44 in the piston axial direction (the whole) overlaps with the crown surface 400 (on the outer peripheral side of the cavity 401). Of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the surface on the other side in the axial direction is on the back side (one side in the axial direction) of the back surface 410. A projection of the surface on the other axial side of the second cooling passage 44 in the piston axial direction (the whole) overlaps the back surface 410. A region 412 on the back side (the other side in the axial direction) of the second cooling passage 44 on the other side in the axial direction in the back surface 410 is planar. In the region 412, the inlet 413 and the outlet of the second cooling passage 44 open, for example, at positions approximately opposite to each other across the axis 10. Of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the outer surface in the piston radial direction is on the back side (inner side in the piston radial direction) of the outer peripheral surface of the land portion. A projecting (outside) surface of the second cooling passage 44 on the outer side in the piston radial direction overlaps with the three ring grooves 421, 422, and 423. Of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the inner surface in the piston radial direction has a curved surface shape that follows the shape of the outer surface in the piston radial direction in the cavity 401. The surface on the inner side in the piston radial direction of the second cooling passage 44 is on the back side (outer side in the piston radial direction) of the side surface of the cavity 401. The surface of the second cooling passage 44 projected in the piston radial direction in the piston radial direction (part thereof) overlaps the side surface of the cavity 401.

皮膜3は潤滑皮膜30と冷却皮膜31を有する。潤滑皮膜30は、固体潤滑剤とバインダー樹脂を含み、スカート部6の外周面を覆う。固体潤滑剤は、スカート部6の外周面とシリンダ内壁との間の摩擦を低減する機能を有する。固体潤滑剤として、グラファイト(以下、Cと表記する。)が用いられる。なお、潤滑皮膜30は、固体潤滑剤として、Cと共に、またはCに代えて、他の固体潤滑剤、例えば二硫化モリブデン(以下、MoS2と表記する。)またはポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと表記する。)の少なくとも一方を含んでもよい。バインダー樹脂は、他材料との接着性を有する結合剤(バインダー)としての樹脂であり、固体潤滑剤を被塗物であるピストン本体2に定着させる機能を有する。バインダー樹脂として、耐熱性および耐摩耗性に優れた樹脂、例えばポリアミドイミド樹脂(以下、PAIと表記する。)が用いられる。なお、潤滑被膜30は、バインダー樹脂として、PAIと共に、またはPAIに代えて、他のバインダー樹脂、例えばポリイミド樹脂(以下、PIと表記する。)またはエポキシ樹脂(以下、EPと表記する。)の少なくとも一方を含んでもよい。PIは、PAIと同様、耐熱性および耐摩耗性に優れる。PAI,PI,EPは、接着性にも優れる。 The film 3 has a lubricating film 30 and a cooling film 31. The lubricating film 30 includes a solid lubricant and a binder resin, and covers the outer peripheral surface of the skirt portion 6. The solid lubricant has a function of reducing friction between the outer peripheral surface of the skirt portion 6 and the cylinder inner wall. Graphite (hereinafter referred to as C) is used as the solid lubricant. The lubricant film 30 is a solid lubricant, together with or in place of C, other solid lubricants such as molybdenum disulfide (hereinafter referred to as MoS 2 ) or polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE). May be included.). The binder resin is a resin as a binder (binder) having adhesiveness to other materials, and has a function of fixing a solid lubricant to the piston body 2 that is an object to be coated. As the binder resin, a resin excellent in heat resistance and wear resistance, for example, a polyamideimide resin (hereinafter referred to as PAI) is used. The lubricating coating 30 is made of another binder resin such as a polyimide resin (hereinafter referred to as PI) or an epoxy resin (hereinafter referred to as EP) as the binder resin together with or instead of PAI. At least one of them may be included. PI, like PAI, is excellent in heat resistance and wear resistance. PAI, PI, and EP are excellent in adhesion.

冷却皮膜31は、第1冷却通路411の表面の少なくとも一部、好ましくは全部を覆うか、または、第2冷却通路44の内周面の少なくとも一部、好ましくは全部を覆う。なお、冷却皮膜31は、背面410における領域412、スカート部6の内周面、およびエプロン部5の内周面(ピストンピン穴51を除く)を、覆ってもよいし覆わなくてもよい。冷却皮膜31は、添加剤とバインダー樹脂を含む。添加剤はCおよびPTFEの両者を含む。なお、冷却皮膜31は、CおよびPTFEと共に、他の添加剤、例えば窒化ホウ素(以下、BNと表記する。)またはMoS2を含んでもよい。バインダー樹脂は、添加剤を被塗物であるピストン本体2に定着させる機能を有し、例えばPAIが用いられる。なお、冷却皮膜31は、バインダー樹脂として、PAIと共に、またはPAIに代えて、他のバインダー樹脂、例えばPIまたはEPの少なくとも一方を含んでもよい。以下、重量(質量)%をwt%と表記する。冷却皮膜31は、バインダー樹脂の含有量が50wt%以上かつ90wt%以下であり、添加剤の含有量が10wt%以上かつ50wt%以下である。好ましくは、バインダー樹脂の含有量が50wt%以上かつ70wt%以下であり、添加剤の含有量が30wt%以上かつ50wt%以下である。より好ましくは、バインダー樹脂の含有量が50wt%以上かつ60wt%以下であり、添加剤の含有量が40wt%以上かつ50wt%以下である。冷却皮膜31中のCとPTFEとの合計(混合物)におけるCの含有量は、30wt%以上かつ80wt%以下、好ましくは40wt%以上かつ70wt%以下である。 The cooling film 31 covers at least a part, preferably all, of the surface of the first cooling passage 411, or covers at least a part, preferably all, of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. The cooling film 31 may or may not cover the region 412 on the back surface 410, the inner peripheral surface of the skirt portion 6, and the inner peripheral surface of the apron portion 5 (excluding the piston pin hole 51). The cooling film 31 includes an additive and a binder resin. Additives include both C and PTFE. The cooling film 31 may contain other additives such as boron nitride (hereinafter referred to as BN) or MoS 2 together with C and PTFE. The binder resin has a function of fixing the additive to the piston body 2 that is an object to be coated. For example, PAI is used. The cooling film 31 may contain at least one of other binder resins, for example, PI or EP, as a binder resin, together with or in place of PAI. Hereinafter, the weight (mass)% is expressed as wt%. The cooling coating 31 has a binder resin content of 50 wt% or more and 90 wt% or less, and an additive content of 10 wt% or more and 50 wt% or less. Preferably, the binder resin content is 50 wt% or more and 70 wt% or less, and the additive content is 30 wt% or more and 50 wt% or less. More preferably, the content of the binder resin is 50 wt% or more and 60 wt% or less, and the content of the additive is 40 wt% or more and 50 wt% or less. The C content in the total (mixture) of C and PTFE in the cooling film 31 is 30 wt% or more and 80 wt% or less, preferably 40 wt% or more and 70 wt% or less.

ピストン1の製造方法は、鋳造工程、熱処理工程、機械加工工程、潤滑皮膜形成工程、および冷却皮膜形成工程を有する。ピストン1の製造においては、鋳造工程、熱処理工程、機械加工工程、潤滑皮膜形成工程をこの順に行う。また、冷却皮膜形成工程を適当なタイミングで行う。鋳造工程では、アルミニウム合金の溶湯を金型に流し込み、凝固させて、ピストン1の母材を成形する。ここで母材とは、機械加工や表面処理を行う前の粗い形状におけるピストン本体2(粗材)を指す。この工程で、ピストン本体2の(背面410を含む)内周面および第2冷却通路44が形成される。なお、第2冷却通路44の形成方法は、冠部4に第2冷却通路44を一体成型するものに限らない。冠部4が2分割され、これらが第2冷却通路44の内壁部分をそれぞれ有し、上記2分割された冠部4を溶接等により一体化することで、第2冷却通路44を形成してもよい。熱処理工程では、熱処理により上記母材(以下、ピストン母材という。)の性質を改善し、適当な強度・硬さに調整する。機械加工工程では、ピストン母材を旋盤等により機械加工する。例えば、鋳肌面を基準としてピストンピン穴51とスカート部6のインロー部分60を加工する。次にピストンピン穴51とインロー部分60を基準として、リング溝421,422,423を加工し、冠部4の外周面やスカート部6の外周面等、ピストン本体2の外径を仕上げる。また、冠面400(キャビティ401)とオイル逃がし孔43を加工する。   The manufacturing method of piston 1 has a casting process, a heat treatment process, a machining process, a lubricating film forming process, and a cooling film forming process. In manufacturing the piston 1, a casting process, a heat treatment process, a machining process, and a lubricating film forming process are performed in this order. Further, the cooling film forming step is performed at an appropriate timing. In the casting process, a molten aluminum alloy is poured into a mold and solidified to mold the base material of the piston 1. Here, the base material refers to the piston body 2 (coarse material) in a rough shape before machining or surface treatment. In this step, the inner peripheral surface (including the back surface 410) of the piston body 2 and the second cooling passage 44 are formed. The method for forming the second cooling passage 44 is not limited to the method in which the second cooling passage 44 is integrally formed with the crown portion 4. The crown part 4 is divided into two parts, each having an inner wall part of the second cooling passage 44, and the second cooling passage 44 is formed by integrating the two divided crown parts 4 by welding or the like. Also good. In the heat treatment step, the properties of the base material (hereinafter referred to as piston base material) are improved by heat treatment, and adjusted to appropriate strength and hardness. In the machining process, the piston base material is machined by a lathe or the like. For example, the piston pin hole 51 and the spigot portion 60 of the skirt portion 6 are processed using the casting surface as a reference. Next, the ring grooves 421, 422, and 423 are processed using the piston pin hole 51 and the spigot portion 60 as a reference, and the outer diameter of the piston body 2 such as the outer peripheral surface of the crown portion 4 and the outer peripheral surface of the skirt portion 6 is finished. Further, the crown surface 400 (cavity 401) and the oil relief hole 43 are processed.

潤滑皮膜形成工程では、スカート部6の外周面に潤滑皮膜30を形成する。潤滑皮膜形成工程は、塗装工程と焼成工程を有する。塗装工程では、バインダー樹脂の溶液中に固体潤滑剤を分散させた塗料を、例えばスクリーン印刷により、スカート部6の外周面に塗布する。なお、スクリーン印刷以外の印刷や、スプレー等による塗料の吹き付け、ないし塗料中への浸漬により、塗布を行ってもよい。焼成工程では、焼付けにより塗膜を焼成し、潤滑皮膜30を形成する。具体的には、所定の焼成条件で塗膜を焼成する。焼成条件は、例えば190±10℃で30分である。200℃以下での低温焼成も可能であるため、ピストン本体2の材料がアルミニウム合金である場合も焼成を容易に適用可能である。焼付けにより、上記塗膜から揮発成分が除去されると共に強靱な潤滑皮膜30が形成され、固体潤滑剤がバインダー樹脂を介してスカート部6の外周面に定着する。   In the lubricating film forming step, the lubricating film 30 is formed on the outer peripheral surface of the skirt portion 6. The lubricating film forming process includes a painting process and a baking process. In the painting process, a paint in which a solid lubricant is dispersed in a binder resin solution is applied to the outer peripheral surface of the skirt portion 6 by, for example, screen printing. The coating may be performed by printing other than screen printing, spraying of a paint by spraying or the like, or dipping in the paint. In the firing step, the coating film is fired by baking to form the lubricating film 30. Specifically, the coating film is baked under predetermined baking conditions. Firing conditions are, for example, 190 ± 10 ° C. for 30 minutes. Since low temperature firing at 200 ° C. or less is also possible, firing can be easily applied even when the material of the piston body 2 is an aluminum alloy. By baking, volatile components are removed from the coating film, and a tough lubricating film 30 is formed, and the solid lubricant is fixed on the outer peripheral surface of the skirt portion 6 through the binder resin.

冷却皮膜形成工程では、冠部4の背面410ないし第2冷却通路44の内周面に冷却皮膜31を形成する。冷却皮膜形成工程は、塗装工程と焼成工程を有する。塗装工程では、バインダー樹脂の溶液中に添加剤を分散させた塗料を、背面410(第1冷却通路411の表面)または第2冷却通路44の内周面の少なくとも一部に塗布する。なお、塗装工程の前に、冷却皮膜31の密着性を向上する等のため、塗装対象である上記面から油分や汚れを除去する等の処理を行ってもよい。塗料を調製するには、例えば、有機溶剤にバインダー樹脂(PAI)と添加剤(CおよびPTFE)を配合し、その溶液に必要に応じて他の添加剤を添加して、ビーズミル等を用いて混合・分散すればよい。塗料は、必要に応じて溶剤により希釈することができる。焼成工程では、焼付けにより塗膜を焼成する。具体的には、潤滑皮膜形成工程の焼成工程と同様の焼成条件で塗膜を焼成する。焼付けにより、上記塗膜から揮発成分(有機溶剤)が除去されると共に強靱な冷却皮膜31が形成され、添加剤がバインダー樹脂を介して上記面に定着する。なお、潤滑皮膜形成工程の焼成工程後、または冷却皮膜形成工程の焼成工程後に、ピストン1(皮膜3)を冷却する冷却工程を設けてもよい。   In the cooling film forming step, the cooling film 31 is formed on the back surface 410 of the crown 4 or the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. The cooling film forming process includes a painting process and a baking process. In the coating process, a coating material in which an additive is dispersed in a binder resin solution is applied to at least a part of the back surface 410 (the surface of the first cooling passage 411) or the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. In addition, in order to improve the adhesiveness of the cooling film 31 or the like before the coating process, a process such as removing oil or dirt from the surface to be coated may be performed. To prepare a paint, for example, blend a binder resin (PAI) and additives (C and PTFE) in an organic solvent, add other additives to the solution as necessary, and use a bead mill or the like. What is necessary is just to mix and disperse. The paint can be diluted with a solvent as required. In the baking step, the coating film is baked by baking. Specifically, the coating film is baked under the same baking conditions as in the lubricating film forming process. By baking, the volatile component (organic solvent) is removed from the coating film, and a tough cooling film 31 is formed, and the additive is fixed on the surface via the binder resin. In addition, you may provide the cooling process which cools piston 1 (film | membrane 3) after the baking process of a lubricating film formation process, or the baking process of a cooling film formation process.

冷却皮膜形成工程をどのタイミングで行うかにより、また、冷却皮膜形成工程における塗料を塗布する(塗装を行う)仕方により、複数の製造方法を採用しうる。本実施形態の製造方法は、熱処理工程後、機械加工工程前に、冷却皮膜形成工程を行う。また、冷却皮膜形成工程の塗装工程で、ピストン母材を塗料に浸漬することにより塗装を行う。具体的には、ピストン母材の全体を槽内の塗料に浸漬し、ピストン母材の(第2冷却通路44の内周面を含む)表面全体に塗料を付着させた後、引き上げる。これにより、ピストン本体2の背面410を含む内周面、(機械加工前の)外周面および冠面400、ならびに第2冷却通路44の内周面の全体に、塗膜が形成される。塗膜の厚さ(膜厚)は浸漬条件によって適宜調整可能である。冷却皮膜形成工程後に、機械加工工程を行う。切削加工や研削加工される部位からは塗膜が除かれ、それ以外の部位に塗膜が残る。その結果、背面410、スカート部6(インロー部分60を除く)の内周面、およびエプロン部5の内周面(ピストンピン穴51を除く)に、冷却皮膜31が形成される。なお、冠面400を部分的に機械加工する(例えばキャビティ401のみを加工する)場合には、冠面400において加工しない部位(鋳肌)にも冷却皮膜31が形成される。   A plurality of manufacturing methods can be adopted depending on the timing at which the cooling film forming process is performed and the manner in which the coating is applied (coating) in the cooling film forming process. The manufacturing method of this embodiment performs a cooling film formation process after a heat treatment process and before a machining process. Moreover, it coats by immersing a piston base material in a coating material at the coating process of a cooling film formation process. Specifically, the entire piston base material is immersed in the paint in the tank, and the paint is attached to the entire surface of the piston base material (including the inner peripheral surface of the second cooling passage 44) and then pulled up. Thereby, a coating film is formed on the inner peripheral surface including the back surface 410 of the piston body 2, the outer peripheral surface (before machining) and the crown surface 400, and the entire inner peripheral surface of the second cooling passage 44. The thickness (film thickness) of the coating film can be appropriately adjusted depending on the immersion conditions. A machining step is performed after the cooling film forming step. The coating film is removed from the part to be cut or ground, and the coating film remains in the other part. As a result, the cooling film 31 is formed on the back surface 410, the inner peripheral surface of the skirt portion 6 (excluding the spigot portion 60), and the inner peripheral surface of the apron portion 5 (excluding the piston pin hole 51). When the crown surface 400 is partially machined (for example, only the cavity 401 is machined), the cooling film 31 is also formed on a portion of the crown surface 400 that is not processed (cast surface).

次に、作用効果を説明する。まず、ピストン1の作用効果を説明する。エンジンの効率や性能を向上させる要求が増大している。上記効率や性能の向上は、例えば、燃料の燃焼効率の改善である。燃料と空気の混合比を完全燃焼するようにもっていくことで燃焼効率が改善するが、この場合、燃焼温度が上昇するため、ピストンの温度も上昇する。そこで、ピストンの温度を、許容可能な温度以下に維持する必要がある。維持できない場合、ノッキング等の異常燃焼が生じる。または、ピストン表面の酸化および腐食が進む。または、リング溝でのリングの焼き付き(スティック)やリング溝の摩耗が生じる。または、燃焼ガスを直接に受ける冠面中央部の過度の焼き戻しにより、ピストン材料の機械性質が低下し、応力の高い領域に亀裂が形成されうる。よって、エンジン運転時、冠部4がオイルにより冷却されるようにする。冷却が特に必要な部位は、最も高温となる冠面400の中央部、キャビティ401の内壁と冠面400の外周側との間にあって応力集中が生じやすいリップ402、および、リングのスティック等が問題となるリング溝421,422,423を備えたランド部42である。これらの部位の冷却は、主に、これらの部位の裏側のピストン表面にオイルが付着し、これらの部位からオイルへ熱が移動することで、行われる。温度の低いオイルが高温のピストン表面に付着して熱を吸収する。熱を奪って温度が上昇したオイルはその場から移動してピストン表面から離脱する。ピストン表面に再び(温度の低い新たな)オイルが付着する。このサイクルが繰り返されることで冷却が行われる。   Next, the function and effect will be described. First, the function and effect of the piston 1 will be described. There is an increasing demand to improve engine efficiency and performance. The improvement in efficiency and performance is, for example, improvement in fuel combustion efficiency. Combustion efficiency is improved by bringing the mixing ratio of fuel and air to complete combustion, but in this case, the combustion temperature rises, so the piston temperature also rises. Therefore, it is necessary to maintain the temperature of the piston below an allowable temperature. If it cannot be maintained, abnormal combustion such as knocking occurs. Or, oxidation and corrosion of the piston surface proceed. Alternatively, ring seizure (stick) in the ring groove and ring groove wear occur. Alternatively, excessive tempering at the center of the crown surface that directly receives the combustion gas can reduce the mechanical properties of the piston material and cause cracks to form in areas of high stress. Therefore, the crown 4 is cooled by oil when the engine is operated. The parts that need to be cooled are the center part of the crown surface 400 where the temperature is highest, the lip 402 between the inner wall of the cavity 401 and the outer peripheral side of the crown surface 400, and the stick of the ring. The land portion 42 includes ring grooves 421, 422, and 423. The cooling of these parts is performed mainly by the oil adhering to the piston surface on the back side of these parts and the transfer of heat from these parts to the oil. Low temperature oil adheres to the hot piston surface and absorbs heat. The oil whose temperature has risen due to heat removal moves from the spot and leaves the piston surface. Oil (new low temperature) again adheres to the piston surface. Cooling is performed by repeating this cycle.

冠面400の中央部の冷却、ないしキャビティ401の底面側における内壁の冷却は、主に、これらの部位の裏側のピストン表面である第1冷却通路411の表面にオイルが付着することで、行われる。第1冷却通路411の表面へのオイルの付着は、例えば、クランクシャフトからのオイルの飛散、コンロッドの大端部または小端部の外周面に設けられたオイルジェット孔からのオイルの噴射、シリンダブロック(シリンダ内壁)に設置されたオイルジェット(ノズル等)から背面410に向けたオイルの噴射等により行われる。飛散しまたは噴射されたオイルは、背面410における第1冷却通路411に付着した後、第1冷却通路411から流れ落ち、オイルパンに戻る。オイルが第1冷却通路411の表面を濡らしつつ流れることで熱交換が行われ、冠部4における冠面400の中央部(冠面400の中央部と背面410との間)、ないしキャビティ401の底面側(キャビティ401と背面410との間)が冷却される。第1冷却通路411は擂鉢状であるため、オイルの流れが促進される。すなわち、第1冷却通路411における任意の部位に付着したオイルは、自重により、径方向外側に向って流れようとする。   The cooling of the central portion of the crown surface 400 or the cooling of the inner wall on the bottom surface side of the cavity 401 is performed mainly by oil adhering to the surface of the first cooling passage 411 which is the piston surface on the back side of these portions. Is called. The adhesion of oil to the surface of the first cooling passage 411 is, for example, the scattering of oil from the crankshaft, the injection of oil from the oil jet holes provided on the outer peripheral surface of the large end portion or the small end portion of the connecting rod, the cylinder This is performed by jetting oil from the oil jet (nozzle, etc.) installed on the block (cylinder inner wall) toward the back surface 410. The scattered or sprayed oil adheres to the first cooling passage 411 on the back surface 410 and then flows down from the first cooling passage 411 and returns to the oil pan. Heat exchange is performed by the oil flowing while wetting the surface of the first cooling passage 411, and the central portion of the crown surface 400 in the crown portion 4 (between the center portion of the crown surface 400 and the back surface 410) or the cavity 401. The bottom side (between the cavity 401 and the back surface 410) is cooled. Since the first cooling passage 411 has a bowl shape, the flow of oil is promoted. That is, the oil adhering to any part in the first cooling passage 411 tends to flow outward in the radial direction by its own weight.

ランド部42の冷却、およびランド部42に径方向で隣接するキャビティ401の側面側における内壁の冷却は、主に、これらの部位の裏側のピストン表面である第2冷却通路44の内周面にオイルが付着することで、行われる。オイルジェットから背面410に向って噴射されたオイルは、第2冷却通路44の入口413から第2冷却通路44の内部に導入され、第2冷却通路44の内部を流れた後、出口から流出する。その後、オイルは落下してオイルパンに戻る。オイルジェットが第2冷却通路44の入口413に向けてオイルを噴射するよう調整または配置されていれば、第2冷却通路44の内部をオイルがより円滑に流れる。オイルが第2冷却通路44の内周面を濡らしつつ流れることで熱交換が行われ、冠部4におけるリング溝421,422,423の底部側(リング溝421,422,423と第2冷却通路44との間)およびキャビティ401の側面側(キャビティ401と第2冷却通路44との間)が冷却される。なお、第2冷却通路44により、キャビティ401よりも外周側の冠面部40(上記外周側の冠面400と第2冷却通路44との間)も冷却される。なお、第2冷却通路44は、第1冷却通路411と同様、ピストン1の軸方向他方(図1,図2の下方)側の全範囲でピストン1の内周側の空間と連通する溝状(開放式)であってもよい。この場合、第2冷却通路44は、第1冷却通路411と同様、背面410の一部を構成する。第2冷却通路44が延びる周方向に沿ってオイルが噴射されるようオイルジェットが調整または配置されていれば、第2冷却通路44の内部をオイルがより円滑に流れる。   The cooling of the land portion 42 and the cooling of the inner wall on the side surface side of the cavity 401 radially adjacent to the land portion 42 are mainly performed on the inner peripheral surface of the second cooling passage 44 that is the piston surface on the back side of these portions. This is done by attaching oil. The oil jetted from the oil jet toward the back surface 410 is introduced into the second cooling passage 44 from the inlet 413 of the second cooling passage 44, flows through the second cooling passage 44, and then flows out from the outlet. . Thereafter, the oil falls and returns to the oil pan. If the oil jet is adjusted or arranged to inject oil toward the inlet 413 of the second cooling passage 44, the oil flows more smoothly through the second cooling passage 44. Heat exchange is performed by the oil flowing while wetting the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, and the bottom side of the ring grooves 421, 422, 423 in the crown portion 4 (between the ring grooves 421, 422, 423 and the second cooling passage 44) and the cavity 401 The side surface (between the cavity 401 and the second cooling passage 44) is cooled. The second cooling passage 44 also cools the crown surface portion 40 (between the outer circumferential crown surface 400 and the second cooling passage 44) on the outer peripheral side of the cavity 401. The second cooling passage 44 is in the form of a groove that communicates with the space on the inner peripheral side of the piston 1 in the entire range on the other side in the axial direction of the piston 1 (downward in FIGS. 1 and 2), like the first cooling passage 411. (Open type) may be used. In this case, the second cooling passage 44 constitutes a part of the back surface 410, like the first cooling passage 411. If the oil jet is adjusted or arranged so that the oil is injected along the circumferential direction in which the second cooling passage 44 extends, the oil flows more smoothly in the second cooling passage 44.

背面410の形状を調整することで、オイルの流れを発生しやすくさせ、(その場に一旦付着した)オイルの離脱を促進することが可能である。第1冷却通路411の形状はその一例である。また、フィン等の突起構造を背面410に設けることで、オイルとの接触面積を広げ、オイルによる熱交換の効率(冷却効率)を高めてもよい。ピストン1は、背面410に冷却皮膜31を設けるという表面処理により、オイルによる熱交換の効率(冷却効率)を向上させる。冷却皮膜31は、オイルがピストン表面と熱交換しているその場で積極的に冷却効率を高める機能を有する。冷却皮膜31による冷却効率の向上は、「ピストン表面へのオイルの付着、ピストン表面からオイルへの熱移動、ピストン表面からのオイルの離脱」という上記サイクルにおける上記熱移動または上記離脱(言換えると温度が低い新たなオイルの付着)を促進すること、により達成される。冷却皮膜31は、バインダー樹脂と添加剤を含み、添加剤はCおよびPTFEを含む。これらの添加剤は、冷却皮膜31の表面に露出することで、冷却皮膜31の特性を規定する。Cは、冷却皮膜31の表面におけるオイルの濡れ性を向上させる性質を有する。濡れ性が向上することで、上記熱移動がより効率的に行われ、上記熱移動が促進される。PTFEは、上記離脱を促進する性質、すなわちオイルの離脱性を向上させる性質を有する。冷却皮膜31は、添加剤としてCおよびPTFEを含むことで、オイルがピストン表面と熱交換しているその場で積極的に冷却効率を高める。   By adjusting the shape of the back surface 410, it is possible to easily generate an oil flow and to promote the detachment of the oil (which has once adhered to the site). The shape of the first cooling passage 411 is an example. Further, by providing a protrusion structure such as a fin on the back surface 410, the contact area with the oil may be increased, and the efficiency of heat exchange (cooling efficiency) by the oil may be increased. The piston 1 improves the efficiency of heat exchange with oil (cooling efficiency) by the surface treatment of providing the cooling film 31 on the back surface 410. The cooling film 31 has a function of actively increasing the cooling efficiency on the spot where the oil exchanges heat with the piston surface. The improvement of the cooling efficiency by the cooling film 31 is the above-mentioned heat transfer or separation (in other words, the oil adhesion to the piston surface, the heat transfer from the piston surface to the oil, the oil removal from the piston surface) (in other words, This is achieved by promoting the attachment of new oils at low temperatures. The cooling film 31 includes a binder resin and an additive, and the additive includes C and PTFE. These additives define the characteristics of the cooling film 31 when exposed to the surface of the cooling film 31. C has a property of improving the wettability of oil on the surface of the cooling film 31. By improving the wettability, the heat transfer is performed more efficiently, and the heat transfer is promoted. PTFE has the property of promoting the above-described release, that is, the property of improving oil release. By including C and PTFE as additives, the cooling film 31 actively increases the cooling efficiency on the spot where the oil exchanges heat with the piston surface.

その場で冷却効率を高めるとは、ピストン表面の形状等の調整によりピストン表面全体としてオイルの流れを促進したりオイルと接触しうる面積を広げたりすることによるのではなく、表面処理によりピストン表面のミクロ的な局所におけるオイルへの熱移動やオイルの離脱を促進することにより、冷却効率を高めることを指す。また、積極的に冷却効率を高めるとは、以下のようなことを指す。従来、オイルが接触する冷却通路にクロム等の非粘着性皮膜材料を付着させたピストンが知られている(例えば特許文献1)。オイルは、高温のピストン表面に接触すると、経時的に分解・酸化する。これにより炭素堆積物が形成される。炭素堆積物の蓄積が継続すると、ピストン表面に絶縁層が形成されるため、オイルによるピストン表面の冷却効率が低下する。非粘着性皮膜材料は、その上面における炭素堆積物の蓄積を抑制する。これにより冷却効率の低下の抑制が図られる。このような従来技術において、非粘着性皮膜材料の付着という表面処理は、冷却効率が低下することを抑制するため、すなわち表面処理がされていない元の状態における冷却効率に近づけるために行われるのであり、元の状態における冷却効率を更に向上するという積極的な作用を有する皮膜を形成するために行われるのではない。この点、本実施形態のピストン1の冷却皮膜31は、表面処理がされていない元の状態よりも冷却効率を高めるという積極的な作用を有する。また、上記従来技術における非粘着性皮膜材料は炭素堆積物の蓄積を時間をかけて抑制することで経時的に冷却効率を改善するものであるのに対し、本実施形態における冷却皮膜31は、オイルがピストン表面に付着するその時々で(この意味で「その場で」)冷却効率を向上するものである。   Improving the cooling efficiency on the spot does not mean that the flow of oil as a whole piston surface is promoted by adjusting the piston surface shape, etc. This refers to enhancing the cooling efficiency by promoting the heat transfer to the oil and the detachment of the oil in the micro area. In addition, positively increasing the cooling efficiency indicates the following. Conventionally, a piston is known in which a non-adhesive film material such as chrome is attached to a cooling passage in contact with oil (for example, Patent Document 1). The oil decomposes and oxidizes over time when it comes into contact with the hot piston surface. This forms a carbon deposit. If the accumulation of carbon deposits continues, an insulating layer is formed on the piston surface, so that the cooling efficiency of the piston surface with oil decreases. The non-stick coating material suppresses the accumulation of carbon deposits on the top surface. Thereby, suppression of the fall of cooling efficiency is achieved. In such a conventional technique, the surface treatment of adhesion of the non-adhesive film material is performed in order to suppress the cooling efficiency from being lowered, that is, to approach the cooling efficiency in the original state where the surface treatment is not performed. It is not performed to form a film having a positive effect of further improving the cooling efficiency in the original state. In this respect, the cooling film 31 of the piston 1 of the present embodiment has a positive effect of increasing the cooling efficiency as compared with the original state where the surface treatment is not performed. Further, the non-adhesive film material in the above prior art is to improve the cooling efficiency over time by suppressing the accumulation of carbon deposits over time, whereas the cooling film 31 in the present embodiment, It improves the cooling efficiency from time to time (in this sense "in place") when the oil adheres to the piston surface.

冷却皮膜31は、冠部4における冠面400よりも軸方向他方側(冠面400に対し燃焼室と反対側の部位)における少なくとも一部を覆えばよい。例えば、冷却皮膜31は、第1冷却通路411に設けられなくても、第2冷却通路44の内周面に設けられていればよい。この場合、冷却皮膜31は、第2冷却通路44の内周面の少なくとも一部を覆えば、その覆った領域において上記作用効果が得られる。第2冷却通路44の内周面の全部を覆えば、第2冷却通路44の内周面の全範囲において上記作用効果が得られる。同様に、冷却皮膜31は、第2冷却通路44の内周面に設けられていなくてもよく、第1冷却通路411の少なくとも一部を覆えば、その覆った領域において上記作用効果が得られる。第1冷却通路411の全部を覆えば、第1冷却通路411の全範囲において上記作用効果が得られる。冠部4における冠面400よりも軸方向他方側(冠面400に対し燃焼室と反対側の部位)の中でも、第1冷却通路411の表面、ならびに、第2冷却通路44の内周面のうち軸方向一方(図1,図2の上方)側およびピストン径方向内側の面は、冠面400の裏側にある。冷却皮膜31をこれらの面に形成すれば、冠面400の直ぐ裏側において上記作用効果が得られることから、冠面400をより効率的に冷却することができる。なお、冷却皮膜31は、第1冷却通路411等に限らず、背面410における領域412や、スカート部6の内周面またはエプロン部5の内周面と背面410との移行領域、あるいは、スカート部6の内周面またはエプロン部5(ピストンピン穴51を除く)の内周面に設けられてもよい。この場合、冷却皮膜31が覆う各領域においてオイルによる冷却効率が向上されることにより、ピストン1の全体がより効率よく冷却され、ひいては冠部4における各部の冷却効率がより向上する。   The cooling film 31 may cover at least a part of the crown part 4 on the other side in the axial direction than the crown surface 400 (a part on the opposite side of the combustion surface with respect to the crown surface 400). For example, the cooling film 31 may be provided on the inner peripheral surface of the second cooling passage 44 without being provided in the first cooling passage 411. In this case, if the cooling film 31 covers at least a part of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the above-described effects can be obtained in the covered region. If the entire inner peripheral surface of the second cooling passage 44 is covered, the above-described effects can be obtained over the entire range of the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. Similarly, the cooling film 31 may not be provided on the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. If at least a part of the first cooling passage 411 is covered, the above-described effects can be obtained in the covered region. . If the entire first cooling passage 411 is covered, the above-described effects can be obtained over the entire range of the first cooling passage 411. Of the crown 4, the surface of the first cooling passage 411 and the inner peripheral surface of the second cooling passage 44 are located on the other axial side of the crown surface 400 (the portion opposite to the combustion chamber with respect to the crown surface 400). Of these, the axially one side (upper side in FIGS. 1 and 2) and the inner surface in the piston radial direction are on the back side of the crown surface 400. If the cooling film 31 is formed on these surfaces, the above-mentioned effects can be obtained immediately behind the crown surface 400, so that the crown surface 400 can be cooled more efficiently. The cooling film 31 is not limited to the first cooling passage 411 or the like, but is a region 412 on the back surface 410, a transition region between the inner peripheral surface of the skirt portion 6 or the inner peripheral surface of the apron portion 5 and the back surface 410, or the skirt. The inner peripheral surface of the portion 6 or the inner peripheral surface of the apron portion 5 (excluding the piston pin hole 51) may be provided. In this case, the efficiency of cooling with oil is improved in each region covered by the cooling film 31, whereby the entire piston 1 is cooled more efficiently, and as a result, the cooling efficiency of each part in the crown portion 4 is further improved.

冷却皮膜31における添加剤の含有量は10wt%以上(バインダー樹脂の含有量は90wt%以下)である。このようにバインダー樹脂の含有量を一定以下に抑制し、CやPTFEの含有量をある程度以上確保することで、冷却効率を高める上記作用を少なくとも一定程度得ることが可能となる。冷却皮膜31におけるバインダー樹脂の含有量は50wt%以上(添加剤の含有量は50wt%以下)である。このように添加剤の含有量を一定以下に抑制し、バインダー樹脂の量をある程度以上確保することで、冷却皮膜31の接着力が高い。よって、冷却皮膜31とピストン本体2との接着性がよいため、冷却皮膜31の剥離が抑制される。したがって、冷却効率を高める上記作用をより確実に得ることができる。また、冷却皮膜31は、焼成されることで硬化する。これにより、ピストン本体2からの冷却皮膜31の剥離がより確実に抑制される。冷却皮膜31がバインダー樹脂としてPAIやPIを含む場合、PAIやPIは耐摩耗性および耐熱性に優れるため、ピストン本体2からの冷却皮膜31の剥離がより確実に抑制される。   The additive content in the cooling film 31 is 10 wt% or more (the binder resin content is 90 wt% or less). Thus, by suppressing the binder resin content below a certain level and securing the C and PTFE content above a certain level, it is possible to obtain at least a certain level of the above-described effect of increasing the cooling efficiency. The binder resin content in the cooling film 31 is 50 wt% or more (the additive content is 50 wt% or less). Thus, the adhesive force of the cooling film 31 is high by suppressing the content of the additive to a certain value or less and ensuring the amount of the binder resin to some extent. Therefore, since the adhesiveness between the cooling film 31 and the piston body 2 is good, peeling of the cooling film 31 is suppressed. Therefore, the above-described effect of increasing the cooling efficiency can be obtained more reliably. Further, the cooling film 31 is cured by being baked. Thereby, peeling of the cooling film 31 from the piston main body 2 is more reliably suppressed. When the cooling film 31 includes PAI or PI as a binder resin, PAI and PI are excellent in wear resistance and heat resistance, and therefore, the peeling of the cooling film 31 from the piston body 2 is more reliably suppressed.

本発明者は、CとPTFEとの合計(混合物)において、Cの割合が多すぎると上記離脱性が抑制され、PTFEの割合が多すぎると上記濡れ性が抑制されるはずであり、冷却効率の観点からは上記合計におけるCとPTFE各々の含有量(割合)の最適範囲が存在するであろうと予測した。上記最適範囲を発見するため、以下の実験を行った。   The present inventor believes that in the total (mixture) of C and PTFE, if the proportion of C is too large, the above-mentioned detachability should be suppressed, and if the proportion of PTFE is too large, the above-mentioned wettability should be suppressed, and cooling efficiency From this point of view, it was predicted that there would be an optimum range of the content (ratio) of C and PTFE in the above total. In order to find the optimum range, the following experiment was conducted.

(実験方法)
実験方法は以下の通りであった。バインダー樹脂をPAIとし、添加剤をCおよびPTFEとし(C,PTFE以外の添加剤を含まず)、溶剤をN-メチルピロリドンNMPまたはγ-ブチロラクトンGBLとする塗料を作製した。以下、冷却皮膜31においてCとPTFEとの合計が占める割合(CとPTFEの含有量)をαと表記する。CとPTFEとの合計においてCが占める割合をβと表記する。αは、塗料の溶剤を除く組成物全体(すなわちPAIとCとPTFEとの合計)においてCとPTFEとの合計が占める割合に相当する。βは、冷却皮膜31の各所間でC,PTFEの密度(単位面積当りの質量)に有意な偏りがなければ、冷却皮膜31の単位面積におけるCとPTFEとの合計に対するCの割合(wt%)と同義である。表1のように、αが50wt%,40wt%,30wt%,20wt%,10wt%である各場合につき、βが0wt%,10wt%,30wt%,50wt%,70wt%,80wt%,100wt%である塗料の試料1〜35を作製した。

Figure 0006460333

試料1〜35の塗料を各別にピストン1の少なくとも背面410(第1冷却通路411)に塗布し、冷却皮膜31を形成した。焼成工程における焼成条件は190±10℃で30分だった。各試料1〜35の塗料による冷却皮膜31を背面410に有する各ピストン1につき、その背面410にオイルを噴射しつつ、冠面400(キャビティ401)の温度変化を測定した。図3は、用いた測定装置8を模式的に示す。図1と同様のピストン1の断面を示す。ディスペンサ(液体定量吐出装置)81を用い、オイル溜まり80のオイルを、ピストン1の背面410の中央(第1冷却通路411)を狙って、ニードル82から噴射させた。オイルの噴射開始直前からのキャビティ401の表面の温度変化を、赤外線温度測定器83により測定した。温度測定(オイルの噴射開始)の前に、ピストン1を予め200℃程度に加熱した。使用したオイルは、粘度分類が5W-30であり温度が25℃〜28℃だった。噴射量は80ml/minだった。なお、温度測定の精度を向上するため、予めピストン1のキャビティ401の表面に黒体84を塗布した。 (experimental method)
The experimental method was as follows. A paint was prepared in which the binder resin was PAI, the additives were C and PTFE (additives other than C and PTFE were not included), and the solvent was N-methylpyrrolidone NMP or γ-butyrolactone GBL. Hereinafter, the ratio of the total of C and PTFE (content of C and PTFE) in the cooling film 31 is expressed as α. The proportion of C in the total of C and PTFE is expressed as β. α corresponds to the proportion of the total of C and PTFE in the entire composition excluding the solvent of the paint (that is, the total of PAI, C, and PTFE). β is the ratio of C to the sum of C and PTFE in the unit area of the cooling film 31 (wt%) unless there is a significant deviation in the density of C and PTFE (mass per unit area) between the various parts of the cooling film 31 ). As shown in Table 1, for each case where α is 50 wt%, 40 wt%, 30 wt%, 20 wt%, 10 wt%, β is 0 wt%, 10 wt%, 30 wt%, 50 wt%, 70 wt%, 80 wt%, 100 wt% Samples 1 to 35 of the paint were prepared.
Figure 0006460333

The coating materials of Samples 1 to 35 were individually applied to at least the back surface 410 (first cooling passage 411) of the piston 1 to form a cooling film 31. Firing conditions in the firing process were 190 ± 10 ° C. for 30 minutes. For each piston 1 having a cooling film 31 of paint of each sample 1-35 on the back surface 410, the temperature change of the crown surface 400 (cavity 401) was measured while injecting oil onto the back surface 410. FIG. 3 schematically shows the measurement apparatus 8 used. The cross section of the piston 1 similar to FIG. 1 is shown. The oil in the oil reservoir 80 was sprayed from the needle 82 with the aim of the center (the first cooling passage 411) of the back surface 410 of the piston 1 using a dispenser (liquid dispensing device) 81. The temperature change of the surface of the cavity 401 immediately before the start of oil injection was measured by the infrared temperature measuring device 83. Prior to temperature measurement (start of oil injection), the piston 1 was heated to about 200 ° C. in advance. The oil used had a viscosity classification of 5W-30 and a temperature of 25 ° C to 28 ° C. The injection amount was 80 ml / min. In order to improve the accuracy of temperature measurement, a black body 84 was applied to the surface of the cavity 401 of the piston 1 in advance.

(実験結果)
各ピストン1における上記測定の結果につき、その温度変化の速度(冷却速度)を算出した。比較対象として、冷却皮膜31を有しない(表面処理をしなかった)ピストン1につき上記と同様に温度変化を測定し、その冷却速度を算出した。表2は、冷却皮膜31を有しない上記ピストン1の冷却速度を基準とした(1とした)ときの、表面処理をした各ピストン1の冷却速度比を示す。冷却速度比の数値が大きいほど、当該ピストン1の冷却速度が高く、当該ピストン1における冷却皮膜31によるキャビティ401の冷却効率が高いことを意味する。

Figure 0006460333
(Experimental result)
The temperature change rate (cooling rate) was calculated for the result of the above measurement for each piston 1. As a comparison object, the temperature change was measured in the same manner as described above for the piston 1 that did not have the cooling film 31 (the surface treatment was not performed), and the cooling rate was calculated. Table 2 shows the cooling rate ratio of each piston 1 subjected to the surface treatment when the cooling rate of the piston 1 not having the cooling film 31 is set as a reference (1). The larger the value of the cooling rate ratio, the higher the cooling rate of the piston 1, and the higher the cooling efficiency of the cavity 401 by the cooling film 31 in the piston 1.
Figure 0006460333

図4は、表2の冷却速度比の数値がβの変化に応じてどのように変化するかをα毎に示す線グラフである。このグラフから、以下のことが読み取れる。冷却皮膜31におけるC,PTFEの含有量αが10wt%以上(バインダー樹脂の含有量が90wt%以下)であるとき、βが10wt%より大きく100wt%より小さい範囲で、冷却皮膜31を有しないピストン1よりも冷却効率が高い。また、αが大きくなるのに応じて冷却効率が高くなる傾向がある。例えば、αが30wt%以上(バインダー樹脂の含有量が70wt%以下)であるときは、αが30wt%未満(例えばαが10wt%)であるときよりも、冷却効率が高くなる。同様に、αが40wt%以上(バインダー樹脂の含有量が60wt%以下)であるときは、αが40wt%未満(例えばαが30wt%)であるときよりも、冷却効率が高くなる。αが50wt%付近であるとき、冷却効率が最も高い。また、同じαで比較すると、冷却皮膜31中のCとPTFEとの合計におけるCの含有量βが50wt%〜60wt%の範囲に近づくのに応じて、冷却効率が高くなる傾向がある。例えば、βが30wt%以上かつ80wt%以下であるときは、βが30wt%以下または80wt%以上であるときよりも、冷却効率が高い。同様に、βが40wt%以上かつ70wt%以下であるときは、βが40wt%以下(例えばβが30wt%)または70wt%以上(例えばβが80wt%)であるときよりも、冷却効率が実質的に高い。βが50wt%以上かつ60wt%以下であるとき、冷却効率が最も高い。   FIG. 4 is a line graph showing, for each α, how the numerical value of the cooling rate ratio in Table 2 changes according to the change in β. The following can be read from this graph. When the C and PTFE content α in the cooling film 31 is 10 wt% or more (the binder resin content is 90 wt% or less), the piston without the cooling film 31 in the range where β is larger than 10 wt% and smaller than 100 wt% The cooling efficiency is higher than 1. Also, the cooling efficiency tends to increase as α increases. For example, when α is 30 wt% or more (the binder resin content is 70 wt% or less), the cooling efficiency is higher than when α is less than 30 wt% (for example, α is 10 wt%). Similarly, when α is 40 wt% or more (the binder resin content is 60 wt% or less), the cooling efficiency is higher than when α is less than 40 wt% (for example, α is 30 wt%). When α is around 50 wt%, the cooling efficiency is the highest. When compared with the same α, the cooling efficiency tends to increase as the C content β in the total of C and PTFE in the cooling film 31 approaches the range of 50 wt% to 60 wt%. For example, when β is 30 wt% or more and 80 wt% or less, the cooling efficiency is higher than when β is 30 wt% or less or 80 wt% or more. Similarly, when β is 40 wt% or more and 70 wt% or less, the cooling efficiency is substantially higher than when β is 40 wt% or less (for example, β is 30 wt%) or 70 wt% or more (for example, β is 80 wt%). Expensive. When β is 50 wt% or more and 60 wt% or less, the cooling efficiency is the highest.

図5は、PAI,C,PTFEの相対的な割合を示す三角グラフ(三角ダイヤグラム)である。全体の三角形の各頂点は当該頂点に記載された成分の100wt%に相当し、全体の三角形において頂点と向かい合う辺は当該頂点に記載された成分の0wt%に相当する。上記のように、βが10wt%より大きく100wt%より小さい範囲で、αが10wt%以上であれば、冷却効率の向上が見込める。一方、冷却皮膜31の接着力を確保するため、αは50wt%以下である必要がある。よって、冷却皮膜31の組成として、図5の網点による網掛けの範囲91が適当である。βが30wt%以上かつ80wt%以下であれば冷却効率がより高い。よって、範囲91の中でも、右下がり斜線による網掛けの範囲92が好ましい。αが30wt%以上であれば冷却効率がより高い。よって、範囲92の中でも、左下がり斜線による網掛けの範囲93がより好ましい。βが40wt%以上かつ70wt%以下であれば冷却効率がより高い。よって、範囲93の中でも、横線による網掛けの範囲94がより好ましい。αが40wt%以上であれば冷却効率がより高い。よって、範囲94の中でも、縦線による網掛けの範囲95がより好ましい。αが50wt%付近でありβが50wt%〜60wt%の範囲にあれば冷却効率が最も高い。よって、範囲95の中でも、αが50wt%である線上においてβが50wt%〜60wt%である部分96に近づくほど、より好ましい。   FIG. 5 is a triangular graph (triangular diagram) showing the relative proportions of PAI, C, and PTFE. Each vertex of the entire triangle corresponds to 100 wt% of the component described at the vertex, and the side facing the vertex in the entire triangle corresponds to 0 wt% of the component described at the vertex. As described above, if β is greater than 10 wt% and less than 100 wt% and α is 10 wt% or more, an improvement in cooling efficiency can be expected. On the other hand, in order to ensure the adhesive strength of the cooling film 31, α needs to be 50 wt% or less. Therefore, the shaded range 91 by the halftone dots in FIG. 5 is appropriate as the composition of the cooling film 31. If β is 30 wt% or more and 80 wt% or less, the cooling efficiency is higher. Therefore, among the range 91, a shaded range 92 with a downward slanting oblique line is preferable. If α is 30 wt% or more, the cooling efficiency is higher. Therefore, among the range 92, a shaded range 93 with a left-down diagonal line is more preferable. When β is 40 wt% or more and 70 wt% or less, the cooling efficiency is higher. Therefore, among the range 93, the shaded range 94 by horizontal lines is more preferable. If α is 40 wt% or more, the cooling efficiency is higher. Therefore, among the range 94, a shaded range 95 with vertical lines is more preferable. Cooling efficiency is highest when α is in the vicinity of 50 wt% and β is in the range of 50 wt% to 60 wt%. Therefore, in the range 95, the closer to the portion 96 where β is 50 wt% to 60 wt% on the line where α is 50 wt%, it is more preferable.

なお、冷却皮膜31が、CおよびPTFEと共に、他の添加剤、例えばBNまたはMoS2を含む場合、冷却皮膜31における上記他の添加剤の含有量をX(wt%)とする。α+Xが50wt%以下であれば、バインダー樹脂の含有量が50wt%以上となるため、上記のように冷却皮膜31とピストン本体2との接着性がよい。この場合、α、βについて上記の各数値範囲を採用することで、その数値範囲に対応する上記作用効果を得ることができる。例えば、αを30wt%以上とすれば、αが30wt%未満であるときよりも冷却効率が高い。同じαで比較すると、βを30wt%以上かつ80wt%以下とすれば、βが30wt%以下または80wt%以上であるときよりも冷却効率が高い。 When the cooling film 31 contains other additives such as BN or MoS 2 together with C and PTFE, the content of the other additives in the cooling film 31 is X (wt%). If α + X is 50 wt% or less, the binder resin content is 50 wt% or more. Therefore, the adhesiveness between the cooling film 31 and the piston body 2 is good as described above. In this case, by adopting the above numerical ranges for α and β, it is possible to obtain the operational effects corresponding to the numerical ranges. For example, if α is 30 wt% or more, the cooling efficiency is higher than when α is less than 30 wt%. When compared with the same α, the cooling efficiency is higher when β is 30 wt% or more and 80 wt% or less than when β is 30 wt% or less or 80 wt% or more.

次に、ピストン1の製造方法の作用効果を説明する。本実施形態の製造方法では、機械加工工程前に、冷却皮膜形成工程を行う。冷却皮膜形成工程においては、浸漬により塗装を行う。よって、第2冷却通路44の内周面、第1冷却通路411を含む背面410の全範囲、スカート部6およびエプロン部5の内周面の略全範囲に、冷却皮膜31を形成しうる。したがって、ピストン1の冷却効率をより向上できる。冷却皮膜31を形成した後に機械加工を行う。機械加工により形成されるピストンピン穴51やピストン外周面等の部位は元々、冷却皮膜31が不要な部位である。これらの部位は、機械加工により新たに形成されるか、または機械加工により(冷却皮膜形成工程で形成された)塗膜が除かれる。よって、冷却皮膜形成工程において、上記部位での冷却皮膜31の形成を防止するためのマスキングが不要である。これにより、ピストン1の製造方法を簡素化できる。   Next, the effect of the manufacturing method of piston 1 is demonstrated. In the manufacturing method of this embodiment, a cooling film formation process is performed before a machining process. In the cooling film forming step, coating is performed by dipping. Therefore, the cooling film 31 can be formed on the entire inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the entire range of the back surface 410 including the first cooling passage 411, and the substantially entire range of the inner peripheral surfaces of the skirt portion 6 and the apron portion 5. Therefore, the cooling efficiency of the piston 1 can be further improved. After the cooling film 31 is formed, machining is performed. Parts such as the piston pin hole 51 and the piston outer peripheral surface formed by machining are originally parts that do not require the cooling coating 31. These parts are newly formed by machining, or the coating film (formed in the cooling film forming process) is removed by machining. Therefore, in the cooling film forming step, masking for preventing the formation of the cooling film 31 at the above-described site is unnecessary. Thereby, the manufacturing method of piston 1 can be simplified.

以下、本実施形態のピストン1またはその表面処理方法が奏する効果を列挙する。
(1) 軸方向の一方側に冠部4を有する内燃機関のピストン1であって、冠部4は、軸方向の一方側に冠面400を有し、冠面400よりも軸方向の他方側における少なくとも一部に冷却皮膜31を有し、冷却皮膜31はバインダー樹脂(ポリアミドイミド樹脂PAI)と添加剤を含み、冷却皮膜31におけるバインダー樹脂の含有量が50wt%以上かつ90wt%以下であり、添加剤はグラファイトCおよびポリテトラフルオロエチレンPTFEを含む。
よって、冷却皮膜31が、オイルの濡れ性を向上するCとオイルの離脱性を向上させるPTFEとを含むため、冠部4における冠面400よりも軸方向他方側(第1冷却通路411や第2冷却通路44等)の表面における冷却効率を積極的に向上することができる。よって、冠部4の各部位を効果的に冷却することができる。また、バインダー樹脂の含有量が50wt%以上であるため、冷却皮膜31の剥離を抑制できる。
Hereinafter, effects exhibited by the piston 1 of the present embodiment or the surface treatment method thereof will be listed.
(1) A piston 1 of an internal combustion engine having a crown 4 on one side in the axial direction, the crown 4 having a crown surface 400 on one side in the axial direction, and the other in the axial direction than the crown surface 400 The cooling film 31 includes a binder resin (polyamideimide resin PAI) and an additive, and the content of the binder resin in the cooling film 31 is 50 wt% or more and 90 wt% or less. Additives include graphite C and polytetrafluoroethylene PTFE.
Therefore, since the cooling film 31 includes C that improves oil wettability and PTFE that improves oil detachability, the other side in the axial direction than the crown surface 400 in the crown 4 (the first cooling passage 411 and the first cooling channel 31). 2) the cooling efficiency on the surface of the cooling passage 44 and the like) can be positively improved. Therefore, each site | part of the crown part 4 can be cooled effectively. Moreover, since the content of the binder resin is 50 wt% or more, peeling of the cooling film 31 can be suppressed.

(2) 冷却皮膜31中のCとPTFEとの混合物におけるCの含有量βが30wt%以上かつ80wt%以下である。
よって、βを30wt%以上かつ80wt%以下の範囲とすることで、βをそれ以外の範囲とした場合よりも冷却効率を向上することができる。
(2) The content β of C in the mixture of C and PTFE in the cooling film 31 is 30 wt% or more and 80 wt% or less.
Therefore, by setting β in the range of 30 wt% or more and 80 wt% or less, the cooling efficiency can be improved as compared with the case where β is set in the other range.

(3) 冷却皮膜31におけるCとPTFEとの混合物の含有量αが30wt%以上かつ50wt%以下である。
よって、αを30wt%以上の範囲とすることで、αを30wt%以下の範囲とした場合よりも冷却効率を向上することができる。
(3) The content α of the mixture of C and PTFE in the cooling film 31 is 30 wt% or more and 50 wt% or less.
Therefore, when α is in the range of 30 wt% or more, the cooling efficiency can be improved as compared with the case where α is in the range of 30 wt% or less.

(4) CとPTFEとの混合物におけるCの含有量βが40wt%以上かつ70wt%以下である。
よって、βを40wt%以上かつ70wt%以下の範囲とすることで、冷却効率を上記(2)よりも向上することができる。
(4) The C content β in the mixture of C and PTFE is 40 wt% or more and 70 wt% or less.
Therefore, by setting β in the range of 40 wt% or more and 70 wt% or less, the cooling efficiency can be improved as compared with the above (2).

(5) 冷却皮膜31におけるCとPTFEとの混合物の含有量αが40wt%以上かつ50wt%以下である。
よって、αを40wt%以上の範囲とすることで、冷却効率を上記(3)よりも向上することができる。
(5) The content α of the mixture of C and PTFE in the cooling film 31 is 40 wt% or more and 50 wt% or less.
Therefore, by setting α to a range of 40 wt% or more, the cooling efficiency can be improved more than the above (3).

(6) 添加剤は窒化ホウ素BNまたは二硫化モリブデンMoS2を含み、冷却皮膜31におけるCとPTFEとの混合物の含有量αが30wt%以上である。
よって、添加剤がBN等を含む場合でも、αを30wt%以上の範囲とすることで、上記(3)と同様、冷却効率をより向上することができる。
(6) The additive contains boron nitride BN or molybdenum disulfide MoS 2 , and the content α of the mixture of C and PTFE in the cooling film 31 is 30 wt% or more.
Therefore, even when the additive contains BN or the like, the cooling efficiency can be further improved as in (3) above by setting α to a range of 30 wt% or more.

(7) 冷却皮膜31は冠面400の裏側にある。
よって、燃焼室を画成する冠面400を、冷却皮膜31によって効率的に冷却できる。
(7) The cooling film 31 is on the back side of the crown surface 400.
Therefore, the crown surface 400 that defines the combustion chamber can be efficiently cooled by the cooling film 31.

(8) 冠部4から軸方向の他方側に延びる一対のスカート部6と、一対のスカート部6を連結する一対のエプロン部5とを有し、スカート部6およびエプロン部5の内周面に冷却皮膜31を有する。
よって、ピストン1の全体をより効率よく冷却し、冠部4における各部の冷却効率をより向上することができる。
(8) It has a pair of skirt part 6 extended from the crown part 4 to the other side of an axial direction, and a pair of apron part 5 which connects a pair of skirt part 6, The inner peripheral surface of the skirt part 6 and the apron part 5 Has a cooling film 31.
Therefore, the whole piston 1 can be cooled more efficiently, and the cooling efficiency of each part in the crown part 4 can be further improved.

(9) 軸方向の一方側に冠部4を有し、冠部4は軸方向の一方側に冠面400を有する内燃機関のピストン1の表面処理方法であって、冠部4における冠面400よりも軸方向の他方側の少なくとも一部に、塗料により冷却皮膜31を形成し、上記塗料は、CおよびPTFEを含み、バインダー樹脂(PAI)の含有量が50wt%以上かつ90wt%以下である。
よって、冠部4の裏側の部位(第1冷却通路411や第2冷却通路44等)の表面における冷却効率を積極的に向上できるため、上記(1)と同様の効果を得ることができる。
(9) A surface treatment method for a piston 1 of an internal combustion engine having a crown portion 4 on one side in the axial direction, and the crown portion 4 having a crown surface 400 on one side in the axial direction. A cooling film 31 is formed by paint on at least a part of the other side in the axial direction from 400. The paint contains C and PTFE, and the binder resin (PAI) content is 50 wt% or more and 90 wt% or less. is there.
Therefore, since the cooling efficiency on the surface of the part on the back side of the crown part 4 (the first cooling passage 411, the second cooling passage 44, etc.) can be positively improved, the same effect as the above (1) can be obtained.

(10) 塗料中のCとPTFEとの混合物におけるCの含有量βが30wt%以上かつ80wt%以下である。
よって、上記(2)と同様の効果が得られる。
(10) The content β of C in the mixture of C and PTFE in the paint is 30 wt% or more and 80 wt% or less.
Therefore, the same effect as the above (2) can be obtained.

(11) 塗料におけるCとPTFEとの混合物の含有量αが30wt%以上かつ50wt%以下である。
よって、上記(3)と同様の効果が得られる。
(11) The content α of the mixture of C and PTFE in the paint is 30 wt% or more and 50 wt% or less.
Therefore, the same effect as the above (3) can be obtained.

(12) ピストン1の母材を塗料に浸漬することで冷却皮膜31を形成する。
よって、第2冷却通路44の内周面、第1冷却通路411を含む背面410の全範囲、スカート部6およびエプロン部5の内周面の略全範囲に、冷却皮膜31を形成しうる。よって、冷却効率をより向上できる。
(12) The cooling film 31 is formed by immersing the base material of the piston 1 in the paint.
Therefore, the cooling film 31 can be formed over the entire inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the entire range of the back surface 410 including the first cooling passage 411, and the substantially entire range of the inner peripheral surfaces of the skirt portion 6 and the apron portion 5. Therefore, the cooling efficiency can be further improved.

[実施形態2]
本実施形態のピストン1の製造方法は、実施形態1と同様、熱処理工程後、機械加工工程前に、冷却皮膜形成工程を行う。冷却皮膜形成工程の塗装工程で、塗料を噴射すること(吹き付け)により塗装を行う。具体的には、上記塗装工程で、背面410のうち第1冷却通路411や第2冷却通路44の入口413に向けて塗料を噴射する。第2冷却通路44の入口413に向けて噴射された塗料は、入口413から第2冷却通路44の内部に入って流通し、出口から流出する。これにより、背面410(第1冷却通路411)を含むピストン1の内周面、または第2冷却通路44の内周面に、塗膜が形成される。塗膜の厚さ(膜厚)は噴射条件によって適宜調整可能である。
[Embodiment 2]
The manufacturing method of the piston 1 of this embodiment performs the cooling film formation process after the heat treatment process and before the machining process, as in the first embodiment. In the coating process of the cooling film forming process, the coating is performed by spraying (spraying) the paint. Specifically, in the painting step, paint is sprayed toward the inlet 413 of the first cooling passage 411 and the second cooling passage 44 in the back surface 410. The paint sprayed toward the inlet 413 of the second cooling passage 44 flows into the second cooling passage 44 from the inlet 413 and flows out from the outlet. As a result, a coating film is formed on the inner peripheral surface of the piston 1 including the back surface 410 (first cooling passage 411) or the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. The thickness (film thickness) of the coating film can be appropriately adjusted depending on the spraying conditions.

図6および図7は、上記塗装工程を行うための装置7を模式的に示す。図7は図6の点線で囲われた部分における断面を示す。ピストン1につき図1と同様の断面を示す。装置7は、回転装置と塗装装置を有する。回転装置は保持板70と回転モータを有する。図6の斜視図に示すように、保持板70は円形である。保持板70には3つの小さな円形の保持孔700が貫通する。これらの保持孔700は、保持板70の中心軸71に関して略対称に配置される。保持孔700の径は、ピストン1の冠部4の径に略等しい。保持板70は、回転モータにより駆動され、中心軸71の周りに一方向に回転する。保持板70の回転は、120度ごとに行われる。すなわち、1回の回転動作により保持板70は120度だけ回転して、停止する。保持孔700の停止位置は3箇所である。ある保持孔700に着目すると、3回の回転動作により、その保持孔700は最初の箇所に戻る。3箇所の停止位置は、投入位置、塗装位置、および取出し位置である。これら停止位置のうち、図6の点線で囲われた部分は塗装位置に相当し、この塗装位置に塗装装置が設置される。   6 and 7 schematically show an apparatus 7 for performing the coating process. FIG. 7 shows a cross section of a portion surrounded by a dotted line in FIG. The cross section similar to FIG. The device 7 has a rotating device and a coating device. The rotating device has a holding plate 70 and a rotating motor. As shown in the perspective view of FIG. 6, the holding plate 70 is circular. Three small circular holding holes 700 pass through the holding plate 70. These holding holes 700 are arranged substantially symmetrically with respect to the central axis 71 of the holding plate 70. The diameter of the holding hole 700 is substantially equal to the diameter of the crown portion 4 of the piston 1. The holding plate 70 is driven by a rotation motor and rotates around the central axis 71 in one direction. The holding plate 70 is rotated every 120 degrees. That is, the holding plate 70 is rotated by 120 degrees by one rotation operation and stopped. There are three stop positions of the holding hole 700. When attention is paid to a certain holding hole 700, the holding hole 700 returns to the first position by three rotations. The three stop positions are an input position, a painting position, and an extraction position. Of these stop positions, the portion surrounded by the dotted line in FIG. 6 corresponds to the painting position, and the painting apparatus is installed at this painting position.

図7に示すように、塗装装置は、塗料ホッパー71と、エアレス塗装機72と、塗装ガン73とを有する。塗料ホッパー71は塗料を貯留する液槽である。エアレス塗装機72は、塗料ホッパー71から管路74を介して供給される塗料に圧力を加え、この高圧塗料を管路75を介して塗装ガン73へ供給する。塗装ガン73は、塗料ホッパー71の略中心軸上に配置され、保持板70(塗装位置の保持孔700)に指向する。塗装ガン73は、供給される高圧塗料を霧状にして上記保持孔700へ向けて噴射する。熱処理工程後のピストン母材は、投入位置で停止中の保持孔700に設置される。このピストン母材は、保持板70の回転動作に応じて、保持板70に保持されたまま塗装位置に移動する。そこで保持板70が停止中、塗装装置により、このピストン母材の背面410に向けて塗料が噴射される。これにより背面410を含むピストン内周面に塗膜が形成される。余剰の塗料は自重によりピストン内周面から落下して塗料ホッパー71に戻る。なお、塗装装置は、エアレススプレー塗装に限らず、エアスプレー塗装を行ってもよい。また、塗装位置で保持孔700(ピストン母材)が停止中、塗装ガン73が指向する位置を、背面410の中央側(第1冷却通路411)と第2冷却通路44の入口413の側とで変更するようにしてもよい。これにより、背面410(第1冷却通路411)と第2冷却通路44の内周面との両方に塗料を効率的に塗布できる。塗装が終了したピストン1は、保持板70の次の回転動作により取出し位置に移動する。そこで保持板70が停止中、このピストン1は取出し位置の保持孔700から取り出される。各保持孔700につき、上記操作が繰り返される。これにより、塗装工程が比較的短い間隔で連続して行われることになる。   As shown in FIG. 7, the painting apparatus includes a paint hopper 71, an airless painting machine 72, and a painting gun 73. The paint hopper 71 is a liquid tank that stores paint. The airless coating machine 72 applies pressure to the paint supplied from the paint hopper 71 via the pipe line 74, and supplies this high-pressure paint to the paint gun 73 via the pipe line 75. The coating gun 73 is disposed on a substantially central axis of the coating hopper 71 and is directed to the holding plate 70 (the holding hole 700 at the coating position). The coating gun 73 sprays the supplied high-pressure paint toward the holding hole 700 in the form of a mist. The piston base material after the heat treatment step is installed in the holding hole 700 that is stopped at the charging position. The piston base material moves to the coating position while being held by the holding plate 70 in accordance with the rotation operation of the holding plate 70. Therefore, while the holding plate 70 is stopped, the paint is sprayed toward the back surface 410 of the piston base material by the coating device. Thereby, a coating film is formed on the inner peripheral surface of the piston including the back surface 410. Excess paint falls from the inner peripheral surface of the piston by its own weight and returns to the paint hopper 71. The coating apparatus is not limited to airless spray coating, and may perform air spray coating. In addition, when the holding hole 700 (piston base material) is stopped at the painting position, the position where the painting gun 73 is oriented is the center side of the back surface 410 (first cooling passage 411) and the inlet 413 side of the second cooling passage 44. You may make it change with. Accordingly, the paint can be efficiently applied to both the back surface 410 (first cooling passage 411) and the inner peripheral surface of the second cooling passage 44. The piston 1 that has been painted is moved to the take-out position by the next rotation of the holding plate 70. Therefore, when the holding plate 70 is stopped, the piston 1 is taken out from the holding hole 700 at the take-out position. The above operation is repeated for each holding hole 700. As a result, the coating process is continuously performed at relatively short intervals.

なお、ピストン母材が保持孔700で保持されやすくするため、熱処理工程後、塗装工程の前に、予備的な機械加工工程を行う。この機械加工工程では、ピストン母材の外径を粗くターニング加工する。その際、ランド部42において外径に差を設けて段差420を付ける。すなわち、ランド部42の一部を残してピストン1の外周面の切削加工をある程度行う。これにより、ピストン1の外周面においてランド部42の上記一部とスカート部6側の部位との間に段差420が形成される。この段差420が保持孔700の周縁部に当接して引っかかることで、ピストン母材が保持板70に保持される。このように保持された状態では、ピストン1の冠面400は、保持板70によって、塗装ガン73から噴射される塗料から遮断される。よって、(機械加工前の)冠面400には皮膜が形成されない。このように保持板70はマスキング板としても機能する。他の構成は実施形態1と同様である。   In order to easily hold the piston base material in the holding hole 700, a preliminary machining process is performed after the heat treatment process and before the coating process. In this machining process, the outer diameter of the piston base material is roughened. At this time, the land portion 42 is provided with a step 420 with a difference in outer diameter. That is, the outer peripheral surface of the piston 1 is cut to some extent while leaving a part of the land portion 42. As a result, a step 420 is formed between the part of the land portion 42 and the portion on the skirt portion 6 side on the outer peripheral surface of the piston 1. The step 420 is brought into contact with the peripheral edge of the holding hole 700 and is caught, whereby the piston base material is held by the holding plate 70. In the state of being held in this way, the crown surface 400 of the piston 1 is cut off from the paint sprayed from the coating gun 73 by the holding plate 70. Therefore, no film is formed on the crown surface 400 (before machining). As described above, the holding plate 70 also functions as a masking plate. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、作用効果を説明する。本実施形態の製造方法では、実施形態1と同様、機械加工工程前に冷却皮膜形成工程を行うため、ピストンピン穴51等のマスキングが不要である。よって、ピストン1の製造方法を簡素化できる。なお、機械加工工程前に冠面400に冷却皮膜31を形成する場合、冠面400の全体にわたっては機械加工しない(例えば冠面400の中央部ないしキャビティ401のみ機械加工する)とき、冠面400において機械加工しない部分に冷却皮膜31が残ることになる。これに対し、本実施形態の製造方法では、冷却皮膜形成工程で、保持板70により冠面400がマスキングされる。よって、冠面400の全体にわたっては機械加工しないときでも、冠面400に冷却皮膜31が形成されない。冷却皮膜形成工程においては、吹き付けにより塗装を行う。よって、第2冷却通路44の内周面、第1冷却通路411を含む背面410の全範囲、スカート部6およびエプロン部5の内周面の略全範囲に、冷却皮膜31を形成しうる。したがって、ピストン1の冷却効率をより向上できる。装置7を用いることにより、複数のピストン1の塗装工程を間断なく連続して行えるため、ピストン1の生産性を向上できる。また、回転装置の保持板70をマスキング板として機能させることで、ピストン1の保持とマスキングとを同時に行うことができる。よって、ピストン1の生産性をより向上できる。他の作用効果は実施形態1と同様である。   Next, the function and effect will be described. In the manufacturing method of the present embodiment, as in the first embodiment, the cooling film forming step is performed before the machining step, so that masking of the piston pin holes 51 and the like is unnecessary. Therefore, the manufacturing method of piston 1 can be simplified. In the case where the cooling film 31 is formed on the crown surface 400 before the machining process, when the entire crown surface 400 is not machined (for example, only the central portion of the crown surface 400 or the cavity 401 is machined), the crown surface 400 is formed. In this case, the cooling film 31 remains on the portion that is not machined. On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, the crown surface 400 is masked by the holding plate 70 in the cooling film forming step. Therefore, the cooling film 31 is not formed on the crown surface 400 even when the entire crown surface 400 is not machined. In the cooling film forming step, painting is performed by spraying. Therefore, the cooling film 31 can be formed on the entire inner peripheral surface of the second cooling passage 44, the entire range of the back surface 410 including the first cooling passage 411, and the substantially entire range of the inner peripheral surfaces of the skirt portion 6 and the apron portion 5. Therefore, the cooling efficiency of the piston 1 can be further improved. By using the device 7, the painting process of the plurality of pistons 1 can be performed continuously without interruption, so that the productivity of the pistons 1 can be improved. In addition, the piston 1 can be held and masked at the same time by causing the holding plate 70 of the rotating device to function as a masking plate. Therefore, the productivity of the piston 1 can be further improved. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

[実施形態3]
本実施形態のピストン1の製造方法は、機械加工工程後、潤滑皮膜形成工程前に、冷却皮膜形成工程を行う。なお、潤滑皮膜形成工程後に冷却皮膜形成工程を行ってもよい。冷却皮膜形成工程の塗装工程で、実施形態2と同様、吹き付けにより塗装を行う。図8は、上記塗装工程を行うための装置7を模式的に示す、図7と同様の断面図である。塗装装置は、実施形態2と同様である。回転装置は、保持板70における各保持孔700の周縁部にインロー受け部701を有する点を除き、実施形態2(図6)と同様である。図8に示すように、インロー受け部701は、保持孔700の周囲を取り囲む環状の凸部であり、塗装装置とは反対側に向って所定の高さで突出する。スカート部6のインロー部分60がインロー受け部701の外周に嵌合することで、ピストン本体2が保持孔700に保持される。ピストン本体2の冠面400および外周面(リング溝421,422,423)は、保持板70により、塗装ガン73から噴射される塗料から遮断される。よって、これらの面への塗料の付着が抑制される。このように保持板70はマスキング板としても機能する。
[Embodiment 3]
The manufacturing method of piston 1 of this embodiment performs a cooling film formation process after a machining process and before a lubricating film formation process. In addition, you may perform a cooling film formation process after a lubricating film formation process. In the coating process of the cooling film forming process, the coating is performed by spraying as in the second embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 7, schematically showing an apparatus 7 for performing the coating process. The coating apparatus is the same as that in the second embodiment. The rotating device is the same as that of the second embodiment (FIG. 6) except that the holding plate 70 has an inlay receiving portion 701 at the periphery of each holding hole 700. As shown in FIG. 8, the spigot receiving portion 701 is an annular convex portion that surrounds the periphery of the holding hole 700 and protrudes at a predetermined height toward the side opposite to the coating apparatus. The piston body 2 is held in the holding hole 700 by fitting the inlay portion 60 of the skirt portion 6 to the outer periphery of the inlay receiving portion 701. The crown surface 400 and the outer peripheral surface (ring grooves 421, 422, 423) of the piston body 2 are shielded from the paint sprayed from the coating gun 73 by the holding plate 70. Therefore, the adhesion of the paint to these surfaces is suppressed. As described above, the holding plate 70 also functions as a masking plate.

装置7は、ピストンピン穴マスキング部材76とオイル逃がし孔マスキング装置77を有する。ピストンピン穴マスキング部材76は、例えばシリコンゴム製の栓であり、各ピストンピン穴51をそれぞれマスキングする。これによりピストンピン穴51の内周面への塗料の付着が抑制される。オイル逃がし孔マスキング装置77は、全体として円環状であり、その外径側および軸方向両側が閉塞され、内径側が開放されている。ピストン本体2が塗装位置で停止中、オイル逃がし孔マスキング装置77は、ランド部42を囲むように冠部4に設置される。ランド部42の外周面とオイル逃がし孔マスキング装置77の内周面との間に環状の閉空間が形成される。塗装ガン73から塗料を噴射中、上記閉空間の外部から内部に空気が供給される。上記閉空間内の空気は、リング溝423の底部に開口するオイル逃がし孔43を通ってピストン内周側へ吹き出す。空気の流れを矢印で示す。これにより、塗装ガン73から噴射される塗料がオイル逃がし孔43の内周面へ付着したり、オイル逃がし孔43を塞いだりすることが抑制される。他の構成は実施形態1と同様である。   The device 7 has a piston pin hole masking member 76 and an oil relief hole masking device 77. The piston pin hole masking member 76 is a stopper made of, for example, silicon rubber, and masks each piston pin hole 51. Thereby, adhesion of the paint to the inner peripheral surface of the piston pin hole 51 is suppressed. The oil relief hole masking device 77 has an annular shape as a whole, the outer diameter side and both axial sides are closed, and the inner diameter side is opened. While the piston body 2 is stopped at the painting position, the oil relief hole masking device 77 is installed in the crown portion 4 so as to surround the land portion 42. An annular closed space is formed between the outer peripheral surface of the land portion 42 and the inner peripheral surface of the oil relief hole masking device 77. While the paint is sprayed from the paint gun 73, air is supplied from the outside to the inside of the closed space. The air in the closed space is blown out to the inner peripheral side of the piston through the oil relief hole 43 opened at the bottom of the ring groove 423. Air flow is indicated by arrows. As a result, the paint sprayed from the coating gun 73 is prevented from adhering to the inner peripheral surface of the oil escape hole 43 or blocking the oil escape hole 43. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、作用効果を説明する。本実施形態の製造方法では、機械加工工程後に冷却皮膜形成工程を行う。よって、潤滑皮膜形成工程と冷却皮膜形成工程とを連続して行うことで、潤滑皮膜形成工程の焼成工程と冷却皮膜形成工程の焼成工程とを共通化できる。すなわち、潤滑皮膜形成工程の塗装工程と冷却皮膜形成工程の塗装工程とが完了した後、焼成工程を1回行うことで、潤滑皮膜30と冷却皮膜31の両方の焼き付けを同時に行うことができる。これにより、ピストン1の製造方法を簡素化できる。冷却皮膜形成工程においては、実施形態2と同様、吹き付けにより塗装を行うことで、スカート部6等の内周面にも冷却皮膜31を形成しうる。よって、ピストン1の冷却効率をより向上できる。実施形態2と同様、装置7を用いることにより、また、保持板70をマスキング板として機能させることにより、ピストン1の生産性を向上できる。なお、オイル逃がし孔マスキング装置77の代わりに、例えばシリコンゴム製の栓であるオイル逃がし孔マスキング部材を用いてもよい。オイル逃がし孔マスキング装置77を用いれば、径が小さく数が多いオイル逃がし孔43を1つずつ栓で塞ぐ手間が省けるため、工数の削減、製造速度の向上を図ることができる。他の作用効果は実施形態1と同様である。   Next, the function and effect will be described. In the manufacturing method of this embodiment, a cooling film formation process is performed after a machining process. Therefore, by continuously performing the lubricating film forming process and the cooling film forming process, the baking process of the lubricating film forming process and the baking process of the cooling film forming process can be made common. That is, after the coating process of the lubricating film forming process and the coating process of the cooling film forming process are completed, both the lubricating film 30 and the cooling film 31 can be baked simultaneously by performing the firing process once. Thereby, the manufacturing method of piston 1 can be simplified. In the cooling film forming step, similarly to the second embodiment, the cooling film 31 can be formed on the inner peripheral surface of the skirt portion 6 and the like by painting by spraying. Therefore, the cooling efficiency of the piston 1 can be further improved. Similar to the second embodiment, the productivity of the piston 1 can be improved by using the device 7 and by causing the holding plate 70 to function as a masking plate. Instead of the oil relief hole masking device 77, an oil relief hole masking member that is a plug made of, for example, silicon rubber may be used. If the oil relief hole masking device 77 is used, it is possible to save the effort of plugging the oil relief holes 43 having a small diameter and a large number one by one with a stopper, thereby reducing man-hours and improving the production speed. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(13) ピストン1の母材を機械加工した後に冷却皮膜31を形成する。
よって、冷却皮膜31の他に潤滑皮膜30を設ける場合、これら皮膜3の形成工程における焼成工程を共通化できる。
(13) The cooling film 31 is formed after machining the base material of the piston 1.
Therefore, when the lubricating film 30 is provided in addition to the cooling film 31, the firing process in the process of forming these films 3 can be made common.

[実施形態4]
本実施形態のピストン1の製造方法は、実施形態3と同様、機械加工工程後、潤滑皮膜形成工程前に、冷却皮膜形成工程を行う。なお、潤滑皮膜形成工程後に冷却皮膜形成工程を行ってもよい。冷却皮膜形成工程の塗装工程で、パッド印刷、ローラ塗り、刷毛塗り等により、塗装を行う。例えば、背面410のうち第1冷却通路411に塗料を塗布し、塗膜を形成する。パッド印刷では、柔らかいパッドにより、曲面状の第1冷却通路411にも印刷(塗布)が可能である。重ね印刷も可能である。なお、第2冷却通路44を開放型の溝状とした場合、パッド印刷等により、第2冷却通路44の内周面にも塗料を塗布できる。他の構成は実施形態1と同様である。本実施形態の製造方法では、実施形態3と同様、機械加工工程後に冷却皮膜形成工程を行うため、潤滑皮膜形成工程の焼成工程と冷却皮膜形成工程の焼成工程とを共通化できる。よって、ピストン1の製造方法を簡素化できる。冷却皮膜形成工程において、パッド印刷等により塗装を行うことから、冷却皮膜31が必要な部位にのみ塗装を行うことができる。よって、冷却皮膜31の形成を防止するためのマスキングが不要であり、また、塗料を節約できる。他の作用効果は実施形態1と同様である。
[Embodiment 4]
The manufacturing method of piston 1 of this embodiment performs a cooling film formation process after a machining process and before a lubricating film formation process like Embodiment 3. In addition, you may perform a cooling film formation process after a lubricating film formation process. In the coating process of the cooling film forming process, coating is performed by pad printing, roller coating, brush coating, or the like. For example, a paint is applied to the first cooling passage 411 in the back surface 410 to form a coating film. In pad printing, printing (application) is also possible on the curved first cooling passage 411 with a soft pad. Overprinting is also possible. When the second cooling passage 44 has an open groove shape, the paint can be applied to the inner peripheral surface of the second cooling passage 44 by pad printing or the like. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the manufacturing method of the present embodiment, since the cooling film forming process is performed after the machining process as in the third embodiment, the firing process of the lubricating film forming process and the firing process of the cooling film forming process can be made common. Therefore, the manufacturing method of piston 1 can be simplified. Since the coating is performed by pad printing or the like in the cooling film forming step, the coating can be performed only on a portion where the cooling film 31 is necessary. Therefore, masking for preventing the formation of the cooling film 31 is unnecessary, and paint can be saved. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

[実施形態5]
本実施形態では、2つの添加物C,PTFEを別々に塗布することで冷却皮膜31を形成する。すなわち、実施形態1のようにC,PTFEを予め塗料中に混合分散してこれを塗布する代わりに、C,PTFEを同一範囲に別々に塗布することで冷却皮膜31を形成してもよい。この場合、C,PTFEを時間的にずらして塗布(例えばスプレーや印刷により、下層の添加物がピストン表面に露出するように上層を塗り重ねる。)してもよいし、C,PTFEを同時的に塗布(例えばスプレーにより別方向から同一範囲に向けて同時に噴射する。)してもよい。両添加物C,PTFEは、局所的に濃淡を有したり網目状や筋状等の模様となったりして、大なり小なり領域が互いに区別される態様で、隣接してピストン表面に露出しうる。この場合、含有量(wt%)に代えて、面積比等でβを規定することも可能である。例えば、冷却皮膜31の所定範囲におけるCの露出量とPTFEの露出量との合計に対するCの露出量の割合で、βを規定することができる。言換えると、実施形態1のようなwt%でのβの規定は、Cの上記露出量の割合を指示する一例であり、C,PTFEを予め1つの塗料中に混合分散して塗布する場合に特に有用である。
[Embodiment 5]
In the present embodiment, the cooling film 31 is formed by separately applying the two additives C and PTFE. That is, instead of mixing and dispersing C and PTFE in the paint in advance as in the first embodiment and applying them, the cooling film 31 may be formed by separately applying C and PTFE in the same range. In this case, C and PTFE may be applied while being shifted in time (for example, by spraying or printing, the upper layer may be reapplied so that the lower layer additive is exposed on the piston surface), or C and PTFE may be applied simultaneously. (For example, spraying simultaneously from another direction toward the same range by spraying). Both additives C and PTFE are exposed on the piston surface adjacent to each other in such a manner that the areas are slightly shaded or have a mesh or streak pattern, and the areas are more or less distinguished from each other. Yes. In this case, instead of the content (wt%), β can be defined by an area ratio or the like. For example, β can be defined by the ratio of the exposure amount of C to the sum of the exposure amount of C and the exposure amount of PTFE in a predetermined range of the cooling film 31. In other words, the definition of β in wt% as in the first embodiment is an example instructing the ratio of the exposure amount of C, and when C and PTFE are mixed and dispersed in one paint in advance. Is particularly useful.

本実施形態の製造方法では、ピストン表面の同一範囲にC,PTFEを時間的にずらして塗布することで冷却皮膜31を形成する。その際、第1の塗料と第2の塗料を用いる。第1の塗料は、バインダー樹脂としてPAIを含み、添加物としてCを含む(PTFEを含まない)。第2の塗料は、バインダー樹脂としてPAIを含み、添加物としてPTFEを含む(Cを含まない)。例えば実施形態4の方法を用いて第1,第2の塗料を順に塗布する。図9は、所定範囲310において塗料を格子模様に塗布することで形成される本実施形態の冷却皮膜31を模式的に示す。冷却皮膜31の塗装工程では、まず、パッド印刷により、互いに所定間隔をおいて略平行に並ぶ複数の線状に、第1の塗料を、ピストン本体2の表面(例えば第1冷却通路411の表面)上に塗布する。この第1の塗料が乾燥した後、パッド印刷により、第1の塗料による線(以下、第1線という。)311に対して略直交し互いに所定間隔をおいて並ぶ複数の線状に、第2の塗料を、第1線311が並ぶ上記表面上に塗布する。ピストン表面には、第2の塗料による線(以下、第2線という。)312がそのまま露出する一方、第1線311の一部が第2線312により覆われ、第1線311の残りの一部が、隣り合う第2線312の間から露出する。ピストン表面には、第2線312上にPTFEが露出し、第2線312で挟まれた領域にCが露出する。PTFEが露出する領域とCが露出する領域とは互い違いに筋状に並ぶ。他の構成は実施形態1と同様である。   In the manufacturing method of the present embodiment, the cooling film 31 is formed by applying C and PTFE to the same range of the piston surface while being shifted in time. At that time, the first paint and the second paint are used. The first paint contains PAI as a binder resin and C as an additive (without PTFE). The second paint contains PAI as a binder resin and PTFE as an additive (C is not included). For example, the first and second paints are sequentially applied using the method of the fourth embodiment. FIG. 9 schematically shows the cooling film 31 of the present embodiment formed by applying a paint in a lattice pattern in a predetermined range 310. In the coating process of the cooling film 31, first, the first coating is applied to the surface of the piston body 2 (for example, the surface of the first cooling passage 411) by pad printing in a plurality of lines arranged in parallel at predetermined intervals. ) Apply on top. After the first paint is dried, pad printing is performed to form a plurality of lines that are substantially perpendicular to the first paint line (hereinafter referred to as the first line) 311 and are arranged at predetermined intervals. The second paint is applied on the surface where the first lines 311 are arranged. On the surface of the piston, a line (hereinafter referred to as the second line) 312 made of the second paint is exposed as it is, while a part of the first line 311 is covered with the second line 312 and the remaining part of the first line 311 is exposed. A part is exposed from between the adjacent second lines 312. On the piston surface, PTFE is exposed on the second line 312 and C is exposed in a region sandwiched between the second lines 312. The areas where PTFE is exposed and the areas where C is exposed are staggered in a staggered pattern. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第1の塗料におけるCの含有量(割合)と第2の塗料におけるPTFEの含有量(割合)とが略同じであれば、冷却皮膜31が形成されたピストン表面の所定範囲310における第1線311の露出面積S1と第2線312の露出面積S2との比は、Cの露出量とPTFEの露出量との比と同視できる。よって、S1とS2との合計に対するS1の割合で、βを規定することができる。例えば、S1とS2とが等しくなるように、第2線312の幅と第2線312同士の間隔とを設計する。この場合、βが面積比で50%となり、比較的高い冷却効率が得られる。すなわち、面積比で規定したβについても、wt%で規定した実施形態1のβと同様の数値範囲を設定することで、実施形態1のβについてと同様の上記作用効果が得られる。   If the C content (ratio) in the first paint and the PTFE content (ratio) in the second paint are substantially the same, the first line in the predetermined range 310 of the piston surface on which the cooling film 31 is formed. The ratio of the exposed area S1 of 311 and the exposed area S2 of the second line 312 can be regarded as the ratio of the exposed amount of C and the exposed amount of PTFE. Therefore, β can be defined by the ratio of S1 to the sum of S1 and S2. For example, the width of the second line 312 and the interval between the second lines 312 are designed so that S1 and S2 are equal. In this case, β is 50% in area ratio, and a relatively high cooling efficiency is obtained. That is, for β defined by the area ratio, the same operational effects as for β of the first embodiment can be obtained by setting the same numerical range as β of the first embodiment defined by wt%.

第1の塗料におけるPAIの含有量を50wt%以上(Cの含有量を50wt%以下)とすれば、第1線311とピストン本体2との接着性が向上する。第2の塗料におけるPAIの含有量を50wt%以上(PTFEの含有量を50wt%以下)とすれば、第2線312と第1線311またはピストン本体2との接着性が向上する。よって、冷却皮膜31の剥離が抑制される。第1の塗料におけるPAIの含有量を90wt%以下(Cの含有量を10wt%以上)とすれば、第1線311がピストン表面に露出する領域において、Cによるオイル濡れ性向上の作用を少なくとも一定程度得ることが可能となる。第2の塗料におけるPAIの含有量を90wt%以下(PTFEの含有量を10wt%以上)とすれば、第2線312がピストン表面に露出する領域において、PTFEによるオイル離脱性向上の作用を少なくとも一定程度得ることが可能となる。よって、冷却効率を高める上記作用を少なくとも一定程度得ることが可能となる。   If the PAI content in the first paint is 50 wt% or more (the C content is 50 wt% or less), the adhesion between the first wire 311 and the piston body 2 is improved. If the PAI content in the second paint is 50 wt% or more (PTFE content is 50 wt% or less), the adhesion between the second wire 312 and the first wire 311 or the piston body 2 is improved. Therefore, peeling of the cooling film 31 is suppressed. If the PAI content in the first paint is 90 wt% or less (the C content is 10 wt% or more), at least the effect of improving oil wettability by C in the region where the first line 311 is exposed to the piston surface will be described. It becomes possible to obtain a certain degree. If the PAI content in the second paint is 90 wt% or less (PTFE content is 10 wt% or more), at least the effect of improving the oil detachment property by PTFE in the region where the second line 312 is exposed to the piston surface. It becomes possible to obtain a certain degree. Therefore, it is possible to obtain at least a certain level of the above-described effect of increasing the cooling efficiency.

なお、第1の塗料におけるCの含有量(割合)と第2の塗料におけるPTFEの含有量(割合)とが異なってもよい。この場合、第1線311におけるCの含有量に、S1とS2との合計に対するS1の割合を掛けたものをα1とする。第2線312におけるPTFEの含有量に、S1とS2との合計に対するS2の割合を掛けたものをα2とする。α1,α2は、各塗料(各線311,312)においてC,PTFEがそれぞれ占める割合(含有量)を、露出面積の比で重み付けしたものである。α1とα2を合算した値について、実施形態1のαについてと同様の下限値を設定することができる。例えば、α1とα2を合算した値を30wt%以上とすれば、この合算値が30wt%未満であるときよりも、冷却効率が高くなる。βについていえば、S1に第1の塗料におけるCの含有量を掛けたものをS1*とする。S2に第2の塗料におけるPTFEの含有量を掛けたものをS2*とする。S1*,S2*は、各露出面積を、各塗料(各線311,312)におけるC,PTFEの含有量で重み付けしたものであり、所定範囲310におけるC,PTFEの実質的な露出量にそれぞれ相当する。S1*とS2*との合計に対するS1*の割合で、βを規定することができる。このように規定したβについても、wt%で規定した実施形態1のβと同様の数値範囲を設定することで、実施形態1のβについてと同様の上記作用効果が得られる。他の作用効果は実施形態1と同様である。   The C content (ratio) in the first paint and the PTFE content (ratio) in the second paint may be different. In this case, α1 is obtained by multiplying the content of C in the first line 311 by the ratio of S1 to the sum of S1 and S2. Α2 is obtained by multiplying the PTFE content in the second line 312 by the ratio of S2 to the sum of S1 and S2. α1 and α2 are obtained by weighting the ratio (content) occupied by C and PTFE in each paint (each line 311, 312) by the ratio of the exposed area. For the value obtained by adding α1 and α2, the same lower limit value as for α in the first embodiment can be set. For example, if the sum of α1 and α2 is 30 wt% or more, the cooling efficiency is higher than when the sum is less than 30 wt%. Speaking of β, S1 * is obtained by multiplying S1 by the content of C in the first paint. S2 * is the product of S2 multiplied by the PTFE content in the second paint. S1 * and S2 * are obtained by weighting the exposed areas by the contents of C and PTFE in the respective paints (each line 311 and 312), and correspond to the substantial exposed amounts of C and PTFE in the predetermined range 310, respectively. Β can be defined by the ratio of S1 * to the sum of S1 * and S2 *. With respect to β defined in this way, the same operational effects as those of β in the first embodiment can be obtained by setting a numerical range similar to β in the first embodiment defined in wt%. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

[実施形態6]
本実施形態では、実施形態5と同様、ピストン表面の同一範囲にC,PTFEを時間的にずらして別々に塗布することで冷却皮膜31を形成する。図10は、所定範囲310において塗料を水玉模様に塗布することで形成される本実施形態の冷却皮膜31を模式的に示す。冷却皮膜31の塗装工程では、まず、パッド印刷やローラ塗り等により、第1の塗料を、一様な面状にピストン本体2の表面(例えば第1冷却通路411の表面)上に塗布する。この第1の塗料が乾燥した後、パッド印刷により、複数の(所定の径を有する)ドット314が規則的に(所定の方向で互いに略等間隔に)並ぶ形状に、第2の塗料を、第1の塗料による塗面313上に塗布する。ピストン表面には、第2の塗料によるドット314がそのまま露出し、塗面313が、隣り合うドット314の間から露出する。他の構成は実施形態1と同様である。
[Embodiment 6]
In the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, the cooling film 31 is formed by separately applying C and PTFE to the same range of the piston surface while being shifted in time. FIG. 10 schematically shows the cooling film 31 of the present embodiment formed by applying the paint in a polka dot pattern in the predetermined range 310. In the coating process of the cooling film 31, first, the first paint is applied on the surface of the piston body 2 (for example, the surface of the first cooling passage 411) in a uniform plane by pad printing, roller coating, or the like. After the first coating material is dried, the second coating material is formed into a shape in which a plurality of dots 314 (having a predetermined diameter) are regularly arranged at substantially equal intervals in a predetermined direction by pad printing. It applies | coats on the coating surface 313 by a 1st coating material. On the piston surface, the dots 314 of the second paint are exposed as they are, and the coating surface 313 is exposed from between the adjacent dots 314. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

実施形態5と同様、第1の塗料におけるCの含有量(割合)と第2の塗料におけるPTFEの含有量(割合)とが略同じであれば、ピストン表面(冷却皮膜31)の所定範囲310における塗面313の露出面積とドット314の露出面積との合計(言換えると所定範囲310の面積)に対する塗面313の露出面積の割合で、βを規定することができる。例えば、塗面313の露出面積とドット314の露出面積とが等しくなるように、ドット314の径とドット314同士の間隔とを設計する。この場合、βが面積比で50%となり、比較的高い冷却効率が得られる。なお、各塗料におけるPAI(言換えるとCやPTFE)の含有量についても、実施形態5と同様のことが言える。他の作用効果は実施形態1と同様である。   As in the fifth embodiment, if the C content (ratio) in the first paint and the PTFE content (ratio) in the second paint are substantially the same, the predetermined range 310 on the piston surface (cooling coating 31). Β can be defined by the ratio of the exposed area of the coating surface 313 to the sum of the exposed area of the coating surface 313 and the exposed area of the dots 314 (in other words, the area of the predetermined range 310). For example, the diameter of the dots 314 and the interval between the dots 314 are designed so that the exposed area of the coating surface 313 and the exposed area of the dots 314 are equal. In this case, β is 50% in area ratio, and a relatively high cooling efficiency is obtained. The same applies to the content of PAI (in other words, C and PTFE) in each paint. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

なお、上記実施形態5,6において、先に塗布する第1の塗料がPTFEを含み、後に塗布する第2の塗料がCを含むようにしてもよい。また、実施形態5,6に限らず、冷却皮膜31の様々な模様が考えられる。また、第1,第2の塗料が互いに重ならないように領域分けしてこれらを塗布してもよい。   In the fifth and sixth embodiments, the first coating applied first may include PTFE, and the second coating applied later may include C. In addition to the fifth and sixth embodiments, various patterns of the cooling film 31 are conceivable. Alternatively, the first and second paints may be applied by dividing into regions so that they do not overlap each other.

[実施形態7]
本実施形態は、ピストン本体2の形状が実施形態1と異なる。図11は、本実施形態のピストン1の、図1と同様の断面を示す。皮膜3の図示を省略する。冠部4は第2冷却通路44を有しない。キャビティ401の形状は、吸気工程で生成されるタンブル流を案内する形状であり、タンブル流の生成を助長する。背面410のうち、キャビティ401の底面の裏側(ピンボス50を除く)にあって両ピンボス50に挟まれる領域は、キャビティ401の底面の形状に倣う平面状であり、この領域にはフィン(凸部)414ないし溝(凹部)415が設けられる(以下、これらをまとめてフィン414と表記する。)。フィン414はピストン1の軸心10の周り方向に延びており、ピストン径方向に複数並んで設けられる。冷却皮膜31は、少なくとも(フィン414が設けられた領域を含む)背面410に設けられる。他の構成は実施形態1と同様である。本実施形態のピストン1にあっては、実施形態1と同様、冷却皮膜31によって、局所的な濡れ性が高まる。それだけでなく、背面410のマクロ的な形状においても、フィン414によってオイルとピストン表面との接触面積が広がるため、冠部4の冷却効率がより向上する。他の作用効果は実施形態1と同様である。
[Embodiment 7]
In the present embodiment, the shape of the piston body 2 is different from that of the first embodiment. FIG. 11 shows the same cross section as FIG. 1 of the piston 1 of this embodiment. Illustration of the film 3 is omitted. The crown 4 does not have the second cooling passage 44. The shape of the cavity 401 is a shape that guides the tumble flow generated in the intake process, and promotes the generation of the tumble flow. Of the back surface 410, the region between the bottom surfaces of the cavity 401 (excluding the pin boss 50) and sandwiched between both pin bosses 50 is a planar shape that follows the shape of the bottom surface of the cavity 401. ) 414 to groove (recess) 415 are provided (hereinafter, these are collectively referred to as fins 414). The fins 414 extend in the direction around the axis 10 of the piston 1, and a plurality of fins 414 are provided side by side in the piston radial direction. The cooling film 31 is provided on at least the back surface 410 (including the region where the fins 414 are provided). Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the piston 1 of this embodiment, the local wettability is enhanced by the cooling film 31 as in the first embodiment. In addition, in the macro shape of the back surface 410, the contact area between the oil and the piston surface is widened by the fins 414, so that the cooling efficiency of the crown 4 is further improved. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

[他の実施形態]
以上、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、ピストンの材料は、アルミニウム合金に限らず、鉄等でもよい。PAI、PI、およびEPは接着性に優れることから、ピストンの材料によらず適用可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, even if there is a design change etc. of the range which does not deviate from the summary of invention, the concrete structure of this invention is not limited to embodiment, It is included in the present invention. For example, the material of the piston is not limited to an aluminum alloy but may be iron or the like. PAI, PI, and EP are excellent in adhesiveness and can be applied regardless of the piston material.

以下、実施形態から把握される、特許請求の範囲に記載外の技術思想を列挙する。
(6) 請求項2に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記添加剤は窒化ホウ素または二硫化モリブデンを含み、
前記皮膜における前記混合物の含有量が30重量%以上である
ことを特徴とする内燃機関のピストン。
(8) 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記冠部から前記軸方向の前記他方側に延びる一対のスカート部と、
前記一対のスカート部を連結する一対のエプロン部とを有し、
前記スカート部および前記エプロン部の内周面に前記皮膜を有する
ことを特徴とする内燃機関のピストン。
(12) 請求項7に記載の内燃機関のピストンの表面処理方法において、
前記ピストンの母材を前記塗料に浸漬することで前記皮膜を形成する
ことを特徴とする内燃機関のピストンの表面処理方法。
(13) 請求項7に記載の内燃機関のピストンの表面処理方法において、
前記ピストンの母材を機械加工した後に前記皮膜を形成する
ことを特徴とする内燃機関のピストンの表面処理方法。
Hereinafter, technical ideas other than those described in the scope of claims, which are grasped from the embodiments, are listed.
(6) In the piston of the internal combustion engine according to claim 2,
The additive includes boron nitride or molybdenum disulfide,
The piston of the internal combustion engine, wherein the content of the mixture in the coating is 30% by weight or more.
(8) In the piston of the internal combustion engine according to claim 1,
A pair of skirt portions extending from the crown portion to the other side in the axial direction;
A pair of apron portions connecting the pair of skirt portions;
A piston for an internal combustion engine, characterized in that the coating is provided on inner peripheral surfaces of the skirt portion and the apron portion.
(12) In the surface treatment method for a piston of an internal combustion engine according to claim 7,
A surface treatment method for a piston of an internal combustion engine, wherein the coating is formed by immersing a base material of the piston in the paint.
(13) In the method for surface treatment of a piston of an internal combustion engine according to claim 7,
A surface treatment method for a piston of an internal combustion engine, wherein the coating is formed after machining the base material of the piston.

1 ピストン
31 冷却皮膜
4 冠部
400 冠面
5 エプロン部
6 スカート部
1 piston 31 cooling film 4 crown 400 crown 5 apron 6 skirt

Claims (3)

冠部を有するピストン本体と、その少なくとも一部表面に形成された冷却皮膜とを備える内燃機関のピストンであって、
前記冠部は、冠面と、背面と、冷却通路とを有し、
前記冠面は、前記内燃機関のシリンダ内において燃焼室に面し、
前記背面は、前記内燃機関のシリンダ内において前記ピストンが移動する方向に直交する断面において、前記冠面の中心を通り、前記ピストンが移動する方向と平行な軸線をピストン軸線としたときに、前記ピストン軸線の方向において、前記冠面の裏側に設けられ、そして
前記冷却通路は、前記冠部の内部において、前記ピストン軸線の方向の周方向において延びるように設けられ、前記背面に開口部を有しており、
前記冷却被膜は、前記背面及び/又は前記冷却通路の少なくとも一部に設けられ、バインダー樹脂と添加剤と、を有し
前記バインダー樹脂は、前記冷却被膜における含有量が50重量%以上かつ70重量%以下であり、
前記添加剤は、グラファイトと、ポリテトラフルオロエチレンの混合物を有し、前記冷却被膜における前記混合物の含有量が30重量%以上かつ50重量%以下であり、前記混合物の合計に対する前記グラファイトの割合が50%以上かつ60%以下である
内燃機関のピストン。
A piston for an internal combustion engine comprising a piston body having a crown portion and a cooling film formed on at least a part of the surface of the piston body ,
The crown has a crown surface, a back surface, and a cooling passage,
The crown faces the combustion chamber in the cylinder of the internal combustion engine;
In the cross section perpendicular to the direction in which the piston moves in the cylinder of the internal combustion engine, the back surface passes through the center of the crown surface and is parallel to the direction in which the piston moves. In the direction of the piston axis, provided on the back side of the crown surface; and
The cooling passage is provided inside the crown portion so as to extend in the circumferential direction in the direction of the piston axis, and has an opening on the back surface.
The cooling coating is provided on at least a part of the back surface and / or the cooling passage , and has a binder resin and an additive,
The binder resin has a content in the cooling coating of 50 wt% or more and 70 wt% or less,
The additive has a mixture of graphite and polytetrafluoroethylene , the content of the mixture in the cooling coating is 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the ratio of the graphite to the total of the mixture is A piston for an internal combustion engine that is 50% or more and 60% or less .
請求項に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記冷却皮膜における前記混合物の含有量が40重量%以上かつ50重量%以下である
ことを特徴とする内燃機関のピストン。
The piston of the internal combustion engine according to claim 1 ,
The piston of the internal combustion engine, wherein the content of the mixture in the cooling film is 40 wt% or more and 50 wt% or less.
内燃機関のピストンの表面処理方法であって、
前記ピストンは、冠部を有するピストン本体を備え、
前記冠部は、冠面と、背面と、冷却通路を有し、
前記冠面は、前記内燃機関のシリンダ内において燃焼室に面し、
前記背面は、前記内燃機関のシリンダ内において前記ピストンが移動する方向に直交する断面において、前記冠面の中心を通り、前記ピストンが移動する方向と平行な軸線をピストン軸線としたときに、前記ピストン軸線の方向において、前記冠面の裏側に設けられ、そして
前記冷却通路は、前記冠部の内部において、前記ピストン軸線の方向の周方向において延びるように設けられ、前記背面に開口部を有しており、
該表面処理方法は、前記背面及び/又は前記冷却通路の少なくとも一部に、塗料により冷却皮膜を形成する工程を含み
前記塗料は、 バインダー樹脂と、添加剤と、を有し、
前記バインダー樹脂は、前記冷却被膜における含有量が50重量%以上かつ70重量%以下であり、
前記添加剤は、グラファイトと、ポリテトラフルオロエチレンの混合物を有し、前記冷却被膜における前記混合物の含有量が30重量%以上かつ50重量%以下であり、前記混合物の合計に対する前記グラファイトの割合が50%以上かつ60%以下である
内燃機関のピストンの表面処理方法。
A surface treatment method for a piston of an internal combustion engine,
The piston includes a piston body having a crown,
The crown has a crown surface, a back surface, and a cooling passage,
The crown faces the combustion chamber in the cylinder of the internal combustion engine;
In the cross section perpendicular to the direction in which the piston moves in the cylinder of the internal combustion engine, the back surface passes through the center of the crown surface and is parallel to the direction in which the piston moves. In the direction of the piston axis, provided on the back side of the crown surface; and
The cooling passage is provided inside the crown portion so as to extend in the circumferential direction in the direction of the piston axis, and has an opening on the back surface.
The surface treatment method includes a step of forming a cooling film with a paint on at least a part of the back surface and / or the cooling passage ,
The paint has a binder resin and an additive,
The binder resin has a content in the cooling coating of 50 wt% or more and 70 wt% or less,
The additive has a mixture of graphite and polytetrafluoroethylene, the content of the mixture in the cooling coating is 30 wt% or more and 50 wt% or less, and the ratio of the graphite to the total of the mixture is A surface treatment method for a piston of an internal combustion engine that is 50% or more and 60% or less .
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