JP2017096227A - エンジンのピストン - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンピンの極部的な圧接による高応力を分散させて、ピストンの耐久性を向上させる。【解決手段】スカート部２４に対向する一対のピンボス部２５が設けられ、一対のピンボス部２５にピン嵌入穴２６がピストン径方向にそれぞれ貫通形成され、ピン嵌入穴２６にコンロッド２８を回転自在に軸支するピストンピン２７が挿入されたエンジンのピストン２０であって、ピン嵌入穴２６のピストン中心側の開口縁２６Ａに隣接する上側内周面にピストン２０の部材よりも硬度の高い被膜３０が形成された。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのピストンに関する。

一般的に、エンジンのピストンは、燃焼室の一部を構成するヘッド部と、ヘッド部の下端に設けられたスカート部と、スカート部に形成された一対のピンボス部と、ピンボス部にそれぞれ形成されたピン嵌入穴とを備えている。ピン嵌入穴には、クランクシャフトに連結されたコンロッドの上端側を回転自在に軸支するピストンピンが嵌入される。

ところで、図５に示すように、燃焼行程時にピストン２００のヘッド部２１０に爆発力が作用すると、ピストンピン２７０は上方に湾曲するように撓む。このため、ピストンピン２７０の上側外周面がピン嵌入穴２６０の上側内周面の開口縁２６０Ａ近傍に極部的に圧接されて高応力を発生せることで、ピン嵌入穴２６０に亀裂が生じ、ピストン２００の疲労破壊を招く課題がある。

このような課題を解消し得る技術として、例えば、ピン嵌入穴の内周面を含むピストンの内面全体にピストンの部材よりも硬質の被膜を施した構造が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平０３−２６０３６２号公報 特開平０２−２１８８４８号公報

ところで、上記従来構造では、ピストンの内周全体に硬質の被膜を施している。すなわち、燃焼行程時にピストンピンが圧接しない不要な部分にも被膜を施しているため、製造コストの上昇を招く課題がある。

開示の技術は、製造コストの上昇を抑制しつつ、ピストンピンの極部的な圧接による高応力を分散させて、ピストンの耐久性を向上させることを目的とする。

開示の技術は、ピストンスカート部に対向する一対のピンボス部が設けられ、前記一対のピンボス部にピン嵌入穴がピストン径方向にそれぞれ貫通形成され、前記ピン嵌入穴にコンロッドを回転自在に軸支するピストンピンが挿入されたエンジンのピストンであって、前記ピン嵌入穴のピストン中心側の開口縁に隣接する上側内周面に前記ピストンの部材よりも硬度の高い被膜が形成されたことを特徴とする。

前記被膜が、前記ピン嵌入穴の上側内周面に、ピストン中心側の開口縁を基端としてピストン外周側に向かって凸となる半円弧状に形成されてもよい。

前記被膜が、前記ピン嵌入穴の上側内周面に、ピストン中心側の開口縁を基端として穴軸方向に延びると共に、その穴軸方向の長さが前記ピン嵌入穴の軸方向長さの半分で設定されてもよい。

前記ピン嵌入穴のピストン中心側の開口縁よりも上方に位置する前記ピンボス部に凹溝が形成されてもよい。

開示の技術によれば、コスト上昇を抑制しつつ、ピストンピンの極部的な圧接による高応力を分散させて、ピストンの耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るピストンを示す模式的な縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るピストンをピストンピン軸方向から視た模式的な縦断面図である。 他の実施形態に係るピストンを示す模式的な縦断面図である。 一般的なピストンを示す模式的な縦断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンのピストンを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態のピストン２０を示す模式的な縦断面図である。ピストン２０は、シリンダブロック１０に内挿されたシリンダライナ１１内に往復移動可能に収容されている。ピストン２０のヘッド部２１外周には、周方向にリング溝２２が凹設されている。このリング溝２２には、シリンダライナ１１の内周と摺接するピストンリング２３が装着されている。

ピストン２０のスカート部２４には、互いに対向する一対のピンボス部２５が形成されている。これら一対のピンボス部２５には、ピストン中心側からピストン外周側に向かってピンボス部２５を径方向に貫通するピン嵌入穴２６がそれぞれ形成されている。ピン嵌入穴２６には、図示しないクランクシャフトに連結されたコンロッド２８の上端側を回転自在に軸支するピストンピン２７が嵌入されている。

本実施形態において、ピン嵌入穴２６の上側内周面には、ピストン２０の部材よりも硬度の高いダイヤモンドライクカーボン等で形成された被膜３０が施されている。より詳しくは、図２，３に示すように、被膜３０は、ピン嵌入穴２６の上側内周面に、ピストン中心側の開口縁２６Ａを基端としてピストン外周側の開口縁２６Ｂに向かって凸となる半楕円状に形成されている。被膜３０の基端側の幅Ｗは、ピン嵌入穴２６の内径Ｄよりも短く設定され、被膜３０の穴軸方向長さＬ１は、好ましくは、ピン嵌入穴２６の軸方向長さＬ２の略半分の長さで設定されている。すなわち、被膜３０は、ピン嵌入穴２６の上側内周面のうち、燃焼行程時に爆発力の影響で撓むピストンピン２７の上側外周面が極部的に圧接される開口縁２６Ａの近傍のみに形成されている。

以上詳述したように、本実施形態のピストン２０によれば、ピン嵌入穴２６の開口縁２６Ａに隣接する上側内周面にピストン２０の部材よりも硬度の高い被膜３０を形成したことで、燃焼行程時にピストンピン２７がピン嵌入穴２６に極部的に接触することで生じる高応力は効果的に分散されるようになる。これにより、ピン嵌入穴２６の亀裂を起因とする疲労破壊を効果的に抑止することが可能となり、ピストン２０の耐久性を確実に向上させることができる。また、被膜３０をピン嵌入穴２６の上側内周面のうち、燃焼行程時にピストンピン２７が極部的に圧接される開口縁２６Ａ近傍のみに形成したことで、ピストンの内周全体に被膜を施す従来構造に比べてコストの上昇を効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ピン嵌入穴２６の開口縁２６Ａ上方に位置するピンボス部２５の側部にピストン外周側に窪む凹溝４０を形成してもよい。こんように凹溝４０を設ければ、ピン嵌入穴２６の開口縁２６Ａ近傍に作用する高応力をより効果的に分散させることが可能となり、ピストン２０の耐久性を確実に向上することができる。

１０ シリンダブロック
１１ シリンダライナ
２０ ピストン
２１ ヘッド部
２２ リング溝
２３ ピストンリング
２４ スカート部
２５ ピンボス部
２６ ピン嵌入穴
２７ ピストンピン
２８ コンロッド
３０ 被膜

Claims (4)

1. ピストンスカート部に対向する一対のピンボス部が設けられ、前記一対のピンボス部にピン嵌入穴がピストン径方向にそれぞれ貫通形成され、前記ピン嵌入穴にコンロッドを回転自在に軸支するピストンピンが挿入されたエンジンのピストンであって、
   前記ピン嵌入穴のピストン中心側の開口縁に隣接する上側内周面に前記ピストンの部材よりも硬度の高い被膜が形成された
   ことを特徴とするエンジンのピストン。
2. 前記被膜が、前記ピン嵌入穴の上側内周面に、ピストン中心側の開口縁を基端としてピストン外周側に向かって凸となる半円弧状に形成された
   請求項１に記載のエンジンのピストン。
3. 前記被膜が、前記ピン嵌入穴の上側内周面に、ピストン中心側の開口縁を基端として穴軸方向に延びると共に、その穴軸方向の長さが前記ピン嵌入穴の軸方向長さの半分で設定された
   請求項１又は２に記載のエンジンのピストン。
4. 前記ピン嵌入穴のピストン中心側の開口縁よりも上方に位置する前記ピンボス部に凹溝が形成された
   請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンのピストン。

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