JP2010019116A - ピストン用耐摩環 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却媒体流通路を形成するための部材が一体化されて成る耐摩環に対し、製造コストの高騰を招くこと無しに、耐久性の向上と冷却性能の向上とを両立できるピストン用耐摩環を提供する。
【解決手段】耐摩環本体６の内周面６２に、ピストン頂面側に位置する第１内周面６２ａよりも外周側に位置する第２内周面６２ｃをピストン反頂面側に形成する。これにより、ピストン頂面の凹陥部内壁とオイル流通路５１との間の距離を大きく確保してピストンの強度を十分に確保したまま、オイル流通路５１の断面積の拡大を図り、ピストンの冷却性能の向上を図る。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車用エンジンなどの内燃機関に適用されるピストン用耐摩環に係る。特に、本発明は、冷却媒体（例えばオイル）の流通路を形成するための部材が一体化されて成る耐摩環に対し、ピストンの耐久性向上と冷却性能向上とを両立するための対策に関する。

近年のエンジン（例えば自動車用エンジン）は、軽量化を図り且つ放熱性を高める目的から、アルミニウム合金製の部品が多く用いられており、ピストンもアルミニウム合金製となっている。一方、近年、エンジンは低燃費化および高出力化の傾向にあり、燃焼室内の温度環境は非常に高温になってきている。また、燃焼圧力も高圧になってきている。このため、ピストンに装着されるピストンリングには高い耐摩耗性が要求されており、高硬度のピストンリングが使用される。この場合、上記アルミニウム合金製のピストンに形成されているピストンリング溝の内壁には、高硬度のピストンリングが衝突する状況となるため、ピストンリング溝の内壁の摩耗や変形が懸念される。特に、燃焼温度の高いディーゼルエンジンに適用されるトップリングにあっては、高い燃焼圧が直接作用するので、トップリング溝の内壁にはトップリングからの衝撃が繰り返し作用し、摩耗や変形が発生する可能性がある。このようにトップリング溝に摩耗や変形が発生してしまうと、ガス漏れやオイル漏れが生じ、エンジンの出力低下などを招いてしまい好ましくない。また、燃焼室内の温度環境の高温化に伴い、エンジンオイルの炭化物や混合気の燃焼による煤が発生し、これらがシリンダ内壁などに付着した場合、ピストンリングとの間での摩擦によってピストンリングの機能が低下（シール機能が低下）してしまう虞がある。このようなピストンリングの機能低下によってもオイル漏れ等が生じ、オイルの消費量が増加してしまう可能性がある。

これらを改善するため、アルミニウム合金製のピストンのトップリング装着部分に、アルミニウム合金よりも高硬度の材料であって高温時においても高い耐摩耗性を有するニレジスト材からなる耐摩環を鋳込んでおくことが提案されている。つまり、ピストンに鋳込まれた高硬度の耐摩環の外周面にトップリング溝を形成しておき、このトップリング溝にトップリングを装着することで、ピストン本体（アルミニウム合金の部分）とトップリングとの直接接触を回避する構成である。

一方、上記トップリング装着部分の周辺は、燃料の圧縮、燃焼による熱エネルギにより高温に曝されるため、冷却を必要とする。そのため、従来から、ピストンの上部肉厚部におけるトップリング装着部分近傍には環状（ドーナツ状）の冷却用空洞（以下、冷却媒体流通路と呼ぶ場合もある）が設けられ、潤滑油などの冷却媒体を循環させて冷却する構成が採用されている。

図８（ａ）は、従来のピストンａの一例を示す断面図であり、トップリング装着部分に耐摩環ｂが鋳込まれている。また、ピストンａの内部に冷却用のエンジンオイルを流すための環状の冷却空洞ｃが形成されている。この図８（ａ）に示すピストンａにあっては、冷却空洞ｃは、ピストン鋳造工程において形成される。

一方、上述したような耐摩環が鋳込まれているピストンにあっては、この耐摩環の内周側に環状の冷却媒体流通路を隣接して配置しておくことで、耐摩環を直接冷却すると共にピストン上部を冷却する構造が検討されている。

例えば、下記の特許文献１および特許文献２には、リング溝を有する耐摩環本体の内周面に断面が略コ字状に形成された流通路形成体（この特許文献では中空金属環と称している）を溶接により一体的に接合し、これら耐摩環本体と流通路形成体との間で冷却媒体流通路を形成した構成が開示されている。具体的には、図８（ｂ）に示すように、板金の折り曲げ成形によって外周側に開放する断面略コ字状に形成された流通路形成体ｄの各開放側先端部を耐摩環本体ｅの内周面に溶接することで、これらを一体化させると共に、これら両者間に冷却媒体流通路ｆを形成した構成となっている。
特開平５−２３１５３９号公報 特開平１１−８２７３８号公報 特開２００５−３６７７１号公報

しかし、上述した従来の耐摩環（図８（ｂ）に示すもの）の場合、冷却媒体流通路ｆの高さ寸法は、耐摩環本体ｅの高さ寸法と同一か若しくは僅かに短く設定されているものが多い。また、ピストンａの強度を十分に確保するために、ピストン頂面に形成された凹陥部ｇの内壁面と冷却媒体流通路ｆとの間の肉厚（図８（ｂ）における寸法ｔ）を十分に確保しておく必要があるので、冷却媒体流通路ｆの内径寸法を小さくするには限界がある。

その結果、冷却媒体流通路ｆの断面積としては小さくならざるを得ず、この冷却媒体流通路ｆを流れるエンジンオイル等の冷却媒体の量を十分に確保することができなくなって、冷却性能が低いものとなっていた。

特に、近年、ディーゼルエンジンにあっては、排気エミッションの改善要求から、図８（ｃ）に示すように上記凹陥部ｇの内径を大きく設計する要求が高くなりつつある。このため、流通路形成体ｄの内径寸法を小さくして冷却媒体流通路ｆの断面積を大きく確保することは、よりいっそう困難になってきている。また、この冷却媒体流通路ｆにオイルを導入するためのオイル供給孔ｈの形成位置もピストンａの外周側寄りに設けねばならなくなって、その設計自由度が大きく阻害されることになる。

加えて、ピストンａのトップランドでのデッドボリュームを縮小してＨＣ発生量を低減する要求から、トップリング溝の位置はピストン頂面側に移動する傾向にある。つまり、流通路形成体ｄの配設位置が、上記凹陥部ｇの内径最大部分に近付く傾向にある。これによっても、冷却媒体流通路ｆの断面積を確保しながらもピストンａに十分な強度を確保するといった設計が難しくなっている。

また、特許文献３に開示されているように（具体構成を図８（ｄ）に示す）、流通路形成体ｄを２枚の板材ｄ１，ｄ２で形成し、冷却媒体流通路ｆを耐摩環本体ｅから下側に向けて拡大させる形状とすることで、この冷却媒体流通路ｆと上記凹陥部ｇの内壁面との間の距離を大きく確保できるようにした構成も提案されている。

しかしながら、この特許文献３の構成では、流通路形成体ｄが２枚の板材ｄ１，ｄ２で形成されていることから、これら２枚の板材ｄ１，ｄ２を接合するための作業が必要になり、加工工程の増加や製造コストの高騰を招いてしまい好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却媒体流通路を形成するための部材が一体化されて成る耐摩環に対し、製造コストの高騰を招くこと無しに、耐久性の向上と冷却性能の向上とを両立できるピストン用耐摩環を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、互いに接合される耐摩環本体と流通路形成体との間で形成される冷却媒体流通路を、上記耐摩環本体における流通路形成体の接合部分の形状を変更することによって拡大させている。これにより、流通路形成体の内径寸法を大きく確保したまま、つまり、ピストン頂面の凹陥部内壁との距離を大きく確保してピストンの強度を十分に確保したまま、冷却媒体流通路の断面積の拡大が図れるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、ピストン本体に鋳込まれる耐摩環であって、外周面にピストンリング溝を備えた環状の耐摩環本体と、この耐摩環本体の内周側に冷却媒体流通路を形成するようにこの耐摩環本体に接合された流通路形成体とを備えて成るピストン用耐摩環を前提とする。このピストン用耐摩環に対し、上記冷却媒体流通路の外周壁を構成する上記耐摩環本体の内周面に、ピストン頂面側に位置する第１内周面とピストン反頂面側に位置する第２内周面とを少なくとも備えさせる。そして、上記第１内周面よりも第２内周面方を外周側に位置させた構成としている。

この特定事項により、ピストン反頂面側にあっては、上記第１内周面よりも外周側に位置している第２内周面によって、冷却媒体流通路の外径寸法が、ピストン頂面側よりも大きく設定されており、この部分では、冷却媒体流通路の内部空間が拡大（外周側へ拡大）されている。このため、耐摩環本体のピストン頂面側の内周面とピストン反頂面側の内周面とが同一径で形成されている従来のものに比べて、流通路形成体の内径寸法を小さくすること無しに冷却媒体流通路の拡大を図ることができる。その結果、ピストン頂面周辺の肉厚（例えば流通路形成体とピストン頂面の凹陥部内壁との間の肉厚）を十分に確保してピストンの強度を高く維持しながらも、冷却媒体流通路の拡大による冷却性能の向上を図ることができる。尚、上記第２内周面の位置は、耐摩環本体の剛性が十分に確保される範囲内の最大位置まで拡大することが可能である。

上記耐摩環本体および流通路形成体の構成材料として具体的には以下のものが挙げられる。先ず、上記耐摩環本体をニレジスト鋳鉄により形成し、流通路形成体をオーステナイト系ステンレス鋼板により形成するものである。また、上記耐摩環本体を鉄焼結体により形成し、流通路形成体をオーステナイト系ステンレス鋼板により形成するものである。

このような構成材料を選択することにより、耐摩環本体に要求される高硬度と、流通路形成体に要求される高い加工性とを両立することができる。

上述の如く冷却媒体流通路の内部空間の拡大を図るための耐摩環本体の具体構成としては以下のものが挙げられる。先ず、上記耐摩環本体の第１内周面および第２内周面が共にピストン軸心に対して平行に延びる構成としている。また、他の構成として、上記耐摩環本体の第１内周面および第２内周面を共にピストン反頂面側に向かって外周側に傾斜する傾斜面で形成している。

これにより、冷却媒体流通路の内部空間の拡大を図るための構成を具体化できる。また、上述の如く第１内周面および第２内周面を共にピストン反頂面側に向かって外周側に傾斜する傾斜面で形成したものにあっては、耐摩環本体の内周面の略全体を、冷却媒体流通路の内部空間拡大に寄与させることができ、冷却性能の大幅な向上を図ることができる。

上記流通路形成体の具体構成としては以下のものが挙げられる。先ず、流通路形成体に、耐摩環本体の内周面との間に所定間隔を存して配設された内周壁と、この内周壁におけるピストン軸線方向のピストン頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第１壁と、上記内周壁におけるピストン軸線方向のピストン反頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第２壁とを備えさせる。そして、上記内周壁と第１壁との間の稜線部における断面の曲率半径と上記内周壁と第２壁との間の稜線部における断面の曲率半径とを略同一に設定するものである。

また、上記内周壁と第１壁との間の稜線部における断面の曲率半径に対して、上記内周壁と第２壁との間の稜線部における断面の曲率半径の方を大きく設定するものも挙げられる。

更に、上記内周壁が、ピストン軸心に対して平行に延びる構成や、上記内周壁が、ピストン反頂面側に向かうに従ってピストン内周側に移行する傾斜面とする構成も挙げられる。

特に、上記内周壁を、ピストン反頂面側に向かうに従ってピストン内周側に移行する傾斜面とした場合、ピストン反頂面側での冷却媒体流通路の内部空間を大幅に拡大することができ、冷却性能をよりいっそう向上することができる。

本発明は、耐摩環本体に流通路形成体を接合することで内部に冷却媒体流通路が形成された耐摩環に対し、冷却媒体流通路を耐摩環本体側に拡大させることで、流通路形成体の内径寸法を大きく確保したまま、冷却媒体流通路の断面積の拡大を図るようにしている。このため、ピストンの強度を高く維持しながらも、冷却媒体流通路の拡大による冷却性能の向上を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用ディーゼルエンジンのピストン用耐摩環に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態に係るピストン１がシリンダボア２１内に配置された状態を示す側面図である。また、図２は、ピストン１の断面図である。本実施形態に係るエンジンは、燃料直接噴射式のディーゼルエンジンであって、シリンダボア２１を有するシリンダブロック２と、そのシリンダボア２１内に往復移動自在に挿入されたピストン１とを備えている。ピストン１は、鋳造加工により作製された鋳造ピストンであり、アルミニウム合金によって形成されたピストン本体１１を備えている。シリンダブロック２は、例えば、鋳鉄やアルミニウム合金により形成されている。

上記ピストン本体１１は、ヘッド部３と、このヘッド部３に連なり且つ図示しないコネクティングロッドに連結されるスカート部４とを備えている。ヘッド部３は、図示しないシリンダヘッドに対向する頂面３１を有している。このヘッド部３には、頂面３１の中央部分を凹陥して成り且つ燃焼室を構成するリップ部（凹陥部）３２が形成されている。ピストン１は、膨張行程時に燃焼室で発生した燃焼圧を受けることによって、シリンダボア２１内を往復運動する。そして、この往復運動がコネクティングロッドによって回転運動に変換されて、エンジンの出力軸であるクランクシャフトに出力されるようになっている。尚、図１および図２における符号１４はピストンピンを固定するためのピストンピンボスである。

（耐摩環）
本実施形態に係るピストン１は、上記ヘッド部３におけるトップリング装着部分の近傍に耐摩環５が配設されている。以下、この耐摩環５およびその周辺部の構成について説明する。

図３は、図２において２点鎖線ＩＩＩで囲まれた領域を拡大して示す断面図である。また、図４は、耐摩環５の一部を断面で示す斜視図である。

図１〜図４に示すように、上記ヘッド部３は、シリンダボア２１の内壁に対向して延在する外周面３３を有している。

耐摩環５は、外径寸法が上記ヘッド部３の外径寸法に略一致する円環状の部材であって、上記リップ部３２の外周側を取り囲むように、ピストン本体１１の内部に鋳込まれている。

そして、本実施形態に係る耐摩環５は、外周側に位置する耐摩環本体６と、この耐摩環本体６の内周面に溶接された流通路形成体７とを備えた構成となっている。

耐摩環本体６は、耐磨耗性に優れた材料から形成された略リング形状の部材であって、例えば、ニレジスト（Ｎｉ−ｒｅｓｉｓｔ：高ニッケルオーステナイト鋳鉄）によって形成されている。

この耐摩環本体６は、外径寸法が上記ヘッド部３の外径寸法に略一致しており、その外周面にはトップリング溝（ピストンリング溝）６１が全周に亘って形成されている。そして、このトップリング溝６１に、コンプレッションリングとしてのトップリング（ピストンリング）８１が装着されている（図１参照）。

尚、上記ピストン１のヘッド部３には、上記耐摩環５の配設位置よりもスカート部４側の位置にセカンドリング溝３４およびオイルリング溝３５がそれぞれ形成されている。

上記セカンドリング溝３４にはコンプレッションリングとしてのセカンドリング８２が、また、オイルリング溝３５にはオイルリング８３がそれぞれ装着されている。

上記コンプレッションリングとしてのトップリング８１およびセカンドリング８２は、例えば高炭素鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼等により形成されており、周方向の一箇所に合い口が形成された平面視略Ｃ形の平板状部材からなっている。

オイルリング８３の具体構成としては、それぞれ周方向の一箇所に合い口が形成された平面視略Ｃ形の平板状のアッパーリングおよびロアリングを備え、これらリングの間にセンターリングを介装して組み立てられた３ピース構造になっている。尚、このオイルリング８３の構成としては３ピース構造に限られるものではない。

そして、本実施形態の特徴は、上記耐摩環本体６の内周面６２の形状にある。以下、具体的に説明する。

図３および図４に示すように、上記耐摩環本体６の内周面６２は、耐摩環本体６の上面６３の内周側端から鉛直下方（ピストン軸心に沿う方向）に延びる第１内周面６２ａと、この第１内周面６２ａの下端（反頂面側の端部）から下側（スカート部４側）に向かって外周側に傾斜する傾斜面６２ｂと、この傾斜面６２ｂの下端から鉛直下方（ピストン軸心に沿う方向）に延びる第２内周面６２ｃとを備えている。このような内周面６２の形状により、上記第２内周面６２ｃの形成位置は、第１内周面６２ａの形成位置に比べて僅かに外周側に位置することになる。

尚、耐摩環本体６の上面６３および下面６４は平坦面で形成されている。

一方、上記流通路形成体７は、ステンレス（例えばオーステナイト系ステンレス）製の板材が折り曲げ等の加工によって略円環状に形成された部材として形成されている。具体的には、図３に示すように、この流通路形成体７は、ピストン１の内部に鋳込まれた状態で、耐摩環本体６の内周面６２との間に所定間隔を存して上記第１内周面６２ａおよび第２内周面６２ｃと略平行に配設された内周壁７１と、この内周壁７１の上端縁から耐摩環本体６の内周面６２、特に第１内周面６２ａに向かって水平方向に延びる第１壁７２と、内周壁７１の下端縁から耐摩環本体６の内周面６２、特に第２内周面６２ｃに向かって水平方向に延びる第２壁７３とを備えている。

上記内周壁７１の高さ寸法は上記耐摩環本体６の高さ寸法よりも僅かに短く設定されている。このため、図３に示すように、耐摩環本体６の内周面６２に流通路形成体７が溶接された状態では、上記第１壁７２の上面７２ａは上記耐摩環本体６の上面６３に対して僅かに下側位置にあり、また、上記第２壁７３の下面７３ａは上記耐摩環本体６の下面６４に対して僅かに上側位置にある。

そして、上記第１壁７２の外周端７２ｂは、耐摩環本体６の内周面６２のうちの第１内周面６２ａに当接されてプラズマ溶接によって接合されている。同様に、上記第２壁７３の外周端７３ｂは、耐摩環本体６の内周面６２のうちの第２内周面６２ｃに当接されてプラズマ溶接によって接合されている。これらの溶接手法としては、第１壁７２の外周端７２ｂを耐摩環本体６の内周面６２に当接させた状態で、この当接部分を周方向に亘って順に溶接していき、その全周囲を接合する。同様に、第２壁７３の外周端７３ｂを耐摩環本体６の内周面６２に当接させた状態で、この当接部分を周方向に亘って順に溶接していき、その全周囲を接合する。

これにより、上記耐摩環本体６の内周面６２と、流通路形成体７の各壁７１，７２，７３とによって囲まれた空間が、冷却用のエンジンオイル（冷却媒体）を流通させるためのオイル流通路（冷却媒体流通路）５１として形成されている。

図５はピストン１の底面図であり、図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図２、図５、図６に示すように、上記ピストン本体１１には、ピストン本体１１の内部空間Ｓと上記オイル流通路５１とを連通するオイル供給孔１２およびオイル排出孔１３がそれぞれ形成されている。つまり、図示しないオイル噴射ノズルから噴射されて上記オイル供給孔１２からオイル流通路５１に導入されたオイルが、このオイル流通路５１を流れながらピストン１上部の熱を奪った後に、オイル排出孔１３を経てオイルパンへ回収されるようになっている。これにより、トップリング装着部分の周辺が冷却されるようになっている。

尚、上記オイル供給孔１２およびオイル排出孔１３は、ピストン１が鋳造加工によって成形された後にドリルによる孔開け加工により形成される。本実施形態におけるピストン１にあっては、ピストン底面側におけるオイル供給孔１２およびオイル排出孔１３の各開口位置は、オイル排出孔１３の開口位置に比べてオイル供給孔１２の開口位置の方が外周寄りに設定されている。つまり、オイル供給孔１２は略鉛直方向に延びる通路として形成され、オイル排出孔１３は、オイル供給孔１２に比べて僅かに傾斜した通路として形成されている。更に、オイル供給孔１２は、図６に示すように、ピストン底面側に位置する比較的開口寸法の大きな下側孔１２ａと、下端がこの下側孔１２ａに連通し且つ上端がオイル流通路５１に連通する比較的開口寸法の小さな上側孔１２ｂとにより形成されている。

以上説明したように、本実施形態では、上記耐摩環本体６の第１内周面６２ａの形成位置に比べて第２内周面６２ｃの形成位置を外周側に位置させ、オイル流通路５１におけるピストン反頂面側を外周側に拡大させている。つまり、互いに接合される耐摩環本体６と流通路形成体７との間で形成されるオイル流通路５１を、上記耐摩環本体６の内周面６２の形状を変更することによって拡大させている。このため、耐摩環本体６のピストン頂面側の内周面とピストン反頂面側の内周面とが同一径で形成されている従来のものに比べて、流通路形成体７の内径寸法を小さくすること無しにオイル流通路５１の拡大を図ることができる。その結果、ピストン頂面周辺の肉厚（例えば流通路形成体７とピストン頂面の凹陥部３２の内壁との間の肉厚：図６における寸法Ｔ）を十分に確保してピストン１の強度を高く維持しながらも、オイル流通路５１の拡大による冷却性能の向上を図ることができる。特に、排気エミッションの改善を図るべく、上記リップ部３２の内径が大きく設計されたピストン１であっても十分な強度を確保することが可能である。また、オイル流通路５１にオイルを導入するためのオイル供給孔１２の形成位置の自由度の拡大を図ることも可能である。

（変形例）
次に、複数の変形例について説明する。以下の変形例は、上記耐摩環本体６の内周面６２の形状の変形例（第１変形例）および流通路形成体７の形状の変形例（第２、第３変形例）である。

−第１変形例−
図７（ａ）は第１変形例に係る耐摩環５の断面図である。上述した実施形態では、上記耐摩環本体６の第１内周面６２ａおよび第２内周面６２ｃが共にピストン軸心に対して平行な鉛直面となっていた。それに対し、本第１変形例では、図７（ａ）に示すように、耐摩環本体６の第１内周面６２ａおよび第２内周面６２ｃが、共にピストン反頂面側（図７（ａ）における下側）に向かって外周側に傾斜する傾斜面として形成されている。これら第１内周面６２ａおよび第２内周面６２ｃの各傾斜角度としては、第２内周面６２ｃの傾斜角度の方が第１内周面６２ａの傾斜角度に比べて僅かに大きく設定され、且つこれら傾斜角度は、第１内周面６２ａと第２内周面６２ｃとの間を繋ぐ上記傾斜面６２ｂの傾斜角度よりも小さい傾斜角度（鉛直方向に近い傾斜角度）に設定されている。尚、第１内周面６２ａの傾斜角度と第２内周面６２ｃの傾斜角度とを同一に設定してもよい。

このような第１内周面６２ａおよび第２内周面６２ｃの構成によれば以下に述べるような効果を奏することができる。例えば、図７（ａ）に一点鎖線で示すように、傾斜する第１内周面６２ａに連続するように上記傾斜面６２ｂおよび第２内周面６２ｃを形成した場合、図中のエリアＡにはオイル流通路５１が形成されないことになり、このオイル流通路５１の流路面積の拡大に限界がある。一方、図７（ａ）に二点鎖線で示すように、第２内周面６２ｃに連続するように上記傾斜面６２ｂおよび第１内周面６２ａを形成した場合、第１内周面６２ａとトップリング溝６１の内面との間の肉厚を十分に確保することができず、強度不足が懸念される状態になる。

本変形例は、この強度不足を回避しながらも、オイル流通路５１の流路面積を拡大（図中のエリアＡにもオイル流通路５１を確保）することが可能である。

−第２変形例−
図７（ｂ）は第２変形例に係る耐摩環５の断面図である。上述した実施形態では、図３に示したように、上記流通路形成体７における内周壁７１と第１壁７２との間の稜線部における断面の曲率半径と、上記内周壁７１と第２壁７３との間の稜線部における断面の曲率半径とが略同一に設定されていた。これに対し、本第２変形例では、図７（ｂ）に示すように、上記内周壁７１と第１壁７２との間の稜線部における断面の曲率半径に対して、上記内周壁７１と第２壁７３との間の稜線部における断面の曲率半径の方が大きく設定されている。このように、流通路形成体７の上記各稜線部の断面形状としては必ずしも同一である必要はなく、任意の形状に設定が可能である。

−第３変形例−
図７（ｃ）は第３変形例に係る耐摩環５の断面図である。上述した実施形態では、図３に示したように、内周壁７１が、ピストン軸心に対して平行に延びる形状としていた。これに代えて、本第３変形例では、図７（ｃ）に示すように、上記内周壁７１が、ピストン反頂面側（図７（ｃ）における下側）に向かうに従ってピストン内周側に移行する傾斜面で構成されている。これによれば、ピストン反頂面側でのオイル流通路５１の内部空間を大幅に拡大することができ（上記実施形態の形状に対して拡大されたエリアを破線の斜線で示す）、冷却性能をよりいっそう向上することができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態および変形例は、自動車用ディーゼルエンジンのピストン用耐摩環５に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンのピストン用耐摩環にも適用可能である。また、エンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。また、ガソリンエンジンのピストン用耐摩環に対しても本発明は適用可能である。

また、上記実施形態および変形例における耐摩環５は、外周面にトップリング溝６１を備えたものであった。本発明はこれに限らず、トップリング溝およびセカンドリング溝を備えさせるようにしてもよい。

また、上記耐摩環５を構成する耐摩環本体６および流通路形成体７の構成材料としては上述したものには限定されず、種々の材料が適用可能である。例えば、耐摩環本体６を鉄焼結体により形成し、流通路形成体７をオーステナイト系ステンレス鋼板により形成する構成としてもよい。この場合も上述した構成材料の場合と同様に、耐摩環本体６に要求される高硬度と、流通路形成体７に要求される高い加工性とを両立することができる。

また、耐摩環本体６に対する流通路形成体７の溶接形態としては、耐摩環本体６の内周面６２に流通路形成体７の外周端７２ｂ，７３ｂを当接させて溶接するものには限定されない。例えば、耐摩環本体６の上面６３および下面６４に流通路形成体７の第１壁７２および第２壁７３をそれぞれ重ね合わせて溶接するものであってもよい。

更に、上記耐摩環本体６と流通路形成体７との接合手段としては、プラズマ溶接に限らず他の溶接手法であってもよい。また、ろう付けを適用することも可能である。

また、上記実施形態および変形例では、耐摩環本体６の第１内周面６２ａと第２内周面６２ｃとの間を傾斜面６２ｂで繋ぐ構成とした。本発明はこれに限らず、第１内周面６２ａと第２内周面６２ｃとの間を水平面（ピストン１の軸心に対して直交する方向に延びる面）で繋ぐ構成としてもよい。

実施形態においてピストンがシリンダボア内に配置された状態を示す側面図である。 ピストンの断面図である。 耐摩環の配設箇所を拡大して示す断面図である。 耐摩環本体と流通路形成体との接合状態を示す斜視図である。 ピストンの底面図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 耐摩環の変形例を示す断面図である。 従来のピストンを示す断面図である。

符号の説明

１ ピストン
１１ ピストン本体
３１ ピストン頂面
５ 耐摩環
５１ オイル流通路（冷却媒体流通路）
６ 耐摩環本体
６１ トップリング溝（ピストンリング溝）
６２ 内周面
６２ａ 第１内周面
６２ｃ 第２内周面
７ 流通路形成体
７１ 内周壁
７２ 第１壁
７３ 第２壁

Claims (9)

1. ピストン本体に鋳込まれる耐摩環であって、外周面にピストンリング溝を備えた環状の耐摩環本体と、この耐摩環本体の内周側に冷却媒体流通路を形成するようにこの耐摩環本体に接合された流通路形成体とを備えて成るピストン用耐摩環において、
   上記冷却媒体流通路の外周壁を構成する上記耐摩環本体の内周面は、ピストン頂面側に位置する第１内周面とピストン反頂面側に位置する第２内周面とを少なくとも備えており、上記第１内周面よりも第２内周面方が外周側に位置していることを特徴とするピストン用耐摩環。
2. 上記請求項１記載のピストン用耐摩環において、
   上記耐摩環本体は、ニレジスト鋳鉄により形成されている一方、流通路形成体はオーステナイト系ステンレス鋼板により形成されていることを特徴とするピストン用耐摩環。
3. 上記請求項１記載のピストン用耐摩環において、
   上記耐摩環本体は、鉄焼結体により形成されている一方、流通路形成体はオーステナイト系ステンレス鋼板により形成されていることを特徴とするピストン用耐摩環。
4. 上記請求項１記載のピストン用耐摩環において、
   上記耐摩環本体の第１内周面および第２内周面は共にピストン軸心に対して平行に延びていることを特徴とするピストン用耐摩環。
5. 上記請求項１記載のピストン用耐摩環において、
   上記耐摩環本体の第１内周面および第２内周面は共にピストン反頂面側に向かって外周側に傾斜する傾斜面で形成されていることを特徴とするピストン用耐摩環。
6. 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載のピストン用耐摩環において、
   上記流通路形成体は、耐摩環本体の内周面との間に所定間隔を存して配設された内周壁と、この内周壁におけるピストン軸線方向のピストン頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第１壁と、上記内周壁におけるピストン軸線方向のピストン反頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第２壁とを備えており、
   上記内周壁と第１壁との間の稜線部における断面の曲率半径と上記内周壁と第２壁との間の稜線部における断面の曲率半径とが略同一に設定されていることを特徴とするピストン用耐摩環。
7. 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載のピストン用耐摩環において、
   上記流通路形成体は、耐摩環本体の内周面との間に所定間隔を存して配設された内周壁と、この内周壁におけるピストン軸線方向のピストン頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第１壁と、上記内周壁におけるピストン軸線方向のピストン反頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第２壁とを備えており、
   上記内周壁と第１壁との間の稜線部における断面の曲率半径に対して、上記内周壁と第２壁との間の稜線部における断面の曲率半径の方が大きく設定されていることを特徴とするピストン用耐摩環。
8. 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載のピストン用耐摩環において、
   上記流通路形成体は、耐摩環本体の内周面との間に所定間隔を存して配設された内周壁と、この内周壁におけるピストン軸線方向のピストン頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第１壁と、上記内周壁におけるピストン軸線方向のピストン反頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第２壁とを備えており、
   上記内周壁は、ピストン軸心に対して平行に延びていることを特徴とするピストン用耐摩環。
9. 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載のピストン用耐摩環において、
   上記流通路形成体は、耐摩環本体の内周面との間に所定間隔を存して配設された内周壁と、この内周壁におけるピストン軸線方向のピストン頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第１壁と、上記内周壁におけるピストン軸線方向のピストン反頂面側端部から耐摩環本体の内周面に向かって延びる第２壁とを備えており、
   上記内周壁は、ピストン反頂面側に向かうに従ってピストン内周側に移行する傾斜面で構成されていることを特徴とするピストン用耐摩環。

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