JPH10122365A

JPH10122365A - 内燃機関用ピストン

Info

Publication number: JPH10122365A
Application number: JP29587296A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Watanabe; 浩章渡辺
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】焼付きを防止することができると共に、フリ
クションを低減することが可能な内燃機関用ピストンを
提供する。【解決手段】ピストン１に、冠面部２側のリングラン
ド部３と、このリングランド部３に続くスカート部４を
設ける。このスカート部４に臨んでピストンピン孔８を
形成する。前記ピストン１のスカート部４のオーバル量
を、ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む平面よりもリン
グランド部３に近い側においてリングランド部３から遠
い側よりも小さく形成する。このオーバル量が小さい、
ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む平面よりもリングラ
ンド部３に近い側のスカート部４の外周の一部に、凹部
１０を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関し、特に、焼付きを防止することができると共
に、フリクションを低減可能なピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用ピストンにおいては、エンジ
ンが高速・高負荷で運転され、ピストンに対するサイド
フォースが大きいときは、シリンダ内面との間での焼付
きが懸念され、他方、エンジンが中乃至低速・低負荷で
運転され、ピストンに対するサイドフォースが小さいと
きはフリクションの大きさがエンジンの運転性能に影響
を与える。

【０００３】そこで、例えば米国特許第４６４８３０９
号明細書には、ピストンのスカート部のオーバル量を、
ピストンピン孔の軸線を含む平面が接する付近で大きく
し、残余の部分でこれよりも小さくしたピストンが開示
してある。前記ピストンは、ピストンピン孔の軸線を含
む平面が接する付近の胴部においてオーバル量を大きく
してシリンダ内面との接触面積を減じて、フリクション
の低減を図る一方、残余の部分でのオーバル量を小さく
して接触面積を増大させ、耐焼付き性を向上させるよう
にしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
例にあっては、ピストンピン孔の軸線を含む平面が接す
る付近の胴部ではオーバル量が大きく、フリクションの
低減が図られるけれども、それ以外の領域ではオーバル
量が小さくしてあるから、この領域では、耐焼付き性は
向上できるけれども、フリクションの低減が困難となる
虞がある。

【０００５】本発明は斯かる従来の実情に鑑みて案出さ
れたもので、焼付きを防止することができると共に、フ
リクションを低減することが可能な内燃機関用ピストン
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１記載の発
明は、冠面部側のリングランド部と、このリングランド
部に続くスカート部を備え、このスカート部に臨んでピ
ストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピストンにお
いて、前記ピストンのスカート部のオーバル量が、ピス
トンピン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に近
い側においてリングランド部から遠い側よりも小さく形
成されると共に、このオーバル量が小さい、ピストンピ
ン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に近い側の
スカート部の外周の一部に、凹部を形成した構成にして
ある。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明の構成のうち、前記ピストンピン孔の軸線がピ
ストンの軸線に対して反スラスト側にオフセットされた
構成にしてある。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明の構成のうち、前記ピストンピン孔の軸線がピ
ストンの軸線に対して反スラスト側にオフセットされて
なり、ピストンのスラスト側において、スカート部のオ
ーバル量が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリ
ングランド部に近い側においてリングランド部から遠い
側よりも小さく形成されると共に、このオーバル量が小
さい、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングラ
ンド部に近い側のスカート部の外周の一部に、凹部を形
成した構成にしてある。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３記載の発明の構成のうち、前記ピストンピン
孔の軸線方向におけるスカート部の寸法を、ピストンピ
ン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に近い側に
おいてリングランド部から遠い側よりも大きく形成した
構成にしてある。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項２乃
至請求項３記載の発明の構成のうち、前記ピストンのス
ラスト側において、ピストンピン孔の軸線方向における
スカート部の寸法を、ピストンピン孔の軸線を含む平面
よりもリングランド部に近い側においてリングランド部
から遠い側よりも大きく形成した構成にしてある。

【００１１】本発明によれば、エンジンが中乃至低速・
低負荷で運転され、ピストンに対するサイドフォースが
小さいときは、ピストンのスカート部とシリンダの内面
との接触面積は凹部によって増大が制限されているか
ら、シリンダの内面との接触時におけるフリクションの
増大を抑制することができる。即ち、前記ピストンのオ
ーバル量がピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリン
グランド部に近い側においてリングランド部から遠い側
よりも小さく形成されていることによって、シリンダの
内面との接触面積が増大するところ、このオーバル量が
小さい、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリング
ランド部に近い側のスカート部の外周の一部に凹部を形
成したことにより、接触面積の増大が制限されるから、
フリクションの増大を抑制することができるのである。

【００１２】他方、エンジンが高速・高負荷で運転さ
れ、ピストンに対するサイドフォースが大きいときは、
ピストンのスカート部が弾性変形することになる。この
ため、前記ピストンのスカート部の外周の一部に形成し
た凹部もシリンダ内周面に接する。その結果、前記スカ
ート部に凹部が形成されているけれども、実質的に接触
面積が増大することになり、耐焼付き性を向上させるこ
とができる。

【００１３】また、前記スカート部に形成した凹部は潤
滑油（エンジンオイル）の導入通路として機能すること
になり、シリンダの内面との接触面の油膜形成に有利に
作用する。

【００１４】特に、請求項４乃至請求項５記載の発明に
よれば、サイドフォースが大きいときのスカート部の変
形を容易にし、耐焼付き性を有利に向上させる。

【００１５】したがって、焼付きを防止することができ
ると共に、フリクションを低減することが可能な内燃機
関用ピストンが得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳述する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態を示す内燃機関
用ピストンの平面図で、スラスト側から見た図面、図２
は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図
である。図において符番１で示す内燃機関用ピストン
は、図１において最上端の冠面部２と、この冠面部２に
続くリングランド部３と、このリングランド部３に続く
スカート部４とを備えている。前記リングランド部３に
は、この実施の形態において３本のピストンリング溝５
が形成してある。

【００１８】６は前記スカート部４の内周側に形成され
たピンボス部で、このピンボス部６はエプロン部７を介
してスカート部４に連なっており、また、ピストン１の
軸線（軸心線）Ｙ１の両側に対峙して形成してある。

【００１９】前記ピンボス部６には、スカート部４に臨
んで、ピストンピン孔８が形成してあり、このピストン
ピン孔８はその軸線（軸心線）Ｘ１が、ピストン１の軸
線Ｙ１に対して略直角となるように形成してある。ま
た、前記ピストンピン孔８の軸線Ｘ１は、図２及び図３
に示すように、ピストン１の軸線Ｙ１に対して反スラス
ト側にオフセットしてある。尚、図２においてＸ２は前
記ピストン１の軸線Ｙ１を通り、ピストンピン孔８の軸
線Ｘ１に平行する線である。また、図３においてＹ２は
ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を通り、ピストン１の軸線
Ｙ１に平行する線であり、また、Ｘ３はピストンピン孔
８の軸線Ｘ１を通り、ピストン１の軸線Ｙ１に直交する
線である。

【００２０】前記ピストン１のスカート部４のオーバル
量は、少なくともピストン１のスラスト側において、ピ
ストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む平面よりもリングラン
ド部３に近い側においてリングランド部３から遠い側よ
りも小さく形成してある。したがって、前記ピストン１
が図外のシリンダ内周に摺接した場合の接触面９の形状
は、図１に網目模様を施して示すように、ピストンピン
孔８の軸線Ｘ１を含む平面よりもリングランド部３に近
い側においてリングランド部３から遠い側よりも円周方
向に広がった形状になっている。

【００２１】また、前記ピストンピン孔８の軸線Ｘ１方
向におけるスカート部４の寸法を、ピストンピン孔８の
軸線Ｘ１を含む平面よりもリングランド部３に近い側に
おいてリングランド部３から遠い側よりも大きく形成し
てある。即ち、前記ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む
平面よりもリングランド部３に近い側のスカート部４の
寸法Ｗ２は、ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む平面よ
りもリングランド部３から遠い側のスカート部４の寸法
Ｗ１よりも大きく形成してある（図１及び図２参照）。

【００２２】前記スカート部４の寸法Ｗ２は、この実施
の形態においては、図２に示すように、ピストン１のス
ラスト側の寸法Ｗ２のみを大きくし、反スラスト側は寸
法Ｗ１のままとしてある。これはピストン１のシリンダ
内での挙動解析の結果に由来するもので、これによっ
て、スラスト側及び反スラスト側の両方のスカート部４
の寸法を大きくする場合に比較して、ピストン１の軽量
化を図ることができるものである。また、前記スカート
部４の寸法Ｗ２の拡大は、スラスト側のスカート部４の
変形を容易にすることができ、後述するように、エンジ
ンが高速・高負荷で運転され、サイドフォースが大きい
場合の耐焼付き性の向上に有利に寄与することができ
る。

【００２３】前記ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む平
面よりもリングランド部３に近い側のスカート部４の外
周の一部には、凹部１０を形成してある。この凹部１０
は図１、図４及び図５に示すように、所定の幅寸法ｗ及
び所定の深さ寸法ｔをもって形成され、リングランド部
３側に解放した形状に形成してある。また、前記凹部１
０の底部側の隅部分１０ａ及び凹部１０がピストン１の
胴部に繋る部分１０ｂは、円弧状に形成してある。

【００２４】斯かる構成によれば、前記ピストン１は図
外のエンジンに組込まれて作動することになる。

【００２５】このとき、図外のエンジンが中乃至低速・
低負荷で運転され、前記ピストン１に対するサイドフォ
ースが小さいときは、ピストン１のスカート部４とシリ
ンダの内面との接触面積は凹部１０によって増大が制限
されているから、シリンダの内面との接触時におけるフ
リクションの増大を抑制することができる。即ち、前記
ピストン１のオーバル量がピストンピン孔８の軸線Ｘ１
を含む平面よりもリングランド部３に近い側においてリ
ングランド部３から遠い側よりも小さく形成されている
ことによって、シリンダの内面との接触面積が増大する
ところ、このオーバル量が小さい、ピストンピン孔８の
軸線Ｘ１を含む平面よりもリングランド部３に近い側の
スカート部４の外周の一部に凹部１０を形成したことに
より、接触面積の増大が制限されるから、フリクション
の増大を抑制することができるのである。

【００２６】他方、エンジンが高速・高負荷で運転さ
れ、前記ピストン１に対するサイドフォースが大きいと
きは、ピストン１のスカート部４が弾性変形することに
なる。このため、前記ピストン１のスカート部４の外周
の一部に形成した凹部１０もシリンダ内周面に接する。
その結果、前記スカート部４に凹部１０が形成されてい
るけれども、実質的に接触面積が増大することになり、
耐焼付き性を向上させることができる。

【００２７】また、前記スカート部４に形成した凹部１
０は潤滑油（エンジンオイル）の導入通路として機能す
ることになり、図外のシリンダの内面との接触面の油膜
形成に有利に作用する。

【００２８】したがって、焼付きを防止することができ
ると共に、フリクションを低減することが可能な内燃機
関用ピストン１が得られる。

【００２９】図６乃至図８は本発明の別の実施の形態を
示す図面である。これら実施の形態が前記実施の形態と
変わるところは、まず、図６に示す実施の形態において
は、前記ピストンピン孔８の軸線Ｘ１方向におけるスカ
ート部４の寸法を、ピストンピン孔８の軸線Ｘ１を含む
平面よりもリングランド部３に近い側において遠い側よ
りも大きくすることなく、また、ピストン１のスラスト
側と反スラスト側の寸法を同一とした点である。

【００３０】また、図７に示す実施の形態は、前記スカ
ート部４の外周の一部に形成した凹部１０を、リングラ
ンド部３側に向かってその幅寸法が拡大する形状に形成
した点である。

【００３１】また、図８に示す実施の形態は、前記スカ
ート部４の外周の一部に形成した凹部１０を、ピストン
ピン孔８の軸線Ｘ１を含む平面よりもリングランド部３
に近い側のみならず、リングランド部３から遠い側にま
で延長した点である。

【００３２】尚、各実施の形態において、その他の構成
は前記実施の形態と同一であるから、同一構成部分には
同一符号を付し、その重複する説明を省略する。

【００３３】斯く構成しても、それぞれ前記実施の形態
と同様の作用効果が得られる。加えて、図８に示す実施
の形態においては、シリンダとの接触面積がリングラン
ド部３から遠い側においても減じられるから、更にフリ
クションを低減することができる。

【００３４】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記スカート部４の外周の一部に形成した凹部
１０は、リングランド３側に解放しない形状であっても
よい。

【００３５】

【実施例】前記スカート部４の外周の一部に形成した凹
部１０を、その幅寸法ｗをスカート部４の寸法Ｗ１の約
１／５とし、深さ寸法ｔを約２０μｍとした結果、良好
な結果が得られた。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、焼付きを防止することができると共に、フリク
ションを低減することが可能な内燃機関用ピストンを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す内燃機関用ピストン
の平面図で、スラスト側から見た図面である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】図３のＤ部分を拡大して示す図面である。

【図６】本発明の別の実施の形態を示す、図１と同様な
図面である。

【図７】本発明の別の実施の形態を示す、図１と同様な
図面である。

【図８】本発明の別の実施の形態を示す、図１と同様な
図面である。

【符号の説明】

１ピストン２冠面部３リングランド部４スカート部５ピストンリング溝８ピストンピン孔１０凹部Ｘ１ピストンピン孔の軸線Ｙ１ピストンの軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冠面部側のリングランド部と、このリン
グランド部に続くスカート部を備え、このスカート部に
臨んでピストンピン孔が形成されてなる内燃機関用ピス
トンにおいて、前記ピストンのスカート部のオーバル量
が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングラン
ド部に近い側においてリングランド部から遠い側よりも
小さく形成されると共に、このオーバル量が小さい、ピ
ストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に
近い側のスカート部の外周の一部に、凹部を形成したこ
とを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】前記ピストンピン孔の軸線がピストンの
軸線に対して反スラスト側にオフセットされてなること
を特徴とする、請求項１記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】前記ピストンピン孔の軸線がピストンの
軸線に対して反スラスト側にオフセットされてなり、ピ
ストンのスラスト側において、スカート部のオーバル量
が、ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングラン
ド部に近い側においてリングランド部から遠い側よりも
小さく形成されると共に、このオーバル量が小さい、ピ
ストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部に
近い側のスカート部の外周の一部に、凹部を形成したこ
とを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用ピストン。
【請求項４】前記ピストンピン孔の軸線方向における
スカート部の寸法が、ピストンピン孔の軸線を含む平面
よりもリングランド部に近い側においてリングランド部
から遠い側よりも大きく形成されてなることを特徴とす
る、請求項１乃至請求項３記載の内燃機関用ピストン。
【請求項５】前記ピストンのスラスト側において、ピ
ストンピン孔の軸線方向におけるスカート部の寸法が、
ピストンピン孔の軸線を含む平面よりもリングランド部
に近い側においてリングランド部から遠い側よりも大き
く形成されてなることを特徴とする、請求項２乃至請求
項３記載の内燃機関用ピストン。