JP3198776B2 - 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、内燃機関のピストンに
関し、更に詳細にはピストンから発生するスラップ音を
効果的に抑制したピストンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のピストンとシリンダとの間に
は、ピストンの作動を円滑にするために僅かな隙間を設
けており、そのためピストンが往復運動する際にピスト
ンピンを軸に首振り運動を起こし、シリンダ壁にピスト
ンが衝突してスラップ音を発生させることは知られてい
る。

【０００３】このスラップ音は内燃機関から生じる騒音
の原因の一つとなっており、その防止策が従来から種々
提案されている。例えば実開昭５６−８５０４５号公報
には、ピストンスカートの外側に、円筒状のゴム緩衝材
を介して外環部材を装着し、外環部材が脱落しないよう
にストッパを取り付けたピストンが開示されている。こ
のピストンは、円筒状の外環部材がシリンダ壁に衝突し
た際に発生する衝撃を前記ゴム緩衝部材が緩衝し、スラ
ップ音を低減させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストンス
カートの外周に、緩衝材を介して円筒状の外環部材を嵌
装する前記公報の手段は、ピストンがシリンダ穴内で姿
勢を変える度に前記外環部材がシリンダ壁に衝突するの
でスラップ音の発生を止めることができず、騒音を若干
低減させるにすぎないという欠点がある。

【０００５】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、ピストンスカートに取り付ける外環部材
を、姿勢及び相対位置を変更可能に形成し、この外環部
材をシリンダ側に押し付けてスラップ音の発生を防止
し、しかも外環部材を組付けるために従来のピストン組
立工程の変更を殆ど必要としないピストンを提供するこ
とを目的としている。

【０００６】本発明の別の目的は、外環部材を安定して
支持させるに適した外環支持部材の取付け構造を提供を
することである。本発明の更に別の目的は、外環部材が
シリンダ内壁上を安定して摺動し、しかもピストンスカ
ートとの間を効果的に緩衝する外環部材の構造を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明のピストンの構成は、内燃機関のピストンで
あって、ピストンピンの両側、且つピストンリング溝の
下側に、それぞれピンを前記ピストンピンの配置方向に
向けて取り付け、それぞれのピンに外環支持部材を回動
自在に取り付け、この外環支持部材のそれぞれの外側横
方向に係合溝を設け、この係合溝に外環部材を遊嵌し、
ピストンスカートとシリンダ壁との間に外環部材を介在
させ、外環部材とピストンスカートとの間に介装した弾
性部材によって、外環部材とピストンスカートとの接触
を防止すると共に外環部材を外方に向けて付勢したもの
である。

【０００８】前記のとおりピストンスカートとシリンダ
内壁との間に、外環部材、外環支持部材及び弾性部材を
配置するので、これらを配置する余地を作るため、ピス
トンスカートは従来のものより細く形成する。外環支持
部材の形状には特に限定はないが、外環部材を安定して
支持できるように横長に形成することができ、弧状とし
てシリンダ穴に適合させることができる。また前記係合
溝は、安定して外環部材を支持するために長手方向に幅
広にするることが好ましい。更に係合溝は、弧状にして
シリンダ内面に適合し易くしてもよく、また直線的にし
てもい。また、係合溝は、全体を連続して形成せず必要
部分のみに設けることもできる。

【０００９】また、外環支持部材をピストン本体に軸支
する部分の構造は、ピストン本体のピストンリング溝の
下側に、前記ピンを取付ける部分を深くした溝を形成
し、前記外環支持部材本体から下方に、前記ピンを挿通
するピン穴を開ける保持部を突設させて軸支させること
ができる。外環部材は、ピストンの姿勢変化でシリンダ
壁を押圧する力を分散させるために、板体で形成し、ピ
ストンスカート側方を広く覆うことが好ましいが、本発
明はこれに限定されず、適宜変形した形状とすることが
できる。要は、外環部材がシリンダ壁に接してピストン
本体に従動し、ピストンスカートの姿勢変化を前記弾性
部材で緩衝できるようにすればよい。

【００１０】したがって外環部材の外側形状を、シリン
ダ内壁に適合する円筒面状に形成することが好ましい。
外環部材を前記係合溝に遊嵌するための係合部は、外環
部材から内側に向けて内フランジ状に折り曲げて形成す
ることができる。但し本発明はこれに限定されず、例え
ば必要部分に突起状の係合部とするなど、任意の形状に
形成することができる。前記弾性部材は、通常はゴム又
は樹脂などを使用するが、特に限定はない。例えばバネ
など他の弾性体を使用することもできる。

【００１１】

【作用】前記のようにピストンスカートに取り付けた外
環部材は、前記係合溝に、外環部材に設けた前記係合部
を遊嵌したことにより、外環支持部材に対し姿勢変更
と、係合溝方向への移動が可能となる。したがって外環
部材は、ピストンピンの横方向に、ピストンスカートに
対する姿勢変更と、ピストン本体から側方への移動とが
可能となり、しかもピストン本体に対してピストンピン
の配置方向に変位可能になる。

【００１２】外環部材は、以上のように動作し、且つ前
記弾性部材により外方へ付勢され、常時シリンダ壁に押
し付けられ、シリンダ壁面を摺動しながらシリンダ内を
往復運動するように動作する。そして、シリンダ壁に接
する外環部材とピストンスカートとの間に介装した前記
弾性部材が、ピストン頭部とシリンダ壁、及び外環部材
とピストンスカートとの衝突を緩衝し、スラップ音の発
生を防止する。

【００１３】ピストン本体に取り付けたピンに外環支持
部材及び外環部材を取り付ける前記手段は、ピストンリ
ングやコンロッドなどをピストン本体に組付ける、本来
のピストン組付け工程と別に組付けることが可能である
ので、従来のピストン組み立て工程を殆ど変更すること
なく本発明を実施することがてきる。また、外環支持部
材を取付ける部位を、ピストンリング溝の下側の前記ピ
ンを取付ける部分を深くした溝を形成し、前記外環支持
部材本体から下方に、前記ピン穴を開ける保持部を突設
する手段は、ピストンスカートを削る部分を可及的に少
なくして、しかも外環支持部材が僅かに回動すること
で、外環部材をピストンスカートから出没させることが
できる。

【００１４】また前記外環部材を、外環支持部材の下側
のピストンスカートを覆う円筒状の板体に形成し、上端
部を内側に内フランジ状に折り曲げ、前記係合溝に遊嵌
する前記手段は、簡単な構造で、ピストン本体の姿勢変
更を緩衝する動作を円滑に行わせることができる。

【００１５】

【実施例】以下添付の図面を参照して一実施例により本
発明を具体的に説明する。図１〜３に示すように本実施
例のピストンは、ピストン本体１、外環支持部材２、外
環部材３及び弾性部材４から組立てたものである。な
お、図１に示す符号５は外環支持部材２をピストン本体
１に軸支するピンである。

【００１６】ピストン本体１は、クラウン部１ａ側の周
面にピストンリング１ｂを嵌合するピストンリング溝１
ｃを設け、ピストンスカート６内のボス部（図示せず）
にコンロッド７を軸支するピストンピン８を取り付けた
もので、従来の量産型ピストンと同様の形状を基本と
し、外環支持部材２及び外環部材３を取り付ける部分の
ピストンスカート６を細く形成している。また外環部材
３は、ピストンリング１ｂの両側に配置（図２）するの
で、外環支持部材２、外環部材３、弾性部材４及びピン
５はそれぞれ２組（図１は１組のみ図示）用意した。

【００１７】本実施例の弾性部材４（本実施例では４
個）は、ピストンピン８の両側のピストンスカート６に
形成した保持穴４ａに弾性係合させて取り付けた。外環
支持部材２は、本体部分を円弧状に形成し、外側面に、
ピストンスカート６の周方向の溝２ａを形成し、本体下
側に、保持部２ｂ（２個）を突設し、これにピン５を挿
通するピン穴２ｃを開けた。なお、前記外環支持部材２
及び外環部材３の周方向長さの目安としては、ピストン
スカート６のほぼ１／３周（したがって２組でほぼ２／
３周）の長さとする。しかしながら本発明はこの数値に
限定されず、実際に則して適宜選定すればよい。

【００１８】前記外環支持部材２を軸支する保持部６ａ
は、ピストンスカート６の上部に形成した溝６ｂ内に、
外環部材３が、シリンダ穴９ａ内に収まるように取り付
け、これにピン５を挿通するピン穴６ｃを開けた。した
がって、保持部６ａに軸支した外環支持部材２は、ピン
５を軸に回動してピストンスカート６から外側に出没さ
せることができる。

【００１９】外環部材３は、例えば１mm程度の板を加工
してシリンダライナ９の内面に適合する円筒面状に形成
し、上縁を内フランジ状に折り曲げ、前記溝２ａに差し
込む係合部３ａを形成した。外環部材３を外環支持部材
２に係合させるには、前記係合部３ａを前記溝２ａに差
し込めばよい。なお、係合部３ａの厚みより溝２ａの幅
を若干大きくして、外環部材３が溝２ａ内で、ピストン
ピン８のスラスト方向に移動可能で、しかも外環支持部
材２に対しある程度屈曲可能に形成した。したがってピ
ストン本体１がシリンダ穴９ａ内で姿勢が変わったり、
偏心しても、外環部材３は、常時シリンダライナ９内壁
面に接しながら摺動することができる。なお、溝２ａ
を、円弧状でなくピストンピン８の方向に平行に形成す
ることもできる。

【００２０】次にピストン本体１、外環支持部材２、外
環部材３及び弾性部材４の組付け手順を説明する。まず
ピストン本体１とコンロッド７とをピストンピン８によ
って組付け、従来と同様にスナップリング（図示せず）
等で固定する。次いで、弾性部材４を接着剤などを用い
て保持穴４ａに固定する。次に外環支持部材２の保持部
２ｂを、ピストンスカート６の保持部６ａに装着し、ピ
ン５をピン穴２ｃ，６ｃに差し込み、外環支持部材２を
回動可能に取り付けた。

【００２１】次いで外環部材３の係合部３ａを、外環支
持部材２の前記溝２ａに差し込み、この状態でシリンダ
穴９ａに差し込む。シリンダ穴９ａ内では、外環部材３
は外環支持部材２から脱落することなく、ピストン本体
１と一体となってシリンダ穴９ａ内を摺動することがで
きる。以上の説明から理解されるように、ピストン本体
１とコンロッド７とを組付けた後に、外環部材３を取り
付けるので、従来の組み立て工程を殆ど変更する必要が
なく、コスト的に極めて有利である。

【００２２】以上のようにして組付けた本実施例のピス
トンの動作を図２，３によって説明する。まず、ピスト
ン本体１がピストンピン８を軸に首振り運動を起こした
場合の動作を説明する。図２において、ピストン本体１
が、ピストンピン８を軸に図に向かって左に回転した場
合には、ピストンスカート６は、図の右側がシリンダラ
イナ９内壁に近付き、左側は離れるように傾斜する。

【００２３】ところで前記説明のとおり、２つの外環部
材３は、それぞれ弾性部材４によって外側に付勢されて
いるので、ピン５及び係合部３ａの部分で回転・屈曲し
てして姿勢を変更し、図２に示すようにシリンダライナ
９の壁面に押し付けられる。したがってピストン本体１
が図２の反対側に回動した場合も、同様外環部材３はシ
リンダライナ９の壁面に押し付けられる。しかも、ピス
トン本体１が姿勢を変更した際に、ピストン本体１の急
激な動きが弾性部材４により緩衝され、外環部材３とピ
ストンスカート６とが衝突とが防止される。したがっ
て、ピストン本体１が姿勢を変更した場合に発生するス
ラップ音が殆ど防止される。

【００２４】また前記説明のとおり、外環部材３はピス
トンピン８のスラスト方向に移動可能である。したがっ
て図３に示すように、ピストン本体１がシリンダ穴９ａ
内で図に矢印で示す方向に変位した場合も、外環部材３
はシリンダライナ穴９に内接したままの状態を無理なく
保つことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
ピストンは、ピストンピンの両側のピストンスカートと
シリンダ内壁と間に外環部材を配置し、この外環部材を
シリンダ内壁に向けて付勢する弾性部材を取り付け、シ
リンダ内のピストン本体の姿勢及び変位に係わりなく外
環部材がシリンダ内壁に接して摺動できるように構成し
たので、前記弾性部材の緩衝作用によりピストンの姿勢
変化でピストンがシリンダ壁に衝突して発生するスラッ
プ音による騒音を低減させることができる。しかも、本
発明を実施するための従来のピストン組み立て工程を殆
ど変更する必要がないのでコスト的に極めて有利であ
る。

【００２６】また請求項２のピストンは、 外環支持部
材取付けるピンを取付ける部分を深くした溝を形成し、
前記ピンの保持部を前記外環支持部材本体の下方に向け
て突設したことにより、ピストンスカートの厚さを薄く
することを可及的に少なくして、しかも外環支持部材が
僅かに回動することで、外環部材をピストンスカートか
ら出没させる効果が得られる。

【００２７】また請求項３のピストンは、前記外環部材
を、ピストンスカートを覆う円筒状に板体で形成し、上
部に内フランジ状の係合部を形成したことにより、簡単
な構造でピストン本体の姿勢変更を緩衝する動作を円滑
に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるピストンを一部省略し
て示した分解図である。

【図２】図１をピストンをエンジンに組付けた様子を示
す要部縦断面図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【符号の説明】

１ ピストン本体 ２ 外環支持部材 ２a 溝に ２b 保持部 ２c ピン穴 ３ 外環部材 ３a 係合部 ４ 弾性部材 ４a 保持穴 ５ ピン ６ ピストンスカート ８ ピストンピン

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のピストンに設けたピストンピ
   ンの両側、且つピストンリング溝の下側に、それぞれ前
   記ピストンピンの配置方向に向けて取り付けたピンで外
   環支持部材を回動自在に支持し、この外環支持部材のそ
   れぞれの外側横方向に設けた係合溝に外環部材を遊嵌し
   て、外環部材をピストン本体から出没自在で姿勢及び相
   対位置を変更可能に取付け、ピストンスカートとシリン
   ダ壁との間に外環部材を介在させ、更に外環部材とピス
   トンスカートとの間に介装した弾性部材によって、外環
   部材とピストンスカートとの接触を防止すると共に外環
   部材を外方に向けて付勢したピストン。
2. 【請求項２】 ピストン本体のピストンリング溝の下側
   に、前記ピンを取付ける部分を深くした溝を形成し、前
   記外環支持部材本体から下方に、前記ピンを挿通するピ
   ン穴を開ける保持部を突設した請求項１のピストン。
3. 【請求項３】 前記外環部材を、板体を加工して外環支
   持部材の下側のピストンスカート側方を覆う円筒面状に
   形成し、上端部を内側に内フランジ状に折り曲げ、前記
   係合溝に遊嵌する係合部を形成した請求項１又は２のピ
   ストン。