ピストン
【課題】本発明は、ピストン移動部を軽量できるピストンを提供する。
【解決手段】ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン基部２０に対してピストン１０の中心軸Ｘ０の延びる方向に沿って往復動可能なピストン移動部３０とを備える。ピストン基部２０は、貫通孔２３ｂを有する本体部２１と、本体部２１に設けられてピン孔２５が形成されるピストンボス２２と、本体部２１の周縁部に設けられるスカート部２６とを備える。ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、ピストンヘッド３１に設けられて貫通孔２３ｂに移動可能に挿入されるピストン移動部３０と、ピストンヘッド３１の周縁部に形成されるリング部３３と備える。ピストンヘッド３１には、移動部側突出部３４とねじ６０が設けられ、これらは、本体部２１に形成される貫通孔２３ｂに摺動可能に挿入される。
【解決手段】ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン基部２０に対してピストン１０の中心軸Ｘ０の延びる方向に沿って往復動可能なピストン移動部３０とを備える。ピストン基部２０は、貫通孔２３ｂを有する本体部２１と、本体部２１に設けられてピン孔２５が形成されるピストンボス２２と、本体部２１の周縁部に設けられるスカート部２６とを備える。ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、ピストンヘッド３１に設けられて貫通孔２３ｂに移動可能に挿入されるピストン移動部３０と、ピストンヘッド３１の周縁部に形成されるリング部３３と備える。ピストンヘッド３１には、移動部側突出部３４とねじ６０が設けられ、これらは、本体部２１に形成される貫通孔２３ｂに摺動可能に挿入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレシプロ式内燃機関に用いられるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタピストン（ピストン移動部）とインナピストン（ピストン基部）とを備え、インナピストンに対してアウタピストンが往復動可能な構造の可変圧縮比ピストンが提案されている。アウタピストンとインナピストンとの間には、皿ばねが収容されている。燃焼室内の圧力が大きくなると、皿ばねがたわむことによってアウタピストンが下がり、それゆえ、燃焼室内が意図する圧力を越えないように設定できる。
【０００３】
アウタピストンは、シリンダ内でのピストンの姿勢維持のために、スカート部を備えている。スカート部は、ピストンリングが組み付けられるリング溝が形成されるリング部に連続して形成されている。リング部とスカート部とは、内側にインナピストンを収容できるように、周方向に連続する壁状に形成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるように、アウタピストンとインナピストンに分割される構造を備えるピストンでは、インナピストンに対してアウタピストンが傾くことがある。インナピストンに対してアウタピストンが傾くと、アウタピストンとシリンダ内面との間の摺動抵抗が大きくなる。
【０００６】
特に、アウタピストンは、リング部とスカート部とを備えるため、比較的重くなる傾向にある。アウタピストンが重くなると、インナピストンに対してアウタピストンが傾こうとする慣性力が大きくなるので、好ましくない。
【０００７】
本発明は、ピストン移動部を軽量化することができるピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のピストンは、ピストン中心軸が延びる方向に沿う貫通孔が形成される本体部と、前記本体部に設けられてピン孔が形成されるピストンボスと、前記本体部の周縁部に設けられるスカート部とを具備するピストン基部と、ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの周縁部に形成されるリング部とを具備し、前記ピストン基部に対して前記ピストン中心軸の延びる方向に沿って往復動可能であるピストン移動部と、前記ピストンヘッドと連結され、前記貫通孔に摺動可能に挿入される挿入部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載のピストンでは、請求項１の記載において、前記本体部は、前記ピストンヘッドとは反対側に形成される第１の往復動方向当接部を備える。前記挿入部は、前記挿入部において前記ピストンヘッドとは反対側の端部に形成されて前記ピストン基部から前記ピストン移動部が離れる方向に前記第１の往復動方向当接部に当接可能な第２の往復動方向当接部を備える。
【００１０】
請求項３に記載のピストンでは、請求項２の記載において、前記ピストン基部と前記ピストン移動部の間に形成され、前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部を備える。前記本体部は、前記ピストンヘッドに向かって突出するとともに内側に前記貫通孔が形成される基部側突出部を備える。前記第１の往復動方向当接部は、前記基部側突出部内に形成される。
【００１１】
請求項４に記載のピストンでは、請求項３の記載において、中央に前記基部側突出部を通す孔が形成されるとともに、前記孔の内側に前記基部側突出部が嵌合した状態で前記収容部内に収容されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って伸縮する皿ばねを備える。
【００１２】
請求項５に記載のピストンでは、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項の記載において、前記貫通孔の中心は、前記ピストン中心軸と一致する。
【００１３】
請求項６に記載のピストンでは、請求項２から請求項５のうちのいずれか１項の記載において、前記挿入部は、ヘッド部が前記第２の往復動方向当接部となるねじと、前記ねじと螺合するねじ孔を内部に有し、前記ピストンヘッドから前記本体部に向かって突出するとともに前記貫通孔内に収容されて前記貫通孔の内周面と摺動する外周面を具備する移動部側突出部と備える。
【００１４】
請求項７に記載のピストンでは、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項の記載において、前記ピストン移動部は、第１の周方向当接部を備える。前記ピストン基部は、ピストン周方向に前記第１の周方向当接部と当接可能な第２の周方向当接部を備える。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係るピストンによれば、スカート部がピストン基部に形成されるので、ピストン移動部を軽量化することができる。また、挿入部が貫通孔に摺動可能に挿入されることによって、ピストン基部に対してピストン移動部３０が傾くことを抑制できる。
【００１６】
請求項２に係るピストンによれば、さらに、ピストン基部からピストン移動部が外れることを防止することができる。
【００１７】
請求項３に係るピストンによれば、さらに、基部側突出部が収容部内に形成されるとともに、第１の往復動方向当接部が基部側突出部内に形成されることによって、ピストン全体の大型化を防ぎつつ、ピストンの最大圧縮状態において挿入部とピストンピンまたはコンロッドとの接触を防ぐ隙間を確保することができる。
【００１８】
請求項４に係るピストンによれば、さらに、基部側突出部によって皿ばねがずれることを防止することができる。請求項５に係るピストンによれば、さらに、ピストン移動部の姿勢を安定させることができる。
【００１９】
請求項６に係るピストンによれば、さらに、移動部側突出部に対するねじのねじ込み量を調整することによって、ピストン基部に対するピストン移動部の往復動可能な距離を調整することができる。このため、ピストン基部に対するピストン移動部の往復動可能な距離を簡単に調整することができる。また、ピストン移動部を形成することによって、ねじが螺合する範囲を大きくすることができるので、ねじの固定強度を強くすることができる。
【００２０】
請求項７に係るピストンによれば、さらに、ピストン基部に対するピストン移動部のピストン周方向の回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストンが内燃機関のシリンダ内に収容されている状態を示す断面図。
【図２】図１に示されるピストンが分解された状態を示す断面図。
【図３】図１に示されたピストンのピストン基部とピストン移動部とを一部切り欠いて示す斜視図。
【図４】図１に示されたピストンのピストン基部を示す斜視図。
【図５】図１に示されるピストンが最大圧縮状態にある状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係るピストンを、図１〜５を用いて説明する。図１は、ピストン１０が内燃機関１のシリンダ５内に収容されている状態を示す断面図である。図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２に組み付くシリンダヘッド３とを備えている。内燃機関１は、例えば４気筒式であり、図１は、１つの燃焼室４と、その近傍を示している。
【００２３】
シリンダブロック２は、シリンダ５を有している。シリンダヘッド３においてシリンダ５に対向する位置には、燃焼凹部７が形成されている。燃焼凹部７には、点火プラグ８と、吸気バルブ９ａと、排気バルブ９ｂとが設けられている。シリンダ５内にピストン１０が収容された状態において、燃焼凹部７とシリンダ５とピストン１０とによって、燃焼室４が形成される。
【００２４】
ピストン１０は、シリンダ５内を往復動する。この往復動は、直線方向に沿って行われる。ピストン１０は、ピストンピン２８によってコネクティングロッド２７に連結されている。コネクティングロッド２７は、図示しないクランクシャフトに連結されている。シリンダ５内のピストン１０の往復動がコネクティングロッド２７を介して図示しないクランクシャフトに伝達される。
【００２５】
ピストン１０に対するコネクティングロッド２７の姿勢は、ピストン１０のシリンダ５内の上死点と下死点との間の位置に応じて、変化する。図１中、ピストン１０が上死点にある状態でのコネクティングロッド２７を実線で示し、圧縮行程（もしくは排気行程）にある状態を２点鎖線で示している。
【００２６】
図２は、ピストン１０が分解された状態を示す断面図である。なお、図２中では、コネクティングロッド２７とピストンピン２８とは省略されている。図１，２に示すように、ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン基部２０に対してピストン１０の中心軸Ｘ０に平行な方向に沿って往復動可能なピストン移動部３０と、複数の皿ばね５０と、ねじ６０とを備えている。
【００２７】
ピストン１０の中心軸Ｘ０は、ピストン１０を中心軸Ｘ０が延びる方向に沿って見たときに、ピストン１０の中心を通る直線である。ピストン１０の中心軸Ｘ０が延びる方向は、シリンダ５内でのピストン１０の往復動方向と平行である。
【００２８】
図３は、ピストン１０が分解された状態、つまり、ピストン基部２０とピストン移動部３０とが互いに分離した状態を示す斜視図である。図４は、ピストン基部２０を示す斜視図である。図１〜４に示すように、ピストン基部２０は、本体部２１と、スカート部２６と、ピストンボス２２とを備えている。ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストン基部２０を見たときにピストン基部２０の中心を通る直線である。ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と同じとなる。
【００２９】
図３に示すように、本体部２１は、一例として、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストン基部２０を見たときの平面形状が円であり、一定の厚みを有する形状である。本体部２１の中心軸Ｘ１は、中心軸Ｘ１に沿って本体部２１を見たときに本体部２１の中心を通る直線である。本体部２１の中心軸Ｘ１は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３と一致する。言い換えると、本体部２１の中心軸Ｘ１は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３と同じである。本体部２１は、基部側突出部２３と、基部側皿ばね収容溝部２４とを備えている。
【００３０】
スカート部２６は、本体部２１の周縁部に形成されており、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に平行に延びている。スカート部２６の外面は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３が延びる方向に平行である。図１に示すように、ピストン１０がシリンダ５内に収容された状態では、スカート部２６は、シリンダ５の内面に接触し、摺動する。このことによって、シリンダ５内でピストン１０が傾くことなく、ピストン１０の姿勢が保たれる。
【００３１】
図３，４に示すように、ピストンボス２２は、本体部２１においてスカート部２６の内側に形成されており、本体部２１の中心軸Ｘ１を挟んで両側に対向するように１つずつ配置されている。
【００３２】
ピストンボス２２は、図１に示すようにコネクティングロッド２７がピストンピン２８を介して連結されるピン孔２５が形成されている。ピストンボス２２間にコネクティングロッド２７が収容された状態で、ピストンピン２８がピストンボス２２のピン孔２５とコネクティングロッド２７に挿入されることによって、コネクティングロッド２７がピストン基部２０に連結される。なお、図１では、ピストンピン２８がピン孔２５に嵌合している状態を示している。
【００３３】
図４は、ピストン基部２０を、ピストンボス２２側から見た状態を示す斜視図である。図４は、ピストン基部２０を、図３に示される状態とは反対側から見ている。図３，４に示すように、スカート部２６の一部２６ａは、本体部２１の周縁から内側に入り込んでピストンボス２２に連結されている。スカート部２６の他の部分２６ｂは、シリンダ５と摺動する。
【００３４】
図１〜３に示すように、基部側突出部２３は、本体部２１においてピストンボス２２とは反対側に形成されている。基部側突出部２３は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストンボス２２とは反対側に突出している。基部側突出部２３は、外観形状が円柱である。中心軸Ｘ２は、基部側突出部２３の中心軸Ｘ２に沿って基部側突出部２３を見たとき基部側突出部２３の中心を通る直線であって本体部２１の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、中心軸Ｘ２は、中心軸Ｘ０と同じである。
【００３５】
基部側突出部２３内には、収容空間Ｓ１が形成されている。収容空間Ｓ１は、スカート部２６によって囲まれる空間と連通している。基部側突出部２３の先端２３ａには、貫通孔２３ｂが形成されている。貫通孔２３ｂは、収容空間Ｓ１と連通している。貫通孔２３ｂを中心軸Ｘ２に沿って見ると、貫通孔２３ｂの周縁は円となる。貫通孔２３ｂは、その中心Ｃ１が中心軸Ｘ２上に配置されるように形成される。言い換えると、基部側突出部２３と貫通孔２３ｂは、その中心がピストン１０の中心軸Ｘ３上に位置するように形成される。
【００３６】
収容空間Ｓ１側から貫通孔２３ｂを見ると、貫通孔２３ｂの周縁と収容空間Ｓ１の内面との間には、縁部２３ｃが形成される。縁部２３ｃは、貫通孔２３ｂの周縁全域と収容空間Ｓ１の内面との間に形成されている。
【００３７】
本体部２１の周縁部２１ａは、本体部２１の中心軸Ｘ３に沿って立ち上がる形状である。基部側皿ばね収容溝部２４は、本体部２１において基部側突出部２３と本体部２１の周縁部２１ａとの間に形成されている。基部側皿ばね収容溝部２４は、後述される皿ばね５０が収容される。
【００３８】
ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、リング溝３２が形成されるリング部３３と、移動部側突出部３４と、移動部側皿ばね収容溝部３５とを有している。ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン移動部３０を中心軸Ｘ５に沿って見たときにピストン移動部３０の中心を通る直線である。ピストン移動部３０がピストン基部２０に組みつけられたとき、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、中心軸Ｘ５は、中心軸Ｘ０と同じである。
【００３９】
ピストンヘッド３１は、中心軸Ｘ５沿って見ると平面形状が円である平板形状である。ピストンヘッド３１の中心軸Ｘ４は、ピストンヘッド３１を中心軸Ｘ４に沿って見たときにピストンヘッド３１の中心を通る直線である。ピストンヘッド３１の中心軸Ｘ４は、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５に一致する。
【００４０】
リング部３３は、ピストンヘッド３１の周縁部に形成されている。図１に示すように、リング溝３２には、コンプレッションリング３２ａと、オイルリング３２ｂとが収容されている。ピストン１０がシリンダ５内に収容された状態では、ピストンヘッド３１とリング部３３とは、シリンダヘッド３の内径よりも若干小さく形成されており、コンプレッションリング３２ａとオイルリング３２ｂとがシリンダ５の内面と摺動する。なお、図１以外では、コンプレッションリング３２ａとオイルリング３２ｂとは、省略されている。
【００４１】
移動部側突出部３４は、ピストンヘッド３１の内側に形成されている。移動部側突出部３４は、外観形状が往復動方向Ａに延びる円柱である。移動部側突出部３４の中心軸Ｘ６は、中心軸Ｘ６に沿って移動部側突出部３４を見たときに移動部側突出部３４の中心を通る直線であって、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５に一致する。移動部側突出部３４の先端面３４ａは、中心軸Ｘ６に沿って見ると円である。移動部側突出部３４には、先端面３４ａからピストンヘッド３１の表面３１ａにわたって、ねじ孔３４ｂが形成されている。ねじ孔３４ｂは、ピストン移動部３０を貫通している。ねじ孔３４ｂの中心は、中心軸Ｘ６に一致する。
【００４２】
移動部側突出部３４の周囲には、ストッパ部３９が環状に形成されている。移動部側皿ばね収容溝部３５は、ストッパ部３９とリング部３３との間に形成されている。移動部側皿ばね収容溝部３５は、ストッパ部３９よりも一段低くい。移動部側皿ばね収容溝部３５は、後述される皿ばね５０が収容される。
【００４３】
移動部側突出部３４は、基部側突出部２３の貫通孔２３ｂ内に往復動方向Ａに移動可能に嵌合する大きさを有している。より具体的には、貫通孔２３ｂの大きさと移動部側突出部３４の大きさとは、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動方向Ａに往復動できるように、移動部側突出部３４と貫通孔２３ｂの周縁との間に若干の隙間ができるように設定されている。なお、この隙間は微小であるので、移動部側突出部３４が貫通孔２３ｂに挿入されたとき、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に一致する。言い換えると、中心軸Ｘ５は、中心軸Ｘ０に一致する。
【００４４】
基部側突出部２３の縁部２３ｃは、中心軸Ｘ２の延びる方向に所定の厚みを有しており、内周面２３ｄを有している。内周面２３ｄは、基部側突出部２３の中心軸Ｘ２に平行であり、言い換えると往復動方向Ａに平行である。そして、移動部側突出部３４の外周面３４ｃは、中心軸Ｘ６に平行であり、言い換えると往復動方向Ａに平行である。
【００４５】
内周面２３ｄは、移動部側突出部３４の外周面３４ｃに接触することによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａの移動をガイドする。言い換えると、外周面３４ｃは、内周面２３ｄに摺動する。このように、基部側突出部２３と移動部側突出部３４とは、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動をガイドするガイド部１２０を構成する。
【００４６】
ここで、ピストン１０の状態について説明する。上記のように、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、中心軸Ｘ０に沿って近づく方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能である。
【００４７】
図１に示すようにピストン移動部３０がピストン基部２０に対して最も離れた位置にある状態を、初期状態Ｐ１とする。図１は、初期状態Ｐ１を示している。ピストン移動部３０がピストン基部２０に最も近づいた状態（図示せず）を最大圧縮状態Ｐ２とする。最大圧縮状態Ｐ２は、ピストン移動部３０がピストン基部２０に近づき、基部側突出部２３がストッパ部３９に接触した状態である。図５は、最大圧縮状態Ｐ２にあるピストン１０を示している。
【００４８】
図１，５に示すように、リング部３３の先端３３ａは、ピストン基部２０の本体部２１に往復動方向Ａに対向している。リング部３３の中心軸Ｘ０に沿う長さは、図５に示すように、最大圧縮状態Ｐ２にあるときに（基部側突出部２３がストッパ部３９に接触したときに）、リング部３３の先端３３ａが本体部２１に接触することがないように考慮されている。
【００４９】
ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態において、ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、収容部７０が形成される。本実施形態では、収容部７０は、基部側皿ばね収容溝部２４と、移動部側皿ばね収容溝部３５とによって形成される。基部側皿ばね収容溝部２４の内周縁と外周縁とは、移動部側皿ばね収容溝部３５の内周縁と外周縁とに、中心軸Ｘ０が延びる方向に沿って対向している。収容部７０の容積は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対位置によって、変化する。
【００５０】
皿ばね５０は、複数用いられており、互いに重ねられて収容部７０内に収容されている。本実施形態では、複数の一例として、５つの皿ばね５０が用いられている。なお、皿ばね５０の数は、５つに限定されない。１つでもよく、または、４つや６つなどの他の複数であってもよい。
【００５１】
皿ばね５０は、各々同じものである。皿ばね５０は、往復動方向Ａに見る平面形状が円であり、内側に平面形状が円である貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の中心は、皿ばね５０の中心と重なっている。皿ばね５０が収容部７０内に収容された状態では、貫通孔５１の内側に、ストッパ部３９または基部側突出部２３が収容される。貫通孔５１の大きさは、内側に基部側突出部２３が嵌合する大きさである。このため、皿ばね５０は、中心軸Ｘ０を横切る方向に対して基部側突出部２３に保持される。
【００５２】
複数の皿ばね５０が重なる方向Ｂは、皿ばね５０がたわむ方向であり、中心軸Ｘ０に平行である。複数の皿ばね５０のうち、一端に配置される皿ばね５０は、収容部７０の端面７１に接触し、他端に配置される皿ばね５０は、収容部７０の端面７２に接触する。
【００５３】
ピストン移動部３０は、ねじ６０によって、ピストン基部２０が分離することが防止される。この構造について、具体的に説明する。図１に示すように、ねじ６０は、収容空間Ｓ１側から挿入されて貫通孔２３ｂを通り、移動部側突出部３４のねじ孔３４ｂに螺合する。ねじ６０の中心軸は、移動部側突出部３４の中心軸Ｘ６に一致する。
【００５４】
ねじ６０のヘッド部６１は、中心軸Ｘ６に交差する方向に広がっており、中心軸Ｘ６を横切る方向に移動部側突出部３４よりも大きい。なお、ヘッド部６１は、ドライバなどの工具が挿入される溝が形成される部分である。
【００５５】
初期状態Ｐ１では、皿ばね５０の弾性力によってピストン移動部３０がピストン基部２０から離れる方向Ａ２に付勢されるので、ねじ６０のヘッド部６１が、縁部２３ｃに当接する。この状態が上記した初期状態Ｐ１である。ヘッド部６１が縁部２３ｃに当接することによって、ピストン移動部３０がピストン基部２０から分離することが抑制される。
【００５６】
ここで、縁部２３ｃにおいてヘッド部６１が当接する面２３ｅの位置について具体的に説明する。図５に示すように、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２では、ねじ６０のヘッド部６１は、コネクティングロッド２７に近く。縁部２３ｃの面２３ｅは、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２となっても、ねじ６０がコネクティングロッド２７に接触しない位置に配置される。
【００５７】
言い換えると、面２３ｅは、本体部２１においてピストン移動部３０側に対向する面２１ｂよりも、ピストン移動部３０側に位置する。このことによって、往復動方向Ａに沿って面２１ｂ，２３ｅ間を、ヘッド部６１の移動空間として利用することができる。
【００５８】
ねじ６０のヘッド部６１と、縁部２３ｃとは、分離防止部１１０を構成する。ヘッド部６１は、第２の往復動方向当接部の一例である。縁部２３ｃは、第１の往復動方向当接部の一例である。ピストン移動部３０がピストン基部２０側に移動すると、ピストン移動部３０の移動に合わせてねじ６０も移動する
ねじ６０は、収容部７０内に皿ばね５０が収容された状態で締めこまれる。ねじ６０を締めこむことによって、収容部７０の大きさが調整され、それゆえ、皿ばね５０の弾性力の調整も可能である。
【００５９】
ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、中心軸Ｘ０回りの互いの相対回転を止める回転防止機構１００が設けられている。図３に示すように、回転防止機構１００は、ピストン移動部３０のリング部３３に形成される回転防止用突出部１０１と、ピストン基部２０の本体部２１に形成される回転防止用溝部１０２とを備えている。
【００６０】
回転防止用突出部１０１は、リング部３３から往復動方向Ａに沿ってピストン基部２０側に延びている。回転防止用溝部１０２は、中心軸Ｘ０が延びる方向に回転防止用突出部１０１と対向する位置に形成されており、回転防止用突出部１０１が収容される大きさを有している。回転防止用溝部１０２は、中心軸Ｘ０が延びる方向に、ピストン移動部３０のピストン基部２０に対する往復動を阻害しない長さを有している。
【００６１】
なお、回転防止用突出部１０１は、回転防止用溝部１０２に往復動可能に嵌合しており、回転防止用突出部１０１と回転防止用溝部１０２を形成する面１０２ａとの間には、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対移動を阻害しない程度の隙間が形成されている。
【００６２】
回転防止用突出部１０１が回転防止用溝部１０２に収容されることによって、中心軸Ｘ０回りにピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転しようとすると、回転防止用突出部１０１が回転防止用溝部１０２の面１０２ａに当接する。このため、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転することが防止される。回転防止用突出部１０１は、第１の周方向当接部の一例である。面１０２ａは、第２の周方向当接部の一例である。
【００６３】
このように構成されるピストン１０では、スカート部２６がピストン基部２０に形成されることによって、ピストン移動部３０をスカート部２６分軽量化することができる。
【００６４】
ピストン基部２０がスカート部２６を備えることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動する際の摺動抵抗を小さくすることができる。この点について、具体的に説明する。
【００６５】
まず、ピストン移動部がスカート部を備えるピストンについて説明する。ピストン移動部がスカート部を備える構造の場合、スカート部は、往復動方向Ａに沿ってピストン基部の本体部よりもピストンボス側に延びる必要がある。このため、本体部は、スカート部の内側に収容される。そして、ピストン基部に対してピストン移動部が往復動する際に、スカート部と本体部との間に摺動抵抗が生じる。
【００６６】
これに対して本実施形態のように、スカート部２６がピストン基部２０に形成されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動する際にスカート部２６と本体部２１との間に摺動抵抗は生じない。
【００６７】
移動部側突出部３４が基部側突出部２３の貫通孔２３ｂ内に嵌合する（言い換えると、移動部側突出部３４が貫通孔２３ｂ内に摺動可能に挿入される）が、貫通孔２３ｂの内周面２３ｄの大きさは、スカート部がピストン移動部に形成された場合においてスカート部の内面よりも小さくなる。このことによって、移動部側突出部３４の外周面３４ｃと貫通孔２３ｂの内周面２３ｄとの間で生じる摺動抵抗は、スカート部がピストン移動部に形成される構造においてピストン基部に対してピストン移動部が往復動する際に生じる摺動抵抗よりも小さくすることができる。
【００６８】
さらに、ピストン移動部３０を軽量化できるので、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が傾こうとする力を小さくすることができる。このことによって、ピストン移動部３０とピストン基部２０とん間に生じる摺動抵抗を、より一層小さくすることができる。さらに、移動部側突出部３４が貫通孔２３内に嵌合（摺動可能に挿入）されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が傾くことを抑制できる。
【００６９】
また、ねじ６０のヘッド部６１が基部側突出部２３の内周面２３ｄに当接することによって、ピストン基部２０からピストン移動部３０が外れることを防止することができる。
【００７０】
また、基部側突出部２３を備えることによって、ねじ６０のヘッド部６１と往復動方向Ａに当接する縁部２３ｃの面２３ｅを、ピストン移動部３０側に移動することができる。このことによって、ピストン全体の大型化を抑制しつつ、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２であってもねじ６０がピストンピン２８にぶつからないようにすることができる。
【００７１】
この点について、具体的に説明する。ねじ６０とピストンピン２８との間には、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２のときに互いが接触しないように隙間が設けられる必要がある。しかしながら、この隙間を形成することによって、ピストン移動部３０がピン孔２５の中心から離れ、ピストン全体が往復動方向Ａに長くなってしまう。さらに、ピストン移動部３０の重心がピン孔２５の中心から離れることによって、ピストン１０がシリンダ５内を往復動する際に傾きやすくなり、それゆえ、ピストン１０とシリンダ５の内面との間の摺動抵抗が大きくなる。
【００７２】
これに対して上記したように、本実施形態では、ピストン移動部３０がピン孔２５の中心（言い換えるとピストンピン２８の中心）から離れることを抑制しつつ、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２であってもねじ６０がピストンピン２８にぶつからないようにすることができるので、シリンダ５内でピストン１０が傾くことを抑制できる。
【００７３】
また、貫通孔２３ｂの中心がピストン１０の中心軸Ｘ０と一致することによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の安定した姿勢を保ちやすくなる。
【００７４】
また、基部側突出部２３を皿ばね５０の貫通孔５１に嵌合する大きさとすることによって、皿ばね５０が往復動方向Ａを横切る方向にずれることを防止することができる。
【００７５】
また、ねじ６０のヘッド部６１がピストン基部２０からピストン移動部３０が外れることを防止する当接部として用いられることによって、ねじ６０の締め具合の調整によってピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動距離を調整することができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動距離を容易に調整することができる。
【００７６】
また、移動部側突出部３４が設けられることによって、ねじ６０がピストン移動部３０に螺合する長さを長くすることができるので、ピストン移動部３０に対するねじ６０の固定強度を強くすることができる。
【００７７】
また、ピストン移動部３０に形成されるねじ孔３４ｂがピストンヘッド３１を貫通することによって、ねじ孔３４ｂの長さを最大限に長くすることができる。このため、ねじ６０の長さを長くすることができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０を強固に連結することができる。
【００７８】
また、ピストン移動部３０に回転防止用突出部１０１が形成され、ピストン基部２０に回転防止用溝部１０２が形成されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転することを防止することができる。
【００７９】
上記実施形態では、ピストンヘッド３１に移動部側突出部３４が一体に形成されている。移動部側突出部３４は、本発明で言う挿入部の一部である。このように、挿入部がピストンヘッドに一体に形成されることは、本発明で言う、ピストンヘッドに挿入部が連結されることの一例である。
【００８０】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ピストン、２０…ピストン基部、２１…本体部、２２…ピストンボス、２３…基部側突出部、２３ｂ…貫通孔、２３ｃ…縁部（第１の往復動方向当接部）、２５…ピン孔、２６…スカート部、３０…ピストン移動部、３３…リング部、３４…移動部側突出部（第２の往復動方向当接部）、５０…皿ばね、６０…ねじ（第２の往復動方向当接部）、６１…ヘッド部、７０…収容部、１０１…回転防止用突出部（第１の周方向当接部）、１０２ａ…面（第２の周方向当接部）、Ｘ０…中心軸、Ｃ１…中心。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレシプロ式内燃機関に用いられるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタピストン（ピストン移動部）とインナピストン（ピストン基部）とを備え、インナピストンに対してアウタピストンが往復動可能な構造の可変圧縮比ピストンが提案されている。アウタピストンとインナピストンとの間には、皿ばねが収容されている。燃焼室内の圧力が大きくなると、皿ばねがたわむことによってアウタピストンが下がり、それゆえ、燃焼室内が意図する圧力を越えないように設定できる。
【０００３】
アウタピストンは、シリンダ内でのピストンの姿勢維持のために、スカート部を備えている。スカート部は、ピストンリングが組み付けられるリング溝が形成されるリング部に連続して形成されている。リング部とスカート部とは、内側にインナピストンを収容できるように、周方向に連続する壁状に形成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるように、アウタピストンとインナピストンに分割される構造を備えるピストンでは、インナピストンに対してアウタピストンが傾くことがある。インナピストンに対してアウタピストンが傾くと、アウタピストンとシリンダ内面との間の摺動抵抗が大きくなる。
【０００６】
特に、アウタピストンは、リング部とスカート部とを備えるため、比較的重くなる傾向にある。アウタピストンが重くなると、インナピストンに対してアウタピストンが傾こうとする慣性力が大きくなるので、好ましくない。
【０００７】
本発明は、ピストン移動部を軽量化することができるピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のピストンは、ピストン中心軸が延びる方向に沿う貫通孔が形成される本体部と、前記本体部に設けられてピン孔が形成されるピストンボスと、前記本体部の周縁部に設けられるスカート部とを具備するピストン基部と、ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの周縁部に形成されるリング部とを具備し、前記ピストン基部に対して前記ピストン中心軸の延びる方向に沿って往復動可能であるピストン移動部と、前記ピストンヘッドと連結され、前記貫通孔に摺動可能に挿入される挿入部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載のピストンでは、請求項１の記載において、前記本体部は、前記ピストンヘッドとは反対側に形成される第１の往復動方向当接部を備える。前記挿入部は、前記挿入部において前記ピストンヘッドとは反対側の端部に形成されて前記ピストン基部から前記ピストン移動部が離れる方向に前記第１の往復動方向当接部に当接可能な第２の往復動方向当接部を備える。
【００１０】
請求項３に記載のピストンでは、請求項２の記載において、前記ピストン基部と前記ピストン移動部の間に形成され、前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部を備える。前記本体部は、前記ピストンヘッドに向かって突出するとともに内側に前記貫通孔が形成される基部側突出部を備える。前記第１の往復動方向当接部は、前記基部側突出部内に形成される。
【００１１】
請求項４に記載のピストンでは、請求項３の記載において、中央に前記基部側突出部を通す孔が形成されるとともに、前記孔の内側に前記基部側突出部が嵌合した状態で前記収容部内に収容されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って伸縮する皿ばねを備える。
【００１２】
請求項５に記載のピストンでは、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項の記載において、前記貫通孔の中心は、前記ピストン中心軸と一致する。
【００１３】
請求項６に記載のピストンでは、請求項２から請求項５のうちのいずれか１項の記載において、前記挿入部は、ヘッド部が前記第２の往復動方向当接部となるねじと、前記ねじと螺合するねじ孔を内部に有し、前記ピストンヘッドから前記本体部に向かって突出するとともに前記貫通孔内に収容されて前記貫通孔の内周面と摺動する外周面を具備する移動部側突出部と備える。
【００１４】
請求項７に記載のピストンでは、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項の記載において、前記ピストン移動部は、第１の周方向当接部を備える。前記ピストン基部は、ピストン周方向に前記第１の周方向当接部と当接可能な第２の周方向当接部を備える。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係るピストンによれば、スカート部がピストン基部に形成されるので、ピストン移動部を軽量化することができる。また、挿入部が貫通孔に摺動可能に挿入されることによって、ピストン基部に対してピストン移動部３０が傾くことを抑制できる。
【００１６】
請求項２に係るピストンによれば、さらに、ピストン基部からピストン移動部が外れることを防止することができる。
【００１７】
請求項３に係るピストンによれば、さらに、基部側突出部が収容部内に形成されるとともに、第１の往復動方向当接部が基部側突出部内に形成されることによって、ピストン全体の大型化を防ぎつつ、ピストンの最大圧縮状態において挿入部とピストンピンまたはコンロッドとの接触を防ぐ隙間を確保することができる。
【００１８】
請求項４に係るピストンによれば、さらに、基部側突出部によって皿ばねがずれることを防止することができる。請求項５に係るピストンによれば、さらに、ピストン移動部の姿勢を安定させることができる。
【００１９】
請求項６に係るピストンによれば、さらに、移動部側突出部に対するねじのねじ込み量を調整することによって、ピストン基部に対するピストン移動部の往復動可能な距離を調整することができる。このため、ピストン基部に対するピストン移動部の往復動可能な距離を簡単に調整することができる。また、ピストン移動部を形成することによって、ねじが螺合する範囲を大きくすることができるので、ねじの固定強度を強くすることができる。
【００２０】
請求項７に係るピストンによれば、さらに、ピストン基部に対するピストン移動部のピストン周方向の回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストンが内燃機関のシリンダ内に収容されている状態を示す断面図。
【図２】図１に示されるピストンが分解された状態を示す断面図。
【図３】図１に示されたピストンのピストン基部とピストン移動部とを一部切り欠いて示す斜視図。
【図４】図１に示されたピストンのピストン基部を示す斜視図。
【図５】図１に示されるピストンが最大圧縮状態にある状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係るピストンを、図１〜５を用いて説明する。図１は、ピストン１０が内燃機関１のシリンダ５内に収容されている状態を示す断面図である。図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２に組み付くシリンダヘッド３とを備えている。内燃機関１は、例えば４気筒式であり、図１は、１つの燃焼室４と、その近傍を示している。
【００２３】
シリンダブロック２は、シリンダ５を有している。シリンダヘッド３においてシリンダ５に対向する位置には、燃焼凹部７が形成されている。燃焼凹部７には、点火プラグ８と、吸気バルブ９ａと、排気バルブ９ｂとが設けられている。シリンダ５内にピストン１０が収容された状態において、燃焼凹部７とシリンダ５とピストン１０とによって、燃焼室４が形成される。
【００２４】
ピストン１０は、シリンダ５内を往復動する。この往復動は、直線方向に沿って行われる。ピストン１０は、ピストンピン２８によってコネクティングロッド２７に連結されている。コネクティングロッド２７は、図示しないクランクシャフトに連結されている。シリンダ５内のピストン１０の往復動がコネクティングロッド２７を介して図示しないクランクシャフトに伝達される。
【００２５】
ピストン１０に対するコネクティングロッド２７の姿勢は、ピストン１０のシリンダ５内の上死点と下死点との間の位置に応じて、変化する。図１中、ピストン１０が上死点にある状態でのコネクティングロッド２７を実線で示し、圧縮行程（もしくは排気行程）にある状態を２点鎖線で示している。
【００２６】
図２は、ピストン１０が分解された状態を示す断面図である。なお、図２中では、コネクティングロッド２７とピストンピン２８とは省略されている。図１，２に示すように、ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン基部２０に対してピストン１０の中心軸Ｘ０に平行な方向に沿って往復動可能なピストン移動部３０と、複数の皿ばね５０と、ねじ６０とを備えている。
【００２７】
ピストン１０の中心軸Ｘ０は、ピストン１０を中心軸Ｘ０が延びる方向に沿って見たときに、ピストン１０の中心を通る直線である。ピストン１０の中心軸Ｘ０が延びる方向は、シリンダ５内でのピストン１０の往復動方向と平行である。
【００２８】
図３は、ピストン１０が分解された状態、つまり、ピストン基部２０とピストン移動部３０とが互いに分離した状態を示す斜視図である。図４は、ピストン基部２０を示す斜視図である。図１〜４に示すように、ピストン基部２０は、本体部２１と、スカート部２６と、ピストンボス２２とを備えている。ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストン基部２０を見たときにピストン基部２０の中心を通る直線である。ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と同じとなる。
【００２９】
図３に示すように、本体部２１は、一例として、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストン基部２０を見たときの平面形状が円であり、一定の厚みを有する形状である。本体部２１の中心軸Ｘ１は、中心軸Ｘ１に沿って本体部２１を見たときに本体部２１の中心を通る直線である。本体部２１の中心軸Ｘ１は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３と一致する。言い換えると、本体部２１の中心軸Ｘ１は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３と同じである。本体部２１は、基部側突出部２３と、基部側皿ばね収容溝部２４とを備えている。
【００３０】
スカート部２６は、本体部２１の周縁部に形成されており、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に平行に延びている。スカート部２６の外面は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３が延びる方向に平行である。図１に示すように、ピストン１０がシリンダ５内に収容された状態では、スカート部２６は、シリンダ５の内面に接触し、摺動する。このことによって、シリンダ５内でピストン１０が傾くことなく、ピストン１０の姿勢が保たれる。
【００３１】
図３，４に示すように、ピストンボス２２は、本体部２１においてスカート部２６の内側に形成されており、本体部２１の中心軸Ｘ１を挟んで両側に対向するように１つずつ配置されている。
【００３２】
ピストンボス２２は、図１に示すようにコネクティングロッド２７がピストンピン２８を介して連結されるピン孔２５が形成されている。ピストンボス２２間にコネクティングロッド２７が収容された状態で、ピストンピン２８がピストンボス２２のピン孔２５とコネクティングロッド２７に挿入されることによって、コネクティングロッド２７がピストン基部２０に連結される。なお、図１では、ピストンピン２８がピン孔２５に嵌合している状態を示している。
【００３３】
図４は、ピストン基部２０を、ピストンボス２２側から見た状態を示す斜視図である。図４は、ピストン基部２０を、図３に示される状態とは反対側から見ている。図３，４に示すように、スカート部２６の一部２６ａは、本体部２１の周縁から内側に入り込んでピストンボス２２に連結されている。スカート部２６の他の部分２６ｂは、シリンダ５と摺動する。
【００３４】
図１〜３に示すように、基部側突出部２３は、本体部２１においてピストンボス２２とは反対側に形成されている。基部側突出部２３は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に沿ってピストンボス２２とは反対側に突出している。基部側突出部２３は、外観形状が円柱である。中心軸Ｘ２は、基部側突出部２３の中心軸Ｘ２に沿って基部側突出部２３を見たとき基部側突出部２３の中心を通る直線であって本体部２１の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、中心軸Ｘ２は、中心軸Ｘ０と同じである。
【００３５】
基部側突出部２３内には、収容空間Ｓ１が形成されている。収容空間Ｓ１は、スカート部２６によって囲まれる空間と連通している。基部側突出部２３の先端２３ａには、貫通孔２３ｂが形成されている。貫通孔２３ｂは、収容空間Ｓ１と連通している。貫通孔２３ｂを中心軸Ｘ２に沿って見ると、貫通孔２３ｂの周縁は円となる。貫通孔２３ｂは、その中心Ｃ１が中心軸Ｘ２上に配置されるように形成される。言い換えると、基部側突出部２３と貫通孔２３ｂは、その中心がピストン１０の中心軸Ｘ３上に位置するように形成される。
【００３６】
収容空間Ｓ１側から貫通孔２３ｂを見ると、貫通孔２３ｂの周縁と収容空間Ｓ１の内面との間には、縁部２３ｃが形成される。縁部２３ｃは、貫通孔２３ｂの周縁全域と収容空間Ｓ１の内面との間に形成されている。
【００３７】
本体部２１の周縁部２１ａは、本体部２１の中心軸Ｘ３に沿って立ち上がる形状である。基部側皿ばね収容溝部２４は、本体部２１において基部側突出部２３と本体部２１の周縁部２１ａとの間に形成されている。基部側皿ばね収容溝部２４は、後述される皿ばね５０が収容される。
【００３８】
ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、リング溝３２が形成されるリング部３３と、移動部側突出部３４と、移動部側皿ばね収容溝部３５とを有している。ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン移動部３０を中心軸Ｘ５に沿って見たときにピストン移動部３０の中心を通る直線である。ピストン移動部３０がピストン基部２０に組みつけられたとき、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン１０の中心軸Ｘ０と一致する。言い換えると、中心軸Ｘ５は、中心軸Ｘ０と同じである。
【００３９】
ピストンヘッド３１は、中心軸Ｘ５沿って見ると平面形状が円である平板形状である。ピストンヘッド３１の中心軸Ｘ４は、ピストンヘッド３１を中心軸Ｘ４に沿って見たときにピストンヘッド３１の中心を通る直線である。ピストンヘッド３１の中心軸Ｘ４は、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５に一致する。
【００４０】
リング部３３は、ピストンヘッド３１の周縁部に形成されている。図１に示すように、リング溝３２には、コンプレッションリング３２ａと、オイルリング３２ｂとが収容されている。ピストン１０がシリンダ５内に収容された状態では、ピストンヘッド３１とリング部３３とは、シリンダヘッド３の内径よりも若干小さく形成されており、コンプレッションリング３２ａとオイルリング３２ｂとがシリンダ５の内面と摺動する。なお、図１以外では、コンプレッションリング３２ａとオイルリング３２ｂとは、省略されている。
【００４１】
移動部側突出部３４は、ピストンヘッド３１の内側に形成されている。移動部側突出部３４は、外観形状が往復動方向Ａに延びる円柱である。移動部側突出部３４の中心軸Ｘ６は、中心軸Ｘ６に沿って移動部側突出部３４を見たときに移動部側突出部３４の中心を通る直線であって、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５に一致する。移動部側突出部３４の先端面３４ａは、中心軸Ｘ６に沿って見ると円である。移動部側突出部３４には、先端面３４ａからピストンヘッド３１の表面３１ａにわたって、ねじ孔３４ｂが形成されている。ねじ孔３４ｂは、ピストン移動部３０を貫通している。ねじ孔３４ｂの中心は、中心軸Ｘ６に一致する。
【００４２】
移動部側突出部３４の周囲には、ストッパ部３９が環状に形成されている。移動部側皿ばね収容溝部３５は、ストッパ部３９とリング部３３との間に形成されている。移動部側皿ばね収容溝部３５は、ストッパ部３９よりも一段低くい。移動部側皿ばね収容溝部３５は、後述される皿ばね５０が収容される。
【００４３】
移動部側突出部３４は、基部側突出部２３の貫通孔２３ｂ内に往復動方向Ａに移動可能に嵌合する大きさを有している。より具体的には、貫通孔２３ｂの大きさと移動部側突出部３４の大きさとは、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動方向Ａに往復動できるように、移動部側突出部３４と貫通孔２３ｂの周縁との間に若干の隙間ができるように設定されている。なお、この隙間は微小であるので、移動部側突出部３４が貫通孔２３ｂに挿入されたとき、ピストン移動部３０の中心軸Ｘ５は、ピストン基部２０の中心軸Ｘ３に一致する。言い換えると、中心軸Ｘ５は、中心軸Ｘ０に一致する。
【００４４】
基部側突出部２３の縁部２３ｃは、中心軸Ｘ２の延びる方向に所定の厚みを有しており、内周面２３ｄを有している。内周面２３ｄは、基部側突出部２３の中心軸Ｘ２に平行であり、言い換えると往復動方向Ａに平行である。そして、移動部側突出部３４の外周面３４ｃは、中心軸Ｘ６に平行であり、言い換えると往復動方向Ａに平行である。
【００４５】
内周面２３ｄは、移動部側突出部３４の外周面３４ｃに接触することによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａの移動をガイドする。言い換えると、外周面３４ｃは、内周面２３ｄに摺動する。このように、基部側突出部２３と移動部側突出部３４とは、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動をガイドするガイド部１２０を構成する。
【００４６】
ここで、ピストン１０の状態について説明する。上記のように、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、中心軸Ｘ０に沿って近づく方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能である。
【００４７】
図１に示すようにピストン移動部３０がピストン基部２０に対して最も離れた位置にある状態を、初期状態Ｐ１とする。図１は、初期状態Ｐ１を示している。ピストン移動部３０がピストン基部２０に最も近づいた状態（図示せず）を最大圧縮状態Ｐ２とする。最大圧縮状態Ｐ２は、ピストン移動部３０がピストン基部２０に近づき、基部側突出部２３がストッパ部３９に接触した状態である。図５は、最大圧縮状態Ｐ２にあるピストン１０を示している。
【００４８】
図１，５に示すように、リング部３３の先端３３ａは、ピストン基部２０の本体部２１に往復動方向Ａに対向している。リング部３３の中心軸Ｘ０に沿う長さは、図５に示すように、最大圧縮状態Ｐ２にあるときに（基部側突出部２３がストッパ部３９に接触したときに）、リング部３３の先端３３ａが本体部２１に接触することがないように考慮されている。
【００４９】
ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態において、ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、収容部７０が形成される。本実施形態では、収容部７０は、基部側皿ばね収容溝部２４と、移動部側皿ばね収容溝部３５とによって形成される。基部側皿ばね収容溝部２４の内周縁と外周縁とは、移動部側皿ばね収容溝部３５の内周縁と外周縁とに、中心軸Ｘ０が延びる方向に沿って対向している。収容部７０の容積は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対位置によって、変化する。
【００５０】
皿ばね５０は、複数用いられており、互いに重ねられて収容部７０内に収容されている。本実施形態では、複数の一例として、５つの皿ばね５０が用いられている。なお、皿ばね５０の数は、５つに限定されない。１つでもよく、または、４つや６つなどの他の複数であってもよい。
【００５１】
皿ばね５０は、各々同じものである。皿ばね５０は、往復動方向Ａに見る平面形状が円であり、内側に平面形状が円である貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の中心は、皿ばね５０の中心と重なっている。皿ばね５０が収容部７０内に収容された状態では、貫通孔５１の内側に、ストッパ部３９または基部側突出部２３が収容される。貫通孔５１の大きさは、内側に基部側突出部２３が嵌合する大きさである。このため、皿ばね５０は、中心軸Ｘ０を横切る方向に対して基部側突出部２３に保持される。
【００５２】
複数の皿ばね５０が重なる方向Ｂは、皿ばね５０がたわむ方向であり、中心軸Ｘ０に平行である。複数の皿ばね５０のうち、一端に配置される皿ばね５０は、収容部７０の端面７１に接触し、他端に配置される皿ばね５０は、収容部７０の端面７２に接触する。
【００５３】
ピストン移動部３０は、ねじ６０によって、ピストン基部２０が分離することが防止される。この構造について、具体的に説明する。図１に示すように、ねじ６０は、収容空間Ｓ１側から挿入されて貫通孔２３ｂを通り、移動部側突出部３４のねじ孔３４ｂに螺合する。ねじ６０の中心軸は、移動部側突出部３４の中心軸Ｘ６に一致する。
【００５４】
ねじ６０のヘッド部６１は、中心軸Ｘ６に交差する方向に広がっており、中心軸Ｘ６を横切る方向に移動部側突出部３４よりも大きい。なお、ヘッド部６１は、ドライバなどの工具が挿入される溝が形成される部分である。
【００５５】
初期状態Ｐ１では、皿ばね５０の弾性力によってピストン移動部３０がピストン基部２０から離れる方向Ａ２に付勢されるので、ねじ６０のヘッド部６１が、縁部２３ｃに当接する。この状態が上記した初期状態Ｐ１である。ヘッド部６１が縁部２３ｃに当接することによって、ピストン移動部３０がピストン基部２０から分離することが抑制される。
【００５６】
ここで、縁部２３ｃにおいてヘッド部６１が当接する面２３ｅの位置について具体的に説明する。図５に示すように、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２では、ねじ６０のヘッド部６１は、コネクティングロッド２７に近く。縁部２３ｃの面２３ｅは、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２となっても、ねじ６０がコネクティングロッド２７に接触しない位置に配置される。
【００５７】
言い換えると、面２３ｅは、本体部２１においてピストン移動部３０側に対向する面２１ｂよりも、ピストン移動部３０側に位置する。このことによって、往復動方向Ａに沿って面２１ｂ，２３ｅ間を、ヘッド部６１の移動空間として利用することができる。
【００５８】
ねじ６０のヘッド部６１と、縁部２３ｃとは、分離防止部１１０を構成する。ヘッド部６１は、第２の往復動方向当接部の一例である。縁部２３ｃは、第１の往復動方向当接部の一例である。ピストン移動部３０がピストン基部２０側に移動すると、ピストン移動部３０の移動に合わせてねじ６０も移動する
ねじ６０は、収容部７０内に皿ばね５０が収容された状態で締めこまれる。ねじ６０を締めこむことによって、収容部７０の大きさが調整され、それゆえ、皿ばね５０の弾性力の調整も可能である。
【００５９】
ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、中心軸Ｘ０回りの互いの相対回転を止める回転防止機構１００が設けられている。図３に示すように、回転防止機構１００は、ピストン移動部３０のリング部３３に形成される回転防止用突出部１０１と、ピストン基部２０の本体部２１に形成される回転防止用溝部１０２とを備えている。
【００６０】
回転防止用突出部１０１は、リング部３３から往復動方向Ａに沿ってピストン基部２０側に延びている。回転防止用溝部１０２は、中心軸Ｘ０が延びる方向に回転防止用突出部１０１と対向する位置に形成されており、回転防止用突出部１０１が収容される大きさを有している。回転防止用溝部１０２は、中心軸Ｘ０が延びる方向に、ピストン移動部３０のピストン基部２０に対する往復動を阻害しない長さを有している。
【００６１】
なお、回転防止用突出部１０１は、回転防止用溝部１０２に往復動可能に嵌合しており、回転防止用突出部１０１と回転防止用溝部１０２を形成する面１０２ａとの間には、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対移動を阻害しない程度の隙間が形成されている。
【００６２】
回転防止用突出部１０１が回転防止用溝部１０２に収容されることによって、中心軸Ｘ０回りにピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転しようとすると、回転防止用突出部１０１が回転防止用溝部１０２の面１０２ａに当接する。このため、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転することが防止される。回転防止用突出部１０１は、第１の周方向当接部の一例である。面１０２ａは、第２の周方向当接部の一例である。
【００６３】
このように構成されるピストン１０では、スカート部２６がピストン基部２０に形成されることによって、ピストン移動部３０をスカート部２６分軽量化することができる。
【００６４】
ピストン基部２０がスカート部２６を備えることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動する際の摺動抵抗を小さくすることができる。この点について、具体的に説明する。
【００６５】
まず、ピストン移動部がスカート部を備えるピストンについて説明する。ピストン移動部がスカート部を備える構造の場合、スカート部は、往復動方向Ａに沿ってピストン基部の本体部よりもピストンボス側に延びる必要がある。このため、本体部は、スカート部の内側に収容される。そして、ピストン基部に対してピストン移動部が往復動する際に、スカート部と本体部との間に摺動抵抗が生じる。
【００６６】
これに対して本実施形態のように、スカート部２６がピストン基部２０に形成されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動する際にスカート部２６と本体部２１との間に摺動抵抗は生じない。
【００６７】
移動部側突出部３４が基部側突出部２３の貫通孔２３ｂ内に嵌合する（言い換えると、移動部側突出部３４が貫通孔２３ｂ内に摺動可能に挿入される）が、貫通孔２３ｂの内周面２３ｄの大きさは、スカート部がピストン移動部に形成された場合においてスカート部の内面よりも小さくなる。このことによって、移動部側突出部３４の外周面３４ｃと貫通孔２３ｂの内周面２３ｄとの間で生じる摺動抵抗は、スカート部がピストン移動部に形成される構造においてピストン基部に対してピストン移動部が往復動する際に生じる摺動抵抗よりも小さくすることができる。
【００６８】
さらに、ピストン移動部３０を軽量化できるので、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が傾こうとする力を小さくすることができる。このことによって、ピストン移動部３０とピストン基部２０とん間に生じる摺動抵抗を、より一層小さくすることができる。さらに、移動部側突出部３４が貫通孔２３内に嵌合（摺動可能に挿入）されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が傾くことを抑制できる。
【００６９】
また、ねじ６０のヘッド部６１が基部側突出部２３の内周面２３ｄに当接することによって、ピストン基部２０からピストン移動部３０が外れることを防止することができる。
【００７０】
また、基部側突出部２３を備えることによって、ねじ６０のヘッド部６１と往復動方向Ａに当接する縁部２３ｃの面２３ｅを、ピストン移動部３０側に移動することができる。このことによって、ピストン全体の大型化を抑制しつつ、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２であってもねじ６０がピストンピン２８にぶつからないようにすることができる。
【００７１】
この点について、具体的に説明する。ねじ６０とピストンピン２８との間には、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２のときに互いが接触しないように隙間が設けられる必要がある。しかしながら、この隙間を形成することによって、ピストン移動部３０がピン孔２５の中心から離れ、ピストン全体が往復動方向Ａに長くなってしまう。さらに、ピストン移動部３０の重心がピン孔２５の中心から離れることによって、ピストン１０がシリンダ５内を往復動する際に傾きやすくなり、それゆえ、ピストン１０とシリンダ５の内面との間の摺動抵抗が大きくなる。
【００７２】
これに対して上記したように、本実施形態では、ピストン移動部３０がピン孔２５の中心（言い換えるとピストンピン２８の中心）から離れることを抑制しつつ、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２であってもねじ６０がピストンピン２８にぶつからないようにすることができるので、シリンダ５内でピストン１０が傾くことを抑制できる。
【００７３】
また、貫通孔２３ｂの中心がピストン１０の中心軸Ｘ０と一致することによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の安定した姿勢を保ちやすくなる。
【００７４】
また、基部側突出部２３を皿ばね５０の貫通孔５１に嵌合する大きさとすることによって、皿ばね５０が往復動方向Ａを横切る方向にずれることを防止することができる。
【００７５】
また、ねじ６０のヘッド部６１がピストン基部２０からピストン移動部３０が外れることを防止する当接部として用いられることによって、ねじ６０の締め具合の調整によってピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動距離を調整することができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動距離を容易に調整することができる。
【００７６】
また、移動部側突出部３４が設けられることによって、ねじ６０がピストン移動部３０に螺合する長さを長くすることができるので、ピストン移動部３０に対するねじ６０の固定強度を強くすることができる。
【００７７】
また、ピストン移動部３０に形成されるねじ孔３４ｂがピストンヘッド３１を貫通することによって、ねじ孔３４ｂの長さを最大限に長くすることができる。このため、ねじ６０の長さを長くすることができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０を強固に連結することができる。
【００７８】
また、ピストン移動部３０に回転防止用突出部１０１が形成され、ピストン基部２０に回転防止用溝部１０２が形成されることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転することを防止することができる。
【００７９】
上記実施形態では、ピストンヘッド３１に移動部側突出部３４が一体に形成されている。移動部側突出部３４は、本発明で言う挿入部の一部である。このように、挿入部がピストンヘッドに一体に形成されることは、本発明で言う、ピストンヘッドに挿入部が連結されることの一例である。
【００８０】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ピストン、２０…ピストン基部、２１…本体部、２２…ピストンボス、２３…基部側突出部、２３ｂ…貫通孔、２３ｃ…縁部（第１の往復動方向当接部）、２５…ピン孔、２６…スカート部、３０…ピストン移動部、３３…リング部、３４…移動部側突出部（第２の往復動方向当接部）、５０…皿ばね、６０…ねじ（第２の往復動方向当接部）、６１…ヘッド部、７０…収容部、１０１…回転防止用突出部（第１の周方向当接部）、１０２ａ…面（第２の周方向当接部）、Ｘ０…中心軸、Ｃ１…中心。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン中心軸が延びる方向に沿う貫通孔が形成される本体部と、前記本体部に設けられてピン孔が形成されるピストンボスと、前記本体部の周縁部に設けられるスカート部とを具備するピストン基部と、
ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの周縁部に形成されるリング部とを具備し、前記ピストン基部に対して前記ピストン中心軸の延びる方向に沿って往復動可能であるピストン移動部と、
前記ピストンヘッドと連結され、前記貫通孔に摺動可能に挿入される挿入部と
を具備することを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記本体部は、前記ピストンヘッドとは反対側に形成される第１の往復動方向当接部を具備し、
前記挿入部は、前記挿入部において前記ピストンヘッドとは反対側の端部に形成されて前記ピストン基部から前記ピストン移動部が離れる方向に前記第１の往復動方向当接部に当接可能な第２の往復動方向当接部を具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記ピストン基部と前記ピストン移動部の間に形成され、前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部を具備し、
前記本体部は、前記ピストンヘッドに向かって突出するとともに内側に前記貫通孔が形成される基部側突出部を具備し、
前記第１の往復動方向当接部は、前記基部側突出部内に形成される
ことを特徴とするピストン。
【請求項４】
中央に前記基部側突出部を通す孔が形成されるとともに、前記孔の内側に前記基部側突出部が嵌合した状態で前記収容部内に収容されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って伸縮する皿ばねを具備する
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記貫通孔の中心は、前記ピストン中心軸と一致する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記挿入部は、
ヘッド部が前記第２の往復動方向当接部となるねじと、
前記ねじと螺合するねじ孔を内部に有し、前記ピストンヘッドから前記本体部に向かって突出するとともに前記貫通孔内に収容されて前記貫通孔の内周面と摺動する外周面を具備する移動部側突出部と
を具備する
ことを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
前記ピストン移動部は、第１の周方向当接部を具備し、
前記ピストン基部は、ピストン周方向に前記第１の周方向当接部と当接可能な第２の周方向当接部を具備する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１】
ピストン中心軸が延びる方向に沿う貫通孔が形成される本体部と、前記本体部に設けられてピン孔が形成されるピストンボスと、前記本体部の周縁部に設けられるスカート部とを具備するピストン基部と、
ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの周縁部に形成されるリング部とを具備し、前記ピストン基部に対して前記ピストン中心軸の延びる方向に沿って往復動可能であるピストン移動部と、
前記ピストンヘッドと連結され、前記貫通孔に摺動可能に挿入される挿入部と
を具備することを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記本体部は、前記ピストンヘッドとは反対側に形成される第１の往復動方向当接部を具備し、
前記挿入部は、前記挿入部において前記ピストンヘッドとは反対側の端部に形成されて前記ピストン基部から前記ピストン移動部が離れる方向に前記第１の往復動方向当接部に当接可能な第２の往復動方向当接部を具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記ピストン基部と前記ピストン移動部の間に形成され、前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部を具備し、
前記本体部は、前記ピストンヘッドに向かって突出するとともに内側に前記貫通孔が形成される基部側突出部を具備し、
前記第１の往復動方向当接部は、前記基部側突出部内に形成される
ことを特徴とするピストン。
【請求項４】
中央に前記基部側突出部を通す孔が形成されるとともに、前記孔の内側に前記基部側突出部が嵌合した状態で前記収容部内に収容されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って伸縮する皿ばねを具備する
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記貫通孔の中心は、前記ピストン中心軸と一致する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記挿入部は、
ヘッド部が前記第２の往復動方向当接部となるねじと、
前記ねじと螺合するねじ孔を内部に有し、前記ピストンヘッドから前記本体部に向かって突出するとともに前記貫通孔内に収容されて前記貫通孔の内周面と摺動する外周面を具備する移動部側突出部と
を具備する
ことを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
前記ピストン移動部は、第１の周方向当接部を具備し、
前記ピストン基部は、ピストン周方向に前記第１の周方向当接部と当接可能な第２の周方向当接部を具備する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のピストン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３７０６１（Ｐ２０１２−１３７０６１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１２８５（Ｐ２０１０−２９１２８５）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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