(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面に油溝を有する内燃機関のシリンダライナであって、該シリンダライナの摺動面の油溝のピッチは、ピストンリングの幅の３０％〜６０％であり、平坦部の幅は、油溝のピッチの５０％〜９９％であり、油溝の深さは、０．５μｍ〜６μｍで、かつ、平坦部は、研削加工によりピストンの運動方向に対して、直角方向の加工目が付けられており、さらに、油溝はピストンの運動方向に対して、直角方向に設けられており、その断面形状は円弧状であって、油溝の幅の深さに対する比は１０００／３〜１２５０であることを特徴とするシリンダライナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関などの往復摺動する内燃機関のシリンダライナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７はディーゼルエンジンの部分断面図である。
図において、ａはディーゼルエンジンである。ｂはシリンダヘッドであり、ｃはシリンダライナである。ｄはシリンダジャケット、ｅはピストン、ｆは排気弁である。
【０００３】
従来の大型の２サイクル舶用ディーゼル機関のシリンダライナには、スカッフィング（焼き付き）を防止する目的で、ピストンの運動方向に対し、波状の油溝と平坦部が交互に現れる断面形状に仕上げられている（これを通常「ウェーブカット」と呼んでいる。）。このウェーブカットは、流体潤滑領域では流体力による油膜力の発生に、また、油膜が薄くなり混合潤滑，境界潤滑領域になった場合は、油溝の保油性による焼き付き防止に役立つといわれている。
【０００４】
図８は従来の油溝を有するシリンダライナの摺動面の展開図である。
図において、ｇはシリンダライナｃの摺動面に設けられた複数の油溝である。この油溝ｇの溝幅は、通常、ピストンリングの幅により決められている。ｈはシリンダライナｃの摺動面の平坦部であり、ｉは平坦部ｈに付けられた加工目である。この加工目ｉは、研削加工によりピストンの運動方向ｊに対して、９０°よりも小さい角度で、２方向から交差するように付けられている。加工目ｉは、従来のホーニング機械などで研削加工する場合、砥石を回転させ、上下方向に移動させながら研削加工する関係で必ず生じるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したシリンダライナにおいては、油溝の幅や深さが大きいため油溝内に油が充満しない場合があり、シリンダライナの過大摩耗や焼き付きを誘発する。多量の油を使用すれば、焼き付きは防止できるが、油の消費量が増大してしまう。シリンダライナの平坦部に、研削加工によりピストンの運動方向に対して、９０°よりも小さい角度で、２方向から交差するような加工目が付いているため、ピストンリングとシリンダライナとの間の油膜形成能力を低下させているなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、少量の油で油溝内を充満させ、シリンダライナの潤滑性能を向上させることができるシリンダライナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、摺動面に油溝を有する内燃機関のシリンダライナであって、該シリンダライナの摺動面の油溝のピッチは、ピストンリングの幅の３０％〜６０％であり、平坦部の幅は、油溝のピッチの５０％〜９９％であり、油溝の深さは、０．５μｍ〜６μｍで、かつ、平坦部は、研削加工によりピストンの運動方向に対して、直角方向の加工目が付けられているシリンダライナが提供される。
【０００８】
次に本発明の作用について説明する。
本願発明の発明者らの実験によれば、油溝の形状を上記の形状とし、加工目をピストンの運動方向に対して、直角方向に付けることにより少量の油で油溝内を充満させることができ、シリンダライナの油膜形成能力の向上を図ることができることがわかった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明のシリンダライナの摺動面の展開図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
図において、１はシリンダライナである。２はシリンダライナ１の摺動面に研削加工して設けた複数の油溝であり、Ｗは溝幅である。図２に示すように、油溝２のピッチ（ＰＴ）は、ピストンリング５の幅（Ｂ）の３０％〜６０％であり、平坦部３の幅（Ｌ１）は、油溝２のピッチ（ＰＴ）の５０％〜９９％である。このように、平坦部３の幅（Ｌ１）は、油溝２の幅（Ｌ２）よりも大きく形成されている。また、平坦部３は、研削加工によりピストンの運動方向４に対して、直角方向の加工目３ａが付けられている（図１）。油溝２の深さ（ｈ）は、０．５μｍ〜６μｍである。
【００１０】
次に実施形態に基づく作用について説明する。
油溝２の形状を上記の形状とし、加工目３ａをピストンの運動方向４に対して、直角方向に付けることにより少量の油で油溝２内を充満させることができ、シリンダライナ１の油膜形成能力の向上を図ることができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の効果を実証するため、本願発明の発明者らはウェーブカットの形状と耐スカッフィング性能との関係について、ピストンリングを模擬したバレル形状の可動片とシリンダライナを模擬した平坦な固定片を組み合わせて試験を行った。なお、この可動片と平坦な固定片は、いずれも実機に使用されている鋳鉄製ピストンリングとシリンダライナから切り出したものを使用した。なお、試験では、なじみ運転を実施後、所定の温度，速度に設定した後、面圧をステップ状に上昇させ、摩擦力または可動片温度が急上昇した時点をスカッフィングと判定し、その時点の面圧をスカッフィング面圧と定義した。以下、図面に基づいてその試験結果について説明する。
【００１２】
図３は試験に使用したピストンリングとシリンダライナの試験片の組立図である。
図において６はピストンリングを模擬した摺動試験片であり、ホルダ９に保持され、アーム９ａを介して可動テーブル１０に固着されている。１１はアーム９ａに取り付けた荷重測定用ゲージである。７はシリンダライナを模擬した固定試験片であり、ライナ受台１２に固着されている。１３は熱電対であり、１４はヒータである。なお、固定試験片７には、図示しない給油孔から給油される。
【００１３】
図４は試験に使用した上記固定試験片の形状を示す図で、図４（Ａ）は正面図である。図４（Ｂ）は側面図である。なお、固定試験片の寸法は、縦３９０ｍｍ，横１２０ｍｍ，高さ１５ｍｍのものを使用した。図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のイ部拡大図で、ｗは溝幅（ｍｍ），ｈは溝深さ（ｍｍ）、Ｒは溝の加工半径（ｍｍ）である。図４（Ｄ）は３種類の固定試験片の溝幅ｗ（ｍｍ），溝深さｈ（ｍｍ），溝の加工半径Ｒ（ｍｍ）の３条件を示す図である。
【００１４】
図５は試験に使用した他の固定試験片の形状を示す図で、図４（Ｂ）のイ部拡大図に相当する図で、ｗは溝幅（ｍｍ），ｈは溝深さ（μｍ）、Ｒは溝の加工半径（ｍｍ）である。なお、固定試験片の寸法は、図４の試験片と同じものを使用した。図５（Ｂ）は固定試験片の溝幅ｗ（ｍｍ），溝深さｈ（μｍ），溝の加工半径Ｒ（ｍｍ）の３条件を示す図である。
【００１５】
図４に示す試験は、ウェーブピッチ（ＰＴ）を６ｍｍ，溝深さ（ｈ）を従来の溝深さと同じ１５μｍに特定し、溝幅（Ｗ）を変え、平均速度：４ｍ／ｓ，試験温度（ライナ温度）：２２５°Ｃ，給油量：約５ｍｌ／ｍｉｎで、上記摺動試験片６を固定試験片７に当接し、図示しない往復摺動試験機により摺動試験片６を上下に往復摺動させ、負荷条件：初期ならし運転を面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で６０分運転後、１０ｋｇｆ／ｃｍ2 ピッチで昇圧し、各１０分保持しながら行った。
【００１６】
この試験の結果、溝幅が小さい方がスカッフィング面圧が高い傾向にあるが、いずれの場合も溝幅のないストレートライナに比べてスカッフィング面圧が低く、焼き付きやすいことがわかった。これは、摺動試験片が油溝を通過する際、油溝内に油が十分満たされていないと、油溝から油は補給されないで、逆に油溝に油を置き去ってしまうことになる。このため、摺動試験片と固定試験片の平坦部で形成されていた油膜は油溝で破断し、次に通過する平坦部との摺動は摺動試験片の表面に付着している油のみの潤滑になるため、スカッフィングを発生し易くなったと考えられる。したがって、油溝が油保持能力を発揮していないことがわかる。
【００１７】
図５に示す試験は、ウェーブピッチ（ＰＴ）を８ｍｍ，溝幅（Ｗ）を１ｍｍに特定し、溝深さ（ｈ）を浅くして行った。この試験の結果、次のことがわかった。
【００１８】
図６はシリンダライナの表面形状（ウェーブカット）の図５に示す試験の評価試験結果を示す図である。
図において、縦軸にスカッフィング発生面圧（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）を、横軸に表面形状を示している。
【００１９】
この試験の結果、図６に示すように、油溝を設けないストレートライナではスカッフィング発生面圧が１３０ｋｇｆ／ｃｍ2 であるのに対し、溝深さ（ｈ）が０．８μｍではスカッフィング発生面圧が１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 ，１μｍでは１７０ｋｇｆ／ｃｍ2 ，３μｍでは１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 と高いことがわかる。したがって、溝深さを浅くすると油溝を設けないストレートライナよりも向上することが確認できた。これは、油溝を浅くすると油溝容積が小さくなるため、溝内に油が充満し、摺動試験片と固定試験片との間に油が補給され、潤滑性能が向上するからと考えられる。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
上述した本発明のシリンダライナによれば、油溝のピッチをピストンリングの幅の３０％〜６０％，平坦部の幅を油溝のピッチの５０％〜９９％，油溝の深さを０．５μｍ〜６μｍとし、かつ、平坦部は、研削加工によりピストンの運動方向に対して、直角方向の加工目を付けたので、少量の油で油溝内を充満させることができる。したがって、油の消費量を低減することができ、シリンダライナの油膜形成能力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリンダライナの摺動面の展開図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】実証試験に使用したピストンリングとシリンダライナの試験片の組立図である。
【図４】実証試験に使用した固定試験片の形状を示す図で、（Ａ）は試験片の正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のイ部拡大図、（Ｄ）は固定試験片の溝幅，溝深さ，溝角の３条件を示す図である。
【図５】実証試験に使用した他の固定試験片の形状を示す図で、（Ａ）は図４（Ｂ）のイ部に相当する拡大図で、（Ｂ）は固定試験片の溝幅，溝深さ，溝角の３条件を示す図である。
【図６】シリンダライナの表面形状の評価試験結果を示す図である。
【図７】２サイクルディーゼルエンジンの部分断面図である。
【図８】従来のシリンダライナの摺動面の展開図である。
【符号の説明】
１  シリンダライナ
２  油溝
３  平坦部
３ａ  加工目
４  ピストンの運動方向
５  ピストンリング
【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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