JP2009243357A - Structure of piston - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのシリンダボア内を往復動するピストン構造に関し、エンジンの製造技術分野に属する。 The present invention relates to a piston structure that reciprocates in a cylinder bore of an engine, and belongs to the technical field of engine production.
エンジンのシリンダボア内を往復動するピストンには、そのランド部(燃焼室側の外周面部分)に、燃焼室からクランク室への燃焼ガスの漏れを防ぐコンプレッションリングが取り付けられていると共に、その下方にピストンの外周面とシリンダボアの表面との摩擦を低減するために該シリンダボアの表面に一様な潤滑油の油膜を形成し、かつピストンの下降時に余分な潤滑油を掻き落として燃焼室への侵入(いわゆるオイル上がり)を防止するオイルリングが取り付けられている。 The piston that reciprocates in the cylinder bore of the engine has a compression ring attached to its land (outer peripheral surface part on the combustion chamber side) that prevents leakage of combustion gas from the combustion chamber to the crank chamber. In order to reduce friction between the outer peripheral surface of the piston and the surface of the cylinder bore, a uniform lubricating oil film is formed on the surface of the cylinder bore, and when the piston is lowered, excess lubricating oil is scraped off to the combustion chamber. An oil ring is installed to prevent intrusion (so-called oil rise).
このようなピストン構造として、例えば特許文献1に記載のものがある。これは、図4に示すように、ピストン100のランド部のコンプレッションリング102とオイルリング104との間の部分に、周回する溝106が形成されている。この溝106は、ピストン100がシリンダボア108内を下降しているときにオイルリング104が掻き残した潤滑油を一時的に貯留するための空間である。
As such a piston structure, there exists a thing of patent document 1, for example. As shown in FIG. 4, a
そして、前記溝106に貯留した潤滑油は、ピストン100が下降から上昇に転じた後の上昇行程の前半時(ピストンが燃焼室に向かって加速中)に流出し、オイルリング104によって一様な油膜に形成される。その際、溝106から潤滑油が流出しやすいように、該溝106の深さは、オイルリング104に近いほど浅くなるように設定されている。
The lubricating oil stored in the
これによれば、コンプレッションリング102の近傍に過度に潤滑油が溜まることが抑制され、燃焼室へのオイル上がりが防止される。また、オイル上がりを防止しながら、オイルリング104の張力を弱めて該オイルリング104とシリンダボア108の表面との間の摺動抵抗を低減することが可能となり、エンジンの燃費性能の向上が期待できる。
Accordingly, excessive accumulation of lubricating oil in the vicinity of the
ところが、特許文献1に記載している、コンプレッションリング102とオイルリング104との間のランド部分に形成されている潤滑油を一時的に溜める溝106の深さは、すなわち貯留できる潤滑油の量には限界がある。例えばオイルリング104の劣化等により該オイルリング104の潤滑油の掻き取り能力が低下するなどして前記溝106の貯留限界を超えると、ピストン100が下降しているときに溝106に貯留できなかった潤滑油がコンプレッションリング102を通過して燃焼室に漏れ、オイル上がりが発生する可能性がある。
However, the depth of the
この対処として、潤滑油を一時的に貯留する溝106を深く形成することが考えられるが、このようにすると、この潤滑油貯留用の溝106と、コンプレッションリング102やオイルリング104が嵌め込まれるリング溝との間の仕切り壁部分110が高くなり、該部分110の剛性が低下して、コンプレッションリング102やオイルリング104等の姿勢保持機能が低下する。また、溝106を深くすると、深部に貯留した潤滑油がピストン100の上昇行程前半時に流出しにくくなり、シリンダボア108の表面に一様な油膜が形成できなくなる可能性がある。
As a countermeasure, it is conceivable that the
そこで、本発明は、オイルリングの摺動抵抗を低減でき、かつ各リングに対する姿勢保持機能を維持しつつ、潤滑油の一様な油膜をシリンダボアの表面に安定して形成でき、しかも燃焼室へのオイル上がりを防止することができるピストン構造を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can reduce the sliding resistance of the oil ring and can stably form a uniform oil film of the lubricating oil on the surface of the cylinder bore while maintaining the posture maintaining function for each ring, and further to the combustion chamber. It is an object of the present invention to provide a piston structure that can prevent oil from rising.
上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、シリンダボア内を往復動し、ランド部に少なくとも1つのコンプレッションリングとその下方にオイルリングとを備えたピストン構造であって、
ランド部の内部に形成された潤滑油貯留室と、
コンプレッションリングとオイルリングとの間のランド部の周面に開口を備え、前記潤滑油貯留室の下部と連絡された油路と、
前記潤滑油貯留室の上部とピストンの内部空間とを連絡する空気路とを備えた潤滑油回収供給手段を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is a piston structure that reciprocates in a cylinder bore and includes at least one compression ring at a land portion and an oil ring below the land.
A lubricating oil storage chamber formed inside the land portion;
An oil passage provided with an opening in a peripheral surface of a land portion between the compression ring and the oil ring, and communicated with a lower portion of the lubricating oil storage chamber;
Lubricating oil recovery and supply means having an air passage connecting the upper portion of the lubricating oil storage chamber and the internal space of the piston is provided.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のピストン構造において、
前記潤滑油回収供給手段は、ランド部の周方向に少なくとも2つ設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the piston structure according to claim 1,
At least two of the lubricating oil collection and supply means are provided in the circumferential direction of the land portion.
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のピストン構造において、
前記潤滑油貯留室は、ピストンの下方からドリルによって加工された非貫通穴の開口部を閉栓することにより形成されることを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 3 is the piston structure according to claim 1 or 2,
The lubricating oil storage chamber is formed by closing an opening of a non-through hole formed by a drill from below the piston.
請求項1に記載の発明によれば、ピストンの下降中にオイルリングとシリンダボアの表面との間を通過した潤滑油は、コンプレッションリングの近傍に一部が溜まるものの、過剰分がコンプレッションリングとオイルリングとの間のランド部の周面に開口を備える油路を介してランド部の内部に形成された潤滑油貯留室にその下部から流れ入って貯留される。このとき、潤滑油は、潤滑油貯留室の上部から空気路を介してピストンの内部空間(クランク室)に該貯留室内の空気が抜けるため、潤滑油貯留室にスムーズに流れ入る。これにより、ピストンの下降中にコンプレッションリングの近傍に過剰な潤滑油が溜まって燃焼室に該潤滑油が侵入すること、すなわちオイル上がりが防止される。 According to the first aspect of the present invention, the lubricating oil that has passed between the oil ring and the surface of the cylinder bore during the lowering of the piston partly accumulates in the vicinity of the compression ring, but the excess amount remains in the compression ring and the oil. The oil flows into the lubricating oil storage chamber formed inside the land portion through an oil passage having an opening on the peripheral surface of the land portion between the ring and stored. At this time, the lubricating oil smoothly flows into the lubricating oil storage chamber because the air in the storage chamber escapes from the upper portion of the lubricating oil storage chamber to the internal space (crank chamber) of the piston via the air passage. As a result, excessive lubricating oil accumulates in the vicinity of the compression ring while the piston is descending, and the lubricating oil enters the combustion chamber, that is, prevents the oil from rising.
加えて、ピストンの上昇行程の前半時に、潤滑油貯留室に貯留されている潤滑油が、油路を介してコンプレッションリングとオイルリングとの間に流出する。このとき、潤滑油は、潤滑油貯留室の上部が空気路を介してピストンの内部空間に連絡されていることと潤滑油に作用する慣性力により、潤滑油貯留室の下部からスムーズに流れ出る。これにより、ピストンの上昇行程の前半時に、潤滑油が安定してオイルリングに供給され、一様な油膜がシリンダボアの表面に安定して形成される。 In addition, during the first half of the upward stroke of the piston, the lubricating oil stored in the lubricating oil storage chamber flows out between the compression ring and the oil ring through the oil passage. At this time, the lubricating oil flows out smoothly from the lower portion of the lubricating oil reservoir chamber due to the fact that the upper portion of the lubricating oil reservoir chamber is in communication with the internal space of the piston through the air passage and the inertial force acting on the lubricating oil. Thus, during the first half of the upward stroke of the piston, the lubricating oil is stably supplied to the oil ring, and a uniform oil film is stably formed on the surface of the cylinder bore.
さらに加えて、ピストンの下降中にオイルリングとシリンダボアの表面との間を通過した潤滑油を一時的に貯留する空間が、上述の特許文献1に記載するようなコンプレッションリングやオイルリングが嵌め込まれるリング溝の間に配置された深い溝ではなく、ランド部内部に形成された空間である潤滑油貯留室であるので、ピストンの各リングに対する姿勢保持機能を損なうことがない。また、潤滑油貯留室を大きく形成することにより、ピストンの下降中にオイルリングとシリンダボアの表面との間を通過する潤滑油量を大きくすることが可能になる、すなわちオイルリングの張力を弱めて該オイルリングとシリンダボアの表面との間の摺動抵抗を低減することができる。 In addition, a compression ring or an oil ring as described in Patent Document 1 is fitted in a space for temporarily storing lubricating oil that has passed between the oil ring and the surface of the cylinder bore while the piston is descending. Since it is not a deep groove disposed between the ring grooves but a lubricating oil storage chamber that is a space formed inside the land portion, the posture holding function of each piston ring is not impaired. Also, by forming a large lubricating oil reservoir, it is possible to increase the amount of lubricating oil that passes between the oil ring and the cylinder bore surface while the piston is descending, that is, to reduce the tension of the oil ring. The sliding resistance between the oil ring and the surface of the cylinder bore can be reduced.
また、請求項2に記載の発明によれば、潤滑油貯留室、油路、および空気路から構成される潤滑油回収供給手段を、ランド部の周方向に少なくとも2つ有する。少なくとも2つの潤滑油回収供給手段が、分担してそれぞれの潤滑油貯留室に適量の潤滑油を貯留するので、全周に渡って、ピストンの下降中にコンプレッションリングの近傍に潤滑油が過剰に溜まることをさらに確実に防止できると共に、ピストン上昇行程の前半時にさらに確実に安定してオイルリングに潤滑油を供給することができる。 According to the second aspect of the present invention, at least two lubricating oil collection and supply means including a lubricating oil storage chamber, an oil passage, and an air passage are provided in the circumferential direction of the land portion. At least two lubricating oil recovery and supply means share and store an appropriate amount of lubricating oil in the respective lubricating oil storage chambers, so that excessive lubricating oil is present in the vicinity of the compression ring while the piston is descending over the entire circumference. Accumulation can be prevented more reliably, and the lubricating oil can be supplied to the oil ring more reliably and stably during the first half of the piston lifting stroke.
さらに、請求項3に記載の発明によれば、潤滑油貯留室は、ピストンの下方からドリルによって加工された非貫通穴の開口部を閉栓することにより形成される。簡単にピストンのランド部の内部に空間である潤滑油貯留室を形成することができる。 According to the third aspect of the present invention, the lubricating oil storage chamber is formed by closing the opening of the non-through hole machined by a drill from below the piston. A lubricating oil storage chamber, which is a space, can be easily formed inside the land portion of the piston.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係るピストン構造の断面を示している。図に符号10で示すピストンは、エンジンのシリンダボア内を往復動するものであって、外周面がシリンダボアの表面に摺接する有底円筒形状である。
FIG. 1 shows a cross section of a piston structure according to an embodiment of the present invention. The piston denoted by
ピストン10は、そのランド部(燃焼室側の外周部分)12に、2つのコンプレッションリング14a、14bが取り付けられている。具体的には、略「C」字形状のコンプレッションリング14a、14bを対応するランド部12の位置に形成されたリング溝に強制的に変形させて嵌め込んだ状態のピストン10をシリンダボアに嵌入させることにより、コンプレッションリング14a、14bが、その復元力で一定の圧力でシリンダボアの表面と接触しつつ、ピストン10のリング溝に保持される。このコンプレッションリング14a、14bが、燃焼室で発生した燃焼ガスがシリンダボアの表面とピストン10との間を通ってクランク室に漏れることを防止している。
The
また、ピストン10は、コンプレッションリング14a、14bの下方(スカート部16側)のランド部12の部分に、オイルリング18が取り付けられている。オイルリング18も、コンプレッションリング14a、14bと同様にしてピストン10のランド部12に取り付けられている。このオイルリング18は、ピストン10の下降中はシリンダボアの表面の潤滑油の大部分を掻き落として燃焼室への潤滑油の侵入(オイル上がり)を防止し、ピストン10の上昇中は該ピストン10の外周面とシリンダボアの表面との摩擦を低減するために該シリンダボアの表面に一様な潤滑油の油膜を形成する。なお、図では、コンプレッションリングやオイルリングとそのための溝を簡略して示している。
The
ランド部12の内部には、ピストン10の下降中にオイルリング18とシリンダボアの表面との間を通過した潤滑油を一時的に貯留する潤滑油貯留室20が形成されている。この潤滑油貯留室20に潤滑油を回収するために、コンプレッションリング14bとオイルリングと18との間のランド部12の周面に開口を備えて潤滑油貯留室20の下部と連絡している油路22がピストン10に形成されている。また、潤滑油貯留室20に対する潤滑油の流入や流出をしやすくするために、潤滑油貯留室20の上部とピストン10の内部空間(クランク室)とを連絡する空気路24がピストン10に形成されている。これらの潤滑油貯留室20、油路22、および空気路24が、請求の範囲に記載の潤滑油回収供給手段を構成し、図1に示すピストン10においては、この手段がランド部12の周方向に2つ存在する。
Inside the
潤滑油貯留室20は、ピストン10の下方からドリルによって加工された、概ねピストン10の往復動方向に延びる非貫通穴の開口部にプラグ26を嵌入することにより形成されている。
The lubricating
油路22は、コンプレッションリング14bとオイルリングと18との間のランド部12に周回して形成された浅い溝28の底に開口を備え、潤滑油貯留室20の下部に連絡している。この油路22は、例えばドリルによって形成される。
The
なお、溝28は、ピストン10の下降中にオイルリング18とシリンダボアの表面との間を通過した潤滑油を油路22内に流れ入りやすくするためのもので、潤滑油を貯留する目的で形成されているわけでない。溝28がなくても油路22内に潤滑油がスムーズに流れ入るのであれば、この溝28は省略してもよい。
The
空気路24は、ピストン10の下降中に油路22を介して潤滑油が潤滑油貯留室20にスムーズに流入するように、またピストン10の上昇行程の前半時(ピストン10が燃焼室に向かって加速中)に潤滑油貯留室20内の潤滑油が油路22を介してオイルリング18に向かってスムーズに流れ出るように、潤滑油貯留室20の上部とピストン10の内部空間(クランク室)とを連絡している。この空気路24は、例えばドリルによって形成される。
The
ここからは、潤滑油回収供給手段の動作、すなわち潤滑油貯留室20、油路22、および空気路24の役割を説明する。
From here, the operation of the lubricating oil recovery and supply means, that is, the roles of the lubricating
図2は、ピストン10の上昇行程の前半時の該ピストン10の状態を示している。ピストン10は、シリンダボア50内を燃焼室60に向かって移動している。
FIG. 2 shows the state of the
ピストン10の上昇行程中の前半時、潤滑油貯留室20に貯留されている潤滑油Lが、慣性力により、油路22介してコンプレッションリング14bとオイルリング18の間に流れ出る。そして、その流れ出た潤滑油Lは、オイルリング18に供給されてシリンダボア50の表面上の一様な油膜Lfに形成される。なお、これは、潤滑油貯留室20の上部が空気路24を介してピストン10の内部空間(クランク室70)に連絡されており、また油路22が潤滑油貯留室20の下部に連絡されているためで、これにより、潤滑油貯留室20から潤滑油Lがスムーズに流れ出るためである。
During the first half of the upward stroke of the
潤滑油貯留室20への潤滑油の回収は、図3に示すように、ピストン10の下降中に行われる。図を用いて説明すると、ピストン10の下降中、オイルリング18とシリンダボア50の表面との間を通過した潤滑油Lは、コンプレッションリング14bとオイルリング18との間の空間を満たした後、油路22を介して潤滑油貯留室20に流れ入る(言い換えると、コンプレッションリング14bの近傍に一部が溜まるものの、過剰分が貯留室20に流れ入る。)。なお、このとき、潤滑油Lがスムーズに潤滑油貯留室20に流れ入るのは、潤滑油貯留室20の上部が空気路24を介してピストン10の内部空間(クランク室70)に連絡されており、それにより、潤滑油貯留室20内の空気がピストン10の内部空間(クランク室70)に抜けるからである。これにより、ピストン10の下降中にコンプレッションリング14bの近傍に過剰な潤滑油Lが溜まって燃焼室60に該潤滑油Lが侵入すること、すなわちオイル上がりが防止される。
The recovery of the lubricating oil to the lubricating
本実施形態によれば、上述したように、オイル上がりが防止され、シリンダボアの表面に一様な油膜が安定して形成される。また、ピストン10の下降中にオイルリング18とシリンダボア50の表面との間を通過した潤滑油Lを一時的に貯留する空間が、すなわち潤滑油貯留室20がランド部12の内部に形成されているので、該空間をコンプレッションリングとオイルリングとの間のランド部に形成された溝で構成する場合(特許文献1)に比べて、コンプレッションリング14a、14bやオイルリング18に対する姿勢保持機能を損なうことがない。
According to this embodiment, as described above, oil rise is prevented, and a uniform oil film is stably formed on the surface of the cylinder bore. Further, a space for temporarily storing the lubricating oil L that has passed between the
さらに、潤滑油貯留室20を大きく形成することにより、ピストン10の下降中にオイルリング18とシリンダボア50の表面との間を通過する潤滑油Lの量を大きくすることが可能になる、すなわちオイルリング18の張力を弱めて該オイルリング18とシリンダボア50の表面との間の摺動抵抗を低減することができる。
Further, by forming the lubricating
以上、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されない。 Although the present invention has been described with reference to one embodiment, the present invention is not limited to this.
例えば、上述の実施形態の場合、潤滑油貯留室、油路、および空気路から構成される潤滑油回収供給手段は、図1に示すようにランド部の周方向に2つだけピストンに設けられているが、本発明はその数を2つに限定しない。ただし、1つよりは、少なくとも2つ潤滑油回収供給手段をピストンに設けるのが好ましく、それは、分担してそれぞれの潤滑油貯留室に適量の潤滑油を貯留するので、全周に渡って、ピストンの下降中にコンプレッションリングの近傍に潤滑油が過剰に溜まることをさらに確実に防止できると共に、ピストン上昇行程の前半時にさらに確実に安定してオイルリングに潤滑油を供給することができるからである。 For example, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, only two lubricating oil recovery and supply means composed of a lubricating oil storage chamber, an oil passage, and an air passage are provided in the circumferential direction of the land portion. However, the present invention does not limit the number to two. However, it is preferable to provide at least two lubricating oil collecting / supplying means on the piston rather than one, and since it distributes and stores an appropriate amount of lubricating oil in each lubricating oil storage chamber, It is possible to more reliably prevent excessive accumulation of lubricating oil in the vicinity of the compression ring while the piston is descending, and to supply the lubricating oil to the oil ring more reliably and stably during the first half of the piston lifting stroke. is there.
また、上述の実施形態の場合、潤滑油貯留室は、ドリルによって加工された非貫通穴を閉栓することにより形成されているが、本発明はこれに限らない。ただ、ランド内部に空間である潤滑油貯留室を形成する方法は、ドリルで加工した非貫通穴を閉栓して潤滑油貯留室を形成する方法が簡単で容易である。 Moreover, in the case of the above-mentioned embodiment, although the lubricating oil storage chamber is formed by closing the non-through hole processed with the drill, this invention is not limited to this. However, the method of forming the lubricating oil storage chamber, which is a space inside the land, is simple and easy as the method of forming the lubricating oil storage chamber by closing the non-through hole processed with a drill.
さらに、上述の実施形態の場合、ピストンにはコンプレッションリングが2つ取り付けられているが、燃焼ガスのクランク室への漏れを防止できるのであれば、本発明はその数を2つに限定しない。ただし、当然ながら1つは必要である。 Furthermore, in the case of the above-described embodiment, two compression rings are attached to the piston, but the present invention is not limited to two as long as the leakage of combustion gas to the crank chamber can be prevented. Of course, one is necessary.
以上のように、本発明に係るピストン構造は、オイルリングの摺動抵抗を低減でき、かつ各リングに対する姿勢保持機能を維持しつつ、潤滑油の一様な油膜をシリンダボアの表面に安定して形成でき、しかも燃焼室へのオイル上がりを防止することができる。したがって、エンジンの製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, the piston structure according to the present invention can reduce the sliding resistance of the oil ring and maintain a posture maintaining function with respect to each ring while stably providing a uniform oil film on the surface of the cylinder bore. In addition, oil can be prevented from rising into the combustion chamber. Therefore, it may be suitably used in the field of engine manufacturing industry.
10 ピストン
12 ランド部
14a コンプレッションリング
14b コンプレッションリング
18 オイルリング
20 潤滑油貯留室
22 油路
24 空気路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ランド部の内部に形成された潤滑油貯留室と、
コンプレッションリングとオイルリングとの間のランド部の周面に開口を備え、前記潤滑油貯留室の下部と連絡された油路と、
前記潤滑油貯留室の上部とピストンの内部空間とを連絡する空気路とを備えた潤滑油回収供給手段を有することを特徴とするピストン構造。 A piston structure that reciprocates in a cylinder bore and includes at least one compression ring at a land portion and an oil ring below the compression ring,
A lubricating oil storage chamber formed inside the land portion;
An oil passage provided with an opening in a peripheral surface of a land portion between the compression ring and the oil ring, and communicated with a lower portion of the lubricating oil storage chamber;
A piston structure comprising a lubricating oil recovery and supply means having an air passage connecting the upper portion of the lubricating oil storage chamber and the internal space of the piston.
前記潤滑油回収供給手段は、ランド部の周方向に少なくとも2つ設けられていることを特徴とするピストン構造。 The piston structure according to claim 1,
The piston structure according to claim 1, wherein at least two of the lubricating oil recovery and supply means are provided in the circumferential direction of the land portion.
前記潤滑油貯留室は、ピストンの下方からドリルによって加工された非貫通穴の開口部を閉栓することにより形成されることを特徴とするピストン構造。 The piston structure according to claim 1 or 2,
The said lubricating oil storage chamber is formed by closing the opening part of the non-through-hole processed with the drill from the downward direction of the piston.
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