JP4174585B2 - ピストン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セカンドランドに環状溝を有する内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動内燃機関において、ピストンは２本〜４本のリング溝を外周に有しており、これらのリング溝に圧力リングとオイルリングが装着される。しかしながら、ピストンの上端から１番目の第１リング溝と２番目の第２リング溝との間のセカンドランドの圧力が、燃焼室の圧力より高くなると、セカンドランドから燃焼室への潤滑油の流れが生じ、オイル消費が増加する。これを防ぐために、セカンドランドに環状溝を形成して、セカンドランドとシリンダ内壁との間の隙間の容積を増加させることにより、セカンドランドの圧力の上昇を防ぐ技術が提案されている（特許第３１２０９１８号、特開２００１−２１４８０４参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピストンが軽量化され、ピストン全高さが短縮されると、セカンドランド長さも短くなるため、セカンドランドに形成される環状溝の軸方向幅を小さくせざるを得ない。したがって、セカンドランドとシリンダ内壁との間の隙間の容積を増すためには、環状溝の幅が狭くなる分、セカンドランドの環状溝の深さを深くしなければならない。その場合、従来技術では、セカンドランドにおける環状溝の上側の部分、すなわち、第１リング溝とセカンドランドの環状溝との間のランド部の強度が不足し、燃焼室に近いこの部分に変形等が生じるおそれがある。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その課題は、ピストンのセカンドランドにおける環状溝の上側部分の強度を増すことができるピストンを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の手段を採る。すなわち、
本発明は、上端から１番目の第１リング溝と２番目の第２リング溝との間のセカンドランドに環状溝が形成されているピストンにおいて、
前記第１リング溝と環状溝との間のランド部の下面が、ピストン外周から半径方向内側に延びる水平面と、この水平面の内端から下方に円弧状に延びる円弧面とから形成され、前記円弧面が、前記第２リング溝と前記環状溝との間のランド部における上面の内端部に形成されている円弧面よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、第１リング溝と環状溝との間のランド部が根元部で幅が広くなるため、強度が増す。そのため、ピストン全高さが短縮され、セカンドランド長さが短くなり、セカンドランドに形成される環状溝の深さを深くしても、第１リング溝と環状溝との間のランド部の強度を充分確保できるので、ピストンの短縮・軽量化に対応できる。
【０００９】
前記環状溝と第２リング溝との間のランド部における外周上端角部に三角形断面等の面取りが形成されているのが望ましい。これにより、セカンドランドとシリンダ内壁との間の隙間の容積を増すことができ、セカンドランドの圧力を低減することができる。また、セカンドランド部分の容積を増すことができるので、セカンドランドに形成する環状溝の深さを深くせずに済み、第１リング溝と環状溝との間のランド部の強度を確保できる。
【００１０】
前記第１リング溝直上のランド部から環状溝の一部又は全部を含む範囲部分が、Ｎｉ系合金めっき、セラミックス繊維強化アルミ、レーザ溶融又はアルミ陽極酸化により強化されていることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１において、１はピストン、２はシリンダで、ピストン１の外周に２本のリング溝３，４が形成されている。ピストン１の上端から１番目の第１リング溝３にはトップリング５が装着され、２番目の第２リング溝４には組合せオイルリング６が装着されている。
【００１３】
ピストン１における第１リング溝３と第２リング溝４との間のセカンドランド７には矩形断面の環状溝８が形成されている。環状溝８は、ピストン１の外周から半径方向内側に延びる水平面９と、この水平面９の内端から下方に円弧状に延びる円弧面１０と、この円弧面１０の下端から下方に延びる垂直面１１と、この垂直面１１の下端から下方に円弧状に延びる円弧面１２と、この円弧面１２の下端から半径方向外側にピストン１の外周まで延びる水平面１３とから形成されている。したがって、第１リング溝３と環状溝８との間のランド部７ａの下面は、ピストン１の外周から半径方向内側に延びる水平面９と、この水平面９の内端から下方に円弧状に延びる円弧面１０とで構成されており、この円弧面１０は、環状溝８と第２リング溝４との間のランド部７ｂにおける上面の内端部の円弧面１２より大きな曲率半径を有している。
【００１４】
図２に示されているように、環状溝８と第２リング溝４との間のランド部７ｂにおける外周上端角部には三角形断面等の面取り１４を形成するのがよい。また、図３に示されているように、第１リング溝３の上側から第１リング溝３と環状溝８との間のランド部７ａの円弧面１０の下端位置にわたる範囲部分が、Ｎｉ系合金めっき、セラミックス繊維強化アルミ、レーザ溶融又はアルミ陽極酸化によって強化されていることが好ましい。図３におけるハッチング部分が強化処理１５の範囲を示している。セラミックス繊維強化アルミは前記範囲部分に鋳包まれる。また、他の処理は第１リング溝３及び環状溝８の内部等を含んでピストン１に実施される。なお、図３に示した強化処理１５の範囲部分は一例であって、強化処理の範囲は第１リング溝３直上のランド部から環状溝８の一部又は全部を含む範囲とすればよい。
【００１５】
したがって、第１リング溝３と環状溝８との間のランド部７ａが根元部で幅が広いため、ランド部７ａの強度を充分確保できる。そのため、ピストン１の全高さが短縮され、セカンドランド７の長さが短くなり、セカンドランド７に形成される環状溝８の深さを深くしても、第１リング溝３と環状溝８との間のランド部７ａの強度を充分確保できるので、ピストン１の短縮・軽量化に対応できる。
【００１６】
また、三角形断面等の面取り１４により、セカンドランド７とシリンダ２内壁との間の隙間の容積を増すことができ、セカンドランド７の圧力を低減することができる。また、セカンドランド７部分の容積を増すことができるので、セカンドランド７に形成する環状溝８の深さをその分だけ深くせずに済み、第１リング溝３と環状溝８との間のランド部７ａの強度を確保できる。
【００２３】
上記では１気筒当たり２本リング構成の場合を示したが、３本リング構成あるいは４本リング構成の場合も上記と同様に形成される。
【００２４】
図４に３本リング構成の場合の一例を示す。ピストン１にはピストン１の外周に３本のリング溝３，４，２０が形成されている。ピストン１の上端から１番目の第１リング溝３にはトップリング５が装着され、２番目の第２リング溝４にはセカンドリング５Ａが装着され、３番目の第３リング溝２０には組合せオイルリング６が装着されている。そして、ピストン１における第１リング溝３と第２リング溝４との間のセカンドランド７に上述した矩形断面の環状溝８が形成されている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のピストンによれば、ピストンのセカンドランドにおける環状溝の上側部分の強度を増すことができ、ピストンの短縮・軽量化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 面取りを形成したピストンの縦断面図である。
【図３】 ピストンのめっき等による強化個所を示す図である。
【図４】 本発明の別の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ピストン
２ シリンダ
３ 第１リング溝
４ 第２リング溝
５ トップリング
５Ａ セカンドリング
６ 組合せオイルリング
７ セカンドランド
７ａ，７ｂ ランド部
８ 環状溝
９，１３ 水平面
１０，１２ 円弧面
１１ 垂直面
１４ 面取り
１５ Ｎｉ系合金めっき等の強化処理
２０ 第３リング溝

Claims (3)

1. 上端から１番目の第１リング溝と２番目の第２リング溝との間のセカンドランドに環状溝が形成されているピストンにおいて、
   前記第１リング溝と環状溝との間のランド部の下面が、ピストン外周から半径方向内側に延びる水平面と、この水平面の内端から下方に円弧状に延びる円弧面とから形成され、前記円弧面が、前記第２リング溝と前記環状溝との間のランド部における上面の内端部に形成されている円弧面よりも大きいことを特徴とするピストン。
2. 前記環状溝と第２リング溝との間のランド部における外周上端角部に面取りが形成されていることを特徴とする請求項１記載のピストン。
3. 前記第１リング溝直上のランド部から環状溝の一部又は全部を含む範囲部分が、Ｎｉ系合金めっき、セラミックス繊維強化アルミ、レーザ溶融又はアルミ陽極酸化により強化されていることを特徴とする請求項１又は２記載のピストン。

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