JP5292486B2 - Piston of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston for an internal combustion engine, which is enabled to suppress permanent deformation of skirts, to achieve wear reduction and improvement in the seizure resistance of a sliding part, and to achieve reduction in weight, friction, noise, oil consumption, blow-by gas and the like. <P>SOLUTION: In the piston 1D of the internal combustion engine, the skirts 7A extending downwardly from the peripheral edge of a head 2 are partially provided on portions corresponding to end parts of first and second sidewalls 5A, 6A on the peripheral edge lower side of the head 2. The sidewalls are a pair of sidewalls. Connection parts 8A which connect the portions near the lower part including the lower part of the skirt on the same side of the pin boss side are further provided in the pair of sidewalls. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は内燃機関のピストンに関する。   The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.

図１６は従来の一般的なピストンの一例を模式的に示す図である。従来、内燃機関のピストンは部分円筒状のスカートをヘッドの周縁部下方に備えていることが一般的である。スカートは機関運転時に内燃機関のボアに摺接し、これによりシリンダ内を往復運動するピストンの姿勢が傾く（倒れる）ことが抑制される。
内燃機関のピストンにつき、本発明と関連性があると考えられる技術としてこのスカートに関連する技術が、例えば特許文献１から４までで提案されている。 FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of a conventional general piston. 2. Description of the Related Art Conventionally, a piston of an internal combustion engine is generally provided with a partially cylindrical skirt below the peripheral edge of the head. The skirt is slidably in contact with the bore of the internal combustion engine during engine operation, so that the posture of the piston that reciprocates in the cylinder is prevented from tilting (falling).
As a technique considered to be related to the present invention for a piston of an internal combustion engine, techniques related to this skirt are proposed in Patent Documents 1 to 4, for example.

特開２００１−８２２４６号公報JP 2001-82246 A 実開平６−５３７４３号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-53743 特開２０００−３３７２１２号公報JP 2000-337212 A 特開平９−３１７５５４号公報JP-A-9-317554

図１６に示すように、従来の一般的なピストンにおいては、スカートがピンボスの側方（通常、両側）に設けられたサイドウォールと繋がっている。このためスカートの剛性は、円周方向におけるその中央部と両端部とで大きく異なる。すなわち、スカートの両端部は直接サイドウォールに支持されるため非常に剛性が高いのに対して、中央部は逆に剛性が低くなる。図１７はスカートの剛性分布の一例を示す図であり、図１７からスカートの両端部のほうが中央部よりも剛性値が高くなっていることがわかる。そして、スカートの中央部には最も大きいスラスト力が作用するため、永久変形が生じ易い。   As shown in FIG. 16, in the conventional general piston, the skirt is connected to the side wall provided on the side (usually both sides) of the pin boss. For this reason, the rigidity of the skirt is greatly different between the central portion and both end portions in the circumferential direction. That is, both ends of the skirt are directly supported by the sidewalls, so that the rigidity is very high, whereas the central part is low in rigidity. FIG. 17 is a diagram showing an example of the stiffness distribution of the skirt, and it can be seen from FIG. 17 that the stiffness value is higher at both ends of the skirt than at the center. And since the largest thrust force acts on the center part of a skirt, it is easy to produce a permanent deformation.

これに対して、かかる永久変形の発生を抑制すべくスカート中央部の剛性を高めるためには、例えばスカートの肉厚を厚くすることが考えられる。しかしながら、この場合にはピストンの重量増大を招くことから、ピストンの往復運動性能が低下し、内燃機関の出力性能に悪影響が及ぶ虞があるとともに、スカート両端部の剛性が益々高くなってしまうことから、今度は両端部がボアとの接触で焼付きを起こす虞がある。
またスカート中央部の剛性を高めるためには、例えばスカート幅を小さくすることも考えられるが、この場合にはスカートの摺動面積縮小に伴い面圧が増加し、この結果、摺動部（具体的にはスカートやボアやピストンに組み付けられるピストンリング等）の摩耗増大や、焼付きの発生や、騒音の増大等が発生し易くなる虞がある。 On the other hand, in order to increase the rigidity of the central part of the skirt so as to suppress the occurrence of such permanent deformation, it is conceivable to increase the thickness of the skirt, for example. However, in this case, the piston weight is increased, so that the reciprocating performance of the piston is lowered, the output performance of the internal combustion engine may be adversely affected, and the rigidity of both ends of the skirt will be increased. Therefore, there is a possibility that both ends are seized by contact with the bore.
In order to increase the rigidity of the central part of the skirt, it may be possible to reduce the width of the skirt, for example. In this case, the surface pressure increases as the sliding area of the skirt decreases. In particular, there is a risk of increased wear of the skirt, bore, piston ring, etc.), seizure, increased noise, and the like.

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、スカートの永久変形を抑制することができるとともに、摺動部の摩耗低減や耐焼付き性の向上のほか、軽量化やフリクションの低減や騒音の低減を図ることができ、またオイル消費量やブローバイガスの低減等も図ることが可能な内燃機関のピストンを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and can suppress permanent deformation of the skirt, reduce the wear of the sliding portion and improve seizure resistance, reduce the weight and reduce friction. It is an object of the present invention to provide a piston for an internal combustion engine that can reduce noise and reduce oil consumption and blow-by gas.

上記課題を解決するための本発明は、ヘッドと、該ヘッドの下部に設けられたピンボスと、該ピンボスの側方に設けられたサイドウォールとを備える内燃機関のピストンであって、前記ヘッドの周縁部から下方に延伸するスカートを、前記ヘッドの周縁部下方のうち、前記サイドウォールの端部に相当する部分に部分的に設け、前記サイドウォールが一対のサイドウォールであり、前記一対のサイドウォールのうち、前記スカートの下部を含む当該下部近傍の部分同士を前記ピンボスの側方同じ側において連結する連結部をさらに備え、前記連結部をストレートに延伸するように設けたことを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a piston of an internal combustion engine comprising a head, a pin boss provided at a lower portion of the head, and a sidewall provided on a side of the pin boss, A skirt extending downward from the peripheral edge portion is partially provided in a portion corresponding to the end of the sidewall below the peripheral edge portion of the head, and the sidewall is a pair of sidewalls, and the pair of side walls The wall further includes a connecting portion for connecting portions near the lower portion including the lower portion of the skirt on the same side of the pin boss, and the connecting portion is provided so as to extend straight. .

本発明によれば、スカートの永久変形を抑制することができるとともに、摺動部の摩耗低減や耐焼付き性の向上のほか、軽量化やフリクションの低減や騒音の低減を図ることができ、またオイル消費量やブローバイガスの低減等も図ることができる。   According to the present invention, permanent deformation of the skirt can be suppressed, and in addition to reducing wear of the sliding portion and improving seizure resistance, it is possible to reduce weight, reduce friction, and reduce noise. Oil consumption and blow-by gas can be reduced.

ピストン１Ａの斜視図である。It is a perspective view of piston 1A. ピン穴の軸線方向に沿って見た場合のピストン１Ａを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1A at the time of seeing along the axial direction of a pin hole. スラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ａを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1A at the time of seeing along a thrust and an anti-thrust direction. ピストン１Ｂの斜視図である。It is a perspective view of piston 1B. スラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ｂを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1B at the time of seeing along a thrust and an anti- thrust direction. ピストン１Ｃの斜視図である。It is a perspective view of piston 1C. ピン穴の軸線方向に沿って見た場合のピストン１Ｃを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1C at the time of seeing along the axial direction of a pin hole. ピストン１Ｄの斜視図である。It is a perspective view of piston 1D. スラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ｄを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1D at the time of seeing along a thrust and anti- thrust direction. ピストン１Ｄを下面視で模式的に示す図である。It is a figure which shows piston 1D typically by bottom view. ピストン１Ａおよびピストン１Ａの変形例において、機関運転時にスカート７Ａが燃焼の爆発直後に発生するスラスト力によって変形する様子を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing how a skirt 7A is deformed by a thrust force generated immediately after an explosion of combustion during engine operation in a piston 1A and a modified example of the piston 1A. スラスト・反スラスト方向に沿って見た場合の本実施例に係るピストン１Ｅを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically piston 1E which concerns on a present Example at the time of seeing along a thrust and an anti- thrust direction. ピストン１Ｅを下面視で模式的に示す図である。It is a figure which shows piston 1E typically by a bottom view. ピストン１Ｆを下面視で模式的に示す図である。It is a figure which shows piston 1F typically by bottom view. ピストン１Ｇを下面視で模式的に示す図である。It is a figure which shows piston 1G typically by bottom view. 従来の一般的なピストンの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the conventional general piston. スカートの剛性分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the rigidity distribution of a skirt.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本実施例に係る内燃機関のピストン（以下、単にピストンと称す）１Ａの斜視図である。また、図２はピン穴の軸線方向に沿って見た場合のピストン１Ａを模式的に示す図であり、図３はスラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ａを模式的に示す図である。
ピストン１Ａはヘッド２と、ヘッド２の下部に設けられた一対の第１および第２のピンボス３、４と、第１のピンボスの両側に設けられた第１のサイドウォール５Ａと、第２のピンボスの両側に設けられた第２のサイドウォール６Ａと、スカート７Ａとを有して構成されている。
ヘッド２は円盤状に形成されている部分であり、その外周にはピストンリングおよびオイルリング（図示省略）を装着するためのリング溝２１が形成されている。なお、リング溝２１の本数は図示の２本に限定されるものではなく、例えば一般に採用されることが多い３本であってもよい。 FIG. 1 is a perspective view of a piston (hereinafter simply referred to as a piston) 1A of an internal combustion engine according to the present embodiment. 2 is a diagram schematically showing the piston 1A when viewed along the axial direction of the pin hole, and FIG. 3 schematically shows the piston 1A when viewed along the thrust / anti-thrust direction. FIG.
The piston 1A includes a head 2, a pair of first and second pin bosses 3 and 4 provided at the lower portion of the head 2, a first sidewall 5A provided on both sides of the first pin boss, and a second It has a second side wall 6A provided on both sides of the pin boss and a skirt 7A.
The head 2 is a disk-shaped portion, and a ring groove 21 for mounting a piston ring and an oil ring (not shown) is formed on the outer periphery of the head 2. Note that the number of the ring grooves 21 is not limited to the two shown in the figure, and may be three, for example, which are generally employed.

ヘッド２Ａの下部には、第１および第２のピンボス３、４が設けられている。第１および第２のピンボス３、４にはピストンピン（図示省略）が装着される。
第１のピンボス３の両側に設けられた第１のサイドウォール５Ａは、第１のピンボス３の側部とヘッド２の下部にそれぞれ繋がっている。
第２のピンボス４の両側に設けられた第２のサイドウォール６Ａは、第２のピンボス４の側部とヘッド２の下部にそれぞれ繋がっている。 First and second pin bosses 3 and 4 are provided below the head 2A. Piston pins (not shown) are attached to the first and second pin bosses 3 and 4.
The first sidewalls 5A provided on both sides of the first pin boss 3 are connected to the side of the first pin boss 3 and the lower part of the head 2, respectively.
The second side walls 6 </ b> A provided on both sides of the second pin boss 4 are respectively connected to the side portion of the second pin boss 4 and the lower portion of the head 2.

第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａはピストン１Ａの中心軸線を含み、第１のピンボス３（または第２のピンボス４）のピン穴の中心軸線と略直交する平面を間に挟むように形成された一対のサイドウォールとなっており、第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａは当該平面で対称な形状となるように形成されている。第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａは、その間隔が第１または第２のピンボス３、４側から周縁側に向かうに従って次第に広がるように設定されている。第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａにはそれぞれ壁面を貫く貫通穴Ｈが形成されている。   The first and second sidewalls 5A, 6A include the central axis of the piston 1A and sandwich a plane that is substantially orthogonal to the central axis of the pin hole of the first pin boss 3 (or the second pin boss 4). A pair of side walls are formed, and the first and second side walls 5A and 6A are formed so as to have a symmetrical shape in the plane. The first and second sidewalls 5A, 6A are set so that the distance gradually increases from the first or second pin boss 3, 4 side toward the peripheral side. Each of the first and second sidewalls 5A and 6A is formed with a through hole H penetrating the wall surface.

スカート７Ａは、ヘッド２の周縁部から下方に延伸して設けられている。さらにこのピストン１Ａでは、スカート７Ａは、ヘッド２の周縁部下方のうち、第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａの端部に相当する部分のみに部分的に設けられている。スカート７Ａはその表面がヘッド２の外径と略同一の径によって形成される円筒面からなり、機関運転時に内燃機関のボア（図示省略）と摺接する。   The skirt 7 </ b> A is provided extending downward from the peripheral edge of the head 2. Further, in this piston 1A, the skirt 7A is partially provided only at the portion corresponding to the end portions of the first and second sidewalls 5A, 6A below the peripheral edge of the head 2. The surface of the skirt 7A is a cylindrical surface formed with a diameter substantially the same as the outer diameter of the head 2, and is in sliding contact with a bore (not shown) of the internal combustion engine during engine operation.

このようなスカート７Ａを備えたピストン１Ａは設計上、剛性分布の均一化を図り易い構造となるため、ボアとの接触面圧分布が均一になるように面圧分布の適正化を図ることができる。このためピストン１Ａでは、スカート７Ａの永久変形が抑制されるとともに、摺動部の摩耗が低減され、また耐焼付き性も向上する。
またこのようなスカート７Ａを備えたピストン１Ａには、前述した従来の一般的なピストンのスカート中央部に相当する部分が存在しないため、ピストン１Ａの軽量化が図られるとともに、スカートの摺動面積低減による大幅なフリクション低減も実現することができる。またピストン１Ａでは、貫通穴Ｈによる肉抜きによっても軽量化が図られる。
さらにピストン１Ａでは、スカート中央部に相当する部分が存在しないため、ピストンリングで掻き落したオイルがそのまま下方へ戻されることとなり、これによりオイルの消費量も低減される。 Since the piston 1A having such a skirt 7A has a structure that facilitates uniform rigidity distribution in design, it is possible to optimize the surface pressure distribution so that the contact surface pressure distribution with the bore is uniform. it can. For this reason, in the piston 1A, permanent deformation of the skirt 7A is suppressed, wear of the sliding portion is reduced, and seizure resistance is improved.
The piston 1A having such a skirt 7A does not have a portion corresponding to the central portion of the skirt of the conventional general piston described above, so that the weight of the piston 1A can be reduced and the sliding area of the skirt can be reduced. A significant reduction in friction due to the reduction can also be realized. Further, in the piston 1A, the weight can be reduced also by the lightening by the through hole H.
Furthermore, in the piston 1A, since there is no portion corresponding to the center portion of the skirt, the oil scraped off by the piston ring is returned to the lower side as it is, and the oil consumption is thereby reduced.

また、機関運転時にボアはスラスト・反スラスト方向で大きく変形するため、前述した従来の一般的なピストンでは、スカート中央部とボアとのクリアランスが大きくなり、この結果、騒音（スラップ音）が増大する傾向があるところ、ピストン１Ａでは、スカート部７Ａが中央からずれた位置に形成されており、ボアの変形が比較的小さいところで摺動するため、このような騒音の増大も回避することができる。
そのほかピストン１Ａでは、ピストンの軽量化に伴い特に冷間始動時の機関始動性が向上し、また補機容量の低減により有害排気ガスの低減やコストの低減も可能になる。 In addition, since the bore is greatly deformed in the thrust / anti-thrust direction during engine operation, the clearance between the center of the skirt and the bore increases with the conventional general piston described above, resulting in increased noise (slap noise). In the piston 1A, the skirt portion 7A is formed at a position deviated from the center and slides where the deformation of the bore is relatively small. Therefore, such an increase in noise can be avoided. .
In addition, in the piston 1A, the engine startability at the time of cold start is particularly improved with the weight reduction of the piston, and the harmful exhaust gas and the cost can be reduced by reducing the auxiliary machine capacity.

図４は本実施例に係るピストン１Ｂの斜視図である。また、図５はスラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ｂを模式的に示す図である。
本実施例に係るピストン１Ｂは、スカート７Ａの代わりにスカート７Ｂを備えている点と、これに伴いサイドウォール５Ａ、６Ａの代わりに、端部に相当する部分にスカート７Ｂが設けられたサイドウォール５Ｂ、６Ｂを備えている点以外、ピストン１Ａと実質的に同一のものとなっている。
スカート７Ｂは、スカート７Ａを上部と下部とに分離した構成となっている。具体的には、スカート７Ｂは分割部Ｂによって上部と下部とに分離されている。分割部Ｂはスカート７Ｂの上下方向中央の部分からスラスト・反スラスト方向に沿って第１および第２のサイドウォール５Ｂおよび６Ｂを切り欠くように形成されており、さらには貫通穴Ｈに連通している。 FIG. 4 is a perspective view of the piston 1B according to the present embodiment. FIG. 5 is a diagram schematically showing the piston 1B when viewed along the thrust / anti-thrust direction.
The piston 1B according to the present embodiment is provided with a skirt 7B instead of the skirt 7A, and in accordance with this, the sidewall provided with the skirt 7B at a portion corresponding to the end instead of the sidewalls 5A and 6A. Except for having 5B and 6B, it is substantially the same as piston 1A.
The skirt 7B is configured by separating the skirt 7A into an upper part and a lower part. Specifically, the skirt 7B is separated into an upper part and a lower part by the dividing part B. The dividing portion B is formed so as to cut out the first and second sidewalls 5B and 6B along the thrust / anti-thrust direction from the central portion in the vertical direction of the skirt 7B, and further communicates with the through hole H. ing.

このようなスカート７Ｂを備えたピストン１Ｂでは、スカート７Ｂ下部への熱伝達が遮断されるため、その温度が低下する（ボア側の温度に近づく）。また熱の伝達は、貫通穴Ｈを備えるとともに、分割部Ｂを貫通穴Ｈに連通することで好適に遮断される。これにより、ボアとスカート７Ｂ下部とのクリアランスを極限まで小さくできるので、ピストン１Ｂでは、さらにピストン姿勢を良好にすることができる。
このためピストン１Ｂでは、更なる騒音の低減はもとより、更なるオイル消費量の低減やブローバイガスの低減を図ることができるほか、コンプハイト縮小による軽量化などを図ることも可能になる。
またピストン１Ｂでは、スカート７Ｂが受ける応力につき、ヘッド２からの応力と第１および第２のサイドウォール５Ｂ、６Ｂから受ける応力とを分離できるので、スカート７Ｂの上部下部各々について適正なプロフィルを設定することが可能になり、これにより更なる面圧分布の適正化を図ることができることから、極小のスカート摺動面積によるフリクションの低減が可能になる。 In the piston 1B provided with such a skirt 7B, the heat transfer to the lower part of the skirt 7B is interrupted, so that the temperature decreases (approaches the temperature on the bore side). The heat transfer is suitably interrupted by providing the through hole H and communicating the divided portion B to the through hole H. Thereby, since the clearance between the bore and the lower part of the skirt 7B can be reduced to the minimum, the piston posture can be further improved in the piston 1B.
For this reason, in addition to further reducing noise, the piston 1B can further reduce oil consumption and blow-by gas, and can also reduce weight by reducing the height of the compressor.
In the piston 1B, the stress received by the skirt 7B can be separated from the stress received from the head 2 and the stress received from the first and second sidewalls 5B and 6B, so that an appropriate profile is set for each of the upper and lower portions of the skirt 7B. Since this makes it possible to further optimize the surface pressure distribution, it is possible to reduce the friction due to the minimum skirt sliding area.

図６は本実施例に係るピストン１Ｃの斜視図である。また、図７はピン穴の軸線方向に沿って見た場合のピストン１Ｃを模式的に示す図である。
本実施例に係るピストン１Ｃは、貫通穴Ｈを備えていない点と、これに伴いサイドウォール５Ａ、６Ａの代わりに貫通穴Ｈが設けられていないサイドウォール５Ｃ、６Ｃを備えている点以外、ピストン１Ａと実質的に同一のものとなっている。 FIG. 6 is a perspective view of the piston 1C according to the present embodiment. FIG. 7 is a view schematically showing the piston 1C when viewed along the axial direction of the pin hole.
The piston 1C according to the present embodiment, except that the through hole H is not provided and the side walls 5C and 6C in which the through hole H is not provided instead of the side walls 5A and 6A. It is substantially the same as the piston 1A.

このピストン１Ｃによれば、極端に小さいスカート摺動面積でスカート７Ａの上下方向での剛性分布を均一にすることが可能となり、これにより面圧分布が均一になるように面圧分布の適正化を好適に図ることができる。
またピストン１Ｃは貫通穴Ｈを備えていないことから、第１および第２のサイドウォール５Ｃ、６Ｃの剛性が向上し、これにより燃焼荷重に対する応力振幅が減少するので、ヘッド２の肉厚の薄肉化などによる軽量化も可能になる。
さらにピストン１Ｃでは貫通穴Ｈを形成する必要がないことから、型費や加工費などを低減することができ、これによりコストを低減することもできる。 According to this piston 1C, it is possible to make the rigidity distribution in the vertical direction of the skirt 7A uniform with an extremely small skirt sliding area, thereby optimizing the surface pressure distribution so that the surface pressure distribution becomes uniform. Can be suitably achieved.
Further, since the piston 1C is not provided with the through hole H, the rigidity of the first and second sidewalls 5C and 6C is improved, thereby reducing the stress amplitude with respect to the combustion load. It is also possible to reduce the weight by making it easier.
Furthermore, since it is not necessary to form the through hole H in the piston 1C, it is possible to reduce mold costs, processing costs, and the like, thereby reducing costs.

図８は本実施例に係るピストン１Ｄの斜視図である。また、図９はスラスト・反スラスト方向に沿って見た場合のピストン１Ｄを模式的に示す図であり、図１０はピストン１Ｄを下面視で模式的に示す図である。本実施例にかかるピストン１Ｄは、一対のサイドウォールである第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａに係るスカート７Ａの下部同士を第１および第２のピンボス３、４の側方同じ側において連結する連結部８Ａをさらに備えている点以外、ピストン１Ａと実質的に同一のものとなっている。   FIG. 8 is a perspective view of the piston 1D according to the present embodiment. 9 is a diagram schematically showing the piston 1D when viewed along the thrust / anti-thrust direction, and FIG. 10 is a diagram schematically showing the piston 1D in a bottom view. In the piston 1D according to the present embodiment, the lower portions of the skirt 7A related to the first and second sidewalls 5A and 6A, which are a pair of sidewalls, are arranged on the same side of the first and second pin bosses 3 and 4. It is substantially the same as the piston 1A except that it further includes a connecting portion 8A to be connected.

ここで、前述のピストン１Ａでは図１１（ａ）に示すように、機関運転時にスカート７Ａが燃焼の爆発直後に発生するスラスト力によって変形し、ピン穴の軸線方向（ピン軸方向）へ倒されてしまうという問題が懸念される。或いは図１１（ｂ）に示すように一対の第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａの間隔を第１および第２のピンボス３、４側から周縁側に向かって次第に狭まるように設定した場合にあっては、スラスト・反スラスト方向に沿ったピストン中心軸線方向（スラスト方向）へ倒されてしまうという問題が懸念される。
そしてこの場合には、設定プロフィルに応じたボア、スカート７Ａ間のクリアランスが変化し、偏摩耗や局部当たりによる応力集中で第１および第２サイドウォール５Ａ、６Ａに亀裂等が発生し易くなる虞がある。 Here, in the above-described piston 1A, as shown in FIG. 11A, the skirt 7A is deformed by the thrust force generated immediately after the combustion explosion during engine operation, and is tilted in the axial direction of the pin hole (pin axial direction). We are concerned about the problem of Alternatively, as shown in FIG. 11B, the distance between the pair of first and second sidewalls 5A and 6A is set so as to gradually narrow from the first and second pin bosses 3 and 4 toward the peripheral side. In that case, there is a concern that the piston may be tilted in the axial direction (thrust direction) of the piston along the thrust / anti-thrust direction.
In this case, the clearance between the bore and the skirt 7A according to the set profile changes, and cracks and the like may easily occur in the first and second sidewalls 5A and 6A due to uneven wear and stress concentration due to local contact. There is.

これに対してピストン１Ｄでは、ピストン１Ａと一体的に形成された連結部８Ａがボアと摺接するように設けられている。具体的には図１０に示すように、連結部８Ａはその表面がピストン１Ｄの外径と略同一の径によって形成される円筒面からなり、この円筒面が機関運転時にボアと摺接するようになっている。このため連結部８Ａはスカートとしての機能も有する。
このピストン１Ｄよれば、図１１に示すようにスカート７Ａが変形し、倒されてしまうことを連結部８Ａの連結によって抑制できる。
またピストン１Ｄでは、連結部８Ａがスカートとしての機能も有することから、ピストン１Ｄの首振り（揺動）を抑制することもでき、さらに連結部８Ａをスカート７Ａの下部に設けたことで、その抑制効果を高めることができる。 In contrast, in the piston 1D, a connecting portion 8A formed integrally with the piston 1A is provided so as to be in sliding contact with the bore. Specifically, as shown in FIG. 10, the connecting portion 8A has a cylindrical surface whose surface is formed with a diameter substantially the same as the outer diameter of the piston 1D, and this cylindrical surface is in sliding contact with the bore during engine operation. It has become. For this reason, the connecting portion 8A also has a function as a skirt.
According to the piston 1D, the skirt 7A can be prevented from being deformed and tilted as shown in FIG. 11 by the connection of the connecting portion 8A.
Further, in the piston 1D, since the connecting portion 8A also has a function as a skirt, the swinging (swinging) of the piston 1D can be suppressed, and the connecting portion 8A is provided at the lower portion of the skirt 7A. The suppression effect can be enhanced.

このためピストン１Ｄは、ピストン１Ａと比較して更なる摺動部の摩耗低減や耐焼付き性の向上や騒音低減を図ることができるほか、ブローバイガスの低減も図られ、また連結部８Ａを含むスカート全体の面圧低下に伴う極小スカート摺動面積の成立が可能になる。
またピストン１Ｄでは、連結部８Ａとヘッド２の周縁部との間にスカートが存在しないため、前述の従来の一般的なピストンと比較して軽量化やフリクションの低減を図ることもできる。
またピストン１Ｄでは、機関運転時に連結部８Ａの上部にオイルが滞留するとともに、滞留したオイルが慣性力で上方に飛散し、結果として摺動部の潤滑が改善されることから、これによっても摺動部の摩耗低減が図られるとともに、ピストン１Ｄ全体の冷却効果も得ることができる。 For this reason, the piston 1D can further reduce the wear of the sliding portion, improve the seizure resistance, and reduce the noise as compared with the piston 1A, and also can reduce the blow-by gas, and includes the connecting portion 8A. It is possible to establish a minimal skirt sliding area with a decrease in the surface pressure of the entire skirt.
Further, in the piston 1D, since no skirt exists between the connecting portion 8A and the peripheral portion of the head 2, it is possible to reduce the weight and reduce the friction as compared with the above-described conventional general piston.
Further, in the piston 1D, oil stays in the upper portion of the connecting portion 8A during engine operation, and the staying oil scatters upward due to inertial force, resulting in improved lubrication of the sliding portion. The wear of the moving part can be reduced, and the cooling effect of the entire piston 1D can be obtained.

図１２はスラスト・反スラスト方向に沿って見た場合の本実施例に係るピストン１Ｅを模式的に示す図であり、図１３はピストン１Ｅを下面視で模式的に示す図である。本実施例に係るピストン１Ｅは、連結部８Ａの代わりに連結部８Ｂを備えている点以外、ピストン１Ｄと実質的に同一のものとなっている。また連結部８Ｂは、肉抜きを施すことによって円周方向中央付近の部分Ｃがボアと摺接しないように形成されたものとなっている点以外、連結部８Ａと実質的に同一のものとなっている。   FIG. 12 is a diagram schematically showing the piston 1E according to this embodiment when viewed along the thrust / anti-thrust direction, and FIG. 13 is a diagram schematically showing the piston 1E in a bottom view. The piston 1E according to the present embodiment is substantially the same as the piston 1D except that the connecting portion 8B is provided instead of the connecting portion 8A. Further, the connecting portion 8B is substantially the same as the connecting portion 8A except that the portion C near the center in the circumferential direction is formed so as not to be in sliding contact with the bore by performing the lightening. It has become.

このピストン１Ｅによれば、ピストン１Ｄと比較してスカート摺動面積の低減によるフリクション低減を図ることができるほか、円周方向中央付近の部分Ｃにおいてボアとのクリアランスを得ることで、ピストンリングで掻き落したオイルを滞留させることなく下方へ落下させ、これによりオイル消費量の増大を抑制することができる。
また、円周方向中央付近の部分Ｃをボアと摺接しないように形成するとともに、残りの部分をボアと摺接するように残すことで、この分、面圧を分散させることが可能になり、これによりスカート７Ａの摩耗を低く抑制することができる。 According to the piston 1E, the friction can be reduced by reducing the skirt sliding area as compared with the piston 1D, and the clearance with the bore is obtained in the portion C near the center in the circumferential direction. It is possible to drop the scraped oil downward without retaining it, thereby suppressing an increase in oil consumption.
Further, by forming the portion C in the vicinity of the center in the circumferential direction so as not to be in sliding contact with the bore, and leaving the remaining portion so as to be in sliding contact with the bore, it becomes possible to disperse the surface pressure accordingly. Thereby, wear of the skirt 7A can be suppressed low.

なお、ピストン１Ｅの変形例として、連結部８Ａの円周方向中央付近の部分Ｃをボアと摺接するように残すとともに、残りの部分をボアと摺接しないように形成した連結部を連結部８Ｂの代わりに備えてもよい。
この場合には、ボアとの接触が連結部の両側にあるスカート７Ａと連結部とによる３点支持になるため、ピストン揺動を大幅に低減でき、非常に大きな騒音低減効果を得ることができる。
またこの場合には、連結部のうち、最も剛性が高くなるスカート７Ａ下部との結合部においてボアとの接触がなくなるため、焼付きの発生を回避することができる。 As a modified example of the piston 1E, a connecting portion formed so that the portion C in the vicinity of the center in the circumferential direction of the connecting portion 8A remains in sliding contact with the bore and the remaining portion does not slide in contact with the bore. You may prepare instead of.
In this case, since the contact with the bore is supported at three points by the skirt 7A on both sides of the connecting portion and the connecting portion, the piston swing can be greatly reduced, and a very large noise reduction effect can be obtained. .
Further, in this case, the seizure can be avoided since the contact with the bore is eliminated in the connecting portion with the lower portion of the skirt 7A having the highest rigidity among the connecting portions.

図１４は本実施例に係るピストン１Ｆを下面視で模式的に示す図である。本実施例にかかるピストン１Ｆは、一対のサイドウォールである第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａのうち、スカート７Ａの下部近傍の部分同士を第１および第２のピンボス３、４の側方同じ側において連結する連結部８Ｃをさらに備えている点以外、ピストン１Ａと実質的に同一のものとなっている。
連結部８Ｃはストレートに延伸するように設けられており、このため連結部８Ｃはボアと摺接しないようになっている。また連結部８Ｃは第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａと一体的に成型されている。 FIG. 14 is a diagram schematically illustrating the piston 1F according to the present embodiment in a bottom view. In the piston 1F according to the present embodiment, the first and second side walls 5A and 6A, which are a pair of side walls, of the first and second pin bosses 3 and 4 are arranged in the vicinity of the lower part of the skirt 7A. The piston 1A is substantially the same as that of the piston 1A except that the connecting portion 8C is further connected on the same side.
The connecting portion 8C is provided so as to extend straight, so that the connecting portion 8C does not slide in contact with the bore. The connecting portion 8C is integrally formed with the first and second sidewalls 5A and 6A.

このピストン１Ｆによれば、連結部８Ｃがストレートに延伸するように設けられていることから、構造上、前述の図１１に示すようにスカート７Ａが変形により倒されることを好適に抑制することができ、このため例えば前述の連結部８Ａと比較してその断面積の縮小化を図ることが可能となる。このためピストン１Ｆは、連結部８Ａを備えるピストン１Ｄや連結部８Ｂを備えるピストン１Ｅと比較して、更なる軽量化を図ることが可能になる。   According to the piston 1F, since the connecting portion 8C is provided so as to extend straight, it is preferable to structurally prevent the skirt 7A from being tilted by deformation as shown in FIG. 11 described above. Therefore, for example, it is possible to reduce the cross-sectional area as compared with the above-described connecting portion 8A. Therefore, the piston 1F can be further reduced in weight as compared with the piston 1D including the connecting portion 8A and the piston 1E including the connecting portion 8B.

図１５は本実施例に係るピストン１Ｇを下面視で模式的に示す図である。本実施例にかかるピストン１Ｇは、前述した連結部８Ｃと同様に一対のサイドウォールである第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａのうち、スカート７Ａの下部近傍の部分同士を第１および第２のピンボス３、４の側方同じ側において連結する連結部８Ｄをさらに備えている点以外、ピストン１Ａと実質的に同一のものとなっている。また連結部８Ｄは、連結部８Ｃと同様にストレートに延伸するように設けられており、このため連結部８Ｄはボアと摺接しないようになっている。
一方、この連結部８Ｄはピストン１Ｇの材質（例えばアルミニウム合金）よりも軽量な弾性部材（例えば樹脂や硬質ゴムなど）からなり、ピストン本体とは別個のものとして形成されている。連結部８Ｄは第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａに例えば圧入や接着や拡散接合などの方法により組付けられる。 FIG. 15 is a diagram schematically illustrating the piston 1G according to the present embodiment in a bottom view. In the piston 1G according to the present embodiment, the first and second portions of the first and second sidewalls 5A and 6A, which are a pair of sidewalls, in the same manner as the connecting portion 8C described above, are located near the lower portion of the skirt 7A. The piston 1A is substantially the same as the piston 1A except that it further includes a connecting portion 8D that is connected on the same side of the two pin bosses 3 and 4. The connecting portion 8D is provided so as to extend straight like the connecting portion 8C. For this reason, the connecting portion 8D is not slidably contacted with the bore.
On the other hand, the connecting portion 8D is made of an elastic member (for example, resin or hard rubber) that is lighter than the material (for example, aluminum alloy) of the piston 1G, and is formed separately from the piston body. The connecting portion 8D is assembled to the first and second sidewalls 5A and 6A by a method such as press fitting, adhesion, or diffusion bonding.

このピストン１Ｇによれば、軽量な弾性部材からなる連結部８Ｄを備えることにより、連結部８Ｃを備えたピストン１Ｆと比較して更なる軽量化を図ることができる。また連結部８Ｄは弾性部材からなるため、第１および第２のサイドウォール５Ａ、６Ａやスカート７Ａに作用する応力を吸収するようにして緩和することができ、これによってさらに亀裂の発生等を抑制することもできる。   According to the piston 1G, by providing the connecting portion 8D made of a lightweight elastic member, it is possible to further reduce the weight as compared with the piston 1F including the connecting portion 8C. Further, since the connecting portion 8D is made of an elastic member, the stress acting on the first and second sidewalls 5A and 6A and the skirt 7A can be absorbed and thereby the generation of cracks can be further suppressed. You can also

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば上述した実施例ではヘッドの下部に一対のピンボスを備えたピストンの場合について説明したが、ピストンはヘッドの下部中央にピンボスを一体的に備えた所謂シングルピンボスタイプのピストンであってもよい。   The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case of a piston having a pair of pin bosses at the lower portion of the head has been described. However, the piston may be a so-called single pin boss type piston integrally having a pin boss at the lower center of the head.

１ ピストン
２ ヘッド
３ 第１のピンボス
４ 第２のピンボス
５ 第１のサイドウォール
６ 第２のサイドウォール
７ スカート
８ 連結部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Head 3 1st pin boss 4 2nd pin boss 5 1st side wall 6 2nd side wall 7 Skirt 8 Connection part

Claims (1)

ヘッドと、該ヘッドの下部に設けられたピンボスと、該ピンボスの側方に設けられたサイドウォールとを備える内燃機関のピストンであって、
前記ヘッドの周縁部から下方に延伸するスカートを、前記ヘッドの周縁部下方のうち、前記サイドウォールの端部に相当する部分に部分的に設け、
前記サイドウォールが一対のサイドウォールであり、
前記一対のサイドウォールのうち、前記スカートの下部を含む当該下部近傍の部分同士を前記ピンボスの側方同じ側において連結する連結部をさらに備え、
前記連結部をストレートに延伸するように設けたことを特徴とする内燃機関のピストン。 A piston of an internal combustion engine comprising a head, a pin boss provided at a lower portion of the head, and a sidewall provided on a side of the pin boss,
A skirt extending downward from the peripheral edge portion of the head is partially provided in a portion corresponding to an end portion of the sidewall, below the peripheral edge portion of the head,
The sidewalls are a pair of sidewalls;
Of the pair of sidewalls, further comprising a connecting portion for connecting portions near the lower portion including the lower portion of the skirt on the same side of the pin boss ,
A piston for an internal combustion engine, wherein the connecting portion is provided so as to extend straight .
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