JP2008223663A - Engine piston - Google Patents

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Nobuo Sakate
宣夫 坂手
Yasuo Uosaki
靖夫 魚崎
Masahiko Shibahara
雅彦 芝原
Yoshio Tanida
芳夫 谷田
Akio Wakasaki
章夫 若崎
Shinji Kadoshima
信司 角島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To excellently suppress both a problem in which a piston skirt part is scuffed in a high-surface pressure area and a problem in which sliding resistance is continued for a long period of time in a low-surface pressure area, in an engine piston having a plurality of streak grooves which is circumferentially formed in the outer surface of the skirt part being in sliding contact with the cylinder inner wall surface of an engine. <P>SOLUTION: On the outer surface of the skirt part 4 of the piston 1, the streak grooves 7 are formed deeper in the high-surface pressure area a where surface pressure between the outer surface and the cylinder inner wall surface is relatively high, than in the low-surface pressure area b where surface pressure therebetween is relatively is low, and the ratio of the width of a top part between the adjacent streak grooves 7, 7 with respect to the sum of the width of the top part between the adjacent streak grooves 7, 7 and the width of the streak groove 7 (pitch of the streak groove 7) is made small. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はエンジンのピストンに関し、エンジンの気筒内壁面と摺接するピストンスカート部の潤滑の技術分野に属する。   The present invention relates to a piston of an engine, and belongs to the technical field of lubrication of a piston skirt portion that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine.

一般に、エンジンのシリンダブロックの気筒内にはピストンが往復動自在に配置されており、このピストンには気筒内壁面と摺接するスカート部が形成されている。なお、本明細書では、クランク軸側に最も近いピストンリングであるオイルリングが装着される溝下面部よりもクランク軸側で、又は、前記オイルリングよりもクランク軸側で、気筒内壁面と摺接する部分をスカート部という。このスカート部の外表面と気筒内壁面との間はオイルによって潤滑状態に保たれており、これによりピストンは気筒内を円滑に往復動することができる。   In general, a piston is reciprocally disposed in a cylinder of an engine cylinder block, and a skirt portion is formed on the piston so as to be in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder. In this specification, the cylinder inner wall surface is slid on the crankshaft side with respect to the groove lower surface where the oil ring, which is the piston ring closest to the crankshaft side, is mounted, or on the crankshaft side with respect to the oil ring. The part that contacts is called the skirt. A space between the outer surface of the skirt portion and the inner wall surface of the cylinder is kept in a lubrication state by oil, so that the piston can reciprocate smoothly in the cylinder.

従来、ピストンスカート部に複数の条痕溝を加工形成することが知られている(例えば特許文献1、2参照)。ここで、条痕溝は、スカート部の外表面において周方向に延びるように形成された断面U字状やV字状の凹溝であり、条痕溝の深さは数μmから数十μm、隣接する条痕溝間の間隔(すなわち条痕溝のピッチ)は数十μmから数百μmとされる。   Conventionally, it is known that a plurality of streak grooves are formed in a piston skirt (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Here, the streak groove is a U-shaped or V-shaped cross-sectional groove formed so as to extend in the circumferential direction on the outer surface of the skirt portion, and the depth of the streak groove is several μm to several tens μm. The interval between adjacent streak grooves (that is, the pitch of the streak grooves) is several tens μm to several hundreds μm.

このように、気筒内壁面と摺接するピストンスカート部の外表面に条痕溝を形成することにより、この条痕溝にオイルが溜まり、このオイルによってスカート部外表面と気筒内壁面との間が良好な潤滑状態に保たれ、その結果、たとえピストンが高速で往復動しても、オイル切れが起きず、スカート部外表面と気筒内壁面との間でスカッフ(焼き付き)が発生することが防止される。   Thus, by forming a streak groove on the outer surface of the piston skirt portion that is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder, oil accumulates in the streak groove, and this oil causes a gap between the outer surface of the skirt portion and the inner wall surface of the cylinder. As a result, even if the piston reciprocates at high speed, the oil does not run out and scuffing (burn-in) between the outer surface of the skirt and the inner wall surface of the cylinder is prevented. Is done.

なお、前記特許文献1には、例えば自動車用エンジンのピストンのような摺動部材の摺動平滑面に、深さが規則的に変化する微細凹部(条痕溝)を備え、凹部間にプラトー状(台状)の凸部を形成することが開示されている。一方、前記特許文献2には、ピストンスカート部の外表面の上部と下部とに複数の条痕溝を形成し、上部条痕溝よりも上の最上部、下部条痕溝よりも下の最下部、及び上部条痕溝と下部条痕溝との間の中間部に、それぞれ複数のマイクロディンプルを形成することが開示されている。   In Patent Document 1, for example, a sliding smooth surface of a sliding member such as a piston of an automobile engine is provided with fine recesses (striking grooves) whose depth regularly changes, and a plateau is provided between the recesses. It is disclosed to form a convex (trapezoidal) convex portion. On the other hand, in Patent Document 2, a plurality of streak grooves are formed in the upper and lower portions of the outer surface of the piston skirt, and the uppermost part above the upper streak groove and the bottom part below the lower streak groove. It is disclosed that a plurality of microdimples are respectively formed in the lower portion and an intermediate portion between the upper and lower streak grooves.

特開2002−235852(段落0010、図1)JP 2002-235852 (paragraph 0010, FIG. 1) 特開2006−16982(段落0030、0037、図1)JP 2006-16982 (paragraphs 0030 and 0037, FIG. 1)

ところで、ピストンスカート部の外表面と気筒内壁面との間の面圧は、ピストンの形状や両者のクリアランス等の設計的要素及びエンジンの運転条件等で様々に変化するものであるが、局部的な面圧上昇を避けるために、例えばピストンスカート部をピストン軸方向の中間部が外方へ膨出する樽形状に成形する等の構造上の工夫がピストンに施されている。しかし、ピストンスカート部の面圧分布を完全に均一化することは困難で、どうしてもピストンスカート部の外表面において気筒内壁面との間の面圧が相対的に高い高面圧領域と相対的に低い低面圧領域とができてしまう。その結果、高面圧領域では、ピストンスカート部の外表面に形成した条痕溝間(より詳しくは、隣接する条痕溝間)の頂部が摩耗し易く、条痕溝が浅くなり易いので、条痕溝のオイル溜め機能が早期に減少して、スカッフが発生し易くなる。そして、これに対応するために、条痕溝の深さを大きくすると、低面圧領域では、条痕溝間の頂部の摩耗が少ないから、条痕溝の深さが大きい状態(換言すれば、条痕溝間の頂部の幅が小さい状態)が長期に亘って続き、その結果、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が大きい状態が長期間続く、という問題が生じる。   By the way, the surface pressure between the outer surface of the piston skirt and the inner wall surface of the cylinder varies depending on the design factors such as the shape of the piston, the clearance between the two, and the engine operating conditions. In order to avoid a significant increase in surface pressure, structural measures such as forming the piston skirt portion into a barrel shape in which the intermediate portion in the piston axial direction bulges outward are applied to the piston. However, it is difficult to completely equalize the surface pressure distribution of the piston skirt, and the surface pressure between the outer surface of the piston skirt and the inner wall of the cylinder is relatively higher than the high surface pressure region. A low low surface pressure region is formed. As a result, in the high surface pressure region, the tops between the streak grooves formed on the outer surface of the piston skirt portion (more specifically, between adjacent streak grooves) are likely to wear, and the streak grooves tend to become shallow. The oil reservoir function of the streak groove is reduced early, and scuffing is likely to occur. In order to cope with this, when the depth of the streak groove is increased, in the low surface pressure region, since the wear of the top part between the streak grooves is small, the state of the depth of the streak groove is large (in other words, , A state in which the width of the top portion between the streak grooves is small) continues for a long period of time, and as a result, a problem arises that a state in which the friction coefficient of the skirt portion and thus the sliding resistance of the piston is large continues for a long period of time.

本発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおける前記のような不具合に対処するもので、ピストンスカート部の高面圧領域におけるスカッフ発生の問題と、低面圧領域における摺動抵抗長期持続の問題とを、共に良好に抑制することを課題とする。   The present invention addresses the above-described problems in the piston of an engine in which a plurality of streak grooves are formed in the circumferential direction on the outer surface of the skirt portion that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine. It is an object to satisfactorily suppress both the problem of scuffing in the surface pressure region and the problem of long-lasting sliding resistance in the low surface pressure region.

前記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、前記スカート部の外表面において、前記気筒内壁面との間の面圧が相対的に高い第1の領域は、相対的に低い第2の領域よりも、条痕溝の深さが大きくされ、かつ、隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和に対する隣接する条痕溝間の頂部の幅の割合が小さくされていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is an engine piston in which a plurality of streak grooves are formed in a circumferential direction on an outer surface of a skirt portion that is in sliding contact with an inner wall surface of a cylinder of the engine. On the outer surface of the skirt portion, the depth of the streak groove is larger in the first region where the surface pressure relative to the inner wall surface of the cylinder is relatively higher than in the second region where the surface pressure is relatively low, and The ratio of the width of the top part between adjacent streak grooves to the sum of the width of the top part between adjacent streak grooves and the width of the streak groove is reduced.

次に、請求項2に記載の発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、前記スカート部は、ピストン軸方向の中間部が外方へ膨出する樽形状に形成されており、前記スカート部の外表面において、前記スカート部の外方への膨出量が最も大きい膨出頂部を含むピストンヘッド側の部分に属する第1の領域は、前記ピストンヘッド側の部分よりも反ピストンヘッド側の部分に属する第2の領域よりも、条痕溝の深さが大きくされ、かつ、隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和に対する隣接する条痕溝間の頂部の幅の割合が小さくされていることを特徴とする。   Next, an invention according to claim 2 is an engine piston in which a plurality of streak grooves are formed in a circumferential direction on an outer surface of a skirt portion that is in sliding contact with a cylinder inner wall surface of the engine, and the skirt portion includes: A piston head that is formed in a barrel shape in which an intermediate portion in the piston axial direction bulges outward, and includes a bulging top portion that has the largest amount of bulging outward of the skirt portion on the outer surface of the skirt portion. The first region belonging to the portion on the side is larger in depth of the streak groove than the second region belonging to the portion on the anti-piston head side than the portion on the piston head side, and the adjacent streak The ratio of the width of the top part between the adjacent streak grooves to the sum of the width of the top part between the grooves and the width of the streak groove is reduced.

次に、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のエンジンのピストンであって、前記条痕溝間の頂部はプラトー状であり、このプラトー状の頂部に微細凹部が形成されていることを特徴とする。   Next, the invention according to claim 3 is the piston of the engine according to claim 1 or 2, wherein a top portion between the streak grooves has a plateau shape, and a fine recess is formed at the top portion of the plateau shape. It is characterized by being.

次に、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、前記第1の領域は、前記第2の領域よりも、条痕溝の深さが2倍以上大きく、かつ、前記第1の領域における条痕溝の深さは、5μm以上、50μm以下であり、前記第2の領域における条痕溝の深さは、2μm以上、10μm以下であることを特徴とする。   Next, the invention according to claim 4 is the piston of the engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the first region is deeper than the second region. The depth of the streak groove in the first region is 5 μm or more and 50 μm or less, and the depth of the streak groove in the second region is 2 μm or more and 10 μm or less. It is characterized by being.

次に、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、前記第1の領域及び前記第2の領域における前記和は、50μm以上、500μm以下であり、かつ、前記第1の領域における前記割合は、20%以下であり、前記第2の領域における前記割合は、20%を超えて大きく、80%以下であることを特徴とする。   Next, the invention according to claim 5 is the piston of the engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the sum in the first region and the second region is 50 μm or more and 500 μm. The ratio in the first region is 20% or less, and the ratio in the second region is greater than 20% and 80% or less.

まず、請求項1に記載の発明によれば、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、気筒内壁面との間の面圧が相対的に高いピストンスカート部の第1の領域、すなわち高面圧領域では、条痕溝の深さを相対的に大きくしたから、条痕溝の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が早く進行しても、条痕溝のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減されることとなる。一方、気筒内壁面との間の面圧が相対的に低いピストンスカート部の第2の領域、すなわち低面圧領域では、条痕溝の深さを相対的に小さくしたから、たとえ低面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が少なくても、条痕溝の深さが大きい状態ないし条痕溝間の頂部の幅が小さい状態が長期に亘って続くことがなくなり、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が大きい状態が長期間続く問題が低減されることとなる。   According to the first aspect of the present invention, in the engine piston in which a plurality of streak grooves are formed in the circumferential direction on the outer surface of the skirt portion that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine, In the first region of the piston skirt portion having a relatively high surface pressure, that is, in the high surface pressure region, since the depth of the streak groove is relatively large, the capacity of the streak groove is relatively large, As a result, even if the top wear between the streak grooves progresses quickly in the high surface pressure region, the reduction of the oil reservoir function of the streak grooves is suppressed, and the problem of scuffing is reduced. On the other hand, in the second region of the piston skirt where the surface pressure between the cylinder inner wall surface is relatively low, that is, in the low surface pressure region, the depth of the streak groove is relatively small. Even if there is little wear at the top between the streak grooves in the region, the state where the depth of the streak groove is large or the state where the top width between the streak grooves is small does not continue for a long time, and the friction of the skirt part As a result, the problem that the state in which the sliding resistance of the piston is high lasts for a long time is reduced.

なお、本発明において、前記第1の領域及び前記第2の領域は、ピストンの摺動方向によって規定されるものではない。例えば、ピストンスカート部のスラスト側は反スラスト側よりも面圧が高くなる。これは、図5を参照して後述するように、下降する膨張行程ではピストンヘッドがスラスト側に傾くように首を振り、上昇する排気工程ではピストンヘッドが反スラスト側に傾くように首を振るピストンの首振り動作において、スラスト側には爆発力が作用するからである。したがって、本発明において、前記第1の領域はスラスト側のスカート部、前記第2の領域は反スラスト側のスカート部であってもよい。   In the present invention, the first region and the second region are not defined by the sliding direction of the piston. For example, the surface pressure on the thrust side of the piston skirt is higher than that on the anti-thrust side. As will be described later with reference to FIG. 5, the head is swung so that the piston head tilts toward the thrust side during the downward expansion stroke, and the head is swung so that the piston head tilts toward the anti-thrust side during the ascending exhaust process. This is because an explosive force acts on the thrust side during the swinging motion of the piston. Therefore, in the present invention, the first region may be a thrust side skirt portion, and the second region may be an anti-thrust side skirt portion.

加えて、請求項1に記載の発明によれば、前記高面圧領域では、隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和(すなわち条痕溝のピッチ)に対する隣接する条痕溝間の頂部の幅の割合(以下、単に「頂部幅割合」ということがある)を相対的に小さくしたから、換言すれば、条痕溝のピッチに対する条痕溝の幅の割合(以下、単に「溝幅割合」ということがある)を相対的に大きくしたから、これによっても、条痕溝の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が早く進行しても、条痕溝のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減されることとなる。一方、前記低面圧領域では、頂部幅割合を相対的に大きくしたから、これにより、低面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が少なくても、条痕溝間の頂部の幅が大きい状態が当初から得られて、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が小さい状態が当初から得られることとなる。   In addition, according to the first aspect of the present invention, in the high surface pressure region, adjacent to the sum of the width of the top and the width of the streak groove between adjacent streak grooves (that is, the pitch of the streak grooves). Since the ratio of the width of the tops between the streak grooves (hereinafter sometimes simply referred to as “top width ratio”) is relatively small, in other words, the ratio of the width of the streak grooves to the pitch of the streak grooves (Hereinafter, simply referred to as “groove width ratio”) is relatively large, and this also increases the capacity of the streak groove, and as a result, the streak groove even in the high surface pressure region. Even if the wear of the top portion in the meantime progresses quickly, the decrease in the oil reservoir function of the streak groove is suppressed, and the problem of scuffing is reduced. On the other hand, in the low surface pressure region, since the top width ratio is relatively large, the width of the top portion between the streak grooves can be reduced even if there is little wear on the top portion between the streak grooves in the low surface pressure region. A large state is obtained from the beginning, and a state in which the friction coefficient of the skirt portion and thus the sliding resistance of the piston is small is obtained from the beginning.

そして、このように、請求項1に記載の発明によれば、ピストンスカート部の高面圧領域と低面圧領域とで、条痕溝の深さと頂部幅割合とを同時に異ならせて条痕溝を作り分けているから、条痕溝の深さを異ならせた作用と頂部幅割合を異ならせた作用とが相俟って、ピストンスカート部の高面圧領域におけるスカッフ発生の問題と、低面圧領域における摺動抵抗長期持続の問題とが、共により一層良好に抑制されることとなる。つまり、高面圧領域では、条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が良好に得られ、低面圧領域では、スカート部の摩擦係数低減効果ひいてはピストンの摺動抵抗低減効果が良好に得られることとなる。   Thus, according to the first aspect of the present invention, the striation groove depth and the top width ratio are simultaneously varied between the high surface pressure region and the low surface pressure region of the piston skirt portion. Since the groove is created separately, the effect of varying the depth of the streak groove and the effect of varying the top width ratio combine to cause the problem of scuffing in the high surface pressure region of the piston skirt, The problem of long-lasting sliding resistance in the low surface pressure region is better suppressed together. In other words, in the high surface pressure region, the effect of suppressing the decrease in the oil reservoir function of the streak groove and thus the effect of reducing the scuff generation can be obtained satisfactorily, and in the low surface pressure region, the effect of reducing the friction coefficient of the skirt portion and hence the sliding resistance of the piston Is obtained satisfactorily.

次に、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、前記スカート部をピストン軸方向の中間部が外方へ膨出する樽形状に形成した場合に、前記スカート部の外方への膨出量が最も大きい膨出頂部を含むピストンヘッド側の部分(つまり高面圧部分)に属する第1の領域、すなわち高面圧領域では、条痕溝の深さを相対的に大きくしたから、条痕溝の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が早く進行しても、条痕溝のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減されることとなる。一方、前記ピストンヘッド側の部分よりも反ピストンヘッド側の部分(つまり低面圧部分)に属する第2の領域、すなわち底面圧領域では、条痕溝の深さを相対的に小さくしたから、たとえ低面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が少なくても、条痕溝の深さが大きい状態ないし条痕溝間の頂部の幅が小さい状態が長期に亘って続くことがなくなり、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が大きい状態が長期間続く問題が低減されることとなる。   Next, according to the invention described in claim 2, as in the invention described in claim 1, a plurality of streak grooves are formed in the circumferential direction on the outer surface of the skirt portion that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine. In the piston of an engine, when the skirt portion is formed in a barrel shape in which an intermediate portion in the piston axial direction bulges outward, the piston includes a bulging top portion having the largest bulging amount outward of the skirt portion. In the first region belonging to the head side portion (that is, the high surface pressure portion), that is, the high surface pressure region, since the depth of the streak groove is relatively large, the capacity of the streak groove is relatively large. As a result, even if the top wear between the streak grooves progresses quickly in the high surface pressure region, the decrease in the oil reservoir function of the streak grooves is suppressed, and the problem of scuffing is reduced. On the other hand, in the second region belonging to the portion on the side opposite to the piston head than the portion on the piston head side (that is, the low surface pressure portion), that is, the bottom surface pressure region, the depth of the streak groove is relatively small. Even if there is little wear at the top between the streak grooves in the low surface pressure region, the state where the depth of the streak grooves is large or the state where the top width between the streak grooves is small will not last for a long time, The problem that the friction coefficient of the skirt portion, and thus the sliding resistance of the piston is large, lasts for a long time is reduced.

加えて、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様、前記高面圧領域では、頂部幅割合を相対的に小さくしたから、換言すれば、溝幅割合を相対的に大きくしたから、これによっても、条痕溝の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が早く進行しても、条痕溝のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減されることとなる。一方、前記低面圧領域では、頂部幅割合を相対的に大きくしたから、これにより、低面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が少なくても、条痕溝間の頂部の幅が大きい状態が当初から得られて、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が小さい状態が当初から得られることとなる。   In addition, according to the invention described in claim 2, as in the invention described in claim 1, in the high surface pressure region, the top width ratio is relatively small. In other words, the groove width ratio is Because of the relatively large size, this also increases the capacity of the streak groove, and as a result, even if the top wear between the streak grooves progresses quickly in the high surface pressure region, the streak groove The oil reservoir function is prevented from decreasing, and the problem of scuffing is reduced. On the other hand, in the low surface pressure region, since the top width ratio is relatively large, the width of the top portion between the streak grooves can be reduced even if there is little wear on the top portion between the streak grooves in the low surface pressure region. A large state is obtained from the beginning, and a state in which the friction coefficient of the skirt portion and thus the sliding resistance of the piston is small is obtained from the beginning.

そして、このように、請求項2に記載の発明によっても、請求項1に記載の発明と同様、ピストンスカート部の高面圧領域と低面圧領域とで、条痕溝の深さと頂部幅割合とを同時に異ならせて条痕溝を作り分けているから、条痕溝の深さを異ならせた作用と頂部幅割合を異ならせた作用とが相俟って、ピストンスカート部の高面圧領域におけるスカッフ発生の問題と、低面圧領域における摺動抵抗長期持続の問題とが、共により一層良好に抑制されることとなる。つまり、高面圧領域では、条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が良好に得られ、低面圧領域では、スカート部の摩擦係数低減効果ひいてはピストンの摺動抵抗低減効果が良好に得られることとなる。   As described above, according to the invention described in claim 2, as in the invention described in claim 1, the depth and the top width of the streak groove in the high surface pressure region and the low surface pressure region of the piston skirt portion. Since the groove is formed separately by changing the ratio at the same time, the action of changing the depth of the groove and the action of changing the top width ratio are combined to increase the height of the piston skirt. The problem of scuffing in the pressure region and the problem of long-lasting sliding resistance in the low surface pressure region are both better suppressed. In other words, in the high surface pressure region, the effect of suppressing the decrease in the oil reservoir function of the streak groove and thus the effect of reducing the scuff generation can be obtained satisfactorily, and in the low surface pressure region, the friction coefficient reduction effect of the skirt portion and hence the sliding resistance reduction effect of the piston. Is obtained satisfactorily.

その場合に、この請求項2に記載の発明において、膨出頂部に第1の領域を設定したときは、膨出頂部においても、条痕溝の深さが相対的に大きくされ、かつ、溝幅割合が相対的に大きくされるから、条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が得られることとなる。   In that case, in the invention according to claim 2, when the first region is set at the bulging top, the depth of the streak groove is relatively increased also at the bulging top, and the groove Since the width ratio is relatively increased, the effect of suppressing the reduction of the oil reservoir function of the streak groove, and thus the effect of reducing the occurrence of scuffing can be obtained.

次に、請求項3に記載の発明によれば、前記条痕溝間の頂部を平坦なプラトー状としたから、ピストンスカート部は気筒内壁面と面で摺接することとなる。これに対し、前記条痕溝間の頂部を例えば鋭角な頂状としたときには、ピストンスカート部は気筒内壁面と線で摺接することとなる。したがって、条痕溝間の頂部を平坦なプラトー状としたときには、ピストンスカート部と気筒内壁面との摺接によって条痕溝間の頂部に作用する単位面積あたりの圧力が低減し、これにより、条痕溝間の頂部が摩耗し難くなり、条痕溝の深さの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝のオイル溜め機能の減少が抑制されることとなる。   Next, according to the third aspect of the present invention, since the top portion between the streak grooves has a flat plateau shape, the piston skirt portion is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder. On the other hand, when the apex portion between the streak grooves has an acute apex shape, for example, the piston skirt portion is in sliding contact with the cylinder inner wall surface with a line. Therefore, when the top part between the streak grooves has a flat plateau shape, the pressure per unit area acting on the top part between the streak grooves is reduced by the sliding contact between the piston skirt portion and the cylinder inner wall surface. Since the top part between the streak grooves is difficult to wear and the decrease in the depth of the streak grooves is suppressed, the decrease in the oil reservoir function of the streak grooves is suppressed in the first place.

そのうえで、このプラトー状の頂部に微細凹部を形成したから、この微細凹部にもオイルが溜まり、条痕溝に溜まったオイルだけでなく、この微細凹部に溜まったオイルによっても、ピストンスカート部と気筒内壁面との間が良好な潤滑状態に保たれることとなる。   In addition, since the fine concave portion is formed on the plateau-shaped top, oil is collected in the fine concave portion, and not only the oil accumulated in the streak groove but also the oil accumulated in the fine concave portion, the piston skirt portion and the cylinder A good lubrication state is maintained between the inner wall surface.

次に、請求項4に記載の発明によれば、まず、第1の領域、すなわち高面圧領域の条痕溝の深さを、第2の領域、すなわち低面圧領域の条痕溝の深さの2倍以上に大きくしたから、高面圧領域における条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が十分に得られることとなる。   Next, according to the invention described in claim 4, first, the depth of the streak groove in the first region, that is, the high surface pressure region is set to the depth of the streak groove in the second region, that is, the low surface pressure region. Since the depth is increased to twice or more of the depth, the effect of suppressing the decrease in the oil reservoir function of the streak groove in the high surface pressure region, and thus the effect of reducing the occurrence of scuffing can be sufficiently obtained.

加えて、高面圧領域における条痕溝の深さを5μm以上(5μm≦高面圧領域における条痕溝の深さ)としたから、高面圧領域における条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が不足することがない。また、高面圧領域における条痕溝の深さを50μm以下(高面圧領域における条痕溝の深さ≦50μm)としたから、高面圧領域においてスカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が大きい状態が徒に長期に亘ることがない。   In addition, since the depth of the streak groove in the high surface pressure region is set to 5 μm or more (5 μm ≦ the depth of the streak groove in the high surface pressure region), the reduction of the oil reservoir function of the streak groove in the high surface pressure region is suppressed. As a result, there is no shortage of scuffing reduction effect. Further, since the depth of the streak groove in the high surface pressure region is set to 50 μm or less (the depth of the streak groove in the high surface pressure region ≦ 50 μm), the friction coefficient of the skirt portion and the sliding of the piston in the high surface pressure region. A state of high resistance will not last for a long time.

一方、低面圧領域における条痕溝の深さを2μm以上(2μm≦底面圧領域における条痕溝の深さ)としたから、次のような問題、すなわち、スカート部の外表面が平滑過ぎて、気筒内壁面に対するスカート部の馴染み性(微小摩耗による形状の合い沿い性)が不足し、スカッフを生じる可能性が高くなる、というような問題が低面圧領域において抑制されることとなる。また、低面圧領域における条痕溝の深さを10μm以下(底面圧領域における条痕溝の深さ≦10μm)としたから、低面圧領域においてスカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が大きい状態が徒に長期に亘ることがない。   On the other hand, since the depth of the streak groove in the low surface pressure region is 2 μm or more (2 μm ≦ the depth of the streak groove in the bottom surface pressure region), the following problem, that is, the outer surface of the skirt portion is too smooth As a result, the problem that the familiarity of the skirt with the inner wall surface of the cylinder (alignment along the shape due to minute wear) is insufficient and the possibility of scuffing is increased is suppressed in the low surface pressure region. . In addition, since the depth of the streak groove in the low surface pressure region is set to 10 μm or less (the depth of the streak groove in the bottom surface pressure region ≦ 10 μm), the friction coefficient of the skirt and the sliding resistance of the piston in the low surface pressure region. There is no long-lasting situation.

次に、請求項5に記載の発明によれば、まず、第1の領域、すなわち高面圧領域及び第2の領域、すなわち低面圧領域における条痕溝のピッチを50μm以上(50μm≦高面圧領域及び低面圧領域における条痕溝のピッチ)としたから、次のような問題、すなわち、スカート部の外表面に条痕溝を加工形成する際の条痕溝全体の長さが極めて長くなるため、条痕溝形成の加工時間が長くなり、生産性が悪化する、というような問題が抑制されることとなる。また、高面圧領域及び低面圧領域における条痕溝のピッチを500μm以下(高面圧領域及び低面圧領域における条痕溝のピッチ≦500μm)としたから、次のような問題、すなわち、条痕溝のピッチが過度に大きくなるため、オイル溜め機能が不足してスカッフが発生する、というような問題が抑制されることとなる。   Next, according to the invention described in claim 5, first, the pitch of the streak grooves in the first region, that is, the high surface pressure region and the second region, that is, the low surface pressure region is set to 50 μm or more (50 μm ≦ high The pitch of the streak groove in the surface pressure region and the low surface pressure region) is the following problem, that is, the total length of the streak groove when the streak groove is formed on the outer surface of the skirt portion. Since it becomes very long, the processing time for forming the streak groove becomes long and the problem that productivity deteriorates is suppressed. In addition, since the pitch of the streak grooves in the high surface pressure region and the low surface pressure region is 500 μm or less (the pitch of the streak grooves in the high surface pressure region and the low surface pressure region ≦ 500 μm), the following problem, Since the pitch of the streak grooves becomes excessively large, the problem that the oil reservoir function is insufficient and scuffing occurs is suppressed.

加えて、高面圧領域における頂部幅割合を20%以下(高面圧領域における頂部幅割合≦20%)としたから、換言すれば、溝幅割合を80%以上(80%≦高面圧領域における溝幅割合)としたから、高面圧領域における条痕溝のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が不足することがない。   In addition, since the top width ratio in the high surface pressure region is 20% or less (top width ratio in the high surface pressure region ≦ 20%), in other words, the groove width ratio is 80% or more (80% ≦ high surface pressure). Therefore, the effect of suppressing the reduction of the oil reservoir function of the streak groove in the high surface pressure region and the effect of reducing the occurrence of scuffing will not be insufficient.

一方、低面圧領域における頂部幅割合を20%を超えて大きく(20%<底面圧領域における頂部幅割合)したから、これにより、低面圧領域で条痕溝間の頂部の摩耗が少なくても、条痕溝間の頂部の幅が大きい状態が当初から得られて、スカート部の摩擦係数ひいてはピストンの摺動抵抗が小さい状態が当初から得られることとなる。また、低面圧領域における頂部幅割合を80%以下(底面圧領域における頂部幅割合≦80%)としたから、前述と同様の問題、すなわち、スカート部の外表面が平滑過ぎて、気筒内壁面に対するスカート部の馴染み性(微小摩耗による形状の合い沿い性)が不足し、スカッフを生じる可能性が高くなる、という問題が低面圧領域において抑制されることとなる。以下、発明の最良の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。   On the other hand, since the top width ratio in the low surface pressure region is larger than 20% (20% <the top width ratio in the bottom surface pressure region), this reduces the wear of the top portion between the streak grooves in the low surface pressure region. However, a state where the width of the top portion between the streak grooves is large is obtained from the beginning, and a state where the friction coefficient of the skirt portion and thus the sliding resistance of the piston is small is obtained from the beginning. Further, since the top width ratio in the low surface pressure region is set to 80% or less (the top width ratio in the bottom surface pressure region ≦ 80%), the same problem as described above, that is, the outer surface of the skirt portion is too smooth, The problem that the familiarity of the skirt portion with respect to the wall surface (alignment along the shape due to minute wear) is insufficient, and the possibility of generating scuffing is increased in the low surface pressure region. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the best mode of the invention.

図1に示すように、本実施形態に係るエンジン10のピストン1は、上部にシリンダヘッド11が固定されたシリンダブロック12の気筒内(気筒内壁面に符号13を付す)に上下に往復動自在に配置されている。ピストン1はピストンピン15でコンロッド14の上端部と連結されており、コンロッド14の下端部はクランク軸(図示せず)に連結されている。ピストン1の上部には上方から順に2本のピストンリング16a,16b及び1本のオイルリング16cが装着されている。   As shown in FIG. 1, the piston 1 of the engine 10 according to the present embodiment can reciprocate up and down in a cylinder of a cylinder block 12 having a cylinder head 11 fixed to the cylinder (reference numeral 13 is attached to the inner wall surface of the cylinder). Is arranged. The piston 1 is connected to the upper end portion of the connecting rod 14 by a piston pin 15, and the lower end portion of the connecting rod 14 is connected to a crankshaft (not shown). Two piston rings 16a and 16b and one oil ring 16c are attached to the top of the piston 1 in this order from above.

図2に示すように、ピストン1は、頂面を提供するピストンヘッド2の直下方に、図1のピストンリング16a,16b及びオイルリング16cを装着するためのリング溝3a,3b,3cが形成されていると共に、オイルリング溝3c(ないしオイルリング16c)よりも下側(クランク軸側)に、気筒内壁面13と摺接するスカート部4が形成されている。   As shown in FIG. 2, the piston 1 is formed with ring grooves 3a, 3b, 3c for mounting the piston rings 16a, 16b and the oil ring 16c of FIG. 1 immediately below the piston head 2 that provides the top surface. In addition, a skirt portion 4 is formed on the lower side (crankshaft side) of the oil ring groove 3c (or oil ring 16c) so as to be in sliding contact with the cylinder inner wall surface 13.

図3及び図4に示すように、スカート部4の内側には、図1のピストンピン15を支持するための支持部5がピストンヘッド2の下面から垂下して形成され、支持部5にはピストンピン15が挿通するピン穴6が設けられている。   As shown in FIGS. 3 and 4, a support portion 5 for supporting the piston pin 15 of FIG. 1 is formed on the inner side of the skirt portion 4 so as to hang from the lower surface of the piston head 2. A pin hole 6 through which the piston pin 15 is inserted is provided.

図1、図3及び図4に示したように、ピストン1は、軽量化の要請のために、スラスト側及び反スラスト側にのみスカート部4,4が設けられた、アルミ合金を母材とする鋳造物である。   As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the piston 1 is made of an aluminum alloy having a skirt portion 4, 4 provided only on the thrust side and the anti-thrust side as a base material in order to reduce the weight. Casting.

図5に示すように、ピストン1のスカート部4,4は、ピストン軸方向(ピストン1の往復動方向に同じ。本実施形態では上下方向)の中間部が外方へ膨出する樽形状をしており、スカート部4の外方への膨出量が最も大きい膨出頂部が、ピン穴6(ないしピストンピン15)の中心Oよりやや低い位置に設けられている。   As shown in FIG. 5, the skirt portions 4, 4 of the piston 1 have a barrel shape in which an intermediate portion in the piston axial direction (the same as the reciprocating direction of the piston 1, the vertical direction in this embodiment) bulges outward. In addition, the bulging top portion having the largest amount of bulging outward of the skirt portion 4 is provided at a position slightly lower than the center O of the pin hole 6 (or piston pin 15).

ピストン1は、下降する膨張行程では、図5(a)に示すように、ピストンヘッド2がスラスト側に傾くように首を振り、上昇する排気工程では、図5(b)に示すように、ピストンヘッド2が反スラスト側に傾くように首を振る首振り動作をする。   As shown in FIG. 5 (a), the piston 1 swings its head so that the piston head 2 tilts toward the thrust side during the downward expansion stroke, and as shown in FIG. The head is swung so that the piston head 2 tilts to the anti-thrust side.

その場合に、図5(a)に示したように、スラスト側において、前記膨出頂部よりもピストンヘッド2側(上側)の部分が、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に高い高面圧部分であり、本実施形態においては、その高面圧部分に属する全部分が第1の領域(符号アを付す)、つまり高面圧領域に設定されている。また、図5(a)に示したように、スラスト側において、前記膨出頂部よりも反ピストンヘッド2側(下側)の部分が、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に低い低面圧部分であり、本実施形態においては、その低面圧部分に属する全部分が第2の領域(符号イを付す)、つまり低面圧領域に設定されている(図2、図3参照)。すなわち、高面圧領域アの面圧>低面圧領域イの面圧である。   In this case, as shown in FIG. 5 (a), on the thrust side, the portion closer to the piston head 2 (upper side) than the bulging top portion is between the cylinder inner wall surface 13 on the outer surface of the skirt portion 4. In this embodiment, all portions belonging to the high surface pressure portion are set to the first region (indicated by reference numeral), that is, the high surface pressure region. ing. Further, as shown in FIG. 5A, on the thrust side, the portion on the side opposite to the piston head 2 (lower side) from the bulging top portion is between the cylinder inner wall surface 13 on the outer surface of the skirt portion 4. In this embodiment, all the portions belonging to the low surface pressure portion are set to the second region (indicated by the symbol a), that is, the low surface pressure region. (See FIGS. 2 and 3). That is, the surface pressure of the high surface pressure region a> the surface pressure of the low surface pressure region a.

同様に、図5(b)に示したように、反スラスト側において、前記膨出頂部よりもピストンヘッド2側(上側)の部分が、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に高い高面圧部分であり、本実施形態においては、その高面圧部分に属する全部分が第1の領域(符号ウを付す)、つまり高面圧領域に設定されている。また、図5(b)に示したように、反スラスト側において、前記膨出頂部よりも反ピストンヘッド2側(下側)の部分が、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に低い低面圧部分であり、本実施形態においては、その低面圧部分に属する全部分が第2の領域(符号エを付す)、つまり低面圧領域に設定されている(図3参照)。すなわち、高面圧領域ウの面圧>低面圧領域エの面圧である。   Similarly, as shown in FIG. 5 (b), on the anti-thrust side, the portion on the piston head 2 side (upper side) than the bulging top portion is between the cylinder inner wall surface 13 on the outer surface of the skirt portion 4. In this embodiment, all the parts belonging to the high surface pressure portion are set to the first region (indicated by the reference symbol “U”), that is, the high surface pressure region. ing. Further, as shown in FIG. 5 (b), on the anti-thrust side, the portion on the anti-piston head 2 side (lower side) with respect to the bulging top portion is in contact with the cylinder inner wall surface 13 on the outer surface of the skirt 4. In the present embodiment, all the portions belonging to the low surface pressure portion are set to the second region (indicated by reference numeral d), that is, the low surface pressure region. (See FIG. 3). That is, the surface pressure in the high surface pressure region c> the surface pressure in the low surface pressure region d.

ただし、スラスト側と反スラスト側とを比較すると、スラスト側には爆発力が作用するため、一般に、スラスト側が第1の領域となり、反スラスト側が第2の領域となって、スラスト側(第1の領域)の面圧>反スラスト側(第2の領域)の面圧である。また、スラスト側の高面圧領域アの面圧>反スラスト側の高面圧領域ウの面圧であり、スラスト側の低面圧領域イの面圧>反スラスト側の低面圧領域エの面圧である。そして、膨出頂部自体は、本実施形態では、高面圧領域ア、ウに含まれている。   However, when the thrust side and the anti-thrust side are compared, since an explosion force acts on the thrust side, generally, the thrust side is the first region, the anti-thrust side is the second region, and the thrust side (first Surface pressure> surface pressure on the anti-thrust side (second region). Further, the surface pressure of the thrust side high surface pressure region a> the surface pressure of the anti-thrust side high surface pressure region c, and the surface pressure of the thrust side low surface pressure region i> the anti-thrust side low surface pressure region e. Is the surface pressure. In this embodiment, the bulging top portion itself is included in the high surface pressure regions a and c.

そして、図2に示したように、スカート部4の外表面に、周方向に延びる複数の条痕溝7…7が加工形成されている。ここで、図6及び図7を参照して、スカート部4の外表面に条痕溝7…7を加工形成する方法を説明する。すなわち、スカート部4の外表面に対し、条痕溝形成工具50の刃先を外方から当接させ、ピストン1を往復動方向を軸として回転させながら、条痕溝形成工具50を一定の速度で矢印のように往復動方向(図例は下方)に移動させることにより、スカート部4の外表面に条痕溝7…7を加工成形するのである。   As shown in FIG. 2, a plurality of streak grooves 7... 7 extending in the circumferential direction are formed on the outer surface of the skirt portion 4. Here, with reference to FIG.6 and FIG.7, the method of processing and forming the stripe grooves 7 ... 7 in the outer surface of the skirt part 4 is demonstrated. That is, the groove groove forming tool 50 is moved at a constant speed while the cutting edge of the groove groove forming tool 50 is brought into contact with the outer surface of the skirt portion 4 from the outside and the piston 1 is rotated about the reciprocating direction. Then, the grooves 7... 7 are formed on the outer surface of the skirt portion 4 by being moved in the reciprocating direction (downward in the illustrated example) as indicated by arrows.

このような加工方法により、スカート部4の外表面には、条痕溝形成工具50の刃先の断面形状(図例はU字状)を有する条痕溝7…7が周方向に亘って螺旋状に形成される。このとき、条痕溝7の最大深さD(図8〜図11参照)が一定となるように、樽形状のスカート部4の外表面に対して工具50の水平方向の位置を調整する。また、工具50の往復動方向の移動速度を調整することにより、隣接する条痕溝7,7間の間隔(条痕溝7のピッチP(図8〜図11参照))を一定にすることができる。   By such a processing method, the streak grooves 7... 7 having the cross-sectional shape of the cutting edge of the streak groove forming tool 50 (U-shaped in the illustrated example) spiral on the outer surface of the skirt portion 4 in the circumferential direction. It is formed in a shape. At this time, the horizontal position of the tool 50 is adjusted with respect to the outer surface of the barrel-shaped skirt portion 4 so that the maximum depth D (see FIGS. 8 to 11) of the streak groove 7 is constant. Further, by adjusting the moving speed of the tool 50 in the reciprocating direction, the interval between the adjacent groove grooves 7 and 7 (the pitch P of the groove grooves 7 (see FIGS. 8 to 11)) is made constant. Can do.

また、図6に示したように、隣接する条痕溝7,7同士がオーバーラップするように条痕溝7,7を形成すると、条痕溝7,7間の頂部7aを鋭角な頂状とすることができる(図8参照)。一方、図7に示したように、隣接する条痕溝7,7同士が間隔を空けるように条痕溝7,7を形成すると、条痕溝7,7間の頂部7aを平坦なプラトー状(台状)とすることができる(図9〜図12参照)。なお、図9〜図11において、プラトー状の頂部7aの幅に符号Wpを付してある。   Moreover, as shown in FIG. 6, when the streak grooves 7 and 7 are formed so that the adjacent streak grooves 7 and 7 overlap each other, the apex portion 7a between the streak grooves 7 and 7 has an acute apex shape. (See FIG. 8). On the other hand, as shown in FIG. 7, when the streak grooves 7 and 7 are formed so that the adjacent streak grooves 7 and 7 are spaced apart from each other, the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is formed into a flat plateau shape. (Trapezoidal shape) (see FIGS. 9 to 12). In addition, in FIGS. 9-11, the code | symbol Wp is attached | subjected to the width | variety of the plateau-shaped top part 7a.

図2に戻り、前述したように、ピストンスカート部4の外表面には複数の条痕溝7…7が周方向に形成されているのであるが、ピストンスカート部4の外表面の全域に一様に同じ条件で条痕溝7…7を形成していると、高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗の進み具合が早く、条痕溝7の最大深さDが早く小さくなり、条痕溝7のオイル溜め機能が早期に減少するので、スカッフが発生し易くなる、という問題が生じ、一方、低面圧領域イ、エでは、条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗の進み具合が遅く、条痕溝7の最大深さDが大きい状態(換言すれば、条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpが小さい状態)が長期に亘って続くので、スカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が大きい状態が長期間続く、という問題が生じる。   Returning to FIG. 2, as described above, the plurality of streak grooves 7... 7 are formed on the outer surface of the piston skirt portion 4 in the circumferential direction. If the streak grooves 7 ... 7 are formed under the same conditions as described above, in the high surface pressure regions a and u, the progress of wear of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is fast, Since the maximum depth D is quickly reduced and the oil sump function of the streak groove 7 is reduced early, there is a problem that scuffing is likely to occur. On the other hand, in the low surface pressure regions A and D, the streak groove A state in which the progress of wear of the top portion 7a between 7 and 7 is slow and the maximum depth D of the streak groove 7 is large (in other words, a state in which the width Wp of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is small). Since it lasts for a long time, the state that the friction coefficient of the skirt portion 4 and the sliding resistance of the piston 1 are large continues for a long time. Problems.

そこで、高面圧領域におけるスカッフ発生の問題と、低面圧領域における摺動抵抗長期持続の問題とを、共に満足に低減するために、高面圧領域ア、ウと、低面圧領域イ、エとで、相異なる条件で条痕溝7…7を作り分けている。具体的には、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に高い高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7の最大深さDを相対的に大きくし、スカート部4の外表面において気筒内壁面13との間の面圧が相対的に低い低面圧領域イ、エでは、条痕溝7の最大深さDを相対的に小さくしている。かつ、高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7のピッチPに対する隣接する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(頂部幅割合:Wp/P)を相対的に小さくし、低面圧領域イ、エでは、前記頂部幅割合(Wp/P)を相対的に大きくしている。   Therefore, in order to satisfactorily reduce both the problem of scuffing in the high surface pressure region and the problem of long-lasting sliding resistance in the low surface pressure region, the high surface pressure region a and the low surface pressure region , And d, the grooves 7... 7 are made separately under different conditions. Specifically, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively large in the high surface pressure region A and c, where the surface pressure between the outer surface of the skirt portion 4 and the cylinder inner wall surface 13 is relatively high. In the low surface pressure region (a) and (d) where the surface pressure between the outer surface of the skirt portion 4 and the cylinder inner wall surface 13 is relatively low, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively small. . In the high surface pressure regions A and U, the ratio of the width Wp of the top portion 7a between the adjacent groove grooves 7 and 7 to the pitch P of the groove groove 7 (top width ratio: Wp / P) is relatively small. In the low surface pressure regions A and D, the top width ratio (Wp / P) is relatively large.

例えば、図8(a)及び図9(a)に示すように、高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7の最大深さDの下限値を5μmとすることができる。また、図8(b)及び図9(b)に示すように、高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7の最大深さDの上限値を50μmとすることができる。すなわち、5μm≦高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7の最大深さD≦50μmである。これに対し、図10(a)及び図11(a)に示すように、低面圧領域イ、エでは、条痕溝7の最大深さDの下限値は2μmであり、図10(b)及び図11(b)に示すように、低面圧領域イ、エでは、条痕溝7の最大深さDの上限値は10μmである。すなわち、2μm≦底面圧領域イ、エにおける条痕溝7の最大深さD≦10μmである。   For example, as shown in FIGS. 8A and 9A, in the high surface pressure regions a and c, the lower limit value of the maximum depth D of the streak groove 7 can be 5 μm. Moreover, as shown in FIG.8 (b) and FIG.9 (b), the upper limit of the maximum depth D of the streak groove 7 can be 50 micrometers in the high surface pressure area | region a and u. That is, the maximum depth D ≦ 50 μm of the streak groove 7 in the high surface pressure region a and 5 μm. On the other hand, as shown in FIGS. 10A and 11A, in the low surface pressure regions A and D, the lower limit value of the maximum depth D of the streak groove 7 is 2 μm, and FIG. ) And FIG. 11B, in the low surface pressure regions A and D, the upper limit value of the maximum depth D of the streak groove 7 is 10 μm. That is, the maximum depth D ≦ 10 μm of the streak groove 7 in 2 μm ≦ bottom pressure region (a) and (d).

この点、高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7の最大深さDが5μm未満となると、高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が不足する。また、高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7の最大深さDが50μmを超えて大きくなると、高面圧領域ア、ウにおいてスカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が大きい状態が徒に長期に亘ることとなる。また、一般に、条痕溝7の最大深さDが50μmを超えて大きくなってもスカッフ防止効果の増大は望めず、ただ摩擦係数ひいては摺動抵抗が大きくなり過ぎるだけとなる。   In this regard, when the maximum depth D of the streak groove 7 in the high surface pressure region A and c becomes less than 5 μm, the oil reservoir function reduction suppressing effect of the streak groove 7 in the high surface pressure region A and c and consequently the scuff generation reduction effect Is lacking. Further, when the maximum depth D of the streak groove 7 in the high surface pressure region A and c becomes larger than 50 μm, the friction coefficient of the skirt portion 4 and thus the sliding resistance of the piston 1 are large in the high surface pressure region A and c. The condition will last for a long time. In general, even if the maximum depth D of the streak groove 7 exceeds 50 μm, an increase in the scuff prevention effect cannot be expected, but the friction coefficient and thus the sliding resistance only becomes too large.

また、低面圧領域イ、エにおける条痕溝7の最大深さDが2μm未満となると、スカート部4の外表面が平滑過ぎて、気筒内壁面13に対するスカート部4の馴染み性(微小摩耗による形状の合い沿い性)が不足し、スカッフを生じる可能性が高くなる。また、低面圧領域イ、エにおける条痕溝7の最大深さDが10μmを超えて大きくなると、低面圧領域イ、エにおいてスカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が大きい状態が徒に長期に亘ることとなる。   In addition, when the maximum depth D of the streak groove 7 in the low surface pressure regions (a) and (d) is less than 2 μm, the outer surface of the skirt portion 4 is too smooth and the conformability of the skirt portion 4 to the cylinder inner wall surface 13 (micro wear) ), There is a high possibility that scuffing will occur. In addition, when the maximum depth D of the streak groove 7 in the low surface pressure region A and D exceeds 10 μm, the friction coefficient of the skirt portion 4 and the sliding resistance of the piston 1 in the low surface pressure region A and D are large. The condition will last for a long time.

ただし、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さDを、低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さDよりも、常に2倍以上とする。すなわち、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さD≧2×(低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さD)である。例えば、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さDを5μmとするときは、低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さDを2〜2.5μmとする。また、例えば、低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さDを10μmとするときは、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さDを20〜50μmとする。   However, the maximum depth D of the high surface pressure region A and the groove groove 7 is always twice or more than the maximum depth D of the low surface pressure region A and the groove groove 7. That is, the maximum depth D of the high surface pressure region A and the chamfer groove 7 is ≧ 2 × (the low surface pressure region A, the maximum depth D of the groove groove 7). For example, when the maximum depth D of the high surface pressure region A and the groove groove 7 is 5 μm, the maximum depth D of the low surface pressure region B and the groove groove 7 is 2 to 2.5 μm. To do. For example, when the maximum depth D of the low surface pressure region A and the groove groove 7 is 10 μm, the maximum depth D of the high surface region A and the groove groove 7 is 20 to 50 μm. To do.

このように、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さDを低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さDの2倍以上に大きくすることで、高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が十分に得られることとなる。換言すれば、高面圧領域ア、ウの条痕溝7の最大深さDが低面圧領域イ、エの条痕溝7の最大深さDの2倍未満であれば、高面圧領域ア、ウにおける前記効果が不足する。   As described above, the maximum depth D of the high surface pressure region A and the crevice groove groove 7 is increased to more than twice the maximum depth D of the low surface pressure region B and the groove groove 7 of the The effect of suppressing the decrease in the oil reservoir function of the streak groove 7 in the surface pressure regions a and c, and thus the effect of reducing the occurrence of scuffing can be sufficiently obtained. In other words, if the maximum depth D of the high surface pressure region A and the cave groove 7 is less than twice the maximum depth D of the low surface pressure region B and the d groove groove 7, the high surface pressure The above effects in areas a and c are insufficient.

また、例えば、図8(a)及び図8(b)に示すように、高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7のピッチPに対する隣接する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(頂部幅割合:Wp/P)の下限値を0(零)とすることができる。また、図9(a)及び図9(b)に示すように、高面圧領域ア、ウでは、前記頂部幅割合(Wp/P)の上限値を0.2とすることができる。すなわち、0≦高面圧領域ア、ウにおける前記割合(Wp/P)≦20%である。これに対し、図10(a)及び図10(b)に示すように、低面圧領域イ、エでは、前記頂部幅割合(Wp/P)の下限値は(>0.2)であり(図は便宜上0.2で表現している)、図11(a)及び図11(b)に示すように、低面圧領域イ、エでは、前記頂部幅割合(Wp/P)の上限値は0.8である。すなわち、20%<底面圧領域イ、エにおける前記割合(Wp/P)≦80%である。   Further, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, in the high surface pressure region a and c, the top portion 7a between the adjacent groove grooves 7 and 7 with respect to the pitch P of the groove groove 7 is formed. The lower limit value of the width Wp ratio (top width ratio: Wp / P) can be set to 0 (zero). Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the high surface pressure regions a and u, the upper limit value of the top width ratio (Wp / P) can be set to 0.2. That is, 0 ≦ the ratio (Wp / P) ≦ 20% in the high surface pressure region a. On the other hand, as shown in FIGS. 10A and 10B, in the low surface pressure regions A and D, the lower limit value of the top width ratio (Wp / P) is (> 0.2). (The figure is expressed by 0.2 for convenience), as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), in the low surface pressure regions (a) and (d), the upper limit of the top width ratio (Wp / P). The value is 0.8. That is, 20% <the ratio (Wp / P) ≦ 80% in the bottom surface pressure area b and d.

この点、高面圧領域ア、ウにおける頂部幅割合(Wp/P)が20%を超えて大きくなると、換言すれば、頂部幅割合(Wp/P)が80%未満となると、高面圧領域ア、ウにおける条痕溝7のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が不足する。   In this respect, when the top width ratio (Wp / P) in the high surface pressure region a and c becomes larger than 20%, in other words, when the top width ratio (Wp / P) becomes less than 80%, the high surface pressure The effect of suppressing the decrease in the oil reservoir function of the streak groove 7 in the areas A and C, and thus the effect of reducing the occurrence of scuffing is insufficient.

また、低面圧領域イ、エにおける頂部幅割合(Wp/P)が20%以下となると、低面圧領域イ、エでは条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗が少ないから、条痕溝7,7間の頂部7aの幅が小さい状態が長期に亘って続き、スカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が大きい状態が長期間続く。また、低面圧領域イ、エにおける頂部幅割合(Wp/P)が80%を超えて大きくなると、スカート部4の外表面が平滑過ぎて、気筒内壁面13に対するスカート部4の馴染み性(微小摩耗による形状の合い沿い性)が不足し、スカッフを生じる可能性が高くなる。   Further, when the top width ratio (Wp / P) in the low surface pressure region A and D is 20% or less, in the low surface pressure region A and D, the wear of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is small. A state where the width of the top portion 7a between the trace grooves 7 and 7 is small continues for a long time, and a state where the friction coefficient of the skirt portion 4 and the sliding resistance of the piston 1 is large continues for a long time. Also, if the apex width ratio (Wp / P) in the low surface pressure region (a) and (b) exceeds 80%, the outer surface of the skirt portion 4 is too smooth, and the conformability of the skirt portion 4 to the cylinder inner wall surface 13 ( There is a shortage of shape alignment due to minute wear, which increases the possibility of scuffing.

なお、図8〜図11は、条痕溝7のピッチPが50μmの場合で説明したが、これは高面圧領域ア、ウ及び低面圧領域イ、エのいずれにおいても、条痕溝7のピッチPの下限値として好ましい値であり、条痕溝7のピッチPの上限値として好ましい値は、例えば500μmである。すなわち、50μm≦高面圧領域ア、ウ及び低面圧領域イ、エにおける条痕溝7のピッチP≦500μmである。   8 to 11 have been described in the case where the pitch P of the streak groove 7 is 50 μm, this is the case of the streak groove in any of the high surface pressure region A, c and the low surface pressure region A, D. 7 is a preferable value as the lower limit value of the pitch P, and a preferable value as the upper limit value of the pitch P of the streak groove 7 is, for example, 500 μm. That is, the pitch P of the streak grooves 7 in the high surface pressure regions a, c, and the low surface pressure regions a, d is P ≦ 500 μm.

この点、高面圧領域ア、ウ及び低面圧領域イ、エの条痕溝7のピッチPが50μm未満となると、スカート部4の外表面に条痕溝7…7を加工形成する際の条痕溝7全体の長さが極めて長くなるため、条痕溝7形成の加工時間が長くなり、生産性が悪化する。また、高面圧領域ア、ウ及び低面圧領域イ、エの条痕溝7のピッチPが500μmを超えて大きくなると、条痕溝7のピッチPが過度に大きくなるため、オイル溜め機能が不足してスカッフが発生する。   In this respect, when the pitch P of the high surface pressure regions a, c, and the low surface pressure region A, and the groove groove 7 is less than 50 μm, the groove grooves 7... 7 are formed on the outer surface of the skirt portion 4. Since the entire length of the streak groove 7 becomes extremely long, the processing time for forming the streak groove 7 becomes long, and the productivity deteriorates. Also, if the pitch P of the groove groove 7 of the high surface pressure area A, c, low surface pressure area B, and d is larger than 500 μm, the pitch P of the groove groove 7 becomes excessively large, so that the oil reservoir function There is a shortage of scuffs.

また、前述したように、本実施形態では膨出頂部を高面圧領域ア、ウに含ませているので、膨出頂部においても前記のような高面圧領域ア、ウと同様の条件で条痕溝7…7を形成している。   Further, as described above, in this embodiment, the bulging top portion is included in the high surface pressure regions a and c, so that the bulging top portion also has the same conditions as the high surface pressure regions a and c as described above. The streak grooves 7 ... 7 are formed.

また、前述したように、スラスト側と反スラスト側とを比較すると、スラスト側には爆発力が作用するため、スラスト側の高面圧領域アの面圧>反スラスト側の高面圧領域ウの面圧であり、スラスト側の低面圧領域イの面圧>反スラスト側の低面圧領域エの面圧であるから、高面圧領域ア、ウと低面圧領域イ、エとの間で相異なる条件で条痕溝7…7を作り分けながら、さらに、スラスト側の高面圧領域アと反スラスト側の高面圧領域ウとの間、及びスラスト側の低面圧領域イと反スラスト側の低面圧領域エとの間で、相異なる条件で条痕溝7…7を作り分けるようにしてもよい。その場合、具体的には、スラスト側の高面圧領域アで条痕溝7の最大深さDを相対的に大きくし、反スラスト側の高面圧領域ウで条痕溝7の最大深さDを相対的に小さくする。同様に、スラスト側の低面圧領域イで条痕溝7の最大深さDを相対的に大きくし、反スラスト側の低面圧領域エで条痕溝7の最大深さDを相対的に小さくする。また、スラスト側の高面圧領域アで条痕溝7のピッチPに対する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(Wp/P)を相対的に小さくし、反スラスト側の高面圧領域ウで前記頂部幅割合(Wp/P)を相対的に大きくする。同様に、スラスト側の低面圧領域イで条痕溝7のピッチPに対する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(Wp/P)を相対的に小さくし、反スラスト側の低面圧領域エで前記頂部幅割合(Wp/P)を相対的に大きくする。   Further, as described above, when the thrust side and the anti-thrust side are compared, explosive force acts on the thrust side, so that the surface pressure of the high surface pressure area a on the thrust side> the high surface pressure area U on the anti-thrust side. Since the surface pressure of the low surface pressure area i on the thrust side is greater than the surface pressure of the low surface pressure area D on the anti-thrust side, the high surface pressure area a, c and the low surface pressure area i, d While forming the streak grooves 7... 7 under different conditions, the thrust side high surface pressure region A and the anti-thrust side high surface pressure region c, and the thrust side low surface pressure region The streak grooves 7... 7 may be separately formed under different conditions between the a and the low thrust pressure region D on the anti-thrust side. In that case, specifically, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively increased in the high surface pressure region a on the thrust side, and the maximum depth of the streak groove 7 in the high surface pressure region c on the anti-thrust side. The length D is made relatively small. Similarly, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively increased in the low surface pressure region A on the thrust side, and the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively increased in the low surface pressure region D on the anti-thrust side. Make it smaller. In addition, the ratio (Wp / P) of the width Wp of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 with respect to the pitch P of the streak groove 7 in the high surface pressure region a on the thrust side is relatively small, The top width ratio (Wp / P) is relatively increased in the high surface pressure region c. Similarly, the ratio (Wp / P) of the width Wp of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 with respect to the pitch P of the streak groove 7 in the low surface pressure region (a) on the thrust side is relatively small, and the anti-thrust side The apex width ratio (Wp / P) is relatively increased in the low surface pressure region d.

また、スラスト側、反スラスト側を問わず、高面圧領域ア、ウと低面圧領域イ、エとの間の領域(例えば膨出頂部よりもやや反ピストンヘッド2側(下側)の領域:図5参照)をさらに中面圧領域として区別し、この中面圧領域では前記のような高面圧領域ア、ウにおける条件と低面圧領域イ、エにおける条件との間の中庸の条件で条痕溝7…7を形成するようにしてもよい。   Regardless of the thrust side or the anti-thrust side, the area between the high surface pressure area A, c and the low surface pressure area A, d (for example, slightly on the anti-piston head 2 side (lower side) than the bulging top part) (Refer to FIG. 5) is further distinguished as a medium surface pressure region. In this medium surface pressure region, the intermediate point between the conditions in the high surface pressure regions a and c and the conditions in the low surface pressure regions a and d as described above. The streak grooves 7 ... 7 may be formed under the following conditions.

以上のように、本実施形態においては、エンジン10の気筒内壁面13と摺接するスカート部4の外表面に複数の条痕溝7…7が周方向に形成されたエンジン10のピストン1において、気筒内壁面13との間の面圧が相対的に高いピストンスカート部4の高面圧領域(第1の領域)ア、ウでは、条痕溝7の最大深さDを相対的に大きくしたから、条痕溝7の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域ア、ウで条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗が早く進行しても、条痕溝7のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減される。一方、気筒内壁面13との間の面圧が相対的に低いピストンスカート部4の低面圧領域(第2の領域)イ、エでは、条痕溝7の最大深さDを相対的に小さくしたから、たとえ低面圧領域イ、エで条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗が少なくても、条痕溝7の最大深さDが大きい状態ないし条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpが小さい状態が長期に亘って続くことがなくなり、スカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が大きい状態が長期間続く問題が低減される。   As described above, in the present embodiment, in the piston 1 of the engine 10 in which the plurality of streak grooves 7... 7 are formed in the circumferential direction on the outer surface of the skirt portion 4 that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface 13 of the engine 10. In the high surface pressure region (first region) a and c of the piston skirt portion 4 where the surface pressure between the cylinder inner wall surface 13 is relatively high, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively increased. Thus, the capacity of the streak groove 7 becomes relatively large. As a result, even if the wear of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 progresses quickly in the high surface pressure region a, c, the streak groove 7 The oil reservoir function is prevented from decreasing, and the problem of scuffing is reduced. On the other hand, in the low surface pressure region (second region) (a) and (d) of the piston skirt portion 4 where the surface pressure between the cylinder inner wall surface 13 is relatively low, the maximum depth D of the streak groove 7 is relatively set. Even if there is little wear of the top part 7a between the streak grooves 7 and 7 due to the low surface pressure area a and d, the maximum depth D of the streak groove 7 is large or between the streak grooves 7 and 7. The state in which the width Wp of the top portion 7a is small does not continue for a long time, and the problem that the state in which the friction coefficient of the skirt portion 4 and the sliding resistance of the piston 1 are large continues for a long time is reduced.

加えて、ピストンスカート部4の高面圧領域ア、ウでは、条痕溝7のピッチPに対する隣接する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(Wp/P)を相対的に小さくしたから、換言すれば、条痕溝7のピッチPに対する条痕溝7の幅の割合を相対的に大きくしたから、これによっても、条痕溝7の容量が相対的に大きくなり、その結果、たとえ高面圧領域ア、ウで条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗が早く進行しても、条痕溝7のオイル溜め機能の減少が抑制され、スカッフ発生の問題が低減される。一方、ピストンスカート部4の低面圧領域イ、エでは、条痕溝7のピッチPに対する隣接する条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpの割合(Wp/P)を相対的に大きくしたから、これにより、低面圧領域イ、エで条痕溝7,7間の頂部7aの摩耗が少なくても、条痕溝7,7間の頂部7aの幅Wpが大きい状態が当初から得られて、スカート部4の摩擦係数ひいてはピストン1の摺動抵抗が小さい状態が当初から得られる。   In addition, in the high surface pressure regions A and C of the piston skirt portion 4, the ratio (Wp / P) of the width Wp of the apex portion 7a between the adjacent groove grooves 7 and 7 to the pitch P of the groove groove 7 is relative. In other words, since the ratio of the width of the groove 7 to the pitch P of the groove 7 is relatively increased, the capacity of the groove 7 is also relatively increased. As a result, even if the wear of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 progresses quickly in the high surface pressure region a and c, the decrease in the oil reservoir function of the streak groove 7 is suppressed, and the problem of scuffing occurs. Reduced. On the other hand, in the low surface pressure regions (a) and (d) of the piston skirt portion 4, the ratio (Wp / P) of the width Wp of the apex portion 7a between the adjacent groove grooves 7, 7 with respect to the pitch P of the groove groove 7 is relatively set. As a result, the state in which the width Wp of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is initially large even though the wear of the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is small due to the low surface pressure regions a and d. From the beginning, a state in which the friction coefficient of the skirt portion 4 and thus the sliding resistance of the piston 1 is low is obtained.

また、スカート部4が、ピストン軸方向の中間部が外方へ膨出する樽形状をしている場合に、スカート部4の外方への膨出量が最も大きい膨出頂部を含むピストンヘッド2側の部分(高面圧部分)に属する領域を高面圧領域(第1の領域)ア、ウとしたから、前記高面圧部分に属する高面圧領域ア、ウにおいて、条痕溝7のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が得られることとなる。一方、前記高面圧部分よりも反ピストンヘッド2側の部分(低面圧部分)に属する領域を低面圧領域(第2の領域)イ、エとしたから、前記低面圧部分に属する低面圧領域イ、エにおいて、スカート部4の摩擦係数低減効果ひいてはピストン1の摺動抵抗低減効果が得られることとなる。   In addition, when the skirt portion 4 has a barrel shape in which an intermediate portion in the piston axial direction bulges outward, the piston head includes a bulging top portion where the bulging amount of the skirt portion 4 is largest. Since the regions belonging to the two side portions (high surface pressure portions) are the high surface pressure regions (first regions) a and c, the striation grooves are formed in the high surface pressure regions a and c belonging to the high surface pressure portions. Thus, the effect of suppressing the oil reservoir function decrease of 7 and the effect of reducing the occurrence of scuffing can be obtained. On the other hand, since the region belonging to the portion (low surface pressure portion) on the side opposite to the piston head 2 from the high surface pressure portion is defined as the low surface pressure region (second region) A and D, it belongs to the low surface pressure portion. In the low surface pressure regions (a) and (d), the effect of reducing the friction coefficient of the skirt portion 4 and the effect of reducing the sliding resistance of the piston 1 can be obtained.

その場合に、膨出頂部を高面圧領域ア、ウに含めたから、膨出頂部においても、条痕溝7のオイル溜め機能減少抑制効果ひいてはスカッフ発生低減効果が得られることとなる。   In this case, since the bulging top portion is included in the high surface pressure regions a and c, the effect of suppressing the oil reservoir function reduction of the streak groove 7 and the scuffing reduction effect can be obtained even at the bulging top portion.

そして、条痕溝7,7間の頂部7aを鋭角な頂状としたときは、ピストンスカート部4は気筒内壁面13と線で摺接することになるが、条痕溝7,7間の頂部7aを平坦なプラトー状としたときには、ピストンスカート部4は気筒内壁面13と面で摺接することになる。したがって、条痕溝7,7間の頂部7aを平坦なプラトー状としたときには、ピストンスカート部4と気筒内壁面13との摺接によって条痕溝7,7間の頂部7aに作用する単位面積あたりの圧力が低減し、これにより、条痕溝7,7間の頂部7aが摩耗し難くなり、条痕溝7の最大深さDの減少が抑制されるので、そもそも条痕溝7のオイル溜め機能の減少が抑制される。   When the apex portion 7a between the streak grooves 7 and 7 has an acute apex shape, the piston skirt portion 4 is in sliding contact with the cylinder inner wall surface 13 by a line. When the flat plateau 7a is formed, the piston skirt portion 4 comes into sliding contact with the cylinder inner wall surface 13 on the surface. Therefore, when the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 is formed into a flat plateau shape, the unit area acting on the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 by the sliding contact between the piston skirt portion 4 and the cylinder inner wall surface 13. As a result, the top pressure 7a between the streak grooves 7 and 7 becomes difficult to wear, and the decrease in the maximum depth D of the streak groove 7 is suppressed. Reduction of the reservoir function is suppressed.

なお、条痕溝7,7間の頂部7aを平坦なプラトー状としたとき、図12に示すように、このプラトー状の頂部7aに微細凹部(マイクロディンプル)7b…7bを形成してもよい。このような微細凹部7b…7bは、微細鋼球を高圧エア等で高速投射するショットピーニングの技術を用いて形成することができる。その場合に、微細鋼球の径やエア圧を調節することにより、微細凹部7b…7bのサイズや深さをコントロールすることができる。   When the top portion 7a between the streak grooves 7 and 7 has a flat plateau shape, fine concave portions (micro dimples) 7b... 7b may be formed on the plateau-shaped top portion 7a as shown in FIG. . Such fine recesses 7b... 7b can be formed using a shot peening technique in which fine steel balls are projected at high speed with high-pressure air or the like. In that case, the size and depth of the fine recesses 7b... 7b can be controlled by adjusting the diameter and air pressure of the fine steel balls.

このように、プラトー状の頂部7aに微細凹部7b…7bを形成することで、この微細凹部7b…7bにもオイルが溜まり、条痕溝7に溜まったオイルだけでなく、この微細凹部7b…7bに溜まったオイルによっても、ピストンスカート部4と気筒内壁面13との間が良好な潤滑状態に保たれることとなる。   In this way, by forming the fine recesses 7b... 7b in the plateau-like top portion 7a, oil is accumulated in the fine recesses 7b... 7b, and not only the oil accumulated in the streak groove 7 but also the fine recesses 7b. Even between the oil accumulated in 7b, the space between the piston skirt portion 4 and the cylinder inner wall surface 13 is maintained in a good lubricating state.

この場合、微細凹部7b…7bを形成した頂部7aの表面粗さは、十点平均粗さRz(JIS B0601−1994)で、Rz<条痕溝7の最大深さDとする。Rz≧条痕溝7の最大深さDとすると、条痕溝7,7間の頂部7aを平坦なプラトー状としたことによる摩擦係数低減効果ひいては摺動抵抗低減効果が損なわれ、微細凹部7b…7bを形成した意味がなくなる。   In this case, the surface roughness of the top portion 7a in which the fine recesses 7b... 7b are formed is 10-point average roughness Rz (JIS B0601-1994), and Rz <maximum depth D of the streak groove 7 is satisfied. When Rz ≧ maximum depth D of the streak groove 7, the friction coefficient reducing effect and the sliding resistance reducing effect due to the top plate 7 a between the streak grooves 7, 7 being flat is impaired, and the fine recess 7 b ... the meaning of forming 7b is lost.

また、スカート部4の外表面に、固体潤滑材(黒鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、PTFE(Polytetrafluoroethylene)等を含有したポリアミドイミド系の樹脂コーティング等)を被覆してもよい。このような被覆材は、摩擦抵抗を低減する作用を有すると共に、金属に比べて軟らかいため、気筒内壁面13とのクリアランスを埋める作用、及びスラップ音を吸収する作用等を有する。   The outer surface of the skirt portion 4 may be coated with a solid lubricant (such as a polyamide-imide resin coating containing graphite powder, molybdenum disulfide powder, PTFE (Polytetrafluoroethylene), or the like). Such a covering material has an effect of reducing frictional resistance, and is softer than metal, and thus has an effect of filling the clearance with the cylinder inner wall surface 13 and an effect of absorbing slap noise.

その場合の固体潤滑材の膜厚は特に限定しないが、例えばプラトー状の頂部7aの表面では20μm以下が好ましい。20μmを超えると、固体潤滑材はピストン1の母材(アルミ合金)に比べて容易に摩耗するため、気筒内壁面13とのクリアランスの変化が大きくなりすぎ、スラップ音等の不具合が発生し得る。この点、固体潤滑材を被覆したのち、研磨加工してプラトー状頂部7aの表面から除去し、条痕溝7の谷部にのみ残すようにしてもよい。   The film thickness of the solid lubricant in that case is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less, for example, on the surface of the plateau-like top portion 7a. If it exceeds 20 μm, the solid lubricant is easily worn as compared with the base material (aluminum alloy) of the piston 1, so that the change in clearance with the cylinder inner wall surface 13 becomes too large, and problems such as slap noise may occur. . In this regard, after the solid lubricant is coated, it may be polished and removed from the surface of the plateau-like top portion 7a and left only in the valleys of the streak groove 7.

なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の変更や改良を加えることができる。例えば、以上の実施形態においては、条痕溝7の断面形状をU字状としたが、本発明は、これような形状に限定されるものではなく、断面がV字状や多角形状の条痕溝7にも適応可能である。また、本実施形態では、ガソリンを燃料とする火花点火式エンジンについて適用したが、軽油を燃料とする高圧縮比を有するディーゼルエンジンのピストンにおいても適用可能である。また、本実施形態では、1本の条痕溝7をスカート部4の外表面に螺旋状となるように形成したが、1本の条痕溝7をスカート部4の外表面に沿って円を描くように形成し、このような条痕溝7をスカート部4の外表面に対し往復動方向に亘って複数本配置すると共に、これら複数本の条痕溝7…7の間隔が所定のピッチ幅となるように形成してもよい。   The above embodiment is the best embodiment of the present invention, but various changes and improvements can be added without departing from the scope of the claims. For example, in the above embodiment, the cross-sectional shape of the streak groove 7 is U-shaped, but the present invention is not limited to such a shape, and the cross-section is a V-shaped or polygonal shape. Applicable to the groove 7 as well. In this embodiment, the present invention is applied to a spark ignition engine using gasoline as a fuel. However, the present invention can also be applied to a piston of a diesel engine having a high compression ratio using light oil as a fuel. Further, in this embodiment, one streak groove 7 is formed on the outer surface of the skirt portion 4 so as to be spiral, but the single streak groove 7 is circular along the outer surface of the skirt portion 4. A plurality of such streak grooves 7 are arranged in the reciprocating direction with respect to the outer surface of the skirt portion 4, and the spacing between the plurality of streak grooves 7 ... 7 is predetermined. You may form so that it may become a pitch width.

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンにおいて、ピストンスカート部の高面圧領域におけるスカッフ発生の問題と、低面圧領域における摺動抵抗長期持続の問題とを、共に良好に抑制することが可能な技術であるから、エンジンの気筒内壁面と摺接するピストンの潤滑の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。   As described above in detail with reference to specific examples, the present invention provides a piston skirt in an engine piston in which a plurality of streak grooves are formed in the circumferential direction on the outer surface of a skirt portion that is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine. Because it is a technology that can satisfactorily suppress both the problem of scuffing in the high surface pressure region and the problem of long-lasting sliding resistance in the low surface pressure region, it is in sliding contact with the cylinder inner wall surface of the engine. Extensive industrial applicability is expected in the technical field of piston lubrication.

本発明の最良の実施形態に係るエンジンのピストンをスラスト側及び反スラスト側と直交する側から見た正面図である。It is the front view which looked at the piston of the engine which concerns on the best embodiment of this invention from the side orthogonal to the thrust side and the anti-thrust side. 前記ピストンをスラスト側から見た側面図である。It is the side view which looked at the piston from the thrust side. 図2の矢印III−IIIに沿う断面図(左側がスラスト側)である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along arrow III-III in FIG. 2 (the left side is a thrust side). 前記ピストンの底面図である。It is a bottom view of the piston. 前記ピストンのスカート部が樽形状をしている場合に、(a)は膨張行程でピストンヘッドがスラスト側に首を振り、(b)は排気工程でピストンヘッドが反スラスト側に首を振る動作をすることの説明図である。When the piston skirt has a barrel shape, (a) is the expansion stroke, the piston head swings the neck to the thrust side, and (b) is the exhaust process, the piston head swings the anti-thrust side to the neck. It is explanatory drawing of doing. 前記ピストンのスカート部に条痕溝間の頂部が鋭角な頂状となるように条痕溝を加工形成する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of processing and forming a streak groove so that the top part between streak grooves may become an acute-angle top shape in the skirt part of the said piston. 前記ピストンのスカート部に条痕溝間の頂部が平坦なプラトー状となるように条痕溝を加工形成する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of processing and forming a streak groove so that the top part between streak grooves may become a flat plateau shape in the skirt part of the said piston. 高面圧領域における条痕溝の好ましい寸法範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the preferable dimension range of the streak groove in a high surface pressure area | region. 同じく高面圧領域における別の好ましい寸法範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which similarly shows another preferable dimension range in a high surface pressure area | region. 低面圧領域における条痕溝の好ましい寸法範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the preferable dimension range of the streak groove | channel in a low surface pressure area | region. 同じく底面圧領域における別の好ましい寸法範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which similarly shows another preferable dimension range in a bottom face pressure area | region. 前記条痕溝間のプラトー状の頂部にマイクロディンプルを形成した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of forming a micro dimple in the plateau-shaped top part between the said streak grooves.

符号の説明Explanation of symbols

1 ピストン
2 ピストンヘッド
4 スカート部
6 ピン穴
7 条痕溝
7a 隣接する条痕溝間の頂部
10 エンジン
13 気筒内壁面
50 条痕溝形成工具
O ピン穴の中心
P 条痕溝のピッチ(隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和)
Wp 隣接する条痕溝間の頂部の幅
ア スラスト側高面圧領域(第1の領域)
イ スラスト側低面圧領域(第2の領域)
ウ 反スラスト側高面圧領域(第1の領域)
エ 反スラスト側底面圧領域(第2の領域)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Piston head 4 Skirt part 6 Pin hole 7 Streak groove 7a Top part 10 between adjacent streak grooves Engine 13 Cylinder inner wall surface 50 Streak groove formation tool O Pin hole center P Streak groove pitch (adjacent The sum of the width of the top between the streak grooves and the width of the streak grooves)
Wp Width between tops of adjacent streak grooves A thrust side high surface pressure region (first region)
I Thrust side low surface pressure area (second area)
Anti-thrust side high surface pressure region (first region)
D Anti-thrust side bottom surface pressure region (second region)

Claims (5)

エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、
前記スカート部の外表面において、前記気筒内壁面との間の面圧が相対的に高い第1の領域は、相対的に低い第2の領域よりも、条痕溝の深さが大きくされ、かつ、隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和に対する隣接する条痕溝間の頂部の幅の割合が小さくされていることを特徴とするエンジンのピストン。
An engine piston having a plurality of streak grooves formed in a circumferential direction on an outer surface of a skirt portion that is in sliding contact with an inner wall surface of an engine cylinder,
In the outer surface of the skirt portion, the depth of the streak groove is larger in the first region where the surface pressure between the cylinder inner wall surface is relatively higher than in the relatively lower second region, And the ratio of the width of the top part between adjacent streak grooves with respect to the sum of the width | variety of the top part between adjacent streak grooves and the width of a streak groove is made small, The piston of the engine characterized by the above-mentioned.
エンジンの気筒内壁面と摺接するスカート部の外表面に複数の条痕溝が周方向に形成されたエンジンのピストンであって、
前記スカート部は、ピストン軸方向の中間部が外方へ膨出する樽形状に形成されており、
前記スカート部の外表面において、前記スカート部の外方への膨出量が最も大きい膨出頂部を含むピストンヘッド側の部分に属する第1の領域は、前記ピストンヘッド側の部分よりも反ピストンヘッド側の部分に属する第2の領域よりも、条痕溝の深さが大きくされ、かつ、隣接する条痕溝間の頂部の幅と条痕溝の幅との和に対する隣接する条痕溝間の頂部の幅の割合が小さくされていることを特徴とするエンジンのピストン。
An engine piston having a plurality of streak grooves formed in a circumferential direction on an outer surface of a skirt portion that is in sliding contact with an inner wall surface of an engine cylinder,
The skirt portion is formed in a barrel shape in which an intermediate portion in the piston axial direction bulges outward,
On the outer surface of the skirt portion, the first region belonging to the portion on the piston head side including the bulging top portion where the amount of bulging outward of the skirt portion is the largest is more anti-piston than the portion on the piston head side. Adjacent streak groove with respect to the sum of the width of the top part between adjacent streak grooves and the width of the streak groove is greater than the second region belonging to the head side portion. An engine piston characterized in that the ratio of the width of the top portion between them is reduced.
請求項1又は2に記載のエンジンのピストンであって、
前記条痕溝間の頂部はプラトー状であり、
このプラトー状の頂部に微細凹部が形成されていることを特徴とするエンジンのピストン。
The engine piston according to claim 1 or 2,
The top between the streak grooves is plateau-shaped,
An engine piston characterized in that a fine recess is formed in the plateau-shaped top.
請求項1から3のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、
前記第1の領域は、前記第2の領域よりも、条痕溝の深さが2倍以上大きく、かつ、前記第1の領域における条痕溝の深さは、5μm以上、50μm以下であり、前記第2の領域における条痕溝の深さは、2μm以上、10μm以下であることを特徴とするエンジンのピストン。
An engine piston according to any one of claims 1 to 3,
In the first region, the depth of the streak groove is twice or more larger than that of the second region, and the depth of the streak groove in the first region is 5 μm or more and 50 μm or less. The piston of the engine is characterized in that the depth of the streak groove in the second region is 2 μm or more and 10 μm or less.
請求項1から4のいずれかに記載のエンジンのピストンであって、
前記第1の領域及び前記第2の領域における前記和は、50μm以上、500μm以下であり、かつ、前記第1の領域における前記割合は、20%以下であり、前記第2の領域における前記割合は、20%を超えて大きく、80%以下であることを特徴とするエンジンのピストン。
An engine piston according to any one of claims 1 to 4,
The sum in the first region and the second region is 50 μm or more and 500 μm or less, and the proportion in the first region is 20% or less, and the proportion in the second region is Is larger than 20% and not more than 80%.
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