JP2017061938A

JP2017061938A - エンジンのピストン

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Publication number: JP2017061938A
Application number: JP2016221170A
Authority: JP
Inventors: 小山　秀行; Hideyuki Koyama; 秀行小山; 隆寛山▲崎▼; Takahiro Yamazaki; 後藤　英之; Hideyuki Goto; 英之後藤; 勝敬池町; Masataka Ikemachi
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP6310530B2

Abstract

【課題】凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができるエンジンのピストンを提供する。【解決手段】スカート部１の表面に樹脂皮膜２と凹部３とを備えたエンジンのピストンにおいて、スカート部１の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜２が配置され、樹脂皮膜２同士の間に形成される凹部３で網目状溝４が形成され、ピストン昇降方向６に複数列配置された樹脂被膜列５の被膜列群５ａ・５ｂは、爆発圧力でピストン１２がシリンダ１４側に押し付けられるスラスト側１２ａと、スラスト側１２ａと反対側の反スラスト側１２ｂにそれぞれ設けられ、スカート部１の周面は、スラスト側１２ａと反スラスト側１２ｂの両被膜列群５ａ・５ｂ間の被膜列群間周面部分１ｃと両被膜列群５ａ・５ｂの各網目状溝４を含む周面部分であって、樹脂被膜２が形成されていない一連の被膜無形成周面部分を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのピストンに関し、詳しくは、凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができるエンジンのピストンに関する。

従来、図４に示すように、エンジンのピストンとして、スカート部(１０１)の表面に樹脂皮膜(１０２)と凹部(１０３)とを備えたものがある(例えば、特許文献１参照)。

この種のピストンによれば、樹脂皮膜(１０２)でスカート部(１０１)のプロフィールが最適化され、ピストンスラップ音が低減されるとともに、凹部(１０３)に溜まったエンジンオイルでスカート部(１０１)の摩擦が低減される利点がある。

しかし、この従来技術では、図４に示すように、一連の樹脂皮膜(１０２)にスポット状に複数の凹部(１０３)が配置されているため、問題がある。

特許第４７４９３９９号公報(図１参照)

《問題点》エンジンオイルによるスカート部の摩擦低減機能が不十分であった。
図４に示すように、一連の樹脂皮膜(１０２)にスポット状に複数の凹部(１０３)が配置されているため、凹部(１０３)が樹脂皮膜(１０２)に囲まれ、凹部(１０３)へのエンジンオイルの供給が困難である。このため、凹部(１０３)に十分な量のエンジンオイルが保持されず、エンジンオイルによるスカート部(１０１)の摩擦低減機能が不十分であった。

本発明の発明者らは、研究の結果、図１(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)を配置し、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)を形成すれば、網目状溝(４)すなわち凹部(３)へのエンジンオイルの供給が改善され、凹部(３)に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによるスカート部(１)の摩擦低減機能が高まることを発見し、この発明に至った。

本発明の課題は、凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができる、エンジンのピストンを提供することにある。

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の表面に樹脂皮膜(２)と凹部(３)とを備えたエンジンのピストンにおいて、
図１(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)が配置され、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)が形成され、
図１(Ｃ)(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の周方向に複数の樹脂皮膜(２)が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列(５)を備え、この樹脂皮膜列(５)がピストン昇降方向(６)に複数列配置され、
図１(Ｃ)(Ｅ)に例示するように、同じ樹脂皮膜列(５)の隣合う樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される溝部分(７)のピストン昇降側両端開口部(７ａ)(７ｂ)が、ピストン昇降方向(６)で隣合う隣の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)に向けられ、
図１(Ａ)に例示するように、樹脂皮膜(２)は六角形に形成され、網目状溝(４)は六角形の網目で、ピストン昇側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン昇方向に向けて拡開され、ピストン降側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン降側に向けて拡開され、
図１(Ａ)に例示するように、ピストン昇降方向(６)に複数列配置された樹脂被膜列(５)の被膜列群(５ａ)(５ｂ)は、爆発圧力でピストン(１２)がシリンダ(１４)側に押し付けられるスラスト側(１２ａ)と、スラスト側(１２ａ)と反対側の反スラスト側(１２ｂ)にそれぞれ設けられ、スカート部(１)の周面は、スラスト側(１２ａ)と反スラスト側(１２ｂ)の両被膜列群(５ａ)(５ｂ)間の被膜列群間周面部分(１ｃ)と両被膜列群(５ａ)(５ｂ)の各網目状溝(４)を含む周面部分であって、樹脂被膜(２)が形成されていない一連の被膜無形成周面部分を備えている、ことを特徴とするエンジンのピストン。

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》凹部へのエンジンオイルの供給が改善される。
図１(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)が配置され、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)が形成されているので、ピストン(１２)の昇降時に網目状溝(４)のピストン昇降側両端開口部(４ａ)(４ｂ)から網目状溝(４)内すなわち凹部(３)内にエンジンオイルが供給され、凹部(３)へのエンジンオイルの供給が改善される。このため、凹部(３)に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによるスカート部(１)の摩擦低減機能が高まる。

《効果》スカート部の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。
図１(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)が配置され、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)が形成されているので、スカート部(１)の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。

《効果》網目状溝のエンジンオイル保持機能を高めることができる。
図１(Ｃ)(Ｅ)に例示するように、同じ樹脂皮膜列(５)の隣合う樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される溝部分(７)のピストン昇降側両端開口部(７ａ)(７ｂ)が、ピストン昇降方向(６)で隣合う隣の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)に向けられているので、ピストン(１２)の昇降によって溝部分(７)の両端開口部(７ａ)(７ｂ)から流出するエンジンオイルが隣の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)に衝突し、溝部分(７)からのエンジンオイルの流出が抑制され、網目状溝(４)のエンジンオイル保持機能を高めることができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》スカート部でのエンジンオイル保持機能を高めることができる。
図１(Ｅ)に例示するように、樹脂皮膜(２)内に補助オイル溜め溝(１１)が凹設されているので、補助オイル溜め溝(１１)にもエンジンオイルが溜まり、スカート部(１)でのエンジンオイル保持機能を高めることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンのピストンを説明する図で、図１(Ａ)はピストンを内嵌したシリンダとシリンダヘッドの縦断正面図、図１(Ｂ)はピストンの側面図、図１(Ｃ)はスカート部の表面の樹脂皮膜と網目状溝の拡大図、図１(Ｄ)は図１(Ｃ)のＣ−Ｃ線断面図、図１(Ｅ)は樹脂皮膜の変形例である。本発明の第１参考形態に係るエンジンのピストンで用いるスカート部の表面の樹脂皮膜と網目状溝の拡大図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。本発明の第２参考形態に係るエンジンのピストンで用いるスカート部の表面の樹脂皮膜と縦縞溝の拡大図、図３(Ｂ)は図３(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。従来技術に係るエンジンのピストンの側面図である。

図１は本発明の実施形態、図２は第１参考形態、図３は第２参考形態に係るエンジンのピストンを説明する図であり、実施形態と各参考形態では、立形ディーゼルエンジンのピストンについて説明する。

実施形態に係るエンジンのピストンについて説明する。
このピストン(１２)を取り付けるエンジンは、図１(Ａ)に示すように、シリンダ(１４)の上部にシリンダヘッド(１５)が組み付けられている。ピストン(１２)は、シリンダ(１４)に内嵌され、ピストン(１２)にコンロッド(１６)を介してクランク軸(１７)が連動連結されている。
シリンダヘッド(１５)には、吸気弁(１８)と排気弁(１９)と燃料インジェクタ(２０)が取り付けられている。

図１(Ａ)〜(Ｅ)に示すように、スカート部(１)の表面に樹脂皮膜(２)と凹部(３)とを備えたエンジンのピストン(１２)において、図１(Ａ)〜(Ｅ)に示すように、スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)が配置され、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)が形成されている。

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、樹脂皮膜(２)と凹部(３)とは、ピストン(１２)のスラスト側(１２ａ)と反スラスト側(１２ｂ)に形成されている。スラスト側(１２ａ)とは、爆発行程でピストン(１２)が下降する時に、爆発圧力でピストン(１２)がシリンダ(１４)に押し付けられる側をいい、反スラスト側(１２ｂ)はその反対側をいう。ピストン(１２)本体の素材には、鋳鉄またはアルミ合金等の金属が用いられている。樹脂皮膜(２)には、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられている。樹脂皮膜(２)には、遷移金属酸化物、グラファイト等の無機固体潤滑剤が含まれている。
樹脂皮膜(２)は、六角形に形成され、網目状溝(４)は六角網目状に形成されている。網目状溝(４)は、樹脂皮膜(２)(２)の間に形成され、内底面は、樹脂皮膜(２)で覆われていないスカート部(１)の金属表面で形成されている。

図１(Ｃ)に示すように、スカート部(１)の周方向に複数の樹脂皮膜(２)が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列(５)を備え、この樹脂皮膜列(５)がピストン昇降方向(６)に複数列配置されている。
同じ樹脂皮膜列(５)の隣合う樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される溝部分(７)のピストン昇降側両端開口部(７ａ)(７ｂ)が、ピストン昇降方向(６)で隣合う隣の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)に向けられている。樹脂皮膜(２)は六角形に形成され、網目状溝(４)は六角形の網目で、ピストン昇側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン昇方向に向けて拡開され、ピストン降側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン降側に向けて拡開されている。
この実施形態では、図１(Ａ)に示すように、ピストン昇降方向(６)に複数列配置された樹脂被膜列(５)の被膜列群(５ａ)(５ｂ)は、爆発圧力でピストン(１２)がシリンダ(１４)側に押し付けられるスラスト側(１２ａ)と、スラスト側(１２ａ)と反対側の反スラスト側(１２ｂ)にそれぞれ設けられ、スカート部(１)の周面は、スラスト側(１２ａ)と反スラスト側(１２ｂ)の両被膜列群(５ａ)(５ｂ)間の被膜列群間周面部分(１ｃ)と両被膜列群(５ａ)(５ｂ)の各網目状溝(４)を含む周面部分であって、樹脂被膜(２)が形成されていない一連の被膜無形成周面部分を備えている。
図１(Ｅ)に示す樹脂皮膜(２)の変形例では、樹脂皮膜(２)内に補助オイル溜め溝(１１)が凹設されている。補助オイル溜め溝(１１)は、スカート部(１)の周方向に沿う周方向線状溝とピストン昇降方向(６)に沿う昇降方向線状溝を順に連通させた折線状溝で構成されている。補助オイル溜め溝(１１)は、スポット状に配置された各樹脂皮膜(２)のエリア内に形成され、内底面は、樹脂皮膜(２)で覆われていないスカート部(１)の金属表面で形成されている。

次に、第１参考形態について説明する。
図２(Ａ)に示すように、スカート部(１)の周方向に複数の樹脂皮膜(２)が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列(５)を備え、この樹脂皮膜列(５)がピストン昇降方向(６)に複数列配置されている。
複数列の樹脂皮膜列(５)(５)の樹脂皮膜(２)(２)がピストン昇降方向(６)に揃えて配置されることにより、網目状溝(４)が、ピストン昇降方向(６)に沿って一連に伸びる縦溝部分(８)と、スカート部(１)の周方向に沿って一連に伸びる横溝部分(９)とで構成されている。
縦溝部分(８)と横溝部分(９)との交差箇所に網目状溝(４)の他の箇所よりも広幅のオイル溜め溝部分(１０)が形成されている。このため、オイル溜め溝部分(１０)に多くのエンジンオイルが保持され、網目状溝(４)のエンジンオイル保持機能を高めることができる。
オイル溜め溝部分(１０)は、所定の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)の下部が下窄まり形状とされ、この樹脂皮膜列(５)とピストン下死点側で隣合う樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)の上部が上窄まり形状とされ、形成されている。
図１(Ｅ)に示す樹脂皮膜(２)の変形例と同様、樹脂皮膜(２)内に補助オイル溜め溝(１１)が凹設されている。
他の構成は、実施形態と同じであり、図２(Ａ)(Ｂ)中、実施形態と同一の要素には、図１(Ａ)〜(Ｅ)と同一の符号を付しておく。

次に第２参考形態について説明する。
図３(Ａ)(Ｂ)に示すように、スカート部(１)の表面に樹脂皮膜(２)と凹部(３)とを備えたエンジンのピストン(１２)において、図３(Ａ)に示すように、スカート部(１)の表面にピストン昇降方向(６)に伸びる縦縞の樹脂皮膜(２)が配置され、隣合う樹脂皮膜(２)(２)の間に形成される凹部(３)でピストン昇降方向(６)に伸びる縦縞の縦縞溝(１３)が形成され、縦縞溝(１３)のピストン昇降側両端部(１３ａ)(１３ａ)がスカート部(１)のピストン昇降側両端縁部(１ａ)(１ｂ)寄りの樹脂皮膜(２)で閉じられている。このため、ピストン(１２)の昇降時に縦縞溝(１３)のピストン昇降側両端部(１３ａ)(１３ａ)の樹脂皮膜(２)を乗り越えるだけで、縦縞溝(１３)内、すなわち凹部(３)内にエンジンオイルが供給され、凹部(３)へのエンジンオイルの供給が改善される。このため、凹部(３)に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによるスカート部(１)の摩擦低減機能が高まる。また、スカート部(１)の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。
樹脂皮膜(２)は、方形枠内を複数の縦桟で区画した形状で、縦縞溝(１３)は、樹脂皮膜(２)の縦桟の間に形成され、内底面は、樹脂皮膜(２)で覆われていないスカート部(１)の金属表面で形成されている。
他の構成は、実施形態と同じであり、図３(Ａ)(Ｂ)中、実施形態と同一の要素には、図１(Ａ)〜(Ｅ)と同一の符号を付しておく。

(１) スカート部
(１ａ)(１ｂ) ピストン昇降側両端縁部
(１ｃ) 被膜列群間周面部分
(２) 樹脂皮膜
(３) 凹部
(４) 網目状溝
(４ａ)(４ｂ) ピストン昇降側両端開口部
(５) 樹脂皮膜列
(５ａ) 被膜列群
(５ｂ) 被膜列群
(６) ピストン昇降方向
(７) 溝部分
(７ａ)(７ｂ) ピストン昇降側両端開口部
(８) 縦溝部分
(９) 横溝部分
(１０) オイル溜め溝部分
(１１) 補助オイル溜め溝
(１３) 縦縞溝
(１３ａ)(１３ｂ) ピストン昇降側両端部

Claims

スカート部(１)の表面に樹脂皮膜(２)と凹部(３)とを備えたエンジンのピストンにおいて、
スカート部(１)の表面にスポット状に複数の樹脂皮膜(２)が配置され、樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される凹部(３)で網目状溝(４)が形成され、
スカート部(１)の周方向に複数の樹脂皮膜(２)が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列(５)を備え、この樹脂皮膜列(５)がピストン昇降方向(６)に複数列配置され、
同じ樹脂皮膜列(５)の隣合う樹脂皮膜(２)(２)同士の間に形成される溝部分(７)のピストン昇降側両端開口部(７ａ)(７ｂ)が、ピストン昇降方向(６)で隣合う隣の樹脂皮膜列(５)の樹脂皮膜(２)に向けられ、
樹脂皮膜(２)は六角形に形成され、網目状溝(４)は六角形の網目で、ピストン昇側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン昇方向に向けて拡開され、ピストン降側端の樹脂被膜列(５)の溝部分(７)は樹脂被膜(２)の無いピストン降側に向けて拡開され、
ピストン昇降方向(６)に複数列配置された樹脂被膜列(５)の被膜列群(５ａ)(５ｂ)は、爆発圧力でピストン(１２)がシリンダ(１４)側に押し付けられるスラスト側(１２ａ)と、スラスト側(１２ａ)と反対側の反スラスト側(１２ｂ)にそれぞれ設けられ、スカート部(１)の周面は、スラスト側(１２ａ)と反スラスト側(１２ｂ)の両被膜列群(５ａ)(５ｂ)間の被膜列群間周面部分(１ｃ)と両被膜列群(５ａ)(５ｂ)の各網目状溝(４)を含む周面部分であって、樹脂被膜(２)が形成されていない一連の被膜無形成周面部分を備えている、ことを特徴とするエンジンのピストン。
請求項１に記載されたエンジンのピストンにおいて、
樹脂皮膜(２)内に補助オイル溜め溝(１１)が凹設され、
補助オイル溜め溝(１１)は、スカート部(１)の周方向に沿う周方向線状溝とピストン昇降方向(６)に沿う昇降方向線状溝を順に連通させた折線状溝で構成されている、ことを特徴とするエンジンのピストン。