JPS591083Y2 - ピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関用ピストンの改善に関する。

従来のピストンの構造を第１図より第４図までに示す。

第１図はピストンのピン軸方向の側面図で゛、第２図は
ピストンのピン軸直角方向の側面図である。

第３図はピストンピン軸方向のピストンスカートの表面
を一部くり抜いた状態を示す側面図で、第４図は第３図
のＩＶ−ＩＶ矢視の一部を示す横断面図である。

図において、０１はピストン冠、０２はピストンリング
、０３はオイルかきリング、０４はピストンピン、０５
はピストンスカート、０６はくり抜き部で、同くり抜き
部０６はピストンスカート０５の外周面の一部の凹形に
薄く削りとった形状をしている。

なお、第１図の０７及び第２図の０８は従来のピストン
スカー１〜ｏ５外周部に生ずるスカッフィング発生個所
を示している。

一般に内燃機関のピストンは従来がら、 （ア）ピストンのスカッフィングをなくすること、（イ
）省資源及びユーザーの経済性の面がら潤滑油の消費量
を低減させること 等が重要課題となっている。

また、最近の内燃機関は高速、高過給化が著しく、それ
に伴ない潤滑条件も苛酷となっているため、従来以上に
（ア）、（イ）の改善が必要どなっている。

第１，２図に示す従来のピストンでは、ピストンのスカ
ッフィングを防止する観点がら、１ ピストン加工時に
ピストンの外周形状をだ円加工にし、エンジン作動中に
ピストンが真円になるようにすると共に、２ ピストン
のクリアランスを大きくする等の対策がなされている。

しがし、エンジン作動中にピストンが真円となる対策１
はピストン摺動部に油膜が形成されずにピストンスカー
ト０５外周部で局部的な金属接触をし、該部にスカッフ
ィングが生じたことがあってた。

また、第３，４図に示すように、ピストンスカート０５
外周部の一部にくり抜き部０６を設けてピストンのクリ
アランスを大きくした対策２はスカッフィングの発生防
止には有効であったが、上記くり抜き部０６に潤滑油が
゛多量に入り、潤滑油の消費量が増大するという欠点が
あった。

以上のように、従来の第１図より第４図までのようなピ
ストンでは、ピストンのスカッフィングと潤滑油消費と
を、両者とも低減させるような条件を備えていないため
、信頼性に欠けていた。

また、ピストン摺動部のクリアランスの適正値を得るの
に、実験エンジンを用いて試行錯誤で求めることも行わ
れていたが、この方法では、がなり長い期間と費用を要
する等の欠点が゛あった。

本考案の目的は、上記欠点を排除しピストンの潤滑油消
費量を最小限にしかつピストンスカート部のスカッフィ
ングを防止できるピストンを提供することであり、その
特徴とするところは、ピストンスカート外周のピストン
軸方向プロフィルを油膜形成に最適な形状にすると共に
、従来がらしばしばスカッフィングを生じていたピスト
ンスカート外周面に油膜形成と油の保持性能が良好な溝
を部分的に設けたことである。

これによって、ビストンスカッフィングと潤滑油の消費
とを低減させることができる。

本考案は、内燃機関、往復圧縮機、往復動形油圧機器等
のピストンに広く適用できる。

以下、図面を参照して本考案による実施例につき説明す
る。

第５図より第９図までに本考案による１実施例のピスト
ンを示す。

第５図はピストンピン軸方向の側面図、第６図は第５図
のピストンスカートのプロフィルを形成するたる状ふく
らみ部を示す縦断面図、第７図はビスＩ・ンピン軸と直
角方向の側面図、第８図は第７図のＶｌｌｌ−Ｖｌｌｌ
矢視断面図、第９図は第７図のＩＸ−ＩＸ矢視断面図で
ある。

図において、１はピストン冠、２はピストンリング、３
はオイルかきリング、４はピストンピン、５はビスｌ−
シスカートであり、第１図及び第２図に示した従来のピ
ストンとほぼ同一の構造である。

従来例と異なる点は、ピストンスカート５外周の一部に
なる状のふくらみ部９と溝１０を設けたことである。

第５図及び第６図に示すピストンスカート５外周のふく
らみ部９はピストン軸心を通りピストンピン４の軸心と
直交する縦断面が通るピストンスカート５外周面近傍に
設けられている。

第６図において、Ｌはピストンスカート５の長さ、Ｅは
ふくらみ部９のふくらみ量であり、ＥはＬの（１〜２
） Ｘ １０−’倍の値となっている。

第５図及び第７図に示すピストンスカート５外周の溝１
０はピストン軸心を通りピストンピン４の軸心と直交す
る縦断面が通るピストンスカート５外周面と、ピストン
ピン４軸心を含むピストン縦断面が通るピストンスカー
ト５外周面とほは゛中間にイ装置し、ピストンスカート
５外周の同一円周上に４個所設けられている。

上記溝１ｏの断面は、第８図に示すように、凸部１１と
凹部１２とがらなり、溝１０のピッチをＰ、溝１０の深
さをＨとしたとき、ＨはＰの（１〜２ ） Ｘ １０−
３倍の値となっている。

本実施例では、ピストンスカート５外周の一部にふくら
み部９と溝１０を併用した場合について説明したが、本
考案はふくらみ部９もしくは溝１０の一方のみを適用す
ることもできる。

上記構成の場合の作用、効果について述べる。

ピストンスカート５外周にふくらみ部９を有するので、
ピストンが十進運動する場合やピストンが首振りする場
合でも、ピストン摺動部の油膜の形成が可能となり、安
定した潤滑が可能である。

ピストンスカート５外周部に設けたふくらみ部９のふく
らみ量Ｅとピストンスカート５の長さＬとの比をとって
、ピストンスカート５外周部の油膜厚さｈｐｍｉｎを計
算すると、第１０図となる。

なお、同図において、縦軸に油膜厚さｈｐｍｉｎ （μ
ｍ）を、横軸にふくらみ量Ｅとピストンスカート長さＬ
との比をとっている。

同図からＥ／Ｌの値が（１〜２ ） Ｘ １０−４の時
、油膜厚さｈｐｍｉｎの形成が最も良好で、ピストンス
カート５部のスカッフィング防止に大きな効果がある。

また、従来よりもピストンクリアランスを小さく選ぶこ
とができ、潤滑油の消費も少なくなる。

また、ピストンスカート５外周部に設けた溝１０におい
て、間溝１０の深さＨと間溝１０のピッチＰをとって油
膜厚さｈｍｉｎを計算すると第１１図となる。

同図において、縦軸に油膜厚さｈｍｉｎ （μｍ）を、
横軸に溝１０の深さＨとピッチＰの比をとっている。

同図から油膜の形成が良好となるＨ／Ｐ値があり、はぼ
（１〜２ ） Ｘ １０−３であることがわかる。

第１２図はピストンスカート５外周部に設けた溝１０の
有無及び形状の違いについて、スカッフィングの発生限
界の面圧の実験結果を比較して示したもので、縦軸はピ
ストンスカート５の焼付き限界面圧Ｐ＊ｋｇ／ｃｍ２を
、横軸に溝１０の深さＨとピッチＰとの比Ｈ／Ｐをとっ
ている。

図中、棒線Ａは溝１０なしの時の実験テ゛−夕で、横線
Ｂ、 Ｃは溝の深さＨとピッチＰの比Ｈ／Ｐがそれぞれ
２．５×１０−３と５Ｘ１０−３の溝を有する時の実験
テ゛−夕を示している。

第１２図からピストンスカー１−外周部の焼付け限界面
圧はピストンスカート５外周部に溝１０を有する場合が
溝１０無しの場合より高く、さらに溝１０を有する場合
でも、第１１図で良好な棒線Ｂの方が棒線Ｃより高い。

以上のことから、ピストンスカート５の全外周に溝１０
を設けてスカッフィングの発生限界面圧を高くすること
もできるが、この場合は第８図の凹部１２の部分に保持
される油が増すので、潤滑油の梢費が増す傾向を示す。

そこで、第５図、第７図に示すように、ピストンスカー
ト５外周の同一円周４個所に溝１０を設けたことにより
、油の消費量も少なくできるし、また金属接触しやすい
個所の油膜の負荷能力が増大するので、ピストンのスカ
ッフィングが生じにくいという利点がある。

以上のように、第５，６図に示すふくらみ部９のビスＩ
〜ンプロフィルと第５，７図に示すような溝１０を設け
たピストンであれば、ピストンクリアランスも比較的小
さく選ぶことができ、潤滑油の消費量が少ないだけでな
く、ピストンスカート５外周部のスカッフィングも生じ
にくい。

また、従来のような試行錯誤的な手法でピストンプロフ
ィルを選定するということもあまり必要でないため、ピ
ストン開発の費用も少なくてよいという利点がある。

第１３図は本考案による他の実施例のピストンスカート
外周部の溝を示す縦断面図、第１４図、第１５図は同じ
く他の実施例の溝の凹部形状をそれぞれ示す横断面図で
ある。

第１３図は第８図の凸部１１を平部１１３にしたもので
゛ある。

なお、１１０は溝、１０５はピストンスカートである。

第１４図は溝２１０の横断面を同−深さとしたもの、第
１５図は溝３１０の横断面を円弧状に加工したものを示
す。

なお、２０５．３０５はピストンスカートである。

第１３図、第１４図及び第１５図のものはともに、その
作用、効果は前記した実施例の場合とほぼ同一である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のピストンのピン軸方向の側面図、第２図
は第１図のピストンのピン軸直角方向の側面図、第３図
はピストンピン軸方向のピストンスカートの表面を一部
くり抜いた状態を示す側面図、第４図は第３図の■■−
■■矢視の一部を示す横断面図、第５図は本考案による
１実施例のピストンのピストンピン軸方向の側面図、第
６図は第５図のピストンスカートのプロフィルを形成す
るたる状ふくらみ部を示す縦断面図、第７図は第５図の
ピストンのピストンピン軸と直角方向の側面図、第８図
は第７図のＶｌｌｌ−ｖｕｔ矢視断面図、第９図は第７
図のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、第１０図は油膜厚さとふく
らみ部の形状との関係を示す線図、第１１図は油膜厚さ
と溝の形状との関係を示す線図、第１２図は焼付き限界
面圧と溝の形状との関係を示す線図、第１３図は本考案
による他の実施例のピストンスカート外周部の溝を示す
縦断面図、第１４図、第１５図は同じく他の実施例の溝
の凹部形状をそれぞれ示す横断面図である。 １・・・ピストン冠、４・・・ピストンピン、５・・・
ピストンスカート、９・・・ふくらみ部、１０・・・溝
、Ｅ・・・ふくらみ量、Ｌ・・・ピストンスカートの長
さ、Ｐ・・・溝のピッチ、Ｈ・・・溝の深さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関用ビス１〜ンにおいて、ピストン軸心を通りピ
   ストンピン軸心と直交する縦断面が通るビスｌ〜ンスカ
   ート外周面近傍に設けられたたる状のふくらみ部、上記
   ピストン軸心を通りピストンピン軸心と直交する縦断面
   が通るピストンスカート外周面と上記ピストンピン軸心
   を含むピストン縦断面が通るピストンスカート外周面と
   のほは゛中間に位置する上記ピストンスカート外周面の
   同一円周上の４個所に設けられた溝を備えたことを特徴
   とするピストン。