(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、格子配列状に配列された複数の筒状空間部５２が設けられた振動伝達減衰部材５１を有し、振動伝達減衰部材５１における複数の筒状空間部５２内の中心部に、柱状の芯部５３が、筒状空間部５２の内周壁に対して所定の微少間隙５４を介してそれぞれ設けられ、芯部５３が、芯部５３の軸方向の一側の端部が振動伝達減衰部材５１に固定されかつ芯部５３の軸方向の他側の部分が芯部５３の径方向に撓むことが可能な片持ち梁状に、筒状空間部５２内に設けられている。【選択図】図１１
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【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、格子配列状に配列された複数の筒状空間部が設けられた振動伝達減衰部材を有し、
上記振動伝達減衰部材における上記複数の筒状空間部内の中心部に、柱状の芯部が、該筒状空間部の内周壁に対して所定の微少間隙を介してそれぞれ設けられ、
上記芯部は、該芯部の軸方向の一側の端部が上記振動伝達減衰部材に固定されかつ該芯部の軸方向の他側の部分が芯部の径方向に撓むことが可能な片持ち梁状に、該筒状空間部内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、０．５ｍｍ以上３ｍｍ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振動伝達減衰部材は、上記芯部の軸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振動伝達減衰部材は、上記芯部の軸方向が、２つ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低減させるようにしている。
【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、格子配列状に配列された複数の筒状空間部が設けられた振動伝達減衰部材を有し、上記振動伝達減衰部材における上記複数の筒状空間部内の中心部に、柱状の芯部が、該筒状空間部の内周壁に対して所定の微少間隙を介してそれぞれ設けられ、上記芯部は、該芯部の軸方向の一側の端部が上記振動伝達減衰部材に固定されかつ該芯部の軸方向の他側の部分が芯部の径方向に撓むことが可能な片持ち梁状に、該筒状空間部内に設けられている、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振動伝達減衰部材における複数の筒状空間部内のそれぞれにおいて、芯部の軸方向の他側の部分が、筒状空間部の内周壁に対して鞭打つように芯部の径方向に振動し、この振動により、芯部の軸方向の他側の部分が筒状空間部の内周壁に擦れて、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、芯部の軸方向の長さを大きく確保することができ、これにより、芯部の軸方向の他側の部分を筒状空間部の内周壁に対して大きく鞭打つように振動させて、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（振動伝達減衰部材）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、荷重伝達部材に振動伝達減衰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、０．５ｍｍ以上３ｍｍ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芯部の軸方向の他側の部分の振動が良好に行われて、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、振動伝達減衰機構における振動伝達減衰部材の筒状空間部内に設けられた芯部が、ピストンの作動時に振動し易くなる。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振動伝達減衰部材は、上記芯部の軸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、ピストンの作動時に、芯部の軸方向の他側の部分がより一層振動し易くなるとともに、芯部の軸方向の長さを比較的長くすることができるので、芯部の軸方向の他側の部分を筒状空間部の内周壁に対して大きく鞭打つように振動させて、多量の摩擦熱を発生させるようにすることができる。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振動伝達減衰部材は、上記芯部の軸方向が、２つ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。また、振動伝達減衰機構の振動伝達減衰部材を、芯部の軸方向が、２つ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、芯部の軸方向の長さを長くして、芯部の軸方向の他側の部分を、筒状空間部の内周壁に対して大きく鞭打つように振動させることができ、この結果、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、格子配列状に配列された複数の筒状空間部が設けられた振動伝達減衰部材を有し、振動伝達減衰部材における複数の筒状空間部内の中心部に、柱状の芯部が、筒状空間部の内周壁に対して所定の微少間隙を介してそれぞれ設けられ、芯部が、芯部の軸方向の一側の端部が振動伝達減衰部材に固定されかつ芯部の軸方向の他側の部分が芯部の径方向に撓むことが可能な片持ち梁状に、筒状空間部内に設けられていることにより、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】振動伝達減衰部材を示す斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿って切断した断面図である。
【図１２】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及び図１１に示すように、振動伝達減衰機構５０は、ａ方向及びｂ方向に格子配列状に配列された複数の筒状空間部５２が設けられたブロック状の振動伝達減衰部材５１を有する。振動伝達減衰部材５１における複数の筒状空間部５２内の中心部には、ｃ方向に延びる柱状の芯部５３が、該筒状空間部５２の内周壁に対して所定の微少間隙５４を介してそれぞれ設けられている。筒状空間部５２及び芯部５３は、共に断面円形であることが好ましい。芯部５３は、該芯部５３の軸方向の一側の端部（図１０及び図１１では、ｃ方向の下側の端部）が振動伝達減衰部材５１に一体的に固定されかつ該芯部５３の軸方向の他側の部分（図１０及び図１１では、ｃ方向の上側の部分）が芯部５３の径方向（つまり筒状空間部５２の径方向）に撓むことが可能な片持ち梁状に、該筒状空間部５２内に設けられている。本実施形態では、ピストン１の作動時に、芯部５３の軸方向の上記他側の部分を径方向に振動させて筒状空間部５２の内周壁に擦らせることで摩擦熱を発生させ、これにより、エンジンの振動を抑制する。
【００３８】
図１０では、振動伝達減衰部材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、ピストン１において振動伝達減衰部材５１が設けられる部分の形状に応じた形状にすればよい。特に芯部５３の長さ（軸方向の長さ）Ｌが長い方が好ましいので、振動伝達減衰部材５１のｃ方向の長さをより長くしてもよい。また、振動伝達減衰機構５０は、立方体状又は別の形状の振動伝達減衰部材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部材５１が、ａ方向及びｂ方向に並べられることが好ましい。
【００３９】
また、図１０及び図１１では、複数の筒状空間部５２におけるｃ方向の上記他側の端部が、振動伝達減衰部材５１におけるｃ方向の上記他側の面に開口しているが、該開口が閉じられていてもよい。後述の如く微少間隙５４に金属粉末が充填される場合には、上記開口が閉じられていることが好ましい。
【００４０】
芯部５３の外径ｄ１及び長さＬは、ピストン１の作動時に芯部５３の軸方向の上記他側の部分が径方向に十分に振動するような値に設定される。例えば、芯部５３の外径ｄ１は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定され、芯部５３の長さＬは、８ｍｍ以上に設定される。
【００４１】
微少間隙５４の間隙量δ（δ＝（筒状空間部５２の内径ｄ２−芯部５３の外径ｄ１）／２）は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。間隙量δをこ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、芯部５３の軸方向の上記他側の部分の振動が良好に行われて、十分な摩擦熱が発生するようになる。
【００４２】
筒状空間部５２の内径ｄ２は、間隙量δが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下になるように設定される。また、相隣接する筒状空間部５２の間の肉厚最小部分の肉厚ｔは、例えば、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下とすればよい。
【００４３】
微少間隙５４には、金属粉末が充填されていることが好ましい。この金属粉末の充填によって、芯部５３の軸方向の上記他側の部分が振動するときに、芯部５３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。
【００４４】
振動伝達減衰部材５１、芯部５３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、振動伝達減衰部材５１、芯部５３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。
【００４５】
振動伝達減衰部材５１は、少なくとも、振動伝達減衰部材５１のａ方向、ｂ方向又はｃ方向に対向する２つの面が、ピストン１の母材に一体的に固定されることが好ましい。微少間隙５４に金属粉末が充填される場合には、ｃ方向の上記他側の面をピストン１の母材に一体的に固定して、上記開口を閉じることも可能である。振動伝達減衰部材５１は、その全ての面がピストン１の母材に一体的に固定されてもよい。
【００４６】
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（振動伝達減衰部材５１）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（振動伝達減衰部材５１）が設けられた部分の断面を、グレーで示す。
【００４７】
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。
【００４８】
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の振動伝達減衰部材５１は、複数の筒状空間部５２内の芯部５３の軸方向（ｃ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の作動時に、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における複数の筒状空間部５２内のそれぞれにおいて、芯部５３の軸方向の上記他側の部分が、筒状空間部５２の内周壁に対して鞭打つように芯部５３の径方向に振動し易くなる。この結果、各芯部５３の軸方向の他側の部分が筒状空間部の内周壁に擦れて、摩擦熱が発生する。また、各芯部５３の長さＬを比較的長くすることができる。したがって、各芯部５３の振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。よって、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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の振動伝達減衰部材５１は、複数の筒状空間部５２内の芯部５３の軸方向（ｃ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。これにより、ピストン１の作動時に、ピストン１における上記平面に対して頂部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。また、振動伝達減衰機構５０の振動伝達減衰部材５１を、芯部５３の軸方向がＹ方向となるように設けることで、芯部５３の長さＬを長くして、芯部５３の軸方向の他側の部分を、筒状空間部５２の内周壁に対して大きく鞭打つように振動させるようにすることができ、この結果、ピストン１における上記平面に対して頂部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。
【００５１】
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、振動伝達減衰部材５１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５４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、振動伝達減衰部材５１の筒状空間部５２における微少間隙５４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５４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。
【００５２】
或いは、最初に、１つ又は複数（本実施形態では、複数）の振動伝達減衰部材５１を作製する。このとき、微少間隙５４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部材５１を鋳込むようにして、ピストン１を鋳造する。
【００５３】
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の振動伝達減衰部材５１における複数の筒状空間部５２内のそれぞれにおいて、芯部５３の軸方向の他側の部分が、筒状空間部５２の内周壁に対して鞭打つように芯部５３の径方向に振動し、この振動により、芯部５３の軸方向の他側の部分が筒状空間部５２の内周壁に擦れて、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。
【００５４】
ここで、図１０のような振動伝達減衰部材５１（材料はアルミニウム合金）と、振動伝達減衰部材５１と同様の形状の中実のブロックとについて、ｃ方向の振動に対する損失係数を計算したところ、振動伝達減衰部材５１の損失係数は、中実のブロックの損失係数の３倍の値となった。また、振動伝達減衰部材５１の筒状空間部５２における微少間隙５４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部材５１の損失係数は、中実のブロックの損失係数の５０倍の値となった。したがって、振動伝達減衰部材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５４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。
【００５５】
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。
【００５６】
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１２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（振動伝達減衰部材５１）が設けられる。この振動伝達減衰部材５１の筒状空間部５２内の芯部５３は、その軸方向（ｃ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。
【００５７】
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】
【００５８】
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】
【００５９】
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
５１    振動伝達減衰部材
５２    筒状空間部
５３    芯部
５４    微少間隙
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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