(57)【要約】【課題】潤滑油の保持性を向上させつつ軽量な内燃機関のピストンを提供する。【解決手段】ピストン２０のピストンスカート２７の外周部２７Ｓを、梁で構成された格子構造で形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンスカートの外周部が梁で構成された格子構造を有する内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のピストンは、ピストンスカートの外周面に多数の斑点を有する樹脂皮膜を形成することにより、同ピストンスカートの潤滑油の保持性を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載のピストンは、潤滑油の保持性は高まるもののピストンスカートに形成した樹脂皮膜の重量の分だけピストンが重くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する内燃機関のピストンは、ピストンスカートの外周部が梁で構成された格子構造を有している。
同構成によれば、ピストンスカートの外周部が梁で構成された格子構造を有しており、当該ピストンスカートの外周部には梁間の空隙が多く存在する。そのため、その空隙に潤滑油が保持されるようになるため、潤滑油の保持性が向上するようになる。また、そうした空隙が存在しないピストンスカートと比べて、同構成のピストンスカートは軽くなるため、このピストンスカートを備えるピストンは軽くなる。従って、潤滑油の保持性を向上させつつピストンを軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態における内燃機関のピストンについて、ピストンピンの中心軸に対して垂直な断面構造を示す模式図。
【図２】（Ａ）は、図１に示すＡ部を拡大して示す模式図。（Ｂ）は、図１に示すＢ部を拡大して示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、内燃機関のピストンの一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、各図に示す矢印Ｒは、ピストンの径方向を示している。
図１に示すように、円筒状のピストン２０は、アルミニウム合金で形成されており、ピストン２０の冠部２１の外周には円環状のリング溝２５が複数形成されている。また、ピストン２０は、コネクティングロッドの小径端側が組み付けられるピストンピンが挿入されるピン孔２４が形成されている。
【０００８】
ピストン２０の外周部であって、冠部２１の下方には、ピストンスカート２７が一体形成されている（図１に示す範囲ＳＲの部位）。
このピストンスカート２７において径方向外側に位置する部位である外周部２７Ｓはその全体が格子構造で形成されている。
【０００９】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に外周部２７Ｓの格子構造の一部を示す。
これら図２（Ａ）や図２（Ｂ）に示すように、外周部２７Ｓの格子構造は、複数の格子３０で構成されており、１つの格子３０は正六面体（立方体）の形状になっている。各格子３０は複数の梁３１で構成されており、隣り合う格子３０が共有する１つの面であって梁３１で囲まれる部分は空隙３２になっている。
【００１０】
外周部２７Ｓにおいて各格子３０の配設ピッチＰは同一になっている。他方、外周部２７Ｓにおいて梁３１の太さは部分的に異なっている。
すなわち、外周部２７Ｓにおける梁３１の基本的な太さを基準太さＴとしたときに、外周部２７Ｓにおいて内燃機関のシリンダライナと衝突する部位（例えば図１に示すＡ部など）における梁３１の太さＴａは、基準太さＴよりも細くなっている。
【００１１】
また、ピストンスカート２７の外周部２７Ｓが内燃機関のシリンダライナと摺動する際に、外周部２７Ｓに作用する圧力が低い部位（例えば図１に示すＢ部のように、ピストン２０の上下方向における外周部２７Ｓの中央付近の部位など）の梁３１の太さＴｂは、基準太さＴよりも太くなっている。一方、上記圧力が高い部位の梁３１の太さは基準太さＴよりも細くなっている。なお、本実施形態では、ピストン２０全体を金属用３Ｄプリンタを使って作製している。また、本実施形態では、梁の太さとして０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度を、上記配設ピッチＰとして０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度を想定しているが、これは一例であり、そうした寸法範囲は適宜変更してもよい。
【００１２】
本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）ピストンスカート２７の外周部２７Ｓが梁３１で構成された格子構造を有しており、当該外周部２７Ｓには空隙３２が多く存在する。そのため、そうした空隙３２が存在しないピストンスカートと比べて、本実施形態のピストンスカート２７は軽くなるため、このピストンスカート２７を備えるピストン２０を軽量化することができる。
【００１３】
（２）上記空隙３２に潤滑油が保持されるようになるため、潤滑油の保持性が向上するようになる。また、これにより潤滑油を介したピストン２０の冷却性や、信頼性も向上するようになる。
【００１４】
（３）内燃機関のシリンダライナ内をピストン２０が上下動する際には、ピストンスカート２７の外周部２７Ｓがシリンダライナに衝突して打音が発生することがある。この点、本実施形態では、外周部２７Ｓにおいてシリンダライナと衝突する部位の梁３１の太さＴａは基準太さＴよりも細くなっているため、基準太さＴの梁３１がシリンダライナに衝突する場合と比較して、上記打音の発生を抑えることができる。
【００１５】
（４）ピストンスカート２７の外周部２７Ｓが内燃機関のシリンダライナと摺動する際には、外周部２７Ｓの表面に位置する梁３１がシリンダライナと摺動する。
ここで、本実施形態では、ピストンスカート２７の外周部２７Ｓが内燃機関のシリンダライナと摺動する際に、外周部２７Ｓに作用する圧力が高い部位（以下、高圧部位という）の梁３１の太さは基準太さＴよりも細くなっている。そのため、高圧部位の梁３１の太さを基準太さＴにした場合と比べて、高圧部位の梁３１は変形しやすく、当該高圧部位のピストンスカート２７の剛性は低くなっている。従って、この高圧部位では、より広い範囲でピストンスカート２７とシリンダライナとが接触し、当該高圧部位ではピストンスカート２７の面圧が低くなる。
【００１６】
一方、ピストンスカート２７の外周部２７Ｓが内燃機関のシリンダライナと摺動する際に、外周部２７Ｓに作用する圧力が低い部位（以下、低圧部位という）の梁３１の太さＴｂは、基準太さＴよりも太くなっている。そのため、低圧部位の梁３１の太さを基準太さＴにした場合と比べて、低圧部位の梁３１は変形しにくく、当該低圧部位のピストンスカート２７の剛性は高くなっている。従って、この低圧部位では、より狭い範囲でピストンスカート２７とシリンダライナとが接触し、当該低圧部位ではピストンスカート２７の面圧が高くなる。
【００１７】
このように高圧部位では、外周部２７Ｓに作用する圧力が高くても当該高圧部位のピストンスカート２７の面圧は低くなる一方、低圧部位では、外周部２７Ｓに作用する圧力が低くても当該低圧部位のピストンスカート２７の面圧は高くなるため、ピストンスカート全体としては面圧が均一化された状態に近づくようになる。そのため、外周部２７Ｓにおいてシリンダライナと摺動する摺動面には全体的に均一な力が加わりやすくなる。従って、摺動面のフリクションが低減されるとともに耐焼き付き性も向上するようになる。
【００１８】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・外周部２７Ｓにおいて、各格子３０の配設ピッチＰを異ならせてもよい。
【００１９】
・外周部２７Ｓ全体に渡って梁３１の太さを同じにしてもよい。この場合でも、少なくとも上記（１）及び（２）に記載の作用効果を得ることができる。
・外周部２７Ｓにおいてシリンダライナと衝突する部位の梁３１の太さを上記基準太さＴにしてよい。この場合でも、上記（３）以外の作用効果を得ることができる。
【００２０】
・上述した低圧部位の梁３１の太さＴｂは上記基準太さＴよりも太くなっていた。この他、低圧部位の梁３１の太さＴｂを、上記基準太さＴよりも細く且つ高圧部位の梁３１の太さよりも太くしたり、あるいは基準太さＴにしてもよい。この場合でも、少なくとも高圧部位の梁３１の太さは基準太さＴや低圧部位の梁３１の太さＴｂよりも細くなっているため、高圧部位の梁３１は他の部位よりも変形しやすく、当該高圧部位のピストンスカート２７の剛性は低くなる。従って、この高圧部位では、より広い範囲でピストンスカート２７とシリンダライナとが接触してピストンスカート２７の面圧が低くなるため、高圧部位における摺動面のフリクションが低減されるとともに耐焼き付き性も向上するようになる。
【００２１】
・上述した高圧部位の梁３１の太さを上記基準太さＴにしてよい。この場合でも、上記（４）以外の作用効果を得ることができる。
・格子３０の形状は正六面体であったが、他の多面体形状でもよい。
【００２２】
・アルミニウム合金以外の材料でピストン２０を形成してもよい。
・格子構造を有する上記ピストンスカート２７を別部品で作製して、ピストン２０の冠部２１に一体成型してもよい。
【００２３】
・ピストンスカート２７の外周部２７Ｓ全体を格子構造にしたが、外周部２７Ｓの一部を格子構造にしてもよい。この場合でも、少なくとも上記（１）及び（２）に記載の作用効果を得ることができる。
【００２４】
・ピストンスカート２７の外周部２７Ｓを格子構造にしたが、ピストンスカート２７全体を格子構造にしてもよい。
・金属用３Ｄプリンタを使ってピストン２０を作製したが、ピストンスカート２７の上記格子構造を形成可能であれば、他の方法で作製してもよい。例えばロストワックス製法でピストン２０を作製してもよい。
【符号の説明】
【００２５】
２０…ピストン、２１…冠部、２４…ピン孔、２５…リング溝、２７…ピストンスカート、２７Ｓ…外周部、３０…格子、３１…梁、３２…空隙。
【図１】
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【図２】
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