JP2001099002A - エンジンのピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンとシリンダ内周面との間に焼付等の
問題を生じさせずに、トップランドの周囲に形成される
トップランドクレビスの容積を低減する。 【解決手段】 ピストン１のトップランドを、ピストン
ピンの軸心１７方向の外径Ｌ１がこれと直交する方向の
外径Ｌ２よりも大きい形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのピスト
ンに関し、さらに詳しくは、ピストンとシリンダとの間
に焼付等の問題を生じることなく、トップランドの周囲
に形成されるトップランドクレビスの容積を低減できる
エンジンのピストンに関する。

【０００２】

【発明の背景】往復動式エンジンではピストンがシリン
ダ内を高速で往復動するため、通常、ピストンの外周面
にピストンリングを装着してこのピストンリングをシリ
ンダ内周面に摺接させ、ピストンの外周面とシリンダの
内周面との間に間隙を設けてある。上記ピストンの外周
には、一般に複数のピストンリングが装着されるが、最
上部のピストンリング(トップリング)よりも上方では、
上記ピストンの外周面とシリンダの内周面との間隙(ト
ップランドクレビス)が燃焼室に直接露出しているた
め、シリンダ内の燃料がこのトップランドクレビスに入
り込むことがある。このトップランドクレビス内へは火
炎が到達し難いため、ここに入り込んだ燃料は未燃ガス
として排出され、排出ガス中にＨＣ等の好ましくない成
分を増大させる不具合や燃費を低下させる等の不具合を
生じる。そこで上記トップランドクレビスの容積をでき
るだけ小さくすることが望まれている。

【０００３】

【従来技術】一般にこの種のピストンでは、ピストンピ
ンの軸受部が他の部分よりも厚肉であるため、エンジン
運転時に生じる熱膨張でピストンピンの軸心方向の外径
がこれと直交する方向よりも大きくなる。そこで、真円
に形成されているシリンダとの間で焼付を生じないよう
に、通常、ピストンのスカート部は、常温では上記ピス
トンピンの軸心方向の外径がこれと直交する方向よりも
僅かに小さくなるような楕円形状に形成されている。こ
のため、従来のピストンでは、トップリングよりも上方
のトップランドを含めたリング部全体を、上記スカート
部と同様に、ピストンピンの軸心方向の外径がこれと直
交する方向よりも大きい楕円形状に形成するか、或いは
スカート部とは異ならせて、このリング部を真円形状に
形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のピストンで
は、往復動の際にピストンピンを中心として首振り運動
を行うため、ピストンのトップランドとシリンダ内周面
との間隙を狭くすると、ピストンの往復動でシリンダ内
周面にオイル切れを起こし易くなり、いわゆる齧りや焼
付を生じる虞れがある。また、トップリングとピストン
ヘッドとの間の寸法を安易に小さくすると、トップリン
グの耐久性を低下させたり騒音を増大させたりする問題
がある。従って、従来のピストンではトップランドクレ
ビスの容積を容易に小さくできない問題があった。さら
に、単気筒空冷エンジンでは、冷却風の流れや冷却フィ
ンの配置形状などから、エンジン運転時にシリンダライ
ナの冷却が不均一となって、ピストンピン軸心方向に変
形し易く、真円のピストンでは熱膨張を考慮してもピス
トンピン軸心方向にシリンダ内面との間隙が大きくなり
易い問題もあった。

【０００５】本発明は上記問題点を解消し、ピストンと
シリンダ内周面との間に焼付等の問題を生じることな
く、トップランドの周囲に形成されるトップランドクレ
ビスの容積を低減できるエンジンのピストンを提供する
ことを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、例えば、本発明の実施の形態を示す図１及
び図２に基づいて説明すると、エンジンのピストンを次
のように構成したものである。すなわち、エンジンのシ
リンダ(２)内を往復動する有頭筒状に形成したピストン
(１)であって、最上部のピストンリング装着用溝部(３)
とピストンヘッド(７)との間を、ピストンピンの軸心(1
7)方向の外径(L1)がこれと直交する方向の外径(L2)より
も大きい形状に形成したことを特徴とする。

【０００７】上記エンジンは、ピストンがシリンダ内を
往復動する形式であればよく、例えばガソリンエンジン
やディーゼルエンジン、ガスエンジンなどに適用でき、
燃焼形式や燃料の種類、冷却方式等により限定されな
い。また、エンジンの気筒数も単気筒だけでなく複数気
筒のエンジンにも適用できる。

【０００８】

【作用】ピストンはシリンダ内を往復動する際、ピスト
ンピンを中心として首振り運動が生じるが、最上部のピ
ストンリング装着用溝部とピストンヘッドとの間、即ち
トップランドでは、ピストンピンの軸心と直交方向の外
径を小さく形成してあるので、シリンダ内周面との間に
適正な間隙が確保されている。一方、ピストンピンの軸
心方向の外径は、これと直交する方向よりも大きくして
あるが、このピストンピンの軸心方向には上記首振り運
動がほとんど生じないので、ピストンとシリンダとの間
でオイル切れを生じたり、齧りや焼付等を生じる虞れが
ない。そしてトップランドの周囲に形成されているトッ
プランドクレビスは、ピストンピンの軸心方向の外径
を、ピストンピンの軸心と直交する方向に比べて大きく
した分だけ容積が小さくなり、このトップランドクレビ
スに入り込む燃料が少なくなる。

【０００９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明する。図１および図２は本発明の実施形態を示
し、図１はピストンの一部を破断した正面図、図２はピ
ストンの平面図である。

【００１０】図１に示すように、このピストン(１)は有
頭筒状に形成してあり、エンジンのシリンダ(２)内を高
速で往復動するように構成してある。このピストン(１)
の外周面には複数のピストンリング装着用溝部(３…)を
環状に形成してあり、各溝部(３)にそれぞれピストンリ
ング(４)を装着してある。このピストンリング(４)はシ
リンダ(２)の内周面(５)に摺接させてあり、ピストン
(１)の外周面とシリンダ内周面(５)との間に所定の間隙
(６)が形成してある。

【００１１】上記ピストン(１)の外周面のうち、ピスト
ンヘッド(７)とトップリング(８)と間のトップランド
(９)の周囲には、シリンダ内周面(５)との間にトップラ
ンドクレビス(10)が形成されており、このトップランド
クレビス(10)は燃焼室(11)に直接露出している。このト
ップランドクレビス(10)内へは火炎が到達し難いため、
ここに入り込んだ燃料は未燃ガスとして排出され易い。

【００１２】上記ピストン(１)の内面にはピストンピン
の軸受部(12)が形成してあり、この軸受部(12)に装着さ
れたピストンピンを介してピストン(１)がコンロッド小
端部に連接される。上記軸受部(12)は他の部分に比べて
肉厚が厚く、エンジン運転時に生じる熱膨張が大きいこ
とから、ピストン(１)のスカート部(13)は、常温では、
ピストンピンの軸心方向の外径を、これと直交する方向
にくらべて僅かに小さい楕円形状に形成してある。

【００１３】一方、リング部(14)うち、上記トップリン
グ(８)よりも下方のセカンドランド(15)やサードランド
(16)は外径を真円に形成してある。また、トップリング
(８)よりも上方のトップランド(９)は、図２に示すよう
に、ピストンピンの軸心(17)方向の外径(L1)がこれと直
交する方向の外径(L2)よりも大きい楕円形状に形成して
ある。

【００１４】なお、本発明のピストンの上記トップラン
ドは、ピストンピンの軸心方向の外径を、これと直交す
る方向の外径よりも大きくしてあればよく、必ずしも幾
何学的に正確な楕円形状に形成する必要はない。また、
セカンドランドやサードランドは、上記実施形態では真
円形状に形成したが、ピストンピンの軸心方向の外径又
はこれと直交する方向の外径のいずれかを大きくした楕
円形状など、他の形状に形成したものであってもよい。

【００１５】また、上記実施形態のピストンヘッド(７)
には２個のバルブリセス(18・18)が形成してあるが、本
発明のピストンヘッドに設けるバルブリセスはこの実施
形態のものに限定されず、任意の個数のバルブリセスを
設けることができ、或いはバルブリセスを設けなくても
よい。さらに本発明のピストンヘッドには必要に応じて
燃焼室を凹設したものであってもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上記のように構成され作用する
ことから、次の効果を奏する。

【００１７】ピストンはシリンダ内を往復動する際にピ
ストンピンを中心とした首振り運動を生じるが、ピスト
ンピンの軸心と直交する方向にはシリンダ内周面との間
に適正な間隙が確保されており、一方、外径を大きく形
成したピストンピンの軸心方向には上記首振り運動をほ
とんど生じないので、シリンダ内を高速で往復動するピ
ストンとシリンダとの間でオイル切れを生じたり、齧り
や焼付等を生じる虞れがない。

【００１８】そして、ピストンのトップランドにおい
て、ピストンピンの軸心方向の外径を、これと直交する
方向に比べて大きくした分だけトップランドクレビスの
容積を小さくできるので、このトップランドクレビスに
入り込む燃料を少なくしてエンジンの燃費を向上できる
うえ、未燃ガス成分の排出を低減して排ガスの浄化を促
進することができる。しかもピストンの外形を所定の形
状に加工するだけであるので、製造コストを増大させる
ことなく、安価に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す、ピストンの一部を破
断した正面図である。

【図２】本発明の実施形態を示す、ピストンの平面図で
ある。

【符号の説明】

１…ピストン、 ２…シリンダ、 ３…ピストンリング装着用溝部、 ７…ピストンヘッド、 17…ピストンピンの軸心、 L1…ピストンピンの軸心方向の外径、 L2…ピストンピンの軸心と直交する方向の外径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのシリンダ(２)内を往復動する
   有頭筒状に形成したピストン(１)であって、 最上部のピストンリング装着用溝部(３)とピストンヘッ
   ド(７)との間を、ピストンピンの軸心(17)方向の外径(L
   1)がこれと直交する方向の外径(L2)よりも大きい形状に
   形成したことを特徴とする、エンジンのピストン。