JPH03199659A - コネクティングロッド一体型ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は内燃機関のピストン、特に燃焼圧力を受ける
主要部がコネクティングロッドと実質的に一体化された
コネクティングロッド一体型ピストンに関する。

従来の技術 内燃機関のピストンは、一般に、燃焼圧力を受ける冠部
とスカート部とが一体となった有底円筒状に形成されて
おり、コネクティングロッド小端部にピストンピンを介
して揺動可能に連結されるようになっている。

これに対し、燃焼圧力を受けるピストンの主要部をコネ
クティングロッドと実質的に一体化し、慣性質量の軽減
等を図ったコネクティングロッド一体型ピストンが従来
から一部で提案されている。

第７図は、−例として特開昭６１−４８９５０号公報に
開示されたコネクティングロッド一体型ピストンであっ
て、コネクティングロッド２１の先端に比較的高さの低
いピストン２２が螺合している。そして、このピストン
２２は、スカート部２３外周面がシリンダボア２４の口
径と等しい径の球面をなしており、シリンダボア２４の
壁面に直接に接触している。

また第８図は、実開昭５４−８５２０７号公報に開示さ
れたコネクティングロッド一体型ピストンであって、コ
ネクティングロッド２５先端に一体に形成されたピスト
ン本体２６の外周に、幅の広い帯状金属板からなるピス
トンリング２７が装着されている。そして、このピスト
ンリング２７が、やはりシリンダボア２８の口径と等し
い径の球面状に形成されていて、揺動時にもシリンダポ
ア２８壁面と接触し得るようになっている。

発明が解決しようとする課題 前者の構成においては、ピストン２２とシリンダボア２
４とが線接触となり、ピストンリングも用いられていな
い。従って、シリンダボア２４とピストン２２との熱膨
張差やスラスト力によるスカート部２３の変形等に対し
てシール性の確保が困難であり、側底実用に供すること
ができない。

また後者の構成においては、ピストンリング２７が揺動
しつつシリンダボア２４に線接触するので、やはりシー
ル性が不安定となり易い。しかも、上記ピストンリング
２７によってシリンダポア２４壁面の潤滑油をかき落と
す作用が殆ど得られず、潤滑油消費量が多くなる。また
ピストンリング２７をピストン本体２６に組み付ける際
の作業性が悪い、という欠点もある。

課題を解決するための手段 この発明に係るコネクティングロッド一体型ピストンは
、コネクティングロッド先端に一体に固設され、かつ外
周面がシリンダボア径よりも小さな径の球面状をなすピ
ストン本体と、このピストン本体外周面に揺動自在に装
着されたピストンリングとを備えてなり、上記ピストン
リングは、自由状態で楕円形をなすとともに、少なくと
も２分割され、各合口部が軸方向に段付き形状をなし、
かつ上記ピストン本体外周面に接する内周面が、上記ピ
ストン本体外周面の径よりも僅かに大きな径の球面に形
成されていることを特徴としている。

作用 上記構成では、燃焼圧力の大部分を、コネクティングロ
ッドと一体になったピストン本体が受ける。またシリン
ダボア壁面には、シリンダ軸線と直交する面に沿ってピ
ストンリングが圧接し、該ピストンリングがそのままの
姿勢で上下動するので、両者間で良好なシール性が得ら
れる。上記ピストンリングは楕円形状をなしているため
、分割構造であってもリング張力が得られる。そして、
ピストン本体に容易に組み付けられ、かつ合口部を段付
き形状とすることで間隙の発生が実質的に防止される。

またピストンリング内周面をピストン本体外周面に近似
した球面とすることで、該ピストンリングがピストン本
体に対し軸方向に位置決めされ、その位置で相対的に揺
動する。そして、両者の球面の径が僅かに異なるため、
焼付を生じることがない。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はこの発明に係るコネクティングロッド一体型ピ
ストン１の一実施例を示している。

同図において、２は内燃機関のシリンダボア、３は図示
せぬクランクシャフトのクランクビンに大端部が連結さ
れたコネクティングロッドを示しており、このコネクテ
ィングロッド３の先端にピストン本体４が一体に形成さ
れている。上記ピストン本体４は、燃焼圧力を受ける円
板状の冠部４ａと、その周縁に接続された略円筒状のス
カート部４ｂとを有し、かつ上記スカート部４ｂの外周
面４ｃが、シリンダボア２の口径よりも若干中さな径（
直径ＤＲ）の球面状に形成されている。詳しくは、球の
上部および下部を赤道線を中心として略対称に切り取っ
た形状をなしている。また、その上部つまり冠部４ａ周
縁と下縁とに、上記外周面４ｃよりも外周側に突出した
フランジ部５゜６が形成されている。

上記ピストン本体４の外周面４ｃには、２本のピストン
リング、詳しくはコンプレッションリング７とオイルリ
ング８とが嵌合装着されている。

上記コンプレッションリング７は、シリンダボア２壁面
に接する外周面が円筒面をなし、かつピストン本体４外
周面４ｃに接する内周面７ａが球面状に形成されている
。詳しくは、ピストン本体４外周面４ｃの直径ＤＲより
もΔｄだけ大きな直径Ｄｓの球面状をなし、かつその中
心Ｏはリング下面７ｂに沿った高さ位置にある（第４図
参照）。

従って、シリンダボア２とピストン本体４との間に保持
され、ピストン本体４の揺動に拘わらずシリンダ軸線と
直交する面に沿った姿勢を保つことができる。特に、シ
リンダボア２壁面とピストン本体４との間隙が最も小さ
くなる高さｌの上側に、コンプレッションリング７が位
置決めされる。尚、上記のようにコンプレッションリン
グ７側の球面の直径Ｄｓをピストン本体４側の球面の直
径ＤＲよりも僅かに大きくすることで、両者の焼付が防
止される。但し、両者の差Δｄを過度に大きくすると、
両者間のシール性が悪化するので、焼付を防止し得る範
囲で可及的に小さくすることが望ましい。

また上記コンプレッションリング７は、第２図に示すよ
うに１８０°づつ２分割されており、ピストン本体４に
容易に組み付けることができる。

そして、環状に組み合わせた場合に、その自由状態にお
いて、合口部９．９が長径方向に沿った楕円形をなして
いる。ここで、長径り、はシリンダボア２の直径ＤＢよ
りも僅かに大きく、かつ短径Ｄｂはシリンダボア２直径
ＤＢに等しいかあるいはこれよりも僅かに小さい。従っ
て、それぞれ内周側へ撓めた状態でシリンダボア２内に
装着されることになり、十分なリング張力が得られる。

また一対の合口部９は第３図に示すように軸方向に段付
き形状をなしており、各端部に形成した略ｌ／２の幅の
延長部９ａが互いに軸方向に重なり合うようになってい
る。これによって−層良好なシール性が得られる。

一方、オイルリング８は、シリンダボア２壁面に接する
外周面が凹溝を備えた円筒状をなし、かつピストン本体
４外周面４ｃに接する内周面８ａが球面状に形成されて
いる。この球面の直径Ｄ３は、コンプレッションリング
７と等しく、つまりピストン本体４側の直径Ｄ３よりも
僅かに大きく設定されているが、その中心Ｏはリング上
面８ｂに沿った高さ位置にある（第６図参照）。従って
、シリンダボア２壁面とピストン本体４との間隙が最も
小さくなる高さＱの下側に、オイルリング８が位置決め
される。

また上記オイルリング８は、平面的には前述したコンプ
レッションリング７と全く同一の形状をなしている。つ
まり１８０”づつ２分割されているとともに、適宜なリ
ング張力を得るように楕円形をなしている。そして、合
口部１０は、第５図に示すように、コンプレッションリ
ング７と同様に軸方向に段付き形状をなし、各端部に形
成した略１／２の幅の延長部１０ａが互いに軸方向に重
なり合うようになっている。これによって、全周に亙っ
て一層確実に油膜の調整を行うことができる。

このように上記の実施例によれば、燃焼圧力の大部分を
コネクティングロッド３と一体のピストン本体４が受け
、これによってピストンｌ全体が往復動作する。このと
き、ピストン本体４はコネクティングロッド３とともに
傾斜するが、ピストンリングつまりコンプレッションリ
ング７とオイルリング８とがピストン本体４に対し揺動
し、常に一定の姿勢つまりシリンダボア２軸線に直交す
る面に沿った姿勢を保ちつつ上下動する。従って、良好
なシール性を安定的に確保できるとともに、オイルリン
グ８による油膜の調整が適切になされ、過度の潤滑油の
消費を防止できる。尚、コンプレッションリング７とオ
イルリング８とが揺動するピストン本体４外周面４ｃの
軸方向の幅ＬＲは、第１図に示すように、コネクティン
グロッド３が最も大きく傾斜した場合でも、フランジ部
５．６と各リング７．８が干渉することのないように設
定されている。

また上記実施例では、ピストンリングとしてコンプレッ
ションリング７とオイルリング８とを備えているが、潤
滑油の消費がそれ程問題とならない場合には、オイルリ
ング８を省略して単一のピストンリング構成とすること
も可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るコネクテ
ィングロッド一体型ピストンにおいては、ピストンリン
グがシリンダ軸線と直交する面に沿った姿勢を保ちなが
ら上下動し、該ピストンリングとピストン本体とが相対
的に揺動するので、非常に良好なシール性が得られ、ブ
ローバイガスの増大等を招くことがないとともに、ピス
トンリングによるシリンダボア壁面の油膜調整が可能と
なり、潤滑油の過度の消費を防止できる。またピストン
リングを分割したことで組み付けが容易になり、しかも
分割構造にも拘わらず良好なシール性および適宜なリン
グ張力を確保できる。そして、ピストンリング内周面の
球面の径をピストン本体側よりも大きく設定することで
、両者の焼付が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコネクティングロッド一体型ピ
ストンの一実施例を示す断面図、第２図はそのコンプレ
ッションリングの平面図、第３図は同じくコンプレッシ
ョンリングの合口部の正面図、第４図は第３図のＩＶ−
ＩＶ線に沿った断面図、第５図はオイルリングの合口部
の正面図、第６図は第５図の’１１１１−Ｖｌ線に沿っ
た断面図、第７図は従来のコネクティングロッド一体型
ピストンの一例を示す断面図、第８図は従来の他の例を
示す断面図である。 ■・・・ピストン、３・・・コネクティングロッド、４
・・・ピストン本体、７・・・コンブレッジ３ンリング
、８・・・オイルリング、９．１０・・・合口部。 第１図 第２図 ９／ 第３図 ゴスｌ−）′ コ奸りゴづ〉′クローメト Ｃス←′：／オニ、榛 コン′７＋ン／−／づγ１１ンσ オイ１しｊ１ンク 第４図 ゝ１０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コネクティングロッド先端に一体に固設され、か
   つ外周面がシリンダボア径よりも小さな径の球面状をな
   すピストン本体と、このピストン本体外周面に揺動自在
   に装着されたピストンリングとを備えてなり、上記ピス
   トンリングは、自由状態で楕円形をなすとともに、少な
   くとも２分割され、各合口部が軸方向に段付き形状をな
   し、かつ上記ピストン本体外周面に接する内周面が、上
   記ピストン本体外周面の径よりも僅かに大きな径の球面
   に形成されていることを特徴とするコネクティングロッ
   ド一体型ピストン。