JP7015470B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダ壁の内部を往復動可能に構成される内燃機関用ピストンに関する。

自動車等の車両に用いられるレシプロエンジン等の内燃機関においては、その稼働時にピストンがシリンダ壁の軸線方向に沿って往復するので、ピストンをシリンダ壁に対して滑らかに摺動させるための技術が用いられる。かかる技術に関連して、ピストンが、その往復方向にてシリンダヘッドと向かい合うピストンヘッドと、ピストンの往復方向にてピストンヘッドに対してシリンダヘッドと反対側で、ピストンの径方向に互いに対向するように配置される２つのスカートとを有することがある。このようなスカートの外周面上に樹脂被膜層が形成される。

さらに、ピストンをシリンダ壁に対して滑らかに摺動させるべく、ピストンとシリンダ壁との間に潤滑油が供給され、かかる潤滑油をスカートの外周面上で効率的に保持することも重要となる。このような効率的な潤滑油の保持に関するピストンの一例としては、樽状に形成されたピストンのスカートの摺動面に樹脂被膜層を形成し、複数の凹部を樹脂被膜層に形成し、かつ複数の凹部を一定の間隔で連続するように行列状に配置したものが挙げられる。（例えば、特許文献１を参照。）

特開２００９－５２４５０号公報

しかしながら、上述したピストンの一例のように、樹脂被膜層の複数の凹部を単に一定の間隔で連続するように行列状に配置したに過ぎない場合、スカートの外周面上にて、過剰な潤滑油を保持した油膜、すなわち、過剰な油膜が凹部によって部分的に発生するおそれがある。過剰な油膜はピストンとシリンダ壁との間の摩擦抵抗を増加させるので問題である。

上記実情を鑑みると、内燃機関のピストンにおいては、ピストンのスカートの外周面上に油膜を適切に形成することが望まれる。

課題を解決するために、一態様に係る内燃機関用ピストンは、内燃機関のシリンダ壁のシリンダ中心軸線に沿って配置されるピストン中心軸線を有し、かつ前記シリンダ壁の内部でピストン中心軸線方向に上下動可能となるように構成される内燃機関用ピストンであって、ピストン径方向にて互いに対向するように配置される２つのスカートを備え、各スカートが、前記シリンダ壁と向かい合う外周面を有し、前記外周面が、ピストン径方向にて、前記スカートのピストン周方向の中心又は中央領域から前記スカートのピストン周方向の両側縁に向かうに従って、前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、各スカートが、上側領域と、該上側領域に対して前記ピストン下方に隣接する胴体領域と、該胴体領域に対して前記ピストン下方に隣接する下側領域とを有し、前記外周面が、前記上側領域にて、ピストン上方からピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を増加させるように形成され、前記胴体領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方にわたって前記ピストン中心軸線との距離を略一定にするように形成され、かつ前記下側領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、樹脂を用いて構成される被膜層が前記外周面上に形成され、前記被膜層が、該被膜層を凹ませるか又は貫通すると共に粒状に形成される複数の粒状部と、前記被膜層を凹ませるか又は貫通すると共にピストン上下方向に沿って配置され、かつ互いにピストン上下方向に間隔を空けている上側及び下側スリットを有する２つのスリット対とを含み、前記被膜層が、前記内燃機関の稼働状態にて前記シリンダ壁と接触する接触部を含み、前記複数の粒状部が前記接触部に配置され、前記２つのスリット対が、それぞれ前記接触部に対してピストン周方向の両側に配置され、前記接触部が、前記複数の粒状部を前記ピストン上方及び下方にそれぞれ分配するように、前記接触部の前記ピストン上下方向の中央位置に略一致する下端位置と、前記中央位置から前記ピストン上方に離れた上端位置との間にて平滑に形成される平滑部を有し、前記平滑部は、前記平滑部に対して前記ピストン上方又は下方において隣接する前記粒状部間の前記ピストン上下方向の最大距離よりも大きな距離で形成され、各スリット対の上側及び下側スリットが、それぞれ、前記平滑部に対して前記ピストン上方及び下方に位置し、かつ前記ピストン上下方向に並んでいる。
課題を解決するために、他の一態様に係る内燃機関用ピストンは、内燃機関のシリンダ壁のシリンダ中心軸線に沿って配置されるピストン中心軸線を有し、かつ前記シリンダ壁の内部でピストン中心軸線方向に上下動可能となるように構成される内燃機関用ピストンであって、ピストン径方向にて互いに対向するように配置される２つのスカートを備え、各スカートが、前記シリンダ壁と向かい合う外周面を有し、前記外周面が、ピストン径方向にて、前記スカートのピストン周方向の中心又は中央領域から前記スカートのピストン周方向の両側縁に向かうに従って、前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、各スカートが、上側領域と、該上側領域に対して前記ピストン下方に隣接する胴体領域と、該胴体領域に対して前記ピストン下方に隣接する下側領域とを有し、前記外周面が、前記上側領域にて、ピストン上方からピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を増加させるように形成され、前記胴体領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方にわたって前記ピストン中心軸線との距離を略一定にするように形成され、かつ前記下側領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、樹脂を用いて構成される被膜層が前記外周面上に形成され、前記被膜層が、該被膜層を凹ませるか又は貫通すると共に粒状に形成される複数の粒状部と、前記被膜層を凹ませるか又は貫通すると共にピストン上下方向に沿って配置され、かつ互いにピストン上下方向に間隔を空けている上側及び下側スリットを有する２つのスリット対とを含み、前記被膜層が、前記内燃機関の稼働状態にて前記シリンダ壁と接触する接触部を含み、前記複数の粒状部が前記接触部に配置され、前記２つのスリット対が、それぞれ前記接触部に対してピストン周方向の両側に配置され、すべての前記粒状部が前記接触部の中心区域に配置され、前記接触部の外周縁をそれに沿って八角形状に形成された仮想外周縁によって定義した場合にて、前記中心区域が、前記ピストン周方向にて、前記ピストン上下方向にて互いに対向する前記仮想外周縁の上端辺及び下端辺の一方に対応する範囲を占め、かつ前記ピストン上下方向にて、前記ピストン周方向にて互いに対向する前記仮想外周縁の両側端辺の一方に対応する範囲を占める。

一態様に係る内燃機関用ピストンにおいては、ピストンのスカートの外周面上に油膜を適切に形成することができる。

第１実施形態に係るピストン、ピストンピン、コネクティングロッド、及びシリンダ壁を、部分的にシリンダ壁を縦断面視した状態で概略的に示す側面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 第１実施形態に係るピストンを概略的に示す正面図である。 図３のＢ－Ｂ線断面図である。 第１実施形態に係るピストンを概略的に示す側面図である。 第１実施形態に係る粒状部の拡大図である。 第２実施形態に係るピストンを概略的に示す正面図である。 第３実施形態に係るピストンを概略的に示す正面図である。

第１～第３実施形態に係る内燃機関用ピストン（以下、必要に応じて、単に「ピストン」という）について説明する。かかるピストンは、気筒のシリンダ壁の内部を往復動するものであり、ピストンは、車両のレシプロエンジン等の内燃機関に用いられる。以下においては、このような内燃機関のうち１つの気筒の内部を往復動するピストンについて説明する。かかる内燃機関は、単気筒型及び多気筒型のいずれであってもよい。なお、図１～図８は、内燃機関の非稼働状態のピストンを示す。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るピストンについて説明する。図１及び図２に示すように、ピストン１は、シリンダ壁Ｃの中心軸線（シリンダ中心軸線）ｃ１に沿って配置されるピストン中心軸線Ｌを有する。かかるピストン１は、シリンダ壁Ｃの内部でピストン中心軸線Ｌに沿った方向（以下、「ピストン中心軸線方向」という）に往復動可能に構成される。さらに、図１に示すように、ピストン１は、ピストンピンＰを用いてコネクティングロッドＲに取り付けられる。

本願明細書においては、ピストン中心軸線方向のうちシリンダヘッド（図示せず）側を、上方（以下、必要に応じて、「ピストン上方」という）と定義し、かつピストン中心軸線方向のうちシリンダヘッド（図示せず）とは反対側を、下方（以下、必要に応じて、「ピストン下方」という）と定義する。この場合、ピストン１はシリンダ壁Ｃの内部で上下方向に往復動可能であると定義することとなる。なお、図１～図５、図７、及び図８においては、ピストン上方を矢印Ｕにより示し、ピストン下方を矢印Ｄにより示す。

図１～図５に示すように、ピストン１は、その上端に位置するピストンヘッド２を有する。図１及び図３～図５に示すように、ピストンヘッド２の外周部２ａはシリンダ壁Ｃに対応して形成される。かかる外周部２ａは、ピストン１の径方向（以下、「ピストン径方向」という）にてシリンダ壁Ｃに向き合う。さらに、ピストン１は、ピストンヘッド２に対してピストン下方に配置される２つのスカート３を有する。２つのスカート３は、ピストン径方向にて互いに対向するように配置される。以下、これら２つのスカート３の対向方向を、スカート対向方向（矢印Ｘにより示す）と呼ぶ。２つのスカート３は実質的に同様に構成される。なお、２つのスカートを互いに異なるように構成することも可能である。

ピストン１はまた、ピストンピンＰを取り付けるように構成される２つのピンボス４を有する。２つのピンボス４は、ピストン径方向にて互いに対向するように配置される。以下、これら２つのピンボス４の対向方向を、ボス対向方向と呼ぶ。ボス対向方向は、ピストン径方向のうち、スカート対向方向と略直交するスカート直交方向（矢印Ｙにより示す）に略一致する。各ピンボス４は、ピストン１の周方向（以下、「ピストン周方向」という）にて各スカート３と間隔を空けて位置する。

各ピンボス４には、ピストンピンＰを挿入可能とするようにボス対向方向に貫通する貫通孔４ａが形成される。特に明確に図示はしないが、コネクティングロッドＲは、ピストンピンＰの長手方向の中間部をコネクティングロッドＲの貫通孔（図示せず）に挿入し、かつピストンピンＰの長手方向の両端部をそれぞれ２つのピンボス４の貫通孔に挿入した状態で、ピストン１に取り付けられる。

図１及び図３～図５に示すように、ピストン１はまた、ピストン周方向にて互いに間隔を空けて配置される４つのサイドウォール５を有する。サイドウォール５は、ピストン周方向にてスカート３とピンボス４とを連結する。

内燃機関の稼働状態では、図１に示すように、ピストンヘッド２に対して、上方から下方に向かう燃焼圧（矢印Ｆ１により示す）が加えられ、その後、ピストンヘッド２に加えられた燃焼圧に基づく荷重が、ピンボス４及びサイドウォール５を経由してスカート３に伝わる。さらに、スカート３に伝わった荷重に基づく側圧（矢印Ｆ２により示す）によって、スカート３がピストン径方向に拡大する。以下においては、内燃機関の稼働状態及び非稼働状態を特定しない限り、非稼働状態のピストン１の構成を説明する。

［スカートの詳細について］
スカート３の詳細について説明する。図１及び図３～図５に示すように、各スカート３は、ピストン径方向にてシリンダ壁Ｃと向き合う外周面３ａを有する。スカート３はまた、その周方向中心３ｂからその周方向両側に向かう一定の範囲を占める中央領域１１と、それぞれ中央領域１１からピストン周方向の両側縁３ｃに向かって延びる２つの側方領域１２とを有する。中央領域１１及び２つの側方領域１２は、スカート３をピストン周方向に区分した領域となっている。

スカート３はまた、ピストンヘッド２に対してピストン下方に位置する上側領域１３と、この上側領域１３に対してピストン下方に隣接する胴体領域１４と、この胴体領域１４に対してピストン下方に隣接する下側領域１５とを有する。上側、胴体、及び下側領域１３～１５は、スカート３をピストン上下方向に区分した領域となっている。

かかるスカート３のピストン周方向の形状について、図４を参照すると、スカート３の外周面３ａは、中央領域１１からピストン周方向に沿ってスカート３の両側縁３ｃに向かうに従って、スカート３の外周面３ａ及びピストン中心軸線Ｌ間のスカート対向方向の距離ｓ１を減少させるように形成される。言い換えれば、外周面３ａは、２つの側方領域１２にて、それぞれスカート直交方向にて中央領域１１のピストン周方向の両端からスカート３の両側縁３ｃに向かうに従ってピストン中心軸線Ｌとの距離ｓ２を減少させるように形成される。外周面３ａは、中央領域１１にて、スカート直交方向にて略直線状に延びる略平坦形状に形成される。しかしながら、スカートの外周面は、スカートの周方向中心からスカートの両側縁に向かうに従ってピストン中心軸線との距離を減少させるように形成されてもよい。

さらに、スカート３の両側縁３ｃは、ピストン上方から下方に向かうに従って、スカート３のピストン周方向の長さを増加させるように傾斜するとよい。なお、スカートの両側縁は、ピストン上下方向に略直線状に延びるように形成することもできる。

スカート３のピストン上下方向の形状については、図５を参照すると、外周面３ａが、上側領域１３にて、ピストン上方から下方に向かうに従ってピストン中心軸線Ｌとの距離ｔ１を増加させるように形成される。外周面３ａは、胴体領域１４にて、ピストン上方から下方にわたってピストン中心軸線Ｌとの距離ｔ２を略一定にするように形成される。なお、ここで言う「距離ｔ２を略一定にする」ことは、距離ｔ２が一定又は等しくなる場合と、距離ｔ２がバラツキ、誤差、熱膨張、経年変化等に起因して変化する場合と、距離ｔ２が、後述するように内燃機関の稼働状態でシリンダ壁Ｃと接触する被膜層１６の接触部１９をもたらすことを可能とする接触可能幅内で変化する場合とを含む。例えば、かかる接触可能幅は、約０．５μｍ（マイクロメートル）以上、かつ約２．０μｍ以下とすることができるが、接触可能幅は、これに限定されない。そして、外周面３ａは、下側領域１５にて、ピストン上方から下方に向かうに従ってピストン中心軸線Ｌとの距離ｔ３を減少させるように形成される。

次に、図３～図５に示すように、スカート３の外周面３ａ上には被膜層１６が形成される。被膜層１６は、例えば、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のような低い摩擦抵抗性及び高い耐熱性を有する樹脂材料を用いて構成される。なお、被膜層は、低い摩擦抵抗性及び高い耐熱性を有する樹脂材料と、例えば、二硫化モリブデン等のような固体潤滑剤とを用いて構成することもできる。

図３に示すように、スカート３の外周面３ａ上の被膜層１６は、粒状に形成される複数の粒状部１７を有する。複数の粒状部１７は、被膜層１６を凹ませるか又は貫通するように形成される。複数の粒状部１７は、いわゆるテクスチャとなっている。このような複数の粒状部１７は、互いに同一の形状、大きさ、及び深さを有する。しかしながら、複数の粒状部のうち一部が、これらのうち別の一部とは異なる形状、大きさ、及び深さの少なくとも１つを有してもよい。

図６に示すように、特に、粒状部１７は細長い粒状に形成されるとよい。かかる粒状部１７の長手方向を縦方向と定義し、かつ粒状部１７の長手方向に略直交する方向を横方向と定義した場合、粒状部１７における横方向の最大長さｍ１に対する縦方向の最大長さｍ２の縦横比ｍ２／ｍ１は、約１よりも大きく、かつ約２以下であるとよい。例えば、粒状部１７は、略円形状に形成された中央区域１７ａと、それぞれ中央区域１７ａから粒状部１７の縦方向の両側に突出する２つの突出区域１７ｂとを有するとよい。しかしながら、粒状部が細長い粒状に形成されずに、上記縦横比が約１であってもよい。また、上記縦横比が約２よりも大きくてもよい。

さらに、図３に示すように、被膜層１６は、互いにピストン上下方向に間隔を空けた上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂを有する２つのスリット対１８を含む。上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂは、被膜層１６を凹ませるか又は貫通するように形成され、かつピストン上下方向に沿って位置する。特に、かかる上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂは、ピストン上下方向に沿って略直線状に延びるとよい。なお、上側及び下側スリットの少なくとも一方は、ピストン上下方向に対して傾斜した状態で略直線状に延びてもよい。

上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂの長手方向の最大長さｎ１，ｎ２は、粒状部１７の縦方向の最大長さｍ２よりも大きくなっているとよい。下側スリット１８ｂの長手方向の最大長さｎ２は、上側スリット１８ａの長手方向の最大長さｎ１よりも大きいとよい。しかしながら、下側スリットの長手方向の最大長さは、上側スリットの長手方向の最大長さ以下とすることもできる。

さらに、スカート３の被膜層１６は、内燃機関の稼働状態でシリンダ壁Ｃと接触する接触部１９（図３にて仮想線により示す）を含む。なお、本実施形態では、接触部１９の外周縁を、それに沿って略八角形状に形成された仮想外周縁１９ａによって定義する。被膜層１６はまた、内燃機関の稼働状態でシリンダ壁Ｃと間隔を空けているクリアランス部２０を含む。クリアランス部２０は、スカート３の外周面３ａ内で接触部１９の周囲に位置する。さらに、クリアランス部２０は、スカート３の外周面３ａ内で接触部１９を囲むように位置するとよい。

［被膜層の接触部及びクリアランス部の詳細について］
図３～図５を参照して、被膜層１６の接触部１９及びクリアランス部２０の詳細について説明する。被膜層１６のピストン周方向の形状について、内燃機関の稼働状態で、被膜層１６は、中央領域１１と、２つの側方領域１２におけるスカート３の周方向中心３ｂ側の部分とにおいてシリンダ壁Ｃに接触するようになっている。接触部１９は、ピストン周方向にて、このような中央領域１１と、２つの側方領域１２におけるスカート３の周方向中心３ｂ側の部分とに対応して位置する。その一方で、内燃機関の稼働状態で、被膜層１６は、２つの側方領域１２におけるスカート３の両側縁３ｃ側の部分にてシリンダ壁Ｃに接触しないようになっている。クリアランス部２０のピストン径方向の両側方区域２０ａは、それぞれ、このような２つの側方領域１２におけるスカート３の両側縁３ｃ側の部分に対応して位置する。

被膜層１６のピストン上下方向の形状について、内燃機関の稼働状態では、被膜層１６は、上側領域１３のピストン上下方向の下側部分と、胴体領域１４と、下側領域１５のピストン上下方向の上側部分とでシリンダ壁Ｃに接触するようになっている。接触部１９は、ピストン上下方向にて、このような上側領域１３のピストン上下方向の下側部分と、胴体領域１４と、下側領域１５のピストン上下方向の上側部分とに対応して位置する。さらに、被膜層１６は、上側領域１３のピストン上下方向の上側部分と、下側領域１５のピストン上下方向の下側部分とでシリンダ壁Ｃに接触しないようになっている。クリアランス部２０のピストン上下方向の上側区域２０ｂと下側区域２０ｃとは、それぞれ、上側領域１３におけるピストン上下方向の上側部分と下側領域１５における上下方向の下側部分とに対応して位置する。

このような被膜層１６の接触部１９は、スカート３の外周面３ａ内で略円形、略楕円形、又は略八角形状に形成されるとよい。

［粒状部及びスリット対の配置について］
粒状部１７及びスリット対１８の配置について説明する。図３に示すように、各スカート３において、複数の粒状部１７は被膜層１６の接触部１９に配置される。特に、すべての粒状部１７が接触部１９に配置されるとよい。２つのスリット対１８は、それぞれ、接触部１９に対してピストン周方向の両側に配置される。具体的には、２つのスリット対１８は、それぞれ、クリアランス部２０の両側方区域２０ａに配置される。

被膜層１６は、平滑に形成される平滑部２１を有する。平滑部２１のピストン上下方向の下端位置は、接触部１９のピストン上下方向の中央位置（図３にて一点鎖線Ｗ１により示す）に略一致する。平滑部２１のピストン上下方向の上端位置は、この中央位置からピストン上方に所定の距離ｅ離れた位置（図３にて一点鎖線Ｗ２により示す）に略一致する。所定の距離ｅは、隣接する粒状部１７間のピストン上下方向の最大距離よりも大きくなっているとよい。また、平滑部２１は、スカート３の胴体領域１４内に位置するとよい。

各スカート３において、複数の粒状部１７は、平滑部２１に対してピストン上方及び下方にそれぞれ分配される。すべての粒状部１７は、平滑部２１を除いて、ピストン上下方向及びピストン周方向に沿って交差する略十字形状のテクスチャ領域を成すように分配される。略十字形状のテクスチャ領域におけるピストン上下方向の上端辺及び下端辺は、それぞれ、ピストン上下方向に対向する略八角形状の仮想外周縁１９ａの上端辺１９ａ１及び下端辺１９ａ２に対応し、かつ略十字形状のテクスチャ領域におけるピストン周方向の両側端辺は、それぞれ、ピストン周方向に対向する略八角形状の仮想外周縁１９ａの両側端辺１９ａ３に対応する。各スリット対１８の上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂもまた、それぞれ、平滑部２１に対してピストン上方及び下方に位置する。上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂは、ピストン上下方向に並んでいる。

しかしながら、被膜層が、平滑部を有さずに、接触部全体に分配されてもよい。この場合、各スリット対の上側及び下側スリットは、それぞれ、接触部のピストン上下方向の中央位置に対してピストン上方及び下方に位置するとよい。なお、各スリット対の上側及び下側スリットは、ピストン周方向に移動させた状態で配置することもできる。

例えば、スカート３の中央領域１１に位置する複数の粒状部１７のうち一部分が、その縦方向をピストン上下方向に略一致させるように配向されるとよい。スカート３の２つの側方領域１２に位置する複数の粒状部１７のうち残りの部分が、その縦方向をピストン周方向に略一致させるように配向されるとよい。しかしながら、各粒状部は、これに限定されず、あらゆる方向に配向することができる。例えば、すべての粒状部を、実質的に同じ方向に配向することもできる。

以上、本実施形態に係るピストン１においては、スカート３の外周面３ａ上における被膜層１６の接触部１９が、外周面３ａ内の中央に位置し、かつ外周面３ａ内にて、例えば、略円形、略楕円形、又は略八角形状に形成される。そのため、接触部１９の位置、範囲、及び形状が、内燃機関の稼働状態にてシリンダ壁Ｃと接触することに適するように定められる。そして、このような接触部１９に、被膜層１６を凹ませるか又は貫通するように複数の粒状部１７が形成される。従って、接触部１９において、粒状部１７によって潤滑油の油膜を適切に形成することができる。また、内燃機関の稼働状態における被膜層１６のクリアランス部２０の両側方区域２０ａでは、潤滑油が保持され難いので、潤滑油の排出量と保持量とを適切に調節し難くなっている。これに対して、本実施形態に係るピストン１においては、各スリット対１８の上側及び下側スリット１８ａ，１８ｂによって、クリアランス部２０の潤滑油の排出量と保持量とを適切に調節することができる。従って、クリアランス部２０においても、潤滑油の油膜を適切に形成することができる。よって、スカート３の外周面３ａ上にて、潤滑油の油膜を適切に形成することができる。特に、本実施形態に係るピストン１においては、内燃機関が中高速回転域にて稼働するときに、ピストン１及びシリンダ壁Ｃ間の摩擦抵抗を低減することができる。

本実施形態に係るピストン１においては、接触部１９のピストン上下方向の中央位置と、この中央位置からピストン上方に所定の距離ｅ離れた位置との間に位置する接触部１９の一部では、外周面３ａ上の被膜層１６とシリンダ壁Ｃとの間のクリアランスがほとんど無い状態となる。これに対して、接触部１９の一部を、複数の粒状部１７を配置せずに平滑に形成した平滑部２１とするので、この平滑部２１に対してピストン上方に位置する粒状部１７からピストン下方に向かう潤滑油の流れを、平滑部２１上で効率的に発生させることができる。そして、かかる潤滑油の流れは、シリンダ壁Ｃとの間のクリアランスがほとんど無い状態である平滑部２１に適切な油膜をもたらすことができる。

本実施形態に係るピストン１においては、スカート３の両側縁３ｃの傾斜によって、クリアランス部２０とシリンダ壁Ｃとの間のクリアランスを増加させることができる。そのため、クリアランス部２０にて過剰な油膜が形成されることを効率的に抑制しながら、接触部１９に集中的に油膜を形成することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るピストンについて説明する。図７に示すように、本実施形態に係るピストン３１は、複数の粒状部３２の配置を除いて、第１実施形態と同様に構成される。そのため、本実施形態に係るピストン３１の構成要素は、第１実施形態に係るピストン１の構成要素と同様の符号を用いて説明する。

本実施形態に係るピストン３１の各スカート３において、粒状部３２の形状は、第１実施形態に係る粒状部１７の形状と同様である。本実施形態に係るすべての粒状部３２は、平滑部２１を除いて、仮想外周縁１９ａに対応する略八角形状の外周縁を有するテクスチャ領域を成すように分配される。略八角形状のテクスチャ領域は、第１実施形態の略十字形状のテクスチャ領域に対応する略十字形状のテクスチャ部分と、この略十字形状のテクスチャ部分の周囲に位置する４つの略三角形状のテクスチャ部分とから成る。すべての粒状部３２のうち一部分は、略十字形状のテクスチャ部分を成すように分配される。そして、すべての粒状部３２のうち残りの部分は、４つの略三角形状のテクスチャ部分に分配される。さらに、すべての粒状部３２のうち残りの部分は、その縦方向をピストン上下方向と略一致させるように配向されるとよい。

以上、本実施形態に係るピストン３１においては、第１実施形態に係るピストン１に基づく効果に加えて、すべての粒状部３２が、接触部１９の仮想外周縁１９ａに対応した略八角形状の外周縁を有するテクスチャ領域を成すように分配されるので、接触部１９において、粒状部３２によって潤滑油の油膜を適切に形成することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係るピストンについて説明する。図８に示すように、本実施形態に係るピストン４１は、複数の粒状部４２の配置を除いて、第１実施形態と同様に構成される。そのため、本実施形態に係るピストン４１の構成要素は、第１実施形態に係るピストン１の構成要素と同様の符号を用いて説明する。

本実施形態に係るピストン４１の各スカート３において、粒状部４２の形状は、第１実施形態に係る粒状部１７の形状と同様である。本実施形態に係るすべての粒状部４２は、接触部１９の中心区域１９ｂに分配される。中心区域１９ｂは、ピストン周方向にて、略八角形状の仮想外周縁１９ａの上端辺及び下端辺の一方に対応する範囲を占め、かつピストン上下方向にて、仮想外周縁１９ａの両側端辺の一方に対応する範囲を占める。

以上、本実施形態に係るピストン４１においては、第１実施形態に係るピストン１に基づく効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態に係るピストン４１においては、すべての粒状部４２が、接触部１９の中心区域１９ｂに集中的に配置されていて、クリアランス部２０に隣接する接触部１９の外周区域１９ｃに粒状部４２が形成されないこととなる。そのため、かかる接触部１９の外周区域１９ｃに過剰な潤滑油の油膜が形成されることを抑えることができる。その結果、接触部１９の外周区域１９ｃの過剰な潤滑油がクリアランス部２０に流れることを防止できて、クリアランス部２０に過剰な油膜が発生することを防止できる。

ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。

１，３１，４１ ピストン、Ｌ 中心軸線（ピストン中心軸線）、３ スカート、３ａ 外周面、３ｂ 周方向中心、３ｃ 側縁、１１ 中央領域、１２ 側方領域、１３ 上側領域、１４ 胴体領域、１５ 下側領域、１６ 被膜層、１７，３２，４２ 粒状部、１８ スリット対、１８ａ 上側スリット、１８ｂ 下側スリット、１９ 接触部、１９ａ 仮想外周縁、１９ｂ 中心区域、２０ クリアランス部、ｓ１，ｓ２，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｅ 距離
Ｃ シリンダ壁、ｃ１ 中心軸線（シリンダ中心軸線）

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダ壁のシリンダ中心軸線に沿って配置されるピストン中心軸線を有し、かつ前記シリンダ壁の内部でピストン中心軸線方向に上下動可能となるように構成される内燃機関用ピストンであって、
   ピストン径方向にて互いに対向するように配置される２つのスカートを備え、
   各スカートが、前記シリンダ壁と向かい合う外周面を有し、
   前記外周面が、ピストン径方向にて、前記スカートのピストン周方向の中心又は中央領域から前記スカートのピストン周方向の両側縁に向かうに従って、前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、
   各スカートが、上側領域と、該上側領域に対して前記ピストン下方に隣接する胴体領域と、該胴体領域に対して前記ピストン下方に隣接する下側領域とを有し、
   前記外周面が、前記上側領域にて、ピストン上方からピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を増加させるように形成され、前記胴体領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方にわたって前記ピストン中心軸線との距離を略一定にするように形成され、かつ前記下側領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、
   樹脂を用いて構成される被膜層が前記外周面上に形成され、
   前記被膜層が、該被膜層を凹ませるか又は貫通すると共に粒状に形成される複数の粒状部と、前記被膜層を凹ませるか又は貫通すると共にピストン上下方向に沿って配置され、かつ互いにピストン上下方向に間隔を空けている上側及び下側スリットを有する２つのスリット対とを含み、
   前記被膜層が、前記内燃機関の稼働状態にて前記シリンダ壁と接触する接触部を含み、
   前記複数の粒状部が前記接触部に配置され、
   前記２つのスリット対が、それぞれ前記接触部に対してピストン周方向の両側に配置され、
   前記接触部が、前記複数の粒状部を前記ピストン上方及び下方にそれぞれ分配するように、前記接触部の前記ピストン上下方向の中央位置に略一致する下端位置と、前記中央位置から前記ピストン上方に離れた上端位置との間にて平滑に形成される平滑部を有し、
   前記平滑部は、前記平滑部に対して前記ピストン上方又は下方において隣接する前記粒状部間の前記ピストン上下方向の最大距離よりも大きな距離で形成され、
   各スリット対の上側及び下側スリットが、それぞれ、前記平滑部に対して前記ピストン上方及び下方に位置し、かつ前記ピストン上下方向に並んでいる、内燃機関用ピストン。
2. 前記複数の粒状部のうち、前記ピストン上方において前記平滑部と隣接し、かつ前記ピストン周方向において各スリット対の前記上側スリットに隣接する前記粒状部は、前記上側スリットと前記ピストン周方向で重なるように配置される、請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
3. 各スカートのピストン周方向の両側縁が、前記ピストン上方から前記ピストン下方に向かうに従って、このスカートのピストン周方向の長さを増加させるように傾斜している、請求項１又は２に記載の内燃機関用ピストン。
4. 内燃機関のシリンダ壁のシリンダ中心軸線に沿って配置されるピストン中心軸線を有し、かつ前記シリンダ壁の内部でピストン中心軸線方向に上下動可能となるように構成される内燃機関用ピストンであって、
   ピストン径方向にて互いに対向するように配置される２つのスカートを備え、
   各スカートが、前記シリンダ壁と向かい合う外周面を有し、
   前記外周面が、ピストン径方向にて、前記スカートのピストン周方向の中心又は中央領域から前記スカートのピストン周方向の両側縁に向かうに従って、前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、
   各スカートが、上側領域と、該上側領域に対して前記ピストン下方に隣接する胴体領域と、該胴体領域に対して前記ピストン下方に隣接する下側領域とを有し、
   前記外周面が、前記上側領域にて、ピストン上方からピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を増加させるように形成され、前記胴体領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方にわたって前記ピストン中心軸線との距離を略一定にするように形成され、かつ前記下側領域にて、前記ピストン上方から前記ピストン下方に向かうに従って前記ピストン中心軸線との距離を減少させるように形成され、
   樹脂を用いて構成される被膜層が前記外周面上に形成され、
   前記被膜層が、該被膜層を凹ませるか又は貫通すると共に粒状に形成される複数の粒状部と、前記被膜層を凹ませるか又は貫通すると共にピストン上下方向に沿って配置され、かつ互いにピストン上下方向に間隔を空けている上側及び下側スリットを有する２つのスリット対とを含み、
   前記被膜層が、前記内燃機関の稼働状態にて前記シリンダ壁と接触する接触部を含み、
   前記複数の粒状部が前記接触部に配置され、
   前記２つのスリット対が、それぞれ前記接触部に対してピストン周方向の両側に配置され、
   すべての前記粒状部が前記接触部の中心区域に配置され、
   前記接触部の外周縁をそれに沿って八角形状に形成された仮想外周縁によって定義した場合にて、前記中心区域が、前記ピストン周方向にて、前記ピストン上下方向にて互いに対向する前記仮想外周縁の上端辺及び下端辺の一方に対応する範囲を占め、かつ前記ピストン上下方向にて、前記ピストン周方向にて互いに対向する前記仮想外周縁の両側端辺の一方に対応する範囲を占める、内燃機関用ピストン。
   

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