(57)【要約】【課題】ピストンの軽量化により燃費の低下を抑制しながら、高出力化を図ることが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】この内燃機関は、ヘッド部３１と、ヘッド部３１の裏面の所定領域に設けられ、ピストンピン３７が挿入されるピンボス部３２ａ（３２ｂ）と、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ａ（３２ｂ）とを接続するように設けられたリブ３４ａ（３４ｂ）とを含む、ピストン３を備えている。【選択図】図２
2005248949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部と、
前記ヘッド部の裏面の所定領域に設けられ、ピストンピンが挿入される少なくとも１つのピストンピン挿入部と、
前記ヘッド部の裏面と、前記ピストンピン挿入部とを接続するように設けられた少なくとも１つのリブとを含む、
ピストンを備える、内燃機関。
【請求項２】
前記ピストンピン挿入部には、一対の前記リブが接続されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記一対のリブは、前記ピストンピン挿入部を挟むように配置されている、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記ヘッド部の裏面の外周部近傍から前記ヘッド部の表面とは反対側に延びるとともに、互いに対向するように所定の間隔を隔てて配置された一対のスカート部をさらに備え、
前記一対のリブは、それぞれ、前記ピストンピン挿入部から前記一対のスカート部の一方および他方の近傍にまで延びるように形成されている、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ピストンピン挿入部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部を含み、
前記リブは、前記第１ピストンピン挿入部の前記第２ピストンピン挿入部に対向する部分に接続された第１リブと、前記第２ピストンピン挿入部の前記第１ピストンピン挿入部に対向する部分に接続された第２リブとを含む、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第１リブおよび前記第２リブは、平面的に見て、前記ピストンピン挿入部の中心軸と、前記ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成されている、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第１リブの前記第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、前記第２リブの前記第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、前記第１リブの前記第１ピストンピン挿入部側の端部と、前記第２リブの前記第２ピストンピン挿入部側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも小さい、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第１リブの前記第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部は、前記ヘッド部の裏面の外周部近傍にまで延びるように配置されており、
前記第２リブの前記第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部は、前記ヘッド部の裏面の外周部近傍にまで延びるように配置されている、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記ヘッド部の裏面の外周部の所定領域から前記ヘッド部の表面とは反対側の方向に延びる少なくとも１つのスカート部と、
前記ヘッド部の裏面と、前記ピストンピン挿入部と、前記スカート部とを接続するように設けられた少なくとも１つの壁部とをさらに備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記ピストンピン挿入部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部を含み、
前記壁部は、前記第１ピストンピン挿入部に接続される一対の第１壁部と、前記第２ピストンピン挿入部に接続される一対の第２壁部とを含む、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記リブは、前記第１ピストンピン挿入部の内側の側面側に接続された一対の第１リブと、前記第２ピストンピン挿入部の内側の側面側に接続された一対の第２リブとを含み、
前記一対の第１壁部は、前記第１ピストンピン挿入部の外側の側面側に接続され、
前記一対の第２壁部は、前記第２ピストンピン挿入部の外側の側面側に接続されている、請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記スカート部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１スカート部および第２スカート部を含み、
前記一対の第１壁部の一方は、前記第１ピストンピン挿入部と前記第１スカート部の一方の側端部とを接続するように設けられているとともに、前記一対の第１壁部の他方は、前記第１ピストンピン挿入部と前記第２スカート部の一方の側端部とを接続するように設けられており、
前記一対の第２壁部の一方は、前記第２ピストンピン挿入部と前記第１スカート部の他方の側端部とを接続するように設けられているとともに、前記一対の第２壁部の他方は、前記第２ピストンピン挿入部と前記第２スカート部の他方の側端部とを接続するように設けられている、請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記一対の第１壁部および前記一対の第２壁部は、平面的に見て、前記ピストンピン挿入部の中心軸と、前記ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成されている、請求項１２に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記第１壁部の前記第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、前記第２壁部の前記第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、前記第１壁部の前記第１ピストンピン挿入部側の端部と、前記第２壁部の前記第２ピストンピン挿入部側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも大きい、請求項１３に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記リブは、前記第１ピストンピン挿入部および前記第２ピストンピン挿入部の各々に接続される第１リブおよび第２リブを含み、
前記第１リブの前記第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、前記第２リブの前記第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、前記第１リブの前記第１ピストンピン挿入部側の端部と、前記第２リブの前記第２ピストンピン挿入部側の端部との前記ピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも小さい、請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記リブは、前記ヘッド部の裏面からの高さが、前記ピストンピン挿入部とは反対側から前記ピストンピン挿入部側に向かって徐々に大きくなるように形成されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１７】
前記リブの前記ピストンピン挿入部側の端部の前記ヘッド部の裏面からの高さは、前記ピストンピン挿入部の中心軸の前記ヘッド部の裏面からの高さと実質的に同じである、請求項１６に記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記ヘッド部の表面には、所定の深さを有する少なくとも１つの凹部が形成されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１９】
前記ヘッド部の表面には、２つの凹部が形成されており、
前記２つの凹部は、所定の間隔を隔てて配置されている、請求項１８に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、ピストンを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンを備えた内燃機関において、ピストンの剛性を向上させる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、ヘッド部の裏面側にスカート部とピストンピン挿入部（ピンボス部）とが設けられたピストンにおいて、スカート部とピンボス部とを接続するように補強梁部を設けることにより、ピストンの剛性を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２４４６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、ピストンを構成するヘッド部の補強がなされていないので、ヘッド部の厚みを小さくするなどしてピストンを軽量化する場合、ヘッド部の剛性が低下するという不都合がある。この場合、内燃機関の高出力化に起因してピストンにかかる負荷が大きくなる場合に、ヘッド部（ピストン）が損傷しやすくなるという不都合が生じる。これにより、上記特許文献１では、ピストンの軽量化により燃費の低下を抑制しながら、内燃機関の高出力化を図ることが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ピストンの軽量化により燃費の低下を抑制しながら、高出力化を図ることが可能な内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による内燃機関は、ヘッド部と、ヘッド部の裏面の所定領域に設けられ、ピストンピンが挿入される少なくとも１つのピストンピン挿入部と、ヘッド部の裏面と、ピストンピン挿入部とを接続するように設けられた少なくとも１つのリブとを含む、ピストンを備えている。
【０００８】
この一の局面による内燃機関では、上記のように、ヘッド部の裏面と、ピストンピン挿入部とを接続する少なくとも１つのリブを設けることによって、リブによりヘッド部およびピストンピン挿入部が補強されるので、ピストンの剛性を向上させることができる。これにより、内燃機関の高出力化に起因してピストンにかかる負荷が大きくなったとしても、ピストン（ヘッド部およびピストンピン挿入部）が損傷するのを抑制することができる。また、たとえば、ヘッド部の厚みを小さくすることによりピストンを軽量化した場合にも、リブによりヘッド部が補強されているので、ピストン（ヘッド部）の剛性が低下するのを抑制することができる。その結果、一の局面では、ピストンの軽量化により燃費を向上させながら、内燃機関の高出力化を図ることができる。また、ヘッド部の裏面と、ピストンピン挿入部とを接続する少なくとも１つのリブによりピストンの剛性を向上させることにより、ヘッド部の厚みやピストンピン挿入部の肉厚を大きくすることによりピストンの剛性を向上させる場合に比べて、ピストンの重量が大きくなるのを抑制することができる。これにより、ピストンの重量が大きくなることに起因して、燃費を向上させるのが困難になるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、ピストンピン挿入部には、一対のリブが接続されている。このように構成すれば、一対のリブにより、ヘッド部およびピストンピン挿入部の補強を確実に行うことができる。
【００１０】
上記ピストンピン挿入部に一対のリブが接続されている構成において、好ましくは、一対のリブは、ピストンピン挿入部を挟むように配置されている。このように構成すれば、ピストンピン挿入部を挟むように配置された一対のリブにより、ヘッド部およびピストンピン挿入部の補強をより確実に行うことができる。
【００１１】
上記ピストンピン挿入部に一対のリブが接続されている構成において、好ましくは、ヘッド部の裏面の外周部近傍からヘッド部の表面とは反対側に延びるとともに、互いに対向するように所定の間隔を隔てて配置された一対のスカート部をさらに備え、一対のリブは、それぞれ、ピストンピン挿入部から一対のスカート部の一方および他方の近傍にまで延びるように形成されている。このように構成すれば、ヘッド部のピストンピン挿入部の近傍に位置する部分のみならず、ヘッド部のスカート部の近傍に位置する部分をも補強することができる。
【００１２】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、ピストンピン挿入部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部を含み、リブは、第１ピストンピン挿入部の第２ピストンピン挿入部に対向する部分に接続された第１リブと、第２ピストンピン挿入部の第１ピストンピン挿入部に対向する部分に接続された第２リブとを含む。このように構成すれば、第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部を含むピストンにおいて、ヘッド部と、第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部とを補強することができる。
【００１３】
上記リブが第１リブおよび第２リブを含む構成において、好ましくは、第１リブおよび第２リブは、平面的に見て、ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、第１リブおよび第２リブにより、ピストンピン挿入部の中心軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができ、かつ、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができる。
【００１４】
上記ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して、第１リブおよび第２リブが所定の角度傾斜した方向に延びるように形成された構成において、好ましくは、第１リブの第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、第２リブの第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、第１リブの第１ピストンピン挿入部側の端部と、第２リブの第２ピストンピン挿入部側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも小さい。このように構成すれば、容易に、第１リブおよび第２リブにより、ピストンピン挿入部の中心軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができ、かつ、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができる。
【００１５】
上記リブが第１リブおよび第２リブを含む構成において、好ましくは、第１リブの第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部は、ヘッド部の裏面の外周部近傍にまで延びるように配置されており、第２リブの第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部は、ヘッド部の裏面の外周部近傍にまで延びるように配置されている。このように構成すれば、容易に、第１リブおよび第２リブによりヘッド部の全域に渡って補強を行うことができる。
【００１６】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、ヘッド部の裏面の外周部の所定領域からヘッド部の表面とは反対側の方向に延びる少なくとも１つのスカート部と、ヘッド部の裏面と、ピストンピン挿入部と、スカート部とを接続するように設けられた少なくとも１つの壁部とをさらに備える。このように構成すれば、壁部によりヘッド部、ピストンピン挿入部およびスカート部が補強されるので、ピストンの剛性をより向上させることができる。これにより、内燃機関の高出力化に起因してピストンにかかる負荷が大きくなったとしても、ピストンが損傷するのをより抑制することができる。
【００１７】
上記スカート部に少なくとも１つの壁部が接続された構成において、好ましくは、ピストンピン挿入部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部を含み、壁部は、第１ピストンピン挿入部に接続される一対の第１壁部と、第２ピストンピン挿入部に接続される一対の第２壁部とを含む。このように構成すれば、一対の第１壁部および一対の第２壁部により、ヘッド部と、第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部と、スカート部とを補強することができる。
【００１８】
上記壁部が一対の第１壁部および一対の第２壁部を含む構成において、好ましくは、リブは、第１ピストンピン挿入部の内側の側面側に接続された一対の第１リブと、第２ピストンピン挿入部の内側の側面側に接続された一対の第２リブとを含み、一対の第１壁部は、第１ピストンピン挿入部の外側の側面側に接続され、一対の第２壁部は、第２ピストンピン挿入部の外側の側面側に接続されている。このように構成すれば、ヘッド部の内側が第１リブおよび第２リブにより補強され、かつ、ヘッド部の外側が第１壁部および第２壁部により補強されるので、ヘッド部の全域をバランスよく補強することができる。
【００１９】
上記壁部が一対の第１壁部および一対の第２壁部を含む構成において、好ましくは、スカート部は、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置された第１スカート部および第２スカート部を含み、一対の第１壁部の一方は、第１ピストンピン挿入部と第１スカート部の一方の側端部とを接続するように設けられているとともに、一対の第１壁部の他方は、第１ピストンピン挿入部と第２スカート部の一方の側端部とを接続するように設けられており、一対の第２壁部の一方は、第２ピストンピン挿入部と第１スカート部の他方の側端部とを接続するように設けられているとともに、一対の第２壁部の他方は、第２ピストンピン挿入部と第２スカート部の他方の側端部とを接続するように設けられている。このように構成すれば、一対の第１壁部および一対の第２壁部により、ヘッド部と、第１ピストンピン挿入部および第２ピストン挿入部と、第１スカート部および第２スカート部とを補強することができる。
【００２０】
上記壁部が一対の第１壁部および一対の第２壁部を含む構成において、好ましくは、一対の第１壁部および一対の第２壁部は、平面的に見て、ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、第１壁部および第２壁部により、ピストンピン挿入部の中心軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができ、かつ、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができる。また、第１壁部および第２壁部を、平面的に見て、ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成することによって、第１スカート部および第２スカート部に対してピストンの中心方向に外力が加わった場合に、第１壁部および第２壁部が撓みやすくなるので、第１壁部および第２壁部により第１スカート部および第２スカート部に加わった外力を吸収することができる。これにより、第１スカート部および第２スカート部に大きい外力が加わることに起因して、ピストンが損傷するという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００２１】
上記ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して、第１壁部および第２壁部が所定の角度傾斜した方向に延びるように形成された構成において、好ましくは、第１壁部の第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、第２壁部の第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、第１壁部の第１ピストンピン挿入部側の端部と、第２壁部の第２ピストンピン挿入部側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも大きい。このように構成すれば、容易に、第１壁部および第２壁部により、ピストンピン挿入部の中心軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができ、かつ、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸に沿ってヘッド部が撓むのを抑制することができる。
【００２２】
上記ピストンピン挿入部の中心軸と、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸との両方に対して、第１壁部および第２壁部が所定の角度傾斜した方向に延びるように形成された構成において、好ましくは、リブは、第１ピストンピン挿入部および第２ピストンピン挿入部の各々に接続される第１リブおよび第２リブを含み、第１リブの第１ピストンピン挿入部とは反対側の端部と、第２リブの第２ピストンピン挿入部とは反対側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔は、第１リブの第１ピストンピン挿入部側の端部と、第２リブの第２ピストンピン挿入部側の端部とのピストンピン挿入部の中心軸が延びる方向の間隔よりも小さい。このように構成すれば、第１壁部および第２壁部と、第１リブおよび第２リブとにより、ピストンピン挿入部の中心軸に沿ってヘッド部が撓むのをより抑制することができ、かつ、ピストンピン挿入部の中心軸に直交する直交軸に沿ってヘッド部が撓むのをより抑制することができる。
【００２３】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、リブは、ヘッド部の裏面からの高さが、ピストンピン挿入部とは反対側からピストンピン挿入部側に向かって徐々に大きくなるように形成されている。このように構成すれば、内燃機関の運転時に大きい外力が加わるピストンピン挿入部における補強を確実に行うことができる。
【００２４】
この場合、好ましくは、リブのピストンピン挿入部側の端部のヘッド部の裏面からの高さは、ピストンピン挿入部の中心軸のヘッド部の裏面からの高さと実質的に同じである。このように構成すれば、リブによるピストンピン挿入部に対する補強が過大になるのを抑制することができるので、リブによるピストンピン挿入部に対する補強が過大になることに起因して、ピストンの重量が大きくなるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００２５】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、ヘッド部の表面には、所定の深さを有する少なくとも１つの凹部が形成されている。このように構成すれば、容易に、上記したリブによりピストンの剛性を保持しながら、ピストンの軽量化を図ることができる。
【００２６】
この場合、好ましくは、ヘッド部の表面には、２つの凹部が形成されており、２つの凹部は、所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、ヘッド部の表面に形成された２つの凹部により、ピストンの軽量化をより図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１および図２は、それぞれ、本発明の一実施形態による内燃機関のピストン周辺のピンボス中心軸およびピンボス中心軸に直交する直交軸に沿った断面図である。図３〜図５は、本発明の一実施形態による内燃機関のピストンの斜視図である。図６および図７は、それぞれ、本発明の一実施形態による内燃機関のピストンをスカート部側およびピンボス部側から見た場合の側面図である。図８および図９は、それぞれ、本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを表面側および裏面側から見た場合の平面図である。まず、図１〜図９を参照して、本実施形態による４サイクル内燃機関１の構造について説明する。
【００２９】
本実施形態による４サイクル内燃機関１は、図１および図２に示すように、シリンダ２と、アルミニウム鋳造製のピストン３と、２つの点火プラグ４と、吸気バルブ５および排気バルブ６（図２参照）とを備えている。シリンダ２は、クランクケース（図示せず）側に設置されたシリンダ本体７と、シリンダ本体７に取り付けられたシリンダヘッド８とを含んでいる。シリンダ本体７には、シリンダ孔７ａが形成されているとともに、シリンダヘッド８には、燃焼室９を構成する凹部８ａが形成されている。そして、シリンダヘッド８の凹部８ａは、シリンダ孔７ａの位置に対応するように配置されている。すなわち、シリンダ孔７ａのシリンダヘッド８側の開口部は、シリンダヘッド８の凹部８ａにより塞がれている。また、図１に示すように、シリンダヘッド８には、２つのプラグ取付部８ｂが形成されている。そして、２つのプラグ取付部８ｂには、それぞれ、点火プラグ４が取り付けられている。点火プラグ４の放電部４ａは、シリンダヘッド８の凹部８ａ内に突出している。
【００３０】
また、図２に示すように、シリンダヘッド８には、ガソリンと空気との混合気を燃焼室９に供給するための吸気通路８ｃと、燃焼済みの排気ガスを燃焼室９から排出するための排気通路８ｄとが形成されている。なお、図２には、吸気通路８ｃと排気通路８ｄとを１つずつ図示しているが、実際には、一対の吸気通路８ｃと一対の排気通路８ｄとがシリンダヘッド８に形成されている。また、一対の吸気通路８ｃおよび一対の排気通路８ｄは、それぞれ、シリンダヘッド８内において１つに結合されている。また、吸気通路８ｃの燃焼室９（凹部８ａ）側の開口部（吸気口）８ｅには、バルブシート１０が取り付けられているとともに、排気通路８ｄの燃焼室９側の開口部（排気口）８ｆには、バルブシート１１が取り付けられている。このバルブシート１０および１１は、良好な耐摩耗性、耐熱性および熱伝導性を有する材料からなる。そして、バルブシート１０および１１は、吸気口８ｅおよび排気口８ｆの摩耗を抑制するとともに、吸気バルブ５および排気バルブ６の熱を放熱するために設けられている。また、シリンダヘッド８の吸気通路８ｃ側および排気通路８ｄ側には、それぞれ、ガイド部材１２および１３が取り付けられている。そして、吸気バルブ５は、吸気口８ｅに対応する部分に配置されているとともに、排気バルブ６は、排気口８ｆに対応する部分に配置されている。この吸気バルブ５および排気バルブ６は、それぞれ、吸気口８ｅおよび排気口８ｆを開閉する機能を有する。また、吸気バルブ５および排気バルブ６は、それぞれ、ガイド部材１２および１３によりガイドされている。
【００３１】
また、図３〜図５に示すように、ピストン３は、ヘッド部３１と、一対のピンボス部３２ａおよび３２ｂと、一対のスカート部３３ａおよび３３ｂとを含む構造を有する。なお、ピンボス部３２ａは、本発明の「ピストンピン挿入部」および「第１ピストンピン挿入部」の一例であり、ピンボス部３２ｂは、本発明の「ピストンピン挿入部」および「第２ピストンピン挿入部」の一例である。また、スカート部３３ａおよび３３ｂは、それぞれ、本発明の「第１スカート部」および「第２スカート部」の一例である。
【００３２】
ここで、本実施形態では、図３および図８に示すように、ヘッド部３１の表面に、所定の深さを有する２つの凹部３１ａおよび３１ｂが形成されている。この凹部３１ａおよび３１ｂは、図８に示すように、平面的に見て、実質的に半円形状を有する。また、凹部３１ａおよび３１ｂは、各々の直線部分が互いに対向するように所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３３】
また、図１〜図４、図６および図７に示すように、ヘッド部３１の外周面（側面）には、所定の溝深さを有する３つのリング溝３１ｃが形成されている。この３つのリング溝３１ｃは、後述する３つのピストンリング３６をヘッド部３１に固定するために設けられている。
【００３４】
また、図１〜図５および図９に示すように、一対のピンボス部３２ａおよび３２ｂは、ヘッド部３１の裏面に一体的に設けられている。このピンボス部３２ａおよび３２ｂは、ヘッド部３１の外周部から所定の間隔を隔てた領域に配置されている。さらに、ピンボス部３２ａおよび３２ｂは、所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。また、ピンボス部３２ａおよび３２ｂには、それぞれ、後述するピストンピン３７が挿入される孔部３２ｃおよび３２ｄが形成されている。
【００３５】
ここで、本実施形態では、図４、図５および図９に示すように、ヘッド部３１の裏面に、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ａとを接続する一対のリブ３４ａが一体的に設けられているとともに、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ｂとを接続する一対のリブ３４ｂが一体的に設けられている。なお、リブ３４ａおよび３４ｂは、それぞれ、本発明の「第１リブ」および「第２リブ」の一例である。具体的には、一対のリブ３４ａは、ピンボス部３２ａの内側の側面３２ｅ側に、ピンボス部３２ａを挟むように接続されている。また、一対のリブ３４ｂは、ピンボス部３２ｂの内側の側面３２ｆ側に、ピンボス部３２ｂを挟むように接続されている。
【００３６】
また、図９に示すように、リブ３４ａおよび３４ｂは、平面的に見て、ピンボス部３２ａおよび３２ｂの中心軸１１０（以下、ピンボス中心軸１１０という）と、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように配置されている。具体的には、リブ３４ａのピンボス部３２ａとは反対側の端部３４ｃと、リブ３４ｂのピンボス部３２ｂとは反対側の端部３４ｄとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ１が、リブ３４ａのピンボス部３２ａ側の端部３４ｅと、リブ３４ｂのピンボス部３２ｂ側の端部３４ｆとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ２よりも小さくなっている。
【００３７】
また、リブ３４ａの端部３４ｃおよびリブ３４ｂの端部３４ｄは、ヘッド部３１の裏面の外周部（スカート部３３ａおよび３３ｂ）近傍に配置されている。また、図２、図４および図５に示すように、リブ３４ａは、ヘッド部３１の裏面からの高さＨが、ピンボス部３２ａとは反対側の端部３４ｃからピンボス部３２ａ側の端部３４ｅに向かって徐々に大きくなるように形成されている。また、リブ３４ｂは、ヘッド部３１の裏面からの高さが、ピンボス部３２ｂとは反対側の端部３４ｄからピンボス部３２ｂ側の端部３４ｆに向かって徐々に大きくなるように形成されている。また、リブ３４ａの端部３４ｅおよびリブ３４ｂの端部３４ｆのヘッド部３１の裏面からの高さＨ１は、ピンボス中心軸１１０（図２参照）のヘッド部３１の裏面からの高さＨ１と実質的に同じになるように構成されている。
【００３８】
また、図１〜図７および図９に示すように、一対のスカート部３３ａおよび３３ｂは、ヘッド部３１の裏面の外周部からヘッド部３１の表面とは反対側の方向に延びるように形成されている。また、スカート部３３ａおよび３３ｂは、図９に示すように、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０が延びる方向に所定の間隔を隔てて互いに対向するように配置されている。
【００３９】
ここで、本実施形態では、図４、図５および図９に示すように、ヘッド部３１の裏面に、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ａと、スカート部３３ａおよび３３ｂとを接続する一対の壁部３５ａが一体的に設けられているとともに、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ｂと、スカート部３３ａおよび３３ｂとを接続する一対の壁部３５ｂが一体的に設けられている。なお、壁部３５ａおよび３５ｂは、それぞれ、本発明の「第１壁部」および「第２壁部」の一例である。具体的には、一対の壁部３５ａのうちの一方は、ピンボス部３２ａとスカート部３３ａの一方の側端部３３ｃとを接続するように設けられているとともに、一対の壁部３５ａのうちの他方は、ピンボス部３２ａとスカート部３３ｂの一方の側端部３３ｄとを接続するように設けられている。また、一対の壁部３５ｂのうちの一方は、ピンボス部３２ｂとスカート部３３ａの他方の側端部３３ｅとを接続するように設けられているとともに、一対の壁部３５ｂのうちの他方は、ピンボス部３２ｂとスカート部３３ｂの他方の側端部３３ｆとを接続するように設けられている。また、一対の壁部３５ａは、ピンボス部３２ａの外側の側面３２ｇ側に接続されているとともに、一対の壁部３５ｂは、ピンボス部３２ｂの外側の側面３２ｈ側に接続されている。
【００４０】
また、図９に示すように、壁部３５ａおよび３５ｂは、平面的に見て、ピンボス中心軸１１０と、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように配置されている。具体的には、壁部３５ａのピンボス部３２ａとは反対側の端部３５ｃと、壁部３５ｂのピンボス部３２ｂとは反対側の端部３５ｄとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ３が、壁部３５ａのピンボス部３２ａ側の端部３５ｅと、壁部３５ｂのピンボス部３２ｂ側の端部３５ｆとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ４よりも大きくなっている。
【００４１】
また、図１および図２に示すように、ピストン３のヘッド部３１の３つのリング溝３１ｃの各々には、ピストンリング３６が取り付けられている。そして、ヘッド部３１のリング溝３１ｃにピストンリング３６が取り付けられた状態で、ピストン３がシリンダ本体７のシリンダ孔７ａに嵌め込まれている。したがって、ピストン３のヘッド部３１の表面により構成される燃焼室９の気密性は、ピストンリング３６により保持されている。また、図８に示すように、ピストン３のヘッド部３１の凹部３１ａおよび３１ｂの各々に対応する領域に、点火プラグ４、吸気口８ｅおよび排気口８ｆが１つずつ配置されている。
【００４２】
また、図１に示すように、ピストン３のピンボス部３２ａおよび３２ｂ（孔部３２ｃおよび３２ｄ）には、ピストンピン３７が挿入されている。このピストンピン３７は、Ｃリング３８により孔部３２ｃおよび３２ｄに固定されている。また、ピストンピン３７には、連接棒３９が回動可能に取り付けられている。この連接棒３９は、クランクシャフト（図示せず）の回転運動に同期して、シリンダ軸１３０が延びる方向に移動可能に構成されている。これにより、ピストンピン３７を介して連接棒３９に連結されるピストン３は、クランクシャフト（図示せず）の回転運動に同期して、シリンダ軸１３０が延びる方向に往復運動される。
【００４３】
本実施形態では、上記のように、ヘッド部３１の裏面に、ヘッド部３１の裏面とピンボス部３２ａとを接続するリブ３４ａと、ヘッド部３１の裏面とピンボス部３２ｂとを接続するリブ３４ｂとを設けることによって、リブ３４ａおよび３４ｂによりヘッド部３１とピンボス部３２ａおよび３２ｂとが補強されるので、ピストン３の剛性を向上させることができる。これにより、４サイクル内燃機関１の高出力化に起因してピストン３にかかる負荷が大きくなったとしても、ピストン３が損傷するのを抑制することができる。また、リブ３４ａおよび３４ｂによりピストン３の剛性を向上させることにより、ヘッド部３１の厚みやピンボス部３２ａおよび３２ｂの肉厚を大きくすることによりピストン３の剛性を向上させる場合に比べて、ピストン３の重量が大きくなるのを抑制することができる。これにより、ピストン３の重量が大きくなることに起因して、燃費を向上させるのが困難になるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、一対のリブ３４ａを、ピンボス部３２ａを挟むように配置するとともに、一対のリブ３４ｂを、ピンボス部３２ｂを挟むように配置することによって、ヘッド部３１とピンボス部３２ａおよび３２ｂとの補強を確実に行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、リブ３４ａのピンボス部３２ａとは反対側の端部３４ｃと、リブ３４ｂのピンボス部３２ｂとは反対側の端部３４ｄとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ１が、リブ３４ａのピンボス部３２ａ側の端部３４ｅと、リブ３４ｂのピンボス部３２ｂ側の端部３４ｆとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ２よりも小さくなるように構成することによって、リブ３４ａおよびリブ３４ｂにより、ピンボス中心軸１１０に沿ってヘッド部３１が撓むのを抑制することができ、かつ、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０に沿ってヘッド部３１が撓むのを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、リブ３４ａのピンボス部３２ａとは反対側の端部３４ｃおよびリブ３４ｂのピンボス部３２ｂとは反対側の端部３４ｄを、ヘッド部３１の裏面の外周部（スカート部３３ａおよび３３ｂ）近傍に配置することによって、ヘッド部３１のピンボス部３２ａおよび３２ｂの近傍に位置する部分のみならず、スカート部３３ａおよび３３ｂの近傍に位置する部分をも補強することができる。また、容易に、リブ３４ａおよびリブ３４ｂによりヘッド部３１の全域に渡って補強を行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態では、リブ３４ａのヘッド部３１の裏面からの高さＨが、ピンボス部３２ａとは反対側の端部３４ｃからピンボス部３２ａ側の端部３４ｅに向かって徐々に大きくなるように構成し、かつ、リブ３４ｂのヘッド部３１の裏面からの高さが、ピンボス部３２ｂとは反対側の端部３４ｄからピンボス部３２ｂ側の端部３４ｆに向かって徐々に大きくなるように構成することによって、４サイクル内燃機関１の運転時に大きい外力が加わるピンボス部３２ａおよび３２ｂにおける補強を確実に行うことができる。この場合、リブ３４ａのピンボス部３２ａ側の端部３４ｅのヘッド部３１の裏面からの高さＨ１が、ピンボス中心軸１１０のヘッド部３１の裏面からの高さＨ１と実質的に同じになるように構成し、かつ、リブ３４ｂのピンボス部３２ｂ側の端部３４ｆのヘッド部３１の裏面からの高さが、ピンボス中心軸１１０のヘッド部３１の裏面からの高さと実質的に同じになるように構成することによって、リブ３４ａおよび３４ｂによるピンボス部３２ａおよび３２ｂに対する補強が過大になるのを抑制することができるので、リブ３４ａおよび３４ｂによるピンボス部３２ａおよび３２ｂに対する補強が過大になることに起因して、ピストン３の重量が大きくなるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ヘッド部３１の裏面に、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ａと、スカート部３３ａおよび３３ｂとを接続する一対の壁部３５ａと、ヘッド部３１の裏面と、ピンボス部３２ｂと、スカート部３３ａおよび３３ｂとを接続する一対の壁部３５ｂとを設けることによって、一対の壁部３５ａにより、ヘッド部３１、ピンボス部３２ａ、スカート部３３ａおよび３３ｂが補強され、かつ、一対の壁部３５ｂにより、ヘッド部３１、ピンボス部３２ｂ、スカート部３３ａおよび３３ｂが補強されるので、ピストン３の剛性をより向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、壁部３５ａのピンボス部３２ａとは反対側の端部３５ｃと、壁部３５ｂのピンボス部３２ｂとは反対側の端部３５ｄとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ３が、壁部３５ａのピンボス部３２ａ側の端部３５ｅと、壁部３５ｂのピンボス部３２ｂ側の端部３５ｆとのピンボス中心軸１１０が延びる方向の間隔Ｗ４よりも大きくなるように構成することによって、壁部３５ａおよび３５ｂと、リブ３４ａおよび３４ｂとにより、ピンボス中心軸１１０に沿ってヘッド部３１が撓むのをより抑制でき、かつ、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０に沿ってヘッド部３１が撓むのをより抑制することができる。また、壁部３５ａおよび３５ｂを、ピンボス中心軸１１０と、ピンボス中心軸１１０に直交する直交軸１２０との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように形成することによって、スカート部３３ａおよび３３ｂに対してピストン３の中心方向に外力が加わった場合に、壁部３５ａおよび３５ｂが撓みやすくなるので、壁部３５ａおよび３５ｂによりスカート部３３ａおよび３３ｂに加わった外力を吸収することができる。これにより、スカート部３３ａおよび３３ｂに大きい外力が加わることに起因して、ピストン３が損傷するという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、リブ３４ａおよび３４ｂを、それぞれ、ピンボス部３２ａの内側の側面３２ｅ側およびピンボス部３２ｂの内側の側面３２ｆ側に接続するとともに、壁部３５ａおよび３５ｂを、それぞれ、ピンボス部３２ａの外側の側面３２ｇ側およびピンボス部３２ｂの外側の側面３２ｈ側に接続することによって、ヘッド部３１の内側がリブ３４ａおよび３４ｂにより補強され、かつ、ヘッド部３１の外側が壁部３５ａおよび３５ｂにより補強されるので、ヘッド部３１の全域をバランスよく補強することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、ヘッド部３１の表面に、所定の深さを有する２つの凹部３１ａおよび３１ｂを形成することによって、容易に、リブ３４ａおよび３４ｂによりピストン３の剛性を保持しながら、ピストン３の軽量化を図ることができる。
【００５２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記実施形態では、本発明を４サイクル内燃機関に適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、２サイクル内燃機関にも適用可能である。
【００５４】
また、上記実施形態では、ヘッド部の裏面とピンボス部とを接続するリブと、ヘッド部の裏面とピンボス部とスカート部とを接続する壁部とを設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、壁部を設けずに、リブのみを設けてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、リブを、平面的に見て、ピンボス中心軸と、ピンボス中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように配置したが、本発明はこれに限らず、リブを、平面的に見て、ピンボス中心軸に直交する直交軸に対して平行な方向に延びるように配置してもよい。また、リブを、平面的に見て、ピンボス中心軸に対して平行な方向に延びるように配置してもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、壁部を、平面的に見て、ピンボス中心軸と、ピンボス中心軸に直交する直交軸との両方に対して所定の角度傾斜した方向に延びるように配置したが、本発明はこれに限らず、壁部を、平面的に見て、ピンボス中心軸に直交する直交軸に対して平行な方向に延びるように配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関のピストン周辺のピンボス中心軸に沿った断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による内燃機関のピストン周辺のピンボス中心軸に直交する直交軸に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを表面側から見た場合の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを裏面側から見た場合の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを裏面側から見た場合の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンをスカート部側から見た場合の側面図である。
【図７】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンをピンボス部側から見た場合の側面図である。
【図８】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを表面側から見た場合の平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による内燃機関のピストンを裏面側から見た場合の平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３１  ヘッド部
３１ａ、３１ｂ  凹部
３２ａ  ピンボス部（ピストンピン挿入部、第１ピストンピン挿入部）
３２ｂ  ピンボス部（ピストンピン挿入部、第２ピストンピン挿入部）
３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ  側面
３３ａ  スカート部（第１スカート部）
３３ｂ  スカート部（第２スカート部）
３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ  側端部
３４ａ  リブ（第１リブ）
３４ｂ  リブ（第２リブ）
３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ  端部
３５ａ  壁部（第１壁部）
３５ｂ  壁部（第２壁部）
３７  ピストンピン
１１０  ピンボス中心軸（中心軸）
１２０  直交軸
【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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