JPS6047848A

JPS6047848A - ピストン

Info

Publication number: JPS6047848A
Application number: JP15504583A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Nohira; 野平　英隆; Teruo Kumai; 熊井　照男; Hideo Nakamura; 秀雄中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-15

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】技術分野本発明は金属板の成形加工から成るピストン構造に関し
、併せてそれに関連するピストンリング周辺、ピストン
頂部の冷却構造に関するものである。

従来技術乗用車用内燃機関のピストンには従来、鋳鉄、アルミな
どの鋳造または鍛造品を加工したものが用いられている
。しかし鋳造や鍛造のビス１ヘンは通常法のような問題
をもっている。

まず、鋳造や鍛造では余肉部が多く、内燃供関、車悄の
軽量化を妨げる要因となる。

また、ピストンピンボス部はビス（ヘン円周部につなが
って設けられているので、ピストンが受（ブる燃焼ガス
圧力や慣性力がビス１ヘンビンボス部に加わると、ピス
トン全体が変形して歪むことがある。さらに熱流がビス
１ヘンビンボス部に偏るので熱膨張差が生じ、ピストン
円周部が不均一に歪むことがある。これらの不拘−歪み
に対処するために、ピストン円周部は通常ピストン軸線
方向には樽型とされ、かつ半径方向には楕円形状とされ
ており、ピストンの製作を複雑化させている。

発明の目的本発明は、上記の問題を除去または軽減するために、ピ
ストンピンボス部からピストン円周部に力が加わらない
構造とし、かつビス１ヘンビンボス部の存在によってピ
ストン円周部に不均一な熱歪を加えない構造のピストン
を提供することを目的とする。

発明の構成、作用この目的を達成するために、本発明のピストンにおいて
は、ピストン頂部とピストン円周部とから成るピストン
本体が、金属板の成形加工によって形成されており、か
つ金属板から成るピストン頂部裏面に、ピストンピンボ
ス部分が接合されている。

このようなピストンでは、燃焼ガス圧力はピストン頂部
から直接ピストンピンボス部に伝ゎつてコネクティング
ロッドへと伝わり、ピストン円周部には荷重が加わらな
いので、ピストン円周部が燃焼の爆発力を受【プて歪む
ようなことはない。また、ピストンピンボス部がビス１
ヘン円周部に取付けられていないので、ピストン円周部
が不均一な熱膨張によって歪むことも抑制される。

実施例以下に、本発明のピストンの望ましい実施例を図面を参
照して説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係るピスト
ンを示している。図中１はピストン本体であり、ピスト
ン頂部１ａとピストン円周部１ｂとから成る。ピストン
本体１は金属板の成形加工、たとえばプレス成形から成
っている。

したがって、ピストン本体１はピストン頂部１ａおよび
ビスン円周部１ｂともに従来に比べて薄手で、はぼ均等
の厚さの有底円筒体から成る。

ピストン本体１の上部近傍の外周面にはピストンリング
溝２．３が、それより下方のピストン本体１外周面には
オイルリング溝４が環状に形成され、それぞれ、ピスト
ンリング５．６およびオイルリング７が嵌入される。こ
れらのピストンリング溝２．３およびオイルリング溝４
はピストン本体１の成形後機械加工等により加工すれば
よい。

ピストン頂部１ａの裏面にはピストンピンボス部８．９
が接合される。ビス］〜ンビンボス部８．９はビス１ヘ
ン円周部１ｂには接合されない。

この接合は、レーザ溶接、電子ビーム溶接などの溶接１
４、歪を最小限に抑える手段、方法により接合される。

ピストンビンボス部８．９にはピストンピン１０を挿通
する穴が形成されるが、この穴はピストン本体１外周か
ら貫通して加工される。そしてこの穴にピストンピン１
０が挿入される。ピストンピン穴加工のために、ピスト
ン本体１にも穴１１があけられる。ピストンピン１０は
ベアリングを介してコネクティングロッド１８と揺動可
能に連結される。

ピストンピンボス部８．９がピストン頂部１ａに設（プ
られることにより、ピストン円周部１ｂはピストンピン
ボス部８．９の影響を考えなくて済み、そのためにピス
トン円周部１１）を横断面が真円の円筒体に作製するこ
とができ、本実施例においてはそのように横断面が真円
に形成されている。

つぎに第１実施例のピストンにおける作用について説明
する。

まず、ピストン本体１全体が金属板製であるので厚さを
薄くでき軽量化されている。従来からも、ピストンの一
部を金属板製としたものは提案されているが（たとえば
実開昭５７−１３７７５２号）、本発明のようにピスト
ン頂部１ａもピストン円周部１ｂも含めて金属板製とし
たものはない。金属板製とすることにより余分なずみ内
部が除去されるので、大巾な軽量化がはかられ、礪関性
能の向上、燃費の改善にも寄与できる。また、金属板の
プレス構造とすることにより、製造工程の単純化、コス
ト低減がはかられる。

燃焼ガス圧力は、ピストン頂部１ａから直接ピストンピ
ンボス部８．９を介してピストンピン１０に荷重が伝わ
るので、ピストン円周部１ｂには荷重がかからず、ピス
トン円周部１ｂの歪が極小化される。また、ピストン円
周部１ｂに、ピストンピンボス部８．９がついていない
ので、ピストン円周部１１）における熱膨張は均一化さ
れ、熱歪は小さい。このような条件によって、前記の如
く、ピストン円周部１ｂは横断面を真円に加工できる。

真円加工では従来のバレル加工に比べて加工費が大巾に
安価になる。

また、熱歪小および熟膨張均−により、ビスｉ・ン外周
面とシリンダボアとのクリアランスを小にでき、ブロー
バイガス色および排気エミッション、とくにＨＣを小に
抑えることができる。

さらに、ピストン材にライナ拐と同じような材質のもの
を選択することによって、シリンダとピストン間の冷間
温度の熱膨張差を小さくでき、スラップ音の低減をはか
ることができ、低騒音化がはかれる。

なお、ピストンピンボス部８．９の距離を短かくするこ
とにより、ピストンピン１０にかかる曲げ力を小にでき
、ピストンピン１ｏを薄肉円筒材で構成しても強度上も
つようになり、ピストンピン１０（７）Ｉｆｆｉ化もは
かることができる。

これは、ひいては確関性能の向上、軽量化にもつながる
。

第４図および第５図は本発明の第２実施例に係るピスト
ンを示している。本実施例にｄ３いては、ピストン頂部
１ａ裏側にオイル溜め１２が形成される。ピストン頂部
１ａ裏側には、ピストン頂部１ａ裏面と間隙をおいてオ
“イル溜め底板１３か配設され、該オイル溜め底板１３
はピストンビンボス部８．９に溶接１４またはビス等の
手段により固定されている。したがってピストン円周部
１ｂにＲ影響を与えることはない。

オイル溜め底板１３は外周部に向って上方に傾斜されて
おり、中央にオイルが溜まりゃすくなっている。オイル
溜め底板１３の外周近傍には、オイルジェットからの噴
油を通ずオイル穴１５が穿設されている。また、ピスト
ンビンボス部８．９のピストン本体１への接合面には部
分的に空隙１６が設けられており、冷却用オイルの逃し
穴としである。なお空隙１６の形成により燃焼ガス圧力
のピストン本体１からピストンビンボス部８．９への伝
達の荷重の均一化もはかられている。その他の構成は第
１実施例に準じるので、準じる部分に第１実施例と同一
の符号を付す。

上記のように構成された第２実施例のピストンは、第１
実施例の前記作用に加えてさらに次の作用を有する。

すなわち、オイルジェットから上方に向って噴出された
オイルはオイル穴１５を通ってオイル溜め１２内に入る
。オ゛イル溜め１２に入ったオイルはピストンの上下運
動により、オイル溜め底板１３とピストン頂部１ａ裏面
との間ではね返りながらビスン頂部１ａを効果的に冷却
する。そのため、燃焼苗を画成するピストン頂面の湿度
が下がり、ノッキングが抑制される。ノッキングの抑制
は、高圧縮比化を可能にし、燃費の改善につながる。

第６図は本発明の第３実施例に係るピストンを示してい
る。本実施例においては、ピストン本体１のトップラン
ド部１Ｃがその他のピストン本体部分と接合される構造
となっている。このような接合構造をとることにより、
最上部のピストンリング溝２、すなわち第１ピストンリ
ング溝２に嵌入されるビス１ヘンリングに切れ目のない
ピストンリング５−を採用することができる。切れ目の
ないピストンリング５−は、たとえば半径方向に若干の
弾性をもたせるために、中空パイプ状の円環状ビス１ヘ
ンリングから構成されている。トップランド部１Ｃの接
合はレーザ溶接、電子ビーム溶接など、熱歪みが局所的
に抑えられる溶接１７によって施行され、必要ならば後
で外周が加工される。その他の構成は第１実施例または
第２実施例に準しる。

第３実施例のピストンは前記の第１実施例または第２実
施例のピストンの作用に加えて次の作用を有する。すな
わち、切れ目のないピストンリング５−は、上下のピス
トンリング５．６の合口が上下方向に合うというような
現象は生じないので、合口部を通って燃焼ガスやオイル
が燃焼室とピストン下方の空間との間を相互に洩れるこ
とが防止され、ブローバイガスの低減、オイル消費の低
減がはかられる。また、燃焼ガスが洩れることも抑制さ
れるので、有効圧縮圧も増加され、必然的に機関性能も
向上する。なお、このような切れ目のない円環状ピスト
ンリング５′″構造は、ピストン本体１が真円形の横断
面をもつピストン円周部１ｂを有する本発明ピストンに
おいては容易に採用される。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明のピストンは、
ピストン本体を金属板の成形加工によって形成するとと
もにビス１ヘンビンボス部をピストン頂部に取付けたも
のから成るので、本発明によるときは、燃焼ガス圧力お
よび熱膨張差によるピストン円周部に不均一な歪みが生
じることを防止でき、ピストン円周部の真円加工を通し
て製造の容易化、コスト低減をはかることができる他、
軽■化、燃費の改善、排気エミッションの低減、低騒音
化等をはかることができるという効果が得られる。

また、オイル溜め底板をビス１ヘンビンボスで支持して
ピストン頂部裏側にオイル溜めを設ければ、ピストン円
周部に熱的悪影響を与えることなく、ピストン頂面の湿
度低減をはかることができ、ノッキングの抑制を通して
燃費の改善をはかることができるという副次的効果がＩ
′□７られる。

さらにピストンのトップランド部を接合（ｉ！　３青と
すれば、第１ピストンリングに切れ目のないピストンリ
ングを採用でき、ブローバイガスの低減、オイル消費の
低減、有効圧縮圧の増加もはかることができるという副
次的効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るピストンの左半分を
断面にして示した正面図、第２図は第１図のピストンの■−■線に沿う断面図、第３図は第１図のピストンの底面図、第４図は本発明の第２実施例に係るピストンの第２図に
相当する部位の断面図、第５図は第４図のピストンの底面図、第６図は本発明の第３実施例に係るピストンのピストン
トップランド部近傍の部分断面図、である。１・・・・・・ピストン本体１ａ・・・・・・ピストン頂部１ｂ・・・・・・ピストン円周部１Ｃ・・・・・・１−ツブランド部２・・・・・・第１ピストンリング渦３・・・・・・ピストンリング溝４・・・・・・オイルリング溝５・・・・・・第１ピストンリング６・・・・・・ピストンリング７・・・・・・オイルリング８．９・・・・・・ピストンピンボス部１０・・・・・
・ピストンビン１１・・・・・・穴１２・・・・・・オイル溜め１３・・・・・・オイル溜め底板１４・・・・・・溶接１５・・・・・・オイル穴１６・・・・・・空隙１７・・・・・・溶接第４図＼０第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ビス１ヘン頂部とピストン円周部とがら成るビ
ス１ヘン本体を金属板の成形加工によって形成し、前記
ピストン頂部にピストンピンボス部を接合したことを特
徴とするピストン。
（２）　前記ピストン円周部を真円に形成した特許請求
の範囲第１項記載のビストン。
（３）　ピストン頂部裏側に、ピストン頂部裏面に対し
て間隙をもたせてオイル溜め底板を配設し、該オイル溜
め底板を前記ピストンビスボス部に支持させた特許請求
の範囲第１項記載のピストン。
（４）　ピストン本体のうちトップランド部を接合構造
とし、切れ目のない円環状ピストンリングをＭ１ピスト
ンリング溝に組付けた後前記トップランド部を接合した
特許請求の範０第１項記載のビス１ヘン。