WO2019181203A1 - 内燃機関のピストン - Google Patents

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WO2019181203A1
WO2019181203A1 PCT/JP2019/002707 JP2019002707W WO2019181203A1 WO 2019181203 A1 WO2019181203 A1 WO 2019181203A1 JP 2019002707 W JP2019002707 W JP 2019002707W WO 2019181203 A1 WO2019181203 A1 WO 2019181203A1
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WO
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piston
pin
reference axis
skirt
cross
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Application number
PCT/JP2019/002707
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊幸 舟橋
弘文 丹野
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
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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 

Definitions

  • the present invention relates to a piston for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 As a piston of a conventional internal combustion engine, for example, one described in Patent Document 1 below is known.
  • the present invention has been devised in view of the technical problem of the piston of the conventional internal combustion engine, and is provided with a piston of the internal combustion engine that can effectively reduce the collision of the skirt portion against the cylinder wall. It is intended to provide.
  • the first thinnest part is provided closer to the piston head part than the pin center in the first skirt part, and the piston head part side from the first thinnest part.
  • the thickness of the 1st skirt part is increasing gradually toward the anti-piston head part side, respectively.
  • the collision of the skirt portion with the cylinder wall can be effectively reduced.
  • FIG. 1 is a side view of a piston of an internal combustion engine according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG. It is an expanded sectional view showing the profile shape of the 1st and 2nd skirt part shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line DD in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line EE in FIG. 1.
  • (A) is a diagram showing profile shapes of the first and second skirt portions at normal temperature, (b) at medium load, and (c) at high load.
  • an axis extending in the longitudinal direction of a piston pin (not shown) and passing through the centers of the first and second piston pin holes 330 and 340 is defined as a pin axis X which is a second reference axis, and an axis perpendicular to the pin axis X Is described as the pin perpendicular axis Y which is the third reference axis.
  • the direction of the central axis Z (direction parallel to the central axis Z) will be described as “axial direction”
  • the direction orthogonal to the central axis Z will be described as “radial direction”
  • the direction around the central axis Z will be described as “circumferential direction”.
  • FIG. 1 shows a side view of the piston 1 when the piston 1 is viewed from the first skirt portion 31 side.
  • region shown with a thin line in FIG. 1 displays the magnitude
  • 2 shows a sectional view of the piston 1 cut along the line AA in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional view of the piston 1 cut along the line BB in FIG. Yes.
  • 2 and 3 are cross sections perpendicular to the longitudinal direction of piston pins (first and second piston pin holes 330 and 340), which will be described later, passing through the central axis Z. Is equivalent to.
  • a point P shown in FIGS. 2 and 3 corresponding to the center of the first piston pin hole 330 in the cross section perpendicular to the pin corresponds to a “pin center” according to the present invention.
  • the piston 1 is formed in a substantially covered cylindrical shape by casting a metal material, for example, an Al—Si based aluminum alloy material (AC8A or the like). Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the piston 1 includes a piston head portion 2 that forms a combustion chamber inside an unillustrated engine cylinder, and a lower end of the piston head portion 2 in FIGS. And a cylindrical portion 3 that extends along the axial direction to the opposite side of the crown surface 20 to be described later.
  • a metal material for example, an Al—Si based aluminum alloy material (AC8A or the like.
  • the piston head part 2 has a crown surface 20 facing the combustion chamber. Further, on the outer peripheral side of the piston head portion 2, three ring grooves 21 to 23 formed in an annular shape along the circumferential direction are formed along the circumferential direction. In each of the ring grooves 21 to 23, a substantially annular piston ring (not shown) is attached.
  • the cylindrical portion 3 is provided with a pair of skirt portions 31 and 32 that can be in sliding contact with the inner wall of the cylinder, and a two-sided width on both ends in the circumferential direction of the pair of skirt portions 31 and 32, and a piston not shown
  • a pair of pin boss portions 33 and 34 for supporting the pins are integrally formed in a substantially cylindrical shape so as to be continuous in the circumferential direction.
  • the pair of skirt portions 31 and 32 includes a first skirt portion 31 and a second skirt portion 32 that are arranged to face each other in the radial direction.
  • the pair of pin boss portions 33 and 34 includes a first pin boss portion 33 and a second pin boss portion 34 that are arranged to face each other in the radial direction.
  • the first and second skirt portions 31 and 32 are provided between the first pin boss portion 33 and the second pin boss portion 34 in the circumferential direction, and both have the same form.
  • the first skirt portion 31 has a first thinnest portion 311, a first head side gradually increasing region 312, and a first anti-head in an axial cross section that is a cross section perpendicular to the pin.
  • the second skirt portion 31 includes a second thinnest portion 321, a second head side gradually increasing region 322, and a second counter head side gradually increasing region 323.
  • the first and second thinnest portions 311 and 321 are pin right-angle cross sections (axial cross-sections) shown in FIGS. 2 and 3 except for the tip portions 314 and 324 of the first and second skirt portions 31 and 32, respectively. Is set to the smallest thickness T1.
  • the first and second thinnest parts 311 and 321 are provided slightly biased toward the piston head part 2 side with respect to the pin center P, and the circumferential length Lr is longer than the axial length Lz. ing.
  • the “first and second thinnest portions” according to the present invention mainly mean the thinnest portion of the region in sliding contact with the cylinder wall. It does not mean the thinnest portion of the second skirt portion.
  • the tip portions 314 and 324 of the first and second skirt portions 31 and 32 are not mainly used for sliding contact with the cylinder wall of the first and second skirt portions 31 and 32.
  • the portion is not included in the “first and second thinnest portions” according to the present invention.
  • the first and second head side gradually increasing regions 312 and 322 are provided closer to the piston head portion 2 than the first and second thinnest portions 311 and 321 in the axial direction of the first and second skirt portions 31 and 32, respectively. It is done.
  • the first and second head side gradually increasing regions 312 and 322 are regions having thicknesses (T2, T3, T4, and T5) larger than the thickness T1 of the first and second thinnest portions 311 and 321.
  • T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5 are regions having thicknesses (T2, T3, T4, and T5) larger than the thickness T1 of the first and second thinnest portions 311 and 321.
  • the thickness continuously increases gradually from the first and second thinnest parts 311 and 321 toward the piston head part 2 side (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • the first and second anti-head-side gradually increasing regions 313 and 323 are more opposite to the piston head portion 2 than the first and second thinnest portions 311 and 321 in the axial direction of the first and second skirt portions 31 and 32, respectively.
  • the first and second head side gradually increasing regions 312 and 322 are regions having thicknesses (T2, T3, T4, and T5) larger than the thickness T1 of the first and second thinnest portions 311 and 321.
  • T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5 are regions having thicknesses (T2, T3, T4, and T5) larger than the thickness T1 of the first and second thinnest portions 311 and 321.
  • the thickness continuously increases gradually from the first and second thinnest parts 311 and 321 toward the opposite side of the piston head part 2 (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • the first pin boss portion 33 is provided on one side with respect to the center axis Z in the pin axis direction X in FIG. 1 corresponding to the longitudinal direction of the piston pin (not shown), and the second pin boss portion 34 is on the center axis Z. On the other hand, it is provided on the other side.
  • Each of the first pin boss portion 33 and the second pin boss portion 34 has a first piston pin hole 330 and a second piston pin hole 340 for supporting an end portion of the piston pin at a substantially central position. That is, one end of the piston pin is inserted and supported in the first piston pin hole 330, and the other end of the piston pin is inserted and supported in the second piston pin hole 340.
  • the pin center P is located at the center of the piston 1 in the radial direction of the pin perpendicular cross section (axial cross section) shown in FIGS.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the profile shape of the outer peripheral surface of the first skirt portion 31 at room temperature.
  • first skirt portion 31 and the second skirt portion 32 have the same form, only the first skirt portion 31 is shown in the figure for convenience. Is described with reference to the reference numerals written in parentheses to the reference numerals of the first skirt portion 31 in the drawing.
  • the first and second skirt portions 31 and 32 are formed in a so-called barrel shape in which an axial intermediate portion bulges outward in the radial direction.
  • the first and second skirt portions 31 and 32 are at a room temperature, for example, when the environmental temperature is 20 degrees Celsius, the portion on the opposite side of the piston head portion 2 from the pin center P is radially outward. It is comprised as the 1st, 2nd largest protrusion part 315,325 which protrudes most.
  • the first and second maximum protrusions 315 and 325 are positioned in the first and second counter-head-side gradually increasing regions 313 and 323, respectively.
  • the pin center P is positioned between the first and second thinnest portions 311 and 321 and the first and second maximum protrusions 315 and 325 at room temperature.
  • the clearance with the cylinder wall 4 is the smallest C1. Then, the projecting amount gradually decreases from the first and second maximum projecting portions 315, 325 toward the piston head portion 2 side, and the clearances (C2, C3, C4) from the cylinder wall 4 gradually increase ( C2 ⁇ C3 ⁇ C4). Similarly, the amount of protrusion gradually decreases from the first and second maximum protrusions 315 and 325 toward the opposite side of the piston head part 2, and the clearance (C5) from the cylinder wall 4 gradually increases (C1 ⁇ C5).
  • FIG. 5 shows a sectional view of the piston 1 cut along the line CC in FIG.
  • FIG. 6 shows a sectional view of the piston 1 cut along the line DD in FIG.
  • FIG. 7 shows a sectional view of the piston 1 cut along the line EE of FIG.
  • FIG. 5 corresponds to an “axis-perpendicular section” according to the present invention, which is a section passing through the first and second thinnest portions 311 and 321 and perpendicular to the central axis Z.
  • the first and second skirt portions 31 and 32 are directed from the center positions of the first and second skirt portions 31 and 32 toward the first and second pin boss portions 33 and 34, respectively, in the cross-section perpendicular to the axis shown in FIG.
  • the wall thickness (T1, T2, T3, T4, T5) gradually increases (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • first and second skirt portions 31 and 32 also have a first and second pin boss portion 33 from the center position of the first and second skirt portions 31 and 32 even in a cross section passing through the pin center P as shown in FIG. , 34, the wall thickness (T2, T3, T4, T5) gradually increases (T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • first and second skirt portions 31 and 32 also have the first and second skirt portions 31 and 32 in a cross section passing through the first and second anti-head-side gradually increasing regions 313 and 323 as shown in FIG.
  • the thickness (T4, T5) gradually increases (T4 ⁇ T5) from the central position toward the first and second pin boss portions 33, 34, respectively.
  • FIG. 8 shows the profile shape of the outer peripheral surfaces of the first and second skirt portions 31 and 32 in the cross section perpendicular to the pin, and represents the transition of the first and second maximum projecting portions 315 and 325 according to the temperature of the piston 1. ing.
  • (a) shows a state at normal temperature
  • (b) shows a medium load
  • (c) shows a high load state.
  • the profile shape is slightly exaggerated in order to clarify the transition of the first and second maximum protrusions 315 and 325.
  • the vertical axis indicates the height position of the piston 1 with the crown surface 20 being zero (the upper side is the piston head portion 2 side), and the horizontal axis is the first, with the cylinder wall 4 being zero.
  • the radial direction position of the outer peripheral surface of the 2nd skirt parts 31 and 32 is shown.
  • the piston head portion 2 side is at a low temperature, and thermal expansion does not occur. Therefore, the outer peripheral surfaces of the first and second skirt portions 31 and 32 have profile shapes that protrude most outward in the radial direction in the first and second anti-head-side gradually increasing regions 313 and 323, as in the original profile shape. . That is, at normal temperature, the first and second maximum protrusions 315 and 325 have profile shapes located in the first and second counter head side gradually increasing regions 313 and 323, respectively.
  • the temperature distribution of the piston 1 moves to the piston head part 2 side as the temperature on the piston head part 2 side rises at a medium load corresponding to a normal running state.
  • the outer peripheral surfaces of the first and second skirt portions 31 and 32 have profile shapes that protrude most outward in the radial direction at the first and second thinnest portions 311 and 321. That is, at the time of medium load, the first and second maximum projecting portions 315 and 325 have profile shapes located at the first and second thinnest portions 311 and 321, respectively.
  • the temperature on the piston head 2 side further rises to a high temperature, and the temperature distribution of the piston 1 further moves toward the piston head 2 side. It is biased.
  • the first and second head side gradually increasing regions 312 and 322 close to the piston head part 2 are also greatly expanded as the piston head part 2 is thermally expanded.
  • the outer peripheral surfaces of the first and second skirt portions 31 and 32 have profile shapes that protrude most outward in the radial direction in the first and second head-side gradually increasing regions 312 and 322. That is, when the load is high, the first and second maximum protrusions 315 and 325 have profile shapes located in the first and second head side gradually increasing regions 312 and 322, respectively.
  • the piston 1 according to this embodiment can solve the technical problem of the piston of the conventional internal combustion engine by providing the following effects. it can.
  • the piston 1 is a first pin boss provided with a piston head portion 2 having annular ring grooves 21 to 23 and a pin boss portion, and a first piston pin hole 330 into which a piston pin is inserted, in the piston of an internal combustion engine. And a second pin boss portion 34 having a second piston pin hole 340 into which the piston pin is inserted, and an axis perpendicular to the cross section of the ring groove passing through the entire circumference of the annular ring grooves 21 to 23.
  • first pin boss 33 When the axis passing through the center of the piston head portion 2 in the ring groove cross section is defined as a first reference axis (center axis Z), the first pin boss 33 is connected to the first reference axis (center axis Z) in the longitudinal direction of the piston pin.
  • the second pin boss part 34 is provided on the other side, the first skirt part 33, the first thinnest part 311, A head-side gradually increasing region 312 and a first anti-head-side gradually increasing region 313, provided between the first pin boss portion 33 and the second pin boss portion 34 in the circumferential direction of the first reference axis (center axis Z);
  • a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the piston pin passing through the first reference axis (center axis Z) is a right angle cross section
  • the center of the first piston pin hole 330 in the cross section perpendicular to the pin is a pin center P
  • the first The thinnest part 311 is provided closer to the piston head part 2 than the pin center P in the direction of the first reference axis (center axis Z)
  • the first head side gradually increasing region 312 is the first reference axis (center axis Z).
  • first reference axis In the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the cross-section perpendicular to the pin. 1 (T1, T2, T3, T4, T5) has a shape that gradually increases from the first thinnest part 311 toward the piston head part 2 side (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • the first anti-head-side gradually increasing region 313 is provided on the opposite side of the piston head portion 2 from the first thinnest portion 311 in the direction of the first reference axis (center axis Z).
  • the thickness (T1, T2, T3, T4, T5) of the first skirt portion 31 in the radial direction of one reference axis (center axis Z) is gradually increased from the first thinnest portion 311 toward the opposite side of the piston head portion 2.
  • the first skirt portion 31 and the first pin boss portion 33 and the second pin boss portion 34 in the circumferential direction of the first reference axis (center axis Z) have a shape (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • 1st reference axis (center axis Z) And a second skirt portion 32 provided on the opposite side of the first skirt portion 31.
  • the thinnest first thinnest portion 311 is provided at the axial position that comes into contact with the cylinder wall 4 in advance when the piston 1 swings around the pin center P. ing. Therefore, when the first skirt portion 31 collides with the cylinder wall 4, the first thinnest portion 311 is easily bent and is excellent in flexibility. As a result, a good buffering action is obtained, and so-called abnormal noise such as slap noise is generated. Can be suppressed.
  • the outer peripheral surface of the first skirt portion 31 protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the cross section perpendicular to the pin in the first thinnest portion 311.
  • the pin center P is a so-called zero offset.
  • the first thinnest part 311 that protrudes radially outward on the outer peripheral surface of the first skirt part 31 is likely to come into contact with the cylinder wall 4, the first thinnest part 311 has a buffering effect at the time of collision. Generation of abnormal sounds such as sounds can be more effectively suppressed.
  • the first maximum protrusion 315 is positioned at the first thinnest part 311 at the time of the most frequently used medium load, and the first maximum protrusion 315 is positioned at this medium load.
  • the first thinnest portion 311 can easily come into contact with the cylinder wall 4. Therefore, the buffering action by the first thinnest part 311 can be obtained in the operating state with the highest usage frequency, and the generation of abnormal noise such as slap noise can be more effectively suppressed.
  • the outer peripheral surface of the first skirt portion 31 is in the first head side gradually increasing region 312. It protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the cross section perpendicular to the pin.
  • the temperature of the piston 1 rises from the piston head part 2 side, and the temperature on the piston head part 2 side becomes higher than the first skirt part 31.
  • the piston 1 thermally expands, but a difference also occurs in the thermal expansion due to the temperature difference of each part.
  • the piston head portion 2 side is more thermally expanded than the first skirt portion 31, and the first head side gradually increasing region 312 is more thermally expanded than the first thinnest portion 311 in the first skirt portion 31. .
  • the clearance between the first skirt portion 31 and the cylinder wall 4 is the smallest, and the cylinder wall 4 is likely to collide.
  • the first head side gradually increasing region 312 is set to have a larger wall thickness than the first thinnest portion 311 and the rigidity is increased. For this reason, the controllability of the posture of the piston 1 at the time of a collision with the cylinder wall 4 is improved, and the fluctuation of the piston 1 is suppressed. As a result, the generation of abnormal noise such as slap noise can be more effectively suppressed. .
  • the first skirt portion 31 when the environmental temperature is 20 degrees Celsius, has an outer peripheral surface of the first skirt portion 31 in the first perpendicular cross section in the first counter head side gradually increasing region 313. It protrudes most outward in the radial direction of the reference axis (center axis Z).
  • the portion (C1) having the smallest clearance with the cylinder wall 4 in the first skirt portion 31 is the piston from the opposite side of the piston head portion 2 according to the internal temperature (thermal expansion) of the piston 1. It changes so that it may approach the head part 2 side. Therefore, in the present embodiment, the first maximum protrusion 315 is positioned in the first counter head side gradually increasing region 313 at normal temperature (when the engine is stopped), so that the cylinder wall 4 and The colliding part can be brought close to the first thinnest part 311. As a result, it is possible to more effectively suppress the occurrence of abnormal sounds such as slap sounds.
  • the first skirt portion 31 when the environmental temperature is 20 degrees Celsius, has a position of the pin center P in the direction of the first reference axis (center axis Z) at the first maximum position in the cross section perpendicular to the pin. Located between the thin portion 311 and the portion of the outer peripheral surface of the first skirt portion 31 that protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) (first maximum protrusion 315). Yes.
  • the pin center P that is the center of oscillation is located between the first maximum protrusion 315 and the first thinnest portion 311 of the first skirt portion 31.
  • the first thinnest portion 311 can collide with the cylinder wall 4 more reliably in advance.
  • the first head side gradually increasing region 312 has the thickness (T1, T2, T3, T4) of the first skirt portion 31 in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the cross section perpendicular to the pin.
  • T5 has a shape that continuously increases from the first thinnest portion 311 toward the piston head portion 2 side (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5), and the first counter head side gradually increasing region 313 is formed.
  • the thickness (T1, T2, T3, T4, T5) of the first skirt portion 31 in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the cross section perpendicular to the pin is from the first thinnest portion 311 to the piston head portion.
  • 2 has a shape that gradually increases toward the opposite side of T2 (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • the first skirt portion 31 When the change in the thickness of the first skirt portion 31 is steep, stress concentration may occur in that portion. However, in this embodiment, since the change in the thickness is continuous, the first skirt portion The stress concentration at 31 can be relaxed.
  • the second skirt portion 32 includes a second thinnest portion 321, a second head side gradually increasing region 322, and a second counter head side gradually increasing region 323, and the second thinnest portion 321 includes:
  • the second head side gradually increasing region 322 is provided in the direction of the first reference axis (center axis Z) in the direction of the first reference axis (center axis Z).
  • the thickness (T1, T2, T3, T4) of the second skirt portion 32 in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) is provided on the piston head portion 2 side with respect to the thinnest portion 321.
  • T5 has a shape that continuously increases gradually from the second thinnest portion 321 toward the piston head portion 2 side (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5), and the second counter head-side gradually increasing region 323 is
  • First reference axis (center axis ) Is provided on the opposite side of the piston head portion 2 from the second thinnest portion 321, and the thickness of the second skirt portion 32 in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) in the pin perpendicular cross section ( T1, T2, T3, T4, T5) have a shape that gradually increases from the second thinnest part 321 toward the opposite side of the piston head part 2 (T1 ⁇ T2 ⁇ T3 ⁇ T4 ⁇ T5).
  • the second skirt portion 32 is configured so that the thickness change is continuous.
  • the thermal expansion of the first and second skirt portions 31 and 32 can be made uniform, and the smooth movement of the piston 1 in the cylinder can be ensured.
  • the first skirt portion 31 has a cross section perpendicular to the first reference axis (center axis Z) that passes through the first thinnest portion 311 and is a cross section perpendicular to the axis.
  • the thickness in the radial direction of the first reference axis (center axis Z) is such that the first pin boss part 33 and the second pin boss part 34 from the center of the first skirt part 31 in the circumferential direction of the first reference axis (center axis Z). It has a shape that gradually increases toward each.
  • the first skirt portion 31 is configured such that the thickness of the central portion is reduced in the circumferential direction and the thickness is gradually increased toward both sides thereof. For this reason, the effect which suppresses generation
  • the first thinnest portion 311 has a circumferential length of the first reference axis (center axis Z) longer than a length of the first reference axis (center axis Z).
  • the first thinnest portion 311 is formed such that the circumferential length is longer than the axial length.
  • the shape of the first thinnest part 311 matches the surface pressure distribution of the first skirt part 31, and the first thinnest part 311 has a bent shape that matches the surface pressure distribution. As a result, it is possible to more effectively suppress the occurrence of abnormal sounds such as slap sounds.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be freely changed according to the specification, cost, etc. of the application target as long as the above-described effects of the present invention can be achieved.
  • the present invention has been described by exemplifying a case where the present invention is applied to a so-called zero offset piston.
  • the present invention is not limited to the zero offset piston.
  • the present invention can also be applied to a so-called offset piston that is biased (offset) toward the 1 skirt portion 31).
  • the average value of the thickness of the 1st skirt part 31 is set to the 2nd skirt part 32. It is desirable to set it relatively larger than the average value of the wall thickness.
  • the thickness of the first skirt portion 31 is set to be relatively large. By doing so, the rigidity of the 1st skirt part 31 is securable.
  • the thickness of the first skirt portion 31 is set to be relatively small so that the weight of the piston 1 can be reduced. it can.
  • the present invention when the present invention is applied to the offset piston, the present invention is applied only to the first skirt portion 31 and the second skirt portion 32 in view of the fact that the load acting on the first skirt portion 31 becomes relatively large.
  • a constant (uniform) thickness may be used.
  • the piston of the internal combustion engine includes a piston head portion having an annular ring groove, a pin boss portion, and a first piston pin hole into which the piston pin is inserted.
  • a first pin boss portion provided, and a second pin boss portion provided with a second piston pin hole into which the piston pin is inserted, and an axis perpendicular to the cross section of the ring groove passing through the entire circumference of the annular ring groove.
  • the first pin boss portion is provided on one side with respect to the first reference axis in the longitudinal direction of the piston pin
  • the second pin boss portion is provided on the other side, the pin boss portion, the first skirt portion, the first thinnest portion, the first head side gradually increasing region, and the first counter skirt portion.
  • the first thinnest part is more in the direction of the first reference axis than the pin center.
  • the first head side gradually increasing region is provided on the piston head portion side with respect to the first thinnest portion in the direction of the first reference axis, and the cross section perpendicular to the pin is provided on the piston head portion side.
  • the thickness of the first skirt portion in the radial direction of the first reference axis gradually increases from the first thinnest portion toward the piston head portion side
  • the counter head side gradually increasing region is provided on the opposite side of the piston head portion from the first thinnest portion in the direction of the first reference axis, and in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin.
  • the first skirt portion has a shape in which the thickness of the first skirt portion gradually increases from the first thinnest portion toward the opposite side of the piston head portion, and the circumferential direction of the first reference axis And a second skirt portion provided between the first pin boss portion and the second pin boss portion and on the opposite side of the first skirt portion with respect to the first reference axis.
  • the pin center is located in the center of the piston in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin, and the first skirt portion is the first skirt portion.
  • the outer peripheral surface of the portion protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin in the first thinnest portion.
  • the first skirt portion has an outer peripheral surface of the first skirt portion when the temperature of the piston head portion is higher than that of the first skirt portion.
  • the first head side gradually increasing region protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin.
  • the outer peripheral surface of the first skirt part is the first anti-head.
  • the side gradually increasing region protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin.
  • the first skirt portion has the pin in a direction perpendicular to the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin when the environmental temperature is 20 degrees Celsius.
  • the position of the pin center is located between the first thinnest portion and the portion of the outer peripheral surface of the first skirt portion that protrudes most outward in the radial direction of the first reference axis.
  • the first head side gradually increasing region has a thickness of the first skirt portion in a radial direction of the first reference axis in the pin perpendicular cross section.
  • the first counter head-side gradually increasing region has a diameter of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin.
  • the thickness of the first skirt portion in the direction has a shape that gradually increases from the first thinnest portion toward the opposite side of the piston head portion.
  • the second skirt portion includes a second thinnest portion, a second head side gradually increasing region, and a second anti-head side gradually increasing region,
  • the second thinnest part is provided closer to the piston head part than the pin center in the direction of the first reference axis, and the second head side gradually increasing region is the first reference axis in the direction of the first reference axis.
  • the thickness of the second skirt part in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin is from the second thinnest part to the piston head part side
  • the second counter head side gradually increasing region is provided on the opposite side of the piston head portion from the second thinnest portion in the direction of the first reference axis.
  • the thickness of the second skirt portion in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin has a shape that gradually increases from the second thinnest portion toward the opposite side of the piston head portion. ing.
  • the pin center is offset toward the first skirt portion side in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin,
  • the average thickness in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin is equal to the thickness in the radial direction of the first reference axis in the cross section perpendicular to the pin of the second skirt portion. Greater than average value.
  • the first skirt portion has a cross section perpendicular to the first reference axis passing through the first thinnest portion as an axial perpendicular cross section. Then, in the cross section perpendicular to the axis, the radial thickness of the first reference axis is such that the first pin boss and the second pin boss from the center of the first skirt in the circumferential direction of the first reference axis. It has a shape that gradually increases toward each.
  • the first thinnest portion has a circumferential length of the first reference axis that is longer than a length of the first reference axis. long.

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Abstract

本発明に係る内燃機関のピストン（１）では、第１スカート部（３１）におけるピンセンタ（Ｐ）よりもピストンヘッド部（２）側に、第１最薄部（３１１）が設けられている。そして、この第１最薄部（３１１）からピストンヘッド部（２）側に向かって第１スカート部（３１）の厚さ（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５）が漸増（Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ５）すると共に、第１最薄部（３１１）からピストンヘッド部（２）の反対側に向かって第１スカート部（３１）の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４）が漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ４）する構成となっている。これにより、シリンダ壁に対する第１スカート部（３１）の衝突を効果的に低減することができる。

Description

内燃機関のピストン
　本発明は、内燃機関のピストンに関する。
　従来の内燃機関のピストンとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
　この内燃機関のピストンでは、エプロン部の基部にくびれ部を設けることで、このエプロン部の間を繋ぐスカート部の冠面側の剛性を低下させ、シリンダ壁に対するスカート部の衝突を低減している。
特開２０１３－７６４０８号公報
　しかしながら、前記従来の内燃機関のピストンの場合、スカート部の肉厚については、何ら考慮されていない。このため、例えばピストンピンの中心位置（ピンセンタの位置）やピストンの熱膨張など、内燃機関の仕様や運転状態によっては、スカート部がシリンダ壁に強く衝突してしまうおそれがあり、未だ改良の余地がある。
　そこで、本発明は、前記従来の内燃機関のピストンの技術的課題に鑑みて案出されたものであって、シリンダ壁に対するスカート部の衝突を効果的に低減することができる内燃機関のピストンを提供することを目的としている。
　本発明に係る内燃機関のピストンは、その一態様として、第１スカート部におけるピンセンタよりもピストンヘッド部側に第１最薄部が設けられていて、かつ第１最薄部からピストンヘッド部側及び反ピストンヘッド部側に向かってそれぞれ第１スカート部の厚さが漸増している。
　本発明によれば、シリンダ壁に対するスカート部の衝突を効果的に低減することができる。
本発明に係る内燃機関のピストンの側面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１のＢ－Ｂ線断面図である。 図２に示す第１、第２スカート部のプロファイル形状を表した拡大断面図である。 図１のＣ－Ｃ線断面図である。 図１のＤ－Ｄ線断面図である。 図１のＥ－Ｅ線断面図である。 （ａ）は常温時、（ｂ）は中負荷時、（ｃ）は高負荷時における第１、第２スカート部のプロファイル形状を表した線図である。
　以下、本発明に係る内燃機関のピストンの実施形態につき、図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、当該ピストンを、従来と同様に、自動車用エンジンのピストンに適用したものを例示して説明する。なお、以下の説明では、リング溝（例えば、後述するリング溝２１）の全周を通るリング溝断面に直角な軸線であって前記リング溝断面においてピストンヘッド部２の中心を通る軸線を、第１基準軸線である中心軸線Ｚとして説明する。また、図示外のピストンピンの長手方向に延び、第１、第２ピストンピン孔３３０，３４０の中心を通る軸線を、第２基準軸線であるピン軸線Ｘとし、このピン軸線Ｘに直交する軸線を、第３基準軸線であるピン直角軸線Ｙとして説明する。さらに、中心軸線Ｚの方向（中心軸線Ｚに平行な方向）を「軸方向」、中心軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、中心軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。
　図１は、ピストン１を第１スカート部３１側から見たピストン１の側面図を示している。なお、図１中に細線で示す領域は、第１スカート部３１の肉厚の大小を等高線状に便宜的に表示したもので、内側ほど薄肉であることを示す。また、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って切断したピストン１の断面図を示し、図３は、図１のＢ－Ｂ線に沿って切断したピストン１の断面図を示している。ここで、図２、図３は、中心軸線Ｚを通り後述するピストンピン（第１、第２ピストンピン孔３３０，３４０）の長手方向に対し直角な断面である本発明に係る「ピン直角断面」に相当する。また、このピン直角断面における第１ピストンピン孔３３０の中心に相当する図２、図３中に示す点Ｐは、本発明に係る「ピンセンタ」に相当する。
　ピストン１は、金属材料、例えばＡｌ－Ｓｉ系のアルミニウム合金材料（ＡＣ８Ａ等）を鋳造することによってほぼ有蓋円筒状に形成されている。具体的には、図１～図３に示すように、ピストン１は、図示外のエンジンのシリンダ内部に燃焼室を形成するピストンヘッド部２と、ピストンヘッド部２の図１～３中の下端部に設けられ、後述する冠面２０の反対側へ軸方向に沿って延びる筒部３と、を有する。
　ピストンヘッド部２は、燃焼室に面する冠面２０を有する。また、このピストンヘッド部２の外周側には、周方向に沿って環状に形成された３つのリング溝２１～２３が、周方向に沿って形成されている。この各リング溝２１～２３には、それぞれほぼ環状のピストンリング（図示外）が取り付けられる。
　筒部３は、前記シリンダの内壁と摺接可能な一対のスカート部３１，３２と、該一対のスカート部３１，３２の周方向の両端側に二面幅状に設けられ、図示外のピストンピンの支持に供する一対のピンボス部３３，３４とが、周方向に連続するように、ほぼ筒状に一体に形成されている。一対のスカート部３１，３２は、径方向に対向して配置される第１スカート部３１と第２スカート部３２とによって構成される。同様に、一対のピンボス部３３，３４は、径方向に対向して配置される第１ピンボス部３３と第２ピンボス部３４とによって構成される。
　第１、第２スカート部３１，３２は、周方向において第１ピンボス部３３と第２ピンボス部３４の間に設けられ、共に同一の形態を有する。具体的には、図２に示すように、第１スカート部３１は、ピン直角断面となる軸方向断面において、第１最薄部３１１と、第１ヘッド側漸増領域３１２と、第１反ヘッド側漸増領域３１３と、を有する。同様に、第２スカート部３１は、第２最薄部３２１と、第２ヘッド側漸増領域３２２と、第２反ヘッド側漸増領域３２３と、を有する。
　第１、第２最薄部３１１，３２１は、それぞれ第１、第２スカート部３１，３２のうち、先端部３１４，３２４を除き、図２、図３に示すピン直角断面（軸方向断面）において最も小さい厚さＴ１に設定されている。また、第１、第２最薄部３１１，３２１は、ピンセンタＰよりもややピストンヘッド部２側に偏倚して設けられ、周方向の長さＬｒが軸方向の長さＬｚよりも長く構成されている。なお、図２、図３に示すように、本発明に係る「第１、第２最薄部」は、主としてシリンダ壁と摺接する領域のうち肉厚が最も薄い部分を意味し、第１、第２スカート部において肉厚が最も薄い部分を意味するものではない。つまり、換言すれば、例えば第１、第２スカート部３１，３２の先端部３１４，３２４のように、第１、第２スカート部３１，３２のうち、主としてシリンダ壁との摺接に供しない部分は、本発明に係る「第１、第２最薄部」に含まれない。
　第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２は、第１、第２スカート部３１，３２の軸方向において、それぞれ第１、第２最薄部３１１，３２１よりもピストンヘッド部２側に設けられる。そして、第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２は、共に第１、第２最薄部３１１，３２１の厚さＴ１よりも大きな厚さ（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）を有する領域であって、第１、第２最薄部３１１，３２１からピストンヘッド部２側に向かって厚さが連続的に漸増する（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）。
　第１、第２反ヘッド側漸増領域３１３，３２３は、第１、第２スカート部３１，３２の軸方向において、それぞれ第１、第２最薄部３１１，３２１よりもピストンヘッド部２の反対側に設けられる。そして、第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２は、共に第１、第２最薄部３１１，３２１の厚さＴ１よりも大きな厚さ（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）を有する領域であって、第１、第２最薄部３１１，３２１からピストンヘッド部２の反対側に向かって厚さが連続的に漸増する（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）。
　第１ピンボス部３３は、ピストンピン（図示外）の長手方向に相当する図１中のピン軸方向Ｘにおいて、中心軸線Ｚに対し一方に設けられ、第２ピンボス部３４は、中心軸線Ｚに対し他方に設けられている。第１ピンボス部３３及び第２ピンボス部３４は、それぞれほぼ中央位置に、ピストンピンの端部を支持するための第１ピストンピン孔３３０及び第２ピストンピン孔３４０を有する。すなわち、第１ピストンピン孔３３０に、ピストンピンの一端部が挿入され支持されると共に、第２ピストンピン孔３４０に、ピストンピンの他端部が挿入され支持される。なお、本実施形態では、ピンセンタＰは、図２、図３に示すピン直角断面（軸方向断面）の径方向において、ピストン１の中央に位置している。
　図４は、常温時における第１スカート部３１の外周面のプロファイル形状を表した断面図を示している。ここで、前述したように、第１スカート部３１と第２スカート部３２とは同一の形態を有することから、便宜上、本図では第１スカート部３１のみを図示し、第２スカート部３２については、図中において第１スカート部３１の符号にかっこ書きで併記した符号を参照して説明する。
　図４に示すように、第１、第２スカート部３１，３２は、軸方向の中間部が径方向の外側へ膨出する、いわゆる樽型形状に形成されている。具体的には、第１、第２スカート部３１，３２は、常温時、例えば環境温度が摂氏２０度のとき、ピンセンタＰよりもややピストンヘッド部２の反対側の部分が、径方向の外側へ最も突出する第１、第２最大突出部３１５，３２５として構成されている。このように、常温時においては、第１、第２最大突出部３１５，３２５が、それぞれ第１、第２反ヘッド側漸増領域３１３，３２３に位置する構成となっている。換言すれば、常温時においては、ピンセンタＰが、第１、第２最薄部３１１，３２１と第１、第２最大突出部３１５，３２５との間に位置する構成となっている。
　第１、第２最大突出部３１５，３２５では、シリンダ壁４とのクリアランスが、最も小さいＣ１となる。そして、この第１、第２最大突出部３１５，３２５からピストンヘッド部２側に向かって突出量が徐々に減少し、シリンダ壁４とのクリアランス（Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）が徐々に大きくなる（Ｃ２＜Ｃ３＜Ｃ４）。同様に、第１、第２最大突出部３１５，３２５からピストンヘッド部２の反対側に向かって突出量が徐々に減少し、シリンダ壁４とのクリアランス（Ｃ５）が徐々に大きくなる（Ｃ１＜Ｃ５）。
　図５は、図１のＣ－Ｃ線に沿って切断したピストン１の断面図を示している。図６は、図１のＤ－Ｄ線に沿って切断したピストン１の断面図を示している。図７は、図１のＥ－Ｅ線に沿って切断したピストン１の断面図を示している。ここで、図５は、第１、第２最薄部３１１，３２１を通り中心軸線Ｚに対し直角な断面である本発明に係る「軸直角断面」に相当する。
　第１、第２スカート部３１，３２は、図５に示す軸直角断面において、第１、第２スカート部３１，３２の中央位置から第１、第２ピンボス部３３，３４のそれぞれに向かって、肉厚（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が漸次増大する（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）。
　また、第１、第２スカート部３１，３２は、図６に示すようなピンセンタＰを通る断面においても、第１、第２スカート部３１，３２の中央位置から第１、第２ピンボス部３３，３４のそれぞれに向かって、肉厚（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が漸次増大する（Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）。
　さらに、第１、第２スカート部３１，３２は、図７に示すような第１、第２反ヘッド側漸増領域３１３，３２３を通る断面においても、第１、第２スカート部３１，３２の中央位置から第１、第２ピンボス部３３，３４のそれぞれに向かって、肉厚（Ｔ４、Ｔ５）が漸次増大する（Ｔ４＜Ｔ５）。
　図８は、前記ピン直角断面における第１、第２スカート部３１，３２の外周面のプロファイル形状を示し、ピストン１の温度に応じた第１、第２最大突出部３１５，３２５の変遷を表している。本図において、（ａ）は常温時、（ｂ）は中負荷時、（ｃ）は高負荷時の状態を示している。なお、本図では、前記第１、第２最大突出部３１５，３２５の変遷を明確にするため、プロファイル形状がやや誇張して図示されている。また、本図のうち、縦軸は、冠面２０をゼロとしたピストン１の高さ位置（上側がピストンヘッド部２側）を示し、横軸は、シリンダ壁４をゼロとした第１、第２スカート部３１，３２の外周面の径方向位置を示している。
　図８（ａ）に示すように、エンジン停止状態に相当する常温時（具体的には、環境温度が摂氏２０度のとき）では、ピストンヘッド部２側は低温となり、熱膨張を生じない。したがって、第１、第２スカート部３１，３２の外周面は、原始プロファイル形状の通り、第１、第２反ヘッド側漸増領域３１３，３２３において、径方向の外側へ最も突出するプロファイル形状となる。すなわち、常温時では、第１、第２最大突出部３１５，３２５が、それぞれ第１、第２反ヘッド側漸増領域３１３，３２３に位置するプロファイル形状となる。
　図８（ｂ）に示すように、通常の走行状態に相当する中負荷時においては、ピストンヘッド部２側の温度の上昇に伴い、ピストン１の温度分布がピストンヘッド部２側へ移動する。その結果、第１、第２スカート部３１，３２の外周面が、第１、第２最薄部３１１，３２１において、径方向の外側へ最も突出するプロファイル形状となる。すなわち、中負荷時では、第１、第２最大突出部３１５，３２５が、それぞれ第１、第２最薄部３１１，３２１に位置するプロファイル形状となる。
　図８（ｃ）に示すように、急加速状態に相当する高負荷時においては、ピストンヘッド部２側の温度がさらに上昇して高温となり、ピストン１の温度分布がさらにピストンヘッド部２側へと偏倚する。つまり、高負荷時は、ピストンヘッド部２の熱膨張に伴い、このピストンヘッド部２に近い第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２も大きく膨張する。その結果、第１、第２スカート部３１，３２の外周面が、第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２において、径方向の外側へ最も突出するプロファイル形状となる。すなわち、高負荷時では、第１、第２最大突出部３１５，３２５が、それぞれ第１、第２ヘッド側漸増領域３１２，３２２に位置するプロファイル形状となる。
　（本実施形態の作用効果）
　従来の内燃機関のピストンは、スカート部の肉厚について、何ら考慮されていない。このため、例えばピストンピンの中心位置（ピンセンタの位置）や、ピストンの熱膨張など、内燃機関の仕様や運転状態によっては、スカート部がシリンダ壁に強く衝突してしまうおそれがあった。具体的には、ピンセンタの位置や熱膨張によって、シリンダ壁に対するスカート部の接触部位が変化することになるため、この接触部位を考慮してスカート部の剛性を調整する必要があった。
　かかる技術的課題を有する従来の内燃機関のピストンに対し、本実施形態に係るピストン１では、以下の効果が奏せられることによって、前記従来の内燃機関のピストンの技術的課題を解決することができる。
　前記ピストン１は、内燃機関のピストンにおいて、環状のリング溝２１～２３を有するピストンヘッド部２と、ピンボス部であって、ピストンピンが挿入される第１ピストンピン孔３３０を備えた第１ピンボス部３３と、前記ピストンピンが挿入される第２ピストンピン孔３４０を備えた第２ピンボス部３４を備え、環状のリング溝２１～２３の全周を通るリング溝断面に対し直角な軸線であって前記リング溝断面においてピストンヘッド部２の中心を通る軸線を第１基準軸線（中心軸線Ｚ）としたとき、前記ピストンピンの長手方向において第１ピンボス部３３が第１基準軸線（中心軸線Ｚ）に対し一方に設けられ、第２ピンボス部３４が他方に設けられている前記ピンボス部と、第１スカート部３３であって、第１最薄部３１１と、第１ヘッド側漸増領域３１２と、第１反ヘッド側漸増領域３１３を備え、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の周方向において第１ピンボス部３３と第２ピンボス部３４の間に設けられており、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）を通り前記ピストンピンの長手方向に対し直角な断面をピン直角断面とし、前記ピン直角断面における第１ピストンピン孔３３０の中心をピンセンタＰとしたとき、第１最薄部３１１は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向においてピンセンタＰよりもピストンヘッド部２側に設けられており、第１ヘッド側漸増領域３１２は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向において第１最薄部３１１よりもピストンヘッド部２側に設けられており、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第１スカート部３１の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第１最薄部３１１からピストンヘッド部２側に向かって漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有しており、第１反ヘッド側漸増領域３１３は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向において第１最薄部３１１よりもピストンヘッド部２の反対側に設けられており、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第１スカート部３１の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第１最薄部３１１からピストンヘッド部２の反対側に向かって漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有している、第１スカート部３１と、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の周方向において第１ピンボス部３３と第２ピンボス部３４の間であって第１基準軸線（中心軸線Ｚ）に対し第１スカート部３１の反対側に設けられた第２スカート部３２と、を有する。
　このように、本実施形態では、ピンセンタＰを中心にピストン１が揺動した際に先行してシリンダ壁４と接触する軸方向位置に、最も肉厚の薄い第１最薄部３１１が設けられている。このため、第１スカート部３１がシリンダ壁４と衝突した際、第１最薄部３１１が撓み易く、柔軟性に優れる結果、良好な緩衝作用が得られ、いわゆるスラップ音等の異音の発生を抑制することができる。
　第１スカート部３１は、第１スカート部３１の外周面が、第１最薄部３１１において、前記ピン直角断面における第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向の外側に最も突出している。
　このように、本実施形態では、ピンセンタＰが、いわゆるゼロオフセットとなっている。この場合、第１スカート部３１の外周面において最も径方向外側に突出した第１最薄部３１１がシリンダ壁４と当たり易くなるため、第１最薄部３１１における衝突時の緩衝効果により、スラップ音等の異音の発生をより効果的に抑制することができる。
　さらには、前述のように、第１最大突出部３１５が第１最薄部３１１に位置するのは最も使用頻度の大きい中負荷時であり、この中負荷時に第１最大突出部３１５が位置する第１最薄部３１１がシリンダ壁４と当接し易くなる。したがって、最も使用頻度の大きい運転状態で、第１最薄部３１１による緩衝作用が得られ、スラップ音等の異音の発生を一層効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態では、第１スカート部３１は、第１スカート部３１よりもピストンヘッド部２の温度が高いとき、第１スカート部３１の外周面が、第１ヘッド側漸増領域３１２において、前記ピン直角断面における第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向の外側に最も突出している。
　冠面２０側の燃焼室の燃焼熱によって、ピストン１はピストンヘッド部２側から温度が上昇し、第１スカート部３１よりもピストンヘッド部２側の温度が高くなる。そして、この温度上昇に伴い、ピストン１は熱膨張するが、部位毎の温度差により、当該熱膨張にも差が生じる。具体的には、第１スカート部３１よりもピストンヘッド部２側がより熱膨張し、第１スカート部３１の中でも、第１最薄部３１１よりも第１ヘッド側漸増領域３１２がより熱膨張する。その結果、第１ヘッド側漸増領域３１２において、第１スカート部３１とシリンダ壁４とのクリアランスが最も小さくなって、シリンダ壁４と衝突し易くなる。また、このとき、エンジンは高回転、高負荷状態となっており、シリンダ壁４に対する第１スカート部３１の衝突エネルギは大きいものとなる。そこで、本実施形態では、第１ヘッド側漸増領域３１２について、第１最薄部３１１よりも大きな肉厚に設定され、剛性が高められている。このため、シリンダ壁４との衝突時におけるピストン１の姿勢の制御性が向上し、ピストン１のふらつきが抑制される結果、スラップ音等の異音の発生をより効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態では、第１スカート部３１は、環境温度が摂氏２０度のとき、第１スカート部３１の外周面が、第１反ヘッド側漸増領域３１３において、前記ピン直角断面における第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向の外側に最も突出している。
　前述したように、第１スカート部３１のうちシリンダ壁４とのクリアランスが最も小さくなる部分（Ｃ１）は、ピストン１の内部温度（熱膨張）に応じて、ピストンヘッド部２の反対側からピストンヘッド部２側へと近づくように遷移する。そこで、本実施形態では、常温時（エンジン停止時）において第１最大突出部３１５が第１反ヘッド側漸増領域３１３に位置するように構成したことで、エンジンの始動後に最初にシリンダ壁４と衝突する部分を、第１最薄部３１１に近づけることができる。その結果、スラップ音等の異音の発生をより効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態では、第１スカート部３１は、環境温度が摂氏２０度のとき、前記ピン直角断面において、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向におけるピンセンタＰの位置が、第１最薄部３１１と、第１スカート部３１の外周面のうち第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向の外側に最も突出している部分（第１最大突出部３１５）との間に位置している。
　このように、本実施形態では、揺動中心であるピンセンタＰが第１スカート部３１の第１最大突出部３１５と第１最薄部３１１との間に位置している。これにより、シリンダ壁４に対して、第１最薄部３１１を、より確実に先行して衝突させることができる。
　また、本実施形態では、第１ヘッド側漸増領域３１２は、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第１スカート部３１の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第１最薄部３１１からピストンヘッド部２側に向かって連続的に漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有しており、第１反ヘッド側漸増領域３１３は、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第１スカート部３１の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第１最薄部３１１からピストンヘッド部２の反対側に向かって連続的に漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有している。
　第１スカート部３１の肉厚の変化が急峻な場合、その部分で応力集中が発生するおそれがあるが、本実施形態では、肉厚の変化が連続的となっているため、第１スカート部３１における応力集中を緩和することができる。
　また、本実施形態では、第２スカート部３２は、第２最薄部３２１と、第２ヘッド側漸増領域３２２と、第２反ヘッド側漸増領域３２３を備え、第２最薄部３２１は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向においてピンセンタＰよりもピストンヘッド部２側に設けられており、第２ヘッド側漸増領域３２２は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向において第２最薄部３２１よりもピストンヘッド部２側に設けられ、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第２スカート部３２の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第２最薄部３２１からピストンヘッド部２側に向かって連続的に漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有しており、第２反ヘッド側漸増領域３２３は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向において第２最薄部３２１よりもピストンヘッド部２の反対側に設けられ、前記ピン直角断面において第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における第２スカート部３２の厚さ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が第２最薄部３２１からピストンヘッド部２の反対側に向かって連続的に漸増（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５）する形状を有している。
　このように、本実施形態では、第１スカート部３１に加え、第２スカート部３２についても肉厚変化が連続的になるように構成されている。これにより、第１、第２スカート部３１，３２の熱膨張の均一化を図ることが可能となり、シリンダ内におけるピストン１の円滑な移動を確保することができる。
　また、本実施形態では、第１スカート部３１は、第１最薄部３１１を通り第１基準軸線（中心軸線Ｚ）に対し直角な断面を軸直角断面としたとき、前記軸直角断面において、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の径方向における肉厚が、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の周方向における第１スカート部３１の中央から第１ピンボス部３３と第２ピンボス部３４のそれぞれに向かって漸増する形状を有する。
　このように、本実施形態では、第１スカート部３１について、周方向においても中央部の肉厚を薄くし、その両側に向かって肉厚が漸増する構成となっている。このため、第１スカート部３１の周方向の両端側においても、スラップ音等の異音の発生を抑制する効果を得ることができる。
　また、本実施形態では、第１最薄部３１１は、第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の周方向の長さが第１基準軸線（中心軸線Ｚ）の方向の長さよりも長い。
　このように、本実施形態では、第１最薄部３１１について、周方向の長さが軸方向の長さよりも長くなるように形成されている。これにより、第１最薄部３１１の形状が第１スカート部３１の面圧分布に合致し、第１最薄部３１１が当該面圧分布に合った撓み形状となる。その結果、スラップ音等の異音の発生をより効果的に抑制することができる。
　本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前述した本発明の作用効果を奏し得るような形態であれば、適用対象の仕様やコスト等に応じて自由に変更可能である。
　特に、前記実施形態では、本発明をいわゆるゼロオフセットのピストンに適用したものを例示して説明したが、本発明は、当該ゼロオフセットのピストンのみならず、例えばピンセンタＰが一方のスカート部（第１スカート部３１）側に偏倚（オフセット）した、いわゆるオフセットピストンに適用することも可能である。
　そして、かかるオフセットピストンに本発明を適用する場合には、第１スカート部３１に作用する荷重が相対的に大きくなるため、第１スカート部３１の肉厚の平均値を、第２スカート部３２の肉厚の平均値よりも相対的に大きく設定することが望ましい。このように、当該オフセットピストンでは、第２スカート部３２側に比べて第１スカート部３１とシリンダ壁４との衝突エネルギが大きくなるため、第１スカート部３１の肉厚を相対的に大きく設定することで、第１スカート部３１の剛性を確保することができる。一方、第１スカート部３１側に比べて衝突エネルギの小さい第２スカート部３２については、第１スカート部３１の肉厚を相対的に小さく設定することで、ピストン１の軽量化を図ることができる。
　その他、前記オフセットピストンに本発明を適用する場合、第１スカート部３１に作用する荷重が相対的に大きくなることに鑑み、本発明を第１スカート部３１のみに適用し、第２スカート部３２については、例えば一定（均一）の肉厚とすることも可能である。
　以上説明した実施形態に基づく内燃機関のピストンとしては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
　すなわち、当該内燃機関のピストンは、その１つの態様において、内燃機関のピストンにおいて、環状のリング溝を有するピストンヘッド部と、ピンボス部であって、ピストンピンが挿入される第１ピストンピン孔を備えた第１ピンボス部と、前記ピストンピンが挿入される第２ピストンピン孔を備えた第２ピンボス部を備え、前記環状のリング溝の全周を通るリング溝断面に対し直角な軸線であって前記リング溝断面において前記ピストンヘッド部の中心を通る軸線を第１基準軸線としたとき、前記ピストンピンの長手方向において前記第１ピンボス部が前記第１基準軸線に対し一方に設けられ、前記第２ピンボス部が他方に設けられている前記ピンボス部と、第１スカート部であって、第１最薄部と、第１ヘッド側漸増領域と、第１反ヘッド側漸増領域を備え、前記第１基準軸線の周方向において前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部の間に設けられており、前記第１基準軸線を通り前記ピストンピンの長手方向に対し直角な断面をピン直角断面とし、前記ピン直角断面における前記第１ピストンピン孔の中心をピンセンタとしたとき、前記第１最薄部は、前記第１基準軸線の方向において前記ピンセンタよりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、前記第１ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第１最薄部よりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって漸増する形状を有しており、前記第１反ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第１最薄部よりも前記ピストンヘッド部の反対側に設けられており、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって漸増する形状を有している、前記第１スカート部と、前記第１基準軸線の周方向において前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部の間であって前記第１基準軸線に対し前記第１スカート部の反対側に設けられた第２スカート部と、を有する。
　前記内燃機関のピストンの好ましい態様において、前記ピンセンタは、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向において、前記ピストンの中央に位置しており、前記第１スカート部は、前記第１スカート部の外周面が、前記第１最薄部において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している。
　別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１スカート部は、前記第１スカート部よりも前記ピストンヘッド部の温度が高いとき、前記第１スカート部の外周面が、前記第１ヘッド側漸増領域において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１スカート部は、環境温度が摂氏２０度のとき、前記第１スカート部の外周面が、前記第１反ヘッド側漸増領域において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１スカート部は、環境温度が摂氏２０度のとき、前記ピン直角断面において、前記第１基準軸線の方向における前記ピンセンタの位置が、前記第１最薄部と、前記第１スカート部の外周面のうち前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している部分との間に位置している。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１ヘッド側漸増領域は、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって連続的に漸増する形状を有しており、前記第１反ヘッド側漸増領域は、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって連続的に漸増する形状を有している。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、第２スカート部は、第２最薄部と、第２ヘッド側漸増領域と、第２反ヘッド側漸増領域を備え、前記第２最薄部は、前記第１基準軸線の方向において前記ピンセンタよりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、前記第２ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第２最薄部よりも前記ピストンヘッド部側に設けられ、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第２スカート部の厚さが前記第２最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって連続的に漸増する形状を有しており、前記第２反ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第２最薄部よりも前記ピストンヘッド部の反対側に設けられ、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第２スカート部の厚さが前記第２最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって連続的に漸増する形状を有している。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記ピンセンタは、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向において前記第１スカート部側にオフセットしており、前記第１スカート部は、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向における肉厚の平均値が、前記第２スカート部の前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向における肉厚の平均値よりも大きい。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１スカート部は、前記第１最薄部を通り前記第１基準軸線に対し直角な断面を軸直角断面としたとき、前記軸直角断面において、前記第１基準軸線の径方向における肉厚が、前記第１基準軸線の周方向における前記第１スカート部の中央から前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部のそれぞれに向かって漸増する形状を有する。
　さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１最薄部は、前記第１基準軸線の周方向の長さが前記第１基準軸線の方向の長さよりも長い。

Claims (10)

  1. 　内燃機関のピストンにおいて、
    　環状のリング溝を有するピストンヘッド部と、
    　ピンボス部であって、ピストンピンが挿入される第１ピストンピン孔を備えた第１ピンボス部と、前記ピストンピンが挿入される第２ピストンピン孔を備えた第２ピンボス部を備え、前記環状のリング溝の全周を通るリング溝断面に対し直角な軸線であって前記リング溝断面において前記ピストンヘッド部の中心を通る軸線を第１基準軸線としたとき、前記ピストンピンの長手方向において前記第１ピンボス部が前記第１基準軸線に対し一方に設けられ、前記第２ピンボス部が他方に設けられている前記ピンボス部と、
    　第１スカート部であって、第１最薄部と、第１ヘッド側漸増領域と、第１反ヘッド側漸増領域を備え、前記第１基準軸線の周方向において前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部の間に設けられており、前記第１基準軸線を通り前記ピストンピンの長手方向に対し直角な断面をピン直角断面とし、前記ピン直角断面における前記第１ピストンピン孔の中心をピンセンタとしたとき、
    　前記第１最薄部は、前記第１基準軸線の方向において前記ピンセンタよりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、
    　前記第１ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第１最薄部よりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって漸増する形状を有しており、
    　前記第１反ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第１最薄部よりも前記ピストンヘッド部の反対側に設けられており、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって漸増する形状を有している、
    前記第１スカート部と、
    　前記第１基準軸線の周方向において前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部の間であって前記第１基準軸線に対し前記第１スカート部の反対側に設けられた第２スカート部と、
    　を有することを特徴とする内燃機関のピストン。
  2. 　請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記ピンセンタは、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向において、前記ピストンの中央に位置しており、
    　前記第１スカート部は、前記第１スカート部の外周面が、前記第１最薄部において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している、
    　ことを特徴とする内燃機関のピストン。
  3. 　請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１スカート部は、前記第１スカート部よりも前記ピストンヘッド部の温度が高いとき、前記第１スカート部の外周面が、前記第１ヘッド側漸増領域において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出していることを特徴とする内燃機関のピストン。
  4. 　請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１スカート部は、環境温度が摂氏２０度のとき、前記第１スカート部の外周面が、前記第１反ヘッド側漸増領域において、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出していることを特徴とする内燃機関のピストン。
  5. 　請求項４に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１スカート部は、環境温度が摂氏２０度のとき、前記ピン直角断面において、前記第１基準軸線の方向における前記ピンセンタの位置が、前記第１最薄部と、前記第１スカート部の外周面のうち前記第１基準軸線の径方向の外側に最も突出している部分との間に位置していることを特徴とする内燃機関のピストン。
  6. 　請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１ヘッド側漸増領域は、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって連続的に漸増する形状を有しており、
    　前記第１反ヘッド側漸増領域は、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第１スカート部の厚さが前記第１最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって連続的に漸増する形状を有している、
    　ことを特徴とする内燃機関のピストン。
  7. 　請求項６に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　第２スカート部は、第２最薄部と、第２ヘッド側漸増領域と、第２反ヘッド側漸増領域を備え、
    　前記第２最薄部は、前記第１基準軸線の方向において前記ピンセンタよりも前記ピストンヘッド部側に設けられており、
    　前記第２ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第２最薄部よりも前記ピストンヘッド部側に設けられ、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第２スカート部の厚さが前記第２最薄部から前記ピストンヘッド部側に向かって連続的に漸増する形状を有しており、
    　前記第２反ヘッド側漸増領域は、前記第１基準軸線の方向において前記第２最薄部よりも前記ピストンヘッド部の反対側に設けられ、前記ピン直角断面において前記第１基準軸線の径方向における前記第２スカート部の厚さが前記第２最薄部から前記ピストンヘッド部の反対側に向かって連続的に漸増する形状を有している、
    　ことを特徴とする内燃機関のピストン。
  8. 　請求項６に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記ピンセンタは、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向において前記第１スカート部側にオフセットしており、
    　前記第１スカート部は、前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向における肉厚の平均値が、前記第２スカート部の前記ピン直角断面における前記第１基準軸線の径方向における肉厚の平均値よりも大きい、
    　ことを特徴とする内燃機関のピストン。
  9. 　請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１スカート部は、前記第１最薄部を通り前記第１基準軸線に対し直角な断面を軸直角断面としたとき、前記軸直角断面において、前記第１基準軸線の径方向における肉厚が、前記第１基準軸線の周方向における前記第１スカート部の中央から前記第１ピンボス部と前記第２ピンボス部のそれぞれに向かって漸増する形状を有することを特徴とする内燃機関のピストン。
  10. 　請求項９に記載の内燃機関のピストンにおいて、
    　前記第１最薄部は、前記第１基準軸線の周方向の長さが前記第１基準軸線の方向の長さよりも長いことを特徴とする内燃機関のピストン。
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