JP2004353546A

JP2004353546A - 内燃機関用ピストン

Info

Publication number: JP2004353546A
Application number: JP2003151822A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okamura; 英司岡村
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP4177174B2

Abstract

【課題】ピストン本体の充分な軽量化を図りつつ、ピストンピンとピン孔の間に効率良く潤滑液を供給する。
【解決手段】ピストンヘッド部１の背面のうちの、ピンボス部３の端面が後退した範囲に潤滑液が流れ込む略円弧状の凹部９を形成し、この凹部９の径方向内側壁と外側壁を連結するリブ１１を設ける。このリブ１１によって区画された凹部９の少なくとも一つの分室１２ｂを誘導溝１３によってピン孔８に接続する。凹部９によって軽量化を図りつつ、小容積の分室１２ｂから誘導溝１３を通してピン孔８に効率良く潤滑液を供給する。リブ１１は凹部形成部位の強度補強をも兼ねる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、車両等に用いられる内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用ピストンとして、以下のようなものが案出されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
このピストンは、ピストン本体のスカート部の対向位置が切り欠かれ、ピストンピンが嵌入されるピンボス部の端面がピストンヘッド部の外周壁から軸心方向に後退した位置に配置されると共に、ピストンヘッド部の背面のうちの、ピンボス部の端面が後退した範囲に略円弧状の凹部が形成されることによって、ピストン本体の軽量化が図れている。また、このピストンでは、軽量化のための前記凹部の内壁からピンボス部のピン孔の端部に連続する誘導溝（誘導路）が形成されており、オイルジェットによる飛散等によって前記凹部の内壁に導入された潤滑液を誘導溝を通してピン孔に供給し、ピストンピンとピン孔の間の潤滑を確実に行えるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−２２５４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のピストンの場合、誘導溝に導入する潤滑液を捕獲するための凹部が、ピストンヘッド部の背面に略円弧状に大きく形成されているため、凹部で捕獲した潤滑液を効率良く誘導溝に供給することが難しく、多くの潤滑液が凹部の誘導溝以外の部分を伝ってピストンの下方に流れてしまう。このため、ピストンピンとピン孔の間に充分な潤滑液供給を行えないというのが実情である。
【０００６】
また、このような問題の対策として凹部を小さくすることが考えられるが、凹部を小さくすると、ピストン本体の充分な軽量化が阻害されるという別の不具合を招く。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、ピストン本体の充分な軽量化を図りつつ、ピストンピンとピン孔の間に効率良く潤滑液を供給することのできる内燃機関用ピストンを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、ピストンヘッド部の背面のうちの、ピンボス部の端面が後退した範囲に潤滑液が流れ込む略円弧状の凹部を形成し、この凹部の径方向内側壁と外側壁を連結するリブを設けると共に、このリブによって区画された前記凹部の少なくとも一つの分室を誘導路によってピン孔に接続するようにした。
【０００９】
この発明の場合、リブによって区画された小容積の分室が誘導路を介してピン孔に接続されるため、分室で捕獲した潤滑液を誘導路を通して効率良くピン孔に供給することができる。つまり、分室が小容積であることから、誘導路以外の部分を伝って潤滑液が下方に滴下しにくくなる。また、この発明の場合、凹部の径方向内側壁と外側壁がリブによって連結されるため、凹部形成部位の強度低下をリブによって確実に補強することができる。
【００１０】
前記凹部は、リブによって区画された複数の分室を誘導路によってピン孔に接続するようにしても良い。
【００１１】
この場合、ピン孔には複数の分室から潤滑液が供給されるため、ピン孔に対して充分な潤滑液供給を行うことができる。
【００１２】
前記ピン孔の内周面には軸方向に延出する溝を形成し、前記誘導路をこの溝に接続するようにしても良い。
【００１３】
この場合、誘導路から供給された潤滑液を、軸方向に延出する溝を通してピン孔の長手方向全域に確実に供給することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
最初に、図１〜図３に示す第１の実施形態について説明する。この実施形態の内燃機関用ピストンは、ピストン本体の頂部に位置される厚肉円板状のピストンヘッド部１と、このピストンヘッド部１から軸方向に沿って延出するスカート部２と、ピストンヘッド部１の背面側で図外のピストンピンを回動自在に支持するピンボス部３，３と、を備えている。
【００１６】
ピストンヘッド部１の外周面には３本のリング溝４，５，６が軸方向沿って配置され、上段と中段のリング溝４，５には図外のコンプレッションリングが配置され、下段のリング溝６には図外のオイルリングが配置されるようになっている。
【００１７】
スカート部２はピストンヘッド部１の外周面に連続する円弧面で構成されているが、ピンボス部３の在る二つの領域は所定角度範囲に亙って切り欠かれ、切り欠かれたスカート部２の対面する端部相互は支持壁７，７によって連結されている。このピストンの場合、二つの支持壁７，７は略平行に形成されている。
【００１８】
ピンボス部３は前記各支持壁７の略中央位置からピストン本体の軸心方向に突出して形成され、各ピンボス部３にはピストンピンの端部を嵌入支持するためのピン孔８が形成されている。ピンボス部３の外側の端面は、各支持壁７の外側面とされているため、ピストンヘッド部１の外周面からはほぼスカート部２の切欠き分だけ軸心方向に後退した位置に配置されている。
【００１９】
また、前記ピストンヘッド部１の背面のうちの、ピンボス部３がオフセットしている範囲には背面視が略円弧状を成す凹部９が形成され、この凹部９によってピストン本体の軽量化が図られている。また、ピストンヘッド部１には下段のリング溝６の底部と前記凹部９を連通する貫通孔１０が形成され、リング溝６内に捕獲された潤滑液を、この貫通孔１０を通して凹部９内に導入するようになっている。
【００２０】
前記各凹部９には、径方向内側壁（支持壁７）と外側壁を連結する二つのリブ１１，１１が設けられ、この二つリブ１１，１１によって各凹部９の内側が三つの分室１２ａ，１２ｂ，１２ｃに隔成されている。この分室１２ａ〜１２ｃのうちの中央の分室１２ｂには、前記貫通孔１０の端部が開口すると共に、ピン孔８の開口部を横切る誘導溝１３（この発明における誘導路）が支持壁７に沿って形成されている。この誘導溝１３は貫通孔１０を通して凹部９内に流入した潤滑液をピン孔８内に誘導するものであり、その端部はピン孔８を横切って支持壁７の下端にまで達している。この誘導溝１３はピストン本体の鋳造時に同時に造形されるが、溝造形部の型抜き性を考慮し、ピストン本体の下端に向かって末広がり状に溝幅を広げて形成されている。
【００２１】
また、ピン孔８の内周面には、軸方向に延出する断面略円弧状の一対の溝１４，１４が形成されている。これらの溝１４，１４は、ピン孔８の中心軸よりも上方側に偏寄して配置され、ピストンピン、ピン孔８間の荷重入力時に、ピストンピンの瞬間的な潰れ変形によってピン孔８に亀裂が生じるを防止する。また、ピン孔８の各溝１４はピン孔８の開口端まで延出しているため、前記誘導溝１３に沿って流れ込んだ潤滑液は開口端から各溝１４に流れ込み、その溝１４を介してピン孔８内の長手方向全域に供給される。
【００２２】
この内燃機関用ピストンは、以上構成を説明したようにピストンヘッド部１の背面のうちの、ピンボス部３が後退した範囲に凹部９が形成されているため、その凹部９による肉抜き分だけピストン本体を確実に軽量化することができる。
【００２３】
また、このピストンの場合、内燃機関の作動中には、オイルリングによって掻き落された潤滑液がリング溝６と貫通孔１０を通して凹部９に導入されるが、貫通孔９はリブ１１，１１によって隔成された小容積の分室１２ｂに開口しているため、その分室１２ｂに導入された潤滑液を効率良く誘導溝１３からピン孔８に供給することができる。つまり、分室１２ｂは両側がリブ１１，１１によって仕切られることによって潤滑液の飛散範囲が狭められているため、誘導溝１３を通過せずにピストン本体の下方に滴下する潤滑液が少なくなる。したがって、このピストンにおいては、誘導溝１３とピン孔８の軸方向に沿う溝１４を通してピストンピン、ピン孔８間に充分な量の潤滑液を供給することができる。
【００２４】
尚、この実施形態では、凹部９への潤滑液の供給をリング溝６を通して行っているが、ピストンの下方側にオイルジェットを配置し、そのオイルジェットによって潤滑液の供給を行うようにしても良い。ただし、このピストンは上述のようにピン孔８部分に効率良く潤滑液を供給することができるため、オイルジェットをあえて配置しなくてもピストンピンの摺動抵抗を充分に低減することができる。
【００２５】
また、このピストンにおいては、凹部９内を仕切るリブ１１，１１がその凹部９の径方向内側壁（支持壁７）と外側壁を直結するため、凹部９の形成によるピストンヘッド部１の強度低下をこれらのリブ１１，１１によって効率良く補強することができる。
【００２６】
尚、図１〜図３に示したピストンは、ピストンヘッド部１のリング溝６部分から凹部９に向かって孔あけ加工を行うことによって貫通孔１０を形成したものであるが、図４〜図６に示すように凹部９の外壁略中央のリブ１１，１１に挟まれた位置に、ピストンヘッド部１の縁部下面からリング溝６の底部に達する切欠き１１０を形成し、この切欠き１１０によってリング溝６の底部と凹部９内とを導通させるようにしても良い。このピストンは、ピストンヘッド部１の縁部下面からリング溝６の底部に連続する切欠き１１０によってリング溝６と凹部９とを導通させるものであるため、ピストン本体の鋳造時に型側に切欠き造形のための突部を形成しておけば別途孔あけ加工を行う必要がなく、その分、生産効率の向上を図ることができる。
【００２７】
つづいて、図７〜図９に示す第２の実施形態について説明する。この実施形態の内燃機関用ピストンは、基本的な構成は図１〜図３に示した第１の実施形態と同様であるが、ピストンヘッド部１の背面側の構造だけが若干異なる。尚、図１に示した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００２８】
この実施形態のピストンは、ピストンヘッド部１の背面側に第１の実施形態と同様に略円弧状の凹部９が形成されているが、この凹部９の径方向内側壁（支持壁７）と外側壁は、凹部９の円周方向略中央に配置された一つリブ１１によって連結されている。そして、凹部９内は前記リブ１１によって二つの分室１２ａ，１２ｂに隔成され、両分室１２ａ，１２ｂは夫々貫通孔１０によってリング溝６の底部に導通している。
【００２９】
また、凹部９の径方向内側壁を成す支持壁７には、夫々分室１２ａ，１２ｂの底部側とピン孔８の開口部を接続する誘導溝１３（この発明における誘導路）が形成されている。この各誘導溝１３は、ピン孔８内の軸方向に沿う二つの溝１４，１４を夫々横切り、支持壁７の下端にまで達している。そして、この各誘導溝１３は造形時の型抜き性を考慮して下端に向かって末広がり状に形成されている。
【００３０】
この実施形態のピストンは、第１の実施形態と同様にピストンヘッド部１に凹部９を設けたことによって軽量化を図ることができるうえ、リブ１１によって隔成された小容積の分室１２ａ，１２ｂを誘導溝１３を通してピン孔８に接続したことから、潤滑液を効率良くピン孔８に供給することができる。
【００３１】
また、この実施形態のピストンは、これらのことに加え、二つの分室１２ａ，１２ｂが夫々貫通孔１０を介してリング溝６の底部に導通すると共に、誘導溝１３を介してピン孔８に接続されているため、より多量の潤滑液をピン孔８に供給することができる。さらに、各誘導溝１３がピン孔８内の軸方向に沿う溝１４を横切るように形成されていることから、各誘導溝１３からピン孔８への潤滑液の供給も効率よく行うことができる。
【００３２】
一方、このピストンは、ピストンヘッド部１の凹部９形成部位の強度補強を担うリブ１１が一つであるが、リブ１１の形成位置が凹部９の円周方向略中央であるため、凹部９の形成によって最も強度が低下する部位を一つのリブ１１によって効果的に補強することができる。
【００３３】
また、ここでは凹部内に隔成された二つの分室１２ａ，１２ｂを、ピストンヘッド部１に形成した貫通孔１０（孔加工による。）によってリング溝６の底部に導通させた例について説明したが、図１０に示すようにピストンヘッド部１の縁部下面からリング溝６の底部に達する切欠き１１０を形成し、その切欠き１１０によってリング溝６の底部と各分室１２ａ，１２ｂを導通させるようにしても良い。この場合、図４〜図６に示したものと同様に切欠き１１０を鋳造時に同時に形成することができる。
【００３４】
尚、以上説明した各実施形態は、いずれも支持壁７に形成した誘導溝１３によって凹部９の任意の分室１２ａ〜１２ｃとピン孔８とを接続したが、任意の分室１２ａ〜１２ｃとピン孔８とを孔によって接続することも可能である。ただし、上記の各実施形態のようにピンボス部３の端面に形成した溝（１３）によって接続する場合には、ピン孔８内の最も荷重負担の小さい部分に誘導路を形成できるため、ピンボス部３の強度維持の観点からは最も好ましい。
【００３５】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００３６】
（イ）リブを前記凹部の周方向略中央に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関用ピストン。
【００３７】
この場合、凹部の径方向外側壁のうちの、強度的に最も弱くなる周方向略中央位置をリブによって補強することができるため、ピストン全体の強度を効率良く高めることができる。
【００３８】
（ロ）前記リブの両側に形成された二つの分室を夫々誘導路によってピン孔に接続したことを特徴とする前記（イ）に記載の内燃機関用ピストン。
【００３９】
この場合、ピストン全体の強度を効率良く高めつつ、ピン孔に充分な量の潤滑液を供給することが可能となる。
【００４０】
（ハ）前記凹部の径方向内側壁からピンボス部の端面のピン孔開口部にかけて連続した溝を形成し、その溝によって前記誘導路を構成したことを特徴とする請求項１〜３，前記（イ），（ロ）のいずれかに記載の内燃機関用ピストン。
【００４１】
この場合、ピン孔に対する誘導路の接続位置がピストンピンの荷重が作用しにくいピン孔の開口部となるため、ピンボス部の強度低下を最小限に抑えることができる。
【００４２】
（ニ）前記溝を、ピン孔開口部を跨いでピストン本体の下端まで延出させたことを特徴とする前記（ハ）に記載の内燃機関用ピストン。
【００４３】
この場合、ピストン本体の鋳造時に、溝を同時に形成することができるため、ピストンの成形が容易になる。
【００４４】
（ホ）前記溝はピストン本体の下端に向かって末広がり状に溝幅を広げて形成したことを特徴とする前記（ニ）に記載の内燃機関用ピストン。
【００４５】
この場合、溝部分が下端に末広がりに広がる抜き勾配となるため、成形時における型抜き性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す部分断面背面図。
【図２】同実施形態を示す部分断面側面図。
【図３】同実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図。
【図４】第１の実施形態の変形例を示す部分断面側面図。
【図５】同変形例を示す部分断面背面図。
【図６】同変形例を示す図４のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。
【図７】この出願の発明の第２の実施形態を示す部分断面側面図。
【図８】同実施形態を示す部分断面背面図。
【図９】同実施形態を示す図８のＣ−Ｃ断面に対応する断面図。
【図１０】第２の実施形態の変形例を示す部分断面背面図。
【符号の説明】
１…ピストンヘッド部
３…ピンボス部
８…ピン孔
９…凹部
１１…リブ
１２ａ，１２ｂ…分室
１３…誘導溝（誘導路）
１４…溝

Claims

ピストンピンが嵌入されるピンボス部の端面がピストンヘッド部の外周壁からピストン本体の軸心方向に後退した位置にオフセットして配置され、ピストンヘッド部の背面のうちの、前記ピンボス部の端面が後退した範囲に潤滑液が流れ込む略円弧状の凹部が形成されると共に、この凹部と前記ピンボス部のピン孔とを接続する誘導路が設けられた内燃機関用ピストンにおいて、
前記凹部の径方向内側壁と外側壁を連結するリブを設け、このリブによって区画された前記凹部の少なくとも一つの分室を前記誘導路によってピン孔に接続したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
前記リブによって区画された複数の分室を誘導路によってピン孔に接続したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
前記ピン孔の内周面に軸方向に延出する溝を形成し、前記誘導路をこの溝に接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用ピストン。