JPH0738644U - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 慣性力等によってピストンピンが変形した場
合に、ピン取付孔の形状をピストンピンの変形に応じて
追従させ、両者の間の面圧を低減する。 【構成】 スカート部７の外面７Ｂには、ピン取付孔９
の外側開口部９Ａから離間して、その全周を取り囲む凹
部１２が形成されている。この凹部１２によって、外側
開口部９Ａと凹部１２との間には、円筒部１３が形成さ
れている。凹部１２によって、スカート部７の外面７Ｂ
のうち、外側開口部９Ａの周囲の剛性が低下するため、
ピストンピン１０が変形すると、この変形に追従して円
筒部１３も変形し、ピストンピン１０両端とピン取付孔
９との面圧が低下する。

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】

内燃機関のピストンは、燃焼による爆発力によってシリンダ内を往復動し、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、ピンボス部から構成されている。

【０００３】 この種の内燃機関のピストンとしては、例えば米国特許明細書第４９８７８６ ６号に示すものが知られている。このピストンは、ピン取付孔とリングランド部 との間のスカート部外面に略直線状の凹部を設け、この凹部によって、燃焼時に 冠部周縁が受ける応力を緩和するようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記ピストンは、凹部が略直線状であるから、燃焼圧力と慣性 力とによって上下にたわむピストンピンの変形に追従できない。このため、ピス トンピンとピンボス部との間に過大な面圧が発生し易い。

【０００５】 すなわち、従来技術によるものは、ピン取付孔の上方に凹部を設けているもの の、この凹部は、オイルリング溝の油穴間に対応して、略直線状又は略く字状に 形成されているに過ぎない。従って、ピン取付孔周辺のスカート部の剛性が低下 せず、ピストンピンの変形に対して追従することができない。

【０００６】 このため、従来のピストンでは、ピストンピンの変形によるピストンピン端部 の外周面とピンボス部の内周面との間の面圧を低減することができず、焼き付き や摺動摩耗の発生を防止することができない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、スカート部の外面側に、少なくともピン取付孔の上部半周 を取り囲む凹部を設けることにより、ピン取付孔の外側開口部周辺の剛性を低下 させ、ピン取付孔の形状をピストンピンに追従して変形させることとした。すな わち、本考案に係る内燃機関のピストンは、略円板状の冠部と、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、ピン取付孔を介してピストンピンの両端を支 持するピンボス部とを備えた内燃機関のピストンにおいて、前記スカート部の外 面側には、各ピン取付孔から離間して、該各ピン取付孔の少なくとも上側半周を 取り囲む凹部を設けたことを特徴としている。

【０００８】 また、請求項２の構成では、前記凹部を、ピン取付孔の上側で近接し、左右方 向で離間するように形成したことを特徴としている。

【０００９】 さらに、請求項３の構成では、前記凹部を、ピン取付孔の上側で離間し、左右 方向で近接するように形成したことを特徴としている。

【００１０】 さらにまた、請求項４の構成では、冠部の下側に設けられた円筒状のスカート 部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピンボス部と、該各ピンボス 部に設けられ、ピストンピンの両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関の ピストンにおいて、前記スカート部の外面側で、ピンボス部の外周側を少なくと もピストンピンの軸中心より冠部側にかけて円筒形状に形成したことを特徴とし ている。

【００１１】 また、請求項５では、前記ピストンピンの円筒形状部を、ピン取付孔の上側で 薄肉化し、左右方向で厚肉化するように形成したことを特徴としている。

【００１２】 さらに、請求項６では、前記ピストンピンの円筒形状部を、ピン取付孔の上側 で厚肉化し、左右方向で薄肉化するように形成したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】

各ピン取付孔から離間した凹部を、該各ピン取付孔の少なくとも上側半周を取 り囲むようにしてスカート部の外面側に設けることより、各ピン取付孔の外側開 口部周辺の剛性が低下する。従って、慣性力により、ピストンピンの両端が上方 にたわむと、このピストンピンの変形に応じて、凹部とピン取付孔との間のスカ ート部が変形し、ピン取付孔の形状がピストンピンの変形に追従して、ピストン ピンとピンボス部との間に生じる面圧が低下する。

【００１４】 また、請求項２の構成では、曲がり変形が発生し易い長尺なピストンピンを用 いる場合に、当該ピストンピンの両端部とピンボス部との間に生じる面圧を低減 することができる。

【００１５】 さらに、請求項３の構成では、つぶれ変形が生じ易い薄肉なピストンピンを用 いる場合に、当該ピストンピンの両端部とピンボス部との間に生じる面圧を低減 することができる。

【００１６】 また、請求項４の構成では、前記請求項１と同様の作用を生じる。

【００１７】 さらに、請求項５の構成では、前記請求項２と同様の作用を生じる。

【００１８】 また、請求項６の構成では、前記請求項３と同様の作用を生じる。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１〜図７に基づいて説明する。

【００２０】 まず、図１は、本考案の第１の実施例に係るピストンの正面図であって、シリ ンダ内を往復動するピストン１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２と、後述のリングランド部３及びスカート 部７等から略有蓋円筒状に構成されており、例えばアルミニウム合金等から形成 されている。

【００２１】 リングランド部３は、冠部２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ている。そし て、第１のリング溝４及び第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、最下段の第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。

【００２２】 スカート部７は、リングランド部３の下側に一体的に設けられ、薄肉円筒状に 形成されている。このスカート部７の内面７Ａには、図２の断面図に示す如く、 一対のピンボス部８，８が対向して内向きに突設され、該各ピンボス部８にはピ ン取付孔９が形成されている。そして、各ピンボス部８は、ピン取付孔９内に挿 入されたピストンピン１０の両端をスナップリング１１で固定することにより、 ピストンピン１０を支持している。また、各ピンボス部８は、ピストンピン１０ の軸中心Ｃがピストン１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。

【００２３】 各凹部１２，１２は、スカート部７の外面７Ｂに、各ピン取付孔９の全周を取 り囲んで形成され、スカート部７の肉厚寸法以下の深さ寸法ｈをもって凹設され ている。これら各凹部１２は、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａから離間して形 成され、これにより、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａの全周に亘って、厚さ寸 法ｔの円筒部１３が形成されている。

【００２４】 なお、１４はピストンピン１０の軸方向中央部に取り付けられたコンロッドで ある。

【００２５】 次に、本実施例による内燃機関のピストン１の作用について説明する。

【００２６】 機関が始動して、ピストン１が上死点に達すると、このピストン１がさらに上 昇しようとする慣性力により、ピストンピン１０は、その両端が中央部よりも上 側に変位して、下向きの弓なり状に変形する。

【００２７】 ここで、スカート部７の外面７Ｂには、各ピン取付孔９の全周を取り囲むよう にして凹部１２が形成され、この凹部１２によって、該各ピン取付孔９の外側開 口部９Ａ外周には、円筒部１３が形成されているため、スカート部７の外面７Ｂ は、外側開口部９Ａ周辺の剛性が部分的に低下している。従って、ピストンピン １０が変形すると、この変形力によって円筒部１３も上向きに変形し、これによ り、ピン取付孔９の形状がピストンピン１０の変形に追従する。

【００２８】 また、燃焼によってピストン１が温度上昇し、熱膨張による熱変形が生じた場 合にも、上述した慣性力の場合と同様に、ピストンピン１０が下向き弓なり状に 変形する。この場合も、ピストンピン１０の変形に応じて円筒部１３が上側に変 位するため、ピン取付孔９の形状はピストンピン１０の変形に追従する。

【００２９】 一方、冠部２が燃焼による燃焼圧を受けると、ピストン１が下向きに押圧され るため、ピストンピン１０は、上記慣性力の場合とは逆に、その両端が中央部よ りも下側に変位して、上向き弓なり状に変形する。

【００３０】 そして、本実施例による凹部１２は、ピン取付孔９の上側半周のみならず、下 側半周も取り囲むように、すなわち、ピン取付孔９の全周に亘って形成されてい るため、円筒部１３は下向きにも変位することができる。従って、ピストンピン １０の両端が下向きに変位すると、この変形力によって、円筒部１３も下向きに 変形し、ピン取付孔９の形状がピストンピン１０の形状に追従する。

【００３１】 このように、本実施例によれば、スカート部７の外面７Ｂに、各ピン取付孔９ の全周を取り囲むようにして凹部１２を形成し、該各ピン取付孔９の外側開口部 ９Ａの外周側に円筒部１３を形成する構成としたから、スカート部７の外面７Ｂ のうち、外側開口部９Ａの上側半周付近及び下側半周付近の剛性を部分的に低下 させることができる。

【００３２】 これにより、慣性力等によって、ピストンピン１０が下向き弓なり状に変形し た場合には、各円筒部１３を上向きに変形させて、ピン取付孔９の形状をピスト ンピン１０の変形に追従させることができる。一方、燃焼圧によって、ピストン ピン１０が上向き弓なり状に変形した場合には、各円筒部１３を下向きに変形さ せることにより、ピン取付孔９の形状をピストンピン１０の変形に追従させるこ とができる。

【００３３】 この結果、ピストンピン１０の両端外面とピン取付孔９との間に生じる面圧を 大幅に低減することができ、摺動抵抗を軽減して、焼き付き現象の発生を防止す ることができる。

【００３４】 次に、本考案の第２の実施例を図３，図４に基づいて説明する。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。

【００３５】 凹部２１，２１は、スカート部７の外面７Ｂに、各ピン取付孔９の上側半周を 取り囲むように、ピストンピン１０の軸中心Ｃを通る水平線Ｈ_C−Ｈ_Cよりも上側 に形成されている。

【００３６】 また、各凹部２１は、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａ上側（図３中のオフセ ットされた中心線Ｘ−Ｘに沿った上側）で近接し、外側開口部９Ａの左右両側（ 水平線Ｈ_C−Ｈ_C方向）から離間するようにして形成されている。さらに、図４の 断面図に示す如く、各凹部２１の外側開口部９Ａ側は、スカート部７の外面７Ｂ からピストン１の径方向内側に向かいつつ角度θで上側に傾斜するテーパ状に形 成されている。

【００３７】 各凹部２１によって、各ピン取付孔９の上側半周には、半円筒部２２が形成さ れている。この各半円筒部２２は、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａ上側の肉厚 ｔ₁が薄く、ピストンピン１０の軸中心Ｃを通る水平線Ｈ_C−Ｈ_Cに沿った左右方 向の肉厚ｔ₂が厚くなるように形成されていると共に、スカート部７の外面７Ｂ から内側に向かうにつれて徐々に肉厚が厚くなるように、半円錐筒状に形成され ている。

【００３８】 このように、構成される本実施例でも、慣性力及び熱変形によるピストンピン １０の変形に対しては、上述した第１の実施例と同様の作用効果を得ることがで きる。また、これに加えて、本実施例では、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａ上 側で近接し、左右方向で離間するようにして各凹部２１を形成し、半円筒部２２ の肉厚を、上側（冠部２側）で薄く左右方向で厚くなるように形成したため、慣 性力や熱変形によって変位量が大きくなり易い長尺なピストンピン１０にも、容 易に追従することができる。さらに、半円筒部２２を、スカート部７の外面７Ｂ から内側に向けて徐々に肉厚が増大する半円錐筒状に形成したため、効果的に剛 性を低下させて、半円筒部２２を弾性変形させることができる。

【００３９】 次に、図５，図６に基づいて、本考案の第３の実施例を説明する。なお、本実 施例では、上述した第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。

【００４０】 本実施例による凹部３１，３１は、スカート部７の外面７Ｂに、各ピン取付孔 ９を例えば２７０°程度の範囲に亘って取り囲むように、下向きの略Ｃ字状に形 成されている。また、各凹部３１は、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａ上側（図 ３中のオフセットされた中心線Ｘ−Ｘの上側）で離間し、外側開口部９Ａの左右 斜め下側に向かうにつれて徐々に近接するように形成されている。

【００４１】 各凹部３１によって、各ピン取付孔９を上向きの略Ｄ字状に取り囲む円筒部３ ２が形成されている。これら各円筒部３２は、各ピン取付孔９の外側開口部９Ａ 上側の肉厚ｔ₃が厚く、ピストンピン１０の軸中心Ｃを通る水平線Ｈ_C−Ｈ_Cに沿 った左右方向の肉厚ｔ₄がそれぞれ薄くなり、さらに、その水平線Ｈ_C−Ｈ_Cを越 えて各ピン取付穴９の外側開口部９Ａ下側に向かうにつれて再び肉厚が漸増する ように形成されている。これにより、ピン取付孔９にブローチ溝９Ｂ，９Ｂが形 成されている場合に、該各ブローチ溝９Ｂ周辺の肉厚は、ピン取付孔９上側の肉 厚よりも薄くなる。

【００４２】 このように、構成される本実施例でも、慣性力及び熱変形によるピストンピン １０の変形に対しては、上述した第１，第２の実施例と同様の作用効果を得るこ とができる。また、これに加えて、本実施例では、凹部３１を各ピン取付孔９の 上側から左右斜め下側に向けて徐々に近接するように形成し、これにより、略Ｄ 字状の円筒部３２の肉厚を、上側（冠部２側）から斜め下側に向かうにつれて、 徐々に薄くなるように形成したため、「つぶれ」によって変形が増大し易い薄肉 なピストンピン１０に対する追従性をより一層向上して、面圧を低減することが できる。

【００４３】 なお、前記第１，第３の実施例では、円筒部１３，３２の肉厚が径方向で均一 となるように形成する場合を例示したが、本考案はこれに限らず、第２の実施例 で述べたと同様に、径方向の肉厚を徐々に変化させて、テーパ状に形成してもよ い。代表例として第１の実施例を挙げれば、円筒部１３の肉厚を径方向で徐々に 変化させてテーパ状に形成すると、図７に示す変形例となる。

【００４４】

【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、スカート部の外 面に、各ピン取付孔の上側半周を取り囲むようにして形成した凹部によって、該 各ピン取付孔の上部周辺の剛性を低下させることができ、慣性力や熱変形による ピストンピンの変形に追従して、ピン取付孔と凹部との間のスカート部を弾性変 形させることができる。この結果、ピストンピンの変形時に、該ピストンピンの 両端とピン取付孔との間の面圧を低減することができ、摺動摩耗を軽減して、焼 き付き現象が生じるのを防止することができる。

【００４５】 また、前記凹部を、ピン取付孔の上側で近接し、左右方向で離間するように形 成すれば、長尺なピストンピンの場合でも、面圧を低減することができる。

【００４６】 さらに、前記凹部を、ピン取付孔の上側で離間し、左右方向で近接するように 形成すれば、薄肉なピストンピンの場合でも、効果的に面圧を低減することがで きる。

【００４７】 一方、ピンボス部の外周側に円筒形状部を設ければ、請求項１の効果と同様の 効果を得る。

【００４８】 また、ピンボス部の円筒形状部を、ピン取付穴の上側で薄肉化し、左右方向で 厚肉化すれば、請求項２の効果と同様の効果を奏する。

【００４９】 さらに、ピンボス部の円筒形状部を、ピン取付穴の上側で厚肉化し、左右方向 で薄肉化すれば、請求項３の効果を同様の効果を奏する。

【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正面
図。

【図２】コンロッド等を取り付けた状態で示す図１中の
II−II線に沿った断面図。

【図３】本考案の第２の実施例に係るピストンの正面
図。

【図４】コンロッド等を取り付けた状態で示す図３中の
IV−IV線に沿った断面図。

【図５】本考案の第３の実施例に係るピストンの正面
図。

【図６】コンロッド等を取り付けた状態で示す図５中の
VI−VI線に沿った断面図。

【図７】本考案の変形例に係るピストンの断面図。

【符号の説明】

１…ピストン ２…冠部 ３…リングランド部 ７…スカート部 ８…ピンボス部 ９…ピン取付孔 １０…ピストンピン １２，２１，３１…凹部 １３，２２，３２…円筒部

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冠部の下側に設けられた円筒状のスカー
   ト部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピ
   ンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピストンピン
   の両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関のピス
   トンにおいて、 前記スカート部の外面側には、各ピン取付孔から離間し
   て、該各ピン取付孔の少なくとも上側半周を取り囲む凹
   部を設けたことを特徴とする内燃機関のピストン。
2. 【請求項２】 前記凹部は、ピン取付孔の上側で近接
   し、左右方向で離間するように形成したことを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関のピストン。
3. 【請求項３】 前記凹部は、ピン取付孔の上側で離間
   し、左右方向で近接するように形成したことを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関のピストン。
4. 【請求項４】 冠部の下側に設けられた円筒状のスカー
   ト部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピ
   ンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピストンピン
   の両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関のピス
   トンにおいて、 前記スカート部の外面側で、ピンボス部の外周側を少な
   くともピストンピンの軸中心より冠部側にかけて円筒形
   状に形成したことを特徴とする内燃機関のピストン。
5. 【請求項５】 前記ピストンピンの円筒形状部は、ピン
   取付孔の上側で薄肉化し、左右方向で厚肉化するように
   形成したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
   ピストン。
6. 【請求項６】 前記ピストンピンの円筒形状部は、ピン
   取付孔の上側で厚肉化し、左右方向で薄肉化するように
   形成したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
   ピストン。