[发明专利]内燃机用活塞

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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)。