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JP2002317691A - 内燃機関のピストン - Google Patents

内燃機関のピストン

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Publication number
JP2002317691A
JP2002317691A JP2001121260A JP2001121260A JP2002317691A JP 2002317691 A JP2002317691 A JP 2002317691A JP 2001121260 A JP2001121260 A JP 2001121260A JP 2001121260 A JP2001121260 A JP 2001121260A JP 2002317691 A JP2002317691 A JP 2002317691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
skirt portion
piston
internal combustion
combustion engine
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001121260A
Other languages
English (en)
Inventor
Juichi Muta
壽一 牟田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisia Jecs Corp filed Critical Unisia Jecs Corp
Priority to JP2001121260A priority Critical patent/JP2002317691A/ja
Publication of JP2002317691A publication Critical patent/JP2002317691A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ内周面とスカート部の摺動抵抗を低
減させた内燃機関のピストンを提供する。 【解決手段】 膨張行程時スラスト側となるスカート部
3a及び反スラスト側となるスカート部3bの何れか一
方のスカート部3a,3bの周長を、他方のスカート部
3a,3bの周長より長く形成した内燃機関のピストン
であって、周長が短いスカート部3a,3bの曲率半径
を、周長が長いスカート部3a,3bの曲率半径より小
さく形成したもので、膨張行程時、周長が短いスカート
部3a,3bがスラスト力で変形しても、剛性の高い両
端側がシリンダ内面に接触することがないため、シリン
ダ内面とスカート部3a,3bの摺動抵抗を低減でき、
これによって内燃機関の効率が向上すると共に、摺動面
の摩耗量が増加することがないため、シリンダやピスト
ンの耐久性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシリンダ内面とスカ
ート部の摺動抵抗を低減させた内燃機関のピストンに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来内燃機関に使用されているピストン
は、シリンダ内に往復摺動自在に収容されていて、膨張
行程で発生するスラスト力をシリンダ内面に摺接するス
カート部で受けるように構成されている。
【0003】また内燃機関の高速化に対応するためピス
トンの軽量化が進んでおり、これに伴いシリンダ内面に
摺接するスカート部のスラスト側の接触面積に対し、反
スラスト側の接触面積を小さくすることにより、ピスト
ン本体の強度を確保しつつピストン本体の軽量化を図っ
た内燃機関のピストンが例えば実開昭64−3054号
公報などで提案されている。
【0004】前記公報の内燃機関のピストンは、スラス
ト側スカート部の両側縁部と反スラスト側スカート部の
両側縁部を連接するエプロン部を、ピストン本体の外方
へ向けて膨らんだ円弧状に形成した構成で、各スカート
部の周方向の曲率半径は同一となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の内燃
機関のピストンのように、スラスト側スカート部と反ス
ラスト側スカート部の周方向の曲率半径を同一にしたも
のでは、膨張行程時各スカート部に受けるスラスト力に
より各スカート部が内周側へ変形しようとした場合、面
積の大きいスカート部は、剛性の低い周方向の中央部が
変形しても、エプロン部が連設された剛性が高い両端側
がシリンダ内面に接触することはないが、面積の小さい
スカート部は、周方向の長さが短いことから、エプロン
部が連設された剛性の高い両端側がシリンダ内周面に接
触してしまい、その結果摺動面の摺動抵抗が増加して内
燃機関の効率が低下したり、摺動面の摩耗量が増加し
て、シリンダやピストンの耐久性が早期に低下するなど
の問題がある。
【0006】本発明は前記従来の問題点を改善するため
になされたもので、シリンダ内面とスカート部の摺動抵
抗を低減させた内燃機関のピストンを提供することを目
的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の内燃機関のピストンは、膨張行程時スラスト側
となるスカート部及び反スラスト側となるスカート部の
何れか一方のスカート部の周長を、他方のスカート部の
周長より長く形成した内燃機関のピストンであって、周
長が短いスカート部の曲率半径を、周長が長いスカート
部の曲率半径より小さく形成したものである。
【0008】前記構成により、膨張行程時、周長が短い
スカート部がスラスト力で変形しても、剛性の高い両端
側がシリンダ内面に接触することがないため、シリンダ
内面とスカート部の摺動抵抗を低減でき、これによって
内燃機関の効率が向上すると共に、摺動面の摩耗量が増
加することがないため、シリンダやピストンの耐久性も
向上する。
【0009】前記目的を達成するため本発明の内燃機関
のピストンは、周長が長いスカート部及び周長が短いス
カート部の少なくとも一方のスカート部の両端側角部
を、滑らかな曲面で形成したものである。
【0010】前記構成により、膨張行程時、各スカート
部の少なくとも一方のスカート部がスラスト力で変形し
て、剛性の高い両端側がシリンダ内面に接触したとして
も、角部によってシリンダ内周面が損傷を受けることが
ない。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳述する。
【0012】図1はピストン本体の正面図、図2は側面
図、図3は図2のX−X線に沿う断面図、図4は底面
図、図5は変形例を示す底面図である。
【0013】ピストン本体1は、冠面1a側に円筒状の
リングランド部2が、そしてその下側に図示しないシリ
ンダの内周面に摺接するスカート部3が形成された構造
で、リングランド部2はスカート部3よりやや小径とな
っている。
【0014】リングランド部2の外周面には、冠面1a
側に例えば2条のピストンリング溝2aが軸線方向に間
隔を存して円周方向に形成され、そしてスカート部3側
に例えば1条のオイルリング溝2bが円周方向に形成さ
れており、各ピストンリング溝2a内にはピストンリン
グが、そしてオイルリング溝2b内にはオイルリング
(ともに図示せず)が嵌装されている。
【0015】スカート部3は、膨張行程時スラスト側と
なるスラスト側スカート部3aと、膨張行程時反スラス
ト側となる反スラスト側スカート部3bより構成されて
いて、スラスト側スカート部3aの面積が大きく、反ス
ラスト側スカート部3bの面積が小さい非対称形となっ
ており、スラスト側スカート部3aと反スラスト側スカ
ート部3bの間は、エプロン部4により連接されている
と共に、エプロン部4の対向位置にはピンボス部5が一
体形成されていて、ピンボス部5のほぼ中心部に、図示
しないピストンピンを嵌挿するピストン孔5aが穿設さ
れている。
【0016】またスラスト側スカート部3aと反スラス
ト側スカート部3bの間を連接するエプロン部4の先端
(下端)縁にはピストン本体1の軽量化を図るため、凹
状部4aが形成されている。
【0017】一方面積の大きいスラスト側スカート部3
aの周方向の長さ(周長)は、面積の小さい反スラスト
側スカート部3bの周長より図4に示すように長くなっ
ていると共に、図示しないシリンダの内周面と摺動する
摺動面の周方向の曲率半径は、周長の長いスラスト側ス
カート部3aの曲率半径R1に対し、周長の短い反スラ
スト側スカート部3bの周方向の曲率半径R2が予め小
さく形成されている。
【0018】次に前記構成された内燃機関のピストンの
作用を説明すると、シリンダ内に収容されたピストン本
体1は、ピストンリング溝2aに嵌挿されたピストンリ
ング及びオイルリング溝2bに嵌挿されたオイルリング
の外周面と、スカート部3の外周面がシリンダ内周面に
摺接しながらシリンダ内を往復動するが、膨張行程時に
スラスト側スカート部3a及び反スラスト側スカート部
3bにはスラスト力が作用する。
【0019】ピストン本体1のスラスト側スカート部3
a及び反スラスト側スカート部3bは、両端側にエプロ
ン部4が連設されていて、周方向の中央部より両端側の
剛性が高いため、膨張行程時作用するスラスト力により
中央部分が内周方向へ変形しようとする。
【0020】しかし面積の大きいスラスト側スカート部
3aは周長が長いことから、中央部が内周側に変形して
も、シリンダ内周面とスラスト側スカート部3aの摺動
面の間には、図4に示すように角度θ付近に隙間Aが確
保されるため、剛性が高い両端側がシリンダ内面に接触
することはがない。
【0021】また面積の小さい反スラスト側スカート部
3bは、スラスト側スカート部3aに比べて周方向の長
さが短いため、中央部が内周側へ変形した場合、剛性の
高い両端側がシリンダ内周面に接触しやすい。
【0022】しかし反スラスト側スカート部3bの周方
向の曲率半径R2は、スラスト側スカート部3aの周方
向の曲率半径R1より予め小さく形成されているため、
中央部が内周側へ変形しても、図4に示すように角度θ
付近に隙間Bが確保されるため、剛性が高い両端側がシ
リンダ内面に接触することはがない。
【0023】これによってシリンダ内周面と反スラスト
側スカート部3bの摺動抵抗を低減することができると
同時に、摺動面の摩耗を低減することができる。
【0024】なお前記実施の形態では、スラスト側スカ
ート部3aの周方向の曲率半径R1に対し、反スラスト
側スカート部3bの周方向の曲率半径R2を小さくした
が、逆にしてもよい。
【0025】すなわち反スラスト側スカート部3bの周
方向の曲率半径R2に対し、スラスト側スカート部3a
の周方向の曲率半径R1を小さくしても、同様な効果が
得られるものである。
【0026】またスラスト側スカート部3a及び反スラ
スト側スカート部3bの両端側角部を面取りして、図5
に示す変形例のように両端側角部を滑らかな曲面3cに
しておくことにより、万一両端側がシリンダ内周面に接
触しても、シリンダの内周面を損傷することがない。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、膨張行程
時スラスト側となるスカート部及び反スラスト側となる
スカート部の何れか一方のスカート部の周長を、他方の
スカート部の周長より長く形成すると共に、周長が短い
スカート部の曲率半径を、周長が長いスカート部の曲率
半径より小さく形成したことから、膨張行程時、周長が
短いスカート部がスラスト力で変形しても、剛性の高い
両端側がシリンダ内周面に接触することがないため、シ
リンダ内面とスカート部の摺動抵抗を低減でき、これに
よって内燃機関の効率が向上すると共に、摺動面の摩耗
量が増加することがないため、シリンダやピストンの耐
久性も向上する。
【0028】また周長が長いスカート部及び周長が短い
スカート部の少なくとも一方の両端側角部を、滑らかな
曲面で形成したことから、膨張行程時、各スカート部の
少なくとも一方の両端側がシリンダ内周面に接触したと
しても、角部によってシリンダ内周面が損傷を受けるこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態になる内燃機間のピストン
を示す正面図である。
【図2】本発明の実施の形態になる内燃機間のピストン
を示すスラスト側の側面図である。
【図3】図2のX−X線に沿う断面図である。
【図4】本発明の実施の形態になる内燃機関のピストン
を示す底面図である。
【図5】本発明の実施の形態になる内燃機関のピストン
の変形例を示す底面図である。
【符号の説明】
1 ピストン本体 2 リングランド部 3 スカート部 3a スラスト側スカート部 3b 反スラスト側スカート部 3c 曲面 R1 スラスト側スカート部の曲率半径 R2 反スラスト側スカート部の曲率半径

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膨張行程時スラスト側となるスカート部
    及び反スラスト側となるスカート部の何れか一方のスカ
    ート部の周長を、他方のスカート部の周長より長く形成
    した内燃機関のピストンであって、周長が短い前記スカ
    ート部の曲率半径を、周長が長い前記スカート部の曲率
    半径より小さく形成したことを特徴とする内燃機関のピ
    ストン。
  2. 【請求項2】 周長が長い前記スカート部及び周長が短
    い前記スカート部の少なくとも一方のスカート部の両端
    側角部を、滑らかな曲面で形成してなる請求項1に記載
    の内燃機関のピストン。
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