内燃机用活塞制造技术

本发明专利技术提供降低裙部的摩擦阻力的内燃机用活塞。裙部(12)以预定图案形成含有二硫化钼等固体润滑剂的树脂构成的固体润滑剂树脂层(15)，未形成固体润滑剂树脂层(15)的部分为引导槽(20)。裙部(12)中央部分的固体润滑剂树脂层(15)形成有预定的引导槽未形成区域(15a)，从引导槽未形成区域(15a)宽度方向两端侧朝向裙部(12)宽度方向两端侧形成引导槽(20)，引导槽(20)的端部延伸设置到固体润滑剂树脂层(15)的端缘并成为敞开端(20e)。引导槽(20)从引导槽未形成区域(15a)朝向固体润滑剂树脂层(15)的端缘，以推力侧裙部(12a)中向上、反推力侧裙部(12b)中向下的方式倾斜形成。

Piston for internal combustion engine

The invention provides an internal combustion engine piston for reducing skirt friction resistance. The skirt (12) forms a solid lubricant resin layer (15) consisting of a resin containing solid lubricants such as molybdenum disulfide in a predetermined pattern, and the part without forming a solid lubricant resin layer (15) is a guide groove (20). The solid lubricant resin layer (15) of the central part of the skirt (12) forms an undeveloped area (15a) with a predetermined guide groove, and a guide groove (20) is formed from the two ends of the guide groove (15a) width direction to the two ends of the skirt (12) width direction. The end of the guide groove (20) extends to the end edge of the solid lubricant resin layer (15) and becomes the end edge of the solid lubricant resin layer (15). Open end (20E). The guide groove (20) is formed from the unformed area (15a) of the guide groove towards the end edge of the solid lubricant resin layer (15), and inclines upward in the thrust side skirt (12a) and downward in the reverse thrust side skirt (12b).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机用活塞
本专利技术涉及一种内燃机用活塞，更具体地说，涉及一种具有裙部的内燃机用活塞，该裙部具有能够降低与缸内壁的摩擦阻力的结构。
技术介绍
参照图5，简单地说明已知的普通的内燃机用活塞10的结构。另外，在本说明书中，将发动机的头部侧(燃烧室侧)设为“上”并将其相反侧(曲轴箱侧)设为“下”来进行说明，但是并非必须与发动机的上下一致。如图5的(A)所示，内燃机所使用的普通的活塞10包括被称为冠部11的上部部分和设置在该冠部11下方的裙部12，活塞10在冠部11的顶部接受燃烧气体的气压而在缸50内下降，使借助活塞销13和连杆51连接的曲轴(未图示)转动，并且在四冲程发动机中，活塞10伴随曲轴的转动而在缸50内升降，从而进行排气、吸入和压缩的各冲程。由于该活塞10的直径形成为略小于缸50的内径，所以在上升、下降的冲程中产生摆动，但是通过使设置在冠部11下方的所述裙部12与缸50的内壁滑动接触，从而抑制了活塞10的摆动，活塞10能够在缸内顺畅地上下运动。如此，由于活塞10在裙部12与缸50的内壁滑动接触的状态下在缸50内上下运动，所以在将燃烧产生的气压转换为机械运动时，裙部12与缸内壁之间的摩擦阻力会导致产生能量损失。因此，降低活塞10的裙部12与缸50的内壁之间的摩擦阻力关系到发动机的燃料消耗降低和输出增加，所以以往提出了用于降低这种摩擦阻力的各种方案。作为用于降低这种摩擦阻力的方法之一，提出了一种活塞，在裙部的表面以预定图案形成具有润滑性的涂层，伴随涂层的形成降低了摩擦阻力，并且使形成在未形成涂层的部分的凹部作为保持润滑油的储油部发挥功能，由此提高了润滑性(专利文献1)。此外，考虑到热膨胀，活塞形成为活塞销的轴线方向为短径的椭圆形状，在低转动速度或低负荷下的发动机工作时等情况下，在活塞的热膨胀不充分的状态下，因在裙部的宽度方向两端侧形成有厚油膜而导致剪切阻力增大，此外，在高转动速度或高负荷下的运转时，如果活塞的热膨胀加剧，则裙部的中央侧与缸内壁之间的间隔变窄而使油膜变薄，有可能产生磨损或烧损，鉴于上述问题，还提出了如下的活塞110：活塞110的裙部112以预定图案形成有固体润滑剂树脂层115，并且在未形成该固体润滑剂树脂层115的部分形成具有疏油性树脂的槽底的引导槽120，从而由该引导槽120将位于裙部112的宽度方向两端侧的润滑油导入中央侧(专利文献2)。专利文献1：日本专利公开公报特开2005-320934号专利文献2：日本专利公开公报特开2009-30521号润滑状态通常具有“边界润滑”、“混合润滑”和“流体润滑”的状态，其中的“边界润滑”是如下的状态：虽然在摩擦面上存在一些润滑油，但是油膜薄而产生摩擦面的凸部彼此接触(固体接触)的状态，虽然该润滑状态与干燥接触(无润滑剂的状态下的接触)相比摩擦系数下降，但是依然处于摩擦系数高的状态。此外，“混合润滑”是如下的润滑状态：在与所述“边界润滑”相比存在于摩擦面的油膜的厚度增大的状态下，摩擦面的凸部彼此不容易接触(固体接触)而降低了摩擦阻力，但是仍然局部产生摩擦面的凸部彼此的接触(固体接触)。对此，如果摩擦面的润滑油的量进一步增大，利用油膜使摩擦面之间完全分离而不产生固体接触，则成为仅施加流体的剪切阻力作为摩擦阻力的“流体润滑”状态。如果将表示以上的各润滑状态的摩擦系数与“滑动接触速度×粘度/面压”之间的关系的斯特里贝克曲线图与各润滑状态的示意图一起示出，则如图6所示，在产生了固体接触的边界润滑和混合润滑中，形成于摩擦面之间的油膜越变厚而减少固体接触的部分，则摩擦系数越下降。在此，如上所述，内燃机用的活塞10的外径形成为略小于缸50的内径。此外，如图5的(A)所示，活塞10借助活塞销13和连杆51连接于曲轴，所以因连杆51的倾斜，处在与活塞销13的轴线13c正交方向的两端侧的活塞侧面[图5的(A)、(B)的图中左右侧]中的哪一侧成为被按压于缸50的内壁的状态(承受侧压的状态)的情况会发生变化。并且，将刚刚到达上死点之后承受这种侧压的一侧称为“推力侧”，将与其相反侧称为“反推力侧”，在活塞10下降时，推力侧的裙部12a被按压于缸50的内壁，而在活塞10上升时，反推力侧的裙部12b被按压于缸50的内壁，由于该活塞10在这样的承受侧压的状态(面压升高的状态)下在缸50内移动，所以该部分的摩擦阻力(摩擦系数)增大(参照图6)。因此，如果得到活塞10下降时能够降低推力侧裙部12a的摩擦阻力而上升时能够降低反推力侧裙部12b的摩擦阻力的结构，则在降低活塞10整体的摩擦阻力的方面是有效的。在此，在所述专利文献2记载的专利技术中，可以认为通过从裙部112的宽度方向两端侧朝向中央侧引导润滑油，从而使处于“流体润滑”状态的裙部112的宽度方向两端侧所形成的油膜变薄来实现剪切阻力的减小，并且通过将该润滑油导入处于“边界润滑”或“混合润滑”状态的裙部112的中央侧而成为流体润滑状态，或接近流体润滑状态，由此实现裙部112的摩擦阻力的降低。并且，在专利文献2的实施例记载的结构中，如图7所示，在裙部112的宽度方向中央的预定范围W内，从该范围W的宽度方向的两端侧朝向中央侧，形成向裙部的下摆侧倾斜(向下倾斜)的引导槽120，通过形成该引导槽120，在活塞110下降时，利用润滑油的自重或排放气体(窜气)，使油环(未图示)从缸内壁刮掉的润滑油流入引导槽120并导入裙部112的中央侧(专利文献2的[0057]、[0058]段)。但是，可以认为这样的专利文献2记载的结构所产生的降低活塞110的摩擦阻力的效果具有限度。即，在汽车等通常使用的四冲程发动机中，在吸入、压缩、燃烧和排气的各冲程中，活塞110反复进行吸入时下降、压缩时上升、燃烧时下降、排气时上升的各动作。但是，按照所述专利文献2中记载的润滑原理，在油环从缸壁面刮掉润滑油的活塞110下降时，特别是仅在产生排放气体的燃烧冲程中的下降时，能够将润滑油导入裙部112的中央侧，然而在压缩冲程和排气冲程时的活塞110上升时、以及虽然是活塞110下降时但是未产生排放气体的吸入冲程中，不能期待润滑性的提高。并且，燃烧冲程中的活塞下降时，利用燃烧室内的燃烧压力将推力侧的裙部强力地按压于缸50的内壁，与缸50内壁之间的面压升高，所以如图5的(B)的放大图中的箭头所示，位于该部分的润滑油被朝向裙部12a的宽度方向两端侧压出。此外，如专利文献2中的实施例所记载的那样，在形成有从裙部112的宽度方向两端侧朝向中央侧向下倾斜的图案的引导槽120的情况下，可以认为发挥如下功能：当活塞110下降时，引导槽120内的润滑油从裙部112的中央侧朝向宽度方向两端侧流动，从而排出位于裙部112的中央侧的润滑油。因此，即使对推力侧裙部12a设置专利文献2记载的结构的引导槽120，也难以在燃烧冲程中的活塞110下降时，与前述的润滑油的流动方向相反地将润滑油导入推力侧裙部12a的宽度方向中央侧与缸内壁之间，在专利文献2记载的结构中，可以认为即使活塞110下降时能够降低反推力侧裙部112b的摩擦阻力，也非常需要进一步降低摩擦阻力，并且其降低推力侧裙部12a的摩擦阻力的效果较低。
技术实现思路
鉴于上述问题点，本专利技术的专利技术人研究了能够降低因侧压而与缸内壁滑动接触的一侧的裙部的摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机用活塞，在裙部通过将含有固体润滑剂的树脂构成的固体润滑剂树脂层以预定图案形成，从而在未形成所述固体润滑剂树脂层的部分形成润滑油的引导槽，所述内燃机用活塞的特征在于，所述裙部的宽度方向中央部分的预定范围的所述固体润滑剂树脂层设置有未形成所述引导槽的引导槽未形成区域，设置有从所述引导槽未形成区域的宽度方向两端侧朝向所述裙部的宽度方向两端侧的所述引导槽，并且使所述引导槽的端部延伸设置到所述固体润滑剂树脂层的端缘并成为敞开端，将所述固体润滑剂树脂层和所述引导槽至少形成于推力侧裙部，并且使所述引导槽为从所述引导槽未形成区域侧朝向所述固体润滑剂树脂层的端缘向上倾斜的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃机用活塞，在裙部通过将含有固体润滑剂的树脂构成的固体润滑剂树脂层以预定图案形成，从而在未形成所述固体润滑剂树脂层的部分形成润滑油的引导槽，所述内燃机用活塞的特征在于，所述裙部的宽度方向中央部分的预定范围的所述固体润滑剂树脂层设置有未形成所述引导槽的引导槽未形成区域，设置有从所述引导槽未形成区域的宽度方向两端侧朝向所述裙部的宽度方向两端侧的所述引导槽，并且使所述引导槽的端部延伸设置到所述固体润滑剂树脂层的端缘并成为敞开端，将所述固体润滑剂树脂层和所述引导槽至少形成于推力侧裙部，并且使所述引导槽为从所述引导槽未形成区域侧朝向所述固体润滑剂树脂层的端缘向上倾斜的形状。2.根据权利要求1所述的内燃机用活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：垂泽千秋，藤原信幸，山川直树，小林邦彦，
申请(专利权)人：雅德金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP