(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復運動するとともに、スラスト側におけるピストンリングの下方にスラスト側スカート部を有する内燃機関のピストンであって、
前記スラスト側スカート部の縦断面形状は、周方向中央と周方向両側縁側とで異なるプロフィールを有し、
前記周方向中央の縦断面形状は、前記シリンダとのクリアランスが最も小さくなる中央側膨出部が設けられ、当該中央側膨出部からピストンリングに近い側である上方に向かって前記シリンダとのクリアランスが徐々に大きくなるように形成され、
前記周方向両側縁側の縦断面形状は、前記中央側膨出部よりも上方に前記シリンダとのクリアランスが最も小さくなる左右の側方側膨出部が設けられ、当該左右の側方側膨出部から下方に向かって前記シリンダとのクリアランスが徐々に大きくなるように形成され、
前記中央側膨出部と前記左右の側方側膨出部との間は滑らかに連続しており、
前記スラスト側スカート部の前記左右の側方側膨出部を通る横断面形状が、各側方側膨出部から周方向中央に向かって前記シリンダとのクリアランスが増加するように形成されたことを特徴とする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、内燃機関のピストンに係り、詳しくはピストンスカート部における潤滑性の向上を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ型内燃機関では、ピストンに燃焼圧力や慣性力が交番的に作用することに起因し、ピストンスカート部のスラスト側や反スラスト側で摩擦抵抗や打音が発生しやすくなる。なお、スラスト側および反スラスト側は、どちらもピストンピンの軸線と直交する側であり、スラスト側にはピストンの下降時にスラスト力が作用し、反スラスト側にはピストンの上昇時にスラスト力が作用する。
【０００３】
ピストンの摩擦損失や打音を緩和するため、ピストンスカート部の横断面をピストンピンに直交するピストン軸心面上に焦点をもつ楕円に沿って形成し、このピストンスカート部の楕円度を少なくともピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にかけて変化させて真円に近づけるようにしたピストンが提案されている（特許文献１参照）。このピストンによれば、ピストンスカート部の上部が真円に近づくことによって該部の面圧が低減される一方、ピストンスカート部の下部の楕円度を大きくすることによって周方向における接触面積が小さくなって摩擦損失が減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１９９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のピストンでは、ピストンスカート部の下部の楕円度が大きいことにより、以下に述べるような潤滑に係る問題が発生することがあった。すなわち、ピストンスカート部のスラスト側では、シリンダに押し付けられたピストンが上死点側から下死点側に移動する際にエンジンオイルが中央部分から側方に流れてしまい、下死点における中央部分の油膜がごく薄くなる。これにより、ピストンが下死点側から上死点側に移動する際に油膜切れが生じ、ピストンスカート部およびシリンダ内壁が摩耗しやすくなるとともに、摩擦損失も逆に増大する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ピストンスカート部における潤滑性の向上を実現した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】
【０００７】
本発明の第１の側面では、シリンダ（２）内を往復運動するとともに、スラスト側におけるピストンリング（４〜６）の下方にスラスト側スカート部（７）を有する内燃機関のピストン（１）であって、前記スラスト側スカート部（７）の縦断面形状は、周方向中央と周方向側方とで異なるプロフィールを有し、前記周方向中央の縦断面形状は、前記シリンダ（２）とのクリアランスが最も小さくなる中央側膨出部（１１）が設けられ、当該中央側膨出部（１１）から上方に向かって前記シリンダ（２）とのクリアランスが大きくなるように形成され、前記周方向側方の縦断面形状は、前記中央側膨出部（１１）よりも上方に前記シリンダ（２）とのクリアランスが最も小さくなる側方側膨出部（１２，１３）が設けられ、当該側方側膨出部（１２，１３）から下方に向かって前記シリンダ（２）とのクリアランスが大きくなるように形成され、前記スラスト側スカート部（７）の前記側方側膨出部（１２，１３）を通る横断面形状が、当該側方側膨出部（１２，１３）から周方向中央に向かって前記シリンダ（２）とのクリアランスが増加するように形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スラスト側スカート部（７）では、ピストン（１）が上死点側から下死点側に移動する際に中央側膨出部（１１）と側方側膨出部（１２，１３）との間にエンジンオイルが誘導され、ピストン（１）が下死点側から上死点側に移動する際に油膜切れが生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るピストンを示す斜視図である。
【図２】実施形態に係るピストンを示す正面図である。
【図３】図２中のIII−III断面図である。
【図４】図２中のIV−IV断面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図２中のVI−VI断面図である。
【図７】図２中のVII−VII断面図である。
【図８】実施形態の作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明をレシプロエンジン用のピストンに適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態の説明にあたっては、図２中の上方を上とし、左方を左とし、紙面手前側を前方とする。
【００１１】
≪実施形態の構成≫
図１，図２に示すように、本実施形態のピストン１は、シリンダ２に摺動自在に保持されるとともに、コネクティングロッド３を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン１には、３本のピストンリング４〜６（４，５は圧縮リング、６はオイルリング）がその上部に装着されている。ピストン１は、その前部にピストンリング４〜６の下方にスラスト側スカート部７が形成されており、ピストンピン８によってコネクティングロッド３と連結されている。
【００１２】
＜中央側膨出部＞
スラスト側スカート部７の下部には、周方向中央において、径方向に膨出する中央側膨出部１１が設けられている。図３，図５に示すように、中央側膨出部１１は、スラスト側スカート部７からシリンダ２の内壁面２ａ側に所定量（例えば、１０μｍ程度）膨出している（すなわち、中央側膨出部１１において、シリンダ２の内壁面２ａとのクリアランスが減少している）。そして、スラスト側スカート部７の周方向中央では、中央側膨出部１１から上方に向けてクリアランスが徐々に増大するようになっている。なお、中央側膨出部１１の膨出量はごく小さいものであるが、図１〜図３，図５では模式的に描いている。
【００１３】
＜側方側膨出部＞
スラスト側スカート部７の上部（すなわち、中央側膨出部１１よりもピストンリング４〜６に近い側）には、円周方向両側縁側において、径方向に膨出する左右側方側膨出部１２，１３が設けられている。図４，図６に示すように、左右側方側膨出部１２，１３も、上述した中央側膨出部１１の外周面１１ａと同様に、スラスト側スカート部７からシリンダ２の内壁面２ａ側に所定量（例えば、１０μｍ程度）膨出している（すなわち、左右側方側膨出部１２，１３において、シリンダ２の内壁面２ａとのクリアランスが減少している）。そして、スラスト側スカート部７の周方向側方では、側方側膨出部１２，１３から下方に向けてクリアランスが徐々に増大するようになっている。なお、側方側膨出部１２，１３の膨出量はごく小さいものであるが、中央側膨出部１１と同様に、図１〜図４，図６では模式的に描いている。
【００１４】
図７に示すように、中央側膨出部１１と右側方側膨出部１３との間は、クリアランスがその中間において若干大きくなるかたちで、滑らかに連続している。なお、中央側膨出部１１と左側方側膨出部１２との間も、中央側膨出部１１と右側方側膨出部１３との間と同様に、滑らかに連続している。
【００１５】
≪実施形態の作用≫
エンジンの始動によってピストン１がシリンダ２で往復運動を開始し、吸入行程および膨張行程においてピストン１が上死点側から下死点側に下降すると、スラスト側スカート部７がシリンダ２の内壁面２ａにスラスト力によって押し付けられる。この際、本実施形態では、図８にスマッジングで示すように、シリンダ２の内壁面２ａとスラスト側スカート部７との間に存在しているエンジンオイルは、左右側方側膨出部１２，１３によってスラスト側スカート部７の円周方向の中央に誘導された後、中央側膨出部１１の上方に保持される。そして、圧縮行程および排気行程においてピストン１が下死点側から上死点側に上昇した際に、スラスト側スカート部７の中央側膨出部１１の上方に保持されていたエンジンオイルがシリンダ２の内壁面２ａとスラスト側スカート部７との間に流入する。
【００１６】
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ピストン１の上昇時における油膜切れが効果的に抑制され、スラスト側スカート部７およびシリンダ２の内壁面２ａの摩耗が起こり難くなるとともに、摩擦損失も低減させることができる。
【００１７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、中央側膨出部や側方側膨出部のスラスト側スカート部からの膨出量は、エンジンオイルの性状等に応じて適宜設定可能である。その他、ピストンの具体的形状等についても、設計や製造上の都合等によって適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１      ピストン
２      シリンダ
４      ピストンリング
７      スラスト側スカート部
１１    中央側膨出部
１２，１３  側方側膨出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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