JPS59108850A - Engine piston - Google Patents

Engine piston

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JPS59108850A
JPS59108850A JP21970482A JP21970482A JPS59108850A JP S59108850 A JPS59108850 A JP S59108850A JP 21970482 A JP21970482 A JP 21970482A JP 21970482 A JP21970482 A JP 21970482A JP S59108850 A JPS59108850 A JP S59108850A
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piston
coating material
wear
clearance
coating
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Ichiro Yamagata
山縣 一郎
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Abstract

PURPOSE:To reduce a slap sound by baking a lagging material consisting of 35- 75wt% heat resistant resin, 10-40wt% scaly aluminium, and 15-55wt% fluoro- resin powder onto the outer surface of a piston skirt part and covering said surface with said material. CONSTITUTION:The outer surface of a part downward an oil ring groove 3 in the skirt part 2 of a piston 1 is baked and covered with a lagging material 4 obtained by allowing scaly aluminium 6 and fluoro-resin powder 7 to be dispersed and contained in heat resistant resin 5. The heat resistant resin 5 consists of epoxy resin and phenolic resin, by 35-75wt%, and scaly aluminium 6 and fluoro-resin powder 7 by 10-40wt% and 15-55wt% respectively. The thickness of the lagging material 4 is adjusted to be more than 15mu, and surface roughness to be 5-20mu.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レシプロエンジンのピストンに関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a piston for a reciprocating engine.

レシプロエンジンにおいては、ピストン外表面とシリン
ダ内壁面との間のピストンクリアランスを縮少させるこ
とがエンジン騒音、特にビス1〜ンのスラップ音の低減
に有効である。しかし、このピストンクリアランスは、
スカート部の熱膨張を抑制するようにしたオートサーマ
ティックピストンにおいても40μ程度が限界で、それ
以上の縮少はピストンの摺動抵抗の増大やこれに伴うピ
ストンの焼付きをもたらす。そのため、上記スラップ音
を十分、低減できないのが実情である。
In a reciprocating engine, reducing the piston clearance between the outer surface of the piston and the inner wall surface of the cylinder is effective in reducing engine noise, particularly the slap noise of the screws. However, this piston clearance is
Even in an autothermatic piston designed to suppress thermal expansion of the skirt portion, the limit is about 40μ, and further shrinkage will result in increased sliding resistance of the piston and consequent seizure of the piston. Therefore, the actual situation is that the above-mentioned slap sound cannot be sufficiently reduced.

このような問題に対しては、ピストンの外表面に所要の
特性を有する被覆材をコーティングすることによって、
摺動抵抗を増大させることなくピストンクリアランスを
縮少させることが試みられている。例えば、本件出願人
の先行特許出願(特願昭54−3312号)によれば、
ピストンの外表面に、鱗片状アルミニウム10〜25重
台%と二疏化七すブデン(MOS2’)15〜30重量
%とをエポキシ樹脂に分散させてなる被覆材を所定の層
厚で焼付けることを特徴とする発明が開示されている。
To solve this problem, we can coat the outer surface of the piston with a coating material that has the required properties.
Attempts have been made to reduce piston clearance without increasing sliding resistance. For example, according to the applicant's prior patent application (Japanese Patent Application No. 54-3312),
A coating material made by dispersing 10 to 25% by weight of flaky aluminum and 15 to 30% by weight of heptanosulfide (MOS2') in an epoxy resin is baked on the outer surface of the piston to a predetermined thickness. An invention characterized by the following is disclosed.

この発明によれば、ピストンの特にスカート部における
シリンダ内周壁に対するなじみが良くなり、騒音が低減
される。しかし、上記の如き組成の被覆材は摩耗のし易
い性質を有するため、エンジンのラップ運転によって早
期にR適のビス1−ンプロフィルを形成する上で有利で
ある反而、その最適プロフィルないし最適ピストンクリ
アランスを長期間持続することが困難で、クリアランス
が次第に増大して騒音が大きくなる欠点がある。
According to this invention, the fit of the piston, especially the skirt portion, to the inner circumferential wall of the cylinder improves, and noise is reduced. However, since the coating material with the composition described above has the property of being easily worn, it is advantageous to quickly form an R-suitable bis-line profile by lap operation of the engine. It is difficult to maintain the clearance for a long period of time, and the disadvantage is that the clearance gradually increases and the noise increases.

また、本件出願人による他の特許出願(特願昭53−7
1167号)によれば、ピストンの両側ヌカ−1〜部表
面にフッ素樹脂被膜を形成することににす、ピストンの
摩耗と騒音を低減するようにした発明が開示されている
。上記フッ素樹脂被膜は耐摩耗性に優れ、エンジンの使
用によってピストンクリアランスが次第に増大するとい
ったことはない。しかし、溶剤の沸点が高く、通常の温
度で焼付けた被覆層に、さらに塗り重ねることは困難で
あり、通常の焼付は温度より低い温度で焼付けて厚く塗
り重ねた場合では該溶剤が抜()切らないため、厚く湿
布して最後に通常のffM Ifで焼付ける際に泡立ち
状になる等、府厚の点で使用範囲が制限される。また、
耐摩耗性が良すぎるため、通常の状態では短時間のラッ
プ運転によって最適プロフィルを形成することができな
い。
In addition, other patent applications by the applicant (Japanese Patent Application No. 53-7
No. 1167) discloses an invention in which a fluororesin coating is formed on the surfaces of the pistons on both sides to reduce wear and noise of the piston. The above-mentioned fluororesin coating has excellent wear resistance, and the piston clearance does not gradually increase as the engine is used. However, the boiling point of the solvent is high, and it is difficult to apply further layers to a coating layer baked at normal temperatures. Since it does not need to be cut, the range of use is limited due to the thickness of the prefecture, such as when applying a thick compress and finally baking with normal ffM If. Also,
Since the wear resistance is too good, it is impossible to form an optimal profile by short-time lapping operation under normal conditions.

本発明は、レシプロエンジンのピストンに関する一F記
のような実情を踏まえ、その問題点を解消すべくなされ
たもので、ピストンのスカート部外表面に被覆材をコー
ティングすることににす、ビス1〜ンクリアランスを縮
少させる場合において、摺動抵抗の増大を来たさず、且
つエンジンのラップ運転によって短時間で最適のピスト
ンプロフィルが得られると共に、そのプロフィルないし
最適のビス]・ンクリアランスが長期間持続されるよう
に構成したものである。これにJ:す、スラップ音低減
効果が長期間維持されると共に、潤滑油消費量の少い信
頼性の高いピストンを実現することを目的とする。
The present invention was made in order to solve the problems in view of the actual situation as described in Section 1F regarding pistons of reciprocating engines. When reducing the screw clearance, it is possible to obtain the optimum piston profile in a short time without increasing the sliding resistance, and by running the engine in laps, and to reduce the profile or the optimum screw clearance. It is designed to last for a long time. The object of the present invention is to realize a highly reliable piston that maintains the effect of reducing slap noise for a long period of time and consumes less lubricating oil.

即ち、本発明ビス1−ンは、スカート部外表面に、耐熱
性樹脂35〜75重量%中に鱗片状アルミニラlx 1
0〜7!IO重串%とフッ素樹脂粉末15〜55単醋%
とを分散させてなる被覆材を層厚15μ以上で焼ドjけ
、旧つ該被覆材の表面粗さを5〜20μに調整したこと
を特徴とする。このような構成によれば、上記被覆材の
摩擦係数が小ざいことによって、贋動抵抗の増大を来た
さずにピストンクリアランスを縮少することができると
共に、上記フッ素樹脂の動きで耐摩耗性が1〜上して、
最適プロフィル形成後のピストンクリアランスが略一定
に保持され、しかもこの最適プロフィルが被覆材の表面
粗さを上記範囲に調整することによって、早期に形成さ
れるのである。
That is, the bis 1-bond of the present invention has scaly aluminum lx 1 in 35 to 75% by weight of a heat-resistant resin on the outer surface of the skirt portion.
0~7! IO weight % and fluororesin powder 15-55%
The present invention is characterized in that the surface roughness of the coating material is adjusted to 5 to 20μ by baking a coating material made of a dispersed material with a layer thickness of 15 μm or more. According to such a configuration, since the friction coefficient of the coating material is small, the piston clearance can be reduced without increasing the anti-failure resistance, and the movement of the fluororesin also improves wear resistance. The gender increases by 1 or more,
The piston clearance after the formation of the optimum profile is maintained substantially constant, and this optimum profile can be formed quickly by adjusting the surface roughness of the coating material within the above range.

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第1図は本発明によるビス1〜ンを示すもので、このビ
ス1〜ン1のヌカ−1一部2、即ちオイルリング溝3よ
り下方の部分の外表面は被覆材4によって]−ティング
されている。この被覆材4は、第2図に示すように、耐
熱性樹脂5に鱗片状アルミニウム6とフッ素樹脂粉末7
とを分散含有させ、これを熱硬化させたものである。
FIG. 1 shows screws 1 to 1 according to the present invention, and the outer surface of the screw 1 part 2 of the screws 1 to 1, that is, the part below the oil ring groove 3, is covered with a covering material 4. has been done. As shown in FIG. 2, this covering material 4 consists of a heat-resistant resin 5, scale-like aluminum 6, and fluororesin powder 7.
This is obtained by dispersing and curing the mixture.

上記耐熱性樹脂は、ピストンスカート部の温度が特にデ
ィーゼルエンジンの場合に200℃を超えることがある
関係で、250℃程度の温度に耐えることができ、目つ
燃料、潤滑油、ブローパイカス等によって犯されないも
のでなければならない。これに適合するものとしては、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリイ
ミド系樹脂等がある。また、該樹脂は、ビス1〜ンス力
−ト部の外表面に対する接着剤としての機能が必要で、
そのためには被覆材の全体に対する比率が最低35m垣
%必要である。尚、該樹脂の比率の上限は、鱗片状アル
ミニウム及びフッ素樹脂粉末の最低必要徂から75重量
%となる。
The above-mentioned heat-resistant resin can withstand temperatures of about 250 degrees Celsius, as the temperature of the piston skirt can exceed 200 degrees Celsius, especially in the case of diesel engines. It has to be something that doesn't exist. This is compatible with the following:
There are epoxy resins, phenolic resins, silicone resins, polyimide resins, etc. In addition, the resin needs to function as an adhesive for the outer surface of the screws 1 to 1.
For this purpose, the ratio of the covering material to the whole must be at least 35m%. Incidentally, the upper limit of the ratio of the resin is 75% by weight, which is the minimum required level of the scale-like aluminum and the fluororesin powder.

鱗片状アルミニウムは、被覆材の耐熱性向上及びせん断
荷単に対する削剥−1性向上のために添加されるもので
、その作用を実現させるためには10槍量%以上の添加
が必要である。ただし、40重♀%を超えると効果が飽
和し、逆に被覆材の強1a、即ちビス1−ン外表面に対
する密着力が低下する。
Aluminum flakes are added to improve the heat resistance of the coating material and improve the abrasion resistance against shear loads, and in order to achieve these effects, it is necessary to add 10% or more. However, if it exceeds 40% by weight, the effect will be saturated, and on the contrary, the strength 1a of the coating material, that is, the adhesion to the outer surface of the bis 1-bond will decrease.

フッ素樹脂粉末は、被覆材の耐摩耗性向上剤で、粉末を
用いる理由は、液状フッ素樹脂が次のような欠点を右J
−るからである。即ち、液状フッ素樹脂は、ベース樹脂
との混溶性が極めて悪く、また300℃以−にの高温で
熱硬化させなりれば本来の特性を1qられないのである
が、この温度ではアルミ合金製ビス1−ンの場合に該ピ
ストンの強度を激減さけるのである。尚、該フッ素樹脂
粉末の粒径は、被覆材の表面粗さとの関係で24μ以下
が好ましい。
Fluororesin powder is an abrasion resistance improver for coating materials.The reason why powder is used is that liquid fluororesin has the following drawbacks.
-Because it is. In other words, liquid fluororesin has extremely poor miscibility with base resin, and if it is not thermally cured at a high temperature of 300°C or higher, its original properties cannot be improved by 1q, but at this temperature aluminum alloy screws In the case of 1-ton, the strength of the piston is drastically reduced. Note that the particle size of the fluororesin powder is preferably 24 μm or less in relation to the surface roughness of the coating material.

このフッ素樹脂粉末が被覆材の耐摩旺性向上にどのよう
に関与するかを第3図のグラフに示す。
The graph in FIG. 3 shows how this fluororesin powder is involved in improving the abrasion resistance of the coating material.

このグラフは、フッ素樹脂粉末の比率を10.15.1
9,26.32.40重重最とじ、耐熱性樹脂はエポキ
シ樹脂を用いた被覆材の夫々について、一定の条件下で
のテスト運転による摩耗量(ピストン直径の減少量)を
比較したしので、従来例として前記特許出願(特願昭5
4−3312月)で開示されている二硫イヒモリブデン
20重量%、鱗片状アルミニウム25車酊%、エポキシ
樹脂55也囚%でなる被覆材についてのデータを示した
。尚、テスト条件は、被覆材のコート厚さ20μ、表面
粗さ2〜3μ、コーティング時のビス1〜ンクリアラン
ス0μ、被覆材の熱硬化条件が225℃、30分〈従来
例は180℃、30分)で、フッ素樹脂粉末の比率を1
5重量%とじた被覆材については、熱硬化条件を180
℃、30分としたものについても行っており、これは、
第3図の破X31;の棒グラフで示している。そして、
使用エンジンは1.5j2のガソリンエンジン、運転条
件は3000 P P M 、全負荷、50時間である
。これによれば、フッ素樹脂粉末10重量%の場合には
従来例との有意差が小ざいが、15重足%以上では■請
耗吊が著しく減少lノ、フッ素樹脂粉末が被覆材の耐摩
耗性を向上させていることがわかる。
This graph shows the ratio of fluororesin powder to 10.15.1
9, 26. 32. We compared the amount of wear (amount of reduction in piston diameter) in test runs under certain conditions for each of the coating materials using epoxy resin and heat-resistant resin. As a conventional example, the above-mentioned patent application (Japanese Patent Application
Data are shown for a coating material disclosed in 4-33 December 2003, which is composed of 20% by weight of molybdenum disulfate, 25% by weight of flaky aluminum, and 55% by weight of epoxy resin. The test conditions were: coat thickness of coating material 20μ, surface roughness 2-3μ, screw clearance during coating 0μ, heat curing condition of coating material 225℃, 30 minutes (conventional example: 180℃, 30 minutes), the ratio of fluororesin powder was reduced to 1.
For the 5% by weight coating material, the heat curing conditions were set to 180%.
℃ for 30 minutes.
This is shown in the bar graph of broken X31 in FIG. and,
The engine used was a 1.5j2 gasoline engine, and the operating conditions were 3000 PPM, full load, and 50 hours. According to this, when the fluororesin powder is 10% by weight, the significant difference from the conventional example is small, but when it is 15% or more, the wear and tear is significantly reduced. It can be seen that the wear resistance is improved.

また、被)υ材の耐摩耗性は、第4図に示すように熱硬
止糸1′1にJ、っても影響される。即ち、熱硬化温度
を高くする程耐摩耗性が向上するが、225℃付近で飽
和し、また160℃では耐摩耗性が十分でない。従って
、ピストン強度に与える影響を考1窓すれば180℃〜
225℃が好ましく、その場合の焼付は時間は30分以
上が必要である。
Furthermore, the abrasion resistance of the υ material to be covered is also affected by the heat setting thread 1'1, as shown in FIG. That is, the higher the thermosetting temperature is, the better the wear resistance is, but it is saturated around 225°C, and the wear resistance is not sufficient at 160°C. Therefore, considering the effect on piston strength, 180℃~
The temperature is preferably 225°C, and in that case baking time is required to be 30 minutes or more.

ここで、第4図のデータは、被覆剤の組成がフッ素樹脂
粉末26重量%、鱗片、状アルミニウム30ffiff
1%、エポキシ樹脂44重量%の場合のものであり、デ
スl−条件は、上記第3図に示すテストと同じである。
Here, the data in FIG. 4 shows that the composition of the coating material is 26% by weight of fluororesin powder, 30% of scale-shaped aluminum,
1% and 44% by weight of epoxy resin, and the des-l-conditions are the same as the test shown in FIG. 3 above.

尚、上記被覆Hの各成分としては、例えば耐熱性樹脂及
び鱗片状アルミニウムは、エポキシ樹脂に鱗片状アルミ
ニウムを含有させてなるサントモDI−IX−Ml(商
品名)が、またフッ素樹脂粉末は、三月フロロケミカル
TLP−10(商品名)が使用される。また、該被覆材
のコーティング方法としては、スプレー、転写、シート
貼着、静電塗装等がある。
In addition, as each component of the above-mentioned coating H, for example, the heat-resistant resin and flaky aluminum include Santomo DI-IX-Ml (trade name), which is made by containing flaky aluminum in an epoxy resin, and the fluororesin powder includes: Sangatsu Fluorochemical TLP-10 (trade name) is used. Coating methods for the coating material include spraying, transfer, sheet adhesion, electrostatic coating, and the like.

以上のように、フッ素樹脂粉末の添加によって耐摩耗性
に漫れだ被覆材が実現される。しかし、耐摩耗性が良す
ぎると、被覆(Aコーティング後の短時間のラップ運転
によって@適のビスI〜ンプロフィルないしピストンク
リアランスを1!することが困デ「となる。そこで、被
覆材のコーティング時の表面粗さを比較的粗い一定の範
囲に調整し、見かけの耐摩耗性を低下させて初期摩耗を
促進させることにより、短時間のラップ運転にJ:って
最適プロフィルが形成されるにうに図る。この最適プロ
フィルを形成するには、2.5μ以上(半径分)の被覆
材の摩耗量が必要である。
As described above, by adding the fluororesin powder, a coating material with excellent wear resistance can be realized. However, if the wear resistance is too good, it will be difficult to achieve the appropriate screw profile or piston clearance by a short lapping operation after coating (A coating). By adjusting the surface roughness during coating to a relatively rough fixed range, reducing the apparent wear resistance and accelerating initial wear, an optimum profile is formed for short-term lapping operations. In order to form this optimal profile, the wear amount of the covering material must be 2.5μ or more (radius).

どころで、現状のビス1〜ンクリアランスは、直径分、
即ちシリンダ内径とピストン外径の差で、ガソリンエン
ジンの場合30〜60μ、ディーゼルエンジンの場合4
0〜200μであるが、被覆材をコーティングしたピス
トンの場合は、ガソリンエンジンの場合10〜30μ、
ディーゼルエンジンの場合20〜40μにまで、回動抵
抗の増大を来たりことなく縮少することが出来る。これ
を、被覆材をコーティングしていないクリアランス40
μのビスI・ンと、被覆材を]−ティングしたクリアラ
ンス20μのビス1〜ンを例にとって確認すれば、第5
図に示すように両者の抵抗損失は殆んど陸がなく、被覆
材をコーティングした場合、ビス1ヘンクリアランスを
半減させ得ることがわかる。
However, the current clearance for screws 1 to 1 is for the diameter,
In other words, the difference between the cylinder inner diameter and piston outer diameter is 30 to 60μ for gasoline engines and 4μ for diesel engines.
0 to 200μ, but in the case of a piston coated with a coating material, in the case of a gasoline engine, it is 10 to 30μ,
In the case of a diesel engine, the rotational resistance can be reduced to 20 to 40μ without any increase in rotational resistance. Clearance 40 without coating material
If we take as an example the screws I and N with a clearance of 20μ and the covering material, we can see that the fifth
As shown in the figure, there is almost no resistance loss between the two, and it can be seen that by coating with a covering material, the bis-1 hem clearance can be halved.

尚、被覆剤をコーティングしたピストンであっても、ク
リアランスOμの場合は抵抗損失が大きい。
Note that even if the piston is coated with a coating material, the resistance loss will be large if the clearance is Oμ.

ここで、このテストにおける被覆剤は、フッ素樹脂粉末
26重B%、鱗片状アルミニウム30重囲%、エポキシ
樹脂/14重洛%のものを225℃で30分の熱硬化を
行ったもので、表面粗さは2〜3μである。また、使用
エンジンは2.O,gのガソリンエンジン、である。
Here, the coating material used in this test was a mixture of 26% fluororesin powder, 30% scaly aluminum, and 14% epoxy resin, which was heat-cured at 225°C for 30 minutes. The surface roughness is 2-3μ. Also, the engine used is 2. It is a gasoline engine of O.g.

即ち、被覆材をコーティングしたビス1ヘンについて(
ま、ラップ運転による初期摩耗ににつで、ガソリンエン
ジンの場合10〜30μ、ディーゼルエンジンの場合2
0〜40μのR適ビス1〜ンクリアランスが得られれば
に<、しかも、この初期摩耗時にビス1−ンスカート部
の最適プロフィルが得られればJ:い。これが得られる
にうにコーティング時の表面粗さが調整される。
In other words, for bis-1-hen coated with coating material (
Well, due to initial wear due to lap operation, it is 10 to 30μ for gasoline engines and 2μ for diesel engines.
If an R-appropriate screw clearance of 0 to 40μ can be obtained, and if an optimum profile of the screw skirt can be obtained during this initial wear. To achieve this, the surface roughness during coating is adjusted.

第6図は、被覆材のコーティング時の表面粗さとラップ
運転による初1tllli耗の関係を示すもので、ガソ
リンエンジン及びディーゼルエンジンの夫々について一
気筒当りの排気量に応じて一定の幅がある。今、現状の
ビス1〜ンについてピストンクリアランスがOμになる
ように被覆材をコーティングし、これをラップ運転によ
る初期摩耗によって上、i[!最適ビス1〜ンクリアラ
ンスを得るものとする。
FIG. 6 shows the relationship between the surface roughness during coating of the coating material and the initial wear due to lap operation, and there is a certain range depending on the displacement per cylinder for both gasoline engines and diesel engines. Now, coating material is coated so that the piston clearance becomes Oμ for the current screws 1 to 1, and this is coated with a coating material so that the piston clearance becomes Oμ. The optimum screw clearance shall be obtained.

先ず、ガソリンエンジンの場合、現状のピストンクリア
ランスが30〜60μ(直径分)であるから、コート厚
さは15〜30μ〈半径分)となり、これを最適クリア
ラン10〜30μ(直径分)となるまで摩耗させるには
、摩耗量は5へ・15rl(半径分)で、残存]−1〜
厚さは10〜15μ〈半径分)となる。この摩耗量を得
るには、第6図の点a、1〕で示すように、コーティン
グ時の表面粗ざを約7〜20μに調整すればよい。また
、ディーげルエンジンの場合は、現状のピストンクリア
ランス40〜200μ(直径分)であるから、1−1〜
厚さは20〜100μ(半径分)となり、これを最適ク
リアランス20〜40μ(直径分)まで摩耗させるには
、10〜20μ(半径分)の摩耗量が必要で、残存コー
ト厚さは10〜80μ(半径分)となる。この摩耗量を
得るには、第6図の点c、dで示すように、コーディン
グ時の表面粗さを約10〜12μに調整すればJ:い。
First, in the case of a gasoline engine, the current piston clearance is 30 to 60μ (diameter), so the coating thickness is 15 to 30μ (radius), and this is applied until the optimum clearance is 10 to 30μ (diameter). To wear out, the amount of wear is 5 to 15 rl (radius), remaining] -1 ~
The thickness is 10 to 15μ (radius). In order to obtain this amount of wear, the surface roughness at the time of coating may be adjusted to about 7 to 20 microns, as shown at point a, 1] in FIG. In addition, in the case of Diegel engines, the current piston clearance is 40 to 200μ (diameter), so 1-1 to
The thickness is 20-100μ (radius), and in order to wear this to the optimum clearance of 20-40μ (diameter), a wear amount of 10-20μ (radius) is required, and the remaining coat thickness is 10-20μ (radius). It becomes 80μ (radius). In order to obtain this amount of wear, the surface roughness at the time of coating should be adjusted to about 10 to 12μ, as shown at points c and d in FIG.

これを綜合すれば、ばらつきを考慮して、被覆材のコー
ティング時に、ツーl−厚さを15μ以上、表面粗さを
5〜20 uの範囲に調整J゛ればよいことになり、こ
の表面粗さの範囲においては2.5μ以。
Taking all of this into consideration, when coating the coating material, it is only necessary to adjust the tool thickness to 15μ or more and the surface roughness to a range of 5 to 20μ, and this surface The roughness range is 2.5μ or more.

、1−(半径分)被覆材が摩耗するため、ピストンス7
J−1一部の最適プロフィルも形成することができる。
, 1-(radius) Because the coating material wears, the piston 7
J-1 partial optimal profiles can also be created.

尚、」−配テスト条件はフッ素樹脂粉末26@邑%、鱗
片状アルミニウム30車聞%、エポキシ樹脂44重量%
の被覆材を225°Cで30分の熱硬化を行ったもので
、また、各エンジンのラップ運転は、各エンジンに応じ
て無負荷から全負荷に変化させながら20時間行ったも
のである。上記のJ:うに表面粗さを調輔された被rH
’tAは、第7゜8図に示すように10時間のラップ運
転にJ:り初期摩耗が略完了し、以復は殆んど摩耗しな
い。ここで、第7.8図の実験データは、いずれもフッ
素樹脂粉末26重用%、鱗片状アルミニウム30重量%
、1ボキシ樹脂44重醋%の被覆材について225°C
130分の熱硬化を行なったもので、第7図は、1.5
1のガソリンエンジンで、3500RPlvl、3/4
負荷、10時間のラップ運転を行なった場合、第8図は
、3.OJ2.のディーゼルエンジンで、2500RP
’M、3/4負荷、10時間のラップ運転を行なった場
合である。
Furthermore, the test conditions were 26% fluororesin powder, 30% aluminum flakes, and 44% epoxy resin by weight.
The coating material was thermally cured at 225°C for 30 minutes, and each engine was lapped for 20 hours while changing from no load to full load depending on each engine. Above J: Sea urchin surface roughness adjusted rH
As shown in Figure 7.8, the initial wear is almost complete after 10 hours of lapping operation, and there is almost no wear thereafter. Here, the experimental data shown in Figure 7.8 are 26% by weight of fluororesin powder and 30% by weight of scaly aluminum.
, 225°C for 1 boxy resin 44% coating material
Figure 7 shows 1.5 after heat curing for 130 minutes.
1 gasoline engine, 3500RPlvl, 3/4
In the case of 10 hours of lap operation under load, Fig. 8 shows 3. OJ2. Diesel engine, 2500RP
This is a case where lap operation was performed for 10 hours at M, 3/4 load.

次に、以上のような検討結果に基づいて、具体的実施例
について行なった被覆材の耐久性(運転118間に対J
る摩耗量の変化)、及び騒音の継時変化の1イ「認デス
1−の結集を説明する。ここでは、被覆材がフッ素樹脂
粉末26宙吊%、鱗片状アルミニウム30ffiω%、
エポキシ樹脂44粗母%で、熱硬化条件が225℃、3
0分の第1実施例Aと、フッ素樹脂粉末15重用%、鱗
片状アルミニウム34 jllIj FJ−%、エポキ
シ4fii 脂51 fi 量%、で、熱硬止糸(!1
か1−2第1実施例Aと同様の第2実施例Bと、二硫化
モリブデン20量%、鱗片状アルミニウム25千m%、
エポキシ樹脂55坩量%で、熱硬化条件が180℃、3
0分の従来例について比較した。
Next, based on the above study results, the durability of the coating material (during operation 118 vs.
We will explain the convergence of the changes in the amount of wear (changes in the amount of wear caused by the wear and tear) and the changes in noise over time.Here, the coating material is made of 26% suspended fluororesin powder, 30ffiω% flaky aluminum,
The epoxy resin is 44%, and the heat curing conditions are 225℃, 3
1st Example A of 0 minutes, fluororesin powder 15 weight%, scaly aluminum 34%, epoxy 4fii fat 51%, thermosetting thread (!1
or 1-2 Second Example B similar to First Example A, 20% by weight of molybdenum disulfide, 25,000 m% of scaly aluminum,
Epoxy resin 55% basis weight, heat curing conditions 180℃, 3
A comparison was made regarding the conventional example of 0 minutes.

第ε)図は、テスト開始時のビス[−ンクリアランスが
Oμ、被覆材のコート厚さが20μ、表面粗さが2〜3
μで、1.5ilのガソリンエンジンについて3000
PPM、全負荷運転を行った場合の結果を示すもので、
実茄例A、Bは従来例に比較してともに摩耗量が著しく
少く、しかも、運転開始後、短時間で摩耗量が殆んど変
化しなくなる。
Figure ε) shows that the screw clearance at the start of the test is Oμ, the coating thickness of the coating material is 20μ, and the surface roughness is 2 to 3.
μ, 3000 for a 1.5il gasoline engine
PPM, which shows the results when operating at full load.
The amount of wear in the actual eggplants A and B is significantly smaller than that of the conventional example, and moreover, the amount of wear hardly changes within a short period of time after the start of operation.

また、第10図は、テスト開始時のピストンクリアラン
スが10μ、被覆材のコート厚さが35μ、表面粗さが
2〜3μで、3.0!のディーゼルエンジンについて3
800RPM、全負荷の運転を行った場合で、第9図の
場合と同様の結果である。
Also, in Fig. 10, the piston clearance at the start of the test was 10μ, the coating thickness of the coating material was 35μ, the surface roughness was 2 to 3μ, and 3.0! About the diesel engine 3
The results are similar to those shown in FIG. 9 when operating at 800 RPM and full load.

更に、第11図は、ビス]〜ンクリアランスがOμ(非
コ−1〜の従来例は170μ)、被覆材の表面粗さが1
5μの状態から運転を開始した場合の騒音レベルの杼時
変化を示づもので、2.51のディーゼルエンジンにつ
いて3000PPM、全負荷の運転を行った場合である
。その結果、従来例は極(短い走行距離で騒音レベルが
非コー1−の場合と同じレベルに達するが、実施例A、
Bはどもに低レベルに保持される。
Furthermore, Fig. 11 shows that the screw clearance is 0μ (the conventional example of non-cone is 170μ) and the surface roughness of the coating material is 1
This shows the change in the noise level over time when operation is started from a state of 5μ, and is a case where a 2.51 diesel engine is operated at 3000PPM and full load. As a result, in the conventional example, the noise level reaches the same level as in the case of the non-coal type (over a short traveling distance), but in the example A,
B is both held at a low level.

1ス上のように本発明によれば、レシプロエンジンのピ
ストンにおいて、1習動抵抗の増大を来たすことなくピ
ストンクリアランスを縮少させることができると其に、
その最適ピストンクリアランス及びビス1〜ンス力−ト
部の最適プロフィルが短時間のラップ運転により得られ
、しかも長期間保持されることになる。これにより、ス
ラップ音等の低減効果が長期間相持されると共に、潤滑
油消費量が少なく、信頼性の高いビス1〜ンが実現され
る。
As mentioned above, according to the present invention, it is possible to reduce the piston clearance in the piston of a reciprocating engine without causing an increase in the learning resistance.
The optimum piston clearance and the optimum profile of the screw force section can be obtained by a short lap operation and will be maintained for a long period of time. As a result, the effect of reducing slap noise and the like can be maintained for a long period of time, and a highly reliable screw 1 with low lubricant consumption can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施したビス1ヘンの一部縦断面図、
第2図は第1図における被覆材の拡大縦断面図、第3図
は被覆材へのフッ素樹脂粉末添加働ど耐摩耗14の関1
系を示すグラフ、第4図は被覆材の熱硬化温度と耐摩耗
性の関係を示J−グラフ、第5図は被Ya材をコーティ
ングしたピストンの摺動抵抗を示づグラフ、第6図は被
覆材の表面粗さと摩耗量の関係を示すグラフ、第7,8
国は被覆材の初期摩耗の状態を示すグラフ、第9,10
図は本発明の実施例と従来例の耐久性を比較するグラフ
、第11図は同じく騒音レベルを比較するグラ−)であ
る。 1・・・ビス1〜ン、2・・・スカー1へ部、4・・・
被覆材、5・・耐熱(11樹脂、6・・・鱗片状アルミ
ニウム、7・・・フッ素樹脂粉末 出願人   東洋]二業株式会社 第1図 1 第2図 1(2) kさ1石疋、イし58 gl−Cノ 第5図 と1ストン又力−トー一度(@C) 第6図 表面和jC声) 第7図     第8図 1お9間(h) 第10図 運転時間(h) 第11図 走行路M(X10’km) −307−
FIG. 1 is a partial longitudinal cross-sectional view of a bis-1 hem in which the present invention is implemented;
Fig. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of the coating material in Fig. 1, and Fig. 3 shows the relationship between wear resistance 14 due to the addition of fluororesin powder to the coating material.
Graph showing the system, Figure 4 is a J-graph showing the relationship between heat curing temperature and wear resistance of the coating material, Figure 5 is a graph showing the sliding resistance of a piston coated with Ya material, Figure 6 7 and 8 are graphs showing the relationship between the surface roughness of the coating material and the amount of wear.
The country has graphs showing the state of initial wear of the covering material, Nos. 9 and 10.
The figure is a graph comparing the durability of the embodiment of the present invention and the conventional example, and FIG. 11 is a graph comparing the noise level as well. 1...Bis 1~n, 2...Scar 1 part, 4...
Covering material, 5... heat resistant (11 resin, 6... scaly aluminum, 7... fluororesin powder applicant Toyo) Nigyo Co., Ltd. Fig. 1 Fig. 2 1 (2) , Ishi 58 gl-C Fig. 5 and 1 stone force - to once (@C) Fig. 6 surface sum jC voice) Fig. 7 Fig. 8 between 1 and 9 (h) Fig. 10 Operating time ( h) Figure 11 Travel route M (X10'km) -307-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)耐熱性樹脂35〜75重量%中に鱗片状アルミニ
ウム10〜40重量%とフッ素樹脂粉末15〜55重量
%とを分散させてなる被覆材がスカート部外表面に層厚
15μ以上ぐ焼付は被覆されており、且つこの被覆材の
表面粗さが5〜20μに調節されていることを特徴とす
るエンジンのピストン。
(1) A coating material made by dispersing 10-40% by weight of flaky aluminum and 15-55% by weight of fluororesin powder in 35-75% by weight of a heat-resistant resin is baked onto the outer surface of the skirt in a layer thickness of 15 μm or more. 1. An engine piston, characterized in that the piston is coated with a surface roughness of the coating material adjusted to 5 to 20μ.
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