JP2010096125A - Piston - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はピストンに係り、特に内燃機関に適用されるピストンに関する。 The present invention relates to a piston, and more particularly to a piston applied to an internal combustion engine.
自動車用等の内燃機関においては、ピストンの外周部に複数のリング溝が設けられ、これらリング溝にそれぞれピストンリングが嵌め入れられている。このうち上部に位置するコンプレッションリングはピストンとシリンダ間のシールを行う。下部に位置するオイルリングは、シリンダに付着したオイルを掻き取ると同時に、この掻き取ったオイルを、オイルリング溝に連通してピストン裏面部に開口するオイル戻し穴から排出させる。 In an internal combustion engine for automobiles or the like, a plurality of ring grooves are provided in the outer peripheral portion of a piston, and piston rings are respectively fitted in these ring grooves. Of these, the compression ring located at the top provides a seal between the piston and the cylinder. The oil ring located at the lower part scrapes off the oil adhering to the cylinder, and at the same time, discharges the scraped oil from an oil return hole that communicates with the oil ring groove and opens at the back surface of the piston.
ところで一般に、オイルリングとオイルリング溝との接触面は単なる平面である。このためピストン昇降時にオイルリングがオイルリング溝の上面又は下面に押し付けられると、これらの隙間に存在していたオイルが押し潰され、ピストンの外周側及び内周側(即ちピストン半径方向の外側及び内側)に向かって均等に流される。内周側への流れは特に問題視されないが、外周側への流れはシリンダへのオイルの再付着を意味し、結果的にオイル上がり等によるオイル消費量を増大させてしまう。 In general, the contact surface between the oil ring and the oil ring groove is simply a flat surface. For this reason, when the oil ring is pressed against the upper or lower surface of the oil ring groove when the piston is raised or lowered, the oil present in these gaps is crushed, and the outer peripheral side and inner peripheral side of the piston (that is, the outer side and the outer side in the piston radial direction). Flowed evenly toward the inside. Although the flow toward the inner peripheral side is not particularly regarded as a problem, the flow toward the outer peripheral side means reattachment of oil to the cylinder, and as a result, increases the amount of oil consumed due to rising oil.
一方、特許文献1には、トップリング溝の上面及び下面に、油溜めとして機能する環状の凹部を設けたピストンが開示されている。
On the other hand,
しかしながら、この凹部は断面が台形であり、凹部の底面(上面又は下面)は、やはりピストン半径方向に沿った平面である。このため、かかる構造をオイルリング溝に適用したとしても、オイルリングがオイルリング溝に押し付けられたときのオイルの流れは外周側及び内周側に均等となってしまい、上記問題を解決できない。 However, the recess has a trapezoidal cross section, and the bottom surface (upper surface or lower surface) of the recess is also a plane along the piston radial direction. For this reason, even if such a structure is applied to the oil ring groove, the oil flow when the oil ring is pressed against the oil ring groove becomes uniform on the outer peripheral side and the inner peripheral side, and the above problem cannot be solved.
そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、リング溝内に導入されたオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制し得るピストンを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a piston capable of suppressing the reattachment of oil introduced into the ring groove to the cylinder and the oil consumption.
本発明の一形態によれば、外周面部にリング溝を有するピストンにおいて、前記リング溝の上面及び下面の少なくとも一方に、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成された付勢溝を設けたことを特徴とするピストンが提供される。 According to one aspect of the present invention, in the piston having the ring groove on the outer peripheral surface portion, at least one of the upper surface and the lower surface of the ring groove, the oil introduced into the ring groove is directed to the piston inner peripheral side. There is provided a piston characterized in that a biasing groove having an asymmetric cross section is provided.
これによれば、リング溝とこれに嵌入されたピストンリングとの間でオイルが押し潰されたとき、断面非対称の付勢溝により、オイルをピストンの内周側に積極的に流すことができ、オイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制することが可能である。 According to this, when the oil is crushed between the ring groove and the piston ring fitted in the ring groove, the oil can be actively flowed to the inner peripheral side of the piston by the urging groove having an asymmetric cross section. It is possible to suppress the reattachment of oil to the cylinder and suppress oil consumption.
好ましくは、前記付勢溝の断面が、溝深さが最大となるピストン半径方向の位置(最大深さ位置)に対して非対称である。 Preferably, the section of the urging groove is asymmetric with respect to a position in the piston radial direction (maximum depth position) at which the groove depth is maximum.
好ましくは、前記付勢溝が、前記最大深さ位置から内周端までのピストン半径方向における長さが、前記最大深さ位置から外周端までのピストン半径方向における長さよりも短くなるように形成されている。 Preferably, the biasing groove is formed such that a length in the piston radial direction from the maximum depth position to the inner peripheral end is shorter than a length in the piston radial direction from the maximum depth position to the outer peripheral end. Has been.
好ましくは、前記付勢溝の断面が略三角形である。 Preferably, the urging groove has a substantially triangular cross section.
好ましくは、前記付勢溝が、前記リング溝内に導入されたオイルをピストン裏面側に排出するためのオイル戻し穴に直接連通されている。 Preferably, the urging groove communicates directly with an oil return hole for discharging the oil introduced into the ring groove to the piston back surface side.
好ましくは、前記リング溝がオイルリング溝からなる。 Preferably, the ring groove is an oil ring groove.
本発明によれば、リング溝内に導入されたオイルのシリンダへの再付着を抑制し、オイル消費を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, it is possible to suppress the reattachment of the oil introduced into the ring groove to the cylinder and to suppress oil consumption.
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に本発明の実施形態に係るピストンの全体を示す。このピストン1は自動車用の内燃機関に適用されるものであり、その外周面部2には複数(本実施形態では3つ)のリング溝3,4,5が設けられている。最上位に位置するトップリング溝3には図示しないトップリングが嵌め入れられ、上から二番目に位置するセカンドリング溝4には図示しないセカンドリングが嵌め入れられる。これらトップリングとセカンドリングがコンプレッションリングを形成するものである。他方、最下位に位置するオイルリング溝5には図示しないオイルリングが嵌め入れられるようになっている。ピストン1の昇降移動時には、各リングの外周面部がシリンダ内壁(図示せず)に摺接してピストン1とシリンダとの隙間をシールする。符号Yはピストン1の中心を、符号Xは図示しないピストンピン穴の中心を表す。
FIG. 1 shows an entire piston according to an embodiment of the present invention. The
図2に図1のII−II断面図を示す。オイルリング溝5は、それぞれピストン半径方向に延びる上面6及び下面7と、ピストン中心方向に延びてオイルリング溝5の内周端(ピストン半径方向内側の端)を規定する内周端面8とによって矩形断面となるよう画成されている。上面6及び下面7と内周端面8との交点部はアール状に形成されている。そして、上面6と下面7にはそれぞれ付勢溝、即ち上側付勢溝9と下側付勢溝10とが設けられている。上側付勢溝9と下側付勢溝10は、オイルリング溝5内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるよう、断面が非対称に形成されている。この点は後に詳述する。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. The
上側付勢溝9と下側付勢溝10は上下対称の構成であるので、上側付勢溝9についてのみ詳細に説明する。上側付勢溝9は、これよりも内周側及び外周側に上面6の一部ずつを残すよう、上面6の中央部に配設され、オイルリング溝5ないし上面6の全周に亘って形成されている。上側付勢溝9の断面は図2に示す如き略三角形ないしはテーパ形状に形成されている。即ち、上側付勢溝9は、その基本断面形状が仮想線で示すような三角形であり、外周側斜面11と内周側斜面12とを有すると共に、基本三角形の頂部即ち外周側斜面11と内周側斜面12の交点部がアール状に形成されている。
Since the
上側付勢溝9は、溝深さが最大となるピストン半径方向の位置、即ち最大深さ位置Pを有するが、この最大深さ位置Pに対して非対称に形成されている。具体的には、上側付勢溝9は、最大深さ位置Pから内周端13までのピストン半径方向における長さ即ち内周側長さAが、最大深さ位置Pから外周端14までのピストン半径方向における長さ即ち外周側長さBよりも短くなるように形成されている(A<B)。なお、基本断面形状で見た場合、最大深さ位置P’、内周側長さA’、外周側長さB’となるが、このときにもA’<B’が成立する。また上側付勢溝9のピストン半径方向における長さC=A+B、上面6のピストン半径方向における長さHとすると、C<Hが成立する。
The
ピストン1には、一端がオイルリング溝5に開口し、他端がピストン裏面15に開口するオイル戻し穴16が形成されている。オイル戻し穴16は、ピストン半径方向に延びると共に円形の断面を有し、その上半部がオイルリング溝5の下半部に開口するようになっている。オイル戻し穴16の中心は下面7と同じ高さ位置とされる。オイル戻し穴16の最上端はオイルリング溝5の内周端面8に接続し、オイル戻し穴16の最下端は、下側付勢溝10よりも下方の位置を延びて、オイルリング溝5の下面7の最外周端部に形成された面取り部17に接続する。この結果、下面7においては、下側付勢溝10と直角に交差し、且つ下側付勢溝10よりも深い、オイル戻し穴16によって画成されたオイル戻し溝18が形成されることとなる。オイル戻し穴16は、図1に示すように、ピストンピン穴と直角なスラスト側及び反スラスト側部分の所定角度範囲にそれぞれ複数(本実施形態では4つ)ずつ設けられている。
The
次に、本実施形態の作用効果を述べる。 Next, the function and effect of this embodiment will be described.
まず、図3を用いて従来の典型的なオイルリング溝の場合を示す。図中、20はオイルリング溝を示し、21はオイルリング溝の上面を示し、22はオイルリング溝20に嵌入されたオイルリング、特にその上面部のみ(具体的にはオイルリングの上側レール)を示し、Oはオイルを示す。細線矢印はピストンの移動方向を示し、白抜き矢印はオイルリング溝20に対するオイルリング22の相対移動方向を示し、黒塗り矢印はオイルOの流れ方向を示す。
First, the case of a conventional typical oil ring groove will be described with reference to FIG. In the figure, 20 indicates an oil ring groove, 21 indicates an upper surface of the oil ring groove, 22 indicates an oil ring fitted into the
ピストンの昇降往復運動により、シリンダ内壁に付着したオイルは、オイルリング22によって掻き取られると共にオイルリング溝20内(オイルリング22とオイルリング溝20との隙間)に導入され、図示しないオイル戻し穴からピストン裏面側に排出され、クランクケース内に戻される。一方、通常は図示するようにオイルリング22の上面とオイルリング溝20の上面21とが単なる平面であり、互いの接触面が平面で形成される。よってピストンが下降し、オイルリング22がオイルリング溝20に対して相対的に上昇したとき、オイルリング22上面とオイルリング溝上面21との隙間にあったオイルOは押し潰され、内周側と外周側とに均等に流される。このうち外周側方向の流れはオイルをシリンダ内壁に再付着させ、オイル上がり等によるオイル消費量増大の原因となるため、可能な限り低減することが望まれる。
The oil adhering to the inner wall of the cylinder by the reciprocating motion of the piston is scraped off by the
次に、従来例として特許文献1に記載されているような溝23を形成したオイルリング溝の場合を図4に示す。この場合、溝23は台形の断面形状を有し、溝23の上面24はやはり単なる平面である。よってピストンが下降し、オイルリング22がオイルリング溝20に対して相対的に上昇したとき、オイルリング22上面とオイルリング溝上面21との隙間及び溝23内に溜まっていたオイルOは、押し潰されて内周側と外周側とに均等に流される。よって外周側方向に比較的多くのオイルが流されてしまい、図3の例と同様にオイル消費量を増大させてしまう。
Next, FIG. 4 shows a case of an oil ring groove formed with a
しかしながら、本実施形態によると上記の問題を解決できる。即ち図5(B)を参照して、ピストン1が下降し、オイルリング22がオイルリング溝5に対して相対的に上昇したとき、オイルリング22上面とオイルリング溝上面6との隙間及び付勢溝9内に溜まっていたオイルOが押し潰される。しかしながらこのとき、付勢溝9が非対称の断面形状を有していることから、図5(A)で示すような不均等な偏った圧力分布、特に外周側で高く、内周側で低くなる圧力分布が生じ、図5(B)に示すように、オイルOを内周側に方向付けて流すことができる。よってオイルリング22と、オイルリング溝上面6及び付勢溝9との協働作用により、オイルを外周側方向よりも内周側方向により多く流すことができ、オイル戻し穴(図示せず)から積極的に排出させることができると共に、シリンダ内壁へのオイルの再付着を防止できる。これにより、オイル消費を従来よりも著しく抑制することが可能である。
However, according to the present embodiment, the above problem can be solved. That is, referring to FIG. 5B, when the
なお、図5(B)の例では付勢溝9を基本断面形状で簡略的に描いたが、図2に示したような具体的形状でも同様の作用効果を得られる。付勢溝9によりオイルリング溝5のオイル保持能力が高まるのはいうまでもない。
In the example of FIG. 5B, the urging
また、本実施形態では図2に示したようにオイルリング溝下面7にも付勢溝10が設けられているので、ピストン1が上昇し、オイルリングがオイルリング溝5に対して相対的に下降したときにも、同様の作用効果を得られる。しかもこの場合には、下側付勢溝10がオイル戻し穴16に直接的に連通しているので、オイルOの内周側への排出が容易となり、オイルOの内周側への方向付けもより積極的に行うことができる。しかも、オイルリング溝5内に導入されたオイルはオイルリング溝5内で底部に溜まる傾向にあるが、その底部に開放する形でオイル戻し穴16が設けられているので、オイルOの内周側への排出を容易とし、下側付勢溝10によるオイルOの内周側への方向付けを積極的に行うことができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the urging
なお、変形例に関しては、オイル戻し穴を上側付勢溝9に直接連通させたものや、内周側斜面12をピストン中心Cに平行な内周側垂直面で置換したものなどが考えられる。
In addition, regarding the modified example, the oil return hole may be directly communicated with the
以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の実施形態を採ることも可能である。例えば、付勢溝を設けるリング溝はオイルリング溝に限定されず、他のリング溝であってもよい。本実施形態ではトップリング溝3及びセカンドリング溝4の少なくとも一方に付勢溝を設けることができる。また付勢溝は必ずしもリング溝の上面及び下面の両方に設ける必要はなく、いずれか一方のみに設けてもよい。付勢溝の断面形状は本実施形態のような略三角形に限られず、リング溝内に導入されたオイルをピストン内周側に方向付けるような非対称形状であれば任意の断面形状を採用し得る。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention can also take embodiment other than the above. For example, the ring groove provided with the urging groove is not limited to the oil ring groove, and may be another ring groove. In the present embodiment, an urging groove can be provided in at least one of the top ring groove 3 and the second ring groove 4. The urging groove is not necessarily provided on both the upper surface and the lower surface of the ring groove, and may be provided on only one of them. The cross-sectional shape of the urging groove is not limited to a substantially triangular shape as in the present embodiment, and any cross-sectional shape can be adopted as long as it is an asymmetric shape that directs the oil introduced into the ring groove toward the piston inner peripheral side. .
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 ピストン
2 外周面部
3 トップリング溝
4 セカンドリング溝
5 オイルリング溝5
6 上面
7 下面
9 上側付勢溝
10 下側付勢溝
16 オイル戻し穴
O オイル
P 最大深さ位置
A 内周側長さ
B 外周側長さ
1
6
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008268909A JP2010096125A (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Piston |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008268909A JP2010096125A (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Piston |
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JP2008268909A Pending JP2010096125A (en) | 2008-10-17 | 2008-10-17 | Piston |
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JP (1) | JP2010096125A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014526630A (en) * | 2011-09-13 | 2014-10-06 | ヴアブコ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Reciprocating piston for reciprocating piston compressor generating compressed air for vehicles |
-
2008
- 2008-10-17 JP JP2008268909A patent/JP2010096125A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014526630A (en) * | 2011-09-13 | 2014-10-06 | ヴアブコ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Reciprocating piston for reciprocating piston compressor generating compressed air for vehicles |
US9605758B2 (en) | 2011-09-13 | 2017-03-28 | Wabco Gmbh | Stroke piston for a stroke piston compressor |
EP2756192B2 (en) † | 2011-09-13 | 2020-11-11 | WABCO GmbH | Stroke piston for a stroke piston compressor for generating compressed air for a vehicle |
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