(57)【要約】【課題】ピストンリングとピストンの双方に設計変更を要せず、ピストンリングが装着されたピストンを、シリンダブロックの下面側からシリンダに簡単、確実に挿入する上で有利なピストンを提供すること。【解決手段】ピストン１０のリング溝１２にピストンリング１４が装着されている。ピストンリング１４は、ピストンリング被膜層２０で覆われている。ピストンリング被膜層２０は、３つのピストンリング１４を覆う外周面２００２を有している。ピストンリング１４はピストンリング被膜層２０によりリング溝１２内で縮径された状態に保持されている。ピストンリング被膜層２０は、パラフィンなどの常温で固体の炭化水素系油分で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング溝にピストンリングが装着されたピストンであって、
前記ピストンは常温で固体の炭化水素系油分からなり少なくとも前記ピストンリングの半径方向外周面を覆うピストンリング被覆層を有し、
前記ピストンリング被覆層は前記ピストンリングを前記リング溝内で縮径された状態に保持する、
ことを特徴とするピストンリングが装着されたピストン。
【請求項２】
前記ピストンリング被覆層は、前記ピストンリング周方向と交差する方向に延在する凹溝が少なくとも1つ設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のピストンリングが装着されたピストン。
【請求項３】
前記ピストンリング被覆層の外周面でピストン頂部寄りの端部に、面取りが形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のピストンリングが装着されたピストン。
【請求項４】
リング溝にピストンリングが装着されたピストンが組み付けられたエンジンの製造方法であって、
被覆層成形型の内部に、前記リング溝に前記ピストンリングが装着された前記ピストンの部分を収容可能な略円柱形状の充填室を設け、
前記充填室に、前記リング溝に前記ピストンリングが装着された前記ピストンの部分を配置し、
溶融状態の炭化水素系油分を前記充填室に充填し固化させ、前記ピストンリングが縮径した状態で前記ピストンに前記ピストンリング被覆層を形成する被覆工程と、
前記ピストンリング被覆層を有する前記ピストンをエンジンに組み付けるエンジン組み付け工程と、
前記エンジンに組みつけられた前記ピストンの前記ピストンリング被覆層を除去し前記ピストンリングをその弾性によって拡径させる被覆除去工程と、
を有することを特徴とするエンジンの製造方法。
【請求項５】
前記被膜工程は、前記充填室に前記リング溝に縮径された状態に保持された前記ピストンリングが装着された前記ピストンを配置するピストン配置工程を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの製造方法。
【請求項６】
前記被膜工程において、前記ピストンリングは前記炭化水素系油分を冷却し固化する際の前記炭化水素系油分の凝縮力によって縮径された状態を保持される、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの製造方法。
【請求項７】
前記被膜工程において、前記炭化水素系油分に圧力を掛ける、
ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項記載のエンジンの製造方法。
【請求項８】
前記被覆除去工程において、エンジンのクランキングによって前記炭化水素系油分を融解させることで前記ピストンリング被覆層を除去する、
ことを特徴とする請求項４から７の何れか１項記載のエンジンの製造方法。
【請求項９】
前記被覆除去工程において、エンジンの暖機によって前記炭化水素系油分を融解させることで前記ピストンリング被覆層を除去する、
ことを特徴とする請求項４から８の何れか１項記載のエンジンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンリングが装着されたピストンとそのピストンが組み込まれたエンジンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックと、シリンダヘッドとが別体のエンジンでは、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付ける前に、従来公知の様々なピストン挿入装置を用いて、ピストンがシリンダブロックのシリンダに挿入されている。
ピストンのリング溝にはピストンリングが装着されており、ピストン挿入装置では、ピストンリングを縮径させた状態でピストンリングをピストンと共にシリンダに挿入し、挿入後、ピストンリングは拡径してシリンダの内周面に圧接される。
このピストンの挿入は、シリンダヘッドが取着されるシリンダブロックの平坦な上面側から行われている。
【０００３】
本出願人は、コストの低減化及びフリクション低減の観点から、シリンダヘッドが一体的に設けられたシリンダブロックを検討(開発)しており、このようなシリンダブロックでは、ピストンを、クランクケースが取着されるシリンダブロックの下面側からシリンダに挿入しなければならない。
一方、シリンダブロックの下面でシリンダの両側には、クランク軸を支持するクランクメタルを含む軸受部が位置し、シリンダブロックの下面は、シリンダブロックの上面のように平坦面となっていない。
そのため、従来のピストン挿入装置を使用できず、シリンダの内径よりも大きい寸法の外径に拡径したピストンリングが装着されたピストンを、シリンダブロックの下面側からシリンダに挿入するには何らかの工夫が必要となる。
【０００４】
特許文献１には、ピストンリングを機械的構成によりリング溝に縮径させた状態とするピストンが提案されている。
この構成によれば、ピストンリングが装着されたピストンを、シリンダブロックの下面側からシリンダに挿入する上で有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２８５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術は、ピストンリングの両端に被係止部を設け、ピストンのリング溝に被係止部が係止する凹部を設けるなどの機械的構成の追加が必要となる。そのため、ピストンリングとピストンの双方に設計変更を要し、コストダウンを図る上で不利となる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、ピストンリングとピストンの双方に設計変更を要せず、ピストンリングが装着されたピストンを、シリンダブロックの下面側からシリンダに簡単、確実に挿入する上で有利なピストンとそのピストンが組み込まれたエンジンの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、リング溝にピストンリングが装着されたピストンであって、前記ピストンは常温で固体の炭化水素系油分からなり少なくとも前記ピストンリングの半径方向外周面を覆うピストンリング被覆層を有し、前記ピストンリング被覆層は前記ピストンリングを前記リング溝内で縮径された状態に保持することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記ピストンリング被覆層は、前記ピストンリング周方向と交差する方向に延在する凹溝が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記ピストンリング被覆層の外周面でピストン頂部寄りの端部に、面取りが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、リング溝にピストンリングが装着されたピストンが組み付けられたエンジンの製造方法であって、被覆層成形型の内部に、前記リング溝に前記ピストンリングが装着された前記ピストンの部分を収容可能な略円柱形状の充填室を設け、前記充填室に、前記リング溝に前記ピストンリングが装着された前記ピストンの部分を配置し、溶融状態の炭化水素系油分を前記充填室に充填し固化させ、前記ピストンリングが縮径した状態で前記ピストンに前記ピストンリング被覆層を形成する被覆工程と、前記ピストン被覆層を有する前記ピストンをエンジンに組み付けるエンジン組み付け工程と、前記エンジンに組みつけられた前記ピストンの前記ピストン被覆層を除去し前記ピストンリングをその弾性によって拡径させる被覆除去工程とを有することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、被膜工程において、充填室にリング溝に縮径された状態に保持されたピストンリングが装着されたピストンを配置するピストン配置工程を含むことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、被膜工程において、ピストンリングは炭化水素系油分を冷却し固化する際の炭化水素系油分の凝縮力によって縮径された状態を保持されることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記被膜工程において、前記炭化水素系油分に圧力を掛けることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記被覆除去工程において、エンジンのクランキングによって前記炭化水素系油分を融解させることで前記ピストン被覆層を除去することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、前記被覆除去工程において、エンジンの暖機によって前記炭化水素系油分を融解させることで前記ピストン被覆層を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、ピストンリングとピストンの双方に何ら設計変更を要せず、ピストンリングはピストンリング被膜層によりリング溝内で縮径された状態に保持されている。また、常温で固体の炭化水素系油分からなるピストンリング被膜層は、金属に比べて軟らかく、シリンダの内壁に当接することでその形が崩され、シリンダへの挿入時の障害となることはない。また、ピストンリング被膜層は常温で固体の炭化水素系油分で形成されているため、ピストンリングが装着されたピストンをシリンダへ円滑に挿入させる潤滑剤として機能する。
したがって、平坦なシリンダブロックの上面側からでも、凹凸のあるシリンダブロックの下面側からでも、ピストンリングが装着されたピストンのシリンダへの挿入を円滑に行なう上で有利となる。
したがって、シリンダヘッドが一体的に設けられたシリンダブロックに、ピストンリングが装着されたピストンを組み込むことができ、これによりヘッド締付けボルトを省略し、組付け時のヘッド締付けボルトの軸力による筒穴変形を抑制し、ピストンをスムーズに上下運動させフリクションの低減が期待される。
請求項２記載の発明によれば、シリンダへのピストンの挿入時、シリンダ内の空気を凹溝からシリンダ外に逃がすことができるので、ピストンのシリンダへの挿入をより円滑に行なう上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、面取りを目安としてシリンダの軸心に対してピストンリング被膜層の軸心を合わせ易くなり、ピストンのシリンダへの挿入をより円滑に行なう上で有利となる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、型を用いてピストンリングをリング溝内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層を簡単に確実に製造することができ、ピストンリング被膜層を有するピストンのコストダウンを図る上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、型側でピストンリングの縮径状態を形成するので、ピストンリングを所望の縮径状態としたピストンリング被膜層を形成する上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、炭化水素系油分の凝縮力を利用しているので、リング溝内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層を簡単に確実に製造する上で有利となる。
請求項７記載の発明によれば、炭化水素系油分の凝縮力によりピストンリングをより縮径する上で有利となり、ピストンリングをリング溝内で縮径された状態に保持する保持力がより大きなピストンリング被膜層を形成する上で有利となる。
請求項８または請求項９記載の発明によれば、ピストンリング被膜層は炭化水素系油分で形成され、炭化水素系油分は、燃焼室の熱で速やかに溶融し、気化して燃料と共に燃焼し、あるいは、エンジンオイルに混入してエンジンオイルとして機能する。したがって、ピストンリング被膜層を除去する工程を何ら設ける必要はなく、ピストンリング被膜層を有するピストンを用いたエンジンのコストを上昇させる不具合はない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）は第１の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施の形態の変形例のピストンリング被覆層が形成されたピストンの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図３】（Ａ）は第２の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図４】（Ａ）は第３の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図５】（Ａ）は第４の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンの平面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は第５の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンの正面図である。
【図７】第１の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンを製造する説明図で、（Ａ）は金型とピストンとの関係を示す断面正面図、（Ｂ）は金型内に溶融状態の炭化水素系油分を充填した状態の断面正面図である。
【図８】第２の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンを製造する説明図で、（Ａ）は金型内に溶融状態の炭化水素系油分を充填した状態の断面平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。
【図９】第３の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンを製造する説明図で、（Ａ）は金型内に溶融状態の炭化水素系油分を充填した状態の断面平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。
【図１０】第４の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンを製造する説明図で、（Ａ）は金型内に溶融状態の炭化水素系油分を充填した状態の断面平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は第５の実施の形態のピストンリング被覆層が形成されたピストンを製造する説明図で、金型内に溶融状態の炭化水素系油分を充填した状態の断面正面図である。
【図１２】シリンダヘッド一体型のシリンダブロックの下面から、ピストンリングが装着されたピストンをシリンダに挿入する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
まず、第１の実施の形態から説明すると、図１に示すように、ピストン１０は、燃焼室の底面を構成するヘッド部１０Ａと、ヘッド部１０Ａに続くスカート部１０Ｂとを有している。
ヘッド部１０Ａとスカート部１０Ｂの外周面は円筒面で形成され、ヘッド部１０Ａの外周面１００２には、ピストン１０の軸方向に間隔をおいて３つのリング溝１２が形成され、リング溝１２には、それぞれピストンリング１４が装着されている。それらピストンリング１４は、コンプレッションリングであるトップリング１４Ａ、セカンドリング１４Ｂと、オイルリング１４Ｃである。
なお、図１（Ａ）において符号１４１０はピストンリング１４の切れ目を示し、この切れ目１４１０は発明を明瞭にするため、図１（Ｂ）の正面図、以下の実施の形態の正面図では省略している。
スカート部１０Ｂにはピンボス部１６が設けられ、ピンボス部１６には、ピストン１０とコンロッド１７とを連結するためのピストンピン挿通孔１８が形成されている。
【００１３】
３つのピストンリング１４は、ピストンリング被膜層２０で覆われている。
ピストンリング被膜層２０は、３つのピストンリング１４を覆う単一の外周面２００２を有する単一体で構成されている。
外周面２００２はピストン１０の外周面と同軸上で、外周面２００２は、ピストン１０の頂部からヘッド部１０Ａの下端までのヘッド部１０Ａの外周面１００２を３つのピストンリング１４と共に覆っている。
なお、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２はヘッド部１０Ａの外周面１００２と同軸上である必要はないが、後述するように、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２をヘッド部１０Ａの外周面１００２と同軸上に位置させると、ピストン１０のシリンダ５０（図１２参照）への挿入時に、シリンダ５０の軸心に対してピストン１０の軸心を合わせる際にピストンリング被膜層２０の外周面２００２を目安とする上で有利となる。
また、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２は円筒面に限定されず、多角柱を構成する複数の平坦な側面で形成してもよく、要するに外周面２００２は一見してピストンリング被膜層２０の中心軸が分かるような形状であれば上述の目安とする上で好ましい。
また、図２に示すように、３つのピストンリング１４をそれぞれ個別に覆いピストン１０の軸方向に切り離された３つのピストンリング被膜層２０を設けてもよいが、本実施の形態のように３つのピストンリング１４の全てを覆う単一のピストンリング被膜層２０を設けると、後述するようにピストンリング被膜層２０を形成する金型の構造を簡単化し、コストダウンを図る上で有利となる。
【００１４】
３つのピストンリング１４はピストンリング被膜層２０によりリング溝１２内で縮径された状態に保持されている。詳細には、ピストン１０をシリンダ５０に挿入し易いように、ピストンリング１４はシリンダ５０の内径よりも小さい寸法に縮径された状態に保持されている。あるいは、ピストンリング１４は、その外周面１４０２がヘッド部１０Ａの外周面１００２の直径と同一か、または直径よりも小さい寸法に縮径された状態に保持されている。あるいは、ピストンリング１４は、その外周面１４０２がヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置するように、あるいは、その内周面１４０４がリング溝１２の底面１２０２に当接された状態に保持されている。
本実施の形態では、ピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４は、その外周面１４０２がピストン１０のヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置するように縮径された状態に保持されている。
このピストンリング１４の縮径状態は、主として、ピストンリング１４の外周面１４０２の半径方向外方に位置するピストンリング被膜層２０部分で形成されている。
ピストンリング被膜層２０は、常温で固体の炭化水素系油分で形成されている。
常温で固体の炭化水素系油分は、好ましくは融点が９０℃以上であり、製造工程時のクランキング時やならし運転時、暖気運転時に燃焼室の熱で速やかに溶融し、気化して燃料と共に燃焼し、あるいは、エンジンオイルに混入してエンジンオイルとして機能する。
このような常温で固体の炭化水素系油分として、パラフィンなど従来公知の様々な材料が使用可能であり、本実施の形態ではパラフィンを用いている。
【００１５】
本実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０によれば、ピストンリング１４はピストンリング被膜層２０によりリング溝１２内で縮径された状態に保持されている。
また、常温で固体の炭化水素系油分からなるピストンリング被膜層２０は、金属に比べて軟らかく、シリンダ５０の内壁（あるいはシリンダライナーの内壁）に当接することでその形が崩され、ピストン１０のシリンダ５０への挿入時の障害となることはない。
また、ピストンリング被膜層２０はシリンダ５０の内壁に当接することでその形が崩されるものの、常温で固体の炭化水素系油分で形成されているため、ピストン１０挿入時の潤滑剤（ワックス）として機能し、ピストンリング１４が装着されたピストン１０をシリンダ５０へ円滑に挿入する上で有利となる。
したがって、図１２に示すように、シリンダ５０の軸心に対してピストン１０の軸心、すなわちピストンリング被膜層２０の軸心を合わせ、シリンダ５０にピストン１０を挿入すればよい。そして、このピストン１０の挿入は、ピストンリング１４がピストンリング被膜層２０によりリング溝１２内で縮径された状態に保持されているので、円滑になされる。
【００１６】
したがって、シリンダヘッド一体型のシリンダブロック５２でシリンダ５０の両側にクランクメタル５２０２を含む軸受部５２０４が位置し平端面となっていないシリンダブロック５２の下面５２Ａ側から、ピストンリング１４が装着されたピストン１０をシリンダ５０に円滑に挿入する上で有利となる。
このようなピストン１０のシリンダ５０への挿入は手作業で行なってもよく、あるいは、ピストン１０をシリンダ５０と同軸上に支持し、ピストン１０を直線移動させる治具を用い、機械的に自動的に行なうようにするなど任意である。
ピストン１０の挿入を手作業で行なう場合には、ピストン１０の外径よりも大きい寸法のピストンリング被膜層２０の外周面２００２を目安としてシリンダ５０の軸心に対してピストンリング被膜層２０の軸心を合わせることができるため、シリンダ５０にピストン１０を円滑に挿入する上で有利となる。
【００１７】
シリンダ５０へのピストン１０挿入の際には、ピストンリング１４の外周面１４０２よりも半径方向外方に位置するピストンリング被膜層２０部分がシリンダ５０の内壁（あるいはシリンダライナーの内壁）に当接してその形が崩されていき、ピストン１０と共にピストンリング１４がシリンダ５０に挿入される。
シリンダ５０へのピストン１０挿入の際、ピストンリング１４の外周面１４０２よりも半径方向外方に位置するピストンリング被膜層２０部分がシリンダ５０の内壁によりその形が崩されると、ピストンリング被膜層２０によるピストンリング１４の縮径状態が解除される。そして、ピストンリング１４はその弾性により拡径し、ピストンリング１４の外周面１４０２はシリンダ５０の内壁に直接弾接し、あるいは、残ったピストンリング被膜層２０部分を介してシリンダ５０の内壁に弾接する。
一方、ヘッド部１０Ａの外周面１００２に残ったピストンリング被膜層２０部分や、ピストンリング１４の外周面１４０２よりも半径方向外方に残ったピストンリング被膜層２０部分、シリンダ５０の内壁に付着したピストンリング被膜層２０部分は、製造時のクランキング時やならし運転時、暖機運転時に燃焼室の熱で速やかに溶融し、気化して燃料と共に燃焼し、あるいは、エンジンオイルに混入してエンジンオイルとして機能する。
そして、ピストンリング１４がシリンダ５０の内壁に弾性することにより、ピストンリング１４は、コンプレッションリング、オイルリングとしてそれぞれ機能する。
【００１８】
本実施の形態によれば、ピストンリング１４とピストン１０の双方に設計変更を要せず、ピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４が縮径された状態に保持されている。そのため、ピストンリング１４が装着されたピストン１０を、平坦なシリンダブロックの上面側からは無論のこと、凹凸のあるシリンダブロック５２の下面５２Ａ側からでもシリンダ５０に簡単、確実に挿入する上で有利となる。
したがって、特に、シリンダヘッドとシリンダブロック５２とが一体化され、ピストンリング１４が装着されたピストン１０を、シリンダブロック５２の下面５２Ａ側からシリンダ５０に挿入しなければならないエンジンＥを簡単に製造する上で有利となり、シリンダヘッドと一体化されたシリンダブロック５２を有するエンジンＥのコストダウンを図る上で有利となる。
また、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０が組み込まれたエンジンＥ（図９参照）は、シリンダブロックの上面側からでも、あるいは、シリンダブロック５２の下面５２Ａ側からでも、ピストン１０がシリンダ５０に簡単に確実に挿入されているため、エンジンＥのコストダウンを図る上で有利となっている。
更にシリンダヘッドシリンダブロック一体構造により，ヘッド締付けボルトを省略することが可能となる。これにより，組付け時ボルトの軸力による筒穴（シリンダ）変形が抑制され，ピストン１０のスムーズな上下運動となりフリクションの低減が期待される。
また、ピストンリング被膜層２０は炭化水素系油分で形成され、炭化水素系油分は、燃焼室の熱で速やかに溶融し、気化して燃料と共に燃焼し、あるいは、エンジンオイルに混入してエンジンオイルとして機能する。したがって、ピストンリング被膜層２０を除去する工程を何ら設ける必要はなく、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０を用いたエンジンＥのコストを上昇させる不具合もない。
【００１９】
次に、図３を参照して第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２に、外周面２００２の周方向と交差する方向に延在する凹溝２２が周方向に間隔をおいて複数設けられている。
そして、ピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４は、その外周面１４０２がピストン１０のヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置するように縮径された状態に保持されている。
図２に示す実施の形態では、凹溝２２は、外周面２００２の周方向と直交する方向、すなわちピストン１０の軸方向に平行する方向に直線状に延在している。
そして、凹溝２２の底面２２０２に、ヘッド部１０Ａの外周面１００２部分とピストンリング１４の外周面１４０２部分とが交互に露出し、それらヘッド部１０Ａの外周面１００２部分とピストンリング１４の外周面１４０２部分が凹溝２２の底面２２０２を構成している。
【００２０】
第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様な効果が奏される他、図１２に示すように、シリンダブロック５２の下面５２Ａ側からピストン１０をシリンダ５０へ挿入する際、不図示の点火プラグ装着孔が閉塞され、また、吸気弁５２０６により吸気ポート５２０８が閉塞されると共に不図示の排気弁により排気ポートが閉塞され、シリンダ５０のシリンダヘッド側が閉塞されている場合であっても、シリンダ５０内の空気を凹溝２２からシリンダ５０外に逃がすことができるので、ピストン１０のシリンダ５０への挿入をより円滑に行なう上で有利となる。
また、ピストンリング１４の外周面１４０２が凹溝２２の底面２２０２に露出しているので、ピストンリング被膜層２０の形成時、型側からピストンリング１４を縮径させた状態に保持できる。そのため、ピストンリング１４の外周面１４０２をヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置させた縮径状態に限定されず、ピストンリング１４をシリンダ５０の内径よりも小さい所望の縮径状態としたピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
【００２１】
次に、図４を参照して第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２で各ピストンリング１４の周方向に間隔をおいた複数箇所に、ヘッド部１０Ａの外周面１００２よりも半径方向内側に窪む凹部２４が設けられている。
凹部２４の高さは、リング溝１２の幅よりも小さく、凹部２４の底面にピストンリング１４の外周面１４０２部分が露出している。
第３の実施の形態では、ピストンリング被膜層２０は、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させた状態に保持している。
【００２２】
第３の実施の形態によっても、ピストンリング１４の外周面１４０２部分が凹部２４の底面に露出しているので、ピストンリング被膜層２０の形成時、型側からピストンリング１４を縮径させた状態に保持できる。そのため、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接した状態に限定されず、ピストンリング１４をシリンダ５０の内径よりも小さい所望の縮径状態としたピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
なお、ピストン１０のシリンダ５０への挿入を円滑に行なう観点から、ピストンリング被膜層２０により、ピストンリング１４をシリンダ５０の内径よりも小さく縮径させた状態に保持すればよく、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させた状態に保持する必要はない。しかしながら、この実施の形態のように、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させた状態に保持すると、ピストンリング１４が最も縮径した状態となり、ピストン１０のシリンダ５０への挿入をより円滑に行なう上で有利となる。
【００２３】
次に、図５を参照して第４の実施の形態について説明する。
図５に示す実施の形態では、凹溝２２は、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２上を螺旋状に延在している。
また、ピストンリング１４の外周面１４０２は、凹溝２２の底面２２０２に露出しておらず、凹溝２２の底面２２０２よりも半径方向内側に位置している。
第４の実施の形態によっても、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態と同様な効果が奏される他、シリンダ５０のシリンダヘッド側が閉塞されている場合であっても、シリンダ５０内の空気を凹溝２２からシリンダ５０外に逃がすことができるので、ピストン１０のシリンダ５０への挿入をより円滑に行なう上で有利となる。なお、シリンダ５０内の空気をシリンダ５０外に逃がす観点からすると、凹溝２２は少なくとも１つあればよい。
【００２４】
次に、図６を参照して第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態では、第１の実施の形態のピストンリング被膜層２０の外周面２００２でピストン頂部寄りの端部に、面取り２００４が形成されている。
面取り２００４は、図６（Ａ）に示すように、ピストンリング被膜層２０の軸心を通る平面で切断した断面形状が直線２００４Ａで形成された面取り２００４でもよく、図６（Ｂ）に示すように、曲線２００４Ｂで形成された面取り２００４でもよい。
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される他、ピストンリング被膜層２０の面取り２００４を目安としてシリンダ５０の軸心に対してピストンリング被膜層２０の軸心を合わせ、シリンダ５０にピストン１０を挿入することができ、ピストン１０のシリンダ５０への挿入をより円滑に行なう上で有利となる。
【００２５】
次に、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０の製造方法について説明する。
まず、第１の実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０の製造方法から説明する。
図７（Ａ）に示すように、ピストンリング被膜層２０を形成する被膜層成形型３０は、上型３０Ａと下型３０Ｂとで構成されている。上型３０Ａと下型３０Ｂは金属材料で形成され、あるいは、炭化水素系油分Ｃよりも融点の高い合成樹脂材料で形成されている。
下型３０Ｂの上向きの合わせ面３００２には、ピストン１０のスカート部１０Ｂが挿入される円柱状の凹部３２が上方に開放状に形成されている。
上型３０Ａの下向きの合わせ面３００４には、ピストンリング被膜層形成用の円柱状の凹部３４が下方に開放状に形成され、凹部３４の上部には、溶融状態の炭化水素系油分Ｃが供給される供給路３６が開口している。
凹部３４の内周面３４０２は、その弾性により拡径された状態のピストンリング１４の外径よりも大きい寸法の内径で形成されている。
【００２６】
したがって、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のスカート部１０Ｂを下型３０Ｂの凹部３２に挿入し、下型３０Ｂと上型３０Ａの合わせ面３００２、３００４を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは、上型３０Ａの凹部３４に収容される。本実施の形態では、上型３０Ａの凹部３４が、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａを収容する充填室となっており、凹部３４の内周面はピストン１０と同軸上に設けられている。
なお、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２を円筒面以外の形状、例えば、多角柱を構成する複数の平坦な側面で形成する場合には、凹部３４の周面をその側面に対応した形状に形成しておけばよい。したがって、上型３０Ａの凹部３４は、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａを収容する略円柱状の充填室となる。
【００２７】
図７（Ａ）に示すように、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａが、上型３０Ａの凹部３４に収容されたならば、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填する。なお、本実施の形態では、炭化水素系油分Ｃとしてパラフィンを用いており、パラフィンの融点は１０５℃であるため、凹部３４に充填されるパラフィンの温度は１０５℃以上である。
そして、凹部３４に炭化水素系油分Ｃを充填したならば、炭化水素系油分Ｃを常温（２０℃〜２５℃）まで徐冷していく。
この徐冷により炭化水素系油分Ｃは固化していき、このときの炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４は縮径される。
炭化水素系油分Ｃが常温に徐冷されると、炭化水素系油分Ｃは固化し、固化した炭化水素系油分により、図１に示すように、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成される。
【００２８】
なお、炭化水素系油分Ｃの凝縮力によるピストンリング１４の縮径は、ピストンリング１４の外周面１４０２の外側に位置する炭化水素系油分Ｃの凝縮力で行なわれるため、炭化水素系油分Ｃが冷却される際、ピストンリング１４の周方向において均等な凝縮力が作用し、ピストンリング１４はピストン１０とほぼ同軸上で環状に縮径されることになる。
また、ピストンリング１４の縮径は、ピストンリング１４の外周面１４０２の外側に位置する炭化水素系油分Ｃの凝縮力で行なわれるため、ピストンリング１４の外周面１４０２の外側に位置する炭化水素系油分Ｃの量を多くすれば、ピストンリング１４はより縮径されることになる。したがって、凹部３４の外径を適宜決定することで、ピストンリング１４の外周面１４０２がヘッド部１０Ａの外周面１００２の直径と同一にピストンリング１４が縮径された状態、あるいは、ピストンリング１４の外周面１４０２がヘッド部１０Ａの外周面１００２の直径よりも小さい寸法にピストンリング１４が縮径された状態が形成される。
本実施の形態では、ピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４は、その外周面１４０２がピストン１０のヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置するように縮径された状態に保持されている。
【００２９】
したがって、本実施の形態の製造方法によれば、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成されたピストン１０を簡単に確実に製造することが可能となり、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０のコストダウンを図る上で有利となる。
また、冷却の際の炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４の縮径状態を形成するので、被膜層成形型３０の構造の簡単化、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０のコストダウンを図る上で有利となる。
【００３０】
なお、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填する際に炭化水素系油分Ｃに圧力を掛け、凹部３４内において炭化水素系油分Ｃに圧力を掛けた状態で炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷すると、炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４をより縮径する上で有利となり、また、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持する保持力がより大きなピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
【００３１】
次に、第２の実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０の製造方法について説明する。なお、以下の製造方法の説明では、上記の製造方法で用いた部材、箇所と同一の部材、箇所に同一の符号を付してその説明を省略する。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上型３０Ａは、互いに離間接近する移動可能な２つの分割体３０Ｃ、３０Ｃで形成され、それら分割体３０Ｃ、３０Ｃは、ピストンリング被膜層形成用の円柱状の凹部３４の中心を通る合わせ面３００６を有している。そして、２つの分割体３０Ｃ、３０Ｃの合わせ面３００６が合わさることにより凹部３４が形成される。
ピストンリング１４が装着されたピストン１０のスカート部１０Ｂを下型３０Ｂの凹部３２に挿入し、下型３０Ｂと上型３０Ａの合わせ面３００２、３００４を合わせ、分割体３０Ｃ、３０Ｃの合わせ面３００６を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは、上型３０Ａの凹部３４に収容される。上型３０Ａの凹部３４は、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａを収容する充填室となっており、凹部３４の内周面はピストン１０と同軸上に設けられている。
凹部３４の内周面３４０２に、内周面３４０２の周方向に間隔をおいて複数の突条３８が形成されている。
それら突条３８は、凹部３４が形成された際に、その先端がヘッド部１０Ａの外周面１００２に当接し、ピストンリング１４の外周面１４０２をヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置させる寸法で形成されている。
本実施の形態では、複数の突条３８は、ピストンリング１４の外周面１４０２の周方向に間隔をおいた複数箇所に当接してピストンリング１４を縮径させる縮径手段を構成している。
【００３２】
本実施の形態では、下型３０Ｂの合わせ面３００２上で２つの分割体３０Ｃ、３０Ｃを離間させておき、下型３０Ｂの凹部３４にスカート部１０Ｂを挿入し、２つの分割体３０Ｃ、３０Ｃを接近させて合わせ面３００６を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは上型３０Ａの凹部３４に収容され、同時に、突条３８がピストンリング１４の外周面１４０２に当接し、ピストンリング１４の外周面１４０２をヘッド部１０Ａの外周面１００２と同一面上に位置させた縮径状態にピストンリング１４が保持される。
次に、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填し、炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷することで、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成される。
そして、突条３８により、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２には、図３（Ｂ）に示すように、ピストン１０の軸方向に平行する方向に直線状に延在している凹溝２２が形成される。
【００３３】
本実施の形態では、前記の実施の形態と異なり、固化する際の炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４を縮径するのではなく、突条３８によりピストンリング１４をリング溝１２の半径方向内方に変位させた縮径状態を強制的に作る。
したがって、本実施の形態の製造方法によれば、ピストンリング１４が縮径された状態を保持するピストンリング被膜層２０が形成されたピストン１０を簡単に確実に製造することが可能となり、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０のコストダウンを図る上で有利となる。
なお、この実施の形態でも、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填する際に炭化水素系油分Ｃに圧力を掛け、凹部３４内において炭化水素系油分Ｃに圧力を掛けた状態で炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷すると、ピストンリング１４の縮径状態を保持する保持力がより大きいピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
【００３４】
次に、第３の実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０の製造方法について説明する。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上型３０Ａは、互いに離間接近する移動可能な３つの分割体３０Ｄ、３０Ｄ、３０Ｄで形成され、それら分割体３０Ｄ、３０Ｄ、３０Ｄは、ピストンリング被膜層形成用の円柱状の凹部３４の中心を通る合わせ面３００６を有している。そして、３つの分割体３０Ｄ、３０Ｄ、３０Ｄの合わせ面３００６が合わさることにより凹部３４が形成される。
ピストンリング１４が装着されたピストン１０のスカート部１０Ｂを下型３０Ｂの凹部３２に挿入し、下型３０Ｂと上型３０Ａの合わせ面３００２、３００４を合わせ、分割体３０Ｃ、３０Ｃの合わせ面３００６を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは、上型３０Ａの凹部３４に収容される。上型３０Ａの凹部３４は、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａを収容する充填室となっており、凹部３４の内周面はピストン１０と同軸上に設けられている。
凹部３４の内周面３４０２に、内周面３４０２の周方向に間隔をおき、また、内周面３４０２の軸方向に間隔をおいて複数の棒状の突起３９が形成されている。
それら突起３９は、凹部３４が形成された際に、それらの先端がピストンリング１４の外周面１４０２に当接してピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させる寸法で形成されている。
本実施の形態では、複数の突起３９は、ピストンリング１４の外周面１４０２の周方向に間隔をおいた複数箇所に当接してピストンリング１４を縮径させる縮径手段を構成している。
【００３５】
本実施の形態では、下型３０Ｂの合わせ面３００２上で３つの分割体３０Ｄ、３０Ｄ、３０Ｄを離間させておき、下型３０Ｂの凹部３４にスカート部１０Ｂを挿入し、３つの分割体３０Ｄ、３０Ｄ、３０Ｄを接近させて合わせ面３００６を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは上型３０Ａの凹部３４に収容され、同時に、突起３９がピストンリング１４の外周面１４０２に当接してピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させた状態が保持される。
次に、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填し、炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷することで、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成される。
そして、複数の突起３９により、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２には、図４（Ｂ）に示すように、周方向に間隔をおき、また、軸方向に間隔をおいて複数の凹部２４が形成される。
【００３６】
本実施の形態では、前記の実施の形態と同様に、固化する際の炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４を縮径するのではなく、突起３９によりピストンリング１４を縮径させた縮径状態を強制的に作る。
そして、本実施の形態では、突起３９によりピストンリング１４の内周面１４０４がリング溝１２の底面１２０２に当接され、ピストンリング１４が最も縮径された状態のピストンリング被膜層２０が形成される。
したがって、本実施の形態の製造方法によれば、ピストンリング１４をリング溝１２内で最も縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成されたピストン１０を簡単に確実に製造することが可能となり、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０のコストダウンを図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、被膜層成形型３０側の突起３９をピストンリング１４の外周面１４０２に当接させ、ピストンリング１４の縮径状態を強制的に作るので、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接した縮径状態に限定されず、ピストンリング１４をシリンダ５０の内径よりも小さい所望の縮径状態に、あるいは、ピストンリング１４をヘッド部１０Ａの外周面１００２よりも小さい所望の縮径状態としたピストンリング被膜層２０を形成することも可能となる。
【００３７】
なお、この実施の形態でも、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填する際に炭化水素系油分Ｃに圧力を掛け、凹部３４内において炭化水素系油分Ｃに圧力を掛けた状態で炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷すると、ピストンリング１４の内周面１４０４をリング溝１２の底面１２０２に当接させた状態に保持する保持力がより大きいピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
なお、図８、図９に示す実施の形態では、凹部３４の内周面に設けた突条３８や突起３９など、被膜層成形型３０側で縮径手段を構成している場合について説明したが、縮径手段としては、例えば、凹部３４の内周面の周方向に間隔を置いた複数箇所から、アクチュエータによりピンを往復移動させ、それらピンによりピストンリング１４の外周面１４０２を変位させピストンリングの縮径状態を形成するなど、縮径手段には従来公知の様々な構造が採用可能である。
【００３８】
次に、第４の実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０の製造方法について説明する。
図１０に示すように、上型３０Ａは図８，９に示す被膜層成形型３０のように複数の分割体３０Ｃで構成されておらず、図７に示す被膜層成形型３０のように単一であり、上型３０Ａの凹部３４の内周面３４０２に、螺旋状に延在する突条４０が周方向に間隔をおいて形成されている。
突条４０の先端は、ピストン１０と同軸上でその弾性により拡径された状態のピストンリング１４の外径よりも大きい寸法の単一の仮想円筒面上に位置するように形成されている。
この実施の形態では、下型３０Ｂの凹部３２にスカート部１０Ｂを挿入し、下型３０Ｂと上型３０Ａの合わせ面３００２，３００４を合わせると、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａは、ピストン１０と同軸上の上型３０Ａの凹部３４に収容される。
そして、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填し、炭化水素系油分Ｃを常温（２０℃〜２５℃）まで徐冷していく。
この徐冷により炭化水素系油分Ｃは固化していき、このときの炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４は縮径され、固化した炭化水素系油分Ｃによりピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成される。
そして、突条４０により、ピストンリング被膜層２０の外周面２００２上を螺旋状に延在する凹溝２２が形成される。
【００３９】
したがって、本実施の形態の製造方法によれば、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持するピストンリング被膜層２０が形成されたピストン１０を簡単に確実に製造することが可能となり、ピストンリング被膜層２０を有するピストン１０のコストダウンを図る上で有利となる。
なお、この実施の形態でも、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填する際に炭化水素系油分Ｃに圧力を掛け、凹部３４内において炭化水素系油分Ｃに圧力を掛けた状態で炭化水素系油分Ｃを常温まで徐冷すると、炭化水素系油分Ｃの凝縮力によりピストンリング１４をより縮径する上で有利となり、また、ピストンリング１４をリング溝１２内で縮径された状態に保持する保持力がより大きなピストンリング被膜層２０を形成する上で有利となる。
【００４０】
次に、第５の実施の形態のピストンリング１４が装着されたピストン１０の製造方法について説明する。
図１１（Ａ）に示すように、上型３０Ａの凹部３４の上端外周部に、凹部３４の軸心を通る平面で切断した断面形状が直線からなる傾斜面４２Ａが形成されている。あるいは、図１１（Ｂ）に示すように、上型３０Ａの凹部３４の上端外周部に、凹部３４の軸心を通る平面で切断した断面形状が曲線からなる傾斜面４２Ｂが形成されている。
したがって、下型３０Ｂと上型３０Ａの合わせ面３００２、３００４合わせ、ピストンリング１４が装着されたピストン１０のヘッド部１０Ａを上型３０Ａの凹部３４に収容し、溶融状態の炭化水素系油分Ｃを供給路３６から凹部３４に充填し、常温に徐冷することにより、傾斜面４２Ａ、４２Ｂにより面取り２００４が形成される。
すなわち、ピストン頂部寄りの端部に面取り２００４が形成された外周面２００２を有するピストンリング被膜層２０が得られる。
【００４１】
なお、実施の形態では、ピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４が縮径された状態に保持されたピストン１０を、シリンダヘッド一体型のシリンダブロック５２のシリンダ５０に挿入する場合について説明したが、本発明のピストンリング被膜層２０によりピストンリング１４が縮径された状態に保持されたピストン１０は、シリンダヘッドとシリンダブロック５２とが別体の場合にも適用可能であり、シリンダブロック５２の平坦な上面側からピストン１０をシリンダ５０に挿入する場合にも無論適用される。
【符号の説明】
【００４２】
１０……ピストン
１００２……ヘッド部の外周面
１２……リング溝
１２０２……リング溝の底面
１４……ピストンリング
１４０２……ピストンリングの外周面
１４０４……ピストンリングの内周面
２０……ピストンリング被膜層
２００２……ピストンリング被膜層の外周面
２００４……面取り
２２……凹溝
２２０２……凹溝の底面
２４……凹部
３０……金型
３０Ａ……上型
３０Ｂ……下型
３０Ｃ、３０Ｄ……分割体
３２、３４……凹部
３６……供給路
３８、４０……突条
３９……突起
４２Ａ、４２Ｂ……傾斜面
５０……シリンダ
５２……軸受部
５４……シリンダブロック
Ｃ……炭化水素系油分
【図１】
2015059514.tif 000003
【図２】
2015059514.tif 000004
【図３】
2015059514.tif 000005
【図４】
2015059514.tif 000006
【図５】
2015059514.tif 000007
【図６】
2015059514.tif 000008
【図７】
2015059514.tif 000009
【図８】
2015059514.tif 000010
【図９】
2015059514.tif 000011
【図１０】
2015059514.tif 000012
【図１１】
2015059514.tif 000013
【図１２】
2015059514.tif 000014