JPS601504B2 - シリンダライナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関、往復動圧縮機等に使用されるシリン
グラィナにおける潤滑性能の改善に関する。

第１図は、内燃機関におけるシリングラィナ及びピスト
ン部分の１例を示し、同図において１はシリングラィナ
、２は第１ピストンリング、３はピストン、４はシリン
ダ注油孔である。

第２図は第１図におけるシリンダラィナ１とピストンリ
ング２との摺動部分を拡大図示したもので、同図に示す
ようにシリ、ンダライナ１の内面はピストンリング２の
摺動方向に沿って波状（ウェーブ状）の凹凸面となって
おり、５はウェーブの凸部、６はウェーブの凹部をそれ
ぞれ示す。第３図は上記凹凸面を更に拡大図示したもの
で、同図において凸部又は凹部６の相互の間隔Ｐをウェ
ーブのピッチ、凸部５の先端から凹部６の底部までの高
さ日をウェーブの深さとそれぞれ称している。

−針則こシリンダライナ１とピストンリング２との闇の
潤滑は、第１図に示すようにシリンダラィナ１の円周に
複数個穿設された注油孔４から潤滑油を吐出させること
により行なわれている。

そして最近においては、機関の高出力化に伴ないシリン
ダラィナ１の内面における潤滑油の保持性を保証する必
要性から、第２図及び第３図に示すような内面がウェー
ブ状の凹凸面とされたシリンダラィナが多用されるよう
になった。かかるシリングライナ１においては、上記ウ
ェーブのピッチＰは通常２〜２仇舷、ウェーブの深さ日
は通常０．００５〜０．１肋程度に探られ、また上記ウ
ェーブのピッチＰ及び深さ日‘まシリンダライナ１の内
面全域に亘つて一定となっていた。更に、ピストン３の
上、下死点附近においてピストン３が首を振ったり、ピ
ストンリング２がリング構内７で陳れたりすることによ
り、ピストンリング３の角部８とシリンダラィナ１の凸
部５とがいわゆるエッジ当りとなりやすくなるが、これ
を避けるため上記シリンダラィナ１のウェーブのピッチ
Ｐと、ピストンリング２の摺動方向の幅Ｂとの比Ｐ／Ｂ
は通常、０．５以下となるように選ばれている。

一般に内燃機関のピストンリング２は、リングの背圧、
すべり速度、温度などの条件が非定常でしかもこの条件
が厳しいため、とくに上死点付近においてシリンダライ
ナ１とピストンリング２との摺動部油膜の破断が起りや
すい。

このような上死点附近における油膜の破断（油膜の形成
があつても、油膜がシリンダラィナ内面の表面あらさよ
りも薄いと油膜の破断が生ずる）が、ピストンリング２
のすべり速度が速いピストンリング２の摺動工程の中央
部附近まで持続されるとピストンリング２とシリンダラ
イナ１との間にいわゆるスカッフィングを生じこの状態
で機関の運転を続けると、さらに損傷が拡大して所定の
運転性能が得られないばかりでなく運転不能にもなる。
したがって、上死点附近における上記油膜厚さをできる
だけ厚くなるようにするとともに、シリンダラィナ１の
すべり速度が速くなる摺動行程中央部附近での油膜厚さ
も極力厚くなるようにすることが、上記スカッフィング
の発生を防止する意味で重要なポイントとなる。

従釆から用いられているシリンダライナにおいては、シ
リンダラィナのピストンリング摺動面のウェーブがすべ
て同一のピッチＰとなっているため、ピストン３の上死
点やあるいはすべり速度の速い摺動行程中央部附近にお
ける油膜の負荷能力が低くなり、このため上記のような
スカッフィングを生起し易くなるという問題点があった
。

本発明は上記に鑑みなされたもので、シリンダライナと
ピストンリングとの間のスカツフイングの発生を防止し
、シリンダラィナのピストンリング摺動面の信頼性を向
上せしめることを目的とする。このため本発明は、シリ
ンダライナにおけるピストンリング楢勤面を該ピストン
リングの摺動方向に沿って波状の凹凸面に形成したもの
において、該凹凸面の深さをピストン上死点における第
１ピストンリングの位置に対応する部位の近傍において
最も浅く、上記ピストンリングの摺勤行程の中央部に対
応する部位の近傍において最も深く形成したことを特徴
としている。

以下第４図之封）し第Ｔ図を参照して本発明の１実施例
につき説明すると、第４図はシリンダライナと第１ピス
トンリングとの相対関係を示し、同図において１０はシ
リンダライナ、１１ａ，１１ｂは第１ピストンリングで
ある。

１１ａは第１ピストンリング１１がピストンの上死点附
近にあるとき、１１ｂは第１ピストンリング１１がこれ
の摺勤行程の中央部附近にあるときの状態を示す。

上記シリンダラィナ１０のピストンリング摺動面はピス
トンリング１１の摺動方向に沿って波状（ウェーブ）の
凹凸面に形成されている。上記凹凸面におけるウェーブ
のピッチＰはシリンダライナ１０の全摺動面において一
定であるが、凹凸面におけるウェーブの深さ日が不等で
あり、ピストンの上死点附近におけるウェーブの深さ日
を最も浅く、第１ピストンリング１１の摺動行程の中央
部附近におけるウェーブの深さ日を最も深く形成してい
る。上記凹凸面の形状は、シリンダラィナ１０のウェー
ブの深さ日と、ウェーブのピッチＰとの比日ノＰをピス
トンの上死点附近ではＨ／Ｐ＝（１．５〜２．５．×１
０‐３、第１ピストンリングの摺動行程の中央部附近で
はＨ／Ｐ＝（３〜６）×１０‐３となるように選定する
のがよい。なお、上記Ｈ／Ｐは、厳密には、摺動面の潤
滑条件例えば、機関の回転数、筒内最高圧力、シリンダ
ラィナ１０及びピストンリング１ １の温度、潤滑油の
性状等によって変わるので、上記数値は一応の目安とし
、上記潤滑条件に応じて適宜選択すればよい。上記横成
を具えたシリンダラィナにおいて、第５図に示すように
シリンダラィナ１０の凸部１３とピストンリング１１の
外欄摺動面との間の油膜厚さをｈとして、従釆のシリン
ダラィナを用いたときのピストンの下降行程時の油膿厚
さｈの変化の１例を示すと第６図の点線ィと点線ロのよ
うであるのに対し本発明のシリングラィナ１０を用いた
場合のそれは第６図の実線ハのようになる。

尚第６図において１１ａは第１ピストンリング１１がピ
ストンの上死点にあるとき、１１ｃは下死点にあるとき
を示す。ピストン行程中における最小の油膜厚さを最４
・油膜厚さ、最大の油膜厚さを最大油膜厚さと称すると
、第６図ハに示す本発明に係るシリンダラィナ１０の油
膜特性は、第６図イに示す従来のものに較べ最大油膜厚
さが大幅に大きくなると共に、第６図口に示す従来のも
のに較べ最小油膜厚さが大幅に大きくなる。

従って本発明に係るシリンダラィナ１０は従来のシリン
ダライナに較べピストンリング摺動面の全域にわたり厚
い油膜を形成し得ることになる。

この理由について第７図により詳細に説明する。第７図
において、横座標はシリンダラィナのウェーブのピッチ
Ｐとウェーブの深さ日との比Ｈ／Ｐを、縦座標は油膜厚
さｈを示し、また同図中ａは、ピストンの１サイクル中
ですべり速度の小さい上死点附近における油膜厚さ則ち
最小油膜厚さｈｍｎを、ｂは、上記すべり速度の比較的
大きな第１ピストンリング１１の摺勤行程中央部附近に
おける油膜厚さ即ち最大油膜厚さｈｍはを示したもので
あり、これらの相関性は理論的にも実験的にも得られる
傾向である。まず、従来のウエーブ状のシリンダラィナ
では、Ｈ／Ｐが一定であるため、例えば第７図のニやホ
のような値を選ぶことができるが、ニでは上記ｈｍｎは
大きいがｈｍｘが小さくなり、またホでは上記ｈｍｘは
大きいがｈｍｎが小さくなるという欠点がある。

即ち従来のものにおいては上記ｈｍｎ，ｈｍは共に大き
くできないという欠点がある。これに対して、本発明に
係るシリンダライナにおいてピストンの上死点附近では
へのＨ／Ｐをまたピストンの摺動行程中央部附近では卜
のＨ／Ｐとなるようなウェーブの形状とし、ピストンの
上死点ではｈｍｎが最大にまた第１ピストンリング１１
の摺勤行程中央部附近ではｈｍ区が最大になるようなウ
ェーブの形状を選ぶことができる。即ち第７図の点線Ｃ
上を油腹厚さが変化するようなウェーブの形状を選ぶこ
とができる。第８図及び第９図に本発明の他の実施例を
示す。

第８図はシリンダラィナ１川こおける上記ウェーブの形
状が凹陥部分１５と、平滑な部分１６とからなるもの、
第９図は波状であるが上に凸形（ピストンリング側に向
って凸形）の部分１７からなるもので、いずれもピスト
ンリングの摺動方向に沿ってウェーブの深さ日をピスト
ンの上死点において最も浅く、第１ピストンリングの摺
動行程中央部附近で深くなるように形成したものである
。以上のように本発明は、シリンダライナにおけるピス
トンリング情動面を該ピストンリングの沼動万向に沿っ
て波状の凹凸面で形成し、該凹凸面におけるウェーブの
深さをピストン上死点における第１ピストンリングの位
置に対応する部位の近傍において最も浅く、上記第１ピ
ストンリングの摺勤行程の中央部に対応する部位の近傍
において最も深くなるように構成したので、従来のシリ
ンダラィナに較べピストンの全ストロークに亘りシリン
ダライナの内面とピストンリングの外周との間の油膜の
厚さをより厚く形成することができ、このためシリング
ライナとピストンリングとの間のスカッフィングの発生
を未然に防止することができる。

また機関の初期摺り合せ運転時間を短縮できるので、機
関の運転経費を節減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来のシリンダラィナの１例を示
し、第１図はシリンダラィナとピストンを組合せた断面
図、第２図はシリンダライナとピストンリングとの相対
関係を示す部分的拡大断面図、第３図はシリンダラィナ
のピストンリング沼動面の拡大図である。 第４図ないし第７図は本発明の１実施例を示し、第４図
はシリンダライナと第１ピストンリングとの関係を示す
断面図、第５図は第２図に応答する図、第６図及び第７
図は作用を説明するための線図である。第８図及び第９
図は本発明の他の実施例を示し、何れもシリンダラィナ
のピストンリング摺動面を拡大した図である。１０…シ
リンダラィナ、１１…第１ピストンリング、１５・・・
ウェーブの凸部、１４・・・ウェーブの凹部、Ｐ・・・
ウェーブのピッチ、日・・・ウェーブの深さ。 孫ｌ図豹２図 鯖３図 弟子図 群う図 界６図 ※？図 孫８図 鯖？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダライナにおけるピストンリング摺動面が該
   ピストンリングの摺動方向に沿って波状の凹凸面で形成
   されたものにおいて、上記凹凸面におけるウエーブの深
   さを、ピストン上死点における第１ピストンリングの位
   置に対応する部位の近傍において最も浅く、上記第１ピ
   ストンリングの摺動行程の中央部に対応する部位の近傍
   において最も深く形成したことを特徴とするシリンダラ
   イナ。