JPH09119523A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンスラップ音を低減できる内燃機関の
ピストンを提供する。 【解決手段】 この内燃機関のピストン１はピストンピ
ン孔２よりピストンヘッド６側にトップ圧力リング溝
３、セコンド圧力リング溝４が形成されてあり、ピスト
ンピン孔２の位置よりピストンボトム７側にオイルリン
グ溝５が形成されている。この構成では、ピストンピン
孔２の位置を従来のピストンピン孔位置に比べてオイル
リング溝５の配設分だけピストンヘッド６側に位置させ
ることができ、ピストン重心位置にピストンピン孔２の
位置を近づけることが可能となる。こうすることによ
り、慣性力によるピストンの揺れ幅を小さくでき、ピス
トンスラップ音を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のピストン
に関し、さらに詳しくはピストンスラップ音を軽減でき
るピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のピストンは、図３（Ａ）に示
すようにピストン上部域に形成されたピストンリング部
１１とピストン下部域のピストンスカート部１２からな
る。ピストンリング部１１には、図３（Ｃ）に示すよう
に圧力リング１４，１５が嵌められる圧力リング溝３，
４、オイルリング１６が嵌められるオイルリング溝５が
形成されている。圧力リング１４，１５の厚さは通常
１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度であり、オイルリング１６
の厚さは通常４ｍｍ程度である。

【０００３】圧力リング１４，１５の役目は、主に圧縮
ガス圧力および爆発ガス圧力に対して気密を保つこと、
燃焼によって発生した熱のうちピストン１が受ける分を
シリンダ内壁１７に伝えてピストン１の過熱を防ぐこと
である。オイルリング１６の役目はシリンダ内壁１７に
引き延ばされた潤滑油が燃焼室に漏れ込み消費されるの
を防ぐことと、必要最小限の油膜を作ることである。こ
のために図３（Ｃ）に示すようにオイルリング面１６ａ
に溝１８が形成され、溝１８に溜まった油を抜く油穴１
９を形成している。また、オイルリング１６の嵌まるオ
イルリング溝５には油の戻し穴１０が開けてあり、オイ
ルリング１６で掻き落とした油の一部は油穴１９から戻
し穴１０を通ってピストン内部に押し出される。

【０００４】

【発明の背景】上記構成のピストンにおいて、シリンダ
内壁１７に接するピストンスカート部１２はコネクティ
ングロッドの傾斜によって生じるサイドスラストを受
け、ピストン１の直線運動を正しく保つ作用をしている
が、ピストンクリアランスを有するためピストン１が運
動方向を変えるとき（図２（Ｂ）の実線と２点鎖線を参
照）、シリンダ内壁１７に衝撃を与え衝撃音を発生させ
る。これが、いわゆるピストンスラップ音であり、この
ピストンスラップ音の低減のために、従来から各種のピ
ストンが提案されている。

【０００５】例えば、ピストンピン孔の中心をスラスト
側にオフセットした、ピストンピンオフセットがよく知
られている。また、他にはオートサーミックピストンが
提案されている。オートサーミックピストンは、ピスト
ンピンボス部に鋼板またはリングを入れることによって
冷間時におけるスラスト−反スラスト方向のピストンク
リアランスを減少させ、暖機時にはバイメタルの原理に
よってピストンが真円状にすることによってスカート部
の変形をピストン温度、即ち運転条件に関係なく調節す
ることで、ピストンスラップ音を低減するものである。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、簡単な構成で上記従来
方法とは異なる方法でピストンスラップ音を低減できる
内燃機関のピストンを提供することにある。本発明の他
の目的は、エンジンの全高を低くできる、内燃機関のピ
ストンを提供することがある。

【０００７】

【目的を達成するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の内燃機関のピストンを、例えば、図１及
び図２を参照して説明すれば、ピストンピン孔２の位置
よりピストンヘッド６側にトップ圧力リング溝３、セコ
ンド圧力リング溝４を形成し、ピストンピン孔２の位置
はピストン全高Ｈ’の１／２位置よりもピストンヘッド
６側に設定し、ピストンピン孔２の位置よりピストンボ
トム７側にオイルリング溝５を形成したことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】請求項１の内燃機関のピストンによれば、ピス
トンピン孔２の位置よりピストンヘッド６側にトップ圧
力リング溝３、セコンド圧力リング溝４を形成し、ピス
トンピン孔２の位置よりピストンボトム７側にオイルリ
ング溝５を形成したので、ピストンピン孔２の位置より
ピストンヘッド６側にトップ圧力リング溝３、セコンド
圧力リング溝４、オイルリング溝５の全てのリング溝を
形成した従来のピストンに比べて、ピストンの全高Ｈ’
を低くすることができる。したがって、エンジンの全高
を従来のエンジンに比べて低くすることができる。

【０００９】また、オイルリング溝５をピストンピン孔
２の位置よりピストンボトム側に形成するとともに、ピ
ストンピン孔２の位置はピストン全高Ｈ’の１／２位置
よりもピストンヘッド６側に設定したので、ピストンピ
ン孔２の位置をピストン１の重心位置Ｇに近づけること
ができ、ピストン１が運動方向を変えるときの揺れ幅を
小さくすることができ、ピストンスラップ音を低減する
ことができる。

【００１０】

【発明の効果】上記作用において説明したように、請求
項１の発明によれば、以下の特有の効果を奏する。 （イ）ピストンボトム側にオイルリング溝を設けたの
で、オイルリング溝の幅だけ、従来のピストンに比べて
ピストンヘッド側のピルトンリング部を短くすることが
でき、ピストンの全高を低くすることができる。これに
より、同じ排気量を有するエンジンを高さ方向にコンパ
クトにできる。

【００１１】（ロ）従来のピストンに比べて、ピストン
ピン孔の位置をピストンの重心位置に近づけることがで
きるので、ピストンが運動方向を変えるときの揺れ幅を
小さくすることができ、ピストンスラップ音を低減する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を示す添付図面に
よって、本発明を詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明
の内燃機関のピストンの一実施形態を示す正面図、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。

【００１３】この内燃機関のピストン１はピストンピン
孔２より上方にトップ圧力リング溝３、セコンド圧力リ
ング溝４が形成されてあり、それらの圧力リング溝３，
４に圧力リングが嵌合されるようになっている。また、
ピストンピン孔２の位置より下方にオイルリング溝５が
形成されてあり、このオイルリング溝５にオイルリング
が嵌められるようになっている。なお、圧力リング、オ
イルリングの構成は図３（Ｃ）に示した従来の構成と同
じになっている。

【００１４】ピストンピン孔２の位置は、ピストンヘッ
ド６とピストンボトム７までのピストン全高Ｈ’の１／
２位置よりも上側に位置させている。これは後述するよ
うに、一般的なピストンはピストンの重心位置Ｇがピス
トン全高Ｈ’の１／２位置よりも上側にあるのが普通で
あり、その重心位置Ｇにピストンピン孔２の位置を近づ
けるためである。

【００１５】本実施形態のピストン１では、ピストンピ
ン孔２の中心位置からピストンヘッド６までの長さｈ１
（所謂、圧縮高さ）よりもピストンピン孔２の中心位置
からピストンボトム７までの長さｈ２（所謂、スカート
長さ）の方が長く設定されている。ｈ２の長さは従来の
Ｈ／２と同じであるから、圧縮高さがＨ／２からｈ１に
短くなった分だけ、ピストンの全高Ｈ’を従来のピスト
ンの全高Ｈに比べて低くすることができる。

【００１６】また、ピストンピンがピストンピン孔２に
取り付けられた状態で、ピストン側周面とほぼ同じ側周
面を有するピン孔カバー部材８が嵌められるようになっ
ている。このピン孔カバー部材８はピストン１のシリン
ダ内壁１７への当接面積を増やして安定した摺動動作を
実現するためのものである。

【００１７】ピストンピン孔２の内周面において、ピス
トンヘッド側とピストンボトム側にそれぞれに潤滑用油
孔９を有しており、ピストンピンとコンロッドの回転摩
擦を低減するための潤滑油の供給を良好に行えるように
なっている。この潤滑用油孔９はピストンピン孔２に流
れ込んだ潤滑油を潤滑用油孔９から滞りなく排出する作
用も有する。

【００１８】オイルリング溝５にはオイルリングにより
掻き取られた潤滑油をピストン内側に排出する油戻し穴
１０が周方向に形成されていることは従来のオイルリン
グ溝と同様である。上記構成のピストンの作用につい
て、図２を参照しつつ説明する。

【００１９】一般にピストン１のピストントップ６側は
燃焼室に臨んでいるので肉厚となっており、ピストン１
を軸支するピストンピンボス部が形成されているので、
圧縮高さｈ１領域の重さの方がスカート長さｈ２領域の
重さより大きくなっている。したがって、図２（Ａ）に
示すようにピストン１の重心位置Ｇはピストンヘッド６
側に寄った位置になっている。

【００２０】本実施形態のピストン１では、ピストンピ
ン孔２の位置を従来のピストンピン孔位置に比べて、オ
イルリング溝５の配設幅分だけピストンヘッド６側に位
置させることができる。このことにより、ピストンリン
グ部１１域内あるいはピストンリング部１１近くにある
ピストン重心位置Ｇにピストンピン孔２の中心位置Ｐを
できるだけ一致させることができ、図２（Ｂ）で示すよ
うな慣性力によるピストンの揺れを小さくすることがで
きる。

【００２１】つまり、従来のピストン構成ではオイルリ
ング溝５がピストンピン孔２より上側にあるので、重心
位置Ｇとピストンピン孔２の距離を小さくするにも限界
がありピストンピン孔２の中心Ｑを回動中心としてピス
トンヘッド６の揺れが大きくなり、ピストンスラップ音
が大きくなるのに対し、本実施形態の構成では重心位置
Ｇからの距離を小さくできるので、慣性力による揺れ幅
を従来の構成に比べて小さくでき、ピストンスラップ音
を小さくすることができるのである。

【００２２】なお、この重心位置Ｇにピストンピン孔２
を近づけることができる効果はピストンピン孔２の位置
がピストン全高Ｈ’の１／２位置よりもピストンヘッド
６側に設定しなければ得られないというものではない
が、重心位置Ｇとピストンピン孔２を近づけることによ
り、ピストンスラップ音を低減するという目的のために
は、ピストンピン孔２の貫通位置がピストン全高Ｈ’の
１／２位置よりもピストンヘッド６側に設定した方が、
揺れのモーメントを小さくする点において好ましい。

【００２３】この発明は上記実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の設計変更を施すことが可能である。以下、そのよ
うな実施形態を説明する。 （１）本発明で適用可能なピストンは、ソリッドスカー
トピストン、スリッパスカートピストン、アンバストラ
ットピストンなどが適用できる。さらに、ピストンスラ
ップ音を小さくすることができる前述したオートサーミ
ックピストン、オフセットピストンと併用して用いるこ
ともできる。特にオフセットピストンと本発明の構成を
併用することにより、ピストンが運動方向を変えるとき
の揺れ幅をさらに小さくすることができる利点がある。

【００２４】（２）本発明のピストンは、ガソリンエン
ジン、ディーゼルエンジン、横型エンジン、縦形エンジ
ンなどの種類によらず、広く内燃機関のピストンに適用
が可能であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の内燃機関のピストンの一
実施形態を示す正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−
Ｂ線縦断面図である。

【図２】図２（Ａ）は本実施形態のピストンのピストン
ピン孔位置を説明するための概略図、図２（Ｂ）はピス
トンの揺れを説明するための図である。

【図３】図３（Ａ）は従来の内燃機関のピストンの一例
を示す正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線縦断
面図、図３（Ｃ）はリングが嵌められた状態のピストン
リング部の拡大縦断面図である。

【符号の説明】

２…ピストンピン孔、３…トップ圧力リング溝、４…セ
コンド圧力リング溝、５…オイルリング溝、６…ピスト
ンヘッド、７…ピストンボトム、Ｈ’…ピストン全高。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンピン孔（２）の位置よりピスト
   ンヘッド（６）側にトップ圧力リング溝（３）、セコン
   ド圧力リング溝（４）を形成し、ピストンピン孔（２）
   の位置はピストン全高（Ｈ’）の１／２位置よりもピス
   トンヘッド（６）側に設定し、ピストンピン孔（２）の
   位置よりピストンボトム（７）側にオイルリング溝
   （５）を形成したことを特徴とする、内燃機関のピスト
   ン。