JP2003056400A - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 爆発荷重によるスカート部の局部膨出による
ピストン摺動部の偏摩耗をなくし、耐久性と剛性に優れ
たピストンを安価に提供する。 【解決手段】 ディーゼル機関のピストンは、頂部１
と、この下方に連なる円筒状のスカート部２と、このスカ
ート２部内に上部リブ４を介して頂部１の裏面に連なる
ように設けられたピンボス３,３とで構成される。各ピ
ンボス３の両側を側部リブ５a,５bを介してスカート部
２の内周面に連結し、側部リブ５a,５bおよびピンボス
３の外側にあたるスカート部２を切除して開口部６を設
け、上記側部リブ５a,５bの上部かつ上部リブ４の側方
に貫通穴７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダ内に摺動自在に嵌装され、爆発圧力を連接棒を介して
クランク軸に伝えるピストンに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、内燃機関のピストンとして、例え
ば図２に示すようなものが知られている。このピストン
は、概略、図示しないシリンダ内の燃焼室の下端を区画
する円板状の頂部２１と、この頂部２１の下方に連なる
円筒状のスカート部２２と、図示しない連接棒の小端部
を連結するピストンピンを支承すべく、上記スカート部
２２内に設けられたピンボス２３とで構成される。ピン
ボス２３は、ピストンピンの両端を支承するために１対
設けられ、各ピンボス２３は、上部リブ２４を介して頂
部２１の裏面に、左右の側部リブ２５a,２５bを介して
スカート部２２の内周面に夫々連なる一方、各ピンボス
２３の外側にあたるスカート部２２には、ピストンピン
を挿通するための貫通円孔２６が設けられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の中・
大型ディーゼル機関では、高出力化および高効率化を図
るべく、最高爆発圧力が上昇する傾向にあり、この爆発
圧力を連接棒を介してクランク軸に伝えるピストンに
は、一層高い耐久性と剛性が要求される一方、高効率化
のためには上記要求と相反する軽量化を図る必要もあ
る。なぜなら、ピストンの剛性を肉厚の増加で確保しよ
うとすると、ピストン重量が増えて、製造コストの上昇
をもたらすとともに、機関出力に大きなロスを生じるか
らである。 【０００４】ところが、上記従来のピストンについて高
剛性化と軽量化を考えた場合、次のような問題がある。
即ち、図２に示すピストンは、側部リブ２５a,２５bの
上下方向の長さが短く、爆発荷重を上部リブ２４のみで
受けているため、高剛性化が難しいという問題がある。
また、ピストンのスカート部２２が、貫通円孔２６を除
いてピストンボス２３の全外周を覆うものであるため、
軽量化が難しいうえ、ピストン鋳造の際の鋳型が複雑に
なって、製造コストが高くなるという問題がある。 【０００５】一方、側部リブ２５a,２５bおよびピンボ
ス２３の外側にあたるスカート部２２を広く切除して軽
量化を図る一方、側部リブ２５a,２５bの上下方向長さ
を長くして剛性を確保するピストン構造が考えられる。
しかし、このピストン構造では、頂部２１から上記側部
リブ２５a,２５bを介してスカート部２２に大きな爆発
荷重が伝わるため、１対のピンボス２３,２３の両側の
側部リブ２５a,２５bに連なるスカート部２２の４箇所
が局部的に半径方向外方へ膨れ出す。そのため、膨れ出
すスカート部２２とこれに摺接するシリンダライナとの
間に偏摩耗が生じ、潤滑油消費量の増加、燃焼ガスの吹
き抜けによる出力低下、大事故につながるピストンの焼
き付きなどの諸問題が生じかねない。従来、このような
スカート部の膨出をなくすため、このピストンの膨出箇
所を膨出量だけ切削して、ピストンを横断面で楕円形状
に加工する方法が採られている。しかし、この方法は、
高い加工精度が要求され、手間と費用がかかるという問
題がある。 【０００６】そこで、本発明の目的は、スカート部の切
除による軽量化を図りつつ、側部リブの構造を工夫する
ことによって、高価な楕円加工なしで爆発荷重によるス
カート部の局部膨出をなくして、ピストン摺動部の偏摩
耗による諸問題を解消し、しかも耐久性および剛性に優
れたピストンを提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、内燃機関の燃焼室の下端を区画
する頂部と、この頂部の下方に連なる円筒状のスカート
部と、このスカート部内に上部リブを介して上記頂部に
連なるように設けられ、ピストンピンの両端を支承する
ピンボスからなる一体鋳造ピストンにおいて、上記各ピ
ンボスの両側を上記スカート部に連結する側部リブと、
この側部リブおよびピンボスの外側にあたる上記スカー
ト部を切除してなる開口部と、上記側部リブの上部かつ
上記上部リブの側方に設けられた貫通穴とを備えたこと
を特徴とする。 【０００８】請求項１のピストンでは、スカート部に設
けられた開口部によって、軽量化が図られる一方、ピン
ボスの両側をスカート部に連結する側部リブが、上部リ
ブの側方まで達するピストン軸方向に長いものなので、
頂部に加わる爆発荷重をスカート部に伝えて分散させる
から、耐久性と剛性の向上が図られる。加えて、各側部
リブの上部リブの側方にあたる上部には、貫通穴が設け
られているので、爆発荷重は、長い側部リブの全長に亘
って均一に小さい荷重でスカート部に伝えられ、スカー
ト部の局部応力集中が緩和される。従って、従来のよう
に側部リブに連なるスカート部の爆発荷重による局部膨
出で、ピストン摺動部の偏摩耗が生じることがなく、偏
摩耗による諸問題も生じない。さらに、スカート部を楕
円加工せずとも偏摩耗を防げるうえ、上記貫通穴を機械
加工によらずにピストンの鋳造時に鋳抜いて作ることが
でき、上記開口部のお陰で鋳型を簡素化できるので、ピ
ストンの品質が安定し、製造コストが大幅に低減する。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１は、本発明によるピストン
の一実施形態を示す斜視図であり、このピストンは、図
示しないディーゼル機関のシリンダに嵌装されて、燃焼
室内の爆発圧力を図示しないピストンピンと連接棒の小
端部および大端部を介してクランク軸に伝える。上記ピ
ストンは、大略、燃焼室の下端を区画する頂部１と、こ
の頂部１に連なる円筒状のスカート部２と、このスカー
ト部２内に上部リブ４を介して上記頂部１の裏面に連な
るように設けられ、図示しないピストンピンの両端を支
承する１対のピンボス３,３とで構成される。 【００１０】各ピンボス３の両側は、上部リブ４の側方
まで達するピストン軸方向に長い側部リブ５a,５bによ
って、スカート部２の内周面に連結される一方、側部リ
ブ５a,５bおよびピンボス３,３の外側にあたるスカート
部２には、スカート部の略全長に亘って矩形状に下方へ
開いた開口部６が形成され、各側部リブ５a,５bの上部
かつ上部リブ４の側方には、楕円状の貫通穴７,７が設
けられている。従って、開口部６は、１対のピンボス
３,３に対向する位置に合計２箇所、側部リブ５a,５bお
よび貫通穴７は、各ピンボスの両側に位置して夫々合計
４箇所存在する。上記ピストンは、両ピンボス３,３で
挟まれる空間に対応する中子と、両ピンボスの外側の形
状を形作る外型からなる鋳型にダクタイル鋳鉄を鋳込ん
で作られ、その際、上記貫通穴７も同時に鋳抜いて形成
される。 【００１１】上記構成のピストンは、ディーゼル機関の
シリンダ内に嵌装されて、次のように作用する。頂部１
に加わる燃焼室の爆発荷重は、上部リブ４を経てピンボ
ス３,３に伝わり、このピンボス３,３に両端を支承され
るピストンピンから、図示しない連接棒の小端部および
大端部を経てクランク軸に伝わり、クランク軸を回転さ
せる。また、上記爆発荷重の一部は、上部リブ４および
ピンボス３の両側に連なる４つの側部リブ５a,５bから
スカート部２に伝わって、スカート部２で受けられるの
で、図２の従来例に比してピストンの剛性が向上し、耐
久性が向上する。しかも、各側部リブ５a,５bは、大き
い爆発荷重を受ける上部に貫通穴７があるので、上記爆
発荷重は、長い側部リブ５a,５bの全長に亘って均一に
小さい荷重となってスカート部２に伝えられるから、ス
カート部２の局部応力集中が緩和される。従って、側部
リブ５a,５bに連なるスカート部２が、従来例で述べた
ように爆発荷重によって半径方向外方へ局部膨出するこ
とがなく、この局部膨出でピストン摺動部に偏摩耗が生
じて、潤滑油の消費量増加や、燃焼ガスの吹き抜けによ
る出力の低下や、ピストンの焼き付きが生じることもな
い。 【００１２】また、ピストンの製造においては、スカー
ト部２に広い２つの開口部６を設けているので、軽量化
とこれによる機関の高効率化を図ることができ、従来の
ようにスカート部２を費用と手間をかけて楕円加工せず
とも、偏摩耗を防げるうえ、側部リブ５a,５bの貫通穴
７を機械加工によらずに鋳造時に鋳抜いて作ることがで
き、さらに下方に開いた広い開口部６のお陰で鋳型を簡
素化できるので、製造コストを大幅に低減でき、ピスト
ンの品質を安定化させることができる。 【００１３】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、頂部と、
この下方に連なる円筒状のスカート部と、このスカート
部内に設けられたピンボスとからなる請求項１のピスト
ンは、各ピンボスの両側を側部リブを介してスカート部
に連結し、この側部リブおよびピンボスの外側にあたる
スカート部を切除して開口部とし、上記側部リブの上部
かつ上部リブの側方に貫通穴を設けているので、頂部に
加わる爆発荷重が、側部リブの貫通穴のお陰で側部リブ
の全長に亘って均一に小さい荷重でスカート部にも分散
して伝えられ、スカート部の局部応力集中が緩和される
から、爆発荷重によるスカート部の局部膨出がなくなっ
て、スカート部を楕円加工せずとも偏摩耗によるピスト
ンの焼き付きなどの問題が生じないうえ、貫通穴の鋳抜
きや鋳型の簡素化により、ピストンの軽量化を図りつ
つ、製造コストの低減と品質の安定化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明によるピストンの一実施形態を示す斜
視図である。 【図２】 従来のピストンの斜視図である。 【符号の説明】 １ 頂部 ２ スカート部 ３ ピンボス ４ 上部リブ ５a,５b 側部リブ ６ 開口部 ７ 貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花本 健一 大阪府大阪市中央区徳井町２丁目４番14号 ダイハツディーゼル株式会社内 Ｆターム(参考） 3J044 AA02 AA18 BA02 CA21 CA24 CA27 CA36 DA09

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の燃焼室の下端を区画する頂部
   と、この頂部の下方に連なる円筒状のスカート部と、こ
   のスカート部内に上部リブを介して上記頂部に連なるよ
   うに設けられ、ピストンピンの両端を支承するピンボス
   からなる一体鋳造ピストンにおいて、 上記各ピンボスの両側を上記スカート部に連結する側部
   リブと、この側部リブおよびピンボスの外側にあたる上
   記スカート部を切除してなる開口部と、上記側部リブの
   上部かつ上記上部リブの側方に設けられた貫通穴とを備
   えたことを特徴とするピストン。