JP4861394B2

JP4861394B2 - ピストン

Info

Publication number: JP4861394B2
Application number: JP2008310453A
Authority: JP
Inventors: 謙一大森; 一之中井; 明史野村; 和也田邉; 悟伊能; 伸一我妻
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: US20100139480A1; DE102009056630B4; JP2010133341A; DE102009056630A1; US8453559B2; IT1396406B1; ITTO20090834A1

Description

本発明は、コネクティングロッドがピストンピンを介して連結されシリンダ内を往復動するピストンに関する。

一般に内燃機関におけるピストン・クランク機構では、シリンダ内を往復動するピストンのピストンヘッドの裏面に相対向するピストンピンボス部が突出し、両ピストンピンボス部の同軸のピン孔にピストンピンが嵌挿され、両端を支持された同ピストンピンの中央部にコネクティングロッドの小端部を連結する。

このように、ピストンはピストンヘッドの裏面から相対向する一対のピストンピンボス部が突出しているので、内燃機関の運転で燃焼による爆発荷重がピストン頂面に作用すると、特にピストンスカート部の短いピストンでは、一対のピストンピンボス部の下端が互いに開くようにピストンヘッドが変形しやすく、ピストンの円滑な往復動の妨げとなる。

そこで、ピストンの必要な剛性を確保するために、ピストンヘッドの裏面にリブを突出形成した例がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されたピストンは、ピストンヘッドの裏面において対向するピストンスカート部間を相対向する各々ピストンピンボス部が形成された縦リブ（第１，第２側壁）が連結し、この相対向する縦リブ間を一対の横リブ（第１，第２連結部）が連結することで、ピストンの必要な剛性を確保している。

特開２００７−３０９２７１号公報

横リブは、相対向する縦リブ間を連結する壁であるので、連結長さが短く大きい部位ではないので重量もそれ程重いものではないが、ピストンヘッドの裏面から延出していると、可及的に軽量化して慣性質量を減らそうとするピストンにとっては余計な重量負担となるので、特許文献１のピストンでは横リブの剛性確保にあまり影響しないピストンヘッドの裏面近傍に横リブ貫通口（空間部）を設けている。

また、この縦リブ間を連結する横リブの横リブ貫通口は、ピストンヘッドの裏面にオイルを万遍なく付着しやすくして、オイルによるピストンの冷却効果を向上させることに役立つものである。

この横リブの横リブ貫通口は、ピストンの裏側から見ると、ピストンヘッドの裏面に近い奥に形成され、ピストンスカート部、一対の縦リブおよび他方の横リブに囲まれているので、ピストンヘッドの裏面側から工具を差し込んで横リブ貫通口を加工形成することが困難である。
そこで、特許文献１では、ピストン鋳造時に横リブ貫通口に相当する部分に置き中子を配置して鋳造成形している。

このような置き中子を使用して鋳造する場合には、鋳造型の構成部材が多く、かつ複雑となり型費が嵩む上に、型分離時に置き中子を別途取り外す工数が発生してコストアップを招くことになる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、コスト上昇を抑えて横リブの貫通口を容易に形成することができるピストンを供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ピストンヘッド(2)の裏面に互いに対向するピストンスカート部(3,3)間を各々ピストンピンボス部(4,4)が形成された一対の相対向する縦リブ(5,5)が連結し、前記相対向する縦リブ(5,5)間を、ピストンヘッド(2)の裏面からピストンピンボス部(4,4)の中心軸線(X-X)に平行に突出して形成された一対の横リブ(6,6)が連結し、前記横リブ(6)に前記ピストンヘッド(2)の裏面近傍に横リブ貫通口(7)を設けたピストン(1)において、前記ピストンスカート部(3)の前記横リブ(6)に対向し前記横リブ貫通口(7)に臨む部分が欠損されてスカート部開口(8,38)が形成されたピストンとした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のピストンにおいて、前記スカート部開口(8)が、前記ピストンスカート部(3)を穿孔した穿孔欠損部であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のピストンにおいて、前記スカート部開口(38)が、前記ピストンスカート部(3)を先端縁から切り欠いた切欠き欠損部であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のピストンにおいて、前記スカート部開口(8,38)の開口面積が、前記横リブ貫通口(7)の開口面積よりも大きいか等しいことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のピストンにおいて、前記ピストンの鋳造時に前記スカート部開口(8,38)と前記横リブ貫通口(7)とが共通のスライド中子(10)により同時に鋳造成形されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のピストンにおいて、前記ピストンの鋳造時に前記スカート部開口(8,38)が同時に鋳造成形され、成形された前記スカート部開口(8,38)に加工刃を外側から挿入して前記横リブ(6)の所要箇所に前記横リブ貫通口(7)を切削加工することを特徴とする。

請求項１記載のピストンによれば、ピストンヘッド(2)の裏面に互いに対向するピストンスカート部(3,3)間を各々ピストンピンボス部(4,4)が形成された一対の相対向する縦リブ(5,5)が連結し、相対向する縦リブ(5,5)間を、ピストンヘッド(2)の裏面からピストンピンボス部(4,4)の中心軸線(X-X)に平行に突出して形成された一対の横リブ(6,6)が連結し、横リブ(6,6)にピストンヘッド(2)の裏面近傍に横リブ貫通口(7)を設けたピストン(1)において、ピストンスカート部(3)の横リブ(6)に対向し横リブ貫通口(7)に臨む部分が欠損されてスカート部開口(8,38)が形成されているので、該スカート部開口(8,38)を利用して共通のスライド中子がスカート部開口(8,38)とともに横リブ貫通口(7)を鋳造成形することができ、または該スカート部開口(8,38)に加工刃を挿入して横リブ貫通口(7)を切削形成することができ、いずれにしても置き中子を使用して鋳造するよりも少ない作業工数で簡単に横リブ貫通口(7)を形成することができ、ピストンの製造コストの上昇を抑えることができる。
また、ピストンスカート部(3)にスカート部開口(8,38)を有することで、ピストンを軽量化して慣性質量をより一層減らすことができる。

請求項２記載のピストンによれば、スカート部開口が、ピストンスカート部を穿孔した穿孔欠損部であるので、横リブ貫通口を形成することができる必要最小限の穿孔欠損部をピストンスカート部に穿孔すればよく、ピストンの剛性を十分に確保することができる。

請求項３記載のピストンによれば、スカート部開口が、前記ピストンスカート部を先端縁から切り欠いた切欠き欠損部であるので、切欠き欠損部を比較的大きく形成して横リブ貫通口の加工を容易にするとともに、ピストンの軽量化を促進して慣性質量を益々低減することができる。

請求項４記載のピストンによれば、スカート部開口の開口面積が、横リブ貫通口の開口面積よりも大きいか等しいので、スカート部開口を利用した横リブ貫通口の加工を容易にすることができる。

請求項５記載のピストンによれば、ピストンの鋳造時にスカート部開口(8,38)と横リブ貫通口(7)とが共通のスライド中子により同時に鋳造成形されるので、鋳造型の構成部材および作業工数を削減して製造コストの低減を図ることができる。

請求項６記載のピストンによれば、ピストンの鋳造時にスカート部開口を同時に鋳造成形し、成形されたスカート部開口に加工刃を外側から挿入して横リブの所要箇所に横リブ貫通口を切削加工するので、鋳造時の型の構成部材および作業工数をより削減し、スカート部開口を利用して横リブ貫通口を簡単に切削加工でき、加工工数を少なくして製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明に係る第１の実施の形態について図１ないし図５に基づいて説明する。
本実施の形態に係るピストン１は、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンであり、ピストンピンを介してコネクティングロッドが連結される。

ピストン１は、燃焼室側にピストン頂面を備えたピストンヘッド２と、ピストンヘッド２の外周部が裏面側に延出したピストンスカート部３と、ピストンヘッド２の裏面から突出した一対のピストンピンボス部４，４とからなり、ピストンスカート部３のピストンピンボス部４，４が相対する部分は欠損して一対のピストンスカート部３，３が相対向して対称に形成されている。

ピストンヘッド２の外周面にはリング溝２ｒが形成されている。
互いに対向するピストンピンボス部４，４には、ピストンピン（図示せず）が嵌挿される円形のピン孔４ｈ，４ｈが同軸に穿孔されている。
ピン孔４ｈ，４ｈの中心軸線Ｘ−Ｘに関して対して一対のピストンスカート部３，３は対称な位置に形成されている。

ピストンヘッド２の裏面において、互い対向するピストンスカート部３，３間を、相対向して対称に突出した一対の縦リブ５，５が連結している。
縦リブ５，５は、ピン孔４ｈ，４ｈの中心軸線Ｘ−Ｘに垂直は壁である。
この一対の縦リブ５，５は、各々中央に前記ピストンピンボス部４，４を膨出形成している。

この一対の縦リブ５，５間を、中心軸線Ｘ−Ｘに関して対称位置に形成された一対の横リブ６，６が中心軸線Ｘ−Ｘに平行に連結してピストンヘッド２の裏面から突出して形成されている。
横リブ６，６は、それぞれピストンスカート部３，３に相対向し、ピストンヘッド２の裏面から縦リブ５，５と略同じ程度突出しており、ピストンスカート部３，３ほどには突出していない。

以上のピストンヘッド２の裏面に突出形成されたピストンスカート部３，３間を連結する一対の相対向する縦リブ５，５の間を一対の横リブ６，６が連結する構造であるので、ピストン１の剛性が高く、特に内燃機関の運転で燃焼による爆発荷重がピストン頂面に作用することによるピストンヘッド２の変形に耐えることができる。

前記横リブ６，６には、ピストンヘッド２の裏面近傍に横長の横リブ貫通口７，７が穿孔形成されている。
この横リブ６，６に穿孔される横リブ貫通口７，７によりピストン１を軽量化して慣性質量を減らすことができるとともに、横リブ貫通口７，７をオイルが通過できることでピストンヘッド２の裏面にオイルを万遍なく付着しやすくして、オイルによるピストンの冷却効果を向上させることができる。

そして、本ピストン１の各ピストンスカート部３には、横リブ６に対向し横リブ貫通口７に臨む部分が穿孔されて略矩形に穿孔欠損されたスカート部開口８が形成されている。
このスカート部開口８の開口面積は、前記横リブ貫通口７より大きく、図２に示すように、ピストン１の正面視で、スカート部開口８の上部に偏った位置に横リブ貫通口７が対向していて、スカート部開口８を通して奥に横リブ貫通口７を見ることができる。

ピストンスカート部３にスカート部開口８を有することで、ピストン１を軽量化して慣性質量をより一層低減することができる。
スカート部開口８が、ピストンスカート部３を穿孔した穿孔欠損部であり、ピストンスカート部３の下端縁は連続しているので、爆発荷重がピストン頂面に作用しても、一対のピストンピンボス部４，４の下端が互いに開くような変形に対しても横リブ６，６と協働して十分な剛性を確保することができる。

以上のような構造のピストン１は、鋳造成形される。
縦リブ５，５の間を連結する横リブ６の横リブ貫通口７は、ピストンヘッド２の裏面に近い奥に形成され、外側をピストンスカート部３、両側を縦リブ５，５、内側を他方の横リブ６に囲まれているので、加工・成形が難しい場所であるが、本ピストン１はピストンスカート部３に横リブ貫通口７より開口面積が大きく正面視で対向する位置にスカート部開口８を設けるので、図４に示すように、スカート部開口８とこれより開口面積が小さい横リブ貫通口７とに共通のスライド中子10（図４に２点鎖線で示す）を配置してスカート部開口８と横リブ貫通口７とをピストン１の鋳造時に同時に鋳造成形することができる。

したがって、従来の置き中子を使用して鋳造するよりも少ない作業工数で簡単に横リブ貫通口７をスカート部開口８と同時に鋳造成形することができ、ピストン１の製造コストの上昇を抑えることができる。

また、ピストンの鋳造に際しては、ピストンスカート部３のスカート部開口８を同時に鋳造した後、図５に示すように、成形されたスカート部開口８に加工刃15（図５に２点鎖線で示す）を外側から挿入して横リブ６の所要箇所に横リブ貫通口７を切削加工することができ、鋳造時の型の構成部材および作業工数をより削減し、スカート部開口８を利用して横リブ貫通口７を簡単に切削加工でき、加工工数を少なくして製造コストの低減を図ることができる。

次に、第２の実施の形態に係るピストン31について図６ないし図９に基づいて説明する。
本ピストン31は、前記第１の実施の形態に係るピストン１とピストンスカート部33に形成されるスカート部開口38の形状が異なる以外殆ど同じ構造をしているので、同じ部分は同じ符号を用いることとする。

本ピストン31のピストンスカート部33に形成されるスカート部開口38は、ピストンスカート部33を先端縁から切り欠いた切欠き欠損部である。
スカート部開口38は、前記ピストン１の略矩形に穿孔欠損されたスカート部開口８を形成するピストンスカート部３の連続した下端縁を削除した構造である。

よって、ピストンスカート部33は、ピストンヘッド２の近傍からスカート部開口38により二股に分かれて下方に垂設されており、図７に示すように、ピストン31の正面視で、スカート部開口38の上部に偏った位置に横リブ貫通口７が対向していて、スカート部開口38を通して奥に横リブ貫通口７を見ることができる。

ピストンスカート部33により開口面積の大きいスカート部開口38を有することで、ピストン31の軽量化を促進して慣性質量を益々低減することができる。

スカート部開口38は、ピストンスカート部33を先端縁から切り欠いた切欠き欠損部であるので、ピストン31の鋳造時に中子を用いずにスカート部開口38を成形することができ、鋳造型の構成部材および作業工数を削減して鋳造コストを低減でき、こうして形成したスカート部開口38に加工刃15（図９に２点鎖線で示す）を外側から挿入して横リブ６の所要箇所に横リブ貫通口７を切削加工することができる。

スカート部開口38が切欠き欠損部であるため、加工刃15による横リブ貫通口７の切削加工作業が極めて容易である。
以上のように、ピストン31の鋳造および横リブ貫通口７の切削加工が容易に行えるので、製造コストを低減することができる。

なお、本ピストン31も前記実施の形態で図４に示したと同じように、スカート部開口38とこれより開口面積が小さい横リブ貫通口７とに共通のスライド中子を配置してスカート部開口38と横リブ貫通口７とをピストン31の鋳造時に同時に鋳造成形することもでき、少ない作業工数で簡単に横リブ貫通口７をスカート部開口38と同時に鋳造成形することができ、ピストン31の製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係るピストンの斜め下から視た斜視図である。同ピストンの正面図（図１におけるII矢視図）である。同ピストンの裏面図（図１におけるIII矢視図）である。同ピストンの断面（図３のIV−IV線断面図）である。同ピストンの同じ断面図である。別の実施の形態に係るピストンの斜め下から視た斜視図である。同ピストンの正面図（図６におけるVII矢視図）である。同ピストンの裏面図（図６におけるVIII矢視図）である。同ピストンの断面（図８のIX−IX線断面図）である。

符号の説明

１…ピストン、２…ピストンヘッド、３…ピストンスカート部、４…ピストンピンボス部、４ｈ…ピン孔、５…縦リブ、６…横リブ、７…横リブ貫通口、８…スカート部開口、
31…ピストン、33…ピストンスカート部、38…スカート部開口。

Claims

ピストンヘッド(2)の裏面に互いに対向するピストンスカート部(3,3)間を各々ピストンピンボス部(4,4)が形成された一対の相対向する縦リブ(5,5)が連結し、
前記相対向する縦リブ(5,5)間を、ピストンヘッド(2)の裏面からピストンピンボス部(4,4)の中心軸線(X-X)に平行に突出して形成された一対の横リブ(6,6)が連結し、
前記横リブ(6)に前記ピストンヘッド(2)の裏面近傍に横リブ貫通口(7)を設けたピストン(1)において、
前記ピストンスカート部(3)の前記横リブ(6)に対向し前記横リブ貫通口(7)に臨む部分が欠損されてスカート部開口(8,38)が形成されたことを特徴とするピストン。
前記スカート部開口(8)が、前記ピストンスカート部(3)を穿孔した穿孔欠損部であることを特徴とする請求項１記載のピストン。
前記スカート部開口(38)が、前記ピストンスカート部(3)を先端縁から切り欠いた切欠き欠損部であることを特徴とする請求項１記載のピストン。
前記スカート部開口(8,38)の開口面積が、前記横リブ貫通口(7)の開口面積よりも大きいか等しいことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のピストン。
前記ピストンの鋳造時に前記スカート部開口(8,38)と前記横リブ貫通口(7)とが共通のスライド中子(10)により同時に鋳造成形されることを特徴とする請求項４記載のピストン。
前記ピストンの鋳造時に前記スカート部開口(8,38)が同時に鋳造成形され、
成形された前記スカート部開口(8,38)に加工刃を外側から挿入して前記横リブ(6)の所要箇所に前記横リブ貫通口(7)を切削加工することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のピストン。