(57)【要約】【課題】レシプロエンジンのスラップ音を低減できるピストンスラップ低減構造を提供する。【解決手段】ピストンスラップ低減構造１は、ピストン５のスラスト側スカート部８に形成される凹部９と、前記凹部９に嵌合される基部１０と、前記基部１０にスプリング１１を介して設けられ前記スラスト側スカート部８よりシリンダ壁２に近接される浮動部１２と、前記スラスト側スカート部８に取り付けられ前記基部１０を前記凹部９に留める留め部１３とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのスラスト側スカート部に形成される凹部と、
前記凹部に嵌合される基部と、
前記基部にスプリングを介して設けられ前記スラスト側スカート部よりシリンダ壁に近接される浮動部と、
前記スラスト側スカート部に取り付けられ前記基部を前記凹部に留めるための留め部と、
を備えることを特徴とするピストンスラップ低減構造。
【請求項２】
前記スプリングは、自然長の状態で前記浮動部及び前記シリンダ壁間のクリアランスを０にするように設定される
ことを特徴とする請求項１に記載のピストンスラップ低減構造。
【請求項３】
前記基部と前記留め部が一体に形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のピストンスラップ低減構造。
【請求項４】
前記浮動部は、円弧板状に形成されると共に、外径寸法を前記シリンダ壁の内径寸法と同じに設定される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減構造。
【請求項５】
ピストンの反スラスト側スカート部に形成される第２凹部と、
前記第２凹部に嵌合される第２基部と、
前記第２基部にスプリングを介して設けられ前記反スラスト側スカート部よりシリンダ壁に近接される第２浮動部と、
前記反スラスト側スカート部に取り付けられ前記第２基部を前記第２凹部に留めるための第２留め部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレシプロエンジンのスラップ音を低減するピストンスラップ低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロエンジンは、クランクシャフトの回転に伴ってコネクティングロッドが傾斜する。このため、ピストンは移動方向が反転され、コネクティングロッドの傾斜方向が変わる度にピストンピンを中心として微小に首振り運動をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−０７１３１５号公報
【特許文献２】特開昭６３−００６２６８号公報
【特許文献３】実開平０５−０５８８５６号公報
【特許文献４】特表２０１５−５０８８５６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、ピストンは、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、燃焼室内から比較的に大きな圧力を受けた状態で首振り運動をする。このため、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、ピストンスカートがスラスト側のシリンダ壁に強く打ち付けられ、スラップ音が発生する。
【０００５】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、レシプロエンジンのスラップ音を低減できるピストンスラップ低減構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様によれば、ピストンのスラスト側スカート部に形成される凹部と、
前記凹部に嵌合される基部と、
前記基部にスプリングを介して設けられ前記スラスト側スカート部よりシリンダ壁に近接される浮動部と、
前記スラスト側スカート部に取り付けられ前記基部を前記凹部に留める留め部と、
を備えることを特徴とするピストンスラップ低減構造が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記スプリングは、自然長の状態で前記浮動部及び前記シリンダ壁間のクリアランスを０にするように設定されるとよい。
【０００８】
好ましくは、前記基部と前記留め部が一体に形成されるとよい。
【０００９】
好ましくは、前記浮動部は、円弧板状に形成されると共に、外径寸法を前記シリンダ壁の内径寸法と同じに設定されるとよい。
【００１０】
好ましくは、ピストンの反スラスト側スカート部に形成される第２凹部と、
前記第２凹部に嵌合される第２基部と、
前記第２基部にスプリングを介して設けられ前記反スラスト側スカート部よりシリンダ壁に近接される第２浮動部と、
前記反スラスト側スカート部に取り付けられ前記第２基部を前記第２凹部に留める第２留め部と、
をさらに備えるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レシプロエンジンのスラップ音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピストンスラップ低減構造が適用されるエンジンの概略説明図である。
【図２】ピストンの正面断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】他の実施の形態を示すピストンの正面断面図である。
【図５】他の実施の形態を示すピストンの正面断面図である。
【図６】他の実施の形態を示すピストンの正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、説明の便宜のため、本実施の形態においては圧縮工程におけるピストンの移動方向を上方とし、その反対方向を下方とする。また、エンジンは４つの気筒を有するが、いずれの気筒も概ね同じ構造である。このため、図示及び説明は１つの気筒について行い、他の気筒については省略する。
【００１４】
図１は、ピストンスラップ低減構造１が適用されるエンジンＥの概略説明図である。図２は、ピストンスラップ低減構造１を備えるピストンの正面断面図である。
【００１５】
図示するように、ピストンスラップ低減構造１が適用されるエンジンＥは、車両に搭載される圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。また、エンジンＥは直列４気筒エンジンである。なお、エンジンＥは、レシプロエンジンであればよく、火花点火内燃機関、すなわちガソリンエンジンであってもよい。また、エンジンＥのシリンダ配置形式及び気筒数は、上述のものに限られない。エンジンＥは、単気筒エンジンであってもよく、多気筒エンジンであってもよい。
【００１６】
エンジンＥは、上下に延びる筒状のシリンダ壁２を有するシリンダブロック３と、シリンダブロック３上に設けられシリンダ壁２の上端を塞ぐシリンダヘッド４と、シリンダ壁２内に上下方向に移動可能に収容されるピストン５と、ピストン５に回動可能に連結され下方に延びるコネクティングロッド６と、コネクティングロッドの下端に回転自在に連結されるクランクシャフト７とを備える。
【００１７】
図１、図２及び図３に示すように、ピストンスラップ低減構造１は、ピストン５のスラスト側スカート部８に形成される凹部９と、凹部９に嵌合される基部１０と、基部１０にスプリング１１を介して設けられスラスト側スカート部８よりシリンダ壁２に近接される浮動部１２と、スラスト側スカート部８に取り付けられ基部１０を凹部に留めるための留め部１３とを備える。
【００１８】
ピストン５は、上部に形成されるピストンヘッド部１４と、ピストンヘッド部１４のスラスト側の下端外周部から下方に延びるスラスト側スカート部８と、ピストンヘッド部１４の反スラスト側の下端外周部から下方に延びる反スラスト側スカート部１５と、スラスト側スカート部８及び反スラスト側スカート部１５間のピストンヘッド部１４から下方に延びるピンボス部１６とを備える。
【００１９】
ピストンヘッド部１４は、略円柱状に形成される。ピストンヘッド部１４の外周には、複数のピストンリング１７が嵌合される。スラスト側スカート部８及び反スラスト側スカート部１５は、ピストンヘッド部１４の外周に沿う円弧板状に形成される。ピンボス部１６には、コネクティングロッド６がピストンピン１８を介して回動自在に連結される。
【００２０】
凹部９は、スラスト側スカート部８に径方向に窪んで形成される。また、凹部９は、スラスト側スカート部８の下端まで延びて形成される。凹部９の底面９ａは、ピストン５と同軸の円弧状に形成される。
【００２１】
浮動部１２は、円弧板状に形成されると共に、外径寸法をシリンダ壁２の内径寸法φと同じに設定される。浮動部１２の少なくとも外周面１２ａは、フッ素樹脂等の緩衝材で構成される。基部１０は、ピストン５と同軸の円弧板状に形成される。基部１０の厚さ寸法Ｔは、凹部９の深さ寸法Ｄより小さく設定される。
【００２２】
スプリング１１は、ピストン５の径方向に伸縮可能なコイルスプリングで構成される。スプリング１１は、一端を基部１０の外周面１０ａに固定されると共に、他端を浮動部１２の内周面１２ｂに固定される。スプリング１１は、ピストン５の周方向に複数配設されると共に、上下方向に複数配設される。また、スプリング１１は、ピストン５がシリンダ壁２と同軸に位置され、かつ、スプリング１１が自然長の状態で、浮動部１２及びシリンダ壁２間のクリアランスを０にするように設定される。すなわち、スプリング１１は、浮動部１２を凹部９外のスラスト側スカート部８より径方向外方に突出させると共に、シリンダ壁２に浮動部１２を押圧力０で当接させるように設定される。
【００２３】
なお、スプリング１１はこれに限るものではない。スプリング１１は、浮動部１２を凹部９外のスラスト側スカート部８より径方向外方に突出させるものであればよく、浮動部１２とシリンダ壁２との間に微小なクリアランスを残すものであってもよい。この場合、浮動部１２とシリンダ壁２は衝突するが、スプリング１１により衝突の衝撃を吸収でき、スラップ音を低減できる。また、スプリング１１は、シリンダ壁２に浮動部１２を微小な押圧力で当接させるものであってもよい。この場合、浮動部１２とシリンダ壁２との摩擦が、エンジン性能に影響を及ぼさない程度となるようにスプリング１１の強さを調整するとよい。
【００２４】
留め部１３は、板状に形成されスラスト側スカート部８の底面にボルト１９にて取り付けられる。留め部１３は、基部１０と一体に形成される。また、留め部１３は、ピストン５がシリンダ壁２と同軸に位置され、かつ、スプリング１１が自然長の状態において、浮動部１２の内周面１２ｂより径方向外方に延びると共に、先端を浮動部１２の外周面１２ａより径方向内方に位置させるように形成される。これにより、留め部１３は、浮動部１２の下方への移動を規制する。
【００２５】
また、反スラスト側スカート部１５は、ピストン５の重心Ｇがピストン５の中心軸Ｘ上に位置されるように重さを調整される。
【００２６】
次に本実施の形態の作用について述べる。
【００２７】
圧縮行程にある気筒のピストン５は、スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド６から上向きの力を受けると共に燃焼室２０内の吸気から下向きの力を受ける状態で上昇される。この後、膨張行程に移行するとき、ピストン５は、反スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド６から上向きの力を受けると共に、燃焼室２０内で膨張される混合気から下向きの力を受ける状態で下降される。これにより、ピストン５は、スラスト側スカート部８をシリンダ壁２側に近接させるようにピストンピン１８を中心として回動させられる。
【００２８】
一方、浮動部１２とシリンダ壁２との間のクリアランスは常時０である。すなわち、浮動部１２とシリンダ壁２は押圧力０で常時当接されている。このため、スラスト側スカート部８をシリンダ壁２側に回動させる力（以下、回動力）Ｆがピストン５に発生しても浮動部１２とシリンダ壁２とが衝突することはない。また、回動力Ｆは基部１０、スプリング１１及び浮動部１２を介してシリンダ壁２に伝わる。これによりスプリング１１は縮退される。そして、スプリング１１が縮退されることで回動力Ｆは吸収される。
【００２９】
このように、ピストンスラップ低減構造１は、ピストン５のスラスト側スカート部８に形成される凹部９と、凹部９に嵌合される基部１０と、基部１０にスプリング１１を介して設けられスラスト側スカート部８よりシリンダ壁２に近接される浮動部１２と、スラスト側スカート部８に取り付けられ基部１０を凹部９に留めるための留め部１３とを備える。このため、エンジンのスラップ音を低減できる。
【００３０】
ピストンスラップ低減構造１において、仮に浮動部１２とシリンダ壁２との間にクリアランスがある場合には、スラスト側スカート部８がピストンピン１８を中心としてシリンダ壁２側に回動されたとき、浮動部１２がシリンダ壁２に衝突する。しかし、クリアランスが微小なため衝突は軽度であり、ピストン５の回動が勢いづく前に浮動部１２をシリンダ壁２に衝突させることができると共に、衝突時の衝撃をスプリング１１で吸収することができる。このためスラップ音を低減できる。
【００３１】
また、本実施形態のように、浮動部１２とシリンダ壁２との間のクリアランスが０である場合には、既にシリンダ壁２に当接されている浮動部１２がシリンダ壁２に衝突することはなく、浮動部１２とシリンダ壁２とが衝突する音は発生しない。よってスラップ音を無くすことができる。
【００３２】
また、基部１０と留め部１３が一体に形成されるものとした。このため、凹部９に基部１０を容易に取り付けることができると共に、ピストンスラップ低減構造１を構成する部品の数を減らすことができ、エンジンＥの製造コストを低減できる。
【００３３】
浮動部１２は、円弧板状に形成されると共に、外径寸法をシリンダ壁２の内径寸法φと同じに設定される。このため、シリンダ壁２に浮動部１２を広い面積で接触させることができ、浮動部１２がシリンダ壁２に衝突するときの衝撃を分散させることができる。そして、スラップ音をさらに低減できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような他の実施形態も可能である。
【００３５】
（１）図４に示すように、スラスト側スカート部８に適用される上述の構造は、反スラスト側スカート部１５にも適用されてもよい。この場合、上述の構造は、スラスト側と反スラスト側とで対称に構成されるとよい。具体的には、ピストンスラップ低減構造１は、ピストン５の反スラスト側スカート部１５に形成される第２凹部２１と、第２凹部２１に嵌合される第２基部２２と、第２基部２２にスプリング１１を介して設けられ反スラスト側スカート部１５よりシリンダ壁２に近接される第２浮動部２３と、反スラスト側スカート部１５に取り付けられ第２基部２２を第２凹部２１に留めるための第２留め部２４とをさらに備えてもよい。
【００３６】
（２）スプリング１１はコイルスプリングで構成されるものとしたが、これに限るものではない。例えば図５に示すように、スプリング２５は板バネで構成されてもよく、他のバネで構成されてもよい。
【００３７】
（３）基部１０と留め部１３は一体に形成されるものとしたが、これに限るものではない。図６に示すように、基部２６と留め部２７は、別体であってもよい。この場合、基部２６は留め部２７の第１嵌合溝２８に嵌合されるものであってもよい。基部２６の上端部はピストン５の第２嵌合溝２９に嵌合されてもよい。
【００３８】
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ピストンスラップ低減構造
２  シリンダ壁
５  ピストン
８  スラスト側スカート部
９  凹部
１０  基部
１１  スプリング
１２  浮動部
１３  留め部
【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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