JPH061750U - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量化とピストン姿勢の抑制性能の向上を図
ると共に、スカッフィングや打音の発生を防止すること
ができる内燃機関用ピストンを提供する。 【構成】 ランド部１ａにオイルリング溝部４が形成さ
れたクラウン部１と、クラウン部１に連設された一対の
ピンボス部６と、ピンボス部６に連設され、ランド部１
ａに並設されたスカート部２と、スカート部２のスラス
ト側２Ａとピンボス部６との連設部、反スラスト側２Ｂ
とピンボス部６との連設部にそれぞれ形成された透孔７
Ａ、７Ｂとを備え、オイルリング溝部４のスラスト側及
び反スラスト側の底部にスロット９Ａ₁ 、９Ｂ₁ を形成
し、これらの端部に透孔７Ａ、７Ｂを連続させて、スカ
ート部２のスラスト側２Ａ及び反スラスト側２Ｂをクラ
ウン部１から切り離して設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動車等の内燃機関用ピストンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、内燃機関用ピストンには、例えば特開昭６２−８５１５２号公報、同６ １−１９７８５５号公報に記載されたものがある。

【０００３】 前者のピストンは、図６に示すように、クラウン部２０と、該クラウン部２０ に連設された一対のピンボス部２１と、該ピンボス部２１に連設され、前記クラ ウン部２０のランド部２０ａに並設されたスカート部２２と、該スカート部２２ のスラスト側２２Ａ（図示左側）とピンボス部２１との連設部、反スラスト側２ ２Ｂ（図示右側）とピンボス部２１との連設部にそれぞれ形成された透孔２３Ａ 、２３Ｂと、該透孔２３Ａ、２３Ｂのクラウン部２０とは反対側で前記スラスト 側スカート部２２Ａと前記反スラスト側スカート部２２Ｂを互いに連結する支持 リブ２４とを備えており、スカート部２２Ａ、２２Ｂはクラウン部２０に連設さ れている。

【０００４】 また、後者のピストンでは、図７に示すように、スカート部２２Ａ、２２Ｂと クラウン部２０との連設部にスロット２６をそれぞれ形成し、該スロット２６の 端部を透孔２３に連続させて、スカート部２２Ａ、２２Ｂをクラウン部２０から 切り離す一方、各スカート部２２Ａ、２２Ｂのピストン軸線方向端部に周方向に 沿い膨出した支承面２７、２８を形成しており、この点を除いては前者のピスト ンとほぼ同様な構成となっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前者のピストンでは、スカート部２２Ａ、２２Ｂがクラウン部 ２０に連設されているため、クラウン部２０の冠面２０ｂに燃焼ガス圧力が作用 した時に生じるクラウン部２０の変形がそのままスカート部２２Ａ、２２Ｂに伝 わり、支持リブ２４のピンボス部２１のスラスト側との付根部２４ａ及びピンボ ス部２１の反スラスト側との付根部２４ｂにそれぞれ引張応力が発生する。一方 、ピンボス部２１に形成したピストンピン孔２５がピストン本体の軸心に対して スラスト側にオフセットされており、前記燃焼ガス圧力の作用時、スラスト側ス カート部２２Ａのクラウン部２０とは反対側の部分がシリンダ内壁と接触し、ま た反スラスト側スカート部２２Ｂのクラウン部２０側の部分がシリンダ内壁と接 触するため、支持リブ２４のピンボス部２１のスラスト側との付根部２４ａには 前記引張応力と打ち消し合う圧縮応力が発生するが、支持リブ２４のピンボス部 ２１の反スラスト側との付根部２４ｂには前記引張応力に加重する引張応力が発 生する。従って、支持リブ２４のピンボス部２１の反スラスト側との付根部２４ ｂにはスラスト側との付根部２４ａよりも大きい応力集中が生じて強度的に弱く なる虞がある。このため、実際には、クラウン部２０の剛性を高めたり、支持リ ブ２４の反スラスト側に十分な強度を確保しなければならず、スカート部２２Ａ 、２２Ｂのピンボス部２１との連設部に透孔２３Ａ、２３Ｂを形成することによ ってピストンの軽量化に逆行する。

【０００６】 更に、スカート部２２Ａ、２２Ｂのクラウン部２０側（クラウン部２０との連 設部）の剛性はそれ以外の部位の剛性より大きいから、シリンダ内壁との接触で 油膜切れによるスカッフィングや音が発生するから、これを防止するためには、 図４（イ）に示すようなスカートフォームによって、スカート部２２Ａ、２２Ｂ のクラウン部２０側と図示しないシリンダ内壁との初期クリアランスを大きくし なければならず、スカート部２２Ａ、２２Ｂの全長（図示Ｌ）に対してピストン 軸線方向での摺動長さが短くなり、ピストンの姿勢（挙動）を抑制する性能が低 い。

【０００７】 また、後者のピストンでは、ピストン軸線方向に隔った支承面２７、２８の双 方をシリンダ内壁に接触させてピストン姿勢を制御しようとしているが、ピスト ン姿勢を確実に制御するためには支承面２７、２８の形状等を特定する必要があ り、これには試行錯誤による他なく、仲々難しい。

【０００８】 更に、支承面２７をスロット２６を挟んでその両側に形成している場合には、 スカート部２２Ａ、２２Ｂのスロット２６よりクラウン部２０側（クラウン部２ ０との連設部）の剛性がスロット２６よりクラウン部２０とは反対側の剛性より 大きいことから、スロット２６よりクラウン部２０側で支承面２７をシリンダ内 壁に適切に接触させることができず、油膜切れによるスカッフィングや打音（ピ ストンスラップノイズ）が発生する虞がある。

【０００９】 この考案は上記課題を解決するためになしたもので、軽量化とピストン姿勢の 抑制性能の向上を図ると共に、スカッフィングや打音の発生を防止することがで きる内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、第１の考案では、ランド部にオイルリング溝部 が形成されたクラウン部と、該クラウン部に連設された一対のピンボス部と、該 ピンボス部に連設され、前記ランド部に並設されたスカート部と、該スカート部 のスラスト側とピンボス部との連設部、反スラスト側とピンボス部との連設部に それぞれ形成された透孔とを備え、前記オイルリング溝部のスラスト側及び反ス ラスト側の底部にスロットを形成し、該スロットの端部に前記透孔を連続させて 、前記スカート部のスラスト側及び反スラスト側を前記クラウン部から切り離し て設けた。

【００１１】 第２の考案では、第１の考案において、ストレート部がスカート部の全長の８ ０％以上を有するスカートフォームとした。

【００１２】 第３の考案では、第１の考案において、スカート部の最大径に対してテーパの 落ち量が１０μｍ以下の範囲がスカート部の全長の８０％以上を有するスカート フォームとした。

【００１３】 第４の考案では、第１の考案において、透孔のクラウン部側の一部をオイルリ ング溝部の底部まで延在させ、該透孔の延在端部間を繋げるスロットをオイルリ ング溝部の底部に形成した。

【００１４】

【作用】

第１の考案の構成によれば、クラウン部の冠面に燃焼ガス圧力が作用した時に 生じる該クラウン部の変形はスカート部のスラスト側及び反スラスト側に伝わら ないから、スカート部のスラスト側と反スラスト側を連結する支持リブのピンボ ス部のスラスト側との付根部とピンボス部の反スラスト側との付根部に応力集中 が生じない。

【００１５】 また、スカート部がクラウン部から切り離されたため、スカート部のクラウン 部側の剛性が低減すると共に、クラウン部側からスカート部側への熱伝達が遮断 されて、スカート部のクラウン部側の温度が低下するから、スカート部のクラウ ン部側とシリンダ内壁との初期クリアランスを小さくできる。

【００１６】 第２、第３の考案の構成によれば、上記ピストンに有効なスカートフォームが 得られる。

【００１７】 更に、第４の考案の構成によって、鋳造により透孔のクラウン部側の一部をオ イルリング溝部の底部まで延在させ、該透孔の延在端部間を繋げるスロットを、 切削加工によりオイルリング溝部の底部に形成し、スカート部のスラスト側及び 反スラスト側をクラウン部から容易に切り離すことができるから、上記ピストン の製作は容易となる。

【００１８】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面により説明する。

【００１９】 図１はこの考案の一実施例である内燃機関用ピストンを示す正面図、図２は図 １の右側面図、図３は図１の縦断面図、図４は（イ）に従来例のスカートフォー ム、（ロ）、（ハ）に図１に示すピストンのスカートフォームの例をそれぞれ示 す線図、図５（１）、（２）はこの考案の他の実施例である内燃機関用ピストン のスロット加工前後の状態を示す正面図である。

【００２０】 ピストン本体はクラウン部１とスカート部２とで構成されている。 クラウン部１のランド部１ａには複数のコップレッションリング溝３及びオイ ルリング溝４が形成され、該クラウン部１には、ピストン本体の中心に対して軸 心Ｏがスラスト側にオフセットされたピストンピン孔５を有する一対のピンボス 部６が連設されている。

【００２１】 スカート部２はピンボス部６に連設され、前記ランド部１ａに並設されており 、該スカート部２のスラスト側２Ａ（図の左側）とピンボス部６との連設部、反 スラスト側２Ｂ（図の右側）とピンボス部６との連設部にはそれぞれ透孔７Ａ、 ７Ｂが形成されている。これら透孔７Ａ、７Ｂのクラウン部１とは反対側には、 スラスト方向に延在して前記スラスト側スカート部２Ａ及び前記反スラスト側ス カート部２Ｂを互いに連結する支持リブ８が設けられている。

【００２２】 スラスト側スカート部２Ａ及び反スラスト側スカート部２Ｂは次のように前記 クラウン部１から切り離されている。つまり、前記オイルリング溝部４のスラス ト側及び反スラスト側の底部にはスロット９Ａ₁ 、９Ｂ₁ が形成され、該スロッ ト９Ａ₁ の端部にはスロット９Ａ₂ を介して透孔７Ａが、また該スロット９Ｂ₁ の端部にはスロット９Ｂ₂ を介して透孔７Ｂがそれぞれ連続している。

【００２３】 スカート部２は、図４（ロ）に示すように、ピストン軸線方向の中間部にスト レート部を有し、該ストレート部がスカート部の全長（図示Ｌ）の８０％以上を 有するスカートフォームとされるか、或いは、図４（ハ）に示すように、ピスト ン軸線方向の中間部に凸円弧状部を有し、該凸円弧状部の最大径（図示Ｒ）に対 してテーパの落ち量が１０μｍ以下の範囲がスカート部（図示Ｌ）の全長の８０ ％以上を有するスカートフォームとされ、スカート部２のクラウン部１側と図示 しないシリンダ内壁との初期クリアランスが小さくされている。

【００２４】 以上の構成において、スラスト側スカート部２Ａ及び反スラスト側スカート部 ２Ｂがクラウン部１から切り離されているため、クラウン部１の冠面１ｂに燃焼 ガス圧力が作用した際に生じるクラウン部１の変形はスラスト側スカート部２Ａ 及び反スラスト側スカート部２Ｂに伝わらないから、スラスト側スカート部２Ａ と反スラスト側スカート部２Ｂを連結する支持リブ８のピンボス部６のスラスト 側との付根部８ａとピンボス部６の反スラスト側との付根部８ｂに応力集中が生 じない。

【００２５】 また、スカート部２のクラウン部１側の剛性が低減すると共に、クラウン部１ 側からスカート部２側への熱伝達が遮断されて、スカート部２のクラウン部１側 の温度が低下する。

【００２６】 従って、ストレート部がスカート部２の全長の８０％以上を有するスカートフ ォーム、或いはスカート部２の最大径に対してテーパの落ち量が１０μｍ以下の 範囲がスカート部２の全長の８０％以上を有するスカートフォームとして、スカ ート部２のクラウン部１側とシリンダ内壁との初期クリアランスを小さくできる 。

【００２７】 また、透孔７Ａのクラウン部１側の一部をオイルリング溝部４の底部まで延在 させてスロット９Ａ₂ を形成し、また透孔７Ｂのクラウン部１側の一部をオイル リング溝部４の底部まで延在させてスロット９Ｂ₂ を形成し、透孔７Ａの延在端 部（スロット９Ａ₂ ）間を繋げるスロット９Ａ₁ と、透孔７Ｂの延在端部（スロ ット９Ｂ₂ ）間を繋げるスロット９Ｂ₁ とをオイルリング溝部４の底部に形成し たため、透孔７Ａ及びその延在端部、透孔７Ｂ及びその延在端部は鋳造により、 またスロット９Ａ₁ 、９Ｂ₁ は切削加工により容易に形成できるから、スラスト 側スカート部２Ａ及び反スラスト側スカート部２Ｂをクラウン部１から容易に切 り離すことができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上の通りこの考案は、ランド部にオイルリング溝部が形成されたクラウン部 と、該クラウン部に連設された一対のピンボス部と、該ピンボス部に連設され、 前記ランド部に並設されたスカート部と、該スカート部のスラスト側とピンボス 部との連設部、反スラスト側とピンボス部との連設部にそれぞれ形成された透孔 とを備え、前記オイルリング溝部のスラスト側及び反スラスト側の底部にスロッ トを形成し、該スロットの端部に前記透孔を連続させて、前記スカート部のスラ スト側及び反スラスト側を前記クラウン部から切り離して設けたピストンであり 、クラウン部の変形がスカート部に伝わらないから、スカート部のスラスト側及 び反スラスト側を連結する支持リブのピンボス部のスラスト側との付根部とピン ボス部の反スラスト側との付根部に応力集中が生じることがなく、従って、重量 増となる強度の向上が不要となり、ピストンの軽量化が図れる。

【００２９】 また、スカート部のスラスト側及び反スラスト側をクラウン部から切り離した ため、スカート部のクラウン部側の剛性を確実に低減させることができると共に 、クラウン部側からスカート部側への熱伝達を遮断して、スカート部のクラウン 部側の温度を確実に低下させることができるから、スカート部のクラウン部側と シリンダ内壁との初期クリアランスを従来に比べて非常に小さくでき、従って、 ピストン姿勢の抑制性能の向上及びピストンスラップノイズの低減が図れる。こ のようなピストン用として、ストレート部がスカート部の全長の８０％以上を有 するスカートフォーム、或いはスカート部の最大径に対してテーパの落ち量が１ ０μｍ以下の範囲がスカート部の全長の８０％以上を有するスカートフォームは 極めて有効である。

【００３０】 更に、鋳造により透孔のクラウン部側の一部をオイルリング溝部の底部まで延 在させ、該透孔の延在端部間を繋げるスロットを、切削加工によりオイルリング 溝部の底部に形成し、スカート部のスラスト側及び反スラスト側をクラウン部か ら容易に切り離すことができ、従って、上記ピストンを容易かつ安価に製作する ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例である内燃機関用ピストン
を示す正面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１の縦断面図である。

【図４】（イ）は図７に示すピストンのスカートフォー
ム、（ロ）、（ハ）は図１に示すピストンのスカートフ
ォームの例をそれぞれ示す線図である。

【図５】（１） この考案の他の実施例である内燃機関
用ピストンのスロット加工前の状態を示す正面図であ
る。 （２） （１）に示すピストンのスロット加工後の状態
を示す正面図である。

【図６】従来例の内燃機関用ピストンを示す一部切欠の
正面図である。

【図７】他の従来例の内燃機関用ピストンを示す左半分
省略の正断面図である。

【符号の説明】

１ クラウン部 １ａ ランド部 ２，２Ａ，２Ｂ スカート部 ４ オイルリング溝 ６ ピンボス部 ７Ａ、７Ｂ 透孔 ９Ａ₁ 、９Ｂ₁ スロット

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランド部にオイルリング溝部が形成され
   たクラウン部と、該クラウン部に連設された一対のピン
   ボス部と、該ピンボス部に連設され、前記ランド部に並
   設されたスカート部と、該スカート部のスラスト側とピ
   ンボス部との連設部、反スラスト側とピンボス部との連
   設部にそれぞれ形成された透孔とを備え、前記オイルリ
   ング溝部のスラスト側及び反スラスト側の底部にスロッ
   トを形成し、該スロットの端部に前記透孔を連続させ
   て、前記スカート部のスラスト側及び反スラスト側を前
   記クラウン部から切り離したことを特徴とする内燃機関
   用ピストン。
2. 【請求項２】 請求項１の内燃機関用ピストンにおい
   て、ストレート部がスカート部の全長の８０％以上を有
   するスカートフォームとしたことを特徴とする内燃機関
   用ピストン。
3. 【請求項３】 請求項１の内燃機関用ピストンにおい
   て、スカート部の最大径に対してテーパの落ち量が１０
   μｍ以下の範囲がスカート部の全長の８０％以上を有す
   るスカートフォームとしたことを特徴とする内燃機関用
   ピストン。
4. 【請求項４】 請求項１の内燃機関用ピストンにおい
   て、透孔のクラウン部側の一部をオイルリング溝部の底
   部まで延在させ、該透孔の延在端部間を繋げるスロット
   をオイルリング溝部の底部に形成したことを特徴とする
   内燃機関用ピストン。