JP2016121602A - ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストン及びシリンダ間におけるオイル量を適正に保ちつつ、オイルの消費を抑制する。【解決手段】側面にピストンリングが嵌入するリング嵌入溝１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃが形成されたピストン本体１０２ａを備え、ピストン本体１０２ａは一端がリング嵌入溝内に開口１１ａとして開口され、他端が前記ピストンに接続されるコンロッドが配置される空隙１０ｘから前記ピストン本体１０２ａの壁体としてのサイドウォール１２により隔絶された面に開口されたオイル通路１１を有する、ピストン１。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関に用いられるピストンに関する。

図５（ａ）は、自動車のガソリンエンジンのピストンを示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の図中（イ）方向から見た正面図、図６（ａ）は図５（ａ）の図中（ロ）方向から見た側面図である。

ピストン１００は鋳造により製造されるアルミニウム合金等の部材であって、各図に示すように、頂面１０１を上方にシリンダ内を往復運動し、円筒形のピストン本体１０２ａ上に、シリンダの内壁に摺動するピストンリングを嵌入させるためのリング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃが形成されるとともに、リング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃの下方に延出して形成され、ピストン本体１０２ａと面一をなすピストンスカート１０２ｂ、及びピストンピンが取り付けられるピストンピンボス１０５とを有する。

ピストンスカート１０２ｂとピストンピンボス１０５との間は、ピストン本体１０２ａ及びピストンスカート１０２ｂよりもピストン本体１０２ａの中心軸寄りに凹んだ段差を形成する壁面１０４を形成している。

リング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃに、コンプレッションリング及びオイルリングから構成されるピストンリングが嵌入された状態でピストン１００がシリンダ内を往復運動する際に、ピストンリングがシリンダの内壁に摺動することにより、シリンダの内壁に付着するオイルが掻き取られる。

更に、ピストン１００においては、図６（ａ）及び同図のＡ−Ａ直線による断面図である図６（ｂ）に示すように、オイルリングが嵌入されるリング嵌入溝１３０ｃの底面であるピストン本体１０２ａの周上に一方の開口１０６ａを有するとともに、ピストン本体１０２ａの壁体を貫通してピストン下方に開放された空隙１００ｘ側に他方の開口１０６ｂを有するオイル通路１０６が形成されており、ピストンの運動中にオイルリングを経てリング嵌入溝１３０ｃに充填される余剰なオイルを、オイル通路１０６を経由することによりピストン下方からシリンダへ排出するようにしている（例えば特許文献１、図１を参照）。

特開平１０−１５９６４６号公報

しかしながら、上記従来のピストンには、以下のような課題があった。

図７に示すように、ピストン１００は、コンプレッションリング３００ａ及び３００ｂ並びにオイルリング３００ｃをリング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃに嵌入した状態でシリンダ内を往復する。このとき、オイルジェットや、ピストン１００の下方に位置する図示しないクランクの振り回しに起因してシリンダの内壁２００に付着したオイルは、エンジンの吸気行程における負圧により、図中矢印Ａにより示す方向に沿って、頂面１０１の上方に位置する図示しない燃焼室側に吸い上げられることとなり、オイルの消費量が増大してしまう。

また、吸い上げられたオイルジェットは図中矢印Ｂにより示すように、ピストン１００の空隙１００ｘの内壁を伝わることとなり、オイルジェットに起因する油圧を伴って開口１０６ｂを閉塞し、オイル通路１０６におけるオイルの排出を阻害する。これにより、オイルはオイルリング３００ｃ及びリング嵌入溝１３０ｃに側に滞留して、ひいては燃焼室側にリークさせることとなり、その結果、オイルの消費量が増大してしまう。

上記のように、従来のピストンにおいては、オイル通路を設けることによりかえってオイルの消費量を増大させてしまうこととなっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ピストン及びシリンダ間におけるオイル量を適正に保ちつつ、オイルの消費を抑制することが可能なピストンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、側面にピストンリングが嵌入するリング嵌入溝が形成されたピストン本体を備え、前記ピストン本体は一端が前記リング嵌入溝内に開口されるとともに、他端が前記ピストンに接続されるコンロッドが配置される空間から前記ピストン本体の壁体により隔絶された面に開口されたオイル通路を有する、ピストンである。

なお、本発明は、他の側面として、前記ピストン本体は、前記壁体として、前記リング嵌入溝より下方に延出するとともに、前記リング嵌入溝より内側に凹んだサイドウォールを有し、前記オイル通路の前記他端は、前記サイドウォールに相対して開口されているものであってもよい。

また、本発明は、他の側面として、前記ピストン本体は鋳造により製造され、前記オイル通路の前記他端は、前記ピストン本体の前記側面に設けられた鋳抜き穴内に開口されているものであってもよい。

更に、本発明は他の側面として、側面にピストンリングが嵌入するリング嵌入溝が形成されたピストン本体を備え、前記ピストン本体は一端が前記リング嵌入溝内に開口され、他端が前記側面に開口されたオイル通路を有する、ピストンであるとしてもよい。

以上のような本発明は、ピストン及びシリンダ間におけるオイル量を適正に保ちつつ、オイルの消費を抑制することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るピストンの構成を示す正面図 本発明の実施の形態に係るピストンの構成を示す側面図 本発明の実施の形態に係るピストンの構成を示す断面図 本発明の実施の形態に係るピストンの動作状態を説明するための図 （ａ）従来のピストンの構成を示す平面図（ｂ）従来のピストンの構成を示す正面図 （ａ）従来のピストンの構成を示す側面図（ｂ）従来のピストンの構成を示す断面図 従来のピストンの動作状態を説明するための図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るピストンリングの構成を示す正面図であり、図２は側面図である。ただし、図５及び６に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

また、各図に示すように、ピストン１においては、オイルリングが嵌入されるリング嵌入溝１３０ｃの底面と、リング嵌入溝１３０ｃに隣接するピストン本体１０２ａの表面とに跨って開口された、後述するオイル通路１１の一端である開口１１ａが形成されている。

更に、リング嵌入溝１３０ｃの下方であって、ピストンスカート１０２ｂとピストンピンボス１０５との間から延出する壁面１０４の表面には、ピストン本体１０２ａの中心軸寄りに更に凹んだ形状のサイドウォール１２が形成されている。

次に、図３は、図１のＡ−Ａ直線による断面図である。図３に示すように、サイドウォール１２はピストン本体１０２ａ寄りに凹むとともに、先端部分が頂面１０１に向かって突出してなる空隙１２ｘを形成する。空隙１２ｘは、ピストン作成時の鋳抜き穴として設けられ、リング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃよりも深く凹んだ態様を有する。これにより、ピストン１の側面は、ピストン本体１０２ａの、リング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃが形成された表面から空隙１２ｘの表面であるサイドウォール１２の表面まで延伸されている。

また、サイドウォール１２及びピストンスカート１０２ｂの壁面で囲まれた空間は、下方に開放された空隙１０ｘを形成し、これは従来例の空隙１００ｘと同様に、ピストンピンに回動自在に固定された図示されないコンロッドが配置される空間となる。

次に、オイル通路１１は、図１に示した、リング嵌入溝１０３ａとピストン本体１０２ａの表面に跨って形成された開口１１ａを一端として、ピストン本体１０２ａの壁体を貫通して、空隙１２ｘ内にて、ピストン本体１０２ａの表面から延長されたサイドウォール１２に対向して形成された開口１１ｂを他端として有する空洞である。

以上の構成において、ピストン１は本発明のピストンに相当し、ピストン本体１０２ａは本発明のピストン本体に相当する。また、オイル通路１１は本発明のオイル通路に相当し、サイドウォール１２は本発明のサイドウォールに相当する。

このような構成を有する本実施の形態によるピストン１は、ピストン本体１０２ａの側面に形成され、サイドウォール１２を介することにより空隙１０ｘから隔絶された空隙１２ｘと、リング嵌入溝１０３ａとピストン本体１０２ａの表面に跨って形成された開口１１ａから空隙１２ｘ内の開口１１ｂまで達するオイル通路１１とを備えたことを特徴とする。

すなわち、本実施の形態のピストン１は、オイル通路１１の両端が、ピストン本体１０２ａの側面に開口されることにより、ピストンの運動中にオイルリングを経てリング嵌入溝１３０ｃに充填される余剰なオイルが、開口１１ｂを介してピストン本体１０２ａの下方からシリンダへ排出されるようにしている。

具体的には、図４に示すように、従来例同様、ピストン１が、コンプレッションリング３００ａ及び３００ｂ並びにオイルリング３００ｃをリング嵌入溝１３０ａ〜１３０ｃに嵌入した状態でシリンダ内を往復する際に、下方から吹き上げるオイルの大部分はオイルジェット等に起因するものとして、図中矢印Ａ及びＣに示す方向に沿って、サイドウォール１２及び図示されないピストンスカート１０２ｂにより囲まれた空隙１０ｘ内に吸い上げられる。

一方で、オイルリング３００ｃによりピストン１とシリンダの内壁２００と間隙２００ｘから除去されたオイルは、図中矢印Ｄにより示すように、開口１１ｂから空隙１２ｘを介して吐出され、サイドウォール１２上を伝ってピストン下方へ排出される。すなわち、ピストン１の下方から吹き上げられるオイルは、オイルリング３００ｃにより除去される分が省かれることとなり、燃料室側に吸い上げられるオイルの総量が低減され、オイル消費を抑制することが可能となる。

また、図中矢印Ａ及びＣに示すように、ピストン１の下方から吹き上げるオイルは、本発明のピストン本体の壁体としてのサイドウォール１２を間に介することにより、オイル通路１１の開口１１ｂから隔絶されている。したがって、開口１１ｂは閉塞されることなく、オイル通路１１におけるオイルの排出は良好に保たれる。これにより、オイルがオイルリング３００ｃ及びリング嵌入溝１３０ｃ側に滞留することを抑制して、オイルの消費量を低減することが可能となる。

更に、開口１１ｂから排出されたオイルは、サイドウォール１２から壁面１０４を伝ってピストンピンボス１０５へ導入されることとなる。このとき、オイルリング３００ｃにより除去されたオイルは下方から吹き上げるオイルジェット起因のものに比して温度が低く、ピストンピンボス１０５の焼き付きや、オイルコーキングの発生に由来するピストン１の首渋りの発生を抑制することが可能となる。

更に、本実施の形態１のピストン１においては、サイドウォール１２により形成される空隙１２ｘを、ピストン作成時の鋳抜き穴を利用して構成したことにより、ピストン１を軽量化するとともに、オイル通路作成のためにピストン本体１０２ａを複雑な形状とする必要なく、低コスト且つ簡易な構成により本発明を得ることが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態のピストンによれば、ピストン本体１０２ａの側面に形成され、サイドウォール１２を介することにより空隙１０ｘから隔絶された空隙１２ｘと、リ空隙１２ｘと、リング嵌入溝１０３ａとピストン本体１０２ａの表面に跨って形成された開口１１ａから空隙１２ｘ内の開口１１ｂまで達するオイル通路１１とを備えたことにより、ピストン及びシリンダ間におけるオイル量を適正に保ちつつ、オイルの消費を抑制することが可能になる。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、オイル通路１１の開口１１ｂは、鋳抜き穴としての空隙１２ｘ内に設けるものとしたが、本発明は、オイル通路の両端を側面上に設けることにより、側面を間に介することによりコンロッドが位置する空隙から離隔した位置にてオイルを排出することができればよく、オイル通路を形成するためのピストンの具体的な構成におり限定されるものではない。したがって鋳抜き穴とは独立した空隙を設けて当該空隙内にオイル通路の他端を開口するようにしてもよい。

また、上記の説明においては、オイル通路１１の開口１１ａは、ピストン１の側面に設けるものとしたが、リング嵌入溝内であればピストン側面上の任意の場所に設けてもよく、従来例同様、ピストンスカート１０２ｂ上に設けるものとしてもよい。

また、上記の説明においては自動車のガソリンエンジンに用いられるものとしたが、本発明は、ピストン及びシリンダを備えた内燃機関であれば、任意の装置、機械に対して適用してもよい。

以上のように、本発明のピストンは、本発明のピストンは、側面にピストンリングが嵌入するリング嵌入溝が形成されたピストン本体を備え、前記ピストン本体は一端が前記リング嵌入溝内に開口されるとともに、他端が前記ピストンに接続されるコンロッドが配置される空間から前記ピストン本体の壁体により隔絶された面に開口されたオイル通路を有するものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、ピストン及びシリンダ間におけるオイル量を適正に保ちつつ、オイルの消費を抑制することが可能な効果を有し、例えばガソリンエンジンその他内燃機関のピストンとして有用である。

１ ピストン
１１ オイル通路
１１ａ、１１ｂ 開口
１０ｘ、１２ｘ 空隙
１２ サイドウォール
１０１ 頂面
１０２ａ ピストン本体
１０２ｂ ピストンスカート
１０３ａ、１０３ｂ、１３０ｃ リング嵌入溝
１０４ 壁面
１０５ ピストンピンボス
２００ 内壁
２００ｘ 間隙
３００ａ コンプレッションリング
３００ｃ オイルリング

Claims (1)

1. 側面にピストンリングが嵌入するリング嵌入溝が形成されたピストン本体を備え、
   前記ピストン本体は、一端が前記リング嵌入溝内に開口されるとともに、他端が前記ピストンに接続されるコンロッドが配置される空間から前記ピストン本体の壁体により隔絶された面に開口されたオイル通路を有する、
   ピストン。

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