(57)【要約】【課題】エンジンの圧縮比を大きくしても、エンジンの振動を効果的に抑制可能なエンジンを提供する。【解決手段】エンジンの荷重伝達部材の一部に設けられた振動伝達減衰機構５０が、所定の微少間隙５３を介して互いに噛み合う櫛歯状部５２ａを含みかつ該微少間隙５３により互いに摺動が許容された少なくとも一対の摺動許容部材５２を有し、櫛歯状部５２ａには、複数の歯部５２ｂが、該櫛歯状部５２ａが噛み合う一対の摺動許容部材５２が互いに対向する面において、該面が対向する方向である第１方向（ａ方向）に突出しかつ該第１方向に対して垂直な第２方向（ｂ方向）に連続的に延びるとともに、該第１方向及び該第２方向の両方向に対して垂直な第３方向（ｃ方向）に並ぶように、突条状に形成されている。【選択図】図１０
2019203410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンからクランク軸までの爆発荷重の伝達経路を構成する荷重伝達部材の一部に設けられた振動伝達減衰機構を備えたエンジンであって、
上記振動伝達減衰機構は、所定の微少間隙を介して互いに噛み合う櫛歯状部を含みかつ該微少間隙により互いに摺動が許容された少なくとも一対の摺動許容部材を有し、
上記少なくとも一対の摺動許容部材における櫛歯状部には、複数の歯部が、該櫛歯状部が噛み合う一対の摺動許容部材が互いに対向する面において、該面が対向する方向である第１方向に突出しかつ該第１方向に対して垂直な第２方向に連続的に延びるとともに、該第１方向及び該第２方向の両方向に対して垂直な第３方向に並ぶように、突条状に形成されており、
上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記微少間隙により、上記第１方向、上記第２方向及び上記第３方向のいずれの方向にも、互いに摺動が許容されていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記微少間隙に金属粉末が充填されていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項３】
請求項１又は２記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記微少間隙の間隙量が、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記振動伝達減衰機構が設けられた荷重伝達部材は、ピストンであり、
上記振動伝達減衰機構は、上記ピストンにおいてピストンピンを支持する一対のピストンピン支持部の中心軸を通りかつ該ピストンの中心軸に垂直な平面に対して頂部側の部分の一部に設けられていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項５】
請求項４記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構の上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記第２方向が該ピストンの中心軸方向となるように設けられていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項６】
請求項５記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記振動伝達減衰機構は、上記ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分の一部に加えて、該ピストンにおける該平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に設けられており、
上記ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構の上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記第２方向が、一対のスカート部が対向する方向となるように設けられていることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、
上記振動伝達減衰機構が設けられた荷重伝達部材は、上記ピストンと上記クランク軸とを連結するコネクティングロッドであることを特徴とする振動伝達減衰機構を備えたエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動伝達減衰機構を備えたエンジンに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの振動を抑制するために、種々の対策がなされている。例えば特許文献１では、エンジンのピストンとクランク軸とを連結するコネクティングロッド（コンロッド）の棒状のロッド部に、当該ロッド部の変形によって擦れ合う摩擦発生部を設け、この摩擦発生部においてロッド部の振動を摩擦熱に変換することによって、ロッド部の振動、延いてはエンジンの振動を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２５６５５１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、エンジンの熱効率を非常に高いレベルにまで高めようとする場合には、エンジンの圧縮比を大きくする必要がある。しかし、エンジンの圧縮比を大きくすると、エンジンの振動及びそれに起因する騒音が顕著になってくるという問題があり、上記特許文献１のような対策だけでは、十分とはいえなくなる。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの圧縮比を大きくしても、エンジンの振動を効果的に抑制可能なエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明では、ピストンからクランク軸までの爆発荷重の伝達経路を構成する荷重伝達部材の一部に設けられた振動伝達減衰機構を備えたエンジンを対象として、上記振動伝達減衰機構は、所定の微少間隙を介して互いに噛み合う櫛歯状部を含みかつ該微少間隙により互いに摺動が許容された少なくとも一対の摺動許容部材を有し、上記少なくとも一対の摺動許容部材における櫛歯状部には、複数の歯部が、該櫛歯状部が噛み合う一対の摺動許容部材が互いに対向する面において、該面が対向する方向である第１方向に突出しかつ該第１方向に対して垂直な第２方向に連続的に延びるとともに、該第１方向及び該第２方向の両方向に対して垂直な第３方向に並ぶように、突条状に形成されており、上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記微少間隙により、上記第１方向、上記第２方向及び上記第３方向のいずれの方向にも、互いに摺動が許容されている、という構成とした。
【０００７】
上記の構成により、ピストンの作動時に該ピストンに生じる振動によって、振動伝達減衰機構の少なくとも一対の摺動許容部材が互いに摺動し、この摺動により、摩擦熱が発生する。ピストンやコネクティングロッドのような荷重伝達部材の内部においては、摺動許容部材の摺動部分の面積を大きく確保することができて、多量の摩擦熱を発生させるようにすることができる。このようにピストンに生じる振動が摩擦熱に変換されて、振動伝達が減衰される。一方、爆発荷重については、荷重伝達部材において振動伝達減衰機構（摺動許容部材）が設けられていない部分で受けるように構成しておけば、荷重伝達部材に摺動許容部材が設けられていても、高い爆発荷重をピストンからクランク軸まで、伝達ロスを殆ど生じさせることなく伝達することができるようになる。したがって、エンジンの圧縮比を大きくしても、エンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【０００８】
上記振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、上記微少間隙に金属粉末が充填されている、ことが好ましい。
【０００９】
このことにより、金属粉末によって、より多量の摩擦熱を発生させることができるようになり、エンジンの振動をより一層効果的に抑制することができる。
【００１０】
上記振動伝達減衰機構を備えたエンジンにおいて、上記微少間隙の間隙量が、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定されている、ことが好ましい。
【００１１】
このことで、ピストンの作動時に該ピストンに生じる振動によって、少なくとも一対の摺動許容部材を互いに摺動させて十分な摩擦熱を発生させることができ、エンジンの振動をより一層効果的に抑制することができる。
【００１２】
上記振動伝達減衰機構を備えたエンジンの一実施形態では、上記振動伝達減衰機構が設けられた荷重伝達部材は、ピストンであり、上記振動伝達減衰機構は、上記ピストンにおいてピストンピンを支持する一対のピストンピン支持部の中心軸を通りかつ該ピストンの中心軸に垂直な平面に対して頂部側の部分の一部に設けられている。
【００１３】
すなわち、ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分は、ピストンの作動時に特に振動し易い部分である。したがって、ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分の一部に振動伝達減衰機構を設けることで、振動伝達減衰機構の少なくとも一対の摺動許容部材が、ピストンの作動時に互いに摺動し易くなる。よって、エンジンの振動をより一層効果的に抑制することができる。
【００１４】
上記一実施形態において、上記ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構の上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記第２方向が該ピストンの中心軸方向となるように設けられている、ことが好ましい。
【００１５】
このことにより、特にピストンへの爆発荷重の作用時に該ピストンに生じる振動によって、少なくとも一対の摺動許容部材が互いに第２方向に摺動し易くなる。また、歯部の第２方向の長さを、比較的長くすることができるので、摺動許容部材の摺動部分の面積を大きく確保することができるようになる。したがって、エンジンの振動をより一層効果的に抑制することができる。
【００１６】
上記振動伝達減衰機構は、上記ピストンにおける上記平面に対して頂部側の部分の一部に加えて、該ピストンにおける該平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に設けられていてもよく、この場合、上記ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構の上記少なくとも一対の摺動許容部材は、上記第２方向が、一対のスカート部が対向する方向となるように設けられている、ことが好ましい。
【００１７】
このように、ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に振動伝達減衰機構を設けることで、ピストンの作動時に、ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分における一対のスカート部の間に生じる振動を抑制することができるようになる。そして、一対のスカート部はシリンダの内周壁面に対して摺動するので、一対のスカート部の間の部分は、一対のスカート部が対向する方向に振動し易くなる。そこで、ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構の少なくとも一対の摺動許容部材を、第２方向が、一対のスカート部が対向する方向となるように設けることで、少なくとも一対の摺動許容部材が互いに第２方向に摺動し易くなり、また、歯部の第２方向の長さを長くすることができるので、ピストンにおける上記平面に対して頂部とは反対側の部分における一対のスカート部の間に生じる振動を効果的に抑制することができる。
【００１８】
上記振動伝達減衰機構を備えたエンジンの別の実施形態では、上記振動伝達減衰機構が設けられた荷重伝達部材は、上記ピストンと上記クランク軸とを連結するコネクティングロッドである。
【００１９】
このことで、コネクティングロッドの振動、延いてはエンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の振動伝達減衰機構を備えたエンジンによると、振動伝達減衰機構が、所定の微少間隙を介して互いに噛み合う櫛歯状部を含みかつ該微少間隙により互いに摺動が許容された少なくとも一対の摺動許容部材を有することにより、エンジンの圧縮比を大きくしても、エンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンのピストン及びコネクティングロッドを示す図である。
【図２】図１のコネクティングロッドの縦断面図である。
【図３】図１の、振動伝達減衰機構が設けられたピストンを、ピストンピン支持部の中心軸方向（Ｘ方向）から見た図である。
【図４】上記ピストンを、一対のスカート部が対向する方向（Ｙ方向）から見た図である。
【図５】上記ピストンを下側から見た図である。
【図６】上記ピストンの斜視図である。
【図７】図３のVII−VII線に沿って切断した断面図である。
【図８】図３のVIII−VIII線に沿って切断した断面図である。
【図９】図３のIX−IX線に沿って切断した断面図である。
【図１０】振動伝達減衰ブロックを示す斜視図である。
【図１１】振動伝達減衰機構が設けられたコネクティングロッドの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンのピストン１及びコネクティングロッド２１を示す。ピストン１及びコネクティングロッド２１は、ピストン１からクランク軸３１までの爆発荷重の伝達経路を構成する荷重伝達部材である。
【００２４】
ピストン１は、気筒サイクル（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程（膨張行程）及び排気行程）を繰り返すことで、不図示のシリンダ内で、シリンダ軸心方向（ピストン１の中心軸方向と一致する）に往復動するものである。ピストン１は、特に高圧縮比（例えば幾何学的圧縮比が１５以上３５以下）のエンジンに好適であるが、これに限るものではない。
【００２５】
コネクティングロッド２１は、ピストン１とクランク軸３１とを連結する。図１及び図２に示すように、コネクティングロッド２１は、コネクティングロッド２１の一端部を構成する小端部２２と、コネクティングロッド２１の他端部を構成する大端部２３と、小端部２２と大端部２３とを連結する棒状のロッド部２４とを有する。
【００２６】
小端部２２には、小径ピン孔２２ａが形成されている。この小径ピン孔２２ａに、ピストン１の径方向に延びるピストンピン８が挿通（嵌合）される。このピストンピン８は、後述の一対のピストンピン支持部７の挿入孔７ａにも挿通（嵌合）される。このピストンピン８を介して、ピストン１とコネクティングロッド２１とが連結される。
【００２７】
大端部２３には、大径ピン孔２３ａが形成されており、この大径ピン孔２３ａにクランク軸３１のクランクピン３１ａが挿通されることで、コネクティングロッド２１とクランク軸３１とが連結される。大径ピン孔２３ａの中心軸方向は、小径ピン孔２２ａの中心軸方向と一致している。尚、大端部２３は、上側の大端部上部２３ｂに下側の大端部下部２３ｃを突き合わせて、これら両者を２つのボルト２５により締結固定することで一体化される。大端部上部２３ｂと大端部下部２３ｃとの間に、大径ピン孔２３ａが形成される。
【００２８】
ロッド部２４における小径ピン孔２２ａの中心軸方向（大径ピン孔２３ａの中心軸方向でもある）に対向する両側の面には、凹部２４ａがロッド部２４の長手方向に延びるようにそれぞれ形成されている。これら両側の面における凹部２４ａは、該面の周縁部以外の部分に設けられている。
【００２９】
本実施形態では、ピストン１の一部に振動伝達減衰機構５０が設けられている。このピストン１の構成を、図３〜図９により詳細に説明する。以下、ピストン１において、ピストン１の中心軸方向をＺ方向といい、ピストンピン８の中心軸方向をＸ方向といい、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に垂直な方向をＹ方向という（図３〜図９参照）。
【００３０】
ピストン１の上部は、ピストン１の作動時に上記シリンダの内周壁面に対して摺動する円筒状部２と、この円筒状部２の上側の開口を塞ぐ頂部３とで形成されている。頂部３の外周部を除く部分は、燃焼室のペントルーフ形状に対応して上側に突出しており、頂部３の中央部（最も突出した部分）には、キャビティ３ａが形成されている（図４では、僅かな凹みしか見えていないが、もう少し下側へ凹んでいる）。また、円筒状部２の外周面には、不図示のピストンリングが嵌められる複数（本実施形態では、３つ）の凹溝部２ａがそれぞれ全周に亘って形成されている。
【００３１】
ピストン１の下部（円筒状部２の下側）には、一対のスカート部４が、Ｙ方向に対向するように設けられている。一対のスカート部４は、円筒状部２の半径と略同じ半径を有する円弧状に形成されている。一対のスカート部４も、円筒状部２と同様に、ピストン１の作動時に上記シリンダの内周壁面に対して摺動する。
【００３２】
一対のスカート部４は、Ｙ方向に延びる一対の連結壁部５によって互いに連結されている。一対の連結壁部５は、一対のスカート部４における周方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれ連結する。一対の連結壁部５は、互いにＸ方向に対向している。一対の連結壁部５の上面は、頂部３の裏面に接続されている。一対の連結壁部５の下面は、一対のスカート部４の下面よりも上側に位置している。
【００３３】
一対の連結壁部５に対してピストン１の径方向外側には、各連結壁部５の上部と円筒状部２とを連結して各連結壁部５を補強する２つの補強部６（合計４つの補強部６）が設けられている。各連結壁部５を補強する２つの補強部６は、互いにＹ方向に間隔をあけてＸ方向に延びている。
【００３４】
２つの連結壁部５には、ピストンピン８を支持する一対のピストンピン支持部７がそれぞれ設けられている。一対のピストンピン支持部７は、周壁７ｂを有する略円筒状に形成されている。一対のピストンピン支持部７は、同軸に配置されていて、一対のピストンピン支持部７の中心軸は、ピストンピン８の中心軸と一致する。ピストンピン８の中心軸方向（つまり、一対のピストンピン支持部７の中心軸方向）は、クランク軸３１の軸方向と一致する。
【００３５】
一対のピストンピン支持部７は、一対の連結壁部５のＹ方向中央部からピストン１の径方向内側にそれぞれ突出して設けられている。一対のピストンピン支持部７の周壁７ｂにおける該突出部分の上部は、頂部３の裏面に接続されている。
【００３６】
一対のピストンピン支持部７の間に、コネクティングロッド２１の小端部２２が位置する。ピストンピン８の中心軸方向の中央部が、小端部２２の小径ピン孔２２ａに嵌合され、ピストンピン８の中心軸方向の両端部が一対のピストンピン支持部７の挿入孔７ａに嵌合されることで、一対のピストンピン支持部７は、ピストンピン８を、該ピストンピン８の両端部で支持する。
【００３７】
図１０に示すように、振動伝達減衰機構５０は、所定の微少間隙５３を介して互いに噛み合う櫛歯状部５２ａを含みかつ微少間隙５３により互いに摺動が許容された少なくとも一対の摺動許容部材５２（本実施形態では、複数対の摺動許容部材５２）を有する。図１０には、ａ方向に並ぶ八対の摺動許容部材５２をブロック状に纏めた振動伝達減衰ブロック５１が示されている。図１０では、ａ方向の両端に位置する摺動許容部材５２以外の摺動許容部材５２は、ａ方向の一方側に隣接する摺動許容部材５２と対をなす摺動許容部材５２と、ａ方向の他方側に隣接する摺動許容部材５２と対をなす摺動許容部材５２とが一体化されたものである。本実施形態では、ピストン１の作動時に、各対の摺動許容部材５２を互いに摺動させて摩擦熱を発生させ、これにより、エンジンの振動を抑制する。
【００３８】
図１０では、振動伝達減衰ブロック５１は、ａ方向、ｂ方向及びｃ方向の長さが全て同じ（例えば１０ｍｍ）である立方体状に形成されているが、例えば、ｃ方向の長さをより長くして、ｃ方向に並ぶ後述の歯部５２ｂの数をより多くしてもよく、ｂ方向の長さをより長くしてもよい。特にｂ方向の長さは、後述の如く、長い方が好ましく、ピストン１において振動伝達減衰ブロック５１が設けられる部分の形状に応じて設定すればよい。
【００３９】
振動伝達減衰機構５０は、上記のような振動伝達減衰ブロック５１を複数有していてもよく、この場合、複数の振動伝達減衰ブロック５１が、ａ方向及びｃ方向に並べられることが好ましい。
【００４０】
各対の摺動許容部材５２における櫛歯状部５２ａには、複数の歯部５２ｂが、該各対の摺動許容部材５２が互いに対向する面において、該面が対向する方向である第１方向（図１０のａ方向）に突出しかつ該第１方向に対して垂直な第２方向（図１０のｂ方向）に連続的に延びるとともに、該第１方向及び該第２方向の両方向に対して垂直な第３方向（図１０のｃ方向）に並ぶように、突条状に形成されている。
【００４１】
各対の摺動許容部材５２のうち一方の摺動許容部材５２における櫛歯状部５２ａの各歯部５２ｂが、他方の摺動許容部材５２における櫛歯状部５２ａの相隣接する２つの歯部５２ｂの間（つまり、２つの歯部５２ｂにより形成された凹部５２ｃ）に位置して、各対の摺動許容部材５２の櫛歯状部５２ａが互いに噛み合うことになる。そして、各歯部５２ｂの側面と該歯部５２ｂが位置する凹部５２ｃの側面との間、及び、各歯部５２ｂの先端面と該歯部５２ｂが位置する凹部５２ｃの底面との間に、微少間隙５３が生じており、該微少間隙５３により、各対の摺動許容部材５２は、上記第１方向（ａ方向）、上記第２方向（ｂ方向）及び上記第３方向（ｃ方向）のいずれの方向にも、互いに摺動が許容されている。
【００４２】
各歯部５２ｂの突出量（ａ方向の長さ）は、１．８ｍｍ以上４．５ｍｍ以下に設定されることが好ましい。また、微少間隙５３の間隙量δは、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下でかつ各歯部５２ｂの突出量（ａ方向の長さ）よりも小さい値に設定されることが好ましい。この間隙量δが０．１ｍｍよりも小さいと、ピストン１の作動時に各対の摺動許容部材５２が互いに摺動し難くなる一方、間隙量δが３．０ｍｍよりも大きいと、各対の摺動許容部材５２が滑らかに摺動して摩擦熱が生じ難くなる。したがって、間隙量δを上記のような範囲に設定することにより、ピストン１の作動時に、各対の摺動許容部材５２を互いに摺動させて十分な摩擦熱を発生させることができ、エンジンの振動を効果的に抑制することができるようになる。本実施形態では、間隙量δは、各歯部５２ｂの側面と凹部５２ｃの側面との間と、各歯部５２ｂの先端面と凹部５２ｃの底面との間とで、同じ量に設定されているが、異なっていてもよい。
【００４３】
各歯部５２ｂのｃ方向の長さ（各歯部５２ｂの幅）は、ａ方向の長さに応じて設定され、各歯部５２ｂの突出先端に対しｃ方向に所定の力が作用しても、各歯部５２ｂの突出先端の撓み量が所定値以下となるような長さに設定される。上記所定の力は、ピストン１に作用する力の最大値である。また、各歯部５２ｂのｂ方向の長さ（つまり振動伝達減衰ブロック５１のｂ方向の長さ）は、摺動許容部材５２の摺動部分の面積を大きく確保する観点から、長い方が好ましい。
【００４４】
微少間隙５３には、金属粉末が充填されていることが好ましい。この金属粉末を介して、各対の摺動許容部材５２が互いに摺動するときに、摺動許容部材５２と金属粉末とが擦れるとともに、金属粉末同士も擦れるので、より多量の摩擦熱を発生させることができるようになり、エンジンの振動をより一層効果的に抑制することができるようになる。金属粉末の粒径は、例えば、２０μｍ以上６０μｍ以下にされる。
【００４５】
摺動許容部材５２及び金属粉末の材料は、ピストン１の母材（アルミニウム合金）と同じ材料であってもよく、異なる材料（例えば、鉄、ステンレス鋼、チタン等）であってもよい。また、摺動許容部材５２及び金属粉末の材料が同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００４６】
各対の摺動許容部材５２は、ｃ方向の両側端で、ピストン１の母材に直に一体的に固定される。或いは、各対の摺動許容部材５２のうちの一方の摺動許容部材５２が、ｂ方向の一側端で、ピストン１の母材に一体的に固定され、他方の摺動許容部材５２が、ｂ方向の他側端で、ピストン１の母材に一体的に固定されてもよい。
【００４７】
振動伝達減衰機構５０は、ピストン１において一対のピストンピン支持部７の中心軸を通りかつ該ピストン１の中心軸に垂直な平面Ｐ（図３参照）に対して頂部３側（上側）の部分の一部に設けられている。すなわち、振動伝達減衰機構５０は、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３側の部分において特定部を除く部分に設けられる。この特定部は、円筒状部２、一対のスカート部４における平面Ｐに対して頂部３側の部分、頂部３における一対のピストンピン支持部７の中心部の上側部分、頂部３における各連結壁部５を補強する２つの補強部６の間の部分、頂部３の最も突出した部分におけるキャビティ３ａのＸ方向両側の部分、及び、一対のピストンピン支持部７の周壁７ｂにおける平面Ｐに対して頂部３側の部分である。したがって、振動伝達減衰機構５０は、頂部３の一部（頂部３において上記特定部とされた部分以外の部分）、一対の連結壁部５における平面Ｐに対して頂部３側の部分、及び、補強部６に設けられる。上記特定部は、基本的に、ピストン１に作用する爆発荷重を受けてコネクティングロッド２１に伝達する部分であるか、又は、シリンダの内周壁に対して摺動する部分であって、変形してはならない部分であるので、振動伝達減衰機構５０（摺動許容部材５２）は設けられず、中実とされている。一対のスカート部４は、平面Ｐに対して頂部３側の部分においても、頂部３とは反対側（下側）の部分においても、中実とされている。また、一対のピストンピン支持部７の周壁７ｂにおける平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分においては、上半分は、平面Ｐに対して頂部３側の部分と同様に中実とされている（周壁７ｂにおける図９の断面の部分は、中実である）が、下半分には、振動伝達減衰機構５０が設けられる。尚、図７〜図９の断面図では、上記特定部の断面を黒塗りで示し、振動伝達減衰機構５０（摺動許容部材５２）が設けられた部分の断面を、グレーで示す。
【００４８】
ピストン１における平面Ｐに対して頂部３側の部分は、ピストン１の作動時に特に振動し易い部分であるので、この部分の一部に振動伝達減衰機構５０を設けることで、ピストン１の振動を抑制する。
【００４９】
特に本実施形態では、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構５０の各対の摺動許容部材５２は、上記第２方向（ｂ方向）がＺ方向となるように設けられている。これにより、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構５０における各対の摺動許容部材５２は、特にピストン１への爆発荷重の作用時に該ピストン１に生じる振動によって、互いにｂ方向に摺動し易くなる。また、各歯部５２ｂのｂ方向の長さを、比較的長くすることができるので、各対の摺動許容部材５２の摺動部分の面積を大きく確保することができるようになる。この結果、各対の摺動許容部材５２の摺動により、多量の摩擦熱を発生させることができる。このようにピストン１に生じる振動が摩擦熱に変換されて、振動伝達が減衰される。したがって、エンジンの圧縮比を大きくしても、ピストン１の振動、延いてはエンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【００５０】
本実施形態では、振動伝達減衰機構５０は、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３側の部分の一部（上記特定部を除く部分）に加えて、該ピストン１における該平面Ｐに対して頂部３とは反対側（下側）の部分の一部にも設けられている。すなわち、振動伝達減衰機構５０は、一対の連結壁部５における平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分、及び、一対のピストンピン支持部７の周壁７ｂにおける平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分の下半分にも設けられる。これにより、ピストン１の作動時に、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分における一対のスカート部４の間に生じる振動を抑制することができるようになる。
【００５１】
ピストン１における平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構５０の各対の摺動許容部材５２は、上記第２方向（ｂ方向）が、一対のスカート部４が対向するＹ方向となるように設けられる。すなわち、一対のスカート部４は上記シリンダの内周壁面に対して摺動するので、一対のスカート部４の間の部分は、一対のスカート部４が対向するＹ方向に振動し易くなる。そこで、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分の一部に設けられた振動伝達減衰機構５０の各対の摺動許容部材５２を、ｂ方向がＹ方向となるように設けることで、各対の摺動許容部材５２が互いにｂ方向に摺動し易くなり、また、各歯部５２ｂのｂ方向の長さを長くすることができるので、ピストン１における平面Ｐに対して頂部３とは反対側の部分における一対のスカート部４の間に生じる振動を効果的に抑制することができるようになる。
【００５２】
上記のようなピストン１を製造するには、金属積層造型機（金属３Ｄプリンタ）を使用する。すなわち、ピストン１は、三次元積層造形法により形成される。この場合、摺動許容部材５２及び金属粉末の材料は、ピストン１の母材と同じであることが好ましい。具体的には、例えばピストン１の頂部３側から層状に一層ずつ順に形成して、これらの層を積み重ねる。上記各層においては、粒径が例えば２０μｍ以上６０μｍ以下の金属粉末を一様に敷き、その敷いた金属粉末（微少間隙５３の箇所を除く）をレーザー光でスキャンすることにより焼結する。このとき、各対の摺動許容部材５２の間の微少間隙５３の箇所においては、レーザー光を照射しないので、金属粉末がそのまま残る。この残った金属粉末を、そのまま残すことで、微少間隙５３に金属粉末が充填されることになる。或いは、上記残った金属粉末を、最終的に、別途に設けた孔から取り除いてもよい。こうして、振動伝達減衰機構５０が設けられたピストン１が完成する。
【００５３】
或いは、最初に、１つ又は複数（本実施形態では、複数）の振動伝達減衰ブロック５１を作製する。このとき、微少間隙５３に金属粉末を充填しておいてもよい。次いで、上記作製した１つ又は複数の振動伝達減衰ブロック５１を鋳込むようにして、ピストン１を鋳造する。
【００５４】
したがって、本実施形態では、ピストン１の作動時に該ピストン１に生じる振動によって、ピストン１に設けた振動伝達減衰機構５０の各対の摺動許容部材５２が互いに摺動し、この摺動により、摩擦熱が発生する。このようにピストン１に生じる振動が摩擦熱に変換されて、振動伝達が減衰される。一方、爆発荷重については、振動伝達減衰機構５０が設けられていない中実の上記特定部で受けるようにしているので、高い爆発荷重をピストン１からコネクティングロッド２１に伝達することができる。よって、エンジンの圧縮比を大きくしても、エンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【００５５】
ここで、図１０のような振動伝達減衰ブロック５１（摺動許容部材５２の材料はアルミニウム合金）と、振動伝達減衰ブロック５１と同様の形状の中実のブロックとについて、ｂ方向の振動に対する損失係数を計算したところ、振動伝達減衰ブロック５１の損失係数は、中実のブロックの損失係数の５倍の値となった。また、振動伝達減衰ブロック５１の微少間隙５３に、アルミニウム合金の金属粉末を充填した場合の振動伝達減衰ブロック５１の損失係数は、中実のブロックの損失係数の２０倍の値となった。したがって、振動伝達減衰ブロック５１により振動伝達減衰効果が得られるとともに、微少間隙５３に金属粉末を充填することにより、かなり大きな振動伝達減衰効果が得られることになる。
【００５６】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、ピストン１の一部に振動伝達減衰機構５０を設けたが、コネクティングロッド２１の一部に振動伝達減衰機構５０を設けてもよい。この場合、例えば図１１に示すように、ロッド部２４における小径ピン孔２２ａの中心軸方向（大径ピン孔２３ａの中心軸方向でもある）に対向する両側の面において、上記実施形態で凹部２４ａが形成されていた部分に、振動伝達減衰機構５０（振動伝達減衰ブロック５１）が設けられる。この振動伝達減衰ブロック５１における各対の摺動許容部材５２は、上記第２方向（ｂ方向）がロッド部２４の長手方向となるように設けられることが好ましい。
【００５８】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ピストンからクランク軸までの爆発荷重の伝達経路を構成する荷重伝達部材の一部に設けられた振動伝達減衰機構を備えたエンジンに有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１      ピストン（荷重伝達部材）
７      ピストンピン支持部
８      ピストンピン
２１    コネクティングロッド（荷重伝達部材）
５０    振動伝達減衰機構
５２    摺動許容部材
５２ａ  櫛歯状部
５２ｂ  歯部
５３    微少間隙
【図１】
2019203410.tif 000003
【図２】
2019203410.tif 000004
【図３】
2019203410.tif 000005
【図４】
2019203410.tif 000006
【図５】
2019203410.tif 000007
【図６】
2019203410.tif 000008
【図７】
2019203410.tif 000009
【図８】
2019203410.tif 000010
【図９】
2019203410.tif 000011
【図１０】
2019203410.tif 000012
【図１１】
2019203410.tif 000013