JP6869155B2 - 内燃機関のピストン - Google Patents
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Description
まず、構成を説明する。本実施形態の内燃機関(エンジン)は、4ストローク・ガソリンエンジンであり、自動車等の車両の駆動力源として用いられる。エンジンのピストン1は、円筒状のシリンダの内部に、往復移動可能に収容される。図1に示すように、ピストン1は、ピストンピン90を介してコンロッド91の小端部に連結される。コンロッド91の大端部はクランクシャフトに連結される。ピストン1は、アルミニウム合金を材料として鋳造される。なお、ピストン1の主材料は鉄等でもよい。ピストン1は、有底筒状であり、ピストンヘッド部2、スカート部31,32、及び側壁部41,42を一体に有する。
第1側壁部41はピンボス部51及びエプロン部61,63を有する。第2側壁部42はピンボス部52及びエプロン部62,64を有する。
第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。図9に示すように、スカート部31の周方向両端は、中間部313を挟んで第1軸線方向両側で、基準面74から遠ざかる方向に凸の曲線状である。スカート部32も同様の形状である。
第2実施形態と相違する点のみ説明する。図13に示すように、スカート部31の周方向両端は、中間部313よりも第1軸線方向一方側(ピストンヘッド部2の側)では、基準面74に近づく方向に凸の曲線状である。スカート部32も同様の形状である。
第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。図15に示すように、エプロン部61はリブ部616を有する。断面601において、リブ部616は、第2軸線方向の厚さがエプロン部61における他の部位より大きい部分である。リブ部616は、エプロン部61の内周面611に対し、基準面74の側に突出する。リブ部616は、第3軸線方向に延び、一端がピンボス部51に接続し、他端がスカート部31に接続する。リブ部616は、中間部613よりも第1軸線方向他方側(ピストンヘッド部2の反対側)にあり、第1軸線方向で中間部613及びその近傍にはない。リブ部616の内周面611は、基準面74に対し、リブ部616の外周面610と同じ方向に傾斜している。具体的には、リブ部616と上記他の部位との接続部(移行部)617を除き、リブ部616の内周面611と外周面610は互いに略平行である。エプロン部62〜64も同様の形状である。他の構成は第1実施形態と同じである。
以上、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明したが、本発明の具体的な構成は、実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、エンジンの形式は任意である。エンジンは、4ストロークエンジンに限らず2ストロークエンジンであってもよい。ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。燃料の供給方式は、シリンダ(燃焼室)内に直接噴射する筒内直噴式でもよいし、吸気ポートに噴射するポート噴射式でもよい。車両に限らず船舶等に搭載されるエンジンであってもよい。ピストンの形状は任意である。例えば、いわゆるスラップ騒音を抑制する等のため、第3軸線方向で、第2軸線が、第1軸線に対しスラスト側に若干寄っていてもよい。また、ピストン冠面にバルブとの干渉を抑制するための凹部等があってもよい。
以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想(又は技術的解決策。以下同じ。)について、以下に記載する。
(1) 本技術的思想の内燃機関のピストンは、その1つの態様において、
ピストンヘッド部であって、環状のピストンリング溝を有するピストンヘッド部と、
前記ピストンヘッド部に接続する一対のピストンスカート部である第1スカート部および第2スカート部と、
第1側壁部であって、
第1ピンボス部を有し、前記第1ピンボス部には、ピストンピンが挿入される第1ピストンピン孔があり、
前記ピストンリング溝の全周を通る前記ピストンヘッド部の断面と直交する軸線であって前記断面の中心を通る軸線を第1軸線とし、
前記ピストンピンの長手方向と平行な軸線であって前記ピストンピンの長手方向と直交する前記ピストンピンの断面の中心を通る軸線を第2軸線としたとき、
前記第1側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第1側壁部の断面である第1側壁断面において、前記第1軸線を通り前記第2軸線に直交する平面である基準面と前記第1側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1側壁部の中間部である第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する
第1側壁部と、
第2側壁部であって、
前記第2軸線の方向において前記第1ピンボス部と対向する第2ピンボス部を有し、前記第2ピンボス部には、前記ピストンピンが挿入される第2ピストンピン孔があり、
前記第2側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第2側壁部の断面である第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2側壁部の中間部である第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する
第2側壁部とを有する。
(2) より好ましい態様では、前記態様において、
前記第1中間部および前記第2中間部は、前記第1軸線の方向において、前記第1ピストンピン孔および前記第2ピストンピン孔とオーバーラップする。
(3) 別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1スカート部は、前記第1軸線の周り方向における幅が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少し、
前記第2スカート部は、前記第1軸線の周り方向における幅が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する。
(4) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記ピストンヘッド部は、前記第1軸線と直交する方向に広がる板状部と、前記第1軸線の方向に延びる筒状部であって、前記筒状部の外周面に前記ピストンリング溝がある前記筒状部とを有し、
前記第1軸線の方向において前記筒状部とオーバーラップし前記板状部とオーバーラップしない領域に、第1の空間部および第2の空間部があり、
前記第1の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第1側壁部との間にあり、
前記第2の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第2側壁部との間にある。
(5) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1中間部は、前記第1軸線の方向における前記第1側壁部の中央の点よりも前記ピストンヘッド部の反対側にあり、
前記第2中間部は、前記第1軸線の方向における前記第2側壁部の中央の点よりも前記ピストンヘッド部の反対側にある。
(6) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記基準面から遠ざかる方向に凸となる円弧形状を有し、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の側の曲率半径が、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の反対側の曲率半径よりも大きく、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記基準面から遠ざかる方向に凸となる円弧形状を有し、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の側の曲率半径が、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の反対側の曲率半径よりも大きい。
(7) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記基準面に対し傾斜しており、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の側における前記傾斜の角度が、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の反対側における前記傾斜の角度よりも大きく、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記基準面に対し傾斜しており、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の側における前記傾斜の角度が、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の反対側における前記傾斜の角度よりも大きい。
(8) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、第1の曲率半径を有する第1円弧形状部を備え、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、第2の曲率半径を有する第2円弧形状部を備える。
(9) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記第1の曲率半径とは異なる曲率半径である第3の曲率半径を有する第3円弧形状部を備え、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記第2の曲率半径とは異なる曲率半径である第4の曲率半径を有する第4円弧形状部を備える。
(10) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁部は第1リブ部を有し、前記第1リブ部は、前記第1側壁断面において、前記第2軸線の方向の厚さが他より大きい部分であって、前記第1中間部よりも前記ピストンヘッド部の反対側にあり、
前記第2側壁部は第2リブ部を有し、前記第2リブ部は、前記第2側壁断面において、前記第2軸線の方向の厚さが他より大きい部分であって、前記第2中間部よりも前記ピストンヘッド部の反対側にある。
(11) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1リブ部の内周面が、前記基準面に対し、前記第1リブ部の外周面と同じ方向に傾斜しており、
前記第2側壁断面において、前記第2リブ部の内周面が、前記基準面に対し、前記第2リブ部の外周面と同じ方向に傾斜している。
(12) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記第1側壁断面において、前記基準面と前記第1側壁部の内周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少し、
前記第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の内周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する。
2 ピストンヘッド部
20 冠部(板状部)
21 ランド部(筒状部)
211〜213 ピストンリング溝
31 第1スカート部
32 第2スカート部
51 第1ピンボス部(第1側壁部)
510 第1ピストンピン孔
52 第2ピンボス部(第2側壁部)
601 断面(第1側壁断面)
61 第1エプロン部(第1側壁部)
610 外周面
611 内周面
613 中間部(第1中間部)
614 上側円弧形状部(第1円弧形状部)
615 下側円弧形状部(第3円弧形状部)
616 リブ部(第1リブ部)
62 第2エプロン部(第2側壁部)
63 第3エプロン部(第1側壁部)
64 第4エプロン部(第2側壁部)
90 ピストンピン
71 第1軸線
72 第2軸線
74 第1基準面
81 空間部(第1空間部)
Claims (10)
- 内燃機関のピストンであって、
ピストンヘッド部であって、環状のピストンリング溝を有するピストンヘッド部と、
前記ピストンヘッド部に接続する一対のピストンスカート部である第1スカート部および第2スカート部と、
第1側壁部であって、
第1ピンボス部を有し、前記第1ピンボス部には、ピストンピンが挿入される第1ピストンピン孔があり、
前記ピストンリング溝の全周を通る前記ピストンヘッド部の断面と直交する軸線であって前記断面の中心を通る軸線を第1軸線とし、
前記ピストンピンの長手方向と平行な軸線であって前記ピストンピンの長手方向と直交する前記ピストンピンの断面の中心を通る軸線を第2軸線としたとき、
前記第1側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第1側壁部の断面である第1側壁断面において、前記第1軸線を通り前記第2軸線に直交する平面である基準面と前記第1側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1側壁部の中間部である第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第1側壁部と、
第2側壁部であって、
前記第2軸線の方向において前記第1ピンボス部と対向する第2ピンボス部を有し、前記第2ピンボス部には、前記ピストンピンが挿入される第2ピストンピン孔があり、
前記第2側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第2側壁部の断面である第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2側壁部の中間部である第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第2側壁部と、
を有し、
前記ピストンヘッド部は、前記第1軸線と直交する方向に広がる板状部と、前記第1軸線の方向に延びる筒状部であって、前記筒状部の外周面に前記ピストンリング溝がある前記筒状部とを有し、
前記第1軸線の方向において前記筒状部とオーバーラップし前記板状部とオーバーラップしない領域に、第1の空間部および第2の空間部があり、
前記第1の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第1側壁部との間にあり、
前記第2の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第2側壁部との間にあり、
前記第1中間部は、前記第1軸線の方向における前記第1側壁部の中央の点よりも前記ピストンヘッド部の反対側にあり、
前記第2中間部は、前記第1軸線の方向における前記第2側壁部の中央の点よりも前記ピストンヘッド部の反対側にある、
内燃機関のピストン。 - 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1中間部および前記第2中間部は、前記第1軸線の方向において、前記第1ピストンピン孔および前記第2ピストンピン孔とオーバーラップする、
内燃機関のピストン。 - 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1スカート部は、前記第1軸線の周り方向における幅が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少し、
前記第2スカート部は、前記第1軸線の周り方向における幅が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
内燃機関のピストン。 - 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記基準面から遠ざかる方向に凸となる円弧形状を有し、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の側の曲率半径が、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の反対側の曲率半径よりも大きく、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記基準面から遠ざかる方向に凸となる円弧形状を有し、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の側の曲率半径が、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の反対側の曲率半径よりも大きい、
内燃機関のピストン。 - 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1側壁部は第1リブ部を有し、前記第1リブ部は、前記第1側壁断面において、
前記第2軸線の方向の厚さが他より大きい部分であって、前記第1中間部よりも前記ピストンヘッド部の反対側にあり、
前記第2側壁部は第2リブ部を有し、前記第2リブ部は、前記第2側壁断面において、前記第2軸線の方向の厚さが他より大きい部分であって、前記第2中間部よりも前記ピストンヘッド部の反対側にある、
内燃機関のピストン。 - 請求項5に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1リブ部の内周面が、前記基準面に対し、前記第1リブ部の外周面と同じ方向に傾斜しており、
前記第2側壁断面において、前記第2リブ部の内周面が、前記基準面に対し、前記第2リブ部の外周面と同じ方向に傾斜している、
内燃機関のピストン。 - 請求項1に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1側壁断面において、前記基準面と前記第1側壁部の内周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少し、
前記第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の内周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
内燃機関のピストン。 - 内燃機関のピストンであって、
ピストンヘッド部であって、環状のピストンリング溝を有するピストンヘッド部と、
前記ピストンヘッド部に接続する一対のピストンスカート部である第1スカート部および第2スカート部と、
第1側壁部であって、
第1ピンボス部を有し、前記第1ピンボス部には、ピストンピンが挿入される第1ピストンピン孔があり、
前記ピストンリング溝の全周を通る前記ピストンヘッド部の断面と直交する軸線であって前記断面の中心を通る軸線を第1軸線とし、
前記ピストンピンの長手方向と平行な軸線であって前記ピストンピンの長手方向と直交する前記ピストンピンの断面の中心を通る軸線を第2軸線としたとき、
前記第1側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第1側壁部の断面である第1側壁断面において、前記第1軸線を通り前記第2軸線に直交する平面である基準面と前記第1側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1側壁部の中間部である第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第1側壁部と、
第2側壁部であって、
前記第2軸線の方向において前記第1ピンボス部と対向する第2ピンボス部を有し、前記第2ピンボス部には、前記ピストンピンが挿入される第2ピストンピン孔があり、
前記第2側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第2側壁部の断面である第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2側壁部の中間部である第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第2側壁部と、
を有し、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、第1の曲率半径を有する第1円弧形状部を備え、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、第2の曲率半径を有する第2円弧形状部を備える、
内燃機関のピストン。 - 請求項8に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記第1の曲率半径とは異なる曲率半径である第3の曲率半径を有する第3円弧形状部を備え、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記第2の曲率半径とは異なる曲率半径である第4の曲率半径を有する第4円弧形状部を備える、
内燃機関のピストン。 - 内燃機関のピストンであって、
ピストンヘッド部であって、環状のピストンリング溝を有するピストンヘッド部と、
前記ピストンヘッド部に接続する一対のピストンスカート部である第1スカート部および第2スカート部と、
第1側壁部であって、
第1ピンボス部を有し、前記第1ピンボス部には、ピストンピンが挿入される第1ピストンピン孔があり、
前記ピストンリング溝の全周を通る前記ピストンヘッド部の断面と直交する軸線であって前記断面の中心を通る軸線を第1軸線とし、
前記ピストンピンの長手方向と平行な軸線であって前記ピストンピンの長手方向と直交する前記ピストンピンの断面の中心を通る軸線を第2軸線としたとき、
前記第1側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第1側壁部の断面である第1側壁断面において、前記第1軸線を通り前記第2軸線に直交する平面である基準面と前記第1側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第1側壁部の中間部である第1中間部に向かって徐々に増大し、前記第1中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第1側壁部と、
第2側壁部であって、
前記第2軸線の方向において前記第1ピンボス部と対向する第2ピンボス部を有し、前記第2ピンボス部には、前記ピストンピンが挿入される第2ピストンピン孔があり、
前記第2側壁部は、前記第1軸線の周り方向において前記第1スカート部と前記第2スカート部の間にあり、
前記第1軸線と前記第2軸線の両方に平行な前記第2側壁部の断面である第2側壁断面において、前記基準面と前記第2側壁部の外周面との間の前記第2軸線の方向における距離が、前記第1軸線の方向において前記ピストンヘッド部の側から前記第2側壁部の中間部である第2中間部に向かって徐々に増大し、前記第2中間部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって徐々に減少する、
第2側壁部と、
を有し、
前記ピストンヘッド部は、前記第1軸線と直交する方向に広がる板状部と、前記第1軸線の方向に延びる筒状部であって、前記筒状部の外周面に前記ピストンリング溝がある前記筒状部とを有し、
前記第1軸線の方向において前記筒状部とオーバーラップし前記板状部とオーバーラップしない領域に、第1の空間部および第2の空間部があり、
前記第1の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第1側壁部との間にあり、
前記第2の空間部は、前記第2軸線の方向において前記筒状部と前記第2側壁部との間にあり、
前記第1側壁断面において、前記第1側壁部の前記外周面が、前記基準面に対し傾斜しており、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の側における前記傾斜の角度が、前記第1中間部より前記ピストンヘッド部の反対側における前記傾斜の角度よりも大きく、
前記第2側壁断面において、前記第2側壁部の前記外周面が、前記基準面に対し傾斜しており、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の側における前記傾斜の角度が、前記第2中間部より前記ピストンヘッド部の反対側における前記傾斜の角度よりも大きい、
内燃機関のピストン。
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