内燃機関におけるピストンの構造
【課題】ピストンリング溝３付きピストン本体２と，ピストンピン孔５を有する一対のボス部４と，スカート部６とを一体に備え，前記スカート部６を，前記両ボス部の間における左右両側の部分に設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブ７にて一体に連結して成るピストンにおいて，その高温時における焼き付きを低減する。
【解決手段】前記スカート部６のうち前記スカートリブ７間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板８を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着する。
【解決手段】前記スカート部６のうち前記スカートリブ７間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板８を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内燃機関に使用されるピストンのうち，当該ピストンにおけるスカート部をピストンピンを挟む左右両側の部分にのみ設けて成るピストンの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，この種のピストン，つまり，ピストンにおけるスカート部をピストンピンを挟む左右両側の部分にのみ設けて成るピストンは，先行技術としての特許文献１に記載されている。
【０００３】
すなわち，この特許文献１におけるピストンは，外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分にのみ設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結するという構成にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１１５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のピストンにおいては，前記両スカート部のうち左右両側の相互間を，ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるスカートリブにて一体に結合するという構成であることにより，前記両スカート部のうちその左右両側において前記スカートリブに一体に結合される部分は，前記スカートリブにおけるピストンピン孔の軸線と直角方向への熱膨張の影響を受ける。
【０００６】
これにより，前記両スカート部のうち前記スカートリブに一体に結合される左右両側の部分は，ピストンの温度が高くなるにつれて，部分的に外向きに突出した形状になって，シリンダボアに対する面圧が局部的に高くなる傾向を呈し，しかも，この面圧が高くなる部分は，その内側に一体に結合の前記スカートリブにて支持されていることで剛性が大幅に高いことにより，シリンダボアの内面に対して強く当たることになるから，この部分に高温時において，焼き付きが発生するおそれが大きいという問題がある。
【０００７】
この問題，つまり，前記スカートリブの熱膨張に起因する高温時の焼き付きは，前記スカート部のうち前記スカートリブに結合される左右両側の部分における直径を，当該スカート部のうち前記両スカートリブの間の部分における直径よりも，前記両スカートリブにおける熱膨張の分だけ小さくすることによって，解消することができる。
【０００８】
しかし，このような構成にした場合，ピストンの温度が低いときに，前記スカート部のうち前記スカートリブに結合される左右両側の部分と，シリンダボアの内周面との間の隙間が大きくなり，ピストンの低温時におけるガタ付きが大きくなるという問題を招来する。
【０００９】
本発明は，これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この技術的課題を達成するため請求項１は，
「外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分に設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結して成るピストンにおいて，
前記スカート部のうち前記スカートリブ間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着した。」
ことを特徴としている。
【００１１】
また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記スカート部における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にした。」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１によると，スカート部に対する熱膨張係数の大きい材料による当て板は，温度の上昇に比例して，ピストンとの間の熱膨張係数の差により，更に大きく外向き凸の円弧状に湾曲するように熱変形する。
【００１３】
これにより，前記スカート部は，そのうち左右両側のスカートリブの間の部分が外向きに膨れるように変形して，当該スカート部における外周面のうち前記スカートリブの間の部分が，温度の上昇に伴って，先に，シリンダボアに対して接当する状態になる。
【００１４】
この場合，前記スカート部のうち前記スカートリブの間の部分における剛性は，当該スカート部のうち前記スカートリブの部分における剛性よりも遥かに低くて，シリンダボアに対する当たりを，前記特許文献１のように，前記スカート部のうち前記スカートリブの部分が当たる場合よりも大幅に低くすることができるから，ピストンの高温時における焼き付きを確実に低減できる。
【００１５】
また，前記スカート部における外周面のうち前記スカートリブの間の部分が，先に，シリンダボアに対して接当するから，請求項２に記載した構成にすることにより，ピストンの高温時における焼き付きを確実に低減できるものでありながら，低温時において，前記スカート部のうちスカートリブの部分とシリンダボアとの間における隙間を小さくでき，ひいては，ピストンの低温時におけるガタ付きを減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピストンの縦断正面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図２のIII −III 視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。
【００１８】
これらの図は，内燃機関におけるピストン１を示しており，このピストン１は，外周にピストンリング溝３の複数本を有するピストン本体２と，ピストンピン孔５を有する一対のボス部４と，スカート部６とを一体に備えている。
【００１９】
前記両ボス部４は，前記ピストン１における軸線１ａの方向から見て，図２及び図３に示すように，前記ピストン本体２の外周よりも内側に位置している。
【００２０】
一方，前記スカート部６は，図３に示すように，前記両ボス部４の間における左右両側の部分にのみ設けており，このスカート部６の左右両側と前記両ボス部４との間は，前記ピストンピン孔５の軸線５ａと交差する方向に延びるスカートリブ７にて一体に連結されており，このスカートリブ７は，前記ピストン本体２の下面に一体に設けられている。
【００２１】
そして，前記両スカート部６の内面のうち前記両スカートリブ７の間の部分には，前記ピストン１の軸線１ａの方向から見て，前記スカート部６と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して成る当て板８が固着されており，この当て板８は，前記ピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製である。
【００２２】
例えば，前記ピストン１がアルミ合金製である場合，そのアルミ合金には，ＪＩＳ規格でＡＣ８Ａ又はＡＣ８Ｂというように，Ｎｉを添加すること等で低熱膨張性を付与したものが使用されていることから，前記当て板８としては，低熱膨張性を付与していないアルミ合金又はマグネシウム合金或いは他の軽合金等のように，ピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製にする。
【００２３】
また，前記ピストン１が鋳鉄製である場合には，前記当て板８としては，アルミ合金，他の軽合金又は銅合金等のように，鋳鉄製のピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製にする。
【００２４】
この構成にすることにより，両スカート部６に対する熱膨張係数の大きい材料による当て板８は，温度の上昇に比例して，前記スカート部６との間の熱膨張係数の差により，更に大きく外向き凸の円弧状に湾曲するように熱変形する。
【００２５】
これにより，前記スカート部６は，図３に二点鎖線Ａで示すように，そのうち左右両側のスカートリブ７の間の部分が外向きに膨れるように変形して，当該スカート部６における外周面のうち前記両スカートリブ７の間の部分が，シリンダボアに対して接当する状態になる。
【００２６】
この場合，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分における剛性は，当該スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分における剛性よりも低いから，シリンダボアに対する当たりを，前記特許文献１のように，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分が当たる場合よりも大幅に低くすることができる。
【００２７】
また，前記した構成にすると，シリンダボアには，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分が，温度の上昇に伴って，先に，当たることにより，前記両スカート部６における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にすることができるから，低温時において，前記スカート部６のうち両スカートリブ７の部分とシリンダボアとの間における隙間を小さくでき，ひいては，ピストンの低温時におけるガタ付きを減少できる。
【００２８】
なお，この場合，前記両スカート部６における外周面の曲率をシリンダボアの内周面の曲率をと同じにしておくと，ピストンの低温時におけるガタ付きをより減少できる。
【００２９】
前記スカート部６の内面に当て板８を固着するに際しては，ピストン１を鋳造するとき，前記スカート部６における肉厚の内部に鋳込むという方法を採用することができるほか，図示したように，前記スカート部６における内面にピストン内に露出するように鋳込むという方法を採用することができる。この場合，後者の方法によると，前記スカート部６における肉厚を薄くすることができる。
【００３０】
また，前記両スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分における肉厚を，図３に図示したように，当該両スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分における肉厚よりも薄くすることにより，温度の上昇に伴う外向きへの膨れ変形を，より的確に実現できる。
【符号の説明】
【００３１】
１ ピストン
２ ピストン本体
３ ピストンリング溝
４ ボス部
５ ピストンピン孔
６ スカート部
７ スカートリブ
８ 当て板
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内燃機関に使用されるピストンのうち，当該ピストンにおけるスカート部をピストンピンを挟む左右両側の部分にのみ設けて成るピストンの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，この種のピストン，つまり，ピストンにおけるスカート部をピストンピンを挟む左右両側の部分にのみ設けて成るピストンは，先行技術としての特許文献１に記載されている。
【０００３】
すなわち，この特許文献１におけるピストンは，外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分にのみ設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結するという構成にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１１５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のピストンにおいては，前記両スカート部のうち左右両側の相互間を，ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるスカートリブにて一体に結合するという構成であることにより，前記両スカート部のうちその左右両側において前記スカートリブに一体に結合される部分は，前記スカートリブにおけるピストンピン孔の軸線と直角方向への熱膨張の影響を受ける。
【０００６】
これにより，前記両スカート部のうち前記スカートリブに一体に結合される左右両側の部分は，ピストンの温度が高くなるにつれて，部分的に外向きに突出した形状になって，シリンダボアに対する面圧が局部的に高くなる傾向を呈し，しかも，この面圧が高くなる部分は，その内側に一体に結合の前記スカートリブにて支持されていることで剛性が大幅に高いことにより，シリンダボアの内面に対して強く当たることになるから，この部分に高温時において，焼き付きが発生するおそれが大きいという問題がある。
【０００７】
この問題，つまり，前記スカートリブの熱膨張に起因する高温時の焼き付きは，前記スカート部のうち前記スカートリブに結合される左右両側の部分における直径を，当該スカート部のうち前記両スカートリブの間の部分における直径よりも，前記両スカートリブにおける熱膨張の分だけ小さくすることによって，解消することができる。
【０００８】
しかし，このような構成にした場合，ピストンの温度が低いときに，前記スカート部のうち前記スカートリブに結合される左右両側の部分と，シリンダボアの内周面との間の隙間が大きくなり，ピストンの低温時におけるガタ付きが大きくなるという問題を招来する。
【０００９】
本発明は，これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この技術的課題を達成するため請求項１は，
「外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分に設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結して成るピストンにおいて，
前記スカート部のうち前記スカートリブ間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着した。」
ことを特徴としている。
【００１１】
また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記スカート部における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にした。」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１によると，スカート部に対する熱膨張係数の大きい材料による当て板は，温度の上昇に比例して，ピストンとの間の熱膨張係数の差により，更に大きく外向き凸の円弧状に湾曲するように熱変形する。
【００１３】
これにより，前記スカート部は，そのうち左右両側のスカートリブの間の部分が外向きに膨れるように変形して，当該スカート部における外周面のうち前記スカートリブの間の部分が，温度の上昇に伴って，先に，シリンダボアに対して接当する状態になる。
【００１４】
この場合，前記スカート部のうち前記スカートリブの間の部分における剛性は，当該スカート部のうち前記スカートリブの部分における剛性よりも遥かに低くて，シリンダボアに対する当たりを，前記特許文献１のように，前記スカート部のうち前記スカートリブの部分が当たる場合よりも大幅に低くすることができるから，ピストンの高温時における焼き付きを確実に低減できる。
【００１５】
また，前記スカート部における外周面のうち前記スカートリブの間の部分が，先に，シリンダボアに対して接当するから，請求項２に記載した構成にすることにより，ピストンの高温時における焼き付きを確実に低減できるものでありながら，低温時において，前記スカート部のうちスカートリブの部分とシリンダボアとの間における隙間を小さくでき，ひいては，ピストンの低温時におけるガタ付きを減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピストンの縦断正面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図２のIII −III 視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。
【００１８】
これらの図は，内燃機関におけるピストン１を示しており，このピストン１は，外周にピストンリング溝３の複数本を有するピストン本体２と，ピストンピン孔５を有する一対のボス部４と，スカート部６とを一体に備えている。
【００１９】
前記両ボス部４は，前記ピストン１における軸線１ａの方向から見て，図２及び図３に示すように，前記ピストン本体２の外周よりも内側に位置している。
【００２０】
一方，前記スカート部６は，図３に示すように，前記両ボス部４の間における左右両側の部分にのみ設けており，このスカート部６の左右両側と前記両ボス部４との間は，前記ピストンピン孔５の軸線５ａと交差する方向に延びるスカートリブ７にて一体に連結されており，このスカートリブ７は，前記ピストン本体２の下面に一体に設けられている。
【００２１】
そして，前記両スカート部６の内面のうち前記両スカートリブ７の間の部分には，前記ピストン１の軸線１ａの方向から見て，前記スカート部６と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して成る当て板８が固着されており，この当て板８は，前記ピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製である。
【００２２】
例えば，前記ピストン１がアルミ合金製である場合，そのアルミ合金には，ＪＩＳ規格でＡＣ８Ａ又はＡＣ８Ｂというように，Ｎｉを添加すること等で低熱膨張性を付与したものが使用されていることから，前記当て板８としては，低熱膨張性を付与していないアルミ合金又はマグネシウム合金或いは他の軽合金等のように，ピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製にする。
【００２３】
また，前記ピストン１が鋳鉄製である場合には，前記当て板８としては，アルミ合金，他の軽合金又は銅合金等のように，鋳鉄製のピストン１よりも大きい熱膨張係数を有する材料製にする。
【００２４】
この構成にすることにより，両スカート部６に対する熱膨張係数の大きい材料による当て板８は，温度の上昇に比例して，前記スカート部６との間の熱膨張係数の差により，更に大きく外向き凸の円弧状に湾曲するように熱変形する。
【００２５】
これにより，前記スカート部６は，図３に二点鎖線Ａで示すように，そのうち左右両側のスカートリブ７の間の部分が外向きに膨れるように変形して，当該スカート部６における外周面のうち前記両スカートリブ７の間の部分が，シリンダボアに対して接当する状態になる。
【００２６】
この場合，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分における剛性は，当該スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分における剛性よりも低いから，シリンダボアに対する当たりを，前記特許文献１のように，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分が当たる場合よりも大幅に低くすることができる。
【００２７】
また，前記した構成にすると，シリンダボアには，前記スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分が，温度の上昇に伴って，先に，当たることにより，前記両スカート部６における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にすることができるから，低温時において，前記スカート部６のうち両スカートリブ７の部分とシリンダボアとの間における隙間を小さくでき，ひいては，ピストンの低温時におけるガタ付きを減少できる。
【００２８】
なお，この場合，前記両スカート部６における外周面の曲率をシリンダボアの内周面の曲率をと同じにしておくと，ピストンの低温時におけるガタ付きをより減少できる。
【００２９】
前記スカート部６の内面に当て板８を固着するに際しては，ピストン１を鋳造するとき，前記スカート部６における肉厚の内部に鋳込むという方法を採用することができるほか，図示したように，前記スカート部６における内面にピストン内に露出するように鋳込むという方法を採用することができる。この場合，後者の方法によると，前記スカート部６における肉厚を薄くすることができる。
【００３０】
また，前記両スカート部６のうち前記両スカートリブ７の間の部分における肉厚を，図３に図示したように，当該両スカート部６のうち前記両スカートリブ７の部分における肉厚よりも薄くすることにより，温度の上昇に伴う外向きへの膨れ変形を，より的確に実現できる。
【符号の説明】
【００３１】
１ ピストン
２ ピストン本体
３ ピストンリング溝
４ ボス部
５ ピストンピン孔
６ スカート部
７ スカートリブ
８ 当て板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分に設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結して成るピストンにおいて，
前記スカート部のうち前記スカートリブ間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着したことを特徴とする内燃機関におけるピストンの構造。
【請求項２】
前記請求項１の記載において，前記スカート部における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にしたことを特徴とする内燃機関におけるピストンの構造。
【請求項１】
外周にピストンリング溝を有するピストン本体と，ピストンピン孔を有する一対のボス部と，スカート部とを一体に備え，両ボス部を，前記ピストン本体の外周よりも内側に位置する一方，前記スカート部を，前記両ボス部の間における左右両側の部分に設けて，このスカート部の左右両側と前記両ボス部との間を，前記ピストンピン孔の軸線と交差する方向に延びるように前記ピストン本体に一体に設けたスカートリブにて一体に連結して成るピストンにおいて，
前記スカート部のうち前記スカートリブ間の部分に，前記ピストンよりも熱膨張係数の大きい材料による当て板を，前記ピストンの軸線方向から見て，前記スカート部と同様に外向き凸の円弧状に湾曲して固着したことを特徴とする内燃機関におけるピストンの構造。
【請求項２】
前記請求項１の記載において，前記スカート部における外周面を，その全円周にわたって同じ曲率の真円面にしたことを特徴とする内燃機関におけるピストンの構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１８５２１０（Ｐ２０１１−１８５２１０Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３３３１（Ｐ２０１０−５３３３１）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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