(57)【要約】【課題】ピストンの摺動抵抗が増大することを容易に防止できる内燃機関用のピストンを提供すること。【解決手段】ピストン７のスカート部１０、１１は、ピストン７が外接する外接円に対して、ピストン７の半径方向の長さが最大径となる接触部４１、４２がピストン７の軸線方向でシリンダボア６の内壁６Ａに接触するように楕円形状の一部から形成されており、ピストン７は、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２の方向において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａが形成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアに収容され、一方の面がシリンダボアの内壁と共に燃焼室の一部を形成するピストン本体と、前記ピストン本体の他方の面から前記燃焼室と反対方向に延びる一対のスカート部と、前記ピストン本体の円周方向において前記スカート部に対向して設けられ、ピストンピンを保持するピストンピン孔が形成される一対のピストンピンボス部とを備えた内燃機関用のピストンであって、
前記スカート部は、前記ピストンが外接する外接円に対して、前記ピストンの半径方向の長さが最大径となる接触部が前記ピストンの軸線方向で前記シリンダボアの内壁に接触するように楕円形状の一部から形成されており、
前記ピストンは、前記ピストンの中心軸を通り、かつ前記ピストンピンの中心軸と直交する方向において、前記スカート部と前記シリンダボアの内壁との間に隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関用のピストン。
【請求項２】
前記接触部は、前記ピストンの中心軸を通り、かつ前記ピストンピンの中心軸と直交する仮想線に対して前記ピストンの円周方向に離れていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用のピストン。
【請求項３】
前記仮想線と前記接触部とを前記スカート部の円周方向に結んだときの前記シリンダボアの内壁と前記スカート部との間に第１の隙間が形成されており、
前記接触部に対して前記仮想線から離れ、かつ、前記仮想線と前記接触部とを結んだ長さと同一の長さのスカート部の円周方向において、前記シリンダボアの内壁と前記スカート部との間に第２の隙間が形成されており、
前記第１の隙間に対して前記第２の隙間が大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用のピストン。
【請求項４】
前記スカート部が、前記ピストンの中心軸を挟んで対向して形成されており、
前記接触部を前記ピストンの半径方向に結んだ長軸を、前記仮想線に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関用のピストン。
【請求項５】
前記スカート部は、前記仮想線を基準として前記接触部を有する円周方向一方側の厚さが、前記接触部を有さない円周方向他方側の厚さよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用のピストン。
【請求項６】
前記ピストンの円周方向において前記スカート部の円周方向両側と前記一対のピストンピンボス部とを接続する一対のサイドウォール部を有し、
前記一対のサイドウォール部は、前記仮想線を基準として前記接触部を有する円周方向一方側の厚さが、前記接触部を有さない円周方向他方側の厚さよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関用のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関用のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のシリンダボアの内壁に対して往復動自在に設けられたピストンとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。このピストンは、ピストン本体から垂下した一対のスカート部と、一対のスカート部を互いに連続する一対のサイドウォール部と、一対のサイドウォール部に設けられ、ピストンピンを保持する一対のピストンピンボス部とを備えている。
【０００３】
スカート部は、スラスト方向と反スラスト方向とが最大径となる楕円形の一部から構成されており、熱膨張の影響を受けて膨張した場合に、円形に変形することで、スカート部とシリンダボアの内壁との摺動抵抗を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２９４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の内燃機関のピストンにおいて、スカート部は、スラスト方向と反スラスト方向とが最大径となる楕円形の一部から構成されているので、ピストンの半径方向の長さが最大径となるスカート部の接触部がピストンの軸線方向でシリンダボアの内壁に接触する。
これにより、内燃機関の燃焼時においてピストンに燃焼圧力が加わると、この燃焼圧力が接触部の狭い領域に加わる。
【０００６】
このため、シリンダボアの内壁に対する接触部の面圧が最も高くなり、接触部を中心にスカート部が径方向に変形したときに、接触部の円周方向両側のスカート部とシリンダボアの内壁との間の摺動面からオイルが瞬時に押し出されて油膜切れが生じてしまう。この結果、スカート部とシリンダボアの内壁との摩擦力が増大してしまい、ピストンの摺動抵抗が増大してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ピストンの摺動抵抗が増大することを容易に防止できる内燃機関用のピストンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シリンダボアに収容され、一方の面がシリンダボアの内壁と共に燃焼室の一部を形成するピストン本体と、前記ピストン本体の他方の面から前記燃焼室と反対方向に延びる一対のスカート部と、前記ピストン本体の円周方向において前記スカート部に対向して設けられ、ピストンピンを保持するピストンピン孔が形成される一対のピストンピンボス部とを備えた内燃機関用のピストンであって、前記スカート部は、前記ピストンが外接する外接円に対して、前記ピストンの半径方向の長さが最大径となる接触部が前記ピストンの軸線方向で前記シリンダボアの内壁に接触するように楕円形状の一部から形成されており、前記ピストンは、前記ピストンの中心軸を通り、かつ前記ピストンピンの中心軸と直交する方向において、前記スカート部と前記シリンダボアの内壁との間に隙間が形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明によれば、ピストンの摺動抵抗が増大することを容易に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るピストンを備えた内燃機関の要部構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンおよびシリンダボアを示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンの正面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンの側面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンの下面図である。
【図６】図６は、シリンダボアに収容された状態における図３のＶI−ＶI方向矢視断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンとシリンダボアとの要部構成図である。
【図８】図８は、従来のピストンとシリンダボアとの面圧分布を示す図である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンとシリンダボアとの面圧分布を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンと従来のピストンの接触面積の増加量を比較した図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンを示す図であり、他の形状のスカート部およびサイドウォール部を有するピストンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関用のピストンについて、図面を用いて説明する。
図１〜図１１は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関用のピストンを示す図である。
図１〜図１１において、左右前後方向の矢印は、エンジンのクランクシャフトの回転軸に対して左右前後方向を表し、前後方向は、ピストンのスラスト方向と反スラスト方向と同方向である。
【００１２】
まず、構成を説明する。
図１において、車両に搭載された内燃機関としてのエンジン１は、クランクケース２が一体に設けられたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に取付けられたシリンダヘッド４とを含んで構成される。
【００１３】
シリンダブロック３のシリンダボア６内にはピストン７が収納されており、ピストン７は、例えば、アルミニウム合金等によって構成される。ピストン７は、シリンダボア６に対して往復動する。
【００１４】
ピストン７は、コネクティングロッド８を介してクランクシャフト５に連結されており、ピストン７の往復動は、コネクティングロッド８を介してクランクシャフト５の回転運動に変換される。
【００１５】
ここで、シリンダボア６は、気筒数に応じてエンジン１に設けられており、シリンダボア６は、４気筒であれば、エンジン１に４つ設けられている。勿論、気筒数は、４気筒に限定されるものではない。エンジン１としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンから構成されてもよく、これに限定されるものでもない。
【００１６】
図２において、ピストン７は、シリンダボア６に収容され、シリンダボア６の内壁６Ａに対して往復動自在に設けられたピストンクラウン部９（図３〜図５参照）と、ピストンクラウン部９から垂下した一対のスカート部１０、１１とを有する。本実施の形態のピストンクラウン部９は、本発明のピストン本体を構成する。
【００１７】
図１において、ピストンクラウン部９の一方である上面９ａと、シリンダボア６の内壁６Ａおよびシリンダヘッド４の底面との間には燃焼室１８が形成されている。すなわち、ピストンクラウン部９の上面９ａは、シリンダボア６の内壁６Ａと共に燃焼室１８の一部を形成している。
【００１８】
スカート部１０、１１は、ピストンクラウン部９の下面９ｂから燃焼室１８と反対方向、すなわち、燃焼室１８から離れる方向に延びている。スカート部１０、１１は、ピストンクラウン部９の径方向において対向して設けられている。
【００１９】
図５において、ピストン７は、ピストンクラウン部９から垂下し、ピストンピン１６（図１参照）を回転自在に保持する一対のピストンピンボス部１４、１５と、スカート部１０、１１のそれぞれの左側１０ａ、１１ａおよび右側１０ｂ、１１ｂとピストンピンボス部１４、１５とを接続する一対のサイドウォール部１２、１３とを有する。
【００２０】
ピストンピン１６は、円筒のピンから構成されており、ピストンピン１６の中心軸Ｃ１（図３、図５参照）は、ピストン７の中心軸Ｃおよび吸排気方向に対して直交する方向に延びている。
ここで、本実施の形態の上面９ａは、本発明のピストン本体の一方の面を構成し、下面９ｂは、本発明のピストン本体の他方の面を構成する。
【００２１】
ピストンピンボス部１４、１５は、ピストンピン１６が挿入されるピストンピン孔１４Ａ、１５Ａが形成され（図５参照）、ピストンピン１６は、ピストンピン孔１４Ａ、１５Ａに挿入された状態でピストンピンボス部１４、１５に支持される。
【００２２】
図１において、ピストンピン１６にはコネクティングロッド８の小径部８Ａが連結されており、コネクティングロッド８の大径部８Ｂは、クランクシャフト５に連結されている。これにより、ピストン７の往復動がコネクティングロッド８を介してクランクシャフト５の回転運動に変換される。
【００２３】
シリンダヘッド４には吸気ポート２１が形成されており、吸気ポート２１から吸入された空気は、ピストン７の上方のシリンダボア６に形成された燃焼室１８に導入される。
シリンダヘッド４には排気ポート２２が形成されており、燃焼室１８で燃焼された排気ガスは、排気ポート２２から排気される。
【００２４】
シリンダヘッド４には吸気カム２３Ａを有する吸気カム軸２３と、排気カム２４Ａを有する排気カム軸２４と、吸気カム２３Ａによって吸気ポート２１と燃焼室１８とを連通または連通を遮断する吸気バルブ２５と、排気カム２４Ａによって吸気ポート２１と燃焼室１８とを連通または連通を遮断する排気バルブ２６とが設けられている。
【００２５】
図２〜図４において、ピストンクラウン部９の外周部にはピストンクラウン部９の上方から順に第１コンプレッションリング溝３１、第２コンプレッションリング溝３２およびオイルリング溝３３が形成されている。
【００２６】
第１コンプレッションリング溝３１および第２コンプレッションリング溝３２には図示しない略環状の第１コンプレッションリングおよび第２コンプレッションリングがそれぞれ嵌合されている。オイルリング溝３３にはピストンリングとしての図示しない略環状のオイルリングが嵌合されている。
【００２７】
第１コンプレッションリングおよび第２コンプレッションリングは、シリンダボア６の内壁６Ａに接触することにより、燃焼室１８を密閉する機能を有する。
オイルリングおよび第１コンプレッションリングおよび第２コンプレッションリングは、ピストン７の往復動に伴ってシリンダボア６の内壁６Ａに接触することにより、シリンダボア６の内壁６Ａに付着しているオイルを掻き落とす機能を有する。
【００２８】
オイルリング溝３３の底部には複数のオイル戻し穴３４が形成されており、オイル戻し穴３４は、ピストンクラウン部９のスラスト側と反スラスト側に形成され、オイルリング溝３３の底部からピストン７のピストンクラウン部９の内周面に向かって開口している。
【００２９】
ここで、スラスト側とは、ピストン７がシリンダボア６内を降下する行程において、コネクティングロッド８が傾くことにより、ピストンピン１６の軸線方向と直交する方向のスラスト力がシリンダボア６の内壁６Ａに掛かるピストン７の面である。
【００３０】
反スラスト側とは、ピストン７がシリンダボア６内を上昇する行程において、コネクティングロッド８が傾くことにより、スラスト力と反対方向のスラスト力がシリンダボア６の内壁６Ａに掛かるピストン７の面である。本実施の形態のピストン７は、スカート部１０がスラスト側に位置しており、スカート部１１が反スラスト側に位置している。
【００３１】
ピストン７とシリンダボア６との間にはコネクティングロッド８の大径部８Ｂに設けられたオイルジェット穴８ａ（図１参照）からオイルが供給される。これにより、図２に示すように、ピストン７とシリンダボア６の内壁６Ａとの間にはオイル３５が介在される。
【００３２】
このため、オイル３５によってピストン７が冷却されるとともに、ピストン７の外周部とシリンダボア６の内壁６Ａとの間が潤滑される。オイル導入部材としては、オイルジェット穴８ａに限定されるものではない。
【００３３】
クランクケース２の下部には図示しないオイルパンが設けられており、シリンダボア６はオイルパンに連通している。したがって、ピストン７がシリンダボア６内を上下方向に往復動するのに伴って、オイルリング溝３３に嵌合されたオイルリングがシリンダボア６の内壁６Ａに付着したオイルを掻き落とす。
【００３４】
オイルリングによりシリンダボア６の内壁６Ａから掻き落とされたオイルは、オイルリング溝３３からオイル戻し穴３４を通してピストンクラウン部９の内周面に排出され、スカート部１０、１１の間を通ってオイルパンに戻される。
【００３５】
ピストン７がシリンダボア６内を上下方向に往復動する際には、スカート部１０、１１がシリンダボア６の内壁６Ａに対してスラスト側または反スラスト側に接触することでピストン７の首振り挙動を抑制する機能を有する。
【００３６】
図３に示すように、スカート部１０は、ピストン７の中心軸Ｃと平行に延在する長辺とピストン７の中心軸Ｃと垂直方向に延在する短辺とを備えている。なお、スカート部１１もスカート部１０と同様に長辺と短辺を有する。
【００３７】
図５において、スカート部１０、１１は、ピストン７が外接する外接円（説明の便宜上、シリンダボア６を真円と考え、外接円をシリンダボア６の内壁６Ａとする）に対して、ピストン７の半径方向の長さが最大径となる接触部４１、４２がピストン７の軸線方向でシリンダボア６の内壁６Ａに接触するように楕円形状の一部から形成されている（図６参照）。本実施の形態の接触部４１、４２は、ピストン７の軸線方向に沿ったライン状である。
【００３８】
ピストン７は、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２の方向において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａが形成されている（図７参照）。
【００３９】
図７は、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの隙間の大きさを示す図である。図７は、説明の便宜上、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの隙間を、実際にエンジンに搭載されるピストンのスカート部とシリンダボアの内壁との隙間よりも大きく描いている。
図７において、外接円に接触するピストン７の半径方向の長さが最大径となる接触部４１、４２は、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２に対してピストン７の円周方向に離れている。本実施の形態の第１の隙間４３Ａ、４４Ａは、本発明の隙間を構成する。
【００４０】
ピストン７の半径方向の長さが最大径となる接触部４１、４２は、シリンダボア６の内壁６Ａに接触しており、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの隙間は、接触部４１、４２に対して円周方向に離れるに従って漸次大きくなる（図５参照）。
【００４１】
スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間には、接触部４１、４２を挟んで円周方向で同じ距離となる位置に第１の隙間４３Ａ、４４Ａおよび第２の隙間４４Ａ、４４Ｂが形成されており、第２の隙間４３Ａ、４３Ｂは、第１の隙間４３Ａ、４４Ａよりも大きく形成されている。
【００４２】
具体的には、仮想線Ｃ２と接触部４１、４２とをスカート部１０、１１の円周方向に結んだときのシリンダボア６の内壁６Ａとスカート部１０、１１との間には第１の隙間４３Ａ、４４Ａが形成されている。
【００４３】
接触部４１、４２に対して仮想線Ｃ２から離れ、かつ、仮想線Ｃ２と接触部４１、４２とを結んだ長さと同一の長さのスカート部１０、１１の円周方向において、シリンダボア６の内壁６Ａとスカート部１０、１１との間には第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂが形成されている。本実施の形態のピストン７は、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに対して第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂが大きく形成されている。
【００４４】
このように第１の隙間４３Ａ、４４Ａに対して第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂが大きく形成するには、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸と直交する仮想線Ｃ２に対して、接触部４１、４２をピストン７の円周方向の最適な位置に離せばよい。
【００４５】
本実施の形態のスカート部１０、１１は、ピストン７の中心軸Ｃを挟んで対向して設けられており、接触部４１、４２をピストン７の半径方向に結んだ長軸Ｃ３を、仮想線Ｃ２に対して所定の角度αだけ傾斜させている。
【００４６】
これにより、長軸Ｃ３を仮想線Ｃ２に対して上述した最適な角度となるように傾斜することで、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに対して第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂを容易に大きく形成できる。
【００４７】
図２、図４において、スカート部１０、１１の外周面には、例えば、スクリーン法により低摩擦抵抗性および高耐熱性を有する樹脂被膜４５が一定の厚みを有して形成されており、樹脂被膜４５は、シリンダボア６の内壁６Ａに対向している。
樹脂被膜４５は、スクリーン印刷機を用いて、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）と二硫化モリブデンを主成分とする塗料をスカート部１０、１１に塗布したものから構成されている。
【００４８】
次に、作用を説明する。
ピストン７がシリンダボア６内を往復運動するときに、コネクティングロッド８およびピストンピン１６から燃焼圧力の一部がピストン７に負荷される。
【００４９】
この燃焼圧力によってスカート部１０、１１がシリンダボア６の内壁６Ａに接触する際に、ピストンピンボス部１４、１５とピストンピン１６との接触部位がスカート部１０、１１をシリンダボア６の内壁６Ａに押し付けるときの押し付け力の入力点となる。
【００５０】
ピストン７の往復運動によってスカート部１０、１１およびシリンダボア６の内壁６Ａとの間に発生する摩擦力は、スカート部１０、１１が燃焼圧力に起因する押し付け力を受けながらシリンダボア６の内壁６Ａを往復動することで発生する。
【００５１】
図８は、従来のピストンにおけるスカート部とシリンダボアの内壁との間の面圧分布を示す図である。すなわち、図８は、ピストン７の半径方向に最大径となる接触部４１、４２が、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２上に位置しているピストン７の面圧分布である。図８では、ハッチングが密になる程、面圧が高くなることを示している。
【００５２】
従来のピストン７は、接触部４１、４２の付近において、ピストン７の円周方向の狭い幅で面圧が高くなるような面圧分布となっている。このようにピストン７の円周方向の狭い幅で面圧が高くなるのは、スカート部１０、１１において燃焼圧力を負担する面積が接触部４１、４２に集中するためである。
【００５３】
これにより、接触部４１、４２を中心にスカート部１０、１１が円形になるように変形したときに、接触部４１、４２の両側のスカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間の摺動面からオイルが瞬時に押し出されて油膜切れが生じてしまう。
【００５４】
これに対して、本実施の形態のピストン７は、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２の方向において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａが形成されている。
【００５５】
スカート部１０、１１が燃焼圧力に起因する押し付け力を受けたときには、スカート部１０またはスカート部１１が円形になるように変形する。
【００５６】
このときに、接触部４１または接触部４２の付近において、接触部４１または接触部４２を支点にして第１の隙間４３Ａまたは第１の隙間４４Ａが無くなるようにスカート部１０またはスカート部１１が変形する。このため、接触部４１または接触部４２の付近においてスカート部１０またはスカート部１１がシリンダボア６の内壁６Ａに接触する。
【００５７】
図９は、本実施の形態のピストン７におけるスカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間の面圧分布を示す図である。図９に示すように、本実施の形態のピストン７は、接触部４１、４２の付近において、第１の隙間４３Ａまたは第１の隙間４４Ａの円周方向の幅に相当する広い幅で面圧が高くなるような分布となっている。
図８と図９と比較すると、本実施の形態のピストン７は、従来の形状のピストンに比べて、スカート部１０、１１において燃焼圧力を負担する面積が３０％程度大きくなることが実験によって証明された。
【００５８】
これにより、接触部４１、４２を中心にスカート部１０、１１が変形したときに、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの接触面積が増大する分だけ、シリンダボア６の内壁６Ａに対するスカート部１０、１１の面圧を低減できる。このため、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗を低減できる。
【００５９】
これに加えて、接触部４１、４２の付近においてスカート部１０、１１を第１の隙間４３Ａ、４４Ａの分だけ変形させることにより、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの接触面積を増大させることができるので、スカート部１０、１１の変形時に第１の隙間４３Ａ、４４Ａに収容されているオイルをスカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａの間に瞬時に閉じ込めることができる。
【００６０】
これにより、接触部４１、４２の付近において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａの間で油膜切れが生じることを防止でき、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗をより効果的に低減できる。この結果、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摺動抵抗を低減できる。
本実施の形態のピストン７は、エンジン１の高負荷運転時に高負荷が加わった場合であっても、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摺動抵抗を低減できるので、エンジン１の燃費を向上できる。
【００６１】
本実施の形態のスカート部１０、１１は、その外周面に樹脂被膜４５が形成されているので、樹脂被膜４５とシリンダボア６の内壁６Ａとの間でオイルを保持することができ、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摺動抵抗をより効果的に低減できる。
【００６２】
図１０は、本実施の形態のピストンと従来のピストンの接触面積の違いを示す図である。図１０において、説明の便宜上、シリンダボア６の内壁６Ａを直線で示す。
【００６３】
本実施の形態のピストン７および従来の形状のピストンは、共にアルミニウム合金ＡＣ８Ａを用いて作成されたものを使用した。
図１０において、位置Ａは、本実施の形態のピストン７のスカート部１０、１１と従来の形状のピストンのスカート部５１が変形する前に接触部４１、４２、５１Ａがシリンダボア６の内壁６Ａに接触する位置を示す。
【００６４】
位置Ｂは、燃焼圧力を受けてスカート部１０、１１、５１が位置Ａから位置Ｂまで変形したときに接触部４１、４２、５１Ａがシリンダボア６の内壁６Ａに接触する位置を示す。位置Ａから位置Ｂまでの距離は、１００μｍであり、スカート部１０、１１、５１の変形量は、１００μｍである。
【００６５】
位置Ｂにおいて、スカート部５１とシリンダボア６の内壁６Ａとの接触幅Ｎに対して、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの接触幅Ｏは、Ｎ＜Ｏとなり、本実施の形態のスカート部１０、１１は、従来のスカート部５１によりも接触幅が大きくなることが証明された。
【００６６】
ここで、ピストン７の剛性が低い場合には、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸と直交する仮想線Ｃ２に対して接触部４１、４２をピストン７の円周方向に離す一方、ピストン７の剛性が高い場合には、剛性の高いピストン７に比べて、接触部４１、４２を仮想線Ｃ２側に形成すればよい。
【００６７】
このようにすれば、ピストン７の剛性に応じてスカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗を効果的に低減でき、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摺動抵抗を低減できる。
【００６８】
また、本実施の形態のピストン７によれば、接触部４１、４２が、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸と直交する仮想線Ｃ２に対してピストン７の円周方向に離れている。
【００６９】
これにより、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２の方向において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａを容易に形成できる。
このため、簡単な構成で、シリンダボア６の内壁６Ａに対するスカート部１０、１１の面圧を低減でき、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗を低減できる。
【００７０】
また、本実施の形態のピストン７によれば、仮想線Ｃ２と接触部４１、４２とをスカート部１０、１１の円周方向に結んだときのシリンダボア６の内壁６Ａとスカート部１０、１１との間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａが形成されている。
【００７１】
さらに、接触部４１、４２に対して仮想線Ｃ２から離れ、かつ、仮想線Ｃ２と接触部４１、４２とを結んだ長さと同一の長さのスカート部１０、１１の円周方向において、シリンダボア６の内壁６Ａとスカート部１０、１１との間に第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂが形成されている。これに加えて、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに対して第２の隙間４３Ｂ、４４Ｂが大きく形成されている。
【００７２】
これにより、ピストン７に加わる燃焼圧力によって隙間の小さい第１の隙間４３Ａ、４４Ａが無くなるように、スカート部１０、１１を変形させることができる。このため、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに収容されているオイルをスカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａの間に瞬時に閉じ込めることができる。この結果、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗をより効果的に低減できる。
【００７３】
また、本実施の形態のピストン７によれば、スカート部１０、１１が、ピストン７の中心軸Ｃを挟んで対向して設けられており、接触部４１、４２をピストン７の半径方向に結んだ長軸Ｃ３を、仮想線Ｃ２に対して傾斜させている。
【００７４】
これにより、ピストン７の中心軸Ｃを通り、かつピストンピン１６の中心軸Ｃ１と直交する仮想線Ｃ２の方向において、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの間に第１の隙間４３Ａ、４４Ａを形成でき、スカート部１０、１１を容易に成形することができる。
このため、ピストン７の製造作業の作業性を向上しつつ、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗をより効果的に低減できる。
【００７５】
なお、本実施の形態のスカート部１０、１１およびサイドウォール部１２、１３の厚さは、仮想線Ｃ２を挟んで円周方向に対象で同一の厚さ（肉厚）に形成されているが、これに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、図１１に示すように、スカート部１０、１１のそれぞれは、仮想線Ｃ２を基準として接触部４１、４２を有する左側スカート部１０Ａおよび右側スカート部１１Ａの厚さｔ１を、接触部４１、４２を有さない右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂの厚さｔ２よりも大きく形成してもよい。
【００７７】
この場合、左側スカート部１０Ａおよび右側スカート部１１Ａは、本発明のスカート部の円周方向一方側を構成し、右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂは、本発明のスカート部の円周方向他方側を構成する。
【００７８】
このようにすれば、スカート部１０、１１の変形時において、シリンダボア６の内壁６Ａに接触する右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂを薄肉にして剛性を低くすることができる。
【００７９】
これにより、第１の隙間４３Ａ、４４Ａが無くなるようにスカート部１０、１１が変形したときに、シリンダボア６の内壁６Ａに対する右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂの接触面積を速やかに大きくして、シリンダボア６の内壁６Ａに対するスカート部１０、１１の面圧をより効果的に低減できる。
【００８０】
これに加えて、第１の隙間４３Ａ、４４Ａが無くなるようにスカート部１０、１１を速やかに変形させることができるので、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに収容されているオイルを右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂとシリンダボア６の内壁６Ａの間に確実に閉じ込めることができる。
【００８１】
この結果、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摩擦抵抗をより効果的に低減でき、スカート部１０、１１とシリンダボア６の内壁６Ａとの摺動抵抗をより効果的に低減できる。
【００８２】
さらに、サイドウォール部１２、１３は、仮想線Ｃ２を基準として接触部４１、４２を有する前側サイドウォール部１２Ａおよび後側サイドウォール部１３Ａの厚さｔ３が、接触部４１、４２を有さない後側サイドウォール部１２Ｂおよび前側サイドウォール部１３Ｂの厚さｔ４よりも大きくなるように形成されてもよい。
【００８３】
この場合、前側サイドウォール部１２Ａおよび後側サイドウォール部１３Ａは、本発明のサイドウォール部の円周方向一方側を構成し、後側サイドウォール部１２Ｂおよび前側サイドウォール部１３Ｂは、本発明のサイドウォール部の円周方向他方側を構成する。
【００８４】
このようにすれば、第１の隙間４３Ａ、４４Ａが無くなるようにスカート部１０、１１が変形したときに、右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂの接触面積をより速やかに大きくして、シリンダボア６の内壁６Ａに対するスカート部１０、１１の面圧をより効果的に低減できる。
【００８５】
これに加えて、第１の隙間４３Ａ、４４Ａが無くなるように右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂをより速やかに変形させることができ、第１の隙間４３Ａ、４４Ａに収容されているオイルを右側スカート部１０Ｂおよび左側スカート部１１Ｂとシリンダボア６の内壁６Ａの間により確実に閉じ込めることができる。
【００８６】
本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００８７】
１...エンジン（内燃機関）、６...シリンダボア、６Ａ...内壁（シリンダボアの内壁）、７...ピストン、９...ピストンクラウン部（ピストン本体）、９ａ...上面（ピストン本体の一方の面）、９ｂ...下面（ピストン本体の他方の面）、１０，１１，５１...スカート部、１０Ａ...左側スカート部（スカート部の円周方向一方側）、１０Ｂ...右側スカート部（スカート部の円周方向他方側）、１１Ａ...右側スカート部（スカート部の円周方向一方側）、１１Ｂ...左側スカート部（スカート部の円周方向他方側）、１２，１３...サイドウォール部、１２Ａ...前側サイドウォール部（サイドウォール部の円周方向一方側）、１２Ｂ...後側サイドウォール部（サイドウォール部の円周方向他方側）、１３Ａ...後側サイドウォール部（サイドウォール部の円周方向一方側）、１３Ｂ...前側サイドウォール部（サイドウォール部の円周方向他方側）、１４，１５...ピストンピンボス部、１４Ａ，１５Ａ...ピストンピン孔、１６...ピストンピン、１８...燃焼室、４１，４２...接触部、４３Ａ...第１の隙間（隙間）、４３Ｂ...第２の隙間、Ｃ...中心軸（ピストンの中心軸）、Ｃ１...中心軸（ピストンピンの中心軸）、Ｃ２...仮想線、Ｃ３...長軸
【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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