JP5386212B2 - Cylinder - Google Patents

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Description

本発明は、ピストンがその内壁面を摺動するシリンダに関し、特には、ピストンとの往復動摩擦を低減することが可能であり、かつピストンのピストンスカート部とシリンダとの間で生じ得る縦傷や過大摩耗を回避可能なシリンダに関する。   The present invention relates to a cylinder in which a piston slides on an inner wall surface thereof, and in particular, reciprocating friction with the piston can be reduced, and vertical scratches that may occur between the piston skirt portion of the piston and the cylinder The present invention relates to a cylinder capable of avoiding excessive wear.

温暖化をはじめとする環境問題が地球規模で大きくクローズアップされ、大気中のCO削減に向けた内燃機関の燃費改善技術の開発が大きな課題となっており、その一環として、エンジン等に用いられる摺動部材の摩擦損失の低減が求められている。これに鑑み、近年において、耐摩耗性および耐焼付性に優れ、かつ、摩擦力の低減効果を最大限に発現することが可能な摺動部材の材料・表面処理・改質の技術の開発が進められている。 Environmental issues such as global warming have been greatly highlighted on a global scale, and the development of fuel efficiency improvement technology for internal combustion engines to reduce CO 2 in the atmosphere has become a major issue. Reduction of the friction loss of the sliding member is required. In view of this, in recent years, the development of sliding member materials, surface treatment, and modification technologies that are excellent in wear resistance and seizure resistance and that can maximize the effect of reducing frictional force have been developed. It is being advanced.

内燃機関の燃費改善など、シリンダが用いられる装置のエネルギー効率を向上させるためには、摩擦損失の低減が有効である。特に、往復運動を行なうピストン(およびピストンリング)と、シリンダの内壁面との間では、摩擦低減が有効である。   In order to improve the energy efficiency of a device using a cylinder, such as an improvement in fuel consumption of an internal combustion engine, reduction of friction loss is effective. In particular, friction reduction is effective between the piston (and piston ring) that reciprocates and the inner wall surface of the cylinder.

上記往復摩擦の低減のために、特許文献1ではシリンダライナの内壁面にくぼみ(凹部)を形成することにより、ピストン(およびピストンリング)とシリンダライナとの往復動摩擦を低減する技術が開示されている。また、当該文献にはシリンダライナの内壁面においてピストンのピストンスカートと摺動する部分とその他の部分とにおいて、形成する凹部の寸法や凹部の開口面積を変化させることについての開示もされている。   In order to reduce the above-mentioned reciprocating friction, Patent Document 1 discloses a technique for reducing the reciprocating friction between the piston (and piston ring) and the cylinder liner by forming a recess (concave portion) on the inner wall surface of the cylinder liner. Yes. The document also discloses changing the size of the recessed portion and the opening area of the recessed portion in the portion of the inner wall surface of the cylinder liner that slides with the piston skirt of the piston and other portions.

特開2007−46660号公報JP 2007-46660 A

しかしながら、上記特許文献1の発明は、シリンダライナの内壁面におけるどの部分にどのように凹部を形成することが有効であるかについての検討や、凹部のピストンスカートと摺動する部分と凹部との関係について検討について、詳細に行われてはおらず、未だ改善の余地がある。   However, in the invention of the above-mentioned Patent Document 1, it is considered as to how to form a recess in which part of the inner wall surface of the cylinder liner, and the portion of the recess that slides with the piston skirt and the recess Consideration of the relationship has not been done in detail and there is still room for improvement.

本発明は、このような現状においてなされたものであり、ピストンがその内壁面を摺動するシリンダに関し、特には、ピストンとの往復動摩擦を低減することが可能であり、かつピストンのピストンスカート部とシリンダとの間で生じ得る縦傷や過大摩耗を回避可能なシリンダを提供することを主たる課題とする。   The present invention has been made in such a current situation, and relates to a cylinder in which a piston slides on an inner wall surface thereof, and in particular, can reduce reciprocating friction with the piston, and a piston skirt portion of the piston. The main object is to provide a cylinder capable of avoiding vertical scratches and excessive wear that may occur between the cylinder and the cylinder.

上記課題を解決するための第1の発明は、ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が1〜80%の範囲内であり、前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、前記凹部が形成されていない領域であることを特徴とする。   A first invention for solving the above-mentioned problem is a cylinder in which a piston slides on an inner wall surface, and of the inner wall surface of the cylinder, the ring groove of the lowest piston ring at the top dead center of the piston. At least one recess is present in all cross sections in the circumferential direction of the cylinder in the center area of the stroke, which is the area from the lower surface position to the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston. As described above, a plurality of recesses are formed, and the recess is not formed in a region other than the stroke center region of the inner wall surface of the cylinder, and the area of the stroke center region is 100%. The total area of all the recesses is in the range of 1 to 80%, and the piston on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder in the stroke center region is Of tons skirt and the sliding region, at least one-fourth or more, characterized in that it is a region in which the concave portion is not formed.

また、上記課題を解決するための第2の発明は、ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が1〜80%の範囲内であり、前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部の面積率が低い領域であることを特徴とする。   Further, a second invention for solving the above-mentioned problem is a cylinder in which a piston slides on an inner wall surface, and the ring of the lowest piston ring at the top dead center of the piston among the inner wall surfaces of the cylinder There is at least one recess in all cross sections in the cylinder circumferential direction in the stroke center region, which is a region from the lower surface position of the groove to the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston. A plurality of recesses are formed so that the recesses are not formed in the inner wall surface of the cylinder other than the stroke center region, and the area of the stroke center region is reduced. The thrust of the piston used in combination with the cylinder in the central region of the stroke when the total area of all the recesses is in the range of 1 to 80% when 100% Out of the piston skirt and the sliding region, at least one-fourth or more, and wherein the area ratio of the concave portion than in the region other than the region is lower region.

また、上記課題を解決するための第3の発明は、ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が1〜80%の範囲内であり、前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部のシリンダ径方向の平均長さが小さい領域であることを特徴とする。   Further, a third invention for solving the above-mentioned problem is a cylinder in which a piston slides on an inner wall surface, and of the inner wall surface of the cylinder, the ring of the lowest piston ring at the top dead center of the piston There is at least one recess in all cross sections in the cylinder circumferential direction in the stroke center region, which is a region from the lower surface position of the groove to the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston. A plurality of recesses are formed so that the recesses are not formed in the inner wall surface of the cylinder other than the stroke center region, and the area of the stroke center region is reduced. The thrust of the piston used in combination with the cylinder in the central region of the stroke when the total area of all the recesses is in the range of 1 to 80% when 100% Out of the piston skirt and the sliding region, at least one-fourth or more, wherein the average length of the cylinder radial recess than in the region other than the region is a small area.

上記のシリンダにあっては、シリンダ本体とその内側に固着されたシリンダライナとから構成されており、前記シリンダライナの内壁面に前記複数の凹部が形成されていてもよい。   The above cylinder may be composed of a cylinder body and a cylinder liner fixed to the inside of the cylinder body, and the plurality of recesses may be formed on the inner wall surface of the cylinder liner.

また、上記のシリンダにあっては、前記行程中央部領域の、前記凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzが4μm以下であってもよい。   In the above cylinder, the ten-point average roughness Rz of the portion where the concave portion is not formed in the central region of the stroke may be 4 μm or less.

また、上記のシリンダにあっては、前記凹部のシリンダ軸方向の平均長さが、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下であってもよい。   In the above cylinder, the average length of the concave portion in the cylinder axial direction may be equal to or less than the length of the uppermost piston ring in the cylinder axial direction among the piston rings used.

また、上記のシリンダにあっては、前記凹部のシリンダ径方向の平均長さが0.5〜1000μmの範囲内であってもよい。   Moreover, in said cylinder, the average length of the said recessed part in the cylinder radial direction may be in the range of 0.5-1000 micrometers.

また、上記のシリンダにあっては、内燃機関に用いてもよい。   Further, the above cylinder may be used for an internal combustion engine.

本発明は、第1に、シリンダ内壁面全体において、凹部をどの部分に設けるべきか検討し、種々の要件を限定している。具体的には、行程中央部領域のみに凹部を形成している(行程中央部領域以外の部分には凹部を形成しない)ため、ピストンリングが摺動する領域において、ピストンリングとシリンダの内壁面との往復動摩擦を低減することができる。また、行程中央部領域における凹部の形成面積率を所定の範囲内とすることにより、接触面積が小さくなり、潤滑油のせん断抵抗に起因する摩擦力を小さく維持することができる。さらに、本発明においては、行程中央部領域に形成される複数の凹部は、シリンダ軸方向に重なるように形成されている(シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部を形成している)ため、接触面積を効率的かつ、平均的に低減することが可能となる。   In the present invention, first, in which part the concave portion should be provided in the entire inner wall surface of the cylinder, the various requirements are limited. Specifically, since the concave portion is formed only in the stroke center region (the concave portion is not formed in a portion other than the stroke central region), the piston ring and the inner wall surface of the cylinder in the region where the piston ring slides. And reciprocating friction can be reduced. Further, by making the formation area ratio of the recesses in the center area of the stroke within a predetermined range, the contact area becomes small, and the frictional force due to the shear resistance of the lubricating oil can be kept small. Furthermore, in the present invention, the plurality of recesses formed in the center region of the stroke are formed so as to overlap in the cylinder axial direction (at least one recess is formed in all cross sections in the cylinder circumferential direction). Therefore, the contact area can be reduced efficiently and on average.

また、本発明は、第2に、前記シリンダ内壁面の行程中央部領域においても、凹部を均一に設けるのではなく、当該シリンダ内壁面と摺動するピストンのピストンスカート部との位置関係を考慮して、種々の限定をしている。具体的には、(1)前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、前記凹部が形成されていない領域としている。または、(2)前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部の面積率が低い領域としていうる。または、(3)前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部のシリンダ径方向の平均長さが小さい領域としている。   In addition, the present invention secondly considers the positional relationship between the inner wall surface of the cylinder and the piston skirt of the piston that slides in the central region of the stroke of the inner wall surface of the cylinder. There are various limitations. Specifically, (1) Of the region that slides with the piston skirt portion on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder in the stroke center region, at least 1/4 of the region is formed by the recess. The area is not. Or (2) In the region in the center of the stroke, in the region sliding with the piston skirt on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder, at least 1/4 or more of the region is more than the region other than the region It can be said that the area ratio of the recesses is low. Or (3) Of the region that slides with the piston skirt on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder in the central region of the stroke, at least ¼ or more of the region is more than the region other than the region The concave portion has a small average length in the cylinder radial direction.

行程中央部領域における当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域は、ピストンのスカート部からの圧力が最もかかる部分であり、当該部分の少なくとも1/4以上の領域について、上記の限定をすることにより、当該部分の面圧を低減することができ、これにより、当該部分に縦傷が発生することを防止し、また当該部分の過大摩耗を防止することができる。   The region that slides with the piston skirt portion on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder in the center region of the stroke is the portion to which the pressure from the piston skirt portion is most applied, and is at least 1/4 or more of the portion. By limiting the above-mentioned area, it is possible to reduce the surface pressure of the part, thereby preventing vertical damage from occurring in the part and preventing excessive wear of the part. it can.

また、本発明のシリンダは、シリンダの内壁面とピストンが摺動するタイプであっても、シリンダの内側に固着されたシリンダライナとピストンが摺動するタイプであっても同様の効果を得ることができる。   In addition, the cylinder of the present invention can obtain the same effect regardless of whether it is a type in which the inner wall surface of the cylinder and the piston slide or a type in which the cylinder liner fixed to the inside of the cylinder and the piston slide. Can do.

また、本発明のシリンダにおいて、行程中央部領域における凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzの値を所定の値以下とすることにより、往復動摩擦の低減に効果を発揮することができる。なお、十点平均粗さRzとは、JIS B0601−1994にて規定されているものである。   Further, in the cylinder of the present invention, the effect of reducing the reciprocating friction can be exhibited by setting the value of the ten-point average roughness Rz of the portion where the concave portion is not formed in the central region of the stroke to a predetermined value or less. it can. The ten-point average roughness Rz is defined in JIS B0601-1994.

また、本発明のシリンダにおいて、凹部のシリンダ軸方向の平均長さを最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下とすることにより、シリンダ内の気密性を高く維持することができる。   Further, in the cylinder of the present invention, by setting the average length of the recesses in the cylinder axial direction to be equal to or shorter than the length of the uppermost piston ring in the cylinder axial direction, the airtightness in the cylinder can be maintained high.

また、本発明のシリンダにおいて、凹部のシリンダ径方向の平均長さを所定の範囲内とすることにより、往復動摩擦における潤滑油のせん断抵抗の影響を効率的に低減することができる。   In the cylinder of the present invention, the influence of the shearing resistance of the lubricating oil in the reciprocating friction can be efficiently reduced by setting the average length of the recesses in the cylinder radial direction within a predetermined range.

さらに、本発明のシリンダライナを、エネルギー効率の向上が特に求められている分野である内燃機関に用いることにより、高い効果を得ることができる。   Furthermore, a high effect can be obtained by using the cylinder liner of the present invention for an internal combustion engine which is a field in which improvement in energy efficiency is particularly required.

本発明のピストンとシリンダを組み合わせた状態を示す一部切欠正面図である。It is a partially notched front view which shows the state which combined the piston and cylinder of this invention. 本発明のシリンダの内壁面の軸方向の展開図である。It is an expanded view of the axial direction of the inner wall surface of the cylinder of this invention. 本態様のシリンダ本体の内側に固着されるシリンダライナにおける、上記行程中央部領域の範囲の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the range of the said process center part area | region in the cylinder liner fixed inside the cylinder main body of this aspect. 本発明において用いられるシリンダに形成される凹部の形状の一例を示す概略展開図である。It is a general | schematic expanded view which shows an example of the shape of the recessed part formed in the cylinder used in this invention. 上述した図3の行程中央部領域における、凹部の配置の一例を示す概略展開図である。It is a general | schematic expanded view which shows an example of arrangement | positioning of a recessed part in the process center part area | region of FIG. 3 mentioned above. 本発明において用いられるのシリンダに形成される凹部の寸法位置を説明する概略展開図および概略断面図である。It is the general | schematic expanded view and schematic sectional drawing explaining the dimension position of the recessed part formed in the cylinder of this invention. 本発明において用いられるシリンダにおける、凹部の配置の他の一例を示す概略展開図である。It is a general | schematic expanded view which shows another example of arrangement | positioning of a recessed part in the cylinder used in this invention. 本発明において用いられるシリンダにおける、面積率を説明する概略断面図および概略展開図である。It is the schematic sectional drawing explaining the area ratio in the cylinder used in this invention, and a schematic expanded view. 本発明のシリンダライナの内壁面の軸方向の展開図である。It is an expanded view of the axial direction of the inner wall surface of the cylinder liner of this invention. 特別行程中央部領域の凹部と、当該領域以外の領域(一般行程中央部領域)の凹部を比較する図である。It is a figure which compares the recessed part of the special process center part area | region, and the recessed part of area | regions other than the said area | region (general process center part area | region). 本発明において用いられるシリンダライナとピストンの寸法を示す概略図である。It is the schematic which shows the dimension of the cylinder liner and piston used in this invention. 本発明のシリンダライナに凹部を形成する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of forming a recessed part in the cylinder liner of this invention. 参考実験のシリンダライナの展開図である。It is an expanded view of the cylinder liner of a reference experiment. 往復動摩擦力を測定するための装置の説明図である。It is explanatory drawing of the apparatus for measuring a reciprocating friction force. 参考実験1の測定結果を示すグラフである。5 is a graph showing measurement results of Reference Experiment 1. 参考実験2の測定結果を示すグラフである。6 is a graph showing measurement results of Reference Experiment 2. 参考実験3の測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing measurement results of Reference Experiment 3.

本発明は、内壁面の行程中央部領域に凹部が設けられたシリンダに関し、具体的には、シリンダ内壁面に一様に凹部を設けるのではなく、領域毎に凹部の設け方(凹部の存在の有無、凹部の面積率、凹部のシリンダ径方向の平均長さ(深さ))を変化させている点に特徴を有している。つまり、まず第1に、シリンダ内壁面を行程中央部領域とそれ以外の領域とに分け、さらに、第2に、前記行程中央部領域を、シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域とそれ以外の部分に分け、それぞれの領域に最適な凹部を設けている点に特徴を有している。このような本発明のシリンダによれば、ピストンとの往復動摩擦を低減することができ、かつピストンのピストンスカート部とシリンダとの間で生じ得る縦傷の発生や過大摩耗を回避することができる。   The present invention relates to a cylinder in which a recess is provided in a central region of a stroke of an inner wall surface. Specifically, a method of providing a recess for each region (existence of a recess) is not provided in the cylinder inner wall surface. This is characterized in that the presence / absence of the recess, the area ratio of the recess, and the average length (depth) of the recess in the cylinder radial direction are changed. That is, first, the inner wall surface of the cylinder is divided into a stroke center region and other regions, and second, the stroke center piston region is used in combination with the cylinder on the thrust side of the piston skirt. It is characterized in that it is divided into an area that slides with the part and other parts, and an optimum recess is provided in each area. According to such a cylinder of the present invention, reciprocating friction with the piston can be reduced, and occurrence of vertical scratches and excessive wear that can occur between the piston skirt portion of the piston and the cylinder can be avoided. .

図1は、本発明のシリンダとピストンを組み合わせた状態を示す一部切欠正面図である。   FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a state in which a cylinder and a piston of the present invention are combined.

図1に示すように、円筒状を呈するシリンダ10の内部にはピストン20が挿入されている。   As shown in FIG. 1, a piston 20 is inserted into a cylinder 10 having a cylindrical shape.

ここで、ピストン20は、ピストンピン21を介して回転可能に設けられたコネクティングロッド22に連結され、上下方向(図中の矢印参照)へ往復動可能に設けられている。また、ピストン20は、ピストンピン21に対してピストンピン21の軸線と直交する方向に配置されるピストンスカート部23と、ピストンリング溝24とを有している。   Here, the piston 20 is connected to a connecting rod 22 that is rotatably provided via a piston pin 21, and is provided so as to be able to reciprocate in the vertical direction (see the arrow in the figure). Further, the piston 20 has a piston skirt portion 23 disposed in a direction perpendicular to the axis of the piston pin 21 with respect to the piston pin 21, and a piston ring groove 24.

ピストン20は、前記コネクティングロッド22の回転により、シリンダ10の内壁面11の所定の領域(スラスト領域および反スラスト領域という。)に押しつけられるようにして摺動することが知られており、前記ピストンスカート23は、スラスト領域と反スラスト領域とに対応する部分にそれぞれ設けられている。   The piston 20 is known to slide so as to be pressed against a predetermined region (referred to as a thrust region and an anti-thrust region) of the inner wall surface 11 of the cylinder 10 by the rotation of the connecting rod 22. The skirts 23 are provided in portions corresponding to the thrust area and the anti-thrust area, respectively.

一方で、本発明のシリンダ10の内壁面11には、その所定の領域に複数の凹部12が設けられている。図1に示すシリンダ10は、ピストン20がシリンダ内壁面上を直に摺動する、いわゆる「ライナレスタイプ」のシリンダであるが、本発明はこのタイプに限定されることはなく、シリンダ本体とその内側に固着されたシリンダライナとから構成される、いわゆる「シリンダライナタイプ」のシリンダであってもよい(以下に詳述する。)。   On the other hand, the inner wall surface 11 of the cylinder 10 of the present invention is provided with a plurality of recesses 12 in a predetermined region. The cylinder 10 shown in FIG. 1 is a so-called “linerless type” cylinder in which the piston 20 slides directly on the inner wall surface of the cylinder. However, the present invention is not limited to this type. It may be a so-called “cylinder liner type” cylinder composed of a cylinder liner fixed to the inside thereof (described in detail below).

図2は、本発明のシリンダの内壁面の軸方向の展開図である。   FIG. 2 is an axial development of the inner wall surface of the cylinder of the present invention.

本発明のシリンダ10の内壁面11は、その行程中央部領域13のみに所定の凹部12が形成されており、当該行程中央部領域13以外の領域には凹部が形成されていないことに第1の特徴を有している。また、さらに、前記行程中央部領域13において、当該シリンダ10と組み合わせて用いられるピストン20のスラスト側のピストンスカート部23と摺動する領域14のうち、少なくともその1/4以上の領域(図2においては、領域14と同じ大きさであり、図中の符号14の部分)について、前記行程中央部領域13における当該領域14以外の領域15とは異なる表面状態(具体的には、凹部12を形成しない、もしくは、凹部12の面積率を小さくする、もしくは、凹部12のシリンダ径方向の平均長さを小さくする(深さを浅くする))としている点に第2の特徴を有している。これにより、当該部分に縦傷が発生することを防止し、また当該部分の過大摩耗を防止することができる。   The inner wall surface 11 of the cylinder 10 according to the present invention has a predetermined recess 12 formed only in the stroke center region 13, and no recess is formed in any region other than the stroke center region 13. It has the characteristics. Furthermore, in the stroke center region 13, at least a quarter of the region 14 that slides with the piston skirt 23 on the thrust side of the piston 20 used in combination with the cylinder 10 (FIG. 2). , The surface state (specifically, the concave portion 12 is different from the region 15 other than the region 14 in the stroke center region 13) having the same size as the region 14 and a portion indicated by reference numeral 14 in the drawing. It has the second feature in that it is not formed, or the area ratio of the recess 12 is reduced, or the average length of the recess 12 in the cylinder radial direction is reduced (the depth is reduced). . Thereby, it is possible to prevent vertical damage from occurring in the portion, and it is possible to prevent excessive wear of the portion.

以下の説明においては、行程中央部領域に13における符号15の領域(図2中の斜線領域)を「一般行程中央部領域」といい、符号14の領域(ピストンのピストンスカート部と摺動する部分の少なくとも1/4以上の領域)を「特別行程中央部領域」という場合がある。なお、シリンダ10の内壁面11は、ここを摺動するピストン20との関係により、フロント領域(符号F)、スラスト領域(符号T)、リア領域(符号R)、およびアンチスラスト領域(符号A)に分けられる。本発明のシリンダ10は、スラスト領域(T)内に前記「特別行程中央部領域14」が存在することとなる。ただし、ピストンによっては、スラスト領域を超えるピストンスカート部を有している場合もあり、この場合にはスラスト領域内に限定されることはない。   In the following description, a region 15 (shaded region in FIG. 2) 13 in the stroke center region is referred to as a “general stroke center region”, and a region 14 (sliding with the piston skirt of the piston). The region at least 1/4 of the portion) may be referred to as a “special stroke center region”. The inner wall surface 11 of the cylinder 10 has a front area (reference F), a thrust area (reference T), a rear area (reference R), and an anti-thrust area (reference A) depending on the relationship with the piston 20 that slides there. ). In the cylinder 10 of the present invention, the “special stroke center region 14” exists in the thrust region (T). However, some pistons may have a piston skirt that exceeds the thrust region. In this case, the piston skirt portion is not limited to the thrust region.

以下に、「シリンダライナタイプ」を例に挙げて本発明のシリンダについて説明する。   Hereinafter, the cylinder of the present invention will be described by taking a “cylinder liner type” as an example.

A.第一態様(シリンダライナタイプ)
本発明の第一態様のシリンダは、シリンダ本体とその内側に固着されたシリンダライナとから構成され、前記シリンダライナの内壁面に上記複数の凹部が形成されているものである。本態様においては、シリンダ本体の内壁面とシリンダライナの外壁面とが固着されており、ピストンは上記シリンダライナの内壁面上を摺動するものであるため、上記シリンダライナが固着されているシリンダ本体の内壁面には、凹部は設けられている必要はない。
A. First aspect (cylinder liner type)
The cylinder according to the first aspect of the present invention includes a cylinder body and a cylinder liner fixed to the inside of the cylinder body, and the plurality of recesses are formed on the inner wall surface of the cylinder liner. In this aspect, the inner wall surface of the cylinder body and the outer wall surface of the cylinder liner are fixed, and the piston slides on the inner wall surface of the cylinder liner. Therefore, the cylinder to which the cylinder liner is fixed The inner wall surface of the main body need not be provided with a recess.

(1)行程中央部領域
まず、行程中央部領域について説明する。
(1) Stroke Center Area First, the stroke center area will be described.

図3は、本態様のシリンダ本体の内側に固着されるシリンダライナにおける、上記行程中央部領域の範囲の一例を示す概略断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a range of the stroke center region in the cylinder liner fixed to the inside of the cylinder main body according to this aspect.

本態様において、「行程中央部領域」30とは、ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である。   In the present embodiment, the “stroke center area” 30 refers to the upper surface of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston from the position of the lower surface of the ring groove of the lowermost piston ring at the top dead center of the piston. It is the area between the positions.

例えば、図3に例示するように、ピストンの上方から第1圧力リング、第2圧力リング、オイルコントロールリングの順番で3つのピストンリングが配置されている場合、上記行程中央部領域30の上端はオイルコントロールリング32のリング溝33の下面34位置であり、下端は最上位のピストンリングである第1圧力リング36のリング溝35の上面37位置である。本態様において凹部は、当該行程中央部領域のみに形成され、それ以外の領域には凹部は形成されない。なお、本態様は、3本のピストンリングが用いられる構成に限定されるものではなく、ピストンリングが2本の構成(圧力リング、オイルコントロールリングが1本ずつ)や、ピストンリングが1本の構成(ガスシールと、オイルコントロールとを兼ね備えたピストンリング)においても同様に適用することができる。   For example, as illustrated in FIG. 3, when three piston rings are arranged in the order of the first pressure ring, the second pressure ring, and the oil control ring from above the piston, the upper end of the stroke center region 30 is The position of the lower surface 34 of the ring groove 33 of the oil control ring 32 is the position of the upper surface 37 of the ring groove 35 of the first pressure ring 36 which is the uppermost piston ring. In this embodiment, the recess is formed only in the center area of the stroke, and no recess is formed in other areas. In addition, this aspect is not limited to the configuration in which three piston rings are used, but has two piston rings (one pressure ring and one oil control ring), or one piston ring. The same applies to the configuration (piston ring having both gas seal and oil control).

(2)第1の特徴
ここで、本態様の第1の特徴は、前記行程中央部領域30にのみ所定の凹部を設けた点にある。より具体的には、行程中央部領域30に、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されおらず、前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が1〜80%の範囲内であることを特徴とするものである。
(2) 1st characteristic Here, the 1st characteristic of this aspect exists in the point which provided the predetermined recessed part only in the said process center part area | region 30. FIG. More specifically, a plurality of recesses are formed in the stroke center region 30 so that there is at least one recess in all cross sections in the cylinder circumferential direction, and in regions other than the stroke center region, The recess is not formed, and the total area of all the recesses is in the range of 1 to 80% when the area of the central region of the stroke is 100%.

シリンダが用いられる装置のエネルギー効率を向上させる、例えば、エンジンの燃費を向上させるためには、ピストンリングと、シリンダの内壁面(本態様においてはシリンダライナの内壁面)との摩擦損失低減が有効である。摩擦損失の低減方法は摺動条件によって異なるが、特にピストンは上死点で速度が0になる等の特徴を持つため、摺動する位置により異なる。そこで本態様のシリンダを構成するシリンダライナにおいては、その内壁面の行程中央部領域30のみに凹部を形成するとともに、シリンダ周方向の全ての断面には、前記複数の凹部のうち少なくとも一つの凹部が存在するように、換言すれば、各凹部をシリンダ軸方向において重なるように形成することによって、行程中央部領域30の全ての領域において摩擦力を低減することを可能とした。   In order to improve the energy efficiency of the device in which the cylinder is used, for example, to improve the fuel efficiency of the engine, it is effective to reduce the friction loss between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder (in this embodiment, the inner wall surface of the cylinder liner). It is. The method of reducing the friction loss differs depending on the sliding condition, but in particular, the piston has a feature such that the speed becomes 0 at the top dead center, and therefore, it varies depending on the sliding position. Therefore, in the cylinder liner constituting the cylinder of this aspect, a recess is formed only in the stroke center region 30 of the inner wall surface, and at least one of the plurality of recesses is formed in all cross sections in the cylinder circumferential direction. In other words, by forming the recesses so as to overlap in the cylinder axis direction, it is possible to reduce the frictional force in the entire region of the stroke center region 30.

すなわち、ピストンの移動速度が比較的小さい上死点付近および下死点付近では、シリンダライナの内壁面の表面粗さを小さくすることにより、往復動摩擦の低減を図ることができる。しかしながら、シリンダライナの内壁面と、ピストンリングとの摺動速度が大きい領域である行程中央部領域30では、潤滑油のせん断抵抗の影響が大きくなる。そのため本態様においては、シリンダライナの内壁面のうち、上記行程中央部領域30にのみ凹部を形成することで、ピストンリングとシリンダライナの内壁面との接触面積を小さくし、潤滑油のせん断抵抗の影響を低減することを可能とした。   In other words, the reciprocating friction can be reduced by reducing the surface roughness of the inner wall surface of the cylinder liner near the top dead center and the bottom dead center where the moving speed of the piston is relatively low. However, in the stroke center region 30 where the sliding speed between the inner wall surface of the cylinder liner and the piston ring is high, the influence of the shear resistance of the lubricating oil becomes large. Therefore, in this aspect, by forming a recess only in the stroke center region 30 of the inner wall surface of the cylinder liner, the contact area between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder liner is reduced, and the shear resistance of the lubricating oil is reduced. It was possible to reduce the influence of

またここで、行程中央部領域30に複数の凹部を無造作に形成した場合、行程中央部領域30全体では、ピストンリングとシリンダライナの内壁面との接触面積が小さくなるが、微視的には、摺動するピストンリングの幅(シリンダの軸方向の長さ)は行程中央部領域30にくらべて非常に短いため、場所によっては、凹部が形成されていない部分も存在する可能性があり、当該部分においては、ピストンリング摺動面とシリンダライナの内壁面とは100%接触をしていることとなってしまい、上記効果を十分に発揮できない可能性があるところ、本態様においては、上述の通り、シリンダ周方向の全ての断面には、前記複数の凹部のうち少なくとも一つの凹部が存在するように、換言すれば、各凹部をシリンダ軸方向において重なるように形成されているため、摺動するピストンリングは常に凹部と接触していることとなり、その結果、ピストンリングとシリンダライナの内壁面との接触面積が100%となることはなく、上記効果を常に発揮することができる。   Here, when a plurality of recesses are formed randomly in the stroke center region 30, the contact area between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder liner is small in the stroke center region 30 as a whole. The width of the sliding piston ring (the length in the axial direction of the cylinder) is very short compared to the stroke center region 30, so there may be a portion where no recess is formed depending on the location, In this portion, the piston ring sliding surface and the inner wall surface of the cylinder liner are in contact with each other 100%, and there is a possibility that the above effect cannot be sufficiently exhibited. As described above, all cross sections in the cylinder circumferential direction have at least one of the plurality of recesses, in other words, the recesses overlap in the cylinder axial direction. As a result, the sliding piston ring is always in contact with the recess. As a result, the contact area between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder liner does not become 100%, and the above effect is always achieved. It can be demonstrated.

なお、ピストンリングが摺動する領域全てに凹部を形成した場合、つまり行程中央部領域以外の領域にも凹部を形成した場合、上記接触面積が小さくなることにより接触面圧が増加し、上死点および下死点の近傍では境界潤滑となるため、摩擦力が増加してしまう。また、このような部分に凹部があると、不要な油だまりとなってしまい、これが燃焼し油の消費量が多くなってしまうこともある。   In addition, when the concave portion is formed in the entire region where the piston ring slides, that is, when the concave portion is formed in the region other than the central region of the stroke, the contact surface pressure increases due to the decrease in the contact area, and top dead Since boundary lubrication occurs near the point and bottom dead center, the frictional force increases. In addition, if there is a recess in such a portion, it becomes an unnecessary oil pool, which may burn and increase the amount of oil consumed.

(3)第1の特徴における凹部(一般行程中央部領域に形成される凹部)
次に、行程中央部領域に形成される凹部について説明する。
(3) Concave portion in the first feature (concave portion formed in the central region of the general stroke)
Next, the recessed part formed in the process center part area | region is demonstrated.

本態様において、前記行程中央部領域に形成される凹部の形状は特に限定されるものではなく、当該凹部の配置等に応じて適宜調整することができる。例えば、図4(a)〜(j)に例示するように、直線および/または曲線から構成される形状の凹部を形成することができる。凹部は、図4(a)〜(c)のような横長の形状でも、図4(d)〜(g)のような縦長の形状でも、図4(h)〜(j)のような縦対横の比率がほぼ等しい形状でもよい。   In this aspect, the shape of the recess formed in the central region of the stroke is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the arrangement of the recess. For example, as illustrated in FIGS. 4A to 4J, a concave portion having a shape constituted by a straight line and / or a curved line can be formed. The recesses may be horizontally long as shown in FIGS. 4A to 4C, vertically long as shown in FIGS. 4D to 4G, or vertically as shown in FIGS. 4H to 4J. A shape with a substantially equal ratio of width to width may be used.

ここで、本態様のシリンダにおいては、行程中央部領域におけるシリンダ周方向の全ての断面に前記凹部が少なくとも一つは形成されていることを特徴としている。これにより、接触面積を効率的、かつ平均的に低減することができる。   Here, in the cylinder of this aspect, at least one of the concave portions is formed in all cross sections in the cylinder circumferential direction in the stroke center region. Thereby, a contact area can be reduced efficiently and on average.

前述したように、周方向の断面を考えた場合、ある断面に凹部が一つも形成されていないと、当該断面をピストンリングが通過する際は、凹部が複数個形成されている断面を通過する際と比べ、ピストンリングとシリンダライナの内壁面との接触面積が大きくなる。そのため、潤滑油のせん断抵抗の影響が大きくなり、結果として往復動摩擦も大きくなる。   As described above, when considering a cross section in the circumferential direction, if no recess is formed in a certain cross section, when the piston ring passes through the cross section, it passes through the cross section in which a plurality of recesses are formed. Compared to the case, the contact area between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder liner is increased. Therefore, the influence of the shear resistance of the lubricating oil is increased, and as a result, the reciprocating friction is also increased.

これに対し、行程中央部領域においけるシリンダ周方向の全ての断面に凹部を少なくとも一つ形成することにより、行程中央部領域のどの周方向断面をピストンリングが通過する場合であっても、接触面積を確実かつ平均的に低減することができるため、往復動摩擦も確実に低減することができる。   On the other hand, by forming at least one recess in all cross sections in the cylinder circumferential direction in the stroke center area, even if the piston ring passes through any circumferential section in the stroke center area, Since the contact area can be reliably and averagely reduced, the reciprocating friction can also be reliably reduced.

本態様の特徴である「シリンダ周方向の全ての断面において、複数個の凹部のうちの少なくとも一つの凹部が形成されている」状態の例としては、図5の場合を挙げることができる。   As an example of the state of “a state where at least one of the plurality of recesses is formed in all cross sections in the circumferential direction of the cylinder” which is a feature of this aspect, the case of FIG. 5 can be given.

図5は、上述した図3の行程中央部領域30における、凹部50の配置の一例を示す概略展開図である。図5においては、図面の上下方向がシリンダの軸方向であり、図面の左右方向がシリンダの周方向である。図5に例示するように、シリンダ周方向に引いた線Xは、凹部51の最下点52が、その下方に最も近接する凹部53の最上点54よりも下側に位置する。また、シリンダ周方向に引いた線Yは、凹部53の最下点55が、その下方に最も近接する凹部56の最上点57よりも下方に位置する。このように、上下に近接する凹部同士を、シリンダ軸方向に重なるように配置することにより、シリンダ周方向の全ての断面において複数個の凹部のうちの少なくとも一つの凹部を形成することができる。以上より、ピストンが往復した際に、行程中央部領域において、摺動するピストンリングが、シリンダ軸方向のどの位置においてもシリンダ内壁面との接触面積を小さくすることができ、往復動摩擦の低減に効果を奏する。   FIG. 5 is a schematic development view showing an example of the arrangement of the recesses 50 in the stroke center region 30 in FIG. 3 described above. In FIG. 5, the vertical direction of the drawing is the axial direction of the cylinder, and the horizontal direction of the drawing is the circumferential direction of the cylinder. As illustrated in FIG. 5, in the line X drawn in the cylinder circumferential direction, the lowermost point 52 of the concave portion 51 is located below the uppermost point 54 of the concave portion 53 closest to the lower side thereof. In the line Y drawn in the cylinder circumferential direction, the lowest point 55 of the concave portion 53 is positioned below the uppermost point 57 of the concave portion 56 closest to the lower portion. In this way, by arranging the recesses close to each other in the vertical direction so as to overlap with each other in the cylinder axial direction, at least one of the plurality of recesses can be formed in all cross sections in the cylinder circumferential direction. From the above, when the piston reciprocates, the piston ring that slides in the central region of the stroke can reduce the contact area with the cylinder inner wall surface at any position in the cylinder axial direction, reducing reciprocating friction. There is an effect.

本態様において上記凹部の寸法は特に限定されるものではなく、シリンダや共に用いられるピストンリングの寸法等に応じて適宜調整することができる。凹部は、行程中央部領域をシリンダ軸方向に貫くように形成されていてもよいが、シリンダの気密性保持の観点から、上記凹部のシリンダ軸方向の平均長さが、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下であることが好ましい。より具体的には、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さの5〜100%程度とすることが好ましい。   In this embodiment, the size of the recess is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the size of the cylinder and the piston ring used together. The concave portion may be formed so as to penetrate the center region of the stroke in the cylinder axial direction, but from the viewpoint of maintaining the airtightness of the cylinder, the average length of the concave portion in the cylinder axial direction is the piston ring used. The length of the uppermost piston ring is preferably equal to or less than the length in the cylinder axial direction. More specifically, it is preferable that the uppermost piston ring of the used piston rings is about 5 to 100% of the length in the cylinder axial direction.

凹部のシリンダ周方向平均長さは、0.1mm〜15mmの範囲内が好ましく、0.3mm〜5mmの範囲内が特に好ましい。シリンダ周方向平均長さがこの範囲に満たない場合は、凹部を形成した効果が十分に得られない場合がある。一方で、周方向平均長さがこの範囲を超える場合は、ピストンリングの一部が凹部内へ入り込み、ピストンリングが変形する等の不具合が発生する場合がある。   The average length of the recesses in the cylinder circumferential direction is preferably within a range of 0.1 mm to 15 mm, and particularly preferably within a range of 0.3 mm to 5 mm. When the cylinder circumferential direction average length is less than this range, the effect of forming the concave portion may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the circumferential average length exceeds this range, a part of the piston ring may enter the recess and a problem such as deformation of the piston ring may occur.

凹部のシリンダ径方向平均長さは、0.1μm〜1000μmの範囲内が好ましく、0.1μm〜500μmの範囲内がさらに好ましく、0.1μm〜50μmの範囲内が特に好ましい。凹部のシリンダ径方向平均長さがこの範囲に満たない場合は、凹部を形成した効果が十分に得られない場合がある。一方で、径方向平均長さがこの範囲を超える場合は、加工が困難であり、また、シリンダライナの径方向長さを長くする(肉厚を厚くする)必要がある等の不具合が生じる場合がある。   The average length of the recesses in the cylinder radial direction is preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 0.1 μm to 500 μm, and particularly preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. When the average length in the cylinder radial direction of the recess is less than this range, the effect of forming the recess may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the radial average length exceeds this range, processing is difficult, and there is a problem such as the need to increase the radial length of the cylinder liner (thicken the wall thickness). There is.

本態様においては、隣り合う凹部間のシリンダ周方向平均長さ(間隔)は、0.1〜15mmの範囲内が好ましく、0.3mm〜5mmの範囲内が特に好ましい。隣り合う凹部間のシリンダ周方向平均長さ(間隔)がこの範囲に満たない場合には、ピストンリングが摺動するシリンダライナの内壁面の幅が小さすぎて、ピストンリングとシリンダライナの内壁面とが安定して摺動できない可能性がある。一方で、この範囲を超える場合には、凹部を形成した効果が十分に得られない可能性がある。   In this aspect, the cylinder circumferential direction average length (interval) between adjacent recesses is preferably in the range of 0.1 to 15 mm, and particularly preferably in the range of 0.3 mm to 5 mm. If the cylinder circumferential average length (interval) between adjacent recesses is less than this range, the inner wall surface of the cylinder liner on which the piston ring slides is too small, and the inner wall surface of the piston ring and the cylinder liner May not be able to slide stably. On the other hand, when it exceeds this range, the effect of forming the recess may not be sufficiently obtained.

なお、本態様において上述した凹部の各平均長さは、図6に例示する各箇所の平均長さを意味するものとする。図6(a)は、シリンダライナの内壁面の、シリンダ軸方向を図面の上下方向に示した概略展開図である。また、図6(b)は、シリンダライナの、周方向における概略断面図である。前記凹部の軸方向平均長さとは、図6(a)に例示するように、シリンダ軸方向における、凹部50の長さの平均である。   In addition, each average length of the recessed part mentioned in this aspect shall mean the average length of each location illustrated in FIG. FIG. 6A is a schematic development view showing the cylinder axial direction of the inner wall surface of the cylinder liner in the vertical direction of the drawing. FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of the cylinder liner in the circumferential direction. The axial average length of the concave portion is an average length of the concave portion 50 in the cylinder axial direction as illustrated in FIG.

また、上記凹部50の周方向平均長さとは、図6(a)に例示するように、シリンダ周方向における、凹部50の長さの平均である。図6(b)に例示するように、前記凹部50の周方向平均長さとは、内壁面を含む面における長さの平均を意味するものとし、前記凹部の面積についても同様とする。   Moreover, the circumferential direction average length of the said recessed part 50 is an average of the length of the recessed part 50 in a cylinder circumferential direction so that it may illustrate in Fig.6 (a). As illustrated in FIG. 6B, the average length in the circumferential direction of the recess 50 means the average length in the surface including the inner wall surface, and the same applies to the area of the recess.

また、上記凹部50の径方向長さとは、図5(b)に例示するように、凹部50の底面からシリンダライナの内壁面までの長さの平均である。また、上記凹部間のシリンダ周方向平均長さ(間隔)とは、図6(a)および(b)に例示するように、隣り合う凹部50の間隔の平均である。なお、特別行程中央部領域に凹部を形成しない場合における凹部間のシリンダ周方向平均長さは、当該特別行程中央部領域を除いて考えることとする。   Moreover, the radial direction length of the said recessed part 50 is an average of the length from the bottom face of the recessed part 50 to the inner wall face of a cylinder liner so that it may illustrate in FIG.5 (b). Moreover, the cylinder circumferential direction average length (interval) between the said recessed parts is the average of the space | interval of the adjacent recessed part 50 so that it may illustrate in FIG. 6 (a) and (b). Note that the average length in the cylinder circumferential direction between the recesses when no recess is formed in the special stroke center region is considered excluding the special stroke center region.

本態様において、一般行程中央部領域における凹部の配置は、前述の通り、「シリンダ周方向の全ての断面に前記凹部が少なくとも一つは形成されている」ように配置する以外、特に限定されるものではない。例えば図7はシリンダライナの内周を周方向に開いた一部展開図を示すが、図7(a)に例示するように、凹部が一般行程中央部領域をシリンダ軸方向に貫くように形成されていてもよいし、図7(b)に例示するように、シリンダライナの内壁面上にらせん状に形成されていてもよい。また、図7(c)および(d)に例示するように、シリンダ軸方向に特定の長さを有する形状の凹部が一定間隔をおいて配置されていてもよい。さらに、凹部は不規則(ランダム)に配置されていてもよい。加えて、1つのシリンダライナの内壁面上に形成される複数個の凹部の形状や寸法は、互いに異なっていても同一であってもよい。   In this aspect, the arrangement of the recesses in the general stroke central region is particularly limited as described above, except that the recesses are arranged so that “at least one recess is formed in all cross sections in the cylinder circumferential direction”. It is not a thing. For example, FIG. 7 shows a partially developed view in which the inner periphery of the cylinder liner is opened in the circumferential direction. As illustrated in FIG. 7A, the recess is formed so as to penetrate the general stroke center region in the cylinder axial direction. Alternatively, as illustrated in FIG. 7B, it may be formed in a spiral shape on the inner wall surface of the cylinder liner. In addition, as illustrated in FIGS. 7C and 7D, concave portions having a specific length in the cylinder axis direction may be arranged at regular intervals. Furthermore, the recesses may be arranged irregularly (randomly). In addition, the shapes and dimensions of the plurality of recesses formed on the inner wall surface of one cylinder liner may be different or the same.

本態様においては、上記行程中央部領域のみに複数の凹部が形成されており、行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が1〜80%の範囲内であり、シリンダ周方向の断面当たりに形成される凹部の個数が少なくとも一つ以上であればよく、その他は特に限定されるものではない。しかしながら、シリンダ周方向の一断面に形成される凹部の個数が少なすぎる場合には、凹部を形成し、接触面積を低減することによって得られる往復動摩擦力低減効果が十分に得られない可能性がある。したがって、シリンダ周方向の各断面毎に当該効果を十分に発揮できる程度の凹部を形成することが好ましい。   In this aspect, a plurality of recesses are formed only in the stroke center region, and the total area of all recesses is within a range of 1 to 80% when the area of the stroke center region is 100%. The number of recesses formed per cross section in the cylinder circumferential direction may be at least one, and the others are not particularly limited. However, if the number of recesses formed in one cross section in the circumferential direction of the cylinder is too small, there is a possibility that the effect of reducing the reciprocating frictional force obtained by forming the recesses and reducing the contact area cannot be sufficiently obtained. is there. Therefore, it is preferable to form a recess that can sufficiently exhibit the effect for each cross section in the cylinder circumferential direction.

往復動摩擦力低減効果が得られる程度の凹部とは、共に用いられるピストンの往復動の速度等によって異なるものであるが、本態様においては、行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計を1〜80%とすることが好ましく、10〜60%がより好ましく、20〜50%が特に好ましい。上記面積率がこの範囲に満たないと、凹部を形成した効果が十分に得られない場合があり、一方で、上記面積率がこの範囲を超えると、接触面積が小さすぎ、ピストンリングがシリンダライナの内壁面を安定して摺動できなくなる等の不都合が生じる可能性がある。前記往復動摩擦力低減効果の観点から、凹部の寸法の好ましい範囲がある。そのため、1つ1つの凹部の寸法を考慮しつつ、面積率が上記範囲内となるように、かつ、全てのシリンダ周方向断面に少なくとも1つの凹部が形成されるように、凹部の個数およびその配置を調整することが必要である。   The concave portion to the extent that the effect of reducing the reciprocating friction force is different depending on the reciprocating speed of the piston used together, but in this aspect, when the area of the stroke center region is 100%, The total area of all the recesses is preferably 1 to 80%, more preferably 10 to 60%, and particularly preferably 20 to 50%. If the area ratio is less than this range, the effect of forming the recess may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the area ratio exceeds this range, the contact area is too small, and the piston ring is in a cylinder liner. Inconveniences such as being unable to slide stably on the inner wall surface may occur. From the viewpoint of the effect of reducing the reciprocating frictional force, there is a preferable range of the size of the recess. Therefore, the number of recesses and the number of recesses are determined so that the area ratio is within the above range and at least one recess is formed in all cylinder circumferential cross-sections while taking into account the size of each recess. It is necessary to adjust the arrangement.

本態様において、「行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計」とは、図8(a)および(b)に例示するように、凹部50の面積をA、A、A、・・・Aとしたときの、上記行程中央部領域の面積に対するA、A、A、・・・Aの合計の比率を意味するものである。面積率は、行程中央部領域における凹部50の面積A、A、A、・・・Aの合計Atotalと、行程中央部領域における凹部50以外のシリンダライナ内壁面の面積Bの合計Btotalとを用い、下記式で表される。なお、図8(a)に例示するように、ここで凹部50の面積とは、前記凹部50の底部の面積ではなく、内壁面を含む断面における面積を意味する。 In this embodiment, “the total area of all the recesses when the area of the center area of the stroke is 100%” means that the area of the recess 50 is A as illustrated in FIGS. 8A and 8B. 1, a 2, a 3, when the ··· a n, a 1, a 2, a 3 to the area of the stroke center region is intended to mean the ratio of the sum of the · · · a n . Area ratio, the area A 1 of the recess 50 in the stroke center region, A 2, A 3, and the total A total of · · · A n, the cylinder liner inner wall surface other than the recess 50 in the stroke center region area B Using the total B total, it is expressed by the following formula. In addition, as illustrated in FIG. 8A, the area of the recess 50 means not the area of the bottom of the recess 50 but the area in the cross section including the inner wall surface.

Figure 0005386212
(4)第2の特徴
次に、本態様の第2の特徴について説明する。
Figure 0005386212
(4) Second Feature Next, the second feature of this aspect will be described.

本態様の第2の特徴は、行程中央部領域30において、当該シリンダ(シリンダライナ)と組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域(つまり、特別行程中央部領域)のうち、少なくともその1/4以上の領域について、上述してきた行程中央部領域における当該領域以外の領域(つまり一般行程中央部領域)とは異なる表面状態とする点にある。より具体的には、特別行程中央部領域においては、凹部50を形成しない、もしくは、凹部50の面積率を小さくする、もしくは、凹部50のシリンダ径方向の平均長さを小さくする(深さを浅くする))とするものである。   The second feature of this aspect is that in the stroke center region 30, there is a region that slides with the piston skirt portion on the thrust side of the piston used in combination with the cylinder (cylinder liner) (that is, the special stroke center region). Among them, at least a quarter or more of the region is in a surface state different from the region other than the region in the above-described stroke center region (that is, the general stroke center region). More specifically, in the central region of the special stroke, the concave portion 50 is not formed, the area ratio of the concave portion 50 is reduced, or the average length of the concave portion 50 in the cylinder radial direction is reduced (the depth is reduced). Shallow))).

行程中央部領域における、いわゆる特別行程中央部領域は、ピストンのスカート部からの圧力が最もかかる部分であり、当該領域の少なくとも1/4以上の領域について、上記の限定をすることにより、当該領域の面圧を低減することができ、これにより、当該領域に縦傷が発生することを防止し、また当該領域の過大摩耗を防止することができる。   The so-called special stroke center region in the stroke center region is a portion to which the pressure from the skirt portion of the piston is most applied. By limiting the above for at least 1/4 of the region, the region It is possible to reduce the surface pressure, thereby preventing vertical damage from occurring in the area and preventing excessive wear in the area.

(5)特別行程中央部領域
次に、特別行程中央部領域について説明する。
(5) Special process center area Next, the special process center area will be described.

図9は、本態様のシリンダライナの内壁面の軸方向の展開図である。   FIG. 9 is a development view in the axial direction of the inner wall surface of the cylinder liner according to this embodiment.

図2を用いて説明したように、図9に示すように、特別行程中央部領域90は、行程中央部領域30において、シリンダライナのスラスト領域(T)内に存在し、ピストンのピストンスカート部と摺動する部分の少なくとも1/4以上の領域をいう。   As shown in FIG. 2, as shown in FIG. 9, the special stroke center region 90 exists in the thrust region (T) of the cylinder liner in the stroke center region 30, and the piston skirt portion of the piston. And at least 1/4 of the sliding part.

図9(a)は、行程中央部領域30において、ピストンのピストンスカート部と摺動する部分の全部を特別行程中央部領域90とした場合を示している。   FIG. 9A shows a case where the entire stroke portion of the piston and the piston skirt portion in the stroke center region 30 is a special stroke center region 90.

図9(b)は、行程中央部領域30において、ピストンのピストンスカート部と摺動する部分の1/4を特別行程中央部領域90とした場合を示している。   FIG. 9B shows a case where in the stroke center region 30, 1/4 of the portion sliding with the piston skirt portion of the piston is the special stroke center region 90.

図9(b)に示すように、本態様においては、ピストンスカート部と摺動する部分の1/4以上の領域を特別行程中央部領域90とすれば足り、図9(a)に示すように、必ずしも、ピストンスカート部と摺動する部分の全部を特別行程中央部領域90とする必要はない。   As shown in FIG. 9 (b), in this embodiment, it is sufficient that a region of 1/4 or more of the portion sliding with the piston skirt portion is the special stroke center region 90, as shown in FIG. 9 (a). In addition, it is not always necessary to use the special stroke center region 90 as a whole for the portion sliding with the piston skirt portion.

図9(c)は、行程中央部領域30において、ピストンのピストンスカート部と摺動する部分の1/2を特別行程中央部領域90とした場合を示している。   FIG. 9C shows a case where in the stroke center region 30, ½ of the portion sliding with the piston skirt portion of the piston is the special stroke center region 90.

図9(c)に示すように、本態様においては、必ずしも特別行程中央部領域90が一体となっている必要はなく、2つ以上の領域の合計を特別行程中央部領域90としてもよい。   As shown in FIG. 9C, in this aspect, the special stroke center region 90 does not necessarily have to be integrated, and the total of two or more regions may be used as the special stroke center region 90.

(6)第2の特徴における凹部(特別行程中央部領域に形成される凹部)
次に、特別行程中央部領域に形成にされる凹部(形成されない場合を含む)について説明する。
(6) Concave portion in the second feature (concave portion formed in the central region of the special stroke)
Next, a description will be given of a recess (including a case where it is not formed) formed in the special stroke center region.

本態様にあっては、特別行程中央部領域90は、(1)凹部が形成されていない、(2)当該領域以外の領域よりも凹部の面積率が低い、(3)当該領域以外の領域よりも凹部のシリンダ径方向の平均長さが小さい(凹部の深さが浅い)の何れかである。   In this aspect, the special stroke center region 90 has (1) a recess is not formed, (2) the area ratio of the recess is lower than a region other than the region, and (3) a region other than the region. The average length of the concave portion in the cylinder radial direction is small (the depth of the concave portion is shallow).

ここで上記(1)凹部が形成されていない場合にあっては、当該特別行程中央部領域90は、行程中央部領域以外の領域と同様の表面形状(つまり、通常のシリンダライナの表面形状)となっている。   Here, in the case where (1) the recess is not formed, the special stroke center region 90 has the same surface shape as that of the region other than the stroke center region (that is, the surface shape of a normal cylinder liner). It has become.

また、上記(2)凹部の面積率が低い場合とは、当該他の領域と比べて、当該特別行程中央部領域90の凹部の数が少ない、または、当該他の領域と比べて、当該特別行程中央部領域90の凹部のシリンダ周方向の長さが短い、ことを意味する。   The case (2) where the area ratio of the recesses is low means that the number of recesses in the special process center region 90 is small compared to the other regions, or the special area compared to the other regions. This means that the length in the cylinder circumferential direction of the recess in the stroke center region 90 is short.

図10は、特別行程中央部領域の凹部と、当該領域以外の領域(一般行程中央部領域)の凹部を比較する図である。   FIG. 10 is a diagram comparing the recesses in the special stroke center region with the recesses in regions other than the region (general stroke center region).

図10(a)は一般行程中央部領域における凹部の正面図であり、図10(b)は特別行程中央部領域における凹部の概略展開図である。図示するように、凹部同士の間隔を広げることにより、特別行程中央部領域90の凹部の面積率を低くすることができる。   FIG. 10A is a front view of the concave portion in the general stroke central region, and FIG. 10B is a schematic development view of the concave portion in the special stroke central region. As shown in the drawing, by increasing the interval between the recesses, the area ratio of the recesses in the special stroke center region 90 can be lowered.

また、図10(c)は一般行程中央部領域における凹部の断面図であり、図10(d)は特別行程中央部領域における凹部の断面図である。図示するように、凹部のシリンダ径方向平均長さ(深さ)を小さくしてもよい。   FIG. 10C is a cross-sectional view of the recess in the general stroke center region, and FIG. 10D is a cross-sectional view of the recess in the special stroke center region. As illustrated, the cylinder radial direction average length (depth) of the recess may be reduced.

なお、本態様においては、特別行程中央部領域は存在するものの、行程中央部領域全体としては、上記「(3)第1の特徴における凹部」で説明した種々の条件はすべて満たしている。つまり、特別行程中央部領域に凹部を形成しない場合であっても、行程中央部領域全体においては、凹部の面積率は上記の範囲内となり、シリンダ周方向の断面には、少なくとも一つの凹部が形成されていることとなる。また、特別行程中央部領域に凹部を形成する場合であっても、前記の条件を満たし、かつ凹部の各寸法等は、上記で説明した範囲内となっている。   In this aspect, although the special stroke center region exists, the entire stroke center region satisfies all the various conditions described in the above-mentioned “(3) Recess in the first feature”. In other words, even if no recess is formed in the special stroke center region, the area ratio of the recess is within the above range in the entire stroke center region, and at least one recess is present in the cross section in the cylinder circumferential direction. It will be formed. Moreover, even when the concave portion is formed in the central region of the special stroke, the above conditions are satisfied, and the dimensions and the like of the concave portion are within the range described above.

(7)シリンダライナ
本態様におけるシリンダライナは、シリンダ本体の内側に固着して用いられるものであり、ピストンに装着されたピストンリングが、その内壁面上を摺動するものである。本態様のシリンダライナの寸法や材質等は、シリンダ本体の寸法や材質、共に用いられるピストンリング等との相性、さらには運転温度などを考慮し、適宜設計可能である。
(7) Cylinder liner The cylinder liner in this aspect is used by being fixed inside the cylinder body, and a piston ring mounted on the piston slides on its inner wall surface. The dimensions, materials, and the like of the cylinder liner of this aspect can be appropriately designed in consideration of the dimensions and materials of the cylinder body, compatibility with the piston rings used together, and the operating temperature.

本態様においては、ピストンリングと、シリンダライナの内壁面との往復動摩擦力低減の観点から、上記行程中央部領域の、前記凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzが4μm以下とすることが好ましく、2μm以下とすることがさらに好ましく、1μm以下とすることが特に好ましい。また、本態様においては、シリンダライナの内壁面における、上死点付近の領域、下死点付近の領域、および行程中央部領域等、ピストンが摺動する全ての領域が上記表面粗さを有することが好ましい。なお、上記十点平均粗さRzとは、JIS B0601−1994にて規定されているものである。   In this aspect, from the viewpoint of reducing the reciprocating frictional force between the piston ring and the inner wall surface of the cylinder liner, the 10-point average roughness Rz of the portion where the concave portion is not formed in the central region of the stroke is 4 μm or less. Preferably, the thickness is 2 μm or less, more preferably 1 μm or less. Further, in this aspect, all the areas where the piston slides have the above-mentioned surface roughness, such as the area near the top dead center, the area near the bottom dead center, and the stroke center area on the inner wall surface of the cylinder liner. It is preferable. The ten-point average roughness Rz is defined in JIS B0601-1994.

(8)シリンダ本体
本態様において用いられるシリンダ本体は、前記シリンダライナをその内側に固着することができればよく、その材質や寸法などは用途や運転温度等に応じて適宜設計可能である。
(8) Cylinder main body The cylinder main body used in this aspect is only required to be able to fix the cylinder liner to the inside thereof, and its material, dimensions, etc. can be appropriately designed according to the application, operating temperature and the like.

(9)凹部の形成方法
本態様のシリンダの行程中央部領域(一般行程中央部領域および特別行程中央部領域)における複数の凹部の形成方法については、特に限定されることはなく、上述した各条件を満たす凹部を形成することができれば、いかなる方法をも採用することができる。
(9) Method for forming recesses The method for forming a plurality of recesses in the stroke center region (general stroke center region and special stroke center region) of the cylinder of this aspect is not particularly limited, Any method can be adopted as long as the concave portion that satisfies the conditions can be formed.

例えば、マスキングした後、砥粒を吹き付けることにより凹部を形成するブラスト加工法(後述する実施例で採用)や、マスキングした後、腐食溶液につけ込むことにより凹部を形成する方法、さらには凸版印刷においてインクの代わりに腐食液を使用した腐食加工方法などを採用することができる。   For example, in the blasting method (adopted in the examples described later) for forming recesses by spraying abrasive grains after masking, in the method for forming recesses by masking and then immersed in a corrosive solution, and in letterpress printing A corrosive processing method using a corrosive liquid instead of ink can be employed.

また、本態様のシリンダにおいては、最終的に凹部が形成されていればよく、必ずしも、製造工程においてシリンダ表面を除去して凹部とする必要はなく、逆にシリンダ表面に凸部を形成することにより、結果として当該凸部が形成されなかった部分を凹部としてもよい。   Further, in the cylinder according to this aspect, it is only necessary that the concave portion is finally formed, and it is not always necessary to remove the cylinder surface in the manufacturing process to form the concave portion, and conversely, the convex portion is formed on the cylinder surface. As a result, a portion where the convex portion is not formed may be a concave portion.

この場合、具体的には、所定のマスキングした後、各種PVD法によってPVD皮膜を凸部として形成する方法、またPVD皮膜の他、クロム、銅、錫、亜鉛、ニッケル、ニッケル−リン等のめっき皮膜や、その他四三酸化鉄、リン酸マンガン、二硫化モリブデン、フッ素樹脂、グラファイト皮膜等用いることができる。   In this case, specifically, after predetermined masking, a method of forming a PVD film as a convex portion by various PVD methods, and plating of chromium, copper, tin, zinc, nickel, nickel-phosphorous, etc. in addition to the PVD film A film, other iron trioxide, manganese phosphate, molybdenum disulfide, a fluororesin, a graphite film, or the like can be used.

(10)シリンダと組み合わせて用いられるピストンリング
本態様のシリンダと組み合わせて用いられるピストンリングについては、特に限定されることはなく、現在公知である種々のピストンリングを適宜選択することができる。
(10) Piston ring used in combination with cylinder The piston ring used in combination with the cylinder of this aspect is not particularly limited, and various piston rings that are currently known can be selected as appropriate.

特に、ピストンリングの外周摺動面は、その目的や用途により種々の形状を呈しているが、本態様のシリンダは、すべての外周摺動面の形状が異なる全てのピストンリングと組み合わせが可能である。   In particular, the outer peripheral sliding surface of the piston ring has various shapes depending on its purpose and application, but the cylinder of this aspect can be combined with all piston rings having different outer peripheral sliding surfaces. is there.

例えば、3本リング構成(2本の圧力リングと、1本のオイルリング)のピストンリングの場合にあっては、第一圧力リングの外周摺動面がバレル形状、偏心バレル形状、テーパ形状等が好ましく、第2圧力リングの外周摺動面が、テーパ形状、アンダーカット形状、アンダーフック形状等が好ましく、合口形状は中断アンダーカット形状が好ましく、オイルリングにあっては、コイルエキスパンダとオイルリング本体とからなる2ピース構成オイルリングや2本のサイドレールとスペーサエキスパンダからなる3ピース構成オイルリング等を用いることができ、特に2ピース構成オイルリングの外周摺動面形状がストレート形状やダブルベベル形状やバレル形状、オイルリング本体の上レールの上面側及び下レールの下面側がバレル形状とすることが好ましく、このような組み合わせをすることにより大幅なLOCの改善効果が期待できる
(11)シリンダと組み合わせて用いられるピストン
本態様のシリンダと組み合わせて用いられるピストンについても、特に限定されることはなく、現在公知である種々のピストンを適宜選択することができる。
For example, in the case of a piston ring with a three-ring configuration (two pressure rings and one oil ring), the outer peripheral sliding surface of the first pressure ring has a barrel shape, an eccentric barrel shape, a tapered shape, etc. The outer peripheral sliding surface of the second pressure ring is preferably a taper shape, an undercut shape, an underhook shape, etc., and the abutment shape is preferably an interrupted undercut shape. For an oil ring, a coil expander and an oil A two-piece oil ring consisting of a ring body and a three-piece oil ring consisting of two side rails and a spacer expander can be used. Double bevel shape and barrel shape, upper surface side of upper rail of oil ring body and lower surface side of lower rail are barrel shape (11) Pistons used in combination with cylinders The pistons used in combination with the cylinders in this embodiment are also particularly limited. However, various pistons that are currently known can be appropriately selected.

本態様のシリンダは、その行程中央部領域に複数の凹部を有しているため、当該凹部がオイル溜まりとして機能し、従来のシリンダ(凹部なし)と比べてオイル量が増大することにより、ピストンリングによるオイルのかき残しが生じ、凹部にかき残されたオイルが摺動面に流れ出し、上昇してきたピストンリングにかき上げられたり、残存するオイルが蒸発してしまうことによるLOCの悪化が懸念される。したがって本態様のシリンダと組み合わせ用いるピストンにあっては、オイルを素早く排出するために、オイルドレイン孔(オイルをクランクケースに排出するための孔)をスラスト方向、反スラスト方向にそれぞれ2〜6箇所形成したり、オイルドレイン孔の直径を大きくするなどの工夫をしてもよい。さらに、スラスト方向のオイルドレイン孔の数や大きさを、反スラスト方向に形成されるオイルドレイン孔よりも多く、大きくすることが好ましい。   Since the cylinder of this aspect has a plurality of recesses in the stroke center region, the recesses function as an oil reservoir, and the amount of oil increases as compared with a conventional cylinder (no recesses). There is concern over deterioration of the LOC due to the oil left behind by the ring, the oil left in the recesses flowing out to the sliding surface, being lifted up by the rising piston ring, and remaining oil evaporating. The Therefore, in the piston used in combination with the cylinder of this aspect, in order to quickly drain the oil, 2 to 6 oil drain holes (holes for draining the oil to the crankcase) in the thrust direction and the anti-thrust direction, respectively. It may be devised such as forming or increasing the diameter of the oil drain hole. Furthermore, it is preferable that the number and size of the oil drain holes in the thrust direction be larger than the oil drain holes formed in the anti-thrust direction.

B.第二態様(ライナレスタイプ)
本態様の第二態様のシリンダは、上記「第一態様」のようなシリンダライナは用いられておらず、シリンダ本体の内壁面に直に上記凹部が形成され、ピストンが当該シリンダの内壁面上を直に摺動するものである。
B. Second aspect (linerless type)
The cylinder according to the second aspect of the present embodiment does not use the cylinder liner as in the first aspect, and the recess is formed directly on the inner wall surface of the cylinder body, and the piston is on the inner wall surface of the cylinder. It slides directly.

本態様において用いられるシリンダ本体は、その内壁面に直に前記凹部が形成されたものであればよく、その寸法や材質については特に限定されることはない。   The cylinder body used in this aspect is not particularly limited as long as the concave portion is formed directly on the inner wall surface, and the dimensions and materials thereof are not particularly limited.

本態様のシリンダは、シリンダライナが用いられず、シリンダ本体の内壁面上に直に凹部が形成されること以外については、上記「A.第一態様」のシリンダライナタイプのシリンダと同様であるため、ここでの説明は省略する。すなわち、「A.第一態様」の全ての項目((1)〜(11))については、本態様のライナレスタイプにもそのまま適用することができ、本態様のシリンダは、その内壁面の行程中央部領域において、所定の領域に所定の凹部を設けることにより、上記「第一態様」と同様な効果を奏するものである。   The cylinder of this embodiment is the same as the cylinder liner type cylinder of the above “A. First embodiment” except that no cylinder liner is used and a recess is formed directly on the inner wall surface of the cylinder body. Therefore, the description here is omitted. That is, all items ((1) to (11)) of “A. First aspect” can be applied as they are to the linerless type of this aspect. By providing a predetermined recess in the predetermined area in the center area of the stroke, the same effect as the above “first aspect” is achieved.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。たとえば、本発明のシリンダ内壁面の材質は、アルミ、アルミ系合金、鋳鉄、鋳鋼、鋼など、従来より使用されている各種材料を用いることができる。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention. For example, as the material for the cylinder inner wall surface of the present invention, various conventionally used materials such as aluminum, aluminum-based alloys, cast iron, cast steel, and steel can be used.

以下に実施例と比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.

<シリンダライナの準備・加工>
以下の表1に示すような凹部を有する、従来例1、実施例1〜5、比較例1〜7のシリンダライナを準備・加工した。シリンダライナの寸法は図11に示す通りである。
<Preparation and processing of cylinder liner>
The cylinder liners of Conventional Example 1, Examples 1 to 5, and Comparative Examples 1 to 7 having recesses as shown in Table 1 below were prepared and processed. The dimensions of the cylinder liner are as shown in FIG.

なお、シリンダライナの加工方法は以下の通りである。   The cylinder liner machining method is as follows.

従来公知のシリンダライナ(材質:FC250)(凹部なし)を用意し、その行程中央部領域にマスキング板(SUS420、厚さ:0.5mm)を用い、以下の手順で凹部を形成した。なお凹部は、図5に示す菱形形状とし、配置も図5と同様とした。
(1)シリンダライナの内壁面に前記マスキング板を固定した。
(2)図12に示すように、シリンダライナ100をブラスト加工機のターンテーブル101に固定した。
(3)図12に示すように、シリンダライナ100の内側にブラスト加工機の砥粒噴出口102を挿入し、ターンテーブル101を回転させ、かつ砥粒噴出口102を上下に移動させながら、砥粒をシリンダライナ1000の内壁面に吐出させた(砥粒噴出口102が上昇している時のみ砥粒を吐出させた。)。なお、砥粒材としてはアルミナを用い、砥粒径は53〜74μmのものを用いた。砥粒噴出圧は約2MPaであり、ターンテーブル101の回転数は4rpmとした。また、砥粒噴出口102の上下移動時間は5min×2回とした。
(4)ターンテーブル101からシリンダライナ100を取り外し、ついでマスキング板をシリンダライナから取り外した。
(5)シリンダライナ100の内壁面にホーニング加工を行った。なお、ホーニング加工は、形成された凹部の端部に罵詈が生じている場合があり、これを削除するためである。
(6)形成された凹部の形状は、図5の通り菱形であり、軸方向長さ、周方向長さともに1.4mmであった。また、凹部のシリンダ径方向長さは表1に示す通りである。
A conventionally known cylinder liner (material: FC250) (without recess) was prepared, and a masking plate (SUS420, thickness: 0.5 mm) was used in the center region of the stroke, and a recess was formed by the following procedure. In addition, the recessed part was made into the rhombus shape shown in FIG. 5, and arrangement | positioning was also the same as that of FIG.
(1) The masking plate was fixed to the inner wall surface of the cylinder liner.
(2) As shown in FIG. 12, the cylinder liner 100 was fixed to the turntable 101 of the blasting machine.
(3) As shown in FIG. 12, the abrasive grain outlet 102 of the blasting machine is inserted inside the cylinder liner 100, the turntable 101 is rotated, and the abrasive grain outlet 102 is moved up and down while moving the abrasive grain. The particles were discharged onto the inner wall surface of the cylinder liner 1000 (the abrasive particles were discharged only when the abrasive nozzle 102 was raised). As the abrasive material, alumina was used, and the abrasive particle size was 53 to 74 μm. The abrasive spray pressure was about 2 MPa, and the rotation speed of the turntable 101 was 4 rpm. The vertical movement time of the abrasive grain ejection port 102 was 5 min × 2 times.
(4) The cylinder liner 100 was removed from the turntable 101, and then the masking plate was removed from the cylinder liner.
(5) Honing was performed on the inner wall surface of the cylinder liner 100. The honing process is for removing wrinkles that may occur at the ends of the formed recesses.
(6) The shape of the formed recess was a rhombus as shown in FIG. 5, and both the axial length and the circumferential length were 1.4 mm. The length of the recess in the cylinder radial direction is as shown in Table 1.

なお、スラスト側の凹部のシリンダ径方向長さ(凹部の深さ)を他の領域よりも浅くする場合にあっては、上記の加工方法において、マスキング板を複数用意し、凹部のシリンダ径方向長さを確認しつつ、複数のマスキング板を適宜交換することにより行った。   In addition, when making the length in the cylinder radial direction (depth of the recess) of the recess on the thrust side shallower than other regions, a plurality of masking plates are prepared in the above processing method, and the cylinder radial direction of the recess While confirming the length, the plurality of masking plates were appropriately replaced.

<実機試験による摩擦力の測定>
上記の各シリンダをそれぞれ以下の条件の実機(エンジン)に搭載し、摩擦力を測定した。
<Measurement of friction force by actual machine test>
Each cylinder was mounted on an actual machine (engine) under the following conditions, and the frictional force was measured.

・実機の種類:ディーゼルエンジン
・排気量:9000cc
・シリンダ数:6
・シリンダ径:112mm
・ストローク:150mm
・回転数:2700rpm
・荷重:全負荷
・水温:90℃
・油温:成り行き
・ピストンの材質:球状黒鉛鋳鉄
・ピストンのピストンスカート部の周方向長さ(幅):90mm
<評価>
表1は、従来例、実施例および比較例における摩擦力測定およびシリンダライナのスラスト側の面性状の観察の結果である。
・ Actual machine type: diesel engine ・ Displacement: 9000cc
・ Number of cylinders: 6
・ Cylinder diameter: 112mm
・ Stroke: 150mm
・ Rotation speed: 2700 rpm
・ Load: Full load ・ Water temperature: 90 ℃
-Oil temperature: Result-Piston material: Spheroidal graphite cast iron-Circumferential length (width) of piston skirt of piston: 90 mm
<Evaluation>
Table 1 shows the results of the measurement of the frictional force and the observation of the surface properties on the thrust side of the cylinder liner in the conventional examples, examples and comparative examples.

摩擦力については、従来例(凹部が全くないシリンダライナ)の摩擦力を基準(100%)とし、これに対する実施例および比較例の摩擦力の割合を示したものである。   With respect to the frictional force, the frictional force of the conventional example (cylinder liner having no recesses) is used as a reference (100%), and the ratio of the frictional force of the example and the comparative example to this is shown.

また、スラスト側の面性状については、目視にて、縦傷が確認された場合を「×」、確認されなかった場合を「○」とした。   In addition, regarding the surface properties on the thrust side, “X” is indicated when a vertical flaw is confirmed visually, and “◯” is indicated when no vertical flaw is confirmed.

また、総合評価については、摩擦力比が0.9未満で、シリンダライナの面性状に異常がないものを「○」とし、摩擦力比が0.9以上で面性状に異常がないものを「△」とし、面性状に異常があるものについては摩擦力比に関係なく「×」とした。   For the overall evaluation, the frictional force ratio is less than 0.9 and the surface condition of the cylinder liner is not abnormal, “Good”, and the frictional force ratio is 0.9 or higher and the surface texture is not abnormal. “△” was given, and “X” was given to those having an abnormal surface texture regardless of the frictional force ratio.

Figure 0005386212
Figure 0005386212

また、表1において、「T」の欄に記載されている「凹部面積率」、および「径方向長さ」は、それぞれ、特別行程中央部領域における凹部の面積率、および径方向長さを示しており、スラスト領域内であっても、当該領域以外の部分は、「F」および「R」の欄に記載されている「凹部面積率」、および「径方向長さ」と同一とする。   In Table 1, “recess area ratio” and “radial length” described in the column “T” are the area ratio and radial length of the recess in the central region of the special stroke, respectively. Even in the thrust region, the portions other than the region are the same as the “recess area ratio” and the “radial length” described in the columns “F” and “R”. .

なお、比較例2、4については、アンチスラスト側にも、特別行程中央部領域のシリンダ周方向幅と同一の幅において凹部を形成し、本発明の「スラスト側のみとする」効果と比較できるようにした。   In Comparative Examples 2 and 4, a recess is formed on the anti-thrust side with the same width as the cylinder circumferential direction width of the special stroke center region, and can be compared with the “only thrust side” effect of the present invention. I did it.

表1に示すように、行程中央部領域に凹部を有さない従来例に比べると、実施例、比較例ともに摩擦力を低減することができることが分かる。   As shown in Table 1, it can be seen that the friction force can be reduced in both the example and the comparative example as compared with the conventional example having no recess in the central region of the stroke.

しかしながら、行程中央部領域に単純に凹部を設ける場合にくらべ、本発明の実施例のように、いわゆる特別行程中央部領域における凹部をなくす、または面積率を小さくする、さらには、凹部の深さを浅くすることにより、シリンダライナのスラスト側に発生する縦傷をなくすことができることが分かる。   However, as compared with the case where a recess is simply provided in the center area of the stroke, the recess in the so-called special process center area is eliminated or the area ratio is reduced as in the embodiment of the present invention. It can be seen that the vertical flaws generated on the thrust side of the cylinder liner can be eliminated by reducing the depth of the cylinder.

一方で、スラスト領域ではなく、アンチスラスト領域に特別行程中央部領域を設けると、摩擦力の低減効果に劣る結果となった。   On the other hand, when the special stroke center region was provided in the anti-thrust region instead of the thrust region, the effect of reducing the frictional force was inferior.

<参考実験1:往復動摩擦力の測定>
本発明のシリンダにおいて、凹部の面積率摩擦力との関係を評価するため、往復動摩擦力の測定を行った。具体的には以下の通りである。
<Reference experiment 1: Measurement of reciprocating frictional force>
In the cylinder of the present invention, the reciprocating frictional force was measured in order to evaluate the relationship with the area ratio frictional force of the recess. Specifically, it is as follows.

図13において斜線が付されている行程中央部領域に、上記に記載した(1)〜(6)の手順で、種々の面積率で凹部を形成し、図14に示す装置を用いて往復動摩擦力を測定した。この際に用いた試験片ピストンリングの軸方向長さh1は1.2mm、径方向長さa1は3.2mm、ピストンリングの接線方向張力Ftは9.8Nであった。また、往復動摩擦力の測定時の回転数は50〜750rpm、ピストンリング周辺温度は80℃であり、供給油はSAE粘度10W−30のものを用いた。   In the central region of the stroke that is hatched in FIG. 13, recesses are formed with various area ratios by the procedures (1) to (6) described above, and reciprocating friction is performed using the apparatus shown in FIG. 14. The force was measured. The axial length h1 of the test piece piston ring used at this time was 1.2 mm, the radial length a1 was 3.2 mm, and the tangential tension Ft of the piston ring was 9.8 N. Moreover, the rotation speed at the time of measurement of a reciprocating frictional force was 50-750 rpm, the piston ring ambient temperature was 80 degreeC, and the supply oil used SAE viscosity 10W-30.

<参考実験1の評価>
シリンダライナの内壁面の凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzが2μm、凹部のシリンダ径方向平均長さが10μm、回転数が750rpmの際において、凹部の面積率が、0%、1%、10%、30%、50%、60%、80%、90%の場合の往復摩擦力の測定結果を図15に示す。なお、図15においては、凹部が形成されていない、つまり上記面積率が0%の従来のシリンダライナ摩擦力を1.00としたときの摩擦力比を示す。
<Evaluation of Reference Experiment 1>
The area ratio of the recesses is 0% when the 10-point average roughness Rz of the portion of the inner wall surface of the cylinder liner where the recesses are not formed is 2 μm, the average length of the recesses in the cylinder radial direction is 10 μm, and the rotational speed is 750 rpm. FIG. 15 shows the measurement results of the reciprocating friction force in the cases of 1%, 10%, 30%, 50%, 60%, 80%, and 90%. FIG. 15 shows the friction force ratio when the concave portion is not formed, that is, when the conventional cylinder liner friction force with the area ratio of 0% is set to 1.00.

図15から、凹部の面積率が行程中央部領域の全域にわたって1〜80%の範囲においては、効果的に摩擦力が低減されており、摩擦力は凹部の面積率が50%の時に最小となることが分かる。これは、凹部の面積率を増加させていくと、50%までは接触面積の減少効果により摩擦力が減少し、上記面積率が50%を超えると接触面積が小さくなることによって摺動部の面圧が過剰に高くなり、摩擦力が増加することに起因するものと考えられる。   From FIG. 15, the frictional force is effectively reduced when the area ratio of the recesses is in the range of 1 to 80% over the entire region of the center of the stroke, and the frictional force is minimum when the area ratio of the recesses is 50%. I understand that This is because when the area ratio of the concave portion is increased, the frictional force is reduced by the effect of reducing the contact area up to 50%, and when the area ratio exceeds 50%, the contact area becomes smaller, thereby reducing the sliding portion. It is thought that this is because the surface pressure becomes excessively high and the frictional force increases.

<参考実験2:摩擦力による機械的損失の測定>
さらに、本発明のシリンダにおいて、行程中央部領域のみに凹部を形成することの意義についての評価をするため、摩擦力による機械的損失(FMEP)の測定を行った。具体的には以下の通りである。
<Reference Experiment 2: Measurement of mechanical loss due to frictional force>
Furthermore, in the cylinder of the present invention, mechanical loss (FMEP) due to frictional force was measured in order to evaluate the significance of forming a recess only in the central region of the stroke. Specifically, it is as follows.

図14に示す装置を用いて、摩擦力による機械的損失(FMEP)を求めた。その際の試験方法は、ピストンに試験片ピストンリングをセットし、馴染み運転をした後、オイル温度80℃にてエンジンスピードに相当する回転数を変化させて、摩擦力を測定した。本参考実験においては、行程中央部領域にのみ凹部が形成されたシリンダライナ(参考実施例1)、凹部が形成されていないシリンダライナ(参考比較例1)、摺動端にのみ凹部が形成されたシリンダライナ(参考比較例2)、摺動端及び行程中央部領域に凹部が形成されたシリンダライナ(参考比較例3)について、摩擦力を測定した。なお、上記行程中央部領域に凹部を形成する場合には、上記行程中央部領域の面積を100%としたときに、全凹部の面積の合計が50%となるように形成した。また、上記摺動端とは、図14に例示する装置のシリンダライナの、上記シリンダライナの上端からピストンの上死点における試験片のピストンリングのリング溝の下面位置までの領域(上側摺動端)、及びピストンの下死点における試験片ピストンリングのリング溝の上面位置から上記シリンダライナの下端までの領域(下側摺動端)を意味するものとする。   The mechanical loss (FMEP) due to the frictional force was determined using the apparatus shown in FIG. In this test method, a test piece piston ring was set on the piston, and after a familiar operation, the rotational speed corresponding to the engine speed was changed at an oil temperature of 80 ° C., and the frictional force was measured. In this reference experiment, a cylinder liner (reference example 1) in which a recess is formed only in the center region of the stroke, a cylinder liner (reference comparative example 1) in which no recess is formed, and a recess is formed only in the sliding end. Friction force was measured for the cylinder liner (Reference Comparative Example 2) and the cylinder liner (Reference Comparative Example 3) in which a concave portion was formed in the sliding end and stroke center region. In addition, when forming a recessed part in the said process center part area | region, when the area of the said process center part area | region was 100%, it formed so that the sum total of the area of all the recessed parts might be 50%. Further, the sliding end refers to a region (upper side sliding) of the cylinder liner of the apparatus illustrated in FIG. 14 from the upper end of the cylinder liner to the lower surface position of the ring groove of the piston ring of the test piece at the top dead center of the piston. End), and the region (lower sliding end) from the upper surface position of the ring groove of the test piece piston ring at the bottom dead center of the piston to the lower end of the cylinder liner.

<参考実験2の評価>
測定結果を図16に示す。図16においては、凹部が形成されていない参考比較例1のシリンダライナの機械的損失を1としたときの、その他のシリンダライナの機械的損失比を示す。
<Evaluation of Reference Experiment 2>
The measurement results are shown in FIG. FIG. 16 shows mechanical loss ratios of other cylinder liners when the mechanical loss of the cylinder liner of Reference Comparative Example 1 in which no recess is formed is 1.

図16から、行程中央部領域にのみに凹部が形成された参考実施例1のシリンダライナは、凹部が形成されていない参考比較例1のシリンダライナや、摺動端に凹部が形成されている参考比較例2及び参考比較例3よりも機械的損失が少ないことがわかる。   From FIG. 16, the cylinder liner of the reference example 1 in which the recess is formed only in the center region of the stroke has the cylinder liner of the reference comparative example 1 in which the recess is not formed, and the recess is formed in the sliding end. It can be seen that there is less mechanical loss than Reference Comparative Example 2 and Reference Comparative Example 3.

<参考実験3:往復動摩擦力の測定>
本発明のシリンダにおいて、シリンダ内壁面の平均十点粗さRzと摩擦力との関係を評価するため、往復動摩擦力の測定をおこなった。具体的には以下の通りである。
<Reference experiment 3: Measurement of reciprocating friction force>
In the cylinder of the present invention, the reciprocating frictional force was measured in order to evaluate the relationship between the average ten-point roughness Rz of the inner wall surface of the cylinder and the frictional force. Specifically, it is as follows.

図13において斜線が付されている行程中央部領域に、上記に記載した(1)〜(6)の手順で、面積率50%で凹部を形成し、図14に示す装置を用いて往復動摩擦力を測定した。この際に用いた試験片ピストンリングの軸方向長さh1は1.2mm、径方向長さa1は3.2mm、ピストンリングの接線方向張力Ftは9.8Nであった。また、往復動摩擦力の測定時の回転数は750rpm、ピストンリング周辺温度は80℃であり、供給油はSAE粘度10W−30のものを用いた。   In the center area of the stroke that is hatched in FIG. 13, a recess is formed with an area ratio of 50% by the procedures (1) to (6) described above, and reciprocating friction is performed using the apparatus shown in FIG. The force was measured. The axial length h1 of the test piece piston ring used at this time was 1.2 mm, the radial length a1 was 3.2 mm, and the tangential tension Ft of the piston ring was 9.8 N. Further, the number of revolutions at the time of measuring the reciprocating frictional force was 750 rpm, the piston ring ambient temperature was 80 ° C., and the supply oil was SAE viscosity 10W-30.

<参考実験3の評価>
凹部のシリンダ径方向平均長さが10μm、回転数が750rpmの際において、シリンダライナの内壁面の凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzが0.5μm、2μm、4μm、5μmの場合の往復摩擦力の測定結果を図17に示す。なお、図17においては、凹部が形成されていない、つまり上記面積率が0%であって、かつ内壁面の十点平均粗さRzが2μmの従来のシリンダライナ摩擦力を1.00としたときの摩擦力比を示す。
<Evaluation of Reference Experiment 3>
When the average length in the cylinder radial direction of the recess is 10 μm and the rotational speed is 750 rpm, the ten-point average roughness Rz of the portion where the recess on the inner wall surface of the cylinder liner is not formed is 0.5 μm, 2 μm, 4 μm, 5 μm. The measurement result of the reciprocating friction force in this case is shown in FIG. In FIG. 17, the conventional cylinder liner frictional force in which no concave portion is formed, that is, the area ratio is 0% and the ten-point average roughness Rz of the inner wall surface is 2 μm is 1.00. The frictional force ratio is shown.

図17から、十点平均粗さRzが同じ場合でも、凹部が形成されているものは、凹部が形成されていないものに比べて摩擦力が大幅に低減されていることが分かる。また、凹部が形成されているもの同士を比較すると、十点平均粗さRzが4μmを超えると摩擦力が急激に大きくなっていることが分かる。これは、凹部を形成することにより接触面積が小さくなり、凹部が形成されていない場合と比べて摺動部分の面圧が高くなるため、摺動面の表面粗さの影響を受けやすくなることに起因するものと考えられる。   From FIG. 17, it can be seen that even when the ten-point average roughness Rz is the same, the frictional force is significantly reduced in the case where the concave portion is formed compared to the case where the concave portion is not formed. Moreover, when the thing in which the recessed part is formed is compared, when the ten-point average roughness Rz exceeds 4 micrometers, it turns out that the frictional force becomes large rapidly. This is because the contact area is reduced by forming a recess, and the surface pressure of the sliding portion is higher than when no recess is formed, and therefore it is more susceptible to the surface roughness of the sliding surface. It is thought to be caused by

10…シリンダ
11…シリンダ内壁面、シリンダライナ内壁面
12、50…凹部
13、30…行程中央部領域
14、90…特別行程中央部領域
15…一般行程中央部領域
20…ピストン
23…ピストンスカート部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cylinder 11 ... Cylinder inner wall surface, cylinder liner inner wall surface 12, 50 ... Recess 13, 30 ... Stroke center area 14, 90 ... Special stroke center area 15 ... General stroke center area 20 ... Piston 23 ... Piston skirt part

Claims (6)

ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、
前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、
前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、
前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が30〜50%の範囲内であり、
前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、前記凹部が形成されていない領域であり、
前記凹部のシリンダ軸方向の平均長さが、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下であり
前記凹部のシリンダ径方向の平均長さが、0.1〜10μmの範囲内であり、
前記凹部のシリンダ周方向の平均長さが、0.1〜15mmの範囲内であることを特徴とするシリンダ。
A cylinder in which a piston slides on an inner wall surface,
Of the inner wall surface of the cylinder, between the lower surface position of the ring groove of the lowest piston ring at the top dead center of the piston and the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston A plurality of recesses are formed in the center area of the stroke, which is an area, so that at least one recess exists in all cross sections in the cylinder circumferential direction.
Of the inner wall surface of the cylinder, the recess is not formed in a region other than the stroke center region,
When the area of the central region of the stroke is 100%, the total area of all the recesses is in the range of 30 to 50% ,
Of the region that slides with the piston skirt on the thrust side of the piston that is used in combination with the cylinder in the center region of the stroke, at least 1/4 of the region is the region where the recess is not formed ,
The average length in the cylinder axial direction of the recess is equal to or less than the length in the cylinder axial direction of the uppermost piston ring among the piston rings used ,
The average length of the concave portion in the cylinder radial direction is within a range of 0.1 to 10 μm,
The cylinder, wherein an average length of the concave portion in the cylinder circumferential direction is in a range of 0.1 to 15 mm .
ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、
前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、
前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、
前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が30〜50%の範囲内であり、
前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部の面積率が低い領域であり、
前記凹部のシリンダ軸方向の平均長さが、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下であり
前記凹部のシリンダ径方向の平均長さが、0.1〜10μmの範囲内であり、
前記凹部のシリンダ周方向の平均長さが、0.1〜15mmの範囲内であることを特徴とするシリンダ。
A cylinder in which a piston slides on an inner wall surface,
Of the inner wall surface of the cylinder, between the lower surface position of the ring groove of the lowest piston ring at the top dead center of the piston and the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston A plurality of recesses are formed in the center area of the stroke, which is an area, so that at least one recess exists in all cross sections in the cylinder circumferential direction.
Of the inner wall surface of the cylinder, the recess is not formed in a region other than the stroke center region,
When the area of the central region of the stroke is 100%, the total area of all the recesses is in the range of 30 to 50% ,
Of the region that slides with the piston skirt on the thrust side of the piston that is used in combination with the cylinder in the central region of the stroke, at least 1/4 of the region has an area ratio of the recesses than the region other than the region. Low area ,
The average length in the cylinder axial direction of the recess is equal to or less than the length in the cylinder axial direction of the uppermost piston ring among the piston rings used ,
The average length of the concave portion in the cylinder radial direction is within a range of 0.1 to 10 μm,
The cylinder, wherein an average length of the concave portion in the cylinder circumferential direction is in a range of 0.1 to 15 mm .
ピストンが内壁面を摺動するシリンダであって、
前記シリンダの内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の領域である行程中央部領域には、シリンダ周方向の全ての断面において少なくとも一つの凹部が存在するように、複数の凹部が形成されており、
前記シリンダの内壁面のうち、前記行程中央部領域以外の領域には前記凹部が形成されておらず、
前記行程中央部領域の面積を100%としたときの、全凹部の面積の合計が30〜50%の範囲内であり、
前記行程中央部領域における、当該シリンダと組み合わせて用いられるピストンのスラスト側のピストンスカート部と摺動する領域のうち、少なくともその1/4以上は、当該領域以外の領域よりも凹部のシリンダ径方向の平均長さが小さい領域であり、
前記凹部のシリンダ軸方向の平均長さが、用いられるピストンリングのうちの、最上位のピストンリングのシリンダ軸方向の長さ以下であり
前記凹部のシリンダ径方向の平均長さが、0.1〜10μmの範囲内であり、
前記凹部のシリンダ周方向の平均長さが、0.1〜15mmの範囲内である
A cylinder in which a piston slides on an inner wall surface,
Of the inner wall surface of the cylinder, between the lower surface position of the ring groove of the lowest piston ring at the top dead center of the piston and the upper surface position of the ring groove of the uppermost piston ring at the bottom dead center of the piston A plurality of recesses are formed in the center area of the stroke, which is an area, so that at least one recess exists in all cross sections in the cylinder circumferential direction.
Of the inner wall surface of the cylinder, the recess is not formed in a region other than the stroke center region,
When the area of the central region of the stroke is 100%, the total area of all the recesses is in the range of 30 to 50% ,
Of the region that slides with the piston skirt on the thrust side of the piston that is used in combination with the cylinder in the central region of the stroke, at least 1/4 of the region is in the cylinder radial direction of the recess than the region other than the region an area average length of small,
The average length in the cylinder axial direction of the recess is equal to or less than the length in the cylinder axial direction of the uppermost piston ring among the piston rings used ,
The average length of the concave portion in the cylinder radial direction is within a range of 0.1 to 10 μm,
The average length of the concave portion in the cylinder circumferential direction is in the range of 0.1 to 15 mm.
前記シリンダは、シリンダ本体とその内側に固着されたシリンダライナとから構成されており、前記シリンダライナの内壁面に前記複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のシリンダ。   The said cylinder is comprised from the cylinder main body and the cylinder liner fixed to the inner side, The said several recessed part is formed in the inner wall face of the said cylinder liner, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. A cylinder according to any one of the above. 前記行程中央部領域の、前記凹部が形成されていない箇所の十点平均粗さRzが4μm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のシリンダ。   5. The cylinder according to claim 1, wherein a ten-point average roughness Rz of a portion where the concave portion is not formed in the central region of the stroke is 4 μm or less. 前記シリンダが、内燃機関に用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のシリンダ。 The cylinder according to any one of claims 1 to 5, wherein the cylinder is used in an internal combustion engine .
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