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JP2000337212A - 内燃機関のピストン - Google Patents

内燃機関のピストン

Info

Publication number
JP2000337212A
JP2000337212A JP11146295A JP14629599A JP2000337212A JP 2000337212 A JP2000337212 A JP 2000337212A JP 11146295 A JP11146295 A JP 11146295A JP 14629599 A JP14629599 A JP 14629599A JP 2000337212 A JP2000337212 A JP 2000337212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
crown
rib
center
face
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
JP11146295A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroya Fujimoto
博也 藤本
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP11146295A priority Critical patent/JP2000337212A/ja
Publication of JP2000337212A publication Critical patent/JP2000337212A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/042Expansivity

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冠面のたわみを防止するとともに、ピストン
ピンボス部の温度上昇を防止する。 【解決手段】 ピストン冠面1裏面においてピストンピ
ン方向で略中心で冠面1の外周近傍の箇所と、冠面1の
裏面のピストンピンボス部4の付け根とを結ぶピンボス
間リブ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、自動車等に好適に
使用される内燃機関のピストンの改良に関するものであ
り、特に、ピストンの剛性向上、最高温度の抑制技術に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関のピストンとしては、例
えば図8に示したものがある(本出願人による特願平1
0−252437号)。 スカート2はピストン上端
まで延長されるとともに、ピストン全周にわたって設け
られる。スカート2の一部には、単一のピストンリング
溝7が設置される。ピストン上面においてスカート2と
冠面1を全周にわたって分割した分割溝3に、ピストン
半径方向の冠面1の熱膨張を吸収する熱膨張吸収リング
8が装着される。 スカート2はピストンピンボス4
とのみスカート連結ステー9によって連通されるという
構造となっている。
【0003】このような構造により、ピストン上部にお
ける冠面1からスカート2への熱流れが効果的に抑制さ
れ、例えばエンジン冷間時における冠面1の昇温特性が
向上し、排気清浄化が促進されるとともに、ピストン上
部におけるピストン径方向の熱膨張(又は収縮)を、冠
面1とスカート2との間の間隙で適宜に吸収することが
でき、ピストン上部でシリンダ壁面との間に熱膨張を考
慮した隙間を設けることなく熱膨張によるフリクション
の増大を抑制できる、という作用・効果を奏する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関のピストンにあっては、以下の問題
があり、いまだ改善の余地があった。すなわち、第1に
は、エンジン運転中に燃焼圧力が発生しピストンに作用
した場合、その荷重により冠面1は下方向にたわみ、変
形する。ピストンピンで支える構造上、その変形量はス
ラスト方向で最大となる。これにより分割溝3に装着さ
れた熱膨張吸収リング8のシール機能が劣化する可能性
があった(図9参照)。第2に、エンジン運転中に燃焼
室から受熱した熱は、冠面1を流れて、一部は熱膨張吸
収リング8に設けられたオイルによる冷却通路にて放熱
するが、多くの部分はピンボス4に流れる。
【0005】これによリピンボス4の温度が上昇し、過
度になれば、ピストンピンの潤滑が不良となる可能性が
あるという問題があった。(図10参照)。
【0006】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、冠面のたわみを防止するととも
に、ピストンピンボス部の温度上昇を防止することを目
的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明の内燃機関のピストンは、シリンダ壁面に摺
接し、ピストン上部では全周にわたって環状に形成され
たスカート部と、ピストン冠面及びピストンピンボス部
を含む内周部とを有し、ピストン下部で前記スカート部
と前記内周部とを間隙を介して分離した内燃機関のピス
トンにおいて、ピストン冠面裏面においてピストンピン
方向で略中心で冠面外周近傍の箇所と、冠面裏面のピス
トンピンボス付け根とを結ぶ第1のリブを形成したもの
である。かかる構成により、ピストンピンボス部に支持
された冠面のたわみ剛性が向上し、たわみが防止される
とともに、冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面積を
増大でき、ピストンピンボス部への熱流束が減少し、ピ
ストンピンボス部の温度上昇が防止される。
【0008】また、請求項2の発明に係る内燃機関のピ
ストンでは、前記第1のリブは、ピストン冠面外周近傍
の箇所におけるリブ高さを、ピストンピンボス付け根近
傍におけるリブ高さよりも低く形成した。 かかる構
成により、請求項1の発明と同様に冠面の剛性向上を図
りつつ、ピストンの軽量化を図ることが可能となる。
【0009】また、請求項3の発明に係る内燃機関のピ
ストンでは、前記第1のリブは、ピストン冠面外周側か
ら中心に向かって複数個形成されるとともに、ピストン
冠面の中心側のリブほどリブ高さを低く形成した。
かかる構成により、冠面のたわみ剛性がさらに向上する
とともに、冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面積が
拡大し、ピストンピンボス部への熱流束がさらに減少
し、ピストンピンボス部の温度上昇がよりいっそう防止
される。さらに、ピストンピンの周りに回動するコネク
ティングロッドの小端部との間のクリアランスを容易に
確保できる。
【0010】さらに、請求項4の発明に係る内燃機関の
ピストンでは、複数個形成された前記第1のリブを互い
に連結し、ピストンピン方向の略中心付近でピストン冠
面外周側から中心に向けて延設された第2のリブを有
し、該第2のリブのリブ高さをピストン冠面の中心側ほ
ど低く形成した。 かかる構成により、請求項3の発
明と同様、冠面のたわみ剛性がさらに向上するととも
に、冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面積が拡大
し、ピストンピンボス部への熱流束がさらに減少し、ピ
ストンピンボス部の温度上昇がよりいっそう防止され
る。また、請求項3の発明と同様、ピストンピンの周り
に回動するコネクティングロッドの小端部との間のクリ
アランスを容易に確保できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0012】(実施の形態1)図1は、本発明における
実施の形態1を示したものである。 10はピンボス
間リブ(本発明の第1のリブ)であり、ピストン冠面1
の裏面においてピストンピン方向で略中心で冠面外周近
傍の箇所と、冠面裏面のピストンピンボス付け根とを結
んで形成される。この形状は鋳造時における型変更によ
って容易に実施できる。なお、2はスカート、3は分割
溝、4はピストンピンボス部、8は熱膨張吸収リング、
9はスカート連結ステーである。
【0013】次に作用を説明する。 ピンボス間リブ
10を付加したことにより、両ピンボス4に支持された
冠面1の下方向のたわみ剛性が向上し、変位量δが減少
する(図2参照)。また、ピンボス間リブ10を付加し
たことにより、冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面
積を増大でき、結果としてピンボス4への熱流束が減少
する(図3参照)。
【0014】(実施の形態2)図4は、本発明における
実施の形態2を示したものである。 10はピンボス
間リブであり、ピストン冠面裏面においてピストンピン
方向で略中心で冠面外周近傍の箇所と、冠面裏面のピス
トンピンボス付け根とを結んで形成される。ここでピン
ボス間リブ10において、ピストンピン方向中心付近に
おけるリブ高さh1は、ピンボス付け根におけるリブ高
さh2よりも低く形成される。
【0015】次に作用を説明する。 ピンボス間リブ
10を付加したことによるたわみ剛性向上効果は第1の
実施形態と同様であるが、大きな荷重の作用するピンボ
ス付け根におけるリブ高さをピストンピン方向中心付近
におけるリブ高さよりも高くしたので、剛性向上を確保
しつつ軽量化を図りたい場合には有効である。
【0016】(実施の形態3)図5は、本発明における
実施の形態3を示したもので、実施の形態2にさらに改
良を加えたものであり、第2の実施形態と同様のピンボ
ス間リブ10が、ピストン外周側から中心に向かって複
数形成された例である。ここで形成されたピンボス間リ
ブ10のリブ高さhは、ピストンの中心側のリブほど低
くなるように設定される。
【0017】次に作用を説明する。 ピンボス間リブ
10を複数付加したことによりたわみ剛性はさらに向上
する。また、冠面裏側にかかる潤滑オイルヘの放熱面積
が拡大し、ピストンピンボス部4への熱流束がさらに減
少する。さらに、ピストンの中心側ほどリブ高さを低く
したので、ピストンピンの周りに回動するコネクティン
グロッドの小端部との間のクリアランスを容易に確保で
きる。
【0018】(実施の形態4)図6は、本発明における
実施の形態4を示したもので、実施の形態3にさらに改
良を加えたものである。 実施の形態3で形成された
複数のピンボス間リブ10を連通するように、ピストン
ピン方向の中心付近をピストン外周側から中心に向かっ
て中心リブ11(本発明の第2のリブ)が追加される。
ここで中心リブ11のリブ高さhはピストンの中心側ほ
ど低く形成される。
【0019】次に作用を説明する。 中心リブ11を
付加したことによりたわみ剛性はさらに向上する。また
冠面裏側にかかる潤滑オイルヘの放熱面積が拡大し、ピ
ストンピンボス4への熱流束がさらに減少する。さら
に、中心リブ11の高さを、ピストンの中心側ほど低く
形成したので、ピストンピンの周りに回動するコネクテ
ィングロッドの小端部との間のクリアランスを容易に確
保できる。 なお、ピンボス間リブ10の形状は、図
7に示す本発明の第5の実施形態のように、円弧形状と
してもよい。
【0020】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
【0021】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明の内燃機
関のピストンにあっては、ピストンピンボス部に支持さ
れた冠面のたわみ剛性が向上し、たわみが防止されると
ともに、冠面の裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面積を
増大でき、ピストンピンボス部への熱流束が減少し、ピ
ストンピンボス部の温度上昇が防止される、という効果
が得られる。
【0022】さらに、請求項2記載の発明にあっては、
ピストン冠面外周近傍の箇所におけるリブ高さを、ピス
トンピンボス付け根近傍におけるリブ高さよりも低く形
成した構成としたため、請求項1の発明と同様に冠面の
剛性向上を図りつつ、ピストンの軽量化を図ることがで
きるという効果が得られる。
【0023】さらに請求項3記載の発明にあっては、ピ
ストン冠面外周側から中心に向かって複数個形成される
とともに、ピストン冠面の中心側のリブほどリブ高さを
低く形成した構成としたため、冠面のたわみ剛性がさら
に向上するとともに、冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの
放熱面積が拡大し、ピストンピンボス部への熱流束がさ
らに減少し、ピストンピンボス部の温度上昇がよりいっ
そう防止できるという効果が得られる。
【0024】さらに請求項4記載の発明にあっては、複
数個形成された第1のリブを互いに連結し、ピストンピ
ン方向の略中心付近でピストン冠面外周側から中心に向
けて延設された第2のリブを有し、該第3のリブのリブ
高さをピストン冠面の中心側ほど低く形成した構成とし
たため、冠面のたわみ剛性がさらに向上するとともに、
冠面裏面にかかる潤滑オイルヘの放熱面積が拡大し、ピ
ストンピンボス部への熱流束がさらに減少し、ピストン
ピンボス部の温度上昇がよりいっそう防止でき、さら
に、ピストンピンの周りに回動するコネクティングロッ
ドの小端部との間のクリアランスを容易に確保できると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施の形態1を示す図である。
【図2】本発明における実施の形態1を示す図である。
【図3】本発明における実施の形態1を示す図である。
【図4】本発明における実施の形態2を示す図である。
【図5】本発明における実施の形態3を示す図である。
【図6】本発明における実施の形態4を示す図である。
【図7】本発明における実施の形態5を示す図である。
【図8】従来のピストンを示す図である。
【図9】従来のピストンの作用を示す図である。
【図10】従来のピストンの作用を示す図である。
【符号の説明】
1 冠面 2 スカート 3 分割溝 4 ピストンピンボス部 5 シリンダライナ 6 ピストンリング 7 ピストンリング溝 8 熱膨張吸収リング 9 スカート連結ステー 10 ピンボス間リブ 11 中心リブ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ壁面に摺接し、ピストン上部で
    は全周にわたって環状に形成されたスカート部と、ピス
    トン冠面及びピストンピンボス部を含む内周部とを有
    し、ピストン下部で前記スカート部と前記内周部とを間
    隙を介して分離した内燃機関のピストンにおいて、 ピストン冠面裏面においてピストンピン方向で略中心で
    冠面外周近傍の箇所と冠面裏面のピストンピンボス付け
    根とを結ぶ第1のリブを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】 前記第1のリブは、ピストン冠面外周近
    傍の箇所におけるリブ高さを、ピストンピンボス付け根
    近傍におけるリブ高さよりも低く形成したことを特徴と
    する請求項1に記載の内燃機関のピストン。
  3. 【請求項3】 前記第1のリブは、ピストン冠面外周側
    から中心に向かって複数個形成されるとともに、ピスト
    ン冠面の中心側のリブほどリブ高さを低く形成したこと
    を特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関のピスト
    ン。
  4. 【請求項4】 複数個形成された前記第1のリブを互い
    に連絡し、ピストンピン方向の略中心付近でピストン冠
    面外周側から中心に向けて延設された第2のリブを有
    し、該第2のリブのリブ高さをピストン冠面の中心側ほ
    ど低く形成したことを特徴とする請求項3に記載の内燃
    機関のピストン。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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