JP4278121B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン本体のピンボス部に形成したボス穴に、ピストンピンを挿通する内周のピン穴を有する環状のブシュを圧入して成る内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関用ピストンに使用される環状のブシュは、摩擦特性及び摩耗特性の良好な銅系の材料又は鉄に銅系材料をライニングした部材を使用し、外周の円形中心と内周の円形中心とを同芯にした全周均一の肉厚に形成されている。
【０００３】
ところで、特にディーゼル機関用ピストンは高出力化や低燃費化の要望から軽量化が求められており、この対策として、ピストン本体の頂面からブシュ内周のピン穴の中心までの重量がピストン本体全重量の６０〜７０％を占めている点に着目して、このピストン本体の頂面からピン穴の中心までの寸法（コンプレッションハイト）を縮小することが望ましい。
【０００４】
これには、ブシュの肉厚を薄くして、ピストン本体に形成するリング溝のうちの最下側のオイルリング溝の下面からピン穴の中心までの距離を縮小すれば良い。
【０００５】
しかし、ピストン本体はアルミ系材料から成り、銅系材料又は鉄に銅系材料をライニングした部材から成るブシュよりピストン本体の方が熱膨張率が大きいため、内燃機関の稼働でピストン本体が高温になってもボス穴に対するブシュの締まり代を確保できるようにボス穴へブシュを圧入する必要があり、このため、ピストン本体の冷却でボス穴が縮径するとブシュが強く締め付けられ、上記の如くブシュを肉薄に形成すると、ブシュが座屈し易くなる。 そして、一旦座屈すると温度が上昇してもブシュは左程拡径しなくなり、高温時にピンボス部に対するブシュの締め代を確保できなくなって、ブシュが回転し、ブシュの抜けを生ずることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑み、ブシュの簡単な改良で、ブシュの座屈を防止しつつ、コンプレッションハイトの縮小を可能とした内燃機関用ピストンを提供することを課題としている。
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明では、ピストン本体のピンボス部に形成したボス穴に、ピストンピンを挿通する内周のピン穴を有する環状のブシュを圧入して成る内燃機関用ピストンにおいて、ボス穴の中心線に対して、ピストン本体の頂部側に位置するブシュ上部の肉厚を、ピストン本体の内周側に比しピストン本体の外周側で薄くし、且つ、ピストン本体の外周側のブシュ上部以外の部分の肉厚を、ブシュ上部の肉厚より厚肉としている。
【０００８】
これによれば、ブシュ上部の肉厚がピストン本体の外周側のブシュ部分において薄くなるため、コンプレッションハイトを縮小でき、更に、ブシュ上部の肉厚がピストン本体の内周側のブシュ部分において厚くなるため、ブシュの耐座屈性も確保できる。
【０００９】
また、ボス穴の中心線がピストン本体の軸線に直交する水平面に対しピストン本体の内周側から外周側に向けて下方に傾斜するように、ボス穴を形成すると共に、ブシュをボス穴に圧入した状態でピン穴の中心線が前記水平面に平行になるように、ブシュの軸線に対しピン穴の中心線を斜交させた状態でピン穴を形成すれば、ボス穴やブシュ内外周の形状を共に円筒形として上記の如く肉厚変化を付けられ、ボス穴やブシュの加工が容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、内燃機関用ピストンを示しており、アルミ系材料から成るピストン本体１の頂部１１からスカート部１２にかけての外周に、頂部１１側から順に第１圧縮リング溝１１ａと第２圧縮リング溝１１ｂとオイルリング溝１１ｃとを形成し、また、スカート部１２に所定の直径方向に対向する１対のピンボス部２を形成し、各ピンボス部２にボス穴２１を開設して、このボス穴２１に銅系材料又は鉄に銅系部材をライニングした部材から成る環状のブシュ３を圧入し、該ブシュ３の内周のピン穴３０にピストンピン（図示せず）を挿通するようにしている。
【００１１】
ボス穴２１は、図１（Ｂ）に示す如く、その中心線がピストン本体１の軸線に直交する水平面に対し、ピストン本体１の内周側から外周側に向けて下方に所定角度θで傾斜するように、ピンボス部２に円筒形に開設されている。
【００１２】
このボス穴２１に圧入するブシュ３は、その外周をボス穴２１より若干大きな円筒形に形成し、内周に円筒形のピン穴３０を開設しているが、外周の円筒形中心線、即ち、ブシュ３の軸線に対しピン穴３０の中心線が前記所定角度θで斜交するようにピン穴３０を形成している。 そして、ピン穴３０の中心線がピストン本体１の軸線に直交する水平面に平行になるような位相でボス穴２１にブシュ３を圧入している。 尚、上記ボス穴２１に中実のブシュ素材を圧入した後、ブシュ素材に、ピン穴３０の中心線がブシュ素材の軸線に対し斜交して前記水平面に平行になるようにピン穴３０を穴明け加工しても良い。
【００１３】
上記実施形態によるブシュ３上部の肉厚は、ピストン本体１の内周側のブシュ部分３ａに比してピストン本体１の外周側のブシュ部分３ｂで薄くなり、オイルリング溝１１ｃの下面からピン穴３０の中心までの距離を縮小して、ピストン本体１の頂面１１ｄからピン穴３０の中心までの寸法（コンプレッションハイト）を縮小することができる。 更に、内周側ブシュ部分３ａの上部の肉厚が厚くなるため、ピストン本体１とブシュ３との熱膨張差によるブシュ３への強い締め付け力が作用しても、これに抗する耐座屈性を、ブシュ上部の肉厚を全長に亘って均一に薄くする物に比し向上することができる。 また、外周側ブシュ部分３ｂでは、上部以外の部分が上部より厚肉になるため、耐座屈性を更に向上できる。
【００１４】
ところで、ブシュ上部の肉厚を本実施形態の肉厚変化と同様に形成し、ブシュ下部の肉厚を耐座屈性の強化のために均一厚肉とする非円筒形にブシュ外周を形成することも可能であるが、これでは加工が面倒になる。 しかし、本実施形態によれば、ブシュ３の外周形状及びボス穴２１の形状を共に円筒形に形成できるため、ブシュ３とボス穴２１の加工は容易である。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ブシュの座屈を防止しつつ、コンプレッションハイトの縮小を可能とした内燃機関用ピストンを得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明におけるピストンの側面図、
（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線の半断面図
【符号の説明】
１ ピストン本体 １１ 頂部
２ ピンボス部 ２１ ボス穴
３ ブシュ ３０ ピン穴

Claims (2)

1. ピストン本体のピンボス部に形成したボス穴に、ピストンピンを挿通する内周のピン穴を有する環状のブシュを圧入して成る内燃機関用ピストンにおいて、
   ボス穴の中心線に対して、ピストン本体の頂部側に位置するブシュ上部の肉厚を、ピストン本体の内周側に比しピストン本体の外周側で薄くし、且つ、
   ピストン本体の外周側のブシュ上部以外の部分の肉厚を、ブシュ上部の肉厚より厚肉とする
   ことを特徴とする内燃機関用ピストン。
2. ボス穴の中心線がピストン本体の軸線に直交する水平面に対しピストン本体の内周側から外周側に向けて下方に傾斜するように、ボス穴を形成すると共に、
   ブシュをボス穴に圧入した状態でピン穴の中心線が前記水平面に平行になるように、ブシュの軸線に対しピン穴の中心線を斜交させた状態でピン穴を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。

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