JPH0667838U - 内燃機関のピストン構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンの傾動量を可及的に小さくすること
により、ピストンラップによる大きな打音の発生を抑制
すると共に、ブローバイガスの発生量を低減できる。 【構成】 機関の膨張行程時にピストン１２が傾動して
シリンダ１１のスラスト側内面１１ｂからスラスト力を
受けるスカート部２０のスラスト側側壁２０ｂの内面
に、厚肉部２４を上端部２０ｃから下端部２０ｄ方向に
亘って漸次大きくなるように形成して、剛性を上下端部
２０ｃと下端部２０ｄが略同一になるように設定した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関のピストン構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、例えば自動車用内燃機関のピストンは、連接棒（コンロッド） の横方向力と膨張行程時におけるガス圧力や、慣性力によりピストンピン廻りの モーメントが作用するため、１サイクル中に傾動してスラスト側及び反スラスト 側のシリンダ内面に押し付けられながら往復運動する。このため、ピストンのス カート部下端が局部的に高面圧になり易い。

【０００３】 即ち、図８に示すように例えば膨張行程時に、ガス圧力によりピストン１がコ ンロッド２を介して上死点位置から下死点側に下降する場合には、ピストン１は ピストンピン３を中心に時計方向のモーメントが生じ、このためピストン１は、 傾動して反スラスト側の冠部４または、反スラスト側側壁６ｂ上端部がシリンダ ５の反スラスト側内面５ａに接触する一方、スカート部６のスラスト側側壁６ａ がシリンダ５のスラスト側内面５ｂに接触しながら下死点側に移動する。したが って、ピストン１の冠部４側はピストンリング７…によってシリンダ５内面に対 する面圧は十分に抑制できるものの、スカート部６の下端部はスラスト側側壁６ ａ及び反スラスト側側壁６ｂで局部的に高面圧になり易い。

【０００４】 そこで、例えば実開昭６４−２１２３９号公報に記載された技術は、スカート 部６の肉厚を、反スラスト側側壁６ｂの肉厚よりもスラスト側側壁６ａを薄くし てスカート部６のスラスト側側壁６ａの剛性を低く設定している。これによって 、スラスト側側壁６ａがシリンダ５のスラスト側内面５ｂに圧接した際に、スラ スト側側壁６ａを容易に変形させて接触面積の増加により面圧を低下させるよう になっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、前記従来のピストン構造にあっては、単にスカート部６の反スラス ト側側壁６ｂよりもスラスト側側壁６ａの肉厚を薄くしてあるため、前述のよう に膨張行程時におけるスカート部６の大きな変形によってスラスト側側壁６ａの 面圧は低くなるものの、斯かるスラスト側側壁６ａの大きな変形に伴いピストン １の傾動量が大きくなる。したがって、上死点直後のシリンダ５の内面５ａ，５ ｂに対するピストンスラップが大きくなり、激しい衝撃や大きな打音が発生する 惧れがある。

【０００６】 また、ピストン１の傾動量が大きくなることにより、ピストン冠部４の外径を 比較的小さく設定しなければならない。したがって、ピストン冠部４の外周面と シリンダ５内面との間の隙間（ランドクリアランスＣ）が大きくなってしまう。 この結果、燃焼室からクランクケース内へ漏れ出るガス、つまり所謂ブローバイ ガス量が多くなり、未燃ＨＣの発生量が多くなって排気エミッション性能が低下 する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、請求項１の考案は、 シリンダ内を往復運動する内燃機関のピストン構造において、機関の少なくとも 膨張行程時に、ピストンが傾動して前記シリンダ内面からスラスト力を受ける側 のスカート部の側壁を、該スカート部上端部から下端部付近に亘って漸次肉厚と なるように形成すると共に、その厚肉部のスカート部周方向の長さを上下に略均 一に設定したことを特徴としている。

【０００８】 請求項２の考案は、シリンダ内を往復運動する内燃機関のピストン構造におい て、前記スラスト力を受ける側のスカート部の側壁を、該スカート部の下端部か ら上端部付近に亘って漸次肉厚となるように形成すると共に、前記スラスト側の 側壁のスカート部周方向の長さを上端部から下端部に亘って漸次先細り状に短く 設定したことを特徴としている。

【０００９】 請求項３の考案は、シリンダ内を往復運動する内燃機関のピストン構造におい て、前記スラスト力を受ける側のスカート部の側壁を、両ピンボス部間のスカー ト部中心線側から両ピンボス部の側部に亘って漸次肉厚となるように形成すると 共に、該厚肉部の上下方向の厚さ分布をスカート部の上端側から下端側に沿って 漸次広くなるように設定したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】

前記構成の各請求項の考案によれば、スカート部のスラスト側側壁の剛性を、 例えば肉厚を上端部から下端部方向に向かうにしたがって漸次厚くすることによ り漸次高めるようにしたため、リングランド部と結合している上端部側と、自由 端側の下端部側の剛性が略同一になる。このため、膨張行程時におけるスカート 部のスラスト側側壁の上下の変形量が小さくかつ略均一になる。したがって、上 死点直後におけるピストンの傾動量を可及的に小さくすることができる。この結 果、ピストンスラップによる大きな打音の発生を十分に抑制できると共に、シリ ンダのスラスト側内面に対するスカート部下端部の圧接力が低下して摩耗の発生 を防止でき、また、ランドクリアランスも可及的に小さくすることが可能になる 。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。

【００１２】 図１は本考案の請求項１の考案に係る内燃機関のピストン構造の一実施例を示 し、シリンダブロック内のシリンダ１１内を往復運動するこのピストン１２は、 アルミ合金材で横断面略真円形に形成され、燃焼ガスを受ける冠部１３の下部に 有するリングランド部１２ａの外周に３つのピストンリング１４，１５，１６を 嵌着保持するリング溝１７，１８，１９が形成されていると共に、該リングラン ド部１２ａの下部にスカート部２０が結合されている。また、内部の略中央位置 には、ピン孔２１を介してピストンピン２２を支持する一対のピンボス部２３が 対向して設けられている。

【００１３】 また、スカート部２０は、例えば膨張行程時に上死点直後でシリンダ１１の反 スラスト側内面１１ａに冠部１３が圧接する反スラスト側の側壁２０ａが均一な 肉厚に形成されているのに対し、スラスト側の側壁２０ｂは内面に厚肉部２４が 形成されている。即ち、この厚肉部２４は、リング溝１９付近のスカート部上端 部２０ｃ側から下端部２０ｄ付近に亘って約２°〜１０°の傾斜角度θで漸次肉 厚に形成されていると共に、その周方向の巾が所定巾に設定されている。したが って、スカート部２０のスラスト側の剛性は、厚肉部２４によって上端部２０ｃ から下端部２０ｄに亘って漸次高くなり、これによってスラスト側の上下端部２ ０ｃ，２０ｄの相対的な剛性が略同一になる。

【００１４】 したがって、この実施例によれば、機関の膨張行程時において、ピストン１２ が上死点直後に図中右方向へ傾動し、冠部１３の反スラスト側１３ａがシリンダ １１の反スラスト側内面１１ａに当たり、スカート部２０のスラスト側側壁２０ ｂの自由端側である下端部２０ｄが、シリンダ１１のスラスト側内面１１ｂに当 たる。この時、前述のように下端部２０ｄは、厚肉部２４によって剛性が高くな っており、リングランド部１２ａに結合されて剛性の高くなっている上端部２０ ｃ付近と略同一の剛性が確保されているため、シリンダ１１のスラスト側内面１ １ｂに当たった際の、スラスト側側壁２０ｂの下端部２０ｄの圧縮変形量が小さ く抑制され、上端部２０ｃ側と均一な変形量になる。したがって、前記上死点直 後におけるピストン１２の右方向の傾動量を可及的に小さくすることができる。 この結果、ピストンスラップによる大きな打音の発生が十分に抑制されると共に 、シリンダ１１のスラスト側内面１１ｂに対する下端部２０ｄの圧接力が低下し て摩耗の発生が防止される。

【００１５】 しかも、前記ピストン１２の傾動量を小さくすることができる結果、冠部１３ の外径寸法を、できる限り大きくすることが可能になり、したがって、ランドク リアランスＣを小さくできる。依って、燃焼室２５からクランクケース内へのブ ローバイガスの吹き抜けが防止され、未燃ＨＣの発生量を低減することができる 。

【００１６】 図２〜図４は請求項２の考案に係る実施例を示し、ピストン１２のスカート部 ２０のスラスト側側壁２０ｂの肉厚が、上端部２０ｃから下端部２０ｄに亘って 漸次薄肉に形成されていると共に、円周方向の長さが上端部２０ｃから下端部２ ０ｄに亘って漸次先細り状に短く設定されている。即ち、上端部２０ｃの円周方 向の長さＳａよりも下端部２０ｄの円周方向の長さＳｂが漸次短く設定されてい る。これによって、下端部２０ｄ側の円周方向に亘るスカート部の支持剛性が漸 次高くなり、上端部２０ｃ側と略同一の剛性になる。尚、スカート部２０の反ス ラスト側の肉厚や円周方向の長さは、図３及び図４に示すように上下端部２０ｅ ，２０ｆとも同一に設定されている。

【００１７】 したがって、この実施例も、前記請求項１の考案に係る実施例と同様な作用効 果がピストン重量を増加させることなく得られる。

【００１８】 図５〜図７は請求項３の考案の実施例を示し、この実施例ではスカート部のス ラスト側側壁２０ｂの上下端部２０ｃ，２０ｄの円周方向の肉厚を変化させて上 下の剛性を変化させたものである。

【００１９】 即ち、ピストン１２の両ピンボス部２３間のスカート部２０の円周方向の肉厚 は、反スラスト側では均一であるのに対し、スラスト側では上下端部２０ｃ，２ ０ｄで異ならしめてある。つまり、図５及び図６に示すように、両ピンボス部２ ３，２３間の中心線Ｘから各ピンボス部２３，２３の側部まで漸次厚くなるよう に形成されていると共に、該厚肉部は上端部２０ｃのピンボス部２３の側部から 両ピンボス部２３，２３間の中心線Ｘ方向の円周方向の肉厚が、円弧長さＬｂの 範囲だけ、厚肉部２６になっているのに対し、下端部２０ｄはピンボス部２３か ら中心線Ｘ方向の円周方向の肉厚が、Ｌｂよりも長い円弧長さＬａの範囲で厚肉 部２７に形成されて、上端部２０ｃ側から下端部２０ｄ側付近までの厚肉部２６ ，２７の厚さ分布が末広がり状に大きくなっている。したがって、上端部２０ｃ と下端部２０ｄの剛性が略同一の剛性になる。依って、この実施例も各実施例と 同様な作用効果が得られる。

【００２０】 依って、ピストンスラップによる打音の発生を更に抑制できると共に、ランド クリアランスを小さくできエミッション性能が一層向上する。

【００２１】 尚、本考案は前記実施例の構成に限定されるものではなく、スカート部２０の 上下端部２０ｃ，２０ｄの剛性を変化させる手段として、内部に肉厚の変化した 芯材を埋設することなども考えられる。

【００２２】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、請求項１〜３の考案に係る内燃機関のピストン 構造によれば、とりわけ機関の膨張行程時にピストンが傾動してシリンダ内面か らスラスト力を受けるスカート部の剛性が、上端部から下端部方向に亘って漸次 大きく設定したため、スラスト側の側壁全体の剛性が上下とも略同一になる。依 って、シリンダ内面からスラスト力を受けると、スカート部のスラスト側の上下 の変形量が小さくかつ略均一になる。したがって、ピストンの傾動量を可及的に 小さくすることが可能になる。この結果、ピストンスラップによる大きな打音の 発生が抑制されると共に、シリンダのスラスト側内面に対するスカート部の圧接 力が低下して、摩耗の発生が防止される。また、ランドクリアランスの減少化に よるブローバイガスの発生つまり未燃ＨＣの発生量が低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の考案の一実施例を示す要部断面図。

【図２】請求項２の考案に係る実施例を示すピストンの
一側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】同第２実施例を示すピストンの他側面図。

【図５】請求項３の考案に係る実施例を示す図７のＡ−
Ａ線断面図。

【図６】図７のＢ−Ｂ線断面図。

【図７】本実施例のピストンの縦断面図。

【図８】上死点直後における従来のピストンの作動を示
す概略図。

【符号の説明】

１１…シリンダ １１ｂ…スラスト側内面 １２…ピストン ２０…スカート部 ２０ａ…反スラスト側側壁 ２０ｂ…スラスト側側壁 ２０ｃ…スラスト側上端部 ２０ｄ…スラスト側下端部 ２３…ピンボス部 ２４，２６，２７…厚肉部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内を往復運動する内燃機関のピ
   ストン構造において、機関の少なくとも膨張行程時に、
   ピストンが傾動して前記シリンダ内面からスラスト力を
   受ける側のスカート部の側壁を、該スカート部上端部か
   ら下端部付近に亘って漸次肉厚となるように形成すると
   共に、その厚肉部のスカート部周方向の長さを上下に略
   均一に設定したことを特徴とする内燃機関のピストン構
   造。
2. 【請求項２】 シリンダ内を往復運動する内燃機関のピ
   ストン構造において、前記スラスト力を受ける側のスカ
   ート部の側壁を、該スカート部の下端部から上端部付近
   に亘って漸次肉厚となるように形成すると共に、前記ス
   ラスト側の側壁のスカート部周方向の長さを上端部から
   下端部に亘って漸次先細り状に短く設定したことを特徴
   とする内燃機関のピストン構造。
3. 【請求項３】 シリンダ内を往復運動する内燃機関のピ
   ストン構造において、前記スラスト力を受ける側のスカ
   ート部の側壁を、両ピンボス部間のスカート部中心線側
   から両ピンボス部の側部に亘って漸次肉厚となるよう形
   成すると共に、該厚肉部の上下方向の厚さ分布をスカー
   ト部の上端側から下端側に沿って漸次広くなるように設
   定したことを特徴とする内燃機関のピストン構造。