JPH11108184A - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンピンに作用するトルクを弾性リング
を介して外環部材に伝達することにより，摩擦トルクの
伝達を確実にすると共に，過大なトルクの伝達を防止す
る。 【解決手段】 ピストンピン７２の内周面に環状に形成
された第２周溝７５と，中空孔７３に嵌入する外環支持
部材８２の軸部である小径部３３に形成された有端の第
１周溝８５とに，弾性リングとしてのＣ形リング８６が
嵌合している。コンロッドからピストンピン７２に作用
するトルクは，Ｃ形リング８６の摩擦力を介して外環支
持部材８２に伝達され，外環部材２７を傾斜させるの
で，例えば，ピストンリング溝１２からオイル導入溝９
を経てオイル貯留溝８に貯留されているオイルがピスト
ン３の外周面７と外環部材２７との間に吸い出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，例えばエンジン
に適用される，クラウン部とスカート部とを一体構成と
したピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダ内でのピストンの作動によって
発生する騒音の一つにスラップ音がある。このスラップ
音は，ピストンがシリンダ内を往復運動するときに該ピ
ストンのスカート部がシリンダライナの壁面に衝突する
ことによって発生するものである。つまり，シリンダ内
をピストンが往復運動できるようにピストンとシリンダ
ライナの壁面との間には間隙が形成されている一方で，
燃焼室からのブローダウンを防止するため，ピストンに
形成されたピストンリング溝にはピストンリングが嵌入
しているので，ピストンとシリンダとの間には隙間が存
在している。したがって，ピストンがシリンダ内を往復
運動する時，ピストンは，上記隙間に相当する距離だけ
ピストン径方向，即ちスラスト方向に移動可能となるた
め，ピストンがシリンダライナ壁面に衝突してスラップ
音が発生する。

【０００３】従来，このスラップ音を低減するため，ピ
ストン本体のスカート部外周に，ピストン本体に対して
回動可能に且つスラスト方向に相対移動可能となるよう
に，外環部材を配設すると共に，スカート部と外環部材
との間の形成される隙間にオイルを導入し，導入したオ
イルのダンピング作用によって，外環部材がピストン本
体のスカート部に衝突するのを緩和させて低騒音化を図
ったピストンが開発されている。本出願人は，スカート
部と外環部材との間の形成される隙間にオイルを供給す
るメカニズムとして，次のようなピストンを提案してい
る（特願平９−３２５８８号参照）。即ち，ピストンが
往復運動をするときにピストンピンにはコンロッドから
の摩擦トルクが作用しており，ピストンが圧縮行程にあ
るときには，この摩擦トルクは，外環部材をその下端を
支点としてピストンから離れシリンダライナに接近する
方向に変位させようとするので，外環部材とピストンス
カート部との間に形成される隙間は拡大し，この隙間に
存在するオイルは負圧となる。この隙間に連通するオイ
ルの導入路を設け，更に導入路の先にオイル溜まりを設
けているので，オイル溜まりから導入路を通じてオイル
が吸い出されることになり，隙間に対するオイルの補充
が行われる。

【０００４】上記のオイル供給メカニズムによれば，エ
ンジンの回転速度が，油圧が低く且つピストンに作用す
る慣性力が小さい低速回転領域であっても，隙間へのオ
イル供給は可能となり，スラップ音による騒音が軽減さ
れ，しかも，外環部材とスカート部との間に形成される
隙間の容積は非常に僅かな量であるので，導入路の先に
設けられるオイル溜まりへのオイルの供給は極少量で済
むという利点がある。オイル溜まりへ供給されるべきオ
イル量は，ピストンリングによってピストン下降行程中
に掻き落とされたオイルで賄うことができる程度であ
り，掻き落とされてピストンリング溝に貯留したオイル
は，ピストン上昇行程中にスカート部の外周面に形成さ
れたオイル導入溝を通じてオイル貯留溝に供給される。

【０００５】図５〜図９は，上掲特願平９−３２５８８
号に開示されたピストンに関する図である。図５はかか
るピストンの一例を示す分解斜視図である。図５を参照
すると，ピストンのピストン本体１は，複数のピストン
リング溝１２を備えたクラウン部２と，ボス部１３にピ
ストンピン２２が挿入されるピストンピン孔４が形成さ
れたスカート部３とを有している。ピストンピン孔４に
挿入されたピストンピン２２は，ピストンピン孔４の両
端近傍に形成されたリング溝２５に嵌着されるスナップ
リング２４によってピストンピン孔４内から抜け出さな
いように保持されている。外環部材２７は，ピストン本
体１のスカート部３のスラスト側にのみ配設されてい
る。なお，外環部材を反スラスト側にも配置することに
よって，ピストンを両側オイルダンピング式ピストンと
してもよい。

【０００６】外環部材２７は，鋼板のような全体が弾性
を有する板状部材で形成されている。外環部材２７は，
半円弧状本体２８と，半円弧状本体２８から両側に延び
て後述する外環支持部材に係合される腕部２９とを有し
ている。外環部材２７の弾性は，半円弧状本体２８が円
弧を縮径する方向にばね性を備えるものである。外環支
持部材３２は，中空孔２３から抜け出ることがないの
で，ピストンピン２２から脱落せず，外環部材２７は外
環支持部材３２に保持される。ピストン本体１と外環部
材２７とをアッセンブリ品として扱うことが可能とな
り，シリンダライナへのピストンの挿入等の組立作業性
が改善される。

【０００７】ピストンピン２２の両端部には，外環支持
部材３２が配設されている。外環支持部材３２は，ピス
トンピン２２の中空孔２３内に嵌入される小径部３３
と，外環部材２７の腕部２９と係合する係合部３５を有
する大径部３４とを有している。外環支持部材３２の小
径部３３がピストンピン２２の中空孔２３内に嵌入した
状態では，大径部３４の側面がピストンピン２２の端面
に当接している。係合部３５は，一対の対向する鍔部３
６，３７によって形成される案内溝３８を有している。
外環部材２７は，腕部２９が係合部３５の案内溝３８に
嵌入係合した状態では，ピストン本体１の径方向に相対
移動自在である。外環支持部材３２の小径部３３がピス
トンピン２２の中空孔２３内で回動することにより，外
環部材２７は外環支持部材３２と共にピストンピン２２
の軸周りに回動自在でもある。

【０００８】腕部２９の内側面には，補強部材３０がプ
ロジェクション溶接等により取り付けられている。補強
部材３０は，腕部２９が係合部３５に対して摺動接触す
る接触面積を増加させている。したがって，外環支持部
材３２に対する腕部２９の支持が安定すると共に，外環
部材２７が外環支持部材３２に対してピストン本体１の
径方向に摺動するときの摺動部の耐摩耗性が向上する。

【０００９】外環部材２７は，ピストン本体１のピスト
ン軸（即ち，軸線）Ｘ−Ｘ及び周方向について対称形に
形成されている。即ち，外環部材２７は，ピストン本体
１のピストン軸線Ｘ−Ｘに直交し且つピストンピン２２
の軸線Ｙ−Ｙを含む平面Ａ−Ａ，及びピストン本体１の
ピストン軸線Ｘ−Ｘを含み且つピストンピン２２の軸線
Ｙ−Ｙに直交する平面Ｂ−Ｂについて，対称形に形成さ
れている。したがって，外環部材２７の上下及び左右方
向に注意を払うことなく外環部材２７のピストン本体１
への組付けを行うことができ，組付け作業が簡素化され
る。また，外環部材２７は，上下幅が狭くスカート部３
の肩部にのみ適用され，形状が簡素化されて製作上有利
であるばかりでなく，シリンダライナとの摩擦が軽減さ
れ，且つピストン全体の軽量化に寄与している。

【００１０】ピストン本体１のスカート部３のスラスト
側には，外環部材２７が嵌まり合う面を含む外周面７が
形成されている。図６（図５に示したピストンの矢視Ｂ
−Ｂで見た断面図）に示すように，スカート部３の外周
面７と外環部材２７との間に形成される隙間１４に導入
されるオイルは矢印で示すように図下方のクランク室
（図示せず）へ流れ出ていくものである。外周面７に
は，隙間１４に臨むようにオイル貯留溝８が形成されて
いる。オイル貯留溝８は，ピストンピン２２の軸線Ｙ−
Ｙを含みピストンの軸線Ｘ−Ｘに直交する平面（Ａ−Ａ
で示す平面）よりもクラウン部２側で且つピストンリン
グ溝１２よりもスカート部３側の位置において，外周面
７の周方向に延びて形成されている。オイル貯留溝８に
貯留されたオイルは，外環部材２７とスカート部３との
隙間１４に常に補給される。

【００１１】オイル貯留溝８へ供給されるオイルは，シ
リンダライナの表面に付着していたオイルが利用され
る。オイル貯留溝８と，オイル貯留溝８に最も近いピス
トンリング溝１２との間のピストン本体１の表面上に
は，ピストン軸線Ｘ−Ｘと並行な方向に延びるオイル導
入溝９が形成されている。シリンダライナの表面に付着
していたオイルは，ピストン下降時にピストンリングに
よって掻き落とされて，ピストンリング溝１２内に入り
込む。ピストンリング溝１２内に溜められたオイルは，
オイル導入溝９を通じてオイル貯留溝８に供給される。
隙間１４の容積は非常に僅かな量であるので，オイル貯
留溝８に供給されるべきオイル量は，ピストンリングに
よって下降行程で掻き落とされたオイルを利用すること
で賄うことができる程度の極少量で済む。なお，ピスト
ンは，図６に示すように，冷却空洞１９を備えたピスト
ンである。

【００１２】ピストンピン２２には，コンロッド５１の
揺動運動に伴って，図８に示すような摩擦トルクＴが作
用している。摩擦トルクＴの向きや大きさは，図９の下
側のグラフに示すように上死点の前後のクランク角度範
囲αでは，コンロッド５１の揺動方向が矢印γで示すよ
うに反時計方向であるから，ピストンピン２２がコンロ
ッド５１から受ける摩擦トルクＴも反時計方向のトルク
である。摩擦トルクＴは，圧縮上死点付近で最大値とな
る。従ってピストン本体１には，クランク角度範囲αで
は，全体として回転方向Ｄで示すように反時計方向への
力が作用する。

【００１３】一方，ピストンピン２２の横方向変位は，
図９の上側のグラフに示すように，概略下死点から上死
点までのクランク角度範囲βでは反スラスト側に生じて
いる。即ち，ピストンに作用する慣性力，コンロッドか
らの強制的な変位力，及び燃焼室内の空気の圧縮圧力等
の力のバランスによって，上死点へ向かう上昇中のピス
トンは，図８に矢印Ｅで示すように反スラスト側に向か
う横変位方向に押されて変位している。

【００１４】クランク角度範囲αとクランク角度範囲β
とが重なる，ピストンが上死点前で上昇中のクランク角
度範囲では，ピストン本体１は，ピストンピン２２を介
して働くコンロッド５１の横方向押しつけ力によって反
スラスト側に変位するが，摩擦トルクＴは横方向押しつ
け力に比して非常に小さいため，ピストン本体１を回動
させる力とはならない。

【００１５】外環部材２７は，コンロッド５１からの押
しつけ力は受けないが，ピストンピン２２及び外環支持
部材３２を介して働く摩擦トルクＴを受けて，反時計方
向に回転しようとする。ピストン本体１は反スラスト側
に変位したままであるから，ピストン本体１のスラスト
側において，スカート部３とシリンダライナとの間に形
成された隙間の中で，外環部材２７はその上端がシリン
ダライナに接し，その下端がスカート部３に接する方向
（矢印Ｆ）に回動する方向の力を受ける。したがって，
外環部材２７とスカート部３の間の隙間１４は，上端が
広くなる逆三角形の形で拡大形成され，隙間１４内のオ
イルには負圧が作用する。

【００１６】隙間１４内のオイルに生じた負圧によっ
て，オイルは，オイル貯留溝８から隙間１４に吸い出さ
れる。オイル貯留溝８の先にオイルの補給手段を設けて
おけば，補給手段からオイル貯留溝８にオイルが補給さ
れる。即ち，ピストン下降時にピストンリングによって
掻き落とされて，オイル貯留溝８に最も近いピストンリ
ング溝１２内に入り込んでいたオイルは，前記負圧によ
って，オイル導入溝９を通じてオイル貯留溝８に供給さ
れる。

【００１７】ピストンが下降行程に入ったとき，ピスト
ン本体１がスラスト側に移動してシリンダライナに衝突
しようとするが，隙間１４内のオイルのダンピング作用
によって，上記移動は減衰されて衝突が緩和され，スラ
ップ音が軽減する。ピストンの下降行程時にスカート部
３がシリンダライナに対して特に強く衝突する領域は，
図７（ピストン１の外環部材２７を取り外した状態を示
す正面図）にＣで示すように，ピストンピン２２の軸線
Ｙ−Ｙを含みピストンの軸線Ｘ−Ｘに直交する平面から
みてクラウン部２寄りに隣接する領域，即ち，外環部材
２７の中央部上方に対応する領域Ｃである。外周面７に
周方向に延びるように形成されたオイル貯留溝８は，領
域Ｃの直上方，即ち，クラウン部２側に位置しているの
で，領域Ｃは，オイル貯留溝８から補給されるオイルに
よって常に充分に満たされている。ピストン本体１のス
カート部３には，別のオイル供給構造としての複数のオ
イル導入孔１０が形成されている。オイル導入孔１０の
一端１０ａは，オイル貯留溝８に開口し，他端１０ｂは
スカート部３の内側である裏面６に開口している。ピス
トンの冷却のためにクランク室内から跳ね上げられたオ
イルは，他端１０ｂからオイル導入孔１０に入り，オイ
ル貯留溝８への供給に備えてオイル導入孔１０内に貯留
される。ピストンのスカート部３は肉厚であるので，オ
イル導入孔１０内の容積は，オイル貯留溝８に供給すべ
きオイルを賄うのに十分な量である。ピストンのスカー
ト部３の厚さが薄く，隙間１４に供給すべき量のオイル
をオイル導入孔１０内のオイルのみで賄うことができな
い場合には，スカート部３の裏面側に，オイル導入孔１
０の他端１０ｂの近傍にオイルを貯留させておくための
棚部１５を溶接等の適宜の手段で取り付けることができ
る。

【００１８】ピストンリングによるオイル掻き取り作用
は，エンジンが低速運転状態であっても確実に生じ，掻
き取ったオイルは隙間１４に供給される。したがって，
従来のような直接供給方式や，冷却空胴からの給油方式
のように，エンジンの低速回転のために隙間１４へのオ
イル供給能力が低下することもなく，低速回転状態のエ
ンジンにおいても，スラップ音による騒音が軽減され
る。

【００１９】上記のピストンにおいて，コンロッド５１
から外環部材２７への摩擦トルクＴは，外環支持部材３
２を介して作用している。即ち，外環支持部材３２の小
径部３３の周面と大径部３４の側面とがピストンピン２
２と摩擦係合していることによって，摩擦トルクＴが外
環部材２７に作用しているので，摩擦トルクＴの外環部
材２７への伝達は必ずしも確実ではない。そこで，ピス
トンピン２２から外環支持部材３２へ摩擦トルクを伝達
する上で最も確実にする構造として，図１０及び図１１
に示すようなピストンピン２２と外環支持部材３２を一
体化した構造が考えられる。図１０は，かかる一体化し
た構造のピストンピン４２の端面図であり，図１１は図
１０に示したピストンピン４２の矢視Ｇ−Ｇで見た断面
図である。ピストンピン４２は，ピストンピン本体４３
と，ピストンピン本体４３の両端面４５から突出形成さ
れた一対の鍔部４６とから構成されている。一対の鍔部
４６は，中空孔４４の開口端縁の互いに対向した位置に
あり，それぞれ孔縁に接する弓状の形状を有している。
一対の鍔部４６は，外環部材２７の腕部２９が係合する
係合部４７を構成している。

【００２０】外環支持部材とピストンピンとを一体化し
たピストンピン４２は，係合部４７と係合する外環部材
の回動範囲がピストンのスカート部によって限定されて
いるので，摩擦トルクＴを受けても大きく回転すること
ができない。したがって，外環部材に作用する力が過大
になり，ピストンのスカート部に当接する力が大きくな
る虞がある。また，ピストンピンについてみると，コン
ロッドやピストンと摺動する部位が変化しないために，
偏摩耗を生じる虞がある。

【００２１】そこで，図５に示す構造を基本的に保持し
たまま，大きな摩擦トルクが作用しても外環部材に作用
する力が過大にならないようにすることができる構造と
して，図１２及び図１３に示すような，二重円筒構造の
ピストンが考えられる。図１２は，かかる二重円筒構造
のピストンピン５２の端面図であり，図１３は図１２に
示したピストンピン５２の矢視Ｈ−Ｈで見た断面図であ
る。ピストンピン５２は，外筒５３と，外筒５３の中空
孔５４にぴったりと嵌合する内筒５５とから成り，内筒
５５は，外筒５３の両端面５７から突出する鍔部５８を
有している。鍔部５８は，図１０及び図１１に示したピ
ストンピン４２の場合と同様に，内筒５５の中空孔５６
の孔縁に沿うように弓状に形成されており，外環部材２
７の腕部２９が係合する係合部６１を構成している。鍔
部５８の外周には，外筒５３の両端面５７に対応して弧
状の溝５９が形成されており，外筒５３の両端におい
て，各対の鍔部５８の弧状の溝５９にそれぞれＯリング
６０を係合させることにより，内筒５５と外筒５３とが
摩擦係合し，コンロッド５１から外筒５３に作用する摩
擦トルクが，上記摩擦係合によって内筒５５から外環部
材２７に伝達される。

【００２２】エンジン回転数に応じたピストンの騒音レ
ベルの変化について，従来のピストン，外環部材を備え
た図５〜図８に示したピストン，図１０及び図１１に示
した一体型のピストンピン４２を有するピストン，及び
図１２及び図１３に示した二重円筒構造のピストンピン
を用いたピストンについて説明する。図１４は，従来の
ピストンと図５〜図８に示した外環部材を有する低騒音
ピストンとについて騒音レベルを比較した結果を示すグ
ラフである。図１４から分かるように，外環部材２７を
有する低騒音ピストンの騒音レベルＱ（実線）は，従来
の外環部材を有しないピストンの騒音レベルＰ（一点鎖
線）と比較して，殆どのエンジン回転数範囲においてピ
ストンのスラップ音を有効に低減させることができる。
また，図１５は，従来のピストン，図１０及び図１１に
示した一体型ピストンピン４２を備えた低騒音ピスト
ン，並びに図１２及び図１３に示した二重円筒構造のピ
ストンピンを用いたピストンについて騒音レベルを比較
した結果を示すグラフである。図１５から分かるよう
に，一体型ピストンピン４２を備えた低騒音ピストンの
騒音レベルＲ（実線）は，ピストンピン４２に作用する
摩擦トルクＴのすべてが外環部材の回転力として作用す
るために，従来の外環部材を有しないピストンと比較し
て，殆どのエンジン回転数範囲においてピストンのスラ
ップ音を大きく低減させた騒音低減効果が得られる。ま
た，二重円筒構造のピストンピンを用いたピストンの騒
音レベルＳ（破線）も，一体型ピストンピンを用いたピ
ストンと同程度に，ピストンのスラップ音を大幅に低減
させることができることが分かる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように，一体型
構造のピストンピン４２及び二重円型ピストンピン５２
を用いたピストンによれば，従来のピストンは勿論のこ
と，本出願人が提案した外環部材を備えたピストン１と
比較しても，相当の騒音低減効果が得られるが，一体型
構造のピストンピン４２については既に説明したような
問題点を有しており，二重円型ピストンピン５２につい
ても，外環部材のための支持部の形状が制約されること
及び外筒５３と内筒５５との加工に高い精度が要求され
ること等の問題点を有している。したがって，コンロッ
ドからの過大な摩擦トルクは外環部材に伝達しないが，
一層簡単な構造で，コンロッドから外環部材に摩擦トル
クを伝達できるピストンピンを得ることについて解決す
べき課題がある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，外環支持部材とピストンピ
ンとの間の摩擦トルクの伝達を弾性リングの摩擦力によ
って行うことにより，ピストンピンと外環部材との支持
構造を簡単にすると共に，弾性リングの変形によって過
大な摩擦トルクを回避した低騒音ピストンを提供するこ
とである。

【００２５】なお，リングを用いてピストンピンの抜止
めを図ったピストンの構造としては，例えば，実開昭５
９−９４６５６号公報，又は実開平４−８２４５２号公
報に開示されたものがある。実開昭５９−９４６５６号
公報に開示されたものは，スナップリングが大径リング
部に小径リング部を軸方向に若干ずらして同軸上に一体
成形して構成され，このスナップリングの大径リング部
をピストン側に係止し，小径リング部をピストンピンの
一端に回動自在に係止してこのピストンピンの抜け止め
を行うピストンピン止めであり，実開平４−８２４５２
号公報に開示されたものは，ピストンピンの外周とピス
トンピンが嵌合するピストンピンボス孔との間のピンク
リアランスをシールするＯリングを，ピストンピンの両
端部外周とピストンピンボス孔との間に介設した２サイ
クルエンジンのピストン，或いは，ピストンピンの両端
部内周に螺合してピストンピンをピストンに対して軸方
向に係止する係止部材を設け，この係止部材とピストン
ピンボス孔との間にＯリングを介設した２サイクルエン
ジンのピストンである。

【００２６】この発明は，ピストンリング溝を備えたク
ラウン部とピストンピンを挿通するピストンピン孔が形
成されたボス部を備えたスカート部とから構成したピス
トン本体，前記スカート部の少なくともスラスト側に配
設され且つ前記スカート部との間に隙間を形成している
外環部材，及び前記外環部材を前記ピストンピンの軸回
りに回動自在に且つ前記ピストン本体に対して径方向に
相対移動自在に支持するため前記ピストンピンの両端部
に取り付けられた外環支持部材を具備し，前記外環支持
部材は前記ピストンピンに形成された中空孔に回動自在
に嵌入する軸部を有し，前記外環支持部材の前記軸部の
外周面と前記ピストンピンの前記中空孔の内周面との間
には前記両周面に摩擦係合する弾性リングが介装されて
いることから成るピストンに関する。

【００２７】この発明によるピストンは，以上のように
構成されているので，上死点前のクランク角度範囲にあ
っては，コンロッドからの摩擦トルクによるピストンピ
ンの回動によって，外環部材はその下端を支点としてピ
ストンから離れシリンダライナに接近するように変位す
る。外環部材とピストンスカート部との間に形成される
隙間は拡大しようとするため，隙間に存在するオイルは
負圧となり，外部からオイルが補給される。この際，ピ
ストンピンから外環部材へのトルクの伝達は，ピストン
ピンの中空孔の内周面と外環支持部材の軸部の外周面と
の間に設けられ且つ金属に対しても大きな摩擦係数を有
する弾性リングを介して行われるので，外環部材は確実
にピストンピンの軸回りに回動することになる。また，
ピストンピンから伝達されるトルクが過大になると弾性
リングがピストンピンの中空孔の内周面又は外環支持部
材の軸部の外周面に対して周方向に変形することができ
るので，外環部材がピストンのスカート部に対して過大
な力を作用させることもない。上死点後のクランク角度
範囲では，ピストンがシリンダライナに衝突しようとす
るが，外環部材とピストンスカート部との間の隙間に存
在するオイルの緩衝作用により，ピストンのシリンダラ
イナに対する衝撃が緩和され，スラップ音も減少する。
エンジンの回転速度が，油圧が低く且つピストンに作用
する慣性力が小さい低速回転領域であっても，隙間への
オイル供給は可能となり，スラップ音による騒音が軽減
される。

【００２８】また，このピストンにおいて，前記弾性リ
ングは，外環支持部材の軸部の外周面に形成された第１
周溝と，第１周溝に対応してピストンピンの中空孔の内
周面に形成された第２周溝とに嵌合している。このよう
な構造であると，外環支持部材とピストンピンとは，弾
性リングの外側又は内側が部分的に嵌合することにより
互いに位置決めされ，位置決め作業が確実に行われると
共に，位置決め後には外環支持部材がピストンの横方向
に盲動変位することがない。

【００２９】また，このピストンにおいて，前記第１周
溝及び前記第２周溝の一方は環状溝であるが他方は有端
溝であり，前記弾性リングは有端溝の各溝端に対向する
端部を有するＣ形リングである。このように構成する
と，Ｃ形リングは，外環支持部材の軸部の外周面又はピ
ストンピンの中空孔の内周面のいずれか一方に形成され
ている有端溝に端部を対向させた状態で係止すると共
に，外環支持部材の軸部の外周面又はピストンピンの中
空孔の内周面の他方に形成された環状溝に嵌合する。Ｃ
形リングは，有端溝内においては，周方向に変位するこ
とがない。

【００３０】また，このピストンにおいて，前記第１周
溝が有端溝であり且つ前記第２周溝が環状溝である。こ
のように構成すると，Ｃ形リングは外環支持部材の軸部
の外周面に形成された有端溝としての第１周溝に係合さ
れる。外環支持部材の軸部は，Ｃ形リングを第１周溝に
係合させた状態で，Ｃ形リングが中空孔に形成された環
状溝としての第２周溝に係合されるまで，ピストンピン
の中空孔に嵌入されるので，外環支持部材のピストンピ
ンへの組付けが一層容易に行われる。

【００３１】また，このピストンにおいて，前記Ｃ形リ
ングは，径方向の厚み寸法よりも大きな寸法の軸方向の
長さを有する幅広Ｃ形リングである。Ｃ形リングを幅広
Ｃ形リングとすることにより，ピストンピンから外環支
持部材への摩擦トルクの伝達が一層確実になる。第１周
溝及び第２周溝の幅の寸法は，幅広Ｃ形リングの幅に合
わせたものとされる。

【００３２】また，このピストンにおいて，前記スカー
ト部の外周面には，隙間に供給されるオイルを貯留する
オイル貯留溝が形成され，更にオイル貯留溝と前記ピス
トンリング溝とを接続するオイル導入溝が形成される。
隙間に連通するオイルの導入路を設け，さらに導入路の
先にオイル溜まりを設けておけば，オイル溜まりから導
入路を通じてオイルが吸い出されることになり，隙間に
対するオイルの補充が行われる。オイル溜まりへ供給さ
れるべきオイルは，量的にはピストンリングによってピ
ストン下降行程中に掻き落とされたオイルを利用するこ
とで賄うことができる程度である。掻き落とされてピス
トンリング溝に貯留したオイルは，ピストン上昇行程中
にスカート部の外周面に形成されたオイル導入溝を通じ
てオイル貯留溝に供給される。外環部材とスカート部と
の間に形成される隙間の体積は非常に僅かな量であるの
で，オイル溜まりへのオイルの供給は極少量で済む。

【００３３】また，このピストンにおいて，前記スカー
ト部にはオイル貯留溝とスカート部の裏面とを連通する
オイル導入孔が形成されている。エンジンの運転に伴
い，ピストンを冷却するためにコンロッドやクランクシ
ャフトによってピストンの裏面に向かって跳ね上げられ
たオイルは，オイル導入孔に供給される。オイル導入孔
に供給されたオイルは，ピストン上昇行程中にスカート
部の外周面に形成されたオイル導入溝を通じて供給され
る。ピストンのスカート部の厚さが厚ければ，前記オイ
ル導入孔は長くなるので，前記隙間に供給すべき量のオ
イルをオイル導入孔内のオイルで賄うことができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照しつつ，こ
の発明によるピストンの実施例を説明する。図１はこの
発明によるピストンの一実施例を示す分解斜視図，図２
は図１に示したピストンに用いられるピストンピンの側
面断面図，図３は図１に示したピストンに用いられる外
環支持部材の側面図である。

【００３５】図１に示したこの発明によるピストンは，
ピストンピンと外環支持部材との連結構造を除き，基本
的に図５〜図８に示した，本出願人によって先に出願し
たピストンと同様の構造を有している。したがって，図
１に示した構成要素及び部位において，図５〜図８に示
したピストンの構成要素及び部位と同じ構造を有し同じ
機能を有するものについては，同じ符号を付してあるの
で，基本的に再度の詳細な説明を省略する。

【００３６】ピストン本体７１は，図５〜図８に示した
ように，複数のピストンリング溝１２を備えたクラウン
部２と，ボス部１３にピストンピン７２が挿入されるピ
ストンピン孔４が形成されたスカート部３とを有してい
る。ピストンピン孔４に挿入されたピストンピン７２
は，ピストンピン孔４の両端近傍に形成されたリング溝
２５に嵌着されるスナップリング２４によってピストン
ピン孔４内から抜け出さないように保持される。

【００３７】ピストンピン７２の両端部には，外環支持
部材８２が配設されている。外環支持部材８２は，図１
に示したピストンピン２２に嵌入される外環支持部材３
２と同様に，ピストンピン７２の中空孔７３内に嵌入さ
れる小径部３３と，外環部材２７の腕部２９と係合する
係合部３５を有する大径部３４とを有している。小径部
３３は，この発明によるピストンを構成するピストンピ
ンの中空孔に嵌入する軸部である。小径部３３が中空孔
２３内に嵌入した状態では，大径部３４の側面がピスト
ンピン２２の端面に当接している。係合部３５は，一対
の対向する鍔部３６，３７によって形成される案内溝３
８を有している。外環部材２７は，腕部２９が係合部３
５の案内溝３８に嵌入係合した状態では，ピストン本体
７１の径方向に相対移動自在である。小径部３３がピス
トンピン２２の中空孔２３内で回動することにより，外
環部材２７は，外環支持部材３２と共にピストンピン２
２の軸周りに回動自在でもある。

【００３８】外環部材２７は，その半円弧状本体２８が
円弧を縮径する方向にばね性を有している。外環支持部
材８２は，外環部材２７の半円弧状本体２８が自身の円
弧を縮径させようとするばね性により，ピストンピン７
２の端部に当接するように付勢される。外環支持部材８
２は，中空孔７３から抜け出ることがないので，ピスト
ンピン７２から脱落せず，外環部材２７は外環支持部材
８２に保持される。ピストン本体７１と外環部材２７と
をアッセンブリ品として扱うことが可能となり，シリン
ダライナへのピストンの挿入等の組立作業性が改善され
る。

【００３９】ピストンピン７２の中空孔７３の内周面７
４と外環支持部材８２の小径部３３の外周面８４との間
には，内周面７４と外周面８４とに対して摩擦係合する
弾性リングとしてのＣ形リング８６が介装されている。
Ｃ形リング８６の内側部分は外環支持部材８２の小径部
３３の外周面８４に形成された第１周溝８５に嵌合し，
Ｃ形リング８６の外側部分はピストンピン７２の中空孔
７３の内周面７４に形成された第２周溝７５とに嵌合し
ている。

【００４０】内周面７４に形成された第２周溝７５は環
状溝であるが，外周面８４に形成された第１周溝８５は
環状ではなく，溝が途切れている有端溝である。Ｃ形リ
ング８６の各端部は，有端溝の各溝端に当接している。
このように構成すると，Ｃ形リング８６は，第１周溝８
５にぴったりと嵌合した状態となるので，周方向に相対
的に回動することがない。Ｃ形リング８６は，外環支持
部材８２の第１周溝８５に嵌合した状態で，ピストンピ
ン７２の中空孔７３内に嵌入される。外環支持部材８２
をピストンピン７２の中空孔７３内に嵌入終了した位置
で，Ｃ形リング８６は，ピストンピン７２の中空孔７３
の内周面７４に形成された第２周溝７５に対して，張っ
た状態で嵌合する。

【００４１】コンロッドからピストンピン７２にトルク
が作用してピストンピン７２が回転するときに，このト
ルクは，ピストンピン７２の中空孔７３の内周面７４と
外環支持部材８２の小径部３３の外周面８４との間に設
けられたＣ形リング８６を介して外環支持部材８２に伝
達される。Ｃ形リング８６は，外環支持部材８２に対し
て回り止め状態であるため，相対回転できず，Ｃ形リン
グ８６に生じる摩擦力はすべて外環支持部材８２に伝達
される。Ｃ形リング８６は弾性リングであり，金属に対
しても大きな摩擦係数を有しているので，ピストンピン
７２から確実にトルクが伝達される。また，ピストンピ
ン７２から伝達されるトルクが過大になると，Ｃ形リン
グ８６の中空孔７３の内周面７４に沿っての変形量が大
きくなって吸収するので，外環部材２７がピストン本体
７１のスカート部３に対して過大な力を作用させること
もない。

【００４２】上死点前のクランク角度範囲にあっては，
コンロッドからの摩擦トルクによるピストンピン７２の
回動によって，外環部材２７はその下端を支点としてピ
ストン本体７１から離れシリンダライナに接近するよう
に変位する。外環部材２７とピストンスカート部３との
間に形成される隙間１４（図６）は拡大しようとするた
め，隙間に存在するオイルは負圧となり，外部からオイ
ルが補給される。上死点後のクランク角度範囲では，ピ
ストンがシリンダライナに衝突しようとするが，外環部
材２７とピストンスカート部３との間の隙間１４に存在
するオイルの緩衝作用により，ピストンのシリンダライ
ナに対する衝撃が緩和され，スラップ音も減少する。エ
ンジンの運転が，油圧が低く且つピストンに作用する慣
性力が小さいエンジンの低速回転領域での運転であって
も，隙間へのオイル供給は可能となり，スラップ音によ
る騒音が軽減される。

【００４３】この実施例では，図示の弾性リングは径方
向の厚さと軸方向の幅とは同じ程度の寸法を有するＣ形
リング８６としたが，径方向の厚み寸法よりも大きな寸
法の軸方向の長さを有する幅広Ｃ形リングとすることも
できる。図４には，幅広Ｃ形リング８９を用いたピスト
ンのピストンピン７６と外環支持部材８７との連結構造
の分解斜視図が示されている。幅広Ｃ形リング８９は，
内側部分を外環支持部材８７の第１周溝としての幅広の
有端溝８８に嵌合し，外側部分をピストンピン７６の第
２周溝としての幅広の環状溝７７に嵌合している。幅広
Ｃ形リング８９は，外環支持部材８７に対して周方向に
相対移動せず，またピストンピン７６の環状溝７７に対
して摩擦係合している。幅広Ｃ形リング８９の嵌合幅が
広いため，外環支持部材８７とピストンピン７６とに対
する係合がより確実となり，ピストンピン７６から外環
支持部材８７への摩擦トルクの伝達も一層確実になる。
また，オイル導入方法は，上記のように，シリンダライ
ナ表面に付着したオイルを掻き取る方法や，ピストンの
裏面６に撥ね上げられたものの一部を利用する方法に代
えて，従来方法のようにクランク軸からコンロッドを経
てピストンピンに設けた油路，或いはピストンクラウン
部の冷却空洞１９を利用する方法としてもよい。ピスト
ンは，外環部材２７をピストン本体７１のスカート部３
のスラスト側のみに配設した片側オイルダンピング式ピ
ストンとする以外に，外環部材２７をピストン本体７１
の反スラスト側にも配設した両側オイルダンピング式ピ
ストンとすることもできる。

【００４４】

【発明の効果】この発明は，以上のように構成されてい
るので，次のような効果を奏する。即ち，外環支持部材
とピストンピンとは，弾性リングを介在させており，コ
ンロッドからピストンピンに作用する回転トルクが弾性
リングを介して確実に外環部材に伝達されるので，外環
部材とピストンスカート部との間の隙間にオイル吸い込
み作用が確実に働く。この隙間へのオイルの供給が確実
になれば，ピストン下降中に生じる可能性があるスラッ
プ音が一体型のピストンピンや二重円筒型のピストンピ
ンと同様の騒音低減効果を得ることができる。また，ピ
ストンピンを外環支持部材と一体化した構造では外環部
材は大きな力をピストンに与えることがあるが，この発
明によるピストンではピストンピンから外環部材に伝達
される摩擦トルクは，弾性リングの変形によって過大な
トルクとなることがない。したがって，外環部材からピ
ストン本体に対して損傷を与えるような大きな力を作用
させることがない。また，二重管型のピストンピンの構
造のように，内外の管部材を高精度に製作する必要もな
いので，ピストンピンと外環支持部材の構造が複雑にな
らず，ピストンの製造コストの低減に寄与する。

【００４５】更に，この発明によるピストンによれば，
弾性リングは，ピストンピンと外環支持部材との間の誤
差をある程度吸収することができるので，ピストンピン
と外環支持部材との嵌合精度を厳しくする必要はない。
更にまた，ピストンピンの内周面と外環支持部材の軸部
の外周面との間に互いに整合する溝を用いて，その溝に
弾性リングを嵌めることにより，外環支持部材をピスト
ンピンに対して容易に組み付けることができると共に，
外環支持部材のピストンピンに対する位置決めが確実に
行われ，位置決め後には外環支持部材がピストンピンに
対して脱落したり軸方向に盲動変位することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるピストンの一実施例を示す分解
斜視図である。

【図２】図１に示されたピストンに用いられるピストン
ピンの側面断面図である。

【図３】図１に示されたピストンに用いられる外環支持
部材の側面図である。

【図４】この発明によるピストンの別の実施例であり，
ピストンピンと外環支持部材との連結構造の分解斜視図
である。

【図５】先願発明にかかるピストンの一例を示す分解斜
視図である。

【図６】図５に示したピストンの部分断面図である。

【図７】図５に示されたピストンの，外環部材を取り除
いた状態で示す正面図である。

【図８】上死点へ向かうピストンに作用する力の状態を
示す概略図である。

【図９】ピストンに作用するトルクと横方向変位を示す
グラフである。

【図１０】ピストンに用いられる一体化した構造のピス
トンピンの端面図である。

【図１１】図１０に示したピストンピンの矢視Ｇ−Ｇで
見た断面図である。

【図１２】ピストンに用いられる二重円筒構造のピスト
ンピンの端面図である。

【図１３】図１２に示したピストンピンの矢視Ｈ−Ｈで
見た断面図である。

【図１４】図５〜図８に示したピストンの静音化効果を
示すグラフである。

【図１５】図１０及び図１１，並びに図１２及び図１３
に示したピストンピンを備えたピストンピンの静音化効
果を示すグラフである。

【符号の説明】

１，７１ ピストン本体 ２ クラウン部 ３ スカート部 ４ ピストンピン孔 ６ 裏面 ７ 外周面 ８ オイル貯留溝 ９ オイル導入溝 １０ オイル導入孔 １２ ピストンリング溝 １３ ボス部 １４ 隙間 ２２ ピストンピン ２７ 外環部材 ３３ 小径部（軸部） ７２ ピストンピン ７３ 中空孔 ７４ 内周面 ７５ 第２周溝（環状溝） ７６ ピストンピン ７７ 第２周溝（幅広の環状溝） ８２ 外環支持部材 ８４ 外周面 ８５ 第１周溝（有端溝） ８６ Ｃ形リング ８７ 外環支持部材 ８８ 第１周溝（幅広の有端溝） ８９ 幅広Ｃ形リング

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンリング溝を備えたクラウン部と
   ピストンピンを挿通するピストンピン孔が形成されたボ
   ス部を備えたスカート部とから構成したピストン本体，
   前記スカート部の少なくともスラスト側に配設され且つ
   前記スカート部との間に隙間を形成している外環部材，
   及び前記外環部材を前記ピストンピンの軸回りに回動自
   在に且つ前記ピストン本体に対して径方向に相対移動自
   在に支持するため前記ピストンピンの両端部に取り付け
   られた外環支持部材を具備し，前記外環支持部材は前記
   ピストンピンに形成された中空孔に回動自在に嵌入する
   軸部を有し，前記外環支持部材の前記軸部の外周面と前
   記ピストンピンの前記中空孔の内周面との間には前記両
   周面に摩擦係合する弾性リングが介装されていることか
   ら成るピストン。
2. 【請求項２】 前記弾性リングは，前記外環支持部材の
   前記軸部の前記外周面に形成された第１周溝と，前記第
   １周溝に対応して前記ピストンピンの前記中空孔の前記
   内周面に形成された第２周溝とに嵌合していることから
   成る請求項１に記載のピストン。
3. 【請求項３】 前記第１周溝及び前記第２周溝の一方は
   環状溝であるが他方は有端溝であり，前記弾性リングは
   前記有端溝の各溝端に当接する端部を有するＣ形リング
   であることから成る請求項２に記載のピストン。
4. 【請求項４】 前記第１周溝が前記有端溝であり且つ前
   記第２周溝が前記環状溝であることから成る請求項３に
   記載のピストン。
5. 【請求項５】 前記Ｃ形リングは，径方向の厚み寸法よ
   りも大きな寸法の軸方向の長さを有する幅広Ｃ形リング
   であることから成る請求項３又は４に記載のピストン。
6. 【請求項６】 前記スカート部の外周面には，前記隙間
   に供給されるオイルを貯留するオイル貯留溝が形成され
   ていることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載
   のピストン。
7. 【請求項７】 前記オイル貯留溝と前記ピストンリング
   溝とを接続するオイル導入溝が形成されていることから
   成る請求項６に記載のピストン。
8. 【請求項８】 前記スカート部には前記オイル貯留溝と
   前記スカート部の裏面とを連通するオイル導入孔が形成
   されていることから成る請求項６又は７に記載のピスト
   ン。