JPH0626571A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
Piston for internal combustion engineInfo
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- JPH0626571A JPH0626571A JP20200592A JP20200592A JPH0626571A JP H0626571 A JPH0626571 A JP H0626571A JP 20200592 A JP20200592 A JP 20200592A JP 20200592 A JP20200592 A JP 20200592A JP H0626571 A JPH0626571 A JP H0626571A
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- F05C2201/021—Aluminium
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム合金製
の内燃機関用ピストンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine piston made of an aluminum alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、アルミニウム合金製の内燃機関用
ピストンには、例えば特開昭６３−２８９３７０号公報
に記載されたものがある。このピストンでは、ピストン
本体の冠面、ランド部の外周面、リング溝部の内面、ス
カート部の表面及びピンボス部のピストンピン孔内周面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as an internal combustion engine piston made of an aluminum alloy, for example, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-289370. In this piston, an anodized film layer is formed by hard alumite treatment on the crown surface of the piston body, the outer peripheral surface of the land portion, the inner surface of the ring groove portion, the surface of the skirt portion, and the inner peripheral surface of the piston pin hole of the pin boss portion.
【０００３】一般に、内燃機関用ピストンに使用される
アルミニウム合金材においては、その化学成分中に多量
のＳｉ（硅素）が含まれ、図４に示すように金属組織中
にも多量のＳｉが析出しており、図５に示すように、母
材表面１６にまばらに存在するＳｉ粒上には陽極酸化被
膜１７を生成し難いというアルマイトの性質上、前記公
報記載の内燃機関用ピストンのように母材表面１６に単
に陽極酸化被膜層１７を形成するだけでは、陽極酸化被
膜層１７を緻密かつ均一に形成することは困難であり、
形成された陽極酸化被膜層１７の表面は不均一で凹凸が
多い性状の粗い凹凸面１８となる場合が多い。Generally, in an aluminum alloy material used for a piston for an internal combustion engine, a large amount of Si (silicon) is contained in its chemical composition, and as shown in FIG. 4, a large amount of Si is precipitated also in the metal structure. Therefore, as shown in FIG. 5, due to the property of alumite that it is difficult to form the anodized film 17 on the Si particles that are sparsely present on the surface 16 of the base material, the piston for the internal combustion engine is different from the one described in the above publication. It is difficult to form the anodic oxide coating layer 17 densely and uniformly by simply forming the anodic oxide coating layer 17 on the base material surface 16.
The surface of the formed anodic oxide coating layer 17 often becomes a rough uneven surface 18 which is uneven and has many irregularities.
【０００４】陽極酸化被膜層１７の表面に形成された凹
凸面１８がとりわけトップリング溝部の内面に存在すれ
ば、機関運転時において、トップリング溝部の上下面
と、該溝部に挿入されたトップリングの上下面との間の
シール性能が低下し、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜け
が生じて、初期のオイル消費量の増加やブローバイガス
量の増加といったエンジン性能の悪化を招くおそれがあ
る。If the uneven surface 18 formed on the surface of the anodic oxide coating layer 17 exists especially on the inner surface of the top ring groove portion, the top ring and the bottom surface of the top ring groove portion and the top ring inserted in the groove portion during engine operation. There is a risk that the sealing performance between the upper and lower surfaces will deteriorate, and oil leakage and combustion gas blow-through will occur, leading to deterioration of engine performance such as an initial increase in oil consumption and an increase in blow-by gas.
【０００５】そこで、特開平３−３９４７号公報に記載
された内燃機関用ピストンでは、問題となるトップリン
グ溝部に、Ｓｉ（硅素）含有量が 0.4wt％以下の低Ｓｉ
のＡｌ−Ｍｇ（アルミニウム・マグネシウム）系アルミ
ニウム合金展伸材を鋳ぐるみ、その鋳ぐるみ材で形成さ
れたトップリング溝部の内面のうち、少なくとも上下面
に硬質アルマイト処理による陽極酸化被膜層を形成して
その表面の平滑化を図っている。Therefore, in the piston for an internal combustion engine described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-3947, a low Si content of 0.4 wt% or less in Si (silicon) content in the top ring groove which is a problem.
Of the Al-Mg (aluminum-magnesium) -based aluminum alloy wrought material, and an anodized film layer is formed by hard alumite treatment on at least the upper and lower surfaces of the inner surface of the top ring groove formed by the stuffed material. The surface is smoothed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−３９４７号公報記載の内燃機関用ピストンでは、ト
ップリング溝部に別部材のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合
金展伸材を鋳ぐるむことから、ピストンの製作性に劣
り、コストアップとなるばかりでなく、鋳ぐるみ材の剥
離等、鋳ぐるみ材とピストン本体との密着性に問題があ
った。However, in the piston for internal combustion engine described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-3947, since the Al-Mg type aluminum alloy wrought material, which is a separate member, is cast in the top ring groove, the piston is In addition to being inferior in manufacturability and increasing the cost, there was a problem in the adhesion between the cast-in-gurg material and the piston body such as peeling-off of the cast-in-gum material.
【０００７】この発明は上記課題を解決するためになし
たもので、製作性を損なうことなく、圧縮リングが挿入
されるリング溝部の表面を平滑にできると共に、該溝部
の耐摩耗性を強化することができる内燃機関用ピストン
を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the surface of the ring groove portion into which the compression ring is inserted can be made smooth without impairing the manufacturability, and the wear resistance of the groove portion can be enhanced. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine that can be used.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、アルミニウム合金製ピストン本体
母材のランド部に形成されたリング溝部のうち、少なく
ともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ粒が多量に析出し
た表面部を形成した。In order to achieve the above object, in the first invention, at least the lower surface of the top ring groove portion of the ring groove portion formed in the land portion of the aluminum alloy piston body base material, A surface portion where a large amount of Si grains was deposited was formed.
【０００９】また、第２の発明では、前記表面部に陽極
酸化被膜層を形成した。In the second invention, an anodized film layer is formed on the surface portion.
【００１０】[0010]
【作用】上記第１の発明の構成によれば、トップリング
溝部の下面の表面部が多量の析出Ｓｉ粒で構成されるこ
とで、該溝部の下面の耐摩耗性が向上する。According to the structure of the first aspect of the present invention, since the surface portion of the lower surface of the top ring groove portion is composed of a large amount of precipitated Si grains, the wear resistance of the lower surface of the groove portion is improved.
【００１１】また、上記第２の発明の構成によれば、形
成された陽極酸化被膜層の表面は凹凸の少ない緻密な平
滑面となる。Further, according to the structure of the second invention, the surface of the formed anodic oxide film layer is a dense smooth surface with few irregularities.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１（１）は内燃機関用ピストンを示す断面
図、図１（２）は（１）に示すピストンにおける陽極酸
化被膜層の形成前のトップリング溝部の下面に形成され
た表面部の金属組織を示す断面図、図２は図１（２）に
示す表面部に形成された陽極酸化被膜層を示す断面図、
図３は図１（２）に示す表面部に厚く形成された陽極酸
化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (1) is a sectional view showing a piston for an internal combustion engine, and FIG. 1 (2) is a metal structure of a surface portion formed on the lower surface of a top ring groove portion before formation of an anodized film layer in the piston shown in (1). 2 is a cross-sectional view showing the anodized film layer formed on the surface portion shown in FIG. 1 (2),
FIG. 3 is a sectional view showing a thick film state of the anodized film layer formed thickly on the surface portion shown in FIG. 1 (2).
【００１３】これらの図において、１はアルミニウム合
金製のピストン本体母材で、このピストン本体母材１は
クラウン部２とスカート部３とで構成されている。クラ
ウン部２の外周部に形成されたランド部には有底環状の
トップリング溝部４とセカンドリング溝部５とオイルリ
ング溝部６が間隔をおき形成され、これによりトップラ
ンド部７とセカンドランド部８とサードランド部９が形
成されると共に、前記各リング溝部４、５、６にはそれ
ぞれトップリング１０とセカンドリング１１とオイルリ
ング１２が挿入されている。また、スカート部３には図
示しないピンボス部が形成されている。In these figures, 1 is a piston body preform made of aluminum alloy, and this piston body preform 1 is composed of a crown portion 2 and a skirt portion 3. A ring-shaped top ring groove portion 4, a second ring groove portion 5 and an oil ring groove portion 6 are formed at intervals on the land portion formed on the outer peripheral portion of the crown portion 2, whereby the top land portion 7 and the second land portion 8 are formed. The third land portion 9 is formed, and the top ring 10, the second ring 11 and the oil ring 12 are inserted into the ring groove portions 4, 5 and 6, respectively. Further, the skirt portion 3 is formed with a pin boss portion (not shown).
【００１４】このようなピストンは、図示しないシリン
ダブロックのシリンダ内に摺動可能に収納されて、ピン
ボス部内のピストンピンに一端部が連結された図示しな
いコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連
接支持されると共に、各リング１０、１１、１２が適当
な弾性力でシリンダ内周壁に常時圧接しており、これに
よって、シリンダ内が図示しない燃焼室とクランク室に
区画されている。Such a piston is slidably accommodated in a cylinder of a cylinder block (not shown), and is connected to and supported by a crankshaft via a connecting rod (not shown) whose one end is connected to a piston pin in a pin boss portion. In addition, the rings 10, 11 and 12 are constantly in pressure contact with the inner peripheral wall of the cylinder with an appropriate elastic force, whereby the inside of the cylinder is partitioned into a combustion chamber and a crank chamber (not shown).
【００１５】前記ピストン本体母材１の燃焼室に臨ませ
た冠面１ａと、ランド部７、８、９の外周面と、リング
溝部４、５、６の内面と、スカート部３の表面及びピン
ボス部のピストンピン孔内周面には硬質アルマイト処理
による陽極酸化被膜層１３が形成されている。The crown surface 1a of the piston main body 1 facing the combustion chamber, the outer peripheral surfaces of the lands 7, 8, 9 and the inner surfaces of the ring groove portions 4, 5, 6 and the surface of the skirt portion 3 and An anodized film layer 13 is formed on the inner peripheral surface of the piston pin hole of the pin boss portion by hard alumite treatment.
【００１６】前記リング溝部４、５、６のうち、少くと
もトップリング溝部４の下面４ａ1には、陽極酸化皮膜
層１３の形成前、図１（２）に示すようにＳｉ粒が多量
に析出した表面部１４が形成されている。この表面部１
４は、化学処理を行ってアルミニウム相を除去すること
により、通常のアルミニウム合金母材表面に対してより
多くのＳｉ粒を析出したものであり、該表面部１４に
は、図２に示すように緻密な性状をもつ陽極酸化被膜層
１３が形成されて、その表面は凹凸の少ない緻密な平滑
面１５となっている。Before forming the anodic oxide film layer 13, at least on the lower surface 4a 1 of the top ring groove portion 4 among the ring groove portions 4, 5 and 6, as shown in FIG. The deposited surface portion 14 is formed. This surface part 1
No. 4 is a material in which more Si grains are deposited on the surface of a normal aluminum alloy base material by performing a chemical treatment to remove the aluminum phase. As shown in FIG. The anodic oxide coating layer 13 having a dense property is formed on the surface, and the surface thereof is a dense smooth surface 15 with few irregularities.
【００１７】前記化学処理には、苛性ソーダ等による強
アルカリ性溶液が一般に適しているが、酸性溶液を用い
ることも可能である。A strong alkaline solution such as caustic soda is generally suitable for the chemical treatment, but it is also possible to use an acidic solution.
【００１８】以上の構成において、ピストン本体母材１
の冠面１ａには、耐熱性に優れ、熱熱伝導率が小さい陽
極酸化被膜層１３が形成されているから、機関運転時、
燃焼室からの熱はピストン本体母材１に伝達され難く、
熱損失が低減される。In the above structure, the piston body base material 1
Since the anodic oxide coating layer 13 having excellent heat resistance and low thermal conductivity is formed on the crown surface 1a of the
The heat from the combustion chamber is difficult to transfer to the piston body base material 1,
Heat loss is reduced.
【００１９】各ランド部７、８、９の外周面やリング溝
部４、５、６の内面は、耐摩耗性に優れた陽極酸化被膜
層１３により保護されて、その摩耗が低減されると共
に、へたり等が防止される。The outer peripheral surfaces of the lands 7, 8, 9 and the inner surfaces of the ring groove portions 4, 5, 6 are protected by the anodic oxide coating layer 13 having excellent wear resistance to reduce the wear and Settlement is prevented.
【００２０】トップリング溝部４の下面４ａ1 に、硬度
の高いＳｉ粒が多量に析出した表面部１４が形成されて
いれば、陽極酸化被膜層１３が形成されていなくても、
耐摩耗性が向上する。As long as the lower surface 4a 1 of the top ring groove portion 4 has a surface portion 14 on which a large amount of Si particles having high hardness are deposited, even if the anodic oxide coating layer 13 is not formed,
Wear resistance is improved.
【００２１】トップリング溝部４の下面４ａ1 に形成さ
れた表面部１４に陽極酸化被膜層１３が形成されてお
り、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出していること
で、前記陽極酸化被膜層１３の表面は凹凸の少ない緻密
な平滑面１５となる。このため、平滑面１５と、トップ
リング溝部４内に挿入されたトップリング１０の下面１
０ａ1 とが当接してなるシール面のシール性は向上する
から、機関運転時、オイル漏れや燃焼ガスの吹き抜けが
低減される。尚、トップリング溝部４の上面４ａ2やセ
カンドリング溝部５の上下面５ａ1 、５ａ2 に形成され
た陽極酸化被膜層１３の表面にも同様に平滑面１５が形
成されていれば、より一層の効果が得られる。また、表
面部１４に陽極酸化被膜層１３を厚く形成すれば、トッ
プリング溝部４の耐摩耗性を更に向上させることがで
き、陽極酸化被膜層１３の表面も更に凹凸の少ない緻密
な平滑面とすることができる。The anodic oxide coating layer 13 is formed on the surface portion 14 formed on the lower surface 4a 1 of the top ring groove portion 4, and a large amount of Si grains are deposited on the base surface of the anodic oxide coating layer 13. The surface of the layer 13 becomes a dense smooth surface 15 with few irregularities. Therefore, the smooth surface 15 and the lower surface 1 of the top ring 10 inserted into the top ring groove portion 4
Since 0a 1 and is the improved sealing property of the sealing surface formed in contact, during engine operation, blow-by of oil leakage and combustion gas is reduced. If a smooth surface 15 is also formed on the upper surface 4a 2 of the top ring groove portion 4 and the surface of the anodic oxide coating layer 13 formed on the upper and lower surfaces 5a 1 and 5a 2 of the second ring groove portion 5 as well, it is even more preferable. The effect of is obtained. Further, if the anodic oxide coating layer 13 is thickly formed on the surface portion 14, the wear resistance of the top ring groove portion 4 can be further improved, and the surface of the anodic oxide coating layer 13 has a fine smooth surface with less irregularities. can do.
【００２２】また、スカート部３の表面やピンボス部の
ピストンピン孔内周面には、Ｓｉ粒がまばらに析出して
いるに過ぎないから、図５に示したものと同様に、形成
された陽極酸化被膜層１３の表面は粗い凹凸面となる。
このため、凹凸面にオイルが油膜を形成することによ
り、潤滑油通路を形成することなく良好な耐スカッフィ
ング性及び耐摩耗性が得られ、特にスカート部３での摩
擦が低減される。Further, since Si particles are only sparsely deposited on the surface of the skirt portion 3 and the inner peripheral surface of the piston pin hole of the pin boss portion, they are formed in the same manner as shown in FIG. The surface of the anodized film layer 13 becomes a rough uneven surface.
Therefore, by forming an oil film of oil on the uneven surface, good scuffing resistance and wear resistance can be obtained without forming a lubricating oil passage, and friction particularly at the skirt portion 3 is reduced.
【００２３】尚、圧縮リング２本、オイルリング１本で
ある３本ピストンリング構成のピストンについて説明し
たが、上記構成以外のピストンに適用できることは言う
までもない。Although a piston having a three-piston ring structure having two compression rings and one oil ring has been described, it goes without saying that the present invention can be applied to pistons having a structure other than the above.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上の通りこの発明は、アルミニウム合
金製ピストン本体母材のランド部に形成されたリング溝
部のうち、少なくともトップリング溝部の下面に、Ｓｉ
粒が多量に析出した表面部を形成しており、前記Ｓｉ粒
は硬度が高くて耐摩耗性の向上に有効であるから、トッ
プリング溝部の下面の摩耗を確実に低減させることがで
きる。As described above, according to the present invention, among the ring groove portions formed in the land portion of the aluminum alloy piston main body, at least the lower surface of the top ring groove portion is made of Si.
Since the surface portion in which a large amount of grains are deposited is formed, and the Si grains have high hardness and are effective in improving wear resistance, it is possible to reliably reduce the wear of the lower surface of the top ring groove portion.
【００２５】また、前記表面部に陽極酸化被膜層を形成
しており、そのベース面にＳｉ粒が多量に析出している
ことで、陽極酸化被膜層の表面が凹凸の少ない緻密な平
滑面となるから、ピストンの製作性を損なうことなく、
トップリング溝部の下面とトップリングの下面との間の
シール性を向上させることができ、このため機関運転
時、オイル漏れによる初期のオイル消費量の増加や燃焼
室からの燃焼ガスの吹き抜けによるブローバイガス流量
の増加を確実に低減させることができる。Further, since the anodic oxide coating layer is formed on the surface and a large amount of Si particles are deposited on the base surface of the anodic oxide coating layer, the surface of the anodic oxide coating layer becomes a dense smooth surface with few irregularities. Therefore, without impairing the manufacturability of the piston,
It is possible to improve the sealing performance between the lower surface of the top ring groove and the lower surface of the top ring.Therefore, when the engine is operating, the initial oil consumption increases due to oil leakage and blow-by due to blowout of combustion gas from the combustion chamber. The increase in gas flow rate can be surely reduced.
【００２６】また、前記表面部に陽極酸化被膜層を厚く
形成すれば、トップリング溝部の耐摩耗性を更に向上さ
せることができ、表面も更に凹凸の少ない緻密な平滑面
とすることができる。Further, by forming a thick anodic oxide coating layer on the surface portion, the wear resistance of the top ring groove portion can be further improved, and the surface can be made into a dense smooth surface with less unevenness.
【図１】（１） この発明の実施例である内燃機関用ピ
ストンを示す断面図である。 （２） （１）に示すピストンにおける陽極酸化被膜層
の形成前のトップリング溝部の下面に形成された表面部
の金属組織を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a piston for an internal combustion engine that is an embodiment of the present invention. (2) It is a cross-sectional view showing the metallographic structure of the surface portion formed on the lower surface of the top ring groove portion before the formation of the anodized film layer in the piston shown in (1).
【図２】図１（２）に示す表面部に形成された陽極酸化
被膜層を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an anodized film layer formed on the surface portion shown in FIG. 1 (2).
【図３】図１（２）に示す表面部に厚く形成された陽極
酸化被膜層の厚膜状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a thick film state of an anodized film layer formed thickly on the surface portion shown in FIG. 1 (2).
【図４】従来例の内燃機関用ピストンにおけるトップリ
ング溝部のＳｉ粒が析出していない下面の金属組織を示
す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a metal structure of a lower surface of a top ring groove portion of a piston for an internal combustion engine of a conventional example in which Si particles are not deposited.
【図５】図４に示すトップリング溝部の下面に形成され
た陽極酸化被膜層を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing an anodized film layer formed on the lower surface of the top ring groove portion shown in FIG.
１ ピストン本体母材 ２ ランド部 ４ トップリング溝部（リング溝部） ４ａ1 下面 ５ セカンドリング溝部（リング溝部） ６ オイルリング溝部（リング溝部） １０ トップリング １０ａ1 下面 １３ 陽極酸化被膜層 １４ 表面部 １５ 平滑面1 Piston Main Body 2 Land 4 Top Ring Groove (Ring Groove) 4a 1 Lower Surface 5 Second Ring Groove (Ring Groove) 6 Oil Ring Groove (Ring Groove) 10 Top Ring 10a 1 Lower Surface 13 Anodized Layer 14 Surface 15 Smooth surface
Claims (2)
ランド部に形成されたリング溝部のうち、少くともトッ
プリング溝部の下面に、Ｓｉ粒が多量に析出した表面部
を形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。1. A surface portion on which a large amount of Si grains are deposited is formed on the lower surface of at least the top ring groove portion of the ring groove portion formed on the land portion of the aluminum alloy piston body base material. Piston for internal combustion engine.
化被膜層を形成したことを特徴とする請求項１記載の内
燃機関用ピストン。2. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an anodized film layer is formed on the surface portion where a large amount of Si particles are deposited.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200592A JPH0626571A (en) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Piston for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200592A JPH0626571A (en) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Piston for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626571A true JPH0626571A (en) | 1994-02-01 |
Family
ID=16450352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20200592A Pending JPH0626571A (en) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Piston for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626571A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018173719A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Ｋｙｂ株式会社 | Method for manufacturing sliding member, and sliding member |
| JP2020204287A (en) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | Piston for internal combustion engine |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP20200592A patent/JPH0626571A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2018159113A (en) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | Ｋｙｂ株式会社 | Sliding member and manufacturing method of sliding member |
| US10767694B2 (en) | 2017-03-23 | 2020-09-08 | Kyb Corporation | Manufacturing method for sliding member and sliding member |
| JP2020204287A (en) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | Piston for internal combustion engine |
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