JP2598518Y2 - 内燃機関のピストン - Google Patents

内燃機関のピストン

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JP2598518Y2
JP2598518Y2 JP1993069001U JP6900193U JP2598518Y2 JP 2598518 Y2 JP2598518 Y2 JP 2598518Y2 JP 1993069001 U JP1993069001 U JP 1993069001U JP 6900193 U JP6900193 U JP 6900193U JP 2598518 Y2 JP2598518 Y2 JP 2598518Y2
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pin
piston
mounting hole
pin mounting
skirt
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英雄 吉村
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株式会社ユニシアジェックス
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関のピストンの
改良に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関のピストンは、燃焼による爆発
力によってシリンダ内を往復動し、この力をコンロッド
を介してクランクシャフトに伝達するものであり、一般
に、冠部、リングランド部、スカート部、ピンボス部か
ら構成されている。
【0003】この種の内燃機関のピストンとしては、例
えば米国特許明細書第4987866号に示すものが知
られている。このピストンは、ピン取付孔とリングラン
ド部との間のスカート部外面に略直線状の凹部を設け、
この凹部によって、燃焼時に冠部周縁が受ける応力を緩
和するようになっている。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記ピ
ストンは、凹部が略直線状であるから、燃焼圧力と慣性
力とによって上下にたわむピストンピンの変形に追従で
きない。このため、ピストンピンとピンボス部との間に
過大な面圧が発生し易い。
【0005】すなわち、従来技術によるものは、ピン取
付孔の上方に凹部を設けているものの、この凹部は、オ
イルリング溝の油穴間に対応して、略直線状又は略く字
状に形成されているに過ぎない。従って、ピン取付孔周
辺のスカート部の剛性が低下せず、ピストンピンの変形
に対して追従することができない。
【0006】このため、従来のピストンでは、ピストン
ピンの変形によるピストンピン端部の外周面とピンボス
部の内周面との間の面圧を低減することができず、焼き
付きや摺動摩耗の発生を防止することができない。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本考案は、スカ
ート部の外面側に、各ピン取付孔から離間して、各ピン
取付孔の周囲に、該各取付孔の全周に亙って連続した凹
部を設けることにより、ピン取付孔の外側開口部周辺の
剛性を低下させ、ピン取付孔の形状をピストンピンに追
従して変形させることとした。すなわち、本考案に係る
内燃機関のピストンは、冠部の下側に設けられた円筒状
のスカート部と、該スカート部の内面側に対向して設け
られたピンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピス
トンピンの両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機
関のピストンにおいて、前記スカ ート部の外面側には、
各ピン取付孔から離間して、各ピン取付孔の周囲に、該
各ピン取付孔の全周に亙って連続した凹部を設けたこと
を特徴としている。
【0008】また、請求項2の構成では、冠部の下側に
設けられた円筒状のスカート部と、該スカート部の内面
側に対向して設けられたピンボス部と、該各ピンボス部
に設けられ、ピストンピンの両端を支持するピン取付孔
とを備えた内燃機関のピストンにおいて、前記スカート
部の外面側で、各ピン取付孔の周囲に、該各ピン取付孔
の全周に亙って連続した凹部を形成し、該各ピン取付孔
の外側開口部の外周側に円筒部を形成したことを特徴と
している。
【0009】さらに、請求項3の構成では、冠部の下側
に設けられた円筒状のスカート部と、該スカート部の内
面側に対向して設けられたピンボス部と、該各ピンボス
部に設けられ、ピストンピンの両端を支持するピン取付
孔とを備えた内燃機関のピストンにおいて、前記スカー
ト部の外面側で、各ピン取付孔の周囲に、全周に亙って
連続した凹部を、スカート部の肉厚寸法以下の深さ寸法
で形成したことを特徴としている。
【0010】
【作用】各ピン取付孔から離間した凹部を、該各ピン取
付孔の周囲に、該各ピン取付孔の全周に亙って連続し
て、スカート部の外面側に設けることにより、各ピン取
付孔の外側開口部周辺の剛性が低下する。従って、慣性
力により、ピストンピンの両端が上方にたわむと、この
ピストンピンの変形に応じて、凹部とピン取付孔との間
のスカート部が変形し、ピン取付孔の形状がピストンピ
ンの変形に追従して、ピストンピンとピンボス部との間
に生じる面圧が低下する。
【0011】また、請求項2の構成では、前記請求項1
と同様の作用を生じる。
【0012】さらに、請求項3の構成では、前記請求項
1と同様の作用を生じる。
【0013】
【実施例】以下、本考案の実施例を図1〜図7に基づい
て説明する。
【0014】まず、図1は、本考案の第1の実施例に係
るピストンの正面図であって、シリンダ内を往復動する
ピストン1は、シリンダヘッドとの間で燃焼室(いずれ
も図示せず)を画成する略円板状の冠部2と、後述のリ
ングランド部3及びスカート部7等から略有蓋円筒状に
構成されており、例えばアルミニウム合金等から形成さ
れている。
【0015】リングランド部3は、冠部2の下側に一体
的に設けられ、第1のリング溝4,第2のリング溝5,
第3のリング溝6が軸方向に離間して形成されている。
そして、第1のリング溝4及び第2のリング溝5にはコ
ンプレッションリングが装着され、最下段の第3のリン
グ溝6にはオイルリング(いずれも図示せず)が装着さ
れている。
【0016】スカート部7は、リングランド部3の下側
に一体的に設けられ、薄肉円筒状に形成されている。こ
のスカート部7の内面7Aには、図2の断面図に示す如
く、一対のピンボス部8,8が対向して内向きに突設さ
れ、該各ピンボス部8にはピン取付孔9が形成されてい
る。そして、各ピンボス部8は、ピン取付孔9内に挿入
されたピストンピン10の両端をスナップリング11で
固定することにより、ピストンピン10を支持してい
る。また、各ピンボス部8は、ピストンピン10の軸中
心Cがピストン1の中心線O−Oからスラスト側に寸法
dだけオフセットするようにして形成されている。
【0017】各凹部12,12は、スカート部7の外面
7Bに、各ピン取付孔9の全周を取り囲んで形成され、
スカート部7の肉厚寸法以下の深さ寸法hをもって凹設
されている。すなわち、上記各凹部12,12は、各ピ
ン取付孔9の周囲に、該各ピン取付孔9の全周に亙って
連続して形成されている。これら各凹部12は、各ピン
取付孔9の外側開口部9Aから離間して形成され、これ
により、各ピン取付孔9の外側開口部9Aの全周に亘っ
て、厚さ寸法tの円筒部13が形成されている。
【0018】なお、14はピストンピン10の軸方向中
央部に取り付けられたコンロッドである。
【0019】次に、本実施例による内燃機関のピストン
1の作用について説明する。
【0020】機関が始動して、ピストン1が上死点に達
すると、このピストン1がさらに上昇しようとする慣性
力により、ピストンピン10は、その両端が中央部より
も上側に変位して、下向きの弓なり状に変形する。
【0021】ここで、スカート部7の外面7Bには、各
ピン取付孔9の全周を取り囲むようにして凹部12が形
成され、この凹部12によって、該各ピン取付孔9の外
側開口部9A外周には、円筒部13が形成されているた
め、スカート部7の外面7Bは、外側開口部9A周辺の
剛性が部分的に低下している。従って、ピストンピン1
0が変形すると、この変形力によって円筒部13も上向
きに変形し、これにより、ピン取付孔9の形状がピスト
ンピン10の変形に追従する。
【0022】また、燃焼によってピストン1が温度上昇
し、熱膨張による熱変形が生じた場合にも、上述した慣
性力の場合と同様に、ピストンピン10が下向き弓なり
状に変形する。この場合も、ピストンピン10の変形に
応じて円筒部13が上側に変位するため、ピン取付孔9
の形状はピストンピン10の変形に追従する。
【0023】一方、冠部2が燃焼による燃焼圧を受ける
と、ピストン1が下向きに押圧されるため、ピストンピ
ン10は、上記慣性力の場合とは逆に、その両端が中央
部よりも下側に変位して、上向き弓なり状に変形する。
【0024】そして、本実施例による凹部12は、ピン
取付孔9の上側半周のみならず、下側半周も取り囲むよ
うに、すなわち、ピン取付孔9の全周に亘って形成され
ているため、円筒部13は下向きにも変位することがで
きる。従って、ピストンピン10の両端が下向きに変位
すると、この変形力によって、円筒部13も下向きに変
形し、ピン取付孔9の形状がピストンピン10の形状に
追従する。
【0025】このように、本実施例によれば、スカート
部7の外面7Bに、各ピン取付孔9の全周を取り囲むよ
うにして凹部12を形成し、該各ピン取付孔9の外側開
口部9Aの外周側に円筒部13を形成する構成としたか
ら、スカート部7の外面7Bのうち、外側開口部9Aの
上側半周付近及び下側半周付近の剛性を部分的に低下さ
せることができる。
【0026】これにより、慣性力等によって、ピストン
ピン10が下向き弓なり状に変形した場合には、各円筒
部13を上向きに変形させて、ピン取付孔9の形状をピ
ストンピン10の変形に追従させることができる。一
方、燃焼圧によって、ピストンピン10が上向き弓なり
状に変形した場合には、各円筒部13を下向きに変形さ
せることにより、ピン取付孔9の形状をピストンピン1
0の変形に追従させることができる。
【0027】この結果、ピストンピン10の両端外面と
ピン取付孔9との間に生じる面圧を大幅に低減すること
ができ、摺動抵抗を軽減して、焼き付き現象の発生を防
止することができる。
【0028】次に、本考案の第2の実施例を図3,図4
に基づいて説明する。なお、本実施例では、前記第1の
実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。
【0029】凹部21,21は、スカート部7の外面7
Bに、各ピン取付孔9の上側半周を取り囲むように、ピ
ストンピン10の軸中心Cを通る水平線Hc−Hcより
も上側に形成されている。
【0030】また、各凹部21は、各ピン取付孔9の外
側開口部9A上側(図3中のオフセットされた中心線X
−Xに沿った上側)で近接し、外側開口部9Aの左右両
側(水平線Hc−Hc方向)から離間するようにして形
成されている。さらに、図4の断面図に示す如く、各凹
部21の外側開口部9A側は、スカート部7の外面7B
からピストン1の径方向内側に向かいつつ角度θで上側
に傾斜するテーパ状に形成されている。
【0031】各凹部21によって、各ピン取付孔9の上
側半周には、半円筒部22が形成されている。この各半
円筒部22は、各ピン取付孔9の外側開口部9A上側の
肉厚tが薄く、ピストンピン10の軸中心Cを通る水
平線Hc−Hcに沿った左右方向の肉厚tが厚くなる
ように形成されていると共に、スカート部7の外面7B
から内側に向かうにつれて徐々に肉厚が厚くなるよう
に、半円錐筒状に形成されている。
【0032】このように、構成される本実施例でも、慣
性力及び熱変形によるピストンピン10の変形に対して
は、上述した第1の実施例と同様の作用効果を得ること
ができる。また、これに加えて、本実施例では、各ピン
取付孔9の外側開口部9A上側で近接し、左右方向で離
間するようにして各凹部21を形成し、半円筒部22の
肉厚を、上側(冠部2側)で薄く左右方向で厚くなるよ
うに形成したため、慣性力や熱変形によって変位量が大
きくなり易い長尺なピストンピン10にも、容易に追従
することができる。さらに、半円筒部22を、スカート
部7の外面7Bから内側に向けて徐々に肉厚が増大する
半円錐筒状に形成したため、効果的に剛性を低下させ
て、半円筒部22を弾性変形させることができる。
【0033】次に、図5,図6に基づいて、本考案の第
3の実施例を説明する。なお、本実施例では、上述した
第1の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。
【0034】本実施例による凹部31,31は、スカー
ト部7の外面7Bに、各ピン取付孔9を例えば270゜
程度の範囲に亘って取り囲むように、下向きの略C字状
に形成されている。また、各凹部31は、各ピン取付孔
9の外側開口部9A上側(図3中のオフセットされた中
心線X−Xの上側)で離間し、外側開口部9Aの左右斜
め下側に向かうにつれて徐々に近接するように形成され
ている。
【0035】各凹部31によって、各ピン取付孔9を上
向きの略D字状に取り囲む円筒部32が形成されてい
る。これら各円筒部32は、各ピン取付孔9の外側開口
部9A上側の肉厚tが厚く、ピストンピン10の軸中
心Cを通る水平線Hc−Hcに沿った左右方向の肉厚t
がそれぞれ薄くなり、さらに、その水平線Hc−Hc
を越えて各ピン取付穴9の外側開口部9A下側に向かう
につれて再び肉厚が漸増するように形成されている。こ
れにより、ピン取付孔9にブローチ溝9B,9Bが形成
されている場合に、該各ブローチ溝9B周辺の肉厚は、
ピン取付孔9上側の肉厚よりも薄くなる。
【0036】このように、構成される本実施例でも、慣
性力及び熱変形によるピストンピン10の変形に対して
は、上述した第1,第2の実施例と同様の作用効果を得
ることができる。また、これに加えて、本実施例では、
凹部31を各ピン取付孔9の上側から左右斜め下側に向
けて徐々に近接するように形成し、これにより、略D字
状の円筒部32の肉厚を、上側(冠部2側)から斜め下
側に向かうにつれて、徐々に薄くなるように形成したた
め、「つぶれ」によって変形が増大し易い薄肉なピスト
ンピン10に対する追従性をより一層向上して、面圧を
低減することができる。
【0037】なお、前記第1,第3の実施例では、円筒
部13,32の肉厚が径方向で均一となるように形成す
る場合を例示したが、本考案はこれに限らず、第2の実
施例で述べたと同様に、径方向の肉厚を徐々に変化させ
て、テーパ状に形成してもよい。代表例として第1の実
施例を挙げれば、円筒部13の肉厚を径方向で徐々に変
化させてテーパ状に形成すると、図7に示す変形例とな
る。
【0038】
【考案の効果】以上詳述した通り本考案に係る内燃機関
のピストンによれば、スカート部の外面側に、各ピン取
付孔から離間して、各ピン取付孔の周囲に、該各ピン取
付孔の全周に亙って連続した凹部を設けることによっ
て、該各ピン取付孔の上部周辺の剛性を低下させること
ができ、慣性力や熱変形によるピストンピンの変形に追
従して、ピン取付孔と凹部との間のスカート部を弾性変
形させることができる。この結果、ピストンピンの変形
時に、該ピストンピンの両端とピン取付孔との間の面圧
を低減することができ、摺動摩耗を軽減して、焼き付き
現象が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の第1の実施例に係るピストンの正面
図。
【図2】コンロッド等を取り付けた状態で示す図1中の
II−II線に沿った断面図。
【図3】本考案の第2の実施例に係るピストンの正面
図。
【図4】コンロッド等を取り付けた状態で示す図3中の
IV−IV線に沿った断面図。
【図5】本考案の第3の実施例に係るピストンの正面
図。
【図6】コンロッド等を取り付けた状態で示す図5中の
VI−VI線に沿った断面図。
【図7】本考案の変形例に係るピストンの断面図。
【符号の説明】
1…ピストン 2…冠部 3…リングランド部 7…スカート部 8…ピンボス部 9…ピン取付孔 10…ピストンピン 12,21,31…凹部 13,22,32…円筒部

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冠部の下側に設けられた円筒状のスカー
    ト部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピ
    ンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピストンピン
    の両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関のピス
    トンにおいて、前記スカート部の外面側には、各ピン取
    付孔から離間して、各ピン取付孔の周囲に、該各ピン取
    付孔の全周に亙って連続した凹部を設けたことを特徴と
    する内燃機関のピストン。
  2. 【請求項2】 冠部の下側に設けられた円筒状のスカー
    ト部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピ
    ンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピストンピン
    の両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関のピス
    トンにおいて、前記スカート部の外面側で、各ピン取付
    孔の周囲に、該各ピン取付孔の全周に亙って連続した凹
    部を形成し、該各ピン取付孔の外側開口部の外周側に円
    筒部を形成したことを特徴とする内燃機関のピストン。
  3. 【請求項3】 冠部の下側に設けられた円筒状のスカー
    ト部と、該スカート部の内面側に対向して設けられたピ
    ンボス部と、該各ピンボス部に設けられ、ピストンピン
    の両端を支持するピン取付孔とを備えた内燃機関のピス
    トンにおいて、前記スカート部の外面側で、各ピン取付
    孔の周囲に、全周に亙って連続した凹部を、スカート部
    の肉厚寸法以下の深さ寸法で形成したことを特徴とする
    内燃機関のピストン。
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