JPH02277949A - 内燃機関用軽金属ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用軽金属ピストンに関するものである
。

より詳しくは、ピストンスカート内に組込まれていると
共に短い伸び長さの非弾性的な支承ブロックを有するピ
ストンピンボスを備えかつ高負荷設計されたピストンピ
ン支承部を具備し、連接棒ヘッドの幅がピストンの直径
の１５〜５０％、ビストンピンの直径がピストンの直径
の２０〜４５％及びピストンピンの長さがピストンの直
径の５０〜８５％に夫々構成されているピストンに関す
るものである。

〔発明の概要〕

ピストンスカート内に組込まれていると共に非弾性的な
支承ブロックを有するピストンピンボスを備えかつ高負
荷設計されたピストンピン支承部を具備する内燃機関用
軽金属ピストンにおいて、連接棒ヘッドに面した側のピ
ストンピンボス端面ば、重量軽減を達成する目的で、上
位ボス円頂範囲の互いに１８０゜未満の角度を成すセグ
メントの下方で外向きにセットバックされている。

〔従来の技術〕

内燃機関用のピストンに作用するエネルギーは、ピスト
ンクラウンからピストンピンボスを経てピストンピン内
に導入され、ひいては連接棒を介してクランクシャフト
に伝えられる。このピストンピンボスはピストンにおい
て最大の負荷を受けるピストン区分の１つに属している
ので、ピストンピンボスの形状はピストンピンの設計寸
法と共にピストンの耐負荷性を決定する重要なファクタ
ーである。ピストンピンは、これが連接棒ヘッド内及び
ピストンピンボス内で回動可能である場合には、浮動支
承されている。浮動式のピストンピンは、ピストンピン
ボスの穿孔部外縁に沿って適宜形成された溝内に嵌合さ
れる安全リングによって軸方向に固定されている。

また別のピストンピン支承部構造では、ピストンピンが
焼ばめにより連接棒ヘンド内に位置固定されている。こ
の支承方式においては、連接棒ヘッド内の支承ブツシュ
とピストンピンボス内の安全リングとを省くことが出来
る。

軽金属ピストンにおいては一般にピストンピンボスがピ
ストンスカート内に組込まれている。ただし、ピストン
ピンボスがリブに懸架された状態でピストンクラウンを
独立支承しかつ側方で薄いリブを介してピストンスカー
トに結合されている場合は例外である。

大きな負荷を受ける軽金属ピストンにおいては、このよ
うなピストンピンボスの配置形式から連接棒の狭い幅及
びそれに応じた短いピストンピン長さと相俟って、ピス
トン重量面での利点をもたらす。

ピストンクラウンを力の流れに適合するように支承する
ためのピストンピンボスとしては、所定の周辺条件下で
重量を最適ならしめる種々異なった形状のものがある。

ディーゼル機関及びオツトー機関用の軽金属ピストンに
おいて高い点火圧による負荷に対処するためには、ピス
トンスカート内に組込まれたピストンピンボスがピスト
ン直径の１０〜１５％程度の短い伸び長さを有する非弾
性的な支承でロックを介してピストンクラウンを支承す
るような措置がとられる。

極めて高い負荷を受けるディーゼル機関用ピストンは、
この支承ブロックのヴアリエーションとして所謂「台形
支承部」を有している。この場合、ブロック状の支承部
と連接棒ヘッドに面した側のピストンピンボス端面とは
８゜〜１５″の角度を成して外方に傾斜するように構成
されており、連接棒ヘッドはこの構造に合わせて傾斜面
取りされている。

この種の構成に基いて各支承面を部分的に重畳させるこ
とにより、ピストン及びピストンピンにおける曲げ負荷
を軽減すると共にその負荷能力を１５％はど高めること
が出来る。

［発明が解決しようとする課題］ 内燃機関における燃料消費面での有効化をはかるために
は、ピストンスカート内に組込まれていると共に短い伸
び長さの非弾性的な支承ブロックを有するピストンピン
ボスを備えかつ高負荷設計されたピストンピン支承部を
具備する軽金属ピストンの重量軽減を行う。これにより
場合によっては更に内燃機関の二次的な重量軽減を可能
ならしめ、ひいては乗物の軽量化による燃料消費節減を
達成することが課題とされる。ただし、この措置によっ
て他の機械的特性に不都合な影響が及ぼされるようなこ
とがあってはならない。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決すべく提案された本発明の手段によれば
、冒頭に述べた形式による軽金属ピストンにおいて、前
記連接棒ヘッドに面した側の前記ピストンピンボスの端
面が、ピストンピン軸方向とピストン軸とを包摂する平
面において両サイドに位置すると共に１８０゜未満の角
度を成す上位ボス同項範囲のセグメントの下方で外向き
にセットバックされている。

本発明の具体的な実施態様においては、上方に位置する
前記ボス同項範囲のセグメントの角度が７０゜〜１５０
’　、好ましくは７６゜〜９６°に設定されている。

本発明の構成に基いた軽金属ピストンは、これを従来の
支承ブロックまたは台形支承部を備えた軽金属ピストン
と比較した場合、５〜１５％の重量軽減が達成されると
いう利点がある。このほかに、例えばオイルポケットを
有するピストンピンボス、即ちボス穿孔部の側面範囲に
大きな面積の凹部を設けることにより潤滑面での改良が
はかられるのみならず、ピストンピンボスにおける周面
応力が軽減され、ひいてはピストンピンボスのへき閲読
性に対して高い安全性が保証されているようなピストン
ピンボスの場合と同じ耐負荷性を有している。

本発明の別の特徴によれば、ピストンピンボスが前記上
位ボス同項範囲の下方でピストンピンボス内におけるピ
ストン載設長さの５〜８０％だけセットバックされてい
る。

本発明の構成によるピストンピンボス支承部のガス圧下
における圧縮応力経過を出来るだけ有利なものにするた
め、外方にセットバックしようとするピストンピンボス
区分から上位のボス同項範囲でのピストンピンボス区分
に移行する範囲は１．５〜１２ｍｍの曲率半径で丸面取
りされている。

［実施例］ 次に添附の第１図〜第３図に示す実施例につき本発明に
よる軽金属ピストンの構成を詳細に説明する。

ピストンヘッド１とピストンスカート２とにより一体の
軽金属ピストン３が箱形ピストン形式で構成されている
。

ピストン軸とピストンピン軸の方向とを包摂する平面に
おいて両サイドに位置する範囲でピストンスカートの外
壁４は凹んでいる。そして、ピストンスカートの外壁４
がピストンピン軸の方向において内向きにずらされてい
る。

ピストンスカート２内に一体に組込まれているピストン
ピンボス５は、ピストン直径の１４％の伸び長さを有す
る非弾性的な支承ブロック６を介してピストンクラウン
７に結合されている。

ピストンピン軸方向とピストン軸とを包摂する平面にお
いて両サイドに位置すると共に互いに７５°の角度を成
す上位ボス円頂範囲８の各セグメントの下方では、ピス
トンピンボス５が、ピストンピンボス支承ブロックを有
する従来の軽金属ピストンの場合よりもピストンピン載
設長さの４０％だけ外方にセットバック（後退）されて
いる。

外方にセットハックされたピストンピンボス５のセグメ
ントと上位ボス円頂範囲８におけるピストンピンボス５
のセグメントとの間の移行範囲９は、１２ｍｍの曲率半
径で丸面取り加工されている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すものであって
、第１図はピストン軸とピストンピン軸の方向とを含む
平面における軽金属ピストンの断面図、第２図はオイル
リング溝の平面における第１図に示す軽金属ピストンの
断面図、第３図はピストン軸とピストンピン軸の方向に
垂直な軸とを含む平面おける第１図に示す軽金属ピスト
ンの断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ５−−−−−−−−−−−−−−−・・−ピストンピン
ボス８−−ｍ−−−・−・−・−・−上位ボス同項範囲
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関用軽金属ピストンであって、ピストンスカ
   ート内に組込まれていると共に短い伸び長さの非弾性的
   な支承ブロックを有するピストンピンボスを備えかつ高
   負荷設計されたピストピン支承部を具備し、連接棒ヘッ
   ドの幅が前記ピストンの直径の１５〜５０％、ピストン
   ピンの直径が前記ピストンの直径の２０〜４５％及びピ
   ストンピンの長さが前記ピストンの直径の５０〜８５％
   に夫々構成されているピストンにおいて、 前記連接棒ヘッドに面した側の前記ピストンピンボス５
   の端面が、ピストンピン軸方向とピストン軸とを包摂す
   る平面において両サイドに位置すると共に１８０゜未満
   の角度を成す上位ボス円頂範囲８のセグメントの下方で
   外向きにセットバックされていることを特徴とする軽金
   属ピストン。 ２、前記上位ボス円頂範囲８のセグメントが７０゜〜１
   ５０゜、好ましくは７６゜〜９７゜の角度を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の軽金属ピストン。 ３、前記ピストンピンボス５が、前記上位ボス円頂範囲
   ８の下方で前記ピストンピンボス内におけるピストンピ
   ン載設長さの５〜８０％だけセットバックされているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の軽金属ピストン
   。