JP2762575B2 - ピストン - Google Patents

ピストン

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JP2762575B2 JP1156378A JP15637889A JP2762575B2 JP 2762575 B2 JP2762575 B2 JP 2762575B2 JP 1156378 A JP1156378 A JP 1156378A JP 15637889 A JP15637889 A JP 15637889A JP 2762575 B2 JP2762575 B2 JP 2762575B2
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創一 原
史郎 町田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/02Bearing surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/02Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • F02F3/022Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion the pistons having an oval circumference or non-cylindrical shaped skirts, e.g. oval
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は内燃機関用ピストンに関するものである。
(従来の技術) 従来ピストンスラップを低減し、更にこれによるスカ
ート部及びリングの焼付きを防止しようとするピストン
が特公昭58-25861号公報において提案されている。これ
を第3図及び第4図により説明すると、30はピストン、
31はそのランド部、32はスカートである。ピストン30は
ランド部31の径をスカート32の下方より小径としてあ
り、またピンボス部が設けられたピン孔33の軸線側(紙
面に垂直方向)の径を、それに直角でスカート32の線C
−Cを通る長径軸線側の径より小径としてある。そして
特にランド部31の軸線B−Bをスカート32の軸線A−A
に対して、30〜60μ程度偏心させてある。即ち、ランド
部31のオーバリティの中心を、スカート部32のオーバリ
ティの中心よりもスラスト側(又は反スラスト側)にオ
フセットしたもので、スラップ時(爆発上死点後スカー
ト下部からボアに衝突する時)、ピストン30の頭部が反
スラスト側に傾くため、この時スラスト側ランド部のク
リアランスが小さくなってブローバイ減少、更にランド
部31(ピストンリングを含む)、スカート32の温度低下
により焼付きを防止できると、前記公報の明細書では述
べている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながらピストンスラップ(特に爆発上死点時)
のピストン30の姿勢変換は、ピンオフセットに大きく左
右され、ピン孔33をスラスト側にオフセットする程、ピ
ストンスカート32はスラスト側ボアに、スカート32の下
部から反スラスト側にオフセットする程、スカート32か
ら衝突し、衝突点がシリンダ34の上部へと転がるように
移動する。
しかしランド部31のオーバリティをスカート32のオー
バリティに対してスラスト側にオフセットすると、ピス
トン30が熱膨張した時にピン孔33はランド部31のスラス
トオフセット分だけシリンダ34の中心線に対して反スラ
スト側にオフセットされた効果を持ち、最終的に第4図
の如くスカート肩32a及びランド部肩31aが強く当るよう
になり、不利である。そこで反スラスト側にオフセット
された効果をキャンセルするように、ピン穴33をスラス
ト側に大きくオフセットして、スカート下部からスラス
ト側ボアに当てるようにしても、最終的にピストンは回
転してスカート上部まで当るようになり、ランド部肩31
a、スカート肩32aがシリンダ34面に強く当ることは避け
られない。更に実機運転時ランド部31の方がスカート32
よりも温度が高いため、ランド部31の方が熱膨張が大き
くなり、ランド部オフセットされた側が強く当って不利
である。従って前記従来例の明細書における焼付きを防
止できるとの記載とは逆に、焼付きが発生する欠点があ
る。
本発明は簡単な構造で、スラップ音の低減と、焼付き
の防止を図ることができるピストンを提供せんとするも
のである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) このため本発明は、内燃機関用アルミニウム製ピスト
ンにおいて、オイルリング溝からスカート肩部にかけて
の肉厚を、スラスト側がスラスト側に対して薄くなるよ
う非対称に形成し、スカート下部のインロー部高さを、
スラスト側が反スラスト側に対して小さくなるよう非対
称に形成すると共に、スラスト側インロー部高さを周方
向に均一に形成して成るものであり、またスカート下部
のインロー部は、高さはスラスト側と反スラスト側で同
一であるが、厚さをスラスト側が反スラスト側に対して
小さくなるよう非対称に形成すると共に、スラスト側イ
ンロー部厚さを周方向に均一に形成してなるもので、こ
れを課題解決のための手段とするものである。
(作用) ピストンは爆発上死点後、反スラスト側ボア壁からピ
ン孔回りに回転、移動しながらスラスト側ボア壁に姿勢
変換(衝突)する。この場合本発明では、スラスト側肩
部の肉厚を薄く形成して剛性を小さく抑えているため、
スラスト側肩部がボアに当る衝撃力は弱く、衝撃音は低
い。またスラスト側インロー部の高さ又は厚さを反スラ
スト側インロー部より小さくして、反スラスト側のイン
ロー剛性を大きくしているので、ピストンスラップによ
る衝撃力を緩和してスラップ音を低減できる。一方焼付
きに対しては、インロー部の温度は低いので、クリアラ
ンスを小さくすることができ、かつスラスト側の肩部の
剛性を肉厚を薄くして下げているので、焼付きの問題は
発生しない。
(実施例) 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第1
図及び第2図は本発明の実施例を示す。図において1は
ピストン本体で、クラウン部10とピストン下部13よりな
る。11はリングランド部で、その下部には幅廣のオイル
リング溝11′が形成されており、該オイルリング溝11′
の底部にはピストンの内部へのオイルの逃し孔12が設け
られている。13′はスカートで、下側内面にはスカート
下部の剛性を確保する反スラスト側インロー部14とスラ
スト側インロー部15が形成されているが、スラスト側イ
ンロー部15の高さh1が反スラスト側インロー部14の高さ
h2より小さくなるように非対称に形成されている。また
インロー部14の高さh2とインロー部15の高さh1は同一の
寸法とするが、インロー部15の肉厚をインロー部14の肉
厚より小さくなるように非対称に形成しても、作用効果
において差異はない。16及び17は反スラスト側及びスラ
スト側のオイルリング溝11′からスカート肩部18にかけ
ての肩部裏肉で、スラスト側の該裏肉17の肉厚が反スラ
スト側の裏肉16の肉厚より薄くなるよう非対称に形成し
てある。19は図示しないピンが挿入されるピン孔、20は
ピンボス、21はピンボスサイドカット部である。
さて、ピストンは爆発上死点後、反スラスト側ボア壁
からピン孔19回りに回転、移動しながらスラスト側ボア
壁に姿勢変換(衝突)を起こす。これが前述のピストン
スラップと称されるもので、衝突時騒音を発生する。
この騒音を防止するにはスカート13′とボアとの間の
クリアランスが小さい程よい。例えば鋳鉄シリンダとア
ルミニウム製ピストンでは熱膨張量が異なり、ピストン
の方が約2倍の膨張量があるため、高速負荷時にも焼付
きが無いように冷間時に両者のクリアランスを設定しな
ければならない。そのため冷間始動時はスラップ音が発
生し易い。
更にエンジンの高出力化に伴ってクラウン部頂面から
の受熱は増大の傾向にあり、その熱を速やかにスカート
側へ流す必要上、オイル戻し形状は図示しない一般のオ
イルスリット形状から、第1図のようにオイルの逃し孔
12を設けた形状となるため、スカート13′の熱膨張量は
前記オイルスリット形状以上となって来ている。従って
スラップ音の低減と、焼付き防止の両者を満足させるピ
ストンを得ることは益々難しくなって来ている。なお、
焼付き防止には前述の構造に対し、更に周方向での剛性
が適当に確保され、かつ急変する部位が無いことが必要
であり、第2図の断面で示す如く、ピン孔センター付近
の周方向肉厚をスラスト−反スラスト方向で最小とし、
漸次ピン孔方向に向け漸増し、かつピンボス20とR形状
で繋ぐことにより急変させないようにしてもよい。これ
によりスラスト−反スラスト方向の剛性は全体として下
り、焼付きに対しより有利となる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明した如く本発明は、肩部裏肉の肉厚を
非対称、インロー部の高さ又は肉厚を非対称に形成して
あるが、これは全てピストンスカートの内面側の形状で
あって、ピストンスカートの外周面の形状は従来のピス
トンと何ら変わるところはない。従ってスカートとボア
との間のクリアランスを前記従来例に比べて小さくする
ことができ、またインロー部の反スラスト側の剛性をス
ラスト側より大きくすることができる。
このため本発明によると、スラップ時反スラスト側の
インロー剛性によりピストンスラップによる衝撃力を緩
和してスラップ音を低減させることができる。その後ス
ラスト側肩部がボアに当るが、肩部裏肉の肉厚をスラス
ト側が反スラスト側より薄く形成してあるため剛性は小
さく、スラスト側肩部がボアに当る衝撃力は弱く、衝突
音は低下する。
一方焼付きに対しては、スカート下部のインロー部の
剛性を保つようにしても、インロー部の温度はクラウン
部に対して低いので、従来と同じようにクリアランスを
小さく保つことができ、また熱膨張量の多いピストン肩
部についても、スラスト側の肩部剛性を肉厚を薄くして
下げているので、クリアランスを従来と同程度に小さく
しても、油膜切れ等による焼付きが発生する虞れは無
く、スラップ音の低減と、焼付き防止の両方の問題を解
決できる。
以上の如く本発明の請求項1の発明は、スラスト側ス
カート部の剛性に大きく影響する部分であるスラスト側
のオイルリング溝からスカート肩部にかけた部分のみを
形状変更(肉厚減少)することによって、ピストン重量
が増加することなしにスラスト側スカート部の剛性を低
くし、ピストンスラップを抑制できるピストンを得るこ
とができる。
また本発明の請求項2の発明は、スラスト側インロー
部の剛性をインロー部の剛性をインロー部高さ或いは肉
厚を反スラスト側に比し小さく、且つ周方向に高さ或い
は肉厚を均一に形成することにより低くしているため、
スラスト方向に横方向力を受けた時、一部分で荷重を支
えることがなく、スカート部焼き付きを回避できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すピストンの正面断面図、
第2図は第1図のX〜X断面図、第3図は従来のピスト
ンの1例を示す正面図、第4図は第3図のピストンがボ
アに当った状態を示す説明図である。 図の主要部分の説明 1……ピストン本体 10……クラウン部 11……リングランド部 11′……リング溝 12……オイル逃し孔 13……ピストン下部 13′……スカート 14……反スラスト側インロー部 15……スラスト側インロー部 16……反スラスト側肩部裏肉 17……スラスト側肩部裏肉 18……スカート肩部 19……ピン孔 20……ピンボス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 影山 博 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (56)参考文献 実開 昭64−21239(JP,U) 実開 昭53−55007(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02F 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関用アルミニウム製ピストンにおい
    て、オイルリング溝からスカート肩部にかけての肉厚
    を、スラスト側が反スラスト側に対して薄くなるよう非
    対称に形成し、スカート下部のインロー部高さを、スラ
    スト側が反スラスト側に対して小さくなるよう非対称に
    形成すると共に、スラスト側インロー部高さを周方向に
    均一に形成したことを特徴とするピストン。
  2. 【請求項2】内燃機関用アルミニウム製ピストンにおい
    て、オイルリング溝からスカート肩部にかけての肉厚
    を、スラスト側が反スラスト側に対して薄くなるよう非
    対称に形成し、スカート下部のインロー部は、高さはス
    ラスト側と反スラスト側で同一であるが、厚さをスラス
    ト側が反スラスト側に対して小さくなるよう非対称に形
    成すると共に、スラスト側インロー部厚さを周方向に均
    一に形成したことを特徴とするピストン。
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