JP5551541B2 - Piston of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のピストンに係り、詳しくはピストンスカート部における潤滑性の向上を実現する技術に関する。 The present invention relates to a piston of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for improving lubricity in a piston skirt portion.
レシプロ型内燃機関では、ピストンに燃焼圧力や慣性力が交番的に作用することに起因し、ピストンスカート部のスラスト側や反スラスト側で摩擦抵抗や打音が発生しやすくなる。なお、スラスト側および反スラスト側は、どちらもピストンピンの軸線と直交する側であり、スラスト側にはピストンの下降時にスラスト力が作用し、反スラスト側にはピストンの上昇時にスラスト力が作用する。 In a reciprocating type internal combustion engine, combustion resistance and inertial force act alternately on the piston, so that frictional resistance and striking noise are likely to occur on the thrust side and anti-thrust side of the piston skirt. The thrust side and the anti-thrust side are both orthogonal to the axis of the piston pin. The thrust force acts on the thrust side when the piston descends, and the thrust force acts on the anti-thrust side when the piston rises. To do.
ピストンの摩擦損失や打音を緩和するため、ピストンスカート部の横断面をピストンピンに直交するピストン軸心面上に焦点をもつ楕円に沿って形成し、このピストンスカート部の楕円度を少なくともピストンピンの側方に対峙する範囲で下方から上方にかけて変化させて真円に近づけるようにしたピストンが提案されている(特許文献1参照)。このピストンによれば、ピストンスカート部の上部が真円に近づくことによって該部の面圧が低減される一方、ピストンスカート部の下部の楕円度を大きくすることによって周方向における接触面積が小さくなって摩擦損失が減少する。 In order to reduce friction loss and hammering sound of the piston, the cross section of the piston skirt is formed along an ellipse having a focal point on the piston axial center orthogonal to the piston pin, and the ellipticity of this piston skirt is at least the piston. There has been proposed a piston which is changed from the lower side to the upper side within a range facing the side of the pin so as to approach a perfect circle (see Patent Document 1). According to this piston, when the upper part of the piston skirt part approaches a perfect circle, the surface pressure of the part is reduced, while the contact area in the circumferential direction is reduced by increasing the ellipticity of the lower part of the piston skirt part. This reduces friction loss.
特許文献1のピストンでは、ピストンスカート部の下部の楕円度が大きいことにより、以下に述べるような潤滑に係る問題が発生することがあった。すなわち、ピストンスカート部のスラスト側では、シリンダに押し付けられたピストンが上死点側から下死点側に移動する際にエンジンオイルが中央部分から側方に流れてしまい、下死点における中央部分の油膜がごく薄くなる。これにより、ピストンが下死点側から上死点側に移動する際に油膜切れが生じ、ピストンスカート部およびシリンダ内壁が摩耗しやすくなるとともに、摩擦損失も逆に増大する虞があった。
In the piston of
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ピストンスカート部における潤滑性の向上を実現した内燃機関のピストンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a piston of an internal combustion engine that realizes improved lubricity in a piston skirt portion.
本発明の第1の側面では、シリンダ(2)内を往復運動するとともに、スラスト側におけるピストンリング(4〜6)の下方にスラスト側スカート部(7)を有する内燃機関のピストン(1)であって、前記スラスト側スカート部(7)の縦断面形状は、周方向中央と周方向側方とで異なるプロフィールを有し、前記周方向中央の縦断面形状は、前記シリンダ(2)とのクリアランスが最も小さくなる中央側膨出部(11)が設けられ、当該中央側膨出部(11)から上方に向かって前記シリンダ(2)とのクリアランスが大きくなるように形成され、前記周方向側方の縦断面形状は、前記中央側膨出部(11)よりも上方に前記シリンダ(2)とのクリアランスが最も小さくなる側方側膨出部(12,13)が設けられ、当該側方側膨出部(12,13)から下方に向かって前記シリンダ(2)とのクリアランスが大きくなるように形成され、前記スラスト側スカート部(7)の前記側方側膨出部(12,13)を通る横断面形状が、当該側方側膨出部(12,13)から周方向中央に向かって前記シリンダ(2)とのクリアランスが増加するように形成される。
In the first aspect of the present invention, a piston (1) of an internal combustion engine that reciprocates in a cylinder (2) and has a thrust side skirt (7) below a piston ring (4-6) on the thrust side. The thrust-side skirt portion (7) has a vertical cross-sectional shape having different profiles at a circumferential center and a circumferential side, and the longitudinal-sectional shape at the circumferential center is different from that of the cylinder (2). A central-side bulging portion (11) having the smallest clearance is provided, and is formed so that the clearance with the cylinder (2) increases from the central-side bulging portion (11) upward, and the circumferential direction The lateral longitudinal cross-sectional shape is such that side bulging portions (12, 13) having the smallest clearance with the cylinder (2) are provided above the central bulging portion (11), and the
本発明によれば、スラスト側スカート部(7)では、ピストン(1)が上死点側から下死点側に移動する際に中央側膨出部(11)と側方側膨出部(12,13)との間にエンジンオイルが誘導され、ピストン(1)が下死点側から上死点側に移動する際に油膜切れが生じにくくなる。 According to the present invention, in the thrust side skirt portion (7), when the piston (1) moves from the top dead center side to the bottom dead center side, the central bulge portion (11) and the lateral bulge portion ( 12, 13), the engine oil is guided, and the oil film breakage hardly occurs when the piston (1) moves from the bottom dead center side to the top dead center side.
以下、図面を参照して、本発明をレシプロエンジン用のピストンに適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態の説明にあたっては、図2中の上方を上とし、左方を左とし、紙面手前側を前方とする。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a piston for a reciprocating engine will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiment, the upper side in FIG. 2 is the upper side, the left side is the left side, and the front side of the page is the front side.
≪実施形態の構成≫
図1,図2に示すように、本実施形態のピストン1は、シリンダ2に摺動自在に保持されるとともに、コネクティングロッド3を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン1には、3本のピストンリング4〜6(4,5は圧縮リング、6はオイルリング)がその上部に装着されている。ピストン1は、その前部にピストンリング4〜6の下方にスラスト側スカート部7が形成されており、ピストンピン8によってコネクティングロッド3と連結されている。
<< Configuration of Embodiment >>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
<中央側膨出部>
スラスト側スカート部7の下部には、周方向中央において、径方向に膨出する中央側膨出部11が設けられている。図3,図5に示すように、中央側膨出部11は、スラスト側スカート部7からシリンダ2の内壁面2a側に所定量(例えば、10μm程度)膨出している(すなわち、中央側膨出部11において、シリンダ2の内壁面2aとのクリアランスが減少している)。そして、スラスト側スカート部7の周方向中央では、中央側膨出部11から上方に向けてクリアランスが徐々に増大するようになっている。なお、中央側膨出部11の膨出量はごく小さいものであるが、図1〜図3,図5では模式的に描いている。
<Center side bulge>
At the lower part of the thrust
<側方側膨出部>
スラスト側スカート部7の上部(すなわち、中央側膨出部11よりもピストンリング4〜6に近い側)には、円周方向両側縁側において、径方向に膨出する左右側方側膨出部12,13が設けられている。図4,図6に示すように、左右側方側膨出部12,13も、上述した中央側膨出部11の外周面11aと同様に、スラスト側スカート部7からシリンダ2の内壁面2a側に所定量(例えば、10μm程度)膨出している(すなわち、左右側方側膨出部12,13において、シリンダ2の内壁面2aとのクリアランスが減少している)。そして、スラスト側スカート部7の周方向側方では、側方側膨出部12,13から下方に向けてクリアランスが徐々に増大するようになっている。なお、側方側膨出部12,13の膨出量はごく小さいものであるが、中央側膨出部11と同様に、図1〜図4,図6では模式的に描いている。
<Side bulge>
On the upper side of the thrust side skirt portion 7 (that is, the side closer to the
図7に示すように、中央側膨出部11と右側方側膨出部13との間は、クリアランスがその中間において若干大きくなるかたちで、滑らかに連続している。なお、中央側膨出部11と左側方側膨出部12との間も、中央側膨出部11と右側方側膨出部13との間と同様に、滑らかに連続している。
As shown in FIG. 7, the center-
≪実施形態の作用≫
エンジンの始動によってピストン1がシリンダ2で往復運動を開始し、吸入行程および膨張行程においてピストン1が上死点側から下死点側に下降すると、スラスト側スカート部7がシリンダ2の内壁面2aにスラスト力によって押し付けられる。この際、本実施形態では、図8にスマッジングで示すように、シリンダ2の内壁面2aとスラスト側スカート部7との間に存在しているエンジンオイルは、左右側方側膨出部12,13によってスラスト側スカート部7の円周方向の中央に誘導された後、中央側膨出部11の上方に保持される。そして、圧縮行程および排気行程においてピストン1が下死点側から上死点側に上昇した際に、スラスト側スカート部7の中央側膨出部11の上方に保持されていたエンジンオイルがシリンダ2の内壁面2aとスラスト側スカート部7との間に流入する。
<< Operation of Embodiment >>
When the piston starts to reciprocate in the cylinder 2 by starting the engine and the
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ピストン1の上昇時における油膜切れが効果的に抑制され、スラスト側スカート部7およびシリンダ2の内壁面2aの摩耗が起こり難くなるとともに、摩擦損失も低減させることができる。
In this embodiment, by adopting such a configuration, the oil film breakage during the ascent of the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、中央側膨出部や側方側膨出部のスラスト側スカート部からの膨出量は、エンジンオイルの性状等に応じて適宜設定可能である。その他、ピストンの具体的形状等についても、設計や製造上の都合等によって適宜変更可能である。 Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, the bulging amount from the thrust side skirt portion of the central side bulging portion or the side side bulging portion can be appropriately set according to the properties of the engine oil and the like. In addition, the specific shape and the like of the piston can be appropriately changed depending on the design and manufacturing convenience.
1 ピストン
2 シリンダ
4 ピストンリング
7 スラスト側スカート部
11 中央側膨出部
12,13 側方側膨出部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記スラスト側スカート部の縦断面形状は、周方向中央と周方向両側縁側とで異なるプロフィールを有し、
前記周方向中央の縦断面形状は、前記シリンダとのクリアランスが最も小さくなる中央側膨出部が設けられ、当該中央側膨出部からピストンリングに近い側である上方に向かって前記シリンダとのクリアランスが徐々に大きくなるように形成され、
前記周方向両側縁側の縦断面形状は、前記中央側膨出部よりも上方に前記シリンダとのクリアランスが最も小さくなる左右の側方側膨出部が設けられ、当該左右の側方側膨出部から下方に向かって前記シリンダとのクリアランスが徐々に大きくなるように形成され、
前記中央側膨出部と前記左右の側方側膨出部との間は滑らかに連続しており、
前記スラスト側スカート部の前記左右の側方側膨出部を通る横断面形状が、各側方側膨出部から周方向中央に向かって前記シリンダとのクリアランスが増加するように形成されたことを特徴とする内燃機関のピストン。 A piston of an internal combustion engine that reciprocates in a cylinder and has a thrust side skirt portion below a piston ring on the thrust side,
Vertical cross section of the thrust side skirt portion has a different profile in the circumferential direction central and circumferential both sides edge,
The longitudinal cross-sectional shape at the center in the circumferential direction is provided with a central bulging portion that provides the smallest clearance with the cylinder, and from the central bulging portion toward the upper side that is closer to the piston ring . Formed so that the clearance gradually increases,
Longitudinal sectional shape of the circumferential both side edge, said central-side protruding portion lateral side expansion clearance smallest left and right with the cylinder upwards is provided than the left and right lateral side Rise It is formed so that the clearance with the cylinder gradually increases downward from the protruding portion,
The center side bulge and the left and right side bulges are smoothly continuous,
The cross-sectional shape passing through the left and right side bulges of the thrust side skirt is formed so that the clearance from the cylinder increases from each side bulge toward the center in the circumferential direction. A piston for an internal combustion engine characterized by the above.
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