JP2816808B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に使用する内
燃機関用ピストンの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関用ピストンは、例えば実
開昭６１−８２０５３号に記載されているように、ピス
トン本体に設けられたピン孔の内径を、このピン孔の中
央部分からピストン本体の内側及び外側の両方に向かっ
て漸次大きくなるテーパー形状にして構成し、ピン孔に
嵌合するピストンピンの曲げ変形に対して、ピン孔の内
側端及び外側端の局部当たりを回避するように意図して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の内燃機関用ピストンにおいては、ピン孔が中央部分か
らピストン本体の内側及び外側の両方に向かって漸次大
きくなるテーパー形状となっているために、該ピン孔は
中央部分で内方に膨らむ形状となってしまい、ピストン
ピンをこのピン孔全長で支承することは不可能となる。
このため、ピン孔は、ピストンピンに対する受圧面積を
小さくしてしまい、実質的なピストンピン面圧を結果的
に全体として上昇させる虞がある。また、ピン孔内径の
内側と外側のテーパー角度とピストンピンが変形した場
合の形状とが最適化されていないと、反ってこの面から
もピストンピンのピン孔に対する局部当たりの原因とも
なりかねない。

【０００４】本発明は、かかる点に鑑み、ピン孔とピス
トンピンのピン孔嵌合部とを、ピストンピンの変形に対
して最適な形状にして、ピストンピンのピン孔に対する
局部当たりを防止すると共に、常にピン孔の軸受長さ全
体で荷重を受けるようにした内燃機関用ピストンを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関用ピス
トンは、第１に、ピストン本体に一対のピン孔が設けら
れ、該両ピン孔の内径を、該ピン孔の軸線方向中央部で
前記ピストン本体の上 下部側にそれぞれ膨らむように円
弧状に形成すると共に、前記ピン孔に、その内径に適合
する円弧状外径に形成したメタルブッシュを嵌め込み、
該メタルブッシュの内径部にピストンピン嵌合部を形成
し、該ピストンピン嵌合部にピストンピンの外側部が嵌
合するように構成した。

【０００６】第２に、ピストン本体に一対のピン孔が設
けられ、該両ピン孔にメタルブッシュキャップを嵌め、
該メタルブッシュキャップの内径を、前記ピン孔の軸線
方向中央部で前記ピストン本体の上下部側にそれぞれ膨
らむように円弧状に形成すると共に、前記メタルブッシ
ュキャップに、その内径に適合する円弧状外径に形成し
たメタルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの内径
部にピストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン嵌合
部にピストンピンの外側部が嵌合するように構成した。

【０００７】第３に、ピストン本体に一対のピン孔が設
けられ、該両ピン孔の一部にメタルブッシュキャップを
嵌め、該メタルブッシュキャップ及び前記両ピン孔の内
径を、前記ピン孔の軸線方向中央部で前記ピストン本体
の上下部側にそれぞれ膨らむように互いに連続した円弧
状に形成すると共に、前記メタルブッシュキャップ及び
両ピン孔に、これらの内径に適合する円弧状外径に形成
したメタルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの内
径部にピストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン嵌
合部にピストンピンの外側部が嵌合するように構成し
た。

【０００８】

【作用】ピストンピンが内燃機関の作動によって曲げモ
ーメントを受けて変形した場合、ピストンピンがピン孔
またはメタルブッシュキャップの内径内で滑動し、メタ
ルブッシュの円弧状外径とピン孔またはメタルブッシュ
キャップの円弧状内径全体でピストンピンのピン孔嵌合
部を受けることとなり、これによってピストンピンの局
部当たりを防止する。

【０００９】また、メタルブッシュの外径とピン孔また
はメタルブッシュキャップの内径とを互いに適合する円
弧状に形成して、ピストンピンの変形に対してピン孔の
最適形状を得ることができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例につき、図を用いて説
明する。

【００１１】図１は、本発明の一の実施例に係るピスト
ンの縦断面図であり、１はピストン本体を示し、このピ
ストン本体１には、その両側に一対のピン孔２，２が設
けられている。両ピン孔２，２は、その外側にそれぞれ
メタルブッシュキャップ６，６が嵌められている。そし
て、このメタルブッシュキャップ６，６の内径６ａ，６
ａとピン孔２，２の内側の内径２ａ，２ａとは、互いに
連続して中央部でピストン本体１側に膨らむ凹円弧状に
形成されている。

【００１２】また、３は、その両外側部が前記両ピン孔
２，２に嵌合して図示しないコネクチングロッドを支承
するピストンピンを示し、このピストンピン３は、中空
体で構成されており、その両外側部のピン孔嵌合部３
ａ，３ａには、メタルブッシュ５，５が嵌められてい
る。このメタルブッシュ５，５の外径５ａ，５ａは、前
記メタルブッシュキャップ６，６の内径６ａ，６ａ及び
ピン孔２の内側の内径２ａ，２ａに形成された凹円弧状
に適合する凸円弧状に形成されている。そして、メタル
ブッシュ５，５の両外端は、ピストンピン３の両端部に
加締め５ｂ，５ｂされている。

【００１３】４，４は、メタルブッシュ５，５及びメタ
ルブッシュキャップ６，６をピン孔２，２より抜け止め
するスナップリングで、このスナップリング４，４は、
ピン孔２，２の外側端に設けたリング溝に挿着されてい
る。

【００１４】また、組立て、分解が容易にできるよう
に、スナップリング４，４及びメタルブッシュキャップ
６，６でピストンピン３及びメタルブッシュ５がピスト
ン本体１に組付けられている。

【００１５】以上のように構成された本発明の実施例に
よると、内燃機関の作動時、例えば圧縮・爆発行程にお
いては、図２に示す如く、ピストンピン３は、ピストン
本体１の中心線Ｐを中心として上部に凸状に変形する
が、その両外側に嵌められたメタルブッシュ５，５の凸
円弧状の内径が、ピン孔２，２及びメタルブッシュキャ
ップ６，６の凹円弧状の内径上を回転滑動して、ピスト
ンピンの局部当たりを防ぎ、常にピン孔２，２及びメタ
ルブッシュキャップ６，６との軸受け長さ全体で荷重を
受けることとなる。

【００１６】また、図３に示す排気・吸入行程において
は、ピストンピン３は、ピストン本体１の中心線Ｐを中
心として下部に凸状に変形するが、図２と同様に、メタ
ルブッシュ５，５の凸円弧状の内径が、ピン孔２，２及
びメタルブッシュキャップ６，６の凹円弧状の内径上を
回転滑動して、ピストンピンの局部当たりを防ぎ、常に
ピン孔２，２及びメタルブッシュキャップ６，６との軸
受け長さ全体で荷重を受けることとなる。

【００１７】図４は、本発明の他の実施例を示すもの
で、ピン孔２の全長に渡ってメタルブッシュキャップ６
を嵌め、このメタルブッシュキャップ６の内径６ｃを凹
円弧状に形成し、メタルブッシュ５の凸円弧状の外径に
適合させたものである。

【００１８】なお、図４の実施例における、メタルブッ
シュ５またはメタルブッシュキャップ６はピン孔２に嵌
めやすくするために、中央から左右に分割型となってい
る。

【００１９】

【発明の効果】以上の構成にかかる内燃機関用ピストン
は、第１に、ピストン本体に一対のピン孔が設けられ、
該両ピン孔の内径を、該ピン孔の軸線方向中央部で前記
ピストン本体の上下部側にそれぞれ膨らむように円弧状
に形成すると共に、前記ピン孔に、その内径に適合する
円弧状外径に形成したメタルブッシュを嵌め込み、該メ
タルブッシュの内径部にピストンピン嵌合部を形成し、
該ピストンピン嵌合部に ピストンピンの外側部が嵌合す
るように構成し、第２に、ピストン本体に一対のピン孔
が設けられ、該両ピン孔にメタルブッシュキャップを嵌
め、該メタルブッシュキャップの内径を、前記ピン孔の
軸線方向中央部で前記ピストン本体の上下部側にそれぞ
れ膨らむように円弧状に形成すると共に、前記メタルブ
ッシュキャップに、その内径に適合する円弧状外径に形
成したメタルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの
内径部にピストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン
嵌合部にピストンピンの外側部が嵌合するように構成
し、第３に、ピストン本体に一対のピン孔が設けられ、
該両ピン孔の一部にメタルブッシュキャップを嵌め、該
メタルブッシュキャップ及び前記両ピン孔の内径を、前
記ピン孔の軸線方向中央部で前記ピストン本体の上下部
側にそれぞれ膨らむように互いに連続した円弧状に形成
すると共に、前記メタルブッシュキャップ及び両ピン孔
に、これらの内径に適合する円弧状外径に形成したメタ
ルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの内径部にピ
ストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン嵌合部にピ
ストンピンの外側部が嵌合するように構成したために、
ピストンピンが内燃機関の作動によって曲げモーメント
を受けて変形した場合、ピストンピンに嵌めたメタルブ
ッシュの外径がピン孔またはメタルブッシュキャップの
内径内で滑動し、メタルブッシュの円弧状外径とピン孔
またはメタルブッシュキャップの円弧状内径全体でピス
トンピンのピン孔嵌合部を受けることとなり、これによ
ってピストンピンの局部当たりを防止して、ピストンピ
ンとピン孔との間の油膜切れによるピンスカッフ及び応
力集中を有効に防止することができる。

【００２０】また、メタルブッシュの外径とピン孔また
はメタルブッシュキャップの内径とを互いに適合する円
弧状に形成したために、ピストンピンの変形に対してピ
ン孔の最適形状を得ることが簡単にでき、このことによ
って、ピストンピンとピン孔との面圧限界を更にアップ
して、ピストン及びピストンピンのさらなる軽量化を果
たし得る。

【００２１】また、スナップリング及びメタルブッシュ
キャップで、ピストンピン及びメタルブッシュがピスト
ン本体に組付けられており、スナップリング及びメタル
ブッシュキャップを取り外せば、ピストン本体に対し
て、ピストンピン及びメタルブッシュが分解可能となる
ことから、ピストン本体に対するピストンピン及びメタ
ルブッシュの分解、組立てが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施例に係るピストンの縦断面図
である。

【図２】内燃機関の圧縮・爆発行程におけるピストンピ
ンの変形を説明するための図１と同じピストンの縦断面
図である。

【図３】内燃機関の吸入・排気行程におけるピストンピ
ンの変形を説明するための図１と同じピストンの縦断面
図である。

【図４】本発明の他の実施例に係るピストンの縦断面図
である。

【符号の説明】

１ ピストン本体 ２ ピン孔 ２ａ，２ｃ ピン孔の内径 ３ ピストンピン ５ メタルブッシュ ５ａ メタルブッシュの外径 ６ メタルブッシュキャップ ６ａ，６ｃ メタルブッシュキャップ６の内径

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン本体に一対のピン孔が設けら
   れ、該両ピン孔の内径を、該ピン孔の軸線方向中央部で
   前記ピストン本体の上下部側にそれぞれ膨らむように円
   弧状に形成すると共に、前記ピン孔に、その内径に適合
   する円弧状外径に形成したメタルブッシュを嵌め込み、
   該メタルブッシュの内径部にピストンピン嵌合部を形成
   し、該ピストンピン嵌合部にピストンピンの外側部が嵌
   合するようにしたことを特徴とする内燃機関用ピスト
   ン。
2. 【請求項２】 ピストン本体に一対のピン孔が設けら
   れ、該両ピン孔にメタルブッシュキャップを嵌め、該メ
   タルブッシュキャップの内径を、前記ピン孔の軸線方向
   中央部で前記ピストン本体の上下部側にそれぞれ膨らむ
   ように円弧状に形成すると共に、前記メタルブッシュキ
   ャップに、その内径に適合する円弧状外径に形成したメ
   タルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの内径部に
   ピストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン嵌合部に
   ピストンピンの外側部が嵌合するようにしたことを特徴
   とする内燃機関用ピストン。
3. 【請求項３】 ピストン本体に一対のピン孔が設けら
   れ、該両ピン孔の一部にメタルブッシュキャップを嵌
   め、該メタルブッシュキャップ及び前記両ピン孔の内径
   を、前記ピン孔の軸線方向中央部で前記ピストン本体の
   上下部側にそれぞれ膨らむように互いに連続した円弧状
   に形成すると共に、前記メタルブッシュキャップ及び両
   ピン孔に、これらの内径に適合する円弧状外径に形成し
   たメタルブッシュを嵌め込み、該メタルブッシュの内径
   部にピストンピン嵌合部を形成し、該ピストンピン嵌合
   部にピストンピンの外側部が嵌合するようにしたことを
   特徴とする内燃機関用ピストン。
4. 【請求項４】 スナップリング及びメタルブッシュキャ
   ップでピストンピン及びメタルブッシュがピストン本体
   に組付けられていることを特徴とする請求項２乃至請求
   項３の内燃機関用ピストン。