(57)【要約】【課題】内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる内燃機関用ピストンを提供すること。【解決手段】スカート１３，１４は、摺動面部１３ｂ，１４ｂと、スカート本体部１３ａ，１４ａとから構成され、蟻溝状の係合凹部１８，２０と、これに嵌入可能に形成された係合凸部１９，２１とによって締まり嵌めにて係合固定されている。ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部１３ａ，１４ａは、たとえばチタンや鉄等の機械的強度の高い材料にて形成してある。また、摺動面部１３ｂ，１４ｂおよびスカート支持体１５は、たとえばアルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材料にて形成し、またはサファイヤやコバール等の熱膨張率の小さい材料にて形成してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの直径方向両端部下方に配設されシリンダボア内面と摺動可能に形成された一対のスカートと、
前記ピストンヘッドの裏側から下方に延設され前記一対のスカートを連結支持するスカート支持体と、
前記スカート支持体に設けられピストンピンを挿通するピン穴を有したピンボスと、
を備えた内燃機関用ピストンにおいて、
前記スカートは、前記シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部と、当該摺動面部が固定されるスカート本体部とからなり、
前記スカート本体部と前記摺動面部の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記摺動面部を前記スカート本体部に固定し、
更に前記ピストンヘッドおよび前記ピンボスならびに前記スカート本体部を機械的強度の高い材料にて形成する一方、
前記摺動面部および前記スカート支持体を熱伝導率の高い材料または熱膨張率の小さい材料にて形成したことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記摺動面部は、緩衝部材を介在させて前記スカート本体部に固定され、
前記スカート本体部と前記緩衝部材の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記緩衝部材を前記スカート本体部に固定し、
前記緩衝部材と前記摺動面部の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記摺動面部を前記緩衝部材に固定したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】
前記係合凹部を蟻溝状に形成するとともに、前記係合凸部を当該蟻溝状の係合凹部に嵌入可能な形状に形成し、当該係合凹部および当該係合凸部を、その係合方向が前記ピストンの中心軸と平行となるように配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関用ピストンに関し、更に詳しくは、内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製のピストン本体にセラミック製頂板を鋳込んだ内燃機関用ピストンにおいて、セラミックス製頂板の外周にチタンまたはチタン合金からなる金属製頂板を焼きばめにより嵌合した技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。これらのセラミックスやチタンは、比較的熱膨張率が小さく密着し易いので、高い結合強度が得られる。
【０００３】
また、上下に分割されたスカートの中間に更にスカートを形成し、当該中間スカート部分に潤滑油を滞留させるとともに、滞留した潤滑油をピストンの慣性力によってはねかけることにより、シリンダボア内面との摺動部への給油を増加させて摩耗等を抑制する技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１０４９５０号公報
【特許文献２】特開平８−２００１５０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に係る従来の内燃機関用ピストンは、アルミニウム合金製のピストン本体にセラミックスおよびチタンを鋳込んでいるので、ピストン頂面の熱的強度および機械的強度は、結局は上記アルミニウム合金の材料強度で限界が抑制されてしまい、内燃機関の高出力、高温、高回転等といった要求に十分対応できない。すなわち、このような運転時には、ピストンに亀裂や溶損、変形等が発生し易く、ピストンとしての機能を十分に発揮できないという課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２に係る従来の内燃機関用ピストンは、内燃機関の停止時から始動時、始動時から極低速時には、はねかけによる潤滑油の供給はあまり期待できない。また、低温時には潤滑油の粘度が高く流動性も低いので、中間スカートには、停止時にはほとんど潤滑油が滞留せず、始動から極低速時には少量の滞留しか期待できない。したがって、ピストン摺動部の摩耗抑制に対して十分に対応できないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る内燃機関用ピストンは、少なくともピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの直径方向両端部下方に配設されシリンダボア内面と摺動可能に形成された一対のスカートと、前記ピストンヘッドの裏側から下方に延設され前記一対のスカートを連結支持するスカート支持体と、前記スカート支持体に設けられピストンピンを挿通するピン穴を有したピンボスとを備えた内燃機関用ピストンにおいて、前記スカートは、前記シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部と、当該摺動面部が固定されるスカート本体部とからなり、前記スカート本体部と前記摺動面部の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記摺動面部を前記スカート本体部に固定し、更に前記ピストンヘッドおよび前記ピンボスならびに前記スカート本体部を機械的強度の高い材料にて形成する一方、前記摺動面部および前記スカート支持体を熱伝導率の高い材料または熱膨張率の小さい材料にて形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関用ピストンは、請求項１に記載の発明において、前記摺動面部は、緩衝部材を介在させて前記スカート本体部に固定され、前記スカート本体部と前記緩衝部材の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記緩衝部材を前記スカート本体部に固定し、前記緩衝部材と前記摺動面部の固定面には、係合凹部または当該係合凹部に係合される係合凸部のいずれか一方を形成し、当該係合凹部と当該係合凸部とを係合させることにより前記摺動面部を前記緩衝部材に固定したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の請求項３に係る内燃機関用ピストンは、請求項１または２に記載の発明において、前記係合凹部を蟻溝状に形成するとともに、前記係合凸部を当該蟻溝状の係合凹部に嵌入可能な形状に形成し、当該係合凹部および当該係合凸部を、その係合方向が前記ピストンの中心軸と平行となるように配設したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る内燃機関用ピストン（請求項１）によれば、ピストンヘッドおよびピンボスならびにスカート本体部を上記機械的強度の高い材料にて形成したことにより、当該部分の亀裂や変形等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、ピストンは、全高縮小、軽量化、高出力エンジンに対応することができる。また、摺動面部およびスカート支持体を、上記熱伝導率の高い材料にて形成することにより、積極的に熱を上記シリンダボア側に逃がすことができる。また、摺動面部およびスカート支持体を、上記熱膨張率の小さい材料にて形成することにより、当該部分の熱膨張による変形を抑制することができ、上記シリンダボアとのクリアランスを適正に保つことができる。すなわち、高速運転における高温時でも当該クリアランスが小さくなり過ぎることがない。したがって、摩擦低減による摩耗や焼き付きの抑制、出力向上、始動性向上、騒音の低減等の効果を期待することができ、内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる。
【００１２】
また、この発明に係る内燃機関用ピストン（請求項２）によれば、摺動面部とスカート本体部との間に緩衝部材を介在させたことによって、この緩衝部材がピストンにかかるスラスト力を吸収し、更に騒音を抑制することができる。また、このスラスト力が低減することにより、ピストンの摩耗や焼き付き等の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、この発明に係る内燃機関用ピストン（請求項３）によれば、ピストンの中心軸と平行方向にスライドさせることで係合凹部と係合凸部とを容易に係合することができるとともに、確実に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、この発明に係る内燃機関用ピストンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、この発明の実施例１に係る内燃機関用ピストンを示す正面図であり、更に詳しくは図２中に示すＦｒ方向から見た正面図であり、Ａ−Ａ断面にて上部スカートおよび下部スカートの部分断面を示したものである。図２は、内燃機関用ピストンを示す側面図、図３は、図１に示した上部スカートのＢ−Ｂ断面を示す断面図、図４は、図１に示した上部スカートのＣ−Ｃ断面を示す断面図である。また、図５は、図１に示した下部スカートのＤ−Ｄ断面を示す断面図、図６は、図１に示した下部スカートのＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、内燃機関用ピストン（以下、ピストンと記す）１０は、リング溝１２を有するピストンヘッド１１と、ピストンヘッド１１の直径方向両端部下方に配設されシリンダボア内面（図示せず）と摺動可能に形成された一対の上部スカート１３および下部スカート１４と、ピストンヘッド１１の裏側から下方に延設され一対のスカート１３，１４を連結支持するスカート支持体１５と、スカート支持体１５に設けられピストンピン（図示せず）を挿通するピン穴１７を有したピンボス１６とを備えている。
【００１７】
上部スカート１３は、上記シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部１３ｂと、当該摺動面部１３ｂが固定されるスカート本体部１３ａとから構成されている。そして、図１、図３および図４に示すように、スカート本体部１３ａの固定面には、係合方向がピストン１０の中心軸ＣＬと平行となるように、所定長さの蟻溝状に形成された係合凹部１８を１つ備えている。
【００１８】
また、摺動面部１３ｂの固定面には、上記蟻溝状の係合凹部１８に嵌入可能に形成された係合凸部１９を１つ備えている。これらの係合凹部１８と係合凸部１９とをたとえば締まり嵌めにて係合させることにより、摺動面部１３ｂをスカート本体部１３ａに固定してある。なお、摺動面部１３ｂは、ピストンヘッド１１方向にスライドさせることによりスカート本体部１３ａに係合され、係合凹部１８の上端部および段部１２ａによって当該スライドが規制される。
【００１９】
また、下部スカート１４は、上記シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部１４ｂと、当該摺動面部１４ｂが固定されるスカート本体部１４ａとから構成されている。そして、図１、図５および図６に示すように、スカート本体部１４ａの固定面には、係合方向がピストン１０の中心軸ＣＬと平行となるように、所定長さの蟻溝状に形成された係合凹部２０を１つ備えている。
【００２０】
また、摺動面部１４ｂの固定面には、上記蟻溝状の係合凹部２０に嵌入可能に形成された係合凸部２１を１つ備えている。これらの係合凹部２０と係合凸部２１とをたとえば締まり嵌めにて係合させることにより、摺動面部１４ｂをスカート本体部１４ａに固定してある。なお、摺動面部１４ｂは、反ピストンヘッド１１方向にスライドさせることによりスカート本体部１４ａに係合される。
【００２１】
このように、摺動面部１３ｂ，１４ｂとスカート本体部１３ａ，１４ａとは、運転中に外れないように上記係合凹部１８，２０と係合凸部１９，２１によって確実に固定されている。
【００２２】
また、上記ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部１３ａ，１４ａは、たとえばチタンや鉄等の機械的強度の高い材料にて形成してある。また、摺動面部１３ｂ，１４ｂおよびスカート支持体１５は、たとえばアルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材料にて形成し、またはサファイヤやコバール等の熱膨張率の小さい材料にて形成してある。
【００２３】
つぎに、内燃機関運転時におけるピストン１０の作用について説明する。ピストンヘッド１１には、図示しない燃焼室内での燃焼によって高温かつ高荷重が作用する。また、上記ピストンピンを支持するピンボス１６にも高荷重が作用し、スカート本体部１３ａ，１４ａにも摺動面部１３ｂ，１４ｂを介してスラスト荷重あるいは反スラスト荷重が作用する。
【００２４】
したがって、ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部１３ａ，１４ａを上記機械的強度の高い材料にて形成したことにより、当該部分の亀裂や変形等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、ピストン１０は、全高縮小、軽量化、高出力エンジンに対応することができる。
【００２５】
また、摺動面部１３ｂ，１４ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱伝導率の高い材料にて形成することにより、積極的に熱を上記シリンダボア側に逃がすことができる。また、摺動面部１３ｂ，１４ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱膨張率の小さい材料にて形成することにより、当該部分の熱膨張による変形を抑制することができ、上記シリンダボアとのクリアランスを適正に保つことができる。すなわち、高速運転における高温時でも当該クリアランスが小さくなり過ぎることがない。したがって、摩擦低減による摩耗や焼き付きの抑制、出力向上、始動性向上、騒音の低減等の効果を期待することができる。
【００２６】
以上のように、この実施例１に係る内燃機関用ピストンによれば、内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる。
【００２７】
なお、上記実施例１においては、上部スカート１３における摺動面部１３ｂとスカート本体部１３ａを、１つの係合部１８，１９により係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部１８，１９により係合固定してもよい。たとえば、図７に示すように２つの係合部１８，１９によって固定したり、あるいは図８に示すように３つの係合部１８，１９によって固定し、更には図９に示すように４つの係合部１８，１９によって固定してもよい。
【００２８】
ここで、図７は、スカート本体部と摺動面部とを２つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図、図８は、スカート本体部と摺動面部とを３つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図、図９は、スカート本体部と摺動面部とを４つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図である。
【００２９】
また、図示例を省略するが、この上部スカート１３と同様に、下部スカート１４における摺動面部１４ｂとスカート本体部１４ａを、２つ以上の係合部２０，２１により係合固定してもよい。
【００３０】
また、上記実施例１においては、摺動面部１３ｂ，１４ｂ側に係合凸部１９，２１を形成するとともに、スカート本体部１３ａ，１４ａ側に係合凹部１８，２０を形成するものとして説明したが、これに限定されず、摺動面部１３ｂ，１４ｂ側に蟻溝状の係合凹部を形成し、これに係合する係合凸部をスカート本体部１３ａ，１４ａ側に形成してもよい。
【実施例２】
【００３１】
図１０は、この発明の実施例２に係る内燃機関用ピストンを示す正面図、図１１は、図１０に示した上部スカートのＦ−Ｆ断面を示す断面図、図１２は、図１０に示した上部スカートのＧ−Ｇ断面を示す断面図である。また、図１３は、図１０に示した下部スカートのＨ−Ｈ断面を示す断面図、図１４は、図１０に示した下部スカートのＪ−Ｊ断面を示す断面図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００３２】
図１０に示すように、本実施例２に係るピストン１０は、上記実施例１の構成（図１参照）において、樹脂や硬質ゴム等の所定の弾性材料からなるダンパー材（緩衝部材）２２，２３を介在させて、摺動面部１３ｂ，１４ｂをスカート本体部１３ａ，１４ａに固定したものである。
【００３３】
すなわち、図１０、図１１および図１２に示すように、上部スカート１３に設けられるダンパー材２２は、摺動面部１３ｂとの固定面には係合凸部１９と係合可能な蟻溝状の係合凹部２２ａを備え、スカート本体部１３ａとの固定面には係合凹部１８と係合可能な係合凸部２２ｂを備えている。
【００３４】
また、図１０、図１３および図１４に示すように、下部スカート１４に設けられるダンパー材２３は、摺動面部１４ｂとの固定面には係合凸部２１と係合可能な蟻溝状の係合凹部２３ａを備え、スカート本体部１４ａとの固定面には係合凹部２０と係合可能な係合凸部２３ｂを備えている。なお、その他の構成および作用効果は、上記実施例１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００３５】
以上のように、この実施例２に係る内燃機関用ピストンによれば、上記実施例１の奏する効果と同様の効果を奏するほか、摺動面部１３ｂ，１４ｂとスカート本体部１３ａ，１４ａとの間にダンパー材２２，２３を介在させたことによって、このダンパー材２２，２３がピストン１０にかかるスラスト力を吸収し、更に騒音を抑制することができる。また、このスラスト力が低減することにより、ピストン１０の摩耗や焼き付きの発生を抑制することができる。
【００３６】
なお、上記実施例２においては、ダンパー材２２とスカート本体部１３ａとの固定面を１つの係合部１８，２２ｂにより係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部により係合固定してもよい。また、ダンパー材２２と摺動面部１３ｂとの固定面を１つの係合部１９，２２ａにより係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部により係合固定してもよい。
【００３７】
また、ダンパー材２３とスカート本体部１４ａとの固定面を１つの係合部２０，２３ｂにより係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部により係合固定してもよい。また、ダンパー材２３と摺動面部１４ｂとの固定面を１つの係合部２１，２３ａにより係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部により係合固定してもよい。
【００３８】
また、ダンパー材２２とスカート本体部１３ａとの固定面においていずれかの面に係合用の凹部または凸部を形成するかは任意であり、ダンパー材２２と摺動面部１３ｂとの固定面においていずれかの面に係合用の凹部または凸部を形成するかについても任意である。
【００３９】
また、ダンパー材２３とスカート本体部１４ａとの固定面においていずれかの面に係合用の凹部または凸部を形成するかは任意であり、ダンパー材２３と摺動面部１４ｂとの固定面においていずれかの面に係合用の凹部または凸部を形成するかについても任意である。
【実施例３】
【００４０】
図１５は、この発明の実施例３に係る内燃機関用ピストンを示す正面図であり、更に詳しくは図１６中に示すＦｒ方向から見た正面図であり、中心軸ＣＬにてスカートの部分断面を示したものである。図１６は、内燃機関用ピストンを示す側面図である。
【００４１】
上記実施例１においては、軽量化等のため、スカートを上部スカート１３と下部スカート１４とに分割してなるピストン１０について説明したが、本実施例３では、図１５および図１６に示すように、上下に分割していないスカート２５を備えたピストン１０にこの発明を適用した例について説明する。
【００４２】
すなわち、図１５に示すように、このスカート２５は、シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部２５ｂと、当該摺動面部２５ｂが固定されるスカート本体部２５ａとから構成されている。また、このスカート本体部２５ａの固定面には、係合方向がピストン１０の中心軸ＣＬと平行となるように、所定長さの蟻溝状に形成された係合凹部２６を１つ備えている。
【００４３】
また、摺動面部２５ｂの固定面には、上記蟻溝状の係合凹部２６に嵌入可能に形成された係合凸部２７を１つ備えている。これらの係合凹部２６と係合凸部２７とをたとえば締まり嵌めにて係合させることにより、摺動面部２５ｂをスカート本体部２５ａに固定してある。なお、摺動面部２５ｂは、ピストンヘッド１１方向にスライドさせることによりスカート本体部２５ａに係合される。
【００４４】
また、上記ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部２５ａは、たとえばチタンや鉄等の機械的強度の高い材料にて形成してある。また、摺動面部２５ｂおよびスカート支持体１５は、たとえばアルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材料にて形成し、またはサファイヤやコバール等の熱膨張率の小さい材料にて形成してある。
【００４５】
つぎに、内燃機関運転時におけるピストン１０の作用について説明する。ピストンヘッド１１には、図示しない燃焼室内での燃焼によって高温かつ高荷重が作用する。また、上記ピストンピンを支持するピンボス１６にも高荷重が作用し、スカート本体部２５ａにも摺動面部２５ｂを介してスラスト荷重あるいは反スラスト荷重が作用する。
【００４６】
したがって、ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部２５ａを上記機械的強度の高い材料にて形成したことにより、当該部分の亀裂や変形等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、ピストン１０は、全高縮小、軽量化、高出力エンジンに対応することができる。
【００４７】
また、摺動面部２５ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱伝導率の高い材料にて形成することにより、積極的に熱を上記シリンダボア側に逃がすことができる。また、摺動面部２５ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱膨張率の小さい材料にて形成することにより、当該部分の熱膨張による変形を抑制することができ、上記シリンダボアとのクリアランスを適正に保つことができる。すなわち、高速運転における高温時でも当該クリアランスが小さくなり過ぎることがない。したがって、摩擦低減による摩耗や焼き付きの抑制、出力向上、始動性向上、騒音の低減等の効果を期待することができる。
【００４８】
以上のように、この実施例３に係る内燃機関用ピストンによれば、上記実施例１の奏する効果と同様の効果を奏するほか、スカート２５は熱伝導率の高い材料にて形成され、かつ上記実施例１のスカート１３，１４よりもスカート面積が大きいので、更に効率よくシリンダボア側に熱を逃がすことができ、熱膨張による変形を抑制することができる。
【００４９】
また、スカート２５の面積が大きいので、係合凹部２６と係合凸部２７の形成範囲も大きく確保でき、スカート本体部２５ａと摺動面部２５ｂとの密着性を更に向上させることができる。
【００５０】
なお、上記実施例３においては、摺動面部２５ｂとスカート本体部２５ａとの固定面を１つの係合部２６，２７により係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部を上記固定面の周方向に沿って点在させ、これらの係合部により係合固定してもよい。
【００５１】
また、摺動面部２５ｂの固定面に蟻溝状の係合凹部を形成し、これと係合する係合凸部をスカート本体部２５ａの固定面に形成してもよい。
【００５２】
また、スカート２５における温度分布や強度分布が所望の分布となるように、摺動面部２５ｂの厚みとスカート本体部２５ａの厚みとを適宜変化させて形成することもできる。また、摺動面部２５ｂとスカート本体部２５ａとの間に、上記実施例２と同様にダンパー材を介在させてもよい。
【実施例４】
【００５３】
図１７は、この発明の実施例４に係る内燃機関用ピストンの要部を示す正面断面図であり、更に詳しくは図１８中に示すＦｒ方向から見た正面断面図であり、中心軸ＣＬにてスカートの部分断面を示したものである。図１８は、内燃機関用ピストンを示す側面図である。
【００５４】
上記実施例１においては、軽量化等のため、スカートを上部スカート１３と下部スカート１４とに分割してなるピストン１０について説明したが、本実施例４では、図１７および図１８に示すように、上下に分割していないスカート３０を備えたピストン１０にこの発明を適用した例について説明する。
【００５５】
すなわち、このスカート３０は、シリンダボア内面との摺動面を形成する摺動面部３０ｂと、当該摺動面部３０ｂが固定されるスカート本体部３０ａとから構成されている。この摺動面部３０ｂの固定面中央部には、直方体状の係合凸部３２を１つ備えている。
【００５６】
また、このスカート本体部３０ａの固定面の対応箇所には、上記係合凸部３２を嵌め込み可能に形成された係合凹部３１を１つ備えている。そして、これらの係合凹部３１と係合凸部３２とをたとえば締まり嵌めにて係合させることにより、摺動面部３０ｂをスカート本体部３０ａに固定してある。
【００５７】
また、上記ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部３０ａは、たとえばチタンや鉄等の機械的強度の高い材料にて形成してある。また、摺動面部３０ｂおよびスカート支持体１５は、たとえばアルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材料にて形成し、またはサファイヤやコバール等の熱膨張率の小さい材料にて形成してある。
【００５８】
つぎに、内燃機関運転時におけるピストン１０の作用について説明する。ピストンヘッド１１には、図示しない燃焼室内での燃焼によって高温かつ高荷重が作用する。また、上記ピストンピンを支持するピンボス１６にも高荷重が作用し、スカート本体部３０ａにも摺動面部３０ｂを介してスラスト荷重あるいは反スラスト荷重が作用する。
【００５９】
したがって、ピストンヘッド１１およびピンボス１６ならびにスカート本体部３０ａを上記機械的強度の高い材料にて形成したことにより、当該部分の亀裂や変形等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、ピストン１０は、全高縮小、軽量化、高出力エンジンに対応することができる。
【００６０】
また、摺動面部３０ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱伝導率の高い材料にて形成することにより、積極的に熱を上記シリンダボア側に逃がすことができる。また、摺動面部３０ｂおよびスカート支持体１５を、上記熱膨張率の小さい材料にて形成することにより、当該部分の熱膨張による変形を抑制することができ、上記シリンダボアとのクリアランスを適正に保つことができる。すなわち、高速運転における高温時でも当該クリアランスが小さくなり過ぎることがない。したがって、摩擦低減による摩耗や焼き付きの抑制、出力向上、始動性向上、騒音の低減等の効果を期待することができる。
【００６１】
以上のように、この実施例４に係る内燃機関用ピストンによれば、スカート３０は熱伝導率の高い材料にて形成され、かつ上記実施例１のスカート１３，１４よりもスカート面積が大きいので、更に効率よくシリンダボア側に熱を逃がすことができ、熱膨張による変形を抑制することができる。また、係合凹部３１と係合凸部３２の形状も単純であり、容易に形成することができる。
【００６２】
なお、上記実施例４においては、摺動面部３０ｂとスカート本体部３０ａとの固定面を１つの係合部３１，３２により係合固定するものとして説明したが、これに限定されず、２つ以上の係合部を上記固定面の周方向に沿って点在させ、これらの係合部により係合固定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、この発明に係る内燃機関用ピストンは、内燃機関の種々の運転条件時においても所定の熱的強度および機械的強度を確保することができる内燃機関に有用であり、特に、摩擦低減による摩耗や焼き付きの抑制、出力向上、始動性向上、騒音の低減等を実現する内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の実施例１に係る内燃機関用ピストンを示す正面図である。
【図２】内燃機関用ピストンを示す側面図である。
【図３】図１に示した上部スカートのＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図４】図１に示した上部スカートのＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図５】図１に示した下部スカートのＤ−Ｄ断面を示す断面図である。
【図６】図１に示した下部スカートのＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【図７】スカート本体部と摺動面部とを２つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図である。
【図８】スカート本体部と摺動面部とを３つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図である。
【図９】スカート本体部と摺動面部とを４つの係合部によって固定した上部スカートを示す断面図である。
【図１０】この発明の実施例２に係る内燃機関用ピストンを示す正面図である。
【図１１】図１０に示した上部スカートのＦ−Ｆ断面を示す断面図である。
【図１２】図１０に示した上部スカートのＧ−Ｇ断面を示す断面図である。
【図１３】図１０に示した下部スカートのＨ−Ｈ断面を示す断面図である。
【図１４】図１０に示した下部スカートのＪ−Ｊ断面を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施例３に係る内燃機関用ピストンを示す正面図である。
【図１６】内燃機関用ピストンを示す側面図である。
【図１７】この発明の実施例４に係る内燃機関用ピストンの要部を示す正面断面図である。
【図１８】内燃機関用ピストンを示す側面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ピストン
１１  ピストンヘッド
１３  上部スカート
１３ａ  スカート本体部
１３ｂ  摺動面部
１４  下部スカート
１４ａ  スカート本体部
１４ｂ  摺動面部
１５  スカート支持体
１６  ピンボス
１７  ピン穴
１８  係合凹部
１９  係合凸部
２０  係合凹部
２１  係合凸部
２２  ダンパー材（緩衝部材）
２２ａ  係合凹部
２２ｂ  係合凸部
２３  ダンパー材（緩衝部材）
２３ａ  係合凹部
２３ｂ  係合凸部
２５  スカート
２５ａ  スカート本体部
２５ｂ  摺動面部
２６  係合凹部
２７  係合凸部
３０  スカート
３０ａ  スカート本体部
３０ｂ  摺動面部
３１  係合凹部
３２  係合凸部
ＣＬ  中心軸
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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