JPS5859339A - 自動車用エンジンのピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動車用エンジンのピストンに関する。

一般に、自動車用エンジンにおいて、シリンダ孔内に摺
動自在に収納されたピスト／は、燃焼室、の一部を構成
して吸入、圧縮、排気の作用を行なう以外Ｋ、混合気の
燃焼により生じた爆発力をコンロッドを介してクランク
シャフトに伝達する機能を有している。このような作用
を良好な状態で行うために、ピストンとシリンダが完全
に密閉された空間を作る必要があり、どのような運転状
態でも密閉を保つためには、ピストンは燃焼による高熱
にさらされても熱膨張の少ない材質、構造であ未ことが
要求される。また、ピストンはエンジン運転中は往復運
動を行なうため、絶えず運動方向が変わるので、往復慣
性力が問題となる。

このためピストンは比重の小さい材質を使用したり、重
量を少なくしたりして、極力慣性力を減らすように作ら
れている。

従来め自動車用エンジンのピストンとしては、例えば自
動車工学全書４．ガソリンエンジン（山海堂゛発行）に
記載されたものがある。このピストンを第１〜４図を参
照して説明すると、Ｍｌ〜４図において、＋１１はスリ
ッパ型のピストンであり、このピストン（１）は、第４
図に示すように、シリンダ孔（２）内に摺動自在に収納
されている。１だ、ピストン（１）はシリンダ孔（２）
の側壁と図示していないシリンダヘッドとの間に燃焼室
（３）を画成するピストンヘッド（４）°と、このピス
トンヘッド（４１の下部に一体に形成されたスカート部
（５）と、を有している。

ピストンヘッド（４）にはピストンリング（６）が嵌入
されるリング溝（７）（８１（９）が形成されており、
一方２、スカート部（５）には内方に対向、突出するピ
ストンピンボスＱｌが形成されている。ピストンピンボ
ス（１１にはピストン（１）の軸線（シリンダ孔（２）
の軸線）とその軸線が直交するようにピストンピン取付
穴（！１）が形成され、このピストンピン取付穴旧）に
はコンロッドＱ３のスモールエンド（１２２）　トビス
トン（１）とを連結するピストンピンａ３が挿入されて
いる。また、このようなスリッパ型のピストン（１）に
あっては、特に、その重量軽減とスカート部（５）とシ
リンダ孔（２）　１１１１１壁との摺動面積を減じるた
めに、スカート部（５）の側圧がかからない方向（ピス
トンピンボス０（ト）の軸線方向、ただし、通常ピスト
ン（１）はその熱膨張を考慮してピストンピンボス＋Ｉ
Ｉの軸線方向の径（Ｘ）−１１１これと直交する方向の
径（Ｖ）よりもわずかに小さく形成されている（　ｘ＜
ｙ　）。）のスカート部（５）下側が切り落されている
。さらに、同様に軽量化のために、ピスト／ピンボス（
ＩＩの軸線方向の両端側面も切り落されてシリンダ孔（
２）側壁との間に空間、すなわちスカート部（５）外壁
面より凹んだ切落部（１４１が形成されている。

仁かしながら、このような従来の自動車用エンジンのピ
ストンにあっては、第１Ｋ、前述したようにピストン（
１１の熱膨張による変形を補正するため冷間時において
はビス）　／（ＩＩはわずかながら楕円形状を呈してい
ること、第２に、ピストン（１）の軽量化およびピスト
ン（１３１の短縮化のため切落部Ｑ４１の空間容積が大
きい７こと、および、第３に、クランクシャフトのカウ
ンタウェイトの逃げをスカート部（５）に形成してスカ
ート部（５）の下端面が湾曲していること、等の理由か
ら、暖機中のように冷間時においてピストン（ＩＩが未
だ楕円形状を呈しているときには、シリンダ孔（２）側
壁に付着したエンジンオイルが切落部ａ（へ溜まり易く
、さらに、この切落部（１４＋に溜まったエンジンオイ
ルが燃焼室へ吸込まれるという、いわゆるオイル上がり
の現象が生シ、この結果、エンジンオイ／Ｌ／の消費量
の増加およびエンジンの出力低下をきたすという問題点
を有していた。

すなわち、冷間時においてはピストン（１１０Ｆ降行程
でのシリンダ孔（２）側壁に付着したエンジンオイルを
スカー十部（５）でかき落す作用がピストンピン（１３
の軸線方向で不充分であるため、さらに、ピストンピン
αＪの軸線と直交する方向のスカート部（５）でかき落
したオイルが１．＄１．２図に矢印で示すように、湾曲
したスカート部（５）下端面を伝わって切落部の下方に
流れ込むため、オイルがピストンｔｌ＋の上下動に伴い
この切落部Ｉへ溜まり易く、しかも、この切落部（１４
１に溜まったオイルは、吸気行程において燃焼室内に生
じる負圧により、ピストンの上下動にしたがって燃焼室
内へ吸い込まれ前述したオイル上がりが生じ、各種の問
題点が生じるのである。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、ピストンピンボスの軸線方向両側のスカート部
に切落部が形成され、この切落部にオイルかき落し部材
が嵌装された自動車用エンジンのピストンであって、こ
の切落部を形成するス、カート部及び／又は前記かき落
し部材に、ピストン下降時に前記かき落し部材をシリン
ダ孔側壁面に向って付勢する係合傾斜面を形成すること
により、上記問題点を解決することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第５〜１０図はこの発明に係る自動車用エンジンのピス
トンの一実施例を示すものである。まず、構成を説明す
る。なお、従来と同一部分には同一符号を付している。

第５〜８図において、（ＩＩはスリッパ型のピストンを
示゛し、このピストン（１１は、特に第８図に示すよう
に、シリンダ孔（２）内に摺動自在に収納されている。

したがって、シリンダ孔（２）内はこのピストン＋１１
によってピストン（１１上方の燃焼室（３）とピストン
（１）下方のクランク室（１５１とに分１＝　　′ 離されることになる。ビス１トン（１）は、この燃焼室
（３）を図示していないシリンダヘッドとともに画成す
るピストンヘッド（４）と、このピストンヘット（４）
の下部に一体に成形されたスカート部（５）と、を有シ
テいる。ピストンヘッド（４）にはピストンリング（６
ａ）（６ｂ）（６ｃ）がそれぞれ嵌入される複数のリン
グ溝（刀１８＋　（９１が形成されており、このピスト
ンリング（６ａ）（６ｂ）はシリンダ孔（２）の側壁面
とピストン（１）の外壁面との間の間隙から燃焼室（３
）内の圧縮ガス、高圧燃焼ガスがクランク室１１５１内
に洩れるのを防止するコンプレッションリングであす、
ヒストンリング（６Ｃ）はシリンダ孔（２）側壁面の潤
滑油膜を調節するオイルリングである。スカート部（５
）にはピストン＋１１の軸線に対して直交する軸線を有
するピストンピン取付穴０１）が形成されたピストンピ
ンボス（１〔が内方に対向して突出するように形成され
ている。

ピストンピン取付穴０υには、図示していないクランク
シャフトに連結されたコンロッド（１２１のスモールエ
ンド（１２ａ）とこのビス゛トンビンボス００）とを連
結するように中空円筒状のピストンピン（１３ｉが挿入
されており、したがって、このピストンピン（１３１に
よってピストン（ｌ）はコンロッド（１２＋を介してク
ランクシャフトに連結されていることになる。、また、
このようなスリッパ型のピストン（１）にあっては、第
７図に示すように、その熱膨張を考慮して通常の冷１間
時にピストンピンボスＯＩの軸線方向の径（Ｘ）がこの
軸線と直交する方向の径（ｙｌよりもわずかに小さくな
るように（ｘ＜ｙ　）形成されている。また、ピストン
（１）全体の重量軽減と、スカート部（５）とシリンダ
孔（２）の側壁面との間の摺動面積を減じるため、スカ
ート部（５）の側圧が作用しない方向、すなわちピスト
ンピンボスＯＩの軸線方向、の下側部分が切り落されて
いる。さらに、同様に軽量化とともにピストンビア１Ｊ
３１の短縮化のために、ピストンピンボスＧｏの両端側
のスカート部（５）も、このスカート部（５）外壁面よ
り内方に向って凹むように略矩形に（第５図参照）切り
落されて空間となった切落部ａ４が形成されている。ま
た、第６．８図に示すように、この切落部Ｉの下方に位
置するスカート部（５）にはこの切落部ａ４ζ１ｚう、
ン゛り・室らとを連通するオイルもどし六〇〇が形成さ
れぞ鮎り、切落部（１４）内に溜まったエンジンオイル
はこのオイルもどし穴Ｔｌｅを通ってクランク室（１５
１内にもどされる。

ここで、この発明においては、第８〜１０図に示すよう
に、この切落部（１４１を形成するスカート部（５）に
、詳しくは、切落部α滲の上方のスカート部（５）で切
落部Ｑ４を形成する上壁面に、ピストン＋１１の軸線に
向って下方に所定角度（中傾斜した係合傾斜面（２１）
が形成されている。また、この切落部Ｏａ内には、その
上端面が前記傾斜面Ｑυと同じ角度＋７−１’ｌで傾斜
し、この係合傾斜面（２１）に係合するオイルかき落し
部材のが嵌装（遊嵌）されている。Ｃ？３１はこのオイ
ルかき落し部材のの下端部に形成された斜孔であり、こ
の斜孔（ハ）はオイルかき落し部材のの下端外周部に形
成され切欠き（２４Ｊと前記オイルもどし穴（ｌｌｉｌ
とを連通している。このオイルかき落し部材’　ｔ２２
１はピストン（１）の下降時にはその上端面が前記係合
傾斜面（２１）に係合してシリンダ孔（２）の側壁面に
向って付勢され、その結果、シリンダ孔（２）側壁面に
付着したエンジンオイルをかき落す作用を有しているム
なお、前記切落部圓を形成するスカート部（５）の下壁
面およびこの下壁面に対向するオイルかき落し部材（２
）の下端面は共に水平に形成されている。

次に、作用について説明する。

今、エンジンが始動すると、シリンダ孔（２）の側壁−
面には、クランク室０団内のエンジンオイルカフランク
シャフト等の回転によりはねあげられて大量に付着する
。このとき、このエンジンオイルはスカート部（５）の
下側部・分が切り落されているピストンピン０３１の軸
線方向のシリン、ダ孔（２）の側壁面に特に大量に付着
する。このことは、ピストンピンθ３の軸線方向のスカ
ート部（５）外壁面とシリンダ孔（２）の側壁面との間
に比較的大きな間隙が形成されている冷間時にあっては
特に顕著である。しかしながら、この発明にあっては、
ピストン＋１１の切落部Ｑ４１にオイルかき落し部材の
が嵌装されており、このオイルかき落し部材のはピスト
ン（１）の下降時において係合傾斜面Ｑυによりシリン
ダ孔（２）の側壁面に向って付勢されるため、前記方向
のシリンダ孔（２）側壁面に付着したエンジンオイルは
オイルかき落し部材のによりかき落される。この結果、
タリンダ孔（２）側壁の全周にわたって均一な厚さの油
膜が形成され、また、前記切落部Ｉ内にエンジンオイル
が大量に溜まることはない。前述のかき落し作用を第１
０図を参照して説明すると、ピストン（１）の下降時に
係合傾斜面Ｑυにその上端面が係合するオイルかき、落
し部材（２２に下方に向って力（５）が作用すると、オ
イルかき落し部材＠には反方向が生じるが、係合傾斜面
Ｑυは所定角度（ψ傾斜しているため、ピストン（１’
ｌの外方に向って分力げ）が生じ、このオイルかき落し
部材のはシリンダ孔（２）の側壁面に向って付勢され゛
ることになる。なお、このオイルかき落し部材のによっ
てシリンダ孔（２）の側壁面からかき落されたエンジン
オイルは、第９図に示すように、斜孔（ハ）、オイルも
どし穴（Ｉ６）を介してクランク室（１５）へと排出さ
れる。また、ピストン（１）の・の上昇行程にあっては
、このオイルかき落し部材のはその下端面が切落部Ｉを
形成するスカート部（５）の水平な下壁面に係合、支持
されているため、外方に向う分力が生じることはない。

したがって、シリンダ孔（２）側壁面に付着したエンジ
ンオイルなかきあげることはな（、しかも、シリンダ孔
（２）側壁面との間での摩擦損失が生じることもない。

上述の結果、このピストン＋１１にあっては、オイルの
粘度が高（オイルもどし穴（＋６１よりオイルが排出さ
れ−にくい冷間時にあっては、特に、切落部（１４）へ
該オイルが溜まることを防止でき、したがって、オイル
上がりの防止に顕著な効果を有することになる。′ また、第１１図および第１２図にはこの発明の他の実施
例を示している。この実施例においては、前述したスカ
ート部（５）に設けた係合傾斜面Ｑυがシリンダ孔（２
）の側壁面との間でなす角度（ロ）を、この係合傾斜面
Ｑυに係合するオイルかき落し部材のの上端面がシリン
ダ孔（２）の側壁面との間でなす角度（γ）よりも小さ
く設定している（β°〈γ）。その結果、ピストン（１
１の下降時に係合傾斜面Ｑυがオイルか、き落し部材＠
をシリンダ孔（２）の側壁面に向って押圧する付勢力が
前述した実施例のそれに比較し℃太き（なる。すなわち
、シリンダ孔（２）側壁面に付着したエンジンオイルを
かき落す効果が大きくなる。その他の構成および作用は
前述した実施例と同様である。

なお、前記オイルかき落し部材＋２２１はその外壁面が
円弧状に湾曲しているが、この円弧面の径はシリンダ孔
（２）の径と同一に設定している。

以上説明してきたように、この発明によれば、ピストン
ピンボスの軸線方向両側のスカート部にスカート部外壁
面より凹んだ切落部が形成され、この切落部にシリンダ
孔側壁面に付着したエン７ンオイルをかき落すオイルか
き落し部材が嵌装されたＩｆｆ車用エンジンのピスト／
であって、この切落部を形成する前記スカート部及び／
又は前記オイルかき落し部材に、ピストンの下降時に前
記かき落し部材をシリンダ孔側壁面に向って付勢する係
合傾斜面を形成したため、特に暖機中等の冷間時に切落
部へのエンジンオイルの浸入、貯溜を防止でき、いわゆ
るオイル上がりの現象な阻止することができる。この結
果、エンジンオイルの消費量を著しく低減できるととも
に、エンジンの出＋１ｄ−−１、土挾ｔｒｒｎｏ諧で１
飄寸た一排気カス中のＨ９Ｃ量を低減することもできる
。さらに、ピストン上昇時における不要な摩擦損失が生
じることもない。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は従来の自動車用エンジンのピストンを示す
ものであり、第１図はその正面図、第２図はその半断面
側面図、第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、
第４図はこのピストンをシリンダに組付けた状態を示す
半断面側面図である一０第５〜１０図はこの発明に係る
自動車用エンジンのピストンの一実施例を示すものであ
り、第５図はその正面図、第６図はその半断面側面図、
第７図は第５図の■−■矢視断面図、第８図はこのピス
トンをシリンダ孔に組付けた状態を示す概略断面図、第
９図は第８図ｅ部分拡大図、第１０図は第９図の作用説
、明図である。第１１図、第１２図はこの発明の他の実
施例を示すものであり、第１１図は第９図と同様の概略
断面図、第１２図は第１１図の作用説明図である。 ’（１１・・・ピストン、　　　　　　（２１・・パシ
リンタ孔（５１・・・スカート部、　　　＋ＩＩ・・・
ピストンピンボス（Ｉ４；・・・切落部、　　　　　（
２１１・・・係合傾斜面（〃・・・オイルかき落し部材
。 特許出願人　　　　日産自動車株式会社代理人　　弁理
士　　有　我　軍　−部第１ｖＡ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第３図 ａ 第Ｗ図 り 第７２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストンピンボスの軸線方向両側のスカート部にスカー
   ト部外壁面より凹んだ切落部が形成され、この切落部に
   シリンダ孔側壁面に付着したエンジンオイルをかき落す
   オイルかき落し部拐が嵌装された自動車用エンジンのピ
   ストンであって、この切落部を形成する前記スカート部
   及び／又は前記かき落し部材に、ピストンの下降時に前
   日己かき落し部材をシリンダ孔側壁面に向って付勢する
   係合傾斜面を形成したことを特徴とする自動市川エンジ
   ンのピストン。