(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒内で往復動するとき、広い摺動面積を確保することを可能にするピストンを提供する。【解決手段】本発明に係る内燃機関用ピストンには、外周面１６に断面円弧状の突出部２０を有する条痕１８が形成される。条痕１８の突出部２０の断面における突出部２０の先端部２０ａの曲率半径は、該条痕１８の溝部２２の断面における該溝部２２の深部の曲率半径よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に断面円弧状の突出部を有する条痕が形成され、
該条痕の前記突出部の断面における前記突出部の先端部の曲率半径は、該条痕の溝部の断面における該溝部の深部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記条痕はスカート部に形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内を往復動する内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、内燃機関用ピストンを開示する。このピストンはスカート部の外周面に条痕形状を有し、その形状における突出部の断面はＲ形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０２−０５００４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の条痕形状は、細長い断面形状の突出部と、広い断面の溝部とからなる。それ故、特許文献１のピストンは、内燃機関の気筒内で往復動するとき、広い摺動面積を確保することができない。したがって、特許文献１のピストンではピストン表面の潤滑状態を悪化させる虞がある。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関の気筒内で往復動するとき、広い摺動面積を確保することを可能にす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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関用ピストンは、外周面に断面円弧状の突出部を有する条痕が形成され、該条痕の突出部の断面における突出部の先端部の曲率半径は、該条痕の溝部の断面における該溝部の深部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
条痕はスカート部に形成されているとよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関用ピストンの模式的な正面図である。
【図２】図１のピストンのII部の拡大断面模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関用ピストンの図１のII部に相当する部分の（ａ）拡大断面模式図、（ｂ）作動状態を表す断面模式図、（ｃ）摺動面積を説明するための図である。
【図４】比較例である内燃機関用ピストンの図１のII部に相当する部分の（ａ）拡大断面模式図、（ｂ）作動状態を表す断面模式図、（ｃ）摺動面積を説明するための図である。
【図５】別の比較例である内燃機関用ピストンの図１のII部に相当する部分の（ａ）拡大断面模式図、（ｂ）作動状態を表す断面模式図、（ｃ）摺動面積を説明するための図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態のピストンの条痕および同第２実施形態に係るピストンの条痕に相当する条痕を形成するために用いられる切削工具の刃部の形状を誇張して表した模式図である。
【図７】図６の切削工具で作製されたピストンの条痕を説明するための図であり、（ａ）ピストンのスカート部の外形が略円筒形状である場合の図、（ｂ）ピストンのスカート部の外形が略樽形状である場合の図である。
【図８】図４のピストンの条痕に類似する条痕を形成するために用いられる切削工具の刃部の形状を誇張して表した模式図である。
【図９】図８の切削工具で作製されたピストンの条痕を説明するための図であり、（ａ）ピストンのスカート部の外形が略円筒形状である場合の図、（ｂ）ピストンのスカート部の外形が略樽形状である場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。
【００１０】
まず、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用ピストン１０に関して説明する。図１に示されるように、内燃機関用ピストン１０は、ランド部１２とスカート部１４とを有する。
【００１１】
スカート部１４の外周面１６は、切削工具を用いて加工されることで形成される。回転するピストン部材に対して、切削工具が所定切り込み深さで所定送り速度で送られる。これにより、ピストン１０のスカート部１４の外周面１６には複数の条痕１８が形成される（特に図２参照）。ただし、ピストン部材は例えば鋳造品である。なお、条痕とは筋になって残った痕であり、条痕はピストンの製造過程で形成される。複数の条痕１８によって凹凸部が形成される。
【００１２】
複数の条痕１８は複数の突出部２０と複数の溝部２２とからなる。突出部２０はらせん状に延在し、また溝部２２は突出部２０間に延びるように延在する。条痕１８の突出部２０は、ピストン軸線Ａを含みピストン１０を通過する平面でのピストン１０の一部の断面図である図２において、断面円弧状（Ｒ形状）である。このような突出部２０は、図２の断面図において、実質的に間を空けず並べられているように配設されている。したがって、突出部２０の断面における突出部２０の先端部２０ａの曲率半径ｒ１は、溝部２２の断面における溝部の深部（または底部）の曲率半径ｒ２よりも大きい。
【００１３】
したがって、スカート部１４の条痕１８の溝部２２にはエンジンオイルが適切に保持され、その一方でその条痕１８の突出部２０は内燃機関の気筒内壁面にしっかりと当接することができる。これは、内燃機関の気筒内をピストン１０が往復動するときの、ピストン１０と気筒内壁面との間の摺動面積（摩擦面積）が広くなることを意味する。これは以下の第２実施形態に係る内燃機関用ピストン１１０に関してさらに説明される。
【００１４】
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関用ピストン１１０に関して説明する。ピストン１１０には、上記ピストン１０と同様に、そのスカート部に、条痕１８に相当する条痕１１８が形成されている。条痕１１８は条痕１８と同様の構成を備える。概略的に述べると、条痕１１８の突出部１２０は、ピストン軸線を含みピストン１１０を通過する平面でのピストン１１０の一部の断面図である図３（ａ）において、断面円弧状（Ｒ形状）であり、そして、条痕１１８の突出部１２０の断面における突出部１２０の先端部の曲率半径は条痕１１８の溝部１２２の断面における溝部の深部（または底部）の曲率半径よりも大きい。
【００１５】
上記第１実施形態の内燃機関用ピストン１０ではスカート部１４は略円筒形状を有したが、ここでのピストン１１０のスカート部１１４は略樽形状を有する。したがって、ピストン１１０のスカート部１１４の一部の図３（ａ）の断面模式図ではスカート部１１４の外周面１１６は斜めになっている（線Ｌ１１参照）。このようにスカート部１１４が略樽形状を有するつまりその外周面１１６の一部が斜めになっている理由は、ピストン１１０が内燃機関の気筒内を摺動するときピストン１１０のスカート部１１４が変形するが、そのときにスカート部１１４がより適切に気筒内表面上に当接して摺動することを可能にするためである。
【００１６】
図３（ｂ）に示されるように、ピストン１１０が気筒１２４内を摺動するとき、ピストン１１０のスカート部１１４は変形する。これにより、図３（ａ）、（ｂ）の各突出部１２０において同じ部位に対して設けられた仮想線の傾きの変化から理解できるように、図３（ａ）で各突出部１２０において最も外側先端に位置した先端の部分１２０ａは、図３（ｂ）ではそのスカート部１１４の変形により図３中下向きに位置する。しかし、突出部１２０は断面円弧状であるので、ピストン１１０のスカート部１１４が気筒１２４内表面上を摺動するとき、条痕１１８の突出部１２０は適切にオイルを介して気筒内壁面に対して当接して摺動することができる。
【００１７】
ピストン１１０が気筒１２４内を摺動するときの、ピストン１１０のスカート部１１４と気筒１２４内表面との摺動面積は、図３（ｂ）に表したピストン１１０の部分においていうと、微小面ａ１、微小面ａ２、微小面ａ３の和である（図３（ｃ）参照）。ここで、第２実施形態のピストン１１０における摺動面積が広いことを説明するために、ピストン１１０の条痕とは異なる形状の条痕を有するピストン２１０、３１０における摺動面積に関して図４および図５に基づいて説明する。
【００１８】
図４の内燃機関用ピストン２１０のスカート部２１４は略樽形状を有する（線Ｌ２１参照）。そのスカート部２１４の外周面２１６に条痕２１８が形成されている。条痕２１８の突出部２２０の先端部２２０ａは断面円弧形状を有し、条痕２１８の溝部２２２の深部２２２ａは断面円弧形状を有する。しかし、この条痕２１８では、それら先端部２２０ａおよび最深部２２２ａの各断面形状における曲率半径は概ね等しい（図４（ａ）参照）。つまり、条痕２１８の突出部２２０間の間隔が、上記条痕１１８の突出部１２０間の間隔よりもはるかに広い。したがって、ピストン２１０が気筒２２４内表面上を摺動するとき、条痕２１８の各突出部２２０はある程度適切にオイルを介して気筒内壁面に対して当接して摺動することができる（図４（ｂ）参照）が、ピストン２１０のスカート部２１４と気筒２２４内表面との摺動面積は、図４（ｂ）に表したピストン２１０の部分においていうと、微小面ｂ１、微小面ｂ２の和である（図４（ｃ）参照）。したがって、ピストン２１０と気筒２２４内表面との摺動面積は、上記ピストン１１０と気筒１２４内表面との摺動面積よりもはるかに狭い。
【００１９】
図５の内燃機関用ピストン３１０のスカート部３１４は略樽形状を有する（線Ｌ３１参照）。そのスカート部３１４の外周面３１６に条痕３１８が形成されている。条痕３１８の突出部３２０は断面台形形状を有する（図５（ａ）参照）。しかし、このピストン３１０では、ピストン３１０が気筒３２４内表面上を摺動するとき、条痕３１８の各突出部３２０はその先端角部３２０ａで気筒３２４内表面に接し得る（図４（ｂ）参照）。それ故、ピストン３１０のスカート部３１４と気筒３２４内表面との摺動面積は、図５（ｂ）に表したピストン３１０の部分においていうと、微小面ｃ１、微小面ｃ２、微小面ｃ３の和である（図５（ｃ）参照）。したがって、ピストン３１０と気筒３２４内表面との摺動面積は、上記ピストン１１０と気筒１２４内表面との摺動面積よりもはるかに狭い。なお、ピストン３１０では、図５（ｂ）に示すように突出部３２０の先端角部３２０ａが気筒内壁面に当接するので、その先端角部３２０ａによってピストン３１０と気筒３２４内表面との間のオイルが切られ易い。よって、ピストン３１０では、この点でも、ピストン表面の潤滑状態を適切に保つことは困難である。
【００２０】
このように、第２実施形態のピストン１１０による摺動面積はピストン１１０の条痕１１８が上記した条痕形状を有するので広い。したがって、ピストン１１０では、ピストン表面の潤滑状態を適切に保つことが可能になる。
【００２１】
ここで、上記ピストン１０の条痕１８および上記ピストン１１０の条痕１１８に相当する条痕１１８´の加工工具に関して説明する。ピストン１０の条痕１８およびピストン１１０の条痕１１８に相当する条痕１１８´は、ここでは図６に誇張して表された形状の刃部４００を有する切削工具（バイト）を用いて形成される。この切削工具の基端部は加工装置に保持される。その刃部４００を回転しているピストン部材に対して各々に対応する所定の切り込み深さで所定の送り速度で送ることで、条痕１８、１１８´が形成される。
【００２２】
刃部４００は、条痕１８、１１８´に対応した形状を有する切れ刃部４０２と、この切れ刃部４０２に隣接して形成された逃げ部４０４とを切れ刃として有する。逃げ部４０４は切れ刃部４０２の輪郭形状を延長した線Ｌ４１を内側に所定量後退させた輪郭形状を有する溝部として構成されている。
【００２３】
図７（ａ）は図６の切削工具を用いて略円筒形状外形を有するピストンに条痕１８を形成（作製）する方法を説明するための図である。図７（ａ）の条痕１８は、切り込み深さ一定で所定送り速度で切削工具を回転するピストン部材に対して動かすことで（図７（ａ）において切削工具の刃部４００を４００ａ→４００ｂ→４００ｃの順に動かすことで）形成される。なお、図７（ａ）において刃部４００の移動方向または送り方向は矢印で表されている。
【００２４】
また、図７（ｂ）は図６の切削工具を用いて略樽形状外形を有するピストンに条痕１１８´を形成（作製）する方法を説明するための図である。図７（ｂ）の条痕１１８´は、切り込み深さが徐々に変化するように所定送り速度で切削工具を回転するピストン部材に対して動かすことで（図７（ｂ）において切削工具の刃部４００を４００ｄ→４００ｅ→４００ｆの順に動かすことで）形成される。なお、図７（ｂ）において刃部４００の移動方向は矢印で表されている。この加工により、ピストンの表面には図３（ａ）の条痕１１８に対応する条痕１１８´が形成される。なお、図７（ｂ）の条痕の突出部の先端部のわずかな凹凸４１０はピストン１１０と気筒１２４内表面との摺動で実質的に消失するまたは無視できるものとなる。
【００２５】
これに対して、図４のピストン２１０の条痕２１８の形状に類似する形状を有する条痕は、図８に誇張して表された形状の刃部５００を有する切削工具を用いて形成可能である。刃部５００は、形成する条痕に対応した形状を有する切れ刃部５０２のみを切れ刃として有する。刃部５００を有する切削工具（バイト）は、刃部４００を有する上記切削工具と同様にして用いられ、それにより図９（ａ）に示すように略円筒形状外形を有するピストンに条痕６１８を形成可能であり、図９（ｂ）に示すように略樽形状外形を有するピストンに条痕７１８を形成可能である。図９（ａ）に示すようにピストンのスカート部が略円筒形外形を有する場合、そのような切削工具を用いて、所望の条痕を形成することができる。しかし、図９（ｂ）に示す場合のように、ピストンのスカート部が略樽形状外形を有する場合、形成される条痕７１８の突出部７２０には、明瞭な角部７２０ａが形成される。このような角部７２０ａを放置したのでは、このような角部７２０ａを有する条痕７１８を備えたピストンは、気筒内表面上を摺動するとき、オイルを切り易い。それ故、ピストン表面の潤滑状態が悪化する可能性が高い。したがって、この場合、図９（ｂ）に示す当該角部７２０ａを除去するようにさらなる加工が必要とされる。故に、図８に示すような切削工具はピストンの加工効率の点で問題を有する。
【００２６】
これに対して、上記したように、図６の刃部４００を有する切削工具を用いた場合には、形成された条痕の突出部の先端部に明瞭なオイルを切るような角部が実質的に形成されない。したがって、そのような切削工具を用いて形成された条痕を有するピストンを内燃機関にそのまま適用することができる。故に、ピストンの作製工程数を減らすことが可能になる。
【００２７】
なお、上記実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ピストン
１４  スカート部
１８  条痕
２０  突出部
２２  溝部
【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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【図９】
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