JPS641476Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関のピストンに関するもので
あり、とくにピストンアツパとピストンロアとに
二分割されたピストンの構造に関するものであ
る。

内燃機関の燃費を向上させるためには、ピスト
ンはできる限り軽量であることが望まれる。ピス
トンの軽量化のために、先に本出願人により実開
昭56−163637号にて、ピストンをピストンアツパ
とピストンロアとの二分割構造とし、各部をそれ
ぞれ要求機能に応じた材料で製作することによ
り、ピストンに要求される性能を満足させながら
軽量化を達成する構造が提案されている。すなわ
ち、第１図に示すように、ピストンアツパ１は軽
合金または軽合金をマトリクスとした繊維強化金
属で製作するが、ピストンロア２を比重の小さい
繊維強化樹脂で製作することによつて、ピストン
全体の軽量化をはかつた構造である。そしてピス
トンロア２は、ピストンアツパ１のピンボス部３
の外側にはめ込まれ、ピストンピン４によりピス
トンアツパ１と連結される。ピストンピン４は通
常ピストンロア２のピン穴内周に設けられるスナ
ツプリング５により抜け止めされ固定される。

ところが、この構造においては、スナツプリン
グ５の装着部が樹脂製であるため、軽合金の場合
に比べてこの部分の強度、耐摩性が若干劣る。ス
ナツプリング装着部が摩耗すると、スナツプリン
グ５が外れたり、ピストンピン４の不必要な摺動
を招いてピストンロア２側のピン穴が摩耗する等
の望ましくない現象を生じるおそれがある。ま
た、第１図の如くピストンアツパ１に対しピスト
ンロア２のピストンピン４まわりの若干の揺動を
許容する構造においては、スナツプリング装着部
の摩耗によりピストンロア２がピストンアツパ１
に対してガタの生じるおそれがある。また、ピス
トンアツパ１とピストンロア２の加工は別々に行
なわれており、繊維強化樹脂製のピストンロア２
は加工精度がでにくいため、ピン穴の位置精度お
よび外周精度が出ていない場合には、うまく組付
けられないという問題が生じる。

本考案は、上記の問題を解消するために、二分
割ピストンにおける軽量化の効果を確保しなが
ら、ピストンピンを固定するスナツプリングの装
着部の摩耗を防止し、しかもピストンアツパとピ
ストンロアのピン穴を一体加工してピストンの精
度向上をはかることができる二分割ピストンの構
造を提供することを目的とする。

この目的に沿う本考案の二分割ピストンは、金
属製のピストンアツパと繊維強化樹脂製のピスト
ンロアとからなる二分割ピストンであつて、ピス
トンアツパのピンボス部に溝が設けられ、該溝に
ピストンロアのピンボス部が挿入されるとともに
両ピンボス部に貫通させて設けられたピン穴にピ
ストンピンを嵌挿してピストンアツパとピストン
ロアが一体的に結合され、ピストンピンを固定す
るスナツプリングがピストンアツパのピンボス部
に設けられたものから成る。

このような構造のピストンにおいては、ピスト
ンロアが比重の小なる繊維強化樹脂で製作される
のでそれだけピストンは軽量化されるが、ピスト
ンを固定するスナツプリングが、金属製のピスト
ンアツパ側に設けられるので、スナツプリング装
着部の強度が装着部を樹脂製のピストンロア側に
設ける場合に比べ向上され、装着部の摩耗が防止
されて、スナツプリングの脱落、ピストンロアの
ガタ等が防止される。また、ピストンロアがピス
トンアツパのピンボス部に設けられた溝に挿入さ
れることによつて、ピストンロアがピストンアツ
パに対して精度よく保持され得るので、ピストン
ピン穴の一体加工が可能となり、ピストンの組付
精度とともに組付性が向上される。

以下に本考案の二分割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２図および第３図は、本考案の一実施例に係
る二分割ピストンを示している。図中６はピスト
ン全体を示しており、ピストン６はピストンアツ
パ７とピストンロア８に二分割されている。ピス
トンアツパ７は、軽合金またはAl合金、Mg合金
等をマトリクスとした繊維強化金属から成つてい
る。ピストンアツパ７は、ピストン頂部と外周に
ピストンリング溝９，１０およびオイルリング溝
１１を有する側壁から成つており、側壁部下部に
は内面に向けて厚肉化されかつ下方に向けて延び
るピンボス部１２が左右一対形成されている。ピ
ンボス部１２には、第４図にピストンアツパ７の
みを分解した状態で示すように、ピンボス部１２
下端から上方に向けてオイルリング溝１１の直下
まで延びる溝１３が形成されている。溝１３の側
壁面は平行二面となつており、溝１３の底面は水
平方向に延びる平坦面に形成されている。

ピストンロア８は、内部に繊維を配向させた繊
維強化樹脂から成つている。ピストンロア８は、
横断面が平行二面の両端を円弧で連結したトラツ
ク状に形成されており、円弧状部８ａの外周面
は、ピストンアツパ７の外周面をそのまま下方に
向けて延長した面と一致させて形成されている。
円弧状部８ａは、第５図および第６図にピストン
ロア８のみを分解した状態で示すように、円弧状
部８ａの中央に向かう程下方に向けて突出してお
り、その下面はなめらかな曲線に形成されてい
る。ピストンロア８の平行二面部８ｂの板厚は、
上端から下端まで均一な厚さとなつており、ピス
トンアツパ７に設けられた溝１３の溝幅と実質上
同一寸法となつている。そして、ピストンロア８
は、その平行二面部８ｂがピストンアツパ７の溝
１３に、平行二面部８ｂの上端面を溝１３の上端
に当接させて挿入されている。

挿入されたピストンロア８の平行行二面部８ｂ
とピストンアツパ７のピンボス部１２には、両者
を貫通して水平に延びるピン穴１４が穿設されて
いる。ピン穴１４にはピストンピン１５が嵌挿さ
れており、ピストンピン１５によつてピストンア
ツパ７とピストンロア８は一体的に結合される。
ピストンピン１５の長さは、ピストンロア８の平
行二面部８ｂの外面間距離よりも長くかつピスト
ンアツパ７のピンボス部１２の外径よりも短い長
さに設定されている。ピストンピン１５の両端位
置におけるピストンアツパ７のピンボス部１２の
ピン穴１４内周面には、環状の溝１６が刻設され
ており、溝１６にはスナツプリング１７が嵌着さ
れてスナツプリング１７によりピストンピン１５
はその軸方向に固定されている。

このように構成された本考案の二分割ピストン
の作用について以下に述べる。

まず、ピストン６を金属製のピストンアツパ７
と樹脂製のピストンロア８との二分割構造にする
ことによつて、ピストン６はピストン全体を金属
製にする場合に比べピストンロア８の比重を低減
させた分だけ軽量化される。ピストン６の軽量化
により、ピストン往復動時のシリンダボアとの摩
擦による損失が低減され、これによつて機関の燃
費が向上され出力が向上される。また、ピストン
６の慣性力が小になるので、高速時の追従性が向
上し、機関の高速性能が改良される。さらに、ピ
ストンロア８を構成する繊維強化樹脂は、金属に
比べ、衝撃エネルギを減衰させる性能が優れてい
るとともに、鋳鉄製あるいはアルミ製のシリンダ
ライナに対し油を介在させた場合の摺動性が優れ
ているので、ピストンのスラツプ音が低減される
とともにシリンダライナに対する耐スカツフ性が
向上される。

つぎに、ピストンアツパ７とピストンロア８の
組付構造について述べる。ピストンアツパ７とピ
ストンロア８ピストンピン１５により一体的に連
結されるが、ピストンピン１５を固定するスナツ
プリング１７が金属製のピストンアツパ７のピン
ボス部１２側に設けられるので、樹脂製のピスト
ンロア側に設けられていた場合に比べ、スナツプ
リング１７の装着部の強度は大幅に向上される。
強度向上によりスナツプリング装着部の耐摩性が
向上され、装着部の摩耗が防止されて、装着部の
摩耗、破損によるスナツプリング１７の脱落が防
止される。また、スナツプリング装着部の摩耗防
止により、ピストンピン１５の軸方向の移動も防
止されるので、ピストンピンの移動を許容した場
合に発生するピストンロア８のピン穴１４の摩耗
も防止される。したがつて、ピストンロア８のピ
ストンアツパ７に介するガタの発生が防止され
る。また、スナツプリング１７を装着する溝１６
の加工においては、第１図に示したように繊維強
化樹脂側に行なう場合は加工時に繊維強化樹脂が
変形し易いので加工性は必ずしも良くないが、本
考案のように金属製のピストンアツパ７側の場合
は問題なく加工されるので、溝１６の加工性も向
上される。

さらに、ピストンロア８は、その平行二面部８
ｂが平行二面部８ｂの板厚とほぼ同一の溝幅を有
するピストンアツパ７の溝１３の上端に当接する
まで挿入されるので、ピストンロア８をピストン
アツパ７に対して精度良く位置決めし保持するこ
とが可能になり、保持された状態でピストンロア
８とピストンアツパ７とのピン穴１４の一体加工
が可能になる。ピン穴１４の一体加工は、ピスト
ンロア８とピストンアツパ７との位置関係が精度
良く保持された状態で行なわれ得るので、ピスト
ンピン１５組付後のピストン６の組付精度が保証
されるとともに、ピストンロア８とピストンアツ
パ７とを別々に加工した場合に起り得る組付不良
も解消される。

以上説明したように、本考案の二分割ピストン
によるときは、繊維強化樹脂製のピストンロアを
ピストンアツパに設けた溝に挿入してピストンピ
ンにより一体結合し、ピストンピンを固定するス
ナツプリングを金属製のピストンアツパ側に設け
たので、スナツプリング装着部は樹脂製のピスト
ンロア側に設けられる場合に比べて強度が向上さ
れ、装着部の摩耗によるスナツプリングの脱落お
よびピストンピンの不必要な動きを防止すること
ができる。したがつて、ピストンの二分割構造に
よる軽量化を達成しながらピストンピンおよびス
ナツプリング装着部の強度を向上させることがで
き、軽量化の効果を安定して発揮させることがで
きる。また、ピストンロアをピストンアツパに設
けた溝に挿入する構造とすることにより、ピスト
ンピン穴のピストンロアとピストンアツパとの一
体加工が容易になり、二分割ピストンの組付精度
および組付性を向上することができるという効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に本出願人により提案した二分割ピ
ストンの縦断面図、第２図は本考案の一実施例に
係る二分割ピストンの一部を断面にして示した正
面図、第３図は第２図の装着の−線に沿う横
断面図、第４図はピストンアツパの側面図、第５
図はピストンロアの一部を断面にして示した正面
図、第６図は第５図の装着の−線に沿う横断
面図、である。 ６……二分割ピストン、７……ピストンアツ
パ、８……ピストンロア、８ｂ……ピストンロア
のピンボス部としての平行二面部、１２……ピス
トンアツパのピンボス部、１３……溝、１４……
ピン穴、１５……ピストンピン、１６……溝、１
７……スナツプリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属製のピストンアツパと繊維強化樹脂のピス
   トンロアとから成る二分割ピストンにおいて、前
   記ピストンアツパのピンボス部に溝を設け、該溝
   に前記ピストンロアのピンボス部を挿入するとと
   もに前記ピストンアツパのピンボス部とピストン
   ロアのピンボス部に貫通させて設けられたピン穴
   にピストンピンを嵌挿してピストンアツパとピス
   トンロアとを一体的に結合し、該ピストンピンを
   固定するスナツプリングをピストンアツパのピン
   ボス部に設けたことを特徴とする二分割ピスト
   ン。