JP2004308568A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関のピストンに関し、特に、ピストンリングが嵌合するリング溝の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1等にも記載されているように、内燃機関のピストンに外周には、ピストンリングが嵌合するリング溝が凹設されている。一般的に、ピストンリングの内周面とリング溝の溝底面とはともに略真円形に設定され、両者間のバッククリアランスは全周にわたって一定の値となるように設定される。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−205508号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
バッククリアランスが大き過ぎると、ピストンリングを取り付けた状態のピストンをシリンダへ組み付ける際に、ピストンリングがリング溝から飛び出してしまい、ピストンリングがシリンダボアの挿入部に引っかかる等、組み付け性の低下を招くおそれがある。
【0005】
バッククリアランスが小さい過ぎると、内燃機関の実動時に、ピストン温度が増加し、熱膨張によりリング溝の溝底面の径が拡大した際に、ピストンリングの内周面とリング溝の溝底面とが干渉し、早期摩耗等の問題を生じるおそれがある。
【0006】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、バッククリアランスに起因する組付性の低下とピストンリング−リング溝底面間の干渉との双方を有効に低減・解消し得る新規な内燃機関のピストンを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
ピストン外周に、ピストンリングが嵌合するリング溝を凹設する。このリング溝の溝底面を、ピストン軸方向視で、スラスト−アンチスラスト方向に長い楕円形状とする。
【0008】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンのシリンダへの組付作業性を損ねることなく、内燃機関の実動時におけるピストンリングとリング溝の溝底面との干渉を有効に回避することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例に係るピストン10を示す上面図で、図2の矢視Aに対応している。図2は、上記ピストン10の正面図で、図1の矢視Bに対応している。図3は図1のC−C線に沿う断面図、図4は図1のD−D線に沿う断面図である。図5は熱膨張によるピストン頂部の変形の様子を誇張して示しており、(a)が図1のC−C線、(b)がD−D線に沿う断面対応図である。
【0010】
ピストン10は、例えば軽量かつ高強度なアルミニウム合金により一体的に形成され、下方が開口する略有底円筒状をなしており、内燃機関のシリンダ2(図5参照)内に昇降可能に嵌合・組み付けられる。このピストン10は、ピストンピン6によりコンロッド(図示)の上端と連結されており、クランクシャフトの回転に連動してシリンダ2内を昇降する。
【0011】
ピストン10の頂部には、その上面に、燃焼室に臨んだピストン冠面14が形成されるとともに、外周側のランド部20に、ピストンリング12が嵌合する3つのリング溝16(16A,16B,16C)が凹設されている。各リング溝16には、ピストンリング12の内周面に対向する溝底面18が形成されている。但し、コンプレッションリングが取り付けられるピストン上方側(図2の上側)の第1リング溝16Aと第2リング溝16Bとは、オイルコントロールリングが取り付けられるピストン下方側の第3リング溝16Cよりも全体的に浅く形成されており、溝底面18の直径が全周にわたって小さく設定されている。
【0012】
ピストン10の下部には、ピストンピン6が嵌合するピン孔が形成されているとともに、ピストンピン軸方向F1と直交するスラスト−アンチスラスト方向F2の外周部分の2カ所に、ピストンスカート22がピストン下方へ向けて延長形成されている。なお、図1にはピストンスカートが形成される周方向範囲22Aを図示している。
【0013】
そして本実施例では、各リング溝16の溝底面18が、図1に示すピストン軸方向視で、スラスト−アンチスラスト方向F2に長い楕円形状に設定されている。上記の「楕円形状」とは、真円形を除く扁円形状を意味しており、長円形状等を含むものである。なお、図面上では明瞭化のためにリング溝16の扁平度合いを誇張して描いている。
【0014】
図3及び図4を参照して、ピストンリング12をピストン10に組み付けた状態で、ピストンリング12の内周面とリング溝16の溝底面18との間の径方向距離をバッククリアランス24と呼び、ピストン10のランド部20の外周面とピストンリング12の外周面との間の径方向距離を飛び出し量26と呼ぶ。上述したように、リング溝16の溝底面18がスラスト−アンチスラスト方向F2に長い楕円形状をなし、かつ、ピストン10へ組み付けた状態のピストンリング12の内・外周面がほぼ真円形をなすように設定されているため、上記のバッククリアランス24は周方向で一定ではなく、ピストンピン軸方向F1のバッククリアランス24aが、スラスト−アンチスラスト方向F2のバッククリアランス24bに比して長くなる。上記の飛び出し量26は周方向でほぼ一定となる。
【0015】
上記のバルブクリアランス24が過度に大きいと、ピストンリングが取り付けられた状態のピストン10をシリンダブロック4に形成されたシリンダ2内に傾けて挿入・組み付ける際に、ピストンリング12がリング溝16から飛び出してシリンダブロック4のシリンダ2開口周縁部に干渉するおそれがあり、ピストンの組付作業性に支障をきたすおそれがある。一方、バルブクリアランス24が過度に小さいと、機関実動時に、ピストン10の熱膨張によりリング溝16の溝底面18が拡大した場合に、この溝底面18がピストンリング12の内周面に干渉し、信頼性・耐久性の低下を招くおそれがある。
【0016】
図5を参照して、ピストン10の外周部の中で、スラスト−アンチスラスト方向F2に近い領域(b)では、ピストンスカート22が設けられており、このピストンスカート22を経由してピストン10からシリンダ2側へ放熱し易いため、ピストンピン軸方向F1に近い領域(a)に比して、熱膨張の変化が比較的少なく、バルブクリアランスは比較的小さくても良い。但し、ピストンリング12を組み付けた状態のピストン10をシリンダ2内に組み付ける際、ピストン10はピストンピン6を軸としてスラスト−アンチスラスト方向F2に振れるため、組付作業性を考慮すつと、スラスト−アンチスラスト方向F2のバルブクリアランスは短い方が良い。
【0017】
本実施例では、スラスト−アンチスラスト方向F2のバッククリアランス24bが相対的に短く設定されている。従って、ピストン組付時にピストンリング12がリング溝から外れるおそれがなく、その作業性が向上し、かつ、上述したようにスラスト−アンチスラスト方向F2での熱膨張は相対的に小さいので、バッククリアランス24bが相対的に短いものの、熱膨張による実動時の溝底面18とピストンリング12の内周面との干渉を回避できる。
【0018】
ピストン10の外周部の中で、ピストンピン軸方向F1に近い領域では、ピストンスカート22がなく、熱膨張の影響が大きいため、実動時の溝底面18とピストンリング12の内周面との干渉を回避するために、バルブクリアランスをあらかじめ大きく設定しておく必要がある。
【0019】
本実施例では、ピストンピン軸方向F1のバッククリアランス24aが相対的に大きく設定されているため、熱膨張に起因する実動時の溝底面18とピストンリング12の内周面との干渉を有効に回避することができる。また、ピストン10をシリンダ2に挿入する際、ピストン10はスラスト−アンチスラスト方向F2に振れるため、ピストンピン軸方向F1のバルブクリアランス24が相対的に大きくいものの、ピストンリング12がリング溝16から外れることはなく、ピストンの組付作業性を阻害することはない。
【0020】
このように、本実施例によれば、バルブクリアランス24を周方向で意図的に不均一とし、ピストンピン軸方向F1で相対的に長く、スラスト−アンチスラスト方向F2で相対的に短く設定することにより、ピストン10をシリンダ2へ組み付ける際の作業性の向上と、機関実動時のリング溝底面18とピストンリング12内周面との干渉回避と、を高いレベルで両立することができる。
【0021】
上述した効果を得るため、好ましくは、ピストンピン軸方向F1のリング溝深さ28aを、スラスト−アンチスラスト方向F2のリング溝深さ28bに対して、10%以上大きく設定する。
【0022】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、ピストンの外周面は、真円形に限られるものではなく、熱膨張やバッククリアランス等を考慮して適宜な楕円形状としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関のピストンを示す図2の矢視Aに相当する上面図。
【図2】上記ピストンを示す図1の矢視Bに相当する正面図。
【図3】図1のC−C線に沿う断面図。
【図4】図1のD−D線に沿う断面図。
【図5】熱膨張によるピストン頂部の変形の様子を誇張して示し、(a)が図1のC−C線、(b)がD−D線に沿う断面対応図。
【符号の説明】
10…ピストン
12…ピストンリング
16…リング溝
18…溝底面
24…バッククリアランス
F1…ピストンピン軸方向
F2…スラスト−アンチスラスト方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piston for an internal combustion engine used in an automobile or the like, and more particularly to an improvement in a ring groove in which a piston ring is fitted.
[0002]
[Prior art]
As described in
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-205508 A
[Problems to be solved by the invention]
If the back clearance is too large, the piston ring may jump out of the ring groove when assembling the piston with the piston ring attached to the cylinder. There is.
[0005]
If the back clearance is too small, the piston temperature increases during operation of the internal combustion engine, and when the diameter of the groove bottom of the ring groove increases due to thermal expansion, the inner peripheral surface of the piston ring and the groove bottom of the ring groove are separated. Interference may cause problems such as early wear.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and is a novel technique that can effectively reduce and eliminate both the decrease in assemblability due to the back clearance and the interference between the piston ring and the ring groove bottom. It is an object to provide a piston for an internal combustion engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A ring groove in which the piston ring fits is formed in the outer periphery of the piston. The groove bottom surface of the ring groove has an elliptical shape that is long in the thrust-antithrust direction when viewed in the piston axial direction.
[0008]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to effectively avoid interference between the piston ring and the groove bottom of the ring groove at the time of actual operation of the internal combustion engine without impairing the workability of assembling the piston to the cylinder.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a top view showing a
[0010]
The
[0011]
On the top of the
[0012]
A pin hole in which the piston pin 6 is fitted is formed in the lower part of the
[0013]
In this embodiment, the
[0014]
Referring to FIGS. 3 and 4, the radial distance between the inner peripheral surface of
[0015]
If the valve clearance 24 is excessively large, the
[0016]
Referring to FIG. 5, in a region (b) near the thrust-anti-thrust direction F <b> 2 in the outer peripheral portion of the
[0017]
In this embodiment, the
[0018]
In the outer peripheral portion of the
[0019]
In this embodiment, since the back clearance 24a in the piston pin axial direction F1 is set relatively large, the interference between the
[0020]
As described above, according to the present embodiment, the valve clearance 24 is intentionally made non-uniform in the circumferential direction, set relatively long in the piston pin axial direction F1, and set relatively short in the thrust-anti-thrust direction F2. Accordingly, it is possible to achieve a high level of both improvement in workability when assembling the
[0021]
In order to obtain the above-mentioned effects, preferably, the
[0022]
Although the present invention has been described based on the specific embodiments as described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the outer peripheral surface of the piston is not limited to a perfect circle, but may be an appropriate elliptical shape in consideration of thermal expansion, back clearance, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view corresponding to an arrow A in FIG. 2 showing a piston of an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the piston and corresponding to an arrow B in FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view taken along the line DD of FIG. 1;
5A and 5B are exaggerated views of deformation of a piston top portion due to thermal expansion, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 1 and FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10: piston 12: piston ring 16: ring groove 18: groove bottom surface 24: back clearance F1: piston pin axial direction F2: thrust-anti-thrust direction
Claims (3)
このリング溝の溝底面と上記ピストンリングの内周面との間にバッククリアランスが設けられ、
ピストンピン軸方向のバッククリアランスが、スラスト−アンチスラスト方向のバッククリアランスに比して長く設定されている内燃機関のピストン。A ring groove in which the piston ring fits is recessed around the piston,
A back clearance is provided between the groove bottom surface of the ring groove and the inner peripheral surface of the piston ring,
A piston of an internal combustion engine in which a back clearance in a piston pin axial direction is set longer than a back clearance in a thrust-anti-thrust direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003103856A JP2004308568A (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Piston for internal combustion engine |
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Publications (1)
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JP2003103856A Pending JP2004308568A (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Piston for internal combustion engine |
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Cited By (4)
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CN102094723A (en) * | 2011-03-18 | 2011-06-15 | 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 | Piston and method for optimizing skirt profile section of piston |
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-
2003
- 2003-04-08 JP JP2003103856A patent/JP2004308568A/en active Pending
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Legal Events
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