JPH03199656A - ピストンスカートへの樹脂被膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は摩擦低減と摩耗防止との目的で、内燃機関のピ
ストンのスカート部へ樹脂被膜を形成する方法に関する
。

〔従来の技術） 従来よりスカート部へ摩擦低減と摩耗防止の目的で、潤
滑性の高い充填剤を分散させた耐熱性樹脂被膜を形成し
たピストンが使用されており、例えば特開昭５９−１０
８８５０号公報には耐熱性樹脂に鱗片状アルミニウムと
フッ素樹脂粉末とを分散させた被膜をスカート部に形成
して摩擦低減を図ったピストンが記載されている。

通常上記の被膜形成の方法としては、静電塗装法やエア
スプレー法が用いられているが、これらの方法では被膜
形成材料の歩留りが低く、例えば、静電塗装法の場合は
５０％以下、エアスプレー法では１０〜３０％以下と被
膜形成材料のロスが大きい。

又これらの方法ではピストンのピン穴やピストンリング
溝等へ樹脂の付着防止のためピストンのスカート部以外
の部分にマスキングを行う必要があり、工数が増加し、
前述の被膜形成材料のロスと共にピストンスカート部へ
の樹脂被膜形成工程のコストを上昇させる原因となって
いた。

本出願人は上記の問題を解決するために特開平１−１９
３０６８号公報でスクリーン印刷機を用いてピストンス
カート部に樹脂被膜を形成することにより、マスキング
工程を排除し、更に被膜形成材料の歩留りを向上させる
ことができる方法を提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ピストンスカートに形成する樹脂被膜は、内燃機関の運
転中シリンダ内壁と摺動しており厳しい作動条件下にお
かれている。このため樹脂被膜のシリンダ壁との摺動面
にはできるだけ多くの充填剤（例えば二硫化モリブデン
や４フツ化エチレン樹脂、グラファイト等の固体潤滑剤
）を分布させることが好ましい。また、樹脂被膜表層に
微細な凹状の多数の油溜めを規則的なパターンで形成す
ることにより油切れを防止し、被膜の摺動特性を向上さ
せることが被膜の摩耗防止上有効である。

しかし、前記のエアスプレー法や静電塗装法、スクリー
ン印刷等の方法では１回の塗装で樹脂被膜に固体潤滑剤
を高密度で分布させることは困難である。また工程を２
回に分け、最初に耐熱樹脂被膜を形成し、その上に固体
潤滑剤を多く含む樹脂層を形成することは可能であるが
工数が増加し、コスト高になる。また多層構造の被膜と
した場合には、固体潤滑剤を多く含む最外層が摩耗した
後は相対的に潤滑性の劣る耐熱樹脂層のみが残ることに
なり好ましくない。

また、固体潤滑剤自体はピストン表面との接着力が弱い
ため、固体潤滑剤の分布密度を増大させた場合、樹脂被
膜の接着強度が低下して剥離を生ずる可能性がある。

更に、前記方法では被膜表面の形状を制御することがで
きないため表面に微小な油溜めを形成することは困難で
ある。

本発明は、上記問題に鑑み、被膜形成材料の歩留りが高
く、マスキング工程を必要とせず、しかも被膜強度を低
下させずに固体潤滑剤の高密度の分布や被膜表面の油溜
め形成が可能な自由度の高いピストンスカートへの樹脂
被膜形成方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、ピストンを軸線回りに回転させ、次い
でピストン上方に設けたノズルから被膜形成材料を噴射
して連続的に被膜形成材料の粒子を生成し、次いで該粒
子を落下径路に配置した帯電電極間を通過させることに
より、該粒子に与える電荷量を前記ピストン回転に同期
して制御し、その後前記粒子を偏向電極間を通過させて
前記粒子の落下径路を帯電電荷量に応じて偏向させ、ピ
ストンスカート上の前記帯電電荷量により決定される位
置に付着させることによりピストンスカート部に被膜を
形成するピストンスカートへの樹脂被膜形成方法が提供
される。

上記ノズルは、樹脂被膜形成材料が落下中に互いに完全
に分離して独立した粒子となるようにピストンから充分
に上方へ離間した位置に配置することが望ましい。

〔作　用〕

ノズルから噴射された被膜形成材料は落下中に分離し、
表面張力により相互に独立した樹脂粒子を連続的に形成
する。

これらの樹脂粒子はノズル下方に配置した帯電電極間を
通過する際ピストンの回転位相に応じた電荷を与えられ
、次に偏向電極間の一定の電界を通過する際に帯電量に
応じた力を受けて偏向し、ピストンスカート表面の所定
位置に落下する。樹脂粒子の帯電量をピストンの回転位
相に応じて制御することにより、ピストンスカート面に
所望のパターンを描くように樹脂粒子を落下させること
ができる。

ピストンスカート面に落下した樹脂粒子はスカート表面
に付着する際に表面上に拡がり、互いに隣接した樹脂粒
子と連結するためピストンスカート面には略均−な厚さ
の被膜が形成される。

〔実施例〕

第１図に本発明によるピストンスカートへの被膜形成方
法の実施に使用する装置の概略を示す。

第１図の装置は、工業製品のマーキング等に一般に用い
られているインクジェット装置と同様な構成であり、同
様の原理に基づいて作動する。

第１図においてピストン１は回転支持治具２に脱着可能
に取付けられ、モータ等の駆動機（図示せず）により回
転駆動されている。また、３は回転支持治具２の回転角
を検出する回転角センサである。

ピストンの上方には樹脂材料供給ノズル４が下向きに設
けられており、樹脂材料タンク５から材料供給ポンプ６
及び圧力調節弁７を経由して送られるポリイミド、ポリ
アミドイミド等の被膜形成用樹脂材料をノズル口から噴
出している。また、通常のインクジェット装置と同様に
ノズル４には圧電素子８が取付けられている。この圧電
素子８には外部から高周波電圧が印加されており、圧電
素子８は印加電圧に応じて伸縮し、ノズルに高周波振動
を与えている。ノズル４から噴出した樹脂材料噴流はノ
ズル４と共に高周波振動をしておりノズル４から一定距
離だけ落下する間に、ノズル直径により定まる一定の大
きさの粒子に分離する。

通常の工業用インクジェット装置では、ノズルは印刷物
に向けて水平に配置されており、ノズルから噴射された
インクジェットは重力に抗して水平方向に飛行して印刷
物に付着する。従って飛行距離を長くとれないため、短
い距離でインク粒子を分離形成する必要がある。このた
め一般のインクジェット装置では、使用可能なインクの
粘度と表面張力とには厳しい制約があり、樹脂材料のよ
うな粘度の高い材料を使用することはできない。粘度の
高い材料を使用すると分離不充分なため粒子間に糸を引
いた状態になり印刷品質が悪化するためである。

本実施例の装置ではポリイミド、ポリアミドイミド等の
粘度の高い耐熱樹脂を使用しているが、ノズル４をピス
トン上方に配置して、樹脂粒子９がノズル４から噴射さ
れた後、重力により落下を続けるようにしたことにより
飛行距離を長く取ることができ、上述の粘度の高い樹脂
材料を用いた場合でも樹脂材料が完全に分離して、独立
した粒子を形成するようにすることができる。

ノズル４から充分な距離を置いた下方には帯電電極１０
が設けられており、落下中に分離形成された樹脂粒子９
は帯電電極１０を通過する際に電荷を与えられる。帯電
電極１０により樹脂粒子９に与えられる電荷の量は前述
の回転角センサ３からのピストン回転信号に同期して制
御されている。

電極１０により帯電された樹脂粒子９は次に偏向電極１
１を通過する。偏向電極１１には一定強度の電界が形成
されており、偏向電極１１を通過する際に各々の樹脂粒
子９は帯電量に比例した水平方向の力を受け、鉛直落下
経路から偏向してピストン１のスカート面に落下する。

前記帯電電極ＩＯは各々の粒子がピストンスカート上に
所定のパターンを描いて付着するように各粒子９の帯電
量を制御している。また１３はノズル４の鉛直下方に設
けられたガターであり帯電電極１０で帯電されず、偏向
電極１１を通過して直進して来る樹脂粒子を回収し、回
収ポンプ１４を介して樹脂材料供給タンク５に戻してい
る。

本実施例では樹脂材料としてはポリイξド、ポリアミド
イミド等の耐熱性樹脂を用い、ピストンスカート表面到
達時の粒子の直径ｄが０．４〜０．６ｍｍになるように
ノズル４の直径を選定している。

またピストンスカート上にはこの樹脂粒子をピッチｐ　
＝　０．５〜２ｍｍで配列するパターンが用いられる（
第２図）。実際には、これらの粒子はピストンスカート
表面との衝突により拡がって相互に連結するため、ピス
トンスカートには−様な厚さ（２０μｍ程度）の被膜が
形成される。

第２図のように規則的な粒子パターンを得る方法として
は、ピストンの回転に伴ってピストンの円周に沿って樹
脂粒子９を配列して行く方法（第３図（八））をとって
も良いし、ピストンを一定回転位置で静止させ、中心軸
に沿った方向に樹脂粒子を配列して行く方法（第３図（
Ｂ））をとっても良い。

被膜を形成した後のピストンは回転支持治具２から取外
され、必要に応じて加熱し、樹脂被膜の硬化が行われる
。

上述のように、本方法による被膜形成は、帯電電極１０
を用いて樹脂粒子９に与える電荷量を制御して、樹脂粒
子９を任意のパターンでピストンスカート上に配列する
ことにより行われる。このため上述のように膜厚を一定
にするような樹脂粒子の配列パターンだけでなく、様々
な配列パターンをとることにより、種々の被膜形状を得
ることができる。

第４図は樹脂粒子の配列パターンを変えて被膜表面に微
小な油溜りを形成した例を示す。第４図では樹脂粒子９
の直径ｄを０．４〜１．６ｍｍ、配列ピッチｐを０．５
〜２１１１１１１として、樹脂粒子９が付着しない部分
を設けることにより、−辺ａが１〜４ｍｍ程度の油溜り
１５を形成している。実際には樹脂粒子は付着時の衝撃
でピストンスカート表面に拡がり、互いに連結するが上
記油溜り部分は被膜が形成されず、凹状に残り、潤滑油
を保持するのに好適な油溜りを形成する。

本発明によれば、第５図のように２台の装置を並べて、
同時に異なる材料の樹脂粒子をピストンスカート表面に
配列することにより、優れた潤滑特性を持つ樹脂被膜を
得ることができる。

第５図において装置ＡとＢとは第１図と同様の構成であ
り、ピストンの回転軸に沿った方向に並べて配置されて
いる。本実施例では装置ｌＡは前述の実施例と同様にボ
リイξド、ボリア壽トイξド等の耐熱樹脂被膜を形成す
るのに使用し、装置Ｂは二硫化モリブデン、４フッ化エ
チレン樹脂、グラファイト等の固体潤滑剤微粉末を混合
した樹脂粒子を被膜中に分布させるのに用いる。装置Ａ
とＢとはそれぞれピストンの回転に同期して作動し、共
働して耐熱樹脂粒子２１と固体潤滑剤を含む粒子２２と
を所定のパターンに従ってピストンスカート表面に配列
している。

第６図（＾）、（Ｂ）はそれぞれ配列パターンの例を示
しており、２１は耐熱樹脂粒子を、２２は固体潤滑剤を
含む粒子を示している。本方法によればベースとなる耐
熱樹脂被膜に任意のパターンで固体潤滑剤を含む粒子を
分散させることができるため被膜の潤滑特性を向上する
ことができる。

第６図（Ｃ）は樹脂被膜の固体潤滑剤部分断面図を示す
。前述のように、耐熱樹脂粒子はピストンスカート表面
２３に拡がって固体潤滑剤を含む粒子の周囲を取り囲む
ため、固体潤滑剤は接着性に優れた耐熱樹脂に堅固に保
持されて剥離等が生じる恐れはない。また、被膜の厚さ
全体にわたって固体潤滑剤が存在するため、被膜が摩耗
した場合でも常に固体潤滑剤が残るため、潤滑性が悪化
する恐れがない。

本発明により形成する被膜の樹脂材料は上述のものに限
定されるわけではなく、他の材料も使用可能であり、樹
脂の配列パターンも本実施例例に説明したちの以外に様
々に変化させることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ピストンスカートの樹脂被膜表面に微
小な油溜めを形成すること、及び樹脂被膜に１工程で、
高密度で固体潤滑剤を分散させることが可能となるため
、剥離に対する機械的強度が高く、潤滑特性の優れた樹
脂被膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による樹脂被膜形成方法に用いる装置の
実施例を示す図、第２図はピストンスカート表面の樹脂
粒子の配列の１例を示す概略図、第３図（Ａ）　（Ｂ）
はピストンスカート表面への樹脂粒子配列の順序を示す
図、第４図はピストンスカート表面の樹脂粒子の配列の
別の例を示す概略図、図の装置を用いた場合の樹脂粒子
の配列の１例を示す図である。 ■・・・ピストン、 ５・・・材料供給タンク、 ７・・・圧力＃Ｐ１節弁、 ９・・・樹脂粒子、 １１・・・偏向電極、 １４・・・回収ポンプ。 ４・・・樹脂材料供給ノズル、 ６・・・材料供給ポンプ、 ８・・・圧電素子、 １０・・・帯電電極、 １３・・・ガター 第１図 １・・・ピストン ２・・・回転支持治具 ４・・・樹脂供給ノズル ９・・・樹脂粒子 １０・・・帯電電極 １・・・偏向電極 ］ 第５図 ２１・・・耐熱樹脂粒子 ２２・・・固体潤滑剤を含む樹脂粒子 ｒ−１１ ４露 ９・・・樹脂粒子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ピストンを軸線回りに回転させ、次いでピストン上
   方に設けたノズルから被膜形成材料を噴射して連続的に
   被膜形成材料の粒子を生成し、次いで該粒子を落下径路
   に配置した帯電電極間を通過させることにより該粒子に
   与える電荷量を前記ピストン回転に同期して制御し、そ
   の後前記粒子を偏向電極間を通過させて前記粒子の落下
   径路を帯電電荷量に応じて偏向させ、ピストンスカート
   上の前記帯電電荷量により決定される位置に付着させる
   ことによりピストンスカート部に被膜を形成するピスト
   ンスカートへの樹脂被膜形成方法。