(57)【要約】  内燃機関を過酷な環境下で運転する場合においても、優れた潤滑性能を維持する。ピストンスカートの摺接面に、少なくとも樹脂材を含有する下地層（２４）と、該下地層（２４）上に、好ましくは、銀（Ａｇ）、銀合金、銅（Ｃｕ）又は銅合金からなる固体潤滑部（３０）を設ける。下地層（２４）と固体潤滑部（３０）には、金属繊維等からなる繊維状フィラー（２８）が、これら下地層（２４）及び固体潤滑部（３０）に跨るようにして存在する。
2014034177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内を往復動作する内燃機関用ピストン（１０）において、
ピストンスカート（１２）の摺接面に形成されて樹脂材（２６）を含む下地層（２４）と、
前記下地層（２４）上に形成される固体潤滑部（３０）と、
を有し、
さらに、前記下地層（２４）と前記固体潤滑部（３０）とに跨る繊維状フィラー（２８）を含むことを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【請求項２】
請求項１記載のピストン（１０）において、前記樹脂材（２６）を１００重量％とするとき、前記繊維状フィラー（２８）の含有量は１０〜６５重量％であることを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【請求項３】
請求項２記載のピストン（１０）において、前記固体潤滑部（３０）は、銀、銀合金、銅又は銅合金の少なくともいずれか１種からなることを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関にてシリンダ内を往復動作する内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、燃料が供給された内燃機関が発生する駆動力を回転駆動力に変換してタイヤを回転動作させ、これにより走行している。このような構成の自動車において、近時、内燃機関の燃料消費率（燃費）を向上させることが種々試みられている。燃料の消費量が低減するので、省エネルギ化となるとともに、地球環境保護に貢献し得るからである。【０００３】
そのような試みの１つとして、内燃機関のシリンダの内壁（ボア又はスリーブの内壁）と、該シリンダ内を往復動作するピストンとの摺動抵抗を低減することが挙げられる。摺動抵抗が小さい場合、ピストンが往復動作することが容易となる。このため、ピストンを往復動作させるための駆動力が小さくなり、ひいては燃料消費量が低減するからである。【０００４】
摺動抵抗を低減するべく、潤滑性に富む物質を含む層をシリンダの内壁又はピストンスカートに設け、これにより、内壁又はピストンスカートの潤滑性能を向上させることが知られている。例えば、本出願人は、国際公開第２０１１／１１５１５２号パンフレットにおいて、ピストンスカートの摺接面に条痕を形成するとともに、該条痕を銀、銀合金、銅又は銅合金からなる潤滑性の皮膜で被覆することを提案している。【０００５】
該国際公開第２０１１／１１５１５２号パンフレットに記載の通り、この種の皮膜と、ピストンスカートとの間に耐熱性樹脂材からなる中間層を介在すると、皮膜が中間層を介してピストンスカートに強固に接合するので好適である。なお、中間層をなす耐熱性樹脂材の具体例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン−６樹脂、ナイロン−６，６樹脂等が挙げられている。【０００６】
このように構成された内燃機関用ピストンでは、皮膜が存在することにより、シリンダの内壁（例えば、スリーブの内壁）とピストンスカートとの間に潤滑剤を良好に保持することができるとともに、摩擦熱が速やかに拡散ないし伝達されるようになるのでピストンスカートとシリンダの内壁との間に凝着が起こることを回避することができるという効果が得られる。
【発明の概要】
【０００７】
長時間にわたって高速走行されるレーシングカー等、過酷な環境下で走行する車においては、一般車に比して内燃機関に優れた耐久性が要求される。例えば、国際公開第２０１１／１１５１５２号パンフレット記載の内燃機関用ピストンの場合、皮膜がピストンスカートから可及的に脱落し難いことが望まれる。この場合、上記した効果が長期間にわたって維持されるからである。
【０００８】
本発明は国際公開第２０１１／１１５１５２号パンフレット記載の技術に関してなされたもので、本発明の主たる目的は、固体潤滑部が一層脱落し難く、このためにシリンダの内壁とピストンスカートとの間に潤滑剤を良好に保持し得る内燃機関用ピストンを提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、シリンダの内壁とピストンスカートとの間に凝着が起こることを回避することが可能な内燃機関用ピストンを提供することにある。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、内燃機関のシリンダ内を往復動作する内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンスカートの摺接面に形成されて樹脂材を含む下地層と、
前記下地層上に形成される固体潤滑部と、
を有し、
さらに、前記下地層と前記固体潤滑部とに跨る繊維状フィラーを含む内燃機関用ピストンが提供される。
【００１１】
繊維状フィラーは、下地層内から固体潤滑部内へと延在するように、両者の境界を跨いで存在する。すなわち、繊維状フィラーは、その一端部が下地層に埋入し、且つ他端部が固体潤滑部に埋入している。これにより、下地層と固体潤滑部との双方に繊維状フィラーを介してのアンカー効果が発現する。このため、繊維状フィラーを介して、下地層と固体潤滑部が強固に接合する。その結果、固体潤滑部が下地層から剥離ないし脱落し難くなる。
【００１２】
従って、この内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関を、レーシングカー等の過酷な環境下で運転される車に搭載したとしても、長期間にわたって優れた耐久性を示す。
【００１３】
繊維状フィラーは、樹脂材を１００重量％とするとき、１０〜６５重量％の割合で含有されていることが好ましい。１０重量％以上とすることで、繊維状フィラーによるアンカー効果が十分なものとなり、このため、下地層及び固体潤滑部との間の接合強度を十分に向上させることが可能となる。また、６５重量％以下とすることで、樹脂材を介してピストンスカートに固体潤滑部が十分に保持されるようになる。要するに、樹脂材に含有される繊維状フィラーの割合を上記の範囲とすることで、固体潤滑部の脱落を抑制して、シリンダの内壁とピストンスカートとの間に潤滑剤を良好に保持し、且つ両者の間の凝着を回避することが可能となる。
【００１４】
固体潤滑部は、銀、銀合金、銅又は銅合金の少なくともいずれか１種からなることが好ましい。これらはいずれも、ピストンスカートがシリンダの内壁に対して摺接する際、優れた潤滑性能を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るピストンの概略全体斜視図である。
【図２】図１に示すピストンの側面図である。
【図３】前記ピストンを構成するピストンスカートの表層部近傍の断面を部分的に示す模式図である。
【図４】前記表層部近傍のピストンスカートの摺接面上に積層された下地層と固体潤滑部との境界近傍の断面を拡大して示す模式図である。
【図５】別の実施の形態に係るピストンの側面図である。
【図６】また別の実施の形態に係るピストンを構成するピストンスカートの表層部近傍を拡大して示す断面模式図である。
【図７】実施例の試験片及び剥離試験結果を示す模式図である。
【図８】比較例１の試験片及び剥離試験結果を示す模式図である。
【図９】比較例２の試験片及び剥離試験結果を示す模式図である。
【図１０】比較例３の試験片及び剥離試験結果を示す模式図である。
【図１１】比較例４の試験片及び剥離試験結果を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関用ピストン（以降、単に「ピストン」と表記することもある）につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るピストン１０の概略全体斜視図であり、図２は、その側面図である。このピストン１０は、その下部に一対のピストンスカート１２、１２を有し、該ピストンスカート１２、１２同士の間には、略鉛直方向に沿って延在する壁部１４、１４が介在する。壁部１４、１４の各々には、ピンボス部１６、１６が水平方向に指向して突出するように設けられ、ピンボス部１６、１６の各々には、図示しないピストンピンを挿入するためのピストンピン孔１７、１７が貫通形成される。前記ピストンピンは、図示しないコネクティングロッド（コンロッド）の小端部に形成される貫通孔に通され、これにより、コンロッドを軸支する。
【００１８】
ピストンスカート１２、１２の上部には、下方から上方に向かうに従って、オイルリング溝１８、第１ピストンリング溝２０、第２ピストンリング溝２２がこの順序で形成される。勿論、これらオイルリング溝１８、第１ピストンリング溝２０及び第２ピストンリング溝２２は、ピストン１０の頭部を円周方向に沿って周回するように形成されている。
【００１９】
以上のように構成されるピストン１０は、ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４Ｄ、ＡＣ８Ｈ、Ａ１１００（いずれもＪＩＳに定義されるアルミニウム合金）、又はＡｌ−Ｃｕ合金等のアルミニウム合金からなる。
【００２０】
図３及び図４に拡大して示すように、この場合、ピストンスカート１２の摺接面は平滑面として形成されており、該平滑な摺接面に下地層２４が固着されている。下地層２４は、ピストンスカート１２の摺接面を全体にわたって被覆しており、その厚みは略均等である。
【００２１】
下地層２４は、後述する固体潤滑部３０とピストンスカート１２との接合力を向上させ、且つ耐熱性を示す樹脂材２６を含有する。この種の樹脂材２６の好適な例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン−６樹脂、ナイロン−６，６樹脂等を挙げることができる。
【００２２】
下地層２４には、さらに樹脂材２６に繊維状フィラー２８が含有されている。繊維状フィラー２８は、例えば、数十〜数百μｍの長さの金属繊維からなり、下地層２４の表面から一端側が突出するように含まれている。なお、金属繊維の具体例としては、Ｆｅウィスカが挙げられるが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金からなる繊維であってもよいし、スズ（Ｓｎ）からなる繊維であってもよい。また、繊維状フィラー２８は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス繊維であってもよいし、カーボンナノチューブや、繊維状グラファイトであってもよい。
【００２３】
繊維状フィラー２８の割合は、樹脂材２６を１００重量％とするとき、１０〜６５重量％とすることが好ましい。１０重量％以上とすることで、繊維状フィラー２８を下地層２４及び固体潤滑部３０のそれぞれに良好に埋入させることができ、下地層２４及び固体潤滑部３０との間の接合強度を十分に向上させることが可能となる。また、６５重量％以下とすることで、樹脂材２６を介してピストンスカート１２に固体潤滑部３０が十分に保持されるようになる。
【００２４】
要するに、樹脂材２６に含有される繊維状フィラー２８の含有量を上記の範囲とすることで、固体潤滑部３０の脱落を抑制して、シリンダの内壁とピストンスカート１２との間に潤滑剤を良好に保持し、且つ両者の間の凝着を回避することが可能となる。
【００２５】
下地層２４は、樹脂材２６及び繊維状フィラー２８のみから構成するようにしてもよいが、さらに固体潤滑剤を含有するものであってもよい。固体潤滑剤としては公知のものを配合すればよいが、その好適な例としては、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、窒化ホウ素（ＢＮ）、グラファイト（Ｃ）等が挙げられる。
【００２６】
この下地層２４上には、ピストンスカート１２の周回方向に沿って線状に延在する固体潤滑部３０が複数本設けられる（図１及び図２参照）。各固体潤滑部３０は下地層２４上から水平方向に沿って隆起しており、このため、線状形状をなす複数本の固体潤滑部３０によって、条痕形状が形成される。
【００２７】
このように形成された固体潤滑部３０は、下地層２４と接触する接触面近傍において、該下地層２４から突出する繊維状フィラー２８の一端側を埋没している。すなわち、繊維状フィラー２８は、下地層２４と固体潤滑部３０とに跨るようにして含まれている。上記の通り、この繊維状フィラー２８は、一端側が固体潤滑部３０に埋入し、且つ他端側が下地層２４に埋入しているため、下地層２４と固体潤滑部３０との双方に、繊維状フィラー２８を介してのアンカー効果が発現する。これによって、下地層２４と固体潤滑部３０とをより強固に接合することができ、固体潤滑部３０が下地層２４から剥離ないし脱落し難くすることが可能となる。
【００２８】
本実施の形態において、固体潤滑部３０は、銀、銀合金、銅、又は銅合金のいずれかからなる。これらはいずれも、ピストンスカート１２がシリンダブロックのボアの内壁、又はシリンダスリーブの内壁に対して摺接する際、優れた潤滑性能を示す。なお、銀合金の好適な例としてはＡｇ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｃｕ合金が挙げられ、銅合金の好適な例としてはＣｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｐ合金等が挙げられる。
【００２９】
固体潤滑部３０を銀又は銀合金で構成する場合、銀の純度は、６０重量％以上であることが好ましい。６０重量％未満であると、固体潤滑部３０の熱伝導率が若干低く、このために平滑な摩耗面が形成することが容易ではなくなるので、内燃機関の摩擦損失（Ｐｓｆ）を低減する効果が乏しくなる傾向がある。銀の純度は、８０重量％以上であることが一層好ましい。
【００３０】
一方、固体潤滑部３０を銅又は銅合金で構成する場合、銅の純度は、上記と同様の理由から７０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることが特に好ましい。
【００３１】
ここで、銀の純度は、「固体潤滑部３０に含まれる銀の重量％」として定義される。例えば、銀合金からなる固体潤滑部３０を形成した場合には、銀の純度は、固体潤滑部３０中に含まれる銀の重量％として求められる。また、銀粒子を塗布した後に焼結体からなる固体潤滑部３０を得る場合、銀の純度は、ペースト中の銀粒子の割合として定義される。銅の純度についても同様である。
【００３２】
なお、固体潤滑部３０の全てを同一金属から設ける必要は特にない。例えば、１本の固体潤滑部３０を銀で形成するとともに、該固体潤滑部３０に隣接する別の固体潤滑部３０を銅合金で形成する等、別種の金属から設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、固体潤滑部３０の厚みは、特に限定されるものではないが、過度に小さいと固体潤滑部３０が比較的短期間で摩耗する。一方、過度に大きいと、固体潤滑部３０の重量が大きくなるのでピストン１０を往復動作させるための駆動力が大きくなってしまう。以上の不都合が発生することを回避するべく、固体潤滑部３０の厚みを０．５〜１００μｍに設定することが好ましい。
【００３４】
このようなピストン１０を備える内燃機関を組み上げて運転する際、シリンダの内壁（シリンダボアの内壁又はシリンダスリーブの内壁）に対して、実質的には固体潤滑部３０が潤滑油を介して摺接する。例えば、固体潤滑部３０がＦＣ（ねずみ鋳鉄）スリーブ又はＡｌスリーブの内壁に摺接するような場合では、固体潤滑部３０の熱伝導度と、ＦＣスリーブ又はＡｌスリーブの熱伝導度との和を求めると３５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となり、且つ、固体潤滑部３０のＦＣスリーブ又はＡｌスリーブに対するヤング率の差の絶対値が１０ＧＰａ以上となる。
【００３５】
本発明者らの鋭意検討によれば、この場合、スリーブとピストンスカート１２との間の微小なクリアランスに潤滑油が良好に保持されるとともに、スリーブとピストンスカート１２との間に凝着が発生することが回避される。このため、焼付きが生じることを有効に回避し得るとともに、内燃機関の摩擦損失を大幅に低減することができる。
【００３６】
しかも、本実施の形態では、固体潤滑部３０と下地層２４との間に繊維状フィラー２８が介在するため、両者が強固に接合されている。
【００３７】
このため、固体潤滑部３０が下地層２４から剥離し難い。換言すれば、固体潤滑部３０が長期間にわたってピストンスカート１２の摺接面に保持される。このため、ピストン１０においては、固体潤滑部３０が存在することによって得られる上記の効果が長期間にわたって継続される。
【００３８】
また、固体潤滑部３０が下地層２４から剥離し難いので、例えば、ピストン１０がシリンダ内を激しく往復運動する場合であっても、固体潤滑部３０の作用下に上記の効果が得られる。すなわち、例えば、フォーミュラー１をはじめとするレーシングカー等、過酷な環境下で運転される車であっても、耐久性に優れた内燃機関として供することが可能である。
【００３９】
その上、本実施の形態では、線状形状の固体潤滑部３０を複数本設けるのみである。また、上記したような固体潤滑剤及び樹脂材２６のいずれも安価且つ軽量である。このため、ピストンスカート１２の摺接面全体を下地層２４で被覆し、該下地層２４上に固体潤滑部３０を設けたとしても、コストが著しく上昇することや、ピストン１０の重量が過度に大きくなることが回避される。すなわち、ピストン１０の重量増加を抑制しながら、十分な潤滑作用を発現させることができる。
【００４０】
このため、アルミニウム合金からなるピストン１０に対して、例えばＦＣスリーブに比して焼付きが生じやすいＡｌスリーブを用いたとしても、焼付きが生じることを有効に回避し得るとともに、内燃機関の摩擦損失を大幅に低減することができる。さらにまた、下地層２４に固体潤滑剤が含有されている場合には、この固体潤滑剤によって潤滑性能を維持することができる。
【００４１】
下地層２４及び固体潤滑部３０は、以下のようにしてピストンスカート１２の摺接面に設けることができる。
【００４２】
先ず、下地層２４となる上記したような樹脂材２６を用意し、溶融する。この溶融物に対し、上記したような繊維状フィラー２８を混合する。この際、樹脂材２６に対する繊維状フィラー２８の含有量は１０〜６５重量％であることが好ましい。さらに、樹脂材２６及び繊維状フィラー２８に加え、固体潤滑剤を配合するようにしてもよい。
【００４３】
次に、ピストンスカート１２の摺接面上に溶融物を供給する。このためには、例えば、射出を行えばよい。又は、溶融物を塗布するようにしてもよい。溶融物は、ピストンスカート１２の摺接面の全体を被覆するように塗布することが好ましい。この場合、ピストンスカート１２の摺接面の一部に溶融物を選択的に塗布する場合に比して、作業が容易且つ簡便となる。換言すれば、下地層２４を容易に形成することができる。
【００４４】
このようにして供給された溶融物は、含有する繊維状フィラー２８が表面から突出した状態で冷却固化する。これによって、ピストンスカート１２の摺接面上に下地層２４が形成される。
【００４５】
その一方で、銀、銀合金、銅又は銅合金の微粒子、好ましくは平均粒径が１〜８０ｎｍ、より好ましくは３０〜８０ｎｍである、いわゆるナノ粒子を分散媒に分散させることでペーストを調製する。なお、分散媒の好適な例としては、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＥＡ）、ポリエチレングリコールモノメタクリレート（ＰＥＧＭＡ）、テルピネオール等の極性溶媒が挙げられる。さらには、これらの極性溶媒に分散剤として不飽和脂肪酸エステルを加えてもよい。
【００４６】
固体潤滑部３０を形成するためには、このような分散媒を含むペーストを、例えば、スクリーン印刷又はパッド印刷等の公知の塗布手法によって、下地層２４上に塗布する。その後、該ペーストをピストン１０ごと、好ましくは１６０〜２４０℃で加熱する。これによりペースト中の分散媒が揮発するとともに、ナノ粒子同士が融着する。すなわち、焼結が起こり、ナノ粒子の焼結体からなる固体潤滑部３０が得られるに至る。
【００４７】
すなわち、固体潤滑部３０では、上記した通り繊維状フィラー２８の一端側が表面から突出した下地層２４上に、前記ペーストを塗布して得られる。このため、固体潤滑部３０は、下地層２４との接触面近傍に該繊維状フィラー２８の一端側が埋入されることになる。従って、下地層２４と固体潤滑部３０との境界を跨いで、両者の間に繊維状フィラー２８が存在する。
【００４８】
また、上記した通りスクリーン印刷又はパッド印刷等の塗布手法によって固体潤滑部３０を得る場合であっても、溶融物を冷却固化して下地層２４を形成した後に、該塗布手法を行うため、版が溶融物によって目詰まりすること等を回避できる。すなわち、効率的に固体潤滑部３０を得ることができる。
【００４９】
なお、ナノ粒子を用いて固体潤滑部３０を形成した場合、上記したように１６０〜２４０℃という比較的低温域で焼結させて皮膜を形成することが可能である。従って、アルミニウム合金からなるピストンスカート１２が高温となることが回避され、このため、該ピストンスカート１２の機械的強度等に影響が及ぶことを回避することができる。
【００５０】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは勿論である。
【００５１】
例えば、この実施の形態では、固体潤滑部３０を線状形状として設けるようにしているが、図５に示すように、点状形状として設けるようにしてもよい。この場合、点状形状の固体潤滑部３０、３０同士の間に形成される凹部が、潤滑油を保持する役割を果たす。
【００５２】
この形態では、固体潤滑部３０を形成するためのペーストの使用量、ひいては金属（銀、銀合金、銅又は銅合金）の使用量が一層低減するので、コストを一層低廉化することができる。また、ピストン１０の重量の増加幅を抑制することもできる。
【００５３】
また、下地層２４を、ピストンスカート１２上の、固体潤滑部３０を形成する箇所にのみ選択的に設けるようにしてもよい。又は、ピストンスカート１２の摺接面の全体を下地層２４で被覆するとともに、下地層２４の全体を固体潤滑部３０で被覆するようにしてもよい。
【００５４】
さらに、ピストンスカート１２の摺接面に条痕を複数本設け、該条痕に対して選択的に下地層２４を設けるとともに、この下地層２４上にのみ選択的に固体潤滑部３０を設けるようにしてもよい。又は、図６に示すように、下地層２４に、摺接面を周回する複数本の線状形状をなすようにして凸部３２を突出形成するとともに、この凸部３２上に、線状形状又は点状形状の固体潤滑部３０を設けるようにしてもよい。
【００５５】
さらにまた、上記した実施の形態では、ピストンスカート１２の摺接面上に溶融物を供給して冷却固化することで下地層２４を形成した後、該下地層２４上に固体潤滑部３０を形成するためのペーストを塗布するようにしているが、これに限定されるものではなく、冷却固化する前の溶融物上にペーストを塗布して固体潤滑部３０を形成してもよい。
【実施例】
【００５６】
［実施例］
図７に示す試験片３４を作製し、該試験片３４に対して剥離試験を行った。試験片３４は、長さ２５ｍｍ、奥行き２５ｍｍ、高さ５ｍｍの板形状に形成されたアルミ合金板３６の表面上に下地層３８と固体潤滑部４０とが積層された積層体４２を有し、さらに該積層体４２上に接着剤４４を介して前記アルミ合金板３６と同様に形成されたアルミ合金板４６が接合されている。【００５７】
具体的には、先ず、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）からなる樹脂材４８を溶融した溶融物に、鉄からなる繊維状フィラー５０を混合した。このとき、樹脂材４８に対する繊維状フィラー５０の含有量は１０重量％とした。【００５８】
次に、アルミ合金板３６の表面にショットピーニング処理を施した後、該表面上に上記の樹脂材４８と繊維状フィラー５０とを混合した溶融物をスプレーコーティングによって供給し、その後、放冷によって固化させ、下地層３８とした。【００５９】
さらに、分散剤として不飽和脂肪酸エステルを含むベンジルアルコールに銀の微粒子を分散させて調製したペーストをスクリーン印刷によって下地層３８上に供給した後、２１０℃で２時間焼成した。これによって、下地層３８と固体潤滑部４０とが繊維状フィラー５０を介して接合された積層体４２を得た。なお、下地層３８の厚さを１０μｍ、固体潤滑部４０の厚さを９μｍとした。【００６０】
さらに、この積層体４２の固体潤滑部４０上に、接着剤４４を塗布してアルミ合金板４６を接合することで、試験片３４を作製した。【００６１】
この試験片３４のアルミ合金板３６、４６に対して、図７の矢印Ｘ１、Ｘ２方向に力を加えることで、該アルミ合金板３６、４６の間のいずれの層において剥離が生じるかを確認する剥離試験を行った。その結果、図７に破線で示す通り、固体潤滑部４０と接着剤４４との間で剥離が生じ、下地層３８と固体潤滑部４０とは良好に接合したままであった。【００６２】
［比較例１］
図８に示す試験片５２を作製し、試験片３４に対する場合と同様に剥離試験を行った。なお、図８以降の図面において、図７に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。【００６３】
試験片５２は、試験片３４の積層体４２に代替して潤滑層５４を備える。すなわち、該潤滑層５４を作製する工程を除いては、実施例と同様にして作製される。潤滑層５４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びＰＡＩからなる樹脂材を溶融した溶融物に、ＭｏＳ2及びＣからなる固体潤滑剤を混合した混合溶融物を、実施例と同様にアルミ合金板３６上に供給した後、１９０℃で９０分焼成することで得られる。なお、樹脂材に対する固体潤滑剤の含有量は１０重量％とした。また、潤滑層５４の厚さを２２μｍとした。【００６４】
試験片５２に剥離試験を行った結果、図８に破線で示す通り、潤滑層５４と接着剤４４との間で剥離が生じた。【００６５】
［比較例２］
図９に示す試験片５６を作製し、上記と同様に剥離試験を行った。すなわち、先ず、アルミ合金板３６の表面に対してショットピーニング処理を施すことなく、ＰＡＩ樹脂を溶融した溶融物をスクリーン印刷によって供給して下地層５８を形成した。次いで、実施例と同様に調製された銀の微粒子と分散媒とからなるペーストをスクリーン印刷によって下地層５８上に供給した。以降、実施例と同様の工程を経て試験片５６を作製した。なお、下地層５８の厚さを３μｍとした。【００６６】
試験片５６に剥離試験を行った結果、図９に破線で示す通り、下地層５８と固体潤滑部４０との間に剥離が生じた。【００６７】
［比較例３］
図１０に示す試験片６０を作製し、上記と同様に剥離試験を行った。試験片６０は、試験片３４の下地層３８に代替して下地層６２を備え、該下地層６２を形成する工程以外は、試験片３４と同様にして作製される。すなわち、試験片６０では、下地層６２を形成するべく、ＰＡＩからなる樹脂材を溶融した溶融物に対して、ＭｏＳ2及びＣからなる固体潤滑剤を混合した後、アルミ合金板３６のショットピーニング処理を施した表面に供給した。なお、樹脂材に対する固体潤滑剤の含有量は１０重量％とした。【００６８】
試験片６０に剥離試験を行った結果、図１０に破線で示す通り、下地層６２と固体潤滑部４０との間に剥離が生じた。【００６９】
［比較例４］
図１１に示す試験片６４を作製し、上記と同様に剥離試験を行った。すなわち、試験片６４は、試験片３４の下地層３８に代替して、下地層６６を備え、該下地層６６を形成する工程以外は、試験片３４と同様にして作製される。すなわち、試験片６４では、下地層６６を形成するべく、ＰＡＩからなる樹脂材を溶融した溶融物に対して、Ｃからなる固体潤滑剤を混合した後、アルミ合金板３６のショットピーニング処理を施した表面に供給した。なお、樹脂材に対する固体潤滑剤の含有量は１０重量％とした。【００７０】
試験片６４に剥離試験を行った結果、図１１に破線で示す通り、下地層６６と固体潤滑部４０との間に剥離が生じた。【００７１】
以上の実施例と比較例１〜４における剥離試験においては、剥離が生じたときのせん断強度を測定した。その結果、ＰＴＦＥを含み且つ下地層を備えない比較例１に比して、下地層及び固体潤滑部を備える実施例及び比較例２〜４ではせん断強度は約２倍であった。【００７２】
また、図８〜図１１を対比して諒解されるように、下地層と固体潤滑部との間に繊維状フィラーを備えていない比較例２〜４では、該下地層と固体潤滑部との間に剥離が生じたのに対し、繊維状フィラー５０を備える実施例では、比較例２〜４と略同様のせん断強度を示しつつ、上記の通り下地層３８と固体潤滑部４０とは良好に接合した状態を保っていた。【００７３】
従って、下地層３８と固体潤滑部４０との間に繊維状フィラー５０を備えることで、該下地層３８と固体潤滑部４０との接合強度が高められることが確認された。このことは、繊維状フィラー５０が存在することにより、下地層３８と固体潤滑部４０との間の接合が強固なものとなり、このために両者の間で層間剥離が極めて生じ難くなっていることを意味する。【００７４】
以上から、繊維状フィラー５０を下地層３８と固体潤滑部４０に跨らせることにより、固体潤滑部がピストンスカートから脱落し難くなり、その結果として、シリンダの内壁とピストンスカートとの間に潤滑剤を良好に保持し得るようになることは明らかである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月5日(2015.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、内燃機関のシリンダ内を往復動作する内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンスカートの平滑な摺接面に形成されて樹脂材を含む下地層と、
前記下地層上に条痕形状又は点状形状を形成する固体潤滑部と、
を有し、
さらに、前記下地層と前記固体潤滑部とに跨る繊維状フィラーを含むことを特徴とする内燃機関用ピストンが提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内を往復動作する内燃機関用ピストン（１０）において、
ピストンスカート（１２）の平滑な摺接面に形成されて樹脂材（２６）を含む下地層（２４）と、
前記下地層（２４）上に条痕形状又は点状形状を形成する固体潤滑部（３０）と、
を有し、
さらに、前記下地層（２４）と前記固体潤滑部（３０）とに跨る繊維状フィラー（２８）を含むことを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【請求項２】
請求項１記載のピストン（１０）において、前記樹脂材（２６）を１００重量％とするとき、前記繊維状フィラー（２８）の含有量は１０〜６５重量％であることを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【請求項３】
請求項２記載のピストン（１０）において、前記固体潤滑部（３０）は、銀、銀合金、銅又は銅合金の少なくともいずれか１種からなることを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のピストン（１０）であって、前記下地層（２４）は少なくとも、前記摺接面上の前記固体潤滑部（３０）が設けられた領域全面に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン（１０）。
【国際調査報告】
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