JPS6231654Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関用シリンダライナにおける内
面仕上げの改良に関する。

第１図に２サイクルデイーゼル機関用シリンダ
ライナの１例を示す。同図において１はシリンダ
ライナ、２はピストンクラウン２ａ，ピストンス
カート２ｂから成り該シリンダライナ１の内面を
往復動するピストン、３はピストンリング、４は
鉛銅リング、５は油かきリング、６は上記シリン
ダライナ１に複数個穿設された掃気ポートであ
る。

上記シリンダライナ１の内面は、燃焼ガスをシ
ールするためのピストンリング３が往復摺動する
部分Ａ、ピストン２の側圧を受ける鉛銅リング４
が往復摺動する部分Ｂ、クランク室から燃焼室へ
の油揚がりを防止するための油かきリング５が往
復摺動する部分Ｃを有し、これら３つの部分にお
いてはシリンダライナ１の内面とこれに対応する
リング３，４，５等の運動部材との接触態様がそ
れぞれ異なる。

即ち上記シリンダライナ１の内面は、ピストン
リング３が往復摺動する部分Ａについては該ピス
トンリング３の機能に適した仕上面とすることが
要求され、同様に鉛銅リング４またはピストンス
カート２ｂに直接接触するシリンダライナの内面
部分については該鉛銅リング４またはピストンス
カート２ｂの機能に適するように更に油かきリン
グ５が摺動するシリンダライナの内面部分につい
ては該油かきリング５の機能にそれぞれ適した仕
上面に形成することが要求される。

しかしながら従来のこの種シリンダライナにお
いては、その内面を上記のような多くの機能に合
致した状態に仕上げるのは実用上困難な面が多
く、従つて一般に該内面は一様な表面粗度で以つ
て仕上げられ、その表面粗度も、高温、高圧の燃
焼ガスをシールするためのピストンリング３のシ
リンダライナ内面への焼付きを防止するため該シ
リンダライナ１の内面の保油性に主眼をおいた、
即ち該ピストンリング３の機能に適合することを
重視した比較的粗い表面粗度に仕上げられてい
た。

このような従来のシリンダライナにおいては (1) シリンダライナ内面の鉛銅リング４またはピ
ストンスカート２ｂと接触する部分Ｂにおいて
は、該鉛銅リング４またはピストンスカート２
ｂが軟質の材料であるのに対し、シリンダライ
ナ内面の表面粗度が粗すぎるため、鉛銅リング
４またはピストンスカート２ｂとシリンダライ
ナ内面との間の接触面圧が過大になり、鉛銅リ
ング４またはピストンスカート２ｂの異常摩耗
やスカツフイングが発生し易くなる。

(2) 油かきリング５と接触する部分Ｃにおいて
は、該油かきリング５が先端の鋭いリツプを有
しているのに対しシリンダライナ内面の表面粗
度が粗すぎるため油かきリング５の摺動機能が
阻害されると共にその油かき効果が低下する。
このためクランク室から熱焼室への油揚がり量
が過大となり、潤滑油消費量の増加や熱焼室汚
損の要因となる。

等の問題点があつた。

反面上記(1)，(2)を避けるためシリンダライナ内
面の表面粗度を密にするピストンリング３が往復
摺動する部分の保油性が低下し機関の初期なじみ
運転に多大な時間を要すると共に機関の高負荷域
においてピストンリング３の異常摩耗やスカツフ
イングが発生することが多い。

本考案は、上記に鑑みなされたもので、シリン
ダライナの内面をピストンリング，鉛銅リングま
たはピストンスカート、並びに油かきリングの機
能にそれぞれ合致した表面仕上とすることにより
上記欠点を解消すると共に耐久性、信頼性を向上
したシリンダライナを提供することを目的とす
る。

このため、本考案は、シリンダライナの内面を
掃気ポートの周辺、該掃気ポートよりも上方の部
分、該掃気ポートよりも下方の部分の３つの部分
に区画しそれぞれの部分を互いに異なる表面仕上
げとし、主としてピストンリングと接する掃気ポ
ートよりも上方の部分は表面粗度の比較的粗いホ
ーニング仕上面とし、かつ、主として油かきリン
グと接する掃気ポートよりも下方の部分は、上記
上方の部分よりも表面粗度の密な仕上面とし、更
にまた主として鉛銅リングまたは直接にピストン
スカートに接する掃気ポート周辺部は、他の部分
よりも直径をわずかに大きく形成したことを特徴
としている。

以下第５図ないし第９図を参照して本考案の１
実施例につき説明する。

シリンダライナ１の内面１ａを、第６図に示す
ように掃気ポート６周辺の部分ｂ、該掃気ポート
６よりも上方の主としてピストンリング３が摺動
する部分ａ並びに該掃気ポート６よりも下方の主
として油かきリング５が摺動する部分ｃの３部分
に区画し、それぞれの部分を互いに異なる表面粗
度に仕上げる。即ち、シリンダライナ１の内面１
ａ全体に亘つて第５図のようなウエーブボーリ
ング仕上げを施した後、上記ａ部は第７図に示す
ように第５図に示すフアインホーニング仕上面
（平滑なホーニング仕上面）ｑがウエーブピツチ
ｐの30％ないし50％を占めるようにホーニング仕
上を施す。ここでウエーブピツチｐとは仕上面に
規則的に現われる波状跡（第７図の場合はウエー
ブボーリング時に刻まれたボーリング工具の削り
跡）のピツチである。このような加工を施すこと
によりａ部は、ｐ−ｑの幅を有するウエーブボー
リングによる溝１０がピツチｐにて規則的に刻ま
れたホーニング仕上面即ち第５図に示すコンプ
レツクスウエーブ仕上面となる。

また上記Ｃ部は第９図に示すように、ウエーブ
ボーリング後上記フアインホーニング仕上面ｑが
ウエーブピツチｐの80％ないし100％（100％の場
合はＣ部全体がフアインホーニング面となる）を
占めるようにホーミング仕上を施す。従つてＣ部
は上記ａ部よりもフアインホーニング面が多い仕
上面となり（ウエーブボーリングによる溝１１が
わずかに残るかあるいは該溝１１が完全に除去さ
れる。）その内径Ｄ_cはａ部の内径Ｄ_Aよりわずか
に大きくなる。

更に上記ｂ部は、第８図に示すように、ウエー
ブボーリング後比較的粗い砥粒の工具にてホーニ
ングすることにより上記ボーリング面を完全に除
去し、しかる後に上記よりも密な砥粒の工具にて
ホーニング仕上を行う。

このような加工を施すことによりｂ部は一定の
ピツチｐにて刻まれた上記粗い砥粒の工具による
溝１２とフアインホーニング面が混在し、かつフ
アインホーニング面が大部分を占める仕上面即ち
第５図に示すようなプラトーホーニング面とな
る。そして上記ホーニング仕上の際ｂ部の内径Ｄ
_Bはシリンダライナの呼び内径の0.03％ないし
0.060％だけａ部またはＣ部よりも大きくなるよ
うに（即ちａ部またはＣ部からの削り込み量（第
６図のＺ）がシリンダライナの呼び内径の0.015
％ないし0.030％となるように）ホーニング仕上
代を定める。

また上記ａ部，ｂ部，ｃ部の境界部は段付部が
形成されないように仕上げ、これら３部分を滑ら
かに接続する。

上記構成を具えたシリンダライナ１を組み込ん
だ内燃機関を運転する際には、ピストンリング３
は主として該シリンダライナ１の掃気ポート６よ
りも上方の内面ａ部上を摺動するがピストンリン
グ３とシリンダライナ１との接触部即ちピストン
リング３の外周面とａ部のフアインホーニング面
との間は、ウエーブボーリングにより形成された
溝１０内に貯つた潤滑油により潤滑されると共に
上記平滑なフアインホーニング面とピストンリン
グ３との間で燃焼ガスのシールを完全に行う。

また鉛銅リング４またはピストンスカート２ｂ
は、主として掃気ポート６の周辺の内面ｂ部上及
び掃気ポート６よりも下方の内面ｃ部上を摺動す
るが、該ｂ部及びｃ部は大部分が表面粗度が密な
フアインホーニング面であるため上記運動部材と
シリンダライナ１との間の接触面圧が低減され、
かつｂ部の直径を他の部分よりも大きくしてポー
トリリーフｚを形成しているため該ｚ部にて潤滑
油の保持がなされる。

従つてピストン２の側圧を受けるこれら鉛銅リ
ング４及びピストンスカート２ｂのスカツフイン
グや焼付きの発生を未然に防止することができ
る。

更に油かきリング５は大部分上記ｃ部上を摺動
するが、該ｃ部は大部分が表面粗度が密なフアイ
ンホーニング面であるためシリンダライナ１の内
面１ａに附着した潤滑油は油かきリング５により
確実にかき落され油揚がりが発生することはな
い。

ところで機関の運転中においてシリンダライナ
１の壁温度は、ａ部→ｂ部→ｃ部の順に低くなり
従つて該シリンダライナ１の半径方向における熱
膨張量も上記の順で小さくなるが、ｃ部の直径Ｄ
_cはａ部の直径Ｄ_Aよりもわずかに大きくされてい
るので、機関の運転時において該シリンダライナ
１の長手方向に一様なシリンダ内径となり、ピス
トンリング３鉛銅リング４油かきリング５の機能
を効果的に発揮せしめ得る。

上記掃気ポート周辺の内面の直径の限定値（呼
び直径の0.030％ないし0.060％）、掃気ポートよ
りも上方の内面及び下方の内面の表面粗度の限定
値（夫々ウエーブピツチの30％ないし50％並びに
ウエーブピツチの80％ないし100％）は、表面粗
度及び内径を種々組合せたシリンダライナを製作
し、実機試験を行つて耐久性を確認して定めたも
のであり、上記限定範囲内組合せでホーニング仕
上を行つたもののみが所要の目的を達成すること
ができた。

尚ａ部とｃ部との間でウエーブボーリングのピ
ツチｐと２の深さt₁，t₂とを適当に変化させ、ピ
ストンリング３及び油かきリング５の機能に適応
した組合せを選定することは勿論可能である。

第１０図ないし第１３図は本考案の他の実施例
を示す。

この実施例の場合は、シリンダライナ１の内面
全体に亘つて、密な砥粒の工具で以つてホーニン
グ仕上（即ち第５図に示すフアインホーニング
仕上）を施す。そしてａ部については、フアイン
ホーニング仕上面ｑがウエーブピツチｐの30％な
いし50％を占めるようにウエーブボーリング仕上
を行う。

従つてａ部は第１実施例の場合と同様なコンプ
レツクスウエーブ仕上面となる。ｂ部については
比較的粗い砥粒の工具で以つてホーニング仕上げ
を行いポートリリーフを取つた後再度密な砥粒の
工具で以つてａ部からの削り込み量ｚがシリンダ
ライナ１の呼び内径の0.015％ないし0.030％とな
るようにホーニング仕上を行う。従つてｂ部は上
記第１実施例と同様なプラトーホーニング仕上面
となる。

更にｃ部については、最初に形成されたフアイ
ンホーニング仕上面をそのまま残す。

この実施例の場合は、上記のような加工を施す
ことによりａ部の内径Ｄ_Aとｃ部の内径Ｄ_cとが等
しくなるため、ピストンのセンターリングが作業
の際に高精度で以つて該作業を行うことができ
る。

以上述べたように本考案に係る内燃機関のシリ
ンダライナは掃気ポート周辺の内面をその直径が
他の部分の直径よりもシリンダライナの呼び直径
の0.030％ないし0.060％大きくなるように形成
し、主としてピストンリングが摺動する掃気ポー
ト周辺よりも上方の内面をウエーブピツチの30％
ないし50％が平滑なホーニング仕上面とし、更に
主として油かきリングが摺動する掃気ポート周辺
よりも下方の内面をウエーブピツチの80％ないし
100％が平滑なホーニング仕上面とすることによ
り、それぞれ機能の異なる部材が摺動する３つの
部分の表面にそれぞれの部材の機能に適した仕上
を施しているので次のような効果がある。

(1) 主としてピストンリングが摺動する掃気ポー
トよりも上方の内面においては、潤滑油が貯め
られるウエーブ状の溝とピストンリングとの間
で燃焼ガスをシールする平滑なホーニング面と
がバランスよく配置されているためシリンダラ
イナとピストンリングとの接触面における油膜
の形成及び燃焼ガスをシールが確実になされ、
ピストンリングのスカツフイング限界面圧を高
くとることができる。このためピストンリング
の焼付きやスカツフイングの発生を未然に防止
することができると共に機関の初期なじみ運転
に要する時間を短縮することができる。

(2) 主として油かきリングが摺動する掃気ポート
よりも下方の内面においては、その大部分が平
滑なホーニング仕上面とされているため、油か
きリングの油かき効果が向上すると共に該油か
きリングのリツプの摩耗も少なくなる。このた
めクランク室から燃焼室への油揚がりが少なく
なり、潤滑油消費量の低減、燃消室汚損の防止
等を図ることができる。

更に主として鉛銅リングやピストンスカートが
摺動する掃気ポート周辺の内面には適当なポート
リリーフを設けているのでこの部分における保油
性が向上する。またピストンの側圧を受ける鉛銅
リングやピストンスカートは、主として上記掃気
ポート周辺またはそれよりも下方の内面を摺動す
るが、この部分は平滑なホーニング仕上面となつ
ているためこれら運動部材と上記内面との間の接
触面圧が低減される。従つて上記ポートリリーフ
による保油効果と相まつてこれら鉛銅リングやピ
ストンスカートのスカツフイング、焼付き等の発
生を未然に防止することができる。

尚本考案に係るシリンダライナは、高出力２サ
イクルデイーゼル機関に組み込まれ、100時間を
超える連続耐久運転が施行されたが、ピストンリ
ング、ピストンスカート、鉛銅リング、油かきリ
ング等の摩耗、スカツフイング、焼付き等皆無で
あり、極めて良好な運転成績をおさめた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は従来の内燃機関用シリン
ダライナの１例を示し、第１図はシリンダライナ
の中心線に沿う断面図、第２図ないし第４図はそ
れぞれ第１図のＵ部，Ｖ部，Ｗ部を拡大したる図
である。第５図はシリンダライナ内面の表面仕上
程度を説明するための図である。第６図ないし第
９図は本考案の１実施例を示し、第６図は第１図
に応当する図、第７図ないし第９図はそれぞれ第
６図のａ部，ｂ部，ｃ部の１部を拡大したる図で
ある。第１０図ないし第１３図は本考案の他の実
施例を示し、それぞれ上記第６図ないし第９図に
応当する図である。 １……シリンダライナ、２……ピストン、２ａ
……ピストンクラウン、２ｂ……ピストンスカー
ト、３……ピストンリング、４……鉛銅リング、
５……油かきリング、６……掃気ポート、１０，
１１，１２……溝部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 掃気ポートを有する内燃機関用シリンダライナ
   において、上記シリンダライナの内面をクロムメ
   ツキ等の表面処理を施さない仕上面に構成すると
   ともに、上記掃気ポート周辺の内面はその直径を
   他の部分の直径よりも上記シリンダライナの呼び
   直径の0.030％ないし0.060％大きく形成され、上
   記掃気ポート周辺よりも上方の内面はウエーブピ
   ツチの30％ないし50％が平滑なホーニング仕上面
   とされ、上記掃気ポート周辺よりも下方の内面は
   ウエーブピツチの80％ないし100％が平滑なホー
   ニング仕上面とされたことを特徴とする内燃機関
   用シリンダライナ。