(57)【要約】【課題】  低温時と高温時のスラップ音を低減することができ、且つ、フリクションの増加や焼き付きなどを防止することができる構成のピストンを提供する。【解決手段】  ピストン本体と、ピストン本体のスカート部４５に設けられたスライド部材４３と、油圧経路４４とを備えた内燃機関のピストンにおいて、油圧回路４４は、ピストン温度が上昇して所定値Ｔに達したときに弁５１が閉じてスライド部材４３への圧油の供給を停止する構成とし、且つ、スライド部材４３の直交方向の外方への摺動距離を規制して、スライド部材４３とシリンダのライナ４９との間に所定のクリアランスを確保するスライド部材ホルダ４８を備える。また、このような１段型に限らず、スライド部材を多段に分割して多段制御化してもよい。【選択図】        図２
2005273604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン本体と、ピストン本体のスカート部で且つ少なくともピストンピンの軸方向と直交方向の両側において前記直交方向に摺動可能に設けられたスライド部材と、前記スライド部材にエンジンオイルである圧油を供給して、前記スライド部材を油圧により前記直交方向の外方へと摺動させる圧油供給手段とを備えた内燃機関のピストンにおいて、
前記圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して所定値に達したときに前記スライド部材への前記圧油の供給を停止する構成であることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離を規制して、前記スライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記スライド部材は、前記直交方向に複数段に分割されており、
前記圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して、前記スライド部材の段数に応じて順次高い値に設定された各所定値に達するごとに、前記複数段に分割された各スライド部材への圧油の供給を順次停止する構成であることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記複数段に分割された各スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離をそれぞれ規制して、前記複数段に分割された各スライド部材のうちの最も前記直交方向の外方に位置するスライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止する弁を有してなるものであることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項６】
請求項１，２，３又は４に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止する供給弁と、ピストン温度が前記所定値に達したときに開いて前記スライド部材に供給されていた圧油を排出する排出弁とを有してなるものであることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項７】
請求項１，２，３又は４に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに第１流路を閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止し、且つ、第２流路を開けて前記スライド部材に供給されていた圧油を排出する三方弁を有してなるものであることを特徴とする内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のピストンに関し、具体的にはディーゼルエンジンなどの内燃機関に用いられる低騒音ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンでは、一般にアルミニュウム製のピストンが用いられているが、この場合にはピストンとシリンダのライナとの熱膨張率が異なる（ピストンのほうが大きい）。このため、ピストン温度が上昇してピストンが膨張するにしたがってライナとピストンとの間のクリアランスが小さくなっていく。
【０００３】
従って、ライナとピストンとの間のクリアランスを小さくして、ピストン低温時におけるピストンのスラップ音（ピストンがシリンダ内を往復移動する際の首振り現象によりライナに当接することによって発生する音）の低減対策をするために図８に示すようにライナとピストンとの間のクリアランスを、ピストン低温時に適正（最小）クリアランスＬ（耐焼付性を確保し且つフリクション増大を抑制した範囲でスラップ加振力が最小となるクリアランス）に設定すると、ピストン温度が上昇する高負荷時には図８中に点線で示すようにクリアランスがなくなってピストンが焼き付いてしまう危険がある。逆に、ピストン温度が高い高負荷時に適正クリアランスＬになるように設定すると、ピストン低温時には図８中に実線で示すようにクリアランスがＬ＋Ｌ1と大きくなって、スラップ音が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、かかる問題点を解決するため、従来、例えば特許文献１〜特許文献３において図９〜図１１に示すようなピストンが提案されている
【０００５】
図９に示すピストンは、ピストン本体１のスカート部２におけるピストンピン３の軸方向（図９の紙面直交方向）と直交方向の両側にスライド部材４が設けられ、これらのスライド部材４にコンロッド６に形成された油圧経路２を介して圧油（エンジンオイル）を供給することにより、スライド部材４を油圧で前記直交方向の外方へ摺動させて図示しないシリンダのライナに常に押し付ける構成のものである。
【０００６】
図１０に示すピストンは、ピストン本体２１のスカート部２２におけるピストンピン２３の軸方向（図１０の紙面直交方向）と直交方向の両側にスライド部材２４が設けられ、これらのスライド部材２４をバネ２５の弾性力で前記直交方向の外方へ摺動させて図示しないシリンダのライナに常に押し付ける構成のものである。
【０００７】
図１１に示すピストンは、ピストンの往復揺動運動に伴って、ピストン本体３１が外環部材３２の方へ向かって移動すると、隙間３３内の圧油が周辺部３４から押し出されるが、隙間３３は外環部材３２の中央部３５で大きく周辺部３１で小さく形成されているので、ピストン本体３１が外環部材３２に接近するにつれて隙間３３は小さくなり、周辺部３４が絞りとしての機能を発揮するようになるため、ピストン本体３１は圧油による抵抗を受けて外環部材３２の方への接近が妨げられ、スラップ音の発生が防止されるというものである。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−７６７３７号公報
【特許文献２】実開平５−５８８５６号公報
【特許文献３】特開平８−４２３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように従来のピストンではスカート部にスライド部材或いは外環部材を設置し、油圧或いはバネ力でこれらの部材をライナに接触させてクリアランスを低減し、且つ、ピストン本体とスライド部材或いは外環部材との油圧或いはバネの緩衝作用によりスラップ音を低減しているが、これらのピストンピンには次のような問題点がある。
【００１０】
（１）常にスライド部材や外環部材がライナに接触しているため、フリクションが増大し、燃費の悪化が懸念される。特に低温時には油の粘度が高くて油圧が高いため、フリクションの増大が顕著となる。
（２）常にスライド部材や外環部材がライナに接触しているため、ライナの内面がボア変形している場合、高速回転時にはライナ内面に対してスライド部材や外環部材の外面の高速追従性が要求されるが、場合によってはライナ内面のボア変形に追従できずにフリクションの増大や部材の摩耗、破損の発生が懸念される。
【００１１】
従って本発明は上記の事情に鑑み、低温時と高温時のスラップ音を低減することができ、且つ、フリクションの増加や焼き付きなどを防止することができる構成のピストンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する第１発明の内燃機関のピストンは、ピストン本体と、ピストン本体のスカート部で且つ少なくともピストンピンの軸方向と直交方向の両側において前記直交方向に摺動可能に設けられたスライド部材と、前記スライド部材にエンジンオイルである圧油を供給して、前記スライド部材を油圧により前記直交方向の外方へと摺動させる圧油供給手段とを備えた内燃機関のピストンにおいて、前記圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して所定値に達したときに前記スライド部材への前記圧油の供給を停止する構成であることを特徴とする。
【００１３】
また、第２発明の内燃機関のピストンは、第１発明の内燃機関のピストンにおいて、前記スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離を規制して、前記スライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第３発明の内燃機関のピストンは、第１発明の内燃機関のピストンにおいて、前記スライド部材は、前記直交方向に複数段に分割されており、前記圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して、前記スライド部材の段数に応じて順次高い値に設定された各所定値に達するごとに、前記複数段に分割された各スライド部材への圧油の供給を順次停止する構成であることを特徴とする。
【００１５】
また、第４発明の内燃機関のピストンは、第３発明の内燃機関のピストンにおいて、前記複数段に分割された各スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離をそれぞれ規制して、前記複数段に分割された各スライド部材のうちの最も前記直交方向の外方に位置するスライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、第５発明の内燃機関のピストンは、第１，第２，第３又は第４発明の内燃機関のピストンにおいて、前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止する弁を有してなるものであることを特徴とする。
【００１７】
また、第６発明の内燃機関のピストンは、第１，第２，第３又は第４発明の内燃機関のピストンにおいて、前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止する供給弁と、ピストン温度が前記所定値に達したときに開いて前記スライド部材に供給されていた圧油を排出する排出弁とを有してなるものであることを特徴とする。
【００１８】
また、第７発明の内燃機関のピストンは、第１，第２，第３又は第４発明の内燃機関のピストンにおいて、前記圧油供給手段は、ピストン温度が前記所定値に達したときに第１流路を閉じて前記スライド部材への圧油の供給を停止し、且つ、第２流路を開けて前記スライド部材に供給されていた圧油を排出する三方弁を有してなるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明の内燃機関のピストンによれば、圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して所定値に達したときにスライド部材への圧油の供給を停止する構成であることを特徴とするため、ピストンの熱膨張率がライナより大きくても、ライナとスライド部材との間のクリアランスを確保することができる。即ち、ピストン温度が上昇して所定値に達したときにスライド部材への圧油の供給を停止すると、ピストンが首振りによってライナに当接するときの押圧力などによって、スライド部材が押圧されることにより、スライド部材に供給されていた圧油が、スライド部材の摺動部の隙間から漏れ出すため、スライド部材が前記直交方向の内方へ移動してスライド部材とライナとの間に適性なクリアランスが確保される。
【００２０】
第２発明の内燃機関のピストンによれば、スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離を規制して、スライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とするため、ピストン温度が低温のときにはスライド部材とライナの間のクリアランスが前記所定のクリアランスになるまで低減されるため、スラップ音を低減することができる。しかも、ピストン温度が高温のときには、前述のようにピストン温度が所定値に達したときにスライド部材への圧油の供給を停止することより、スライド部材が直交方向の内方へ移動するため、スライド部材とライナの間に適正なクリアランスを確保して、スラップ音が低減され、且つ、フリクションの増加を抑えて燃費の悪化を防止することができ、また、スカート部の焼き付きを防止することができる。
【００２１】
第３発明の内燃機関のピストンによれば、スライド部材は、前記直交方向に複数段に分割されており、圧油供給手段は、ピストン温度が上昇して、スライド部材の段数に応じて順次高い値に設定された各所定値に達するごとに、複数段に分割された各スライド部材への圧油の供給を順次停止する構成であることを特徴とするため、ピストンの熱膨張率がライナより大きくても、ライナとスライド部材との間のクリアランスを、より確実に確保することができる。即ち、ピストン温度が上昇して各所定値に達するごとに各スライド部材への圧油の供給を順次停止すると、ピストンが首振りによってライナに当接するときの押圧力などによって、各スライド部材が押圧されることにより、各スライド部材に供給されていた圧油が、各スライド部材の摺動部の隙間から漏れ出すため、各スライド部材が前記直交方向の内方へ移動してスライド部材とライナとの間に適正なクリアランスが、より確実に確保される。
【００２２】
第４発明の内燃機関のピストンによれば、複数段に分割された各スライド部材の前記直交方向の外方への摺動距離をそれぞれ規制して、複数段に分割された各スライド部材のうちの最も前記直交方向の外方に位置するスライド部材とシリンダのライナとの間に所定のクリアランスを確保するストッパを備えたことを特徴とするため、ピストン温度が低温のときにはスライド部材とライナの間のクリアランスが前記所定のクリアランスになるまで低減されるため、スラップ音を、より低減することができる。しかも、ピストン温度が高温のときには、前述のようにピストン温度が各所定値に達するごとに各スライド部材への圧油の供給を順次停止することより、各スライド部材が直交方向の内方へ移動するため、前記直交方向の外方に位置するスライド部材とライナの間に適正クリアランスを、より確実に確保して、スラップ音が低減され、且つ、フリクションの増加や焼き付きなどが防止される。即ち、多段制御化することにより、広範囲の運転（温度）条件下で適正なクリアランスを保持し、燃費の悪化とスカート部の焼き付きを抑えて、スラップ音を抑制することができる。
【００２３】
第５発明の内燃機関のピストンによれば、圧油供給手段は、ピストン温度が所定値に達したときに閉じてスライド部材への圧油の供給を停止する弁を有してなるものであることを特徴とするため、簡易な構成で上記第１乃至第４発明の効果が得られる。
【００２４】
第６発明の内燃機関のピストンによれば、圧油供給手段は、ピストン温度が所定値に達したときに閉じてスライド部材への圧油の供給を停止する供給弁と、ピストン温度が所定値に達したときに開いてスライド部材に供給されていた圧油を排出する排出弁とを有してなるものであることを特徴とするため、排出弁によって、スライド部材に供給されていた圧油の排出を即座に行うことができ、スライド部材の前記直交方向の内方への摺動を迅速に行うことができる。
【００２５】
第７発明の内燃機関のピストンによれば、圧油供給手段は、ピストン温度が所定値に達したときに第１流路を閉じてスライド部材への圧油の供給を停止し、且つ、第２流路を開けてスライド部材に供給されていた圧油を排出する三方弁を有してなるものであることを特徴とするため、三方弁によって、スライド部材に供給されていた圧油の排出を即座に行うことができ、スライド部材の前記直交方向の内方への摺動を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２７】
＜実施の形態例１＞
図１（ａ）は本発明の実施の形態例１に係る内燃機関のピストンの側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。図２は図１（ｂ）のＢ部（摺動部）拡大図であり、図２（ａ）にはスライド部材が摺動した後の状態を示し、図２（ｂ）にはスライド部材が摺動する前の状態を示す。また、図３（ａ）は前記ピストンにバイメタル式の供給弁と排出弁とを設ける場合の構成図、図３（ｂ）は前記ピストンにバイメタル式の三方弁を設ける場合の構成図、図４は前記ピストンの作用効果を示す説明図である。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施の形態例１のピストン４１はディーゼルエンジンなどの内燃機関のピストンであり、ピストン本体４２と、スライド部材４３と、圧油供給手段としての油圧回路４４とを備えている。ピストン本体４１のスカート部４５は、ピストンピン４６を介してコンロッド４７に回動自在に接続されている。
【００２９】
スライド部材４３は、ピストン本体４２のスカート部４５で、且つ、ピストンピン４６の軸方向（図２の矢印Ｃ方向）と直交方向（図２の矢印Ｄ方向：以下、単に直交方向という）の両側において直交方向に摺動可能に設けられている。スライド部材４３は、外面４３ａが円弧状、内面４３ｂが平面状であり、内面４３ｂにおける前記軸方向の両端部に摺動部４３ｃがそれぞれ突設されている。なお、必ずしも図示例に限定するものではなく、前記軸方向にもスライド部材を設けるようにしてもよい。
【００３０】
油圧回路４４は、スカート部４５に設けられた油圧経路５０と、この油圧経路５０の途中に設けられたバイメタル式の弁５１とを有してなるものである。また、油圧経路５０は、コンロッド４７に形成された油圧経路５２に接続されており、この油圧経路５２を介して圧油（エンジンオイル）が導入される。油圧回路４４は、詳細は後述するが、スライド部材４３に圧油を供給して、スライド部材４３を油圧により直交方向の外方（スライド部材がライナに近づく方向）へと摺動させるためのものである。
【００３１】
次に摺動部の構成について詳述する。なお、摺動部は図１（ｂ）に示すようにピストン本体４２の周方向の４箇所に設けられているが、何れも同様の構成であるため、ここでは図２に基づいて図１（ｂ）のＢ部の摺動部の構成について詳述し、他の摺動部の構成については説明を省略する。
【００３２】
図２に示すように、スライド部材４３の内面４３ｂと対向するスカート部４５の平面４５ｄには凹部４５ａが形成されており、この凹部４５ａにスライド部材４３の摺動部４３ｃが摺動可能に嵌合されている。
【００３３】
一方、スカート部４５にはストッパとしてのスライド部材ホルダ４８が固定されている。このスライド部材ホルダ４８は、径の小さな基端部４８ａと径の大きな先端部４８ｂとを有しており、基端部４８ａと先端部４８ｂとの境の段差部４８ｃがストッパとして機能する。また、基端部４８ａには固定部４８ｄが形成されており、この固定部４８ｄが、スカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂに埋め込むようにして固定されている。
【００３４】
そして、スライド部材４３は、スライド部材ホルダ４８に摺動可能に嵌合されて保持されている。即ち、スライド部材４３はスライド部材ホルダ４８の基端部４８ａに摺動可能に嵌合する径の小さな第１孔部４３ｄと、スライド部材ホルダ４８の先端部４８ｂに摺動可能に嵌合する径の大きな第２孔部４３ｅとを有しており、第１孔部４３ｄと第２孔部４３ｅとの境に段差部４３ｆが形成されている。従って、スライド部材４３が直交方向（矢印Ｄ方向）の外方、即ち、スライド部材４３の外面４３ｇがシリンダのライナ４９の内面４９ａに近づく方向に所定のストローク量ＬST（摺動距離）だけ移動（摺動）すると、スライド部材４３の段差部４３ｆがスライド部材ホルダ４８の段差部４８ｃに当接して、これ以上のスライド部材４３の摺動が規制される。
【００３５】
スライド部材４３のストローク量ＬSTは、ライナ４９よりも熱膨張率が大きいアルミニウム製のピストン４１の熱膨張に伴ってピストン４１（スライド部材４３）とライナ４９との間のクリアランスが低減していく割合を考慮し、高負荷でピストン３１の温度（以下、単にピストン温度という）が高温になっても、ピストン４１（スライド部材４３）とライナ４９との間に適正（最小）クリアランスを確実に保持することができるように設定されている（図４参照：詳細後述）。
【００３６】
一方、油圧回路４４は、油圧経路５０の先端５０ａが、スライド部材４３の摺動部４３の内面４３ｈとスカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂとの間の油貯部５３まで延びており、この先端５０ａの手前に弁５１が設けられている。
【００３７】
従って、図２（ｂ）に示すようにスライド部材４３が摺動する前の状態において弁５１が開くと、油圧経路５０の先端５０ａから油貯部５３に圧油が供給されるため、スライド部材４３は油圧によって直交方向の外方へと摺動し、所定のストローク量ＬSTだけ摺動した時点で段差部４３ｆがスライド部材ホルダ４８の段差部４８ｃに当接して図２（ａ）に示すような状態となる（図４参照：詳細後述）。
【００３８】
逆に、図２（ａ）に示す状態において弁５１が閉じて油貯部５３への圧油の供給が停止されると、ピストン４１が首振りによってライナ４９に当接するときの押圧力などによって、スライド部材４３が押圧力されることにより、スライド部材４３に供給されていた油貯部５３内の圧油が、スライド部材４３の摺動部の隙間、即ち、スライド部材４３とスカート部４５との間の僅かな隙間や、スライド部材４３とスライド部材ホルダ４８との間の僅かな隙間から漏れ出すため、スライド部材４３は直交方向の内方へと摺動し、摺動部４３ｃの内面４３ｈがスカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂに当接して図２（ｂ）に示すような状態となる（図４参照：詳細後述）。
【００３９】
なお、バイメタル式の弁５１は、ピストン温度が低温のときには開いており、ピストン温度が上昇して所定値Ｔに達した時点でバイメタルがこれを感知して閉じるようになっている（図４参照：詳細後述）。
【００４０】
また、油貯部５３内の圧油が摺動部の隙間から漏れ出すのを待つのではなく、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すような弁構成にして即座に前記圧油を排出するようにしてもよい。
【００４１】
図３（ａ）ではバイメタル式の供給弁５０ａと排出弁５１ｂとを用いている。油圧経路５０は分岐されており、一方の分岐経路５０ｂに供給弁５１ａが設けられ、他方の分岐経路５０ｃに排出弁５１ｂが設けられている。また、供給弁５１ａはピストン温度が所定値Ｔに達したときに閉じ、排出弁５１ｂはピストン温度が所定値Ｔに達したときに開くように設定されている。従って、ピストン温度が低いときには供給弁５１ａが開き、排出弁５１ｂが閉じて矢印Ｅのように圧油が供給弁５１ａを介して油貯部５３に供給される一方、ピストン温度が所定値Ｔに達したときには供給弁５１ａが閉じ、排出弁５１ｂが開いて油貯部５３内の圧油が矢印Ｆのように排出弁５１ｂを介して排出される。
【００４２】
図３（ｂ）ではバイメタル式の三方弁５１ｃを用いている。油圧経路５０は分岐されており、一方の第１流路としての分岐経路５０ｂと他方の第２流路としての分岐経路５０ｃとをバイメタルの弁体５１ｄによって交互に開閉することができるようになっている。また、弁体５１ｄはピストン温度が低いときには分岐経路５０ｂ側を閉じ、ピストン温度が所定値Ｔに達したときに分岐経路５０ｃ側を閉じように設定されている。従って、ピストン温度が低いときには弁体５１ｄが分岐経路５０ｂを開き、分岐経路５０ｃを閉じて矢印Ｅのように圧油が油貯部５３に供給される一方、ピストン温度が所定値Ｔに達したときには弁体５１ｄが分岐経路５０ｂを閉じ、分岐経路５０ｃを開いて油貯部５３内の圧油が矢印Ｆのように排出される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態例１のピストンピン４１によれば、油圧回路４４は、ピストン温度が上昇して所定値Ｔに達したときに弁５１が閉じてスライド部材４３への圧油の供給を停止する構成であり、且つ、スライド部材４３の直交方向の外方への摺動距離を規制して、スライド部材４３とシリンダのライナ４９との間に所定のクリアランスを確保するスライド部材ホルダ４８を備えたため、次のような作用効果が得られる。
【００４４】
即ち、ピストン温度が低温のときにはスライド部材４３とライナ４９の間のクリアランスが所定のクリアランスになるまで低減されるため、低温時のスラップ音を低減することができる。しかも、ピストン４１の熱膨張率がライナ４９より大きくても、ライナ４９とスライド部材４３との間に適正なクリアランスを確保することができる。即ち、ピストン温度が上昇して所定値Ｔに達したときに弁５１を閉じてスライド部材４３への圧油の供給を停止すると、ピストン４１が首振りによってライナ４９に当接するときの押圧力などによって、スライド部材４３が押圧されることにより、スライド部材４３に供給されていた圧油が、スライド部材４３の摺動部の隙間から漏れ出すため、スライド部材４３が直交方向の内方へ移動してスライド部材４３とライナ４９との間に適正なクリアランスが確保される。このため、スラップ音が低減され、且つ、フリクションの増加を抑えて燃費の悪化を防止することができ、また、スカート部４５（スライド部材４３）のや焼き付きを防止することができる。
【００４５】
この作用効果を図４に基づいて詳述する。図４中の点線はスライド部材４３を固定した場合のピストン温度に対するピストン４１（スライド部材４３）とライナ４９との間のクリアランス（以下、単にクリアランスという）の変化を示すものであって、ピストン温度が所定の高温になったときに適正クリアランスＬとなるように設定した場合のものである。即ち、クリアランスはピストン温度の上昇に伴って減少し、ピストン温度が所定の高温に達したときに適正クリアランスＬとなる。これに対して図４中の実線は本実施の形態例１のピストン４１のピストン温度に対するクリアランスの変化を示すものである。そして、本実施の形態例１の場合、１つのスライド部材４３を用いた１段制御であるため、スライド部材４３のストローク量ＬSTは、点線で示されている所定の低温から高温までのクリアランスの変化量の１／２に設定されている。
【００４６】
図４に実線で示すように、ピストン温度が低温のときには、弁５１が開いて圧油がスライド部材４３（油貯部５３）に供給されるため、スライド部材４３はスライド部材ホルダ４８によって規制される所定のストローク量ＬSTだけ直交方向の外方に摺動する。その結果、クリアランスがＬ＋２ＬSTからＬ＋ＬSTまでＬSTだけ低減される。このため、低温時でも、スラップ音を低減することができる。
【００４７】
その後、クリアランスはピストン温度の上昇に伴って徐々に減少し、ピストン温度が所定値Ｔ（前記所定の低温から高温までの間の中間の温度）に達すると、適正クリアランスＬまで減少する。しかし、このときにピストン温度が所定値Ｔに達したことを感知して弁５１が閉じることにより、スライド部材４３への圧油の供給が停止される。その結果、先程とは逆にスライド部材４３が直交方向の内方にストローク量ＬSTだけ摺動するため、クリアランスはＬ＋ＬSTとなる。そして、この状態からクリアランスは更にピストン温度の上昇に伴って徐々に減少し、ピストン温度が所定の高温に達したときに適正クリアランスＬとなる。かくして、スライド部材４３とライナ４９との間に適正なクリアランスＬが確保される。
【００４８】
また、本実施の形態例１では、バイメタル式の弁５１を用いたため、簡易な構成で確実に上記の作用効果を得ることができる。なお、この場合、バイメタル式の弁５１に限らず、これ以外の温度感度式弁を用いてもよい。
【００４９】
また、弁５１に代えて、供給弁５１ａ及び排出弁５１ｂを用いた場合又は三方弁５１ｃを用いた場合には、排出弁５１ｂ又は三方弁５１ｃによって、スライド部材４３に供給されていた圧油の排出を即座に行うことができるため、スライド部材４３の直交方向の内方への摺動を迅速に行うことができる。
【００５０】
＜実施の形態例２＞
図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の実施の形態例２に係る内燃機関のピストンの摺動部の構成を示す断面であって、図５には第１スライド部材及び第２スライド部材が摺動した後の状態を示し、図６（ａ）には第１スライド部材が摺動した後で且つ第１スライド部材が摺動する前の状態を示し、図６（ｂ）には第１スライド部材及び第２スライド部材が摺動する前の状態を示す。また、図７は前記ピストンの作用効果を示す説明図である。
【００５１】
なお、図５，図６（ａ）及び図６（ｂ）は上記実施の形態１の図２に相当する摺動部の図である。図５，図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す摺動部以外の全体的な構成などについては上記実施の形態例１（図１，図３参照）と同様であるため、ここでの説明及び図示は省略する。また、本実施の形態２の摺動部も上記実施の形態例１の場合と同様、図１（ｂ）に示すようにピストン本体４２の周方向の４箇所に設けられているが、何れも同様の構成であるため、ここでは図５に基づいて図１（ｂ）のＢ部の摺動部の構成について詳述し、他の摺動部の構成については説明を省略する。
【００５２】
図５，図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施の形態例２のピストン４１ではスライド部材が、ピストンピン４６の軸方向（図１（ｂ）の矢印Ｃ方向）と直交方向（図２の矢印Ｄ方向：以下、単に直交方向という）に２段に分割されて、第１スライド部材６２と、第２スライド部材６３とから構成されている。第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３は、ピストン本体４２のスカート部４５で、且つ、直交方向の両側において、直交方向に摺動可能に設けられている。第１スライド部材６２は外面６２ｃ及び内面６２ｄが平面状である。第２スライド部材６４は、外面６４ｄが円弧状、内面６３ｂが平面状であり、内面６３ｂの前記軸方向の両端部に摺動部６３ａがそれぞれ突設されている。なお、必ずしもこれに限定するものではなく、前記軸方向にもスライド部材を設けるようにしてもよい。
【００５３】
第１スライド部材６２の全体と、第２スライド部材６３の摺動部６３ａは、第２スライド部材６３の内面６３ｂと対向するピストン本体４２のスカート部４５の平面４５ｄに形成された凹部４５ａに摺動可能に嵌合されている。
【００５４】
一方、スカート部４５にはストッパとしてのスライド部材ホルダ６４が固定されている。このスライド部材ホルダ６４は、径の小さい基端部６４ａと中間の径の中間部６４ｂと径の大きな先端部６４ｃとを有しており、基端部６４ａと中間部６４ｂとの境の段差部６４ｄと、中間部６４ｂと先端部６４ｃとの境の段差部６４ｅとがストッパとして機能する。また、基端部６４ａには固定部６４ｆが形成されており、この固定部６４ｆが、スカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂに埋め込むようにして固定されている。
【００５５】
そして、第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３は、スライド部材ホルダ６４に摺動可能に嵌合されて保持されている。即ち、第１スライド部材６２はスライド部材ホルダ６４の基端部６４ａに摺動可能に嵌合する孔６２ａを有しており、この孔６２ａの周縁部６２ｂ（外面６２ｃ）がスライド部材ホルダ６４の段差部６４ｃに当接するようになっている。また、第２スライド部材６３はスライド部材ホルダ６４の中間部６４ｂに摺動可能に嵌合する径の小さな第１孔部６３ｃと、スライド部材ホルダ６４の先端部６４ｃに摺動可能に嵌合する径の大きな第２孔部６３ｅとを有しており、第１孔部６３ｃと第２孔部６３ｅとの境に段差部６３ｆが形成されている。
【００５６】
従って、第１スライド部材６２が、直交方向の外方、即ち、第１スライド部材６２がシリンダのライナ４９に近づく方向に所定のストローク量ＬS1（摺動距離）だけ移動（摺動）すると、第１スライド部材６２の孔６２ａの周縁部６２ｂがスライド部材６４の段差部６４ｄに当接して、これ以上の第１ライド部材６２の摺動が規制されるようになっている。このとき、第１スライド部材６２に押されて第２スライド部材６３も、ストローク量ＬS1だけ前記直交方向の外方に摺動する。また、第２スライド部材６３が前記直交方向の外方に所定のストローク量ＬS2（摺動距離）だけ移動（摺動）すると、第２スライド部材６３の段差部６３ｆがスライド部材ホルダ６４の段差部６４ｅに当接して、これ以上の第２スライド部材６３の摺動が規制されるようになっている。
【００５７】
第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３のストローク量ＬS1，ＬS2は、アルライナ４９よりも熱膨張率が大きいミニウム製のピストン４１の熱膨張に伴ってピストン４１（第２スライド部材６３）とライナ４９との間のクリアランスが低減していく割合を考慮し、高負荷でピストン４１の温度（以下、単にピストン温度という）が高温になっても、ピストン４１（第２スライド部材６３）とライナ４９との間に適正（最小）クリアランスを確実に保持することができるように設定されている（図７参照：詳細後述）。
【００５８】
一方、油圧回路４４は油圧経路５０が分岐されており、一方の分岐経路５０Ａの先端５０ａが、第１スライド部材６２の内面６２ｄとスカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂとの間の油貯部６５まで延びており、この先端５０ａの手前にバイメタル式の弁５１Ａが設けられ、且つ、他方の分岐経路５０Ｂの先端５０ｂが、第２スライド部材６３の摺動部６３ａの内面６３ｇと第１スライド部材６２の外面６２ｃとの間の油貯部６６まで延びており、この先端５０ｂの手前にバイメタル式の弁５１Ｂが設けられている。
【００５９】
従って、図６（ｂ）に示すように第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３が摺動する前の状態において弁５１Ａが開くと、油圧経路５０の先端５０ａから油貯部６５に圧油が供給されるため、第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３は油圧によって直交方向の外方へと摺動し、所定のストローク量ＬS1だけ摺動した時点で第１スライド部材６２の孔６２ａの周縁部６２ｂがスライド部材ホルダ６４の段差部６４ｄに当接して図６（ａ）に示すような状態となる（図７参照：詳細後述）。
【００６０】
また、図６（ａ）に示す状態において弁５１Ｂも開くと、油圧経路５０の先端５０ｂから油貯部６６に圧油が供給されるため、第２スライド部材６３は油圧によって直交方向の外方へと摺動し、所定のストローク量ＬS2だけ摺動した時点で第２スライド部材６３の段差部６３ｆがスライド部材ホルダ６４の段差部６４ｅに当接して図５に示すような状態となる（図７参照：詳細後述）。なお、このとき油貯部６６に圧油が容易に供給されるようにするため、図６（ａ）に示すように第２スライド部材６２の摺動部６３ａの内面６３ｇと第１スライド部材６２の外面６２ｃと接触している状態において、第２スライド部材６２の摺動部６３ａの内面６３ｇと第１スライド部材６２の外面６２ｃとの間における油圧経路５０ｂの先端５０ｂに対応する部分には隙間を形成するようにしてもよい。
【００６１】
逆に、図５に示す状態において弁５１Ｂが閉じて油貯部６６への圧油の供給が停止されると、ピストンピン４１が首振りによってライナ４９に当接するときの押圧力などによって、第２スライド部材６３が押圧力されることにより、第２スライド部材６３に供給されていた油貯部６６内の圧油が、スライド部材６２，６３の摺動部の隙間、即ち、第２スライド部材６３とスカート部４５との間の僅かな隙間や、第２スライド部材６３とスライド部材ホルダ６４との間の僅かな隙間から漏れ出すため、第２スライド部材６３は直交方向の内方へと摺動し、摺動部６３ａの内面６３ｇが第１スライド部材６２の外面６２ｃに当接して図６（ａ）に示すような状態となる（図７参照：詳細後述）。
【００６２】
また、図６（ａ）に示す状態において弁５１Ａも閉じて油貯部６５への圧油の供給も停止されると、ピストンピン４１が首振りによってライナ４９に当接するときの押圧力などによって、第１スライド部材６３及び第１スライド部材６２が押圧力されることにより、第１スライド部材６２に供給されていた油貯部６５内の圧油が、摺動部の隙間、即ち、第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３とスカート部４５との間の僅かな隙間や、第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３とスライド部材ホルダ６４との間の僅かな隙間から漏れ出すため、第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３は直交方向の内方へと摺動し、第１スライド部材６２の内面６３ｄが、スカート部４５の凹部４５ａの底面４５ｂに当接して図６（ｂ）に示すような状態となる（図７参照：詳細後述）。
【００６３】
なお、弁５１Ｂはピストン温度が低温のときに開き、ピストン温度が上昇して第１所定値Ｔ1に達した時点でバイメタルがこれを感知して閉じるようになっており、弁５１Ａはピストン温度が低温のときに開き、ピストン温度が上昇して第１所定値Ｔ1よりも高い第２所定値Ｔ2に達した時点でバイメタルがこれを感知して閉じるようになっている（図７参照：詳細後述）。また、弁５１Ａを介して油貯部６５へ供給される油圧よりも、弁５１Ｂを介して油貯部６６へ供給される油圧のほうが低くなるように分岐経路５０Ａ，５０Ｂの圧力損失などが調整されている。
【００６４】
また、本実施の形態２においても、図示は省略するが、上記実施の形態例１の場合と同様、弁５１Ａ，５１Ｂの構成を図３（ａ）に示すような供給弁５１ａと排出弁５１ｂとを用いた構成とし、或いは図３（ｂ）に示すような三方弁５１ｃを用いた構成にすることによって、供給弁５１ａが閉じて或いは三方弁５１ａが作動して油貯部６５，６６への圧油の供給を停止したときに、排出弁５１ｂ或いは三方弁５１ｃを介して油貯部６５，６６内の圧油を即座に排出するようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施の形態例２のピストン４１によれば、スライド部材は、直交方向に２段に分割されて第１スライド部材６２と第２スライド部材６３になっており、油圧回路４４は、ピストン温度が上昇して、スライド部材の段数に応じて順次高い値に設定された各所定値Ｔ1，Ｔ2に達するごとに、弁５１Ａ，５１Ｂを順次閉じて、２段に分割された各スライド部材６２，６３への圧油の供給を順次停止する構成であり、且つ、２段に分割された各スライド部材６２，６３の直交方向の外方への摺動距離をそれぞれ規制して、２段に分割された各スライド部材６２，６３のうちの最も直交方向の外方に位置する第２スライド部材６３とライナ４９との間に所定のクリアランスを確保するスライド部材ホルダ６８を備えたため、次のような作用効果が得られる。
【００６６】
即ち、ピストン温度が低温のときには第２スライド部材６３とライナ４９の間のクリアランスが所定のクリアランスになるまで低減されるため、低温時のスラップ音を、より低減することができる。しかも、ピストン４１の熱膨張率がライナ４９より大きくても、ライナ４９と第２スライド部材６３との間のクリアランスを、より確実に確保することができる。即ち、ピストン温度が上昇して各所定値Ｔ1，Ｔ2に達するごとに各スライド部材６２，６３への圧油の供給を順次停止すると、ピストン４１が首振りによってライナ４９に当接するときの押圧力などによって、各スライド部材６２，６３が押圧されることにより、各スライド部材６２，６３に供給されていた圧油が、各スライド部材６２，６３の摺動部の隙間から漏れ出すため、各スライド部材６２，６３が直交方向の内方へ移動して第２スライド部材６３とライナ４９との間に適正なクリアランスが、より確実に確保される。このため、スラップ音が低減され、且つ、フリクションの増加や焼き付きなどが防止される。即ち、多段制御化することにより、広範囲の運転（温度）条件下で適正なクリアランスを保持し、燃費の悪化とスカート部の焼き付きを抑えて、スラップ音を抑制することができる。
【００６７】
この作用効果を図７に基づいて詳述する。図７中の点線はスライド部材６２，６３を固定した場合のピストン温度に対するピストン４１（スライド部材６２，６３）とライナ４９との間のクリアランス（以下、単にクリアランスという）の変化を示すものであって、ピストン温度が所定の高温になったときに適正クリアランスＬとなるように設定した場合のものである。即ち、クリアランスはピストン温度の上昇に伴って減少し、ピストン温度が所定の高温に達したときに適正クリアランスＬとなる。これに対して図７中の実線は本実施の形態例２のピストン４１のピストン温度に対するクリアランスの変化を示すものである。そして、本実施の形態例２の場合、２つのスライド部材６２，６３を用いた２段制御であるため、各スライド部材６２，６３のストローク量ＬS1，ＬS2は、それぞれ点線で示されている所定の低温から高温までのクリアランスの変化量の１／３に設定されている。
【００６８】
図７に実線で示すように、ピストン温度が低温のときには、弁５１Ａ，５１Ｂが開いて圧油が第１スライド部材６２（油貯部６５）及び第２スライド部材６３（油貯部６６）に供給されるため、スライド部材６２，６３はスライド部材ホルダ４８によって規制される所定のストローク量ＬST（ストローク量ＬS1とストローク量ＬS2を合計したトータルのストローク量）だけ直交方向の外方に摺動する。その結果、クリアランスがＬ＋ＬS1＋ＬSTからＬ＋ＬS1までＬSTだけ低減される。このため、低温時でも、スラップ音を低減することができる。
【００６９】
その後、クリアランスはピストン温度の上昇に伴って徐々に少し、ピストン温度が所定値Ｔ1（前記所定の低温から高温までの間の１／３の温度）に達すると、適正クリアランスＬまで減少する。しかし、このときにピストン温度が所定値Ｔ1に達したことを感知して弁５１Ｂが閉じることにより、第２スライド部材６３への圧油の供給が停止される。その結果、先程とは逆に第２スライド部材６３が直交方向の内方にストローク量ＬS2だけ摺動するため、クリアランスはＬ＋ＬS2となる。また、この状態からクリアランスは再びピストン温度の上昇に伴って徐々に減少し、ピストン温度が所定値Ｔ2（前記所定の低温から高温までの間の２／３の温度）に達すると、再び適正クリアランスＬまで減少する。しかし、このときにピストン温度が所定値Ｔ2に達したことを感知して弁５１Ａが閉じることにより、第１スライド部材６２への圧油の供給が停止される。その結果、先程とは逆に第１スライド部材６２及び第２スライド部材６３が直交方向の内方にストローク量ＬS1だけ摺動するため、クリアランスはＬ＋ＬS1となる。そして、この状態からクリアランスは更にピストン温度の上昇に伴って徐々に減少し、ピストン温度が所定の高温に達したときに適正クリアランスＬとなる。かくして、第２スライド部材６３とライナ４９との間に適正なクリアランスＬが確保される。
【００７０】
また、本実施の形態例２では、バイメタル式の弁５１Ａ，５１Ｂを用いたため、簡易な構成で確実に上記の作用効果を得ることができる。なお、この場合、バイメタル式の弁５１Ａ，５１Ｂに限らず、これ以外の温度感度式弁を用いてもよい。
【００７１】
また、弁５１Ａ，５１Ｂに代えて、それぞれ供給弁５１ａ及び排出弁５１ｂを用いた場合又は三方弁５１ｃを用いた場合には、排出弁５１ｂ又は三方弁５１ｃによって、スライド部材６２，６３に供給されていた圧油の排出を即座に行うことができるため、スライド部材６２，６３の直交方向の内方への摺動を迅速に行うことができる。
【００７２】
なお、上記では多段制御化の例としてスライド部材を２段に分割した２段制御型の場合について説明したが、これに限定するものではなく、スライド部材を３段以上に分割して多段制御化してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は内燃機関のピストンに関するものであり、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に用いられる低騒音ピストンに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態例１に係る内燃機関のピストンの側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＢ部（摺動部）拡大図であり、（ａ）にはスライド部材が摺動した後の状態を示し、（ｂ）にはスライド部材が摺動する前の状態を示す。
【図３】（ａ）は前記ピストンにバイメタル式の供給弁と排出弁とを設ける場合の構成図、（ｂ）は前記ピストンにバイメタル式の三方弁を設ける場合の構成図である。
【図４】前記ピストンの作用効果を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態例２に係る内燃機関のピストンの摺動部の構成を示す断面であって、第１スライド部材及び第２スライド部材が摺動した後の状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態例２に係る内燃機関のピストンの摺動部の構成を示す断面であって、（ａ）には第１スライド部材が摺動した後で且つ第１スライド部材が摺動する前の状態を示し、（ｂ）には第１スライド部材及び第２スライド部材が摺動する前の状態を示す。
【図７】前記ピストンの作用効果を示す説明図である。
【図８】従来のピストンにおけるクリアランスの変化を示す説明図である。
【図９】従来のピストンの縦断面図である。
【図１０】従来のピストンの側面図である。
【図１１】従来のピストンの横断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
４１  ピストン
４２  ピストン本体
４３  スライド部材
４３ａ  外面
４３ｂ  内面
４３ｃ  摺動部
４３ｄ  第１孔部
４３ｅ  第２孔部
４３ｆ  段差部
４３ｇ  外面
４３ｈ  内面
４４  油圧経路
４５  スカート部
４５ａ  凹部
４５ｂ  底面
４５ｄ  平面
４６  ピストンピン
４７  コンロッド
４８  スライド部材ホルダ
４８ａ  基端部
４８ｂ  先端部
４８ｃ  段差部
４８ｄ  固定部
４９  ライナ
４９ａ  内面
５０  油圧経路
５０ａ  先端
５０ｂ，５０ｃ  分岐経路
５１  弁
５１ａ  供給弁
５１ｂ  排出弁
５１ｃ  三方弁
５１ｄ  弁体
５２  油圧経路
５３  油貯部
６２  第１スライド部材
６２ａ  孔
６２ｂ  周縁部
６２ｃ  外面
６２ｄ  内面
６３  第２スライド部材
６３ａ  摺動部
６３ｂ  内面
６３ｃ  第１孔部
６３ｄ  内面
６３ｅ  第２孔部
６３ｆ  段差部
６３ｇ  内面
６４  スライド部材ホルダ
６４ａ  基端部
６４ｂ  中間部
６４ｃ  先端部
６４ｄ  外面
６４ｅ  段差部
６４ｆ  固定部
６５  油貯部
６６  油貯部
【図１】
2005273604.tif 000003
【図２】
2005273604.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005273604.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005273604.tif 000009
【図８】
2005273604.tif 000010
【図９】
2005273604.tif 000011
【図１０】
2005273604.tif 000012
【図１１】
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