(57)【要約】【課題】ピストンリングとシリンダライナとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を低減し得、燃費向上を図り得るシリンダライナ構造を提供する。【解決手段】ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側におけるシリンダライナ１ａ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さに比べて微細とする。【選択図】図１
2010138711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トップリング溝にトップリングを嵌装し且つ該トップリング溝より下方に位置するオイルリング溝にオイルリングを嵌装したピストンが軸線方向へ摺動自在に嵌入されるシリンダライナ構造であって、
ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より上側におけるシリンダライナ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より下側におけるシリンダライナ内面の表面粗さに比べて微細としたことを特徴とするシリンダライナ構造。
【請求項２】
前記表面粗さを微細とする範囲を、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より上側で且つトップリング溝上面より下側におけるシリンダライナ上部内面とした請求項１記載のシリンダライナ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダライナ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等におけるエンジンにおいては、図３に示される如く、シリンダ１内に収容されたピストン２がピストンピン３を介しコンロッド４の小端部４ａにより揺動自在に支持されており、該コンロッド４の大端部４ｂがクランクピン５を介しクランクシャフト６と連結されている。
【０００３】
前記クランクピン５はクランクアーム６ａによりクランクシャフト６の中心からずらした位置に支持されており、該クランクピン５がクランクシャフト６の中心回りに円軌道（図３中の一点鎖線を参照）を描いて移動するようになっているので、コンロッド４がピストンピン３を中心に揺動しつつピストン２がシリンダ１内を昇降することになる。
【０００４】
ここで、前記ピストン２には、ピストンリングが嵌装されており、該ピストンリングは、潤滑油を介してシリンダライナ１ａ内面を潤滑しながら摺動し、上下死点付近を除く摺動範囲の中間部では、油膜を挟んで摩擦面同士が離れて滑るいわゆる流体潤滑状態下で潤滑が行われているが、その折り返し位置である上下死点付近では、前記ピストン２の摺動速度が低下し、金属接触を伴ういわゆる混合潤滑状態下で潤滑が行われている。
【０００５】
そして、特に、上死点付近のピストンリングのうちトップリングは、シリンダ１内圧によってトップリング溝下面に着座しており、シリンダ１内圧がトップリング上面側から該トップリング内周面を押し広げるように作用し、該トップリングによる摩擦損失は最大となる。
【０００６】
尚、エンジンのシリンダに関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開平８−２００１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の如き従来のシリンダライナ１ａにおいては、ピストンリングとの潤滑状態に関して何ら考慮がなされておらず、シリンダライナ１ａの内面は、全て一様な表面粗さで製造されており、ピストンリングとシリンダライナ１ａとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を低減することは困難となっており、燃費に関しても改善の余地が残されていた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ピストンリングとシリンダライナとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を低減し得、燃費向上を図り得るシリンダライナ構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、トップリング溝にトップリングを嵌装し且つ該トップリング溝より下方に位置するオイルリング溝にオイルリングを嵌装したピストンが軸線方向へ摺動自在に嵌入されるシリンダライナ構造であって、
ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より上側におけるシリンダライナ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より下側におけるシリンダライナ内面の表面粗さに比べて微細としたことを特徴とするシリンダライナ構造にかかるものである。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
前述の如く、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より上側におけるシリンダライナ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より下側におけるシリンダライナ内面の表面粗さに比べて微細とすると、ピストンの折り返し位置である上死点付近で、前記ピストンの摺動速度が低下し、金属接触を伴ういわゆる混合潤滑状態下で潤滑が行われ、上死点付近のピストンリングのうち、シリンダ内圧によってトップリング溝下面に着座しているトップリングに対して、シリンダ内圧がトップリング上面側から該トップリング内周面を押し広げるように作用したとしても、該トップリングによる摩擦損失が低減され、燃費を向上させることが可能となる。
【００１２】
ここで、前記シリンダライナの上部内面は、燃焼による火炎に晒されるため、仮にシリンダライナの上部内面にコーティングを施すことによって摩擦係数を低減しようとしても、該コーティングが火炎の熱で剥離してしまうことから、コーティングによる対応は困難となるが、本発明のように、表面粗さを微細とすれば、火炎の熱の影響を受ける心配はなく、前記ピストンリングとシリンダライナとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を確実に低減することが可能となる。
【００１３】
又、前記トップリングやオイルリング等のピストンリングは、潤滑油を介してシリンダライナ内面を潤滑しながら摺動し、上下死点付近を除く摺動範囲の中間部では、油膜を挟んで摩擦面同士が離れて滑るいわゆる流体潤滑状態下で潤滑が行われるが、本発明の場合、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より下側におけるシリンダライナ内面の表面粗さは微細としないことから、油膜厚さが厚くならず、該油膜厚さが厚くなることによる摩擦係数の増加と、それに伴う燃費の悪化が引き起こされる心配はない。
【００１４】
前記シリンダライナ構造においては、前記表面粗さを微細とする範囲を、ピストン上死点位置のオイルリング溝下面より上側で且つトップリング溝上面より下側におけるシリンダライナ上部内面とすることができ、このようにすれば、前記表面粗さを微細とする範囲を必要最小限に抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のシリンダライナ構造によれば、ピストンリングとシリンダライナとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を低減し得、燃費向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側におけるシリンダライナ１ａ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さに比べて微細とした点にある。
【００１８】
本図示例の場合、前記ピストン２の外周面には、上から順に、トップリング溝８ａ、セカンドリング溝９ａ、オイルリング溝１０ａを凹設し、該トップリング溝８ａ、セカンドリング溝９ａ、オイルリング溝１０ａにそれぞれ、ピストンリングとして、トップリング８、セカンドリング９、オイルリング１０を嵌装してあり、前記表面粗さを微細とする範囲は、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側で且つトップリング溝８ａ上面より下側におけるシリンダライナ１ａ上部内面としてある。
【００１９】
又、前記ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さは、微細とせず、現行と同じにしてある。
【００２０】
尚、現行でのシリンダライナ１ａ内面の表面粗さは、一般に、およそ１［μｍ］程度であるが、前記ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側におけるシリンダライナ１ａ上部内面の表面粗さは、前記現行でのシリンダライナ１ａ内面の表面粗さを基準とした場合、その１／５程度となるおよそ０．２［μｍ］程度とすれば良い。
【００２１】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２２】
前述の如く、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側におけるシリンダライナ１ａ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さに比べて微細とすると、ピストン２の折り返し位置である上死点付近で、前記ピストン２の摺動速度が低下し、金属接触を伴ういわゆる混合潤滑状態下で潤滑が行われ、上死点付近のピストンリングのうち、シリンダ１内圧によってトップリング溝８ａ下面に着座しているトップリング８に対して、シリンダ１内圧がトップリング８上面側から該トップリング８内周面を押し広げるように作用したとしても、該トップリング８による摩擦損失が低減され、燃費を向上させることが可能となる。
【００２３】
ここで、前記シリンダライナ１ａの上部内面は、燃焼による火炎に晒されるため、仮にシリンダライナ１ａの上部内面にコーティングを施すことによって摩擦係数を低減しようとしても、該コーティングが火炎の熱で剥離してしまうことから、コーティングによる対応は困難となるが、本図示例のように、表面粗さを微細とすれば、火炎の熱の影響を受ける心配はなく、前記トップリング８、セカンドリング９、及びオイルリング１０等のピストンリングとシリンダライナ１ａとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を確実に低減することが可能となる。
【００２４】
又、前記トップリング８、セカンドリング９、及びオイルリング１０等のピストンリングは、潤滑油を介してシリンダライナ１ａ内面を潤滑しながら摺動し、上下死点付近を除く摺動範囲の中間部では、油膜を挟んで摩擦面同士が離れて滑るいわゆる流体潤滑状態下で潤滑が行われるが、本図示例の場合、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さは微細としないことから、油膜厚さが厚くならず、該油膜厚さが厚くなることによる摩擦係数の増加と、それに伴う燃費の悪化が引き起こされる心配はない。因みに、本発明の図示例の如く、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側におけるシリンダライナ１ａ上部内面の表面粗さを、混合潤滑状態下における摩擦係数が低減されるよう、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より下側におけるシリンダライナ１ａ内面の表面粗さに比べて微細とした場合、図２のストライベック線図で示すように、流体潤滑の領域では、油膜厚さが薄くなるほど摩擦係数が小さくなることは従来と同様であるが、油膜厚さが所定の値以下となって金属接触が発生する混合潤滑に移行した状態では、油膜厚さが薄くなるに従って増加する摩擦係数を従来（図２の破線参照）に比べ低減させることが可能となる。
【００２５】
更に又、本図示例においては、前記表面粗さを微細とする範囲を、ピストン２上死点位置のオイルリング溝１０ａ下面より上側で且つトップリング溝８ａ上面より下側におけるシリンダライナ１ａ上部内面としてあるため、前記表面粗さを微細とする範囲を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００２６】
こうして、前記トップリング８、セカンドリング９、及びオイルリング１０等のピストンリングとシリンダライナ１ａとの間の混合潤滑状態下での摩擦係数を低減し得、燃費向上を図り得る。
【００２７】
尚、本発明のシリンダライナ構造は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、少なくとも、トップリング溝にトップリングを嵌装し且つ該トップリング溝より下方に位置するオイルリング溝にオイルリングを嵌装したピストンが軸線方向へ摺動自在に嵌入されるシリンダライナであれば、セカンドリングがないタイプのピストン、或いはセカンドリングの他に更にサードリングを有するタイプのピストンが軸線方向へ摺動自在に嵌入されるものにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す側断面図である。
【図２】油膜厚さと摩擦係数との関係を示すストライベック線図である。
【図３】一般的なエンジンを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ  シリンダライナ
２    ピストン
３    ピストンピン
４    コンロッド
８    トップリング（ピストンリング）
８ａ  トップリング溝
１０    オイルリング（ピストンリング）
１０ａ  オイルリング溝
【図１】
2010138711.tif 000003
【図２】
2010138711.tif 000004
【図３】
2010138711.tif 000005