(57)【要約】【課題】円盤型の頂部４と、この頂部の下面から一体的に延びる円筒形のスカート部５とを備え、スカート部の内面に、ピストンピン９の両端が嵌まるピン孔１０ａを備えた左右一対のボス部１０を一体的に設け、更に、前記スカート部における外周円を、前記ピストンピンの軸線方向を短径Ｄ２とし、前記ピストンピンの軸直径方向を長径Ｄ１とする楕円に形成して成るピストンにおいて、前記スカート部５の下端部におけるシリンダに対するシール性を向上する。【解決手段】前記スカート部の楕円におけるピストンピン軸直径方向の長径Ｄ１からピストンピン軸線方向の短径Ｄ２を差し引いた楕円量を、前記スカート部のうちその上端から前記ボス部１０におけるピン孔１０ａの付近までの間を略同じにした状態で、前記スカート部のうち前記ピン孔の付近よりも下側の部分において次第に小さくする。【選択図】　　　　　　　　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤型の頂部と、この頂部の下面から一体的に延びる円筒形のスカート部とを備え、スカート部の内面に、ピストンピンの両端が嵌まるピン孔を備えた左右一対のボス部を一体的に設け、更に、前記スカート部における外周円を、前記ピストンピンの軸線方向を短径とし、前記ピストンピンの軸直径方向を長径とする楕円に形成して成るピストンにおいて、
前記スカート部の楕円におけるピストンピン軸直径方向の長径からピストンピン軸線方向の短径を差し引いた楕円量を、前記スカート部のうちその上端から前記ボス部におけるピン孔の付近までの間を略同じにした状態で、前記スカート部のうち前記ピン孔の付近よりも下側の部分において次第に小さくしたことを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記請求項１に記載したピストンが往復動するシリンダに、前記ピストンの往復動にて開閉する掃気ポート、吸気ポート又は排気ポートを備えていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内を往復動するピストンと、このピストンを使用した内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のピストンは、従来から良く知られているように、円盤状の頂部と、この頂部の下面に一体的に結合したスカート部とから成り、スカート部の内面に、左右一対のボス部を一体的に設けて、この両ボス部に穿設したピン孔にピストンピンの両端を嵌めて支持するという構造であり、このピストンは、その上部ほど高い温度になることから、その常温での外径寸法を、上部ほど次第に小径になるようにテーパ状にしている。
【０００３】
これに加えて、前記ピストンのうちスカート部は、その内面における左右両側に、ピストンピンの両端を支持するためのボス部が一体的に設けられていることにより、このピストンが熱負荷を受けた場合に、その直径が大きく成る方向の熱膨張（直径方向への熱膨張）のうち、前記ピストンピンの軸線に沿った方向、つまり、ピストンピン軸線方向への熱膨張は、前記ピストンピンにおける軸線と直角方向、つまり、ピストンピン直径方向への熱膨張よりも大きくなることに加えて、前記ピストンピン軸線方向への熱膨張は、前記スカート部の外周面のうち前記ボス部におけるピン孔の部分付近において大きくなる。
【０００４】
そこで、従来は、例えば、実開昭６１−１３６１５６号公報等に記載されているように、ピストンにおける頂部を、その外周円を真円にすることなく、前記ピストンピン直径方向を長径とし、前記ピストンピン軸線方向を短径とする楕円に形成することに加えて、前記ピストンにおけるスカート部も、その外周円を真円にすることなく、前記ピストンピン直径方向を長径とし、前記ピストンピン軸線方向を短径とする楕円に形成し、更に、前記スカート部において、ピストンピン直径方向の長径から前記ピストンピン軸線方向の短径を差し引いた値であるところの楕円量を、前記スカート部における軸線方向の全長、つまり、スカート部における上端部から下端部までの全長にわたって略一定にするという構成にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記スカート部におけるピストンピン軸線方向への熱膨張は、当該スカート部のうち前記ボス部におけるピン孔の部分付近において大きくなることにより、前記スカート部における外周面のうち前記両ボス部におけるピン孔の部分付近と、シリンダの内壁面との間に、前記したスカート部のうち前記ボス部におけるピン孔の部分付近における大きい熱膨張を許容するため、ひいては、この部分にピストンの焼付きが発生することを防止することのために十分なクリアランスを確保するように構成することが必要であり、このためには、前記スカート部においてピストンピン直径方向の長径からピストンピン軸線方向の短径を差し引いた楕円量を、前記した大きい熱膨張に合わせて大きくしなければならない。
【０００６】
従って、前記従来のピストンのように、前記スカート部における楕円量を、スカート部における上端部から下端部までの全長にわたって略一定にするいう構成であるときには、前記スカート部における外周面のうち前記両ボス部におけるピン孔より下側の部分付近と、シリンダの内壁面との間におけるクリアランスが、その他の部分におけるクリアランスよりも遥かに大きくなることになり、この部分におけるシリンダの内壁面に対するシール性が著しく低くなり、しかも、ピストンにガタ付きが発生するという問題があった。
【０００７】
また、前記スカート部の下部に対してシール用のピストンリングを設けるにしても、このピストンリングによるシール性が、前記した大きいクリアランスのために低下するから、ピストンリングによる所定のシール性を得ることができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解消したピストンと、このピストンを使用した内燃機関とを提供することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明におけるピストンは、請求項１に記載したように、
「円盤型の頂部と、この頂部の下面から一体的に延びる円筒形のスカート部とを備え、スカート部の内面に、ピストンピンの両端が嵌まるピン孔を備えた左右一対のボス部を一体的に設け、更に、前記スカート部における外周円を、前記ピストンピンの軸線方向を短径とし、前記ピストンピンの軸直径方向を長径とする楕円に形成して成るピストンにおいて、
前記スカート部の楕円におけるピストンピン軸直径方向の長径からピストンピン軸線方向の短径を差し引いた楕円量を、前記スカート部のうちその上端から前記ボス部におけるピン孔の付近までの間を略同じにした状態で、前記スカート部のうち前記ピン孔の付近よりも下側の部分において次第に小さくした。」
ことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明における内燃機関は、請求項２に記載したように、
「前記請求項１に記載したピストンが往復動するシリンダに、前記ピストンの往復動にて開閉する掃気ポート、吸気ポート又は排気ポートを備えている。」
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用・効果】
前記請求項１に記載した構成において、前記スカート部における外周面のうち、直径方向への熱膨張が大きくなる前記両ボス部におけるピン孔の部分付近と、シリンダの内壁面との間に、楕円量をスカート部のうちその上端から前記ピン孔の底面付近までは略同じにしたことによって、前記した大きい熱膨張を許容するための十分なクリアランスを確保することができる一方、前記スカート部の下端部におけるピストンピン軸線方向の短径を、前記楕円量をスカート部のうちピン孔の付近よりも下側の部分において次第に小さくしたことによって、前記スカート部の下端部におけるピストンピン軸直径方向の長径に近づけることができるのである。
【００１２】
従って、本発明によると、スカート部における外周面のうち熱膨張が大きくなる両ボス部におけるピン孔の部分付近に焼付きの発生を防止するための所定のクリアランスを確保できる状態のもとで、前記スカート部における外周面のうち前記両ボス部におけるピン孔の付近よりも下側の部分と、シリンダの内壁面との間におけるクリアランスを、前記従来の場合によりも遥かに小さくできるから、焼付きの発生防止と、スカート部の下端部におけるシリンダに対するシール性の向上とを同時に達成することができるのであり、場合によっては、前記スカート部の下端部にピストンリングを設けることを省略できる。
【００１３】
また、本発明によると、前記した構成のピストンを、請求項２に記載したように、当該ピストンの往復動にて開閉する掃気ポート、吸気ポート又は排気ポートを備えて成るシリンダに適用することにより、前記掃気ポート又は吸気ポートからの吸気、或いは、排気ポートからの排気ガスがシリンダ外に漏れることを大幅に低減できるから、内燃機関の性能を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３の図面について説明する。
【００１５】
この図において、符号１は、ユニフロー型等の二サイクル内燃機関におけるシリンダを、符号２は、このシリンダ１内に往復動するピストンを各々示し、前記シリンダ１には、前記ピストン２の往復動にて開閉される掃気ポート３又は吸気ポートが設けられ、前記ピストン２が下死点まで下降動したとき前記掃気ポート３又は吸気ポートが開くことにより、シリンダ１内に新規の吸気を導入するように構成されている。
【００１６】
そして、前記ピストン２は、円盤型の頂部４と、この頂部４の下面から一体的に延びる円筒形のスカート部５とから成り、その常温での外径寸法は、上部ほど次第に小径になるようにテーパ状になっており、前記頂部４には、その上面に燃焼室６が凹み形成され、外周面には、二本のピストンリング７，８が設けられている一方、前記スカート部５の下端外周にも、オイル制御用のピストンリング９が設けられている。
【００１７】
また、前記スカート部５の内面には、左右一対のボス部１０が一体的に設けられ、この両ボス部１０に穿設したピン孔１０ａ内に、ピストンピン１１の両端を嵌めて、このピストンピン１１の両端を支持するように構成されている。
【００１８】
更にまた、前記ピストン２の頂部４における外周円は、真円にすることなく、前記ピストンピン１１における直径方向（Ｘ−Ｘ）（以下、ピストンピン直径方向と称する）を長径とし、前記ピストンピン１１における軸線方向（Ｙ−Ｙ）（以下、ピストンピン軸線方向と称する）を短径とする楕円に形成されている。
【００１９】
これに加えて、前記ピストン２のスカート部５における外周円も、真円にすることなく、図２に示すように、前記ピストンピン直径方向（Ｘ−Ｘ）を長径Ｄ１とし、前記ピストンピン軸線方向（Ｙ−Ｙ）を短径Ｄ２とする楕円に形成されている。
【００２０】
この場合において、前記スカート部５の楕円におけるピストンピン直径方向（Ｘ−Ｘ）の長径Ｄ１は、図３に点線Ａで示すプロフィール（いわゆる、スカート部５におけるスラスト側及び反スラスト側のプロフィール）のように、スカート部５における上端５ａから下端５ｂに向かって次第に大きくなるように構成されている。
【００２１】
これに対し、前記スカート部５の楕円におけるピストンピン軸線方向（Ｙ−Ｙ）の短径Ｄ２も、基本的には、前記長径Ｄ１の場合と同様に、スカート部５における上端５ａから下端５ｂに向かって次第に大きくなるというように構成されている。
【００２２】
この場合において、従来は、前記短径Ｄ２を上端５ａから下端５ｂに向かって次第に大きくするときのプロフィールを、図３に二点鎖線Ｃで示すように、前記長径Ｄ１における点線Ａで示すプロフィールと略平行にし、換言すると、長径Ｄ１から短径Ｄ２を差し引いた楕円量を、スカート部５における上端５ａから下端５ｂまでの全長にわたって略一定に構成している。
【００２３】
このために、前記スカート部５における外周面のうち前記両ボス部１０におけるピン孔１０ａの部分付近と、シリンダ１の内壁面との間に、前記スカート部５における外周面のうち前記両ボス部１０におけるピン孔１０ａの部分付近における大きな熱膨張を許容するために十分な寸法Ｓ０のクリアランスを確保するという構成にしたとき、前記スカート部５における外周面のうち前記両ボス部１０におけるピン孔１０ａより下側の部分付近と、シリンダ１の内壁面との間に、大きい寸法Ｓ１のクリアランスが必然的にできることになるから、この部分におけるシリンダ１の内壁面に対するシール性が低下することになり、また、このスカート部５における下端部に対して別途シール用のピストンリング９を設けるにしても、このピストンリングによるシール性が、前記した大きい寸法Ｓ１のクリアランスのために低下することになる。
【００２４】
そこで、本発明においては、前記スカート部５の楕円における短径Ｄ２を上端５ａから下端５ｂに向かって次第に大きくするときのプロフィールを、図３に太線実線Ｂで示すように、前記スカート部５のうちその上端５ａから前記ボス部１０におけるピン孔１０ａの底面１０ａ′付近までの間は、従来の場合と略同様に前記長径Ｄ１における点線Ａで示すプロフィールと平行又は略平行にするが、前記スカート部５のうち前記ボス部１０におけるピン孔１０ａの中心１０ａ′又は略中心付近よりも下側の部分においては、前記短径Ｄ２を前記長径Ｄ１に近づけるように大きくする。
【００２５】
つまり、前記スカート部５の楕円におけるピストンピン軸直径方向（Ｘ−Ｘ）の長径Ｄ１からピストンピン軸線方向（Ｙ−Ｙ）の短径Ｄ２を差し引いた楕円量を、前記スカート部５のうちその上端５ａから前記ボス部１０におけるピン孔１０ａの中心１０′又は略中心付近までの間を略同じにした状態で、前記スカート部５のうち前記ピン孔１０ａの中心１０ａ′又は略中心付近よりも下側の部分において次第に小さくするという構成にするのである。
【００２６】
このように構成することにより、前記スカート部５における外周面のうち、直径方向への熱膨張が大きくなる前記両ボス部１０におけるピン孔１０ａの部分付近と、シリンダ１の内壁面との間に、前記スカート部５における楕円量を当該スカート部５のうちその上端５ａから前記ピン孔１０ａの中心１０ａ′又は略中心付近までは略同じにしたことで、前記した大きい熱膨張を許容するための十分な寸法Ｗ０のクリアランスを確保することができる一方、前記スカート部５の下端５ｂにおけるピストンピン軸線方向（Ｙ−Ｙ）の短径Ｄ２を、前記楕円量をスカート部５のうちピン孔１０ａの中心１０ａ′又は略中心付近よりも下側の部分において次第に小さくしたことで、前記スカート部５の下端５ｂにおけるピストンピン軸直径方向（Ｘ−Ｘ）の長径Ｄ１に近づけて、シリンダ１の内壁面との間におけるクリアランスを寸法Ｗ１に小さくすることができて、スカート部５の下端部におけるシリンダ１に対するシール性を向上できるのである。
【００２７】
また、前記スカート部５の下端部にシール用のピストンリングを設けた場合にも、このピストンリングによるシール性を、前記した構成にて向上できるのである。
【００２８】
このように、本発明によると、ピストン１のスカート部５における下端部のシリンダ１に対するシール性を向上できることにより、前記シリンダ１に穿設されている掃気ポート３からの吸気が、前記シリンダ１の下部におけるクランクケースに漏れ出すことを確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す縦断正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ視断面図である。
【図３】ピストンのスカート部における楕円のプロフィールを示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　シリンダ
２　　　　　　　　　　　ピストン
３　　　　　　　　　　　掃気ポート
４　　　　　　　　　　　ピストンの頂部
５　　　　　　　　　　　ピストンのスカート部
６　　　　　　　　　　　燃焼室
７，８，９　　　　　　　ピストンリング
１０　　　　　　　　　　ボス部
１０ａ　　　　　　　　　ピン孔
１０ａ′　　　　　　　　ピン孔の中心
１１　　　　　　　　　　ピストンピン
【図１】
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【図２】
2004027940.tif 000004
【図３】
2004027940.tif 000005