(57)【要約】【課題】  内燃機関におけるピストンの打音を改善する。【解決手段】  ピストンスカート３０の内壁３０ｘに形成された、複数の桟３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃと桟３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃに囲まれる、桟３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃよりも肉厚の小さい凹部３０ｘ１〜３０ｘ８とを有するピストン内壁のリブ構造であって、桟３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃの全部又は一部の幅が、ピストンスカート３０の中央から遠ざかるにつれて小さくなっており、及び／又は桟３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃの全部又は一部の間隔が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて大きくなっている、ピストン１の内壁のリブ構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンスカートの内壁に形成された、複数の桟部と前記桟部に囲まれる、前記桟部よりも肉厚の小さい凹部とを有するピストン内壁のリブ構造であって、
前記桟部の全部又は一部の幅が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて小さくなっており、及び／又は
前記桟部の全部又は一部の間隔が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて大きくなっている、
ピストン内壁のリブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関のピストンにおける内壁のリブ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３（ａ）は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる従来のピストンの構成を示す正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ直線による部分断面図である。各図に示すように、ピストン１００は、エンジンの燃焼室の床面を構成する平面形状円形のピストンヘッド１０、ピストンヘッド１０の周縁から下方に形成された側壁２０、側壁２０の更に下方に形成されたピストンスカート３０及びピストンボス４０を主要な構成として備える。
【０００３】
側壁２０の周上には、図示しないピストンリングが嵌合されるピストンリング溝２０ａが形成されている。
【０００４】
側壁２０の下方に形成されたピストンスカート３０は、側壁２０と略面一な表面を有し、図中Ａ−Ａ直線と一致するピストン１００の中心軸に対して正対して配置される。ピストンボス４０は側壁２０に対し、ピストン１００の中心軸寄りに後退して形成された表面を有し、当該中心軸に対して正対して配置される。したがってピストンスカート３０とピストンボス４０とはピストン１００の周方向に沿って交互に配列される。
【０００５】
また、ピストン１００の内部はピストンスカート３０の壁体３０ａの内壁３０ｘ及びピストンボス４０の壁体裏面による空洞が形成されている。更に、ピストンボス４０上にはピストンピンが嵌入されるピストンピン穴４０ａが開口される。
【０００６】
以上のようなピストン１００は、内燃機関において燃焼室内の燃料の燃焼に基づきシリンダ内を往復する。ピストン１００の往復運動は、コンロッド及びクランクシャフトを介した回転運動へ転換され、内燃機関の駆動力として外部へ取り出される（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１５６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のピストン１００においては、以下のような課題があった。すなわち、図４（ａ）〜４（ｃ）に示すように、ピストン１００は、シリンダボア１０１内の往復運動に際して、コンロッド１０２との連結中心であるピストンピン穴４０ａ（ピストンピンの位置）を起点に左右、すなわちピストン１００の延出方向に直交する向きに揺動する。特に、圧縮行程である図４（ａ）から４（ｂ）への変位において、ピストン１００は右側に回動することにより下端Ｅ１にてシリンダボア１０１に衝突して打音を生じさせる。同様に燃焼行程である図４（ｂ）から４（ｃ）への変位においては、ピストン１００は左側に回動することにより上端Ｅ２にてシリンダボア１０１に衝突して打音を生じさせる。
【０００９】
このように、ピストン１００はシリンダボア１０１内の上下運動の際にシリンダボア１０１に衝突して打音を生じさせ、エンジンの放射音に悪影響を及ぼしてしまう。打音の改善には圧縮行程、燃焼行程におけるピストンの挙動を制御することが重要であるが、当該制御の手法はピストンピン穴４０ａの位置等の変更に基づくピストン１００の打撃力の低減であり、異なる手法が求められていた。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ピストンの打音を改善することが可能なピストン内壁のリブ構造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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、ピストンスカートの内壁に形成された、複数の桟部と前記桟部に囲まれる、前記桟部よりも肉厚の小さい凹部とを有するピストン内壁のリブ構造であって、前記桟部の全部又は一部の幅が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて小さくなっており、及び／又は前記桟部の全部又は一部の間隔が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて大きくなっている、ピストン内壁のリブ構造である。
【００１２】
更に、本発明は他の側面として、前記複数の桟部は、前記ピストンの周方向に平行に形成されるとともに上下方向に沿って配列された、互いに交差しない第１のサブ桟部と、前記ピストンの上下方向に沿って形成されるとともに周方向に沿って配列された、互いに交差しない第２のサブ桟部とを有し、前記第1のサブ桟部と前記第２のサブ桟部とが交差しているものとしてもよい。
【００１３】
更に、本発明は他の側面として、前記第１のサブ桟部を構成するそれぞれの桟は同一幅を有し、前記第２のサブ桟部を構成するそれぞれの桟は、前記ピストンの中央から遠ざかるにつれて幅が小さくなっているものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明は、ピストンの打音を改善することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係るピストンの構成を示す正面図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ直線による部分断面図
【図２】（ａ）本発明の他の実施の形態に係るピストン内壁のリブ構造の構成を示す部分断面図（ｂ）本発明の他の実施の形態に係るピストン内壁のリブ構造の構成を示す部分断面図
【図３】（ａ）従来のピストンの構成を示す正面図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ直線による部分断面図
【図４】（ａ）従来のピストンのシリンダボア内における挙動を説明するための図（ｂ）従来のピストンのシリンダボア内における挙動を説明するための図（ｃ）従来のピストンのシリンダボア内における挙動を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るピストン１の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ直線による部分断面図である。ただし、図４（ａ）（ｂ）に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１８】
また、本実施の形態のピストン１のピストンスカート３０の壁体３０ａにおいて、内壁３０ｘ上には、後述する桟部が形成されるとともに、壁体３０ａにおいて桟部が形成されていない部分の肉厚は従来例よりも減じられている。したがって、ピストン１のピストンスカート３０の壁体３０ａの平均厚みは、従来のピストン１のピストンスカート３０の壁体３０ａの平均厚みより小さくなっている。
【００１９】
次に、図１（ｂ）を参照して、ピストンスカート３０の内壁３０ｘの構成を説明する。ただし、以下の説明において、図中Ｘ軸はピストン１の周方向を定め、図中Ｙ軸はピストン１の上下方向を定める。
【００２０】
内壁３０ｘにおいては、互いに交差しない桟３１ａ、桟３１ｂ、桟３１ｃから構成された第１のサブ桟部と、互いに交差しない桟３２ａ、桟３２ｂ、桟３２ｃから構成された第２のサブ桟部とが交差してなるウェブ状の桟部が形成されている。
【００２１】
第１のサブ桟部は、互いにピストン１の周方向に平行に形成された交差しない桟３１ａ、桟３１ｂ、桟３１ｃから構成される。桟３１ａは、Ｘ軸に平行に延出して、ピストンスカート３０の中心である図中黒丸にて示すＸ軸及びＹ軸の交点を含んだ位置に形成される部位である。桟３１ｂは、桟３１ａの上方に位置して、桟３１ａに平行に形成された部位である。桟３１ｃは、桟３１ａの下方に位置して、桟３１ａに平行に形成された部位である。
【００２２】
また、桟３１ａは桟３１ｂ及び桟３１ｃより幅が大きく、桟３１ｂと桟３１ｂとは等幅となっている。また、桟３１ａと桟３１ｂとの間隔、及び桟３１ａと桟３１ｃとの間隔とは同一である。
【００２３】
第２のサブ桟部は、ピストン１のそれぞれ上下方向に延出してなるとともに、周方向に沿って配列され、互いに交差しない桟３２ａ、桟３２ｂ、桟３２ｃから構成される。桟３２ａは、Ｙ軸に平行に延出して、ピストンスカート３０の中心であるＸ軸及びＹ軸の交点を含んだ位置に形成される部位である。桟３２ｂは、桟３２ａの左側に位置する部位である。桟３２ｃは、桟３２ａの右側に位置する部位である。
【００２４】
また、桟３２ａは、ピストンスカート３０の中心にて最も幅が大きく、上下方向に延出するにつれて幅が小さくなる構成を有する。桟３２ｂ及び桟３２ｃは上下方向の任意の箇所で等幅であって、周方向に沿って、ピストンスカート３０の上下に向かうにつれて中心から遠ざかる向きに湾曲して延出する態様をそれぞれ備える。
【００２５】
以上のような第１のサブ桟部及び第２のサブ桟部が互いに交差してなる桟部により、ピストンスカート３０の壁体３０ａにおいては、上記の各桟より肉厚の小さい凹部が形成される。具体的には、桟３２ａと桟３２ｃの間に、桟３１ａ、３１ｂ、３２ａ及び３２ｃにより凹部３０ｘ１が、桟３１ａ、３１ｃ、３２ａ及び３２ｃにより凹部３０ｘ２が、桟３１ａ、３１ｂ、及び３２ｃにより凹部３０ｘ３が、桟３１ｃ、３２ａ、及び３２ｃにより凹部３０ｘ４がそれぞれ形成される。符号は省略するが、桟３２ａと桟３２ｂの間には、凹部３０ｘ１、３０ｘ２、３０ｘ３及び３０ｘ４にＹ軸に関し対称な形状を有する凹部がそれぞれ形成される。
【００２６】
更に、桟３２ｂと内壁３０ｘの左端の間に、桟３１ａ、３１ｂ、及び３２ｂにより凹部３０ｘ５が、桟３１ａ、３１ｃ、及び３２ｂにより凹部３０ｘ６が、桟３１ｂ及び３２ｂにより凹部３０ｘ７が、桟３１ｃ及び３２ｂにより凹部３０ｘ８がそれぞれ形成される。符号は省略するが、桟３２ｃと内壁３０ｘの右端の間には、Ｙ軸に関して、凹部３０ｘ５、３０ｘ６、３０ｘ７及び３０ｘ８にＹ軸に関し対称な形状を有する凹部がそれぞれ形成される。
【００２７】
以上の構成において、第１のサブ桟部及び第２のサブ桟部からなる桟部は本発明の複数の桟部に相当し、当該桟部により形成される凹部３０ｘ１〜３０ｘ８を含む凹部は本発明の凹部に相当し、これらは本発明のピストン内壁のリブ構造を構成する。
【００２８】
このような構成を有する本発明の実施の形態の１は、第1のサブ桟部と第２のサブ桟部とが交差してなるウェブ状の桟部によりピストンスカート３０の肉厚が中央を基準に変化していることを特徴とする。
【００２９】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、ピストン１の内壁のリブ構造においては、上記構成を備えたことにより、ピストンスカート３０の肉厚は、桟３１ａ及び桟３２ａが交差する中央の近傍にて最も大きな領域を占める一方、中央から上下方向に離れるにつれて、桟３２ａの幅が小さく変化するとともに、桟３１ｂ、桟３１ｃの幅が桟３１ａよりも減ぜられていることにより、凹部３０ｘ１から凹部３０ｘ３へと面積が拡大して、肉厚は薄く変化する。
【００３０】
同様に、ピストンスカート３０の肉厚は、中央から左右方向に離れるにつれて、桟３２ｂ及び３２ｃが、中央から離れる向きに湾曲していることにより、例として、凹部３０ｘ１に対応する凹部から凹部３０ｘ５へと面積が拡大して、肉厚は薄く変化する。
【００３１】
これにより、ピストンスカート３０は中央より上下端が熱膨張しやすい構成となっている。したがって、ガソリンエンジン等の内燃機関に組み込んだ場合、シリンダボアとのクリアランスは起動時の比較的低温な状態でも小さくとることができ、ピストン１の往復運動において、ピストンピン中心の揺動角を小さく抑えることができる。したがって、シリンダボアとの衝突の打撃を軽減して、打音の発生を抑制してこれを改善することが可能となる。
【００３２】
更に、上記ウェブ状の桟部は、各桟の幅及び／又は間隔を調整して形成することにより、ピストン１の重心を調節することが容易となっている。これにより、シリンダボア内の往復運動、特に膨張行程時におけるピストン１の姿勢を安定させて、打音の発生を抑制してこれを抑制することが可能となる。
【００３３】
更に、本実施の形態においては、ピストン１のピストンスカート３０の壁体３０ａの平均厚みが、従来のピストン１のピストンスカート３０の壁体３０ａの平均厚みより小さくなっていることにより、軽量化されている。これにより、内燃機関の燃費を向上させることが可能となる。
【００３４】
更に、本実施の形態においては、ピストンスカート３０の内壁３０ｘに桟部に基づく段差が設けられていることにより、当該段差にオイルが付着しやすくなっている。これにより、ピストン１のオイル保持力が高められ、冷却されやすくなり、特に高温運転時等におけるピストン１の強度、信頼性を向上させることが可能となる。
【００３５】
このように、本実施の形態のピストン内壁のリブ構造によれば、ピストンの打音を改善することが可能となる。
【００３６】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、本発明の桟部は、ピストン１の周方向に沿って形成された第１のサブ桟部及びピストンの上下方向に延出して形成された第２のサブ桟部が交差するウェブ上の態様を有するものとしたが、本発明は、図２（ａ）に示すように、ピストン１の周方向に沿って形成されたサブ桟部のみから構成されるものとしてもよい。
【００３７】
当該構成例においては、サブ桟部は、互いにピストン１の周方向に平行に形成された交差しない桟３３ａ、桟３３ｂ、桟３３ｃ、桟３３ｄ、桟３３ｅから構成される。桟３１ａは、Ｘ軸に平行に延出して、ピストンスカート３０の中心である図中黒丸にて示すＸ軸及びＹ軸の交点を含んだ位置に形成され、左右に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。桟３３ｂ、３３ｃは、桟３３ａの上方及び下方にそれぞれ位置して、桟３３ａよりも幅狭であって、それぞれ左右に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。同様に、桟３３ｄ、３３ｅは、桟３３ｂ、３３ｃの上方及び下方にそれぞれ位置して、桟３３ｂ、３３ｃよりも幅狭であって、それぞれ左右に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。更に、桟３３ｂ〜３３ｅは、いずれもピストンスカート３０の中央にＹ軸に沿って近づくように両端が屈曲して形成される。
【００３８】
これにより、桟３３ａ〜３３ｅにより形成される凹部３５ｘ１〜３５ｘ４は、ピストンスカート３０の中央から離れるにつれて面積が大きくなる形状となり、その結果、上記ウェブ状の態様と同様、ピストンスカート３０を中央より上下端が熱膨張しやすい構成とすることができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００３９】
更に、本発明は、図２（ｂ）に示すように、ピストン１の上下に沿って形成されたサブ桟部のみから構成されるものとしてもよい。
【００４０】
当該構成例においては、サブ桟部は、互いにピストン１の上下方向に配列された、互いに交差しない桟３４ａ、桟３４ｂ、桟３４ｃ、桟３４ｄ、桟３４ｅから構成される。桟３４ａは、Ｙ軸に平行に延出して、ピストンスカート３０の中心である図中黒丸にて示すＸ軸及びＹ軸の交点を含んだ位置に形成され、上下に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。桟３４ｂ、３４ｃは、桟３１ａの左右にそれぞれ位置して、桟３４ａよりも幅狭であって、それぞれ上下に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。同様に、桟３４ｄ、３４ｅは、桟３４ｂ、３４ｃの左右にそれぞれ位置して、桟３４ｂ、３４ｃよりも幅狭であって、それぞれ上下に延出するにつれて幅が小さくなるよう形成される。更に、桟３４ｂ〜３４ｅは、いずれもピストンスカート３０の中央にＸ軸に沿って近づくように両端が屈曲して形成される。
【００４１】
これにより、桟３４ａ〜３４ｅにより形成される凹部３６ｘ１〜３６ｘ６は、ピストンスカート３０の中央から離れるにつれて面積が大きくなる形状となり、その結果、上記ウェブ状の態様と同様、ピストンスカート３０を中央より上下端が熱膨張しやすい構成とすることができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００４２】
更に、図２（ａ）（ｂ）に示す各構成例において、各桟は交差する構成としてもよし、前部又は一部の桟が等幅であるとしてもよい。更に、各桟は湾曲してもよいし、直線上に延伸する態様であるとしてもよい。
【００４３】
以上のように、本発明は、ピストン内壁のリブ構造であって、ピストンスカートの内壁に形成された、複数の桟部と前記桟部に囲まれる、前記桟部よりも肉厚の小さい凹部とを有するピストン内壁のリブ構造であって、前記桟部の全部又は一部の幅が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて小さくなっており、及び／又は前記桟部の全部又は一部の間隔が、ピストンスカートの中央から遠ざかるにつれて大きくなっている、ピストン内壁のリブ構造であるものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００４４】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のような本発明は、ピストンの打音を改善することが可能になるという効果を有し、例えばガソリンエンジン等の内燃機関への適用において有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ピストン
３０  ピストンスカート
３０ａ  壁体
３０ｘ  内壁
３０ｘ１〜３０ｘ８、３５ｘ１〜３５ｘ４、３６ｘ１〜３６ｘ６  凹部
３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｃ、３３ａ〜３３ｅ、３４ａ〜３４ｅ  桟
１０１  シリンダボア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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