JPH10102296A - ピストンのマスキング用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リング溝を含むピストンの周面にのみ陽極酸
化処理を施して酸化被膜を形成すること。 【解決手段】 ピストンクラウンＡに被着される上部治
具１０と、酸化処理が施されるべきピストンの周面Ｃよ
りも下の部分に被着される下部治具２０とからなるピス
トンのマスキング用治具を採用し、上部治具１０には、
この上部治具１０に覆われて酸化処理されないピストン
クラウンＡに接して一端が接して電気接点を確保し、他
端が上部治具１０の外部に露出して陽極の外部端子と繋
がる通電部１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レシプロエンジン
に用いられるピストンの一部に陽極酸化処理被膜を形成
する際に用いられるピストンのマスキング用治具に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジン等に広く用いられてい
るレシプロエンジンのピストンには、近年アルミニウム
製のものが採用されている。このアルミニウム製のピス
トンは鉄製のものに比べて耐摩耗性に劣るため、そのピ
ストンの頭頂面にあたるピストンクラウンとピストンリ
ングが嵌着されるリング溝を含むピストンの周面とに、
耐摩耗性の向上を目的として酸化被膜を形成することが
既に実施されている。

【０００３】この酸化被膜を形成する手段としては、一
般に陽極酸化処理が採用されている。陽極酸化処理と
は、金属を適当な酸の溶液に浸漬して陽極処理を施し、
多孔質の酸化被膜を生成させるものである。この陽極酸
化処理により生成された酸化被膜は硬くて耐摩耗性に富
み緻密で密着性に優れ、アルミニウム製ピストンの耐摩
耗性を向上させるに非常に有効である。

【０００４】そこで、従来の陽極酸化処理技術として
は、図７に示すように、ピストンクラウンＡと、ピスト
ンリングが嵌着されるリング溝Ｂを含むピストンの周面
Ｃとを除く酸化処理を施さない部分にマスキング用治具
１を被着してマスキングを施し、シリンダとの摩擦を生
じないピストンクラウンＡに陽極の外部端子を接触させ
たうえで、陰極の外部端子が入れられた酸の溶液にマス
キング用治具ごとピストンＰを浸漬することで、溶液中
に露出させた部分、すなわちピストンクラウンＡとピス
トンの周面Ｃとにのみ酸化被膜を形成することが既に実
践されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近になっ
て、ピストンクラウンとリング溝を含むピストンの周面
とに酸化被膜を形成したピストンを使用したエンジンよ
りも、リング溝を含むピストンの周面にのみ酸化被膜を
形成したピストンを使用したエンジンの方が排気ガス中
のＮｏｘ（窒素酸化物）の割合が小さいということが明
らかになってきた。このようなことを背景にして、本願
出願人においても、リング溝を含むピストンの周面にの
み陽極酸化処理を施して酸化被膜を形成する技術を開発
する必要が生じてきた。

【０００６】しかしながら、従来の陽極酸化処理技術に
おいては、実際にはシリンダとは摺接しないピストンク
ラウンＡの部分に電気接点を確保していたが、ピストン
クラウンＡにもマスキングしなければならず、そのため
シリンダと摺接するピストンの周面に電気接点を確保す
れば、その部分に形成される酸化被膜にムラが生じる恐
れがある等の問題があった。

【０００７】本願発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、リング溝を含むピストンの周面にのみ
陽極酸化処理を施して酸化被膜を形成することが可能な
ピストンのマスキング用治具を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、ピストンのマスキング用治具に次のよ
うな構成を採用する。すなわち、ピストンのマスキング
用治具を、ピストンの頭頂面に被着される上部治具と、
酸化処理が施されるべきピストンの周面よりも下方の部
分に被着される下部治具とからなるものとし、これら上
部治具、下部治具のいずれか一方には、一端が該一方の
治具に覆われる非酸化処理部分に接する電気接点とさ
れ、他端が一方の治具の外面部に露出して陽極の外部端
子に繋がる接続部とされた通電端子を設ける。

【０００９】このピストンのマスキング用治具において
は、ピストンに上部治具および下部治具をそれぞれ被着
させることにより、酸化処理が施されるべきピストンの
周面のみが露出しその他の部分は覆い隠された状態とな
って、ピストンの周面にのみ酸化処理を施すことが可能
となる。また、上部治具、下部治具のいずれか一方に通
電端子を設け、この一方の治具に覆われる非酸化処理部
分に接する電気接点とすることで、溶液中に露出するピ
ストンの周面に電気接点を確保しなくて済み、ピストン
の周面に均一な酸化被膜を形成することが可能となる。

【００１０】なお、通電端子の他端には、外部端子の先
端が嵌合される凹部を設けてもよい。これにより、通電
端子の他端と外部端子の先端とを繋ぐ際に相互の接続が
確実になされる。

【００１１】さらに、上部治具には、ピストンの頭頂面
の周縁に全周にわたって圧接されるべく弾性材料からな
る被圧接部材を配するものとし、この被圧接部材の形状
を、少なくともピストンの頭頂面の周縁に沿う部分を略
球面状の凹所として形成してもよい。これにより、上部
治具を被着させたときに被圧接部材がピストンの頭頂面
の周縁に全周にわたって圧接されてピストンの頭頂面が
上部治具に完全に覆い隠される。また、被圧接部材のう
ち少なくともピストンの頭頂面の周縁に沿う部分を略球
面状に形成することで、被圧接部材がピストンに対して
多少ずれた状態で被着されても被圧接部材とピストンの
頭頂面の周縁とを均一な状態で圧接させることが可能と
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るピストンのマスキン
グ用治具の実施の形態を図１ないし図３に示して説明す
る。図１に示すピストンのマスキング用治具は、ピスト
ンクラウン（ピストンの頭頂面）Ｃに被着される上部治
具１０と、酸化処理が施されるべきピストンの周面Ｃよ
りも下の部分に被着される下部治具２０とにより一対を
なして構成されている。

【００１３】上部治具１０は、ピストンクラウンＡを覆
い隠してあまりある大きさを有する円形の硬質プラスチ
ック製の治具基体１１を有している。

【００１４】この治具基体１１の中央には、上部治具１
０に覆われて酸化処理されないピストンクラウンＡに通
電を行うための通電端子１２が設けられている。この通
電端子１２は、治具基体１１の外側面から内側面に向け
て貫通された金属製のボルト状部材１２ａを有してい
る。このボルト状部材１２ａのうち、治具基体１１の内
側面に突出した先端は、ピストンＰの非酸化処理部分に
接する電気接点とされており、うず巻き状に屈曲加工さ
れてピストンクラウンＡに接触する同じく金属製のバネ
１２ｂがナット１２ｃにより固定されている。また、治
具基体１１の外面部に残るボルト状部材１２ａの基端
は、上部治具１０の外面部に露出し、ピストンＰに通電
する陽極の外部端子に繋がる接続部とされており、陽極
の外部端子の先端が嵌め合わされる凹部１２ｄが設けら
れている。

【００１５】治具基体１１の内側面には、ピストンクラ
ウンＡの周縁に全周にわたって圧接される軟質ゴム製の
被圧接部材１３が備えられている。この被圧接部材１３
は、治具基体１１と同様にピストンクラウンＡを覆い隠
してあまりある大きさを有する略球面状の円盤であり、
凹面を外方に向けて円形の治具基体１１と同心に配置さ
れ、その中心を前述したバネ１２ｂとともにボルト状部
材１２ａの先端にナット１２ｃにより固定されている。

【００１６】下部治具２０は、酸化処理を施すべきピス
トンリングが嵌着されるリング溝Ｂを含むピストンＰの
周面Ｃより下の部分に被着されるもので、筒状壁部２１
と、この筒状壁部２１の基端を閉塞する底壁部２２とが
軟質ゴムにより一体成形されたものである。

【００１７】筒状壁部２１の外面には、開口部２１ａに
近接させて、開口部２１ａの拡径用把持部を構成するフ
ランジ２１ｂが形成されるとともに、同じく開口部２１
ａに近接させて形成された周溝内には、ゴム製のＯリン
グ（補強リング）２１ｃが嵌着されている。

【００１８】次に、上記のように構成されたピストンの
マスキング用治具をピストンＰに装着する手順およびマ
スキング用治具が装着されたピストンＰに対して陽極酸
化処理を施す手順を説明する。

【００１９】まず、マスキング用治具をピストンＰに装
着する手順としては、専用の拡径装置（図示せず）によ
り開口部２１ａが拡径された下部治具２０に、酸化処理
を施すピストンＰの底部を挿入した後、開口部２１ａを
縮径させてピストンＰに下部治具２０を被着させる。な
お、リング溝Ｂを含むピストンの周面Ｃを被覆する理由
としては、オイルリングにはピストンリングに比べて軟
質な素材が採用されるため、リング溝Ｂに酸化被膜を形
成するとオイルリングの方が摩耗してしまうからであ
る。

【００２０】下部治具２０が被着されたピストンＰを２
個１組とし、これら２個のピストンＰに被着された下部
治具２０の底面どうしを突き合わせたうえで、相反する
方向に向くピストンクラウンＡ上にそれぞれ上部治具１
０を配置する。このとき、被圧接部材１３の凹面によっ
てピストンクラウンＡを覆い隠すようにする。

【００２１】図２に示すように、両側のピストンクラウ
ンＡ上にそれぞれ上部治具１０を配置した状態で、これ
ら上部治具１０間に専用の輪ゴム３０を掛け渡してその
弾性により双方の上部治具１０をピストンクラウンＡに
圧接させた状態とする。

【００２２】次に、マスキング用治具が装着されたピス
トンＰに対して陽極酸化処理を施す手順としては、図３
に示すように、上記のようにしてマスキング用治具が装
着された２個１組ピストンＰを酸化処理槽Ｓに浸漬する
ための専用の枠Ｆに取り付ける。枠Ｆには対をなす陽極
の外部端子が多数配設されており、この外部端子の先端
を通電端子１２の接続部に設けられた凹部１２ｄに嵌合
させる。

【００２３】そして、ピストンＰが取り付けられた枠Ｆ
を酸化処理槽Ｓに浸漬したうえで、枠Ｆに配設された陽
極の外部端子と、枠Ｆとは別に酸の溶液中に入れられた
陰極の外部端子とに電源装置Ｔにより通電する。所定時
間かけて通電を行えばリング溝Ｂを含むピストンの周面
Ｃにのみ酸化被膜が形成されるので、酸化処理槽Ｓから
枠Ｆを引き上げてピストンＰを取り外し、さらにピスト
ンＰからマスキング用治具を取り外して洗浄する。

【００２４】上記のように構成されたピストンのマスキ
ング用治具を使用すれば、ピストンリングが嵌着される
リング溝Ｂを含むピストンの周面Ｃにのみ酸化処理を施
すことが可能となるばかりでなく、上部治具１０に覆わ
れて酸化処理されない部分に電気接点を確保すること
で、従来のように酸の溶液中に露出する部分に電気接点
をとらなくて済み、ピストンの周面Ｃに均一な酸化被膜
を形成することができる。

【００２５】また、上部治具１０を被着させたときに、
軟質ゴム製の被圧接部材１３がピストンクラウンＡの周
縁に全周にわたって圧接されてピストンクラウンＡが上
部治具１０に完全に覆い隠されるので、ピストンクラウ
ンＡへの溶液の侵入を阻止して酸化を防止することがで
きる。

【００２６】さらに、被圧接部材１３をピストンクラウ
ンＡを覆い隠してあまりある大きさを有する略球面状の
円盤とし、その凹面にピストンクラウンＡを対応させる
ことで、被圧接部材１３がピストンＰに対して多少ずれ
た状態で被着されても被圧接部材１３とピストンクラウ
ンＡの周縁とが均一な状態で圧接されるので、上部治具
１０装着の際の作業性の向上が図れる。

【００２７】なお、被圧接部材１３や下部治具２０、上
部治具１０と下部治具２０との間に掛け渡される輪ゴム
３０等に採用される素材は、軟質ゴムに限らず十分な弾
性と酸の溶液の浸食に耐えうる性質を備えるものであれ
ばよい。

【００２８】本発明に係るピストンのマスキング用治具
の他の実施の形態を図４ないし図６に示して説明する。
但し、既に説明した構成要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００２９】まず、図４に示す上部治具１１０は、ピス
トンクラウンＡを覆い隠してあまりある大きさを有する
円形の硬質プラスチック製の治具基体１１１を有してい
る。この治具基体１１１には、通電端子１２が設けられ
ている他に、内側面に環状の凹溝１１１ａが形成されて
おり、この凹溝１１１ａに軟質ゴム製の被圧接部材１１
４が嵌め込まれている。この被圧接部材１１４は、内径
がピストン径よりも小さく外径がピストン径より大きい
環状であり、さらに厚みをもって凹溝１１１ａから下方
に突き出した状態となっている。さらに、被圧接部材１
１４の下方に向く端面１１４ａは、環状をなす全体が略
球面状に形成されており、この端面１１４ａをピストン
クラウンＡの周縁に沿わせることで、ピストンＰに対し
て多少ずれた状態で被着されても被圧接部材１１４とピ
ストンクラウンＡの周縁とを均一な状態で圧接させるこ
とが可能である。

【００３０】図５に示す上部治具２１０は、図４に示し
た上部治具１１０の被圧接部材１１４に替えて、治具基
体２１１の内側面に、半径方向の断面が略円形の軟質ゴ
ム製のＯリング２１４を配したものである。この上部治
具２１０によっても、上部治具１１０と同様の効果が得
られる。

【００３１】図６に示す下部治具３２０は、この下部治
具３２０に覆われて酸化処理されないピストンＰのスカ
ート部分に電気接点を確保する通電端子３２３を備えて
いる。この通電端子３２３は、下部治具本体３２１の外
側底面から内面に向けて貫通して配置された金属製の軸
部材３２３ａを有しており、さらに下部治具本体３２１
の内面に突出した軸部材３２３の先端には、ピストンＰ
に接触するバネ等の通電体３２３ｂが連結されている。
なお、この下部治具３２０と組み合わされる上部治具１
０’には通電端子をもたないものを使用する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載さ
れたピストンのマスキング用治具によれば、ピストンの
頭頂面に上部治具を、酸化処理が施されるべきピストン
の周面よりも下方の部分に下部治具をそれぞれ被着させ
ることにより、ピストンの周面のみが露出しその他の部
分は覆い隠された状態となって、ピストンの周面にのみ
酸化処理を施すことが可能となる。また、上部治具、下
部治具のいずれか一方に通電端子を設け、この一方の治
具に覆われる非酸化処理部分に接する電気接点とするこ
とで、溶液中に露出するピストンの周面に電気接点をと
らなくて済み、ピストンの周面に均一な酸化被膜を形成
することができる。

【００３３】請求項２に記載されたピストンのマスキン
グ用治具によれば、通電端子の接続部に設けられた凹部
に外部端子の先端を嵌合させることにより、通電端子と
外部端子とを繋ぐ際に相互の接続が確実になされるの
で、酸の溶液中に浸漬した際にピストンが枠から外れる
といった事故を防ぐことができる。

【００３４】請求項３に記載されたピストンのマスキン
グ用治具によれば、上部治具を被着させたときに、弾性
材料からなる被圧接部材がピストンの頭頂面の周縁に全
周にわたって圧接されてピストンの頭頂面が上部治具に
完全に覆い隠されるので、酸の溶液によるピストンの頭
頂面の酸化を防止することができる。また、被圧接部材
のうち少なくともピストンの頭頂面の周縁に沿う部分を
略球面状の凹所として形成することで、被圧接部材がピ
ストンに対して多少ずれた状態で被着されても被圧接部
材とピストンの頭頂面の周縁とが均一な状態で圧接され
るので、上部治具装着の際の作業性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るピストンのマスキング用治具の
実施の形態を示す側方断面図である。

【図２】 図１に示したマスキング用治具をピストンに
装着した状態を示す説明図である。

【図３】 図１に示したマスキング用治具が装着された
ピストンに対して陽極酸化処理を施す状態を示す説明図
である。

【図４】 本発明に係るピストンのマスキング用治具の
他の実施の形態を示す側方断面図である。

【図５】 同じく、本発明に係るピストンのマスキング
用治具の他の実施の形態を示す側方断面図である。

【図６】 同じく、本発明に係るピストンのマスキング
用治具の実施の形態を示す側方断面図である。

【図７】 従来のピストンのマスキング用治具をピスト
ンに装着した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 上部治具 １１ 治具基体 １２ 通電部 １２ｄ 凹部 １３ 被圧接部材 ２０ 下部治具 Ｐ ピストン Ａ ピストンクラウン（ピストンの頭頂部） Ｂ リング溝 Ｃ ピストンの周面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの頭頂面近傍の周面に陽極酸化
   処理を施して酸化被膜を形成するために非酸化処理部分
   に被着されるマスキング用治具であって、 ピストンの頭頂面に被着される上部治具と、酸化処理が
   施されるべきピストンの周面よりも下方の部分に被着さ
   れる下部治具とからなり、 これら上部治具、下部治具のいずれか一方には、一端が
   該一方の治具に覆われる前記非酸化処理部分に接する電
   気接点とされ、他端が一方の治具の外面部に露出して陽
   極の外部端子に繋がる接続部とされた通電端子が設けら
   れていることを特徴とするピストンのマスキング用治
   具。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたピストンのマスキ
   ング用治具において、 前記通電端子の接続部には、前記外部端子の先端が嵌合
   される凹部が設けられていることを特徴とするピストン
   のマスキング用治具。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載されたピストン
   のマスキング用治具において、 前記上部治具に、ピストンの頭頂面の周縁に全周にわた
   って圧接されるべく弾性材料からなる被圧接部材が備え
   られており、 該被圧接部材のうち少なくともピストンの頭頂面の周縁
   に沿う部分が略球面状の凹所として形成されていること
   を特徴とするピストンのマスキング用治具。