JPH0738643U - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性変形が容易なスカート部上側の剛性の低
い部分でシリンダ内壁と接触させることにより、スラッ
プ音を低減する。 【構成】 リングランド部７のリングランドハイトＬＨ
を短縮することによって、ピストンピンの軸中心Ｃとの
距離が近いスカート部８の上側で、シリンダ１の内壁に
接触させ、かつ、スカート部８上側のうち剛性の高い厚
肉部１１付近が接触するのを防止する逃がし部１２を設
ける構成とした。これにより、ピストン２が、膨張工程
の上死点付近でＰ方向に傾動すると、スカート部８上側
の厚肉部１１近傍を除いた剛性の低い部分が、比較的小
さい荷重でシリンダ１の内壁に接触する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関のピストンの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ピストンは、燃焼による爆発力によってシリンダ内を往復し、この力をコンロ ッドを介してクランクシャフトに伝達するものであり、一般に、冠部、リングラ ンド部、スカート部等から構成されている。このピストンは、膨張工程の上死点 付近でコンロッドの傾きが変位するため、所定のクリアランスだけ移動し、一方 のシリンダ内壁から他方のシリンダ内壁に押し付けられ、この衝突によってスラ ップ音（側圧音）が発生する。

【０００３】 すなわち、膨張工程の上死点付近において、ピストンは、燃焼圧によるスラス ト力及びピストンピン廻りの慣性モーメントにより傾動し、反スラスト側のスカ ート上部とスラスト側のスカート下部とがシリンダ内壁に当接する。その後、ピ ストンの下降に伴って、燃焼圧及びコンロッド角度が増大するため、ピストンは スラスト側に移動し、接触箇所がスラスト側のスカート下部からスカート上部へ と変化する。

【０００４】 このスラップ音を低減すべく、ピストンピンの軸中心をピストンの中心からス ラスト側にオフセットし、かつ、反スラスト側のスカート部を長くしたり、肉厚 を厚くしたりしてピストンの重心位置を反スラスト側にずらしたものが、従来よ り知られている（例えば実開昭６２−１８４６５号公報，実開平２−９０３４２ 号公報等参照）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したピストンピンをオフセットさせると共に、反スラスト 側のスカート部を長くするものでは、この反スラスト側スカート部とシリンダ内 壁との接触面積が大きくなって、摩擦力が増大し、フリクションロスが大きくな ってしまう。

【０００６】 一方、ピストンピンをオフセットさせると共に、反スラスト側スカート部の肉 厚を厚くするものでは、ピストンの重量が増大するばかりか、反スラスト側スカ ート部の剛性が増して弾性変形しにくくなり、フリクションロスの増大、音振性 能の低下を招く。

【０００７】 さらに、従来技術によるものでは、重心位置を反スラスト側にずらすことによ り、燃焼圧によるモーメントと慣性力によるモーメントとを相殺し、ピストンの 傾動を防止せんとするが、全ての回転領域，負荷領域に亘ってモーメントをバラ ンスさせるのは困難である。従って、高回転低負荷域又は低回転高負荷域では、 却って、ピストンの傾動が大きくなり、音振性能が低下する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、燃焼圧による時計回りのモーメントが作用したときに、剛 性の低いスカート部の上側をシリンダ内壁に接触させて、弾性変形させることに より、スラップ音を低減することとした。すなわち、本考案に係る内燃機関のピ ストンは、シリンダヘッドとの間に燃焼室を画成する冠部と、該冠部の下側に設 けられ、ピストンリングが装着される複数のリング溝が形成されたリングランド 部と、該リングランド部の下側に設けられた薄肉円筒状のスカート部と、該スカ ート部の内面側に対向して設けられ、ピストンピンの両端を支持するピンボス部 とからなり、ピストンピンの軸中心から冠部上面までの長さ寸法がピストンの外 径寸法の４０％以下である内燃機関のピストンにおいて、前記スカート部上端か ら冠部上面までの長さ寸法を短くすることにより、ピストンピンの軸中心からス カート部上端までの長さ寸法を、ピストンピンの軸中心から冠部上面までの長さ 寸法の略５０％以上に設定し、かつ、前記スカート部の上側には、該スカート部 とリングランド部との接続部外面側に、縮径する逃がし部を設けたことを特徴と している。

【０００９】

【作用】

スカート部上端から冠部上面までの長さ寸法を短くすることにより、ピストン ピンの軸中心からスカート部上端までの長さ寸法を、ピストンピンの軸中心から 冠部上面までの長さ寸法の略５０％以上に設定すれば、ピストンの上側に占める スカート部の割合が相対的に増大し、ピストンピンの軸中心と遠いスカート部の 上側でシリンダ内壁に接触させることができ、スカート部が受ける荷重を小さく することができる。

【００１０】 また、スカート部とリングランド部とを接続する接続部外面側に、縮径する逃 がし部を設ける構成により、剛性の高い厚肉な接続部を避けて、スカート部上側 のうち剛性の低い部分だけをシリンダ内壁に接触させることができ、当該接触部 を弾性変形させてスラップ音を低減することができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説明する。

【００１２】 まず、図１は、本発明の第１の実施例に係るピストンの断面図であって、内燃 機関のシリンダ１内を往復動するピストン２は、例えばアルミニウム合金から略 有蓋円筒状に形成されている。

【００１３】 このピストン２は、シリンダヘッドとの間で燃焼室（いずれも図示せず）を画 成する略円板状の冠部３と、冠部３の下側に一体的に設けられ、第１のリング溝 ４，第２のリング溝５，第３のリング溝６が軸方向に離間して形成されたリング ランド部７と、リングランド部７の下側に一体的に設けられた薄肉円筒状のスカ ート部８と、スカート部８の内面側に対向して突設され、ピン取付孔１０を介し てピストンピンの両端を支持する一対のピンボス部９，９（片側のみ図示）とか ら構成され、前記各ピンボス部９は、ピストンピンの軸中心Ｃをピストン２の中 心線Ｏ−Ｏからスラスト側に寸法ｄだけオフセットするようにして形成されてい る。

【００１４】 また、ピストン２は、ピストンピンの軸中心Ｃ（ピン取付孔１０の軸中心）か ら冠部３上面までの長さ寸法であるコンプレッションハイトＣＨがピストン２の 外径寸法Ｄの約４０％以下に設定され（ＣＨ≦０．４・Ｄ）、これにより軽量化 された低コンプレッションピストンとして構成されている。

【００１５】 前記リングランド部７の第１のリング溝４と第２のリング溝５には、コンプレ ッションリングが装着され、最下端の第３のリング溝６には、オイルリング（い ずれも図示せず）が装着されている。

【００１６】 また、リングランド部７は、スカート部８上端から冠部８上面までの長さ寸法 であるリングランドハイトＬＨが短くなるように形成されている。このリングラ ンドハイトＬＨの短縮によって、スカート部８は、ピストンピンの軸中心Ｃから スカート部８上端までの長さ寸法であるスカート上部寸法Ｌ₁が、コンプレッシ ョンハイトＣＨの５０％以上（Ｌ₁≧０．５・ＣＨ）を占めるように、設定され ている。

【００１７】 スカート部８は、その上端が厚肉部１１を介してリングランド部７の下端と接 続され、スカート部８のスラスト側下端部８Ａと反スラスト側下端部８Ｂとは下 方に延長されている。

【００１８】 このスカート部８の上部外面には、厚肉部１１下端よりも若干下側からスカー ト部８上端にかけてテーパ状の逃がし部１２が形成されている。この逃がし部１ ２は、剛性の高い厚肉部１１がシリンダ１の内壁に接触するのを防止すべく、厚 肉部１１の厚さ寸法ｔ以上の範囲Ｌ₂（Ｌ₂＞ｔ）に亘って設けられ、上方に向け て順次縮径する円錐台形状に形成されている。

【００１９】 本実施例による内燃機関のピストン２は、上述の構成を有するもので、次に、 その作動について説明する。

【００２０】 機関が始動して、ピストン２が膨張工程上死点付近に達すると、このピストン ２は、冠部３上面に受けた燃焼圧によって時計回りに傾動する。

【００２１】 ここで、ピストン２は、リングランド部７のリングランドハイトＬＨを短縮す ることにより、スカート部８のスカート上部寸法Ｌ₁がコンプレッションハイト ＣＨの５０％以上を占めるように形成されているため、ピストン２が時計回りの Ｐ方向に回動すると、反スラスト側のスカート部８上側とスラスト側下端部８Ａ とがシリンダ１の内壁に衝突する。

【００２２】 一方、スカート部８の上側には、少なくとも剛性の高い厚肉部１１の厚さ寸法 ｔ以上に亘って、テーパ状の逃がし部１２が形成されているため、反スラスト側 においては、スカート部８上側のうち薄肉で剛性の低い部分がシリンダ１の内壁 に接触する。具体的には、逃がし部１２下側のスカート部８上側表面がシリンダ １に接触し、弾性変形する。

【００２３】 このように、本実施例によれば、リングランド部７のリングランドハイトＬＨ を短縮することにより、相対的に、スカート部８のスカート上部寸法Ｌ₁がコン プレッションハイトＣＨの５０％以上を占めるようにピストン２を形成する構成 としたため、すなわち、ピストン２の上側に占めるスカート部８の割合を相対的 に増大させたため、スラップ音が発生する膨張工程上死点付近で、スカート部８ の上側をシリンダ１の内壁に接触させることができ、スカート部８が受ける荷重 を小さくすることができる。

【００２４】 換言すれば、ピストンピンの取付位置を下側にずらすことなく、リングランド 部７の高さＬＨを短縮することによって、スカート部８の上側でシリンダ１内壁 に接触させる構成としたため、回動中心たるピストンピンの軸中心Ｃと接触部と の距離を長くでき、接触部に加わる力を低減できる。

【００２５】 また、スカート部８の上側には、剛性の高い厚肉部１１付近でシリンダ１の内 壁に接触しないよう、テーパ状の逃がし部１２を設ける構成としたため、ピスト ン２の傾動時に、スカート部８上側のうち剛性の低い部分のみをシリンダ１の内 壁に接触させて、弾性変形させることができる。

【００２６】 従って、剛性の低いスカート部８の上側でシリンダ１の内壁に接触させると共 に、接触部に加わる荷重を小さくすることができるため、スラップ音を大幅に低 減することができる。

【００２７】 さらに、スカート部８上側の剛性の低い部分でシリンダ１内壁に接触させるこ とができるため、スカート部８とシリンダ１内壁との間の初期クリアランスδを 十分小さくすることができる。従って、ピストン２の傾動角度を小さくすること ができ、より一層スラップ音を効果的に低減することができる。

【００２８】 次に、図２に基づいて、本考案の第２の実施例を説明する。なお、本実施例で は、前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す るものとする。

【００２９】 図２は本実施例に係るピストン２１の断面図であって、このピストン２１は、 前記第１の実施例に係るピストン２と逃がし部２２の形状において相異する。

【００３０】 すなわち、本実施例による逃がし部２２は、第１の実施例で述べた逃がし部１ ２と同様に、厚肉部１１下端よりも若干下側からスカート部８上端にかけて形成 されている。しかし、本実施例による逃がし部２２は、上方に向けて順次縮径す る円錐台形部２２Ａと、円錐台形部２２Ａの上側に設けられ、該円錐台形部２２ Ａの上部直径と略等しい直径寸法で形成された円筒部２２Ｂとから構成されてい る。

【００３１】 このように構成される本実施例でも、上述した第１の実施例と同一の作用効果 を奏する。

【００３２】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案に係る内燃機関のピストンによれば、スカート部上 側でシリンダの内壁に接触させることができ、接触部に加わる荷重を小さくする ことができる。しかも、スカート部のうち剛性の低い部分で、シリンダの内壁に 接触させることができるため、接触によって弾性変形せしめ、スラップ音を低減 することができる。また、このように弾性変形可能な剛性の低い部分でシリンダ 内壁に接触させることができるため、スカート部上側とシリンダとの間の初期ク リアランスを小さくすることができ、これにより、ピストンの傾動を小さくして スラップ音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係るピストンの断面図
である。

【図２】本考案の第２の実施例に係るピストンの断面図
である。

【符号の説明】

１…シリンダ ２，２１…ピストン ３…冠部 ４，５，６…リング溝 ７…リングランド部 ８…スカート部 ９…ピンボス部 １２，２２…逃がし部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドとの間に燃焼室を画成す
   る冠部と、該冠部の下側に設けられ、ピストンリングが
   装着される複数のリング溝が形成されたリングランド部
   と、該リングランド部の下側に設けられた薄肉円筒状の
   スカート部と、該スカート部の内面側に対向して設けら
   れ、ピストンピンの両端を支持するピンボス部とからな
   り、ピストンピンの軸中心から冠部上面までの長さ寸法
   がピストンの外径寸法の４０％以下である内燃機関のピ
   ストンにおいて、 前記スカート部上端から冠部上面までの長さ寸法を短く
   することにより、ピストンピンの軸中心からスカート部
   上端までの長さ寸法を、ピストンピンの軸中心から冠部
   上面までの長さ寸法の略５０％以上に設定し、 かつ、前記スカート部の上側には、該スカート部とリン
   グランド部との接続部外面側に、縮径する逃がし部を設
   けたことを特徴とする内燃機関のピストン。