JPH0315650A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関のピストンに関する。

（従来の技術） 従来のピストン１０１は、例えば第３９図に縦断正面図
で示すように、クラウン部１０３、リングランド部１０
５、ビンボス部１０７、ビンボスリブ１０９、スカート
部１１１、スカートリブ１１３により構成されている（
昭和６３年１０月３１日山海堂発行「自動車用ガソリン
エンジン」参照）。

スカートリブ１１３は、ピストン１０１が、燃焼圧およ
び、連桿比（コンロッド長／クランク半径）に見合った
側圧をスカート部１１１で支持できるように、スカート
部１１１の剛性を高めるために設けられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のピストン１０１では、
スカートリブ１１３は、軽量化を図りながらスカート部
１１１全体の剛性を高めることを目的としてスカート部
１１１の裏側全周にわたって設けているので、側圧の作
用によりスカート部１１１の全周がシリンダ内壁面に接
触し、この結果、ピストン１０１の摩擦力が大きなもの
となる。

そして、かかる摩擦力を低減するために、シリンダ内壁
面との接触面積を減らそうとしてスカート部の長さと幅
を短縮すると、シリンダ中心線に対しピストンが傾くな
ど、ピストン姿勢が不安定となり、スラップ音が大きく
なるほか、、スカート部の摩耗も増加するなどの問題点
がある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、スカート部とシリンダ内壁面との摩擦力を抑
制させることを目的としている。

［発明の構Ｍ］ （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためのこの発明の構成は、ピストン
ピン軸線にほぼ同等な高さ位置で、該軸線にほぼ直角な
方向付近のスカート部裏側と、ピストン径が最大となる
ピストングレード点の付近のスカート部裏側とに、それ
ぞれスカート補強部を設けたものである。

（作用） ピストンが往復動作中、燃焼圧力および、連桿比に応じ
た側圧がピストンに作用する。

スカート部裏側には、ピストンピン軸線に略同等な高さ
位置で該軸線にほぼ直角な方向付近と、ピストングレー
ド点の付近に、それぞれスカート補強部が設けられてい
るので、これらのスカート補強部位置でのスカート部は
剛性が高く、他の部分のスカート部では剛性は低くなっ
ている。従って、ピストンは比較的強い側圧を受けた際
に、これらスカート補強部の付近のみでシリンダ内壁面
に接触し、接触面積が小さいものとなる。

このように、接触面積がスカート補強部の付近のみとな
って低減される結果、スカート部の摩擦力は低減され、
しかも、ピストンピン軸線の高さ位置付近と、その下方
のピストングレード点の付近のスカート部でピストンが
シリンダ内壁面に接触するので、シリンダ中心線に対し
てピストンは傾くことなく安定した姿勢で往復動作し、
スラップ音も小さくなる。

（実施例） 次にこの発明の実施タ１１を図に基いて説明する。

第１図にこの発明の第１実施例のピストンの正面図を、
第２図に第１図の■一■線半断面図を、第３図に第１図
の■一■線半断面図を、第４図に第１図のＩＶ−ＩＶ線
断面図の要部を、それぞれ示した。

該ピストン１は、燃焼圧を受けるクラウン部３、該クラ
ウン部３と接合しピストンリングを保持するリングラン
ド部５、ピンボスリブ７によりクラウン部３の裏に連結
されてピストンピンが嵌合するピンボス部９、該リング
ランド部５の下に接合されるスカート部１１のにより構
成される。

そして、スカート部１１の裏側に、それぞれ島状の上位
のスカート補強部としてのスカートリブ１３，１４と、
下位のスカート補強部としてのスカートリブ１５とを、
ピストン鋳造時に一体的に設けている。

上位のスカートリブ１３，１４は、上端が剛性の高いス
カート肩部１７の下部に連続して形戊され、その位置は
、ピストンピン軸線吏一丈にほぼ同等の高さ位置で該軸
線交一吏にほぼ直角な方向付近のスカート部１１の裏側
である。一方、下位のスカートリブ１５は、ピストン径
が最大であるピストングレード点Ｇの付近のスカート部
１１の裏測に設けてあり、ピンボス部９に両端がつなが
る帯状リブ１９につながっている。

スカートリブ１３，１４．１５以外のスカート部１１の
肉厚は、従来ピストンのスカート部肉厚より薄い構成と
なっている。また、帯状リブ１つは、従来ピストンのリ
ブより薄く、スカートリブ１５は同等かそれ以上である
。

スカート部１１は、一般にピストンピン軸線交交の方向
を短く、これに直角な方向を長い楕円に形戊され、又、
リングランド部５に対し、スカート部１１が大径となる
テーパ状に形成されているが、前者のオーバル量および
、後者のテーパ量は、側圧の低い状態でシリンダ内壁面
との間に形成される潤滑油膜が形成され易くなるように
、かつ、スカート部１１の接触面積が小さくなるように
、設定されている。

次に、前記構成の実施例における作用を説明する。

ピストン１が往復動作するとき、燃焼圧力および、連桿
比に応じたｆｆｌｌ圧がピストン１に作用してスカート
部１１はシリンダ内壁面に押し付けられる。

スカートリブ１３，１４．１５が形成されてぃる部分の
スカート部１１は、他の部分よりも剛性は高くなってい
るので、高い側圧を受けるときこれらのスカートリブ１
３．１４．１５の付近のみがシリンダ内壁面に接触して
側圧を支持することになり、この結果接触面積が低減し
てピストン１の摩擦力は低減される。

そして、上位のスカートリブ１３．１４は、ピストンビ
ン軸線（１−１の高さ位置付近であり、下位のスカート
リブ１５は、その下方でピストン径が最大となるピスト
ングレード点Ｇ付近に設けられているので、これら上下
それぞれの位置に対応したスカート部１１によってピス
トン１がガイドされ、シリンダ中心線に対してピストン
１は傾くことなく安定した姿勢で往復動作をし、スラッ
プ音も小さくなっている。

第３４図は、このピストン１のスカート部１１のシリン
ダ壁面への当り面Ｐ　１３　．　　Ｐ　１４　．　　Ｐ
　１５を模式的に示したものである。

なお、上位のスカートリブ１３．１４を１個に、下位ス
カートリブ１５を２個としてもよい。

次に、この発明の他の実施例を説明する。

以下に説明するそれぞれの実施例は、いずれも、上位と
下位にそれぞれスカートリブが設けられている付近のス
カート部は、剛性が高くなり、他の部分では小さい剛性
であり、強い側圧を受けたときスカートリブの付近のみ
のスカート部がシリンダ内壁面に接触し、ピストンの摩
擦力は低減され、かつ、上位のスカートリブの付近と下
位のスカートリプの付近の上下それぞれの個所における
スカート部によってピストンがガイドされ、ピストンは
傾くことなく安定した姿勢で往復動作をするという前記
第１図〜第４図に示した実施例とほぼ同等の機能を備え
ているほか、以下にそれぞれ述べる固有の特徴（主とし
て製作上等の）を有している。

第５図に第２実施例のピストン２１の正面図を、第６図
に第５図のＶｌ−Ｖｌ線半断面図を、第７図に第５図の
■一■線半断面を、第８図に第５図の■一■線断面の要
部を、それぞれ示した。

この第２実施例のものは、スカート部１１の円弧状に沿
う円弧状の上位のスカートリブ２３を、ピストンピン軸
線吏一吏とほぼ同じ位置で該軸線（１−１と直角方向の
スカート部１１の裏側に、又、同様な円弧状の下位のス
カートリブ２５を、ピストングレード点Ｇの付近のスカ
ート部１１の裏側に、それぞれピストン鋳造時に一体的
に設けたものである。

この第２実施タ１１に固有の特徴は、例えば前記第ｌ実
施例に比べて、リブ部の形状が簡素化されているので、
鋳造時の鋳型抜けが容易であって生産性において優れて
いる。

この第２実施例のピストン２１スカート部１１のシリン
ダ壁面への当り面Ｐ　２３＋　　Ｐ２５は、第３５図に
例示したものとなり、また、リブ部が円弧状であるので
、前記テーパ量やオーバル量を適正化することにより、
接触面が安定し、ピストン２１の姿勢の安定を損わない
で接触面と摩擦力を、層低減できる特徴をもっている。

第９図に第３実施例のピストン３１の正面図を、第１０
図に第９図のＸ−Ｘ線半断面を、第１１図に第９図のＸ
　Ｉ−Ｘ　Ｉ線断面の要部を、それぞれ示した。

この第３実施例のものは、上下に長く形成したスカート
リブ３３と３５が、ピストンビン軸線吏−吏とほぼ同じ
高さ位置で該軸線斐一更に直角な部分のスカート部１１
の裏側と、ピストングレード点Ｇの付近のスカート部１
１の裏側とを通るようにしたものである。

この第３の実施例に固有の特徴は、スカートリブ３３．
３５は、ピストン３１の上下方向に長くほぼ等しい断面
に形成されているので、鋳造時に鋳型抜けがより一層容
易となって生産性はよい。

このピストン３１のスカート部１１の当り面Ｐ　３３＋
　　Ｐ　３５は、第３６図に例示した形となる。

スカートリブ３３．　　３５，の数は、１個或は、３個
以上であってもよい。

第１２図に第４実施例のピストン４１の正面図を、第１
３図に第１２図のｘｍ−ｘｍ線半断面を、第１４図に第
１２図のＸＩＶ−ＸＩＶ線半断面を、第１５図に第ｌ２
図のｘｖ−ｘｖ線断面の要部を、それぞれ示した。

この第４実施例のものは、前記第２実施ｆｌｌと第３実
施例のスカートリブ２３，２５と３３．３５にほぼ同等
で厚さは薄いものを組合せて格子状のスカートリブに形
成したものである。

即ち、ピストンピン軸線１１とほぼ同じ高さ位置で該軸
線吏一吏と直角方向のスカート部１１の裏側および、ピ
ストングレード点Ｇの付近のスカート部１１の裏側に、
円弧状の上位のスカートリブ４３および、下位のスカー
トリブ４５を、それぞれ設け、上下に長い縦のスカート
リブ４７と４９を、上位と下位のスカートリブ４３と４
５に直角に交わるようにスカート部ｌ１の裏側に設けた
ものである。

組合わせられて格子状になったスカートリブ４３．４５
．４７．４９は、その肉厚をスカート部１１の局部剛性
を低下させることなく、前記第２実施例、第３実施例の
ものに比べて薄く形成でき、ピストン４１は軽量化され
る利点を有している。

？の第４実施例のピストン４１のスカート部１１のシリ
ンダ内壁への当り面Ｐ４３＋　　Ｐ　４，＋　　Ｐ４■
，Ｐ４９は、第３７図に例示した形となる。

以上、第１実施例〜第４実施例のスカートリブは、何れ
もピストンと同一材質で一体に形成したものであり、製
作は容易となっている。

次に説明する第５実施例〜第８実施例は、ピストンが例
えばＡＩＬ合金であるのに対し、スカートリブを鉄製と
したものであって、前記第１実施例〜第４実施例のスカ
ートリブのものに比べて、鉄製のスカートリブは、剛性
が高められるので、第５実施例〜第８実施例ではピスト
ン本体の肉厚を前記第１−第４実施例のものに比べて薄
肉にできる特徴を有する。

即ち、第１６図に第５実施例のピストン５１の正面図を
、第１７図に第１６図のＸ■一Ｘ■線半断面を、第１８
図に第１６図のＸ■−Ｘ■線半断面を、第１９図に第１
６図のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面の要部を、それぞれ示した
。第５実施例は、前記第１図〜第４図に示した第１実施
例の上位のスヵートリブ１３，１４に対応する鉄製の上
位スカートリブ５３．５４をスカート肩部５７に鋳込み
、鉄製の下位のスカートリブ５５は、スカート部１１の
円弧面にほぼ沿う帯状リブ５９と一体に形成されて、こ
の帯状リブ５９と共に下位のスカートリブ５５を、ピス
トングレード点Ｇの付近のスカート部ｌ１の裏側へ鋳込
んだものである。

この第５実施例のピストン５１の当り面は、第１実施例
のピストン１と同等で第３４図となっている。

第２０図に第６実施例のピストン６１の正面図を、第２
１図に第２０図（７）ＸＸ　Ｉ　−ＸＸ　Ｉ線半断面を
、第２２図に第２０図のｘｘｎ−ｘｘｎ線半断面を、第
２３図に第２０図のｘｘｍ−ｘｘｍ線断面の要部を、そ
れぞれ示した。第６実施例は、前記第５図〜第８図で説
明した第２実施例のピストン２１の上位のスカートリブ
２３と下位のスカートリブ２５に対応する円弧状で鉄製
のスカートリブ６３．６５を、スカート部１１に鋳込ん
だものである。

この第６実施優りのピストン６１の当り面は、第２実施
例のピストン２１と同等で第３５図のとおりである。

第２４図に第７実施例のピストン７１の正面図を、第２
５図に第２４図のｘｘｖ−ｘｘｖ線半断面を、第２６図
に第２４図のＸＸＶ［一ＸＸＶＩ線断面の要部を示した
。第７実施例のピストン７１は、前記第９図〜第１１図
で説明した第３実施例のピストン３１のスカートリブ３
３、３５と対応する縦長で帯状の鉄製のスカートリブ６
７と６９を、スカート部１１に鋳込んだものである。

この第７実施例のピストン７１の当り面は、第３実施例
のピストン３１と同等で第３６図のとおりである。

第２７図に第８実施例のピストン８１の正面図を、第２
８図に第２７図のＸＸ■一ＸＸ■線半断面を、第２９図
に第２７図のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線半断面を、第３０図
に第２７図のｘｘｘ−ｘｘｘ線断面の要部を示した。第
８実施例では、前記第１２図〜第１５図で説明した第４
実施例のピストン４１のスカートリブ４３，４５．４７
．４９に対応する鉄製のスカートリブ８３．８５．８７
．８９を有する格子状のスカートリブ９０を、スカート
部１１の裏側に鋳込んだものである。

この第８実施例のピストン８１の当り面は、第４実施例
のピストン４１と同等で第３７図のようになる。

第３１図に第９実施例のピストン９１の正面図を、第３
２図に第３１図のｘｘｘｎ−ｘｘｘｎ線断面を、それぞ
れ示した。

この第９実施例のものは、第３３図に斜視図で例示した
とおり、上位を鉄製のスカートリブ９３と下位の鉄製の
スカートリブ９５を有する鉄製の枠体９７を、スカート
部１１の裏側へ鋳込んだものである。

上位と下位のスカートリブ９３．９５は、リブ舌片９４
によって互いに結合され、ピストンビン軸線吏一交の左
右に配置されることになるこれらのスカートリブ９３．
９５と９３．９５とは、枠体９７の枠部９８によって互
いに一体化され、枠部９８には、ピストン９１のビンボ
ス部９に沿うリング部９６．９６を前後に設けている。

かかる構造の枠体９７は、枠部９８がピストン９１のほ
ぼ肩部に、又、上位のスカートリブ９３は、ピストンピ
ン軸線斐一交にほぼ同等な高さ位置で該軸線吏一更と直
角方向付近のスカート部裏側に、下位のスカートリブ９
５は、ピストングレード点Ｇの付近のスカート部裏側に
、それぞれ位置することになるようピストン９１へ鋳込
まれている。

この第９実施例のピストン９１の当り面Ｐ，，，Ｐ９９
は第３８図に例示したものとなり、上位のスカートリブ
９３と下位のスカートリブ９５の付近のスカート部１１
によってピストン９１がガイドされるので、ピストン９
１は傾くことなく、安定した姿勢で往復動作し、接触面
積は小さくなって摩擦力は低減される。

スカートリブ９３．９５は、図示１りのようにピストン
外周側に向って凸状に形成され、内周側はリブ舌片９４
に面一に形戊されているので、ビストン９１に鋳込まれ
ている状態では第３２図のように内周側に凹凸がほとん
ど現われず、鋳造時におれる鋳型抜けが容易になる特徴
を有している。

以上の各実施例におけるスカートリブの形状は、いずれ
も一例に示したものに過ぎず、前述したそれぞれの機能
と同等の機能を発揮できる種々の形状を用いることがで
きる。

［発明の効果］ 以上によって明らかなように、この発明の構成によれば
、ピストンピン軸線にｔ目当する高さ位置、およびピス
トングレード点に相当する高さ位置の部分の剛性を高め
、この部分でスカート部がシリンダ内壁面に接触して側
圧を受けるようにしたので、接触面積が小さくなってス
カート部の摩擦力が低減する。

しかも、ピストンの高さ方向の２カ所でシリンダ内壁面
に接触するので、シリンダ中心線に対しピストンは傾く
ことなく安定した姿勢で往復動作し、スラップ音は小さ
くなるなど、優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】 第１図、第５図、第９図、第１２図、第１６図、第２０
図、第２４図、第２７図、第３１図は、この発明のそれ
ぞれの実施例におけるピストンの正面図、第２図、第６
図、第１０図、第１３図、第１７図、第２１図、第２５
図、第２８図、第３２図は、それぞれ第１図、第５図、
第９図、第１２図、第１６図、第２０図、第２４図、第
２７図、第３１図のｎ−ｎ，　ｖｔ−ｖｔ，　ｘ−ｘ，
　ｘｍ−ｘｍ，Ｘ■一Ｘ■，ＸＸＩ−ＸＸＩ，ＸＸＶ−
ＸＸＶ，ＸＸ■−ＸＸ■，ｘｘｘｎ−ｘｘｘｎ線に沿う
半断面図、第３図．第７図．第１４図、第１８図、第２
２図、第２９図はそれぞれ第１図、第５図、第９図、第
１２図、第１６図、第２０図、第２４図、第２７図のｍ
−ｍ，■一■，　ＸＩＶ−ＸＩＶ，　Ｘ■−Ｘ■，ｘｘ
ｎ−ｘｘｎ、ＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う半断面図、第４図
、第８図、第１１図、第１５図、第１９図、第２３図、
第２６図、第３０図は、それぞれ第１図、第５図、第９
図、第１２図、第１６図、第２０図、第２４図、第２７
図のＩＶ−ＩＶ，Ｖｍ−Ｖｌｌｌ，ＸＩ−ＸＩ，ＸＶ−
ＸＶ，ＸＩＸ−ＸＩＸ，ＸＸＩ［Ｉ−ＸＸＩＩ［．ＸＸ
ＶＩ−ＸＸＶＩ，　　ＸＸＸ−ＸＸＸ線断面図、第３３
図は第３１図に用いるスカートリブの斜視図、第３４図
から第３８図は各実施例におけるピストンの当り面を示
す説明図、第３９図は従来のピストンの正面図である。 １．２１．３１．４１．５１，６１，７１．８１．９１
・・・ピストン １１・・・スカート部 １３，１４，１５．２３，２５．３３．３５．４３．４
５，４７．４９．５３，５４．５５．６３．６５．６７
，６９，８３．８５．８７．８９，９３，９５・・・ス
カートリブ（スカート補強部）吏一吏・・・ピストンピ
ン軸線 Ｇ・・・ピストングレード点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストンピン軸線にほぼ同等な高さ位置で、該軸線にほ
   ぼ直角な方向付近のスカート部裏側と、ピストン径が最
   大となるピストングレード点付近のスカート部裏側とに
   、それぞれスカート補強部を設けたことを特徴とする内
   燃機関のピストン。