JPH0643482Y2 - 内燃機関用スケルトン型ピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関に用いられるピストンに係り、特に
クラウン部と、スケルトンにより接続され外周面で見て
前記クラウン部とは非連続の形態をなすスカート部とを
有するスケルトン型ピストンに係る。

［従来の技術］ 軽量化のためにクラウン部とスカート部とがスケルトン
により接続されてこれらが外周面で見て非連続の形態を
なすスケルトン型ピストンは既に提案されており、これ
は、例えば、特公昭62-37218号、実開昭61-139351号、
実開昭62-98746号の各公報に示されている。

ピストンは、そのピストンピンボス部に於て他の部分に
比して肉厚が厚く、このためピンボス方向の熱膨張が他
の方向に比して大きく、平面形状で見て楕円形に熱変形
することから、燃焼熱により加熱された熱膨張状態時に
於てピストン平面形状が真円形になり、ピストンがシリ
ンダ側周壁に偏当りしないよう、ピストンをピンボス方
向に短軸を有する楕円形に仕上げ、所謂オーバリティを
設定することが行われている。このことは、例えば改訂
版ガソリン・エンジンの構造（株式会社山海堂、昭和62
年３月20日発行）の28頁乃至29頁に示されている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、スケルトン型ピストンに於ては、スケルトンに
より接続されたスカート部は、ピストンボス部の熱変形
の影響をほとんど受けず、ピンボス方向とは直交する方
向であるスラスト方向の熱膨張が他の方向の熱膨張に比
して大きい傾向がある。このためこのスカート部に従来
と同様のオーバリティが設定されると、スカート部はス
ラスト方向中心部に於てのみシリンダ側周壁に局部当り
するようになる。このような状態が生じると、スカート
部のシリンダ側周壁に対する摺動面積が少なくなってス
カート部の機能が低下し、ピストン姿勢の安定度が低下
するようになり、オイル消費量、スラップ音が増大し、
またピストンのトップランドがシリンダ側周壁と干渉し
易くなり、リングスティックの虞れが生じるようにな
る。

本考案は、スカート部を含むピストン側周壁がシリンダ
側周壁に均等当りするようオーバリティを与えられたス
ケルトン型ピストンを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上述の如き目的は、本考案によれば、クラウン部と、ス
ケルトンにより接続され外周面で見て前記クラウン部と
は非連続の形態をなすスカート部とを有する内燃機関用
スケルトン型ピストンに於て、前記スケルトンにより接
続されたスカート部に於けるピンボス方向直径Rbとスラ
スト方向直径Rsとの比（Rb/Rs）が前記クラウン部に於
ける比（Rb/Rs）に比して大きくなるよう形成されてい
ることを特徴とする内燃機関用スケルトン型ピストンに
よって達成される。

［考案の作用及び効果］ 上述の如く構成されていることにより、燃焼熱により加
熱された熱膨張状態時に於ては、スカート部は真円形に
沿った外殻形状を示すようになり、これによってスケル
トンにより接続されたスカート部は実質的にその全面に
てシリンダ側周壁と摺接するようになり、このスカート
部がシリンダ側周壁に対し局部当りすることが回避され
る。これによってピストン姿勢の安定度が増大し、オイ
ル消費量、スラップ音の低減が図られ、またトップラン
ドがシリンダ側周壁に干渉することが回避され、リング
スティックの発生が防止されるようになる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本考案を実施例について詳細
に説明する。

第１図乃至第３図は本考案による内燃機関用スケルトン
型ピストンの一つの実施例を示している。これらの図に
於て、10はクラウン部を、12は上部スカート部を、14は
下部スカート部を、16はピストンピンボス部を各々示し
ている。

クラウン部10には、二つのピストンリング装着溝18、20
と、一つのオイルリング装着溝22が設けられている。上
部スカート部12はスラスト方向側に対をなしてクラウン
部10と連続した形態にて設けられている。

クラウン部10と上部スカート部12に於ては、ピンボス方
向で半径減少量が大きく、これよりスラスト方向へ向う
に従い半径減少量が小さくなるよう楕円度を設定されて
いる。即ちクラウン部10と上部スカート部12に於ては、
ピンボス方向に短軸を有する楕円形をなすように従来の
ものと同様のオーバリティが設定されている。またクラ
ウン部10と上部スカート部12とに於けるテーパ度は従来
と同様にクラウン部10の頂面に向うに従い細くなるよう
設定されていてよい。

ピストンピンボス部16はクラウン部10より垂下された態
様にてこれと連続して設けられており、ピストンピンボ
ス部16にはピストンピン孔24が設けられている。

下部スカート部14はスラスト方向に対をなして設けられ
ており、この下部スカート部14は各々ピストンピンボス
部16より延出されたスケルトン26によってピストンピン
ボス部16より支持されている。

下部スカート部14に於ては、スラスト方向にて半径減少
量が大きく、即ちスカート外径が小さく、これよりピン
ボス方向へ向うに従い半径減少量が小さく、スカート外
径が大きくなるように楕円度を設定されている。即ち、
下部スカート部14に於ては、スラスト方向に短軸を有す
る楕円形のオーバリティが与えられている。この下部ス
カート部14に於ける半径減少量は第４図に示されてい
る。第４図に於て符号Ａはピンボス方向とスラスト方向
の中間点に当り、これは第２図に於けるＡ点の部分に相
当し、この実施例に於ては、このＡ点は下部スカート部
14の側端に相当する。

これにより下部スカート部14に於けるピンボス方向直径
Rbとスラスト方向直径Rsとの比（Rb/Rs）はクラウン部1
0及び上部スカート部12に於ける比（Rb/Rs）に比して大
きくなる。

上述の如き構成よりなるスケルトン型ピストンに於て
は、そのクラウン部10と上部スカート部12は、ピストン
ピンボス部16の熱膨張変形の影響を受けてピンボス方向
の熱膨張が他の方向の熱膨張に比して大きいが、これら
の部分に於てはピンボス方向に短軸を有する楕円形のオ
ーバリティが与えられていることから、燃焼熱により加
熱された熱膨張状態時に於ては、これら部分のピストン
平面形状が真円形になり、これによってこれらの外周面
が全体に亙ってシリンダ側周壁に均等に摺接するように
なる。

これに対し、下部スカート部14は、ピストンピンボス部
16とスケルトン26によって接続されているもののこれと
は直接接続されていないことから、ピストンピンボス部
16の熱膨張の影響をほとんど受けず、この下部スカート
部14に於ける温度分布は、第５図に示されている如く、
スラスト方向にて最大になり、これよりピンボス方向へ
向うに従い低減するようになる。これに応じて下部スカ
ート部14の熱変形量は、第６図に示されている如く、ク
ラウン部10とは異ってスラスト方向にて最大になる。ス
カート部14は上述の如くクラウン部10とは逆方向のオー
バリティ、即ちスラスト方向に短軸を有する楕円形に仕
上げられていることから、この部分に於けるピストン平
面形状も熱膨張状態時には真円形になり、下部スカート
部14はその全面にてシリンダ側周壁に均等に摺接するよ
うになる。このことから下部スカート部14によるピスト
ンの姿勢安定作用が良好に得られ、ピストンの姿勢安定
度が向上するようになる。

スラスト方向に対をなして設けられている二つスカート
部14はそのスラスト側と反スラスト側にて摩耗量が互い
に異る場合には、第７図に示されている如く、それに応
じてスラスト側と反スラスト側とで楕円量が異っていて
もよい。

上述の如く、ピストン姿勢の安定度が向上すると、ピス
トンリングに与えられる力が周方向で見て均一化される
ことになり、このことからオイル消費量が低減するよう
になり、またピストンリングに不均一な衝撃力が加わる
ことが回避され、リングスティックの発生が防止される
ようになる。またスカート部はその全面にてシリンダ側
周壁に対し摺接することにより、スカート面圧が低下
し、スラップ音が低減するようになり、また局部摩耗が
低減し、スカッフの発生が防止されるようになる。また
これらのことから摩擦損失が低減し、燃費が向上するよ
うになり、更にまたピストンとシリンダ側周壁との管の
クリアランスを全体に小さくすることが可能になり、騒
音低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関用スケルトンピストンの
一つの実施例を示すスラスト方向側の側面図、第２図は
第１図に示されたスケントル型ピストンの底面図、第３
図は第１図及び第２図に示されたスケントル型ピストン
のピンボス側の側面図、第４図は下部スカート部に於け
る半径減小量特性を示すグラフ、第５図は下部スカート
部に於ける温度分布を示すグラフ、第６図は下部スカー
ト部に於ける熱変型量特性を示すグラフ、第７図は下部
スカート部の楕円度設定の他の一つの実施例を示す解図
である。 10……クラウン部,12……上部スカート部、14……下部
スカート部,16……ピストンピンボス部,18、20……ピス
トンリング装着溝,22……オイルリング装着溝,24……ピ
ストンピン孔,26……スケルトン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】クラウン部と、スケルトンにより接続され
   外周面で見て前記クラウン部とは非連続の形態をなすス
   カート部とを有する内燃機関用スケルトン型ピストンに
   於て、前記スケルトンにより接続されたスカート部に於
   けるピンボス方向直径Rbとスラスト方向直径Rsとの比
   （Rb/Rs）が前記クラウン部に於ける比（Rb/Rs）に比し
   て大きくなるよう形成されていることを特徴とする内燃
   機関用スケルトン型ピストン。