(57)【要約】【課題】内燃機関のピストンに関し、シリンダボアとのフリクションを低減すると共に、ピストンスカート部の表面に形成された潤滑用皮膜が摩滅した場合でも、スカッフの発生を防止する。【解決手段】ピストンスカート部１０の表面に複数のディンプル１１を形成し、ディンプル１１を形成したピストンスカート部１０の表面に固体潤滑材をコーティングした潤滑用被膜１２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンスカート部の表面に複数のディンプルを形成し、
前記ディンプルを形成した前記ピストンスカート部の表面に固体潤滑材をコーティングした潤滑用被膜を形成する
ことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項２】
前記ディンプルの直径は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のピストン。
【請求項３】
前記ディンプルの深さは、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関のピストン。
【請求項４】
前記固体潤滑材は、グラファイトまたは二硫化モリブデンからなる
ことを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の内燃機関のピストン。
【請求項５】
前記ピストンスカート部のシリンダボアとの摺動面における前記ディンプルの面積率は、１０パーセント以上５０パーセント以下である
ことを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンスカート部の表面に潤滑用皮膜が形成された内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンにおいては、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ピストンスカート部１０の外周面に条痕２１の加工が施されている。このように、加工を施すことで、シリンダボア２でピストン１が上下動する際に、シリンダボア２とピストン１との間に油膜を形成し、油膜切れによる焼付きの原因となる引っかき傷であるスカッフの発生を防止している。また、シリンダボア２との間の潤滑性を向上させるため、ピストンスカート部１０の外周面に条痕２１の加工を施し、更にその上に固体潤滑材をコーティングして潤滑用被膜１２を形成している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８９８０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２７９１３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、運転時間が長くなると、ピストンスカート部１０とシリンダボア２とのフリクションにより、ピストンスカート部１０の表面のコーティングが摩滅してしまい、条痕２１間のエッジ２１ｅがシリンダボア２の表面と直接擦れてフリクションが増え、ピストンスカート部１０の外周面とシリンダボア２とのスカッフが発生するという問題がある。
【０００５】
本発明は、表面に潤滑用皮膜が形成されたピストンスカート部において、シリンダボアとのフリクションを低減すると共に、表面の潤滑用皮膜が摩滅した場合でも、スカッフの発生を防止することができる内燃機関のピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関のピストンは、ピストンスカート部の表面に複数のディンプルを形成し、前記ディンプルを形成した前記ピストンスカート部の表面に固体潤滑材をコーティングした潤滑用被膜を形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る内燃機関のピストンによれば、表面に潤滑用皮膜が形成されたピストンスカート部において、シリンダボアとのフリクションを低減すると共に、表面の潤滑用皮膜が摩滅した場合でも、スカッフの発生を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る内燃機関のピストンの概略図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関のピストンにおいて、潤滑用被膜が摩滅した状態のピストンスカート部の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は従来の内燃機関のピストンの概略図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関のピストンを説明する。なお、図中、燃焼室（不図示）側を上側、燃焼室と反対側を下側とする。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る内燃機関のピストンの概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、内燃機関のピストン１は、燃焼室を構成するクラウン部３と、クラウン部３の下端から下方に延びたピストンスカート部１０とから構成されている。ピストン１の材質は、アルミニウムやアルミニウム合金、または、鉄や鉄合金からなる。
【００１２】
クラウン部３の外周面には、上側から順に、トップリング溝３１、セカンドリング溝３２及びオイルリング溝３３が形成されている。
【００１３】
トップリング溝３１及びセカンドリング溝３２には、ピストン１とシリンダボア２との隙間を埋めることができるコンプレッションリング（不図示）がそれぞれ装着される。
【００１４】
オイルリング溝３３には、シリンダボア２の内壁面に付着している余分な潤滑油を掻き落とすことができるオイルリング（不図示）が装着される。
【００１５】
ピストンスカート部１０は、ピストンピン４が挿通されるピストンピン孔５が形成されており、ピストンピン４には、コンロッド６が連結されている。
【００１６】
ピストンスカート部１０は、ピストン１のスラスト側にシリンダボア２と摺動する摺動面１０ａが形成される。
【００１７】
そこで、本実施形態におけるピストンスカート部１０の摺動面１０ａについて、図１（ｂ）に基づいて説明する。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、摺動面１０ａには、上記従来の内燃機関のピストンのような条痕加工が施されるのではなく、微細なディンプル１１が形成される。
【００１９】
ディンプル１１は、摺動面１０ａにショットピーニングを施すことで円弧状の凹部１１ａを有し、その円周縁部１１ｂの直径が０．０５ｍｍから０．５ｍｍ程度、凹部１１ａの深さが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度に形成される。
【００２０】
このようなディンプル１１が多数形成された摺動面１０ａには、更にその上に固体潤滑材をコーティングした厚さ０．１ｍｍ程度の潤滑用被膜１２が形成される。
【００２１】
潤滑用被膜１２は、例えば、グラファイトまたは二硫化モリブデンの固体潤滑材に樹脂系のバインダを加え、スプレーまたは焼付塗装等の方法によりコーティングして形成される。
【００２２】
多数のディンプル１１が形成された摺動面１０ａにおける面積率は、１０パーセントから５０パーセント、好ましくは１０パーセントから３０パーセントである。
【００２３】
次に、本実施形態に係る内燃機関のピストンによる作用効果について、図１（ａ）（ｂ）及び図２に基づいて説明する。
【００２４】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、多数のディンプル１１が形成されたピストンスカート部１０の摺動面１０ａには、潤滑用被膜１２が形成されているので、潤滑用被膜１２の固体潤滑材により、シリンダボア２との間の潤滑性を向上させることができる。
【００２５】
また、ディンプル１１は、潤滑用被膜１２によりシリンダボア２と直接接触しないので、角当たりがなく、フリクションを低減させることができる。
【００２６】
一方、潤滑用被膜１２は、運転中に、シリンダボア２でピストン１が上下動することにより、潤滑用被膜１２がシリンダボア２と擦れて磨耗するため、運転時間が長くなると、図２に示すように、摺動面１０ａの表面の潤滑用被膜１２が摩滅してしまい、摺動面１０ａが剥出しの状態になる。
【００２７】
しかし、ディンプル１１内の凹部１１ａはシリンダボア２と接触しないため、ディンプル１１内部に潤滑用皮膜１２の固体潤滑材が残り、この内部に残った固体潤滑材が摺動面１０ａに漏れ出す。
【００２８】
したがって、この漏れ出した固体潤滑材により摺動面１０ａとシリンダボア２との間で潤滑性を維持することで、フリクションを低減すると共に、スカッフの発生を防止することが可能になる。
【００２９】
また、ディンプル１１の円周縁部１１ｂは、図３（ａ）（ｂ）に示す従来の内燃機関のピストン１における条痕２１のエッジ２１ｅの鋭角よりも鈍角に形成されており、また、シリンダボア２と当たる円周縁部１１ｂの全体の長さが条痕２１のエッジ２１ｅの全体の長さよりも短いので、角当たりによるフリクションが低減され、スカッフの発生を防止することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３１】
例えば、図１（ａ）に示すピストンスカート部１０において、シリンダボア２との摺動面１０ａをピストン１のスラスト側以外にも形成することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ピストン
１０  ピストンスカート部
１０ａ  摺動面
１１  ディンプル
１２  潤滑用被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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