(57)【要約】【課題】  内燃機関用ピストンにおいて、スカート部の摺動面の潤滑性を向上すること。【解決手段】  内燃機関のシリンダ内に往復動自在に設けられ、前記シリンダ内で燃焼室を形成する内燃機関の円柱状のピストンにおいて、シリンダの内周面に対して摺動するスカート部の摺動面に、少なくとも２つの凹部を、摺動方向の異なる位置に形成すること【選択図】図２
2006275002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内に往復動自在に設けられ、前記シリンダ内で燃焼室を形成する内燃機関の円柱状のピストンであって、
前記シリンダの内周面に対して摺動するスカート部の摺動面に、少なくとも２つの凹部が、摺動方向の異なる位置にそれぞれ形成されることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記凹部は、前記摺動面の摺動方向の中央よりも前記燃焼室側と前記燃焼室の反対側とにそれぞれ設けられ、かつ前記摺動面の円周方向の中央部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】
前記凹部の円周方向両側かつ、摺動方向の中央側に、さらに複数の凹部が設けられることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項４】
前記凹部は、その中心部が最深であること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用ピストンに関し、スカート部の摺動面に凹部が形成されたピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
往復動内燃機関において、シリンダ内周面とピストン側面との間の潤滑性を向上することで摩擦を低減し、焼き付きの防止、内燃機関の効率の向上が図られてきた。特開平１０−１２２３６５号公報には、ピストン冠部側に設けられたピストンリング溝に隣接して、深さが極浅い約２０μｍの凹部を形成することで、シリンダ内周面との接触面積を最適化し、焼き付きを防止するとともに、この凹部を潤滑油（エンジンオイル）の導入通路として機能させ、シリンダ内周面との間に油膜形成させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１２３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示される技術は、燃焼サイクルにおいて、ピストン上昇時には凹部がピストンリング溝からの潤滑油の導入通路として機能するため、ピストンのスカート部側面の摺動部とシリンダの内周面との間の油膜形成に有効である。
【０００４】
しかしながら、一般的に燃焼サイクルの爆発・膨張行程でピストンが押し下げられ下降する際にも、ピストンのスムースな動作のためには十分な油膜形成が重要である。つまり、特許文献１に開示されたピストンリング溝に隣接した凹部は、ピストンの下降時に十分な潤滑性能を有していないと考えられる。
【０００５】
本発明は、以上の技術的背景に鑑みなされたものであり、内燃機関用ピストンにおいて、ピストンの上昇および下降工程において、ピストンの側面の摺動面とシリンダ内周面との間に十分な油膜を形成し、焼き付きを防止するとともに、摩擦を低減しエンジンの効率を向上するピストンを提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の技術的課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、内燃機関のシリンダ内に往復動自在に設けられ、前記シリンダ内で燃焼室を形成する内燃機関の円柱状のピストンであって、前記シリンダの内周面に対して摺動するスカート部の摺動面に、少なくとも２つの凹部を、摺動方向の異なる位置にそれぞれ形成したことである。
【０００７】
上記の技術的課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、第１の技術的手段に加え、前記凹部を、前記摺動面の摺動方向の中央よりも前記燃焼室側と前記燃焼室の反対側とにそれぞれ設け、かつ前記摺動面の円周方向の中央部に設けたことである。
【０００８】
上記の技術的課題を解決するために講じた第３の技術的手段は、第２の技術的手段に加え、前記凹部の円周方向両側かつ、摺動方向の中央側に、さらに複数の凹部を設けたことである。
【０００９】
上記の技術的課題を解決するために講じた第４の技術的手段は、第１乃至第３の技術的手段に加え、前記凹部を、その中心部が最深となる形状としたことである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項1の発明によれば、ピストンのスカート部の摺動面に少なくとも２つの凹部を異なる位置に形成したことから、それぞれの凹部は、ピストンの上昇時と下降時に潤滑油（エンジンオイル）を一時的に貯蔵し、ピストンのストロークとともに潤滑油を摺動面に供給することができ、摺動面とシリンダ内周面の間に油膜を形成することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、少なくとも凹部が摺動面の摺動方向の中央に対して、燃焼室側と燃焼室の反対側とに設けられるため、ピストンが上死点、下死点から往復ストロークする際に、ストローク方向側に設けられた一方の凹部が潤滑油（エンジンオイル）を一時的に貯蔵、供給を開始するため、ピストンの上昇時と下降時に油膜を安定して形成することができる。また、コンロッドがピストンをストロークさせる際に、ストローク方向と垂直な方向に押し付ける力が作用することで最も潤滑油の不足が発生し易い摺動面の円周方向の中央部に、凹部を配置したので、円周方向の中央部においても安定した油膜形成が達成される。
【００１２】
請求項３の発明によれば、円周方向の中央部に配置した凹部に加え、その両端側に凹部を配置することで、１つの凹部の深さを必要以上に深くすることなく、スカート部の摺動面の円周全体にわたって凹部を形成し、潤滑性を向上することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、凹部の中心部を最深として凹部の形状を形成することで、摺動面内の凹部の面積を小さくしたまま、潤滑油の貯蔵量を向上し、摺動面の面積を大きく保ったまま、焼き付き防止を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の内燃機関用ピストンの第１の実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の内燃機関用ピストンの正面図を示している。また、図２は本発明の内燃機関用ピストンの側面図（図１にてＡ矢視した図）である。
【００１５】
ピストン１は、図示しないエンジンのシリンダ内で往復摺動（ストローク）し、冠面２とシリンダの内周とで燃焼室を形成する。ピストン１の外周に３本のリング溝５、６、７が形成されており、冠面２側からそれぞれ図示しないトップリング、セカンドリング、オイルリングが環装される。ピストン1にはピン孔４が形成されており、このピン孔４に挿入固定されたピン（図示せず）により、ピストン１はコンロッド（図示なし）を介してクランクシャフト（図示なし）に連結される。ピストン１の往復動（図１において、上下動）によりクランクシャフトが回転する。このピストン１の上下動の際に、ストローク方向に他の部位より長く形成されたスカート部３は、その摺動面１０がシリンダ内周面と摺動して、ピストン１の上下動のためのガイドとして機能する。また、ピストン１の摺動方向に垂直な断面は、リング溝を含むピストン上部では円柱状であり、スカート部を含むピストン下部では、それぞれ図１および図２で示される径Ｌａ、ＬｂがＬａ＞Ｌｂとなる楕円形状をしている。
【００１６】
図２は、図１においてＡ矢視したピストン１の側面図を示している。ピストン１のシリンダ内周面に対する摺動面１０には、複数の凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃが形成される。これらの凹部は、それぞれの中心部が最も深い形状（深さ２０〜５０μｍ）をしており、摺動面１０内おいてその開口面積を小さく抑えられていることで、摺動面積を大きく確保し焼き付きの防止が行われているとともに、潤滑油（エンジンオイル）の貯蓄量が大きくされている。また、先述したように、摺動面１０はピストン１の断面が楕円形状を呈しているため、摺動面１０の円周方向の中心部で最も曲率半径が小さくなっている。
【００１７】
開口部が楕円形状をした凹部１１ａ、凹部１２ａは摺動面１０において、円周方向の略中央部に形成され、かつ、摺動面１０内のピストンストローク方向の中央よりも燃焼室側（図２の上側）と燃焼室の反対側（図２の下側）に配置される。この凹部１１ａ、１２ａの配置によれば、ピストンの上昇時には、ピストン１の摺動面１０がシリンダの内周面と摺動し、最も潤滑油不足が発生しやすい円周方向の略中央部で、ピストン１の上部が摺動を開始する摺動開始早期において、凹部１１ａからの潤滑油の供給が行われ油膜形成が促進し、その結果焼き付きの防止と摩擦力の低減が可能となる。さらに、燃焼サイクルの燃焼後の膨張行程において、ピストン１が下降する際にも、シリンダ内周面に潤滑油が少ない状況で、摺動面１０の下部に配置された凹部１２ａからの潤滑油の供給が行われ、焼き付きの防止と摩擦力の低減が可能となる。
【００１８】
また、凹部１１ａ、凹部１２ａの両端部には、摺動面１０中の上下動方向の中央よりに、開口部が楕円形状をした凹部１１ｂ、１１ｃと凹部１２ｂ、１２ｃが上下動方向に対して開口部の楕円形状の長軸が垂直になるように形成される。これによれば、摺動面１０の全円周に渡って、潤滑用の凹部を形成することができるため、摺動面１０の全体を焼き付きから保護することが出来る。
【００１９】
図３は、本発明の第２の実施例を示している。第２の実施例は第１の実施例において、開口部が楕円形状である凹部１１１ｂ、１１１ｃの長軸をθ１、凹部１１２ｂ、凹部１１２ｃの長軸をθ２傾斜させ形成したものである。具体的には、凹部１１１ｂと１１１ｃの円周方向の外側部を上部へ傾斜、凹部１１２ｂと１１２ｃの円周方向の外側部を下部へ傾斜させたものである。この構成によれば、ピストン１の上昇時に潤滑油が矢印（実線）の方向へ流出し、最も曲率半径が小さく潤滑不足が発生し易い中央部での油膜形成が促進される。また、ピストン１の下降時に潤滑油が矢印（破線）の方向へ流出し、焼き付きが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関用ピストンの正面図。
【図２】本発明に係る内燃機関用ピストンの側面図。（図１のＡ矢視図）
【図３】本発明の第二」の実施例に係る内燃機関用ピストンの側面図
【符号の説明】
【００２１】
１  ・・・ピストン
２  ・・・冠面
３  ・・・スカート部
４  ・・・ピン孔
５  ・・・リング溝
６  ・・・リング溝
７  ・・・リング溝
１０・・・摺動面
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ・・・凹部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ・・・凹部
【図１】
2006275002.tif 000003
【図２】
2006275002.tif 000004
【図３】
2006275002.tif 000005