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JP2983621B2 - 内燃機関用の軽量筒形ピストン - Google Patents

内燃機関用の軽量筒形ピストン

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JP2983621B2
JP2983621B2 JP2500129A JP50012990A JP2983621B2 JP 2983621 B2 JP2983621 B2 JP 2983621B2 JP 2500129 A JP2500129 A JP 2500129A JP 50012990 A JP50012990 A JP 50012990A JP 2983621 B2 JP2983621 B2 JP 2983621B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、内燃機関用の軽量筒形ピストンであって、 L=ピストンの最大長 D=ピストンの最大直径 H=圧縮高さ A=ピストンの順側圧側でピストン胴部高さのほぼ等し
い少なくとも45゜の周方向範囲を、ピストン縦軸線を通
ってピストンピン軸線に対して垂直に延びる平面の両側
にほぼ対称的に分割した場合に、前記周方向範囲におけ
る最下位リング溝より下の、ピストン胴部最大高さ T=半径方向外寄りのボス孔両端の直径方向相互間隔と
すれば、ピストン寸法が L/D=0.45〜0.8 H/D=0.25〜0.5 A/D=0.30〜0.5 T/D=0.45〜0.8であり、かつ ピストン胴部がピストン軸線方向ではクラウニング状
に、また周方向では楕円形状に形成されており、かつ該
楕円形の長軸がピストンの順側圧−逆側圧方向に延びて
おり、ピストン胴部が、ピストンピン軸線とピストン縦
軸線とを通る平面の、逆側圧側に位置する方の範囲にお
いてだけ、1つの水平方向のスリットによってピストン
ヘッドから区切られており、かつピストン胴部に設けら
れているピストンピン用のボス孔軸線がピストンの順側
圧側寄りに僅かにずらされている(ピストンピン軸線の
偏位)形式の筒形ピストンに関するものである。
[発明の開示] 本発明の課題を、重量をできるだけ軽量にかつサイズ
をできるだけ小さくして、しかも機関運動中のノイズを
最低限に抑えうるように前記形式のピストンを改良する
と同時に機関運転中に発生する摩擦による出力損失をで
きるだけ僅かにすることである。
この課題は、請求の範囲の請求項1に記載した特徴的
な構成手段、即ち (a) ピストン胴部が極平面内において逆側圧側範囲
では、順側圧側範囲よりも大きな楕円曲率を有してお
り、 (b) ピストン胴部の逆側圧側範囲寄りの、最下位リ
ング溝に接する上部区域のクラウニング曲率が、順側圧
側範囲よりも小さく、 (c) 順側圧側範囲におけるピストン胴部の長さが逆
側圧側範囲よりも長く、 (d) 順側圧側のピストン胴部肉厚が逆側圧側のピス
トン胴部肉厚よりも大きい ことによって解決される。
本発明の有利な構成手段によれば、ピストン胴部の逆
側圧側範囲には、ピストン胴部周方向にストリップ状に
延びる歪み調整用の挿入体が設けられており、該挿入体
が、ピストン胴部の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数の
材料から成っており、更には順側圧側にも歪み調整用の
ストリップ状挿入体が設けられており、該挿入体が、逆
側圧側の挿入体よりピストン胴部上端から大きな距離を
有している。
本発明の構成手段によって、ピストン胴部が逆側圧側
では、全体として順側圧側よりも半径方向で幾分フレキ
シブルに構成されている。これによってシリンダ摺動面
に対する逆側圧側での摺動遊びは順側圧側よりも小さく
選ぶことができる。逆側圧側よりも順側圧側の方が長く
なっているピストン胴部は、機関運転中に次のように作
用する。
順側圧側寄りにピストンピン軸線を偏位させたことに
よって上死点ではピストンの耐火ウェブを逆側圧側でシ
リンダと接触させる傾動モーメントが生じる。長い方の
ピストン胴部は傾動角の減少によって耐火ウェブの、こ
のような当接を避け、これによってピストンノイズの増
大を阻止する。
[図面の簡単な説明] 第1図は本発明によるピストンの縦断面図、第2a図は
第1図のIIa−IIa線に沿った断面図、第2b図は第1図の
IIb−IIb線に沿った断面図、第3図は異なった実施態様
によるピストンの側面図、第4図は夫々ピストンの順側
圧側で見た第3図に示したピストンの順側圧−逆側圧方
向並びにピストンピン方向での母線経過線図、第5図は
夫々逆側圧側で見た第3図に示したピストンの順側圧−
逆側圧方向並びにピストンピン方向での母線経過線図、
第6図は第3図のVI−VI線に沿ったピストンの断面図、
第7図は第3図に示したピストンを誇張して第3図のX,
Yのライン高さで互いに上下に重なりあった曲線X,Yとし
て示したピストン胴部の周方向経過線図である。
[発明が実施するための最良の形態] 第1図に示したピストンは順側圧側DSでは、逆側圧側
GDSよりも長い胴部を有している。更に順側圧側DSでの
胴部の肉厚は、逆側圧側の肉厚よりも大であり、該逆側
圧側では最下位のリング溝の内部で水平方向のスリット
がピストン胴部をピストンヘッドから区切っている。前
記スリットと、より薄い胴部肉厚とは逆側圧側GDSで或
る程度の弾性的な可縮性を与えるためのものであり、こ
れに対して順側圧側では該可縮性は存在してはならな
い。
第1図に示したピストンのピストン胴部の内部に挿入
された調整用ストリップSは歪み調整用の挿入体であっ
て、ピストンの冷間状態におけるピストン胴部のより緊
密なガイドを可能にする。歪み調整用の挿入体である調
整用ストリップSを逆側圧側GDSでは順側圧側DSよりも
ピストン胴部の上端部により近く配置することによっ
て、冷間状態におけるピストン胴部の上部区域とシリン
ダ上部区域との間の遊びを、順側圧側における当該ピス
トン胴部区域よりも微小に設定することが可能になる。
第4図及び第5図には、第3図に示したピストンにお
ける順側圧−逆側圧方向における母線経過線、つまり順
側圧側の曲線DR及びDB並びに逆側圧側の曲線GR及びGBが
夫々示されている。
第4図及び第5図における直線0はピストンのための
シリンダ摺動面を示唆するものである。曲線DR,GRが各
直線0に接触する区域では、ピストン胴部とシリンダ摺
動面との間の遊びは0に等しい。一般的には曲線GR,GB,
DR及びDBと直線0との距離は、シリンダ摺動面に対する
ピストン摺動面の遊びを意味している。
曲線DR,DB及び曲線GR,GBの曲率は夫々ピストンの外側
形状に相当する。曲線GRと曲線DRとの比較から判るよう
に、逆側圧側でのピストン胴部は胴部上部範囲では、順
側圧側の比較可能な範囲よりも小さなクラウニング曲率
を有している。ピストン胴部の該逆側圧側を全体的によ
りフレキシブルに構成することによって、逆側圧側での
より緊密なガイドが可能になる。より高いフレキシビリ
ティは第1にはピストンヘッドとピストン胴部との間の
水平方向のスリットによって、また第2にはピストン胴
部の周方向での楕円典率を比較的大きくすることによっ
て得られる。逆側圧側でのピストン胴部のフレキシビリ
ティは、ピストン胴部の肉厚を順側圧側の対向区域より
も薄くすることによって更に高められる。
第3図に示したピストンを、ピストンヘッド区域にお
いてもピストン胴部区域においてもセンタリングできる
ようにするために、該ピストンの外表面が軸方向で見て
高さAとBにおいて少なくとも部分的に対向した区分に
おいて対称的に構成されている。
第3図に鎖線で略示した歪み調整用の挿入体Sは逆側
圧側では、ピストン胴部上縁に対して軸方向で順側圧側
よりも高位に位置している。
ピストン底部を起点としてピストン内部へ突出してい
る、ピストンピンを収容するためのボスが、半径方向に
延びるリブによってピストン胴部に支持されている場合
は、ピストンの順側圧側範囲に位置しているリブを、逆
側圧側に位置する方の当該リブよりも頑丈に、従ってよ
り安定性をもつて構成しておくことが可能である。因み
にボスがピストン底部に自由に一体整形されている場合
には、このようなリブを順側圧側にだけ装備し、逆側圧
側にはまったく設けないようにすることも可能である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−32150(JP,A) 実開 昭60−1942(JP,U) 実開 昭57−139649(JP,U) 実開 昭56−157350(JP,U) 特表 平2−503104(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関用の軽量筒形ピストンであって、 L=ピストンの最大長 D=ピストンの最大直径 H=圧縮高さ A=ピストンの順側圧側でピストン胴部高さのほぼ等し
    い少なくとも45゜の周方向範囲を、ピストン縦軸線を通
    ってピストンピン軸線に対して垂直に延びる平面の両側
    にほぼ対称的に分割した場合に、前記周方向範囲におけ
    る最下位リング溝より下の、ピストン胴部最大高さ T=半径方向外寄りのボス孔両端の直径方向相互間隔と
    すれば、ピストン寸法が L/D=0.45〜0.8 H/D=0.25〜0.5 A/D=0.30〜0.5 T/D=0.45〜0.8であり、かつ ピストン胴部がピストン軸線方向ではクラウニング状
    に、また周方向では楕円形状に形成されており、かつ該
    楕円形の長軸がピストンの順側圧−逆側圧方向に延びて
    おり、ピストン胴部が、ピストンピン軸線とピストン縦
    軸線とを通る平面の、逆側圧側に位置する方の範囲(GT
    S側範囲)においてだけ、1つの水平方向のスリットに
    よってピストンヘッドから区切られており、かつピスト
    ン胴部に設けられているピストンピン用のボス孔軸線が
    ピストンの順側圧側寄りに僅かにずらされている(ピス
    トンピン軸線の偏位)形式の筒形ピストンにおいて、 (a) ピストン胴部が極平面内において逆側圧側(GD
    S)範囲では、順側圧側(DS)範囲よりも大きな楕円曲
    率を有しており、 (b) ピストン胴部の逆側圧側(GDS)範囲寄りの、
    最下位リング溝に接する上部区域のクラウニング曲率
    が、順側圧側(DS)範囲よりも小さく、 (c) 順側圧側範囲におけるピストン胴部の長さが逆
    側圧側範囲よりも長く、 (d) 順側圧側のピストン胴部肉厚が逆側圧側のピス
    トン胴部肉厚よりも大きい ことを特徴とする、内燃機関用の軽量筒形ピストン。
  2. 【請求項2】ピストン胴部の逆側圧側範囲には、ピスト
    ン胴部周方向にストリップ状に延びる歪み調整用の挿入
    体(S)が設けられており、該挿入体が、ピストン胴部
    の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数の材料から成ってい
    る、請求項1記載の筒形ピストン。
  3. 【請求項3】順側圧側にも歪み調整用のストリップ状挿
    入体(S)が設けられており、該挿入体が、逆側圧側の
    挿入体よりもピストン胴部上端から大きな距離を有して
    いる、請求項2記載の筒形ピストン。
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