JPH0476257A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関のピストンの改良に関する。

（従来の技術） ｆｉｌｓ［の高出力化をはかるためには、ピストンの軽
量化および作動性の向上が重要である。

このため従来、燃焼室を画成する頂面等を有するクラウ
ンと、シリンダに摺接するスカートとを互いに別体で形
成し、スカートを例えば繊維強化樹脂等を材質としてピ
ストンの軽量化をはかるとともに、クラウンおよびスカ
ートの形状に対する制約を少なくして、７リクシ５ンの
低減等をはかるものが提案されていた（実開昭５８−１
８０３５２号公報、実開昭６０−１９４１４８号公報等
参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来装置では、クラウンに対
してスカートの上端を鋳込んだりあるいは嵌合させる構
造が取られていたため、クラウンに対するスカートの結
合強度が不足して、スカッフ現象を発生したり、ピスト
ンリングの片当たり等を起こす心配があった。

本発明は、こうした従来の問題１点を解決することを目
的とする。

（問題魚を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、燃焼室を画成する
頂面と共にピストンリングを装着させるリング溝を有す
るクラウンと、シリンダに摺接するスカートとを互いに
別体で形成し、スカートを金属板で形成し、スカートの
上端にクラウンのすフグ溝に嵌合するランド部を形成し
て両者を結合した。

（作用） スカートがシリンダ壁から受ける反力は、クラウンに対
してリング溝に嵌合するランド部で支持される。ランド
部はその断面がリング溝に沿って曲折する凹凸形状をし
て、かつリング溝の全周に渡って嵌合しているため、ク
ラウンに対するスカートの結合強度が十分に確保される
。

また、クラウンのリング溝はスカートにより被覆される
ため、スカートを例えば鋼板等で形成することにより、
ピストンリングに対して十分な耐摩耗性が確保され、こ
の部分に表面硬化処理を施す必要が無くなり生産性を高
められる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づ５・で説明する
。

第１図、第２図に示すように、ピストン１は燃焼室を画
成する頂面２およびピストンリングを収装するリング溝
３，４等を有するクラウン６と、シリンダに摺接する環
状のスカート７とが互ν１に別体で形成される。

クラウン６はアルミ合金等の軽金属を材質として鋳造に
より形成されるが、要求強度に応じてその内部に強化ｗ
Ｌ維を鋳込むことも考えられる。

また、クラウン６には図示しないピストンピンを支承す
る一対のビンボス部９が一体形成され、このピストンピ
ンを介してコンロ・ンドが結合される。

スカート７は転造圧延製鋼板が所定の形状に成型され、
シリンダ壁に摺接する左右スカート部１１．１２と、リ
ング溝３，４に嵌合するランド部１３とを有する 左右スカート部１１．１２はピストンピンの側方に位置
して断面円弧状に形成され、シリンダ壁に摺接してピス
トン１の姿勢制御を行う。

ランド部１３は、直円筒状に成型されたスカート７の上
端をクラウン６の外周に嵌合させた後、リング溝３，４
に沿って絞り加工を施して、その断面がリング溝３，４
に沿って曲折する凹凸状に形成され、かつリング溝３，
４の全周に渡って嵌合する。ランド部１３はこのカシメ
固定後に、仕上げ加工が施されて、シリンダ壁およびピ
ストンリングに対して所定の精度が確保される。

ランド部１３と左右スカート部１１．１２の間にはクラ
ウン６の下端に沿って窪む凹部１４が円弧状に形成され
、スカート部１１．１２の剛性を確保するとともに、シ
リンダ壁に対する不要な接触面積を削減する。

さらに、スカート部１１．１２にはシリンダ壁に接触す
る領域を限定する凹凸（図示せず）をプレス成型して、
剛性を確保するとともに、油膜の圧力分布を制御して７
リクシヨンの低減をはかることも可能である６ 次に作用について説明する。

ピストン１は燃焼ガス圧力を受けてシリンダ内を往復運
動し、ピストンピンおよびコンロットを介してクランク
シャフトの回転運動に変換される。

ピストン１の頂面２に受ける燃焼熱はクラウン６とスカ
ート７およびピストンリングを介してシリンダ壁に逃が
される。

ピストン１が往復運動するとき、ピストンピンと直交す
るスラストおよび反スラスト方向ではガス圧力および慣
性力によりピストン１をシリンダに対して傾斜させよう
とする荷重が作用するが、スカート７はシリンダ壁に摺
接してピストン１をシリンダと同軸上に保ち、これによ
りピストンリングの片当たりやスラップ音等の発生を防
止する。

スカート７が鋼板により形成されているため、左右スカ
ート部１１．１２の弾性変形が可能となり、シリンダ壁
との開に形成される潤滑油膜が切れることを防止すると
ともに、シリンダ壁の開に生じる衝撃を緩和し、ピスト
ン１の円滑な運動性が確保される。

左右スカート部１１．１２がシリンダ壁から受ける反力
は、クラウン６のリング溝３，４に嵌合するランド部１
３で支持される。ランド部１３の断面は、リング溝３，
４の全周に渡って嵌合する凹凸形状をしているため、ク
ラウン６に対するスカート７の結合強度が十分に確保さ
れる。これに対して、クラウンに対してスカートの上端
を鋳込む従来装置では、スカートの付は根部分に応力集
中が生じ、十分な結合強度が得られないという問題、貞
があった。また、クラウンに対してスカートの嵌合部分
が直円筒状に形成され、軸方向に係合する部位を持たな
い従来装置の場合は、熱膨張差等により両者が分離する
心配があった。

リング溝３，４を鋼板からなるスカート７により被覆す
ることにより、ピストンリングに接触する部分に高い表
面硬度が得られ、十分な耐摩耗性が確保される。これに
より、アルミ合金製クラウン６に対して表面硬化処理を
施す必要が無く、生産性を高められる。

一般にピストンのスカッフ現象はスカート部１１．１２
とリングＷ１３．４間に位置するランド部によって発生
するが、スカート７の材質を鋼材とすることにより、こ
のランド部の表面粗さ精度を高くできるため、潤滑油膜
を保持する機能を高められ、潤滑油膜が切れてスカッフ
現象を起こすことを防止できる。

次に、第３図、第４図に示す他の実施例について説明す
ると、クラウン６にビンボス部９から左右スカート部１
１’、１２に向けて延びる左右梁部２１．２２が一体形
成され、この左右梁部２１，２２に左右スカート部１１
．１２の下端が固着される。

この場合も、スカート７の上端にリング溝３゜４に嵌合
するランド部１３が設けられているため、左右スカート
部１１．１２はその上下端でクラウン６に支持されてそ
の剛性を高められ、機関の高出力化に対応できる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、内燃機関のピストンにおい
て、ｆｌ焼室を画成する頂面およびピストンリングを装
着させるリング溝を有するクラウンと、シリンダに摺接
するスカートとを互いに別体で形成し、このスカートを
金属板で形成し、スカートの上端にクラウンのリング溝
に嵌合するランド部を一体形成して両者を結合したため
、ピストンの円滑な作動性を確保しつつピストンの軽量
化がはかれ、ｆ９１関の出力および燃費性能を改善する
ことができ、また、ピストンの表面加工処理を削減する
ことが可能となり、生産性を高めてコストアップを抑え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すピストンの横断面図、第
２図は同じく斜視図である。第３図は他の実施例を示す
ピストンの横断面図、第４図は同じく斜視図である。 １・・・ピストン、２・・・頂面、３，４・・・リング
溝、６・・・クラウン、７・・・スカート、１１．１２
・・・スカート部、１３・・・ランド部９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室を画成する頂面およびピストンリングを装着させ
   るリング溝を有するクラウンと、シリンダに摺接するス
   カートとを互いに別体で形成し、このスカートを金属板
   で形成し、スカートの上端にクラウンのリング溝に嵌合
   するランド部を一体形成して両者を結合したことを特徴
   とする内燃機関のピストン。