JPH09100912A - Piston for internal combustion engine - Google Patents

Piston for internal combustion engine

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Publication number
JPH09100912A
JPH09100912A JP25857495A JP25857495A JPH09100912A JP H09100912 A JPH09100912 A JP H09100912A JP 25857495 A JP25857495 A JP 25857495A JP 25857495 A JP25857495 A JP 25857495A JP H09100912 A JPH09100912 A JP H09100912A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
skirt
pin boss
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP25857495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Teramura
光功 寺村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH09100912A publication Critical patent/JPH09100912A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/042Expansivity

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To combine the reduction of weight and hammering sound of a piston. SOLUTION: A piston wall between a pin boss part 2 and a skirt part 3 is eliminated to reduce the weight of a piston, and both skirt parts 3 are connected to the pin boss part 2 by a strut member 6, formed of metal smaller in a coefficient of thermal expansion than piston base material, so as to reduce piston hammering sound and to improve the rigidity of the skirt parts.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関し、とくにその打音低減構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and more particularly to a striking sound reducing structure thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピストンを軽量化するために、スカート
軸方向長さを短くしたショートスカート構造や、ピンボ
ス部とスカート部との間のピストン壁を除去したり壁に
くり抜き穴を設ける構造が採用されている。しかし、ピ
ストン壁除去構造またはくり抜き穴構造の場合、スカー
ト部の剛性が低下することを抑えるために、スカート部
下端をピンボス部下端にピストン周方向に延びる補強リ
ブで連結する構造がとられる(たとえば、特開平2−2
04665号公報)。
2. Description of the Related Art In order to reduce the weight of a piston, a short skirt structure in which the axial length of the skirt is shortened, or a structure in which the piston wall between the pin boss and the skirt is removed or a hole is formed in the wall is adopted. Has been done. However, in the case of the piston wall removal structure or the hollowed-out hole structure, in order to prevent the rigidity of the skirt portion from being lowered, a structure is used in which the lower end of the skirt portion is connected to the lower end of the pin boss portion by a reinforcing rib extending in the piston circumferential direction (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2
No. 04665).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】スカート部とシリンダ
ボアとの間には、ピストンの摺動を許しオイル皮膜を形
成して焼付きを防止するための隙間(クリアランス)が
設けられるが、この隙間の存在によってピストンが傾き
ピストン側面がシリンダボアに当たることによる打音が
発生する。とくに、ショートスカート構造ではピストン
傾きが大きくなるので打音も大きくなる。また、スカー
ト部とピンボス部を補強リブで連結した構造では、暖機
後と始動直後との補強リブの熱膨張差を吸収できるよう
にスカート部とシリンダボアとのクリアランスを大きく
とっておかなければならないので、始動直後のピストン
打音が大きくなる。その結果、従来構造では、軽量化と
ピストン打音低減とを両立させることは非常に困難であ
った。本発明の目的はピストン打音の低減とピストン軽
量化とを両立させることができる内燃機関用ピストンを
提供することにある。
A clearance (clearance) is provided between the skirt portion and the cylinder bore for allowing the piston to slide and forming an oil film to prevent seizure. The existence of the piston causes the piston to tilt, and the side surface of the piston hits the cylinder bore to generate a hammering sound. In particular, in the short skirt structure, the piston tilt becomes large and the tapping sound also becomes large. Further, in the structure in which the skirt portion and the pin boss portion are connected by the reinforcing rib, the clearance between the skirt portion and the cylinder bore must be large so as to absorb the difference in thermal expansion between the reinforcing ribs after warming up and immediately after starting. Therefore, the hammering sound of the piston immediately after starting becomes loud. As a result, with the conventional structure, it has been extremely difficult to achieve both weight reduction and piston hammering noise reduction. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine that can achieve both reduction of piston striking sound and weight reduction of the piston.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のピストンはつぎの通りである。ピンボス部とスカー
ト部との間のピストン壁を除去した内燃機関用ピストン
において、両スカート部をピストン母材より熱膨張率の
小さい金属からなるストラット部材によりピンボス部と
連結した内燃機関用ピストン。
The piston of the present invention that achieves the above object is as follows. A piston for an internal combustion engine in which a piston wall between a pin boss portion and a skirt portion is removed, wherein both skirt portions are connected to the pin boss portion by strut members made of metal having a coefficient of thermal expansion smaller than that of a piston base material.

【0005】上記本発明のピストンでは、両スカート部
をストラット部材によりピンボス部と連結したので、ス
カート部の剛性を維持することでき、剛性低下を伴わず
に軽量化をはかることができる。そして、ストラット部
材がピストン母材よりも熱膨張率の小さい材料からなる
ので、暖機前後の熱膨張差を吸収するためのスカートと
ボア間クリアランスを従来に比べて小さくすることがで
き、ピストン打音を軽減することができる。したがっ
て、軽量化とピストン打音低減とを両立させることがで
きる。
In the above piston of the present invention, since both skirts are connected to the pin bosses by the strut members, the rigidity of the skirts can be maintained and the weight can be reduced without lowering the rigidity. Further, since the strut member is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the piston base material, the clearance between the skirt and the bore for absorbing the difference in thermal expansion before and after warm-up can be made smaller than before, and the piston striking can be reduced. The sound can be reduced. Therefore, it is possible to achieve both weight reduction and reduction of piston hammering noise.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1、図2は本発明の第1実施例
を示し、図3、図4は本発明の第2実施例を示してい
る。両実施例にわたって共通する部分には両実施例にわ
たって同一の符号を付してある。まず、本発明の第1、
第2実施例に共通な部分の構成、作用を、たとえば図
1、図2を参照して、説明する。本発明実施例の内燃機
関用ピストン1は、ほぼ円形状のピストントップ部4
と、ピストントップ部4から下方に延びる一対のピンボ
ス部2と、ピストントップ部4から下方に延びる一対の
スカート部3と、を有する。ピストン中心を通って一対
のピンボス部2を結ぶ線とピストン中心を通って一対の
スカート部3を結ぶ線とは、互いに直交しており、一対
のスカート部3を結ぶ方向がピストンのスラスト反スラ
スト方向となる。ピンボス部2にはピストンピン穴5が
設けられており、ピストンピン穴5にはピストンピンが
装着される(図示略)。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention. Portions common to both embodiments are given the same reference numerals in both embodiments. First, the first of the present invention,
The structure and operation of the parts common to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2, for example. The piston 1 for an internal combustion engine of the embodiment of the present invention has a substantially circular piston top portion 4
And a pair of pin boss portions 2 extending downward from the piston top portion 4 and a pair of skirt portions 3 extending downward from the piston top portion 4. A line connecting the pair of pin boss portions 2 through the center of the piston and a line connecting the pair of skirt portions 3 through the center of the piston are orthogonal to each other, and the direction connecting the pair of skirt portions 3 is the thrust anti-thrust of the piston. Direction. A piston pin hole 5 is provided in the pin boss portion 2, and a piston pin is mounted in the piston pin hole 5 (not shown).

【0007】スカート部3のピストン軸方向長さは短く
(ピストンの半径より短く)、ショートスカートピスト
ンとなっている。また、スカート部3とピンボス部2と
はピストン周方向にピストン母材によって連結されてお
らず、スカート部3とピンボス部2間の壁を除去した構
造となっている。このショートスカート構造と非連結構
造とにより、従来ピストンに比べて大幅に軽量化されて
いる。
The length of the skirt portion 3 in the piston axial direction is short (shorter than the radius of the piston) to form a short skirt piston. Further, the skirt portion 3 and the pin boss portion 2 are not connected in the circumferential direction of the piston by the piston base material, and the wall between the skirt portion 3 and the pin boss portion 2 is removed. Due to this short skirt structure and non-connection structure, the weight is significantly reduced compared to the conventional piston.

【0008】非連結構造によるスカート部3の剛性低下
を抑制するために、両スカート部3はストラット部材6
によってピンボス部2と連結されている。ストラット部
材6は、ピストン母材より熱膨張率の小さい金属からな
り、スカート部3およびピンボス部2に部分的に鋳ぐる
まれている。ストラット部材6は、スカート部3とピン
ボス部2との間の部分において、ピストンピン穴5の軸
方向と直交する面内方向に延びていてスカート部3から
のスラスト、反スラスト力をピンボス部2に伝達して力
の一部をピンボス部2で受けるようになっている。ピス
トン母材はアルミニウム合金からなり、ストラット部材
6はチタン合金、鉄、ステンレス鋼などからなる。スカ
ート部3とシリンダボア面との間には、ピストン1が暖
機後においてもピストンの摺動を許すのに必要な最小ク
リアランスが設けられており、シリンダボア面はオイル
で潤滑されている。
In order to prevent the rigidity of the skirt portion 3 from decreasing due to the non-coupling structure, both skirt portions 3 are provided with strut members 6.
Is connected to the pin boss portion 2. The strut member 6 is made of a metal having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the piston base material, and is partially surrounded by the skirt portion 3 and the pin boss portion 2. The strut member 6 extends in an in-plane direction orthogonal to the axial direction of the piston pin hole 5 at a portion between the skirt portion 3 and the pin boss portion 2 and applies thrust and anti-thrust force from the skirt portion 3 to the pin boss portion 2. Is transmitted to the pin boss portion 2 to receive a part of the force. The piston base material is made of aluminum alloy, and the strut member 6 is made of titanium alloy, iron, stainless steel, or the like. A minimum clearance is provided between the skirt portion 3 and the cylinder bore surface to allow the piston 1 to slide even after warming up, and the cylinder bore surface is lubricated with oil.

【0009】共通部分による作用については、ショート
スカート構成およびスカート部3とピンボス部2間の壁
除去構成により、ピストン1は軽量化がはかられてい
る。また、ストラット部材6による連結構造によりスカ
ート部3の剛性低下が防止されている。そして、ストラ
ット部材6をピストン母材より熱膨張率の小さい金属か
ら構成したので、暖機前の最も収縮した状態でもスカー
ト部3とシリンダボア間クリアランスを小さな値に維持
でき、ピストン打音を抑制できる。
Regarding the operation of the common portion, the weight of the piston 1 is reduced by the short skirt structure and the wall removing structure between the skirt portion 3 and the pin boss portion 2. Further, the rigidity of the skirt portion 3 is prevented from being lowered by the connecting structure of the strut members 6. Since the strut member 6 is made of a metal having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the piston base material, the clearance between the skirt portion 3 and the cylinder bore can be maintained at a small value even in the most contracted state before warming up, and piston striking noise can be suppressed. .

【0010】つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、
作用につけて説明する。本発明の第1実施例において
は、図1、図2に示すように、ストラット部材6は、単
一の部材からなる。ストラット部材6は、一方のスカー
ト部3の下端で円弧状に延び、該一方のスカート部3の
周方向一端から一方のピンボス部2の下部に延び、ピス
トンピン穴5の下方を通過して、前記一方のピンボス部
2から他方のスカート部3の下端に延び、該他方のスカ
ート部3の下端を周方向一端から周方向他端まで延び、
該他方のスカート部の下端の周方向他端から他方のピン
ボス部の下部に延び、ピストンピン穴5の下方を通過し
て、前記他方のピンボス部2から前記一方のスカート部
3の下端の周方向他端まで延びる。ストラット部材6は
帯板状で、スカート部3では帯板の幅方向がピストン軸
芯と平行な方向に向けられており、両スカート部3間で
は帯板の幅方向がピストン軸芯と直交する面内方向に向
けられている。この帯板はプレスで容易に成形できる。
Next, the structure peculiar to each embodiment of the present invention,
I will explain about the action. In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the strut member 6 is composed of a single member. The strut member 6 extends in an arc shape at the lower end of the one skirt portion 3, extends from one circumferential end of the one skirt portion 3 to the lower portion of the one pin boss portion 2, passes below the piston pin hole 5, and The one pin boss portion 2 extends to the lower end of the other skirt portion 3, and the lower end of the other skirt portion 3 extends from one end in the circumferential direction to the other end in the circumferential direction,
The other end of the other skirt extends from the other end in the circumferential direction to the lower part of the other pin boss, passes below the piston pin hole 5, and extends from the other pin boss 2 to the lower end of the one skirt 3. It extends to the other end of the direction. The strut member 6 has a strip plate shape, and the width direction of the strip plate is oriented in the skirt portion 3 in a direction parallel to the piston axis center, and the width direction of the strip plate is orthogonal to the piston axis center between both skirt portions 3. It is directed in the in-plane direction. This strip can be easily formed by pressing.

【0011】本発明の第1実施例の特有な作用は、スト
ラット部材が帯板構造のため、軽量であり、成形が容易
なこと、およびストラット部材6がピンボス部2とスカ
ート部3間で露出しているため、暖機後においてもオイ
ルミストで常に冷却でき、暖機前後におけるストラット
部材6の熱膨張差を小さく保つことができ、ピストン打
音の抑制効果が大なことである。
The peculiar operation of the first embodiment of the present invention is that the strut member is light in weight because of the band plate structure and easy to mold, and the strut member 6 is exposed between the pin boss portion 2 and the skirt portion 3. Therefore, even after warming up, the oil mist can always cool, the difference in thermal expansion of the strut members 6 before and after warming up can be kept small, and the effect of suppressing the piston tapping sound is great.

【0012】本発明の第2実施例においては、図3、図
4に示すように、ストラット部材6は、各ピンボス部2
側に1つづづ、合計2つの部材からなる。各ストラット
部材6は、幅がスカート部3の全高とほぼ同じで長手方
向に一方のスカート部3の周方向一端部から他方のスカ
ート部3の周方向一端部まで延びるプレートからなる、
中間部にプレス抜きにより成形した円筒部6aを有す
る。円筒部6aはピストンピン穴5と同芯状でピストン
ピン穴5よりは大径である。
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the strut member 6 includes the pin boss portions 2
It consists of two members, one on each side. Each strut member 6 is a plate whose width is substantially the same as the total height of the skirt portion 3 and which extends in the longitudinal direction from one circumferential end portion of one skirt portion 3 to one circumferential end portion of the other skirt portion 3.
The intermediate portion has a cylindrical portion 6a formed by punching. The cylindrical portion 6a is concentric with the piston pin hole 5 and has a larger diameter than the piston pin hole 5.

【0013】本発明の第2実施例の特有な作用について
は、スカート部3がその全高にわたってストラット部材
6を介してピンボス部2に連結されるので、補強効果が
大きいこと、また、ピストンピン穴5がストラット部材
6の円筒部6aによって補強されるので、暖機前後のピ
ストンピン穴5の熱膨張差を小さく維持でき、ピストン
ピンとピストンピン穴5のクリアランスも小にできるた
め、ピストン姿勢を良好に保つことができ、その結果ピ
ストン打音をさらに抑制できること、である。
Regarding the peculiar function of the second embodiment of the present invention, since the skirt portion 3 is connected to the pin boss portion 2 through the strut member 6 over the entire height thereof, the reinforcing effect is great and the piston pin hole is also provided. Since 5 is reinforced by the cylindrical portion 6a of the strut member 6, the difference in thermal expansion between the piston pin holes 5 before and after warm-up can be kept small, and the clearance between the piston pin and the piston pin hole 5 can be made small, so that the piston posture is good. That is, the piston tapping noise can be further suppressed as a result.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、両スカート部をピスト
ン母材より熱膨張率の小さい金属からなるストラット部
材によりピンボス部と連結したので、スカート部剛性を
維持してピストン壁除去によるピストン軽量化をはかる
ことができるとともに、負荷運転時と始動前後との熱膨
張差を小さくできることによりピストン打音の低減をは
かることができる。その結果、軽量化とピストン打音低
減を両立させることができる。
According to the present invention, since both skirt portions are connected to the pin boss portion by the strut member made of a metal having a smaller coefficient of thermal expansion than the piston base material, the skirt rigidity is maintained and the piston wall is lightened by removing the piston wall. It is possible to reduce the piston tapping noise by reducing the difference in thermal expansion between the time of load operation and before and after starting. As a result, it is possible to achieve both weight reduction and reduction of piston tapping noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る内燃機関用ピストン
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a piston for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】本発明の第2実施例に係る内燃機関用ピストン
の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a piston for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3のB−B線に沿う断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピストン 2 ピンボス部 3 スカート部 5 ピストンピン穴 6 ストラット部材 6a 円筒部 1 Piston 2 Pin Boss Section 3 Skirt Section 5 Piston Pin Hole 6 Strut Member 6a Cylindrical Section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピンボス部とスカート部との間のピスト
ン壁を除去した内燃機関用ピストンにおいて、両スカー
ト部をピストン母材より熱膨張率の小さい金属からなる
ストラット部材によりピンボス部と連結したことを特徴
とする内燃機関用ピストン。
1. A piston for an internal combustion engine in which a piston wall between a pin boss portion and a skirt portion is removed, wherein both skirt portions are connected to the pin boss portion by a strut member made of a metal having a thermal expansion coefficient smaller than that of a piston base material. An internal combustion engine piston.
JP25857495A 1995-10-05 1995-10-05 Piston for internal combustion engine Pending JPH09100912A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113454316A (en) * 2019-03-06 2021-09-28 胡斯华纳有限公司 Engine piston, engine, hand-held tool and method for manufacturing engine piston

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