JPS5943481Y2

JPS5943481Y2 - 内燃機関のピストン冠

Info

Publication number: JPS5943481Y2
Application number: JP16490479U
Authority: JP
Inventors: 博志力丸
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1984-12-24
Also published as: JPS5683649U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は往復動内燃機関のピストン冠の改善に関する。

第１図は従来形のピストン組立の第１例を示し第２図は
第１図のピストン冠の下面図である。

図において、１はピストン冠、２はピストンスカート、
３はピストン棒、４はピストン冠頂部、５はピストン冠
外筒部、６は放射状リプ、８は冷却液出口、９は冷却液
、入口、１１はピストン冠締付ボルト、１９はピストン
リング、２０はノズル、２１は内部金物である。

第５図は上記第１例のピストン冠１の運転中の熱変形の
様子を破線αで示す。

ピストン冠は内面を冷却され頂面並びに外周上部は燃焼
ガスで加熱されるため、同図の破線のように熱変形αす
る。

このため、放射状リブ６のＢ−Ｂ断面ではピストン冠頂
部４の上方向への変位による引張、ピストン冠外筒部５
の傾きによる曲げ応力が重なり、大きな熱応力（引張）
が生じる。

一方、ガス力Ｆ。

はサイクル毎にＢ−８Ｍ面に圧縮応力を発生させる。

運転中は熱応力とガス応力とが合成されるが、熱応力が
太きいため引張側の繰返し応力となり、Ｂ−Ｂ断面より
破損することがある。

なお、７は支持面である。第３図に従来形のピストン組
立の第２例を、第４図にその下面図を示す。

この場合の熱変形を第３図の破線αで示すような状態で
あり、第１例の場合と同様な応力が発生し破損すること
がある。

第１例、第２例共ガスカＦ。

はピストン冠外筒を伝わってピストン棒傘部外周部に加
わり、ピストン棒に伝達される。

必然的にピストン棒傘部の厚さｔｌは厚くなり、１寸法
は大きくなる。

第９図（機関シリンダブロック断面）に見られる如く、
１寸法が大きくなれば、それだけ機関全高が高くなり、
単にピストンのみに止まらず機関本体のコストまで上げ
る。

また、ピストン外筒はガス力を伝達するため厚肉となり
、ピストンリングの冷却を阻ばている。

なお、図中０１はシリンダジャケット、０２はシリンダ
ライナ、０３は掃気室、０４はクランク室、０５はピス
トン棒、０６はピストン棒パツキン、０７はストローク
である。

第８図は従来形ピストン組立の第３例を示す。

この構造は中支えピストンと呼ばれ、前記第１、第２の
例のような欠点はない。

然し、ピストン頂部４の熱膨張に起因する熱変形が大き
く、第８図に破線αで示す如く傾き、支持面Ｉの内側に
は隙間が生じる。

これに上からガス力Ｆ。が加わるため支持面７にバラツ
キが生じると共にピストン冠締付ボルト１１に大きな繰
返し応力が発生し、この応力の緩和のため特殊な皿ばね
座金を用いる等の対策が必要である。

第１０図に従来形のピストン組立の第４例を示す。

この構造は上記第１、第２、第３の例の欠点が解消され
ているが、孔加工費が高くつき、また大きな素材から削
り出す必要があり材料費が高い。

冷却液孔２０は放射線状に、冷却液孔２１は冷却液孔２
０に連絡するように上下方向に孔あけされており、触火
面２２及びピストンリング１９を充分冷却するように、
多数孔あけされている。

本考案の目的は上記従来形のものの欠点を排除したピス
トン冠を提供することであり、その特徴とするところは
、ピストン冠の冷却面側の中央部に突設された円環状の
リブ、上記ピストン冠の冷却面側に上記円環状のリブの
外周から外筒部へ放射状に延設された複数のリブ、該放
射状のリブに設けられて締付ボルト孔が開口されピスト
ン棒の上端締付面と当接する支持面、上記放射状のリブ
内に穿設され該リブの間に形成される冷却用空間内に開
口して該空間内に冷却液を噴出するノズルを備えたこと
である。

以下図面を参照して本考案による実施例につき説明する
。

第６図ａは本考案による一実施例のピストン組立を示す
断面図、第６図すは第６図ａのＥ−Ｅ矢視図、第６図Ｃ
は第６図すのＦ−Ｆ矢視断面図である。

図において、６は放射状リブで、ピストン冠頂部４の裏
側、即ち冷却面側の中央部に設げられた円環状リブ１４
よりピストン冠外筒部５へ周方向に間隔をとり放射状に
伸びて複数個形成されている。

Ｔは支持面で、リブ６のピストン冠外筒部５の内側に設
けられ、ピストン棒３の上面への当接面を形成している
。

１３はピストン冠締付ボスで、上記支持面７に開口する
ピストン冠締付ボルト１１が嵌着されるボルト孔を設け
ている。

１８はブリッジで、リブ６をブリッジ状につないで、支
持面Ｔを円環状面に形成していて、ピストン冠頂部４の
裏面との間は冷却液の流過スペースである。

冷起液の通路はピストン棒３の上端及びピストン冠締付
ボス１３に孔あけされている。

また、支持面Ｔは、ブリッジ１８を設けず、ピストン冠
締付ボス１３のみで構成することもあり、さらに小径の
ボルト孔の場合は同ボスを設けず、リブにボルト孔を設
けて支持面としてもよい。

なお、２はピストンスカート、８は冷起液出口、９は冷
却液入口、１０は０リング、１２はボルト、１５は上記
リブ６の間に形成される冷却用空間と上記冷却液出口と
を接続する冷却液出口孔、１７はチューブ、ａｙｂはノ
ズルである。

上記構成の場合の作用、効果について述べる。

（１）従来例の中支えピストン（第８図参照）は従来例
のリプ付きピストン（第１図参照）と比較すると明らか
なように次の利点がある。

（イ）第１図のｔ２を小さくできる（ピストンリングと
無関係に支持面の位置を決めることができるため）。

（ロ）ピストン棒傘部の外径が小さい。

←→ ピストン棒傘部のｔ□寸法を小さくしても充分な
剛性が得られる。

に）ピストン冠外筒部５を薄く出来る（ガス力Ｆｏを
受げ々いので）ため、ピストンリング部が充分冷却され
る。

一反面、従来のものの欠点の第３例で述べた如く、熱変
形による支持面の傾きが問題である。

これに対し、本考案による場合は、リブ付きとしている
ため、ピストン頂部４の肉厚を薄くできるため、ピスト
ン頂部４の温度が低く熱変形量が小さいのみ々らず、薄
肉であるため変形を拘束する力が小さくてすむ。

さらに、リブが熱変形を強く拘束するため、中支えピス
トンの欠点である支持面７の傾きを大巾に減らすことが
できる。

また、従来例の第８図において、寸法ｔ２を小さくする
と、支持面７の傾きが大きくなるが、本考案による場合
は寸法ｔ２を充分小さくすることができる。

寸法ｚ１ｔ１２ｔＬの削減は該部の重量、コスト
を低減させると共に、機関全高を低くできることは第１
図、第６図、第９図を見れば明らかである。

（２）放射状リブの一部をブリッジ状につないで、支持
面としたので、該部のピストン頂部背面の冷却ができる
。

（３）放射状リブなピストン中央部まで設はピストン冠
頂部板の熱変形を拘束する曲げ剛さを強くしたので、前
記したように頂部板を薄くでき、支持面の傾きを小さく
することができる。

（４）放射状リブが中央に集中して団子になる部分は円
環状リブな組合せたので、過肉による鋳造性低下の防止
と応力の分散ができる。

（５）ピストン冠のリブまたはリブに付着している
ボス等は冷却液用ノズルを設け、在来のノズル付き内部
金物を廃止している。

第７図は本考案による他の実施例のピストン組立を示す
断面図である。

第６図のピストン組立において、ピストン冠外筒部をピ
ストン棒との支持面１と同じ位置またはその近くで輪切
り状に分割し、さらに分割した下部１６はピストンスカ
ート（第６図の符号２）と一体に形成し、ボルト３０に
よりピストン冠１に締付けている。

この場合は、上記した実施例と同じ作用、効果があると
共に、コストの高いピストン冠１の大きさ及び重量が削
減されると共に、ピストンリング溝を構成する部分を耐
摩耗、耐なじみ性のよい鋳鉄を使用できる。

第７図では、ピストンリング溝の一部はピストン冠１に
設けられているが、リング溝は全てピストン冠外筒下部
１６に設げることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形のピストン組立の第１例を示す断面図、
第２図は第１図のピストン冠の下面図、第３図は従来型
のピストン組立の第２例を示す断面図、第４図は第３図
のピストン冠の下面図、第５図は第１図のピストン冠の
熱変形を示す断面図、第６図ａは本考案による一実施例
のピストン組立を示す断面図、第６図すは第６図ａのＥ
−Ｅ矢視図、第６図Ｃは第６図すのＦ−Ｆ矢視断面図、
第１図は本考案による他の実施例のピストン組立を示す
断面図、第８図は従来形のピストン組立の第３例を示す
断面図、第９図は機関のシリンダブロックを示す断面図
、第１０図は従来形のピストン組立の第４例を示す断面
図である。１・・・・・・ピストン冠、２・・・・・・ピストンス
カート、３・・・・・・ピストン棒、４・・・・・・ピ
ストン冠頂部、５・・・・・・ピストン冠外筒部、６・
・・・・・放射状リブ、７・・・・・・支持面、８・・
・・・・冷却液出口、９・・・・・・冷却液入口、１１
・・・・・・ピストン冠締吋ボルト、１３・・・・・・
ピストン冠締付ボス、１４・・・・・・円環状リブ、１
５・・・・・・冷却液出口孔、１８・・・・・・ブリッ
ジ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

往復動内燃機関のピストンにおいて、ピストン冠の冷却
面側の中央部に突設された円環状のリプ上記ピストン冠
の冷却面側に上記円環状のリプの外周から外筒部へ放射
状に延設された複数のリブ該放射状のリプに設けられて
締付ボルト孔が開口されピストン棒の上端締付面と当接
する支持面、上記放射状のリプ内に穿設され該リプの間
に形成される冷却用空間内に開口して該空間内に冷却液
を噴出するノズルを備えたことを特徴とする内燃機関の
ピストン冠。