JPH08200152A - 内燃機関のピストン装置 - Google Patents

内燃機関のピストン装置

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JPH08200152A
JPH08200152A JP826595A JP826595A JPH08200152A JP H08200152 A JPH08200152 A JP H08200152A JP 826595 A JP826595 A JP 826595A JP 826595 A JP826595 A JP 826595A JP H08200152 A JPH08200152 A JP H08200152A
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JP
Japan
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piston
top ring
ring groove
lubricating oil
communication passage
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Application number
JP826595A
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English (en)
Inventor
Takanori Nagai
孝制 永井
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Landscapes

  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ピストントップリング溝にアルマ
イト処理を施すことなしに、トップリングへのアルミニ
ウムの凝着を防止するよう構成した内燃機関のピストン
装置を提供することを目的とする。 【構成】 ピストン11は、トップリング溝16とピス
トン11の裏面22とを連通する連通路30を有する。
コンロッド13は、潤滑油をピストン11に向けて上方
に飛散させる給油穴40を有する。給油穴40から飛散
された潤滑油の一部が、連通路30を通って、トップリ
ング溝16内に積極的に供給される。トップリング溝1
6内に供給された小量の潤滑油によって、トップリング
19とトップリング溝16とが潤滑され、トップリング
19にはアルミニウムが凝着しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のピストン装置
に係り、特に、ピストンのトップリング溝内を潤滑する
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】往復動型内燃機関のピストンのうち、頂
部の近くに位置するトップリング溝の近傍は、かなりの
高温となる。この高温が主な原因で、ピストンのトップ
リング溝に嵌合しているトップリングに、ピストンの母
材であるアルミニウムが凝着することがある。ここで、
ピストンのうちスラスト側は、ピストンのトップリング
への押圧力が、反スラスト側に比べて高いため、トップ
リングへのアルミニウムの凝着が発生し易い。ピストン
にアルミニウムが凝着すると、スティックが発生し易く
なる。
【0003】そこで、従来は、トップリングへのアルミ
ニウム凝着を防止する対策として、ピストンのトップリ
ングの部分に、アルマイト処理を施していた(実開昭6
2−137361号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルマイト処
理を行うには、大がかりな処理設備が必要となり、これ
が、ピストンの製造コストを高くしていた。また、アル
マイト処理をすることによって、ピストントップリング
溝表面の面粗度が、アルマイト処理しない場合よりも大
となり、これによって、ブローバイガスの量が増え、内
燃機関の性能が低下してしまう虞れがあった。
【0005】なお、近年、オイルリングの改良等によっ
て、シリンダ壁に残っている潤滑油は従来に比べて良好
にかき落とされる。このため、シリンダ壁に残っている
潤滑油によって、トップリングのトップリング溝に対す
る潤滑を行うことは期待できない。
【0006】本発明は上記の点に鑑みてされたものであ
り、トップリング溝内に小量の潤滑油を積極的に供給す
ることによって、トップリングとトップリング溝との間
の潤滑を図って、トップリングへのアルミニウムの凝着
を防止するようにした内燃機関のピストン装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ピス
トンのトップリング溝と該ピストンの裏面とを連通する
連通路を設け、且つ、潤滑油を上記ピストンの裏面側よ
り上記連通路を通して上記トップリング溝に供給する潤
滑油供給手段とを設けたことを特徴とするものである。
【0008】請求項2の発明は、ピストンの全周に亘る
トップリング溝のうちピストンのスラスト側の部分と該
ピストンの裏面とを連通する連通路を設け、且つ、潤滑
油を上記ピストンの裏面側より上記連通路を通して上記
トップリング溝のうちピストンのスラスト側の部分に供
給する潤滑油供給手段を設けたことを特徴とするもので
ある。
【0009】
【作用】請求項1の発明において、連通路と潤滑油供給
手段とを設けた構成は、潤滑油をトップリング溝内に積
極的に供給して、トップリングとトップリング溝とを潤
滑させるように作用する。
【0010】請求項2の発明において、連通路を、トッ
プリング溝のうち、ピストンのスラスト側部分に設けた
構成は、トップリングの全周及びトップリング溝の全周
のうち、ピストンのスラスト側に位置する部分を確実に
潤滑させるように作用する。
【0011】
【実施例】図1及び図2は、本発明の第1実施例になる
内燃機関のピストン装置10を示す。ピストン装置10
は、図1及び図2に示すように、ピストン11、シリン
ダ12、コンロッド13、クランクシャフト14等を有
する。
【0012】ピストン11がシリンダ12内を上下方向
に往復動し、これによって、クランクシャフト14は矢
印15で示す時計方向に回転する。よって、ピストン1
1のうち、符号11aで示す側がスラスト側であり、符
号11bで示す側が反スラスト側である。
【0013】ピストン11は、外周に、頂部から順に、
トップリング溝16、セカンドリング溝17、及びオイ
ルリング溝18を有する。各リング溝16,17,18
は、ピストン11の全周に亘っている。トップリング溝
16にはトップリング19、セカンドリング溝17には
セカンドリング20、オイリング溝18にはオイルリン
グ21が嵌合してある。
【0014】また、ピストン11は、裏面22を有す
る。裏面22は、天井面22-1と内周側面22-2とより
なる。ピストン11は、アルミニウム製であり、トップ
リング溝のアルマイト処理は施されていない。トップリ
ング溝のアルマイト処理が施されていないのは、後述す
るように、トップリング19を潤滑油でもってトップリ
ング溝16に対して潤滑する構成としてあるためであ
る。アルマイト処理が施されていないため、ピストンを
製造する工程に、大規模となるアルマイト処理設備は不
要となり、よって、その分、ピストン11の製造コスト
は、従来のものに比べて安価である。
【0015】また、アルマイト処理が施されていないた
め、ピストン11のトップリング溝の面粗度はアルマイ
ト処理した場合に比べて小さく、よって、ブローバイガ
ス量は従来のものに比べて抑制される。よって内燃機関
は、アルマイト処理されたピストンが組込まれているも
のに比べて高い性能を有する。
【0016】次に本発明の要部について説明する。図1
及び図2中、30は連通路であり、ピストン11を貫通
しており、一端の開口30aはトップリング溝16のう
ち、ピストン11のスラスト側11aの部分であって、
且つ溝16の下面16aに開口しており、他端の開口3
0bは、内周側面22-2に開口している。
【0017】連通路30は、開口30bから開口30a
に向かって、斜め上向きに、直線状に延在している。連
通路30の径dは、トップリング溝16の溝幅Tより小
さく、溝幅Tの1/3〜1/4の大きさである。
【0018】連通路30の径dを上記のように定めたの
は、トップリング19のシール性を損ねず、シール性が
確保されるようにするため、及び必要量の潤滑油がトッ
プリング溝16に確実に供給されるようにするためであ
る。また、図1に示すように、ピストン11は、スカー
ト部11cを有する。スカート部11cの内周面11c
-1は、ピストン11の頂部側からみたときに、末広がり
状態となるテーパ面を有している。
【0019】このスカート部11cのテーパ状の内周側
面11c-1は、後述するように、ピストン11の下方か
ら飛散されて供給される潤滑油を、ピストン11の裏面
22に効率良く導き入れる働きを有する。40は、潤滑
油供給手段としての給油穴であり、コンロッド13のう
ちスラスト側に設けてある。
【0020】給油穴40は、コンロッド13の軸線41
と同方向に延在しており、従来から設けてある斜め向き
の給油穴42の途中の位置と連通している。次に、潤滑
油のトップリング溝16内への積極的な供給について説
明する。内燃機関の運転時、潤滑油は、図1に示すよう
に、給油穴42から、矢印43で示すように斜め上方に
飛散すると共に、給油穴40から、矢印44で示すよう
に略真上に飛散する。
【0021】矢印43で示すように飛散した潤滑油は、
シリンダ12の内周側面に付着して、ピストン11をシ
リンダ12に対して潤滑する。矢印44で示すように下
方から上方に飛散した潤滑油は、ピストン11の裏面2
2に付着する。
【0022】ここで、ピストン11のスカート部11c
の内周側面11c-1が末広がりのテーパ状を有している
ため、飛散してきた潤滑油は、スカート部11cの内周
側面11c-1によって効率的に受け止められ、スカート
部11cの内周側面11c-1に沿ってピストン11の内
周側面22-1上に流入する。
【0023】図2に示すように、流入した潤滑油は、内
周側面22-1に沿って拡がり、その一部が開口30bよ
り連通路30内に入り込む。連通路30内に入り込んだ
潤滑油は、連通路30内を矢印45で示すように、開口
30aに向かって送られる。潤滑油は、遂には開口30
aに到り、開口30aから出てくる。
【0024】即ち、給油穴40から矢印44の方向に飛
散された潤滑油の一部が、トップリング溝16のうち、
ピストン11のスラスト側11aの部分に、積極的に供
給される。図2中、46は、トップリング溝16内に供
給された小量の潤滑油であり、トップリング溝16の面
及びトップリング19の表面に付着する。
【0025】内燃機関が動作している間、上記の給油穴
40と連通路30とによって、小量の潤滑油が、トップ
リング溝16内に積極的に供給され続ける。この潤滑油
46によって、トップリング19はトップリング溝16
に対して良好に潤滑された状態に保たれる。
【0026】このため、ピストン11のトップリング溝
がアルマイト処理されていないにも拘わらず、トップリ
ング19に、ピストン11の母材であるアルミニウムが
凝着する現像は発生しない。即ち、本実施例になるピス
トン装置10によれば、ピストントップリング溝にアル
マイト処理を行わずに、トップリング19へのアルミニ
ウムの凝着を防止できる。
【0027】ここで、潤滑油は、トップリング溝16の
周方向のうち、ピストン11のスラスト側11aの部分
に供給されるため、トップリング19及びトップリング
溝16は、その全周のうち、ピストン11のスラスト側
11aに位置する部分が他の部分に比べて良好に潤滑さ
れる。
【0028】このため、トップリング19の全周のう
ち、高い応力が作用されてアルミニウムの凝着が発生し
易いピストン11のスラスト側11aに位置する部分に
ついて、アルミニウムの凝着が確実に防止される。次
に、本発明の第2実施例になる内燃機関のピストン装置
10Aを、図3,図4,図5を参照して説明する。
【0029】このピストン装置10Aは、潤滑油を、ト
ップリング溝のうち、ピストンの反スラスト側の部分に
積極的に供給するように構成したものである。図3乃至
図4中、図1及び図2に示す構成部分と対応する部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。
【0030】ピストン11Aは、図1中の連通路30に
代わる連通路30Aを有し、且つ油溝50を有する。連
通路30Aは、ピストン11Aの反スラスト側11b側
に、トップリング溝16と内周側面22-2との間を連通
するように形成してある。
【0031】油溝50は、幅がWの溝であり、天井面2
-1に、スラスト側11aから反スラスト側11bに向
かって延在している。コンロッド13の給油穴の構成
は、図1に示す場合と同じである。また、本実施例にお
いて、給油穴40及び油溝50が、潤滑油供給手段を構
成する。
【0032】次に、内燃機関の運転中に、潤滑油が如何
にしてトップリング溝に供給されるかについて説明す
る。 給油穴40から矢印44で示すように飛散された潤
滑油の一部が、油溝50に付着する。
【0033】 油溝50内に存在している潤滑油は、
主にピストン11Aが上昇する過程において、図5中、
矢印60で示すように、内周側面22-2に沿って下方に
移動する。このとき潤滑油の一部が、開口30Abより
連通路30A内に入る。
【0034】 連通路30A内に入った潤滑油は、矢
印61で示すように移動し、トップリング溝16に積極
的に給油される。 これによって、トップリング19がトップリング溝16
に対して潤滑される。トップリング19のうち、ピスト
ン11Aの反スラスト側11bに存在する部分が、特に
良好に潤滑される。
【0035】これにより、トップリング19にピストン
11Aの母材であるアルミニウムが凝着することが防止
される。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、潤滑油供給手段と連通路とによって、潤滑油が
トップリング溝の内部に積極的に供給され、トップリン
グのトップリング溝に対する潤滑が図られる。このこと
によって、ピストントップリング溝にアルマイト処理を
行わなくても、トップリングにアルミニウムが凝着する
ことを回避することが出来る。
【0037】従って、従来、ピストンの製造工程に含ま
れていたアルマイト処理工程を削除することが出来、よ
って、その分、ピストンの製造コストを安価とし得る。
また、アルマイト処理を行わないため、アルマイト処理
を行ったことによって生じていた、ブローバイガスの量
の増大という問題も解決出来、よって内燃機関の性能を
向上させることが出来る。
【0038】請求項2の発明によれば、潤滑油がトップ
リング溝のうち、ピストンのスラスト側の部分に積極的
に供給され、トップリングの全周のうちでも、アルミニ
ウム凝着が生じ易いピストンのスラスト側の部分を確実
に潤滑することが出来る。このことによって、トップリ
ングにアルミニウムが凝着することを確実に回避するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例になる内燃機関のピストン
装置を示す図である。
【図2】潤滑油のトップリング溝への積極的な供給を説
明するための図である。
【図3】本発明の第2実施例になる内燃機関のピストン
装置を示す図である。
【図4】図3中、ピストンの底面図である。
【図5】潤滑油のトップリング溝への積極的な供給を説
明するための図である。
【符号の説明】
10,10A ピストン装置 11,11A ピストン 11a スラスト側 11b 反スラスト側 11c スカート部 11c-1 テーパ状内周側面 12 シリンダ 13 コンロッド 14 クランクシャフト 16 トップリング溝 22 裏面 22-1 天井面 22-2 内周側面 30,30A 連通路 30a,30Aa 開口 30b,30Ab 開口 40 給油穴 41 コンロッドの軸線 42 給油穴 43 給油穴42からの潤滑油の飛散を示す矢印 44 給油穴40からの潤滑油の飛散を示す矢印 45,60,61 潤滑油の動きを示す矢印 46 トップリング溝内に供給された潤滑油 50 油溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 3/00 B F16J 1/08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンのトップリング溝と該ピストン
    の裏面とを連通する連通路を設け、 且つ、潤滑油を上記ピストンの裏面側より上記連通路を
    通して上記トップリング溝に供給する潤滑油供給手段を
    設けたことを特徴とする内燃機関のピストン装置。
  2. 【請求項2】 ピストンの全周に亘るトップリング溝の
    うちピストンのスラスト側の部分と該ピストンの裏面と
    を連通する連通路を設け、 且つ、潤滑油を上記ピストンの裏面側より上記連通路を
    通して上記トップリング溝のうちピストンのスラスト側
    の部分に供給する潤滑油供給手段を設けたことを特徴と
    する内燃機関のピストン装置。
JP826595A 1995-01-23 1995-01-23 内燃機関のピストン装置 Pending JPH08200152A (ja)

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JP826595A JPH08200152A (ja) 1995-01-23 1995-01-23 内燃機関のピストン装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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