JP6615742B2 - Engine pistons - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのピストンに係り、詳しくは、スカート部に樹脂皮膜とそれらの間に形成される凹部とを備えたものにおいて、凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができるエンジンのピストンに関するものである。 The present invention relates to an engine piston, and more particularly, an engine piston capable of improving the supply of engine oil to a recess in a skirt having a resin film and a recess formed therebetween. It is about.
従来、図5に示されるように、エンジンのピストンとして、スカート部101の表面に、樹脂皮膜102と凹部103とを備えたものがある。(例えば、特許文献1参照)
Conventionally, as shown in FIG. 5, there is an engine piston provided with a
この種のピストンによれば、樹脂皮膜102でスカート部101のプロフィールが最適化され、ピストンスラップ音が低減されるとともに、凹部103に溜まったエンジンオイルでスカート部101の摩擦が低減される利点がある。
According to this type of piston, the profile of the
しかしながら、この従来技術では、図5に示されるように、一連の樹脂皮膜102にスポット状に複数の凹部103が配置されているため、エンジンオイルによるスカート部の摩擦低減機能が不十分であった。
However, in this prior art, as shown in FIG. 5, since a plurality of
即ち、図5に示されるように、一連の樹脂皮膜102にスポット状に複数の凹部103が配置されているため、凹部103が樹脂皮膜102に囲まれ、凹部103へのエンジンオイルの供給が困難である。このため、凹部103に十分な量のエンジンオイルが保持されず、エンジンオイルによるスカート部101の摩擦低減機能が不十分であった。
That is, as shown in FIG. 5, since a plurality of
本発明の目的は、樹脂皮膜が施されているピストンにおいて、さらなる鋭意研究により、凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができる、エンジンのピストンを提供する点にある。 An object of the present invention is to provide an engine piston capable of improving the supply of engine oil to the recess by further earnest research in the piston on which the resin film is applied.
請求項1に係る発明は、エンジンのピストンにおいて、
スカート部1の表面に分散配置されている斑点状の樹脂皮膜2と、隣り合う前記斑点状の樹脂皮膜2,2どうしの間の前記スカート部1の表面1a及び前記隣り合う樹脂皮膜2,2により形成される凹部3と、によりなる網目状溝4が設けられ、
前記斑点状の樹脂皮膜2は、ピストン移動方向6の下手側が細くなった先細り六角形状に設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is an engine piston,
The
The spot-
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のエンジンのピストンにおいて、
スラスト側12aの前記スカート部1に形成されている前記樹脂皮膜2は、ピストン移動方向で反ピストンヘッド部12A側が細い先細り六角形状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
The
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のエンジンのピストンにおいて、
反スラスト側12bの前記スカート部1に形成されている前記樹脂皮膜2は、ピストン移動方向でピストンヘッド部12A側が細い先細り六角形状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
The
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のエンジンのピストンにおいて、
前記樹脂皮膜2の先細り角度θが20〜30度に設定されていることを特徴とする。
The invention according to
The taper angle θ of the
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載のエンジンのピストンにおいて、
前記スカート部1におけるピストン周方向の端部には、ピストン移動方向6に延びる外縁形状の樹脂皮膜2bが形成されていることを特徴とする。
The invention according to
An outer edge-
本発明によれば、網目状溝により、スカート部の表面が複数個に分かれてテクスチャリングされることにより、オイルの上下方向(ピストン移動方向)通路を設けることができ、オイルを各部により有効に供給することができる。
加えて、斑点状の樹脂皮膜が、ピストン移動方向の下手側が細くなった先細り六角形状に設定されているので、ピストンの移動に伴って、オイルが凹部に集まり易くなり、動圧効果が高まるようになる。従って、ピストンとシリンダとの摩擦係数が下がってフリクションロスが減り、パワー向上や燃費改善が可能になるとともに、耐久性も向上するようになる。
According to the present invention, the surface of the skirt part is divided into a plurality of textures by the mesh-like grooves, so that an oil passage in the vertical direction (piston movement direction) can be provided, and the oil can be effectively supplied to each part. Can be supplied.
In addition, the speckled resin film is set in a tapered hexagonal shape with the lower side of the piston moving direction narrowed, so that oil easily collects in the recesses as the piston moves, so that the dynamic pressure effect is enhanced. become. Accordingly, the friction coefficient between the piston and the cylinder is reduced, the friction loss is reduced, power can be improved, fuel consumption can be improved, and durability is improved.
その結果、樹脂皮膜が施されているピストンにおいて、さらなる鋭意研究により、凹部へのエンジンオイルの供給を改善してフリクション低減が可能となるエンジンのピストンを提供することができる。 As a result, in the piston on which the resin film is applied, an engine piston capable of reducing the friction by improving the supply of engine oil to the recess can be provided by further earnest research.
以下に、本発明によるエンジンのピストンの実施の形態を、立形ディーゼルエンジンのピストンについて、図面を参照しながら説明する。各図において、簡単のため、円筒面であるスカート部1の樹脂皮膜2は、いずれも展開した形状として描いてある。以下、潤滑油であるエンジンオイルは、単にオイルと略称する。
Embodiments of an engine piston according to the present invention will be described below with reference to the drawings for a piston of a vertical diesel engine. In each figure, for simplicity, the
立形ディーゼルエンジン及びそのピストンは、図1に示されるように、シリンダブロック(図示省略)におけるシリンダ14の上部にシリンダヘッド15が組み付けられており、ピストン12は、シリンダ14に内嵌され、ピストン12にコネクティングロッド16を介してクランク軸17が連動連結されている。
シリンダヘッド15には、吸気弁18と排気弁19と燃料インジェクタ20が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the vertical diesel engine and its piston have a
An
図1〜図3に示されるように、このピストン12は、ピストンリング13(図2では図示省略)が装備されるピストンヘッド部12Aと、その下方のピストンロワー部12Bとを有している。
ピストンロワー部12Bは、ピストンヘッド部12Aのような円筒形ではなく、ピストン移動方向6の方向視で円弧面を呈するスカート部1の一対と、それらの間のピン連結部12pとを備える異形部分である。
スカート部1は、スラスト側12aと反スラスト側12bとのそれぞれに位置する状態に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The piston
The skirt portion 1 is formed so as to be located on each of the
スカート部1は、図1〜図3に示されるように、ピストン移動方向6でクランク軸側の端縁が傾斜している周方向端部1A,1Aと、それらの間で、かつ、クランク軸側に突出した周方向中央部1Bとを有する形状に形成されている。つまり、スカート部1は、ピストン周方向8で中央に寄るに従って下方に延びる形状に設定されている。図1は、ピストン12が下方に移動中の状態を描いたものである。なお、26は、ピストンリング13(図1を参照)を装着するための周溝であり、27はオイル孔である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the skirt portion 1 includes circumferential end portions 1 </ b> A and 1 </ b> A whose end on the crankshaft side is inclined in the
ピストン12のスカート部1の表面1aには、樹脂皮膜2と、樹脂皮膜2により形成される凹部3とを備えている。ピストン12本体の素材には、鋳鉄またはアルミ合金等の金属が用いられている。樹脂皮膜2には、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられている。樹脂皮膜2には、遷移金属酸化物、グラファイト等の無機固体潤滑剤が含まれている。
次に、スカート部1に施されている樹脂皮膜2や凹部3、或いは樹脂皮膜2のコーティングパターンなどについて説明する。
A
Next, the
図2(a),(b)や図3(a),(b)に示されるように、スカート部1の表面1aに斑点状の樹脂皮膜2a(樹脂皮膜2の一例)が分散配置され、隣り合う斑点状の樹脂皮膜2aどうしの間のスカート部1の表面1aと、隣り合う斑点状の樹脂皮膜2a,2aとにより形成される凹部3により網目状溝4が形成されている。網目状溝4は、斑点状の樹脂皮膜2a,2aの間に形成され、その内底面は、斑点状の樹脂皮膜2aで覆われていないスカート部1の金属表面1aで形成されている。
As shown in FIGS. 2 (a), 2 (b) and FIGS. 3 (a), 3 (b), a
スカート部1に形成されている斑点状の樹脂皮膜2a及び凹部3は、ピストン12のスラスト側12aと反スラスト側12bとに存在している。スラスト側12aとは、爆発工程においてクランク軸17の回転方向とコネクティングロッド16の傾斜とによりピストン12が下降する時に、爆発圧力でピストン12がシリンダ14に押し付けられる側を言い、反スラスト側12bはその反対側を言う。
The
図2,3に示されるように、斑点状の樹脂皮膜2aは六角形状に形成されており、隣り合う斑点状の樹脂皮膜2a,2aが若干の隙間(=凹部3=網目状溝4)を空けて縦横に規則正しく配列する状態でピストン12の表面1aに形成されている。
従って、隣り合う斑点状の樹脂皮膜2a,2aは、ピストン移動方向6及びピストン周方向8には互いに重なる状態に配列されている。図2(a)の例では、斑点状の樹脂皮膜2aはピストン移動方向6に、周方向端部1Aでは5個(又は6個)並び、周方向中央部1Bでは7個(又は6個)並んでいる。つまり、多数の亀の甲形状の樹脂皮膜2aが縦横に配列されている樹脂皮膜2のコーティングパターンである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the spot-
Therefore, the adjacent spot-
斑点状の樹脂皮膜2aの複数が、スカート部1のピストン周方向8に所定間隔を置いて配置されて樹脂皮膜列5を形成しており、その樹脂皮膜列5の複数がピストン周方向に半ピッチずらしてピストン移動方向6に配列されており、それによって千鳥格子状に複数列配置されている。
樹脂皮膜列5の隣り合う斑点状の樹脂皮膜2a,2aどうしの間に形成される溝部分7(=凹部3)のピストン移動方向6側の両端開口部7a,7bは、ピストン移動方向6で隣り合う樹脂皮膜列5の斑点状の樹脂皮膜2a、詳しくは、斑点状の樹脂皮膜2aにおけるピストン周方向8の中心に対向する構成とされている。
A plurality of spot-
Both
そして、図2,3に示されるように、スカート部1におけるピストン周方向8の双方の端部(=周方向端部1Aの端部)には、ピストン移動方向6に延びる外縁形状の樹脂皮膜2bが形成されている。外縁形状の樹脂皮膜2bは、ピストン移動方向6に長い矩形の帯状部分9に、斑点状の樹脂皮膜2aの横半分部10をピストン移動方向6に一つ飛びで3つ足して一体化したような、ピストン移動方向6に長くて大きい樹脂皮膜2に形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, an outer edge-shaped resin film extending in the
外縁形状の樹脂皮膜2bのピストン移動方向6の長さである縦長さLは、スカート部1のピストン周方向の端部でのピストン移動方向長さの全域に亘る程度に設定されている。詳しくは、縦長さLは、ピストン移動方向6に並ぶ5つの樹脂皮膜列5に亘る長さであって、周方向端部1Aの端部におけるピストン12の表面1aのピストン移動方向6の全長D〔図2(a)や図3(a)を参照〕より少し短い長さである。
The longitudinal length L, which is the length in the
ピストン12においては、スカート部1の広域に亘って、オイルの保持領域を形成することができる。スカート部1の表面1aに、斑点状の樹脂皮膜2aの多数が分散配置され、斑点状の樹脂皮膜2aどうしの間に形成される凹部3で網目状溝4が形成されているので、スカート部1の広域に亘って、オイルの保持領域を形成することができる。
In the
スカート部1のピストン周方向8で隣り合う斑点状の樹脂皮膜2aどうしの間に形成される凹部3が、ピストン移動方向6で別の斑点状の樹脂皮膜2aと隣り合う状態に設定されているので、ピストン12の往復移動によって凹部3の両端開口部から流出するオイルがピストン移動方向6で隣の斑点状の樹脂皮膜2aに衝突し、凹部3からのエンジンオイルの流出が抑制され、網目状溝4のオイル保持機能を高めることができる。
The
スカート部1の表面1aが複数個に分かれてテクスチャリングされることにより、オイルの上下方向(ピストン移動方向6)通路を設けることができ、オイルを各部により有効に供給することができる。ピストン移動方向6で隣り合う樹脂皮膜列5,5どうしをピストン周方向8に互いに位置ずれさせて千鳥格子状に配置してあるので、ピストン12の往復運動を利用して凹部3にオイルを積極的に供給することができる。
Since the
そして、スカート部1における樹脂皮膜2,2a,2bのコーティングでなる網目状溝4のピストン周方向8の両端部が、外縁状の樹脂皮膜2bで閉鎖されているから、スカート部1に導入されたオイルがピストン周方向に逃げ難くなり、スカート部1に(主に網目状溝4に)オイルが保持され易くなる。スカート部1のピストン周方向8の両端部の剛性が大きい箇所である場合には、樹脂皮膜2をシリンダライナと接触させられる。
Since both ends of the
また、オイルをスカート部1に効率良く保持できるので、オイルによる流体膜には正圧が発生し、摺動面を浮上させ、フリクション低減が図れ、従って、燃費低減の効果が期待できる。また、エンジンの耐焼き付き性も向上するようになる。特に、寒冷時でもオイル保持ができる利点もある。なお、外縁形状の樹脂皮膜2bを持たないピストンでも良い。
Further, since the oil can be efficiently held in the skirt portion 1, a positive pressure is generated in the fluid film by the oil, the sliding surface is lifted, the friction can be reduced, and therefore the effect of reducing fuel consumption can be expected. Also, the seizure resistance of the engine is improved. In particular, there is an advantage that oil can be retained even in cold weather. A piston that does not have the outer
次に、樹脂皮膜2aの形状について補足説明する。図2〜図4に示されるように、多数の斑点状の樹脂皮膜2aは、ピストン移動方向6の下手側が細くなった先細り六角形状に設定されている。
つまり、図4に示されるように、樹脂皮膜2aは、正六角形におけるピストン移動方向6で下手側の二つの辺21,22をそれらの外側から少しずつ短くされて、左右対称で先細り六角形状に設定されている。具体的には、ピストン移動方向6に沿う二つの辺23,24によりなされる挟み角、即ち先細り角度θが20〜30度(20度≦θ≦30度)に設定されている。好ましくは、θは24〜26度に設定されている。
Next, the shape of the
That is, as shown in FIG. 4, the
図2(a),(b)に示されるように、スラスト側12aのスカート部1は、爆発によってピストン12が下降移動する際にシリンダ14に強く押し付けられるので、樹脂皮膜2aは、反ピストンヘッド部12A側(コネクティングロッド側)が細くなる先細り六角形に形状設定されている。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the skirt portion 1 on the
ピストン12が下降移動するときには、ピストン周方向8の幅が広くなった網目状溝4(凹部3)の側からオイルが凹部3に集まり易くなり、動圧効果(へリングボーン形状による動圧効果)が高まる。従って、ピストン12とシリンダ14との摩擦係数が下がってフリクションロスが減り、パワー向上や燃費改善が可能になるとともに、耐久性も向上するようになる。この動圧効果によるフリクション低減効果は、次の述べる反スラスト側12bにおいても同様に得ることができる。
When the
図3(a),(b)に示されるように、反スラスト側12bのスカート部1は、ピストンが上昇移動移動する際にシリンダ14に押し付けられるので、樹脂皮膜2aは、ピストンヘッド部12A側(反コネクティングロッド側)が細くなる先細り六角形に形状設定されている。つまり、スラスト側12aのスカート部1の樹脂皮膜2aとは先細り向きが互いに真逆の関係になっている。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the skirt portion 1 on the
〔別実施形態〕
斑点状の樹脂皮膜2aや樹脂皮膜2の先細り六角形は、ピストン移動方向6に長いものでも良いし、反対に短いものでも良い。また、スカート部1における配置場所(周方向の端部など)によっては、先細り角度θが左右非対称に設定されることも考えられる。
[Another embodiment]
The spotted
1 スカート部
1a 表面
2 樹脂皮膜
2a 斑点状の樹脂皮膜
2b 外縁形状の樹脂皮膜
3 凹部
4 網目状溝
6 ピストン移動方向
12A ピストンヘッド部
12a スラスト側
12b 反スラスト側
θ 先細り角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記斑点状の樹脂皮膜は、ピストン移動方向の下手側が細くなった先細り六角形状に設定されているエンジンのピストン。 A mesh comprising a spot-like resin film distributed on the surface of the skirt part, and a surface formed between the neighboring spot-like resin films and a recess formed by the adjacent resin film. Groove is provided,
The spotted resin film is an engine piston that is set in a tapered hexagonal shape in which the lower side in the piston moving direction is narrowed.
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