(57)【要約】【課題】より簡易に、ピストンピン孔の内部やピストンボス部に陽極酸化皮膜を形成することができる、内燃機関用ピストンの製造方法を提供すること。【解決手段】ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成された、ピストン基材を用意する工程と、前記ピストンピン孔に接続した導入流路から前記ピストンピン孔に電解液を導入して、前記筒状のスカート部の内部へと前記電解液を流入させ、かつ前記スカート部の前記他方の端部から前記電解液を流出させつつ、前記ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する工程と、を有する、内燃機関用ピストンの製造方法。【選択図】図１
2020041525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成された、ピストン基材を用意する工程と、
前記ピストンピン孔に接続した導入流路から前記ピストンピン孔に電解液を導入して、前記筒状のスカート部の内部へと前記電解液を流入させ、かつ前記スカート部の前記他方の端部から前記電解液を流出させつつ、前記ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する工程と、
を有する、内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項２】
前記陽極酸化処理する工程において、前記流出させた前記電解液を前記ピストンピン孔に再度導入する、請求項１に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項３】
前記ピストン基材は、前記ピストンピン孔に連通した貫通孔を有するピストンボス部を有し、
前記陽極酸化処理する工程において、前記ピストンボス部が有する前記貫通孔の内面を陽極酸化処理する、
請求項１または２に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項４】
前記陽極酸化処理する工程の後に、二次電解によりモリブデン硫化物を析出させる工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項５】
前記ピストン基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を材料とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用ピストンの製造方法。
【請求項６】
ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成された、内燃機関用のピストンであって、
前記ピストンピン孔は、その内面に陽極酸化皮膜を有し、
前記ピストンピン孔がその内面に有する陽極酸化皮膜は、膜厚の最大厚さと最少厚さとの差が２μｍ以下である、内燃機関用ピストン。
【請求項７】
前記陽極酸化皮膜は、モリブデン硫化物を含む、請求項６に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項８】
ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成されたピストン基材の、前記ピストンピン孔に接続され、前記ピストンピン孔に電解液を導入して、前記筒状のスカート部の内部へと前記電解液を流入させる、導入流路と、
陰極と、
前記ピストンピン孔の内面と前記陰極との間に電圧を印加する電圧印加部と、
を有する、内燃機関用ピストンの製造装置。
【請求項９】
前記スカート部の前記他方の端部から流出した前記電解液を回収する電解液回収部と、
前記電解液回収部が回収した前記電解液を前記導入流路へと導いて前記ピストンピン孔に再導入させるポンプ部と、
を有する、請求項８に記載の内燃機関用ピストンの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関用ピストンの製造方法、内燃機関用ピストンおよび内燃機関用ピストンの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム（Ａｌ）系合金の陽極酸化皮膜（アルマイトともいう。）は、非常に硬質であり、かつ、広い温度域で耐食性および耐摩耗性に優れるという特性を有する。上記陽極酸化皮膜は、内燃機関のピストン（以下、単に「ピストン」というときは、内燃機関用のピストンを意味する。）などの、高い強度および遮熱性が要求される用途に使用されることがある。
【０００３】
ピストンは、燃焼される燃料と接するピストンヘッドと、ピストンヘッドよりもクランク側に延在する筒状のスカート部と、を有する。スカート部の側面には、一対のピストンピン孔が形成され、ピストンピン孔に挿通されたピストンピンにより、クランクと接続するコンロッドをスカート部の内部に形成された中空部で保持する。また、スカート部の内部には、ピストンピンを保持するための軸受けであるピストンボス部が形成されることがある。
【０００４】
陽極酸化皮膜は、高い強度および遮熱性を有することから、ピストンヘッドの燃料と接する面に形成される（特許文献１など）。一方で、ピストンピンの摺動によるピストンピン孔の内部の摩耗や、ピストンヘッドの頂部から伝達された熱によるピストンボス部の変形などを抑制するため、ピストンピン孔の内部やピストンボス部にも陽極酸化皮膜を形成することが提案されている（特許文献２および特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１９０９５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９３号公報
【特許文献３】特開平８−２８３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ピストンの耐久性を高める観点から、ピストンピン孔の内部やピストンボス部に陽極酸化皮膜を形成することは有用である。しかし、特許文献２および特許文献３に記載の方法でピストンピン孔の内部やピストンボス部に陽極酸化皮膜を形成しようとすると、陽極酸化皮膜を形成すべきではない領域に形成された陽極酸化皮膜の除去や、マスキングによる上記領域への陽極酸化皮膜の形成の防止などを行う必要があり、陽極酸化処理に手間およびコストがかかっていた。
【０００７】
本開示の目的は、より簡易に、ピストンピン孔の内部やピストンボス部に陽極酸化皮膜を形成することができる、内燃機関用ピストンの製造方法、当該方法により製造された内燃機関用ピストン、および当該方法を実施するための内燃機関用ピストンの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様に係る内燃機関用ピストンの製造方法は、ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成された、ピストン基材を用意する工程と、前記ピストンピン孔に接続した導入流路から前記ピストンピン孔に電解液を導入して、前記筒状のスカート部の内部へと前記電解液を流入させ、かつ前記スカート部の前記他方の端部から前記電解液を流出させつつ、前記ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する工程と、を有する。
【０００９】
また、一態様に係る内燃機関用ピストンは、ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成された、内燃機関用のピストンであって、前記ピストンピン孔は、その内面に陽極酸化皮膜を有し、前記ピストンピン孔がその内面に有する陽極酸化皮膜は、膜厚の最大厚さと最少厚さとの差が２μｍ以下である。
【００１０】
また、一態様に係る内燃機関用ピストンの製造装置は、ピストンヘッドと、一方の端部が前記ピストンヘッドに接続されて閉鎖され、かつ他方の端部が開放された筒状のスカート部と、を有し、前記スカート部の側面に一対のピストンピン孔が形成されたピストン基材の、前記ピストンピン孔に接続され、前記ピストンピン孔に電解液を導入して、前記筒状のスカート部の内部へと前記電解液を流入させる、導入流路と、陰極と、前記ピストンピン孔の内面と前記陰極との間に電圧を印加する電圧印加部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、より簡易に、ピストンピン孔の内部やピストンボス部に陽極酸化皮膜を形成することができる、内燃機関用ピストンの製造方法、当該方法により製造された内燃機関用ピストン、および当該方法を実施するための内燃機関用ピストンの製造装関が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第一の実施形態に関する内燃機関用ピストンの製造方法の、例示的な工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は、第一の実施形態に関するピストン基材の例示的な構成を示す部分断面図である。
【図３】図３は、第一の実施形態において陽極酸化処理を行う様子を示す模式図である。
【図４】図４は、第二の実施形態に関する内燃機関用ピストンの、例示的な断面図である。
【図５】図５は、第三の実施形態に関する内燃機関用ピストンの製造装置の、例示的な模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の複数の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。
【００１４】
［内燃機関用ピストンの製造方法］
図１は、第一の実施形態に関する内燃機関用ピストンの製造方法の、例示的な工程を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に関する方法は、ピストン基材を用意する工程（工程Ｓ１１０）と、ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する工程（工程Ｓ１２０）と、モリブデン硫化物を析出させる工程（工程Ｓ１３０）と、を有する。
【００１６】
（ピストン基材を用意する工程（工程Ｓ１１０））
本工程では、ピストン基材を用意する。
【００１７】
上記ピストン基材は、製造しようとするピストンと略同一の形状を有するピストン基材であればよい。図２は、上記ピストン基材の例示的な構成を示す部分断面図である。図２に示すように、ピストン基材２００は、頂部２０２および外周面２０４を有するピストンヘッド２１０と、筒状の壁状部材であるスカート部２２０と、を有する。スカート部２２０は、上記筒状の形状の一方の端部２２２がピストンヘッド２１０に接続されて閉鎖され、一方で、他方の端部２２４は開放された、中空形状を有する。また、スカート部２２０の側面には、一対のピストンピン孔２３０が互いに対向する位置に開口している。一対のピストンピン孔２３０は、いずれもピストンヘッド２１０とスカート部２２０とによって形成される中空部２４０に接続しており、かつ、いずれもピストンピンを挿通可能な内径を有する。また、ピストン基材２００は、ピストンピン孔２３０に接したスカート部２２０の内面に、ピストンピン孔２３０に挿通されたピストンピン（不図示）を支持するための肉厚のピストンボス部２５０を有する。ピストンボス部２５０は、ピストンピン孔２３０と中空部２４０とを連通する、ピストンピン孔２３０の一部を構成する貫通孔を有する。
【００１８】
スカート部２２０は、ピストンピン孔２３０の周囲の外表面に、ピストンピン孔２３０の外周に沿って環状またはＣ字状などの形状に形成された突起を有してもよい。当該突起は、後の工程においてピストンピン孔２３０に導入流路を接続するとき、留め輪を嵌めるために使用することができる。
【００１９】
なお、ピストンヘッド２１０は、ピストンリング溝２０６を備えていてもよく、このとき、たとえばピストンリング溝２０６はトップリング溝２０６ａ、セカンドリング溝２０６ｂおよびオイルリング溝２０６ｃの３つの溝とすることができる。
【００２０】
また、ピストンヘッド２１０は、図２に示すように、頂部２０２の中央部を含む領域に凹溝状の窪みである燃焼室２６０が凹設されていてもよい。燃焼室２６０の形状は、浅皿型、リエントラント型、トロイダル型、およびバスタブ型などの公知の形状とすることができる。ピストンヘッド２１０は、燃焼室２６０を備えるとき、ピストン（特には燃焼室２６０）を冷却するためのオイルを導入する環状の空洞部であるオイルギャラリ２７０を、燃焼室２６０の周囲に有してもよい。
【００２１】
ピストン基材２００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を材料として形成される。ピストン基材２００は、これらの材料からなる母材を鋳造または鍛造するなどの公知の方法で作製することができる。なお、ピストン基材２００は、複数の部品が複合してなってもよいし、単一の部品として一体的に構成されていてもよい。ピストン基材２００が複数の部品からなる場合、少なくともピストンピン孔２３０の内面がアルミニウムまたはアルミニウム合金を材料として形成される限りにおいて、それぞれの部品の材料は同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００２２】
（ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する工程（工程Ｓ１２０））
本工程では、上記用意されたピストン基材２００の、ピストンピン孔２３０の内面を陽極酸化処理する。
【００２３】
本実施形態において、図３に示すように、一対のピストンピン孔２３０のそれぞれに絶縁性のホース（導入流路）３２０を接続して、ホース３２０から直接にピストンピン孔２３０の内部に電解液を導入する。導入された電解液は、ピストンピン孔２３０の内面、特にはピストンボス部２５０の貫通孔の内面に接しながらピストンピン孔２３０の内部を流通し、中空部２４０を通過してスカート部２２０の他方の端部２２４からピストン基材２００の外部へと流出する。
【００２４】
上記ピストン基材２００の外部へと流出した電解液は、ポンプなどによりホース３２０へと導かれて、ホース３２０からピストンピン孔２３０の内部に再導入されてもよい。このようにして、電解液を循環させながら陽極酸化処理を行うことで、電解液の使用量の増大を抑制することができる。
【００２５】
ホース３２０は、絶縁性であり、かつ、酸性である電解液に対する耐性を有する材料から形成されていればよい。たとえば、ホース３２０は、シリコーンゴムから形成されていればよい。
【００２６】
また、ホース３２０は、少なくともピストンピン孔２３０に接続する端部において、その内径がピストンピン孔２３０の開口径と略同一である。
【００２７】
ホース３２０の上記接続する端部は、スナップリングなどの留め輪３２２でピストンピン孔２３０の開口に接して固定されればよい。あるいは、ホース３２０の上記接続する端部は、ピストンピン孔の直径よりホースの直径を若干大きくし、導入される電解液の水圧で離脱しないが、人または機械によって脱離させることが可能な程度でピストンピン孔２３０の周囲のスカート部２２０の外周面に向かって付勢されて、上記スカート部２２０の外周面に仮固定されてもよい。
【００２８】
電解液は、硫酸その他の無機酸および有機酸などを含有する従来公知の電解液であればよい。電解液の流量は、流通する電解液がピストンピン孔２３０、特にはピストンボス部２５０の貫通孔の内面のうち全面に接触できる程度であればよく、ピストンピン孔２３０の内部に電解液を充満させることができる程度であることが好ましい。たとえば、電解液の流量は、５Ｌ／ｍｉｎ以上６０Ｌ／ｍｉｎ以下であればよい。
【００２９】
陽極酸化処理は、ピストンピン孔２３０の内部の内部に電解液を導入して流通させた状態で、ピストンピン孔２３０の内面の内面と、上記流通する電解液に接触させた陰極と、の間に電圧を印加し、通電させることにより、行うことができる。これにより、ピストンピン孔２３０の内面に、陽極酸化皮膜が形成される。上記印加される電圧は、たとえば１０Ｖ以上１００Ｖ以下であればよく、このときの電流密度は、たとえば０．０５Ａ／ｄｍ２以上３０Ａ／ｄｍ２以下であればよい。
【００３０】
（モリブデン硫化物を析出させる工程（工程Ｓ１３０））
上記陽極酸化処理する工程（工程Ｓ１２０）の後に、二次電解によりモリブデン硫化物（ＭｏＳ２）を析出させる工程（工程Ｓ１３０）を設けてもよい。
【００３１】
二次電解は、上記陽極酸化処理により形成された陽極酸化皮膜に、二次電解用の電解液が接触した状態で、上記形成された陽極酸化皮膜と、二次電解用の電解液に接触させた陰極と、の間に電圧を印加し、通電させることにより、行うことができる。
【００３２】
このとき、上記陽極酸化処理する工程（工程Ｓ１２０）と同様に、一対のピストンピン孔２３０のそれぞれに絶縁性のホース（導入流路）を接続して、上記ホースから直接にピストンピン孔２３０の内部に上記二次電解用の電解液を導入してもよい。また、ピストンピン孔２３０の内部に導入されてピストン基材２００の外部へと流出した上記二次電解用の電解液を、ポンプなどによりホースへと導いて、ホースからピストンピン孔２３０の内部に再導入してもよい。
【００３３】
上記二次電解用の電解液は、テトラチオモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＭｏＳ４）を溶解させた水溶液などの、モリブデン硫化物を析出させるための公知の電解液であればよい。
【００３４】
上記二次電解用の電解液の流量は、流通する電解液がピストンピン孔２３０の内面のうち全面に接触できる程度であればよく、ピストンピン孔２３０の内部に電解液を充満させることができる程度であることが好ましい。たとえば、上記二次電解用の電解液の流量は、１Ｌ／ｍｉｎ以上６Ｌ／ｍｉｎ以下であればよい。
【００３５】
このとき、二次電解は、ピストンピン孔２３０の内部に電解液を導入して流通させた状態で、ピストンピン孔２３０の内面と、上記流通する電解液に接触させた陰極と、の間に電圧を印加し、通電させることにより、行う。上記印加される電圧は、たとえば１Ｖ以上６０Ｖ以下であればよく、このときの電流密度は、たとえば０．０５Ａ／ｄｍ２以上１０Ａ／ｄｍ２以下であればよい。
【００３６】
二次電解は、上記陽極酸化処理する工程（工程Ｓ１２０）と同様に、一対のピストンピン孔２３０のそれぞれに絶縁性のホース（導入流路）を接続して、ホースから直接にピストンピン孔２３０の内部に二次電解用の電解液を導入しながら行ってもよい（図３参照）。これにより、ピストンピン孔２３０の内面に形成された陽極酸化皮膜に、モリブデン硫化物が析出する。
【００３７】
また、上記ピストン基材２００の外部へと流出した二次電解用の電解液は、ポンプなどにより上記ホースへと導かれて、上記ホースからピストンピン孔２３０の内部に再導入されてもよい。このようにして、電解液を循環させながらモリブデン硫化物の析出を行うことで、電解液の使用量の増大を抑制することができる。
【００３８】
このようにして、陽極酸化皮膜が有するポア中にモリブデン硫化物を析出させることにより、ピストンピン孔１３０の内面およびピストンボス部１５０の貫通孔１５２の内面の耐摩耗性をより高めることができる。また、これにより、ピストンピン孔１３０の内面、特にはピストンボス部１５０の貫通孔の内面の潤滑性をより高め、特に内燃機関の最大燃焼圧力を高めたときなどにおける、上記内面への亀裂の発生を抑制でき、燃費を改善でき、かつ、排ガスへの不純物の混入を抑制することができる。
【００３９】
（効果）
上述の方法で内燃機関用ピストンを製造すると、ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する際に、上記内面に選択的に陽極酸化皮膜を形成させることができる。そのため、陽極酸化皮膜を形成すべきではない領域に形成された陽極酸化皮膜の除去や、マスキングによる上記領域への陽極酸化皮膜の形成の防止などが、不要となるかまたはこれらの作業量を顕著に減少させることができ、内燃機関用ピストンの製造をより容易に、より廉価で、かつより短時間で行うことができる。
【００４０】
また、上述の方法で内燃機関用ピストンを製造すると、ピストンピン孔の内面を陽極酸化処理する際の、電解液の供給などの調整が容易であるため、より均一な膜厚を有する陽極酸化皮膜をこれらの内面に形成させることができる。
【００４１】
［内燃機関用ピストン］
図４は、第二の実施形態に関する内燃機関用ピストンの、例示的な断面図である。
【００４２】
本実施形態に関する内燃機関用ピストン４００は、第一の実施形態のピストン基材を用意する工程（Ｓ１１０）で用意したピストン基材２００と略同一の形状を有する。具体的には、図２に示すように、本実施形態に関する内燃機関用ピストン４００は、頂部４０２および外周面４０４を有するピストンヘッド４１０と、筒状の壁状部材であるスカート部４２０と、を有する。スカート部４２０は、上記筒状の形状の一方の端部４２２がピストンヘッド４１０に接続されて閉鎖され、一方で、他方の端部４２４は開放された、中空形状を有する。また、スカート部４２０の側面には、一対のピストンピン孔４３０が互いに対向する位置に開口している。ピストンピン孔４３０は、いずれもピストンヘッド４１０とスカート部４２０とによって形成される中空部４４０に接続しており、かつ、いずれもピストンピンを挿通可能な内径を有する。また、内燃機関用ピストン４００は、ピストンピン孔４３０に接したスカート部４２０の内面に、ピストンピン孔４３０に挿通されたピストンピンを支持するための肉厚のピストンボス部４５０を有する。ピストンボス部４５０は、ピストンピン孔４３０と中空部４４０とを連通する、ピストンピン孔２３０の一部を構成する貫通孔を有する。
【００４３】
また、本実施形態においても、ピストンヘッド４１０は、ピストンリング溝４０６を備えていてもよく、このとき、たとえばピストンリング溝４０６はトップリング溝４０６ａ、セカンドリング溝４０６ｂおよびオイルリング溝４０６ｃの３つの溝とすることができる。また、本実施形態においてもピストンヘッド４１０は、頂部４０２の中央部を含む領域に凹溝状の窪みである燃焼室４６０が凹設されていてもよい。ピストンヘッド４１０は、燃焼室４６０を備えるとき、ピストン（特には燃焼室４６０）を冷却するためのオイルを導入する環状の空洞部であるオイルギャラリ４７０を、燃焼室４６０の周囲に有してもよい。
【００４４】
一方で、本実施形態に関する内燃機関用ピストン４００は、ピストンピン孔４３０の内面、特にはピストンボス部４５０の貫通孔の内面に陽極酸化皮膜４３０ａを有する。
【００４５】
陽極酸化皮膜４３０ａは、上記内面に形成された従来の陽極酸化皮膜と比較して、より均一な膜厚を有する。たとえば、陽極酸化皮膜４３０ａは、その膜厚の最大厚さと最少厚さとの差が２μｍ以下であり、好ましくは１．３μｍ以下である。なお、上記膜厚は、公知の膜厚計（株式会社フィッシャー・インストルメンツより入手可能な、ＤＵＡＬＳＣＯＰＥ  ＭＰ０Ｒ（「デュアルスコープ」はＨｅｌｍｕｔ  Ｆｉｓｃｈｅｒ社の登録商標）など）で測定された厚さとすることができる。
【００４６】
（効果）
上記内燃機関用ピストンは、上述した方法で製造することができる。上記内燃機関用ピストンは、ピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面に形成された陽極酸化処理の膜厚がより均一であり、耐久性がより高い。
【００４７】
［内燃機関用ピストンの製造装置］
図５は、第三の実施形態に関する内燃機関用ピストンの製造装置の、例示的な模式図である。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態に関する内燃機関用ピストンの製造装置５００は、第一の実施形態のピストン基材を用意する工程（Ｓ１１０）で用意したピストン基材２００を保持する保持部５１０と、保持部５１０に保持されたピストン基材２００が有するピストンピン孔２３０に接続されてピストンピン孔の内部に直接に電解液を導入するための絶縁性のホース（導入流路）５２０と、電解液を収容する電解液槽（電解液回収部）５３０と、電解液槽５２０の内部に収容された電解液を排出する排出流路５４０と、排出流路５５０から排出された電解液をホース５２０へと導くポンプ部５５０と、電圧印加部５６０と、電解液槽５２０の内部に配置された陰極５６２と、を有する。
【００４９】
保持部５１０は、電解液槽５３０の上方でピストン基材２００を保持する。具体的には、保持部５１０は、ピストン基材２００のピストンヘッドを把持して、ピストンヘッドが鉛直上方を向くようにして、電解液槽５３０の上方にピストン基材２００を配置させる。このとき、保持部５１０は、ピストン基材２００のスカート部２２０の底部側（ピストンヘッドとは反対側）の端部を含む領域が電解液槽５３０の内部の電解液に浸漬する位置に、ピストン基材２００を配置させる。保持部５１０は、たとえば多関節アーム（不図示）の先端に取り付けられ、陽極酸化処理されるべきピストン基材２００を電解液槽５３０の上方に移動させ、かつ陽極酸化処理されたピストン基材を電解液槽５３０の上方から後の工程へと移動させることができる。
【００５０】
ホース５２０は、ピストン基材２００が有する一対のピストンピン孔のそれぞれに接続されて、電解液をピストンピン孔の内部に直接に導入する。ホース５２０は、スナップリングなどの留め輪でピストンピン孔の開口に接して固定されてもよい。
【００５１】
電解液槽５３０は、電解液を収容する液槽である。電解液槽５３０は、ピストン基材２００のピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面を陽極酸化処理するために十分な量の電解液を収容できる容積を有すればよい。
【００５２】
排出流路５４０は、電界液槽５３０から電解液を排出する。排出流路５４０による電解液の排出量は、ホース５２０から一対のピストンピン孔のそれぞれの内部へ導入される電解液の流量と略同一である。
【００５３】
ポンプ部５５０は、排出流路５４０により電解液槽５３０から排出された電解液をホース５２０へと導く。
【００５４】
電圧印加部５６０は、電界液槽の内部に配置された陰極５６２、および陽極酸化処理されるべきピストン基材２００の両方に電気的に接続され、陰極５６２とピストン基材２００との間に電圧を印加する。
【００５５】
電圧印加部５６０は、ホース５２０から一対のピストンピン孔のそれぞれの内部へと電解液が導入され、ピストン基材２００の中空部を通過して外部へと流出した電解液が電解液槽５３０に到達し続けている状態で、陰極５６２とピストン基材２００との間に電圧を印加する。これにより、ピストンピン孔２３０の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面が陽極として作用し、陰極５６２との間に通電が生じて、ピストンピン孔２３０の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面が陽極酸化処理される。なお、図５では、電解液槽５３０の底部からピストン基材２００の方向に向けて延びるように陰極５６２が配置されているが、電解液槽５３０の内側面からピストン基材２００に対向して延びるように陰極５６２を配置してもよい。
【００５６】
ピストン基材２００から外部へと流出して電解液槽５２０に到達した電解液は、排出流路５４０から排出され、ポンプ部５５０によってホース５２０へと導かれ、ホース５２０から一対のピストンピン孔２３０のそれぞれの内部へと再導入される。このようにして、本実施形態では、電解液を循環させながら陽極酸化処理を行うことが可能である。
【００５７】
（効果）
上記内燃機関用ピストンの製造装置によれば、ピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面を陽極酸化処理する際に、上記内面に選択的に陽極酸化皮膜を形成させることができる。そのため、陽極酸化皮膜を形成すべきではない領域に形成された陽極酸化皮膜の除去や、マスキングによる上記領域への陽極酸化皮膜の形成の防止などが、不要となるかまたはこれらの作業量を顕著に減少させることができ、内燃機関用ピストンの製造をより容易に、より廉価で、かつより短時間で行うことができる。
【００５８】
上記内燃機関用ピストンの製造装置によれば、ピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面を陽極酸化処理する際の、電解液の供給などの調整が容易であるため、より均一な膜厚を有する陽極酸化皮膜をこれらの内面に形成させることができる。
【００５９】
［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態はそれぞれ本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な実施形態も可能であることは言うまでもない。
【００６０】
たとえば、上述の各実施形態では、ピストン基材および内燃機関用ピストンは、ピストンボス部を有していたが、ピストンボス部はなくてもよい。
【００６１】
また、上述の内燃機関用ピストンの製造装置は、生産ラインの下流側に、電解液の種類および電圧印加部による電圧印加の条件が異なるほかは上述した内燃機関用ピストンの製造装置５００と同様の構成を有する、二次電解用の装置が併設されていてもよい。
【００６２】
また、上述の各実施形態では特に図示および説明していないが、内燃機関用ピストンは、ピストンヘッドのトップリング溝および燃焼室などにも、陽極酸化皮膜を有してもよい。これらの陽極酸化皮膜は、上述した方法でピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔を陽極酸化処理する前に形成してもよいし、その後に形成してもよい。このとき、上述の内燃機関用ピストンの製造装置は、生産ラインの上流側または下流側に、ピストンヘッドのトップリング溝および燃焼室を陽極酸化処理するための装置が併設されていてもよい。
【実施例】
【００６３】
［実施例］
図３に示すように、ピストン基材にホースを接続し、一対のピストンピン孔のそれぞれから所定の流量で硫酸水溶液を導入した。ピストンピン孔のそれぞれに導入されて、ピストン基材の下部から排出された硫酸水溶液は、回収した後に、ポンプで上記一対のピストンピン孔のそれぞれへと導き、上記一対のピストンピン孔の内部へと再導入するように、循環させた。
【００６４】
この状態で、上記循環する硫酸水溶液と上記ピストン基材との間に電圧を印加したところ、５分後に、ピストンピン孔およびピストンボス部の貫通孔の内周に、平均厚みが1５μｍの陽極酸化皮膜が成長した。
【００６５】
上記一対のピストンピン孔のそれぞれから水を導入して上記ピストン基材の内面を洗浄した後、上記ピストン基材に別のホースを接続し、一対のピストンピン孔のそれぞれから所定の流量でモリブデン酸アンモニウムの水溶液を導入した。ピストンピン孔のそれぞれに導入されて、ピストン基材の下部から排出されたモリブデン酸アンモニウムの水溶液は、回収した後に、ポンプで上記一対のピストンピン孔のそれぞれへと導き、上記一対のピストンピン孔の内部へと再導入するように、循環させた。
【００６６】
この状態で、上記循環する硫酸水溶液と上記ピストン基材との間に電圧を印加した。その後、形成された陽極酸化皮膜を切断して観察したところ、モリブデン硫化物が陽極酸化皮膜のポア内に析出していた。
【００６７】
ピストンボス部の内面を含むように試験片を取出し、形成された陽極酸化皮膜の静摩擦係数を乾式のピンオンプレート法で測定したところ、０．１８だった。
【００６８】
また、上記試験片の、形成された陽極酸化皮膜の膜厚を１０か所で測定したところ、膜厚の最大厚さと最少厚さとの差が１μｍであった。
【００６９】
［比較例］
特許文献３に記載の方法で、ピストンの表面のうち陽極酸化皮膜を形成すべきではない部分にマスキング材によって隠蔽した上で陽極酸化処理を施した。
【００７０】
その後ピストンボス部の内面を含むように試験片を取出し、形成された陽極酸化皮膜の静摩擦係数を乾式のピンオンプレート法で測定したところ、０．１８だった。
【００７１】
また、上記試験片の、形成された陽極酸化皮膜の膜厚を１０か所で測定したところ、膜厚の最大厚さと最少厚さとの差が5μｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本開示によれば、ピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面を、従来よりも容易にかつ短時間で陽極酸化処理することができる。また、本開示の方法でピストンピン孔の内面およびピストンボス部の貫通孔の内面に形成された陽極酸化皮膜は、膜厚のばらつきがより少なく、歩留まりが少なく、かつ、耐久性が高くなると期待される。
【符号の説明】
【００７３】
２００  ピストン基材
２０２、４０２  頂部
２０４、４０４  外周面
２０６、４０６  ピストンリング溝
２０６ａ、４０６ａ  トップリング溝
２０６ｂ、４０６ｂ  セカンドリング溝
２０６ｃ、４０６ｃ  オイルリング溝
２１０、４１０  ピストンヘッド
２２０、４２０  スカート部
２２２、４２２  一方の端部
２２４、４２４  他方の端部
２３０、４３０  ピストンピン孔
２４０、４４０  中空部
２５０、４５０  ピストンボス部
２６０、４６０  燃焼室
２７０、４７０  オイルギャラリ
３２０  ホース（導入流路）
３２２  留め輪
４００  内燃機関用ピストン
４３０ａ  陽極酸化皮膜  
５００  内燃機関用ピストンの製造装置
５１０  保持部
５２０  ホース（導入流路）
５３０  電解液槽（電解液回収部）
５４０  排出流路
５５０  ポンプ部
５６０  電圧印加部
５６２  陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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