(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダー内に摺動可能に装着されるピストンであって、前記シリンダーとの摺接部となるスカート部に、多数のディンプルを形成してなり、前記多数のディンプルが、ピストンの軸線方向ならびに周方向において千鳥状に形成されているとともに、前記ピストンのスカート部に、周方向に沿った加工痕が形成され、前記ピストンの軸線方向において隣り合うディンプルの対向縁部間の間隔が、前記加工痕の幅よりも大きく、かつディンプルの径よりも小さく設定され、
前記ピストンの周方向において隣り合うディンプルの縁部が、前記ピストンの周方向において重畳するように形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記シリンダーが略水平方向に沿って配設されているとともに、前記ピストンのスカート部が、上下に位置させられており、上方に位置するスカート部に前記ディンプルが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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ピストンに係わり、特に、シリンダー内における摺動抵抗を極力軽減するようにした内燃機関用ピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関用ピストンとして、特開平１−１３１８４７号公報において提案されており、このピストン７は、図７および図８に示すように、ピストン７の、シリンダー２との摺動部となるスカート部１７の表面に、ピストン７の周方向に沿う溝１８を複数形成し、この溝１８にオイルを保持させることにより、前記シリンダー２の内面に形成される油膜を確保するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のピストン構造にあっては、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
【０００４】
すなわち、通常、ピストン７は、その外径が前記シリンダー２の内径よりも小さく、その隙間を、前記ピストン７に装着された圧力リングやオイルリングによって密封する構成となっている。
このために、前記ピストン７は、摺動時に、ピストン７が微少量倒れるか、あるいは、シリンダー２の内面へずれる現象が生じている。
このような現象が生じると、図８に示すように、前記ピストン７の周面の一部がシリンダー２の内面に近づき、この最接近位置から周方向に行くにしたがい、前記ピストン７とシリンダー２との隙間が大きくなり、前記溝１８に保持されているオイルが、この溝１８の両側へ向けて押し出されてしまい、この溝１８によって保持されるオイルの量が減少してしまう。
【０００５】
このように、溝１８におけるオイルの保持量が減少すると、シリンダー２の内面における前述した油膜形成作用が小さくなることが想定されることから、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、シリンダー内面への油膜形成機能を十分に確保し、ピストンの摺動抵抗を極力低減することのできる内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の内燃機関用ピストンは、前述した目的を達成するために、内燃機関のシリンダー内に摺動可能に装着されるピストンであって、前記シリンダーとの摺接部となるスカート部に、多数のディンプルを形成してなり、前記多数のディンプルが、ピストンの軸線方向ならびに周方向において千鳥状に形成されているとともに、前記ピストンのスカート部に、周方向に沿った加工痕が形成され、前記ピストンの軸線方向において隣り合うディンプルの対向縁部間の間隔が、前記加工痕の幅よりも大きく、かつディンプルの径よりも小さく設定され、前記ピストンの周方向において隣り合うディンプルの縁部が、前記ピストンの周方向において重畳するように形成されていることを特徴とする。
このような構成とすることにより、ピストンの摺動時において、その軸線方向に位置するディンプル間のオイルの移動を抑制し、各ディンプルにおけるオイルの保持作用の低下を抑制することができる。また、周方向において隣り合うディンプル間において、前記加工痕を介して緩やかにオイルの移動を生じさせることができる。さらに、請求項２に記載の内燃機関用ピストンは、請求項１に記載の前記シリンダーが略水平方向に沿って配設されているとともに、前記ピストンのスカート部が、上下に位置させられており、上方に位置するスカート部に前記ディンプルが形成されていることを特徴とする。このような内燃機関にあっては、シリンダー内に供給されたオイルが、シリンダーの内壁を伝って下方へ落ち込む現象が生じ、これによって、シリンダーの下部におけるオイル量に比して、上部におけるオイル量が少なくなることが考えられる。このような現象を考慮して、前述した構成とすることにより、シリンダーの上方における油膜の膜厚を確保するようにすることもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。
この内燃機関は、図５および図６に示すように、クランクケース１と、このクランクケース１に取り付けられ、シリンダー２を形成するシリンダーブロック３と、このシリンダーブロック３を覆って取り付けられるシリンダーヘッド４と、前記クランクケース１内に回転自在に設けられたクランクシャフト５と、前記シリンダー２内に摺動自在に装着され、かつ、前記クランクシャフト５に、コンロッド６を介して接続されたピストン２０とによって概略構成されている。
【０００９】
また、前記シリンダーブロック３には、前記シリンダー２とピストン２０およびシリンダーブロック３とによって形成される燃焼室８に燃焼用の混合気を供給する給気ポート９と、燃焼後の排気を排出するための排気ポート１０が設けられ、さらに、これらの給気ポート９と排気ポート１０の開閉をなす給気弁１１および排気弁１２が設けられている。
【００１０】
そして、これらの給気弁１１および排気弁１２は、前記シリンダーヘッド４に装着された動弁機構１３によって開閉駆動させられるようになっている。
【００１１】
さらに、前記クランクケース１には、内燃機関の可動部分の潤滑を行うためのオイルを、前記各可動部分に供給するためのオイルポンプ１４が、図５に示すように設けられており、このオイルポンプ１４は、前記クランクシャフト５の回転によって駆動されるされるようになされている。
【００１２】
そして、前記オイルポンプ１４は、クランクケース１やシリンダーブロック３およびシリンダーヘッド４に形成されたオイル通路１５を経て、前記給気弁１１や排気弁１２の摺動部分、あるいは、動弁機構１３等の可動部分へオイルを供給し、また、図６に示すように、クランクシャフト５に形成されたオイル通路１６を介してコンロッド６との連結部にオイルを供給し、さらに、この連結部分から前記オイルを飛散させて、前記シリンダー２の内面やピストン２０に付着させることにより、このシリンダー２やピストン２０の冷却を行うとともに、シリンダー２とピストン２０との摺動部における潤滑を行うようになっている。
【００１３】
ところで、このように構成された内燃機関にあっては、前記ピストン２０とシリンダー２との摺動部に供給されるオイルによって、前記シリンダー２の内面に油膜を形成し、これによって、ピストン２０の摺動抵抗を軽減するようにしているが、前述したように、この油膜の形成をより効果的に行うことが要望されている。
【００１４】
そこで、本実施形態に係わる内燃機関用ピストン２０は、図１に示すように、ピストンヘッド２１と、このピストンヘッド２１の下部に連続して設けられて、圧力リングやオイルリング（何れも図示略）が装着されるリング装着部２２と、このリング装着部２２の下方に設けられて、このリング装着部２２の周面からピストン２０の内側へ後退した位置に設けられた一対のピストンボス部２３と、これらのピストンボス部２３以外の部分に形成され、シリンダー２との摺動部となる一対のスカート部２４とによって形成されている。
そして、前記ピストンボス部２３とスカート部２４は、前記ピストン２０の軸線まわりに９０度ずれた位置に設けられている。
【００１５】
そして、前記スカート部２４には、本発明の特徴部分である多数のディンプル２５が形成されている。
これらのディンプル２５は、略球殻状の形状に形成されており、その寸法は、たとえば、直径：３．８ｍｍ、最大深さ：０．１５ｍｍであり、前記スカート部２４のほぼ全面にわたって形成されている。
好適には、前記ディンプル２５の単位面積あたりの表面積割合が、約３０％以上である。
【００１６】
このように構成された本実施形態に係わるピストン２０は、図５に示すように、コンロッド６の小端部にピストンピンによって連結されることによって内燃機関内に装着される。
【００１７】
そして、内燃機関の始動に伴って、シリンダー２内を軸線方向に往復移動させられるが、その際に、前記クランクシャフト５から前記シリンダー２の内面にオイルが吹き付けられるとともに、このオイルがピストン２０のオイルリング等によって引き延ばされて、前記シリンダー２の内面に油膜が形成される。
【００１８】
これと同時に、前記シリンダー２の内面に付着したオイルが、前記ピストン２０の各ディンプル２５によって捕捉されるとともに、これらのディンプル２５内に保持され、前記シリンダー２の内面に形成された油膜が薄くなると、前記ディンプル２５に保持されているオイルが供給されて、前記油膜の膜厚が維持される。
【００１９】
そして、前記各ディンプル２５は独立していることにより、ピストン２０がシリンダー２に対して倒れや位置ずれを起こしたとしても、ディンプル２５間におけるオイルの移動が最小限度に抑えられる。
したがって、前述した油膜の維持作用が長期にわたって保持される。
【００２０】
ここで、前記ピストン２０によるオイルの保持機能が高いため、前記シリンダー２の内側に供給されるオイルの量が少なくてすみ、この結果、このオイルを引き延ばすオイルリングにかかる負荷が軽減され、この点からも、ピストン２０の摺動抵抗が抑制される。
【００２１】
一方、前記各ディンプル２５を、図１に示すように、千鳥状に設けることにより、前記ディンプル２５の設置数を多くすることができ、この結果、形成する油膜のムラを少なくすることができる。
【００２２】
さらに、前記ピストン２０のスカート部２４の表面には、図２および図３に示すように、その製造時における周方向の加工痕２６が存在することがある。
このような場合にあっては、前記スカート部２４に形成するディンプル２５を、以下のような位置関係で形成することが望まれる。
【００２３】
すなわち、ピストン２０の軸線方向（図２および図３において上下方向）において隣り合うディンプル２５の対向縁部間の間隔を、前記加工痕２６の幅よりも大きくなるように、各ディンプル２５を形成する。
このような位置関係とすることにより、ピストン２０の摺動時において、その軸線方向に位置するディンプル２５間のオイルの移動を抑制し、各ディンプル２５におけるオイルの保持作用の低下を抑制することができる。
【００２４】
さらに、ピストン２０の周方向（図３における左右方向）において隣り合うディンプル２５間においては、その一部が、ピストン２０の周方向において重畳するように、前記ディンプル２５を形成することにより、周方向において隣り合うディンプル２５間において、前記加工痕２６を介して緩やかにオイルの移動を生じさせることができる。
このように、緩やかなオイルの移動が生じると、ディンプル２５によるオイルの保持作用を損なうことなく、ディンプル２５内のオイルの入れ替えを行うことができる。
【００２５】
また、内燃機関によっては、図５に示すように、シリンダー２が略水平となるように搭載される場合がある。
このような内燃機関にあっては、シリンダー２内に供給されたオイルが、シリンダー２の内壁を伝って下方へ落ち込む現象が生じ、これによって、シリンダー２の下部におけるオイル量に比して、上部におけるオイル量が少なくなることが考えられる。
【００２６】
このような現象を考慮して、前記ディンプル２５を、主に、前記ピストン２０の上方に位置させられるスカート部２４に形成することにより、シリンダー２の上方における油膜の膜厚を確保するようにすることもできる。
【００２７】
あるいは、ピストン２０の上方におけるディンプル２５の数や密度を、下方におけるそれよりも大きくすることにより、シリンダー２の上下における油膜の膜厚を均一にすることも可能である。
【００２８】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、図４に示すように、各ディンプル２７の直径を小さくして、その設置密度を高めることも任意に行うことができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる内燃機関用ピストンによれば、ピストンに形成された多数のディンプルによって、ピストンのスカート部に多数の独立したオイル溜まりを形成し、これによって、ピストンの倒れや位置ずれ等が生じた場合あっても、前記ピストンのスカート部にオイルを確実に保持し、これによって、シリンダー内面に油膜を確実に生成し、ピストンの摺動抵抗を低減することができる。
また、各ディンプルによってオイルが保持される分、シリンダー内に供給するオイルの供給量を少なくすることができ、この結果、ピストンに装着されるオイルリングに係る負荷を軽減することができ、この点からも、ピストンの摺動抵抗を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、ピストンの正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すもので、ピストンのスカート部の拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、ピストンのスカート部の拡大正面図である。
【図４】本発明の変形例を示すもので、ピストンの正面図である。
【図５】本発明の一実施形態が適用された内燃機関の一構造例を示す縦断面側面図である。
【図６】本発明の一実施形態が適用された内燃機関の一構造例を示す横断面平面図である。
【図７】従来のピストンの一例を示す正面図である。
【図８】従来のピストンとシリンダとの関係を示す概略図である。
【符号の説明】
１  クランクケース
２  シリンダー
３  シリンダーブロック
４  シリンダーヘッド
５  クランクシャフト
６  コンロッド
７  ピストン
８  燃焼室
９  給気ポート
１０  排気ポート
１１  給気弁
１２  排気弁
１３  動弁機構
１４  オイルポンプ
１５  オイル通路
１６  オイル通路
１７  スカート部
１８  溝
２０  ピストン
２１  ピストンヘッド
２２  リング装着部
２３  ピストンボス部
２４  スカート部
２５  ディンプル
２６  加工痕
２７  ディンプル
【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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