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JP2004339998A - Piston for internal combustion engine - Google Patents

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Publication number
JP2004339998A
JP2004339998A JP2003136138A JP2003136138A JP2004339998A JP 2004339998 A JP2004339998 A JP 2004339998A JP 2003136138 A JP2003136138 A JP 2003136138A JP 2003136138 A JP2003136138 A JP 2003136138A JP 2004339998 A JP2004339998 A JP 2004339998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
lubricating oil
piston pin
pin hole
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003136138A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Suzuki
孝男 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003136138A priority Critical patent/JP2004339998A/en
Publication of JP2004339998A publication Critical patent/JP2004339998A/en
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

【課題】軽量化を図るためにピストンピン穴の軸方向のピストンスカートの一部が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給するとともに、ピストンの強度向上を図る。
【解決手段】ピストン1の往復運動方向に略直交するピストンヘッド2の端面2aであってピストンスカート6が切り欠かれた領域の外径方向の端部と、ピストンピンボス5と、を連結するとともに、ピストンヘッド2に設けられたオイルリング溝3aとピストンピン穴4とを連通しオイルリング溝3a内の潤滑油をピストンピン穴4へ供給する潤滑油通路10が内部に形成されたオイル導入パイプ9を、ピストン1の往復運動方向に対して傾斜して設けた。
【選択図】 図1
In a piston for an internal combustion engine in which a part of a piston skirt in an axial direction of a piston pin hole is cut to reduce the weight, lubricating oil is supplied to the piston pin hole at a relatively high pressure, and Improve strength.
A piston pin boss (5) is connected to an end surface (2a) of a piston head (2) substantially perpendicular to a reciprocating direction of a piston (1) and an outer radial end of a region where a piston skirt (6) is cut out. An oil introduction pipe in which a lubricating oil passage 10 communicating the oil ring groove 3a provided in the piston head 2 with the piston pin hole 4 and supplying the lubricating oil in the oil ring groove 3a to the piston pin hole 4 is formed. 9 is provided to be inclined with respect to the reciprocating direction of the piston 1.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ピストンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関用ピストンとして、レシプロエンジンに用いられるピストンは、回転運動を行うクランクシャフトとコンロッドで連結されて往復運動を行う構造となっている。そして、ピストンは、コンロッドと組み合わされた後、ピストンピンがピストンピン穴に挿入されることによってコンロッドと連結されるが、この周辺は、潤滑油による潤滑が困難な場所であることが知られている。
【0003】
一方、軽量化を図るために、例えば、ピストンピンボスの端部をピストン本体の中央側に寄せて、ピストンスカートのピストンピン穴を有するピストンピンボスの軸方向の側面を切り欠いた構造のものが知られている。
【0004】
そして、このようなピストンにおいて、ピストンヘッドの外周に設けられピストンリングを装着するピストンリング溝と、ピストンピン穴とを連通させて、ピストンリングでかき落とされた潤滑油をピストンピン穴内に導入して、ピストンピン穴とピストンピンとの間の良好な潤滑機能を達成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
実開平4−136356号公報
【特許文献2】
実開平6−60747号公報
【特許文献3】
実開昭60−190954号公報
【特許文献4】
実開平7−8541号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ピストンの往復運動によって方向が変化し、交互に高面圧が作用するピストンピン周辺に十分な潤滑油を供給するためには、この部分に潤滑油を圧送する必要がある。すなわち、ピストンピン穴内の狭いクリアランスに潤滑油を導入するには高圧でこれを供給する必要がある。
【0007】
従来では、ピストンリング溝に連通している潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底方向、すなわち、ピストンの往復運動の方向に対して略直交する方向に設けられているため、ピストンが往復運動しても潤滑油には潤滑油通路内で通路の方向に対して略直交する方向(通路の幅方向)に移動させる作用が働くだけであり、ピストンピン穴内に潤滑油を供給するのに適切な油圧が得られず所望の潤滑がなされないことがある。
【0008】
一方、内燃機関の運転時において、燃焼圧がピストンに作用した場合には、ピストンヘッドには、燃焼圧により生じる大きな荷重が作用するため下方向(コンロッド側)に倒れ込む変形が生じる場合がある。
【0009】
このような場合においては、ピストンピン穴も変形してしまい、片当りが生じ潤滑不足となり焼き付きなどの発生の原因となってしまう。
【0010】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、軽量化を図るためにピストンピン穴の軸方向のピストンスカートの一部が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給するとともに、ピストンの強度向上を図ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用した。
【0012】
すなわち、ピストンヘッド(ピストンクラウン)の外周縁より内側に設けられ、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンが挿通されるピストンピン穴が設けられたピストンピンボスを備え、
前記ピストンピンボスの前記ピストンピン穴に対向するピストンスカートの側面が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンの往復運動方向に略直交する前記ピストンヘッドの端面のうち前記ピストンピンボス側の端面であって前記ピストンスカートが切り欠かれた領域の外径方向の端部と、前記ピストンピンボスと、を連結するとともに、前記ピストンヘッドに設けられたピストンリング溝と前記ピストンピン穴とを連通し該ピストンリング溝内の潤滑油を該ピストンピン穴へ供給する潤滑油通路が内部に形成された管状部を設け、
前記管状部が、ピストンの往復運動方向に対して傾斜して設けられたことを要旨とする。
【0013】
ピストンが作動した場合、ピストンリング溝に装着されたピストンリングによって掻き落とされた、シリンダ壁面の油膜の形成に不要な潤滑油には、ピストンの往復運動の方向に移動させようとする慣性力が作用する。本発明では、管状部がピストンの往復運動の方向に対して傾斜して設けられていることにより、この慣性力の作用によって、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴へと供給することができる。
【0014】
さらに、管状部は、ピストンスカートが切り欠かれた領域において、ピストンヘッドのピストンピンボス側の端面であってピストンリング溝近傍と、ピストンピンボスと、を連結するように設けられている。これにより、ピストンの強度の向上を図ることができる。したがって、内燃機関の運転時に、燃焼圧がピストンに作用した場合にピストンヘッドに生じる変形、すなわちピストンヘッドがピストンピンボス側に倒れ込んでしまうような変形を防止することができる。これにより、燃焼圧がピストンに作用した場合にピストンピン穴に生じる変形を防止することができ、ピストンピンとピストンピン穴との間に生じる片当りを抑制することができ、潤滑状態を良好に保つことが可能となる。
【0015】
ここで、ピストンヘッド内の潤滑油通路は、管状部の傾斜状態を保ったまま、管状部とピストンリング溝とを連通するように形成されると好ましい。しかし、ピストンヘッド内での潤滑油通路については、特に限定されるものではない。管状部は、ピストンヘッドのピストンピンボス側の端面であって外径方向端部、すなわち、ピストンリング溝近傍に設けられているので、ピストンの作動によって潤滑油が掻き落とされることによって、掻き落とされた潤滑油をピストンリング溝から管状部まで送り込ませることができる。例えば、ピストンリング溝から往復運動の方向に略直交する方向に通路が設けられていても、その長さはわずかであって問題となるものではない。
【0016】
上記の構成において、前記潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底に連通していることも好ましい。
【0017】
潤滑油通路がピストンリング溝の側壁に設けられている場合には、該ピストンリング溝に装着されたピストンリングは、ピストンの作動時に、潤滑油通路を塞いでしまう可能性があるが、潤滑油通路がピストンリング溝の溝底に設けられていれば、ピストンリングにより通路を塞がれてしまうようなことはなく、潤滑油をより確実にピストンピン穴へ供給することができる。ここで、潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底の少なくとも一部を含んで連通していてもよく、溝底と側壁とを含んだ領域に連通させることにより、潤滑油通路の断面の大きさをより大きくすることができ、潤滑油通路を介して潤滑油をより確実にピストンピン穴に供給することができる。
【0018】
また、上記の構成において、前記ピストンピン穴の内周面に潤滑油を溜める潤滑油溜め部を設け、
前記潤滑油通路は、該潤滑油溜め部に連通していることも好ましい。
【0019】
これにより、潤滑油溜め部に、常時、潤滑油を溜めておくことができるので、ピストンピン穴とピストンピンとの潤滑状態を常に良好にすることができ、摩耗や焼き付きなどの不具合をより確実に防止することが可能となる。
【0020】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【0021】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の内燃機関用ピストンを図1から図3に示される実施形態について更に詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図である。図2は、本実施の形態に係る内燃機関用ピストンの底面を示す概略図である。図3は、図2に示す断面A−Aを示す概略図であって、図1のA部を示すものである。
【0022】
ピストン1は、図示しない内燃機関のシリンダ内に挿入され、燃焼室を画するとともに外周面にピストンリング溝3が設けられたピストンヘッド2と、ピストンピンが挿通されるピストンピン穴4が設けられたピストンピンボス5と、このピストンピンボス5を覆いピストンヘッド2の外周とその下部のピストンスカート6とが一体となったピストン外周部7とを備えている。
【0023】
ピストン1の側面上部、すなわちピストンヘッド2の外周面には、通常、計三カ所のピストンリング溝3が形成されているとともに、その下方にはピストンスカート6が形成されている。ピストンリング溝3のうち上の2つはコンプレッションリング用であり、最下の1つがオイルリング用のオイルリング溝3aとなっている。本実施の形態においてピストンリング溝とは、特に、オイルリングを装着するためのオイルリング溝3aを表すものである。
【0024】
図示のピストン1はいわゆる円柱状の形状ではなく、軽量化とフリクションロスの低減を図るために、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート6においてピストンピン軸方向(ピストンピン穴4に対向する側)の一部を切り欠いた形状としている。
【0025】
図1は、ピストン1のスラスト側から見た図を示すものであり、上述したように切り欠きを設けたことから幅が狭くなったピストンスカート6が、図面において手前側と向こう側(反対側)に位置しており、すなわち、ピストンピン穴4の軸に略直交する方向に面するピストンの外周部分に設けられている。また、ピストンヘッド2の裏面にはピストンピンボス5が形成されており、このピストンピンボス5にはコンロッド(図示せず)に接続するためのピストンピン穴4が形成されている。
【0026】
図1に示すピストン1では、対向するピストンスカート6を内側から連結するように一対のサイドウォール8が形成されている。サイドウォール8は、ピストンを横切るようにピストンスカート6と交わる方向に平行に設けられ、これらのサイドウォール8には、それぞれピストンピンボス5が形成されており、このピストンピンボス5の各々には、コンロッドに接続するためのピストンピン穴4が形成されている。ピストンピン穴4には図示しないピストンピンが挿入され、ピストン1とコンロッドとが接続されるようになっている。
【0027】
そして、本実施の形態の特徴的な構成として、ピストンヘッド2の裏側(ピストンピンボス5が設けられている側)の端面2aにおいてピストンスカート6が切り欠かれた領域の外径方向端部と、ピストンピン穴4の軸方向に略直交するピストンピンボス5の端面5aとを連結するとともに、オイルリング溝3aとピストンピン穴4とを連通しオイルリング溝3a内の潤滑油をピストンピン穴4へ供給する潤滑油通路10が内部に形成された管状部としてのオイル導入パイプ9を、ピストンの往復運動方向に対して傾斜させて設けている。
【0028】
潤滑油通路10は、ピストンヘッド2に設けられオイル導入パイプ9とオイルリング溝3aとを連通させるピストンヘッド内油孔11と、ピストンピンボス5に設けられオイル導入パイプ9とピストンピン穴4とを連通するピンボス内油孔12と、オイル導入パイプ9とにより構成されている。
【0029】
ピストンヘッド内油孔11は、オイル導入パイプ9の傾斜状態を保持してピストンヘッド2の裏面からオイルリング溝3aまで貫通するように設けられており、すなわち、ピストンヘッド内油孔11とオイル導入パイプ9とにより形成される潤滑油通路は略直線状に設けられている。
【0030】
ピンボス内油孔12は、ピストンピンボス5の端面5aからピストンピン穴4まで貫通するように設けられている。ここで、ピンボス内油孔12においては、ピストンピン穴4と図示しないピストンピンとの間に潤滑油を供給するものであればよく、ピストンピンボス5の中を貫通するものに限らない。例えば、溝のように、開口している部分を有する通路でもよい。
【0031】
このような構成においてピストン1を作動させると、シリンダ壁面の油膜の形成に不要な潤滑油は図示しないオイルリングにより掻き落とされ、オイルリング溝3aからピストンヘッド内油孔11へと圧送される。
【0032】
ピストン1の作動時においては、潤滑油通路10内の潤滑油に、ピストン1の往復運動に伴って、その往復運動の方向に移動させようとする慣性力が作用する。潤滑油通路10、特に、ピストンヘッド内油孔11及びオイル導入パイプ9においては、ピストン1の往復運動の方向に対して傾斜して設けられており、ピストン1の往復運動の方向の成分を有するので、この慣性力の作用によって、通路内の潤滑油を下流側へと送り込む、すなわちピストンピン穴4へと圧送することができる。
【0033】
ここで、ピストン1の往復運動の方向は、エンジンの仕様によって異なるものであって、本実施の形態において特に限定されるものではないが、ピストン1の往復運動の方向が重力の方向の成分を有する場合には、潤滑油の自重により潤滑油を下流側へ圧送する作用がさらに加わることとなり、より効果的に潤滑油をピストンピン穴4に圧送することができる。この場合には、さらに、内燃機関の停止時において、潤滑油通路10のオイル導入パイプ9やピストンヘッド内油孔11内に残留した潤滑油が(自重により)ピストンピン穴4側に落ちるため、最も潤滑が重要な内燃機関始動時に十分な潤滑を与えることができる。
【0034】
さらに、軽量化とフリクションロスの低減を図るために、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート6においてピストンピン穴4の軸方向に対向する側面の一部を切り欠いた形状としたピストンにおいて、上述した構成とすることにより、内燃機関の運転時、燃焼圧がピストン1に作用した場合にピストンヘッド2に生じる、下方向(ピストンピンボス5側)に倒れ込む変形を防止することができる。これにより、燃焼圧がピストン1に作用した場合にピストンピン穴4に生じる変形を防止することができ、ピストンピンとピストンピン穴4との間に生じる片当りを抑制することができ、潤滑状態を良好に保つことが可能となる。例えば軽量化のためにピストンピンボス5がピストン1の中央側に設けられて、径方向の長さが小さい場合程、オイル導入パイプ9を設けることによって、燃焼圧がピストン1に作用した場合にピストンピン穴4に生じる変形をより効果的に防止することができる。
【0035】
図においては、オイル導入パイプ9は、ピストンの外周縁側に、ピストンピン穴4を挟むように2つずつ設けられているが、これに限るものではない。潤滑状態や、燃焼圧がピストンヘッドに作用する強度分布に応じて、オイル導入パイプ9内の潤滑油通路の(通路に直交する方向の)断面の大きさや、オイル導入パイプ9の数や太さを適宜決めるとよい。オイル導入パイプ9はピストン本体とは独立して設けられ、ピストン本体に取り付けられるものであってもよいが、ピストン本体に一体に設けられるものであってもよい。この場合には、例えば、塩中子で空洞をつくることにより潤滑油通路を形成してもよい。また、潤滑油通路の断面の大きさにおいては、従来のように、オイルリング溝の溝底方向(ピストンの往復運動の方向に対して略直交する方向)に設けられている場合には、オイルリング溝の溝幅より大きく設定することはできないが、本実施の形態のように、ピストンヘッド内油孔11をピストンの往復運動の方向に対して傾斜して設けることにより、通路の大きさを大きくすることができ、潤滑油をピストンピン穴4に送り込み易くすることができる。
【0036】
また、ピストンピンボス5において、オイル導入パイプ9が連結される位置は、ピストンピン穴4に潤滑油が供給されれば特に限定されるものではないが、ピストンピンボス下側(ピストンヘッド2とは反対側)に連結されることにより、オイル導入パイプ9の長さを長くとることができる。これにより、ピストン作動時の慣性力の作用をより大きくすることができ、潤滑油をより効果的にピストンピン穴4へと圧送することができる。また、燃焼圧がピストン1に作用した場合にピストンピン穴4に生じる変形をより効果的に防止することができる。
【0037】
以上説明したように、ピストンピン穴4への潤滑がより確実に行えるため、ピストンピン穴4やこれに接するピストンピンの摩耗が防止できるとともに、摩擦の低減、スカッフの防止、及び温度上昇の抑制を図ることができる。また、ピストン1の首振り運動もスムーズになるため、シリンダの偏摩耗や焼き付きなども防止できる。これにより燃費の低減と機関寿命の延長が図られる。
【0038】
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図であり、実施の形態1において示した図2の断面A−A(図1のA部)に相当する部分を示す図である。なお、実施の形態1と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0039】
実施の形態1において示した図1では、ピストンヘッド内油孔11は、オイルリング溝3aの側壁3b(図において下側、ピストンの往復運動の方向のピストンピンボス5側)に貫通するように設けられていたが、本実施の形態では、図4に示すように、オイルリング溝3aの溝底3cにピストンヘッド内油孔11を貫通させたものである。
【0040】
これにより、ピストン1の作動時に、オイルリング溝3aに装着されたオイルリングによって、ピストンヘッド内油孔11が塞がれてしまうようなことはなく、潤滑油はより確実にピストンヘッド内油孔11に送り込まれることとなる。したがって、実施の形態1で説明した効果に加えて、潤滑油をより確実にピストンピン穴へ供給することができる。
【0041】
図においては、溝底3cの部分のみからピストンヘッド内油孔11を設けているが、溝底3cと側壁3bとの両方に、ピストンヘッド内油孔11が貫通するように設けてもよい。
【0042】
ここで、オイルリング溝3aに装着されるオイルリングにおいては、掻き落とした潤滑油を、ピストンヘッド内油孔11に送り込むための連通部が設けられている。図5は、オイルリング20がオイルリング溝3aに装着された状態を説明するための概略図である。
【0043】
図5に示すオイルリング20においては、オイルリング溝3aの側壁にそれぞれ対向するように設けられた一対のサイドレール21と、一対のサイドレール21の間に設けられ、これらのサイドレール21を支持しつつ外径方向(シリンダ側)に付勢するエキスパンダ22とに構成されるオイルリングを示している。エキスパンダ22は、潤滑油戻し通路23を備えるもので、潤滑油が通り抜け自在な構造となっており、サイドレール21により掻き落とされたシリンダ壁面24の潤滑油は図に示す矢印のように流れることとなる。
【0044】
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図であり、実施の形態1において示した図2の断面A−A(図1のA部)に相当する部分を示す図である。なお、実施の形態1,2と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0045】
本実施の形態においては、実施の形態1または実施の形態2で説明した構成に加えて、ピストンピン穴4の内周面4aに潤滑油を溜める潤滑油溜め部31を設け、潤滑油通路10を潤滑油溜め部31に連通させたものである。
【0046】
これにより、潤滑油溜め部31に、常時、潤滑油を溜めておくことができるので、ピストンピン穴4とピストンピンとの潤滑状態を常に良好にすることができる。また、ピストンピン穴4の内周面4aに開口する潤滑油溜め部31を設けることにより、応力が極めて高いピストンピン穴4において応力を分散させることができ、強い応力に妨げられることなく潤滑油を供給することが可能になる。したがって、実施の形態1または実施の形態2で説明した効果に加えて、摩耗や焼き付きなどの不具合の発生をより確実に防止することが可能となる。
【0047】
なお、潤滑油溜め部31は、鉛直方向に対して交差する受け部を有して、重力に従う潤滑油を受ける(溜める)ように設けられていると好ましいが、これに限るものではない。ピストンピン穴4とピストンピンとの間の隙間は非常に小さいので、潤滑油溜め部31はピストンピン穴4に開口していれば常時潤滑油を溜めておくことができる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給することができ、ピストンの強度向上を図ることができる。このため、ピン穴周辺部品の摩耗やフリクションロスの低減を図ることができ、燃費や性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る内燃機関用ピストンの側面図。
【図2】本発明の実施の形態1に係る内燃機関用ピストンの底面図。
【図3】図2に示す断面A−Aを示す概略図であって、図1のA部を示す図。
【図4】本発明の実施の形態2に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【図5】本発明の実施の形態2に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【図6】本発明の実施の形態3に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【符号の説明】
1 ピストン
2 ピストンヘッド
2a 端面
3 ピストンリング溝
3a オイルリング溝
3b 側壁
3c 溝底
4 ピストンピン穴
4a 内周面
5 ピストンピンボス
5a 端面
6 ピストンスカート
7 ピストン外周部
8 サイドウォール
9 オイル導入パイプ
10 潤滑油通路
11 ピストンヘッド内油孔
12 ピンボス内油孔
20 オイルリング
21 サイドレール
22 エキスパンダ
23 潤滑油戻し通路
24 シリンダ壁面
31 潤滑油溜め部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a piston for an internal combustion engine, a piston used in a reciprocating engine has a structure in which a piston is connected to a rotating crankshaft by a connecting rod and reciprocates. Then, after the piston is combined with the connecting rod, the piston pin is connected to the connecting rod by inserting the piston pin into the piston pin hole.It is known that the surrounding area is a place where lubrication with lubricating oil is difficult. I have.
[0003]
On the other hand, in order to reduce the weight, for example, there is known a structure in which the end of the piston pin boss is moved toward the center of the piston body and the axial side surface of the piston pin boss having the piston pin hole of the piston skirt is cut off. Have been.
[0004]
In such a piston, the piston ring groove provided on the outer periphery of the piston head for mounting the piston ring communicates with the piston pin hole, and lubricating oil scraped off by the piston ring is introduced into the piston pin hole. Thus, there is known one that achieves a good lubrication function between the piston pin hole and the piston pin (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-136356 [Patent Document 2]
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-60747 [Patent Document 3]
JP-A-60-190954 [Patent Document 4]
Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 7-8541
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to supply sufficient lubricating oil around the piston pin where the direction changes due to the reciprocating motion of the piston and the high surface pressure is applied alternately, it is necessary to pump lubricating oil to this portion. That is, it is necessary to supply the lubricating oil at a high pressure in order to introduce the lubricating oil into the narrow clearance in the piston pin hole.
[0007]
Conventionally, since the lubricating oil passage communicating with the piston ring groove is provided in the groove bottom direction of the piston ring groove, that is, in a direction substantially orthogonal to the direction of the reciprocating movement of the piston, the piston reciprocates. However, the lubricating oil only acts to move the lubricating oil in the direction substantially perpendicular to the direction of the passage (width direction of the passage) in the lubricating oil passage, and is suitable for supplying the lubricating oil to the piston pin hole. The desired lubrication may not be achieved due to insufficient hydraulic pressure.
[0008]
On the other hand, when the combustion pressure acts on the piston during the operation of the internal combustion engine, a large load generated by the combustion pressure acts on the piston head, so that the piston head may be deformed to fall down (on the connecting rod side).
[0009]
In such a case, the piston pin hole is also deformed, resulting in one-sided contact, insufficient lubrication, and the occurrence of seizure.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a piston for an internal combustion engine in which a part of a piston skirt in an axial direction of a piston pin hole is cut out to reduce weight, a relatively high An object is to supply lubricating oil to a piston pin hole with pressure and to improve the strength of a piston.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configurations.
[0012]
That is, a piston pin boss provided inside the outer peripheral edge of the piston head (piston crown) and provided with a piston pin hole through which a piston pin connecting the piston and the connecting rod is inserted,
In an internal combustion engine piston in which a side surface of a piston skirt facing the piston pin hole of the piston pin boss is cut,
The piston pin boss is connected to an end of the piston head that is substantially perpendicular to the reciprocating direction of the piston and that is an end surface on the piston pin boss side in an outer radial direction of a region where the piston skirt is cut out. A tubular portion having a lubricating oil passage formed therein, which communicates a piston ring groove provided in the piston head with the piston pin hole and supplies lubricating oil in the piston ring groove to the piston pin hole. Provided,
The gist is that the tubular portion is provided to be inclined with respect to the reciprocating direction of the piston.
[0013]
When the piston operates, the lubricating oil that is scraped off by the piston ring attached to the piston ring groove and that is not necessary for forming an oil film on the cylinder wall has an inertial force to move it in the reciprocating direction of the piston. Works. In the present invention, since the tubular portion is provided to be inclined with respect to the direction of the reciprocating motion of the piston, lubricating oil can be supplied to the piston pin hole at a relatively high pressure by the action of the inertial force. it can.
[0014]
Further, the tubular portion is provided so as to connect the piston pin boss to the end face of the piston head on the piston pin boss side in the cutout region of the piston skirt and the vicinity of the piston ring groove. Thereby, the strength of the piston can be improved. Therefore, it is possible to prevent a deformation that occurs in the piston head when the combustion pressure acts on the piston during the operation of the internal combustion engine, that is, a deformation in which the piston head falls down to the piston pin boss side. Thereby, it is possible to prevent deformation occurring in the piston pin hole when the combustion pressure acts on the piston, to suppress the one-side contact between the piston pin and the piston pin hole, and to maintain a good lubrication state. It becomes possible.
[0015]
Here, it is preferable that the lubricating oil passage in the piston head is formed so as to communicate the tubular portion and the piston ring groove while maintaining the inclined state of the tubular portion. However, the lubricating oil passage in the piston head is not particularly limited. Since the tubular portion is provided on the end face on the piston pin boss side of the piston head and in the outer radial direction, that is, near the piston ring groove, the lubricating oil is scraped off by the operation of the piston, so that the tubular portion is scraped off. Lubricating oil can be sent from the piston ring groove to the tubular portion. For example, even if a passage is provided in a direction substantially perpendicular to the direction of the reciprocating movement from the piston ring groove, its length is small and does not pose a problem.
[0016]
In the above configuration, it is preferable that the lubricating oil passage communicates with a groove bottom of the piston ring groove.
[0017]
When the lubricating oil passage is provided on the side wall of the piston ring groove, the piston ring mounted on the piston ring groove may block the lubricating oil passage when the piston operates, If the passage is provided at the groove bottom of the piston ring groove, the passage will not be blocked by the piston ring, and the lubricating oil can be more reliably supplied to the piston pin hole. Here, the lubricating oil passage may include at least a part of the groove bottom of the piston ring groove, and may communicate with the region including the groove bottom and the side wall. The lubricating oil can be more reliably supplied to the piston pin hole through the lubricating oil passage.
[0018]
Further, in the above configuration, a lubricating oil reservoir for storing lubricating oil is provided on an inner peripheral surface of the piston pin hole,
Preferably, the lubricating oil passage communicates with the lubricating oil reservoir.
[0019]
As a result, the lubricating oil can always be stored in the lubricating oil reservoir, so that the lubricating state between the piston pin hole and the piston pin can be always improved, and problems such as wear and seizure can be more reliably prevented. It can be prevented.
[0020]
It should be noted that the above configurations can be employed in combination as much as possible.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, the piston for an internal combustion engine of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a side surface of a piston for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the bottom surface of the piston for an internal combustion engine according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic view showing a cross section AA shown in FIG. 2, and shows a portion A in FIG.
[0022]
The piston 1 is inserted into a cylinder of an internal combustion engine (not shown), and has a piston head 2 defining a combustion chamber and having a piston ring groove 3 provided on an outer peripheral surface, and a piston pin hole 4 through which a piston pin is inserted. A piston pin boss 5 and a piston outer peripheral portion 7 which covers the piston pin boss 5 and has an outer periphery of the piston head 2 and a lower part of a piston skirt 6 integrated therewith.
[0023]
Normally, a total of three piston ring grooves 3 are formed on the upper side surface of the piston 1, that is, the outer peripheral surface of the piston head 2, and a piston skirt 6 is formed below the piston ring grooves 3. The upper two of the piston ring grooves 3 are for a compression ring, and the lower one is an oil ring groove 3a for an oil ring. In the present embodiment, the piston ring groove particularly represents an oil ring groove 3a for mounting an oil ring.
[0024]
The illustrated piston 1 is not in a so-called columnar shape, but in the piston pin axial direction (opposed to the piston pin hole 4) in the piston skirt 6 so as to reduce the lateral pressure relatively in order to reduce the weight and reduce the friction loss. Side) is partially cut away.
[0025]
FIG. 1 is a view of the piston 1 as viewed from the thrust side. The piston skirt 6 whose width has been reduced due to the provision of the notch as described above has the front side and the opposite side (opposite side) in the drawing. ), That is, provided on the outer peripheral portion of the piston facing in a direction substantially perpendicular to the axis of the piston pin hole 4. Further, a piston pin boss 5 is formed on the back surface of the piston head 2, and the piston pin boss 5 is formed with a piston pin hole 4 for connecting to a connecting rod (not shown).
[0026]
In the piston 1 shown in FIG. 1, a pair of sidewalls 8 are formed so as to connect the opposed piston skirts 6 from inside. The sidewalls 8 are provided in parallel to the direction intersecting the piston skirt 6 so as to cross the piston, and the pistons 8 are respectively formed with the piston pin bosses 5 on each of the sidewalls 8. Is formed with a piston pin hole 4 for connection to the piston pin. A piston pin (not shown) is inserted into the piston pin hole 4, so that the piston 1 and the connecting rod are connected.
[0027]
As a characteristic configuration of the present embodiment, an outer radial end portion of a region where the piston skirt 6 is cut off on the end surface 2a on the back side of the piston head 2 (on the side where the piston pin boss 5 is provided), The piston pin hole 4 is connected to the end face 5a of the piston pin boss 5 which is substantially orthogonal to the axial direction, and the oil ring groove 3a communicates with the piston pin hole 4 to lubricate the oil in the oil ring groove 3a to the piston pin hole 4. An oil introduction pipe 9 as a tubular part in which a lubricating oil passage 10 to be supplied is formed is provided to be inclined with respect to the reciprocating direction of the piston.
[0028]
The lubricating oil passage 10 has an oil hole 11 in the piston head provided in the piston head 2 for communicating the oil introduction pipe 9 with the oil ring groove 3a, and an oil introduction pipe 9 and the piston pin hole 4 provided in the piston pin boss 5. It comprises an oil hole 12 in the pin boss and an oil introduction pipe 9 communicating with each other.
[0029]
The oil hole 11 in the piston head is provided so as to penetrate from the back surface of the piston head 2 to the oil ring groove 3a while maintaining the inclined state of the oil introduction pipe 9, that is, the oil hole 11 in the piston head and the oil introduction pipe. The lubricating oil passage formed by the pipe 9 is provided substantially linearly.
[0030]
The pin boss inner oil hole 12 is provided so as to penetrate from the end face 5 a of the piston pin boss 5 to the piston pin hole 4. Here, the oil hole 12 in the pin boss only needs to supply lubricating oil between the piston pin hole 4 and a piston pin (not shown), and is not limited to the one penetrating through the piston pin boss 5. For example, a passage having an open portion such as a groove may be used.
[0031]
When the piston 1 is operated in such a configuration, lubricating oil unnecessary for forming an oil film on the cylinder wall surface is scraped off by an oil ring (not shown), and is fed from the oil ring groove 3a to the oil hole 11 in the piston head.
[0032]
When the piston 1 operates, an inertial force acting on the lubricating oil in the lubricating oil passage 10 in the direction of the reciprocating motion acts on the lubricating oil along with the reciprocating motion of the piston 1. The lubricating oil passage 10, particularly the oil hole 11 in the piston head and the oil introduction pipe 9, is provided to be inclined with respect to the direction of the reciprocating motion of the piston 1 and has a component in the direction of the reciprocating motion of the piston 1. Therefore, by the action of the inertial force, the lubricating oil in the passage can be sent to the downstream side, that is, can be sent to the piston pin hole 4 by pressure.
[0033]
Here, the direction of the reciprocating motion of the piston 1 depends on the specifications of the engine, and is not particularly limited in the present embodiment. However, the direction of the reciprocating motion of the piston 1 is a component of the direction of gravity. In the case of having the lubricating oil, the function of pumping the lubricating oil to the downstream side by the weight of the lubricating oil is further added, and the lubricating oil can be more effectively pumped to the piston pin hole 4. In this case, when the internal combustion engine is stopped, the lubricating oil remaining in the oil introduction pipe 9 of the lubricating oil passage 10 and the oil hole 11 in the piston head drops to the piston pin hole 4 side (by its own weight). Sufficient lubrication can be provided when starting the internal combustion engine where lubrication is most important.
[0034]
Further, in order to reduce the weight and reduce the friction loss, the piston skirt 6 has a shape in which a part of a side surface of the piston skirt 6 facing the axial direction of the piston pin hole 4 is cut away so that the lateral pressure is relatively reduced. In the configuration described above, the deformation of the piston head 2 falling down (toward the piston pin boss 5) when the combustion pressure acts on the piston 1 during operation of the internal combustion engine can be prevented. Thereby, when the combustion pressure acts on the piston 1, it is possible to prevent deformation of the piston pin hole 4, and to suppress the one-sided contact between the piston pin and the piston pin hole 4, and to reduce the lubrication state. It is possible to keep good. For example, when the piston pin boss 5 is provided at the center side of the piston 1 for weight reduction and the radial length is small, the oil introduction pipe 9 is provided so that when the combustion pressure acts on the piston 1, Deformation occurring in the pin hole 4 can be more effectively prevented.
[0035]
In the figure, two oil introduction pipes 9 are provided on the outer peripheral side of the piston so as to sandwich the piston pin hole 4, but the invention is not limited to this. Depending on the lubrication state and the intensity distribution of the combustion pressure acting on the piston head, the size of the cross section of the lubricating oil passage in the oil introducing pipe 9 (in the direction perpendicular to the passage), the number and thickness of the oil introducing pipe 9 May be determined as appropriate. The oil introduction pipe 9 may be provided independently of the piston main body and attached to the piston main body, or may be provided integrally with the piston main body. In this case, for example, a lubricating oil passage may be formed by forming a cavity with a salt core. Further, in the case where the lubricating oil passage is provided in the groove bottom direction of the oil ring groove (direction substantially orthogonal to the direction of reciprocation of the piston) as in the related art, Although it cannot be set larger than the groove width of the ring groove, as in the present embodiment, by providing the oil hole 11 in the piston head inclined with respect to the direction of reciprocation of the piston, the size of the passage is reduced. The lubricating oil can be easily sent into the piston pin hole 4.
[0036]
In the piston pin boss 5, the position where the oil introduction pipe 9 is connected is not particularly limited as long as lubricating oil is supplied to the piston pin hole 4, but the lower side of the piston pin boss (opposite to the piston head 2). Side), the length of the oil introduction pipe 9 can be increased. Thus, the action of the inertial force during the operation of the piston can be further increased, and the lubricating oil can be more effectively pumped to the piston pin hole 4. In addition, when the combustion pressure acts on the piston 1, deformation occurring in the piston pin hole 4 can be more effectively prevented.
[0037]
As described above, since the lubrication of the piston pin hole 4 can be performed more reliably, the wear of the piston pin hole 4 and the piston pin in contact therewith can be prevented, the friction is reduced, the scuff is prevented, and the temperature is suppressed from rising. Can be achieved. Further, since the swinging motion of the piston 1 is also smooth, uneven wear and seizure of the cylinder can be prevented. As a result, fuel consumption is reduced and engine life is extended.
[0038]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic view showing a main part of an internal combustion engine piston according to Embodiment 2 of the present invention, and corresponds to a cross section AA (A in FIG. 1) of FIG. 2 shown in Embodiment 1. FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0039]
In FIG. 1 shown in the first embodiment, the oil hole 11 in the piston head is provided to penetrate the side wall 3b of the oil ring groove 3a (the lower side in the figure, the piston pin boss 5 in the direction of the reciprocating motion of the piston). However, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the oil hole 11 in the piston head penetrates the groove bottom 3c of the oil ring groove 3a.
[0040]
Thus, when the piston 1 is operated, the oil ring in the oil ring groove 3a does not block the oil hole 11 in the piston head, and the lubricating oil is more reliably supplied to the oil hole in the piston head. 11 will be sent. Therefore, in addition to the effects described in the first embodiment, lubricating oil can be more reliably supplied to the piston pin holes.
[0041]
In the drawing, the oil hole 11 in the piston head is provided only from the groove bottom 3c. However, the oil hole 11 in the piston head may be provided in both the groove bottom 3c and the side wall 3b.
[0042]
Here, in the oil ring mounted on the oil ring groove 3a, a communication portion for feeding the scraped lubricating oil into the oil hole 11 in the piston head is provided. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a state in which oil ring 20 is mounted in oil ring groove 3a.
[0043]
In the oil ring 20 shown in FIG. 5, a pair of side rails 21 are provided so as to face the side walls of the oil ring groove 3a, respectively, and provided between the pair of side rails 21 to support these side rails 21. 2 shows an oil ring constituted by the expander 22 and the expander 22 which urges the outer diameter direction (cylinder side). The expander 22 has a lubricating oil return passage 23, and has a structure through which the lubricating oil can pass through. The lubricating oil on the cylinder wall surface 24 scraped off by the side rails 21 flows as shown by the arrow in the figure. It will be.
[0044]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic diagram showing a main part of an internal combustion engine piston according to Embodiment 3 of the present invention, and corresponds to a cross section AA (A in FIG. 1) of FIG. 2 shown in Embodiment 1. FIG. The same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0045]
In the present embodiment, in addition to the configuration described in the first or second embodiment, a lubricating oil reservoir 31 for accumulating lubricating oil is provided on the inner peripheral surface 4a of the piston pin hole 4, and the lubricating oil passage 10 Are communicated with the lubricating oil reservoir 31.
[0046]
As a result, the lubricating oil can always be stored in the lubricating oil reservoir 31, so that the lubrication state between the piston pin hole 4 and the piston pin can always be improved. Further, by providing the lubricating oil reservoir 31 that opens on the inner peripheral surface 4a of the piston pin hole 4, the stress can be dispersed in the piston pin hole 4 having extremely high stress, and the lubricating oil can be dispersed without being hindered by strong stress. Can be supplied. Therefore, in addition to the effects described in the first embodiment or the second embodiment, it is possible to more reliably prevent a problem such as abrasion or burn-in.
[0047]
The lubricating oil reservoir 31 preferably has a receiving portion that intersects the vertical direction and is provided so as to receive (retain) lubricating oil according to gravity. However, the present invention is not limited to this. Since the gap between the piston pin hole 4 and the piston pin is very small, the lubricating oil reservoir 31 can always store lubricating oil if it is open in the piston pin hole 4.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, lubricating oil can be supplied to the piston pin hole at a relatively high pressure, and the strength of the piston can be improved. For this reason, it is possible to reduce wear and friction loss of parts around the pin hole, and to improve fuel efficiency and performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a piston for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of the internal combustion engine piston according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section AA shown in FIG. 2 and showing a portion A in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram showing a main part of a piston for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a main part of a piston for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a main part of a piston for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 piston 2 piston head 2a end surface 3 piston ring groove 3a oil ring groove 3b side wall 3c groove bottom 4 piston pin hole 4a inner peripheral surface 5 piston pin boss 5a end surface 6 piston skirt 7 piston outer peripheral portion 8 sidewall 9 oil introduction pipe 10 lubricating oil Passage 11 oil hole in piston head 12 oil hole in pin boss 20 oil ring 21 side rail 22 expander 23 lubricating oil return passage 24 cylinder wall 31 lubricating oil reservoir

Claims (3)

ピストンヘッドの外周縁より内側に設けられ、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンが挿通されるピストンピン穴が形成されたピストンピンボスを備え、
前記ピストンピンボスの前記ピストンピン穴に対向するピストンスカートの側面が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンの往復運動方向に略直交する前記ピストンヘッドの端面のうち前記ピストンピンボス側の端面であって前記ピストンスカートが切り欠かれた領域の外径方向の端部と、前記ピストンピンボスと、を連結するとともに、前記ピストンヘッドに設けられたピストンリング溝と前記ピストンピン穴とを連通し該ピストンリング溝内の潤滑油を該ピストンピン穴へ供給する潤滑油通路が内部に形成された管状部を設け、
前記管状部が、ピストンの往復運動方向に対して傾斜して設けられたことを特徴とする内燃機関用ピストン。
A piston pin boss provided inside the outer peripheral edge of the piston head and having a piston pin hole through which a piston pin connecting the piston and the connecting rod is inserted,
In an internal combustion engine piston in which a side surface of a piston skirt facing the piston pin hole of the piston pin boss is cut,
The piston pin boss is connected to an end of the piston head that is substantially perpendicular to the reciprocating direction of the piston and that is an end surface on the piston pin boss side in an outer radial direction of a region where the piston skirt is cut out. A tubular portion having a lubricating oil passage formed therein, which communicates a piston ring groove provided in the piston head with the piston pin hole and supplies lubricating oil in the piston ring groove to the piston pin hole. Provided,
The piston for an internal combustion engine, wherein the tubular portion is provided to be inclined with respect to a reciprocating direction of the piston.
前記潤滑油通路は、前記ピストンリング溝の溝底に連通していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用ピストン。The piston according to claim 1, wherein the lubricating oil passage communicates with a bottom of the piston ring groove. 前記ピストンピン穴の内周面に潤滑油を溜める潤滑油溜め部を設け、
前記潤滑油通路は、該潤滑油溜め部に連通していることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関用ピストン。
Providing a lubricating oil reservoir for storing lubricating oil on the inner peripheral surface of the piston pin hole,
The piston for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the lubricating oil passage communicates with the lubricating oil reservoir.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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