(57)【要約】【課題】内燃機関のピストンにおいて、その側壁が厚くなることを抑えつつ、ピン孔の内壁とブシュとの接触面圧を低下させる。【解決手段】内燃機関のピストン１１の側壁１２にはピン孔１２ａが形成されており、このピン孔１２ａにピストンピン１５の両端部が挿通されている。ピストンピン１５の両端部には、ピン孔１２ａの内壁と接触するブシュ１３が取り付けられている。ブシュ１３は、ピストンピン１５の軸線との直交断面がピストンピン１５の端部側ほど大きい拡大部１３ａを有している。ピストンピン１５の軸線方向において、拡大部１３ａの長さは側壁１２の長さの半分よりも長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンが挿通されるピン孔が側壁に形成された内燃機関のピストンであって、
前記ピストンピンの両端部には、前記ピン孔の内壁と接触し、前記ピストンピンの軸線との直交断面が同ピストンピンの端部側ほど大きくなる拡大部を含むブシュが設けられ、
前記拡大部の前記軸線方向における長さが前記側壁の前記軸線方向における長さの半分よりも長い
内燃機関のピストン。
【請求項２】
前記ブシュは、前記拡大部のみによって形成されている
請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、特許文献１には、ピストンピン３５が挿通されるピン孔３２ａが側壁３２に形成されたピストン３１が記載されている。このピストン３１では、ピストンピン３５の両端部にピン孔３２ａの内壁と接触する球状のブシュ３３が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４３３４８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、図３に破線で示すように、内燃機関の異常燃焼時にはピストン３１の頂面の外周端が筒内圧により下方に変形することがある。こうした変形が生じると、ブシュ３３が傾動してピストンピン３５の両端部が下方に撓むため、ブシュ３３にはその斜め上方からピストンピン３５の端部側に向かう荷重が作用する。そしてこの荷重は、ブシュ３３の上部のうち、ピストンピン３５の軸線との直交断面が同ピストンピン３５の端部側ほど大きくなる拡大部３３ａの外周面に集中して作用するようになる。その結果、ピン孔３２ａの内壁とブシュ３３との接触面圧が過度に大きくなるおそれがある。ここで、ブシュ３３の径を大きくすれば、上述した荷重の受圧面が大きくなるため、過大な接触面圧の発生を抑制することはできる。しかしながら、特許文献１に記載のピストン３１のブシュ３３は球状のものとして形成されているため、上記のように荷重の受圧面を大きくすると、ピストン３１の側壁３２全体がピストンピン３５の軸線方向に厚くなってしまい、ピストン重量の増大を招くこととなる。
【０００５】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関のピストンにおいて、その側壁が厚くなることを抑えつつ、ピン孔の内壁とブシュとの接触面圧を低下させることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための内燃機関のピストンでは、ピストンピンが挿通されるピン孔が側壁に形成されている。ピストンピンの両端部には、ピン孔の内壁と接触しピストンピンの軸線との直交断面が同ピストンピンの端部側ほど大きくなる拡大部を含むブシュが設けられている。ブシュは、拡大部の前記軸線方向における長さが側壁の前記軸線方向における長さの半分よりも長い形状を有している。
【０００７】
ここで、球状のブシュでは、ピストンピンの軸線との直交断面が同ピストンピンの端部側ほど大きくなる拡大部が上述した斜め上方からの荷重の受圧部として機能するものの、作用する荷重が小さい拡大部以外の部位は受圧部としての機能が低い。すなわち、ピストンピンの軸線方向において側壁の長さと同程度の長さを有する球状のブシュを側壁に設ける場合では、受圧部としての機能が低い部分が側壁全体の半分を占めている。
【０００８】
この点、上記構成によれば、側壁において上述したような受圧部としての機能が低い部分が占める割合を球状のブシュと比較して小さくすることができる。このため、ピストンの側壁を厚くしなくてもブシュにおける上記荷重の受圧面を大きくすることができる。したがって、ピストンの側壁が厚くなることを抑えつつ、ピン孔の内壁とブシュとの接触面圧を低下させることができる。また、こうした効果を得るうえでは、拡大部のみによって形成されたブシュを採用し、上記荷重の受圧面を更に拡大することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関のピストンを示す部分断面図。
【図２】内燃機関のピストンの変形例を示す部分断面図。
【図３】従来の内燃機関のピストンを示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関のピストンの一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関のピストン１１は、その下方に延びる２つの側壁１２を備え、同側壁１２に形成されるピン孔１２ａにピストンピン１５の両端部が挿通されている。このピストンピン１５によって、ピストン１１はコネクティングロッド２０と連結されている。また、ピストンピン１５の両端部には、ピストンピン１５の軸線との直交断面が同ピストンピン１５の端部側ほど大きい拡大部１３ａのみによって形成されたブシュ１３が取り付けられている。すなわち、この実施形態では、ピストンピン１５の軸線方向において、拡大部１３ａの長さをＬ１とし、側壁１２の長さをＬ２としたとき、これらＬ１，Ｌ２の値が同程度となる関係を満たしている。また、ピン孔１２ａは、その内壁全体がブシュ１３の外周面に接触している。尚、ブシュ１３は、炭素繊維強化プラスチックで形成されている。
【００１１】
次に、この内燃機関のピストン１１の作用について説明する。
内燃機関の異常燃焼時に、図１に破線で示すようにピストン１１の頂面の外周端が筒内圧により下方に変形すると、ブシュ１３が傾動してピストンピン１５の両端部が下方に撓むため、ブシュ１３にはその斜め上方からピストンピン１５の端部側に向かう荷重が作用する。そしてこの荷重は、ブシュ１３の上部の外周面であって、ピストンピン１５の軸線との直交断面が同ピストンピン１５の端部側ほど大きくなる拡大部１３ａの外周面に集中して作用するようになる。ここで、仮に、側壁１２のピン孔１２ａに球状のブシュを設けた場合には、ブシュの上部においてピストンピン１５の中央側に位置する外周面、すなわち、ブシュの上部における外周面の半分の部位である拡大部が上記の荷重を受ける受圧部として機能するものの、残り半分の部位は受圧部として殆ど機能しないこととなる。一方、本実施形態では、ブシュ１３の拡大部１３ａの上部の外周面全体が上記の荷重を受ける受圧部として機能する。したがって、球状のブシュと比較して、本実施形態のブシュ１３では上記の荷重の受圧面を大きくすることができる。
【００１２】
また、仮に、ピストン１１の側壁１２に球状のブシュを設ける場合には、ピストンピンの端部側におけるピン孔の内壁とブシュの外周面との間にスペースが生じることとなる。このため、こうしたスペースに図３に示すようなキャップ３４を組み付ける必要がある。一方、本実施形態では、ピン孔１２ａの内壁全体がブシュ１３の外周面に接触しているため、ピン孔１２ａの内壁とブシュ１３の外周面との間にスペースが生じず、上記のキャップ３４の組み付けが不要となる。
【００１３】
上述した内燃機関のピストン１１によれば以下の効果を奏することができる。
（１）ブシュ１３が拡大部１３ａのみによって形成されているため、ブシュ１３の上部において上述したような斜め上方からの荷重の受圧部としての機能が低い部分の占める割合が小さくなる。このため、ピストン１１の側壁１２を厚くしなくてもブシュ１３における上記荷重の受圧面を大きくすることができる。したがって、ピストン１１の側壁１２が厚くなることを抑えつつ、ピン孔１２ａの内壁とブシュ１３との接触面圧を低下させることができる。
【００１４】
（２）ピン孔１２ａの内壁とブシュ１３の外周面との間にスペースが生じず、キャップの組み付けが不要となるため、ブシュ１３とキャップとの間の摺動に起因して生じるおそれのある焼付を抑制することができる。
【００１５】
（３）ブシュ１３を炭素繊維強化プラスチックにより形成したため、ブシュ１３を金属材料により形成する構成と比較してピストン１１の重量を低下させることができる。
尚、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００１６】
・図２に示すようにブシュ１３の形状を変更してもよい。要するに、ブシュ１３は、ピストンピン１５の軸線との直交断面が同ピストンピン１５の端部側ほど大きくなる拡大部１３ａを有し、同拡大部１３ａの軸線方向における長さ（Ｌ１）が同軸線方向における側壁１２の長さ（Ｌ２）の半分よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２／２）形状であれば、その形状は自由に変更可能である。また、例えばこの構成において、ブシュ１３の端部にキャップを設けてもよい。こうした形態によっても、上述の実施形態で得ることのできる効果（１）及び（３）と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
・ブシュ１３は、炭素繊維強化炭素複合材料、カルシウム等の発泡材料を含む複合材料、銅合金を含む複合材料等、炭素繊維強化プラスチック以外の材料で形成してもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１１…ピストン、１２…ピストンの側壁、１２ａ…ピン孔、１３…ブシュ、１３ａ…拡大部、１５…ピストンピン、２０…コネクティングロッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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