内燃机用活塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在内燃机中往复运动于气缸内的内燃机用活塞。
【背景技术】
[0002]汽车将被提供燃料的内燃机所产生的驱动力转换为旋转驱动力，从而使轮胎旋转运动，由此行驶。对于这种结构的汽车，近年来，多次尝试改善内燃机的燃料消耗率(燃耗)。这是因为燃料的消耗量减少，实现了节能化，同时能够对地球环境保护作出贡献。
[0003]作为这些尝试的其中之一，例举出减小内燃机的气缸的内壁(缸径或套筒的内壁)与在该气缸内往复运动的活塞之间的滑动阻力。当滑动阻力小时，活塞容易往复运动。因此，用于使活塞往复运动的驱动力减小，进而燃料消耗量减少。
[0004]公知将用于减小滑动阻力的、含有富于润滑性的物质的层设置在气缸的内壁或活塞裙部，由此提高内壁或活塞裙部的润滑性能。例如，本申请人在国际公开第2011/115152号公报中提出:在活塞裙部的滑动接触面上形成条痕，并使用含有银、银合金、铜或铜合金的具有润滑性的覆膜包覆该条痕。
[0005]如该国际公开第2011/115152号公报所述，若在这种覆膜与活塞裙部之间设置有由耐热性树脂材料形成的中间层，则覆膜通过中间层与活塞裙部牢固地接合，因此这是合适的。另外，作为形成中间层的耐热性树脂材料的具体例子，例举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、尼龙6树脂、尼龙66树脂等。
[0006]在如此构成的内燃机用活塞中，由于存在覆膜，可以将润滑剂良好地保持于汽缸的内壁(例如套筒的内壁)与活塞裙部之间，并且摩擦热迅速扩撒、传递，因此获得这样的效果:能够避免在活塞裙部与气缸的内壁之间发生粘连。
【发明内容】
[0007]对于长时间高速行驶的跑车等在严酷环境下行驶的汽车，与一般汽车相比，内燃机要求优异的耐久性。例如，在国际公开第2011/115152号公报所述的内燃机用活塞的情况下，需要覆膜尽可能难以从活塞裙部脱落。因为在该情况下，能够长时间地维持上述效果O
[0008]本发明是涉及国际公开第2011/115152号公报所述的技术而完成的的，本发明的主要目的在于提供一种内燃机用活塞，该内燃机用活塞的固体润滑部更加难以脱落，因此能够将润滑剂良好地保持在气缸的内壁与活塞裙部之间。
[0009]本发明的其他目的在于提供一种可以避免气缸的内壁与活塞裙部之间发生粘连的内燃机用活塞。
[0010]根据本发明的一个实施方式，提供一种内燃机用活塞，该内燃机用活塞在内燃机的气缸内往复运动，其具有:基底层，其形成于活塞裙部的滑动接触面，并含有树脂材料；以及固体润滑部，其形成于所述基底层，所述内燃机用活塞还包含有跨越所述基底层和所述固体润滑部的纤维状填料。[0011 ] 纤维状填料以从基底层向固体润滑部内延伸的方式跨过两者的边界而存在。即，纤维状填料的一端部嵌入基底层，且另一端部嵌入固体润滑部。由此，基底层和固体润滑部这两者显现出借助于纤维状填料的固定效果。因此，基底层和固体润滑部通过纤维状填料牢固地进行接合。其结果是固体润滑部难以从基底层剥离、脱落。
[0012]因此，即使将安装了该内燃机用活塞的内燃机装配在跑车等在严酷环境下运转的汽车上，也长期显示出优异的耐久性。
[0013]当将树脂材料设为100重量％时，纤维状填料优选含有10重量％?65重量％的比例。通过将比例设为10重量％以上，纤维状填料引起的固定效果充分，因此，可以充分提高基底层和固体润滑部之间的接合强度。另外，通过将比例设为65重量％以下，固体润滑部借助于树脂材料而被充分地保持在活塞裙部。总之，通过将树脂材料含有的纤维状填料的比例设为上述范围，可以抑制固体润滑部脱落，将润滑剂良好地保持在气缸的内壁与活塞裙部之间，且避免了两者间的粘连。
[0014]固体润滑部优选由银、银合金、铜或铜合金中的至少任意一种形成。这些材料在活塞裙部相对于气缸的内壁进行滑动接触时，均显示出优异的润滑性能。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施方式的活塞的大致整体的立体图。
[0016]图2是图1所示的活塞的侧视图。
[0017]图3是局部示出构成所述活塞的活塞裙部的表层部附近的截面的示意图。
[0018]图4是放大地示出在所述表层部附近的活塞裙部的滑动接触面上层叠的基底层和固体润滑部的边界附近的截面的示意图。
[0019]图5是另一实施方式的活塞的侧视图。
[0020]图6是放大地示出构成另一实施方式的活塞的活塞裙部的表层部附近的截面示意图。
[0021]图7是示出实施例的试验片和剥离试验结果的示意图。
[0022]图8是示出比较例I的试验片和剥离试验结果的示意图。
[0023]图9是示出比较例2的试验片和剥离试验结果的示意图。
[0024]图10是示出比较例3的试验片和剥离试验结果的示意图。
[0025]图11是示出比较例4的试验片和剥离试验结果的示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面例举本发明的内燃机用活塞(以下也存在仅记载为“活塞”的情况)的优选的实施方式，并参照附图详细说明。
[0027]图1是本实施方式的活塞10的大致整体的立体图，图2是其侧视图。该活塞10在其下部具有一对活塞裙部12、12，沿大致铅直的方向延伸的壁部14、14介于该活塞裙部12、12之间。销座部16、16以指向水平方向来突出的方式分别设于各壁部14、14，用于插入未图示的活塞销的活塞销孔17、17分别贯通地形成于各销座部16、16。所述活塞销在形成于未图示的连杆的小端部的贯通孔中通过，由此对连杆进行轴支承。
[0028]随着从下向上，油环槽18、第I活塞环槽20、第2活塞环槽22按该顺序形成在活塞裙部12、12的上部。当然，这些油环槽18、第I活塞环槽20和第2活塞环槽22以沿着圆周方向环绕活塞10的头部的方式形成。
[0029]以上述方式构成的活塞10 由 AC2A、AC2B、AC4B、AC4C、AC4D、AC8H、A1100U^S JIS定义的铝合金)或铝铜合金等铝合金构成。
[0030]如图3和图4放大所示，在该情况下，活塞裙部12的滑动接触面形成为平滑面，基底层24固定安装在该平滑的滑动接触面上。基底层24整体包覆活塞裙部12的滑动接触面，其厚度大致均等。
[0031]基底层24使后面记述的固体润滑部30与活塞裙部12之间的接合力提高，且含有表现出耐热性的树脂材料26。可以例举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、尼龙6树脂、尼龙66树脂等作为这种树脂材料26的适当的例子。
[0032]在基底层24中，树脂材料26还含有纤维状填料28。纤维状填料28例如由几十?几百μ m长度的金属纤维构成，以其一端侧从基底层24的表面突出的方式包含于基底层24。并且，作为金属纤维的具体例子，例举出铁晶须，但也可以是由铁镍铬合金构成的纤维，还可以是由锡(Sn)构成的纤维。此外，纤维状填料28可以是碳化硅(SiC)等陶瓷纤维，也可以是碳纳米管或纤维状石墨。
[0033]当以树脂材料26为100重量％时，纤维状填料28的比例优选设为10重量％?65重量％。通过将比例设为10重量％以上，可以将纤维状填料28分别良好地嵌入基底层24和固体润滑部30，从而可以充分提高基底层24与固体润滑部30之间的接合强度。另外，通过设为65重量％以下，固体润滑部30借助于树脂材料26而被充分地保持在活塞裙部12上。
[0034]总之，通过将树脂材料26含有的纤维状填料28的含量设为上述范围，可以抑制固体润滑部30的脱落，将润滑剂良好地保持在气缸的内壁与活塞裙部12之间，且避免了两者间的粘连。
[0035]基底层24可以仅由树脂材料26和纤维状填料28构成，但也可以还含有固体润滑剂。虽然混合公知的成分作为固体润滑剂即可，但作为优选的例子，例举出了二硫化钼(MoS2)、氮化硼(BN)、石墨(C)等。
[0036]在该基底层24上设有多根固体润滑部30，该固体润滑部30沿活塞裙部12的周缘方向呈线状地延伸(参