JPH11303993A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH11303993A
JPH11303993A JP12406198A JP12406198A JPH11303993A JP H11303993 A JPH11303993 A JP H11303993A JP 12406198 A JP12406198 A JP 12406198A JP 12406198 A JP12406198 A JP 12406198A JP H11303993 A JPH11303993 A JP H11303993A
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piston
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pin insertion
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internal combustion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関用のピストンにおいて、爆発荷重が
働くときにピンボス部に作用する引張応力を緩和するこ
とができると共に、ピストン慣性力が働くときにピンボ
ス部に作用する引張応力をも緩和することができるよう
にする。 【解決手段】 ヘッド部2の裏側から下方に延びる一対
のピンボス部3にそれぞれ貫通された各ピストンピン挿
通孔4に対して、ピンボス部3の内側からコニカル加工
10が施されているような内燃機関用ピストン1におい
て、ピンボス部3のピストンピン挿通孔4に対するコニ
カル加工10を、ピストンピン挿通孔4の上側よりも下
側で、ピストンピン挿通孔4の円筒状内面に対する傾斜
角度が大きくなるように、上下方向で非対称的に施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のピス
トンに関し、特に、ピンボス部にそれぞれ貫通された各
ピストンピン挿通孔に対して、ピンボス部の内側からコ
ニカル加工が施されているような内燃機関用ピストンに
関する。
【0002】
【従来の技術】車両用エンジンのような内燃機関に使用
されるピストンでは、内燃機関の運転時に、図7(A)
に示すように、爆発圧力(燃焼圧)F1 がヘッド部2の
側から働くことで、ピストンピン11を支持するように
ヘッド部2の裏側から下方に延ばされた一対のピンボス
部3において、それぞれのピンボス部3の内側部分で、
図7(B)に示すように、ピストンピン挿通孔4の上部
に沿った円周方向に高い引張応力f1 が作用することと
なる。
【0003】そのような爆発荷重作用時のピンボス部3
の内側上部の引張応力を緩和するために、図5および図
6に示すように、各ピンボス部3のピストンピン挿通孔
4に対して、ピンボス部3の内側から、円錐面として削
り取るような加工(コニカル加工)を施すことで、ピス
トンピン挿通孔4の内側部分を、該孔4の内端の面取り
部9から所定の幅だけ、該孔4の円筒状内面に対して
4′〜10′程度の傾斜角度(コニカル角度)αを持っ
た円錐面の領域(コニカル範囲)10として形成すると
いうことが従来から行なわれている。(なお、図面で
は、説明の都合上、コニカル角度αを実際よりも極端な
形で示している)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関用
のピストンでは、内燃機関の運転時に、燃焼室に面して
高熱に曝されるヘッド部の熱膨張量が、その下方に位置
するピンボス部の熱膨張量よりも大きくなることから、
図8(A)に示すように、ピンボス部3の下部が内側に
傾くような変形が起きることとなり、特に、鉄よりも熱
膨張率の高いアルミ合金やマグネシウム合金を材料とす
るピストンではそのような変形が大きなものとなる。
(なお、図面では、説明の都合上、変形を実際よりも極
端な形で示している)
【0005】そのような状態で、例えば、4サイクルエ
ンジンの排気行程から吸入行程でピストンが上死点に達
した直後のように、ピストンの上方への慣性力F2 がピ
ストンピンに対して働くと、ピストンピン11を支持す
るそれぞれのピンボス部の内側に、図8(B)に示すよ
うに、ピンボス部3に貫通されたピストンピン挿通孔4
の両側に沿った円周方向で高い引張応力f2 が作用する
こととなる。
【0006】そのようなピストン慣性力作用時のピンボ
ス部の引張応力については、爆発荷重作用時のピンボス
部上部の引張応力と比べて、荷重方向も剛性値も着目応
力も異なるため、爆発荷重作用時の引張応力を緩和する
ために施された従来のコニカル加工によるピンボス部の
形状によっては緩和することができない。
【0007】本発明は、上記のような問題の解消を課題
とするものであり、具体的には、内燃機関用のピストン
において、爆発荷重が働くときにピンボス部に作用する
引張応力を緩和することができると共に、ピストン慣性
力が働くときにピンボス部に作用する引張応力をも緩和
することができるようにすることを課題とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、上記の請求項1に記載したよう
に、ヘッド部の裏側から下方に延びる一対のピンボス部
にそれぞれ貫通された各ピストンピン挿通孔に対して、
ピンボス部の内側からコニカル加工が施されているよう
な内燃機関用ピストンにおいて、ピンボス部のピストン
ピン挿通孔に対するコニカル加工が、ピストンピン挿通
孔の上側よりも下側で、ピストンピン挿通孔の円筒状内
面に対する傾斜角度が大きくなるように、上下方向で非
対称的に施されていることを特徴とするものである。
【0009】また、上記の請求項1に記載した内燃機関
用ピストンにおいて、上記の請求項2に記載したよう
に、ピストンピン挿通孔の下側において、該孔の軸心を
中心とする角度が60°〜180°の範囲に相当する部
分に対して、ピストンピン挿通孔の円筒状内面に対する
傾斜角度が20′〜60′程度となるようなコニカル加
工が施されていると共に、そのような部分を除くピスト
ンピン挿通孔の上側の部分に対して、ピストンピン挿通
孔の円筒状内面に対する傾斜角度が4′〜10′程度と
なるようなコニカル加工が施されていることを特徴とす
るものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関用ピスト
ンの実施形態について図面に基づいて説明する。
【0011】図1および図2は、本発明の一実施形態に
係る内燃機関用ピストンを示すもので、図1は、ピスト
ンをピストンピン挿通孔の軸線方向に沿って縦方向に切
断した状態を示し、図2は、ピストンを図1のA−A線
に沿った方向で切断してピンボス部の内側から見た状態
を示すものである。
【0012】ピストン1は、アルミ合金やマグネシウム
合金等からなるもので、ヘッド部2の裏側から下方に延
びる一対のピンボス部3に対して、それぞれピストンピ
ン挿通孔4が貫通されており、各ピンボス部3のピスト
ンピン挿通孔4には、該孔内に挿着されるピストンピン
(図示せず)を位置決めするためのサークリップ(図示
せず)を嵌入させるサークリップ固定用溝5や、該溝5
に対してサークリップを脱着するためのサークリップ操
作用溝6や、潤滑オイルを通すためのオイル溝7やオイ
ル孔8等が加工成形されている。
【0013】そのような各ピンボス部3のピストンピン
挿通孔4に対して、更に、ピンボス部3の内側(ピスト
ン1の軸心側)から、円錐面として削り取るような加工
(コニカル加工)が施されることにより、それぞれのピ
ストンピン挿通孔4の内側部分に、該孔4の内端の面取
り部9から所定の幅だけ、該孔4の円筒状内面に対して
傾斜角度(コニカル角度)を持った円錐面の領域(コニ
カル範囲)10が形成されている。
【0014】図3および図4は、上記のような本実施形
態のピストン1におけるピンボス部3の内側部分の形状
を示すもので、図3は、ピンボス部3の内側からピスト
ンピン挿通孔4を見た状態を示し、図4は、ピンボス部
3の内側部分を図3のB−B線に沿って切断した状態を
示すものである。(なお、図3および図4では、説明の
都合上、ピストンピン挿通孔4のオイル溝7を省略する
と共に、コニカル範囲10の形状を実際よりも極端な形
で示している。)
【0015】本実施形態のピストン1では、各ピンボス
部3の内側からピストンピン挿通孔4に施されるコニカ
ル加工が、ピストンピン挿通孔4の上側よりも下側で、
ピストンピン挿通孔4の円筒状内面に対する傾斜角度が
大きくなるように、上下方向で非対称的に施されてお
り、具体的には、図3に示すように、ピストンピン挿通
孔4の下側で、該孔の軸心を中心とする角度θが90°
の範囲に相当する部分10bと、そのような部分を除く
ピストンピン挿通孔4の上側の部分10aとで、コニカ
ル角度(即ち、ピストンピン挿通孔4の円筒状内面に対
する傾斜角度)が異なっている。
【0016】すなわち、ピストンピン挿通孔4の上側と
下側に施されるそれぞれのコニカル加工に付いて、本実
施形態では、ピストンピン挿通孔4の上側の部分10a
では、コニカル角度αが10′程度となるように、従来
からピストンピン挿通孔4に施されていたコニカル加工
と同様の加工が施されているのに対して、ピストンピン
挿通孔4の下側の部分10bでは、コニカル角度βが6
0′程度となるように、従来のコニカル加工とは異なる
コニカル加工が部分的に施されている。
【0017】なお、上記の実施形態では、従来からのコ
ニカル加工とは異なるコニカル加工が施されるピストン
ピン挿通孔4の下側部分10bについて、ピストンピン
挿通孔4の軸心を中心とする角度θが90°の範囲に相
当する部分としているが、必ずしもθ=90°の範囲に
限られるものではなく、場合に応じて、θ=60°〜1
80°の範囲で当該部分の大きさは適宜変更されるもの
である。
【0018】また、ピストンピン挿通孔4の上側部分1
9aと下側部分10bに施されるそれぞれのコニカル加
工のコニカル角度α,βについても、ピストンピン挿通
孔4の上側部分10aのコニカル角度αについては、
4′〜10′程度の範囲で適宜変更されるものであり、
ピストンピン挿通孔4の下側部分10bのコニカル角度
βについては、20′〜60′程度の範囲で適宜変更さ
れるものである。
【0019】上記のようにピストンピン挿通孔4の上側
と下側でコニカル角度α,βが異なるような構成を備え
た本実施形態の内燃機関用ピストン1によれば、内燃機
関の運転時において、爆発による荷重力をピストン1が
受けてピンボス部3を通してピストンピンに爆発荷重が
伝達される際に、ピストンピン挿通孔4の上部に沿って
ピンボス部3の内側に作用する引張応力は、ピストンピ
ン挿通孔4の内側上部に形成されたコニカル範囲10a
の形状によって緩和することができる。
【0020】また、ピストン1が上死点まで上昇した直
後で、ピストン慣性力がピンボス部3を通してピストン
ピンに伝達される際に、ピストンピン挿通孔4の両側部
に沿ってピンボス部3の内側に作用する引張応力は、ピ
ストンピン挿通孔4の内側上部に形成されたコニカル範
囲10bの形状によって緩和することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したような本発明の内燃機関用
ピストンによれば、内燃機関の運転時において、爆発荷
重が働くときにピンボス部に作用する引張応力を緩和す
ることができると共に、ピストン慣性力が働くときにピ
ンボス部に作用する引張応力をも緩和することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストン
のピストンピン挿通孔の軸線に沿った縦断面図。
【図2】図1に示したピストンをピンボス部の内側から
見た状態を示す、図1のA−A線に沿ったピストンの縦
断面図。
【図3】図2に示したピストンのピンボス部の内側部分
の外観を示す正面説明図。
【図4】図3に示したピンボス部の内側部分について、
図3のB−B線に沿った断面説明図。
【図5】従来例のピストンにおけるピンボス部の内側部
分の外観を示す正面説明図。
【図6】図5に示したピンボス部の内側部分について、
図5のC−C線に沿った断面説明図。
【図7】内燃機関用ピストンにおいて、(A)ピストン
に爆発圧力(燃焼圧)が働いている状態と、(B)その
ような爆発圧力(燃焼圧)によってピンボス部に作用す
る引張応力を示す各説明図。
【図8】内燃機関用ピストンにおいて、(A)熱膨張し
たピストンに対してピストン慣性力が働いている状態
と、(B)そのようなピストン慣性力によってピンボス
部に作用する引張応力を示す各説明図。
【符号の説明】
1 内燃機関用ピストン 2 ヘッド部 3 ピンボス部 4 ピストンピン挿通孔 10 コニカル範囲(加工コニカル加工が施された部
分)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッド部の裏側から下方に延びる一対の
    ピンボス部にそれぞれ貫通された各ピストンピン挿通孔
    に対して、ピンボス部の内側からコニカル加工が施され
    ているような内燃機関用ピストンにおいて、ピンボス部
    のピストンピン挿通孔に対するコニカル加工が、ピスト
    ンピン挿通孔の上側よりも下側で、ピストンピン挿通孔
    の円筒状内面に対する傾斜角度が大きくなるように、上
    下方向で非対称的に施されていることを特徴とする内燃
    機関用ピストン。
  2. 【請求項2】 ピストンピン挿通孔の下側において、該
    孔の軸心を中心とする角度が60°〜180°の範囲に
    相当する部分に対して、ピストンピン挿通孔の円筒状内
    面に対する傾斜角度が20′〜60′程度となるような
    コニカル加工が施されていると共に、そのような部分を
    除くピストンピン挿通孔の上側の部分に対して、ピスト
    ンピン挿通孔の円筒状内面に対する傾斜角度が4′〜1
    0′程度となるようなコニカル加工が施されていること
    を特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ピストン。
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