(57)【要約】【課題】  オイル消費量を低減することが可能なピストンを提供する。【解決手段】  ピストンは、トップリング溝７の一部分に配置される付勢手段としてのスプリング１０２と、トップリング２１の合口部２１ｕに嵌り合い、かつスプリング１０２によって付勢されることで壁面２ａに当接するピン状部材１０３とを備える。トップリング溝７は、ラジアル方向に沿って延びる穴部１０１を有し、穴部１０１にスプリング１０２とピン状部材１０３の少なくとも一部分が嵌り合う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内を摺動し、燃焼圧を封止することによって駆動力を発生させ、かつ、摺動時に摺動抵抗を減少させるためのオイルが燃焼室内に入り込むことを抑制するピストンリングを嵌着させるリング溝を有するピストンであって、
前記リング溝の一部分に配置される付勢手段と、
前記ピストンリングの合口部に嵌り合い、かつ前記付勢手段によって付勢されることでシリンダ壁面に当接するピン状部材とをさらに備えた、ピストン。
【請求項２】
前記リング溝は、前記ピストンを構成する円筒形状のラジアル方向に沿って延びる穴部を有し、前記穴部に前記付勢手段と前記ピン状部材の少なくとも一部分が嵌り合う、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
複数の前記リング溝と、前記複数のリング溝の各々に設けられたピン状部材とを備え、前記ピストンの外周上において、あるピン状部材は、別のピン状部材と異なる位置に設けられる、請求項１または２に記載のピストン。
【請求項４】
前記ピストンリングの合口部の形状は、前記ピン状部材を受け入れることが可能な凹状形状である、請求項１から３のいずれか１項に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ピストンに関し、特に、内燃機関で用いられるピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンは、たとえば特開昭５７−１９３９４４号公報（特許文献１）、実開平４−７３６５４号公報（特許文献２）、実開昭５８−５６１３９号公報（特許文献３）に開示されている。
【特許文献１】特開昭５７−１９３９４４号公報
【特許文献２】実開平４−７３６５４号公報
【特許文献３】実開昭５８−５６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の文献に記載されたピストンでは、いずれも、ピストンリングの回り止め用のピンが、ピストンリングが嵌着されるリング溝の底部に固定装着されている。ピンは、ピストンリングの合口部に嵌り合っている。
【０００４】
しかしながら、いずれの構造においても、ピストンのランド部より内径側にピンの先端が位置しており、従来の回り止めのないピストンのピストンリングの合口構造に比べれば合口部の隙間を減少させることができるものの、ピンとシリンダ壁面（内周面）との間に隙間があるためピストンの吸気工程において合口隙間を完全に塞ぐことができない。したがって、燃焼室へのオイルの流入（オイル上がり）を完全に防止することができず、オイル消費を大幅に減少することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、オイル消費を減少させることが可能な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】
【０００６】
この発明に従ったピストンは、内燃機関のシリンダ内を摺動し、燃焼圧を封止することによって駆動力を発生させ、かつ、摺動時に摺動抵抗を減少させるためのオイルが燃焼室内に入り込むことを抑制するピストンリングを嵌着させるリング溝を有するピストンである。ピストンは、リング溝の一部分に配置される付勢手段と、ピストンリングの合口部に嵌り合い、かつ付勢手段によって付勢されることでシリンダ壁面に当接するピン状部材とをさらに備える。
【０００７】
このように構成されたピストンでは、ピンはシリンダ壁に当接するように付勢手段によって付勢されてピストンおよびピストンリングとともにシリンダ壁面を摺動する。このピンの動きにより、吸気工程時はピストンリング外周部が上方へ傾斜するため、ピストンリングの合口部がピンと接触し、完全に合口隙間が閉塞した状態となる。したがって、従来の合口隙間を通ってオイルが燃焼室に入って燃焼し、オイル消費となっていたオイルを大幅に低減することができる。さらに、ピストンリングの回り止め機能も有する。
【０００８】
より好ましくは、リング溝は、ピストンを構成する円筒形状のラジアル方向に沿って延びる穴部を有し、穴部に付勢手段とピン状部材の少なくとも一部分が嵌り合う。
【０００９】
このように構成されたピストンでは、穴部に付勢手段とピン状部材の少なくとも一部分が嵌り合うため、より確実に付勢手段とピン状部分とを位置決めすることができる。
【００１０】
より好ましくは、ピストンは、複数のリング溝と、複数のリング溝の各々に設けられたピン状部材とを備える。ピストンの外周上において、あるピン状部材は、別のピン状部材と異なる位置に設けられる。この場合、合口部分が合致するのを防止することができるため、より確実にオイル上がりを防ぐことができる。
【００１１】
より好ましくは、ピストンリングの合口部の形状は、ピン状部材を受け入れることが可能な凹状形状である。この場合、ピン状部材と合口部との接触をより完全なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に従えば、オイル消費量を低減することができるピストンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったピストンの断面図である。図２は、図１中のIIで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図１および図２を参照して、ピストン１はシリンダ壁２で囲まれた領域に封入される。ピストン１は、燃焼室６に向かい合うヘッド部１１と、ヘッド部１１に向かい合い、シリンダ壁２の表面である壁面２ａに向かい合うスカート部４とを有する。また、ピストン１には、コネクティングロッド（図示せず）と接続するためのボス部１０が設けられる。
【００１５】
シリンダ壁２とスカート部４との間には隙間部５が設けられており、所定のクリアランスが確保されている。ピストン１には、シリンダ壁２に向かい合うようにピストンリング溝としてのトップリング溝７、セカンドリング溝８およびオイルリング溝９が設けられている。それぞれの溝には、トップリング２１、セカンドリング１２１およびオイルリング２２１が嵌め合わせられている。トップリング溝７、セカンドリング溝８およびオイルリング溝９はそれぞれ環状であり、それぞれの環状の溝に嵌り合うようにトップリング２１、セカンドリング１２１およびオイルリング２２１が嵌め合わせられている。
【００１６】
図２を参照して、トップリング２１は、シリンダ壁２と向かい合っており、シリンダ壁２の壁面２ａに形成された、オイルにより構成された油膜１００と接触する。トップリング溝７の断面がほぼ矩形状であり、上面７ａ、側面７ｂおよび底面７ｃの３面により規定される。トップリング２１は上面３１を有し、上面３１に連なるように内周面２１ｉを有する。トップリング２１のうち、壁面２ａと向かい合う摺動面２１ｆはバレル形状（ラウンド形状）であり、摩擦を減ずることが可能な形状となっている。
【００１７】
図３は、図１中のIII−III線に沿った断面図である。図３を参照して、ピストン１は内燃機関のシリンダ内を摺動し、燃焼圧を封止することによって駆動力を発生させ、かつ、摺動時に摺動抵抗を減少させるためのオイルが燃焼室に入り込むことを抑制するピストンリングを嵌着させるトップリング溝７を有するピストンであって、ピストン１は、トップリング溝７の一部分に配置される付勢手段としてのスプリング１０２と、ピストンリングとしてのトップリング２１の合口部２１ｕに嵌り合い、かつスプリング１０２によって付勢されることで壁面２ａに当接するピン状部材１０３とをさらに備える。
【００１８】
トップリング溝７は、ピストン１を構成する円筒形状のラジアル方向に沿って延びる穴部１０１を有し、穴部１０１にスプリング１０２とピン状部材１０３の少なくとも一部分が嵌り合う。
【００１９】
断面がほぼ円形状のピストン１の一部分が切り欠かれてラジアル方向に延びる穴部１０１が形成されている。穴部１０１内にスプリング１０２が配置される。なお、スプリング１０２を、板ばねのなどの弾性体に置換えてもよい。さらに、ゴムまたは樹脂などの弾性部材に置換えることも可能である。ピン状部材１０３は、その一部分が穴部１０１に嵌り合っている。ピン状部材１０３は穴部１０１内でラジアル方向にスライドして移動することが可能である。
【００２０】
ピン状部材１０３はスプリング１０２により付勢されることで、壁面２ａに押付けられる。ピン状部材１０３は合口部２１ｕに嵌り合っているため、トップリング２１の回り止め効果を有する。さらに、合口部２１ｕをピン状部材１０３が封止するため、オイルの流入を防止する効果も有する。トップリング２１は一部が切り欠かれた円形状であり、わずかな隙間を有して壁面２ａに対向するように配置される。
【００２１】
図４は、図３中のIVで示す方向から見たピストンの側面図である。図４を参照して、トップリング２１は合口部２１ｕを有し、合口部２１ｕの形状は、回り止めピンとしてのピン状部材１０３を受け入れることが可能な凹状形状である。合口部２１ｕの底部には隙間部２１ｇが設けられ、トップリング２１の上面側から下面側へ液体または気体が流れることが可能な形状となっている。なお、この実施の形態では、回り止めのピン状部材１０３の側面形状は円形状としたが、これに限られるものではなく、多角形状または楕円形状の回り止めのピン状部材１０３を設けてもよい。これらの場合、合口部２１ｕの形状もピン状部材１０３の形状と合致したものとすることが好ましい。
【００２２】
次に、上述の図１から図４で示したピストンの動作について説明する。図５および図６はピストンの動作を説明するために示すピストンの一部側面図である。図５を参照して、膨張工程、すなわちピストンが下降する工程では、膨張による圧力の増大により、トップリング２１は、トップリング溝７の底面７ｃに向かって押付けられる。ピストンは矢印１ｄで示す方向に下降する。これにより、合口部２１ｕとピン状部材１０３との間に隙間が生じ、矢印１５１で示す方向に液体および気体が流れる。すなわち、矢印１５１で示す方向にガスおよびオイルが流れる。これによりオイルは燃焼室内から燃焼室外へ排出されるように動く。
【００２３】
図６を参照して、吸気工程においてもピストンは矢印１ｄで示す方向に下降するが、吸気工程では燃焼室の圧力が急激に上昇することはないため、図５のように、トップリング２１が底面７ｃ側へ押付けられることがない。その結果、合口部２１ｕとピン状部材１０３とが密着し、隙間部２１ｇをピン状部材１０３が封止する。これにより、吸気工程ではトップリング溝７の底面７ｃ側から上面７ａ側へのオイルの吸入を防止し、燃焼室へのオイルの吸引を防ぐことができる。その結果オイル消費量を抑制することができる。
【００２４】
以上のように説明した、この発明に従ったピストンでは、膨張工程では図５で示すように燃焼室内のオイルを排出し、吸気工程では、図６で示すように、燃焼室へのオイルの流入を防止することができる。その結果、オイル消費量を低減させることができるピストンを提供することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に従ったピストンの断面図である。図７を参照して、この発明の実施の形態２に従ったピストン１では、セカンドリングの合口部分を防ぐようにピン状部材２０３が設けられている。ピン状部材２０３が付勢手段としてのスプリング２０２によって付勢されている。
【００２６】
スプリング２０２は、穴部２０１に収納される。すなわち、ピストン１は、トップリング溝７およびセカンドリング溝８の各々に設けられたピン状部材１０３，２０３を備える。ピストン１の外周上において、あるピン状部材１０３は、別のピン状部材２０３と異なる位置に設けられている。
【００２７】
このように構成されたピストン１では、ピン状部材１０３，２０３が異なる位置に設けられているため、より確実にオイルの流入を防止することができる。その結果、オイル消費量をさらに抑制することが可能なピストンを提供することができる。
【００２８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、この発明では、３本のリング溝を有するピストンを示したが、これに限られるものではなく、２本のリング溝を有するピストンに本発明を適用してもよい。また、ピストンを構成する材質はアルミニウム、鉄などさまざまな材質を適用することが可能である。さらに、ガソリンエンジン用およびディーゼルエンジン用のいずれにも本発明を適用することができる。
【００２９】
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、内燃機関のピストンの分野で利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったピストンの断面図である。
【図２】図１中のIIで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図３】図１中のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図３中の矢印IVで示す方向から見たピストンの側面図である。
【図５】ピストンの動作を説明するために示すピストンの一部側面図である。
【図６】ピストンの動作を説明するために示すピストンの一部側面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に従ったピストンの断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ピストン、２  シリンダ壁、２ａ  壁面、４  スカート部、５  隙間部、６  燃焼室、７  トップリング溝、８  セカンドリング溝、９  オイルリング溝、１０  ボス部、１１  ヘッド部、２１  トップリング、１２１  セカンドリング、２２１  オイルリング、２１ｆ  摺動面、１０１，２０１  穴部、１０２，２０２  スプリング、１０３，２０３  ピン状部材。
【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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