(57)【要約】【課題】ピストンの大型化を抑制しつつピストンヘッドに深い凹部を形成する。【解決手段】第１ピストンピン２２を支持する第１ボス部３１と、第２ピストンピン２３を支持する第２ボス部３２と、を備えるピストン２１と、クランク軸１３に組み付けられる大端部２９と、第１ピストンピン２２に組み付けられる第１小端部２５と、第２ピストンピン２３に組み付けられる第２小端部２６と、を備えるコネクティングロッド２４と、を有し、ピストン２１のピストンヘッド５０に形成されるキャビティ５１の底Ｂは、第１小端部２５および第２小端部２６の先端よりも大端部２９側に位置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピストンピンを支持する第１ボス部と、第２ピストンピンを支持する第２ボス部と、を備えるピストンと、
クランク軸に組み付けられる大端部と、前記第１ピストンピンに組み付けられる第１小端部と、前記第２ピストンピンに組み付けられる第２小端部と、を備えるコネクティングロッドと、
を有し、
前記ピストンのピストンヘッドに形成される凹部の底は、前記第１小端部および前記第２小端部の先端よりも前記大端部側に位置する、エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンにおいて、
前記凹部の底は、前記第１ピストンピンと前記第２ピストンピンとの間に位置する、エンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
前記ピストンの重心は、前記第１ピストンピンおよび前記第２ピストンピンの中心よりも前記大端部側に位置する、エンジン。
【請求項４】
請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
前記ピストンの重心は、前記第１ピストンピンおよび前記第２ピストンピンの中心に一致する、エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンを備えるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに設けられるピストンに対し、キャビティと呼ばれる凹部を形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。このように、ピストンのピストンヘッドに凹部を形成することにより、シリンダ内においてタンブル流等を効果的に発生させることができ、混合気の燃焼を促進させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭６１−４４０２８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、ピストンヘッドに対して凹部を深く形成することは、ピストンの大型化を招く要因である。すなわち、ピストンヘッドに深い凹部を形成するためには、ピストンヘッドを厚く形成する必要があることから、ピストンの大型化を招き易くなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、ピストンの大型化を抑制しつつ、ピストンヘッドに凹部を深く形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジンは、第１ピストンピンを支持する第１ボス部と、第２ピストンピンを支持する第２ボス部と、を備えるピストンと、クランク軸に組み付けられる大端部と、前記第１ピストンピンに組み付けられる第１小端部と、前記第２ピストンピンに組み付けられる第２小端部と、を備えるコネクティングロッドと、を有し、前記ピストンのピストンヘッドに形成される凹部の底は、前記第１小端部および前記第２小端部の先端よりも前記大端部側に位置する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピストンは、第１ピストンピンを支持する第１ボス部と、第２ピストンピンを支持する第２ボス部と、を備えており、コネクティングロッドは、第１ピストンピンに組み付けられる第１小端部と、第２ピストンピンに組み付けられる第２小端部と、を備えている。これにより、ピストンの大型化を抑制しつつ、ピストンヘッドに凹部を深く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。
【図２】ピストンおよびコネクティングロッドを示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】ピストンおよびその近傍を拡大して示す断面図である。
【図５】（ａ）はピストンの重心位置を示す断面図であり、（ｂ）はピストンの重心位置を示す側面図である。
【図６】（ａ）はピストンの重心位置を示す断面図であり、（ｂ）はピストンの重心位置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。なお、図１に示されるエンジン１０は水平対向型のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンとしては、図示するエンジン１０に限られることはなく、シリンダ配列やシリンダ数を変更した他の形式のエンジンであっても良い。
【００１０】
図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２には、動弁機構１４、吸気ポート１５および排気ポート１６等を備えたシリンダヘッド１７，１８が取り付けられている。また、シリンダブロック１１，１２の下部には、オイルを貯留するオイルパン１９が取り付けられている。
【００１１】
各シリンダブロック１１，１２にはシリンダボア２０が形成されており、各シリンダボア２０にはピストン２１が収容されている。ピストン２１にはピストンピン２２，２３が組み付けられており、ピストンピン２２，２３にはコネクティングロッド２４の小端部２５，２６が連結されている。また、クランク軸１３にはクランクジャーナル２７に対して偏心するクランクピン２８が設けられており、クランクピン２８にはコネクティングロッド２４の大端部２９が連結されている。このように、クランク軸１３とピストン２１とは、コネクティングロッド２４を介して互いに連結されている。
【００１２】
［ピストンおよびコネクティングロッド］
図２はピストン２１およびコネクティングロッド２４を示す拡大図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２および図３に示すように、コネクティングロッド２４は、クランクピン２８に組み付けられる大端部２９と、第１ピストンピン２２に組み付けられる第１小端部２５と、第２ピストンピン２３に組み付けられる第２小端部２６と、を有している。図３に示すように、１つのコネクティングロッド２４には一対の小端部２５，２６が設けられており、大端部２９と一対の小端部２５，２６とは二股に分かれたロッド部３０を介して連結されている。
【００１３】
ピストン２１は、第１ピストンピン２２を支持する第１ボス部３１と、第２ピストンピン２３を支持する第２ボス部３２と、を有している。第１ボス部３１には第１ピストンピン２２を挿入するためのピン穴３１ａが形成されており、第２ボス部３２には第２ピストンピン２３を挿入するためのピン穴３２ａが形成されている。なお、第１ピストンピン２２と第２ピストンピン２３とは同軸上に配置されており、第１ピストンピン２２と第２ピストンピン２３との中心線は互いに一致している。また、各ボス部３１，３２に対してピストンピン２２，２３を組み付ける際には、サークリップを用いてピストンピン２２，２３の組み付け状態を保持しても良く、ピストンピン２２，２３を圧入することで組み付け状態を保持しても良い。
【００１４】
図３に示すように、ピストン２１のランド部４０には、トップリング溝４１、セカンドリング溝４２およびオイルリング溝４３が形成されている。トップリング溝４１にはトップリング４４が取り付けられ、セカンドリング溝４２にはセカンドリング４５が取り付けられ、オイルリング溝４３にはオイルリング４６が取り付けられている。また、ピストン２１の下部には、往復運動時の挙動を安定させるため、シリンダボア２０に摺動自在に接触するピストンスカート４７，４８が設けられている。さらに、ピストン２１のピストンヘッド５０には、キャビティ（凹部）５１が形成されている。このように、ピストンヘッド５０にキャビティ５１を設けることにより、キャビティ５１に沿って吸入空気を流すことができ、シリンダ内で吸入空気のタンブル流（矢印Ｆ）を発生させることができる。
【００１５】
［キャビティ］
続いて、ピストンヘッド５０のキャビティ５１について説明する。図４はピストン２１およびその近傍を拡大して示す断面図である。図４に矢印Ａ１で示すように、ピストンヘッド５０に形成されるキャビティ５１の底Ｂは、第１および第２小端部２５，２６の先端Ｘ１よりも大端部２９側に位置している。さらに、図４に矢印Ａ２で示すように、ピストンヘッド５０に形成されるキャビティ５１の底Ｂは、第１および第２ピストンピン２２，２３におけるピストンヘッド５０側の外周端Ｘ２よりも大端部２９側に位置している。このように、ピストンヘッド５０にはキャビティ５１が深く形成されることから、シリンダ内でタンブル流を効果的に発生させることができ、混合気の燃焼を促進させることができる。なお、キャビティ５１の底Ｂとは、キャビティ５１の最下点、つまりキャビティ５１において最も大端部２９側に近い部位である。
【００１６】
前述したように、ピストン２１には第１ピストンピン２２と第２ピストンピン２３とが分けて設けられており、コネクティングロッド２４には第１小端部２５と第２小端部２６とが分けて設けられている。これにより、ピストン中央から小端部２５，２６およびピストンピン２２，２３を外して配置することができ、ピストン２１の大型化を抑制しつつピストン中央を厚く形成することができる。図４に符号Ｚで示すように、第１ピストンピン２２とこれに対向する第２ピストンピン２３との間には、キャビティ５１を形成するためのスペースが確保されている。つまり、キャビティ５１の底Ｂを、第１ピストンピン２２と第２ピストンピン２３との間に配置することにより、ピストン２１の大型化を抑制しながらキャビティ５１を深く形成することができ、ピストン２１の設計自由度を高めることができる。また、キャビティ５１が深く形成されることから、初期火炎面とピストンヘッド５０との干渉を回避することが可能である。これにより、ピストン２１による火炎の冷却を抑制することができ、エンジン１０の冷却損失を低減することができる。
【００１７】
［ピストンの重心位置］
図５（ａ）はピストン２１の重心位置を示す断面図であり、図５（ｂ）はピストン２１の重心位置を示す側面図である。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ピストンヘッド５０には深いキャビティ５１が形成されることから、ピストンヘッド５０の質量を軽くすることが可能である。つまり、ピストンヘッド５０にキャビティ５１を形成することにより、ピストン２１の重心位置を大端部２９側に下げることができる。そこで、本発明の一実施の形態であるエンジン１０においては、ピストン２１の重心Ｃｇを、第１および第２ピストンピン２２，２３の中心Ｃ１よりも大端部２９側に下げている。なお、第１および第２ピストンピン２２，２３の中心Ｃ１とは、第１および第２ボス部３１，３２に形成されるピン穴３１ａ，３２ａの中心である。
【００１８】
このように、ピストンヘッド５０に対してキャビティ５１を深く形成し、ピストン２１の重心Ｃｇをピストンピン２２，２３の中心Ｃ１よりも大端部２９側に下げることにより、膨張行程におけるピストン２１の首振りモーメントＭを抑えることができる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ピストン２１の膨張行程においては、ピストン２１に対してコネクティングロッド２４が傾斜するため、ピストン２１には燃焼圧力等によるサイドフォースＦｓが作用する。また、ピストン２１の膨張行程においては、シリンダボア２０とピストンスカート４７との接触点Ｃ２を支点に、サイドフォースＦｓによる左回りモーメントが発生するが、ピストン２１の重心位置を下げることで左回りモーメントを抑えることが可能である。このように、膨張行程におけるピストン２１の左回りモーメントを抑えることができるため、ピストン２１の首振りモーメントＭを抑えることができ、首振りによるピストン打音を低減することができる。
【００１９】
なお、図５（ｂ）に示した例では、ピストンピン２２，２３の中心Ｃ１に近づけてピストン２１の重心Ｃｇを設定しているが、これに限られることはない。例えば、図５（ｂ）に符号Ｃｇ１で示すように、一方のピストンスカート４７に寄せてピストン２１の重心を設定しても良く、図５（ｂ）に符号Ｃｇ２で示すように、他方のピストンスカート４８に寄せてピストン２１の重心を設定しても良い。このように、ピストン２１の重心Ｃｇ１，Ｃｇ２を設定した場合であっても、重心Ｃｇ１，Ｃｇ２をピストンピン２２，２３の中心Ｃ１よりも大端部２９側に下げることにより、膨張行程におけるピストン２１の首振りモーメントＭを抑えることができる。
【００２０】
［他の実施の形態］
前述の説明では、ピストン２１の重心Ｃｇをピストンピン２２，２３の中心Ｃ１よりも大端部２９側に下げているが、これに限られることはなく、ピストン２１の重心Ｃｇをピストンピン２２，２３の中心Ｃ１に一致させても良い。続いて、本発明の他の実施の形態であるエンジンが備えるピストン６０について説明する。図６（ａ）はピストン６０の重心位置を示す断面図であり、図６（ｂ）はピストン６０の重心位置を示す側面図である。なお、図６において、図５に示した部材や部位と同様の部材や部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ピストン６０には一対のピストンピン２２，２３が分かれて設けられており、コネクティングロッド２４には一対の小端部２５，２６が分かれて設けられている。これにより、ピストン６０のピストンヘッド６１に対してキャビティ（凹部）６２を深く形成することができ、ピストン６０の重心位置を大端部２９側に下げることができる。そこで、本発明の他の実施の形態であるエンジンにおいては、ピストン６０の重心Ｃｇを、第１および第２ピストンピン２２，２３の中心Ｃ１に一致させている。
【００２２】
このように、ピストンヘッド６１に対してキャビティ６２を深く形成し、ピストン６０の重心Ｃｇをピストンピン２２，２３の中心Ｃ１に一致させた場合であっても、膨張行程におけるピストン６０の首振りモーメントＭを抑えることができ、首振りによるピストン打音を低減することができる。また、ピストン６０の重心Ｃｇをピストンピン２２，２３の中心Ｃ１に一致させることにより、ピストン６０の回転中心に対して重心Ｃｇを一致させることができる。これにより、エンジンに対してピストン６０をバランス良く組み付けることができ、エンジンをスムーズに動作させることができる。
【００２３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図４に示した例では、ピストンヘッド５０に形成されるキャビティ５１の底Ｂを、第１および第２ピストンピン２２，２３の外周端Ｘ２よりも大端部２９側に設けているが、これに限られることはなく、キャビティ５１の底Ｂを、第１および第２小端部２５，２６の先端Ｘ１とピストンピン２２，２３の外周端Ｘ２との間に設けても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１０    エンジン
１３    クランク軸
２１    ピストン
２２    第１ピストンピン
２３    第２ピストンピン
２４    コネクティングロッド
２５    第１小端部
２６    第２小端部
２９    大端部
３１    第１ボス部
３２    第２ボス部
５０    ピストンヘッド
５１    キャビティ（凹部）
６０    ピストン
６１    ピストンヘッド
６２    キャビティ（凹部）
Ｂ    底
Ｘ１    先端
Ｃｇ    重心
Ｃ１    中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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