JP2024043772A

JP2024043772A - piston

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Publication number: JP2024043772A
Application number: JP2022148947A
Authority: JP
Inventors: 博行阪井; Hiroyuki Sakai; 和男市川; Kazuo Ichikawa; 芳尚乃生; Yoshihisa Noo; 光一中野; Koichi Nakano; 民司坂木; Tamiji Sakaki; 雄一本田; Yuichi Honda; 宏和中橋; Hirokazu Nakabashi; 浩康内田; Hiroyasu Uchida
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-04-02

Abstract

【課題】ピストン内部に充填された粒子の凝集を抑制して振動抑制機能を効果的に発揮することが可能なピストンの提供を目的とする。【解決手段】ピストン１は、ピストン本体２０の空間部３０の内部に充填された粉粒体４０と、空間部３０の内部に配置され、ピストン１の往復移動に伴って粉粒体４０が空間部３０の内部で往復移動する際に粉粒体４０を分散する分散フレーム５０とを備える。分散フレーム５０は、往復動方向に対して交差する方向に延びる少なくとも１つ以上の梁部材５１、５２を備えている。【選択図】図３[Problem] To provide a piston capable of suppressing aggregation of particles filled inside the piston and effectively exerting a vibration suppression function. [Solution] A piston (1) comprises powdered material (40) filled inside a space (30) of a piston body (20), and a dispersion frame (50) disposed inside the space (30) for dispersing the powdered material (40) as it reciprocates inside the space (30) in conjunction with the reciprocating movement of the piston (1). The dispersion frame (50) comprises at least one or more beam members (51, 52) extending in a direction intersecting the reciprocating direction. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、エンジンのシリンダ内で往復移動するピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston that reciprocates within an engine cylinder.

シリンダ内に往復動可能に収容されるピストンを備えたエンジン（レシプロエンジン）では、燃費向上と出力確保の観点から、圧縮比を大きくするとともにピストンの慣性重量を低減することが考えられる。ここで、慣性重量の低減のためには、従来からピストン内部に空間部を設けて軽量化が図られている。ただし、燃焼圧力の最大値を高めると、ピストンに生じる振動からエンジンの振動や騒音がともに大きくなる。そのため、起振源となるピストンは、軽量化とともに振動抑制も要求される。 In an engine (reciprocating engine) equipped with a piston that is reciprocatably housed in a cylinder, it is conceivable to increase the compression ratio and reduce the inertial weight of the piston from the viewpoint of improving fuel efficiency and securing output. Here, in order to reduce the inertial weight, a space has been conventionally provided inside the piston to reduce the weight. However, if the maximum combustion pressure is increased, engine vibration and noise will increase due to vibrations generated in the piston. Therefore, the piston, which is the source of vibration, is required to be lightweight and to suppress vibration.

起振源となるピストンの軽量化および振動抑制の両立を図る従来の構造として、特許文献１に記載されているように、ピストンの空間部に粒子状充填材を移動可能な充填率で充填した構造が提案されている。この構造では、ピストンの往復移動中に、粒子状充填材が空間部内部を移動することによって、ピストンで生じる振動のエネルギーを粒子状充填材同士の摩擦による熱エネルギーに変換し、それにより、ピストンの振動を減衰させることが可能である。 As a conventional structure that aims to reduce the weight of the piston, which is the source of vibration, while suppressing vibration, a structure has been proposed in which particulate filler is filled into the cavity of the piston at a filling rate that allows movement, as described in Patent Document 1. In this structure, the particulate filler moves inside the cavity during the reciprocating movement of the piston, converting the energy of vibration generated by the piston into thermal energy due to friction between the particulate filler, thereby making it possible to dampen the vibration of the piston.

特開２０２０－１８６７２２号公報JP 2020-186722 A

しかしながら、上記のようなピストンの空間部に充填された粒子状充填材を用いてピストンに生じる振動を減衰させる構造では、ピストンの往復移動中に粒子状充填材が凝集してほぼ一体の塊となって空間部内部で往復移動する現象が生じる。このため、粒子状充填材同士の摩擦による振動抑制機能が効果的に発揮できない。 However, in a structure like the one described above that uses particulate filler filled in the cavity of the piston to dampen vibrations that occur in the piston, the particulate filler aggregates during the reciprocating movement of the piston, forming a nearly integral mass that reciprocates within the cavity. As a result, the vibration suppression function due to friction between the particulate filler cannot be effectively achieved.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ピストン内部に充填された粒子の凝集を抑制して振動抑制機能を効果的に発揮することが可能なピストンの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a piston that can suppress agglomeration of particles filled inside the piston and effectively exhibit a vibration suppressing function. do.

前記課題を解決するために本発明のピストンは、エンジンのシリンダ内で所定の往復動方向に往復移動するピストンであって、内部に空間部が形成されたピストン本体と、前記空間部の内部で移動可能な充填率で前記空間部に充填された粉粒体と、前記空間部の内部に配置され、前記ピストンの往復移動に伴って前記粉粒体が前記空間部の内部で往復移動する際に前記粉粒体を分散する分散フレームとを備え、前記分散フレームは、前記往復動方向に対して交差する方向に延びる少なくとも１つ以上の梁部材を備えていることを特徴とする。 To solve the above problem, the piston of the present invention is a piston that reciprocates in a predetermined reciprocating direction within an engine cylinder, and includes a piston body having a space formed therein, powder and granular material filled in the space at a filling rate that allows movement within the space, and a dispersion frame that is disposed within the space and disperses the powder and granular material as it reciprocates within the space in conjunction with the reciprocating movement of the piston, and the dispersion frame is characterized in that it includes at least one beam member that extends in a direction that intersects with the reciprocating direction.

上記のピストンは、ピストン本体の空間部に粉粒体が充填された構成において、粉粒体を分散する分散フレームを備えている。分散フレームは、ピストンの往復動方向に対して交差する方向に延びる少なくとも１つ以上の梁部材を備えている。このため、ピストンの往復移動中では、粉粒体が空間部における往復動方向の端部に一時的に集まっても粉粒体が往復動方向に移動する途中で当該粉粒体が分散フレームの梁部材に衝突することにより粉粒体の分散を促進するとともに粉粒体の移動方向を変えることが可能になる。これにより、粉粒体の凝集を抑制するとともに粉粒体間の摩擦を増幅させるので、ピストンの振動抑制機能を効果的に発揮することが可能である。 The above-mentioned piston has a configuration in which the space of the piston body is filled with powder and granules, and includes a dispersion frame that disperses the powder and granules. The distribution frame includes at least one beam member extending in a direction transverse to the direction of reciprocating movement of the piston. For this reason, during the reciprocating movement of the piston, even if the powder or granules temporarily gather at the end of the space in the reciprocating direction, the granules will be moved to the dispersion frame during the reciprocating direction. By colliding with the beam member, it is possible to promote the dispersion of the granular material and to change the moving direction of the granular material. This suppresses agglomeration of the powder and granules and amplifies the friction between the powder and granules, making it possible to effectively exhibit the vibration suppressing function of the piston.

上記のピストンにおいて、前記梁部材は、平面視で互いに交差して延びるように複数配置されているのが好ましい。 In the piston described above, it is preferable that a plurality of beam members are arranged so as to extend across each other in a plan view.

かかる構成によれば、梁部材は、平面視で互いに交差して延びるように複数配置されているので、梁部材が空間部の広範囲にわたって平面的に張り巡らされる。そのため、粉粒体が往復動方向に移動する途中に複数の梁部材うちのいずれかに確実に衝突して粉粒体を分散させることが可能になり、減衰効果を確実に高めることが可能である。 According to this configuration, the beam members are arranged so that they cross each other in a plan view, so that the beam members are spread out in a planar manner over a wide area of the space. This ensures that the powder collides with one of the beam members as it moves back and forth, dispersing the powder, and reliably enhancing the damping effect.

上記のピストンにおいて、前記ピストン本体は、前記往復動方向から見て前記空間部と重なる位置にエンジンのコネクティングロッドと当該ピストン本体とを結合するピストンピンが挿入されるピンボス部を備え、複数の前記梁部材が交差する交点は、前記往復動方向から見て前記ピンボス部と重なる位置にあるのが好ましい。 In the above piston, the piston body is provided with a pin boss portion into which a piston pin is inserted that connects the engine connecting rod and the piston body at a position overlapping with the space portion as viewed from the reciprocating direction, and it is preferable that the intersection point where the multiple beam members intersect is located at a position overlapping with the pin boss portion as viewed from the reciprocating direction.

往復動方向から見て空間部におけるピンボス部と重なる位置では、往復動方向における空間部の幅が最も広くなるので、粉粒体がたまりやすい。そこで、上記の構成では、梁部材の交点が往復動方向から見てピンボス部と重なる位置にあることにより、空間部における往復動方向から見てピンボス部と重なる位置で集まった粉粒体を往復動方向に移動中に確実に交差する２本の梁部材に衝突させて粉粒体を分散させることが可能である。 Since the width of the space in the reciprocating direction is the widest at a position in the space overlapping the pin boss when viewed from the reciprocating direction, powder particles tend to accumulate. Therefore, in the above configuration, since the intersection of the beam members is located at a position overlapping with the pin boss part when viewed from the reciprocating direction, the powder and granules collected in the space at the position overlapping with the pin boss part when viewed from the reciprocating direction are reciprocated. It is possible to disperse the powder by colliding with two beam members that intersect with each other while moving in the moving direction.

上記のピストンにおいて、交差する前記梁部材のうちの１本の前記梁部材は、前記ピンボス部に沿って延びるのが好ましい。 In the above piston, it is preferable that one of the intersecting beam members extends along the pin boss portion.

交差する梁部材のうちの１本の前記梁部材がピンボス部に沿って延びるので、空間部における往復動方向から見てピンボス部と重なる位置で集まった粉粒体を往復動方向に移動中に確実にピンボス部に沿って延びる梁部材に衝突させて粉粒体を分散させることが可能である。 Since one of the intersecting beam members extends along the pin boss portion, the powder and granules that have gathered at the position overlapping the pin boss portion when viewed from the reciprocating direction in the space are removed while moving in the reciprocating direction. It is possible to reliably disperse the powder by colliding with the beam member extending along the pin boss portion.

上記のピストンにおいて、前記分散フレームは、前記往復動方向に延びる柱部材をさらに備えるのが好ましい。 In the above piston, it is preferable that the distribution frame further includes a column member extending in the reciprocating direction.

ピストン本体の空間部の部位では剛性が弱いが、上記の構成では、往復動方向に延びる柱部材が空間部の内壁を往復動方向で支持することにより、ピストン本体における空間部の部位を補強することが可能である。 The stiffness of the space in the piston body is weak, but with the above configuration, the pillar members extending in the reciprocating direction support the inner wall of the space in the reciprocating direction, making it possible to reinforce the space in the piston body.

上記のピストンにおいて、前記分散フレームは、平面視において互いに直交して延びる２本の前記梁部材と、２本の前記梁部材の交点を通って前記往復動方向に延びる柱部材とによって構成された面心立方構造であるのが好ましい。 In the above-mentioned piston, the dispersion frame is constituted by the two beam members extending orthogonally to each other in a plan view, and the column member extending in the reciprocating direction through the intersection of the two beam members. Preferably, it has a face-centered cubic structure.

かかる構成によれば、３本の棒状体、すなわち、２本の梁部材および１本の柱部材のみで粉粒体の高い分散効果を得ることが可能である。しかも、２本の梁部材および１本の柱部材が１点で交差するので、分散フレームおよびそれによって支持されるピストン本体の強度が高くなる。 According to this configuration, it is possible to obtain a high dispersion effect of the granular material using only three rod-shaped bodies, that is, two beam members and one column member. Moreover, since the two beam members and the one column member intersect at one point, the strength of the dispersion frame and the piston body supported thereby is increased.

上記のピストンにおいて、前記分散フレームは、立方体における中心を通る４本の対角線に沿って延びる４本の前記梁部材によって構成された体心立方構造であるのが好ましい。 In the piston described above, it is preferable that the dispersion frame has a body-centered cubic structure configured by the four beam members extending along four diagonal lines passing through the center of the cube.

かかる構成によれば、４本の梁部材で粉粒体の高い分散効果を得ることが可能である。しかも、４本の梁部材が１点で交差するので、分散フレームおよびそれによって支持されるピストン本体の強度が高くなる。 According to this configuration, it is possible to obtain a high dispersion effect of powder particles using the four beam members. Moreover, since the four beam members intersect at one point, the strength of the dispersion frame and the piston body supported thereby is increased.

上記のピストンにおいて、前記粉粒体の前記充填率は、前記空間部の容積に占める体積割合として、３５～５０％であるのが好ましい。 In the above piston, the filling rate of the powder/granular material is preferably 35 to 50% as a volume ratio of the volume of the space.

上記の範囲であれば、粉粒体が空間部の内部を円滑に往復移動することができ、ピストンの減衰効果が確実に発揮される。 Within the above range, the powder can move back and forth smoothly inside the space, ensuring that the piston's damping effect is achieved.

上記のピストンにおいて、前記分散フレームが前記空間部の内部で占める容積率は、１５％以下であるのが好ましい。 In the piston described above, it is preferable that a volume ratio occupied by the distribution frame inside the space is 15% or less.

上記の範囲であれば、分散フレームの梁部材の本数や太さを減らしながら粉粒体の効果的な分散をしてピストンの減衰効果を十分に発揮することが可能である。 Within the above range, it is possible to effectively disperse the powder and granular material while reducing the number and thickness of the beam members of the dispersion frame, and to fully exhibit the damping effect of the piston.

以上のように、本発明のピストンによれば、ピストン内部に充填された粒子の凝集を抑制して振動抑制機能を効果的に発揮することができる。 As described above, the piston of the present invention can effectively suppress the aggregation of particles filled inside the piston and thereby exert a vibration suppression function.

本発明の一実施形態に係るピストンを備えたエンジンの断面図である。1 is a cross-sectional view of an engine equipped with a piston according to an embodiment of the present invention. 図１のピストンの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the piston of FIG. 1; 図２のピストン本体内部に収容された粉粒体および分散フレームを示すピストンの一部切欠斜視図である。FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the piston showing the powder and granular material housed inside the piston body of FIG. 2 and a dispersion frame. 図２のピストン本体内部に収容された粉粒体および分散フレームを示す一部切り欠いたピストンを後方側から見た図である。3 is a view of the piston from the rear side, with a portion cut away to show the powder and granular material contained inside the piston body and the dispersion frame of FIG. 2. [0023] FIG. 図２のピストン本体内部に収容された粉粒体および分散フレームを示す一部切り欠いたピストンを右側から見た図である。FIG. 3 is a partially cutaway view of the piston shown from the right side, showing the powder and granular material housed inside the piston body of FIG. 2 and the dispersion frame. 図２のピストン本体内部に収容された粉粒体および分散フレームを示す一部切り欠いたピストンを上方から見た図である。FIG. 3 is a partially cutaway view of the piston shown from above, showing the powder and granular material housed inside the piston body of FIG. 2 and the dispersion frame. 図３の一対の空間部および一対の分散フレームの位置関係を模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the positional relationship between a pair of space parts and a pair of distributed frames in FIG. 3; 図３の分散フレームが面心立方構造であることを模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of the dispersion frame of FIG. 3 having a face-centered cubic structure. 本発明のピストンの変形例として体心立方構造の分散フレームを模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of a dispersion frame having a body-centered cubic structure as a modified example of the piston of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係るピストンについて、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a piston according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）エンジンの構成
図１は、本発明の一実施形態に係るピストン１を備えたエンジンＥの断面図である。本図に示されるエンジンＥは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリン直噴エンジンである。このエンジンＥは、シリンダ２を内部に備えるシリンダブロック３と、シリンダ２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、シリンダブロック３の下面に取り付けられ、当該シリンダブロック３と協働してクランク室１７を形成するクランクケース５と、シリンダ２に往復動可能に挿入された上記ピストン１とを有している。 (1) Engine Configuration Fig. 1 is a cross-sectional view of an engine E equipped with a piston 1 according to one embodiment of the present invention. The engine E shown in this figure is a four-stroke gasoline direct injection engine mounted on a vehicle as a power source for running. This engine E has a cylinder block 3 equipped with a cylinder 2 therein, a cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the cylinder 2 from above, a crankcase 5 attached to the lower surface of the cylinder block 3 and forming a crank chamber 17 in cooperation with the cylinder block 3, and the piston 1 inserted in the cylinder 2 so as to be capable of reciprocating motion.

ピストン１の上方には燃焼室７が画成されている。燃焼室７には、ガソリンを含有する燃料が図外のインジェクタからの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室７で空気と混合されつつ図外の点火プラグによる点火により燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン１が上下方向に往復動する。 A combustion chamber 7 is defined above the piston 1 . Fuel containing gasoline is supplied to the combustion chamber 7 by injection from an injector (not shown). The supplied fuel is mixed with air in the combustion chamber 7 and ignited by a spark plug (not shown) to burn it, and the piston 1 reciprocates in the vertical direction under the expansion force of the combustion.

ピストン１の下方には、エンジンＥの出力軸であるクランクシャフト８が設けられている。クランクシャフト８は、コンロッド（コネクティングロッド）９を介してピストン１と連結されている。詳しくは、コンロッド９の上側の端部である小端部９ａがピストンピン６を介してピストン１に結合されるとともに、コンロッド９の下側の端部である大端部９ｂがクランクシャフト８に結合されることにより、ピストン１とクランクシャフト８とがコンロッド９を介して連結されている。ピストン１の往復運動（上下運動）は、コンロッド９により回転運動に変換された上でクランクシャフト８に伝達され、クランクシャフト８を中心軸回りに回転させる。 A crankshaft 8, which is the output shaft of the engine E, is provided below the piston 1. The crankshaft 8 is connected to the piston 1 via a connecting rod 9. Specifically, the small end 9a, which is the upper end of the connecting rod 9, is connected to the piston 1 via the piston pin 6, and the large end 9b, which is the lower end of the connecting rod 9, is connected to the crankshaft 8. By being coupled, the piston 1 and the crankshaft 8 are connected via the connecting rod 9. The reciprocating motion (vertical motion) of the piston 1 is converted into rotational motion by the connecting rod 9 and then transmitted to the crankshaft 8, causing the crankshaft 8 to rotate around the central axis.

シリンダヘッド４には、燃焼室７に空気を導入するための吸気ポート１０と、燃焼室７で生成された排気ガスを導出するための排気ポート１１と、吸気ポート１０の燃焼室７側の開口を開閉する吸気弁１２と、排気ポート１１の燃焼室７側の開口を開閉する排気弁１３とが設けられている。なお、本実施形態のエンジンＥのバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式である。すなわち、シリンダヘッド４には、１つのシリンダ２に対し、図１の紙面に直交する方向に並ぶ２つの吸気ポート１０および２つの排気ポート１１が設けられるとともに、各ポートに対応した２つの吸気弁１２および２つの排気弁１３が設けられている。 The cylinder head 4 includes an intake port 10 for introducing air into the combustion chamber 7, an exhaust port 11 for extracting exhaust gas generated in the combustion chamber 7, and an opening of the intake port 10 on the combustion chamber 7 side. An intake valve 12 that opens and closes the intake valve 12 and an exhaust valve 13 that opens and closes the opening of the exhaust port 11 on the combustion chamber 7 side are provided. Note that the valve type of the engine E of this embodiment is a four-valve type with two intake valves and two exhaust valves. That is, the cylinder head 4 is provided with two intake ports 10 and two exhaust ports 11 arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 for one cylinder 2, and two intake valves corresponding to each port. 12 and two exhaust valves 13 are provided.

吸気弁１２および排気弁１３は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉駆動される。 The intake valve 12 and the exhaust valve 13 are driven to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 8 by a valve mechanism that includes a pair of camshafts and the like disposed in the cylinder head 4 .

シリンダブロック３の内部には、潤滑用のオイル（エンジンオイル）が流通するオイルギャラリ１４が設けられている。シリンダブロック３の内壁にはオイルジェット１５が取り付けられている。オイルジェット１５は、その先端のノズル１５ａがピストン１の下方に位置するように配設されている。オイルジェット１５は、図外のオイルポンプからオイルギャラリ１４に送出されたオイルをノズル１５ａを通じてピストン１の下側から噴射する。 An oil gallery 14 through which lubricating oil (engine oil) flows is provided inside the cylinder block 3. An oil jet 15 is attached to the inner wall of the cylinder block 3. The oil jet 15 is arranged such that a nozzle 15a at the tip thereof is located below the piston 1. The oil jet 15 injects oil sent to the oil gallery 14 from an oil pump (not shown) from below the piston 1 through a nozzle 15a.

（２）ピストンの構造
図２～図７は、ピストン１の具体的構造を示す図であり、図２は斜視図、図３～図６はピストン１の一部切り欠いてピストン１内部の空間部３０に収容された粉粒体４０および分散フレーム５０を示す図、図７は一対の空間部および一対の分散フレームの位置関係を模式的に示す図である。 (2) Structure of the Piston FIGS. 2 to 7 are diagrams showing the specific structure of piston 1, with FIG. 2 being a perspective view, FIGS. 3 to 6 being diagrams showing a part of piston 1 cut away to show powder 40 and a dispersion frame 50 contained in space 30 inside piston 1, and FIG. 7 being a schematic diagram showing the positional relationship between a pair of spaces and a pair of dispersion frames.

なお、ピストン１に関する以下の説明において、「上下方向」はシリンダ２の中心軸の方向（シリンダ軸方向）およびピストン１の往復動方向と同義であり、燃焼室７側が「上」、その反対側（クランク室１７側）が「下」である。また、「前後方向」とはクランクシャフト８の軸方向と平行な方向のことであり、その一方側を「前」、他方側を「後」とする。さらに、「左右方向」とは「上下方向」および「前後方向」の双方に直交する方向のことであり、その一方側を「左」、他方側を「右」とする。この場合、左側は排気側から吸気側を向く側であるから、左側は吸気側と同義である。また、右側は吸気側から排気側を向く側であるから、右側は排気側と同義である。図中において、「左」「右」の表記に括弧付きで「ＩＮ」「ＥＸ」を併記しているのはこのためである。 In the following description of the piston 1, the "up-down direction" is synonymous with the direction of the central axis of the cylinder 2 (cylinder axial direction) and the reciprocating direction of the piston 1, with the combustion chamber 7 side being "up" and the opposite side (crank chamber 17 side) being "down". The "front-rear direction" is a direction parallel to the axial direction of the crankshaft 8, with one side being "front" and the other side being "rear". The "left-right direction" is a direction perpendicular to both the "up-down direction" and the "front-rear direction", with one side being "left" and the other side being "right". In this case, the left side is the side facing the intake side from the exhaust side, so the left side is synonymous with the intake side. Also, the right side is the side facing the exhaust side from the intake side, so the right side is synonymous with the exhaust side. This is why "IN" and "EX" are written in parentheses next to the notations "left" and "right" in the figures.

ピストン１は、エンジンＥのシリンダ２内で所定の往復動方向（上下方向）に往復移動する部材である。 The piston 1 is a member that reciprocates within the cylinder 2 of the engine E in a predetermined reciprocating direction (vertical direction).

ピストン１は、ピストン本体２０と、粉粒体４０（図３～図６参照）と、分散フレーム５０（図３～図７参照）とを備える。 The piston 1 includes a piston body 20, a granular material 40 (see FIGS. 3 to 6), and a dispersion frame 50 (see FIGS. 3 to 7).

ピストン本体２０は、図２～図５に示されるように、ピストンヘッド２１と、ピストンヘッド２１の外周から下方に延びる一対のスカート部２６とを有している。 The piston body 20 has a piston head 21 and a pair of skirt portions 26 extending downward from the outer periphery of the piston head 21, as shown in FIGS. 2 to 5.

ピストンヘッド２１は、比較的扁平な円柱状の部材であり、燃焼室７の底面を形成する冠面２２と、シリンダ２の側周面と摺接する外周面２４とを備える。冠面２２は、ペントルーフ型の燃焼室７の天井面と対向する面であり、その外縁部分を除く主要領域が、当該天井面に対応するように山型に突出するように形成されている。冠面２２には、下方に窪むキャビティ２３が形成されている。キャビティ２３は、燃焼室７の天井面に配置された図外のインジェクタからの燃料噴射を受けるための凹部であり、本実施形態では平面視で略楕円形に形成されている。詳しくは、キャビティ２３は、前後方向に長尺な略楕円形の上縁２３ａと、略円形の底面２３ｃと、当該底面２３ｃの周縁と上縁２３ａとを接続する湾曲した周面２３ｂとを有している。キャビティ２３は、底面２３ｃから上方に離れるほど（上縁２３ａに近づくほど）面積が拡大するように形成されている。 The piston head 21 is a relatively flat cylindrical member, and has a crown surface 22 that forms the bottom surface of the combustion chamber 7, and an outer peripheral surface 24 that slides against the side peripheral surface of the cylinder 2. The crown surface 22 faces the ceiling surface of the pent roof type combustion chamber 7, and its main area, excluding its outer edge portion, is formed to protrude in a mountain shape to correspond to the ceiling surface. The crown surface 22 has a cavity 23 that is recessed downward. The cavity 23 is a recess for receiving fuel injection from an injector (not shown) arranged on the ceiling surface of the combustion chamber 7, and in this embodiment, it is formed in a substantially elliptical shape in a plan view. In detail, the cavity 23 has a substantially elliptical upper edge 23a that is long in the front-rear direction, a substantially circular bottom surface 23c, and a curved peripheral surface 23b that connects the periphery of the bottom surface 23c and the upper edge 23a. The cavity 23 is formed so that the area increases the further it is from the bottom surface 23c (the closer it is to the upper edge 23a).

ピストンヘッド２１の外周面２４には、ピストンリング（図示省略）が嵌め込まれる複数の（ここでは３つの）リング溝２５が形成されている。ピストンリングは、燃焼室７からクランク室１７への燃焼ガスの漏出を防ぐ機能、および、シリンダ２の側周面に付着した余分なオイルを掻き落とす機能を有している。 The outer peripheral surface 24 of the piston head 21 is formed with multiple (three in this case) ring grooves 25 into which piston rings (not shown) are fitted. The piston rings have the function of preventing leakage of combustion gas from the combustion chamber 7 to the crank chamber 17, and the function of scraping off excess oil adhering to the side peripheral surface of the cylinder 2.

一対のスカート部２６は、その一方が左側（吸気側）に、他方が右側（排気側）に位置するように配置されている。各スカート部２６がシリンダ２の側周面に摺接することにより、ピストン１が往復動する際の首振り振動が抑制される。 The pair of skirt portions 26 are arranged such that one of them is located on the left side (intake side) and the other is located on the right side (exhaust side). Since each skirt portion 26 comes into sliding contact with the side circumferential surface of the cylinder 2, oscillation vibration when the piston 1 reciprocates is suppressed.

ピストンヘッド２１の下側であって両スカート部２６の間の部位には、前後一対の縦壁２７が設けられている。前側の縦壁２７は、両スカート部２６の前端どうしをつなぐように左右方向に延びる壁部であり、後側の縦壁２７は、両スカート部２６の後端どうしをつなぐように左右方向に延びる壁部である。 A pair of front and rear vertical walls 27 are provided below the piston head 21 in a region between the two skirt portions 26. The front vertical wall 27 is a wall portion that extends in the left-right direction so as to connect the front ends of the two skirt portions 26, and the rear vertical wall 27 is a wall portion that extends in the left-right direction so as to connect the rear ends of the two skirt portions 26.

一対の縦壁２７は、その左右方向の中間部にピンボス部２８を有している。各ピンボス部２８は、前後方向に貫通するピン孔２８ａを規定する環状の壁部である。ピン孔２８ａには、ピストン本体２０とコンロッド９とを結合するために前後方向に延びるピストンピン６（図１）が固定的に挿入される。すなわち、ピストンピン６は、その前端部および後端部がそれぞれ各ピンボス部２８のピン孔２８ａに嵌入されることにより、一対の縦壁２７に跨るような状態でピストン本体２０に固定される。さらに、両ピンボス部２８の間に位置するピストンピン６の中間部には、コンロッド９の小端部９ａ（上端部）が外挿される。すなわち、ピストン本体２０は、ピストンピン６を介してコンロッド９の小端部９ａに結合される。コンロッド９の小端部９ａは、一対のピンボス部２８の前後方向の中間部に位置する上方に凹む収容凹部２９（図５参照）に収容される。 The pair of vertical walls 27 have a pin boss portion 28 in the middle portion in the left-right direction. Each pin boss portion 28 is an annular wall portion defining a pin hole 28a penetrating in the front-rear direction. A piston pin 6 (FIG. 1) extending in the front-rear direction is fixedly inserted into the pin hole 28a in order to connect the piston main body 20 and the connecting rod 9. That is, the piston pin 6 is fixed to the piston body 20 in such a manner that it straddles the pair of vertical walls 27 by fitting its front end and rear end into the pin holes 28a of each pin boss portion 28, respectively. Further, the small end 9a (upper end) of the connecting rod 9 is inserted into the intermediate portion of the piston pin 6 located between both pin boss portions 28. That is, the piston body 20 is coupled to the small end 9a of the connecting rod 9 via the piston pin 6. The small end portion 9a of the connecting rod 9 is accommodated in an upwardly recessed accommodation recess 29 (see FIG. 5) located at an intermediate portion in the front-rear direction of the pair of pin boss portions 28.

ピストンヘッド２１の内部、具体的には、一対のピンボス部２８のそれぞれ上の部分に一対の空間部３０が形成されている。一対の空間部３０は、収容凹部２９を間に挟みながら前後方に並んで配置されている。 A pair of spaces 30 are formed inside the piston head 21 , specifically, above each of the pair of pin bosses 28 . The pair of spaces 30 are arranged in front and rear rows with the accommodation recess 29 in between.

それぞれの空間部３０は、図３および図４に示されるように、その前後方向に沿った断面（左右方向と直交する切断面により切断した断面）が中央側ほど拡大するように形成されている。詳しくは、各空間部３０は、前後方向視で下側に凸となるように突出した底面を有しており、その突出量がピストン本体２０の左右方向の中央位置において最も大きくなるように形成されている。言い換えると、各空間部３０は、その断面積（すなわち、図５に示される左右方向に直交する断面についての断面積）が図３および図４のピン孔２８ａの中心Ｏに近づくほど拡大するように形成されている。このため、各空間部３０の断面積は、ピン孔２８ａの中心Ｏに対応する位置（左右方向の中央）において最も大きくなる。また、各空間部３０は、その前後方向の幅が下側ほど縮小するように形成されている。また、図５に示されるように、各空間部３０の前後方向の幅は、上下方向において、３本のリング溝２５のうち一番上のリング溝２５の高さ位置で最も大きくなるように設定される。そして、各空間部３０のその高さ位置で後述の第１梁部材５１およびそれに直交する第２梁部材５２が配置されている。 As shown in Figs. 3 and 4, each space 30 is formed so that its cross section along the front-rear direction (cross section cut by a cut surface perpendicular to the left-right direction) expands toward the center. In detail, each space 30 has a bottom surface that protrudes downward when viewed in the front-rear direction, and is formed so that the protrusion amount is largest at the center position in the left-right direction of the piston body 20. In other words, each space 30 is formed so that its cross-sectional area (i.e., the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the left-right direction shown in Fig. 5) expands as it approaches the center O of the pin hole 28a in Figs. 3 and 4. Therefore, the cross-sectional area of each space 30 is largest at the position corresponding to the center O of the pin hole 28a (center in the left-right direction). In addition, each space 30 is formed so that its width in the front-rear direction decreases toward the bottom. In addition, as shown in Fig. 5, the width in the front-rear direction of each space 30 is set to be largest at the height position of the topmost ring groove 25 of the three ring grooves 25 in the vertical direction. A first beam member 51 and a second beam member 52 perpendicular to the first beam member 51, which will be described later, are arranged at that height position in each space 30.

本実施形態では、一対の空間部３０は、図７に示されるように、ピストン本体２０の外周方向に沿って前後方向に延びる一対の細い流路３１を通して連通している。したがって、ピストン本体２０の内部には、一対の空間部３０および一対の流路３１によって１つの大きな空間部が形成されている。 In this embodiment, the pair of spaces 30 communicate through a pair of narrow channels 31 that extend in the front-rear direction along the outer circumferential direction of the piston body 20, as shown in FIG. Therefore, inside the piston body 20, one large space is formed by the pair of spaces 30 and the pair of flow paths 31.

それぞれの空間部３０には、図３～６に示されるように、粉粒体４０および分散フレーム５０が配置されている。 In each space 30, a powder 40 and a dispersion frame 50 are arranged, as shown in FIGS. 3 to 6.

粉粒体４０は、多数の微細な粒子の集合体である。粉粒体４０は、空間部３０の内部で移動可能な充填率（すなわち、空間部３０を粉粒体４０によって完全に塞がない程度の充填率）で空間部３０に充填されている。 The powder 40 is an aggregate of many fine particles. The powder 40 is filled into the space 30 at a filling rate that allows the powder 40 to move inside the space 30 (i.e., a filling rate that does not completely block the space 30 with the powder 40).

粉粒体４０の充填率は、例えば、空間部３０の容積に占める体積割合として、３５～５０％であれば粉粒体４０は往復移動中に分散フレーム５０の２本の梁部材５１、５２に衝突して円滑に分散することが可能である。 If the filling rate of the powder 40 is, for example, 35 to 50% as a volume ratio to the capacity of the space 30, the powder 40 can collide with the two beam members 51, 52 of the dispersion frame 50 during reciprocating movement and be dispersed smoothly.

粉粒体４０としては、ピストン鋳造時およびエンジン使用時の熱に耐えられる程度の耐熱性を有するセラミックなどの無機材料または金属材料からなる粉体または粒体が選定される。粉粒体４０の粒子の大きさおよび形状は、ピストン１の往復移動に伴って粉粒体４０が空間部３０の内部で移動可能な条件を満たすように適宜選定される。 As the powder or granule 40, a powder or granule made of an inorganic material such as ceramic or a metal material that has heat resistance sufficient to withstand heat during piston casting and engine use is selected. The particle size and shape of the granular material 40 are appropriately selected so that the granular material 40 can move within the space 30 as the piston 1 reciprocates.

図３～７に示されるように、分散フレーム５０は、各空間部３０の内部に配置され、ピストン１の往復移動に伴って粉粒体４０が空間部３０の内部で往復移動する際に粉粒体４０を分散するように構成されている。 As shown in FIGS. 3 to 7, the dispersion frame 50 is disposed inside each space 30, and when the powder 40 reciprocates inside the space 30 as the piston 1 reciprocates, the dispersion frame 50 is disposed inside each space 30. It is configured to disperse the particles 40.

具体的には、分散フレーム５０は、往復動方向（上下方向）に対して交差する方向（図３～８に示される前後方向および左右方向）に延びる少なくとも１つ以上の梁部材として、第１梁部材５１および第２梁部材５２を備えている。さらに詳述すれば、本実施形態の分散フレーム５０は、前後方向に延びる第１梁部材５１と、左右方向に延びる第２梁部材５２と、往復動方向（上下方向）に延びる柱部材５３とを備える。第１梁部材５１は、前後方向に延びる円柱状の部材であり、その両端は空間部３０の前後方向に対向する一対の側壁に支持されている。第２梁部材５２は、左右方向に延びる円柱状の部材であり、その両端は空間部３０の左右方向に対向する一対の側壁に支持されている。柱部材５３は、上下方向に延びる円柱状の部材であり、その両端は空間部３０の上下方向に対向する天壁おおよび底壁に支持されている。 Specifically, the distributed frame 50 includes at least one or more beam members extending in a direction (front-rear and left-right directions shown in Figs. 3 to 8) intersecting the reciprocating direction (up-down direction), namely, a first beam member 51 and a second beam member 52. More specifically, the distributed frame 50 of this embodiment includes a first beam member 51 extending in the front-rear direction, a second beam member 52 extending in the left-right direction, and a column member 53 extending in the reciprocating direction (up-down direction). The first beam member 51 is a cylindrical member extending in the front-rear direction, both ends of which are supported by a pair of side walls of the space 30 that face each other in the front-rear direction. The second beam member 52 is a cylindrical member extending in the left-right direction, both ends of which are supported by a pair of side walls of the space 30 that face each other in the left-right direction. The column member 53 is a cylindrical member extending in the up-down direction, both ends of which are supported by a top wall and a bottom wall of the space 30 that face each other in the up-down direction.

本実施形態では、複数の梁部材として、第１梁部材５１および第２梁部材５２が平面視で互いに交差（直交）して延びるように配置されている。なお、第１梁部材５１および第２梁部材５２は交差していればよく、直交していなくてもよい。 In this embodiment, the first beam member 51 and the second beam member 52 are arranged as multiple beam members so that they extend crossing (orthogonal) to each other in a plan view. Note that the first beam member 51 and the second beam member 52 only need to cross each other, and do not have to be orthogonal.

第１梁部材５１および第２梁部材５２が交差する交点５４は、往復動方向（上下方向）から見てピンボス部２８と重なる位置、すなわち、ピンボス部２８の上にある。具体的には、交点５４は、ピンボス部２８のピン孔２８ａの中心Ｏの上にある。 The intersection 54 where the first beam member 51 and the second beam member 52 intersect is located at a position overlapping the pin boss portion 28 when viewed from the reciprocating direction (vertical direction), i.e., above the pin boss portion 28. Specifically, the intersection 54 is located above the center O of the pin hole 28a of the pin boss portion 28.

交差する梁部材５１、５２のうちの１本の梁部材である第１梁部材５１は、各ピンボス部２８に沿って延びる。具体的には、第１梁部材５１は、図３および図５に示されるように、ピンボス部２８のピン孔２８ａの中心Ｏを通る中心線Ｃ（前後方向に延びる線）に沿って延びる。 The first beam member 51, which is one of the intersecting beam members 51 and 52, extends along each pin boss portion 28. Specifically, the first beam member 51 extends along a center line C (a line extending in the front-rear direction) passing through the center O of the pin hole 28a of the pin boss portion 28, as shown in FIGS. 3 and 5.

柱部材５３は、第１梁部材５１および第２梁部材５２が交差する交点５４を通って上下方向に延びる。 The column member 53 extends in the vertical direction through an intersection 54 where the first beam member 51 and the second beam member 52 intersect.

以上のように、本実施形態の分散フレーム５０は、図８に示されるように、平面視において互いに直交して延びる第２本の梁部材５１、５２、すなわち、前後方向に延びる第１梁部材５１および左右方向に延びる第２梁部材５２と、第１梁部材５１および第２梁部材５２の交点５４を通って上下方向に延びる柱部材５３とによって構成された面心立方構造である。 As described above, the distributed frame 50 of this embodiment has a face-centered cubic structure as shown in FIG. 8, which is composed of second beam members 51, 52 that extend perpendicular to each other in a plan view, i.e., a first beam member 51 that extends in the front-rear direction and a second beam member 52 that extends in the left-right direction, and a column member 53 that extends in the up-down direction through the intersection 54 of the first beam member 51 and the second beam member 52.

この面心立方構造では、立方体を構成する６つの平面Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２の互いに対向する平面の中心同士を結ぶように、第１梁部材５１、第２梁部材５２、および柱部材５３が延びている。すなわち、第１梁部材５１は、前後方向に延びて前後方向に向かい合う２つの平面Ｓ１１およびＳ１２の中心同士を結ぶ。第２梁部材５２は、左右方向に延びて左右方向に向かい合う２つの平面Ｓ２１およびＳ２２の中心同士を結ぶ。柱部材５３は、上下方向に延びて上下方向に向かい合う２つの平面Ｓ３１およびＳ３２の中心同士を結ぶ。 In this face-centered cubic structure, the first beam member 51, the second beam member 52, and the pillar member 53 extend to connect the centers of the six opposing planes S11, S12, S21, S22, S31, and S32 that make up the cube. That is, the first beam member 51 extends in the front-rear direction and connects the centers of the two planes S11 and S12 that face each other in the front-rear direction. The second beam member 52 extends in the left-right direction and connects the centers of the two planes S21 and S22 that face each other in the left-right direction. The pillar member 53 extends in the up-down direction and connects the centers of the two planes S31 and S32 that face each other in the up-down direction.

本実施形態では、分散フレーム５０を構成する第１梁部材５１、第２梁部材５２、および柱部材５３は、円柱状であるので、粉粒体４０との衝突時に粉粒体４０を分散させる効果が高く、かつ、梁部材の劣化や損耗が少ない。なお、本発明はこれらの梁部材５１、５２および柱部材５３の断面形状についてとくに限定するものではなく、粉粒体４０を分散させることが可能であればいかなる断面形状（例えば多角形の断面形状）でもよい。 In this embodiment, the first beam member 51, the second beam member 52, and the pillar member 53 that constitute the dispersion frame 50 are cylindrical, so that they are highly effective in dispersing the powder 40 when colliding with the powder 40, and the beam members are less susceptible to deterioration or wear. Note that the present invention does not particularly limit the cross-sectional shapes of these beam members 51, 52, and the pillar members 53, and any cross-sectional shape (e.g., a polygonal cross-sectional shape) may be used as long as it is possible to disperse the powder 40.

分散フレーム５０が空間部３０の内部で占める容積率は、１５％以下（好ましくは６～６．８％）であれば、上記の梁部材５１、５２および柱部材５３の本数および太さを減らしても粉粒体４０の効果的な分散によりピストンの減衰効果を十分に発揮することが可能である。 If the volume ratio that the distributed frame 50 occupies inside the space 30 is 15% or less (preferably 6 to 6.8%), the number and thickness of the beam members 51, 52 and column members 53 can be reduced. However, the effective dispersion of the granular material 40 makes it possible to sufficiently exhibit the damping effect of the piston.

分散フレーム５０を構成する第１梁部材５１、第２梁部材５２、および柱部材５３は、ピストン本体２０とともに鋳造される。 The first beam member 51, the second beam member 52, and the pillar member 53 that make up the distribution frame 50 are cast together with the piston body 20.

鋳造方法としては、例えば、図７に示される一対の空間部３０および一対の流路３１に対応する中子であって、分散フレーム５０の第１梁部材５１、第２梁部材５２、および柱部材５３に対応する部位に貫通孔が形成された中子を準備する。この中子をピストン本体鋳造用の鋳造型の内部にセットして、鋳造型の内部に溶融したアルミニウム合金（溶湯）を流し込むことにより、ピストン本体２０およびその内部の分散フレーム５０を一体成形することが可能である。 As a casting method, for example, a core corresponding to a pair of spaces 30 and a pair of channels 31 shown in FIG. A core having a through hole formed in a portion corresponding to the member 53 is prepared. This core is set inside a casting mold for casting the piston body, and molten aluminum alloy (molten metal) is poured into the casting mold to integrally mold the piston body 20 and the dispersion frame 50 therein. is possible.

なお、粉粒体４０をピストン本体２０の空間部３０内部に充填させる方法としては、例えば、あらかじめ中子のベース材料（水や塩など）に混ぜておき、鋳造後にベース材料をピストン本体２０の外部に排出する方法が採用される、なお、ピストン本体２０の鋳造後に空間部３０内に粉粒体４０を充填してもよい。 Note that, as a method of filling the inside of the space 30 of the piston body 20 with the granular material 40, for example, it is mixed in advance with the core base material (water, salt, etc.), and the base material is poured into the piston body 20 after casting. A method of discharging the piston body 20 to the outside is adopted. Note that the space 30 may be filled with the granular material 40 after the piston body 20 is cast.

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態のピストン１は、ピストン本体２０の空間部３０に粒子状の粉粒体４０が充填された構成において、粉粒体４０を分散する分散フレーム５０を備えている。分散フレーム５０は、ピストン１の往復動方向に対して交差する方向に延びる少なくとも１つ以上の梁部材（第１梁部材５１および第２梁部材５２）を備えている。このため、ピストン１の往復移動中では、粉粒体４０が空間部３０における往復動方向（上下方向）の端部、すなわち、空間部３０の下部または上部に一時的に集まっても粉粒体４０が上下方向に移動する途中で当該粉粒体４０が分散フレーム５０の梁部材に衝突することにより粉粒体４０の分散を促進するとともに粉粒体４０の移動方向を変えることが可能になる。これにより、粉粒体４０の凝集を抑制するとともに粉粒体４０間の摩擦を増幅させるので、ピストン１の振動抑制機能を効果的に発揮することが可能である。 (Features of this embodiment)
(1)
The piston 1 of this embodiment is configured such that the space 30 of the piston body 20 is filled with granular powder 40, and is provided with a dispersion frame 50 for dispersing the powder 40. The dispersion frame 50 is provided with at least one beam member (first beam member 51 and second beam member 52) extending in a direction intersecting the reciprocating direction of the piston 1. Therefore, even if the powder 40 temporarily gathers at the end of the space 30 in the reciprocating direction (vertical direction), i.e., at the lower or upper part of the space 30, during the reciprocating movement of the piston 1, the powder 40 collides with the beam member of the dispersion frame 50 while moving in the vertical direction, thereby promoting dispersion of the powder 40 and changing the moving direction of the powder 40. This suppresses aggregation of the powder 40 and amplifies friction between the powder 40, so that the vibration suppression function of the piston 1 can be effectively exhibited.

また、第１梁部材５１および第２梁部材５２がピストン本体２０の空間部３０の内壁を支持することにより、ピストン本体２０の強度を上げることが可能になる。すなわち、第１梁部材５１および第２梁部材５２を含む分散フレーム５０をピストン本体２０の補強のための補強部材として活用することが可能である。 Furthermore, since the first beam member 51 and the second beam member 52 support the inner wall of the space 30 of the piston body 20, it becomes possible to increase the strength of the piston body 20. That is, it is possible to utilize the distribution frame 50 including the first beam member 51 and the second beam member 52 as a reinforcing member for reinforcing the piston body 20.

（２）
本実施形態のピストン１では、図６に示されるように、第１梁部材５１および第２梁部材５２は、平面視で互いに交差して延びるように配置されているので、第１梁部材５１および第２梁部材５２が空間部３０の広範囲にわたって平面的に張り巡らされる。そのため、粉粒体４０が往復動方向（上下方向）に移動する途中に第１梁部材５１および第２梁部材５２のうちのいずれかに確実に衝突して粉粒体４０を分散させることが可能になり、減衰効果を確実に高めることが可能である。 (2)
In the piston 1 of this embodiment, as shown in FIG. 6, the first beam member 51 and the second beam member 52 are arranged so as to extend across each other in a plan view. The second beam member 52 is stretched over a wide area of the space 30 in a planar manner. Therefore, while the granular material 40 is moving in the reciprocating direction (vertical direction), it is possible to reliably collide with either the first beam member 51 or the second beam member 52 and disperse the granular material 40. This makes it possible to reliably enhance the damping effect.

とくに図６に示されるように平面視で広い空間部３０であっても、上記のように第１梁部材５１および第２梁部材５２が広範囲にわたって平面的に張り巡らされているので、粉粒体４０が確実に第１梁部材５１および第２梁部材５２に衝突して粉粒体４０を分散させることが可能になる。 In particular, even if the space 30 is wide in plan view as shown in FIG. 6, since the first beam member 51 and the second beam member 52 are stretched over a wide area in a planar manner as described above, powder particles may The body 40 reliably collides with the first beam member 51 and the second beam member 52, thereby making it possible to disperse the powder material 40.

（３）
本実施形態のピストン１では、図６に示されるように、ピストン本体２０は、往復動方向（上下方向）から見て空間部３０と重なる位置（すなわち、空間部３０よりも下方の位置）にエンジンＥのコンロッド９と当該ピストン本体２０とを結合するピストンピン６が挿入されるピンボス部２８を備える。 (3)
In the piston 1 of this embodiment, as shown in FIG. 6, the piston main body 20 is located at a position overlapping the space 30 (i.e., at a position below the space 30) when viewed from the reciprocating direction (vertical direction). A pin boss portion 28 is provided into which the piston pin 6 that connects the connecting rod 9 of the engine E and the piston body 20 is inserted.

第１梁部材５１および第２梁部材５２が交差する交点５４は、上下方向から見てピンボス部２８と重なる位置、すなわち、ピンボス部２８の上にある。 An intersection 54 where the first beam member 51 and the second beam member 52 intersect is located at a position overlapping the pin boss portion 28 when viewed from the vertical direction, that is, on the pin boss portion 28 .

空間部３０におけるピンボス部２８の上の位置では、空間部３０の上下方向の幅が最も広くなり、それにより空間部３０の底面が最も低くなるので、粉粒体４０がたまりやすい。そこで、上記の構成では、梁部材の交点５４がピンボス部２８の上にあることにより、空間部３０の底面における上下方向から見てピンボス部２８と重なる位置で集まった粉粒体４０を往復動方向に移動中に確実に交差する第１梁部材５１および第２梁部材５２に衝突させて粉粒体４０を分散させることが可能である。 At the position above the pin boss portion 28 in the space portion 30, the width of the space portion 30 in the vertical direction is the widest, and therefore the bottom surface of the space portion 30 is the lowest, so that the powder 40 tends to accumulate. Therefore, in the above configuration, the intersection 54 of the beam members is above the pin boss portion 28, so that the powder 40 that has gathered at the position that overlaps with the pin boss portion 28 when viewed from the vertical direction at the bottom surface of the space portion 30 can be collided with the first beam member 51 and the second beam member 52 that reliably intersect while moving in the reciprocating direction, thereby dispersing the powder 40.

（４）
本実施形態のピストン１では、図５および図６に示されるように、交差する第１梁部材５１および第２梁部材５２のうちの第１梁部材５１は、ピンボス部２８に沿って延びるので、空間部３０の底面における往復動方向（上下方向）から見てピンボス部２８と重なる位置で集まった粉粒体４０を上下方向に移動中に確実にピンボス部２８に沿って延びる第１梁部材５１に衝突させて粉粒体４０を分散させることが可能である。 (4)
In the piston 1 of this embodiment, as shown in Figures 5 and 6, the first beam member 51 of the intersecting first and second beam members 51 and 52 extends along the pin boss portion 28, so that the powder 40 that has gathered at a position that overlaps with the pin boss portion 28 when viewed from the reciprocating direction (vertical direction) on the bottom surface of the space portion 30 can be collided with the first beam member 51 extending along the pin boss portion 28 while moving in the vertical direction, thereby dispersing the powder 40.

（５）
本実施形態のピストン１では、分散フレーム５０は、図３～７に示されるように、上下方向に延びる柱部材５３をさらに備える。ピストン本体２０の空間部３０の部位では剛性が弱いが、上下方向に延びる柱部材５３が空間部３０の内壁を上下方向で支持することにより、ピストン本体２０における空間部３０の部位を補強することが可能である。 (5)
In the piston 1 of this embodiment, the dispersion frame 50 further includes a column member 53 extending in the vertical direction, as shown in FIGS. 3 to 7. Although the part of the space 30 of the piston body 20 has low rigidity, the column member 53 extending in the vertical direction supports the inner wall of the space 30 in the vertical direction, thereby reinforcing the part of the space 30 of the piston body 20. is possible.

また、本実施形態では、柱部材５３は、ピンボス部２８の上にあるので、ピストン本体２０におけるピンボス部２８上の位置の部位を効果的に補強することが可能である。さらに詳細にいえば、空間部３０におけるピンボス部２８の上の位置では、空間部３０の底面が最も低くなり、空間部３０の上下方向の寸法が大きくなっているので、ピストン本体２０におけるピンボス部２８上の位置における剛性が他の部分よりも相対的に弱い。そこで、上記のように、柱部材５３をピンボス部２８上に配置することにより、ピストン本体２０の効果的な補強が可能になる。 Furthermore, in this embodiment, since the column member 53 is located on the pin boss portion 28, it is possible to effectively reinforce the portion of the piston body 20 located above the pin boss portion 28. More specifically, at the position above the pin boss part 28 in the space part 30, the bottom surface of the space part 30 is the lowest and the vertical dimension of the space part 30 is large, so that the pin boss part in the piston body 20 The rigidity at the position above 28 is relatively weaker than at other parts. Therefore, by arranging the column member 53 on the pin boss portion 28 as described above, the piston body 20 can be effectively reinforced.

（６）
本実施形態のピストン１では、分散フレーム５０は、図７に示されるように、平面視において互いに直交して延びる第１梁部材５１および第２梁部材５２と、第１梁部材５１および第２梁部材５２の交点５４を通って上下方向に延びる柱部材５３とによって構成された面心立方構造である。 (6)
In the piston 1 of this embodiment, as shown in FIG. It has a face-centered cubic structure composed of pillar members 53 extending vertically through intersections 54 of beam members 52.

かかる構成によれば、３本の棒状体、すなわち、２本の梁部材（すなわち第１梁部材５１および第２梁部材５２）および１本の柱部材５３のみで粉粒体４０の高い分散効果を得ることが可能である。しかも、第１梁部材５１、第２梁部材５２および柱部材５３が１点で交差するので、分散フレーム５０およびそれによって支持されるピストン本体２０の強度が高くなる。 With this configuration, it is possible to obtain a high dispersion effect for the powder 40 with only three rod-shaped bodies, i.e., two beam members (i.e., the first beam member 51 and the second beam member 52) and one column member 53. Furthermore, since the first beam member 51, the second beam member 52, and the column member 53 intersect at one point, the strength of the dispersion frame 50 and the piston body 20 supported thereby is increased.

また、この構成であれば、分散フレーム５０が空間部３０の内部で占める容積率を十分に下げながら高い減衰効果を得ることが可能である。 In addition, with this configuration, it is possible to obtain a high damping effect while sufficiently reducing the volume ratio that the dispersion frame 50 occupies inside the space portion 30.

（７）
本実施形態のピストン１では、粉粒体４０の充填率は、空間部３０の容積に占める体積割合として、３５～５０％である。この範囲であれば、粉粒体４０が空間部３０の内部を円滑に往復移動することができ、ピストン１の減衰効果が確実に発揮される。 (7)
In the piston 1 of this embodiment, the filling rate of the powder/granule material 40 is 35 to 50% as a volume ratio of the volume of the space 30. Within this range, the powder/granule material 40 can smoothly reciprocate inside the space 30, and the damping effect of the piston 1 is reliably exhibited.

（８）
本実施形態のピストン１では、分散フレーム５０が空間部３０の内部で占める容積率は、１５％以下（好ましくは６～６．８％）である。この範囲であれば、分散フレーム５０の梁部材の本数や太さを減らしながら粉粒体４０の効果的な分散をしてピストンの減衰効果を十分に発揮することが可能である。 (8)
In the piston 1 of this embodiment, the volume ratio of the dispersion frame 50 to the inside of the space 30 is 15% or less (preferably 6 to 6.8%). Within this range, it is possible to effectively disperse the powder and granular material 40 while reducing the number and thickness of the beam members of the dispersion frame 50, and to fully exert the damping effect of the piston.

（変形例）
（Ａ）
上記の実施形態では、本発明のピストン１の一例として、面心立方構造の分散フレーム５０（すなわち、前後方向に延びる第１梁部材５１、左右方向に延びる第２梁部材５２、および上下方向に延びる柱部材５３を備えた構成）を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の分散フレームは、往復動方向に対して交差する方向に延びる少なくとも１つ以上の梁部材を備えていれば種々の構成を採用することが可能である。 (Modified example)
(A)
In the above embodiment, as an example of the piston 1 of the present invention, a distributed frame 50 having a face-centered cubic structure (that is, a first beam member 51 extending in the front-rear direction, a second beam member 52 extending in the left-right direction, and Although a configuration including an extending column member 53 has been described as an example, the present invention is not limited to this. The dispersion frame of the present invention can adopt various configurations as long as it includes at least one beam member extending in a direction intersecting the reciprocating direction.

本発明の変形例として、例えば、図９に示されるように、分散フレーム６０が往復動方向（上下方向）に交差する４本の梁部材６１、６２、６３、６４によって構成された体心立方構造であってもよい。 As a modified example of the present invention, for example, as shown in FIG. 9, the distributed frame 60 may have a body-centered cubic structure formed by four beam members 61, 62, 63, and 64 that intersect in the reciprocating direction (vertical direction).

４本の梁部材６１、６２、６３、６４は、立方体における中心ＢＣを通る４本の対角線に沿って延び、すなわち、立方体の６つの角部Ｐ１～Ｐ８のうちの２点を結ぶように延びる。具体的には、第１１梁部材６１は、中心ＢＣを通るとともに角部Ｐ１およびＰ８を結ぶ。第１２梁部材６２は、中心ＢＣを通るとともに角部Ｐ２およびＰ７を結ぶ。第１３梁部材６３は、中心ＢＣを通るとともに角部Ｐ３およびＰ６を結ぶ。第１４梁部材６４は、中心ＢＣを通るとともに角部Ｐ４およびＰ５を結ぶ。 The four beam members 61, 62, 63, and 64 extend along four diagonals that pass through the center BC of the cube, that is, they extend to connect two of the six corners P1 to P8 of the cube. Specifically, the eleventh beam member 61 passes through the center BC and connects corners P1 and P8. The twelfth beam member 62 passes through the center BC and connects corners P2 and P7. The thirteenth beam member 63 passes through the center BC and connects corners P3 and P6. The fourteenth beam member 64 passes through the center BC and connects corners P4 and P5.

このような体心立方構造の分散フレーム６０では、４本の梁部材６１～６４で粉粒体４０の高い分散効果を得ることが可能である。しかも、４本の梁部材６１～６４が１点で交差するので、分散フレーム６０およびそれによって支持されるピストン本体２０の強度が高くなる。 In the dispersion frame 60 having such a body-centered cubic structure, it is possible to obtain a high dispersion effect of the powder 40 using the four beam members 61 to 64. Moreover, since the four beam members 61 to 64 intersect at one point, the strength of the dispersion frame 60 and the piston body 20 supported thereby is increased.

また、この構成であれば、分散フレーム５０が空間部３０の内部で占める容積率を十分に下げながら高い減衰効果を得ることが可能である。 Moreover, with this configuration, it is possible to obtain a high damping effect while sufficiently reducing the volume ratio that the dispersion frame 50 occupies inside the space 30.

なお、図８に示される上記の面心立方構造の分散フレーム５０の方が図９に示される体心立方構造の分散フレーム６０よりも少ない梁部材により粉粒体４０と衝突して分散させて減衰効果が高いので、図８に示される上記の面心立方構造の分散フレーム５０を採用する方が好ましい。 Note that the dispersion frame 50 with the face-centered cubic structure shown in FIG. 8 has fewer beam members than the dispersion frame 60 with the body-centered cubic structure shown in FIG. Since the damping effect is high, it is preferable to employ the above-described face-centered cubic structure dispersion frame 50 shown in FIG.

（Ｂ）
また、分散フレームの他の変形例として、柱部材を省略して、往復動方向に対して交差する方向に延びる梁部材のみの構成、例えば、前後方向に延びる第１梁部材５１および左右方向に延びる第２梁部材５２のうちのいずれか１つまたは両方を備えた構成であってもよい。または、往復動方向に交差する方向であって、前後方向または左右方向に対して傾斜する方向に延びる梁部材を備えた構成であってよい。さらに、１つの空間部３０につき、複数の梁部材が多数の交点で交差する構成、例えば、マトリックス状に張り巡らされた多数の梁部材を備えた構成であってもよい。 (B)
In addition, as another modification of the distributed frame, the pillar members may be omitted and only the beam members extending in the direction crossing the reciprocating direction may be used. For example, the first beam member 51 may extend in the front-rear direction and the The structure may include one or both of the extending second beam members 52. Alternatively, the structure may include a beam member extending in a direction intersecting the reciprocating direction and oblique to the front-rear direction or the left-right direction. Furthermore, one space 30 may have a structure in which a plurality of beam members intersect at a large number of intersections, for example, a structure including a large number of beam members stretched in a matrix.

（Ｃ）
なお、上記の実施形態では、ピストンの往復動方向が上下方向と一致している例が示されているが、ピストンの往復動方向が上下方向と一致していない場合でもよい。例えば、往復動方向が上下方向に対して前後方向または左右方向に傾斜している場合、または往復動方向が水平方向と一致している場合であってもよい。その場合も、上記実施形態の作用効果を奏することが可能である。 (C)
In the above embodiment, an example is shown in which the reciprocating direction of the piston coincides with the vertical direction, but the reciprocating direction of the piston may not coincide with the vertical direction. For example, the reciprocating direction may be inclined in the front-back direction or the left-right direction with respect to the vertical direction, or the reciprocating direction may coincide with the horizontal direction. In these cases, the effects of the above embodiment can be achieved.

１ピストン
２シリンダ
６ピストンピン
８クランクシャフト
９コンロッド（コネクティングロッド）
２０ピストン本体
２８ピンボス部
２８ａピン孔
３０空間部
４０粉粒体
５０、６０分散フレーム
５１第１梁部材
５２第２梁部材
５３柱部材
５４交点
６０分散フレーム
６１第１１梁部材
６２第１２梁部材
６３第１３梁部材
６４第１４梁部材 1 Piston 2 Cylinder 6 Piston pin 8 Crankshaft 9 Connecting rod
20 piston body 28 pin boss portion 28a pin hole 30 space portion 40 powder granular material 50, 60 distribution frame 51 first beam member 52 second beam member 53 pillar member 54 intersection 60 distribution frame 61 eleventh beam member 62 twelfth beam member 63 thirteenth beam member 64 fourteenth beam member

Claims

A piston that reciprocates in a predetermined reciprocating direction within a cylinder of an engine,
A piston body having a space formed therein;
A powder or granular material is filled in the space at a filling rate that allows the powder or granular material to move within the space;
a dispersion frame that is disposed inside the space and disperses the powder when the powder reciprocates inside the space in association with the reciprocating movement of the piston;
The piston, wherein the distribution frame includes at least one beam member extending in a direction intersecting the reciprocating direction.

2. The piston according to claim 1,
The beam members are arranged in a plurality of positions so as to extend and cross each other in a plan view.
A piston characterized by:

3. The piston according to claim 2,
the piston body includes a pin boss portion into which a piston pin is inserted, the piston pin connecting a connecting rod of an engine to the piston body, the pin boss portion being located at a position overlapping with the space portion as viewed from the reciprocating direction;
an intersection of the plurality of beam members is located at a position overlapping the pin boss portion when viewed from the reciprocating direction;
A piston characterized by:

The piston according to claim 3,
One of the intersecting beam members extends along the pin boss portion,
A piston characterized by:

The piston according to any one of claims 1 to 4,
The distribution frame further includes a column member extending in the reciprocating direction.
A piston characterized by:

2. The piston according to claim 1,
The dispersion frame has a face-centered cubic structure constituted by two beam members extending perpendicular to each other in a plan view and a column member extending in the reciprocating direction through an intersection of the two beam members.
A piston characterized by:

The piston according to claim 1,
The distributed frame has a body-centered cubic structure configured by the four beam members extending along four diagonal lines passing through the center of the cube.
A piston characterized by:

The piston according to any one of claims 1 to 4,
The filling rate of the granular material is 35 to 50% as a volume percentage to the volume of the space,
A piston characterized by:

The piston according to any one of claims 1 to 4,
The volume ratio that the distributed frame occupies inside the space is 15% or less,
A piston characterized by: