JPS5825861B2 - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPS5825861B2 JPS5825861B2 JP13432277A JP13432277A JPS5825861B2 JP S5825861 B2 JPS5825861 B2 JP S5825861B2 JP 13432277 A JP13432277 A JP 13432277A JP 13432277 A JP13432277 A JP 13432277A JP S5825861 B2 JPS5825861 B2 JP S5825861B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- axis
- center
- pin hole
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/02—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion
- F02F3/022—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion the pistons having an oval circumference or non-cylindrical shaped skirts, e.g. oval
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関に使用されるピストンに関するもので
ある。
ある。
従来、ピストンのプロフィルは、該ピストンの材質、そ
の熱膨張、更にはシリンダ内での運動等等を総合的に考
慮して設計されるものであって、シリンダとその中を摺
動運動するピストンとが常にシリンダに対して滑らかに
当る様な配慮が施されている。
の熱膨張、更にはシリンダ内での運動等等を総合的に考
慮して設計されるものであって、シリンダとその中を摺
動運動するピストンとが常にシリンダに対して滑らかに
当る様な配慮が施されている。
例えば第１図に示す如きごく一般的なピストン１にあっ
ては、スカート部（図中記号Ｓにて示すオイルリング溝
下からピストン下端までの範囲）の下端１６からランド
部（図中記号りにて示すピストン上端からオイルリング
溝上までの範囲）の上端１５に行くに従い徐々に径を小
さくした如きプロフィルとなっている。
ては、スカート部（図中記号Ｓにて示すオイルリング溝
下からピストン下端までの範囲）の下端１６からランド
部（図中記号りにて示すピストン上端からオイルリング
溝上までの範囲）の上端１５に行くに従い徐々に径を小
さくした如きプロフィルとなっている。
これは、ラン口部１１が直接燃焼ガスｌζｐ１西される
ことから、このランド部１１の熱膨張を考慮して小径と
し、下部に行くに従い徐々に熱が放散させられるためこ
のようなプロフィルにしである訳である。
ことから、このランド部１１の熱膨張を考慮して小径と
し、下部に行くに従い徐々に熱が放散させられるためこ
のようなプロフィルにしである訳である。
そして、この第１図から明らかな様に、該ピストン１の
プロフィルは、該ピストン１の縦の軸線（ピストン軸線
）Ａ−Ａに対して左右対称の形となっている。
プロフィルは、該ピストン１の縦の軸線（ピストン軸線
）Ａ−Ａに対して左右対称の形となっている。
尚、この例ではピストンピン孔１３の中心Ｏが上記ピス
トン軸線Ａ−Ａ上におかれている。
トン軸線Ａ−Ａ上におかれている。
また、ピストン１の横断面形状は、第２図に示す如く真
円形ではなく楕円に近い形状となっている。
円形ではなく楕円に近い形状となっている。
これは、ピストンピン２が挿入されるピン孔１３の強度
を保つためピストン１にはピンボス部１４が形成されて
いる関係上、この部分での熱膨張が他と比べて犬となる
ことを考慮して、上記ピン孔１３の軸線（ピストンピン
孔軸線）Ｙ−Ｙ側の径をそれぞれに直角でピストン軸Ｍ
Ａ−Ａを通る長径軸線Ｘ−Ｘ側のそれより小径としであ
る訳である。
を保つためピストン１にはピンボス部１４が形成されて
いる関係上、この部分での熱膨張が他と比べて犬となる
ことを考慮して、上記ピン孔１３の軸線（ピストンピン
孔軸線）Ｙ−Ｙ側の径をそれぞれに直角でピストン軸Ｍ
Ａ−Ａを通る長径軸線Ｘ−Ｘ側のそれより小径としであ
る訳である。
この場合も、該ピストン１のプロフィルは上記長径軸線
Ｘ−Ｘに対し、また同短径軸線Ｙ−Ｙに対し、いずれも
対称の形状を呈しているのが一般である。
Ｘ−Ｘに対し、また同短径軸線Ｙ−Ｙに対し、いずれも
対称の形状を呈しているのが一般である。
この様に種々の配慮がなされているにもかかわらず、シ
リンダ内を往復運動するピストン１は、回転条件、負荷
条件、冷却条件などが一定でないため、必ずしも初期の
狙い通りに滑らかにシリンダに当っていないのが実状で
あり多くの場合第１図に示すピストン１の左側ニスラス
ト側Ｔと同右側二反スラスト側Ｕ（図示しないクランク
軸の回転が時計回りの場合）との当りが相違する。
リンダ内を往復運動するピストン１は、回転条件、負荷
条件、冷却条件などが一定でないため、必ずしも初期の
狙い通りに滑らかにシリンダに当っていないのが実状で
あり多くの場合第１図に示すピストン１の左側ニスラス
ト側Ｔと同右側二反スラスト側Ｕ（図示しないクランク
軸の回転が時計回りの場合）との当りが相違する。
これは殊にピストン軸線Ａ−Ａに対してピストンピン孔
１３の中心Ｏが偏心されている様な場合、あるいは燃焼
室中心がピストン１の軸心から偏心している場合、更に
はピストンの長さが極端に短かい場合、過給した場合な
どでは特に顕著に表われ、また噴射ノズルの取付位置な
どの影響も強く表われる。
１３の中心Ｏが偏心されている様な場合、あるいは燃焼
室中心がピストン１の軸心から偏心している場合、更に
はピストンの長さが極端に短かい場合、過給した場合な
どでは特に顕著に表われ、また噴射ノズルの取付位置な
どの影響も強く表われる。
これらのことは、いずれもシリンダ内に於けるピストン
が受けるピストン回りのモーメントによるもので、この
モーメントが最も大きくなるのは爆発によるガス圧が作
用する圧縮行程から膨張行程にかかる上死点付近であり
、この時に強い当りが生ずる。
が受けるピストン回りのモーメントによるもので、この
モーメントが最も大きくなるのは爆発によるガス圧が作
用する圧縮行程から膨張行程にかかる上死点付近であり
、この時に強い当りが生ずる。
これについて説明をわかりやすくするためにピストンピ
ン孔１３の中心Ｏがピストン軸線Ａ−Ａよりスラスト側
Ｔに０．５〜２．５７１ｇｌ１程度偏心されていてピス
トン１の重心Ｇから前記同様に偏心して配設されている
場合をもとにして説明する。
ン孔１３の中心Ｏがピストン軸線Ａ−Ａよりスラスト側
Ｔに０．５〜２．５７１ｇｌ１程度偏心されていてピス
トン１の重心Ｇから前記同様に偏心して配設されている
場合をもとにして説明する。
ピストン１は圧縮行程の上死点近傍に於ては第３図ａに
示す如く、また膨張行程の初期に於ては第３図すに示す
如く、ピストン１にはピストンピン２の中心０回りに時
計方向のモーメンｔ−Ｍが作用する。
示す如く、また膨張行程の初期に於ては第３図すに示す
如く、ピストン１にはピストンピン２の中心０回りに時
計方向のモーメンｔ−Ｍが作用する。
このモーメン）Ｍは次の式で示す値となる。
圧縮行程；Ｍ二Ｆ’ｇ Ｈｘ−Ｆｉ−ｙ
膨張行程；Ｍ＝Ｆｇ−ｘ−Ｆｉ−ｙ
Ｆｇ：カス力 Ｒ：反力
Ｆｉ：ピストンの慣性力
Ｘ：ピストンピン孔中心とシリンダ中心距離Ｙ：ピスト
ンピン孔中心とピストン重心の水平距離 ｈ：ピストンピン孔中心とピストン重心の垂直距離 即ち、圧縮行程では第３図ａに示す如く、ピストン１が
上死点前になると圧縮圧力が高まり、ピストン１はこれ
によるガス力Ｆｇを受けるとともに反力Ｒが反スラスト
方向に作用する。
ンピン孔中心とピストン重心の水平距離 ｈ：ピストンピン孔中心とピストン重心の垂直距離 即ち、圧縮行程では第３図ａに示す如く、ピストン１が
上死点前になると圧縮圧力が高まり、ピストン１はこれ
によるガス力Ｆｇを受けるとともに反力Ｒが反スラスト
方向に作用する。
慣性力Ｆｉはガス力Ｆｇに抗して上向きに作用するが、
ガス力Ｆｇの方が慣性力Ｆｉより太きいため、ピストン
１は中心０回りに、時計方向のモーメントＭが作用する
。
ガス力Ｆｇの方が慣性力Ｆｉより太きいため、ピストン
１は中心０回りに、時計方向のモーメントＭが作用する
。
このため反力（側圧）ＲとモーメントＭによりピストン
１はシリンダ３の反スラスト側Ｕに位置するとともに、
反スラスト側Ｕのランド部１７がシリンダ３と接するこ
とになる。
１はシリンダ３の反スラスト側Ｕに位置するとともに、
反スラスト側Ｕのランド部１７がシリンダ３と接するこ
とになる。
ピストン１がさらに上死点に近づき燃料が供給されて爆
発するとガス力Ｆｇは１．５〜２倍にも増大し、第３図
すに示す如き膨張行程に移る。
発するとガス力Ｆｇは１．５〜２倍にも増大し、第３図
すに示す如き膨張行程に移る。
そして上死点後においても燃料の供給が継続している間
はさらにガス力Ｆｇは増大し、また反力Ｒの方向が逆転
することでスラスト方向への力がピストン１に作用する
ことになる。
はさらにガス力Ｆｇは増大し、また反力Ｒの方向が逆転
することでスラスト方向への力がピストン１に作用する
ことになる。
上死点付近のピストンの運動としては以上のように説明
されるが、ガス力Ｆｇによる増大したモーメンｌ−Ｍと
反力Ｒによるピストン１のスラスト方向への移動が瞬時
に行なわれることになり、スラスト側Ｔのスカート下端
１８がシリンダ３に激突し、また増大したモーメンｌ−
Ｍにより反スラスト側Ｕのランド部上端１７′がシリン
ダ３に強力に押圧され強く当るようになる。
されるが、ガス力Ｆｇによる増大したモーメンｌ−Ｍと
反力Ｒによるピストン１のスラスト方向への移動が瞬時
に行なわれることになり、スラスト側Ｔのスカート下端
１８がシリンダ３に激突し、また増大したモーメンｌ−
Ｍにより反スラスト側Ｕのランド部上端１７′がシリン
ダ３に強力に押圧され強く当るようになる。
これにより反スラスト側Ｕのランド上端１７′は線又は
点でシリンダ３と接するため局部的に当りが強くなりシ
リンダ摺動面に傷を発生させ焼付きを発生させるおそれ
がある。
点でシリンダ３と接するため局部的に当りが強くなりシ
リンダ摺動面に傷を発生させ焼付きを発生させるおそれ
がある。
本発明は以上の点に鑑み滑らかにシリンダへ当る様にし
た内燃機関用ピストンを提供しようとするものである。
た内燃機関用ピストンを提供しようとするものである。
以下第４図から第６図に示す一実施例をもって本発明を
説明する。
説明する。
尚、従来例と同一部分については同−付号を付けるもの
とする。
とする。
第４図および第５図において、１はピストン、１１はそ
のランド部、１２は同スカート部であり、該ピストン１
は第１図乃至第２図に示した従来のピストンと同様にラ
ンド部１１の径をスカート部１２の下方より小径として
あり、またピンボス部１４が設けられたピン孔１３の軸
線Ｙ−Ｙ側の径をそれに直角でスカート部１２（ピスト
ン１）の軸線Ａ−Ａを通る長径軸線Ｘ−Ｘ側の径より小
径としである。
のランド部、１２は同スカート部であり、該ピストン１
は第１図乃至第２図に示した従来のピストンと同様にラ
ンド部１１の径をスカート部１２の下方より小径として
あり、またピンボス部１４が設けられたピン孔１３の軸
線Ｙ−Ｙ側の径をそれに直角でスカート部１２（ピスト
ン１）の軸線Ａ−Ａを通る長径軸線Ｘ−Ｘ側の径より小
径としである。
そして本発明ピストン１にあっては、特にランド部１１
の軸線Ｂ−Ｂをスカート部１２の軸線Ａ−Ａに対して、
前記長径軸線Ｘ−Ｘ方向に３０〜６０μ程度偏心させて
あり、第５図より明らかな様に実線で表わされるスカー
ト部１２のプロフィルに対し点線で示される従来と同様
なランド部１１のプロフィルが上記軸線Ｘ−Ｘ方向にず
れた如き構造としである。
の軸線Ｂ−Ｂをスカート部１２の軸線Ａ−Ａに対して、
前記長径軸線Ｘ−Ｘ方向に３０〜６０μ程度偏心させて
あり、第５図より明らかな様に実線で表わされるスカー
ト部１２のプロフィルに対し点線で示される従来と同様
なランド部１１のプロフィルが上記軸線Ｘ−Ｘ方向にず
れた如き構造としである。
この様な本発明によるピストン１のシリンダ３内での運
動について説明するに、前記従来例の場合と同様にピス
トンピン孔１３の中心Ｏがスラスト側Ｔへ偏心していて
、重心Ｇから前記同様に偏心されて配設されているとす
ると、圧縮行程の上死点近傍においては第３図ａに示し
た状態と全く同様の運動を行なう。
動について説明するに、前記従来例の場合と同様にピス
トンピン孔１３の中心Ｏがスラスト側Ｔへ偏心していて
、重心Ｇから前記同様に偏心されて配設されているとす
ると、圧縮行程の上死点近傍においては第３図ａに示し
た状態と全く同様の運動を行なう。
また、膨張行程についても略々第３図すと同様の運動を
行なうが、上述の如くランド部１１をスカート部１２に
対してピストン孔１３の中心Ｏが存在するスラスト側Ｔ
にずらせであるため、ピストン１がシリンダ３に対し右
傾きになった状態において、ピストン１のシリンダ３に
対する当りは第６図に示す如く、反スラスト側Ｕのラン
ド部１１の上端１７′とスカート部１２の上端２０とで
当ることになり、当る箇所が拡大されるのでシリンダ３
に対する強い局部当りが解消されることになる。
行なうが、上述の如くランド部１１をスカート部１２に
対してピストン孔１３の中心Ｏが存在するスラスト側Ｔ
にずらせであるため、ピストン１がシリンダ３に対し右
傾きになった状態において、ピストン１のシリンダ３に
対する当りは第６図に示す如く、反スラスト側Ｕのラン
ド部１１の上端１７′とスカート部１２の上端２０とで
当ることになり、当る箇所が拡大されるのでシリンダ３
に対する強い局部当りが解消されることになる。
従って、前述のようにピストン１のシリンダ３に対する
局部当りが解消されるから焼付きの発生も防止できる。
局部当りが解消されるから焼付きの発生も防止できる。
尚、ランド部１１の軸線Ｂ−Ｂをスカート部１２の軸線
Ａ−Ａに対し偏心させる方法は第７図に示すように、ラ
ンド部１１の下端から上端にかけて徐々に変化させラン
ド部上端における偏心量が３０〜６０μになるようにし
ても同様の効果を得ることが出来、この場合においては
ランド部１１の側面全体でシリンダ３に当ることになる
から当り巾が増大されることによって前記効果が一層増
長されるものとなる。
Ａ−Ａに対し偏心させる方法は第７図に示すように、ラ
ンド部１１の下端から上端にかけて徐々に変化させラン
ド部上端における偏心量が３０〜６０μになるようにし
ても同様の効果を得ることが出来、この場合においては
ランド部１１の側面全体でシリンダ３に当ることになる
から当り巾が増大されることによって前記効果が一層増
長されるものとなる。
また本説明においては主にピストンピン孔１３の中心Ｏ
をピストン軸線（スカート軸線）Ａ−Ａに対しスラスト
側Ｔへ偏心させたピストン１について説明したが、ピス
トンピン孔１３の中心Ｏをピストン軸線Ａ−Ａに対し反
スラスト側Ｕへ偏心させたピストン１においては、前述
の説明とまったく逆の運動を行ない、このピストン１に
あってはランド部１１の軸ＩＢ−Ｂをスカート部１２の
軸線Ａ−Ａに対しピストンピン孔１３の中心Ｏが存在す
る反スラスト側Ｕにずらせることにより前述と同様の効
果を得ることが出来る。
をピストン軸線（スカート軸線）Ａ−Ａに対しスラスト
側Ｔへ偏心させたピストン１について説明したが、ピス
トンピン孔１３の中心Ｏをピストン軸線Ａ−Ａに対し反
スラスト側Ｕへ偏心させたピストン１においては、前述
の説明とまったく逆の運動を行ない、このピストン１に
あってはランド部１１の軸ＩＢ−Ｂをスカート部１２の
軸線Ａ−Ａに対しピストンピン孔１３の中心Ｏが存在す
る反スラスト側Ｕにずらせることにより前述と同様の効
果を得ることが出来る。
また、ピストンピン孔１３の中心Ｏを偏心させないピス
トンにあっても、前述の燃焼室の偏心、ピストンピンに
対するピストン重量の配分等によりピストンの局部当り
による不具合が実際に確認されており、これらについて
も本発明が適用出来ることは言うまでもなく、また、ピ
ストンピン孔１３の中心Ｏの偏心方向も直列型機関にお
いてさえもスラスト側Ｔ１反スラスト側Ｕと種々あり、
さらに左右バンクでピストン１に作用する力が異なる■
型機間においてはなおさらであり、ピストンピン孔中心
の偏心方向とランド部軸線Ｂ−Ｂのスカート部軸線Ａ−
Ａに対する偏心方向との関係は個々のエンジンにおいて
最良になるように決めれば良いものである。
トンにあっても、前述の燃焼室の偏心、ピストンピンに
対するピストン重量の配分等によりピストンの局部当り
による不具合が実際に確認されており、これらについて
も本発明が適用出来ることは言うまでもなく、また、ピ
ストンピン孔１３の中心Ｏの偏心方向も直列型機関にお
いてさえもスラスト側Ｔ１反スラスト側Ｕと種々あり、
さらに左右バンクでピストン１に作用する力が異なる■
型機間においてはなおさらであり、ピストンピン孔中心
の偏心方向とランド部軸線Ｂ−Ｂのスカート部軸線Ａ−
Ａに対する偏心方向との関係は個々のエンジンにおいて
最良になるように決めれば良いものである。
第１図は従来のピストン形状を示す正面図、第２図は第
１図のイーイ断面図、第３図は従来のピストンの圧縮か
ら膨張行程にか＼る作動説明図でａは上死点前、ｂは上
死点後を示す、第４図は本発明によるピストンの一実施
例を示す正面図、第５図は第４図のイーイ矢視断面図、
第６図は本発明によるピストンの膨張行程における作動
説明図、第７図は本発明によるピストンの他の実施例を
示す正面図である。 １ニピストン、３ニジリンダ、１１ニピストンランド部
、１２：ピストンスカート部、Ｔニスラスト側、Ｕ：反
スラスト側、Ａ−Ａ：ピストンおよびスカート部軸線、
Ｂ−Ｂニピストンランド部軸線、Ｙ−Ｙ：ピストンピン
孔軸線。
１図のイーイ断面図、第３図は従来のピストンの圧縮か
ら膨張行程にか＼る作動説明図でａは上死点前、ｂは上
死点後を示す、第４図は本発明によるピストンの一実施
例を示す正面図、第５図は第４図のイーイ矢視断面図、
第６図は本発明によるピストンの膨張行程における作動
説明図、第７図は本発明によるピストンの他の実施例を
示す正面図である。 １ニピストン、３ニジリンダ、１１ニピストンランド部
、１２：ピストンスカート部、Ｔニスラスト側、Ｕ：反
スラスト側、Ａ−Ａ：ピストンおよびスカート部軸線、
Ｂ−Ｂニピストンランド部軸線、Ｙ−Ｙ：ピストンピン
孔軸線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリンダ内を往復動する内燃機関用ピストンにおい
て、互いに反対側の同ピストンのランド部上端とスカー
ト部下端とがシリンダに接するように傾動した時に、前
記ランド部上端と同じ側のスカート部上端とが接するよ
うにランド部の接した反対側にランド部の軸線をスカー
ト部の軸線に対して、ピストンピン孔軸線と直角な長径
軸線方向に偏心させた内燃機関用ピストン。 ２ シリンダ内を往復動するピストンであって、ピスト
ンピン孔の中心をスカート部の軸線に対し、ピストンピ
ン孔軸線と直角な長径軸線方向に偏心させた内燃機関用
ピストンにおいて、ピストンピン孔中心と反対側のラン
ド部上端と、このランド部と反対側のスカート部下端と
がシリンダに接するように傾動した時に、前記ランド部
上端と同じ側のスカート部上端とが接するようにランド
部の軸線Ｂ−Ｂをスカート部の軸線Ａ−Ａに対し、ピス
トンピン孔の中心の存在する方向に偏心させた内燃機関
用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13432277A JPS5825861B2 (ja) | 1977-11-09 | 1977-11-09 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13432277A JPS5825861B2 (ja) | 1977-11-09 | 1977-11-09 | 内燃機関用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5467820A JPS5467820A (en) | 1979-05-31 |
| JPS5825861B2 true JPS5825861B2 (ja) | 1983-05-30 |
Family
ID=15125595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13432277A Expired JPS5825861B2 (ja) | 1977-11-09 | 1977-11-09 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5825861B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE21439T1 (de) * | 1983-06-29 | 1986-08-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gasdynamischer druckwellenlader fuer fahrzeugverbrennungsmotoren. |
| GB8323843D0 (en) * | 1983-09-06 | 1983-10-05 | Ae Plc | Pistons |
| JPS6181558A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-25 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用ピストン |
| JP6206191B2 (ja) * | 2014-01-08 | 2017-10-04 | マツダ株式会社 | 内燃機関のピストン |
| CN105604915B (zh) * | 2016-02-19 | 2017-10-31 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种活塞、具有其的压缩机以及活塞的加工方法 |
| JP6528720B2 (ja) * | 2016-05-09 | 2019-06-12 | トヨタ自動車株式会社 | ピストン |
-
1977
- 1977-11-09 JP JP13432277A patent/JPS5825861B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5467820A (en) | 1979-05-31 |
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