JPH10159974A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH10159974A
JPH10159974A JP33303396A JP33303396A JPH10159974A JP H10159974 A JPH10159974 A JP H10159974A JP 33303396 A JP33303396 A JP 33303396A JP 33303396 A JP33303396 A JP 33303396A JP H10159974 A JPH10159974 A JP H10159974A
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JP
Japan
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piston
pin hole
axis
skirt
piston pin
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Application number
JP33303396A
Other languages
English (en)
Inventor
Shingo Motoda
慎吾 元田
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンスラップ衝撃を可及的に低減するこ
とができると共に、フリクションを低減することが可能
な内燃機関用ピストンを提供する。 【解決手段】 ピストン1に、冠面部2側のリングラン
ド部3と、このリングランド部3に続くスカート部4を
設ける。このスカート部4に臨んでピストンピン孔10
を形成する。前記ピストン1のスラスト側におけるスカ
ート部4の肉厚を、ピストンピン孔10の軸線X1を含
む平面よりもリングランド部3に近い側から遠い側に向
けて徐々に厚肉となるように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用ピストンはシリンダ内に所定
の隙間をもって収容され、絶えず変化する力を受けつつ
往復摺動している。このため、前記ピストンが、シリン
ダ内での横方向への移動やピストンピン回りの回転運動
を生じてシリンダ内面と衝突し、ピストンスラップを生
じると共に、大きなサイドフォースを生じる。前記ピス
トンスラップは、内燃機関の運転時の振動及び騒音とな
って現れ、また、大きなサイドフォースはフリクション
(摩擦抵抗)を増大させる。
【0003】そこで、これを対策するために、例えば実
開昭63−92867号公報には、ピストンのスラスト
側において、ピストンピン孔よりも上側のスカート部の
内周に凹部を設けて、スカート部の肉厚を局部的に薄肉
にし、剛性を局部的に弱くしたピストンが提案されてい
る。なお、ピストンの膨張行程においてピストンが接し
ている側をスラスト側と称し、反対側を反スラスト側と
称することは従前のとおりである。
【0004】前記従来のピストンにあっては、スラスト
側のスカート上端がシリンダ内面に衝突する際に、スカ
ートの変形が大きくなり、衝撃力が緩和される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例においては、ピストンの挙動からして、ピストンピ
ン孔よりも上側のスカート部の肉厚を薄くすることは合
理的ではあるけれども、ピストンのスカート部の肉厚を
局部的に薄肉にして剛性を低下させてあるため、ピスト
ンがシリンダ内面に摺接する場合に、薄肉部分と厚肉部
分との境界部分の面圧が局部的に高くなり、シリンダ内
面との間でフリクション(摩擦抵抗)大きくなる虞があ
る。つまり、スカートの局部的な薄肉化によってピスト
ンスラップ衝撃は緩和され、薄肉部分での面圧は減じら
れる傾向にあるけれども、厚肉部分と薄肉部分との境界
部分での面圧が局部的に高くなり、摺動抵抗が大きくな
ってしまう虞がある。
【0006】前記ピストンの摺動抵抗の増大は、エンジ
ンの運転性能、特にエンジンが中乃至低速・低負荷状態
での運転性能に影響を与えることになる。
【0007】本発明は斯かる従来の実情に鑑みて案出さ
れたもので、ピストンスラップ衝撃を可及的に低減する
ことができると共に、フリクションを低減することが可
能な内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項1記載の
発明は、冠面部側のリングランド部と、このリングラン
ド部に続くスカート部を備え、このスカート部に臨んで
ピストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピストンに
おいて、前記ピストンのスラスト側におけるスカート部
の肉厚が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリン
グランド部に近い側から遠い側に向けて徐々に厚肉とな
るように形成された構成にしてある。
【0009】また、請求項2記載の発明は、冠面部側の
リングランド部と、このリングランド部に続くスカート
部を備え、このスカート部に臨んでピストンピン孔が形
成されてなる内燃機関用ピストンにおいて、前記ピスト
ンのスラスト側におけるスカート部の肉厚が、ピストン
ピン孔の軸線に対して略直角な位置から円周方向に向け
て徐々に厚肉となるように形成され、かつ、ピストンピ
ン孔の軸線に対して直角な位置を除いて、ピストンピン
孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に近い側から
遠い側に向けて徐々に厚肉となるように形成された構成
にしてある。
【0010】また、請求項3記載の発明は、請求項1乃
至請求項2記載の発明の構成のうち、前記ピストンピン
孔の軸線がピストンの軸線に対して反スラスト側にオフ
セットされた構成にしてある。
【0011】本発明によれば、前記ピストンのスラスト
側のスカート上端がシリンダ内面に衝突する際に、スカ
ート部の肉厚が薄肉とされた部分によってスカート部の
変形が大きくなり、衝撃力が緩和されると共に、面圧の
上昇が抑制される。
【0012】また、前記スカート部の肉厚は、リングラ
ンド部に近い側の薄肉部分から徐々に厚肉となっている
から、薄肉部分と厚肉部分との境界が明確でなくなり、
従来例で述べたような境界部分の面圧が局部的に高くな
ることがない。このため、前記フリクション(摩擦抵
抗)が大きくなることがない。
【0013】特に、比較的大きなサイドフォースが生じ
る、前記スカート部の上部の領域、即ちピストンピン孔
の軸線を含む平面よりもリングランド部に近い側におい
て薄肉に形成されているから、当該領域での剛性が弱め
られる。その結果、衝撃力が緩和されると共に、面圧の
上昇が有利に抑制されるのである。
【0014】したがって、ピストンスラップ衝撃を可及
的に低減することができると共に、フリクションを低減
することが可能な内燃機関用ピストンが得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳述する。
【0016】図1は本発明の実施の形態を示す内燃機関
用ピストンの平面図、図2は図1のA−A線断面図、図
3は図1のB−B線断面図である。
【0017】図において符番1で示す内燃機関用ピスト
ンは、図1において最上端の冠面部2と、この冠面部2
に続くリングランド部3と、このリングランド部3に続
くスカート部4とを備えている。前記リングランド部3
には、この実施の形態において3本のピストンリング溝
5、6、7が形成してあり、これらピストンリング溝
5、6、7のうち、冠面部2側近くに位置する2本のピ
ストンリング溝5、6がコンプレッションリング溝で、
スカート部4側に隣接して形成されたピストンリング溝
7がオイルリング溝となっている。
【0018】8は前記スカート部4に形成したエプロン
部、9はこのエプロン部8からスカート部4の内周側に
向かって突出するように形成されたピンボス部で、これ
らエプロン部8及びピンボス部9は、ピストン1の軸線
(軸心線)Y1の両側に対峙して形成してある(図3参
照)。
【0019】前記ピンボス部9には、スカート部4に臨
むエプロン部8に両端が開口するピストンピン孔10が
形成してある。前記ピストンピン孔10はその軸線(軸
心線)X1が、ピストン1の軸線Y1に対して略直角と
なるように形成してある。また、前記ピストンピン孔1
0の軸線X1は、図2に示すように、ピストン1の軸線
Y1に対して反スラスト側にオフセットしてある。尚、
図2において、Y2はピストンピン孔10の軸線X1を
通り、ピストン1の軸線Y1に平行する線である。
【0020】前記ピストンピン孔10内にはピストンピ
ン11が挿入され、このピストンピン11にコネクティ
ングロッド12が連結される。
【0021】前記ピストン1のスカート部4の内周側に
は、ピストン1の少なくともスラスト側にテーパ13が
形成され、ピストン1のスラスト側におけるスカート部
4の肉厚が、ピストンピン孔10の軸線X1を含む平面
よりもリングランド部3に近い側から遠い側に向けて徐
々に厚肉となるように形成してある。
【0022】即ち、この実施の形態においては、前記ピ
ストン1のスカート部4の内周側には、ピストン1のス
ラスト側及び反スラスト側の両方にテーパ13が形成さ
れ、スカート部4の肉厚が軸方向に変化しており、上端
側で薄肉に、下端側で厚肉に形成してある(図2参
照)。
【0023】また、前記スカート部4の肉厚は、図3に
示すように、エプロン部8との滑らかな接続のために大
きく変化することを除いて、円周方向に対しては略同一
の厚さか、またはエプロン部8側に向かって僅かずつ厚
肉となるように形成してある。尚、図3において、X2
は前記ピストン1の軸線Y1を通り、ピストンピン孔1
0の軸線X1に平行する線、Z1はピストン1の軸線Y
1を通り、線X2と直交する線である。
【0024】尚、前記スカート部4の内周側の最下部位
置には、ピストン1を機械加工するための加工基準とし
ての段部14が形成してある。
【0025】斯かる構成によれば、前記ピストン1は図
外のエンジンに組込まれて作動することになる。
【0026】図外のエンジンが運転されるとき、前記ピ
ストン1は圧縮及び膨張行程において図4に示すような
挙動を示す。なお、図4においてY0はシリンダの軸線
(軸心線)を示している。
【0027】即ち、圧縮行程の上死点前において、前記
ピストン1は図4(a)に示すように、圧縮ガスの圧力
Fg(詳しくは圧縮ガスの圧力とピストン1の慣性力と
の和)を受ける。前記圧力Fgは、傾斜したコネクティ
ングロッド12への力Fcとスラスト力Ftに分解され
るから、ピストン1はスラスト力Ftを受けることにな
り、反スラスト側のシリンダ内面cに接して運動する。
【0028】前記ピストン1が上死点に近付くと、圧縮
ガスの圧力Fgが増大すると共に、コネクティングロッ
ド12の傾き角が小さくなることによってスラスト力F
tが小さくなる。このため、前記ピストン1は図4
(b)に示すように、モーメントMが生じ、スカート下
端部B点を支点として反時計回りに回転し、スラスト側
のスカート上端部A点がスラスト側のシリンダ内面cに
衝接する。この状態で、前記ピストン1は爆発行程に入
ることになる。
【0029】上死点を過ぎると、前記コネクティングロ
ッド12の傾斜が反転するため、スラスト力Ftの方向
が変わり、ピストン1は図4(c)に示すように、モー
メントMが生じ、スカート上端部A点を支点として時計
回りに回転し、スラスト側の側面がスラスト側のシリン
ダ内面cに衝接する。
【0030】その後、前記ピストン1は膨張行程におい
てスラスト側のシリンダ内面cに接して運動する。
【0031】ここで、前記ピストン1には、上死点を過
ぎた直後に、スラスト側の側面に最も大きなスラスト力
Ftによるサイドフォースが作用することになる。発明
者の研究によれば、所定値以上の面圧が生じる領域の中
心はピストンピン孔10の軸線X1よりも上側にあり、
また、最も高い面圧が生じる領域もピストンピン孔10
の軸線X1よりも上側に生じる。
【0032】そこで、本発明によれば、比較的大きなサ
イドフォースが生じる前記スカート部4の上部の領域に
おいて、即ちピストンピン孔10の軸線X1を含む平面
よりもリングランド部3に近い側においてスカート部4
厚さが薄肉に形成されている。このため、当該領域での
剛性が弱められることになる。その結果、ピストン1と
シリンダ内面cとの接触の際の衝撃力が緩和されると共
に、面圧の上昇が有利に抑制される。
【0033】また、前記スカート部4の肉厚は、リング
ランド部3に近い側の薄肉部分から徐々に厚肉となって
いるから、薄肉部分と厚肉部分との境界が明確でなくな
り、従来例で述べたような境界部分の面圧が局部的に高
くなることがない。このため、フリクション(摩擦抵
抗)が大きくなることがない。
【0034】したがって、ピストンスラップ衝撃を可及
的に低減することができると共に、フリクションを低減
することが可能な内燃機関用ピストン1が得られる。
【0035】図5及び図6は本発明の別の実施の形態を
示す図面である。この実施の形態がが前記実施の形態と
変わるところは、前記ピストン1のスラスト側における
スカート部4の肉厚を、ピストンピン孔10の軸線X1
に対して略直角な位置から円周方向に向けて徐々に厚肉
となるように形成し、かつ、ピストンピン孔10の軸線
X1に対して直角な位置を除いて、ピストンピン孔10
の軸線X1を含む平面よりもリングランド部3に近い側
から遠い側に向けて徐々に厚肉となるように形成た点で
ある。
【0036】即ち、この実施の形態においては、前記ピ
ストン1のスラスト側及び反スラスト側の両方のスカー
ト部4の肉厚が、ピストンピン孔10の軸線X1に対し
て略直角な位置において最も薄肉とされ、この位置から
円周方向に向かって徐々に厚肉としてある。また、ピス
トンピン孔10の軸線X1に対して略直角な位置を除い
て、ピストンピン孔10の軸線X1を含む平面よりもリ
ングランド部3に近い側から遠い側に向けて徐々に厚肉
としてある(図6参照)。
【0037】つまり、前記スカート部4の肉厚は、ピス
トンピン孔10の軸線X1に対して略直角な位置におい
ては軸方向に略同一の厚さであるが、残余の部分では、
ピストンピン孔10の軸線X1を含む平面よりもリング
ランド部3に近い側から遠い側に向けて徐々に厚肉とな
るように形成してある。
【0038】尚、その他の構成は前記実施の形態と略同
様であるから、同一構成部分には同一符号を付し、その
重複する説明を省略する。
【0039】斯く構成しても、前記ピストン1のスラス
ト側における肉厚が、ピストンピン孔10の軸線X1に
対して略直角な位置から円周方向に向けて徐々に厚肉と
なるように形成され、かつ、ピストンピン孔10の軸線
X1を含む平面よりもリングランド部3に近い側におい
て薄肉に形成されていることにより、前記実施の形態で
述べたと同様の作用・効果が得られる。
【0040】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記ピストンピン孔10の軸線X1がピストン
1の軸線Y1に対して反スラスト側にオフセットされた
実施の形態について述べたが、スラスト側にオフセット
した構成としてもよい。
【0041】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ピストンスラップ衝撃を可及的に低減すること
ができると共に、フリクションを低減することが可能な
内燃機関用ピストンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す内燃機関用ピストン
の平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】ピストンの挙動を、圧縮行程の上死点前の状態
(a)、上死点に近付いた状態(b)、上死点を過ぎた
状態(c)で説明する図面である。
【図5】本発明の別の実施の形態を示す、図2と同様な
断面図である。
【図6】図5のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1 ピストン 2 冠面部 3 リングランド部 4 スカート部 10 ピストンピン孔 X1 ピストンピン孔の軸線 Y1 ピストンの軸線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冠面部側のリングランド部と、このリン
    グランド部に続くスカート部を備え、このスカート部に
    臨んでピストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピス
    トンにおいて、前記ピストンのスラスト側におけるスカ
    ート部の肉厚が、ピストンピン孔の軸線を含む平面より
    もリングランド部に近い側から遠い側に向けて徐々に厚
    肉となるように形成されてなることを特徴とする内燃機
    関用ピストン。
  2. 【請求項2】 冠面部側のリングランド部と、このリン
    グランド部に続くスカート部を備え、このスカート部に
    臨んでピストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピス
    トンにおいて、前記ピストンのスラスト側におけるスカ
    ート部の肉厚が、ピストンピン孔の軸線に対して略直角
    な位置から円周方向に向けて徐々に厚肉となるように形
    成され、かつ、ピストンピン孔の軸線に対して略直角な
    位置を除いて、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりも
    リングランド部に近い側から遠い側に向けて徐々に厚肉
    となるように形成されてなることを特徴とする内燃機関
    用ピストン。
  3. 【請求項3】 前記ピストンピン孔の軸線がピストンの
    軸線に対して反スラスト側にオフセットされてなること
    を特徴とする、請求項1乃至請求項2記載の内燃機関用
    ピストン。
JP33303396A 1996-02-29 1996-11-29 内燃機関用ピストン Pending JPH10159974A (ja)

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JP33303396A JPH10159974A (ja) 1996-11-29 1996-11-29 内燃機関用ピストン
KR1019970006327A KR970062277A (ko) 1996-02-29 1997-02-27 내연 기관용 피스톤
US08/808,749 US5894824A (en) 1996-02-29 1997-02-28 Piston for internal combustion engines
DE19708252A DE19708252A1 (de) 1996-02-29 1997-02-28 Kolben für Verbrennungsmotoren

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010209862A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関のピストン
JP2014025480A (ja) * 2007-04-27 2014-02-06 Mahle Internatl Gmbh 内燃機関用のピストン
WO2019181203A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のピストン

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