(57)【要約】【課題】本発明は、ピストン基部に対するピストン移動部の相対移動をスムーズに行えるピストンを提供する。【解決手段】ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン移動部３０と、ピストン基部２０とピストン移動部３０との間に形成される収容部７０と、ピストン移動部３０に配置され、収容部７０内に向かってピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａと平行な方向に突出する凸部３５と、ピストン基部２０に配置され、収容部７０の容積変化に伴い、凸部３５とスライド可能に嵌合する嵌合部２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンボスを有するピストン基部と、
前記ピストン基部に対して往復動可能なピストン移動部と、
前記ピストン基部と前記ピストン移動部との間に形成されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部と、
前記ピストン基部と前記ピストン移動部のどちらか一方に配置され、前記収容部内に向かって前記往復動方向と平行な方向に突出する凸部と、
前記ピストン基部と前記ピストン移動部のどちらか他方に配置され、前記収容部の容積変化に伴い、前記凸部とスライド可能に嵌合する嵌合部と
を具備することを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記往復動方向と垂直な同一平面上において、
前記凸部と前記嵌合部がスライドする際に接触する接触部分から、ピストン中心軸までの距離が不均一である
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
請求項２において、
前記収容部内に収容され、前記往復動に伴って形状が変化する弾性体を具備し、
前記嵌合部は、前記往復動方向と平行な前記凸部の側面に沿って突出する側壁部によって形成され、
前記凸部と前記側壁部は、嵌合した状態で円柱形状を形成し、
少なくとも前記接触部分において、前記凸部と前記側壁部には、周方向で互いに当接する当接面が形成されている
ことを特徴とするピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレシプロ式内燃機関に用いられるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタピストン（ピストン移動部）と、アウタピストンとは別部材であってコンロッドが連結されるインナピストン（ピストン基部）とを備え、インナピストンに対してアウタピストンが往復動可能な構造のピストンが提案されている。
【０００３】
アウタピストンは、インナピストンの周囲を囲む環状の壁部を有しており、その内側にインナピストンを収容可能の空間が形成されている。インナピストンとアウタピストンとの間には、皿ばねが収容されている。燃焼室内の圧力が大きくなると、皿ばねがたわむことによってアウタピストンがインナピストン側に移動し、それゆえ、燃焼室内が意図する圧力を超えないようにするものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インナピストンに対してアウタピストンが往復動する場合に、インナピストンに対してアウタピストンが傾くなどしてインナピストンとアウタピストンとの互いの相対姿勢が変化する場合がある。
【０００６】
特許文献１のように、アウタピストンの内側にインナピストンが収容される構造であると、上記のようにインナピストンに対してアウタピストンが傾くなどすると、インナピストンとアウタピストンとの間の摺動抵抗が大きくなることがあり、インナピストンに対するアウタピストンの相対移動がスムーズになされないことが生じえる。
【０００７】
本発明は、ピストン基部に対するピストン移動部の相対移動をスムーズに行える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】
請求項１に記載のピストンは、ピンボスを有するピストン基部と、前記ピストン基部に対して往復動可能なピストン移動部と、前記ピストン基部と前記ピストン移動部との間に形成されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部と、前記ピストン基部と前記ピストン移動部のどちらか一方に配置され、前記収容部内に向かって前記往復動方向と平行な方向に突出する凸部と、前記ピストン基部と前記ピストン移動部のどちらか他方に配置され、前記収容部の容積変化に伴い、前記凸部とスライド可能に嵌合する嵌合部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載のピストンでは、請求項１において、前記往復動方向と垂直な同一平面上において、前記凸部と前記嵌合部がスライドする際に接触する接触部分から、ピストン中心軸までの距離が不均一である。
【００１０】
請求項３に記載のピストンは、請求項２において、前記収容部内に収容され、前記往復動に伴って形状が変化する弾性体を備える。前記嵌合部は、前記往復動方向と平行な前記凸部の側面に沿って突出する側壁部によって形成される。前記凸部と前記側壁部は、嵌合した状態で円柱形状を形成する。少なくとも前記接触部分において、前記凸部と前記側壁部には、周方向で互いに当接する当接面が形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、凸部と嵌合部とによって、ピストン基部に対するピストン移動部の位置が、往復動方向に交差する方向に対して位置決めされる。このため、ピストン移動部は、ピストン基部に対して往復動方向と交差する方向へ移動することが抑制されるので、ピストン基部に対してピストン移動部が往復動する際の互いの摺動抵抗が大きくなることが抑制される。この結果、ピストン基部に対してピストン移動部がスムーズに往復動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るピストンを示す断面図。
【図２】図１に示されたピストンが分解された状態を示す断面図。
【図３】図１に示すＦ３−Ｆ３線に沿って示すピストンの断面図。
【図４】図１に示すピストンが最大圧縮状態にある状態を、図１と同様に切断して示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るピストンを、初期状態において、ピストン基部の中心を通り往復動方向に平行に切断した状態を示す断面図。
【図６】図５中に示すＦ６−Ｆ６線に沿って示すピストンの断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るピストンを、初期状態において、往復動方向に沿ってピストン基部の中心を通るように切断した状態を示す断面図。
【図８】図７に示した凸部と側壁部との先端部とを互いに離間して示す斜視図。
【図９】図７に示した初期状態での凸部と側壁部とを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態に係るピストンを、図１〜４を用いて説明する。図１は、ピストン１０を示す断面図である。図２は、ピストン１０が分解された状態を示す分解断面図である。図１，２に示すように、ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン移動部３０と、複数の皿ばね５０と、止め輪６０とを備えている。
【００１４】
ピストン基部２０は、本体部２１と、ピンボス２２と、側壁部２３とを有している。本体部２１は、一例として、平面形状が円であり、一定の厚みを有する形状である。ピンボス２２は、本体部２１に形成されている。ピンボス２２は、図示しないコネクティングロッドが連結される部位である。本実施形態では、コネクティングロッドは、図示しないピストンピンを介して連結されるため、ピンボス２２には、ピストンピンが通る孔２２ａが形成されている。
【００１５】
側壁部２３は、本体部２１においてピンボス２２とは反対側の面から突出するように、本体部２１に形成されている。側壁部２３については、後で詳細に説明する。
【００１６】
ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、リング溝３２が形成されるリング部３３と、スカート部３４と、凸部３５とを備えている。スカート部３４は、リング部３３の周縁部から立ち上がるように一体に形成されている。それゆえ、ピストン移動部３０は内側が凹む形状である。
【００１７】
凸部３５は、ピストンヘッド３１とリング部３３とスカート部３４とによって形成される内側の空間内に形成されており、ピストンヘッド３１の内側に配置されている。凸部３５は、内側に向かって突出している。凸部３５については、後で詳細に説明する。
【００１８】
ピストン基部２０は、ピストン移動部３０の内側の空間内に、ピストン基部２０に対して相対的に往復動可能に収容されている。往復動については、後で詳細に説明する。
【００１９】
図３は、図１に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示すピストン１０の断面図である。図３は、ピストン１０の内部を、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向に垂直に切断している。図３に示すように、ピストン基部２０の本体部２１の外縁２１ａを往復動方向に見ると、円となる。また、ピストン移動部３０の内周面７３によって形成される形状は、往復動方向に沿って見ると、円となる。
【００２０】
ピストン移動部３０の内側空間は、本体部２１が往復動可能に嵌る大きさを有している。往復動を可能とするために、実際には、内周面７３と本体部２１の外縁２１ａとの間には、若干の隙間が形成されている。この隙間は、小さいものである。このため、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、往復動（近づく移動と離れる移動）が可能である。なお、図３中には、この隙間は図示されていない。
【００２１】
次に、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動について説明する。図１に示すように、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａを図中矢印で示している。往復動方向Ａは、直線方向である。また、往復動方向Ａは、ピストン移動部３０の外周面３８に平行な方向である。外周面３８は、同一方向に延びている。より具体的に説明すると、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａは、図示しないシリンダ内でのピストン１０の往復動方向に平行である。
【００２２】
図２に示すように、スカート部３４の内壁部には、環状に連続する止め輪６０が収容されて固定される溝６１が環状に形成されている。止め輪６０は、ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態（ピスト基部２０がピストン移動部３０内に収容された状態であって、図１に示す状態）で、溝６１内に固定される。
【００２３】
図１に示すように、止め輪６０の一部は、溝６１からピストン移動部３０の内側に出る。そして、ピストン基部２０の本体部２１が止め輪６０に当たることによって、ピストン基部２０がピストン移動部３０から外れることが防止される。
【００２４】
次に、側壁部２３と、凸部３５とについて説明する。図１に示すように、凸部３５は、ピストン移動部３０においてピストンヘッド３１とは反対側に形成されており、ピストン移動部３０内に配置されている。凸部３５は、往復動方向Ａに延びている。図３に示すように往復動方向Ａに凸部３５を見ると、凸部３５の中心Ｃ３は、ピストン移動部３０の中心Ｃ４に重なる。
【００２５】
なお、ピストン基部２０がピストン移動部３０内に収容された状態においては、ピストン基部２０の中心Ｃ２とピストン移動部３０の中心Ｃ４とは、略重なる。なお、ここで言う略重なるとは、上記したように、ピストン基部２０の本体部２１の外縁２１ａとピストン移動部３０の内周面７３との間に隙間が形成されており、かつ、後述される嵌合部２４内に凸部３５が往復動可能に嵌合するための隙間のためである。
【００２６】
ピストン基部２０の本体部２１の外縁２１ａとピストン移動部３０の内周面７３との間の隙間間隔を周方向に均一にするようにピストン基部２０をピストン移動部３０内に配置した場合、ピストン基部２０の中心Ｃ２とピストン移動部３０の中心Ｃ４とは、往復動方向Ａに重なる。なお、このとき中心Ｃ２と中心Ｃ４を結ぶ直線が、本発明で言うピストン中心軸Ｘである。以下では特に断らない限り、中心Ｃ１〜Ｃ４はピストン中心軸Ｘ上にあるものとする。往復動方向Ａは、中心軸Ｘに平行である。
【００２７】
凸部３５の説明に戻る。凸部３５の外周面３５ａは、互いに平行であって向かい合うとともに往復動方向Ａに平行な一対の平面部３５ｂと、往復動方向Ａに平行であるとともに平面部３５ｂの端間を結ぶ一対の円弧面部３５ｃとを有している。
【００２８】
凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）の形状は、平面部３５ｂを構成する一対の直線部３５ｄと、円弧面部３５ｃを構成する一対の円弧部３５ｅとを有している。凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）の形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれず、かつ、同じ形状（図３に示す形状）が保たれる。
【００２９】
このため、凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）を往復動方向Ａに見ると、外縁３９によって形成される形状は、凸部３５の中心Ｃ３からの距離が均一ではない形状である。凸部３５の先端面３７は、往復動方向Ａに垂直な面である。
【００３０】
図１に示すように、側壁部２３は、ピストン基部２０の本体部２１において、ピンボス２２と反対側に形成されている。側壁部２３は、円柱形状であって、往復動方向Ａに延びている。側壁部２３の外周面２３ａは、往復動方向Ａに平行である。
【００３１】
図３に示すように往復動方向Ａに側壁部２３を見ると、側壁部２３の中心Ｃ１は、ピストン基部２０の中心Ｃ２と重なっている。ピストン基部２０の中心Ｃ２は、本体部２１の中心である。
【００３２】
側壁部２３の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において、外縁２３ｂによって形成される形状は、円である。側壁部２３の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において、外縁２３ｂによって形成される形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれることなく、かつ、同じ形状（図３に示す）が保たれる。
【００３３】
側壁部２３には、凸部３５が往復動可能に嵌合する嵌合部２４が形成されている。嵌合部２４は、凸部３５に向かって開口している。側壁部２３の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において、嵌合部２４の内縁２４ｂによって形成される形状は、凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面の形状に相似であって、かつ、嵌合部２４内で凸部３５が往復動可能となる隙間分大きい形状である。
【００３４】
具体的には、図３に示すように、嵌合部２４の内周面２４ａは、往復動方向Ａに平行であってかつ互いに平行である一対の平面部２５と、往復動方向Ａに平行に延びるとともに平面部２５の端をつなぐ円弧面部２６とを有する。底面２７は、往復動方向Ａに垂直な面である。
【００３５】
側壁部２３の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において、内縁２４ｂによって形成される形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれることなく、かつ、同じ形状（図３に示される形状）が保たれる。
【００３６】
なお、凸部３５の外周面３５ａと嵌合部２４の内周面２４ａは、本発明で言う接触部分として機能し、その間の隙間は小さいものであるので、図３中では図示されていない。ピストン１０の中心軸Ｘから外周面３５ａのまでの距離は、外周面３５ａの位置によって異なる。つまり、外周面３５ａから中心軸Ｘまでの距離は、不均一になる。中心軸Ｘから内周面２４ａまでの距離は、内周面２４ａの位置によって異なる。つまり、内周面２４ａから中心軸Ｘまでの距離は、不均一になる。
【００３７】
ここで、ピストン１０の状態について説明する。ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、往復動方向Ａに平行な近づく方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能である。ピストン移動部３０がピストン基部２０に対して最も離れた位置にある状態を、初期状態Ｐ１とする。なお、図１は、初期状態Ｐ１において、ピストン基部２０の中心Ｃ２を通って往復動方向Ａに平行にピストン１０を切断した状態を示している。
【００３８】
ピストン移動部３０がピストン基部２０に最も近づいた状態を最大圧縮状態Ｐ２とする。図４は、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２のある状態を、図１と同様に切断した状態を示す断面図である。図４に示すように、最大圧縮状態Ｐ２は、凸部３５の先端面３７が嵌合部２４の底面２７に面接触して、それ以上ピストン移動部３０がピストン基部２０に近づけない状態である。このため、凸部３５の長さは、ピストン１０に対して予め設定される、ピストン基部２０に向かってピストン移動部３０が最も近づいた状態に基づいて決定される。
【００３９】
凸部３５は、初期状態Ｐ１にあるときに、先端部が側壁部２３の嵌合部２４内に嵌合する長さを有している。初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間では、凸部３５において側壁部２３の嵌合部２４内に収容される部分全域は、嵌合部２４に嵌合した状態が保たれる。
【００４０】
ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態において、ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、収容部７０が形成される。収容部７０は、中央に側壁部２３と凸部３５が配置されており、側壁部２３と凸部３５回りに空間を有する形状となる。収容部７０のピストン基部２０側の端面７１は、ピストン基部２０の本体部２１の表面であり、往復動方向Ａに垂直な面である。内周面７３は、往復動方向Ａに平行に延びている。収容部７０の内部空間は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対位置によって、変化する。
【００４１】
図１に示すように、複数の皿ばね５０は、収容部７０内に収容される。皿ばね５０は、各々同じものである。図３に示すように、皿ばね５０は、平面形状が円であり、中央に側壁部２３と凸部３５を通す貫通孔５１が形成されている。複数の皿ばね５０が重なる方向Ｂは、皿ばね５０がたわむ方向であり、往復動方向Ａに平行である。皿ばね５０は、本発明で言う弾性体の一例である。
【００４２】
なお、皿ばね５０は伸縮することにより径が変更するものであるが、皿ばねの形状やサイズ等により伸縮に対する径の変更特性が異なってくる。したがって、皿ばねが伸びた状態（皿ばねの高さが自由高さの状態）で径が最大となるものと、圧縮した状態で径が最大となるものが存在するが、どちらの皿ばねであっても適用できる。本実施形態では圧縮した状態で径が最大となる皿ばねを用いて説明する。
【００４３】
皿ばね５０は、予め初期荷重が入力されて圧縮された状態で収容部７０内に収容される。このため、皿ばね５０は、弾性力によって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０を離れる方向に付勢する。このため、ピストン１０は初期状態Ｐ１で保たれる。ピストンヘッド３１に皿ばね５０に入力される初期荷重より大きい力が作用すると、皿ばね５０が圧縮されて、ピストン移動部３０がピストン基部２０に向かって近づくように移動する。つまり、ピストン１０が圧縮される。
【００４４】
皿ばね５０の外縁５２と収容部７０の内周面７３との間には、環状に連続する隙間Ｓ１が設けられる。言い換えると、皿ばね５０と収容部７０内とは、皿ばね５０と内周面７３との間に隙間Ｓ１が形成されるように、大きさが決定される。隙間Ｓ１は、ピストン１０が最大圧縮状態Ｐ２になって皿ばね５０が圧縮されて周方向に広がった場合であっても、皿ばね５０の外縁５２が収容部７０の内周面７３に接触しない大きさを有している。
【００４５】
次に、側壁部２３の外観形状と皿ばね５０との関係について説明する。図３に示すように、外縁２３ｂによって形成される円の中心Ｃ５は、往復動方向Ａにピストン基部２０の中心Ｃ２と重なる。
【００４６】
側壁部２３の大きさは、皿ばね５０の中心Ｃ６が往復動方向Ａにピストン基部２０の中心Ｃ２に重なった場合に、側壁部２３の外周面２３ａと皿ばね５０の内縁５３との間に環状に連続する隙間Ｓ２が形成されるように設定される。
【００４７】
隙間Ｓ２は、収容部７０内で皿ばね５０が往復動方向Ａに交差する方向（例えば、往復動方向Ａに垂直な方向）に移動した場合であっても、皿ばね５０の外縁５２が収容部７０の内周面７３に接触する前に皿ばね５０の内縁５３が側壁部２３の外周面２３ａに接触して皿ばね５０のずれを止めることができる大きさに設定されている。
【００４８】
具体的には、図３に示すように、ピストン１０が初期状態Ｐ１にあって、かつ、凸部３５の中心Ｃ３と皿ばね５０の中心Ｃ６とピストン基部２０の中心Ｃ２とが往復動方向Ａに互いに重なった状態において、隙間Ｓ１は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ１の長さは均一なＬ１となり、隙間Ｓ２は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ２の長さは均一なＬ２となる。
【００４９】
このとき、隙間Ｓ２の皿ばね５０の径方向に沿う長さは、隙間Ｓ１の皿ばね５０の径方向に沿う長さよりも小さくなる（Ｌ１＞Ｌ２）。なお、図３中では、説明のために、隙間Ｓ２，Ｓ１を大きく誇張して示している。しかしながら、実際には、隙間Ｓ１，Ｓ２は小さいものである。
【００５０】
次に、ピストン１０の組み立て作業の一例を説明する。ピストン移動部３０内に複数の皿ばね５０を収容した後、ピストン基部２０をピストン移動部３０内に収める。このとき、凸部３５が側壁部２３の嵌合部２４に嵌合するように位置を合わせる。凸部３５が側壁部２３の嵌合部２４内に収容されると、そのまま、ピストン基部２０をピストン移動部３０内に押し込むことができる。
【００５１】
凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）の形状が、往復動方向Ａに見たときに、ピストン移動部３０の中心Ｃ４からの距離が均一ではない形状であることによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転することがないので、スムーズにピストン基部２０をピストン移動部３０内に押し込むことができる。
【００５２】
ピストン基部２０がピストン移動部３０内に収容されると、次に、止め輪６０を溝６１に嵌め込む。この作業が終了すると、ピストン１０の組み立てが終了する。
【００５３】
次に、ピストン１０の動作を説明する。ピストン１０は、図示しないシリンダ内で燃焼室の圧力を受けてシリンダ内を移動する。この移動が、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達される。このことによって、クランクシャフトが回転する。
【００５４】
ピストン基部２０はコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されているので、シリンダ内の移動の際に回転することはない。凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面の形状が円ではないことによって、ピストン移動部３０も回転しない。
【００５５】
燃焼室内の圧力が、複数の皿ばね５０がたわみ始めるセット荷重に達すると、複数の皿ばね５０がたわみ始め、それゆえ、ピストン移動部３０がピストン基部２０に近づく。このとき、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動は側壁部２３と凸部３５とによってガイドされるので、ピストン移動部３０がピストン基部２０に対して傾くなど姿勢が変化することが抑制される。このため、ピストン基部２０の本体部２１の外縁２１ａとピストン移動部３０の内周面７３との摺動抵抗が大きくなることが抑制されるので、ピストン移動部３０は、スムーズに移動する。
【００５６】
皿ばね５０は、圧縮されると広がる。このとき、皿ばね５０が往復動方向Ａを横切る方向に移動しようとしても、側壁部２３によって、皿ばね５０の外縁５２がピストン移動部３０の内周面７３に接触しないので、ピストン移動部３０の移動が妨げられない。
【００５７】
上記動作は、ピストン１０が圧縮された状態から初期状態Ｐ１に向かって戻る場合においても同じである。
【００５８】
このように形成されるピストン１０では、側壁部２３と凸部３５とによって、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が往復動方向Ａを横切る方向に移動することが抑制される。つまり、往復動方向Ａを横切る方向に対してピストン移動部３０を位置決めすることができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動がスムーズに行われる。
【００５９】
また、凸部３５は、初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間、嵌合部２４内に収容される部分全域が嵌合部２４に嵌合する。このため、凸部３５が嵌合部２４内で傾くことがないので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の位置決め精度が向上する。
【００６０】
また、側壁部２３が、皿ばね５０の外縁５２が収容部７０の内周面７３に接触することがない大きさに設定されることによって、皿ばね５０がピストン移動部３０の移動を妨げることがないので、ピストン移動部３０がスムーズに移動できる。
【００６１】
また、凸部３５の往復動方向Ａに垂直な面の形状がピストン中心軸Ｘからの距離が不均一である形状であり、かつ、凸部３５が嵌合部２４内に往復動可能に嵌合することによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の回転を防止することができるので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動がスムーズに行われる。
【００６２】
なお、本実施形態では、凸部３５は、往復動方向Ａに垂直な面（端面および断面）の形状が、往復動方向Ａに沿って全域において、ピストン中心軸Ｘからの距離が不均一となっている。しかしながら、凸部３５は、少なくとも、ピストン１０の初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間において嵌合部２４内に収容される部分が、ピストン中心軸からの距離が不均一である形状であれば、本実施形態と同じ効果が得られる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施形態に係るピストンを、図５，６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、側壁部２３と凸部３５とに代えて、側壁部２００と凸部２１０とを備える点のみが、第１の実施形態と異なる。他の構造は第１の実施形態と同じである。上記異なる構造について説明する。
【００６４】
本実施形態のピストンは、符号１０に代えて、符号１０ａを付す。ピストン１０ａは、上記したように、ピストン１０に対して側壁部と凸部とのみが異なり、他の構造はピストン１０と同じである。
【００６５】
図５は、初期状態Ｐ１にあるピストン１０ａを、ピストン基部２０の中心Ｃ２を通り往復動方向Ａに平行に切断した状態を示す断面図である。図６は、図５中に示すＦ６−Ｆ６線に沿って示すピストン１０の断面図である。
【００６６】
図５，６に示すように、凸部２１０は、ピストン移動部３０に形成されている。凸部２１０は、往復動方向Ａに延びる円柱形状であって、凸部２１０の外周面２１１は、往復動方向Ａに平行である。先端面２１１ａは、往復動方向Ａに垂直な面である。
【００６７】
凸部２１０の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）の形状は、円である。凸部２１０の往復動方向Ａに垂直な面の形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれることなく、かつ、同じ形状（図６に示す形状）が保たれる。凸部２１０の中心Ｃ１０（外縁２１２によって形成される円の中心Ｃ）は、往復動方向Ａに見たとき、ピストン移動部３０の中心Ｃ４からずれている。このため、外縁２１２によって形成される形状は、ピストン中心軸Ｘからの距離が不均一な形状となる。
【００６８】
側壁部２００は、ピストン基部２０の本体部２１に形成されている。側壁部２００は、往復動方向Ａに延びる円柱形状であって、外周面２０１が往復動方向Ａに平行である。側壁部２００の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において、外縁２０２によって形成される形状は、円である。
【００６９】
側壁部２００の往復動方向Ａに垂直な面において外縁２０２によって形成される形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれることなく、かつ、同じ形状である（図６に示す形状である。）。側壁部２００の中心Ｃ１１は、往復動方向Ａに見たときに、ピストン基部２０の中心Ｃ２に重なる。
【００７０】
側壁部２００は、嵌合部２０４を有している。嵌合部２０４は、ピストン移動部３０に向かって開口している。嵌合部２０４は、凸部２１０が往復動方向Ａに移動可能に嵌合する形状である。嵌合部２０４の内周面２０４ａは、往復動方向Ａに平行である。底面２０４ｂは、往復動方向Ａに垂直な面である。
【００７１】
具体的には、側壁部２００の往復動方向Ａに垂直な面（断面および先端面）において内縁２０５によって形成される形状は、円であって、凸部２１０に対して往復動可能な隙間分大きく形成されている。この隙間は小さいので図示されていない。
【００７２】
側壁部２００の往復動方向Ａに垂直な面において内縁２０５によって形成される形状は、往復動方向Ａに一定であって、往復動方向Ａを横切る方向にずれることなく、かつ、同じ形状（図６に示す形状）が保たれる。このため、内縁２０５によって形成される形状は、往復動方向Ａに沿って見たとき、ピストン基部２０の中心Ｃ２からの距離が不均一となる形状である。言い換えると、ピストン中心軸Ｘからの距離が不均一となる形状である。
【００７３】
凸部２１０の往復動方向Ａに沿う長さと嵌合部２０４の往復動方向Ａに沿う深さとは、側壁部２００の嵌合部２０４の底面２０４ｂと、凸部２１０の先端面２１１ａとが、第１の実施形態と同じに、最大圧縮状態Ｐ２のときに互いに面接触するように設定されている。
【００７４】
また、凸部２１０の往復動方向Ａに沿う長さは、初期状態Ｐ１にあるときに、嵌合部２０４内に嵌合するように設定されている。また、初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間では、凸部２１０において嵌合部２０４内に収容される部分全域は、嵌合部２０４に嵌合する。このため、側壁部２００と凸部２１０とによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動がガイドされる。
【００７５】
側壁部２００の大きさは、皿ばね５０の中心Ｃ６が往復動方向Ａにピストン基部２０の中心Ｃ２に重なった場合に、側壁部２００の外周面２０１と皿ばね５０の内縁５３との間に環状に連続する形成される隙間Ｓ３が形成されるように設定される。
【００７６】
隙間Ｓ３は、収容部７０内で皿ばね５０が往復動方向Ａに交差する方向（例えば、往復動方向Ａに垂直な方向）に移動した場合であっても、皿ばね５０の外縁５２が収容部７０の内周面７３に接触する前に皿ばね５０の内縁５３が側壁部２００の外周面２０１に接触して皿ばね５０のずれを止めることができる大きさに設定されている。
【００７７】
具体的には、図６に示すように、ピストン１０が初期状態Ｐ１にあって、かつ、ピストン移動部３０の中心Ｃ４と皿ばね５０の中心Ｃ６とピストン基部２０の中心Ｃ２とが往復動方向Ａに互いに重なった状態において、隙間Ｓ１は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ１の長さは均一なＬ１となり、隙間Ｓ３は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ３の長さは均一なＬ３となる。
【００７８】
このとき、隙間Ｓ３の皿ばね５０の径方向に沿う長さは、隙間Ｓ１の皿ばね５０の径方向に沿う長さよりも小さくなる（Ｌ１＞Ｌ３）。なお、図６中では、説明のために、隙間Ｓ１，Ｓ３を大きく誇張して示している。しかしながら、実際には、隙間Ｓ１，Ｓ３は小さいものである。
【００７９】
このため、側壁部２００は、皿ばね５０のずれを防止するとともに、皿ばね５０が内周面７３に接触することを防止する機能を有する。
【００８０】
本実施形態では、凸部２１０の中心Ｃ１０が、往復動方向Ａにピストン移動部３０の中心Ｃ４からずれている。このため、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して回転できない。
【００８１】
このように、本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、往復動方向Ａに沿って見たとき、凸部２１０及び嵌合部２０４の形状は円であるが、その中心はピストン中心軸Ｘからずれている。そのため、ピストン１０ａを組み立てる際に、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の径方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、凸部２１０は、往復動方向Ａに垂直な面（端面および断面）の形状が往復動方向Ａに一定である。しかしながら、凸部２１０は、少なくとも、ピストン１０ａの初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間において嵌合部２０４内に収容される部分が、ピストン中心軸Ｘからの距離が不均一である形状であれば、本実施形態と同じ効果が得られる。
【００８３】
また、第２の実施形態では、面２０４ａ，２１１が本発明で言う接触部分の一例である。中心軸Ｘから面２０４ａまでの距離は、面２０４ａの位置によって異なる。つまり、面２０４ａから中心軸Ｘのまでの距離は、不均一となる。中心軸Ｘから面２１１までの距離は、面２１１の位置によって異なる。つまり、面２１１から中心軸Ｘまでの距離は、不均一となる。
【００８４】
次に、本発明の第３の実施形態に係るピストンを、図７〜９を用いて説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、側壁部２３と凸部３５とに代えて、凸部２５０と側壁部２６０とを備える。他の構造は、第１の実施形態と同一である。上記異なる構造について具体的に説明する。なお、本実施形態のピストンは、符号１０に代えて、符号１０ｂを付す。ピストン１０ｂは、上記したように、ピストン１０に対して凸部と側壁部とのみが異なり、他の構造はピストン１０と同じである。
【００８５】
図７は、初期状態Ｐ１にあるピストン１０ｂを、往復動方向Ａに沿ってピストン基部２０の中心Ｃ２を通るように切断した状態を示す断面図である。図８は、凸部２５０と側壁部２６０との先端部を示すべく、凸部２５０と側壁部２６０とを互いに離間して示す斜視図である。
【００８６】
図７，８に示すように、凸部２５０は、ピストン基部２０の本体部２１に形成されている。凸部２５０は、円柱形状であり、本体部２１から往復動方向Ａに延びている。凸部２５０の外周面２５１は、往復動方向Ａに平行である。
【００８７】
凸部２５０を先端から往復動方向Ａに見ると、外縁によって形成される形状は、円である。凸部２５０の中心Ｃ１２は、往復動方向Ａに見ると、ピストン基部２０の中心Ｃ２に重なる。
【００８８】
側壁部２６０は、ピストン移動部３０においてピストンヘッド３１の反対側に形成されている。側壁部２６０は、円柱形状であり、往復動方向Ａに延びている。側壁部２６０の外周面２６１は、往復動方向Ａに平行である。
【００８９】
側壁部２６０を先端から往復動方向Ａに見ると、外縁によって形成される形状は、円である。側壁部２６０の中心Ｃ１３は、往復動方向Ａに見ると、ピストン移動部３０の中心Ｃ４に重なる。
【００９０】
凸部２５０を先端から往復動方向Ａに見たときに外縁によって形成される円と、側壁部２６０を先端から往復動方向Ａに見たときに外縁によって形成される円とは、同じ大きさである。そして、ピストン基部２０の中心Ｃ２とピストン移動部３０の中心Ｃ４とが往復動方向Ａに重なるようにピストン基部２０とピストン移動部３０とが互いに配置されると、凸部２５０の外縁と側壁部２６０の外縁とは、往復動方向Ａに重なり、円柱形状を形成する。
【００９１】
凸部２５０と側壁部２６０とには、互いに往復動方向Ａに移動可能に嵌合する嵌合構造が設けられている。この嵌合構造として、側壁部２６０の先端部には、移動部側凹凸部２６５が設けられ、凸部２５０の先端部には、基部側凹凸部２５５が形成されている。
【００９２】
移動部側凹凸部２６５は、複数の溝２６６を有している。各溝２６６は同じ形状である。複数の溝２６６は、側壁部２６０の周縁部に形成されており、周方向に互いに等間隔離間して形成されている。溝２６６は、周方向に互いに対向する一対の側面２６９を有している。側面２６９は、往復動方向Ａに平行な平面であり、その延長面が中心Ｃ１３を通るように形成されている。
【００９３】
側壁部２６０は、溝２６６より内側に、嵌合部２６７が形成されている。嵌合部２６７は、各溝２６６と連通している。移動部側凹凸部２６５は、上記構造によって、周方向に隣り合う溝２６６間に、部分突起２６８が形成される。
【００９４】
各部分突起２６８は、互いに同じ形状である。部分突起２６８の両側面は、溝２６６の両側面２６９と同じである。部分突起２６８において嵌合部２６７側の面２７０は、往復動方向Ａに平行に延びており、中心Ｃ１３を中心とする円弧面である。
【００９５】
基部側凹凸部２５５は、部分突起２６８が往復動可能に嵌合する溝２５６を有している。溝２５６は、凸部２５０の先端部の周縁部に周方向に等間離間して並んで形成されている。各溝２５６は、部分突起２６８が往復動方向Ａに移動可能に嵌る形状であり、各々同じ形状である。溝２５６は、本発明で言う嵌合部の一例である。
【００９６】
溝２５６は、周方向に対向する一対の側面２５８と、中心Ｃ１２を中心として両側面をつなぐ円弧面２５９とを有している。側面２５８は、往復動方向Ａに平行な平面であって、その延長面が中心Ｃ１２を通るように形成されている。溝２５６の周方向に沿う幅は、部分突起２６８が移動可能に嵌合できるように、部分突起２６８の周方向に沿う幅に対して若干の隙間分大きく設定されている。溝２５６の径方向に長さは、部分突起２６８が移動可能に嵌合できるように、部分突起２６８の径方向に沿う長さに対して若干の隙間分大きく設定されている。
【００９７】
図９は、初期状態Ｐ１での凸部２５０と側壁部２６０とを示す斜視図である。図７，９に示すように、側壁部２６０の部分突起２６８の往復動方向Ａに沿う長さは、先端部が初期状態Ｐ１において凸部２５０の溝２５６に嵌合するように設定されている。また、嵌合部２６７の底面と凸部２５０の先端面とは、互いに往復動方向Ａに垂直な面であり、最大圧縮状態Ｐ２にあるときに、互いに面接触するように設定されている。
【００９８】
本実施形態では、初期状態Ｐ１と最大圧縮状態Ｐ２との間において、側壁部２６０の部分突起２６８が凸部２５０の溝２５６内に嵌合する。このことによって、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動がガイドされる。部分突起２６８が溝２５６に嵌合した状態では、凸部２５０と側壁部２６０とは、円柱形状を形成する。
【００９９】
また、部分突起２６８の側面２６９が溝２５６の側面２５８に接触するので、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０が回転しようとすると、その回転は側面２６９，２５８によって止められる。側面２６９，２５８は、本発明で言う当接面として機能する。
【０１００】
凸部２５０と側壁部２６０の大きさは、皿ばね５０の中心Ｃ６とピストン基部２０の中心Ｃ２とピストン移動部３０の中心Ｃ４とが往復動方向Ａに重なったときに、凸部２５０と側壁部２６０の外周面２５１，２６１と皿ばね５０の内縁５３との間に環状に連続する形成される隙間Ｓ４が形成されるように設定される。
【０１０１】
隙間Ｓ４は、収容部７０内で皿ばね５０が往復動方向Ａに交差する方向（例えば、往復動方向Ａに垂直な方向）に移動した場合であっても、皿ばね５０の外縁５２が収容部７０の内周面７３に接触する前に皿ばね５０の内縁５３が外周面２５１，２６１に接触して皿ばね５０のずれを止めることができる大きさに設定されている。
【０１０２】
具体的には、ピストン１０が初期状態Ｐ１にあって、かつ、ピストン移動部３０の中心Ｃ４と皿ばね５０の中心Ｃ６とピストン基部２０の中心Ｃ２とが往復動方向Ａに互いに重なった状態において、隙間Ｓ１は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ１の長さは均一となり、隙間Ｓ４は周方向に均一となり、つまり、周方向のいずれの位置においても径方向に沿う隙間Ｓ４の長さは均一となる。このとき、隙間Ｓ１の皿ばね５０の径方向に沿う長さは、隙間Ｓ４の皿ばね５０の径方向に沿う長さよりも小さくなる。
【０１０３】
このため、本実施形態においても、凸部２５０と側壁部２６０は、皿ばね５０のずれを防止し、皿ばね５０が収容部７０の内周面７３に接触することを抑止する機能を有する。
【０１０４】
このように、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、往復動方向Ａに、凸部２５０の外周面２５１と側壁部２６０の外周面２６１とが重なる。このため、凸部２５０と側壁部２６０との間には、皿ばね５０の内縁５３が挟まる隙間が形成されない。
【０１０６】
なお、本実施形態では、移動部側凹凸部２６５として、複数の部分突起２６８を備える構造を用い、基部側凹凸部２５５として、部分突起２６８が嵌合する複数の溝２５６を備える構造が用いられた。しかしながら、他の構造であってもよい。例えば、部分突起２６８が１つのみ形成され、溝２５６が１つのみ形成される構造であってもよい。要するに、往復動方向に互いに嵌合するとともに、周方向に互いに接触する当接面を有する構造であればよい。
【０１０７】
本実施形態では、面２５８，２５９，２６９，２７０は、本発明で言う接触部の一例である。中心軸Ｘから面２５８，２５９，２６９，２７０までの距離は、各面の位置によって異なる。つまり、面２５８，２５９，２６９，２７０から中心軸までの距離は、不均一になる。面２５８，２６９は、本発明で言う当接面の一例である。
【０１０８】
上記実施形態（第１〜３の実施形態）では、凸部と側壁部内に形成された嵌合部とが移動可能に嵌合し、かつ、凸部の往復動方向に垂直な面の形状がピストン中心軸Ｘからの距離が不均一な形状であることの例を説明した。
【０１０９】
しかしながら、凸部と嵌合部との形状は、上記実施形態で説明された以外であってもよい。要するに、凸部が嵌合部に移動可能に（スライド可能に）嵌合する構造であればよい。さらに好ましくは、ピストン基部に対するピストン移動部の往復動方向に垂直な平面上において、凸部と嵌合部とがスライドする際に接触する接触部分からピストン中心軸までの距離が不均一であればよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では収容部内に突出する側壁部内に嵌合部を形成しているが、側壁部を用いずに嵌合部を形成してもよい。例えば、収容部を形成するピストンヘッド側の面の一部を削って嵌合部としてもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態（第１〜３の実施形態）では、ピストン移動部に凸部が形成され、ピストン移動部に嵌合部が形成された。しかしながら、これに限定されるものではない。ピストン移動部に、上記実施形態で説明された嵌合部が形成され、ピストン基部に上記実施形態で説明された凹部が形成されてもよい。
【０１１２】
具体的には、第１の実施形態では、ピストン基部２０に、ピストン移動部３０に形成される凸部３５と同様の凸部が形成され、ピストン移動部３０に、ピストン基部２０に形成される側壁部２３と同様の側壁部が形成される。第２の実施形態では、ピストン基部２０に、ピストン移動部３０に形成される凸部２１０と同様の凸部が形成され、ピストン移動部３０に、ピストン基部２０に形成される側壁部２００と同様の側壁部が形成される。第３の実施形態では、ピストン基部２０に、ピストン基部３０に形成される凸部２６０と同様の凸部が形成され、ピストン移動部３０に、ピストン基部２０に形成される側壁部２５０と同様の側壁部が形成される。
【０１１３】
第３の実施形態では、
第２の実施形態では、
また、上記実施形態では、本発明で言う弾性体の一例として、貫通孔５１を有する皿ばね５０が用いられた。しかしながら、これに限定されない。例えば、本発明で言う弾性体としてコイルばねが用いられてもよい。または、内側に、凸部と側壁部とを配置可能な貫通孔が形成される、樹脂で形成される弾性体であってもよい。
【０１１４】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…ピストン、１０ａ…ピストン、１０ｂ…ピストン、２０…ピストン基部、２２…ピンボス、２３…側壁部、２４…嵌合部、２４ａ…内周面（接触部分）、３０…ピストン移動部、３５…凸部、３５ａ…外周面（接触部分）、５０…皿ばね（弾性体）、７０…収容部、２００…側壁部、２０４…嵌合部、２０４…内周面（接触部分）、２１０…凸部、２１１…外周面（接触部分）、２５０…凸部、２５６…溝（嵌合部）、２５８…側面（接触部、当接面）、２５９…円弧面（接触部）、２６０…側壁部、２６９…側面（接触部、当接面）、２７０…面（接触部分）、Ｘ…ピストン中心軸。
【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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