JP3382845B2 - ピストン - Google Patents
ピストンInfo
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- JP3382845B2 JP3382845B2 JP10941598A JP10941598A JP3382845B2 JP 3382845 B2 JP3382845 B2 JP 3382845B2 JP 10941598 A JP10941598 A JP 10941598A JP 10941598 A JP10941598 A JP 10941598A JP 3382845 B2 JP3382845 B2 JP 3382845B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用ピストン
に関し、特にピストン外周部リング溝周辺部から肩部内
にかけて複数の冷却液導通用の縦穴が設けられた液冷式
ピストンに関する。
に関し、特にピストン外周部リング溝周辺部から肩部内
にかけて複数の冷却液導通用の縦穴が設けられた液冷式
ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は大型ディーゼル機関用ピストンヘ
ッド１の従来の１例を示す。図５において、１ｃは天板
部、３は該天板部１ｃの触火面、１ａは外周の肩部、２
はピストンリング（不図示）が嵌装されるリング溝であ
る。
ッド１の従来の１例を示す。図５において、１ｃは天板
部、３は該天板部１ｃの触火面、１ａは外周の肩部、２
はピストンリング（不図示）が嵌装されるリング溝であ
る。
【０００３】また、０３は外周下部に形成された冷却液
の出口室、１１は中央部の天板部１ｃの裏側に形成され
た中央入口室、０４は前記出口室０３から前記リング溝
２の周辺部及び肩部１ａ内に向けて複数穿設された前記
縦穴である。前記各縦穴０４と中央入口室１１との間に
は複数の横穴０８が設けられ、前記中央入口室１１内の
冷却液を該横穴０８を通して前記縦穴０４内に送出せし
めている。
の出口室、１１は中央部の天板部１ｃの裏側に形成され
た中央入口室、０４は前記出口室０３から前記リング溝
２の周辺部及び肩部１ａ内に向けて複数穿設された前記
縦穴である。前記各縦穴０４と中央入口室１１との間に
は複数の横穴０８が設けられ、前記中央入口室１１内の
冷却液を該横穴０８を通して前記縦穴０４内に送出せし
めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示すような従来
のピストンヘッドにあっては、ピストン中央部の中央入
口室１１に供給された冷却液は複数の横穴０８を通って
外周側の縦穴０４内に供給され、ピストンの往復動によ
る慣性力で縦穴０４内にて攪拌され、高温になっている
リング溝２の周辺部や肩部１ａを冷却するようになって
おり、複数の横穴０８は中央入口室１１内の冷却液を縦
穴０４に送給する供給路としての機能をなすのみで、ピ
ストンヘッド１の冷却機能は殆ど果たしていない。
のピストンヘッドにあっては、ピストン中央部の中央入
口室１１に供給された冷却液は複数の横穴０８を通って
外周側の縦穴０４内に供給され、ピストンの往復動によ
る慣性力で縦穴０４内にて攪拌され、高温になっている
リング溝２の周辺部や肩部１ａを冷却するようになって
おり、複数の横穴０８は中央入口室１１内の冷却液を縦
穴０４に送給する供給路としての機能をなすのみで、ピ
ストンヘッド１の冷却機能は殆ど果たしていない。
【０００５】また、かかる従来技術にあっては、前記横
穴０８が略水平に穿設され冷却液を縦穴０４に略水平方
向に噴出するようになっており、縦穴０４内において
は、冷却液は、前記のようにピストンの往復動による慣
性力によって縦穴０４内にて攪拌されるため、冷却液が
該縦穴０４の先端部まで確実に到達し難く、このため高
温状態にある肩部１ａの冷却効果が不充分であるという
問題点も有している。
穴０８が略水平に穿設され冷却液を縦穴０４に略水平方
向に噴出するようになっており、縦穴０４内において
は、冷却液は、前記のようにピストンの往復動による慣
性力によって縦穴０４内にて攪拌されるため、冷却液が
該縦穴０４の先端部まで確実に到達し難く、このため高
温状態にある肩部１ａの冷却効果が不充分であるという
問題点も有している。
【０００６】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ピ
ストンの肩部内及びリング溝周辺に向けて穿設された縦
穴内に、冷却液を該縦穴の先端部まで充分に到達するよ
うに供給するとともに、該縦穴への冷却液の供給路自体
に冷却作用をなさしめて冷却効果を向上させ、併せて冷
却液通路部における過大な応力の発生を防止したピスト
ンを提供することを目的とする。
ストンの肩部内及びリング溝周辺に向けて穿設された縦
穴内に、冷却液を該縦穴の先端部まで充分に到達するよ
うに供給するとともに、該縦穴への冷却液の供給路自体
に冷却作用をなさしめて冷却効果を向上させ、併せて冷
却液通路部における過大な応力の発生を防止したピスト
ンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、その第１発明として、ピストン外周部内
に、リング周辺部から肩部内に延びる縦穴を円周方向に
沿って複数穿設し、該縦穴内に冷却液を供給するように
したピストンであって、前記縦穴とピストン中央部に設
けられた入口室とを連通する複数の斜め穴を前記縦穴の
底部に指向して設け、該斜め穴は、これの前記縦穴への
開口部が、ピストンの円周方向の幅をピストン中心線方
向の幅よりも大きくした楕円形状あるいは長円形状に形
成されてなることを特徴とするピストンを提案する。
決するため、その第１発明として、ピストン外周部内
に、リング周辺部から肩部内に延びる縦穴を円周方向に
沿って複数穿設し、該縦穴内に冷却液を供給するように
したピストンであって、前記縦穴とピストン中央部に設
けられた入口室とを連通する複数の斜め穴を前記縦穴の
底部に指向して設け、該斜め穴は、これの前記縦穴への
開口部が、ピストンの円周方向の幅をピストン中心線方
向の幅よりも大きくした楕円形状あるいは長円形状に形
成されてなることを特徴とするピストンを提案する。
【０００８】かかる発明によれば、内周側の入口室と外
周側の縦穴とを連通する斜め穴が円周方向に幅広で、か
つ縦穴の底部の方へ向けて斜め上方に開口されているの
で、斜め穴から縦穴内に噴出される冷却液は円周方向に
拡がりながら縦穴の底部まで確実に到達する。これによ
り、最も高温になっている底部近傍の肩部を効果的に冷
却することができる。
周側の縦穴とを連通する斜め穴が円周方向に幅広で、か
つ縦穴の底部の方へ向けて斜め上方に開口されているの
で、斜め穴から縦穴内に噴出される冷却液は円周方向に
拡がりながら縦穴の底部まで確実に到達する。これによ
り、最も高温になっている底部近傍の肩部を効果的に冷
却することができる。
【０００９】一方、楕円状穴や長円状穴等が穿孔された
部材に引張荷重Ｆの方向が長径の方向である場合は、図
７に示すような引張荷重Ｆの方向が短径の方向である場
合に較べて応力集中係数αが大幅に小さくなる。然るに
内燃機関用ピストンに作用する応力は、触火面に作用す
るガス圧による応力つまり、ピストン中心線方向の応力
は比較的小さく、ピストンの円周方向つまりピストン中
心線に直角方向に作用する熱応力が大勢を占める。
部材に引張荷重Ｆの方向が長径の方向である場合は、図
７に示すような引張荷重Ｆの方向が短径の方向である場
合に較べて応力集中係数αが大幅に小さくなる。然るに
内燃機関用ピストンに作用する応力は、触火面に作用す
るガス圧による応力つまり、ピストン中心線方向の応力
は比較的小さく、ピストンの円周方向つまりピストン中
心線に直角方向に作用する熱応力が大勢を占める。
【００１０】そこで、かかる発明によれば、高温にな
り、高い熱応力の発生部位である縦穴と斜め穴とが交叉
する部位の応力は、該斜め穴の縦穴への開口部が、前記
熱応力の方向である円周方向に長い楕円形状あるいは長
円形状に形成されているので、前記の理由から該交叉部
近傍における円周方向の応力集中係数、つまり熱応力の
発生方向の応力集中係数が小さくなる。これにより、斜
め穴と縦穴との交叉部における熱応力が従来技術に較べ
て大幅に低減される。
り、高い熱応力の発生部位である縦穴と斜め穴とが交叉
する部位の応力は、該斜め穴の縦穴への開口部が、前記
熱応力の方向である円周方向に長い楕円形状あるいは長
円形状に形成されているので、前記の理由から該交叉部
近傍における円周方向の応力集中係数、つまり熱応力の
発生方向の応力集中係数が小さくなる。これにより、斜
め穴と縦穴との交叉部における熱応力が従来技術に較べ
て大幅に低減される。
【００１１】また第２発明は、ピストン外周部内に、リ
ング溝周辺部から肩部内に延びる縦穴を円周方向に沿っ
て複数穿設し、該縦穴内に冷却液を供給するようにした
ピストンにおいて、前記縦穴とピストン中央部に設けら
れた入口室とを連通する複数の斜め穴を前記縦穴の底部
に指向して設け、前記縦穴の途中から分岐されて前記斜
め穴の途中に直交して開口するバイパス穴を設けてな
る。
ング溝周辺部から肩部内に延びる縦穴を円周方向に沿っ
て複数穿設し、該縦穴内に冷却液を供給するようにした
ピストンにおいて、前記縦穴とピストン中央部に設けら
れた入口室とを連通する複数の斜め穴を前記縦穴の底部
に指向して設け、前記縦穴の途中から分岐されて前記斜
め穴の途中に直交して開口するバイパス穴を設けてな
る。
【００１２】かかる発明によれば、本発明に係るピスト
ンにおいては、縦穴と斜め穴と野交叉部に最大応力が発
生するが、この最大応力によって前記交叉部を起点とし
て斜め穴にクラックが発生しても、斜め穴の途中にバイ
パス穴を設けているので、該バイパス穴が斜め穴と交叉
する部位で前記クラックの伝播が阻止され、該斜め穴近
傍の破損が回避される。
ンにおいては、縦穴と斜め穴と野交叉部に最大応力が発
生するが、この最大応力によって前記交叉部を起点とし
て斜め穴にクラックが発生しても、斜め穴の途中にバイ
パス穴を設けているので、該バイパス穴が斜め穴と交叉
する部位で前記クラックの伝播が阻止され、該斜め穴近
傍の破損が回避される。
【００１３】また、バイパス穴を斜め穴と直交させてい
るので、斜め穴とバイパス穴との交叉部における応力集
中係数は最小限に抑えられ、該交叉部の応力も最小限と
なる。尚、前記斜め穴を円形断面とすれば、斜め穴の円
形断面とすれば、斜め穴の加工が、第１発明のような楕
円状穴や長円形状穴に較べてきわめて簡単にでき、ピス
トンの加工工数が低減される。また、縦穴下部の冷却液
がバイパス穴から斜め穴に送出されることにより、該バ
イパス穴を通る冷却媒体の循環路が形成でき、冷却効果
が向上する。
るので、斜め穴とバイパス穴との交叉部における応力集
中係数は最小限に抑えられ、該交叉部の応力も最小限と
なる。尚、前記斜め穴を円形断面とすれば、斜め穴の円
形断面とすれば、斜め穴の加工が、第１発明のような楕
円状穴や長円形状穴に較べてきわめて簡単にでき、ピス
トンの加工工数が低減される。また、縦穴下部の冷却液
がバイパス穴から斜め穴に送出されることにより、該バ
イパス穴を通る冷却媒体の循環路が形成でき、冷却効果
が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【００１５】図１は本発明の実施形態に係るピストンヘ
ッド１の縦断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）、図２は該
ピストンヘッドの底面図である。また図３は上記実施形
態における縦穴及び斜め穴近傍の切断図で、（Ａ）は縦
断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）
は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）にお
けるＤ−Ｄ線断面図である。
ッド１の縦断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）、図２は該
ピストンヘッドの底面図である。また図３は上記実施形
態における縦穴及び斜め穴近傍の切断図で、（Ａ）は縦
断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図、（Ｃ）
は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）にお
けるＤ−Ｄ線断面図である。
【００１６】図１〜図３において、１ｃは天板部、３は
該天板部１ｃの触火面、１ａは外周の肩部、２はピスト
ンリング（不図示）が嵌装されるリング溝である。１１
はピストン中央部の天板部１ｃの裏側に形成された中央
入口室、１２はピストン外周下部に形成された冷却液の
出口室である。以上の構成は図５に示す従来技術と同様
である。
該天板部１ｃの触火面、１ａは外周の肩部、２はピスト
ンリング（不図示）が嵌装されるリング溝である。１１
はピストン中央部の天板部１ｃの裏側に形成された中央
入口室、１２はピストン外周下部に形成された冷却液の
出口室である。以上の構成は図５に示す従来技術と同様
である。
【００１７】４は前記出口室１２から前記リング溝２の
周辺部及び肩部１ａ内に向けて円周方向に等間隔に複数
穿設された縦穴である。５は斜め穴で、前記中央入口室
１１から前記各縦穴４内へ連通するように、該縦穴４と
同数穿設されている。該斜め穴５は、前記中央入口室１
１から斜め上方に延び、その向きが前記縦穴４の底部近
傍へ指向されている。
周辺部及び肩部１ａ内に向けて円周方向に等間隔に複数
穿設された縦穴である。５は斜め穴で、前記中央入口室
１１から前記各縦穴４内へ連通するように、該縦穴４と
同数穿設されている。該斜め穴５は、前記中央入口室１
１から斜め上方に延び、その向きが前記縦穴４の底部近
傍へ指向されている。
【００１８】また前記斜め穴５は図３（Ｂ）、（Ｃ）に
示すようにこれの前記縦穴４への開口部１３の形状がピ
ストン中心線１００と直角方向な方向つまり円周方向に
おける幅Ｓがピストン中心線方向の幅ｈよりも大きい楕
円形状あるいは長円形状に形成されている。従って、図
３（Ｂ）に示すように、斜め穴５の断面形状も楕円形状
あるいは長円形状となる。そして、図３（Ｃ）に示すよ
うに、前記斜め穴５の開口部１３の幅Ｓは前記縦穴４の
内径Ｄよりも小さく形成されている。
示すようにこれの前記縦穴４への開口部１３の形状がピ
ストン中心線１００と直角方向な方向つまり円周方向に
おける幅Ｓがピストン中心線方向の幅ｈよりも大きい楕
円形状あるいは長円形状に形成されている。従って、図
３（Ｂ）に示すように、斜め穴５の断面形状も楕円形状
あるいは長円形状となる。そして、図３（Ｃ）に示すよ
うに、前記斜め穴５の開口部１３の幅Ｓは前記縦穴４の
内径Ｄよりも小さく形成されている。
【００１９】かかる構成からなるピストンヘッド１を備
えた内燃機関の運転時において、中央入口室１１内の冷
却液は各斜め穴５から縦穴４内に噴出される。かかる冷
却液の噴出時において、斜め穴５が円周方向の幅Ｓが大
きい幅広で、かつ縦穴４の底部へ向けて斜め上方に穿設
されているので、斜め穴５から縦穴４内に噴出される冷
却液は円周方向に拡がりながら縦穴４の底部まで確実に
到達する。これにより高温となっている前記底部近傍の
肩部１ａが充分に冷却される。
えた内燃機関の運転時において、中央入口室１１内の冷
却液は各斜め穴５から縦穴４内に噴出される。かかる冷
却液の噴出時において、斜め穴５が円周方向の幅Ｓが大
きい幅広で、かつ縦穴４の底部へ向けて斜め上方に穿設
されているので、斜め穴５から縦穴４内に噴出される冷
却液は円周方向に拡がりながら縦穴４の底部まで確実に
到達する。これにより高温となっている前記底部近傍の
肩部１ａが充分に冷却される。
【００２０】また、前記斜め穴５が楕円形状あるいは長
円形状に形成されているので、冷却液が該斜め穴５を通
過時に該斜め穴５の周囲が効果的に冷却される。
円形状に形成されているので、冷却液が該斜め穴５を通
過時に該斜め穴５の周囲が効果的に冷却される。
【００２１】ここで、図６及び図７は長円穴を有する部
材に引張荷重Ｆを加えたときの応力集中係数αの変化を
示す線図（公知文献により引用したる線図）で、図６は
長円穴の長径２ａ方向に引張荷重Ｆを加えた場合、図７
は短径２ｂ方向に引張荷重Ｆを加えた場合を夫々示す。
図６〜図７に明らかなように、長径２ａ方向に引張荷重
Ｆを加えた場合（図６）の方が、短径２ｂ方向に引張荷
重Ｆを加えた場合（図６）の方が、短径２ｂ方向に引張
荷重Ｆを加えた場合（図７）に較べて、応力集中係数α
は大幅に小さくなる。
材に引張荷重Ｆを加えたときの応力集中係数αの変化を
示す線図（公知文献により引用したる線図）で、図６は
長円穴の長径２ａ方向に引張荷重Ｆを加えた場合、図７
は短径２ｂ方向に引張荷重Ｆを加えた場合を夫々示す。
図６〜図７に明らかなように、長径２ａ方向に引張荷重
Ｆを加えた場合（図６）の方が、短径２ｂ方向に引張荷
重Ｆを加えた場合（図６）の方が、短径２ｂ方向に引張
荷重Ｆを加えた場合（図７）に較べて、応力集中係数α
は大幅に小さくなる。
【００２２】然るに本発明の実施形態に係るピストンに
おいては、ピストンヘッド１に働く応力は、触火面３に
作用するガス圧による応力は比較的小さく、ピストンの
円周方向、つまりピストン中心線１００に直角方向に作
用する熱応力ａ（以下熱応力と称する）が大勢をしめ
る。
おいては、ピストンヘッド１に働く応力は、触火面３に
作用するガス圧による応力は比較的小さく、ピストンの
円周方向、つまりピストン中心線１００に直角方向に作
用する熱応力ａ（以下熱応力と称する）が大勢をしめ
る。
【００２３】そこで、図１〜図３に示す実施形態におい
ては、高温となって高い熱応力が発生する部位である縦
穴４と斜め穴５との交叉する部位における斜め穴５の開
口部１３の形状を、上記のように熱応力が作用する方向
である円周方向つまりピストン中心線１００に直角方向
の幅Ｓがピストン中心線１００方向の幅ｈよりも大きい
楕円形状あるいは長円形状としているので、該開口部１
３の応力集中係数α0（α0 ＝（縦穴４の応力集中係
数）×（斜め穴５の応力集中係数））が図６に示すもの
と同様に、従来技術に係る円形の開口部や図７のような
ピストン中心線１００方向に幅広の長円状の開口部に較
べて大幅に減少する。これによって、前記開口部１３近
傍における熱応力が従来技術に較べて大幅に低減され
る。
ては、高温となって高い熱応力が発生する部位である縦
穴４と斜め穴５との交叉する部位における斜め穴５の開
口部１３の形状を、上記のように熱応力が作用する方向
である円周方向つまりピストン中心線１００に直角方向
の幅Ｓがピストン中心線１００方向の幅ｈよりも大きい
楕円形状あるいは長円形状としているので、該開口部１
３の応力集中係数α0（α0 ＝（縦穴４の応力集中係
数）×（斜め穴５の応力集中係数））が図６に示すもの
と同様に、従来技術に係る円形の開口部や図７のような
ピストン中心線１００方向に幅広の長円状の開口部に較
べて大幅に減少する。これによって、前記開口部１３近
傍における熱応力が従来技術に較べて大幅に低減され
る。
【００２４】図４は本発明の第２実施形態に係るピスト
ンヘッドを示し、（Ａ）は縦穴及び斜め穴近傍の要部切
断図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ矢視図、（Ｃ）は
（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけ
るＡ−Ａ線断面図である。
ンヘッドを示し、（Ａ）は縦穴及び斜め穴近傍の要部切
断図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ矢視図、（Ｃ）は
（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけ
るＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】この実施形態においては、中央入口室１１
（図１参照）と複数の縦穴４とを連通する複数の斜め穴
５を円形断面の穴とし、該各斜め穴５の途中と前記各縦
穴４の下部とを連通する複数のバイパス穴９を前記斜め
穴５と直交するように設けている。
（図１参照）と複数の縦穴４とを連通する複数の斜め穴
５を円形断面の穴とし、該各斜め穴５の途中と前記各縦
穴４の下部とを連通する複数のバイパス穴９を前記斜め
穴５と直交するように設けている。
【００２６】そして前記斜め穴５は、前記縦穴４の内径
よりも小径で、前記第１実施形態と同じく前記縦穴４の
底部近傍へ向けて穿設される。また、前記バイパス穴９
は前記斜め穴５よりも小径の円形穴で、前記縦穴４の下
部の抉り部４ａから斜め穴５へ向けて穿設されている。
よりも小径で、前記第１実施形態と同じく前記縦穴４の
底部近傍へ向けて穿設される。また、前記バイパス穴９
は前記斜め穴５よりも小径の円形穴で、前記縦穴４の下
部の抉り部４ａから斜め穴５へ向けて穿設されている。
【００２７】かかる実施形態によれば、斜め穴５を円形
穴としているので、縦穴４と斜め穴５との交叉部である
開口部２０の形状がピストン中心線１００方向が幅広の
楕円形状あるいは長円形状となって応力集中係数が前記
第１実施形態よりも大きくなり、該開口部２０近傍にお
ける熱応力も前記第１実施形態よりも大きくなる。
穴としているので、縦穴４と斜め穴５との交叉部である
開口部２０の形状がピストン中心線１００方向が幅広の
楕円形状あるいは長円形状となって応力集中係数が前記
第１実施形態よりも大きくなり、該開口部２０近傍にお
ける熱応力も前記第１実施形態よりも大きくなる。
【００２８】そして、かかる大きな熱応力によって、前
記開口部２０近傍を起点としてクラック２１が発生して
も、前記斜め穴５の途中にバイパス穴９を交叉させてい
るので、該交叉部において前記クラック２１の伝播が阻
止され、かかるクラック２１を起点とするピストンヘッ
ド１の破損が回避される。
記開口部２０近傍を起点としてクラック２１が発生して
も、前記斜め穴５の途中にバイパス穴９を交叉させてい
るので、該交叉部において前記クラック２１の伝播が阻
止され、かかるクラック２１を起点とするピストンヘッ
ド１の破損が回避される。
【００２９】また図８は、２つの穴を交叉させた場合の
交叉角θと応力集中係数αの関係を示す線図（公知文献
による）であるが、この図から明らかなように２つの穴
が直交するθ＝０°の場合が応力集中係数αは最小とな
る。然るにかかる第２実施形態においては、バイパス穴
９は斜め穴５と直交しているので、この交叉部の応力集
中係数αは最小限となり、該交叉部における応力を最小
に維持される。
交叉角θと応力集中係数αの関係を示す線図（公知文献
による）であるが、この図から明らかなように２つの穴
が直交するθ＝０°の場合が応力集中係数αは最小とな
る。然るにかかる第２実施形態においては、バイパス穴
９は斜め穴５と直交しているので、この交叉部の応力集
中係数αは最小限となり、該交叉部における応力を最小
に維持される。
【００３０】また、前記斜め穴５は円形穴であるので、
該斜め穴５の加工が前記第１実施形態のような楕円状穴
や長円形状穴に較べてきわめて簡単となる。
該斜め穴５の加工が前記第１実施形態のような楕円状穴
や長円形状穴に較べてきわめて簡単となる。
【００３１】さらに、ピストンヘッド１の冷却液の一部
がバイパス穴９から斜め穴５へ戻されることにより、該
バイパス穴９を通る冷却液循環路が形成できるので、ピ
ストンヘッド１の冷却効果が向上する。
がバイパス穴９から斜め穴５へ戻されることにより、該
バイパス穴９を通る冷却液循環路が形成できるので、ピ
ストンヘッド１の冷却効果が向上する。
【００３２】
【発明の効果】以上記載のごとく請求項１の発明によれ
ば、肩部に向けて穿孔されている縦穴に冷却液を供給す
る斜め穴が円周方向に幅広に、かつ前記縦穴の底部へ向
けて開口されているので、斜め穴からの冷却液は円周方
向に拡がりながら縦穴の底部まで確実に到達する。
ば、肩部に向けて穿孔されている縦穴に冷却液を供給す
る斜め穴が円周方向に幅広に、かつ前記縦穴の底部へ向
けて開口されているので、斜め穴からの冷却液は円周方
向に拡がりながら縦穴の底部まで確実に到達する。
【００３３】これにより、最も高温となっている肩部近
傍を効果的に冷却することができるとともに、斜め穴を
高速で通流する冷却液により斜め穴近傍も充分に冷却す
ることができ、ピストンの冷却効果が向上する。
傍を効果的に冷却することができるとともに、斜め穴を
高速で通流する冷却液により斜め穴近傍も充分に冷却す
ることができ、ピストンの冷却効果が向上する。
【００３４】また、斜め穴が円周方向（ピストン中心線
に直角方向）において長径の楕円形状あるいは長円形状
に形成されているので、主として内周方向に作用する熱
応力に対する応力集中係数が従来の円形穴に較べて大幅
に低減され、かかる応力集中の緩和により斜め穴と縦穴
との交叉部近傍の応力が低減され、ピストンの強度が向
上する。
に直角方向）において長径の楕円形状あるいは長円形状
に形成されているので、主として内周方向に作用する熱
応力に対する応力集中係数が従来の円形穴に較べて大幅
に低減され、かかる応力集中の緩和により斜め穴と縦穴
との交叉部近傍の応力が低減され、ピストンの強度が向
上する。
【００３５】従って、かかる発明によれば円周方向に幅
広の斜め穴と縦穴とを組合わせることにより、縦穴と斜
め穴との交叉部における応力を最小限に保持して肩部近
傍の冷却効果を向上させることができる。
広の斜め穴と縦穴とを組合わせることにより、縦穴と斜
め穴との交叉部における応力を最小限に保持して肩部近
傍の冷却効果を向上させることができる。
【００３６】また第２発明によれば、斜め穴の途中でこ
れと直交するバイパス穴を設けたことにより、斜め穴と
縦穴との交叉部を起点としてクラックが発生しても、該
バイパス穴との交叉部で開放されてその伝播が阻止され
る。これにより、該斜め穴近傍を起点とするピストンの
破損を防止することができる。
れと直交するバイパス穴を設けたことにより、斜め穴と
縦穴との交叉部を起点としてクラックが発生しても、該
バイパス穴との交叉部で開放されてその伝播が阻止され
る。これにより、該斜め穴近傍を起点とするピストンの
破損を防止することができる。
【００３７】また、バイパス穴を斜め穴と直交させてい
るので、双方の交叉部における応力集中係数を最小限に
抑えることができ、該交叉部近傍における応力を低減で
きる。
るので、双方の交叉部における応力集中係数を最小限に
抑えることができ、該交叉部近傍における応力を低減で
きる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るピストンヘッドの
縦断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）である。
縦断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）である。
【図２】上記ピストンヘッドの底面図である。
【図３】上記ピストンヘッドの縦穴及び斜め穴近傍の切
断図である。
断図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるピストンヘッド
の縦穴及び斜め穴近傍の切断図（図３対応図）である。
の縦穴及び斜め穴近傍の切断図（図３対応図）である。
【図５】従来技術に係るピストンヘッドの縦断面図であ
る。
る。
【図６】長円形穴の応力集中係数を示す線図（その１）
である。
である。
【図７】長円形穴の応力集中係数を示す線図（その２）
である。
である。
【図８】２つの交叉穴の応力集中係数を示す線図であ
る。
る。
１ ピストンヘッド
１ａ 肩部
１ｃ 天板部
２ リング溝
３ 触火面
４ 縦穴
５ 斜め穴
１１ 中央入口室
１２ 出口室
１３ 開口部
２０ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−272453（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−175256（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−346783（ＪＰ，Ａ)
特表2000−503093（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02F 3/22
F01P 3/08
F16J 1/09
F02F 3/16
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストン外周部内に、リング溝周辺部か
ら肩部内に延びる縦穴を円周方向に沿って複数穿設し、
該縦穴内に冷却液を供給するようにしたピストンにおい
て、 前記縦穴とピストン中央部に設けられた入口室とを連通
する複数の斜め穴を前記縦穴の底部に指向して設け、 該斜め穴は、これの前記縦穴への開口部が、ピストンの
円周方向の幅をピストン中心線方向の幅よりも大きくし
た楕円形状あるいは長円形状に形成されてなることを特
徴とするピストン。 - 【請求項２】 ピストン外周部内に、リング溝周辺部か
ら肩部内に延びる縦穴を円周方向に沿って複数穿設し、
該縦穴内に冷却液を供給するようにしたピストンにおい
て、 前記縦穴とピストン中央部に設けれられた入口室とを連
通する複数の斜め穴を前記縦穴の底部に指向して設け、 前記縦穴の途中から分岐されて前記斜め穴の途中に直交
して開口するバイパス穴を設けてなることを特徴とする
ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10941598A JP3382845B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10941598A JP3382845B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11303675A JPH11303675A (ja) | 1999-11-02 |
| JP3382845B2 true JP3382845B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=14509680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10941598A Expired - Fee Related JP3382845B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382845B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10259098A1 (de) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens |
| DE102005048981B4 (de) | 2005-10-13 | 2010-04-29 | Man B & W Diesel A/S | Kolben für einen Kreuzkopfmotor |
| MD4134C1 (ro) * | 2010-02-15 | 2012-05-31 | Ион РАССОХИН | Piston al motorului cu ardere internă |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10941598A patent/JP3382845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11303675A (ja) | 1999-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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