JPS597018B2 - シリンダライナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関その他往復動機関のシリンダライナの
潤滑性能の改善に関する。

第１図は通常に使用される内燃機関のシリンダライチと
ピストン部を示すもので、１はシリンダライナ、２はピ
ストンリング、３はピストン、４はシリンダ注油孔であ
る。

第２図は第１図のシリンダライナ１とピストンリング２
の摺動而の部分を拡大したもので、シリンダライナの表
面は摺動方向に沿ってウエーブ状、即ち波状となってお
り、５はシリンダライナの凸部、６はシリンダライナの
凹部をそれぞれ示す。

なお、これら凹凸部は第３図のように表示でき、凸部ま
たは凹部の間隔（第３図では凸部）Ｐをウエーブのピン
チ、凸部先端から凹部底面までの高さＨをウエーブの深
さとそれぞれ称されている。

シリンダライナとピストンリング間の潤滑は、第１図の
ようにシリンタライナ１の円周に複数個穿設された注油
孔４からシリンダ油を吐出させて行われているが、機関
の高出力化に伴ない、シリンダライナ壁面での油の保持
性を保証する必要性から、第２図５，６で示されるよう
に、ウエーブ状としたシリンダ２イナが＝般に多く用い
られている。

このウエーブのピンチは通常２〜２０−のものが、また
ウエーブの深さは通常０．００５〜０． １ ｒｒａｎ
程度のものが多いが、シリンダライナ摺動面は全て同一
ピンチ、同一深さの表面形状が用いられている。

なお、死点では、勿論ピストンリングはピストンの死点
に対応する位置にあって、ピストンが首を振ったり、ピ
ストンリング２がリング溝γ内で捩れたりする場合には
、第４図のようにピストンリングの角８とシリンダライ
ナ凸部５とが、いわゆるエッジ当りとなりやすく、これ
を避けるため、シリンダライナのウエーブのピンチＰと
ピストンリング摺動方向の巾Ｂとの比Ｐ／Ｂは通常０．
５以下となるように選ばれている。

また、内燃機関のピストンリングは、リング背圧、すべ
り速度、温度等の条件が非定常で、しかも条件が厳しい
ので、とくに死点付近では油膜の破断を起しやすい。

この死点での油膜破断（油膜の形成があっても表面あら
さよりも簿いと油膜破断が生ずる）が、すべり速度の早
いストローク中央付近の位置まで持続されると、ピスト
ンリングとシリンダライナ面間にスカンフイングが生じ
、この状態で運転を続けると、さらに損傷が拡大して運
転性能が得られないばかりでなく、運転不能にもなる。

死点での油膜破断はやむを得ないとしても、すべり速度
が早くなるのに従い、極力油膜を厚くなるようにするこ
とが、スカンフイングを防ぐ意味で重要なポイントとな
る。

これに対し、従来から用いられているシリンダライナで
は、シリンダ２イナの摺動面が全て同一ピンチとなって
いるため、すべり速度の早いゾーンでの油膜の負荷能力
が大きくないため、スカンフインを起しやすいという欠
点があった。

本発明の目的は、ウエーブ状の表面形状を有するシリン
ダライナの摺動力向の油膜の形成を改善し、上記のよう
なシリンダライナとピストンリングのスカンフイングの
発生を防止でき、エンジン往復摺動面の信頼性を向上さ
せるシリンダライナを提供することであり、その特徴と
するところは、シリンダライナ表面に刻設されるウエー
ブ形状のピンチを摺動方向に沿って変え、ピストンリン
グのピストン上下死点に対応する位置部でのピンチが最
も小さ《、ピストンリングの摺勤行程中央付近部のピン
チが最も大きくなるようにしたことである。

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。

第５図は本発明による１実施例のシリンダクイナの要部
を示す断面図である。

図において、１０が本発明によるシリンダライナで、１
１ ，１２，１３はピストンリングが移動した状態を表
わしたもので、１１．１３はピストンリングが、ピスト
ン上下両死点に対応する位置（以下この位置を上下死点
とよぶ）にあるとき、１２はピストンリングが摺勤行程
中央付近にあるときの状態を示す。

シリンダライナ１０の表面形状のピストンリング摺動方
向に沿って波状であり、その深さはシリンダライナの全
摺動域とも一定であるが、凹凸のピンチを不等間隔とし
、上下死点ではピンチが小さく、摺勤行程中央ではピン
チが大きくなるようにしたものである。

即ち、第５図の場合、シリンダライナのウエーブのピン
チＰ１ ピストンリングの巾をＢとすると、上下両死点
では、Ｐ／Ｂ＝０．５で、摺勤行程中央では、Ｐ／Ｂ＝
１となるようにしている。

第６図に示すように、シリンダライナ凸部とピストンリ
ング摺動面との間の油膜厚さをｈとして、まず従来のシ
リンダライナを用いたときのピストンリングの１ストロ
ーク間（下降行程時）の油膜厚さの変化を示すと、第１
図の破線イとなり、最小油膜厚さｈｍｉｎと最大油膜厚
さｈｍ＆Ｘとの差はΔｈｏで与えられる。

これに対して、本発明によるシリンダライナを用いたと
きのピストンリングの１ストローク間（下降行程時）の
油膜厚さの変化は第１図の実線口となり、最小油膜厚さ
と最大油膜厚さとの差はΔｈｎで与えられ、この値は上
記油膜厚さの差Δｈｏよりも大きくなる。

従って、本発明によるシリンダライナの方が、従来のシ
リンダライナに比べ、油膜形成の面で有利といえる。

この理由について第８図を参照して詳細に説明する。

第８図において、横座標はシリンターライナのピツチＰ
とピストンリング巾Ｂとの比Ｐ／Ｂを、縦座標は油膜ｈ
の大きさの例を示したもので、同図中のａ，ａ。

で連なる曲線は、１サイクル間ですべり速度の小さい死
点付近のいわゆる最小油膜厚さｈｍｉｎを、ｂはすべり
速度の大きな行程中央付近での油膜厚さｈｍａＸを示し
たもので、それぞれＰ／Ｂの値を変えたときの油膜厚さ
を示すもので、これらの関係は理論的にも実験的にも得
られる傾向である。

まず、従来のウエーブ状のシリンダライナでは、第８図
Ｉの領域で示される通常ｐ／Ｂ〈ｏ．５０条件で使用さ
れているため、このゾーンではＰ／Ｂ ＝０．５の形状
が油膜形成に対し最良の条件となる。

従来のものよりも油膜厚さを厚《するためにはＰ／Ｂは
０．５より大きくして、ｐ／Ｂ＝１を選ぶのも最も有効
といえるが、しかし前述したように、死点ではピストン
の首振りやピストンリングの捩れの面からエッジ当りを
避げるため、Ｐ／Ｂ〈０．５でなければならない。

一方、摺動行程中央付近ででは油膜厚さの絶対値も死点
部より大きくなるため、第４図のようなエッジ当り等不
安定となる要因がないため、第８図■の領域で油膜厚さ
が最大となるよりなＰ／Ｂ値、即ちＰ／Ｂ＝１を選ぶこ
とができる。

以上の特性から、シリンダライナの上部や下部など死点
付近ではＰ／Ｂ ＝ ０． ５とし、行程中央付近でぱ
Ｐ／Ｂ＝１となるように、摺動力向に沿ってシリンタ゛
ライナのウエーブのピンチを不等間隔にすることによっ
て、第８図の一点鎖線Ｃのような油膜厚さの変化の曲線
を得ることができる。

以上をピストンリングの摺勤行程ベースで表示すると、
前述の通りで、従来のものは第７図の曲線イで表わされ
、本発明によるものは、第１図の曲線口で表わされる。

従って、本発明によるものが従来のものよりも油膜厚さ
増大の効果がすぐれている。

なお、本発明によるシリンダライナであれば、行程中央
での最大油膜厚さｈｍａＸが従来のものより大きいため
、油膜のスクイーズ効果が確実となり、その結果死点で
の油膜厚さも従来のものより厚くなる。

上述のように本発明によるシリンダライナでは、従来の
シリンダライナに比べ、全ストローク間の油膜厚さがよ
り厚くできるため、スカンフイングの発生を防止できる
ばかりでなく、初期すり合せが短期間で済むため、運転
経費の節減にも寄与できる。

第９図及び第１０図はそれぞれ他の実施例を示す。

第９図はシリンダライナ表面形状が波状の部分１６と平
滑部１７とからなるもの、第１０図は波状であるが、上
に凸形の部分１８からなるもので、いずれも摺動方向に
沿ってピンチを不等間隔としたもので、作用、効果は前
記した実施例と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関のシリンダライナとピストンとを示す
断面図、第２図は第１図のシリンダライナのピストンリ
ング摺動面を拡大して示す断面図、第３図はウエーブの
ピンチ及び高さを示す説明図、第４図はエッジ当りを示
す説明図、第５図は本発明による１実施例のシリンダラ
イナの要部を示す断面図、第６図はシリンダライナ凸部
とピストンリング周面との間の油膜厚さを示す説明図、
第７図はピストンリングの１ストローク中の油膜厚さの
変化を示す線図、第８図はシリンダライナの凹凸のピン
チＰとピストンリング巾Ｂとの比Ｐ／Ｂと油膜厚さｈと
の関係を示す線図、第９図は本発明による他の実施例を
示す説明図、第１０図は本発明によるさらに他の実施例
を示す説明図である。 １０・・・・・・シリンダライナ、１１ ，１２，１３
・・・・・・ピストンリング、１４・・・・・・凸部、
１５・・・・・・凹部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ２イナのピストンリング摺動面がピストン
   リングの摺動方向に沿って波状に形成された凹凸面でな
   るものにおいて、上記摺動面の凹凸のピンチをピストン
   リングのピストン上下死点ニ対応する位置部で最も狭く
   形成すると共にピストンリングの摺動行程中央付近部で
   最も広《形成したことを特徴とするシリンダライナ。