(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品からなる有底筒状のエンジン用ピストンにおいて、
円盤状のピストンヘッドと、
このピストンヘッドの縁から下方へ且つピストン内方へ膨出して、コネクティングロッドを連結するためのピンの両端を支持する一対のピンボス部と、
前記ピストンヘッドの縁から下方へ延びて、前記一対のピンボス部間を繋いでいるスカート部と、
前記ピストンヘッドと前記一対のスカート部とのコーナからピストン内方へ膨出した一対の膨出部と、
前記ピストンの外周面に全周にわたって形成されて、オイルリングを嵌め込むためのオイルリング溝と、からなり、
前記一対の膨出部の一方又は両方には、少なくともピストン下方を開放されたオイル戻し部が形成され、
前記オイルリング溝の底面は、前記一対のスカート部の内壁面よりもピストン内方に位置して、前記オイル戻し部に臨んでおり、
前記オイルリング溝の底面が臨む前記オイル戻し部の壁部は、前記ピストンヘッドから前記スカート部に向けて徐々に広がるよう前記ピストンヘッドの中心軸に対して傾けられており、
前記オイルリング溝は、前記ピストンの中心を基準として全体が楕円状に形成された楕円溝であり、
この楕円溝は、前記ピンの中心線の方向に長径となるように形成され、
前記楕円溝の短径の部分の前記底部が、前記オイル戻し部に臨んでいることを特徴とするエンジン用ピストン。
【請求項２】
前記スカート部の内周面にリブが一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに用いられるピストンに関し、特に、オイルリング溝に入り込んだオイルをクランクケース内に戻すためのオイル戻し部を有しているピストンの改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに用いられるピストンが広く知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。特許文献１に示されるような、エンジン用ピストンは、ピストンヘッド部にオイルリング溝が形成されており、このオイルリング溝の底面からピストンの内周面に向かってオイルを戻すためのオイル戻し穴が形成されている。
【０００３】
このようなエンジン用ピストンは、ピストン本体を鋳造により成形した後に、オイルリング溝の底面にドリルを用いてオイル戻し穴を径方向に切削加工することで形成されている。
【０００４】
即ち、従来のエンジン用ピストンを製造するには、少なくとも鋳造する工程、オイルリング溝の底面にオイル戻し穴を連通させる工程が必要であった。鋳造及びオイル戻し穴の形成を、一度の鋳造で行うことができれば、工数が少なくすむ。
【０００５】
ここで、一度の鋳造でオイル戻し穴を形成する場合は、鋳造型を抜きやすいよう、オイル戻し穴の壁部をスカート部に向かって広がるよう傾斜させることが望ましい。しかし、スカート部に向かってオイル戻し穴の壁部を広げることで、スカート部の厚みが薄くなると、スカート部の剛性が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１８７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スカート部の剛性を確保しつつ、製造しやすいエンジン用ピストンの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、鋳造品からなる有底筒状のエンジン用ピストンにおいて、円盤状のピストンヘッドと、このピストンヘッドの縁から下方へ且つピストン内方へ膨出して、コネクティングロッドを連結するためのピンの両端を支持する一対のピンボス部と、ピストンヘッドの縁から下方へ延びて、一対のピンボス部間を繋いでいるスカート部と、ピストンヘッドと一対のスカート部とのコーナからピストン内方へ膨出した一対の膨出部と、ピストンの外周面に全周にわたって形成されて、オイルリングを嵌め込むためのオイルリング溝と、からなり、一対の膨出部の一方又は両方には、少なくともピストン下方を開放されたオイル戻し部が形成され、オイルリング溝の底面は、一対のスカート部の内壁面よりもピストン内方に位置して、オイル戻し部に臨んでおり、オイルリング溝の底面が臨むオイル戻し部の壁部は、ピストンヘッドからスカート部に向けて徐々に広がるようピストンヘッドの中心軸に対して傾けられており、オイルリング溝は、ピストンの中心を基準として全体が楕円状に形成された楕円溝であり、この楕円溝は、ピンの中心線の方向に長径となるように形成され、楕円溝の短径の部分の底部が、オイル戻し部に臨んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、スカート部の内周面にリブが一体に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、オイルリング溝の底面は、スカート部の内壁面よりもピストン内方に位置して、オイル戻し部に臨んでいる。オイルリング溝及びオイル戻し部を鋳造で形成するためには、鋳造型を抜きやすいよう、型を抜く方向に対して型の表面を傾斜させることが望ましい。型の表面を傾斜させることで、オイル戻し部の壁部は、オイルリング溝の底面からスカート部に向かって広がるように傾斜して形成される。本発明によれば、オイルリング溝の底面がスカート部の内壁面よりもピストン内方に位置している。底面がスカート部の内壁面よりも内方に位置していることで、オイル戻し部の壁部をスカート部に向かって広がるように傾斜させても、スカート部を所定の厚さに保つことができる。スカート部を所定の厚さに保つことで、スカート部の剛性を確保することができる。即ち、スカート部の剛性を確保しつつ、製造しやすいエンジン用ピストンということができる。
【００１２】
加えて、請求項１に係る発明では、オイルリング溝は、全体が楕円状に形成された楕円溝であり、この楕円溝は、ピンの中心線の方向に長径となるように形成され、楕円溝の短径の部分の底部が、オイル戻し部に臨んでいる。長径とされた部位によってオイルリングを位置決めすると共に、オイル戻し部に臨む部位は短径とすることで、底面をスカート部の内壁面よりも内方に位置させることができる。長径である部位を形成することで、ピストンに対するオイルリングの径方向の位置決めをする。オイルリングを位置決めすることで、エンジン用ピストンをシリンダボアに容易に取付けることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、スカート部の内周面に一体に成形されたリブによってスカート部を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るエンジン用ピストンの斜視図である。
【図２】本発明に係るエンジン用ピストンの断面図である。
【図３】図２の３部拡大図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】図２の５−５線断面図である。
【図６】本発明に係るエンジン用ピストンの成形型を説明する図である。
【図７】キャビティの形成工程を説明する図である。
【図８】キャビティへの溶湯の射出工程を説明する図である。
【図９】第３の型の抜き工程を説明する図である。
【図１０】エンジン用ピストンの取り出し工程を説明する図である。
【図１１】比較例にかかるエンジン用ピストンと本発明に係るエンジン用ピストンとを比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１から図５までに示すように、エンジン用ピストン１０は、例えばアルミニウム合金のダイカスト鋳造品であり、汎用エンジンに用いられる。このエンジン用ピストン１０は、略円盤状のピストンヘッド１１と、このピストンヘッド１１から下方に延びるように形成される一対のスカート部１２，１２と、これらのスカート部１２，１２の両端からそれぞれ延びるスカート延長部１３と、これらのスカート延長部１３に繋がれている一対のピンボス部１４，１４と、スカート部１２，１２の内壁面１２ａに形成されているリブ１５とからなる。一体成形されたリブ１５でスカート部１２を補強することができる。
【００１７】
ピストンヘッド１１に、凹形状部２２が形成されている。凹形状部２２は、凹状に形成されることで吸気バルブや排気バルブからの干渉を防ぐことができる、いわゆるリセス（ｒｅｃｅｓｓ）と称される部位である。１７は、エンジン用ピストン１０の中心軸である。
【００１８】
さらに、ピストンヘッド１１には、ピストンヘッド１１の側面であり最上部のトップランド２４と、このトップランド２４の下方に形成されトップリングが嵌められるトップリング溝２５と、このトップリング溝２５の下方に形成されているセカンドランド２６と、このセカンドランド２６の下方に形成されセカンドリングが嵌められるセカンドリング溝２７と、このセカンドリング溝２７の下方に形成されているサードランド２８と、このサードランド２８の下方に形成されオイルリング３３が嵌められるオイルリング溝２９と、スカート部１２の内壁面１２ａの上部に沿って形成されている膨出部３１と、この膨出部３１に形成されオイルリング溝２９の底面２９ａに連通するオイル戻し部３１とが形成されている。オイル戻し部３１は、ピストンヘッド１１に複数設けられている。
【００１９】
スカート部１２は、ピストンヘッド１１から下方に延びると共にピストンヘッド１１の周方向の縁部に沿って形成されている上部スカート部３５と、この上部スカート部３５の下端から下方に延び上部スカート部３５よりも厚みの薄い下部スカート部３６とからなる。
【００２０】
一対の上部スカート部３５の周方向の両端から、それぞれスカート延長部１３が延びている。スカート延長部１３は、４つ形成されている。下部スカート部３６からは、スカート延長部１３が延びていない。
【００２１】
図２に示すように、ピンボス部１４には、ピン５１を挿通させるための穴４１が開けられている。穴４１にコネクティングロッド５２を位置決めした状態でピン５１を通すことで、エンジン用ピストン１０、ピン５１及びコネクティングロッド５２は連結される。
【００２２】
図３に示すように、オイル戻し部３２の外周側の壁部３２ａは、成形型の抜き方向（ピストンヘッド１１とは反対方向）に対して勾配θだけ傾斜している。オイル戻し部３２の底面部３２ｂは、型の抜き方向に対して垂直に形成されている。
【００２３】
オイル戻し部３２が形成される部位において、真円形状のオイルリング３３の内周面３３ａは、オイルリング溝２９の底面２９ａに対して間隙を開けた状態で取付けられている。理由は後述する。オイル戻し部３２は、オイルリング溝２９の底面２９ａに臨むのと同時に、オイルリング溝２９の壁面２９ｂにも臨んでいる。
【００２４】
図４に示すように、オイルリング溝２９の底面２９ａは、ピストンの中心１７を基準として全体が楕円状に形成された楕円溝であり、この楕円溝は、ピンの中心線５３の方向に長径ｄ１となるように形成され、楕円溝の短径ｄ２の部分の底面２９ａが、オイル戻し部３２に臨んでいる楕円形状に形成されている。即ち、ピンの軸線５３に垂直な軸線５４に沿った部位が短径に形成されている。
【００２５】
円形状であるオイルリング３３の内周面３３ａは、オイル戻し部３２が形成される部位においてオイルリング溝２９の底面２９ａからｔだけ離れている。図５も合わせて参照し、オイルリング３３の内周面３３ａは、長径の部位２９ｘ、２９ｘでオイルリング溝２９の底面２９ａに接触している。オイルリング溝２９の底面２９ａに接触することで、オイルリング３３はオイルリング溝２９上に固定されている。
【００２６】
長径とされた部位２９ｘによってオイルリング３３を位置決めすると共に、オイル戻し部３２に臨む部位は短径とすることで、オイルリング溝２９の底面２９ａをスカート部１２の内壁面１２ａよりも内方に位置させることができる。長径である部位を形成することで、オイルリング３３の移動を防ぐことができる。オイルリング３３の移動を防ぐことで、エンジン用ピストン１０をシリンダボアに容易に取付けることができる。
【００２７】
加えて、オイルリング溝２９の長径部を調整することで、従来から用いられているオイルリング３３を用いることができる。仮に、オイルリング溝２９の底面２９ａが円形状である場合は、オイルリングが移動しないよう、本発明に係るエンジン用ピストン１０のためのオイルリングを新たに製造する必要がある。本発明によれば、オイルリング溝２９の底面２９ａを楕円形としているため、楕円形の長径部の長さを従来のオイルリングの内径と同じ大きさとすることで、従来のオイルリングを用いることができる。
このようなエンジン用ピストン１０は、ダイカスト（ｄｉｅ−ｃａｓｔｉｎｇ）により製造することができる。次図以降で詳細を説明する。
【００２８】
図６に示すように成形型６０は、溶湯の射出部６５が形成されている固定型６１と、この固定型６１に対して移動可能に設けられる第１移動型６２と、この第１移動型６２の移動方向に対して垂直に移動可能な第２移動型６３とからなる。
【００２９】
固定型６１は、トップリング溝（図１、符号２５）の一部を形成するトップリング溝形成部６６と、セカンドリング溝（図１、符号２７）の一部を形成するセカンドリング溝形成部６７と、オイルリング溝（図１、符号２９）の一部を形成するオイルリング溝形成部６８と、穴（図２、符号４１）を形成するための穴形成部６９とからなる。
【００３０】
トップリング溝形成部６６及びセカンドリング溝形成部６７は、半円形状を呈し、オイルリング溝形成部６８は、楕円を半分に分割した形状を呈し、それぞれトップリング溝、セカンドリング溝及びオイルリング溝の半分を形成する。
【００３１】
第１移動型６２は、移動アーム７１に接続され水平方向に移動することができる。移動アーム７１に接続されていること以外は、固定型６１と略同一の構成からなる。即ち、第１移動型６２は、トップリング溝の残部を形成するトップリング溝形成部７２と、セカンドリング溝の残部を形成するセカンドリング溝形成部７３と、オイルリング溝の残部を形成するオイルリング溝形成部７４と、穴を形成するための穴形成部７５とからなる。
【００３２】
トップリング溝形成部７２及びセカンドリング溝形成部７３は、半円形状を呈し、オイルリング溝形成部７４は、楕円を半分に分割した形状を呈し、それぞれトップリング溝、セカンドリング溝及びオイルリング溝の半分を形成する。
【００３３】
第２移動型６３は、移動アーム７７に接続され昇降可能に形成されている。第２移動型６３で、ピストンの内周部を形成する。具体的には、オイル戻し部（図２、符号３２）を形成するオイル戻し部形成部やリブ（図１、符号１５）を形成するリブ形成部が形成されている。オイル戻し部形成部のうち、オイルリング溝形成部６８，７４に臨む壁部形成部は、第２移動型６３の軸に対して傾けられている。
成形型６０の作用を次図以降で詳細に説明する。
【００３４】
図７（ａ）に示すように、まず、第１移動型６２を固定型６１に向かって移動（前進）させ、第１移動型６２を固定型６１に嵌合させる。次に、図７（ｂ）に示すように、第２移動型６３を移動（降下）させ、固定型６１及び第１移動型６２に嵌合させる。固定型６１、第１移動型６２及び第２移動型６３を嵌合させ、キャビティ７８を形成する。
【００３５】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、キャビティ７８内に、溶湯を射出する。なお、エンジン用ピストンの素材としては、アルミニウム合金を用いることができる。
【００３６】
溶湯が固化したら、図９（ａ）に示すように、第２移動型６３を後退（上昇）させる。図９（ｂ）に示すように、オイル戻し部形成部８１が、ピストンヘッド１１側からスカート部１２側に向かって、周方向に広がるように形成されている。周方向に広げられていることで、第２移動型６３を容易に離型させることができる。オイル戻し部形成部８１に形成されることで、オイル戻し部３２の壁部３２ａは、周方向に広がるように形成される。
【００３７】
図１０に示すように、第１移動型６２を後退させた後に、エンジン用ピストン１０を取り出す。なお、リブ（図１、符号１５）もこのような工程で一体的に形成することができる。凹形状部やボルト穴（図１、符号２１，２２）は、別途切削等により形成する。
このように形成されたエンジン用ピストン１０の作用を次図で説明する。
【００３８】
次に、上記構成のエンジン用ピストン１０の作用について説明する。図１１（ａ）比較例に示すように、比較例にかかるエンジン用ピストン１００は、オイルリング溝１０１の深さがスカート部１０２と同じ深さに形成され、オイル戻し部１０３の壁部１０３ａは、中心軸１０４に平行に延びている。
【００３９】
中心軸１０４に平行である場合、成形型が抜きにくくなる。この対策として、オイル戻し部１０３の壁部１０３ａをスカート部１０２に向かって広げることが考えられる。しかし、オイル戻し部１０３の壁部１０３ａをスカート部１０２に向かって広げると、スカート部１０２の厚さが薄くなり、剛性が弱まる。
【００４０】
一方、図１１（ｂ）実施例に示すように、オイルリング溝２９の底面２９ａは、スカート部１２の内壁面１２ａよりもピストン内方に位置しているとともに、オイル戻し部３２の壁部３２ａがスカート部１２に向かって広がっている。
【００４１】
オイル戻し部３２の壁部３２ａがスカート部１２に向かって広がっているため、成形型を抜きやすい。また、成形型を抜きやすい形状でありながら、スカート部１２の厚みを薄くする必要がない。即ち、スカート部１２の剛性を確保しつつ、製造しやすいエンジン用ピストン１０ということができる。
【００４２】
尚、本発明に係るエンジン用ピストンは、汎用エンジンを例に説明したが、車両にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のエンジン用ピストンは、汎用エンジンに好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…エンジン用ピストン、１１…ピストンヘッド、１２…スカート部、１２ａ…内壁面、１４…ピンボス部、１５…リブ、２９…オイルリング溝、２９ａ…底面、３１…膨出部、３２…オイル戻し部、５１…ピン、５２…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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【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】
0005755057.tif 000009
【図９】
0005755057.tif 000010
【図１０】
0005755057.tif 000011
【図１１】
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