JP6642256B2 - piston - Google Patents

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JP6642256B2 JP2016095132A JP2016095132A JP6642256B2 JP 6642256 B2 JP6642256 B2 JP 6642256B2 JP 2016095132 A JP2016095132 A JP 2016095132A JP 2016095132 A JP2016095132 A JP 2016095132A JP 6642256 B2 JP6642256 B2 JP 6642256B2
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Description

本発明は、ピストンに関して、より特定的には、ピストンスカートに条痕が設けられたピストンに関するものである。   The present invention relates to a piston, and more particularly to a piston having a striation on a piston skirt.

ピストンスカートの外周面に複数の条痕を設けることで潤滑性を高めた従来のピストンが、たとえば、特開2008−232172号公報(特許文献1)、特開2011−220267号公報(特許文献2)、特開平10−103511号公報(特許文献3)に開示されている。   Conventional pistons having improved lubricity by providing a plurality of striations on the outer peripheral surface of the piston skirt are disclosed in, for example, JP-A-2008-232172 (Patent Document 1) and JP-A-2011-220267 (Patent Document 2). ), And Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-103511 (Patent Document 3).

特許文献1には、外周面に条痕が複数形成されたピストンスカートにおいて、隣り合う条痕の間に平坦面を設け、ピストンにスラスト力が働いた場合にこれを平坦面で受け止める構成が開示されている。   Patent Document 1 discloses a configuration in which, in a piston skirt having a plurality of striations formed on an outer peripheral surface, a flat surface is provided between adjacent striations, and when a thrust force acts on the piston, the flat surface receives the thrust force. Have been.

特許文献2には、シリンダボア内を往復動する際に広い摺動面積を確保するためにピストンスカートの外周面に断面円弧状の突起部が複数形成されたピストンが開示されている。   Patent Literature 2 discloses a piston in which a plurality of projections having an arc-shaped cross section are formed on the outer peripheral surface of a piston skirt in order to secure a wide sliding area when reciprocating in a cylinder bore.

特許文献3には、ピストンスカートの外周面に断面が末広がりテーパ状の周溝が多段に形成されるとともに、隣りあう周溝の間に平坦部が形成されたピストンが開示されている。   Patent Literature 3 discloses a piston in which a tapered circumferential groove having a divergent cross section is formed in multiple stages on an outer peripheral surface of a piston skirt, and a flat portion is formed between adjacent circumferential grooves.

特開2008−232172号公報JP 2008-232172 A 特開2011−220267号公報JP 2011-220267 A 特開平10−103511号公報JP-A-10-103511

シリンダボア内を往復動するピストンを備える内燃機関において、ピストンとシリンダボア壁(以下、ボア壁とも称する)との間の摺動摩擦損失が最も大きくなるタイミングは膨張行程の前半である。これは、燃焼室での燃料の爆発によりピストンが大きなスラスト荷重を受けてボア壁に押し付けられるためである。従って、膨張行程の前半、即ち、ピストン下降行程の初期においてピストンとシリンダボアの間の摺動面における摩擦力を低減することができれば、1サイクルにおける摩擦仕事を低減することができる。   In an internal combustion engine having a piston that reciprocates in a cylinder bore, the timing at which the sliding friction loss between the piston and the cylinder bore wall (hereinafter also referred to as the bore wall) becomes largest is in the first half of the expansion stroke. This is because the piston explodes in the combustion chamber and receives a large thrust load and is pressed against the bore wall. Therefore, if the frictional force on the sliding surface between the piston and the cylinder bore can be reduced in the first half of the expansion stroke, that is, in the early stage of the piston descending stroke, the friction work in one cycle can be reduced.

そこで、この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ピストン下降時の摺動摩擦損失を減少させることが可能なピストンを提供することを目的とする。   Then, this invention is made in order to solve the said subject, and an object of this invention is to provide the piston which can reduce the sliding friction loss at the time of a piston lowering.

この発明に従ったピストンは、内燃機関のシリンダボアの内面に対して潤滑油を介して摺動するピストンであって、ピストンは、ピストンスカートを有し、ピストンスカートのうち少なくともスラスト側のピストンスカートの外周面には、ピストンスカートの周方向に延びる複数の条痕が設けられており、複数の条痕は、それぞれ、ピストンの往復運動方向に沿って互いに距離を隔てて配置される2つの角部と、2つの角部の間に設けられて潤滑油を保持する潤滑油保持溝と、潤滑油保持溝のピストン上昇方向側端部に隣接配置された傾斜部と、を有し、傾斜部は、ピストンスカートの下降方向端部に近づくにつれてシリンダボアの内面から遠さかるように、2つの角部を結ぶ直線に対して0°を超え6°以下の傾斜角を有する。   The piston according to the present invention is a piston that slides on the inner surface of a cylinder bore of an internal combustion engine via lubricating oil, and the piston has a piston skirt, and at least a thrust-side piston skirt of the piston skirt. A plurality of striations extending in the circumferential direction of the piston skirt are provided on the outer peripheral surface, and the plurality of striations are two corners arranged at a distance from each other along the reciprocating motion direction of the piston. And a lubricating oil holding groove provided between the two corners to hold the lubricating oil, and an inclined portion disposed adjacent to an end of the lubricating oil holding groove on the piston ascending direction. The inclination angle is more than 0 ° and not more than 6 ° with respect to a straight line connecting the two corners so as to become farther from the inner surface of the cylinder bore as approaching the lower end of the piston skirt.

このように構成されたピストンでは、くさび効果(動圧効果)によってピストンスカートとシリンダボア壁との間の摺動摩擦損失を減少させることができる。具体的には、潤滑油保持溝には潤滑油が保持されている。ピストンが下降する際に潤滑油保持溝内の潤滑油は、傾斜部とシリンダボア壁との間に形成される狭い空間部へと流れる。その空間部に圧力が発生しピストンをシリンダボア壁から浮かせた流体潤滑状態にする。潤滑油の進入場所がくさびのような形状をしているので、この現象をくさび効果(動圧効果)という。つまり、シリンダボア壁に対するピストンスカートの傾斜部の動きを利用して潤滑油に運動エネルギーを付与し、その運動エネルギーにより、シリンダボア壁とピストンスカートとの間で流体潤滑状態を維持することが可能となる。   In the piston configured as described above, the sliding friction loss between the piston skirt and the cylinder bore wall can be reduced by the wedge effect (dynamic pressure effect). Specifically, lubricating oil is held in the lubricating oil holding groove. When the piston descends, the lubricating oil in the lubricating oil holding groove flows into a narrow space formed between the inclined portion and the cylinder bore wall. Pressure is generated in the space, and the piston is brought into a fluid lubrication state in which the piston is lifted from the cylinder bore wall. This phenomenon is called a wedge effect (dynamic pressure effect) because the location where the lubricating oil enters is shaped like a wedge. That is, kinetic energy is imparted to the lubricating oil by utilizing the movement of the inclined portion of the piston skirt with respect to the cylinder bore wall, and the kinetic energy enables the fluid lubrication state to be maintained between the cylinder bore wall and the piston skirt. .

好ましくは、傾斜角は1°以上3°以下である。この場合、動圧効果を最大にすることが可能となる。   Preferably, the inclination angle is 1 ° or more and 3 ° or less. In this case, the dynamic pressure effect can be maximized.

好ましくは、潤滑油保持溝は、断面形状が円弧形状の溝部を有する。この場合、潤滑油保持溝の断面形状が円弧形状であるため潤滑油保持溝から傾斜部へスムーズに潤滑油が流れる。なお、「円弧形状」とは、真円度/円弧の半径が10%以下であることをいう。真円度は、JIS B7451:1997の真円度測定機により測定される。   Preferably, the lubricating oil holding groove has a groove having an arc-shaped cross section. In this case, since the cross-sectional shape of the lubricating oil holding groove is an arc shape, the lubricating oil flows smoothly from the lubricating oil holding groove to the inclined portion. The “arc shape” means that the roundness / radius of the arc is 10% or less. The roundness is measured by a roundness measuring instrument of JIS B7451: 1997.

好ましくは、前記複数の条痕は連続して設けられ、1つの前記条痕の前記傾斜部のピストン上昇方向側端部に隣接して別の前記条痕の前記潤滑油保持溝が設けられる。さらに、条痕が連続して設けられるため、多くの傾斜部を形成することができる。その結果、ピストンの下降工程において、より大きな動圧効果を得ることができる。   Preferably, the plurality of streaks are provided continuously, and the lubricating oil holding groove of another streak is provided adjacent to an end of the inclined portion of the one stride in the piston ascending direction. Further, since the streaks are provided continuously, many inclined portions can be formed. As a result, a greater dynamic pressure effect can be obtained in the piston lowering step.

この発明に従えば、ピストンの下降工程でピストンのスカートで動圧効果を発生させることができる。その結果、ピストンのスカートとボア壁との間での摩擦仕事を低減することができる。   According to the present invention, a dynamic pressure effect can be generated by the piston skirt in the piston lowering process. As a result, frictional work between the piston skirt and the bore wall can be reduced.

本発明の実施の形態1に係るピストンの一部断面図を含む正面図である。FIG. 2 is a front view including a partial cross-sectional view of the piston according to Embodiment 1 of the present invention. 図1中のIIで囲んだ部分を拡大して示すピストン、およびそのピストンに対向するボア壁の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a piston enlarged and showing a portion surrounded by II in FIG. 1 and a bore wall facing the piston. 図2中の1つの条痕を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows one streak in FIG. 傾斜部の傾斜角θと、ピストンの下降時における角部による潤滑油の掻き落とし量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the inclination angle θ of the inclined portion and the amount of lubricating oil scraped off by the corner when the piston descends. 傾斜部の傾斜角θと、ピストンの下降時に傾斜部とボア壁との間で発生する動圧との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the inclination angle θ of the inclined portion and the dynamic pressure generated between the inclined portion and the bore wall when the piston descends. レシプロエンジンのクランク角とピストン速度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a crank angle and a piston speed of a reciprocating engine. レシプロエンジンの膨張工程においてピストンへ加わる力を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a force applied to a piston in an expansion process of a reciprocating engine. 実施の形態2に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a striation provided on a piston according to a second embodiment and a bore wall. 実施の形態3に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a striation provided on a piston according to a third embodiment and a bore wall. 実施の形態4に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a striation provided on a piston according to a fourth embodiment and a bore wall.

以下、本発明の各実施形態に係るピストンについて図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。また、各実施の形態を組み合わせることも可能である。   Hereinafter, a piston according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding portions in the drawings have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated. Further, it is also possible to combine the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るピストンの一部断面図を含む正面図である。図2は、図1中のIIで囲んだ部分を拡大して示すピストン、およびそのピストンに対向するボア壁の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view including a partial cross-sectional view of a piston according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a piston and a bore wall facing the piston, which are enlarged and show a portion surrounded by II in FIG.

図1で示すように、ピストン10は、ランド12およびピストンスカート14を有する。ランド12にはピストンリング溝11a,11bおよびオイルリング溝11cが設けられる。ピストン10には、ピストンピンを挿入するための貫通孔13が設けられる。ピストン10は、ディーゼルエンジン用またはガソリンエンジン用のいずれであってもよい。さらに、ピストン10は筒内に直接燃料を噴射するエンジン用、吸気ポート内で燃料を噴射するエンジン用のいずれであってもよい。図1において、ピストンスカート14に斜線を付した部分は、ピストンスカート14の断面を示す。矢印10uはピストン10の上昇方向を示す。矢印10dはピストン10の下降方向を示す。ピストン10は、シリンダボア内において、矢印10uと矢印10dで示す方向に往復運動をする。上昇方向とはピストン10が燃焼室に近づく方向であり、下降方向とは、ピストン10がクランクシャフトに近づく方向である。   As shown in FIG. 1, the piston 10 has a land 12 and a piston skirt 14. The land 12 is provided with piston ring grooves 11a and 11b and an oil ring groove 11c. The piston 10 is provided with a through hole 13 for inserting a piston pin. The piston 10 may be for a diesel engine or a gasoline engine. Further, the piston 10 may be either an engine for directly injecting fuel into a cylinder or an engine for injecting fuel in an intake port. In FIG. 1, a hatched portion of the piston skirt 14 shows a cross section of the piston skirt 14. The arrow 10u indicates the upward direction of the piston 10. The arrow 10d indicates the downward direction of the piston 10. The piston 10 reciprocates within the cylinder bore in directions indicated by arrows 10u and 10d. The upward direction is a direction in which the piston 10 approaches the combustion chamber, and the downward direction is a direction in which the piston 10 approaches the crankshaft.

図2では、仮想的に、ピストン10に対面するボア壁101を記載している。図2で示すようにピストンスカート14には、複数の条痕21が設けられる。各々の条痕21は、傾斜部26と、傾斜部26に連なる溝27とを有する。傾斜部26は図2で示す断面において、直線25に対して傾斜している。直線25は、1つの角部28と別の角部28とを結ぶ。1つの条痕21において、上側(矢印10uで示す側)に傾斜部26が位置し、下側(矢印10dで示す側)に溝27が位置している。各々の条痕21の間に角部28が位置している。   FIG. 2 virtually illustrates the bore wall 101 facing the piston 10. As shown in FIG. 2, a plurality of striations 21 are provided on the piston skirt 14. Each striation 21 has an inclined portion 26 and a groove 27 connected to the inclined portion 26. The inclined portion 26 is inclined with respect to the straight line 25 in the cross section shown in FIG. A straight line 25 connects one corner 28 to another corner 28. In one streak 21, the inclined portion 26 is located on the upper side (side indicated by the arrow 10u), and the groove 27 is located on the lower side (side indicated by the arrow 10d). A corner 28 is located between each of the striations 21.

この実施の形態では、複数の条痕21が連続して設けられている。すなわち、1つの条痕21に隣接するように別の条痕21が設けられる。しかしながら、複数の条痕21は、必ずしも連続して設けられる必要はない。ある条痕21に隣接するように条痕21以外の形状(たとえば平坦面)が設けられて、その平坦面に隣接するように別の条痕21が設けられてもよい。   In this embodiment, a plurality of striations 21 are provided continuously. That is, another streak 21 is provided adjacent to one streak 21. However, the plurality of striations 21 need not always be provided continuously. A shape (for example, a flat surface) other than the streak 21 may be provided so as to be adjacent to a certain streak 21, and another streak 21 may be provided so as to be adjacent to the flat surface.

図3は、図2中の1つの条痕を拡大して示す断面図である。図4は、傾斜部の傾斜角θと、ピストンの下降時における角部による潤滑油の掻き落とし量との関係を示すグラフである。ピストン10の下降時には、傾斜部26が中心軸10cに対してなす傾斜角θにより、角部28がボア壁101の潤滑油を掻き落とす量が変化する。傾斜角θが小さければ角部28が潤滑油を掻き落とす量は少なくなる。傾斜角θが6°以下であれば、油膜を保持できる。傾斜角θが6°を超えると、角部28によるボア壁101の潤滑油を掻き落とす量が大きくなり過ぎる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing one streak in FIG. 2 in an enlarged manner. FIG. 4 is a graph showing a relationship between the inclination angle θ of the inclined portion and the amount of lubricating oil scraped off by the corner when the piston descends. When the piston 10 descends, the amount by which the corner 28 scrapes off the lubricating oil on the bore wall 101 changes depending on the inclination angle θ formed by the inclined portion 26 with respect to the central axis 10c. If the inclination angle θ is small, the amount by which the corner portion 28 scrapes off the lubricating oil decreases. If the inclination angle θ is 6 ° or less, the oil film can be held. When the inclination angle θ exceeds 6 °, the amount by which the lubricating oil of the bore wall 101 is scraped off by the corner 28 becomes too large.

傾斜部26の下側に傾斜部26と溝27との境界部26aが設けられている。境界部26aでは、傾斜部26および溝27の傾斜が不連続に変化する。境界部26aより上側(矢印10uで示す方向側)が傾斜部26である。   A boundary 26a between the inclined portion 26 and the groove 27 is provided below the inclined portion 26. At the boundary 26a, the slopes of the slope 26 and the groove 27 change discontinuously. The slope 26 is located above the boundary 26a (in the direction indicated by the arrow 10u).

傾斜部26の下側、即ち、境界部26aの下側には断面形状が円弧形状である溝27が設けられている。円弧形状の溝27は、傾斜部26のようにピストン10が上昇する工程において、ピストン10に動圧を発生させることはないが、そもそもピストン10の上昇工程では爆発工程に起因するスラスト荷重が発生しないため動圧を発生させる必要が無い。   A groove 27 having an arc-shaped cross section is provided below the inclined portion 26, that is, below the boundary portion 26a. The arc-shaped groove 27 does not generate a dynamic pressure on the piston 10 in the process of raising the piston 10 like the inclined portion 26, but the thrust load due to the explosion process is generated in the process of raising the piston 10 in the first place. There is no need to generate dynamic pressure.

条痕21は、概円弧状の溝27と、概直線状の傾斜部26を有する。傾斜部26の上端部が下端部よりボア壁101側にあり、直線25に対してなす角度θが0°を超え6°以下である。溝27と傾斜部26が交互に繰り返される。1つの条痕21は、2つの角部28の間に設けられる。   The streak 21 has a substantially arc-shaped groove 27 and a substantially straight inclined portion 26. The upper end of the inclined portion 26 is closer to the bore wall 101 than the lower end, and the angle θ formed with the straight line 25 is more than 0 ° and 6 ° or less. The groove 27 and the inclined portion 26 are alternately repeated. One streak 21 is provided between two corners 28.

ピストン10のピストンスカート14には、ピストンスカート14の周方向(ピストンリング溝11a,11bが延びる方向に沿った方向)に延びる少なくとも1つの条痕21が設けられており、条痕21は、ピストンの往復運動方向に平行な断面において傾斜部26を有し、傾斜部26は、ピストンスカート14の下部に近づくにつれてピストン10の中心軸10cに近づくように、ピストン10の中心軸10cに対して0°を超え6°以下の傾斜角θを有する。   The piston skirt 14 of the piston 10 is provided with at least one streak 21 extending in a circumferential direction of the piston skirt 14 (a direction along a direction in which the piston ring grooves 11a and 11b extend). Has a slope 26 at a cross section parallel to the reciprocating direction of the piston 10, and the slope 26 is positioned at an angle with respect to the center axis 10c of the piston 10 so as to approach the center axis 10c of the piston 10 as approaching the lower part of the piston skirt 14. Has an inclination angle θ exceeding 6 ° and 6 ° or less.

ピストンスカート14のうち少なくともスラスト側のピストンスカート14の外周面には、ピストンスカート14の周方向に延びる複数の条痕21が設けられており、複数の条痕21は、それぞれ、ピストンの往復に沿って互いに距離を隔てて配置される2つの角部28と、2つの角部28の間に設けられて潤滑油を保持する潤滑油保持溝としての溝27と、溝27のピストン上昇方向側端部に隣接配置された傾斜部26とを有する。傾斜部26は、ピストンスカート14の下降方向端部に近づくにつれてシリンダボアの内面としてのボア壁101から遠さかるように、2つの角部28を結ぶ直線25に対して0°を超え6°以下の傾斜角θを有する。   At least on the outer peripheral surface of the piston skirt 14 on the thrust side of the piston skirt 14, a plurality of striations 21 extending in the circumferential direction of the piston skirt 14 are provided. Two corners 28 arranged at a distance from each other along the groove, a groove 27 provided between the two corners 28 as a lubricating oil holding groove for holding lubricating oil, and a piston ascending direction side of the groove 27 And an inclined portion 26 disposed adjacent to the end. The inclined portion 26 is more than 0 ° and not more than 6 ° with respect to the straight line 25 connecting the two corners 28 so as to be further away from the bore wall 101 as the inner surface of the cylinder bore as approaching the lower end of the piston skirt 14. Of the inclination angle θ.

図5は、傾斜部の傾斜角θと、ピストンの下降時に傾斜部とボア壁との間で発生する動圧との関係を示すグラフである。図5で示すように傾斜部26の傾斜角θを変化させると、傾斜部26で発生する動圧が変化する。傾斜角θが0°を超え6°以下であれば十分な動圧が発生していることが分かる。傾斜角θが1°以上3°以下であれば、より大きな動圧が発生することが分かる。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the inclination angle θ of the inclined portion and the dynamic pressure generated between the inclined portion and the bore wall when the piston descends. As shown in FIG. 5, when the inclination angle θ of the inclined portion 26 is changed, the dynamic pressure generated in the inclined portion 26 changes. If the inclination angle θ is more than 0 ° and not more than 6 °, it is understood that sufficient dynamic pressure is generated. It can be seen that when the inclination angle θ is 1 ° or more and 3 ° or less, a larger dynamic pressure is generated.

図6は、レシプロエンジンのクランク角とピストン速度との関係を示すグラフである。図7は、レシプロエンジンの膨張工程においてピストンへ加わる力を示す模式図である。図6および図7で示すように、クランク角に応じてピストン10の速度は変化する。ピストン10はシリンダ101内で上下運動(往復運動)をする。ピストン10の貫通孔13にピストンピン15が挿入されている。ピストンピン15には、コネクティングロッド16が回動可能に取り付けられている。コネクティングロッド16は、ベアリング17aによりクランクシャフト17bに接続されている。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the crank angle and the piston speed of the reciprocating engine. FIG. 7 is a schematic diagram showing a force applied to a piston in an expansion process of the reciprocating engine. As shown in FIGS. 6 and 7, the speed of the piston 10 changes according to the crank angle. The piston 10 moves up and down (reciprocating motion) within the cylinder 101. A piston pin 15 is inserted into a through hole 13 of the piston 10. A connecting rod 16 is rotatably attached to the piston pin 15. The connecting rod 16 is connected to the crankshaft 17b by a bearing 17a.

図6のクランク角が0°のときはピストン10は上死点に位置している。膨張行程(クランク角が0°以降)では、ピストン10は、矢印10aで示す方向から力を受けて下方向に押し下げられる。その際、コネクティングロッド16から矢印13aで示す方向の反力を受けるこの反力は矢印13bで示す第一成分と、矢印13cで示す第二成分とに分解される。第一成分の作用によりピストン10はスラスト側へ押し付けられる。さらに下降時には矢印10rで示す方向に回動する。   When the crank angle in FIG. 6 is 0 °, the piston 10 is located at the top dead center. In the expansion stroke (when the crank angle is 0 ° or later), the piston 10 is pushed downward by receiving a force from the direction indicated by the arrow 10a. At this time, this reaction force, which receives a reaction force in the direction indicated by arrow 13a from the connecting rod 16, is decomposed into a first component indicated by arrow 13b and a second component indicated by arrow 13c. The piston 10 is pressed toward the thrust by the action of the first component. Further, when it descends, it rotates in the direction shown by arrow 10r.

図2および図3の傾斜部26を設けることで、ピストン10が下方向に移動したときに図5で示す動圧が傾斜部26とボア壁101との間で発生する。その結果、ピストン10とボア壁101との間で流体潤滑が維持されるため、境界潤滑となった場合と比較して摩擦力が低下する。これにより燃費を向上させることができる。   By providing the inclined portion 26 in FIGS. 2 and 3, when the piston 10 moves downward, the dynamic pressure shown in FIG. 5 is generated between the inclined portion 26 and the bore wall 101. As a result, the fluid lubrication is maintained between the piston 10 and the bore wall 101, so that the frictional force is reduced as compared with the case where boundary lubrication is performed. Thereby, fuel efficiency can be improved.

より具体的には、溝27は潤滑油を保持し焼き付きを防止する。傾斜部26を設けることにより、ピストン10が下降工程に差し掛かった際に、傾斜部26とボア壁101との間にくさび効果で動圧を発生させる。そのため、傾斜部26を持たないピストンと比較して、下降工程開始時において短時間でピストンスカート14の潤滑状態を境界潤滑から流体潤滑に移行させることができる。その結果、摩擦仕事を低減できる。   More specifically, the groove 27 holds the lubricating oil and prevents seizure. By providing the inclined portion 26, when the piston 10 approaches the lowering step, a dynamic pressure is generated between the inclined portion 26 and the bore wall 101 by a wedge effect. Therefore, the lubricating state of the piston skirt 14 can be shifted from boundary lubrication to fluid lubrication in a short time at the start of the descending step, as compared with a piston having no inclined portion 26. As a result, friction work can be reduced.

膨張行程では、ピストン10は図5のように燃焼室の爆発圧力(矢印10a)を受けて下方に押し下げられる。その際にコネクティングロッド16から受ける反力のスラスト成分(矢印13b)により、ピストンは右回り(矢印10r)に回りながらスラスト側に押し付けられる。押し付けられた状態で下降するため、膨張行程では他の行程より大きな摩擦が発生しやすい。しかしながら、傾斜部26での動圧効果により、摩擦の発生を抑制することができる。また、ピストンの速度は、図6のクランク角0°の上死点で0であり、そこから加速する。上死点近傍では速度が遅い状態で大きなスラスト荷重を受けるため、ピストンスカート14とボア壁101の油膜が薄くなり、境界潤滑になりやすい。傾斜部26での動圧効果により、早期に境界潤滑から流体潤滑へ移行させることができる。   In the expansion stroke, the piston 10 is pushed downward by receiving the explosion pressure (arrow 10a) of the combustion chamber as shown in FIG. At this time, the thrust component (arrow 13b) of the reaction force received from the connecting rod 16 pushes the piston toward the thrust while rotating clockwise (arrow 10r). Since it descends while being pressed, greater friction is more likely to occur in the expansion stroke than in other strokes. However, the generation of friction can be suppressed by the dynamic pressure effect in the inclined portion 26. Further, the speed of the piston is 0 at the top dead center of the crank angle of 0 ° in FIG. 6 and accelerates from there. Since a large thrust load is applied near the top dead center at a low speed, the oil film on the piston skirt 14 and the bore wall 101 becomes thin, and boundary lubrication tends to occur. The transition from boundary lubrication to fluid lubrication can be achieved early due to the dynamic pressure effect at the inclined portion 26.

つまり、上記の構成を採用することで従来のピストンよりも短時間でピストンスカート14の潤滑状態を境界潤滑から流体潤滑に移行させることができる。その結果、摩擦仕事(損失)が低減され、熱効率向上、燃費低減、出力およびトルク向上を図ることができる。   In other words, by employing the above configuration, the lubrication state of the piston skirt 14 can be shifted from boundary lubrication to fluid lubrication in a shorter time than in a conventional piston. As a result, frictional work (loss) is reduced, and it is possible to improve thermal efficiency, reduce fuel consumption, and improve output and torque.

また、信頼性面でも、ピストンスカート14の摩耗低減、ボア壁101の摩耗低減の効果を奏することができる。   Further, in terms of reliability, the effect of reducing the wear of the piston skirt 14 and the wear of the bore wall 101 can be obtained.

(実施の形態2)
図8は、実施の形態2に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。図8で示すように、実施の形態2に従ったピストン10のピストンスカート14では、図8のピストンの往復運動方向に平行な断面において傾斜部126が曲線で構成されており、溝27と傾斜部126との境界部126aは変曲点となっている。境界部126aの前後において、傾斜部126および溝127の傾斜が連続的に変化する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing striations provided on a piston according to the second embodiment and a bore wall. As shown in FIG. 8, in the piston skirt 14 of the piston 10 according to the second embodiment, the inclined portion 126 has a curved section in a cross section parallel to the reciprocating direction of the piston in FIG. A boundary 126a with the part 126 is an inflection point. Before and after the boundary part 126a, the inclination of the inclined part 126 and the groove 127 changes continuously.

境界部126aから上側(矢印10u側)が傾斜部126であり、傾斜部126のどの部分においても直線25に対する傾斜角θは0°を超え6°以下である。このように構成されたピストン10でも、実施の形態1のピストン10と同様の効果がある。   The upper side (the side of the arrow 10u) from the boundary 126a is the inclined portion 126, and the inclination angle θ of the inclined portion 126 with respect to the straight line 25 is more than 0 ° and 6 ° or less. The piston 10 configured as described above has the same effect as the piston 10 of the first embodiment.

(実施の形態3)
図9は、実施の形態3に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。図9で示すように、実施の形態3に従ったピストン10のピストンスカート14は、図9のピストンの往復運動方向に平行な断面において傾斜部26が直線部分を有する。傾斜部26と溝27の境界部26aは滑らかに傾斜している。すなわち、傾斜部26から溝27へ遷移する部分において傾斜部26および溝27の傾斜が連続的に変化する。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing striations provided on a piston according to Embodiment 3 and a bore wall. As shown in FIG. 9, the piston skirt 14 of the piston 10 according to the third embodiment has a straight portion with an inclined portion 26 in a cross section parallel to the reciprocating direction of the piston in FIG. The boundary 26a between the inclined portion 26 and the groove 27 is smoothly inclined. That is, at the transition from the inclined portion 26 to the groove 27, the inclination of the inclined portion 26 and the groove 27 continuously changes.

境界部126aから上側(矢印10u側)が傾斜部126であり、傾斜部126のどの部分においても直線25に対する傾斜角θは0°を超え6°以下である。このように構成されたピストン10でも、実施の形態1のピストン10と同様の効果がある。   The upper side (the side of the arrow 10u) from the boundary 126a is the inclined portion 126, and the inclination angle θ of the inclined portion 126 with respect to the straight line 25 is more than 0 ° and 6 ° or less. The piston 10 configured as described above has the same effect as the piston 10 of the first embodiment.

(実施の形態4)
図10は、実施の形態4に従ったピストンに設けられた条痕と、ボア壁とを示す断面図である。図10で示すように、実施の形態4に従ったピストン10のピストンスカート14は、図10のピストンの往復運動方向に平行な断面において溝27が直線部分を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing striations provided on a piston according to Embodiment 4 and a bore wall. As shown in FIG. 10, the piston skirt 14 of the piston 10 according to the fourth embodiment has a groove 27 having a straight portion in a cross section parallel to the reciprocating direction of the piston in FIG.

境界部126aから上側(矢印10u側)が傾斜部126であり、傾斜部126のどの部分においても直線25に対する傾斜角θは0°を超え6°以下である。境界部26aから溝27の直線部分が開始する。このように構成されたピストン10でも、実施の形態1のピストン10と同様の効果がある。   The upper side (the side of the arrow 10u) from the boundary 126a is the inclined portion 126, and the inclination angle θ of the inclined portion 126 with respect to the straight line 25 is more than 0 ° and 6 ° or less. The straight portion of the groove 27 starts from the boundary 26a. The piston 10 configured as described above has the same effect as the piston 10 of the first embodiment.

上記の実施の形態1から4の少なくとも2つの条痕を組み合わせてピストンスカート14を構成することも可能である。   It is also possible to configure the piston skirt 14 by combining at least two striations of the first to fourth embodiments.

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments have been described above, the above disclosure is illustrative in all aspects and is not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the appended claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the appended claims.

この発明は、たとえば、車両に搭載される内燃機関の分野において用いることができる。   The present invention can be used, for example, in the field of an internal combustion engine mounted on a vehicle.

10 ピストン、10c 中心軸、11a,11b ピストンリング溝、11c オイルリング溝、12 ランド、13 貫通孔、14 ピストンスカート、15 ピストンピン、16 コネクティングロッド、17a ベアリング、17b クランクシャフト、21 条痕、25 直線、26,126 傾斜部、26a,126a 境界部、27 溝、28 角部、101 ボア壁。   Reference Signs List 10 piston, 10c central shaft, 11a, 11b piston ring groove, 11c oil ring groove, 12 land, 13 through hole, 14 piston skirt, 15 piston pin, 16 connecting rod, 17a bearing, 17b crankshaft, 21 streak, 25 Straight line, 26, 126 slope, 26a, 126a boundary, 27 groove, 28 corner, 101 bore wall.

Claims (3)

内燃機関のシリンダボアの内面に対して潤滑油を介して摺動するピストンであって、
前記ピストンは、ピストンスカートを有し、
前記ピストンスカートのうち少なくともスラスト側の前記ピストンスカートの外周面には、前記ピストンスカートの周方向に延びる複数の条痕が設けられており、
前記複数の条痕は、それぞれ、前記ピストンの往復運動方向に沿って互いに距離を隔てて配置される2つの角部と、前記2つの角部の間に設けられて潤滑油を保持する潤滑油保持溝と、前記潤滑油保持溝の前記ピストン上昇方向側端部に隣接配置された傾斜部と、前記潤滑油保持溝および前記傾斜部の傾斜が不連続に変化する境界部とを有し、
前記傾斜部は、前記ピストンスカートの下降方向端部に近づくにつれてシリンダボアの内面から遠さかるように、前記2つの角部を結ぶ直線に対して0°を超え6°以下の傾斜角を有し、
前記潤滑油保持溝は、断面形状が円弧形状の溝部を有する、ピストン。
A piston that slides on the inner surface of a cylinder bore of an internal combustion engine via lubricating oil,
The piston has a piston skirt,
At least an outer peripheral surface of the piston skirt on the thrust side of the piston skirt is provided with a plurality of striations extending in a circumferential direction of the piston skirt,
The plurality of striations are respectively provided at two corners spaced apart from each other along a reciprocating direction of the piston, and a lubricating oil provided between the two corners to hold lubricating oil A retaining groove, an inclined portion disposed adjacent to the piston rising direction side end of the lubricating oil retaining groove, and a boundary portion in which the inclination of the lubricating oil retaining groove and the inclined portion changes discontinuously ,
The inclined portion, the so mow remoteness from the inner surface of the cylinder bore as the piston approaches the downward direction end portion of the skirt, have a tilt angle of 6 ° or less than 0 ° but with respect to a straight line connecting the two corners ,
The piston, wherein the lubricating oil holding groove has a groove having a circular cross section .
前記傾斜角は1°以上3°以下である、請求項1に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the inclination angle is 1 ° or more and 3 ° or less. 前記複数の条痕は連続して設けられ、1つの前記条痕の前記傾斜部の前記ピストン上昇方向側端部に隣接して別の前記条痕の前記潤滑油保持溝が設けられる、請求項1または請求項2に記載のピストン。   The plurality of streaks are provided continuously, and the lubricating oil holding groove of another streak is provided adjacent to an end of the inclined portion of the one stride in the piston ascending direction. A piston according to claim 1 or claim 2.
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