JPS59231261A - コネクテイングロツド一体型ピストン用シリンダボア構造 - Google Patents

コネクテイングロツド一体型ピストン用シリンダボア構造

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Publication number
JPS59231261A
JPS59231261A JP10356683A JP10356683A JPS59231261A JP S59231261 A JPS59231261 A JP S59231261A JP 10356683 A JP10356683 A JP 10356683A JP 10356683 A JP10356683 A JP 10356683A JP S59231261 A JPS59231261 A JP S59231261A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
connecting rod
cylinder bore
spherical
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP10356683A
Other languages
English (en)
Inventor
Hibiki Hattori
響 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS59231261A publication Critical patent/JPS59231261A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02Cylinders designed to receive moving pistons or plungers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

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】 本発明は、球面外周形状を有するコネクティングロッド
一体型ピストンを使用するエンジンやポンプのシリンダ
ボア構造に関する。
従来、ピストン、コネクティングロッド構造は、互に別
体に形成してピストンピンを介して連結するのが通常で
あるが、この構造には、ピストンピンからピストン頂面
迄の高さ、いわゆるコンプレッションハイドが大となり
、装置の小形化、軽量化に限度があるという問題がある
これを解消するために、本特許出願人により先に、第1
図に示すような、ピストン1をコネクティングロッド2
と一体に形成し、このコネクティングロッド2と一体に
形成したピストン1のピストン部分1の外周面3を球面
に形成し、該外周面3をピストン1の揺動にかかわらず
常に円筒状内面を有するシリンダボア4に摺接させるよ
うにしたコネクティングロッド一体型ピストンが提案さ
れている(特許願昭和58−26372号、昭和58年
2月21日出願)。
しかし、上記提案の構造においては、第1図に示すよう
に、円筒状内面のシリンダボア4とピストン1の球面状
外周面3にかこまれた部分は、ピストン上死点時におけ
る燃焼室6のデッドボリューム5を構成する。このデッ
ドボリューム5は燃焼室6のS−V比を増大させ、火炎
の侵入が困難となるため、排気ガス中の未燃炭化水素成
分が増大し、また燃焼室6の圧縮比確保にとって不利と
なり、ノッキングを発生させやすくしてしまう、などの
種々の不具合がある。
本発明は、球面外周形状のピストンを内装したシリンダ
ボア構造において、前記のシリンダボア上端とピストン
外周面との間に形成される燃焼室内のデッドボリューム
を最小なものとし、デッドボリュームによる前記の不具
合を解消することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明のシリンダボア構造
においては、球面の外周形状を有するコネクティングロ
ッド一体型ピストンを摺動自在にかつ往復動自在に内装
するシリンダボアの上端部が、上死点位置にきたときの
ピストンの外周球面形状に沿うように上すぼまりの球面
形状に形成されている。
このようなシリンダボア構造では、ビス1−ン外周とシ
リンダボアとの間のスペースはシリンダボアの張り出し
た球面形状部分によって埋められ、デッドボリュームが
除去されてしまう。
そのため、デッドボリュームによって生じていた前記問
題がなくなり、ノッキング防止と排気3− ガス中の未燃成分が低減される。
以下に、本発明のコネクティングロッド一体型ピストン
用シリンダボア構造の望ましい実施例を図面を参照して
説明する。
第2図は、本発明の第1実施例に係るコネクティングロ
ッド一体型ピストン用シリンダボア構造を示している。
図中、10はシリンダヘッド、11はシリンダブロック
、12は上端部を除いてストレート形状の円筒面から成
るシリンダボアである。
シリンダボア12には、ピストンとコネクティングロッ
ドが一体構造となったコネクティングロッド一体型ピス
トン13が摺動自在にかつ往復動自在に内装されている
。コネクティングロッド一体型ピストン13は、外周形
状が球形で上面が望ましくは凹面になっているピストン
部13aと、ピストン部13aと一体に形成され下方に
向けて延びるコネクティングロッド部13bとから構成
されており、ピストン部13aはピストン部本体138
′とピストン部本体4− 13a −の外周に嵌合されたピストンリング14から
構成されている。ピストン部本体138′の外周面の形
状は、外周全周にわたって延びる凸部と凹部とから成る
ピストン部本体13a−の外周には、外周面が半径Rの
球面形状の円環状のピストンリング14が嵌合されてい
る。この半径Rは、シリンダボア12の内半径と実質的
に同一寸法となっている。したがって、ピストンリング
14の外周面は、シリンダポア12内面に全周で接触し
ている。ピストンリング14は、図示を省略したが円周
方向に一箇所切れ目である合口が切り込まれており、合
口部を拡げてピストンリング14の径を拡径してピスト
ンリングの弾性を利用して、ピストン部本体138′の
外周に嵌め込まれている。合口は斜めに直線状に延びる
ものであっても、じぐざぐ状に延びるものであってもよ
い。そして、ピストンリング14のピストン部本体13
8′との嵌合部である内面形状は、ピストン部本体13
a−の外周の凸部を包み込むような形状に形成されてお
り、ピストン部本体13a−の外周に嵌合されることに
よってピストンリング14はピストン部本体13a−に
固定される。また、ピストンリング14は、ビス1〜ン
部本体13a−に対し円周方向に回転囲動可能に嵌合さ
れており、ピストンリング14は自らの拡径方向の弾発
力によりシリンダボア12の内面に押し付けられている
なお、コネクティングロッド一体型ピストン用の構造は
、第3図ないし第6図のような構造のものであってもよ
い。第3図の例ではピストンリング14とピストン部本
体13a′との嵌合の凹凸の数が増大されており、接触
面積が大となるので、ピストンリング14とピストン部
本体13a′の間の熱の移動が大となり、冷却上有利で
ある。第4図の例では、ピストンリング14とピストン
部本体13a′との間に冷却用オイル通路15が設けら
れており、コネクティングロッド部13bに形成したオ
イル通路16からオイルを導いて強制冷却できるように
なっており、ピストンリング14冷却上有利である。第
5図の例ではピストンリング14がシリンダボア12の
内周に接する薄板状部材14aとそれを外方に拡開する
ように付勢する弾性を有する部材14bとから成り、そ
れぞれの機能を果す最適な材料からそれぞれの部材を構
成できるという利点がある。第6図の例ではピストンリ
ング14とピストン部本体13a′とが一体となったピ
ストンであり、構造の単純化がはかれるという利点があ
る。
シリンダボア12の上端部には、その内周面がピストン
上死点位置おけるコネクティングロッド一体型ピストン
13の外周の球面形状に沿う形状の上すぼまりの球面形
状部17が設けられている。第1実施例では、この球面
形状部17は、シリンダヘッド10およびシリンダブロ
ック11とは別体のカラー18の内周に形成されている
。カラー18は外周が円筒状でシリンダブロック11の
上端に形成した段状円筒状凹部19に嵌合され、カラー
18の上端はシリン7− ダヘツド10の下面に当接されている。シリンダヘッド
10とシリンダブロック11との間に介装されるガスケ
ット20はカラー18より外周側に位置しており、カラ
ー18によって燃焼室21から遮断されている。
コネクティングロッド部13bの下部は、通常のラージ
エンドの形状に形成されており、ベアリングキャップ2
2、取付ボルト23によりクランクシャフト24に回動
自在に連結されている。クランクシャフト24にはバラ
ンスウェイト25が設けられており、回転の質量バラン
スをとっている。
第7図は本発明に係る第2実施例のシリンダボア上端部
とその近傍の構造を示している。本実施例においては、
カラー18はシリンダヘッド10とシリンダブロック1
1との両方にまたがって設けられている。シリンダブロ
ック11にはシリンダポア12上端部の位置に段状円筒
状凹部19が形成され、シリンダヘッド10には段状円
筒状凹部19の上側に段状円筒状凹部8− 26が形成されており、カラー18はこれらの段状円筒
状凹部19.26に外周で嵌合されている。この嵌合に
よりシリンダブロック11とシリンダヘッド10の位置
決め精度が確保されている。カラー18の内周には、ピ
ストン上死点位置にきたときのコネクティングロッド一
体型ピストン13の外周面に沿う形状の球面形状部17
が設けられている。またカラー18の下端位置は、コネ
クティングロッド一体型ピストン13の外周、すなわち
ピストンリング14の外周とシリンダボア12とのピス
トン上死点位置における接触線Sより上側に位置し、摺
動シールの完全化がはかられている。本実施例において
もガスケット20はカラー18の外側に位置している。
構成は第1実施例に準じ、準じる部分に第1実施例と同
一符号を付しである。
第8図は本発明に係る第3実施例のシリンダボア上端部
とその近傍の構造を示している。本実施例においては、
シリンダボア12の上端部の球面形状部17はシリンダ
ブロック11側に形成されている。なお、コネクティン
グロッド一体型ピストン13の外周とシリンダボア12
とのビス1−ン上死点位置における接触線Sは、シリン
ダブロック11の上端より下側に位置し、摺動シールの
完全化がはかられている。また、第8図においてDはコ
ネクティングロッド一体型ピストン13のシリンダボア
12の球面形状部17との間の衝突防止用の微小なりリ
アランスであり、27は燃焼室のスキッシュ部を示して
いる。
つぎに上記のように構成された本発明の各実施例装置に
おける作用について説明する。
コネクティングロッド一体型ピストンの採用により、コ
ンプレッションハイドが縮小化され、エンジンの小形化
、軽量化がはかられている。
そして、コネクティングロッド一体型ピストン13の外
周が球面形状となっているので、上端部を除いて円筒状
に形成されたシリンダボア12と常に摺接でき、シリン
ダボア12を特殊な形状に加工する必要がないので、加
工の容易性−11− が確保される。
そして、シリンダボア12の上端部に球面形状部17が
設けられるので、外周が球面形状のコネクティングロッ
ド一体型ピストン13が上死点位置にきたときに、第1
図の例において生じていたピストン外周とシリンダボア
との間のデッドボリューム5が球面形状部17によって
埋められ、デッドボリューム5が除去される。
デッドボリュームがなくなると火炎の侵入し難い部位が
それだけ除去されるので、燃焼が良好となり、それに伴
なって当然にノッキングが減少し、かつ未燃成分の排出
が減少する。ノッキングが生じ難くなるとさらに圧縮比
を上げて出力向上をはかることが可能になるが、デッド
ボリュームの除去によって圧縮化確保も容易になり、こ
れらは相乗的に作用し合う。さらにデッドボリューム部
分でも行なわれていた燃焼がなくなるので、ピストンリ
ング14は燃焼室に直接さらされなくなり、ピストンリ
ング14の温度が低下する。
また、カラー18を使用する第1実施例、第2実施例に
おいては、ガスケット2oはカラー18にて燃焼室21
より遮断されるので、それだけシール性が向上する。ま
たガスケット20が直接燃焼室21にさらされなくなる
ので、ガスケット20のへたり、熱烈火も防止され、カ
ラー18がシリンダヘッド10とシリンダブロック11
の両方にまたがる第2実施例の場合は、シリンダヘッド
10とシリンダブロック11との位置決めが正確になる
ためにエンジン毎の燃焼室圧縮比のばらつきが減少し、
すべてのエンジンに対して性能を向上できる。さらにカ
ラー18の材質を選択することにより壁温を上昇でき、
完全燃焼を通して未燃炭化水素を減少できる。
さらに、シリンダヘッド10に球面形状部17を形成す
る第3実施例においては、シリンダブロック11上端に
形成するものやカラ−18採用方式に比べ、加工が容易
である。また、シリンダブロック11の上端よりはシリ
ンダヘラ12− ド1oに球面形状部17を設ける方がその背部にウォー
タジャケットを形成して球面形状部17の壁温を下げ易
く、ピストンリング温度の低減にも寄付できる。
以上の説明から明らかなように、本発明のコネクティン
グロッド一体型ピストン用シリンダヘッドボア構造によ
るときは、シリンダボア上端部に球面形状部を設けるこ
とにより、デッドボリュームの除去を通して、ノッキン
グを抑制でき、かつ排気ガス中の未燃成分を低減できる
などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本特許出願人により先に提案されたコネクティ
ングロッド一体型ピストンの部分断面図、 第2図は本発明の第1実施例に係るコネクティングロッ
ド一体型ピストン用シリンダボア構造の断面図、 第3図は第2図とは別の構造を有するコネクティングロ
ッド一体型ピストンの部分断面図、第4図は第2図、第
3図とはさらに別の構造を有するコネクティングロッド
一体型ピストンの部分断面図、 第5図は第2図ないし第4図とはさらに別の構造を有す
るコネクティングロッド一体型ピストンの部分断面図、 第6図は第2図ないし第5図とはさらに別の構造を有す
るコネ′クティングロツド一体型ピストンの部分断面図
、 第7図は本発明の第2実施例に係るコネクティングロッ
ド一体型ビス]〜ン用シリンダボア構造の部分断面図、 第8図は本発明の第3実施例に係るコネクティングロッ
ド一体型ピストン用シリンダボア構造の部分断面図、 である。 10・・・・・・シリンダヘッド 11・・・・・・シリンダブロック 12・・・・・・シリンダボア 13・・・・・・コネクティングロッド一体型ビス1へ
14・・・・・・ピストンリング 17・・・・・・球面形状部 18・・・・・・カラー 20・・・・・・ガスケツ1− 第2回 181゜ 1 17′ 219R 3a 1 13’a     ’ 4 3− +3b        24 5 −一 / )    ( 3 ゝ−−− 2 第7図 第8図 \    l

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 球面の外周形状を有するコネクティングロッド
    一体型ピストンを摺動自在にかつ往復動自在に内装する
    シリンダボアにおいて、シリンダボア上端部を上死点位
    置にきたときの前記ピストンの外周の球面形状に沿うよ
    うに上すぼまりの球面形状に形成したことを特徴とする
    コネクティングロッド一体型ピストン用シリンダボア構
    造。
  2. (2) 前記シリンダボアを、シリンダブロックとその
    上部に設けたシリンダヘッドと少なくとも一方に設けた
    特許請求の範囲第1項記載のコネティングロツド一体型
    ピストン用シリンダボア構造。
  3. (3) 前記シリンダボアの上端部の球面形状部分をシ
    リンダブロックおよびシリンダヘッドと別体のカラーに
    て形成した特許請求の範囲第2項記載のコネクティング
    ロッド一体型ピストン用シリンダボア構造。
  4. (4) 前記カラーの外周をシリンダブロック、シリン
    ダヘッドの何れか少なくとも一方にインローで嵌合した
    特許請求の範囲第3項記載のコネクティングロッド一体
    型ピストン用シリンダボア構造。
  5. (5) 前記シリンダボアの上端部の球面形状部をシリ
    ンダヘッド側に形成した特許請求の範囲第2項記載のコ
    ネクティングロッド一体型ピストン用シリンダボア構造
JP10356683A 1983-06-11 1983-06-11 コネクテイングロツド一体型ピストン用シリンダボア構造 Pending JPS59231261A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6375341A (ja) * 1986-09-17 1988-04-05 Fujio Hisashi ピストンピンのないピストンをもつレシプロエンジン
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