JP2005256801A - Piston - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ピストンに関し、特に、内燃機関で用いられるピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston, and more particularly to a piston used in an internal combustion engine.
従来、ピストンは、たとえば特開昭57−193944号公報(特許文献1)、実開平4−73654号公報(特許文献2)、実開昭58−56139号公報(特許文献3)に開示されている。
上述の文献に記載されたピストンでは、いずれも、ピストンリングの回り止め用のピンが、ピストンリングが嵌着されるリング溝の底部に固定装着されている。ピンは、ピストンリングの合口部に嵌り合っている。 In any of the pistons described in the above-mentioned documents, a pin for preventing rotation of the piston ring is fixedly attached to the bottom of the ring groove into which the piston ring is fitted. The pin fits into the joint portion of the piston ring.
しかしながら、いずれの構造においても、ピストンのランド部より内径側にピンの先端が位置しており、従来の回り止めのないピストンのピストンリングの合口構造に比べれば合口部の隙間を減少させることができるものの、ピンとシリンダ壁面(内周面)との間に隙間があるためピストンの吸気工程において合口隙間を完全に塞ぐことができない。したがって、燃焼室へのオイルの流入(オイル上がり)を完全に防止することができず、オイル消費を大幅に減少することができないという問題があった。 However, in any structure, the tip of the pin is located on the inner diameter side of the land portion of the piston, and the gap of the joint portion can be reduced as compared with the joint structure of the piston ring of the piston without the conventional rotation stopper. Although it is possible, since there is a gap between the pin and the cylinder wall surface (inner peripheral surface), the joint gap cannot be completely closed in the piston intake process. Accordingly, there has been a problem that the inflow of oil into the combustion chamber (oil rise) cannot be completely prevented and the oil consumption cannot be significantly reduced.
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、オイル消費を減少させることが可能なピストンを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a piston capable of reducing oil consumption.
この発明に従ったピストンは、内燃機関のシリンダ内を摺動し、燃焼圧を封止することによって駆動力を発生させ、かつ、摺動時に摺動抵抗を減少させるためのオイルが燃焼室内に入り込むことを抑制するピストンリングを嵌着させるリング溝を有するピストンである。ピストンは、リング溝の一部分に配置される付勢手段と、ピストンリングの合口部に嵌り合い、かつ付勢手段によって付勢されることでシリンダ壁面に当接するピン状部材とをさらに備える。 The piston according to the present invention slides in a cylinder of an internal combustion engine, seals the combustion pressure, generates a driving force, and oil for reducing sliding resistance during sliding is contained in the combustion chamber. It is a piston having a ring groove into which a piston ring that suppresses entry is fitted. The piston further includes urging means disposed in a part of the ring groove, and a pin-like member that fits into the joint portion of the piston ring and abuts against the cylinder wall surface by being urged by the urging means.
このように構成されたピストンでは、ピンはシリンダ壁に当接するように付勢手段によって付勢されてピストンおよびピストンリングとともにシリンダ壁面を摺動する。このピンの動きにより、吸気工程時はピストンリング外周部が上方へ傾斜するため、ピストンリングの合口部がピンと接触し、完全に合口隙間が閉塞した状態となる。したがって、従来の合口隙間を通ってオイルが燃焼室に入って燃焼し、オイル消費となっていたオイルを大幅に低減することができる。さらに、ピストンリングの回り止め機能も有する。 In the piston configured as described above, the pin is urged by the urging means so as to contact the cylinder wall, and slides on the cylinder wall surface together with the piston and the piston ring. Due to the movement of the pin, the outer peripheral portion of the piston ring is inclined upward during the intake process, so that the joint portion of the piston ring comes into contact with the pin and the joint gap is completely closed. Therefore, the oil that has entered the combustion chamber through the conventional gap and burned and burned can be greatly reduced. Further, it has a function of preventing rotation of the piston ring.
より好ましくは、リング溝は、ピストンを構成する円筒形状のラジアル方向に沿って延びる穴部を有し、穴部に付勢手段とピン状部材の少なくとも一部分が嵌り合う。 More preferably, the ring groove has a hole extending along the radial direction of the cylindrical shape constituting the piston, and at least a part of the urging means and the pin-shaped member are fitted in the hole.
このように構成されたピストンでは、穴部に付勢手段とピン状部材の少なくとも一部分が嵌り合うため、より確実に付勢手段とピン状部分とを位置決めすることができる。 In the piston configured as described above, since the urging means and the pin-shaped member are fitted in the hole portion, the urging means and the pin-shaped portion can be positioned more reliably.
より好ましくは、ピストンは、複数のリング溝と、複数のリング溝の各々に設けられたピン状部材とを備える。ピストンの外周上において、あるピン状部材は、別のピン状部材と異なる位置に設けられる。この場合、合口部分が合致するのを防止することができるため、より確実にオイル上がりを防ぐことができる。 More preferably, the piston includes a plurality of ring grooves and a pin-like member provided in each of the plurality of ring grooves. On the outer periphery of the piston, a certain pin-shaped member is provided at a position different from that of another pin-shaped member. In this case, it is possible to prevent the joint portion from being matched, and thus it is possible to more reliably prevent the oil from rising.
より好ましくは、ピストンリングの合口部の形状は、ピン状部材を受け入れることが可能な凹状形状である。この場合、ピン状部材と合口部との接触をより完全なものとすることができる。 More preferably, the shape of the joint portion of the piston ring is a concave shape capable of receiving a pin-like member. In this case, the contact between the pin-shaped member and the joint portion can be made more complete.
この発明に従えば、オイル消費量を低減することができるピストンを提供することができる。 According to this invention, a piston capable of reducing oil consumption can be provided.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従ったピストンの断面図である。図2は、図1中のIIで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図1および図2を参照して、ピストン1はシリンダ壁2で囲まれた領域に封入される。ピストン1は、燃焼室6に向かい合うヘッド部11と、ヘッド部11に向かい合い、シリンダ壁2の表面である壁面2aに向かい合うスカート部4とを有する。また、ピストン1には、コネクティングロッド(図示せず)と接続するためのボス部10が設けられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a piston according to
シリンダ壁2とスカート部4との間には隙間部5が設けられており、所定のクリアランスが確保されている。ピストン1には、シリンダ壁2に向かい合うようにピストンリング溝としてのトップリング溝7、セカンドリング溝8およびオイルリング溝9が設けられている。それぞれの溝には、トップリング21、セカンドリング121およびオイルリング221が嵌め合わせられている。トップリング溝7、セカンドリング溝8およびオイルリング溝9はそれぞれ環状であり、それぞれの環状の溝に嵌り合うようにトップリング21、セカンドリング121およびオイルリング221が嵌め合わせられている。
A
図2を参照して、トップリング21は、シリンダ壁2と向かい合っており、シリンダ壁2の壁面2aに形成された、オイルにより構成された油膜100と接触する。トップリング溝7の断面がほぼ矩形状であり、上面7a、側面7bおよび底面7cの3面により規定される。トップリング21は上面31を有し、上面31に連なるように内周面21iを有する。トップリング21のうち、壁面2aと向かい合う摺動面21fはバレル形状(ラウンド形状)であり、摩擦を減ずることが可能な形状となっている。
Referring to FIG. 2, the
図3は、図1中のIII−III線に沿った断面図である。図3を参照して、ピストン1は内燃機関のシリンダ内を摺動し、燃焼圧を封止することによって駆動力を発生させ、かつ、摺動時に摺動抵抗を減少させるためのオイルが燃焼室に入り込むことを抑制するピストンリングを嵌着させるトップリング溝7を有するピストンであって、ピストン1は、トップリング溝7の一部分に配置される付勢手段としてのスプリング102と、ピストンリングとしてのトップリング21の合口部21uに嵌り合い、かつスプリング102によって付勢されることで壁面2aに当接するピン状部材103とをさらに備える。
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. Referring to FIG. 3, the
トップリング溝7は、ピストン1を構成する円筒形状のラジアル方向に沿って延びる穴部101を有し、穴部101にスプリング102とピン状部材103の少なくとも一部分が嵌り合う。
The
断面がほぼ円形状のピストン1の一部分が切り欠かれてラジアル方向に延びる穴部101が形成されている。穴部101内にスプリング102が配置される。なお、スプリング102を、板ばねのなどの弾性体に置換えてもよい。さらに、ゴムまたは樹脂などの弾性部材に置換えることも可能である。ピン状部材103は、その一部分が穴部101に嵌り合っている。ピン状部材103は穴部101内でラジアル方向にスライドして移動することが可能である。
A portion of the
ピン状部材103はスプリング102により付勢されることで、壁面2aに押付けられる。ピン状部材103は合口部21uに嵌り合っているため、トップリング21の回り止め効果を有する。さらに、合口部21uをピン状部材103が封止するため、オイルの流入を防止する効果も有する。トップリング21は一部が切り欠かれた円形状であり、わずかな隙間を有して壁面2aに対向するように配置される。
The pin-
図4は、図3中のIVで示す方向から見たピストンの側面図である。図4を参照して、トップリング21は合口部21uを有し、合口部21uの形状は、回り止めピンとしてのピン状部材103を受け入れることが可能な凹状形状である。合口部21uの底部には隙間部21gが設けられ、トップリング21の上面側から下面側へ液体または気体が流れることが可能な形状となっている。なお、この実施の形態では、回り止めのピン状部材103の側面形状は円形状としたが、これに限られるものではなく、多角形状または楕円形状の回り止めのピン状部材103を設けてもよい。これらの場合、合口部21uの形状もピン状部材103の形状と合致したものとすることが好ましい。
FIG. 4 is a side view of the piston as seen from the direction indicated by IV in FIG. Referring to FIG. 4, the
次に、上述の図1から図4で示したピストンの動作について説明する。図5および図6はピストンの動作を説明するために示すピストンの一部側面図である。図5を参照して、膨張工程、すなわちピストンが下降する工程では、膨張による圧力の増大により、トップリング21は、トップリング溝7の底面7cに向かって押付けられる。ピストンは矢印1dで示す方向に下降する。これにより、合口部21uとピン状部材103との間に隙間が生じ、矢印151で示す方向に液体および気体が流れる。すなわち、矢印151で示す方向にガスおよびオイルが流れる。これによりオイルは燃焼室内から燃焼室外へ排出されるように動く。
Next, the operation of the piston shown in FIGS. 1 to 4 will be described. 5 and 6 are partial side views of the piston shown for explaining the operation of the piston. With reference to FIG. 5, in the expansion step, that is, the step of lowering the piston, the
図6を参照して、吸気工程においてもピストンは矢印1dで示す方向に下降するが、吸気工程では燃焼室の圧力が急激に上昇することはないため、図5のように、トップリング21が底面7c側へ押付けられることがない。その結果、合口部21uとピン状部材103とが密着し、隙間部21gをピン状部材103が封止する。これにより、吸気工程ではトップリング溝7の底面7c側から上面7a側へのオイルの吸入を防止し、燃焼室へのオイルの吸引を防ぐことができる。その結果オイル消費量を抑制することができる。
Referring to FIG. 6, the piston moves down in the direction indicated by
以上のように説明した、この発明に従ったピストンでは、膨張工程では図5で示すように燃焼室内のオイルを排出し、吸気工程では、図6で示すように、燃焼室へのオイルの流入を防止することができる。その結果、オイル消費量を低減させることができるピストンを提供することができる。 In the piston according to the present invention described above, the oil in the combustion chamber is discharged as shown in FIG. 5 in the expansion process, and the oil flows into the combustion chamber in the intake process as shown in FIG. Can be prevented. As a result, a piston capable of reducing oil consumption can be provided.
(実施の形態2)
図7は、この発明の実施の形態2に従ったピストンの断面図である。図7を参照して、この発明の実施の形態2に従ったピストン1では、セカンドリングの合口部分を防ぐようにピン状部材203が設けられている。ピン状部材203が付勢手段としてのスプリング202によって付勢されている。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a sectional view of a piston according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, in
スプリング202は、穴部201に収納される。すなわち、ピストン1は、トップリング溝7およびセカンドリング溝8の各々に設けられたピン状部材103,203を備える。ピストン1の外周上において、あるピン状部材103は、別のピン状部材203と異なる位置に設けられている。
The
このように構成されたピストン1では、ピン状部材103,203が異なる位置に設けられているため、より確実にオイルの流入を防止することができる。その結果、オイル消費量をさらに抑制することが可能なピストンを提供することができる。
In the
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、この発明では、3本のリング溝を有するピストンを示したが、これに限られるものではなく、2本のリング溝を有するピストンに本発明を適用してもよい。また、ピストンを構成する材質はアルミニウム、鉄などさまざまな材質を適用することが可能である。さらに、ガソリンエンジン用およびディーゼルエンジン用のいずれにも本発明を適用することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment shown here can be variously modified. First, in the present invention, a piston having three ring grooves is shown. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a piston having two ring grooves. Various materials such as aluminum and iron can be used as the material constituting the piston. Furthermore, the present invention can be applied to both gasoline engines and diesel engines.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、内燃機関のピストンの分野で利用することが可能である。 The present invention can be used in the field of pistons for internal combustion engines.
1 ピストン、2 シリンダ壁、2a 壁面、4 スカート部、5 隙間部、6 燃焼室、7 トップリング溝、8 セカンドリング溝、9 オイルリング溝、10 ボス部、11 ヘッド部、21 トップリング、121 セカンドリング、221 オイルリング、21f 摺動面、101,201 穴部、102,202 スプリング、103,203 ピン状部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リング溝の一部分に配置される付勢手段と、
前記ピストンリングの合口部に嵌り合い、かつ前記付勢手段によって付勢されることでシリンダ壁面に当接するピン状部材とをさらに備えた、ピストン。 A piston ring that slides in a cylinder of an internal combustion engine, generates a driving force by sealing the combustion pressure, and suppresses oil from entering the combustion chamber to reduce sliding resistance during sliding. A piston having a ring groove to be fitted,
Biasing means disposed in a portion of the ring groove;
A piston further comprising: a pin-like member that fits into a joint portion of the piston ring and abuts against a cylinder wall surface by being urged by the urging means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105604725A (en) * | 2014-08-20 | 2016-05-25 | 杨双来 | Automatic compensation device for piston ring scuffing |
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2004
- 2004-03-15 JP JP2004072790A patent/JP2005256801A/en active Pending
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