JP5656499B2 - Piston of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のピストンに関する。 The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.
特許文献1に内燃機関のピストンが開示されている。このピストンは、円柱状の本体部分(以下この部分を「ピストン本体部」という)を有する。そして、このピストン本体部の内部には、オイルを流すための環状の通路(以下この通路を「オイル通路」という)が形成されている。膨張行程において燃焼室内で燃料が燃焼すると、ピストン本体部の温度が高くなる。上記オイル通路内を流れるオイルは、高温になったピストン本体部を冷却する働きをする。また、このピストンでは、特に、オイル通路内を流れるオイルによるピストン本体部の中央部分の冷却効果を増大させるために、オイル通路の一部がよりピストン本体部の中央部分に近い領域に形成されている。
すなわち、特許文献1に開示されているピストンでは、膨張行程において燃焼室内で燃料が燃焼すると、ピストン本体部の温度が高くなり、特に、ピストン本体部の中央部分の温度が高くなることから、オイル通路がピストン本体部の中央部分に近い領域を通過するように当該オイル通路がピストン本体部の内部に形成されている。このように、ピストンの分野では、ピストンの特に温度が高い部分を効率良く冷却するという要請がある。
That is, in the piston disclosed in
ところで、ピストン本体部から下方(すなわち、燃焼室から離れる方向)に延びる一対のスカート部と、これらスカート部を互いに連結する一対のサイドウォール部であってピストン本体部から下方に延びる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部にそれぞれ設けられたピン穴部とを有するピストンが知られている。このピストンでは、ピン穴部の上方部分の温度が特に高くなることから、このピン穴部の上方部分を冷却することが好ましい。 By the way, a pair of skirt portions extending downward from the piston main body portion (that is, a direction away from the combustion chamber), and a pair of sidewall portions connecting the skirt portions to each other and extending downward from the piston main body portion. There is known a piston having a portion and a pin hole portion provided in each sidewall portion. In this piston, since the temperature of the upper part of the pin hole is particularly high, it is preferable to cool the upper part of the pin hole.
そこで、本発明の目的は、ピン穴部を有するピストンにおいて、ピン穴部の上方部分を効率良く冷却することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to efficiently cool an upper portion of a pin hole portion in a piston having the pin hole portion.
上記目的を達成するために、本発明は、円柱状のピストン本体部と、該ピストン本体部よりも下方に配置されたピン穴部であって該ピストン本体部の中心軸線に対して垂直な中心軸線を備えたピン穴部と、該ピン穴部と前記ピストン本体部とを互いに連結する連結部とを有する内燃機関のピストンに関する。そして、本発明の内燃機関のピストンでは、前記ピン穴部よりも略上方において該ピン穴部に隣接する前記連結部の外壁面が内方へ延在する略上方を向いた壁面として形成されており、該略上方を向いた壁面近傍であって且つ前記ピン穴部近傍の前記連結部の領域から、前記ピン穴部から離れる方向であって斜め上方へと延在する隆起部分が前記連結部の外壁面に設けられている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical piston main body and a pin hole portion disposed below the piston main body, the center being perpendicular to the central axis of the piston main body. The present invention relates to a piston of an internal combustion engine having a pin hole portion having an axis and a connecting portion that connects the pin hole portion and the piston main body portion to each other. In the piston of the internal combustion engine of the present invention, the outer wall surface of the connecting portion adjacent to the pin hole portion is formed as a substantially upward wall surface extending inward substantially above the pin hole portion. A protruding portion extending in an obliquely upward direction in a direction away from the pin hole portion from the region of the connection portion in the vicinity of the wall surface facing substantially upward and in the vicinity of the pin hole portion. It is provided on the outer wall surface.
この場合、ピン穴部よりも略上方において該ピン穴部に隣接する連結部の外壁面が略上方を向いた壁面として形成されていることから、ピン穴部周辺に冷却用オイルが供給されたとき、この連結部の略上方を向いた壁面上に冷却用オイルが溜まることになる。ここで、この連結部の略上方を向いた壁面は、ピン穴部の上方部分に近い位置にあることから、同連結部の略上方を向いた壁面に留まる冷却用オイルによってピン穴部の上方部分が冷却される。さらに、連結部に隆起部分が設けられている。そして、この隆起部分は、略上方を向いた壁面近傍であって且つピン穴部近傍の連結部の領域から、斜め上方へと延在する。したがって、少なくとも、隆起部分は、略上方を向いた壁面を有している。したがって、隆起部分周辺に冷却用オイルが供給されたとき、隆起部分の略上方を向いた壁面上に冷却用オイルが留まることになる。また、連結部の略上方を向いた壁面にいったん留まった冷却用オイルが同連結部の略上方を向いた壁面から流れ出たとしても、この流れ出た冷却用オイルも隆起部分の略上方を向いた壁面上に留まることになる。すなわち、隆起部分の略上方を向いた壁面上には、隆起部分周辺に供給される冷却用オイルのみならず、連結部の略上方を向いた壁面上から流れ出た冷却用オイルも留まることになる。したがって、隆起部分の略上方を向いた壁面上に留まる冷却用オイルの量が多いことになる。ここで、隆起部分の略上方を向いた壁面は、概ね、ピン穴部の上方部分に近い位置にあることから、同隆起部分の略上方を向いた壁面に留まる多量の冷却用オイルによってピン穴部の上方部分が冷却される。このように、連結部の略上方を向いた壁面上に留まる冷却用オイルと隆起部分の略上方を向いた壁面上に留まる多量の冷却用オイルとによって、ピン穴部の上方部分が冷却されることから、ピン穴部の上方部分が効率良く冷却される。
In this case , since the outer wall surface of the connecting portion adjacent to the pin hole portion is formed as a substantially upward wall surface substantially above the pin hole portion, cooling oil is supplied to the periphery of the pin hole portion. At this time, the cooling oil accumulates on the wall surface facing substantially upward of the connecting portion. Here, since the wall surface facing substantially upward of the connecting portion is located at a position close to the upper portion of the pin hole portion, the cooling oil staying on the wall surface facing substantially upward of the connecting portion is above the pin hole portion. The part is cooled. Furthermore, the raised portion is provided in the consolidated portion. And this protruding part is extended in the diagonally upward direction from the area | region of the connection part of the wall surface vicinity which faced the upper direction and the pin hole part vicinity. Therefore, at least the raised portion has a wall surface facing substantially upward. Therefore, when the cooling oil is supplied to the periphery of the raised portion, the cooling oil stays on the wall surface facing substantially upward of the raised portion. In addition, even if the cooling oil that has once remained on the wall surface facing substantially upward of the connecting portion flows out of the wall surface facing substantially upward of the connecting portion, the flowing cooling oil also faces substantially upward of the raised portion. You will stay on the wall. That is, not only the cooling oil supplied to the periphery of the raised portion but also the cooling oil that has flowed out from the substantially upwardly directed wall surface of the connecting portion remains on the wall surface facing the upward portion of the raised portion. . Therefore, the amount of cooling oil that remains on the wall surface facing substantially upward of the raised portion is large. Here, since the wall surface facing substantially upward of the raised portion is generally located at a position close to the upper portion of the pin hole portion, a large amount of cooling oil stays on the wall surface facing substantially upward of the raised portion. The upper part of the part is cooled. Thus, by the large amount of cooling oil to remain on the wall surface facing substantially above the cooling oil and the raised portion to remain on the wall surface facing substantially upwards of consolidated portion, the upper portion of the pin hole portion is cooled Therefore, the upper part of the pin hole is efficiently cooled.
更に、前記連結部の略上方を向いた壁面が内方であって且つ斜め上方へ延在している。
Furthermore , the wall surface facing substantially upward of the connecting portion is inward and extends obliquely upward.
この発明によれば、連結部の略上方を向いた壁面に供給される冷却用オイルの少なくとも一部が同連結部の略上方を向いた壁面によって上方へと跳ね返される。このため、冷却用オイルがより上方へと供給されることから、連結部の略上方を向いた壁面よりも上方のピストンの部分が効率良く冷却される。 According to this invention, at least a part of the cooling oil supplied to the wall surface facing substantially upward of the connecting portion is rebounded upward by the wall surface facing substantially upward of the connecting portion. For this reason, since the cooling oil is supplied further upward, the portion of the piston above the wall surface facing substantially upward of the connecting portion is efficiently cooled.
或いは、前記隆起部分が前記連結部の略上方を向いた壁面近傍であって且つ前記ピン穴部近傍の前記連結部の領域から、前記ピン穴部から離れる方向であって斜め上方へと前記ピストン本体部に隣接する前記連結部の領域まで延在している。
Alternatively , the piston is inclined in the direction away from the pin hole portion from the region of the connection portion in the vicinity of the wall surface in which the raised portion faces substantially upward of the connection portion and in the vicinity of the pin hole portion. It extends to the region of the connecting part adjacent to the main body part.
この発明によれば、ピン穴部の上方部分の疲労劣化を抑制しつつピン穴の径を小さくすることができるピストンが提供される。すなわち、ピストンがシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されると、膨張行程において燃焼室内で燃料が燃焼したとき、ピストン本体部の頂壁面には、大きな燃焼圧荷重(すなわち、燃焼圧による大きな荷重)がかかる。そして、この大きな燃焼圧荷重によってピン穴上方部分(すなわち、ピン穴部の上方部分)の内周壁面がピストンピン上方部分(すなわち、ピン穴に挿入されているピストンピンの上方部分)の外周壁面に押しつけられ、その結果、ピン穴上方部分の内周壁面およびピストンピン上方部分の外周壁面の曲率半径がそれぞれピン穴の元の半径およびピストンピンの元の半径よりも大きくなるように、ピン穴上方部分とピストンピンとが共に変形してしまう。これによって、ピン穴上方部分の内周壁面側の部分に引張応力が発生する。一方、膨張行程に続く排気行程および吸気行程では、燃焼室内の圧力が低くなることから、ピン穴上方部分の内周壁面側の部分に発生していた引張応力が消滅する。そして、機関運転中、膨張行程と排気行程および吸気行程とは繰り返し行われるので、ピン穴上方部分が疲労劣化しやすくなる。ここで、本発明では、サイドウォール部に隆起部分が設けられている。そして、この隆起部分は、ピストン本体部とスカート部とに隣接するサイドウォール部の外壁面の領域からピン穴部の側方部分に隣接するサイドウォール部の外壁面の領域に向かう方向にサイドウォール部で延在している。したがって、この隆起部分は、燃焼圧荷重によるピストン本体部の撓みの力をピン穴部の側方部分に伝達する。そして、このピン穴部の側方部分に伝達された力によって、ピン穴部には、膨張行程における燃焼圧荷重によるピン穴上方部分の曲りを抑制する方向に力がかかることになる。これにより、ピン穴上方部分の曲りが抑制され、その結果、ピン穴部の上方部分に引張応力が発生することが抑制される。このため、たとえピン穴の径を小さくしたとしてもピン穴部の上方部分の疲労劣化が抑制される。したがって、本発明によれば、ピン穴部の上方部分の疲労劣化を抑制しつつピン穴の径を小さくすることができるピストンが提供される。 According to this invention, the piston which can make the diameter of a pin hole small is provided, suppressing fatigue deterioration of the upper part of a pin hole part. That is, when the piston is disposed in the cylinder bore and the internal combustion engine is operated, when the fuel burns in the combustion chamber in the expansion stroke, a large combustion pressure load (that is, a large pressure due to the combustion pressure) is applied to the top wall surface of the piston body. Load). Then, due to this large combustion pressure load, the inner peripheral wall surface of the upper portion of the pin hole (that is, the upper portion of the pin hole portion) is the outer peripheral wall surface of the upper portion of the piston pin (that is, the upper portion of the piston pin inserted into the pin hole). So that the radius of curvature of the inner peripheral wall surface of the upper pin hole portion and the outer peripheral wall surface of the upper piston pin portion is larger than the original radius of the pin hole and the original radius of the piston pin, respectively. Both the upper part and the piston pin are deformed. As a result, tensile stress is generated in the inner wall surface side portion of the pin hole upper portion. On the other hand, in the exhaust stroke and the intake stroke following the expansion stroke, the pressure in the combustion chamber becomes low, so the tensile stress generated in the inner peripheral wall surface portion of the upper portion of the pin hole disappears. During the engine operation, the expansion stroke, the exhaust stroke, and the intake stroke are repeatedly performed, so that the portion above the pin hole is likely to be fatigued. Here, in the present invention, a raised portion is provided in the sidewall portion. And this bulging part is a side wall in the direction from the area of the outer wall surface of the sidewall part adjacent to the piston body part and the skirt part to the area of the outer wall surface of the sidewall part adjacent to the side part of the pin hole part. It extends in the department. Therefore, this protruding portion transmits the bending force of the piston main body due to the combustion pressure load to the side portion of the pin hole portion. Then, due to the force transmitted to the side portion of the pin hole portion, a force is applied to the pin hole portion in the direction of suppressing the bending of the upper portion of the pin hole due to the combustion pressure load in the expansion stroke. Thereby, the bending of the upper portion of the pin hole is suppressed, and as a result, the occurrence of tensile stress in the upper portion of the pin hole portion is suppressed. For this reason, even if the diameter of the pin hole is reduced, fatigue deterioration of the upper portion of the pin hole portion is suppressed. Therefore, according to this invention, the piston which can make the diameter of a pin hole small is provided, suppressing the fatigue deterioration of the upper part of a pin hole part.
或いは、当該ピストンの内部に冷却用オイルを流すための第1オイル通路が形成されており、前記隆起部分に対応する前記連結部の内壁面が前記隆起部分に沿って延在する溝を画成しており、該溝が壁で塞がれることによって冷却用オイルを流すための第2オイル通路が形成されており、該第2オイル通路が前記第1オイル通路に接続されている。
Alternatively , a first oil passage for flowing cooling oil is formed inside the piston, and an inner wall surface of the connecting portion corresponding to the raised portion defines a groove extending along the raised portion. A second oil passage for flowing cooling oil is formed by closing the groove with a wall, and the second oil passage is connected to the first oil passage.
この発明によれば、第2オイル通路は、結果的に、ピン穴部の上方部分の近傍を通過する。したがって、第2オイル通路内を流れる冷却用オイルによってもピン穴部の上方部分が冷却される。しかも、第2オイル通路は隆起部分に対応する連結部の内壁面に形成された溝を利用して形成されることから、ピストンが軽量化される。 According to the present invention, the second oil passage eventually passes in the vicinity of the upper portion of the pin hole. Therefore, the upper part of the pin hole is also cooled by the cooling oil flowing in the second oil passage. In addition, since the second oil passage is formed using a groove formed on the inner wall surface of the connecting portion corresponding to the raised portion, the weight of the piston is reduced.
以下、図面を参照して本発明のピストンの実施形態について説明する。図1に第1実施形態のピストンが示されている。図1(A)は、第1実施形態のピストンの側面図であり、図1(B)は、同ピストンの底面図である。図1に示されているように、ピストン10は、1つの本体部(以下「ピストン本体部」という)11と、一対のスカート部12A、12Bと、一対のサイドウォール部13A、13Bと、一対のピン穴部14A、14Bとを有する。
Hereinafter, embodiments of the piston of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the piston of the first embodiment. FIG. 1 (A) is a side view of the piston of the first embodiment, and FIG. 1 (B) is a bottom view of the piston. As shown in FIG. 1, the
なお、以下の説明において、「上方」という用語は、図1(A)の図面上における「上方」(例えば、ピン穴部14A、14Bを基準とした場合に、ピストン本体部11が配置されている側に向かう方向)を表し、「下方」という用語は、図1(A)の図面上における「下方」(すなわち、「上方」とは反対の方向)を表し、「側方」という用語は、下方から上方に向かう方向に対して垂直な方向を表し、「外方」という用語は、ピストン10の内部から同ピストンの外部に向かう方向を表し、「内方」という用語は、ピストン10の外部から同ピストンの内部に向かう方向(すなわち、「外方」とは反対の方向)を表す。また、「底端面」とは、下方を向いた端面である。
In the following description, the term “upward” refers to “upward” in the drawing of FIG. 1A (for example, when the
ピストン本体部11は、ピストン中心軸線C1を中心とする円柱状の部分である。そして、ピストン本体部11は、ピストン中心軸線C1を中心とする円形の面をなして上方を向いた1つの壁面(以下この壁面を「ピストン本体頂壁面」という)111と、ピストン中心軸線C1を中心とする円形の面をなして下方を向いた1つの壁面(以下この壁面を「ピストン本体底壁面」という)112と、ピストン中心軸線C1を中心とする円筒状の面をなして外方を向いた1つの外周壁面(以下この壁面を「ピストン本体外周壁面」という)113とを有する。
The piston
ピストン本体外周壁面113は、ピストン本体頂壁面111の外周端とピストン本体底壁面112の外周端とを互いに連結している。また、ピストン本体外周壁面113には、ピストン中心軸線C1を中心とする円環状の複数の溝114が形成されている。これら溝114には、それぞれ、円環状のオイルリング(図示せず)が収容される。また、ピストン本体頂壁面111には、キャビティ115が形成されている。
The piston body outer
各スカート部12A、12Bは、ピストン中心軸線C1を中心とする略部分円環状の部分である。そして、各スカート部12A、12Bは、ピストン中心軸線C1を中心とする略部分円筒状の面をなして外方を向いた1つの外周壁面(以下この壁面を「スカート外周壁面」という)121と、ピストン中心軸線C1を中心とする略部分円筒状の面をなして内方を向いた1つの内周壁面(以下この壁面「スカート内周壁面」ともいう)122とを有する。また、スカート部12A、12Bは、ピストン中心軸線C1に関して対称的に互いに反対側に配置されている。別の言い方をすれば、スカート部12A、12Bは、ピストン中心軸線C1に関して互いに反対側に位置するピストン本体底壁面112の部分円環状の外周領域から下方へピストン中心軸線C1に対して平行に延在している。なお、各スカート外周壁面121は、ピストン本体外周壁面113と略面一になっている。
Each
各サイドウォール部13A、13Bは、平坦な形状の部分である。そして、各サイドウォール部13A、13Bは、平坦な面をなして外方を向いた1つの外壁面(以下この壁面を「サイドウォール外壁面」ともいう)131と、平坦な面をなして内方を向いた1つの内壁面(以下この壁面を「サイドウォール内壁面」ともいう)132とを有する。また、サイドウォール部13A、13Bは、ピストン中心軸線C1に関して対称的に互いに反対側に配置されている。別の言い方をすれば、サイドウォール部13A、13Bは、ピストン中心軸線C1に関して互いに反対側に位置するピストン本体底壁面112の矩形の領域から下方へピストン中心軸線C1に対して平行に延在している。また、各サイドウォール部13A、13Bの側方端は、スカート部12の対応する側方端に接続されている。したがって、各サイドウォール部13A、13Bは、2つのスカート部12A、12B間に配置され、これら2つのスカート部12A、12Bを互いに連結している。
Each of the
各ピン穴部14A、14Bは、円環状の部分である。したがって、各ピン穴部14A、14Bには、貫通穴(以下「ピン穴」という)141が形成されている。これらピン穴141には、ピストン10をコンロッド(図示せず)に接続するための1つの共通のピストンピン(図示せず)が挿入される。また、各ピン穴部14A、14Bは、その中心軸線(すなわち、ピン穴141の中心軸線であり、以下この中心軸線を「ピン穴中心軸線」という)C2がサイドウォール部13A、13Bの延在平面に対して垂直となり且つサイドウォール部13A、13Bの略中央の部分を貫通するように設けられている。したがって、ピン穴中心軸線C2に対して平行な方向における各ピン穴部14A、14Bの一方の端部は、サイドウォール外壁面131から外方へ突出しており、ピン穴中心軸線C2に対して平行な方向における各ピン穴部14A、14Bの他方の端部は、サイドウォール内壁面132から内方へ突出している。
Each
なお、各ピン穴部14A、14Bは、一方のピン穴141の中心軸線C2が他方のピン穴141の中心軸線C2と一致するように配置されている。また、各ピン穴部14A、14Bがサイドウォール部13A、13Bに設けられており、各サイドウォール部13A、13Bがピストン本体底壁面112に接続されていることから、各サイドウォール部13A、13Bは、ピストン本体部11とピン穴部14A、14Bとを互いに連結する連結部であるとも言える。
In addition, each
また、以下の説明では、図1(A)に参照符号143で示されているピン穴部14A、14Bの上方部分を「ピン穴上方部分」と称し、図1(A)に参照符号142で示されているピン穴部14A、14Bの側方部分を「ピン穴側方部分」と称する。
Further, in the following description, the upper portions of the
各ピン穴部14A、14Bとピストン本体部11との間のサイドウォール外壁面131には、リブ30が設けられている。このリブ30は、ピストン中心軸線C1に対して平行に延在し、ピン穴上方部分143とピストン本体底壁面112とを連結している。
ピストン10の内部には、空洞(以下「ピストン空洞」という)101が形成されている。このピストン空洞101は、概ね、ピストン本体底壁面112とスカート内周壁面122とサイドウォール内壁面132とによって画成されている。
A cavity (hereinafter referred to as “piston cavity”) 101 is formed inside the
ピストン本体部11の内部には、ピストン本体部11を冷却するオイルを通すためのオイル通路(図示せず)が形成されている。
An oil passage (not shown) is formed inside the piston
そして、図1(B)に示されているように、一方のピン穴部(以下このピン穴部を「第1ピン穴部」という)14Aと一方のスカート部(以下このスカート部を「第1スカート部」という)12Aとの間の一方のサイドウォール部(以下このサイドウォール部を「第1サイドウォール部」という)13Aの内壁面132には、オイル導入通路画成壁103が設けられている。このオイル導入通路画成壁103は、第1サイドウォール部13Aの底端面近傍の領域から略上方へ第1ピン穴部14A近傍の領域を通過してピストン本体底壁面113まで延在する。また、オイル導入通路画成壁103は、ピストン本体部11の内部に形成されている上記オイル通路内にオイルを導入するためのオイル導入通路102を画成する。このオイル導入通路102は、ピストン本体底壁面113において上記オイル通路に接続されている。
As shown in FIG. 1B, one pin hole portion (hereinafter, this pin hole portion is referred to as “first pin hole portion”) 14A and one skirt portion (hereinafter, this skirt portion is referred to as “first pin portion”). An oil introduction
また、他方のピン穴部(以下このピン穴部を「第2ピン穴部」という)14Bと他方のスカート部(以下このスカート部を「第2スカート部」という)12Bとの間の他方のサイドウォール部(以下このサイドウォール部を「第2サイドウォール部」という)13Bの内壁面132には、オイル排出通路画成壁105が設けられている。このオイル排出通路画成壁105は、第2サイドウォール部13Bの底端面近傍の領域から略上方へ第2ピン穴部14B近傍の領域を通過してピストン本体底壁面113まで延在する。また、オイル排出通路画成壁105は、ピストン本体部11の内部に形成されている上記オイル通路内のオイルを排出するためのオイル排出通路104を画成する。このオイル排出通路104は、ピストン本体底壁面113において上記オイル通路に接続されている。
In addition, the other pin hole portion (hereinafter, this pin hole portion is referred to as “second pin hole portion”) 14B and the other skirt portion (hereinafter, this skirt portion is referred to as “second skirt portion”) 12B. An oil discharge
したがって、これら画成壁103、105は、ピストン中心軸線C1に関して対称的にそれぞれ対応するサイドウォール内壁面132に設けられている。
Accordingly, the defining
なお、以下の説明では、オイル導入通路画成壁103に近い方の第1サイドウォール部13Aの側方端を「第1側方端」と称し、オイル導入通路画成壁103から遠い方の第1サイドウォール部13Aの側方端を「第2側方端」と称し、オイル排出通路画成壁105に近い方の第2サイドウォール部13Bの側方端を「第1側方端」と称し、オイル排出通路画成壁105から遠い方の第2サイドウォール部13Bの側方端を「第2側方端」と称する。また、以下の説明では、第1サイドウォール部13Aの第1側方端に接続されている第1スカート部12Aの側方端を「第1側方端」と称し、第2サイドウォール部13Bの第2側方端に接続されている第1スカート部12Aの側方端を「第2側方端」と称し、第2サイドウォール部13Bの第1側方端に接続されている第2スカート部12Bの側方端を「第1側方端」と称し、第1サイドウォール部13Aの第2側方端に接続されている第2スカート部12Bの側方端を「第2側方端」と称する。
In the following description, the side end of the
第1サイドウォール部13Aには、2つの隆起部分20が設けられており、第2サイドウォール部13Bにも、2つの隆起部分20が設けられている。これら隆起部分20は、サイドウォール部13A、13Bの一部分であって、サイドウォール部13A、13Bの他の部分よりも外方へ突出した部分である。したがって、隆起部分20に対応する領域のサイドウォール外壁面131は、その領域以外の領域のサイドウォール外壁面131に比べて外方へ突出している。
Two raised
次に、これら隆起部分20について詳細に説明する。
Next, the raised
なお、以下の説明では、図2に参照符号AR1で示されている領域を「上方角領域」と称する。この領域は、サイドウォール部13A、13Bとスカート部12A、12Bとの接続部分の上方端近傍のサイドウォール外壁面131の領域(すなわち、スカート部12A、12Bとピストン本体部11との接続部分近傍のサイドウォール外壁面131の領域)である。また、図2に参照符号AR2で示されている領域を「下方角領域」と称する。この領域は、サイドウォール部13A、13Bとスカート部12A、12Bとの接続部分の下方端近傍のサイドウォール外壁面131の領域である。また、図2に参照符号AR3で示されている領域を「ピン穴側方領域」と称する。この領域は、ピン穴側方部分142近傍のサイドウォール外壁面131の領域である。
In the following description, the region indicated by the reference symbol AR1 in FIG. 2 is referred to as an “upper corner region”. This region is a region of the sidewall
各サイドウォール外壁面131には、それぞれ、2つの上方角領域AR1と2つの下方角領域AR2と2つのピン穴側方領域AR3がある。そして、各隆起部分20は、それぞれ、上方角領域AR1から同上方角領域AR1に近い方のピン穴側方領域AR3まで延在するようにサイドウォール部13A、13Bに設けられている。より詳細には、各隆起部分20は、図2で見てピン穴中心軸線に対して上方のピン穴部14Bの部分と同じく図2で見てピン穴中心軸線に対して左右のピン穴部14Bの部分との略中央の部分(以下この部分を「ピン穴斜め上方部分」という)に向かって上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3まで略真っ直ぐに延在する。別の表現をすれば、ピン穴中心軸線とピストン中心軸線とを含む平面をピン穴縦平面と称し、ピン穴中心軸線を含み且つピストン中心軸線に対して垂直な平面をピン穴横平面と称し、該ピン穴横平面近傍のピン穴部14Bの部分をピン穴横部分と称したとき、ピン穴上方部分143はピン穴縦平面近傍のピン穴部の部分であってピン穴中心軸線に関してピストン本体部11側の部分であり、ピン穴斜め上方部分はピン穴上方部分143とピン穴横部分との略中間に位置するピン穴部14Bの部分であり、隆起部分20は上方角領域AR1からピン穴斜め上方部分に隣接するピン穴側方領域AR3まで略真っ直ぐに延在する。また、各隆起部分20の外壁面は、図3に示されているように、隆起部分20の延在方向に沿ったラインを母線とする略部分円筒状の面をなすように突出している。
Each sidewall
また、各隆起部分20の内壁面(すなわち、隆起部分20に対応するサイドウォール内壁面132)は、図3に示されているように、隆起部分20の延在方向に沿ったラインを母線とする略部分円筒状の面をなすように窪んでいる。すなわち、サイドウォール内壁面132は、隆起部分20に対応する領域において隆起部分20に沿って窪んでいる。したがって、サイドウォール内壁面132には、上方角領域AR1から同上方角領域AR1に近い方のピン穴側方領域AR3まで延在する溝21が形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the inner wall surface of each raised portion 20 (that is, the sidewall
サイドウォール部13A、13Bに隆起部分20が設けられることによって、以下の効果が得られる。
By providing the raised
すなわち、ピストン10が内燃機関のシリンダボア内に配置されると、ピストン本体頂壁面111とシリンダボア内周壁面(図示せず)とシリンダヘッド底壁面(図示せず)とによって燃焼室(図示せず)が形成される。また、ピン穴141にはピストンピン(図示せず)が挿入され、このピストンピンを介してピストン10がコンロッド(図示せず)に接続される。
That is, when the
ここで、内燃機関が運転され、膨張行程において燃焼室内で燃料と空気との混合気が燃焼すると、ピストン本体頂壁面111には、大きな燃焼圧荷重(すなわち、燃焼圧による荷重)がかかる。そして、この大きな燃焼圧荷重によってピン穴上方部分143の内周壁面がピストンピン上方部分(すなわち、ピストンピンの上方部分)の外周壁面に押しつけられ、その結果、ピン穴上方部分143の内周壁面およびピストンピン上方部分の外周壁面の曲率半径がそれぞれピン穴141の元の半径およびピストンピンの元の半径よりも大きくなるように、ピン穴上方部分143とピストンピンとが共に変形してしまう。これによって、ピン穴上方部分143の内周壁面側の部分に引張応力が発生する。一方、膨張行程に続く排気行程および吸気行程では、燃焼室内の圧力が低くなることから、ピン穴上方部分143の内周壁面側の部分に発生していた引張応力が消滅する。
Here, when the internal combustion engine is operated and a mixture of fuel and air is combusted in the combustion chamber in the expansion stroke, a large combustion pressure load (that is, a load due to the combustion pressure) is applied to the piston main body
そして、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、膨張行程と排気行程および吸気行程とは繰り返し行われるので、ピン穴上方部分143が疲労によって劣化しやすくなってしまう(以下この疲労による劣化を「疲労劣化」という)。
Since the expansion stroke, the exhaust stroke, and the intake stroke are repeatedly performed during engine operation (that is, during operation of the internal combustion engine), the pin hole
ここで、第1実施形態のピストンでは、サイドウォール部13A、13Bに隆起部分20が設けられている。そして、これら隆起部分20は、サイドウォール部13A、13Bにおいてピン穴斜め上方部分に向かって上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3まで略真っ直ぐに延在している。したがって、これら隆起部分20は、燃焼圧荷重によるピストン本体部11の撓みの力をピン穴側方部分142に伝達する。そして、このピン穴側方部分142に伝達された力によって、ピン穴部14Bには、膨張行程における燃焼圧荷重によるピン穴上方部分143の曲りを抑制する方向に力がかかることになる。これにより、ピン穴上方部分143の曲りが抑制され、その結果、ピン穴上方部分143に引張応力が発生することが抑制される。このため、たとえピン穴の径を小さくしたとしてもピン穴上方部分143の疲労劣化が抑制される。したがって、第1実施形態によれば、ピン穴上方部分143の疲労劣化を抑制しつつピン穴の径を小さくすることができる。
Here, in the piston of the first embodiment, the raised
ところで、第1実施形態の隆起部分20は、本発明の隆起部分の一例である。すなわち、本発明の隆起部分には、上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3に向かう方向に延在する如何なる隆起部分も含まれる。また、別の表現をすれば、本発明の隆起部分には、ピストン本体部11の撓みに起因したピストン本体外周部分116の変位によってサイドウォール部13A、13Bに加えられる圧縮力がサイドウォール部13A、13Bを伝わる経路に沿って上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3に向かう方向に延在する如何なる隆起部分も含まれる。また、別の表現をすれば、本発明の隆起部分には、ピストン本体頂壁面111が燃焼圧荷重を受けたときのピストン本体部11の撓みを抑制するように上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3に向かう方向に延在する如何なる隆起部分も含まれる。
By the way, the raised
したがって、本発明の隆起部分には、図4に示されている形状の隆起部分20も含まれる。すなわち、図4に示されている各隆起部分20は、その延在方向においてその中央の部分が下方角領域AR2に向かって凸となっている略円弧状に延在している。別の云い方をすれば、各隆起部分20は、その中央の部分までは上方角領域AR1から略下方に向かって延在し、同中央の部分においてその延在方向をピン穴側方部分142に向かう方向へと徐々に変え、同中央の部分を越えるとピン穴側方部分142に向かって延在する。
Accordingly, the raised portion of the present invention also includes a raised
また、第1実施形態において、上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3まで延在する隆起部分20をサイドウォール部13A、13Bに設けるのに代えて、上方角領域AR1からピン穴側方領域AR3までの領域の一部に延在する隆起部分をサイドウォール部13A、13Bに設けるようにしてもよい。
Moreover, in 1st Embodiment, it replaces with providing the protruding
また、第1実施形態において、連続的に延在する隆起部分20をサイドウォール部13A、13Bに設けるのに代えて、複数の部分に分割されて延在する隆起部分をサイドウォール部13A、13Bに設けるようにしてもよい。
Moreover, in 1st Embodiment, it replaces with providing the protruding
また、第1実施形態において、外方へ突出する隆起部分20をサイドウォール部13A、13Bに設けるのに代えて、内方へ突出する隆起部分をサイドウォール部13A、13Bに設けるようにしてもよい。この場合、第1実施形態において、隆起部分20に沿って延在する溝21をサイドウォール内壁面132に形成するのに代えて、隆起部分に沿って延在する溝がサイドウォール外壁面131に形成される。
Further, in the first embodiment, instead of providing the protruding
ところで、上述したように、隆起部分20に対応するサイドウォール内壁面132には、隆起部分20に沿って溝21が形成されている。このように溝21が形成されている場合、ピストン10が軽量化されるという効果が得られる。もちろん、この効果を必要としない場合、或いは、溝21がサイドウォール内壁面132に設けられていない方が好ましい場合には、溝21がサイドウォール内壁面132に形成されていなくてもよい。
By the way, as described above, the
次に、サイドウォール部13A、13Bとスカート部12A、12Bとの接続形態について説明する。
Next, a connection form between the
なお、以下の説明において、サイドウォール部13A、13Bとスカート部12A、12Bとをまとめて「ピストン下方壁」と称し、特定の面で切られたピストン下方壁の断面を「ピストン下方壁断面」と称し、このピストン下方壁の底端面を「ピストン下方壁底端面」と称し、ピストン下方壁断面またはピストン下方壁底端面におけるサイドウォール部とスカート部との接続部分を「ピストン下方壁接続部分」と称し、このピストン下方壁接続部分近傍のサイドウォール部の部分を「サイドウォール接続部分」と称し、ピストン下方壁接続部分近傍のスカート部の部分を「スカート接続部分」と称し、ピストン下方壁断面またはピストン下方壁底端面においてサイドウォール接続部分がピストン下方壁接続部分に向かって延在する方向を「サイドウォール延在方向」と称し、ピストン下方壁断面またはピストン下方壁底端面においてスカート接続部分がピストン下方壁接続部分に向かって延在する方向を「スカート延在方向」と称し、サイドウォール延在方向とスカート延在方向とが交差する角度を「ピストン下方壁交差角度」と称する。
In the following description, the
図5に示されているように、ピストン下方壁断面をとるための複数の面A〜Gを設定する。ここで、図6に示されているように、ピストン中心軸線C1に対して垂直な平面P1を「水平面」と称し、この水平面P1とピン穴中心軸線C2との間の距離D1を「水平面距離」と称したとき、図5に示されている面A〜Gは、水平面距離D1がそれぞれ異なる水平面P1である。 As shown in FIG. 5, a plurality of surfaces A to G for taking a piston lower wall cross section are set. Here, as shown in FIG. 6, a plane P1 perpendicular to the piston center axis C1 is referred to as a “horizontal plane”, and a distance D1 between the horizontal plane P1 and the pin hole center axis C2 is defined as a “horizontal plane distance”. The planes A to G shown in FIG. 5 are horizontal planes P1 having different horizontal plane distances D1.
図5に示されている例では、面Dの水平面距離D1は零である。そして、面Dに関し、面Aと面Gとが対称であり、面Bと面Fとが対称であり、面Cと面Eとが対称である。また、面A、Gの水平面距離D1が最も大きく、面B、Fの水平面距離D1が次に大きく、面C、Eの水平面距離D1がその次に大きく設定されている。 In the example shown in FIG. 5, the horizontal plane distance D1 of the surface D is zero. With respect to the surface D, the surface A and the surface G are symmetric, the surface B and the surface F are symmetric, and the surface C and the surface E are symmetric. Further, the horizontal plane distance D1 between the surfaces A and G is the largest, the horizontal plane distance D1 between the surfaces B and F is the next largest, and the horizontal plane distance D1 between the surfaces C and E is set the next largest.
これら面A〜Gに沿ってピストン下方壁を切って下方から見たときのピストン下方壁断面がそれぞれ図7(A)〜図7(G)に示されており、ピストン下方壁底端面が図7(H)に示されている。 7A to 7G show cross sections of the piston lower wall when viewed from below by cutting the piston lower wall along these surfaces A to G, respectively, and the piston lower wall bottom end surface is shown in FIG. 7 (H).
図7を参照すると判るように、ピストン10では、ピストン下方壁交差角度(図7に参照符号ANで示されている角度)は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。
As can be seen from FIG. 7, in the
したがって、スカート部12A、12Bの上方部分のピストン下方壁交差角度が比較的大きくなっている。これによれば、以下の効果が得られる。
Therefore, the piston lower wall crossing angle in the upper part of the
すなわち、ピストン10がシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されると、スカート部12A、12Bは、シリンダボア内周壁面からのいわゆるスラスト力を受ける。また、機関運転中、スカート部12A、12Bの上方部分(以下この部分を「スカート上方部分」ともいう)の温度はスカート部の中央部分(以下この部分を「スカート中央部分」という)およびスカート部の下方部分(以下この部分を「スカート下方部分」という)の温度よりも高くなる。このため、スカート上方部分の熱膨張の度合は、スカート中央部分およびスカート下方部分の熱膨張の度合よりも大きい。したがって、スカート上方部分のスラスト耐性(すなわち、スラスト力による変形に対する耐性)が高い場合、スカート上方部分がシリンダボア内周壁面に比較的強く押しつけられてしまういわゆる締り嵌めが生じる可能性が高い。一方、スカート上方部分のスラスト耐性が低い場合、スカート上方部分が熱膨張したとき、スカート上方部分はピストン中心軸線C1に関して径方向内方にも変形可能であることから、締り嵌めが生じる可能性は低い。したがって、締り嵌めを抑制するためには、スカート上方部分のスラスト耐性を低くすることが好ましい。
That is, when the
ここで、ピストン下方壁交差角度が大きいほど、スカート部12A、12Bのスラスト耐性が低くなる。ピストン10では、ピストン下方壁交差角度がピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっていることから、スカート上方部分のピストン下方壁交差角度が比較的大きくなっている。したがって、スカート上方部分のスラスト耐性が低くなっているので、スカート上方部分の締り嵌めが抑制される。
Here, the greater the piston lower wall crossing angle, the lower the thrust resistance of the
また、ピストン10では、スカート下方部分のピストン下方壁交差角度が比較的小さくなっている。これによれば、以下の効果が得られる。
Moreover, in the
すなわち、ピストン10がシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されると、ピストン10には、ピストン中心軸線C1がシリンダボア中心軸線に対して傾くようにピストン10を変位させる力が働き、これによって、スカート下方部分がシリンダボア内周壁面に押しつけられる。このとき、スカート下方部分の剛性が低いと、スカート下方部分が容易に内方に変形可能である。したがって、スカート下方部分がシリンダボア内周壁面に押しつけられたときに、スカート下方部分が内方に変形してしまう。一方、スカート下方部分の剛性が高ければ、スカート下方部分がシリンダボア内周壁面に押しつけられたとしても、スカート下方部分が内方に変形することはない。したがって、スカート下方部分が内方に変形することを抑制するためには、スカート下方部分の剛性を高くすることが好ましい。
That is, when the
ここで、ピストン下方壁交差角度が小さいほど、スカート部12A、12Bの剛性が高くなる。ピストン10では、ピストン下方壁交差角度がピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっていることから、スカート下方部分のピストン下方壁交差角度が比較的小さくなっている。したがって、スカート下方部分の剛性が高くなっているので、スカート下方部分の内方への変形が抑制される。
Here, the smaller the piston lower wall crossing angle, the higher the rigidity of the
このように、ピストン10では、ピストン下方壁交差角度がピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっていることによって、スカート上方部分の締り嵌めの抑制とスカート下方部分の内方への変形の抑制とが同時に達成されている。
Thus, in the
ところで、ピストン10では、以下のように複数のピストン下方壁断面を取得し、これらピストン下方壁断面およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したときにも、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。
By the way, in the
すなわち、図8に示されているように、ピストン下方壁断面をとるための複数の面A〜Gを設定する。ここで、図9に示されているように、ピン穴中心軸線C2とピストン中心軸線C1とを含む平面P2を「基準平面」と称し、この基準平面P2の一方の側に延在する平面P3と基準平面P2の他方の側に延在する平面P4とによって構成される一対の平面P3、P4であって基準平面P2に関して対称であり且つ当該平面P3、P4同士が交差する線がピン穴中心軸線C2に一致する一対の平面を「対平面」と称し、この対平面P3、P4間の角度AN1を「平面間角度」と称したとき、図8に示されている面A〜Gは、平面間角度AN1がそれぞれ異なる対平面P3、P4である。 That is, as shown in FIG. 8, a plurality of surfaces A to G for taking a piston lower wall cross section are set. Here, as shown in FIG. 9, a plane P2 including the pin hole center axis C2 and the piston center axis C1 is referred to as a “reference plane”, and a plane P3 extending to one side of the reference plane P2. And the plane P4 extending to the other side of the reference plane P2 is a pair of planes P3 and P4 that are symmetrical with respect to the reference plane P2 and intersect with each other. When a pair of planes coinciding with the axis C2 are referred to as “pair planes” and an angle AN1 between the pair planes P3 and P4 is referred to as “interplane angle”, planes A to G shown in FIG. The plane-to-plane angles AN1 are different planes P3 and P4, respectively.
図8に示されている例では、平面間角度AN1は対平面A〜Gの順で大きく設定されている。 In the example shown in FIG. 8, the inter-plane angle AN1 is set to be larger in the order of the opposite planes A to G.
そして、これら対平面A〜Gに沿ってピストン下方壁を切ったときのピストン下方壁断面におけるピストン下方壁交差角度およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したとき、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。 When the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall cross section when the piston lower wall is cut along these opposite planes A to G and the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall bottom end surface are compared with each other, the piston lower wall The crossing angle gradually increases from the bottom to the top in the piston lower wall.
また、ピストン10では、以下のように複数のピストン下方壁断面を取得し、これらピストン下方壁断面およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したときにも、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。
Further, in the
すなわち、図10に示されているように、ピストン下方壁断面をとるための複数の面A〜Gを設定する。ここで、図11に示されているように、ピン穴中心軸線C2とピストン中心軸線C1とを含む平面P2を「基準平面」と称し、この基準平面P2の一方の側に延在する平面P5と基準平面P2の他方の側に延在する平面P6とによって構成される一対の平面P5、P6であって基準平面P2に関して対称な一対の平面P5、P6を「対平面」と称し、この対平面P5、P6間の角度AN2を「平面間角度」と称し、対平面P5、P6が交差する線とピン穴中心軸線C2との間の距離D2を「平面距離」と称したとき、図10に示されている面A〜Gは、平面間角度AN2および断平面距離D2がそれぞれ異なる対平面P5、P6である。 That is, as shown in FIG. 10, a plurality of surfaces A to G for taking a piston lower wall cross section are set. Here, as shown in FIG. 11, a plane P2 including the pin hole center axis C2 and the piston center axis C1 is referred to as a “reference plane”, and a plane P5 extending to one side of the reference plane P2. A pair of planes P5 and P6 constituted by a plane P6 extending to the other side of the reference plane P2 and symmetric with respect to the reference plane P2 are referred to as “pair planes”. When the angle AN2 between the planes P5 and P6 is referred to as an “interplanar angle”, and the distance D2 between the line intersecting the planes P5 and P6 and the pin hole central axis C2 is referred to as a “plane distance”, FIG. The planes A to G shown in FIG. 2 are opposite planes P5 and P6 with different plane-to-plane angles AN2 and cross-sectional plane distances D2.
図10に示されている例では、対平面Dの平面間角度は180°である。そして、対平面Dに関し、対平面A〜Cは上方側に配置され、対平面E〜Gは下方側に配置されている。また、対平面Dに関し、対平面Aと対平面Gとが対称であり、対平面Bと対平面Fとが対称であり、対平面Cと対平面Eとが対称である。そして、対平面A、Gの平面距離D2が最も大きく、対平面B、Fの平面距離D2が次に大きく、対平面C、Eの平面距離D2がその次に大きく設定されている。また、平面間角度AN2は、対平面A〜CおよびE〜Gの順で大きく設定されている。 In the example shown in FIG. 10, the angle between the planes of the plane D is 180 °. And with respect to the opposing plane D, the opposing planes A to C are arranged on the upper side, and the opposing planes E to G are arranged on the lower side. Further, with respect to the pair plane D, the pair plane A and the pair plane G are symmetric, the pair plane B and the pair plane F are symmetric, and the pair plane C and the pair plane E are symmetric. The plane distance D2 between the planes A and G is the largest, the plane distance D2 between the planes B and F is the next largest, and the plane distance D2 between the planes C and E is the next largest. Further, the inter-plane angle AN2 is set to be larger in the order of the planes A to C and E to G.
そして、これら対平面A〜Gに沿ってピストン下方壁を切ったときのピストン下方壁断面におけるピストン下方壁交差角度およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したとき、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。 When the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall cross section when the piston lower wall is cut along these opposite planes A to G and the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall bottom end surface are compared with each other, the piston lower wall The crossing angle gradually increases from the bottom to the top in the piston lower wall.
また、ピストン10では、以下のように複数のピストン下方壁断面を取得し、これらピストン下方壁断面およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したときにも、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。
Further, in the
すなわち、図12に示されているように、ピストン下方壁断面をとるための複数の面A〜Gを設定する。ここで、図13に示されているように、ピン穴中心軸線C2とピストン中心軸線C1とを含む平面P2を「基準平面」と称し、この基準平面P2上の中心軸線を中心とする円筒面P7を単に「円筒面」と称し、この円筒面P7と基準平面P2とが交差する線とピン穴中心軸線C2との間の距離D3を「円筒面距離」と称したとき、図12に示されている面A〜CおよびE〜Gは、曲率半径および断平面距離D3がそれぞれ異なる円筒面P7であり、図12に示されている面Dは、基準平面P2に対して垂直であってピン穴中心軸線C2を含む面である。 That is, as shown in FIG. 12, a plurality of surfaces A to G for taking a piston lower wall cross section are set. Here, as shown in FIG. 13, a plane P2 including the pin hole center axis C2 and the piston center axis C1 is referred to as a “reference plane”, and a cylindrical surface having the center axis on the reference plane P2 as the center. When P7 is simply referred to as “cylindrical surface” and the distance D3 between the line intersecting the cylindrical surface P7 and the reference plane P2 and the pin hole central axis C2 is referred to as “cylindrical surface distance”, it is shown in FIG. The surfaces A to C and E to G are cylindrical surfaces P7 having different radii of curvature and cross-sectional plane distances D3, and the surface D shown in FIG. 12 is perpendicular to the reference plane P2. It is a surface including the pin hole central axis C2.
図12に示されている例では、面Dに関し、円筒面A〜Cは上方側に配置され、円筒面E〜Gは下方側に配置されている。また、面Dに関し、円筒面Aと円筒面Gとが対称であり、円筒面Bと円筒面Fとが対称であり、円筒面Cと円筒面Eとが対称である。そして、円筒面A、Gの断平面距離D3が最も大きく、円筒面B、Fの断平面距離D3がその次に大きく、円筒面C、Eの断平面距離D3がその次に大きく設定されている。また、円筒面A、Gの曲率半径が最も小さく、円筒面B、Fの曲率半径が次に小さく、円筒面C、Eの曲率半径がその次に小さく設定されている。 In the example shown in FIG. 12, with respect to the surface D, the cylindrical surfaces A to C are arranged on the upper side, and the cylindrical surfaces E to G are arranged on the lower side. Regarding the surface D, the cylindrical surface A and the cylindrical surface G are symmetric, the cylindrical surface B and the cylindrical surface F are symmetric, and the cylindrical surface C and the cylindrical surface E are symmetric. The sectional plane distance D3 between the cylindrical surfaces A and G is the largest, the sectional plane distance D3 between the cylindrical surfaces B and F is the next largest, and the sectional plane distance D3 between the cylindrical surfaces C and E is set the next largest. Yes. Further, the radius of curvature of the cylindrical surfaces A and G is the smallest, the radius of curvature of the cylindrical surfaces B and F is set to the next smallest, and the radius of curvature of the cylindrical surfaces C and E is set to the next smallest.
そして、これら円筒面A〜CおよびE〜Gならびに面D−Dに沿ってピストン下方壁を切ったときのピストン下方壁断面におけるピストン下方壁交差角度およびピストン下方壁底端面におけるピストン下方壁交差角度を互いに比較したとき、ピストン下方壁交差角度は、ピストン下方壁において下方から上方に向かって徐々に大きくなっている。 And when the piston lower wall is cut along these cylindrical surfaces A to C and E to G and the surface DD, the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall cross section and the piston lower wall crossing angle in the piston lower wall bottom end surface Are compared with each other, the piston lower wall crossing angle gradually increases from the lower side to the upper side on the piston lower wall.
以上、図5〜図13を参照して説明したピストン下方壁交差角度に関する特徴を包括的に表現すれば、ピストン10では、少なくとも、互いに交差しない2つのピストン下方壁断面におけるピストン下方壁交差角度(または、1つのピストン下方壁断面とピストン下方壁底端面とにおけるピストン下方壁交差角度)を互いに比較したとき、より上方に位置するピストン下方壁断面におけるピストン下方壁交差角度は、より下方に位置するピストン下方壁断面(または、ピストン下方壁底端面)におけるピストン下方壁交差角度よりも大きくなっていると言える。
As described above, if the characteristics related to the piston lower wall crossing angle described with reference to FIGS. 5 to 13 are comprehensively expressed, in the
ところで、図7を参照すると判るように、ピストン10では、サイドウォール接続部分(すなわち、ピストン下方壁接続部分近傍のサイドウォール部13A、13Bの部分)は、少なくとも、湾曲している。そして、このサイドウォール接続部分の曲率半径(以下この曲率半径を「サイドウォール曲率半径」という)は、サイドウォール部において下方から上方に向かって徐々に小さくなっている。
Incidentally, as can be seen from FIG. 7, in the
なお、ピストン10において、ピストン下方壁底端面におけるサイドウォール接続部分が直線状に延在していてもよいし、より下方のピストン下方壁断面およびピストン下方壁底端面におけるサイドウォール接続部分が直線状に延在していてもよい。
In the
上述したように、ピストン10では、サイドウォール曲率半径がサイドウォール部13A、13Bにおいて下方から上方に向かって徐々に小さくなっている。したがって、サイドウォール上方部分のサイドウォール曲率半径が比較的小さくなっている。これによれば、以下の効果が得られる。
As described above, in the
すなわち、上述したように、締り嵌めを抑制するためには、スカート上方部分のスラスト耐性を低くすることが好ましい。ここで、サイドウォール曲率半径が小さいほど、スカート部のスラスト耐性が低くなる。したがって、ピストン10では、サイドウォール曲率半径がサイドウォール部13A、13Bにおいて下方から上方に向かって徐々に小さくなっていることから、スカート上方部分のスラスト耐性が低く、スカート上方部分の締り嵌めが抑制される。
That is, as described above, in order to suppress the interference fit, it is preferable to reduce the thrust resistance of the upper part of the skirt. Here, the smaller the sidewall curvature radius, the lower the thrust resistance of the skirt. Therefore, in the
また、上述したように、ピストン10では、サイドウォール曲率半径がサイドウォール部13A、13Bにおいて下方から上方に向かって徐々に小さくなっている。したがって、サイドウォール下方部分のサイドウォール曲率半径が比較的大きくなっている。これによれば、以下の効果が得られる。
Further, as described above, in the
すなわち、上述したように、スカート下方部分の内方への変形を抑制するためには、スカート下方部分の剛性を高くすることが好ましい。ここで、サイドウォール曲率半径が大きいほど、スカート部の剛性が高くなる。したがって、ピストン10では、サイドウォール曲率半径がサイドウォール部13A、13Bにおいて下方から上方に向かって徐々に小さくなっていることから、スカート下方部分の剛性が高く、スカート下方部分の内方への変形が抑制される。
That is, as described above, in order to suppress the inward deformation of the skirt lower part, it is preferable to increase the rigidity of the skirt lower part. Here, the larger the sidewall curvature radius, the higher the rigidity of the skirt portion. Therefore, in the
このように、ピストン10では、サイドウォール曲率半径がサイドウォール部13A、13Bにおいて下方から上方に向かって徐々に小さくなっていることによって、スカート上方部分の締り嵌めの抑制とスカート下方部分の内方への変形の抑制とが同時に達成されている。
As described above, in the
次に、ピストン中心軸線C1に対して垂直な方向に測ったときのスカート部12A、12Bの厚みについて説明する。
Next, the thickness of the
ピストン10では、スカート部12A、12Bは、図14(A)に示されているように、スカート部において上方から下方に向かって徐々に大きくなる厚みを有している(以下、このスカート部の厚みを「スカート厚」ともいう)。これによれば、以下の効果が得られる。
In the
すなわち、スカート部12A、12Bはその上方端(以下この上方端を「スカート上方端」という)において剛性の高いピストン本体部11に接続されている。したがって、仮にスカート部12A、12Bが全体に亘って一定の厚みを有している場合、スカート部のスラスト耐性(すなわち、スラスト力による変形に耐える能力)は、スカート部の下方端(以下この下方端を「スカート下方端」という)からスカート上方端に向かって高くなる傾向にある。
That is, the
したがって、例えば、図14(B)に示されているように、スカート部12A、12Bがスカート上方端からスカート下方端に向かって徐々に薄くなる厚みを有している場合、スカート部の中央領域の部分(以下この部分を「スカート中央部分」ともいう)の厚みおよび同スカート部の下方領域の部分(以下この部分を「スカート下方部分」ともいう)の厚みが比較的薄くなっていることから、これら部分のスラスト耐性は大幅に低くなっていることになる。そして、この場合、スラスト力がスカート部12A、12Bにかかったとき、少なくとも、スカート中央部分が凹んでしまう。そして、この場合、スカート中央部分の凹んだ部分とスカート部の凹んでいない部分との境界部分に鋭角な角部が形成されてしまう。このような角部がスカート部12A、12Bに形成された場合、この角部においてスカート部とシリンダボア内周壁面との間の摩擦が大きくなってしまう。
Therefore, for example, as shown in FIG. 14B, when the
ところが、ピストン10のように、スカート部12A、12Bがスカート上方端からスカート下方端に向かって徐々に厚くなる厚みを有している場合、スカート中央部分の厚みおよびスカート下方部分の厚みが比較的厚くなっていることから、これら部分のスラスト耐性は比較的高くなっている。もちろん、スカート部12A、12Bの上方領域の部分(以下この部分を「スカート上方部分」という)の厚みは比較的薄くなっているが、この部分はピストン本体部11に近い部分であることから、この部分のスラスト耐性は比較的高くなっている。
However, when the
このように、ピストン10では、スカート部12A、12B全体のスラスト耐性が高くなっていることから、スラスト力によってスカート中央部分が凹むことがない(或いは、スカート中央部分が凹むように変形したとしても、その変形量は非常に小さく且つ凹む部分の面積は非常に狭い)。したがって、スカート部12A、12Bとシリンダボア内周壁面との間の摩擦が大きくなることが抑制される。
Thus, in the
ところで、上述したように、スカート上方部分のスラスト耐性が高い場合、スカート上方部分の締り嵌めが生じる可能性が高いことから、スカート上方部分の締り嵌めを抑制するためには、スカート上方部分のスラスト耐性を低くすることが好ましい。 By the way, as described above, when the thrust resistance of the upper part of the skirt is high, there is a high possibility that the interference of the upper part of the skirt will occur. It is preferable to reduce the resistance.
ここで、ピストン10では、上述したように、スカート部12A、12Bがスカート下方端からスカート上方端に向かって徐々に厚くなる厚みを有しており、スカート上方部分の厚みが比較的薄くなっている。したがって、スカート上方部分のスラスト耐性が低くなっていることから、スカート上方部分の締り嵌めが抑制される。
Here, in the
ところで、図14(A)に示されているように、スカート外周壁面121が概ねピストン中心軸線C1を中心とする部分円筒面ではあるがピストン中心軸線C1に関する径が大きい部分(以下この部分を「大径部分」という)がスカート外周壁面121にある場合、この大径部分には、大きなスラスト力がかかる。したがって、この大径部分は、スラスト力によって凹みやすいと言える。そして、上述したように、スカート部12A、12Bとシリンダボア内周壁面との間の摩擦が大きくなることを抑制するためには、スカート外周壁面121が凹むことを抑制することが好ましい。そこで、ピストン中心軸線C1に関するスカート外周壁面121の部分毎の径が異なる場合、各部分の厚みを該部分の径に比例して厚くするようにしてもよい。これによれば、スカート外周壁面121に大径部分がある場合であっても、スカート部12A、12Bとシリンダボア内周壁面との間の摩擦が大きくなることが抑制される。
By the way, as shown in FIG. 14A, the skirt outer
なお、このように、スカート部12A、12Bの各部分の厚みを該部分の径に比例して厚くする場合において、大径部分がスカート外周壁面121の中央領域にある場合、結果的には、スカート上方部分の厚みが薄くなっている。このため、スカート上方部分のスラスト耐性が低くなっていることから、スカート上方部分の締り嵌めが抑制される。
As described above, when the thickness of each part of the
ところで、大径部分がスカート外周壁面121の中央領域にある場合、スカート外周壁面121がピストン中心軸線C1に対して径方向内方へ凹むことを抑制し且つスカート上方部分の締り嵌めを抑制するためには、少なくとも、スカート中央部分の厚みを比較的厚くすると共にスカート上方部分の厚みを比較的薄くすればよい。したがって、この場合、スカート下方部分の厚みは比較的薄くてもよい。したがって、大径部分がスカート外周壁面121の中央領域にある場合には、図14(C)に示されているように、スカート中央部分の厚みを比較的厚くし、スカート上方部分およびスカート下方部分の厚みを比較的薄くするようにしてもよい。
By the way, when the large diameter portion is in the central region of the skirt outer
この場合、スカート下方部分の厚みが比較的薄くされることから、ピストン10が軽量化されるという効果が得られる。
In this case, since the thickness of the lower part of the skirt is relatively thin, an effect of reducing the weight of the
ところで、上述したように、ピストン本体部11が撓んだ場合、サイドウォール部13A、13Bもピン穴上方部分143を支点として撓む。このように、ピン穴上方部分143は、サイドウォール部13A、13Bの撓みの支点となる。このため、ピン穴上方部分143およびその近傍の部分の温度は、その他の部分の温度に比べて高くなりやすい。したがって、ピン穴上方部分143およびその近傍の部分の疲労劣化を抑制するためには、これら部分を効率良く冷却することが望まれる。
By the way, as mentioned above, when the piston
そこで、ピストン10において、ピン穴上方部分143およびその近傍の部分を図15に示されているように構成してもよい。すなわち、図15に示されている実施形態(以下この実施形態を「第2実施形態」という)では、リブ30の両側において、ピン穴上方部分143近傍のサイドウォール外壁面131に窪み(図15(A)において参照符号31が付された網掛け部分)が設けられている。そして、各窪み31を画成する壁面は、少なくとも、ピン穴上方部分143に隣接した領域からサイドウォール部13A、13Bの内部に向かって内方であって且つ斜め上方へと延在する略上方を向いた壁面(以下この壁面を「窪み斜面」ともいう)32と、該窪み斜面32の内方端から外方へピストン中心軸線C1に対して略垂直に延在する壁面33とを有する。
Therefore, in the
第2実施形態のように、ピン穴上方部分143近傍のサイドウォール外壁面131に窪み31が設けられていることによって、以下の効果が得られる。
The following effects are acquired by providing the
すなわち、第2実施形態のピストン10がシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されたとき、サイドウォール外壁面131とシリンダボア内周壁面との間の空間に、下方から冷却・潤滑用のオイルが吹き上げられる。そして、この吹き上げられたオイルは、サイドウォール外壁面131とシリンダボア内周壁面との間の空間を介してピン穴上方部分143およびその近傍の部分に到来する。
That is, when the
ここで、ピン穴上方部分143近傍の部分に窪み斜面32が設けられていない場合、この部分に到来したオイルは、比較的早期にこの部分から流れ出てしまう。すなわち、オイルがピン穴上方部分143近傍の部分周辺に留まる時間が短い。
Here, when the
一方、第2実施形態のように、ピン穴上方部分143近傍の部分に窪み斜面32が設けられている場合、以下の理由から、オイルがピン穴上方部分近傍の部分周辺に留まる時間が長くなる。すなわち、図16(A)に示されているように、ピストン10がシリンダボア50内に配置されたとき、ピストン中心軸線C1が概ね鉛直方向に対して平行になる。したがって、ピストンがシリンダボア内に配置されたとき、窪み斜面32は、鉛直方向に対して斜めに配置される。このため、ピン穴上方部分近傍の部分に到来したオイルは、図16(A)に示されているように、窪み斜面32上に留まる。このため、ピン穴上方部分近傍の部分に窪み斜面32が設けられている場合、オイルがピン穴上方部分近傍の部分周辺に留まる時間が長くなる。
On the other hand, when the
そして、第2実施形態によれば、オイルがピン穴上方部分143近傍の部分周辺に留まる時間が長くなるので、ピン穴上方部分近傍の部分周辺のピストンの部分(すなわち、ピン穴上方部分143およびその近傍の部分)が効率良く冷却される。
According to the second embodiment, the oil stays in the vicinity of the portion near the pin hole
さらに、第2実施形態のように、ピン穴上方部分143近傍の部分に窪み斜面32が設けられている場合、以下の理由からも、オイルがピン穴上方部分近傍の部分周辺に留まる時間がさらに長くなる。すなわち、図16(B)に示されているように、ピストン10がシリンダボア50内に配置されたとき、窪み斜面32は、鉛直方向に対して斜めに配置される。このため、窪み斜面32は、そこに到来するオイルの拡散方向に対して傾斜している。したがって、図16(B)に矢印Aで示されているように、窪み斜面32は、そこに到来したオイルを上方へと跳ね返すことができる。このため、窪み斜面32に到来したオイルが窪み31内で飛散する。すなわち、ピン穴上方部分143近傍の部分に到来したオイルがピン穴上方部分近傍の部分周辺に留まることになる。このため、第2実施形態のように、ピン穴上方部分143近傍の部分に窪み斜面32が設けられている場合、オイルがピン穴上方部分近傍の部分周辺に留まる時間がさらに長くなる。
Furthermore, when the
そして、第2実施形態によれば、オイルがピン穴上方部分143近傍の部分周辺に留まる時間がさらに長くなるので、ピン穴上方部分近傍の部分周辺のピストンの部分(すなわち、ピン穴上方部分143およびその近傍の部分)がさらに効率良く冷却される。
According to the second embodiment, the oil stays in the vicinity of the portion near the pin hole
ところで、第2実施形態の窪み31は、本発明の窪みの一例である。すなわち、本発明の窪みには、ピン穴上方部分近傍の部分にオイルを留めておくことができる如何なる窪みも含まれる。 By the way, the hollow 31 of 2nd Embodiment is an example of the hollow of this invention. That is, the depression of the present invention includes any depression that can retain oil in a portion near the upper portion of the pin hole.
したがって、第2実施形態のピストンにおいて、リブ30の両側のサイドウォール外壁面131に窪み31を設けるのに代えて、リブ30の一方の側のサイドウォール外壁面131にのみ窪みを設けるようにしてもよい。
Therefore, in the piston of the second embodiment, instead of providing the
また、リブ30には、ピン穴上方部分143とピストン本体部11との間のサイドウォール部13A、13Bの剛性を高める効果がある。しかしながら、こうした効果よりも、ピン穴上方部分143近傍の領域にさらに多量のオイルを留めておくという効果を優先するのであれば、第2実施形態のピストンにおいて、リブ30の両側のサイドウォール外壁面131に窪み31を設けるのに加えて、ピン穴上方部分143近傍のリブ30の外壁面に、第2実施形態のピストン10の窪み31と同様の窪みを設けてもよい。
Further, the
もちろん、第2実施形態のピストンにおいて、リブ30の両側のサイドウォール外壁面131に窪み31を設けるのに代えて、ピン穴上方部分143近傍のリブ30の外壁面に、第2実施形態のピストン10の窪み31と同様の窪みを設けるようにしてもよい。
Of course, in the piston of the second embodiment, instead of providing the
また、第2実施形態の窪み斜面32は、本発明の窪み斜面の一例である。すなわち、本発明の窪み斜面には、ピストンがシリンダボア内に配置されているときにピン穴上方部分近傍の部分に到来するオイルを同部分に留めることができる如何なる壁面も含まれる。また、本発明の窪み斜面には、ピストンがシリンダボア内に配置されているときにピン穴上方部分近傍の部分に到来するオイルを上方へと跳ね返すことができる如何なる壁面も含まれる。
Moreover, the
したがって、第2実施形態のように、鉛直方向に対してサイドウォール外壁面131から斜め上方へ延在する窪み斜面31をピン穴上方部分143近傍のサイドウォール外壁面131に設けるのに代えて、ピン穴上方部分143近傍の領域からサイドウォール部13A、13Bの内部に向かってピストン中心軸線C1に対して斜め下方に延在する壁面をピン穴上方部分143近傍のサイドウォール外壁面131に設けるようにしてもよいし、ピン穴上方部分143近傍の領域からサイドウォール部13A、13Bの内部に向かってピストン中心軸線C1に対して垂直な方向に延在する壁面をピン穴上方部分143近傍のサイドウォール外壁面131に設けるようにしてもよい。
Therefore, as in the second embodiment, instead of providing the
ところで、図15(A)に示されているように、第2実施形態では、サイドウォール外壁面131に、第1実施形態の隆起部分20と同様の隆起部分20が設けられている。このため、以下の理由から、ピン穴上方部分143近傍の部分がオイルによってさらに効率良く冷却される。
Incidentally, as shown in FIG. 15A, in the second embodiment, the sidewall
すなわち、第2実施形態の隆起部分20は、第1実施形態の隆起部分20と同様に、ピン穴側方領域AR3から上方角領域A1まで延在するようにサイドウォール部13A、13Bに設けられている。別の言い方をすれば、隆起部分20は、窪み31近傍(すなわち、窪み斜面32近傍)であって且つピン穴部14A、14B近傍のサイドウォール外壁面131の領域から、ピン穴部から離れる方向であって斜め上方へとサイドウォール外壁面131において延在する。さらに別の言い方をすれば、隆起部分20は、窪み31近傍(すなわち、窪み斜面32近傍)であって且つピン穴部14A、14B近傍のサイドウォール外壁面131の領域から、ピン穴部から離れる方向であって斜め上方へとピストン本体部11に隣接するサイドウォール外壁面131の領域まで延在する。
That is, the raised
したがって、ピストン中心軸線C1が鉛直方向に対して平行になるようにピストン10がシリンダボア内に配置された場合、隆起部分20の上方領域(すなわち、隆起部分20の外壁面をその延在方向に沿ってサイドウォール外壁面131に対して垂直な面によって2つの領域に分割したときに上方側に位置する領域)の外壁面は、少なくとも、鉛直方向に対して斜めになっている。このため、この外壁面は、窪み31から流出したオイルを捕捉して留めておくことができるし、隆起部分20よりも上方のサイドウォール外壁面131に到来するオイルも捕捉して留めておくことができる。すなわち、隆起部分20は、オイルをピン穴上方部分143近傍の部分およびその周辺の部分に留めておくことができる。そして、この留められたオイルによって、ピン穴上方部分143近傍の部分およびその周辺の部分が冷却される。このため、第2実施形態では、ピン穴上方部分143近傍の部分およびその周辺の部分がオイルによってさらに効率良く冷却されるのである。
Therefore, when the
なお、上述した実施形態の窪み31は、オイルの粘性に関係なく、少なからずオイルを留めることができる。しかしながら、オイルの粘性が高いほど、窪み31は、より確実にオイルを留めることができる。また、上述した実施形態の隆起部分20も、オイルの粘性に関係なく、少なからずオイルを留めることができる。しかしながら、オイルの粘性が高いほど、隆起部分20は、より確実にオイルを留めることができる。
In addition, the
ところで、図1(B)に示されているように、上述した実施形態では、第1サイドウォール部13Aの内壁面にオイル導入通路画成壁103が設けられ、第2サイドウォール部13Bの内壁面にオイル排出通路画成壁105が設けられている。次に、これら画成壁103、105について詳細に説明する。
As shown in FIG. 1B, in the above-described embodiment, the oil introduction
オイル導入通路画成壁103が図1(B)に示されているように設けられている場合、オイル導入通路画成壁103によって、第1サイドウォール部13Aの第1側方端近傍の部分の剛性が高められ、その結果、第1サイドウォール部13Aの第1側方端に接続されている第1スカート部12Aの第1側方端近傍の部分の剛性も高められる。しかしながら、第2サイドウォール部13Bの第2側方端近傍の部分には、同部分の剛性を高めるオイル導入通路画成壁103のような壁は設けられていないことから、第2サイドウォール部13Bの第2側方端に接続されている第1スカート部12Aの第2側方端近傍の部分の剛性は高められていない。したがって、第1スカート部12Aの第1側方端近傍の部分の剛性が第1スカート部12Aの第2側方端近傍の部分の剛性よりも高くなっている。
When the oil introduction
ところで、ピストンがシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されると、スカート部12A、12Bは、シリンダボア内周壁面からスラスト力を受ける。そして、このスラスト力は、大きくなったり小さくなったりする。ここで、スラスト力が大きくなったときには、このスラスト力によってスカート部12A、12Bの少なくとも一部が変形せしめられる。そして、その後、スラスト力が小さくなると、変形していたスカート部12A、12Bの部分の形状が元の形状に戻る。
By the way, when the piston is disposed in the cylinder bore and the internal combustion engine is operated, the
ここで、オイル導入通路画成壁103によって第1スカート部12Aの第1側方端近傍の部分の剛性が第1スカート部12Aの第2側方端近傍の部分の剛性よりも高くなっている場合、スラスト力による第1スカート部12Aの第1側方端側の部分の変形度合は、同スラスト力による第1スカート部12Aの第2側方端側の部分の変形度合よりも小さい。すなわち、第1スカート部12Aにおいて、スラスト力による第1側方端側の部分の変形度合と同スラスト力による第2側方端側の部分の変形度合とが互いに異なる。そして、このように変形度合が互いに異なる場合、第1スカート部12Aがスラスト力を受けて変形するときに、第1スカート部12Aの一部分に大きな応力が発生してしまう。そして、その後、第1スカート部12Aが受けるスラスト力が小さくなると、第1スカート部12Aの変形していた部分の形状が元の形状に戻り、第1スカート部12Aの一部分に発生していた大きな応力が消滅する。このように第1スカート部12Aに大きな応力が発生したり、この大きな応力が消滅したりすることによって、第1スカート部12Aが疲労によって劣化してしまう。
Here, the rigidity of the portion in the vicinity of the first side end of the
そこで、こうした第1スカート部12Aの疲労劣化を抑制するために、図17に示されているように、オイル導入通路画成壁103を設けずに、第1スカート部12Aの第1側方端と第1サイドウォール部13Aの第1側方端との接続部分の上方端近傍のピストン本体底壁面112の部分に、ピストン本体部11の内部のオイル通路にオイルを導入するオイル導入口104を設けるようにしてもよい。
Therefore, in order to suppress such fatigue deterioration of the
この図17に示されている実施形態(以下この実施形態を「第3実施形態」という)では、第1スカート部12Aの剛性が全体に亘って均一であることから、第1スカート部12Aの一部分に大きな応力が発生することが抑制される。このため、第1スカート部12Aの疲労劣化が抑制される。
In the embodiment shown in FIG. 17 (hereinafter, this embodiment is referred to as “third embodiment”), the rigidity of the
同様に、オイル排出通路画成壁105によって第2スカート部12Bの第1側方端近傍の部分の剛性が第2スカート部12Bの第2側方端近傍の部分の剛性よりも高くなっている場合、スラスト力による第2スカート部12Bの第1側方端側の部分の変形度合は、同スラスト力による第2スカート部12Bの第2側方端側の部分の変形度合よりも小さい。すなわち、第2スカート部12Bにおいて、スラスト力による第1側方端側の部分の変形度合と同スラスト力による第2側方端側の部分の変形度合とが互いに異なる。そして、このように変形度合が互いに異なる場合、第2スカート部12Bがスラスト力を受けて変形するときに、第2スカート部12Bの一部分に大きな応力が発生してしまう。そして、その後、第2スカート部12Bが受けるスラスト力が小さくなると、第2スカート部12Bの変形していた部分の形状が元の形状に戻り、第2スカート部12Bの一部分に発生していた大きな応力が消滅する。このように第2スカート部12Bに大きな応力が発生したり、この大きな応力が消滅したりすることによって、第2スカート部12Bが疲労によって劣化してしまう。
Similarly, the rigidity of the portion near the first side end of the
そこで、こうした第2スカート部12Bの疲労劣化を抑制するために、図17に示されているように、オイル排出通路画成壁105を設けずに、第2スカート部12Bの第1側方端と第2サイドウォール部13Bの第1側方端との接続部分の上方端近傍のピストン本体部底壁面112の部分に、ピストン本体部11の内部のオイル通路からオイルを排出するオイル排出口105を設けるようにしてもよい。
Therefore, in order to suppress the fatigue deterioration of the
この図17に示されている第3実施形態では、第2スカート部12Bの剛性が全体に亘って均一であることから、第2スカート部12Bの一部分に大きな応力が発生することが抑制される。このため、第2スカート部12Bの疲労劣化が抑制される。
In the third embodiment shown in FIG. 17, since the rigidity of the
ところで、上述した実施形態において、ピストンがシリンダボア内に配置されている場合、オイル導入口104には、サイドウォール底端面よりも下方からオイルが吹き付けられ、この吹き付けられたオイルがオイル導入口104に流入する。したがって、第3実施形態のように、オイル導入口104がピストン本体底壁面112に設けられている場合、オイルがオイル導入口104に効率良く流入しないことになってしまう。
By the way, in the above-described embodiment, when the piston is disposed in the cylinder bore, oil is blown to the
そこで、上述したスカート部12A、12Bの不均一な剛性に起因する同スカート部の疲労劣化を抑制しつつ、オイルをオイル導入口104に効率良く流入させるために、第2スカート部12Bがスラスト側に配置されることを条件として、図18に示されているように、第1ピン穴部14Aと第1スカート部12Aの第1側方端との間の第1サイドウォール部13Aの内壁面132に、第1サイドウォール部13Aの底端面からピストン本体底壁面112まで延在するオイル導入通路画成壁103を設けて該オイル導入通路画成壁103によって画成されるオイル導入通路をピストン10の内部のオイル通路に接続し、第2スカート部12Bの第1側方端と第2サイドウォール部13Bの第1側方端との接続部分の上方端近傍のピストン本体底壁面112の部分に、オイル排出口105を設けるようにしてもよい(すなわち、第2ピン穴部14Bと第2スカート部12Bの第1側方端との間の第2サイドウォール部13Bの内壁面には、オイル排出通路画成壁105は設けられない)。
Therefore, the
この図18に示されている実施形態(以下この実施形態を「第4実施形態」という)では、第2スカート部12Bがスラスト側に配置されるのであるから、機関運転中、第1スカート部12Aが受けるスラスト力は、第2スカート部12Bが受けるスラスト力よりも小さい。したがって、第1ピン穴部14Aと第1スカート部12Aの第1側方端との間の第1サイドウォール部13Aの内壁面132にオイル導入通路画成壁103が設けられ、その結果、第1スカート部12Aの第1側方端側の部分の剛性と第1スカート部12Aの第2側方端側の部分の剛性とが互いに異なっていたとしても、第1スカート部12Aが受けるスラスト力が比較的小さいのであるから、第1スカート部12Aの一部分に大きな応力が発生することはない。したがって、第1スカート部12Aの疲労劣化が抑制されている。
In the embodiment shown in FIG. 18 (hereinafter, this embodiment is referred to as “fourth embodiment”), since the
そして、第4実施形態では、オイル導入通路画成壁103が第1サイドウォール部13Aの底端面からピストン本体底壁面112まで延在することから、オイル導入口104が第1サイドウォール部13Aの底端面近傍に形成されている。したがって、オイルがオイル導入口104に効率良く流入する。
In the fourth embodiment, the oil introduction
一方、第4実施形態では、第2ピン穴部14Bと第2スカート部12Bの第1側方端との間の第2サイドウォール部13Bの内壁面132にオイル排出通路画成壁105が設けられていないことから、第2スカート部12Bの剛性は全体に亘って均一である。したがって、第2スカート部12Bがスラスト側に配置され、第2スカート部12Bが受けるスラスト力が比較的大きいとしても、第2スカート部12Bの一部分に大きな応力が発生することはない。したがって、第2スカート部12Bの疲労劣化が抑制される。
On the other hand, in the fourth embodiment, the oil discharge
ところで、上述した実施形態において、ピストン頂壁面111とシリンダボア内周壁面とによって形成される燃焼室には、一般的に、該燃焼室に空気を導入する吸気ポートと燃焼室から排気ガスを排出する排気ポートとが接続されている。ここで、燃焼室から排出される排気ガスの温度は、燃焼室に導入される空気の温度よりも高い。したがって、吸気ポートに近い燃焼室内の領域の温度よりも、排気ポートに近い燃焼室内の領域の温度の方が高い。したがって、吸気ポートに近いシリンダボア内周壁面の部分の温度よりも、排気ポートに近いシリンダボア内周壁面の部分の温度の方が高い。したがって、上述した実施形態のピストンがシリンダボア内に配置され、内燃機関が運転されると、吸気ポートに近いピストンの部分の温度よりも排気ポートに近いピストンの部分の温度の方が高くなる。
By the way, in the above-described embodiment, the combustion chamber formed by the piston
一方、上述した実施形態において、オイル導入口104から遠いピストンの部分におけるオイルによる冷却効果よりも、オイル導入口104に近いピストンの部分におけるオイルによる冷却効果の方が高い。
On the other hand, in the above-described embodiment, the cooling effect by the oil in the piston portion near the
したがって、オイルによってピストン全体を効率良く冷却するという観点からは、オイル導入口104に近い方のスカート部(すなわち、上述した実施形態では、第1スカート部12A)が排気ポートの近くに配置され且つオイル導入口104から遠い方のスカート部(すなわち、上述した実施形態では、第2スカート部12B)が吸気ポートの近くに配置されるように、上述した実施形態のピストンをシリンダボア内に配置することが好ましい。
Therefore, from the viewpoint of efficiently cooling the entire piston with oil, the skirt portion closer to the oil inlet 104 (that is, the
ところで、第1実施形態では、オイル導入通路102およびオイル排出通路104を形成するためにオイル導入通路画成壁103およびオイル排出通路画成壁105がサイドウォール内壁面132に設けられている。そして、このように画成壁103、105がサイドウォール内壁面132に設けられている場合、これら画成壁103、103がサイドウォール内壁面132に設けられていない場合に比べて、ピストンの重量が重くなる。一方、ピストンの分野では、ピストンの軽量化という要請がある。したがって、オイル導入通路102およびオイル排出通路104を形成する場合であっても、可能な限りピストンを軽量化することが望まれる場合がある。
Incidentally, in the first embodiment, the oil introduction
そこで、第1実施形態において、オイル導入通路102およびオイル排出通路104を形成したとしても可能な限りピストンを軽量化するために、これら通路102、104を図19に示されているように形成してもよい。
Therefore, in the first embodiment, even if the
すなわち、図19に示されている実施形態(以下この実施形態を「第5実施形態」という)では、図19(A)に示されているように、第1ピン穴部14Aと第1スカート部12Aの第1側方端との間の第1サイドウォール部13Aに設けられた隆起部分20の内壁面に同隆起部分20に沿って形成されている溝21を壁22によって塞ぐことによってオイル導入通路102が形成されている。すなわち、隆起部分20がオイル導入通路画成壁103の一部として利用される。
That is, in the embodiment shown in FIG. 19 (hereinafter, this embodiment is referred to as “fifth embodiment”), as shown in FIG. 19A, the first
このように、隆起部分20をオイル導入通路画成壁103の一部として利用した場合、隆起部分20をオイル導入通路画成壁103の一部として利用しない場合に比べて、ピストンが軽量化される。
As described above, when the raised
また、第5実施形態では、図19(B)に示されているように、第2ピン穴部14Bと第2スカート部12Bの第1側方端との間の第2サイドウォール部13Bに設けられた隆起部分20の内壁面に同隆起部分20に沿って形成されている溝21を壁23によって塞ぐことによってオイル排出通路が形成されている。すなわち、隆起部分20がオイル排出通路画成壁105の一部として利用される。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 19B, the
このように、隆起部分20をオイル排出通路画成壁105の一部として利用した場合、隆起部分20をオイル排出通路画成壁105の一部として利用しない場合に比べて、ピストンが軽量化される。
Thus, when the raised
なお、隆起部分20をオイル導入通路画成壁103の一部として利用するという第5実施形態の考え方は、オイル排出通路画成壁105を設けずにオイル導入通路画成壁103のみを設ける第4実施形態にも適用可能である。
The concept of the fifth embodiment in which the raised
ところで、上述した実施形態のピストンは、一対のピン穴部を有する。しかしながら、上述した実施形態のピストンが略円環状の1つのピン穴部を有していてもよい。この場合、ピン穴部は、両サイドウォール部13A、13Bを貫通するように設けられる。もちろん、このピン穴部の中心軸線は、両サイドウォール部13A、13Bの延在平面に対して垂直になっている。
By the way, the piston of embodiment mentioned above has a pair of pin hole part. However, the piston of the above-described embodiment may have one substantially annular pin hole. In this case, the pin hole portion is provided so as to penetrate both the
10…ピストン、11…ピストン本体部、12A、12B…スカート部、13A、13B…サイドウォール部、14A、14B…ピン穴部、20…隆起部分、21…溝、31…窪み、32…窪み斜面、101…ピストンの空洞、112…ピストン本体部の底壁面、121…スカート部の外周壁面、122…スカート部の内周壁面、131…サイドウォール部の外壁面、132…サイドウォール部の内壁面、142…ピン穴部の側方部分、143…ピン穴部の上方部分、AR1…上方角領域、AR2…下方角領域、AR3…ピン穴側方領域、C1…ピストン中心軸線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記連結部の略上方を向いた壁面が内方であって且つ斜め上方へ延在している、内燃機関のピストン。 A cylindrical piston main body, a pin hole disposed below the piston main body, the pin hole having a central axis perpendicular to the central axis of the piston main body, and the pin hole In the piston of the internal combustion engine having a connecting portion that connects the piston portion and the piston body portion, an outer wall surface of the connecting portion adjacent to the pin hole portion extends inward substantially above the pin hole portion. Is formed as a substantially upward-facing wall surface, in the vicinity of the substantially upward-facing wall surface and in a direction away from the pin hole portion and obliquely upward from the region of the connecting portion in the vicinity of the pin hole portion. A raised portion extending to the outer wall surface of the connecting portion ,
A piston of an internal combustion engine, wherein a wall surface facing substantially upward of the connecting portion is inward and extends obliquely upward .
前記隆起部分が前記連結部の略上方を向いた壁面近傍であって且つ前記ピン穴部近傍の前記連結部の領域から、前記ピン穴部から離れる方向であって斜め上方へと前記ピストン本体部に隣接する前記連結部の領域まで延在している、内燃機関のピストン。 A cylindrical piston main body, a pin hole disposed below the piston main body, the pin hole having a central axis perpendicular to the central axis of the piston main body, and the pin hole In the piston of the internal combustion engine having a connecting portion that connects the piston portion and the piston body portion, an outer wall surface of the connecting portion adjacent to the pin hole portion extends inward substantially above the pin hole portion. Is formed as a substantially upward-facing wall surface, in the vicinity of the substantially upward-facing wall surface and in a direction away from the pin hole portion and obliquely upward from the region of the connecting portion in the vicinity of the pin hole portion. A raised portion extending to the outer wall surface of the connecting portion,
The piston main body portion is in the vicinity of the wall surface in which the raised portion faces substantially upward of the connecting portion and in the direction away from the pin hole portion and obliquely upward from the region of the connecting portion in the vicinity of the pin hole portion. until said region of the connecting portion that has extended, the inner combustion engine piston adjacent.
当該ピストンの内部に冷却用オイルを流すための第1オイル通路が形成されており、前記隆起部分に対応する前記連結部の内壁面が前記隆起部分に沿って延在する溝を画成しており、該溝が壁で塞がれることによって冷却用オイルを流すための第2オイル通路が形成されており、該第2オイル通路が前記第1オイル通路に接続されている、内燃機関のピストン。A first oil passage for flowing cooling oil is formed inside the piston, and an inner wall surface of the connecting portion corresponding to the raised portion defines a groove extending along the raised portion. A piston for an internal combustion engine in which a second oil passage for flowing cooling oil is formed by closing the groove with a wall, and the second oil passage is connected to the first oil passage. .
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