JPH08312452A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンの剛性を高める。 【構成】 ピストン１はその頂面２上に凹部３を備えて
いる。凹部３の円形断面の中心はピストン１の軸線Ｌ−
Ｌ上に配置されている。ピストン１はピストンピンを収
容する一対のピンボス４ａ，４ｂを備えている。これら
ピンボス４ａ，４ｂは共通の軸線Ｍ−Ｍ方向に互いに離
間してピストン１の周面上に配置される。ほぼ円筒状を
なす各ピンボス４ａ，４ｂは外周面においてそれぞれ対
応する接続部５ａ，５ｂによってピストン１のスカート
部６の内周面に接続される。ピンボスの軸線Ｍ−Ｍ方向
に関する接続部５ａ，５ｂ間の間隙ＷＣが、ピンボスの
軸線Ｍ−Ｍ方向に関する凹部３の幅、すなわち凹部３の
外周縁３ａの直径ＷＤよりも小さくなるように接続部５
ａ，５ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のピストンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７および図８に示されるように、頂面
２′上に主燃焼室である凹部３′を備えた内燃機関のピ
ストン１′であって、ピストンピンを受容する一対のピ
ンボス４ａ′，４ｂ′がピンボスの軸線Ｍ′−Ｍ′方向
に互いに離間して設けられており、各ピンボス４ａ′，
４ｂ′の外周面とピストン１′のスカート部６′の内周
面とが接続部５ａ′，５ｂ′により接続されているピス
トン１′が公知である（実開昭５７−１０４４０号公報
参照）。このピストン１′では、ピンボスの軸線Ｍ′−
Ｍ′方向に関する接続部５ａ′，５ｂ′間の間隙ＷＣ′
が軸線Ｍ′−Ｍ′方向に関する凹部３′の幅ＷＤ′より
も長くされている。なお、ピンボスの軸線Ｍ′−Ｍ′が
ピストン１′の軸線Ｌ′−Ｌ′上に位置するように各ピ
ンボス５ａ′，５ｂ′が配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、機関の爆発
行程が行われるとピストン１′の頂面２′には燃焼圧に
よる機械的応力と、燃焼熱による熱的応力との両方が作
用し、その結果これらの応力によって凹部３′の開口が
拡げられる。この場合、ピストン１′に作用する圧力は
ピストン１′の中央部に位置するピストンピンにより支
持されているので凹部３′がピンボスの軸線Ｍ′−Ｍ′
に対し垂直をなす方向に拡げられることになる。すなわ
ち、凹部３′周りの頂部からなるリップ部１ａ′に対し
応力が作用し、このためリップ部１ａ′のうち図面にお
いてピンボス４ａ′，４ｂ′上方に位置するリップ部１
ｂ′に、図７において矢印でもって示されるように周方
向の引張り応力が作用することになる。その結果、リッ
プ部１ｂ′に亀裂が生じやすくなるという問題点があ
る。

【０００４】この場合、接続部５ａ′，５ｂ′が各ピン
ボス４ａ′，４ｂ′からスカート部６′まで、ピンボス
の軸線Ｍ′−Ｍ′に対し垂直をなす方向に延びているの
でこれら接続部５ａ′，５ｂ′によってこの方向に関す
るピストン１′の剛性をいくらか高めることができる。
しかしながら、この例におけるように接続部５ａ′，５
ｂ′間の間隙ＷＣ′が凹部３′の幅ＷＤ′よりも長くさ
れ、すなわち図８において各接続部５ａ′，５ｂ′の内
周縁が凹部３′の外周縁よりも外側に位置されるとピン
ボスの軸線Ｍ′−Ｍ′に対し垂直をなす方向のピストン
１′の剛性をこれら接続部５ａ′，５ｂ′でもって十分
に高めることができず、したがってリップ部１ｂ′に亀
裂が生ずる恐れが低減されない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、頂面上に凹部を備えた内燃機関のピ
ストンにおいて、ピストンピンを受容する一対のピンボ
スがピンボスの軸線方向に互いに離間して設けられてお
り、各ピンボスの外周面とピストンのスカート部の内周
面とが接続部により接続されており、ピンボスの軸線方
向に関するこれら接続部間の間隙が該軸線方向に関する
凹部の幅よりも短くなるように各接続部を形成してい
る。

【０００６】

【作用】ピンボスの軸線に対し垂直をなす方向のピスト
ンの剛性が接続部によって高められる。

【０００７】

【実施例】本発明は例えば筒内直接噴射火花点火式内燃
機関用のピストンに適用することができる。しかしなが
ら、本発明をディーゼル機関用のピストンに適用するこ
ともできる。図１および図２を参照すると、円形断面を
有するピストン１はその頂面２上に凹部３を備えてい
る。ピストン１の軸線Ｌ−Ｌに対し垂直をなす平面内に
おいてこの凹部３は円形断面を有しており、円形断面の
中心はピストン１の軸線Ｌ−Ｌ上に配置されている。本
実施例では、図１に示されるように頂面２付近の凹部３
の内壁面が凹部３の中心に向けて突出されて形成されて
おり、凹部３の底面付近において凹部３の断面積が最も
大きくなっている。凹部３の断面積が最も大きい位置に
おける凹部３の輪郭を凹部３の外周縁と称すれば凹部３
の外周縁３ａは図２において破線でもって示される。な
お、以下では凹部３周りにおいて環状をなすピストン１
の頂部１ａをリップ部と称することにする。また、ピス
トン１の頂面２とシリンダヘッドの内壁面（図示しな
い）とによっても燃焼室が画定されるが、凹部３は主燃
焼室を構成する。

【０００８】特に図２に示されるように、ピストン１は
ピストンピン（図示しない）を収容する一対のピンボス
４ａ，４ｂを備えている。これらピンボス４ａ，４ｂは
共通の軸線Ｍ−Ｍ方向に互いに離間してピストン１の周
面上に配置され、したがって互いに対面配置される。ピ
ストン１はピストンピンによりコンロッド（図示しな
い）に連結される。また、ほぼ円筒状をなす各ピンボス
４ａ，４ｂは外周面において、それぞれ対応する接続部
５ａ，５ｂによってピストン１のスカート部６の内周面
に接続される。本実施例において、ピストン１のピンボ
ス４ａ，４ｂ、接続部５ａ，５ｂ、およびスカート部６
は鋳造によって一体的に形成されている。なお、本実施
例ではピンボスの軸線Ｍ−Ｍがピストン１の軸線Ｌ−Ｌ
上に位置するようにピスボス４ａ，４ｂが配置されてい
る。また、本実施例においてピンボス４ａ，４ｂは、ピ
ストンの軸線Ｌ−Ｌを通りかつピンボスの軸線Ｍ−Ｍに
対し垂直をなす垂直面Ｎ−Ｎに対し対称的に配置され、
接続部５ａ，５ｂも垂直面Ｎ−Ｎに対し対称的に配置さ
れる。

【０００９】図２に示されるように、ピンボスの軸線Ｍ
−Ｍ方向に関する接続部５ａ，５ｂ間の間隙をＷＣでも
って表し、ピンボスの軸線Ｍ−Ｍ方向に関する凹部３の
幅、すなわち凹部３の外周縁３ａの直径をＷＤでもって
表すとＷＣがＷＤよりも小さくなるように接続部５ａ，
５ｂが形成される。すなわち、図２においてピンボスの
軸線Ｍ−Ｍ方向に関し、各接続部５ａ，５ｂの内周縁が
凹部３の外周縁３ａよりも内側に位置することになる。

【００１０】ところで、機関の爆発行程が行われると図
７および図８を参照して上述したようにピストン１の頂
面２には燃焼圧による機械的応力と、燃焼熱による熱的
応力との両方が作用し、その結果これらの応力により、
図１においてピンボス４ａの上方に位置するリップ部１
ｂに引張り応力が作用するようになる。ところが、本実
施例ではピンボスの軸線Ｍ−Ｍ方向に延びる接続部５
ａ，５ｂが設けられており、しかもこれら接続部５ａ，
５ｂがＷＣ＜ＷＤとなるように形成されているのでピン
ボスの軸線Ｍ−Ｍに対し垂直をなす方向のピストン１の
剛性がこれら接続部５ａ，５ｂによって、図７および図
８の場合に比べて高められている。その結果、リップ部
１ｂに作用する引張り応力を図７および図８に示した例
の場合に比べて小さくすることができ、したがってリッ
プ部１ｂに亀裂が生ずるのを阻止することができる。斯
くしてピストン１の耐久性を向上することができる。

【００１１】また本実施例によれば、ピストン１の剛性
が高められるのでピストン１の変形を低減することがで
きる。その結果、ピストン１とシリンダボア内壁面間の
摩擦を低減することができ、またピストン１とシリンダ
ボア内壁面間の隙間を小さく設定できるのでブローバイ
ガスを低減することができる。なお、ピストン１の剛性
を高めるためには例えば補強部材を各ピンボス５ａ，５
ｂとスカート部６の内周面間に取付けることによっても
達成されうる。これに対し、本実施例では補強部材を設
けることなくピストン１の剛性を高めており、したがっ
て部品点数が増加されない。

【００１２】図３および図４に別の実施例を示す。この
実施例において図１および図２の実施例と同様の構成要
素は同一の番号で示している。図３および図４を参照す
ると、この例においても接続部５ａ，５ｂがＷＣ＜ＷＤ
となるように形成されている。ところが、ピンボスの軸
線Ｍ−Ｍ方向の各接続部５ａ，５ｂの肉厚が図１および
図２に示す例に比べて薄くされている。しかしながら、
ピンボスの軸線Ｍ−Ｍ方向の各接続部５ａ，５ｂの肉厚
が薄くされてもＷＣ＜ＷＤとなるように接続部５ａ，５
ｂが形成されていればピンボスの軸線Ｍ−Ｍ方向に関す
るピストン１の剛性を高めることができ、したがって本
実施例においてもリップ部１ｂに亀裂が生ずるのを阻止
することができる。

【００１３】このように各接続部５ａ，５ｂの肉厚を薄
くするとピストン１の重量を低減することができ、した
がって本実施例ではピストン１の剛性を確保しつつピス
トン１の軽量化を達成することができることになる。そ
の他のピストン１の構成および作用は図１および図２を
参照して説明した実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００１４】図５および図６に別の実施例を示す。この
実施例においても図１および図２の実施例と同様の構成
要素は同一の番号で示している。図５および図６を参照
すると、円形状をなす凹部３の外周縁３ａの中心Ｃがピ
ストン１の軸線Ｌ−Ｌから偏心するように凹部３が形成
されている。すなわち、ピンボスの軸線Ｍ−Ｍから偏心
された縦断面Ｋ−Ｋと、垂直面Ｎ−Ｎから偏心された縦
断面Ｊ−Ｊとの交線上に外周縁３ａの中心Ｃが位置せし
められる。

【００１５】本実施例においてもＷＣ＜ＷＤとなるよう
に接続部５ａ，５ｂが形成されるが、この例では接続部
５ａ，５ｂは垂直面Ｎ−Ｎに関し対称的に形成されな
い。すなわち、接続部５ａの内周端と、接続部５ｂの内
周端とが縦断面Ｊ−Ｊに関して対称的に配置される。頂
面上に凹部を備えたピストンでは凹部周りの頂部の剛性
が低くされるのが通常である。そこで、本実施例のよう
に凹部３の外周縁３ａの中心Ｃがピストン１の軸線Ｌ−
Ｌから偏心された場合に、接続部５ａ，５ｂの各内周端
を縦断面Ｊ−Ｊに関し対称的に配置することによってピ
ンボスの軸線Ｍ−Ｍに対し垂直をなす方向に関するピス
トン１の剛性を良好に高めることができる。したがっ
て、リップ部１ｂに亀裂が生ずるのを阻止することがで
きる。その他のピストン１の構成および作用は図１およ
び図２を参照して説明した実施例と同様であるので説明
を省略する。

【００１６】これまで述べてきた実施例では、ピンボス
の軸線Ｍ−Ｍがピストン１の軸線Ｌ−Ｌ上に位置するよ
うに各ピンボス５ａ，５ｂが配置されている。しかしな
がら、ピンボスの軸線Ｍ−Ｍがピストン１の軸線Ｌ−Ｌ
から偏心するように各ピンボス５ａ，５ｂを形成するこ
ともできる。また、これまで述べてきた実施例では、凹
部３の開口断面が円形であるように凹部３が形成されて
いる。しかしながら、凹部３の開口断面は円形でなくて
もよい。

【００１７】

【発明の効果】ピストンの剛性を高めることができるの
でピストンに亀裂が生ずるのを阻止することができ、し
たがってピストンの耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピストンの部分縦断面図である。

【図２】図２の線ＩＩ−ＩＩに沿ってみたピストンの断
面図である。

【図３】別の実施例によるピストンの部分縦断面図であ
る。

【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿ってみたピストンの断
面図である。

【図５】別の実施例によるピストンの部分縦断面図であ
る。

【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに沿ってみたピストンの断
面図である。

【図７】好ましくない例を示すピストンの部分縦断面図
である。

【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿ってみたピス
トンの断面図である。

【符号の説明】

１…ピストン １ａ…リップ部 ２…頂面 ３…凹部 ４ａ，４ｂ…ピンボス ５ａ，５ｂ…接続部 ６…スカート部 Ｌ…ピストンの軸線 Ｍ…ピンボスの軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂面上に凹部を備えた内燃機関のピスト
   ンにおいて、ピストンピンを受容する一対のピンボスが
   ピンボスの軸線方向に互いに離間して設けられており、
   各ピンボスの外周面とピストンのスカート部の内周面と
   が接続部により接続されており、ピンボスの軸線方向に
   関するこれら接続部間の間隙が該軸線方向に関する凹部
   の幅よりも短くなるように各接続部を形成したピスト
   ン。