(57)【要約】【課題】ピストンのリング溝内に導入されたオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制する。【解決手段】本発明に係るピストン１は、外周面部２にリング溝５を有し、リング溝５の上面６及び下面７の少なくとも一方に付勢溝９，１０を有する。付勢溝９，１０は、リング溝５内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成されている。リング溝５とこれに嵌入されたピストンリングとの間でオイルが押し潰さたとき、断面非対称の付勢溝９，１０により、オイルをピストン内周側に積極的に流すことができる。これによりオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面部にリング溝を有するピストンにおいて、前記リング溝の上面及び下面の少なくとも一方に、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成された付勢溝を設けたことを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記付勢溝の断面が、溝深さが最大となるピストン半径方向の位置（最大深さ位置）に対して非対称であることを特徴とする請求項１記載のピストン。
【請求項３】
前記付勢溝が、前記最大深さ位置から内周端までのピストン半径方向における長さが、前記最大深さ位置から外周端までのピストン半径方向における長さよりも短くなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のピストン。
【請求項４】
前記付勢溝の断面が略三角形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のピストン。
【請求項５】
前記付勢溝が、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン裏面側に排出するためのオイル戻し穴に直接連通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のピストン。
【請求項６】
前記リング溝がオイルリング溝からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンに係り、特に内燃機関に適用されるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関においては、ピストンの外周部に複数のリング溝が設けられ、これらリング溝にそれぞれピストンリングが嵌め入れられている。このうち上部に位置するコンプレッションリングはピストンとシリンダ間のシールを行う。下部に位置するオイルリングは、シリンダに付着したオイルを掻き取ると同時に、この掻き取ったオイルを、オイルリング溝に連通してピストン裏面部に開口するオイル戻し穴から排出させる。
【０００３】
ところで一般に、オイルリングとオイルリング溝との接触面は単なる平面である。このためピストン昇降時にオイルリングがオイルリング溝の上面又は下面に押し付けられると、これらの隙間に存在していたオイルが押し潰され、ピストンの外周側及び内周側（即ちピストン半径方向の外側及び内側）に向かって均等に流される。内周側への流れは特に問題視されないが、外周側への流れはシリンダへのオイルの再付着を意味し、結果的にオイル上がり等によるオイル消費量を増大させてしまう。
【０００４】
一方、特許文献１には、トップリング溝の上面及び下面に、油溜めとして機能する環状の凹部を設けたピストンが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４４８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この凹部は断面が台形であり、凹部の底面（上面又は下面）は、やはりピストン半径方向に沿った平面である。このため、かかる構造をオイルリング溝に適用したとしても、オイルリングがオイルリング溝に押し付けられたときのオイルの流れは外周側及び内周側に均等となってしまい、上記問題を解決できない。
【０００７】
そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、リング溝内に導入されたオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制し得るピストンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態によれば、外周面部にリング溝を有するピストンにおいて、前記リング溝の上面及び下面の少なくとも一方に、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成された付勢溝を設けたことを特徴とするピストンが提供される。
【０００９】
これによれば、リング溝とこれに嵌入されたピストンリングとの間でオイルが押し潰されたとき、断面非対称の付勢溝により、オイルをピストンの内周側に積極的に流すことができ、オイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制することが可能である。
【００１０】
好ましくは、前記付勢溝の断面が、溝深さが最大となるピストン半径方向の位置（最大深さ位置）に対して非対称である。
【００１１】
好ましくは、前記付勢溝が、前記最大深さ位置から内周端までのピストン半径方向における長さが、前記最大深さ位置から外周端までのピストン半径方向における長さよりも短くなるように形成されている。
【００１２】
好ましくは、前記付勢溝の断面が略三角形である。
【００１３】
好ましくは、前記付勢溝が、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン裏面側に排出するためのオイル戻し穴に直接連通されている。
【００１４】
好ましくは、前記リング溝がオイルリング溝からなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リング溝内に導入されたオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に本発明の実施形態に係るピストンの全体を示す。このピストン１は自動車用の内燃機関に適用されるものであり、その外周面部２には複数（本実施形態では３つ）のリング溝３，４，５が設けられている。最上位に位置するトップリング溝３には図示しないトップリングが嵌め入れられ、上から二番目に位置するセカンドリング溝４には図示しないセカンドリングが嵌め入れられる。これらトップリングとセカンドリングがコンプレッションリングを形成するものである。他方、最下位に位置するオイルリング溝５には図示しないオイルリングが嵌め入れられるようになっている。ピストン１の昇降移動時には、各リングの外周面部がシリンダ内壁（図示せず）に摺接してピストン１とシリンダとの隙間をシールする。符号Ｙはピストン１の中心を、符号Ｘは図示しないピストンピン穴の中心を表す。
【００１８】
図２に図１のＩＩ−ＩＩ断面図を示す。オイルリング溝５は、それぞれピストン半径方向に延びる上面６及び下面７と、ピストン中心方向に延びてオイルリング溝５の内周端（ピストン半径方向内側の端）を規定する内周端面８とによって矩形断面となるよう画成されている。上面６及び下面７と内周端面８との交点部はアール状に形成されている。そして、上面６と下面７にはそれぞれ付勢溝、即ち上側付勢溝９と下側付勢溝１０とが設けられている。上側付勢溝９と下側付勢溝１０は、オイルリング溝５内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成されている。この点は後に詳述する。
【００１９】
上側付勢溝９と下側付勢溝１０は上下対称の構成であるので、上側付勢溝９についてのみ詳細に説明する。上側付勢溝９は、これよりも内周側及び外周側に上面６の一部ずつを残すよう、上面６の中央部に配設され、オイルリング溝５ないし上面６の全周に亘って形成されている。上側付勢溝９の断面は図２に示す如き略三角形ないしはテーパ形状に形成されている。即ち、上側付勢溝９は、その基本断面形状が仮想線で示すような三角形であり、外周側斜面１１と内周側斜面１２とを有すると共に、基本三角形の頂部即ち外周側斜面１１と内周側斜面１２の交点部がアール状に形成されている。
【００２０】
上側付勢溝９は、溝深さが最大となるピストン半径方向の位置、即ち最大深さ位置Ｐを有するが、この最大深さ位置Ｐに対して非対称に形成されている。具体的には、上側付勢溝９は、最大深さ位置Ｐから内周端１３までのピストン半径方向における長さ即ち内周側長さＡが、最大深さ位置Ｐから外周端１４までのピストン半径方向における長さ即ち外周側長さＢよりも短くなるように形成されている（Ａ＜Ｂ）。なお、基本断面形状で見た場合、最大深さ位置Ｐ’、内周側長さＡ’、外周側長さＢ’となるが、このときにもＡ’＜Ｂ’が成立する。また上側付勢溝９のピストン半径方向における長さＣ＝Ａ＋Ｂ、上面６のピストン半径方向における長さＨとすると、Ｃ＜Ｈが成立する。
【００２１】
ピストン１には、一端がオイルリング溝５に開口し、他端がピストン裏面１５に開口するオイル戻し穴１６が形成されている。オイル戻し穴１６は、ピストン半径方向に延びると共に円形の断面を有し、その上半部がオイルリング溝５の下半部に開口するようになっている。オイル戻し穴１６の中心は下面７と同じ高さ位置とされる。オイル戻し穴１６の最上端はオイルリング溝５の内周端面８に接続し、オイル戻し穴１６の最下端は、下側付勢溝１０よりも下方の位置を延びて、オイルリング溝５の下面７の最外周端部に形成された面取り部１７に接続する。この結果、下面７においては、下側付勢溝１０と直角に交差し、且つ下側付勢溝１０よりも深い、オイル戻し穴１６によって画成されたオイル戻し溝１８が形成されることとなる。オイル戻し穴１６は、図１に示すように、ピストンピン穴と直角なスラスト側及び反スラスト側部分の所定角度範囲にそれぞれ複数（本実施形態では４つ）ずつ設けられている。
【００２２】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２３】
まず、図３を用いて従来の典型的なオイルリング溝の場合を示す。図中、２０はオイルリング溝を示し、２１はオイルリング溝の上面を示し、２２はオイルリング溝２０に嵌入されたオイルリング、特にその上面部のみ（具体的にはオイルリングの上側レール）を示し、Ｏはオイルを示す。細線矢印はピストンの移動方向を示し、白抜き矢印はオイルリング溝２０に対するオイルリング２２の相対移動方向を示し、黒塗り矢印はオイルＯの流れ方向を示す。
【００２４】
ピストンの昇降往復運動により、シリンダ内壁に付着したオイルは、オイルリング２２によって掻き取られると共にオイルリング溝２０内（オイルリング２２とオイルリング溝２０との隙間）に導入され、図示しないオイル戻し穴からピストン裏面側に排出され、クランクケース内に戻される。一方、通常は図示するようにオイルリング２２の上面とオイルリング溝２０の上面２１とが単なる平面であり、互いの接触面が平面で形成される。よってピストンが下降し、オイルリング２２がオイルリング溝２０に対して相対的に上昇したとき、オイルリング２２上面とオイルリング溝上面２１との隙間にあったオイルＯは押し潰され、内周側と外周側とに均等に流される。このうち外周側方向の流れはオイルをシリンダ内壁に再付着させ、オイル上がり等によるオイル消費量増大の原因となるため、可能な限り低減することが望まれる。
【００２５】
次に、従来例として特許文献１に記載されているような溝２３を形成したオイルリング溝の場合を図４に示す。この場合、溝２３は台形の断面形状を有し、溝２３の上面２４はやはり単なる平面である。よってピストンが下降し、オイルリング２２がオイルリング溝２０に対して相対的に上昇したとき、オイルリング２２上面とオイルリング溝上面２１との隙間及び溝２３内に溜まっていたオイルＯは、押し潰されて内周側と外周側とに均等に流される。よって外周側方向に比較的多くのオイルが流されてしまい、図３の例と同様にオイル消費量を増大させてしまう。
【００２６】
しかしながら、本実施形態によると上記の問題を解決できる。即ち図５（Ｂ）を参照して、ピストン１が下降し、オイルリング２２がオイルリング溝５に対して相対的に上昇したとき、オイルリング２２上面とオイルリング溝上面６との隙間及び付勢溝９内に溜まっていたオイルＯが押し潰される。しかしながらこのとき、付勢溝９が非対称の断面形状を有していることから、図５（Ａ）で示すような不均等な偏った圧力分布、特に外周側で高く、内周側で低くなる圧力分布が生じ、図５（Ｂ）に示すように、オイルＯを内周側に方向付けて流すことができる。よってオイルリング２２と、オイルリング溝上面６及び付勢溝９との協働作用により、オイルを外周側方向よりも内周側方向により多く流すことができ、オイル戻し穴（図示せず）から積極的に排出させることができると共に、シリンダ内壁へのオイルの再付着を防止できる。これにより、オイル消費を従来よりも著しく抑制することが可能である。
【００２７】
なお、図５（Ｂ）の例では付勢溝９を基本断面形状で簡略的に描いたが、図２に示したような具体的形状でも同様の作用効果を得られる。付勢溝９によりオイルリング溝５のオイル保持能力が高まるのはいうまでもない。
【００２８】
また、本実施形態では図２に示したようにオイルリング溝下面７にも付勢溝１０が設けられているので、ピストン１が上昇し、オイルリングがオイルリング溝５に対して相対的に下降したときにも、同様の作用効果を得られる。しかもこの場合には、下側付勢溝１０がオイル戻し穴１６に直接的に連通しているので、オイルＯの内周側への排出が容易となり、オイルＯの内周側への方向付けもより積極的に行うことができる。しかも、オイルリング溝５内に導入されたオイルはオイルリング溝５内で底部に溜まる傾向にあるが、その底部に開放する形でオイル戻し穴１６が設けられているので、オイルＯの内周側への排出を容易とし、下側付勢溝１０によるオイルＯの内周側への方向付けを積極的に行うことができる。
【００２９】
なお、変形例に関しては、オイル戻し穴を上側付勢溝９に直接連通させたものや、内周側斜面１２をピストン中心Ｃに平行な内周側垂直面で置換したものなどが考えられる。
【００３０】
以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の実施形態を採ることも可能である。例えば、付勢溝を設けるリング溝はオイルリング溝に限定されず、他のリング溝であってもよい。本実施形態ではトップリング溝３及びセカンドリング溝４の少なくとも一方に付勢溝を設けることができる。また付勢溝は必ずしもリング溝の上面及び下面の両方に設ける必要はなく、いずれか一方のみに設けてもよい。付勢溝の断面形状は本実施形態のような略三角形に限られず、リング溝内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるような非対称形状であれば任意の断面形状を採用し得る。
【００３１】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るピストンの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】従来例の作用効果を示す概略図である。
【図４】従来例の作用効果を示す概略図である。
【図５】本実施形態の作用効果を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ピストン
２  外周面部
３  トップリング溝
４  セカンドリング溝
５  オイルリング溝５
６  上面
７  下面
９  上側付勢溝
１０  下側付勢溝
１６  オイル戻し穴
Ｏ  オイル
Ｐ  最大深さ位置
Ａ  内周側長さ
Ｂ  外周側長さ
【図１】
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【図２】
2010096125.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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