(57)【要約】【課題】ピストンスカート部における夫々のピストン周方向端部側にオイルを供給すること。【解決手段】ピストンスカート４の外周面に複数本のピストン周方向の条痕溝５ａ，５ｂを設け、その夫々の条痕溝５ａ，５ｂを前記ピストンスカート４の外周面とシリンダボア壁面２０との間の面圧分布に基づいて形成すること。例えば、ピストンスカート４の外周面の上部４ｂと下部４ｄに複数本の粗目の条痕溝５ａ，５ｂを形成し、そのピストンスカート４の外周面の最上部４ａと最下部４ｅと中間部４ｃに前記粗目の条痕溝５ａ，５ｂよりも細かいオイル溜まり（例えばマイクロディンプル）６を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンスカートの外周面に複数本のピストン周方向の条痕溝を設け、該夫々の条痕溝を前記ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面との間の面圧分布に基づいて形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
ピストンスカートの外周面の上部と下部に複数本の粗目の条痕溝を形成し、該ピストンスカートの外周面の最上部と最下部と中間部に前記粗目の条痕溝よりも細かいオイル溜まりを形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項３】
スラスト側のピストンスカートの外周面における上部と下部に複数本の粗目の条痕溝を形成し、反スラスト側のピストンスカートの外周面に前記粗目の条痕溝よりも細かいオイル溜まりを形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項４】
前記オイル溜まりは、ピストン周方向に向けて形成した複数本の細目の条痕溝又は複数のマイクロディンプルであることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項５】
前記粗目の条痕溝におけるピストン下方側の溝側面を、ピストン頂面と略平行にし又はピストン内側に向け且つピストン下方に向けて傾倒させたことを特徴とする請求項２，３又は４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、潤滑性能の向上や摩擦損失の低減を図り得る内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられるピストンは、コネクティングロッドやクランクシャフトに連結され、シリンダボア内で上下動することによりクランクシャフトにおいて軸出力を発生させる。一般に、このピストンには、少なくとも一つのコンプレッションリング溝とオイルリング溝とが形成されており、その夫々に、主として燃焼室の気密性を保持するコンプレッションリングとシリンダボア壁面の油膜の最適化を図るオイルリングとが取り付けられている。また、このピストンには、主として横揺れを抑制すると共にシリンダへ熱を逃がすピストンスカートも設けられている。
【０００３】
ここで、ピストンは、そのコンプレッションリングやオイルリング，ピストンスカートがシリンダボア壁面に接しながら上下動する。これが為、従来、その際の異常摩耗や焼き付きを防止する為に種々の方策が採られている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、ピストンスカートの肩部に深い条痕を形成し、ピストンスカートの下部側に浅い条痕を形成したピストンが開示されている。また、下記の特許文献２には、ピストンのスラスト側にてピストンスカートにおける上部側の外周面粗さが下部側の外周面粗さよりも大きくなるように条痕の形状に差を設けたものが開示されている。更にまた、下記の特許文献３には、ピストンスカートの表面を粗さが平均１０μｍ以下となるよう加工し、その表面に溝幅が３０乃至１００μｍの溝を形成したピストンが開示されている。
【０００５】
尚、下記の特許文献４には、ピストンスカートの外周面での詳細な位置関係について言及されていないが、ピストンの摺動面において深さが規則的に変化する微細な凹部を形成し、その凹部間にプラトー状の凸部を設ける技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】実開平２−８０７４８号公報
【特許文献２】特開平４−７６２５４号公報
【特許文献３】特開２０００−８８１０１号公報
【特許文献４】特開２００２−２３５８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面との間の面圧は、ピストンスカートの最上部及び最下部、中間部、下部（中間部と最下部との間）、上部（最上部と中間部との間）の順に大きくなっていく。
【０００８】
これが為、上記特許文献１，２のピストンは、ピストンスカートの上部においては条痕にオイルを溜めて所望の潤滑性能を得ることができたとしても、ピストンスカートの下部においてはオイルが溜まり難く潤滑性能が悪化してしまい異常摩耗や焼き付きが起こり得る虞があった。更に、これら特許文献１，２のピストンにおいてはピストンスカートの中間部の表面粗さが粗いので、その中間部において摩擦や摩耗が大きくなってしまう、という不都合もあった。
【０００９】
また、上記特許文献３のピストンにおいては、ピストンスカートの上部や下部においてオイルを溜めることができたとしても、その反面、ピストンスカートの中間部において摩擦や摩耗が大きくなってしまう。
【００１０】
更に、上記特許文献４のピストンにおいては、ピストンスカートの中間部における摩擦の低減や摩耗の抑制が図れても、ピストンスカートの上部や下部においてオイルを溜めることができず、潤滑性能が悪化してしまい異常摩耗や焼き付きが起こり得る虞があった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ピストンの潤滑性能の向上と摩擦損失の低減の両立を図り得る内燃機関用ピストンを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、ピストンスカートの外周面に複数本のピストン周方向の条痕溝を設け、その夫々の条痕溝を前記ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面との間の面圧分布に基づいて形成している。
【００１３】
この請求項１記載の発明によれば、例えば、その面圧分布の大小に応じた条痕溝によって、ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面との間にオイルが保持され、更に摩擦が軽減される。
【００１４】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、ピストンスカートの外周面の上部と下部に複数本の粗目の条痕溝を形成し、そのピストンスカートの外周面の最上部と最下部と中間部に前記粗目の条痕溝よりも細かいオイル溜まりを形成している。
【００１５】
この請求項２記載の発明によれば、ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面との間において、面圧の高いピストンスカートの上部と下部でオイルが保持され、また、面圧の低いピストンスカートの最上部と最下部と中間部で摩擦が軽減される。
【００１６】
また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、スラスト側のピストンスカートの外周面における上部と下部に複数本の粗目の条痕溝を形成し、反スラスト側のピストンスカートの外周面に前記粗目の条痕溝よりも細かいオイル溜まりを形成している。
【００１７】
この請求項３記載の発明によれば、相対的に面圧が高いスラスト側のピストンスカートの外周面においては、その中でもより面圧の高いピストンスカートの上部と下部でオイルが保持される一方、そのスラスト側よりも面圧が低い反スラスト側のピストンスカートの外周面においては摩擦が軽減される。
【００１８】
また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、上記請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記オイル溜まりはピストン周方向に向けて形成した複数本の細目の条痕溝又は複数のマイクロディンプルである。
【００１９】
この請求項４記載の発明によれば、その細目の条痕溝やマイクロディンプルによって摩擦係数を小さくすることができるので、より有効に摩擦の軽減が図れる。
【００２０】
また、上記目的を達成する為、請求項５記載の発明では、上記請求項２，３又は４に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記粗目の条痕溝におけるピストン下方側の溝側面を、ピストン頂面と略平行にし又はピストン内側に向け且つピストン下方に向けて傾倒させている。
【００２１】
この請求項５記載の発明によれば、その粗目の条痕溝に多量のオイルを保持することができ、更に、ピストンの上下動時にもオイルを保持し続けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る内燃機関用ピストンは、面圧が高い箇所ではオイルが保持されるので潤滑性能が向上し、面圧が低い箇所では摩擦が軽減されるので摩擦損失が低減する。このように、本発明に係る内燃機関用ピストンによれば、潤滑性能を向上させつつ摩擦損失を低減させることができるので、異常摩耗や焼き付きを抑制すると共に高回転化による出力の向上や燃料消費量の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例１を図１から図５−２に基づいて説明する。
【００２５】
図１の符号１Ａは、本実施例１の内燃機関用ピストンを示す。このピストン１Ａには、ピストン頂面側から順に第１コンプレッションリング溝２ａ，第２コンプレッションリング溝２ｂ及びオイルリング溝２ｃが形成されており、これにより、ピストンヘッド部にトップランド３ａ，セカンドランド３ｂ及びサードランド３ｃが形成される。ここで、その第１コンプレッションリング溝２ａ，第２コンプレッションリング溝２ｂ及びオイルリング溝２ｃの夫々には、主として燃焼室の気密性を保持するトップリング及びセカンドリング（図示略）とシリンダボア壁面２０の油膜の最適化を図るオイルリング（図示略）とが取り付けられる。また、このピストン１Ａには、その横揺れを抑制すると共にその熱をシリンダへ逃がすピストンスカート４が設けられている。
【００２６】
ここで、図３−１に示す如くピストン１の下降時には特に爆発行程において最大のスラスト力Ｆ１が、また、図３−２に示す如くピストン１の上昇時にはスラスト力Ｆ１と反対方向のスラスト力Ｆ２（＜Ｆ１）がピストン１からシリンダボア壁面２０に掛かる。以下、ピストン１の下降行程においてスラスト力Ｆ１が掛かる側を「スラスト側」といい、ピストン１の上昇行程においてスラスト力Ｆ２が掛かる側を「反スラスト側」という。
【００２７】
そのようなスラスト力Ｆ１，Ｆ２は本実施例１のピストン１Ａが上下動する際にも同様に発生し、これにより、図４に示す如くスラスト側と反スラスト側の夫々において異なる面圧がピストンスカート４の外周面とシリンダボア壁面２０との間に掛かる。
【００２８】
この図４の面圧分布図によれば、スラスト側のスラスト力Ｆ１が反スラスト側のスラスト力Ｆ２よりも大きいことからも明らかなように、スラスト側で反スラスト側よりも高い面圧が掛かっていることが判る。また、そのような相対的に面圧が高いスラスト側におけるピストンスカート４の外周面とシリンダボア壁面２０との間においては、ピストンスカート４の最上部４ａ及び最下部４ｅ、中間部４ｃ、下部（中間部と最下部との間）４ｄ、上部（最上部と中間部との間）４ｂの順に大きくなる面圧が掛かっていることが判る。
【００２９】
即ち、スラスト側のピストンスカート４の外周面においては、上記の如きスラスト力Ｆ１の反力が作用すると共に、上部４ｂが熱膨張してシリンダボア壁面２０を押圧し、更にピストン１Ａの傾倒により下部４ｄがシリンダボア壁面２０を押圧するので、その上部４ｂや下部４ｄで極端に面圧が高くなる。これが為、その上部４ｂや下部４ｄにおいては、異常摩耗や焼き付きが起こり易く、潤沢なオイル量を要する。その一方、最上部４ａ，中間部４ｃや最下部４ｅにおいては、上部４ｂや下部４ｄよりも大幅に面圧が低いので、その上部４ｂや下部４ｄ程のオイル量を要しない。
【００３０】
そこで、本実施例１におけるスラスト側のピストンスカート４の外周面には、図１及び図２に示す如く、その上部４ｂと下部４ｄに夫々ピストン周方向に向けて形成した複数本の粗目（換言すれば溝幅の大きい）の第１条痕溝５ａと第２条痕溝５ｂを設ける。
【００３１】
これにより、ピストン１Ａの上下動によってシリンダボア壁面２０のオイルが図５−１に示す如く第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂに取り込まれるので、その上下動時には、ピストンスカート４の上部４ｂ及び下部４ｄとシリンダボア壁面２０との間におけるオイルの膜厚が厚くなり、かかる部位での異常摩耗や焼き付きを抑制することができる。また、ピストン１Ａの上下動により第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂ内のオイルがピストンスカート４の外周面全体に供給されるので、ピストンスカート４全体の異常摩耗や焼き付きの抑制が可能になる。
【００３２】
更に、その厚めの膜厚によるダンピング効果によって、ピストンスカート４とシリンダボア壁面２０との間の衝突音（所謂ピストンスラップ）を低減することもできる。
【００３３】
ここで、一般に、機関停止から時間が経過すると、ピストンスカートの外周面とシリンダボア壁面２０との間のオイルがオイルパン（図示略）に戻されてしまうので、再始動時に異常摩耗が発生し易い。しかしながら、本実施例１にあっては第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂ内に機関停止後もオイルが保持されているので、再始動時に第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂからオイルがピストンスカート４の外周面全体に供給され、その際の異常摩耗を抑制することもできる。
【００３４】
このように、その第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂは、作動中や停止中に拘らずピストンスカート４に供給されたオイルを保持し得るオイル溜めとして機能する。
【００３５】
ここで、上記第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂの溝幅や深さは、そのピストン１Ａ自体の形状や適用される内燃機関等に応じて適宜実験やシミュレーション等を行って最適値を求めることが好ましく、例えば一般の市販車輌用として適用されるものであって、後述するマイクロディンプル６や実施例２の第３条痕溝７が２０〜３０μｍ程度であれば、２００〜３００μｍ位に設定する。尚、その数値は、あくまで例示であり、必ずしもそれに限定するものではない。
【００３６】
また、本実施例１にあっては第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂの断面形状を図２に示す如く弧状に形成しているが、その断面形状は、必ずしも本態様に限定するものではない。
【００３７】
続いて、本実施例１にあっては、スラスト側におけるピストンスカート４の外周面の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにマイクロディンプル加工を施して、複数のマイクロディンプル６を形成している。
【００３８】
このマイクロディンプル６は、第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂの溝幅よりも小径である為に、図５−２に示す如く第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂの溝幅と比してオイルの保持量は少ないが、その一方で摩擦係数を小さくすることができる。これが為、ピストンスカート４の外周面の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにおいては、シリンダボア壁面２０との間における摩擦を低減することができる。また、オイル保持量が少ないので、ピストン１Ａが上下動する際のオイルのせん断力を小さくすることができ、これによっても摩擦の低減が図れる。
【００３９】
このように、ピストンスカート４の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにおいてはマイクロディンプル６の如き少量のオイルを保持し得る摩擦係数の小さいオイル溜まりが形成されているので、ピストン１Ａが上下動する際の摩擦損失を低減することができ、高回転化による出力向上や燃料消費量の低減が可能になる。
【００４０】
以上示した本実施例１のピストン１Ａの如く、潤沢なオイル量を要する面圧の高い箇所（ピストンスカート４の上部４ｂ及び下部４ｄ）にはオイル保持量を多くし得る第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂを形成し、それ程のオイル量を要しない面圧の低い箇所（ピストンスカート４の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅ）には摩擦の低減を図り得るマイクロディンプル加工を施すことによって、ピストンスカート４の外周面とシリンダボア壁面２０との間の潤滑性能が確保されて異常摩耗や焼き付きを抑制することができると共に、摩擦損失が低減されて出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【００４１】
尚、本実施例１にあっては、スラスト側のピストンスカート４にのみ第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂ並びにマイクロディンプル６を形成しているが、同様のものを反スラスト側のピストンスカート４にも形成してもよく、これにより、より有効にピストン１Ａ全体の異常摩耗や焼き付きの抑制が図れ、更により好適に出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【実施例２】
【００４２】
次に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例２を図５−３から図７に基づいて説明する。
【００４３】
図６の符号１Ｂは、本実施例２の内燃機関用ピストンを示す。このピストン１Ｂは、前述した実施例１のピストン１Ａにおけるスラスト側のピストンスカート４の外周面の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにおいて、少量のオイルを保持し得る摩擦係数の小さいオイル溜まりとしての複数のマイクロディンプル６に替えて、図６及び図７に示す複数本の細目（換言すれば溝幅の小さい）の第３条痕溝７をピストン周方向に向けて形成したものであり、他は実施例１のピストン１Ａと同様に構成されている。
【００４４】
ここで、本実施例２の第３条痕溝７は、図５−１〜図５−３に示す如く、ピストンスカート４の外周面の上部４ｂと下部４ｄに形成された第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂよりも溝幅が小さく、また、実施例１のマイクロディンプル６の径よりも溝幅が小さいものであり、所謂プラトーと呼ばれるものである。
【００４５】
このように、本実施例２にあっては、面圧の低いピストンスカート４の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅに複数のマイクロディンプル６に替えて、これよりも細かい複数本の細目の第３条痕溝７を設けている。これが為、かかる部位において、より摩擦係数が小さく、更にオイル保持量も少なくなりオイルのせん断力が小さくなるので、更なる摩擦の低減が図れ、より有効に出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【００４６】
これが為、本実施例２のピストン１Ｂは、ピストンスカート４の上部４ｂ及び下部４ｄの第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂによって、実施例１のピストン１Ａと同様にピストンスカート４の外周面とシリンダボア壁面２０との間の潤滑性能を確保して異常摩耗や焼き付きを抑制することができ、また、ピストンスカート４の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅの第３条痕溝７によって、実施例１のピストン１Ａと比して更なる出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【００４７】
尚、本実施例２にあってもスラスト側のピストンスカート４にのみ第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂ並びに第３条痕溝７を形成しているが、同様のものを反スラスト側のピストンスカート４にも形成してもよく、これにより、より有効にピストン１Ａ全体の異常摩耗や焼き付きの抑制が図れ、更により好適に出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【００４８】
ここで、前述した実施例１，２においてはピストンスカート４の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにマイクロディンプル６又は第３条痕溝７の何れか一方を設けるものとして例示したが、必ずしもかかる態様に限定するものではない。例えば、その最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅにおいてシリンダボア壁面２０との間の面圧が異なる場合には、その面圧の大小に応じて適宜マイクロディンプル６又は第３条痕溝７を形成してもよい。即ち、面圧の高い箇所には双方の内でオイル保持量が多いマイクロディンプル６を形成すると共に、面圧の低い箇所には摩擦低減を優先して第３条痕溝７を形成する。これにより、面圧に応じた最適な異常摩耗や焼き付きの抑制対策と出力向上や燃料消費量低減を講じることができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例３を図８及び図９に基づいて説明する。
【００５０】
図８の符号１Ｃは、本実施例３の内燃機関用ピストンを示す。このピストン１Ｃは、前述した実施例１，２のピストン１Ａ，１Ｂに対してスラスト側におけるピストンスカート４の外周面の加工形状を変更したものであり、他は実施例１，２のピストン１Ａ，１Ｂと同様に構成されている。
【００５１】
具体的に、そのピストンスカート４の外周面には、その下端側に多量のオイルを保持し得るピストン周方向に向けた粗目の条痕溝１５を形成すると共に、その上側の残りに摩擦を低減し得る実施例１と同様の複数のマイクロディンプル６を形成している。
【００５２】
これにより、ピストン１Ｃの上下動によってシリンダボア壁面２０のオイルが条痕溝１５に取り込まれ、ピストンスカート４の下端側とシリンダボア壁面２０との間におけるオイルの膜厚が厚くなり、かかる部位での異常摩耗や焼き付きを抑制することができる。また、その厚めの膜厚によるダンピング効果によって、ピストンスカート４とシリンダボア壁面２０との間の衝突音を低減することもできる。
【００５３】
更に、ピストンスカート４の上側においては全てマイクロディンプル加工が為されているので、ピストンスカート４の広範囲に渡って摩擦損失を低減することができ、大幅な高回転化による出力向上や燃料消費量の低減を図ることができる。
【００５４】
ここで、本実施例３のピストン１Ｃにおいては、面圧が高いピストンスカート４の上部４ｂにもオイル保持量の少ないマイクロディンプル加工が為されているので、実施例１，２のピストン１Ａ，１Ｂに対して上部４ｂでの潤滑性能の悪化が懸念される。
【００５５】
そこで、本実施例３にあっては、図８及び図９に示す如く、複数のマイクロディンプル６をピストンスカート４の最上部４ａ，上部４ｂ及び中間部４ｃに形成すると共に、粗目の条痕溝１５をピストンスカート４の下部４ｄ及び最下部４ｅに形成し、多量のオイルを保持し得る範囲を拡げている。
【００５６】
これにより、ピストンスカート４の下端側により多くのオイルが保持されるので、機関の作動中や再始動時に拘らず、ピストン１Ａが上下動した際に条痕溝１５内のオイルがピストンスカート４の外周面全体に供給され、ピストンスカート４全体の異常摩耗や焼き付きを抑制することができる。
【００５７】
このように、本実施例３のピストン１Ｃによれば、条痕溝１５によって潤滑性能を確保して異常摩耗や焼き付きの抑制を図ることができると共に、ピストンスカート４の広範囲に渡ったマイクロディンプル６によって大幅な摩擦損失の低減が可能になり、実施例１，２のピストン１Ａ，１Ｂと比してより有効に出力向上や燃料消費量の低減を図ることができる。
【００５８】
ここで、条痕溝１５は実施例１，２のピストン１Ａ，１Ｂと同様にピストンスカート４の下部４ｄのみに設けることもできるが、かかる場合には、その溝深さを実施例１，２の第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂよりも深くして、より多くのオイルが保持できるようにする。これによっても範囲を拡大した上記の条痕溝１５と同様の効果を奏することができる。また、その範囲が拡大された条痕溝１５の溝深さを実施例１，２の第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂより深くしてもよく、これにより更に多くのオイルが保持できるようになるので、その潤沢なオイルによって更なる潤滑性能の向上を図り得る。
【００５９】
また、本実施例３にあってはピストンスカート４の最上部４ａから中間部４ｃにかけてマイクロディンプル６を形成しているが、かかる部位の加工形状としては、シリンダボア壁面２０との間の面圧如何で実施例２の細目の第３条痕溝７を形成してもよい。
【００６０】
更に、スラスト側のピストンスカート４にのみ条痕溝１５及びマイクロディンプル６（又は第３条痕溝７）を形成しているが、同様のものを反スラスト側のピストンスカート４にも形成してもよく、これにより、より有効にピストン１Ａ全体の異常摩耗や焼き付きの抑制が図れ、更により好適に出力向上や燃料消費量低減を図ることができる。
【実施例４】
【００６１】
次に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例４を図１０に基づいて説明する。
【００６２】
前述した実施例１のピストン１Ａにおいては、スラスト側のピストンスカート４の外周面の上部４ｂ及び下部４ｄに多量のオイルを保持し得る第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂを形成し、その最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅに摩擦を低減し得るマイクロディンプル６を形成している。また、前述した実施例２のピストン１Ｂにおいては、スラスト側のピストンスカート４の外周面の上部４ｂ及び下部４ｄに第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂを形成し、その最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅに摩擦を低減し得る第３条痕溝７を形成している。また、前述した実施例３のピストン１Ｃにおいては、スラスト側のピストンスカート４の外周面の下部４ｄ及び最下部４ｅに多量のオイルを保持し得る条痕溝１５を形成し、その最上部４ａ，上部４ｂ及び中間部４ｃにマイクロディンプル６を形成している。
【００６３】
ここで、これら各実施例１，２又は３のピストン１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて、そのスラスト側のピストンスカート４の加工形状を反スラスト側のピストンスカート４の外周面にも形成することにより、ピストン１Ａ，１Ｂ，１Ｃ全体の異常摩耗や焼き付きの抑制と、より好適な出力向上や燃料消費量低減を図れる。しかしながら、その反面、面圧の低い反スラスト側においては、潤滑に要する以上のオイル量が保持されるので、ピストン１Ａ，１Ｂ，１Ｃが上下動する際のオイルのせん断力が大きくなり、摩擦損失の増加という虞がある。
【００６４】
そこで、本実施例４にあっては、スラスト側のピストンスカート４の外周面に実施例１と略同等の加工形状を設け、反スラスト側のピストンスカート４の外周面に実施例３と略同等の加工形状を設ける。図１０に本実施例４の内燃機関用ピストン１Ｄを例示する。
【００６５】
このピストン１Ｄは、スラスト側のピストンスカート４の外周面において、その上部４ｂ及び下部４ｄに実施例１における第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂを形成し、その最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅに実施例１におけるマイクロディンプル６を形成している。また、反スラスト側のピストンスカート４の外周面においては、下部４ｄ及び最下部４ｅに多量のオイルを保持し得るピストン周方向の条痕溝２５を形成し、その最上部４ａ，上部４ｂ及び中間部４ｃに実施例３におけるマイクロディンプル６を形成している。
【００６６】
ここで、反スラスト側の条痕溝２５は、実施例３と同様に、ピストンスカート４の下部４ｄ及び最下部４ｅの範囲に形成されている。これが為、その条痕溝２５は、かかる部位で保持されるオイルの量を少量化する為に、例えば、その溝幅をスラスト側の第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂと同等にする一方、その溝深さをスラスト側の第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂよりも浅くすることが好ましい。
【００６７】
このような本実施例４のピストン１Ｄによれば、面圧の高いスラスト側において、実施例１と同様の潤滑性能と摩擦を保ちつつ、異常摩耗や焼き付きの抑制と出力向上や燃料消費量低減を図ることができる一方、面圧の低い反スラスト側においては、潤滑に要する適量なオイルを確保すると共にオイル保持量の少量化によるせん断力の低下によって摩擦の低減を図ることができる。これが為、本実施例４のピストン１Ｄの如くスラスト側及び反スラスト側のピストンスカート４を加工することによって、ピストン１Ｄ全体において、異常摩耗や焼き付きを抑制しつつ、より有効に摩擦損失を低減させることができる。
【００６８】
ここで、本実施例４にあってはスラスト側の最上部４ａ，中間部４ｃ及び最下部４ｅ並びに反スラスト側の最上部４ａ，上部４ｂ及び中間部４ｃにマイクロディンプル６を形成しているが、その何れか又は全ての部位において、マイクロディンプル６に替えて実施例２の第３条痕溝７を形成してもよい。
【実施例５】
【００６９】
次に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例５を図１１に基づいて説明する。
【００７０】
本実施例５のピストンは、前述した各実施例１，２，３又は４のピストン１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂ，条痕溝１５，２５におけるピストン下方側の溝側面をオイルが溜まり易い形状にしたものである。
【００７１】
具体的には、その溝側面をピストン頂面と略平行に形成する又はピストン内側に向け且つピストン下方に向けて傾倒させることによって、この溝側面でオイルを保持する。この種の溝側面を有する形状としては、例えば、断面が鋸歯形状に形成されたもの等、多様な形状のものが考えられる。
【００７２】
図１１には、その鋸歯形状の条痕溝が形成された本実施例５のピストンを例示する。この図１１のピストン１Ｅは、前述した実施例１のピストン１Ａの第１及び第２の条痕溝５ａ，５ｂを図１１に示す鋸歯形状の第１及び第２の条痕溝３５ａ，３５ｂに変更したものであり、そのピストン下方側の夫々の溝側面をピストン頂面と略平行に形成したものである。
【００７３】
このように、多量のオイルを保持させることを目的とした条痕溝（ここでは第１及び第２の条痕溝３５ａ，３５ｂ）におけるピストン下方側の溝側面を本実施例５の如く形成することによって、ピストン下方側へのオイルの漏れを抑制することができ、ピストン１Ｅが上下動してもオイルを溜めた状態を維持することができる。
【００７４】
これが為、より確実なるピストンスカート４全体へのオイル供給が可能になり、異常摩耗や焼き付きを抑制することができる。また、特にピストン上方側に位置している第１条痕溝３５ａのオイルはピストンリング（トップリング，セカンドリング及びオイルリング（図示略））へも供給することができるので、かかる部位での潤滑性能の改善による摩擦損失の低減等の効果をも奏することができる。
【実施例６】
【００７５】
次に、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例６を図１２に基づいて説明する。
【００７６】
本実施例６のピストン１Ｆは、前述した各実施例１〜５のピストン１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅにおいて、ピストンヘッド部におけるセカンドランド３ｂ及びサードランド３ｃの外周面に、実施例５のピストンスカート４に設けた鋸歯形状の第１及び第２の条痕溝３５ａ，３５ｂと同形状のピストン周方向の条痕溝８を形成したものである。
【００７７】
これにより、本実施例６のピストン１Ｆは、ピストンヘッド部においてもオイルを条痕溝８に保持することができ、上下動する際にトップリング９ａ，セカンドリング９ｂ及びオイルリング９ｃへのオイル供給が可能になる。これが為、このピストン１Ｆによれば、トップリング９ａ，セカンドリング９ｂ及びオイルリング９ｃとシリンダボア壁面２０との間の潤滑性能が向上し、これらの異常摩耗を抑制することができる。
【００７８】
また、その条痕溝８に保持されたオイルは上下動時にシリンダボア壁面２０を経てピストンスカート４へも供給されるので、このピストン１Ｆは、より有効なる異常摩耗や焼き付きの抑制と摩擦の低減を図ることができる。
【００７９】
ここで、本実施例６の条痕溝８は、少なくともスラスト側に設けることにより上記の効果を奏することができるが、より有効な効果を得る為に反スラスト側又はピストン周方向全体に設けることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明に係る内燃機関用ピストンは、その潤滑性能の向上と摩擦損失の低減を両立させ得る技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例１をピストンスカート側から見た側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線から見た実施例１の内燃機関用ピストンにおけるピストンスカートの断面図である。
【図３−１】ピストン下降時においてピストンとシリンダボア壁面との間に掛かるスラスト力を説明する図である。
【図３−２】ピストン上昇時においてピストンとシリンダボア壁面との間に掛かるスラスト力を説明する図である。
【図４】ピストンスカートとシリンダボア壁面との間の油圧分布について説明する図である。
【図５−１】ピストンスカートに形成された粗目の条痕溝とオイルとの関係を示す図である。
【図５−２】ピストンスカートに形成されたマイクロディンプルとオイルとの関係を示す図である。
【図５−３】ピストンスカートに形成された細目の条痕溝とオイルとの関係を示す図である。
【図６】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例２をピストンスカート側から見た側面図である。
【図７】図６のＹ−Ｙ線から見た実施例２の内燃機関用ピストンにおけるピストンスカートの断面図である。
【図８】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例３をピストンスカート側から見た側面図である。
【図９】図８のＺ−Ｚ線から見た実施例３の内燃機関用ピストンにおけるピストンスカートの断面図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例４をピストンピン孔側から見た側面図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例５について示すピストンスカートの断面図である。
【図１２】本発明に係る内燃機関用ピストンの実施例６について示すピストンヘッド部の断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  ピストン
３ａ  トップランド
３ｂ  セカンドランド
３ｃ  サードランド
４  ピストンスカート
４ａ  ピストンスカートの最上部
４ｂ  ピストンスカートの上部
４ｃ  ピストンスカートの中間部
４ｅ  ピストンスカートの最下部
４ｄ  ピストンスカートの下部
５ａ，３５ａ  第１条痕溝
５ｂ，３５ｂ  第２条痕溝
６  マイクロディンプル
７  第３条痕溝
８  条痕溝
１５，２５  条痕溝
２０  シリンダボア壁面
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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