JPH1037748A - 内燃機関のピストン - Google Patents
内燃機関のピストンInfo
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- JPH1037748A JPH1037748A JP8193521A JP19352196A JPH1037748A JP H1037748 A JPH1037748 A JP H1037748A JP 8193521 A JP8193521 A JP 8193521A JP 19352196 A JP19352196 A JP 19352196A JP H1037748 A JPH1037748 A JP H1037748A
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- notch
- angle
- piston pin
- thrust side
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0678—Unconventional, complex or non-rotationally symmetrical shapes of the combustion space, e.g. flower like, having special shapes related to the orientation of the fuel spray jets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストン頂部の変形や、切り欠きにおける亀
裂の発生を抑制する内燃機関のピストンを提供する。 【解決手段】 ピストンピン２を有するピストン１の頂
面に形成された燃焼室３のリップ部４に切り欠き５を設
けた内燃機関のピストンにおいて、ピストン軸心７より
ピストンピン２の長手方向に対し、ピストン１が機関の
燃焼行程においてシリンダの側面を押圧するスラスト側
には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小さ
い角度φの方向に（φ＜θ）、それぞれ切り欠き５を形
成するよう構成する。また、ピストン軸心７よりピスト
ンピン２の長手方向に対し、４５度より大きい角度
（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成するよう
構成する。
裂の発生を抑制する内燃機関のピストンを提供する。 【解決手段】 ピストンピン２を有するピストン１の頂
面に形成された燃焼室３のリップ部４に切り欠き５を設
けた内燃機関のピストンにおいて、ピストン軸心７より
ピストンピン２の長手方向に対し、ピストン１が機関の
燃焼行程においてシリンダの側面を押圧するスラスト側
には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小さ
い角度φの方向に（φ＜θ）、それぞれ切り欠き５を形
成するよう構成する。また、ピストン軸心７よりピスト
ンピン２の長手方向に対し、４５度より大きい角度
（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成するよう
構成する。
Description
【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、特にピストンの頂面に形成された燃焼室のリッ
プ部に切り欠きを設けた内燃機関のピストンに関する。
に関し、特にピストンの頂面に形成された燃焼室のリッ
プ部に切り欠きを設けた内燃機関のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は一般的な内燃機関のピストンに作
用する力を示す図であり、燃焼行程における爆発直後の
状態を示す図である。図示するように、ピストン４１は
シリンダ４２内の燃焼室４３で爆発したガスによってそ
の頂部に爆発圧力Ｆおよびピストン４１の往復運動によ
る慣性力を受ける。爆発圧力Ｆは一般的な乗用車で１平
方センチメートルにつき約３０〜５０ｋｇと言われ、ピ
ストン半径約４．２５ｃｍの中型車の場合、ピストン１
個が受ける爆発圧力Ｆは約２８００ｋｇにもなり、中型
車２台を持ち上げるほどの力を瞬間的に受けていること
になる。
用する力を示す図であり、燃焼行程における爆発直後の
状態を示す図である。図示するように、ピストン４１は
シリンダ４２内の燃焼室４３で爆発したガスによってそ
の頂部に爆発圧力Ｆおよびピストン４１の往復運動によ
る慣性力を受ける。爆発圧力Ｆは一般的な乗用車で１平
方センチメートルにつき約３０〜５０ｋｇと言われ、ピ
ストン半径約４．２５ｃｍの中型車の場合、ピストン１
個が受ける爆発圧力Ｆは約２８００ｋｇにもなり、中型
車２台を持ち上げるほどの力を瞬間的に受けていること
になる。
【０００３】図４の（Ａ）に示すように、爆発圧力Ｆと
慣性力によってピストン４１が下方に押されるときコン
ロッド４４がピストンピン４５を支点として傾いてクラ
ンクシャフト４６を回すことになるが、このときクラン
クシャフト４６には同時に車体および路面からの負荷が
抵抗力Ｒとしてかかってくるのでピストン４１はクラン
クシャフト４６側からも押されることになる。この場
合、クランクシャフト４６とコンロッド４４の結合点は
ピストン４１の中心線より右にあるので、ピストン４１
の左側面がシリンダ４２の左壁にサイドスラスト（側
圧）ＬＳＴで強く押しつけられる。側圧力およびピスト
ンの膨張による（金属）固体接触によりシリンダ４２の
内壁は磨耗する。
慣性力によってピストン４１が下方に押されるときコン
ロッド４４がピストンピン４５を支点として傾いてクラ
ンクシャフト４６を回すことになるが、このときクラン
クシャフト４６には同時に車体および路面からの負荷が
抵抗力Ｒとしてかかってくるのでピストン４１はクラン
クシャフト４６側からも押されることになる。この場
合、クランクシャフト４６とコンロッド４４の結合点は
ピストン４１の中心線より右にあるので、ピストン４１
の左側面がシリンダ４２の左壁にサイドスラスト（側
圧）ＬＳＴで強く押しつけられる。側圧力およびピスト
ンの膨張による（金属）固体接触によりシリンダ４２の
内壁は磨耗する。
【０００４】さらにピストン４１はシリンダ４２の内壁
との間にわずかながらの隙間があるため、シリンダ４２
内で左右に位置を変えるとき、シリンダ４２の内壁に衝
撃を与えて音を発する。そこでピストン４１の位置を圧
力側に０．５〜２．０ｍｍほど偏心させておくと、ピス
トン４１が左右に位置を変える時期と衝撃の強さが変わ
り、打音を減少させ、金属固体接触も減少できる。以上
のような理由から、図５に示すように、ほとんどのピス
トン４１はピストンピン４５を収容するピストンボスを
前方から見てピストン４１の軸心４７よりわずかに
（０．５〜２．０ｍｍほど）左にオフセットした位置に
設けている。
との間にわずかながらの隙間があるため、シリンダ４２
内で左右に位置を変えるとき、シリンダ４２の内壁に衝
撃を与えて音を発する。そこでピストン４１の位置を圧
力側に０．５〜２．０ｍｍほど偏心させておくと、ピス
トン４１が左右に位置を変える時期と衝撃の強さが変わ
り、打音を減少させ、金属固体接触も減少できる。以上
のような理由から、図５に示すように、ほとんどのピス
トン４１はピストンピン４５を収容するピストンボスを
前方から見てピストン４１の軸心４７よりわずかに
（０．５〜２．０ｍｍほど）左にオフセットした位置に
設けている。
【０００５】ところで、ピストンに作用する力を考慮し
てピストンの変形を防止する技術が種々考案されてい
る。特開平７−１１９５８号公報には、ピストンピンを
有するピストンの頂面に形成されたキャビティの開口部
周縁に、ピストン軸心よりピストンピンの長手方向に対
し略４５度の方向のみに切り欠きを設けたディーゼル機
関の燃焼室が開示されている。切り欠きをこの位置に設
けることにより、切り欠き部周辺の剛性をピストンピン
の長手方向およびピストンピンの長手方向と垂直な方向
と比べて低くすることができる。したがって、ピストン
の往復運動による慣性力および燃焼ガスの圧力を最も受
け易い位置であるピストンピンの長手方向およびピスト
ンピンの長手方向と垂直な方向にかかる力の一部が切り
欠き部分にかかって変形する。これにより、ピストンピ
ンの長手方向およびピストンピンの長手方向と垂直な方
向にかかる応力集中を低減し、ひいてはピストンの耐久
性を向上させることができる。
てピストンの変形を防止する技術が種々考案されてい
る。特開平７−１１９５８号公報には、ピストンピンを
有するピストンの頂面に形成されたキャビティの開口部
周縁に、ピストン軸心よりピストンピンの長手方向に対
し略４５度の方向のみに切り欠きを設けたディーゼル機
関の燃焼室が開示されている。切り欠きをこの位置に設
けることにより、切り欠き部周辺の剛性をピストンピン
の長手方向およびピストンピンの長手方向と垂直な方向
と比べて低くすることができる。したがって、ピストン
の往復運動による慣性力および燃焼ガスの圧力を最も受
け易い位置であるピストンピンの長手方向およびピスト
ンピンの長手方向と垂直な方向にかかる力の一部が切り
欠き部分にかかって変形する。これにより、ピストンピ
ンの長手方向およびピストンピンの長手方向と垂直な方
向にかかる応力集中を低減し、ひいてはピストンの耐久
性を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−１１９５８号公報に開示されたピストンは、サ
イドスラスト（側圧）を受けたり、あるいはピストンピ
ンの回転回り、すなわちピストンピンの長手方向に対し
て垂直方向に、ピストンピンに近い程強い応力を受けた
りする。その結果、切り欠きにかかる荷重が過大とな
り、ピストン頂部が変形したり、切り欠きに亀裂が生じ
たりするという問題がある。それゆえ、本発明はピスト
ン頂部の変形や、切り欠きにおける亀裂の発生を抑制す
る内燃機関のピストンを提供することを目的とする。
開平７−１１９５８号公報に開示されたピストンは、サ
イドスラスト（側圧）を受けたり、あるいはピストンピ
ンの回転回り、すなわちピストンピンの長手方向に対し
て垂直方向に、ピストンピンに近い程強い応力を受けた
りする。その結果、切り欠きにかかる荷重が過大とな
り、ピストン頂部が変形したり、切り欠きに亀裂が生じ
たりするという問題がある。それゆえ、本発明はピスト
ン頂部の変形や、切り欠きにおける亀裂の発生を抑制す
る内燃機関のピストンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決する第一
発明による内燃機関のピストンは、ピストンピンを有す
るピストンの頂面に形成された燃焼室のリップ部に切り
欠きを設けた内燃機関のピストンにおいて、ピストン軸
心よりピストンピンの長手方向に対し、ピストンが機関
の燃焼行程においてシリンダの側面を押圧するスラスト
側には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小
さい角度φの方向に（φ＜θ）、それぞれ切り欠きを形
成したことを特徴とする。
発明による内燃機関のピストンは、ピストンピンを有す
るピストンの頂面に形成された燃焼室のリップ部に切り
欠きを設けた内燃機関のピストンにおいて、ピストン軸
心よりピストンピンの長手方向に対し、ピストンが機関
の燃焼行程においてシリンダの側面を押圧するスラスト
側には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小
さい角度φの方向に（φ＜θ）、それぞれ切り欠きを形
成したことを特徴とする。
【０００８】ピストン軸心よりピストンピンの長手方向
に対し、スラスト側も反スラスト側も同一角度の方向に
切り欠きを設けると、スラスト側で大きな側圧が発生す
る時、スラスト側の切り欠きには反スラスト側の切り欠
きより大きい応力がかかる。そこで、本発明はスラスト
側の切り欠きおよび反スラスト側の切り欠きにかかる応
力を均一化するため、ピストンピンの軸心から遠ざかっ
た位置に切り欠きを設けたものほど切り欠きにかかる応
力は小さくなることから、スラスト側の切り欠きを反ス
ラスト側の切り欠きよりピストンピンから遠ざけて形成
する。すなわち、ピストン軸心よりピストンピンの長手
方向に対し、スラスト側には角度θの方向に、反スラス
ト側には角度θより小さい角度φの方向に、切り欠きを
設ける。この構成により、スラスト側の切り欠きにかか
る応力が緩和され、それぞれの切り欠きにかかる応力が
均一化され、特にスラスト側ピストン頂部の変形や切り
欠きにおける亀裂の発生が抑制される。
に対し、スラスト側も反スラスト側も同一角度の方向に
切り欠きを設けると、スラスト側で大きな側圧が発生す
る時、スラスト側の切り欠きには反スラスト側の切り欠
きより大きい応力がかかる。そこで、本発明はスラスト
側の切り欠きおよび反スラスト側の切り欠きにかかる応
力を均一化するため、ピストンピンの軸心から遠ざかっ
た位置に切り欠きを設けたものほど切り欠きにかかる応
力は小さくなることから、スラスト側の切り欠きを反ス
ラスト側の切り欠きよりピストンピンから遠ざけて形成
する。すなわち、ピストン軸心よりピストンピンの長手
方向に対し、スラスト側には角度θの方向に、反スラス
ト側には角度θより小さい角度φの方向に、切り欠きを
設ける。この構成により、スラスト側の切り欠きにかか
る応力が緩和され、それぞれの切り欠きにかかる応力が
均一化され、特にスラスト側ピストン頂部の変形や切り
欠きにおける亀裂の発生が抑制される。
【０００９】第二発明による内燃機関のピストンは、上
記ピストン軸心よりピストンピンの長手方向に対し、４
５度より大きい角度（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠
きを形成する。
記ピストン軸心よりピストンピンの長手方向に対し、４
５度より大きい角度（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠
きを形成する。
【００１０】ピストン軸心よりピストンピンの長手方向
に対し４５度より大きい角度の方向に切り欠きを形成し
たので、ピストンピンの軸心から遠ざかった位置に切り
欠きが設けられ、したがって４５度の方向に切り欠きを
設けたピストンと比べて切り欠きにかかる応力が小さく
なり、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発
生が抑制される。
に対し４５度より大きい角度の方向に切り欠きを形成し
たので、ピストンピンの軸心から遠ざかった位置に切り
欠きが設けられ、したがって４５度の方向に切り欠きを
設けたピストンと比べて切り欠きにかかる応力が小さく
なり、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発
生が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第一実施例におけ
るディーゼル機関の燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平
面図であり、（Ｂ）はＩ−Ｉ線に沿う断面図である。燃
焼室３はピストン１の頂面に形成された上方に向かって
開口するキャビティ６内に形成されている。キャビティ
６の開口部には、半径方向内方に突出する環状のリップ
部４が形成されている。ピストン１の側面のほぼ中央に
はピストン１を貫通する穴すなわちピストンボスが設け
られピストンピン２を収容している。
るディーゼル機関の燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平
面図であり、（Ｂ）はＩ−Ｉ線に沿う断面図である。燃
焼室３はピストン１の頂面に形成された上方に向かって
開口するキャビティ６内に形成されている。キャビティ
６の開口部には、半径方向内方に突出する環状のリップ
部４が形成されている。ピストン１の側面のほぼ中央に
はピストン１を貫通する穴すなわちピストンボスが設け
られピストンピン２を収容している。
【００１２】図１に示すように、本発明の第一実施例に
おけるディーゼル機関のピストンは、スラスト側に形成
される切り欠き５のピストン軸心７よりピストンピン２
の長手方向に対する角度θが、反スラスト側に形成され
る切り欠き５のピストン軸心７よりピストンピン２の長
手方向に対する角度φより大きく（φ＜θ）なるように
形成されている。ここで、スラスト側とは、従来技術の
欄で説明したピストン１のサイドスラスト（側圧）ＬＳ
Ｔが印加される側をいう。また第一実施例では、ピスト
ン１の上方から見て略半円形状の切り欠き５が４つ設け
られている。
おけるディーゼル機関のピストンは、スラスト側に形成
される切り欠き５のピストン軸心７よりピストンピン２
の長手方向に対する角度θが、反スラスト側に形成され
る切り欠き５のピストン軸心７よりピストンピン２の長
手方向に対する角度φより大きく（φ＜θ）なるように
形成されている。ここで、スラスト側とは、従来技術の
欄で説明したピストン１のサイドスラスト（側圧）ＬＳ
Ｔが印加される側をいう。また第一実施例では、ピスト
ン１の上方から見て略半円形状の切り欠き５が４つ設け
られている。
【００１３】以上のように構成されるディーゼル機関の
燃焼室の切り欠きの作用について以下に説明する。ピス
トン１は機関が吸気、圧縮、燃焼および排気の４行程を
実行する間にシリンダ内を２往復しこれを繰り返す。こ
の際、ピストン１はその往復運動による慣性力を受け
る。また、圧縮行程の終わり近くで噴射された燃料が着
火して燃焼し、その際の燃焼ガスの圧力をもピストン１
は受けることになる。一方ピストン１はピストンピン２
と図示しないコンロッドにより支持されているため、ピ
ストン１の頂面において、その略鉛直下方にピストンピ
ン２が存在する部分と存在しない部分とが存在する。そ
のため、ピストン１は前述した慣性力および燃焼ガスの
圧力を受けると、ピストンピン２が存在する部分に応力
が発生し、リップ部４はキャビティ６の開口部がピスト
ンピン２の長手方向と垂直方向に伸びた楕円形状に変形
しやすくなる。また、ピストン１の頂面付近に生じる応
力はピストンピン２の存在によりピストンピン２の長手
方向付近で最も大きくピストンピン２の軸心から遠ざか
るほど小さい。
燃焼室の切り欠きの作用について以下に説明する。ピス
トン１は機関が吸気、圧縮、燃焼および排気の４行程を
実行する間にシリンダ内を２往復しこれを繰り返す。こ
の際、ピストン１はその往復運動による慣性力を受け
る。また、圧縮行程の終わり近くで噴射された燃料が着
火して燃焼し、その際の燃焼ガスの圧力をもピストン１
は受けることになる。一方ピストン１はピストンピン２
と図示しないコンロッドにより支持されているため、ピ
ストン１の頂面において、その略鉛直下方にピストンピ
ン２が存在する部分と存在しない部分とが存在する。そ
のため、ピストン１は前述した慣性力および燃焼ガスの
圧力を受けると、ピストンピン２が存在する部分に応力
が発生し、リップ部４はキャビティ６の開口部がピスト
ンピン２の長手方向と垂直方向に伸びた楕円形状に変形
しやすくなる。また、ピストン１の頂面付近に生じる応
力はピストンピン２の存在によりピストンピン２の長手
方向付近で最も大きくピストンピン２の軸心から遠ざか
るほど小さい。
【００１４】しかるに、一般に切り欠きが設けられた部
材に引張荷重や圧縮荷重がかかると切り欠き付近に応力
が集中することが知られている。そのため、本発明の第
一実施例では、ピストン１の頂面に形成された燃焼室３
のリップ部４に切り欠き５を設け、剛性を低くして応力
集中しやすくしている。また、機関の燃焼行程初期にピ
ストン１はシリンダの側面を強く押圧する。この側圧を
受けるピストン１のスラスト側には、反スラスト側より
大きな応力が発生する。そこで、本発明はスラスト側の
切り欠き５および反スラスト側の切り欠き５にかかる応
力を均一化するため、ピストンピン２の軸心から遠ざか
った位置に切り欠き５を設けたものほど切り欠き５にか
かる応力は小さくなることから、スラスト側の切り欠き
５を反スラスト側の切り欠き５よりピストンピン２から
遠ざけて形成する。すなわち、ピストン軸心４よりピス
トンピン２の長手方向に対し、スラスト側には角度θの
方向に、反スラスト側には角度θより小さい角度φの方
向に、切り欠き５を設ける。この構成により、スラスト
側の切り欠き５にかかる応力が緩和され、それぞれの切
り欠き５にかかる応力が均一化され、特にスラスト側ピ
ストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生が抑制
される。
材に引張荷重や圧縮荷重がかかると切り欠き付近に応力
が集中することが知られている。そのため、本発明の第
一実施例では、ピストン１の頂面に形成された燃焼室３
のリップ部４に切り欠き５を設け、剛性を低くして応力
集中しやすくしている。また、機関の燃焼行程初期にピ
ストン１はシリンダの側面を強く押圧する。この側圧を
受けるピストン１のスラスト側には、反スラスト側より
大きな応力が発生する。そこで、本発明はスラスト側の
切り欠き５および反スラスト側の切り欠き５にかかる応
力を均一化するため、ピストンピン２の軸心から遠ざか
った位置に切り欠き５を設けたものほど切り欠き５にか
かる応力は小さくなることから、スラスト側の切り欠き
５を反スラスト側の切り欠き５よりピストンピン２から
遠ざけて形成する。すなわち、ピストン軸心４よりピス
トンピン２の長手方向に対し、スラスト側には角度θの
方向に、反スラスト側には角度θより小さい角度φの方
向に、切り欠き５を設ける。この構成により、スラスト
側の切り欠き５にかかる応力が緩和され、それぞれの切
り欠き５にかかる応力が均一化され、特にスラスト側ピ
ストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生が抑制
される。
【００１５】さらに、本発明の第一実施例は、ピストン
軸心７よりピストンピンの長手方向に対し４５度より大
きい角度（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成
したので、４５度の方向に切り欠きを設けたピストンと
比べてピストンピン２の軸心から遠ざかった位置に切り
欠き５を設けたものほど切り欠き５にかかる応力が小さ
くなり、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の
発生が抑制される。
軸心７よりピストンピンの長手方向に対し４５度より大
きい角度（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成
したので、４５度の方向に切り欠きを設けたピストンと
比べてピストンピン２の軸心から遠ざかった位置に切り
欠き５を設けたものほど切り欠き５にかかる応力が小さ
くなり、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の
発生が抑制される。
【００１６】図２は本発明の第二実施例におけるディー
ゼル機関の燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であ
り、（Ｂ）はII−II線に沿う断面図である。図１に示し
た第一実施例と異なる所は、切り欠き５をスラスト側と
反スラスト側にそれぞれ１個、計２個設た点である。図
示するように、第二実施例の切り欠き５は、ピストン軸
心４よりピストンピン２の長手方向に対し、スラスト側
には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小さ
い角度φの方向に、設けられる。この構成により、スラ
スト側の切り欠き５にかかる応力が緩和され、それぞれ
の切り欠き５にかかる応力が均一化され、特にスラスト
側ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生が
抑制される。
ゼル機関の燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であ
り、（Ｂ）はII−II線に沿う断面図である。図１に示し
た第一実施例と異なる所は、切り欠き５をスラスト側と
反スラスト側にそれぞれ１個、計２個設た点である。図
示するように、第二実施例の切り欠き５は、ピストン軸
心４よりピストンピン２の長手方向に対し、スラスト側
には角度θの方向に、反スラスト側には角度θより小さ
い角度φの方向に、設けられる。この構成により、スラ
スト側の切り欠き５にかかる応力が緩和され、それぞれ
の切り欠き５にかかる応力が均一化され、特にスラスト
側ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生が
抑制される。
【００１７】さらに、第二実施例は、ピストン軸心７よ
りピストンピンの長手方向に対し４５度より大きい角度
（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成したの
で、４５度の方向に切り欠きを設けたピストンと比べて
ピストンピン２の軸心から遠ざかった位置に切り欠き５
を設けたものほど切り欠き５にかかる応力が小さくな
り、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生
が抑制される。また、図２に示す例では、切り欠き５は
第１象限と第３象限に設けられているが、第２象限と第
４象限に設けてもよい。次に、切り欠きの形成箇所と切
り欠きに生じる応力との関係について以下に説明する。
りピストンピンの長手方向に対し４５度より大きい角度
（θ，φ＞４５°）の方向に切り欠き５を形成したの
で、４５度の方向に切り欠きを設けたピストンと比べて
ピストンピン２の軸心から遠ざかった位置に切り欠き５
を設けたものほど切り欠き５にかかる応力が小さくな
り、ピストン頂部の変形や切り欠きにおける亀裂の発生
が抑制される。また、図２に示す例では、切り欠き５は
第１象限と第３象限に設けられているが、第２象限と第
４象限に設けてもよい。次に、切り欠きの形成箇所と切
り欠きに生じる応力との関係について以下に説明する。
【００１８】図３はピストンの頂面に形成されたリップ
部の切り欠きに生じる応力の説明図であり、（Ａ）は切
り欠きをピストンピンの長手方向に形成した場合を示す
図であり、（Ｂ）は切り欠きをピストン軸心よりピスト
ンピンの長手方向に対しθ°傾けた方向に形成した場合
を示す図である。図３の（Ａ）に示す切り欠き５はピス
トン２の軸心上に設けられている。したがって、ピスト
ン頂面の略鉛直下方にピストンピン２が存在するので、
ピストン２の軸心以外の方向に設けられた切り欠きに生
じる応力と比べて、この切り欠き５には最大応力Ｆ0 が
生じる。一方、図３の（Ｂ）に示す切り欠き５はピスト
ン２の軸心から離れた位置に形成されるので、この切り
欠き５には応力Ｆ0 より小さい応力Ｆθ（Ｆθ＜Ｆ0 ）
が生じる。また、この応力Ｆθを切り欠き５の引張り方
向の分力Ｆθx とその垂直方向の分力Ｆθy に分解すれ
ば、この切り欠き５を亀裂に導く切り欠き５の引張り方
向の分力Ｆθx は、図３の（Ａ）に示す切り欠き５にお
ける引張り方向の力、Ｆ0より相当小さい（Ｆθx ＜＜
Ｆ0 ）ことが判る。
部の切り欠きに生じる応力の説明図であり、（Ａ）は切
り欠きをピストンピンの長手方向に形成した場合を示す
図であり、（Ｂ）は切り欠きをピストン軸心よりピスト
ンピンの長手方向に対しθ°傾けた方向に形成した場合
を示す図である。図３の（Ａ）に示す切り欠き５はピス
トン２の軸心上に設けられている。したがって、ピスト
ン頂面の略鉛直下方にピストンピン２が存在するので、
ピストン２の軸心以外の方向に設けられた切り欠きに生
じる応力と比べて、この切り欠き５には最大応力Ｆ0 が
生じる。一方、図３の（Ｂ）に示す切り欠き５はピスト
ン２の軸心から離れた位置に形成されるので、この切り
欠き５には応力Ｆ0 より小さい応力Ｆθ（Ｆθ＜Ｆ0 ）
が生じる。また、この応力Ｆθを切り欠き５の引張り方
向の分力Ｆθx とその垂直方向の分力Ｆθy に分解すれ
ば、この切り欠き５を亀裂に導く切り欠き５の引張り方
向の分力Ｆθx は、図３の（Ａ）に示す切り欠き５にお
ける引張り方向の力、Ｆ0より相当小さい（Ｆθx ＜＜
Ｆ0 ）ことが判る。
【００１９】以上の実施例では、切り欠きを略半円形状
としたが、切り欠きの曲率半径を変えて略半円より大き
くしたり、小さくしたり、また切り欠きの大きさや形状
を変更したり、切り欠きの個数を変えたり（例えば１つ
または３つ）してもよい。
としたが、切り欠きの曲率半径を変えて略半円より大き
くしたり、小さくしたり、また切り欠きの大きさや形状
を変更したり、切り欠きの個数を変えたり（例えば１つ
または３つ）してもよい。
【００２０】
【発明の効果】第一発明によれば、スラスト側には角度
θの方向に、反スラスト側には角度θより小さい角度φ
の方向に、切り欠きを設けたので、スラスト側の切り欠
きが反スラスト側の切り欠きよりピストンピンから遠ざ
けて形成され、スラスト側の切り欠きにかかる応力が緩
和され、それぞれの切り欠きにかかる応力が均一化さ
れ、特にスラスト側ピストン頂部の変形や切り欠きにお
ける亀裂の発生が抑制され、ひいてはピストンの耐久性
が向上する。
θの方向に、反スラスト側には角度θより小さい角度φ
の方向に、切り欠きを設けたので、スラスト側の切り欠
きが反スラスト側の切り欠きよりピストンピンから遠ざ
けて形成され、スラスト側の切り欠きにかかる応力が緩
和され、それぞれの切り欠きにかかる応力が均一化さ
れ、特にスラスト側ピストン頂部の変形や切り欠きにお
ける亀裂の発生が抑制され、ひいてはピストンの耐久性
が向上する。
【００２１】第二発明によれば、ピストン軸心よりピス
トンピンの長手方向に対し４５度より大きい角度の方向
に切り欠きを形成したので、ピストンピンの軸心から遠
ざかった位置に切り欠きが設けられ、したがって４５度
の方向に切り欠きを設けたピストンと比べて切り欠きに
かかる応力が小さくなり、ピストン頂部の変形や切り欠
きにおける亀裂の発生が抑制される。
トンピンの長手方向に対し４５度より大きい角度の方向
に切り欠きを形成したので、ピストンピンの軸心から遠
ざかった位置に切り欠きが設けられ、したがって４５度
の方向に切り欠きを設けたピストンと比べて切り欠きに
かかる応力が小さくなり、ピストン頂部の変形や切り欠
きにおける亀裂の発生が抑制される。
【図１】本発明の第一実施例におけるディーゼル機関の
燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）
はＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）
はＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の第二実施例におけるディーゼル機関の
燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）
はII−II線に沿う断面図である。
燃焼室を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）
はII−II線に沿う断面図である。
【図３】ピストンの頂面に形成されたリップ部の切り欠
きに生じる応力の説明図であり、（Ａ）は切り欠きをピ
ストンピンの長手方向に形成した場合を示す図であり、
（Ｂ）は切り欠きをピストン軸心よりピストンピンの長
手方向に対しθ°傾けた方向に形成した場合を示す図で
ある。
きに生じる応力の説明図であり、（Ａ）は切り欠きをピ
ストンピンの長手方向に形成した場合を示す図であり、
（Ｂ）は切り欠きをピストン軸心よりピストンピンの長
手方向に対しθ°傾けた方向に形成した場合を示す図で
ある。
【図４】一般的な内燃機関のピストンに作用する力を示
す図である。
す図である。
【図５】一般的な内燃機関のピストンにおけるピストン
ボスの位置を示す図である。
ボスの位置を示す図である。
１、４１…ピストン ２、４５…ピストンピン ３…燃焼室 ４…リップ部 ５…切り欠き ６…キャビティ ７、４７…ピストン軸心
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストンピン（２）を有するピストン
（１）の頂面に形成された燃焼室（３）のリップ部
（４）に切り欠き（５）を設けた内燃機関のピストンに
おいて、 ピストン軸心（７）より上記ピストンピン（２）の長手
方向に対し、ピストン（１）が機関の燃焼行程において
シリンダの側面を押圧するスラスト側には角度（θ）の
方向に、反スラスト側には該角度（θ）より小さい角度
（φ）の方向に（φ＜θ）、それぞれ切り欠き（５）を
形成したことを特徴とする内燃機関のピストン。 - 【請求項２】 上記ピストン軸心より上記ピストンピン
（２）の長手方向に対し、４５度より大きい角度（θ，
φ＞４５°）の方向に切り欠き（５）を形成した請求項
１に記載の内燃機関のピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8193521A JPH1037748A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | 内燃機関のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8193521A JPH1037748A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | 内燃機関のピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1037748A true JPH1037748A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16309461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8193521A Pending JPH1037748A (ja) | 1996-07-23 | 1996-07-23 | 内燃機関のピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1037748A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020084550A (ko) * | 2001-05-03 | 2002-11-09 | 현대자동차주식회사 | 크랙방지를 위한 디젤엔진의 피스톤 구조 |
-
1996
- 1996-07-23 JP JP8193521A patent/JPH1037748A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020084550A (ko) * | 2001-05-03 | 2002-11-09 | 현대자동차주식회사 | 크랙방지를 위한 디젤엔진의 피스톤 구조 |
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