JPH10132076A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH10132076A
JPH10132076A JP8304198A JP30419896A JPH10132076A JP H10132076 A JPH10132076 A JP H10132076A JP 8304198 A JP8304198 A JP 8304198A JP 30419896 A JP30419896 A JP 30419896A JP H10132076 A JPH10132076 A JP H10132076A
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JP
Japan
Prior art keywords
piston
axis
pin hole
ring land
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP8304198A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideshi Miyasaka
英志 宮坂
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Priority to KR1019970006327A priority patent/KR970062277A/ko
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼付きを防止することができると共に、フリ
クションを低減することが可能な内燃機関用ピストンを
提供する。 【解決手段】 ピストン1に、冠面部2側のリングラン
ド部3と、このリングランド部3に続くスカート部4を
設ける。このスカート部4に臨んでピストンピン孔7を
形成する。前記ピストン1のスカート部4の表面粗さ
を、ピストンピン孔7の軸線X1を含む平面よりもリン
グランド部3に近い側において粗くし、リングランド部
3から遠い側において細かく形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関し、特に、焼付きを防止することができると共
に、フリクションを低減可能なピストンに関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用ピストンはシリンダ内に所定
の隙間をもって配置され、このシリンダ内を往復動す
る。このとき、コネクティングロッドが傾いた状態でピ
ストンを支持するから、ピストンはサイドフォースによ
ってシリンダ内面に押付けられながら往復摺動すること
になる。
【0003】前記の運動状態において、サイドフォース
が大きく、またピストンとシリンダ内面との潤滑状態が
良好ででない場合には焼付きを生じる虞がある。
【0004】そこで、前記ピストンとシリンダ内面との
間の潤滑状態を良好な状態に保ち、焼付きを防止するた
めに、例えば実開昭60−139058号公報には、ス
カート部の表面粗さを、軸方向の中央部で細かくし、上
下部で粗くしたピストンが提案されている。
【0005】前記従来のピストンにあっては、表面粗さ
を粗くしたスカート部で潤滑油の保持性能が高められ、
ピストンとシリンダ内面との間に潤滑油被膜が形成され
ることによって、焼付きが防止される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ピスト
ンのスカート部がシリンダ内面に摺接する場合の摺動抵
抗(フリクション)を考えると、表面粗さが細かいほど
摺動抵抗が小さく、表面粗さが粗いと摺動抵抗が大きく
なってしまう。つまり、表面粗さが粗い部分では潤滑油
の保持性能が高められていることによって耐焼付き性は
向上するが、摺動抵抗は大きくなってしまうことにな
る。
【0007】前記ピストンの摺動抵抗の増大は、エンジ
ンの運転性能、特にエンジンが中乃至低速・低負荷状態
での運転性能に影響を与えることになる。
【0008】一方、発明者の研究によれば、スカート部
の上部に作用するサイドフォースに比較してスカート部
の下部に作用するサイドフォースは小さく、スカート下
部の表面粗さが粗いことによって摺動抵抗が大きくなる
ことによるエンジンの運転性能に与える影響が大きくな
ることを知得した。また、特にピストンピン孔を反スラ
スト側にオフセットしたピストンにおいてはスカート部
の下部のサイドフォースが小さくなる傾向となることを
知得した。
【0009】本発明は斯かる従来の実情に鑑みて案出さ
れたもので、焼付きを防止することができると共に、フ
リクションを低減することが可能な内燃機関用ピストン
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで請求項1記載の発
明は、冠面部側のリングランド部と、このリングランド
部に続くスカート部を備え、このスカート部に臨んでピ
ストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピストンにお
いて、前記ピストンのスカート部の表面粗さが、ピスト
ンピン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に近い
側において粗く形成され、リングランド部から遠い側に
おいて細かく形成された構成にしてある。
【0011】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の発明の構成のうち、前記ピストンピン孔の軸線がピ
ストンの軸線に対して反スラスト側にオフセットされた
構成にしてある。
【0012】また、請求項3記載の発明は、請求項1記
載の発明の構成のうち、前記ピストンピン孔の軸線がピ
ストンの軸線に対して反スラスト側にオフセットされて
なり、ピストンのスラスト側において、スカート部の表
面粗さが、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリン
グランド部に近い側において粗く形成され、リングラン
ド部から遠い側において細かく形成された構成にしてあ
る。
【0013】本発明によれば、前記スカート部の表面粗
さが、比較的大きなサイドフォースが生じる、スカート
部の上部の領域、即ちピストンピン孔の軸線を含む平面
よりもリングランド部に近い側において粗く形成されて
いるから、当該領域での潤滑油(エンジンオイル)の保
持性能が高められることになる。その結果、比較的大き
なサイドフォースが生じる前記スカート部の上部の領域
において、ピストンとシリンダ内面との接触面に良好な
潤滑油膜が形成され、焼付きが有利に防止される。
【0014】また、比較的サイドフォースが小さい、前
記スカート部の下部の領域、即ちピストンピン孔の軸線
を含む平面よりもリングランド部から遠い側において
は、スカート部の表面粗さが細かく形成されているか
ら、当該領域での摺動抵抗が低減される。
【0015】したがって、焼付きを防止することができ
ると共に、フリクションを低減することが可能な内燃機
関用ピストンが得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳述する。
【0017】図1は本発明の実施の形態を示す内燃機関
用ピストンの平面図、図2は側面図である。図において
符番1で示す内燃機関用ピストンは、図1において最上
端の冠面部2と、この冠面部2に続くリングランド部3
と、このリングランド部3に続くスカート部4とを備え
ている。前記リングランド部3には、この実施の形態に
おいて3本のピストンリング溝5が形成してある。
【0018】6は前記スカート部4の内周側に向かって
突出するように形成されたピンボス部で、このピンボス
部6は、ピストン1の軸線(軸心線)Y1の両側に対峙
して形成してある。
【0019】前記ピンボス部6には、スカート部4に臨
んで、ピストンピン孔7が形成してあり、このピストン
ピン孔7はその軸線(軸心線)X1が、ピストン1の軸
線Y1に対して略直角となるように形成してある。ま
た、前記ピストンピン孔7の軸線X1は、図2に示すよ
うに、ピストン1の軸線Y1に対して反スラスト側にオ
フセットしてある。尚、図2においてY2はピストンピ
ン孔7の軸線X1を通り、ピストン1の軸線Y1に平行
する線である。
【0020】前記ピストンピン孔7内にはピストンピン
8が挿入され、このピストンピン8にコネクティングロ
ッド9が連結される。
【0021】前記ピストン1のスカート部4には機械加
工が施されており、その表面粗さは、少なくともピスト
ン1のスラスト側において、ピストンピン孔7の軸線X
1を含む平面よりもリングランド部3に近い側、即ち図
においてピストンピン孔7の軸線X1よりも上側のスカ
ート部4において粗く形成されており、リングランド部
3から遠い側、即ち図においてピストンピン孔7の軸線
X1よりも下側のスカート部4において細かく形成して
ある。
【0022】即ち、この実施の形態においては、前記ピ
ストン1のスカート部4には旋削加工が施されており、
その条痕は図3に示すように、ピストンピン孔7の軸線
X1よりも上側において粗く、かつ深く形成されてお
り、ピストンピン孔7の軸線X1よりも下側のスカート
部4において細かく、かつ浅く形成されている。なお、
図3においてZ1はピストンピン孔7の軸心を通り、ピ
ストンピン孔7の軸線X1に直交する線である。
【0023】このため、前記スカート部4において、条
痕が粗く、かつ深く形成された部分では、この条痕内に
潤滑油が保持されるから、条痕が細かく形成された部分
に比較して潤滑油(エンジンオイル)の保持性能が高め
られていることになる。
【0024】なお、前記スカート部4の表面粗さは、こ
の実施の形態において、最も大きなサイドフォースが作
用する部分で潤滑油の保持性を高め、他の部分では摺動
抵抗を減じるために、ピストン1のスラスト側のみ粗く
形成してある。
【0025】斯かる構成によれば、前記ピストン1は図
外のエンジンに組込まれて作動することになる。
【0026】図外のエンジンが運転されるとき、前記ピ
ストン1は圧縮及び膨張行程において図4に示すような
挙動を示す。なお、図4においてY0はシリンダの軸線
(軸心線)を示している。
【0027】即ち、圧縮行程の上死点前において、前記
ピストン1は図4(a)に示すように、圧縮ガスの圧力
Fg(詳しくは圧縮ガスの圧力とピストン1の慣性力と
の和)を受ける。前記圧力Fgは、傾斜したコネクティ
ングロッド9への力Fcとスラスト力Ftに分解される
から、ピストン1はスラスト力Ftを受けることにな
り、反スラスト側のシリンダ内面cに接して運動する。
【0028】前記ピストン1が上死点に近付くと、圧縮
ガスの圧力Fgが増大すると共に、コネクティングロッ
ド9の傾き角が小さくなることによってスラスト力Ft
が小さくなる。このため、前記ピストン1は図4(b)
に示すように、モーメントMが生じ、スカート下端部B
点を支点として反時計回りに回転し、スラスト側のスカ
ート上端部A点がスラスト側のシリンダ内面cに衝接す
る。この状態で、前記ピストン1は爆発行程に入ること
になる。
【0029】上死点を過ぎると、前記コネクティングロ
ッド9の傾斜が反転するため、スラスト力Ftの方向が
変わり、ピストン1は図4(c)に示すように、モーメ
ントMが生じ、スカート上端部A点を支点として時計回
りに回転し、スラスト側の側面がスラスト側のシリンダ
内面cに衝接する。
【0030】その後、前記ピストン1は膨張行程におい
てスラスト側のシリンダ内面cに接して運動する。
【0031】ここで、前記ピストン1には、上死点を過
ぎた直後に、スラスト側の側面に最も大きなスラスト力
Ftによるサイドフォースが作用することになる。発明
者の研究によれば、この場合の面圧の分布は図5に示す
ようになる。即ち、図5において格子模様の部分が所定
値以上の面圧が生じる領域、その内側の細かい格子模様
の部分がやや面圧の高い領域、更にその内側の黒く塗り
つぶした部分が最も面圧の高い領域である。つまり、所
定値以上の面圧が生じる領域の中心はピストンピン孔7
の軸線X1よりも上側にあり、また、最も高い面圧が生
じる領域もピストンピン孔7の軸線X1よりも上側に生
じることになる。
【0032】そこで、本発明によれば、前記スカート部
4の表面粗さが、大きなサイドフォースが生じるスカー
ト部4の上部の領域、即ちピストンピン孔7の軸線X1
を含む平面よりもリングランド部3に近い側において粗
く形成されている。このため、前記スカート部4の表面
粗さが粗い領域では潤滑油(エンジンオイル)の保持性
能が高められることになる。その結果、比較的大きなサ
イドフォースが生じる前記スカート部4の上部の領域に
おいて、ピストン1とシリンダ内面cとの接触面に良好
な潤滑油膜が形成され、焼付きが有利に防止される。
【0033】また、比較的サイドフォースが小さい、ス
カート部4の下部の領域、即ちピストンピン孔7の軸線
X1を含む平面よりもリングランド部3から遠い側にお
いては、スカート部4の表面粗さが細かく形成されてい
るから、当該領域での摺動抵抗が低減される。
【0034】したがって、焼付きを防止することができ
ると共に、フリクションを低減することが可能な内燃機
関用ピストン1が得られる。
【0035】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記スカート部4の機械加工は、旋削加工に変
えて研削加工を施してもよいものである。
【0036】
【実施例】前記スカート部4表面粗さを、ピストンピン
孔7の軸線X1を含む平面よりもリングランド部3に近
い側において15μmとし、リングランド部3から遠い
側において5μmとした結果、良好な結果が得られた。
【0037】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、焼付きを防止することができると共に、フリク
ションを低減することが可能な内燃機関用ピストンを得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す内燃機関用ピストン
の平面図である。
【図2】同じく、側面図である。
【図3】同じく、スカート部の表面粗さを示す説明図で
ある。
【図4】ピストンの挙動を、圧縮行程の上死点前の状態
(a)、上死点に近付いた状態(b)、上死点を過ぎた
状態(c)で説明する図面である。
【図5】ピストンの面圧分を説明する図面である。
【符号の説明】
1 ピストン 2 冠面部 3 リングランド部 4 スカート部 5 ピストンリング溝 7 ピストンピン孔 X1 ピストンピン孔の軸線 Y1 ピストンの軸線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冠面部側のリングランド部と、このリン
    グランド部に続くスカート部を備え、このスカート部に
    臨んでピストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピス
    トンにおいて、前記ピストンのスカート部の表面粗さ
    が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングラン
    ド部に近い側において粗く形成され、リングランド部か
    ら遠い側において細かく形成されてなることを特徴とす
    る内燃機関用ピストン。
  2. 【請求項2】 前記ピストンピン孔の軸線がピストンの
    軸線に対して反スラスト側にオフセットされてなること
    を特徴とする、請求項1記載の内燃機関用ピストン。
  3. 【請求項3】 前記ピストンピン孔の軸線がピストンの
    軸線に対して反スラスト側にオフセットされてなり、ピ
    ストンのスラスト側において、スカート部の表面粗さ
    が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングラン
    ド部に近い側において粗く形成され、リングランド部か
    ら遠い側において細かく形成されてなることを特徴とす
    る、請求項1記載の内燃機関用ピストン。
JP8304198A 1996-02-29 1996-10-31 内燃機関用ピストン Pending JPH10132076A (ja)

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JP8304198A JPH10132076A (ja) 1996-10-31 1996-10-31 内燃機関用ピストン
KR1019970006327A KR970062277A (ko) 1996-02-29 1997-02-27 내연 기관용 피스톤
DE19708252A DE19708252A1 (de) 1996-02-29 1997-02-28 Kolben für Verbrennungsmotoren
US08/808,749 US5894824A (en) 1996-02-29 1997-02-28 Piston for internal combustion engines

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JP8304198A JPH10132076A (ja) 1996-10-31 1996-10-31 内燃機関用ピストン

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JP8304198A Pending JPH10132076A (ja) 1996-02-29 1996-10-31 内燃機関用ピストン

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004079177A1 (ja) * 2003-03-03 2004-09-16 Bando Kiko Co., Ltd. 往復動エンジン
CN100366883C (zh) * 2003-03-03 2008-02-06 坂东机工株式会社 往复式发动机
WO2019181163A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のピストン及びその製造方法

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