JPH08338302A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピストンにおいてヘッドの下側に供給される潤
滑オイルをスカートとシリンダボアとの間に積極的に供
給してスカートの潤滑性を向上させる。 【構成】シリンダボアにおいて往復運動するピストン１
１は潤滑オイルの供給を受ける。ピストン１１はヘッド
１２の下側に設けられたピンボス１３と、ピンボス１３
の軸線Ｌ１を中心に対称に設けられた一対のスカート１
７と、各スカート１７とピンボス１３とをつなぐサイド
ウォール１８とを備える。サイドウォール１８はその外
側とヘッド１２の下側とを連通する孔を有する。ヘッド
１１はその下面に潤滑オイルを受けるための凹部２６を
有する。凹部２６の幅Ｗ１は、スカート１７の付け根付
近の幅Ｗ２よりも大きく設定される。従って、ピストン
１１の運動時にヘッド１２の下面に供給されるオイルは
凹部２６に当たって飛散し、スカート１７の付け根の傍
らを通り抜けてシリンダボアとスカート１７との間に侵
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関に適用される
ピストンに係る。詳しくは、ヘッドの下側に設けられた
ピンボスとスカートとの間をつなぐサイドウォールに孔
を有し、ヘッドの下面に潤滑オイルが供給される内燃機
関のピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関において、シリンダボア
の中で往復運動するピストンは燃焼室で発生する高熱を
多量に受けて膨張する。ピストンの過熱は燃焼室におけ
る混合気の点火時期に関するノックの限界値を低下させ
る。更に、ピストンの過剰な熱膨張はピストンとシリン
ダボアとの間のフリクションを増大させる。そこで、こ
れらの不具合を解消するために、内燃機関に設けられた
オイルジェット等はピストンのヘッドの下面に潤滑オイ
ルを吹き付けることにより、ピストンを冷却する。

【０００３】近年、ピストンで行われている形状的な変
更は内燃機関の軽量化に寄与する。特開平５−１７２０
０１号公報は特殊形状のピストンとその冷却構造の改善
例を開示する。図７に示すように、この公報のピストン
３１はヘッド３２の下側に設けられたピンボス３３及び
スカート３４と、それら両者３３，３４をつなぐサイド
ウォール３５を有する。このピストン３１は軽量化構造
の一環として、ヘッド３２の下側に凹部３６を有する。
この凹部３６はピンボス３３を中心に開けられた第１の
通路３７を有し、この通路３７は凹部３６に連通する。
凹部３６はピストン３１の下方に通じる第２の通路３８
を有する。ヘッド３２の下側に潤滑オイルが供給される
ことにより、そのオイルはヘッド３２を冷やした後に第
１の通路３１を流れ、ピンボス３３、サイドウォール３
５及びシリンダボア（図示しない）を冷やす。オイルは
更に第２の通路３８を通ってピストン３１の下方へ流れ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ピスト
ン３１の構造では、ヘッド３２の下側に供給されたオイ
ルの一部が凹部３６を通じてシリンダボアに供給される
ものの、そのオイルがボアとスカート３４との間に積極
的に供給されることはない。このため、スカート３４と
ボアとの間に十分なオイルが行き渡り難く、スカート３
４の潤滑性を向上させる観点から改善の余地があった。

【０００５】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ヘッドの下側に供給される潤
滑オイルをスカートとシリンダボアとの間に積極的に供
給することにより、スカートの潤滑性の向上を図ること
を可能にした内燃機関のピストンを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、内燃機関のシリンダボ
アに沿って往復運動すると共にその運動時にオイル供給
手段により潤滑オイルが供給されるピストンであって、
ヘッドの下側に設けられたピンボスと、ヘッドの下側に
おいてピンボスの軸線を中心に対称に設けられた一対の
スカートと、それら各スカートとピンボスとをつなぐサ
イドウォールとを備え、サイドウォールはその外側とヘ
ッドの下側とを連通する孔を有し、潤滑オイルがヘッド
の下面に供給されるピストンにおいて、ヘッドはその下
面に潤滑オイルを受けるための凹部を有し、ピンボスの
軸線方向における凹部の幅を、同軸線方向におけるスカ
ートの付け根付近の幅よりも大きく設定したことを趣旨
とする。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、ピストンの運動時にヘッ
ド下面に供給された潤滑オインルは凹部に当たり四方へ
飛散する。このとき、潤滑オイルの一部はピストンの外
方へ向けて飛び、スカート付け根の傍らを通り抜けてシ
リンダボアに当たり、シリンダボアとスカートとの間に
侵入する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係る内燃機関のピストンを
具体化した一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】図１はこの実施例のピストン１１を示す正
面図であり、図２は図１の２−２線に沿った断面図であ
り、図３は図２の３−３線に沿った断面図である。ピス
トン１１はほぼ円盤状をなすヘッド１２と、そのヘッド
１２の下側に設けられたピンボス１３とを有する。ヘッ
ド１２はその外周に、互いに平行に延びる三つのリング
溝１４，１５，１６を有する。各リング溝１４〜１６に
はピストンリング及びオイルリング（図示しない）がそ
れぞれ装着される。

【００１０】ピンボス１３はピストン１１の前後方向へ
向かって開口する。ピンボス１３にはピストンピンが装
着される。ヘッド１２の下側において、ピンボス１３の
軸線Ｌ１を中心に対称に配置された一対のスカート１７
はヘッド１２の外周に沿って下方へ延びる。両スカート
１７は同じ形状を有する。ヘッド１２の下側において、
ピンボス１３の両端に位置するサイドウォール１８は両
スカート１７とピンボス１３とをつなぐ。サイドウォー
ル１８はその外側とヘッド１２の下側とを連通する孔１
９を有する。ピンボス１３の両端に位置する二つの孔１
９は互いに連通する。

【００１１】図４はスカート１７のバレルプロフィール
を誇張的に表す。このスカート１７はその外周が垂直方
向の中央付近で最も外方へ大きく張り出したバレルプロ
フィールを有する。この張り出しのピークＰ１ではシリ
ンダボアとの間のクリアランスが最も小さく、スカート
１７の面圧が最も高くなる。このピークＰ１はスカート
１７の周方向に沿って延びる。ここで、スカート１７の
上端から孔１９の下端までの距離Ｄ１は、スカート１７
の上端からピークＰ１までの距離Ｄ２と等しいか、それ
よりも大きくなるように設定される。即ち、孔１９の下
端はピークＰ１と同じ高さか、それよりも下方に位置す
るように設定される。

【００１２】このピストン１１は内燃機関（エンジン）
に適用される。図５に示すように、このピストン１１は
クランクシャフト２０に連結されたコンロッド２１に対
してピストンピン２２を介して連結される。この連結状
態において、ピストン１１はエンジンに設けられたシリ
ンダボア２３に組み付けられる。エンジンの運転時にピ
ストン１１はシリンダボア２３に沿って往復運動する。
コンロッド２１に設けられたオイルノズル２４は、エン
ジンの運転時にクランクシャフト２０のオイル通路２５
に圧送される潤滑オイルをピストン１１及びシリンダボ
ア２３に向けて噴射する。ピストン１１へ向けて噴射さ
れたオイルは両スカート１７の間においてヘッド１２の
下面１２ａに吹き付けられる。

【００１３】図２に示すように、上記下面１２ａは潤滑
オイルを受けるための凹部２６を有する。この凹部２６
は軸線Ｌ１を中心に対称な形状を有する。この凹部２６
はオイルノズル２４から噴射されたオイルを受けて四方
へ飛散させる。図３に示すように、凹部２６はヘッド１
２の下面の一部を肉抜きすることにより得られる。凹部
２６の周縁は滑らかに湾曲した断面形状を有する。その
湾曲面２６ａを外方へ延長させた方向は垂直線に対して
所定の角度θを有する。この実施例では、角度θに「１
０°」以上の値を当てはめることができる。

【００１４】図２に示すように、軸線Ｌ１の方向におけ
る凹部１６の幅Ｗ１は、同軸線Ｌ１の方向におけるスカ
ート１７の付け根付近の幅Ｗ２に比べて大きく設定され
る。即ち、凹部２６の両端は各スカート１７の両端の付
け根よりも軸線Ｌ１の方向へ長く延びる。

【００１５】従って、この実施例の構成によれば、エン
ジンの運転時にピストン１１がシリンダボア２３に沿っ
て上下運動するときに、オイルノズル２４からピストン
１１へ向けて潤滑オイルが噴射される。このオイルはヘ
ッド１２の下面１２ａの凹部２６に当たって四方へ飛散
する。このとき、凹部２６の湾曲面２６ａ及びその角度
θによりオイルを凹部２６の外方へ効率良く飛散させる
ことができる。飛散したオイルはピンボス１３に当たっ
たり、その軸線Ｌ１に平行に飛んで孔１９を通じてシリ
ンダボア２３に当たったり、スカート１７の内側面に当
たったりする。このように凹部２６によって飛散したオ
イルがヘッド１２の下側でピストン１１の各部に効率良
く当たることから、ピストン１１を効率良く冷却するこ
とができる。

【００１６】加えて、凹部２６から飛び散ったオイルの
一部はスカート１７の付け根の傍らを通り抜けてシリン
ダボア２３に当たり、シリンダボア２３とスカート１７
との間に侵入する。このため、オイルがシリンダボア２
３とスカート１７との間に積極的に供給されることにな
り、両者２３，１７の間に十分なオイルが行き渡り、ス
カート１７の潤滑性を一層向上させることができる。こ
の結果、スカート１７の耐焼付き性を向上させることが
できる。この焼付き性の改善はスカート１７の面積を現
状よりも縮減することを可能にする。スカート１７とシ
リンダボア２３との間に供給されるオイル量の増加は、
ピストン１１に係るスカッフィングの改善につながる。
更に、スカート１７とシリンダボア２３との間に生じる
オイル膜が相対的に厚くなることから、そのオイル膜が
ダンパの機能を発揮してスカート１７とシリンダボア２
３との間における打音の発生を抑えることができる。

【００１７】更に、この実施例では、サイドウォール１
８が孔１９を有することに加え、ヘッド１２がその下面
１２ａに凹部２６を有する。このため、凹部２６の分だ
けピストン１１を一層軽量化することができる。

【００１８】併せて、この実施例では、孔１９の下端
が、スカート１７とシリンダボア２３との間のクリアラ
ンスンスが最小になるピークＰ１と同じ高さかそれより
も低い位置に設定される。ここで、スカート１７の外周
面において、スカート１７とサイドウォール１８とがつ
ながる部分に対応する部位では、その部位と同じ高さの
周方向における他の部位に比べてシリンダボア２３との
間の面圧が最も高くなる。この実施例では、スカート１
７の外周面において、バレルプロフィールの観点から面
圧が最大となるピークＰ１と、サイドウォール１８との
関係で面圧が高くなる部位とが互いに重ならない。この
ため、スカート１７の周方向に沿って均一となるべきピ
ークＰ１における最大面圧の値を、サイドウォール１８
の存在に拘らず均一に保つことができる。つまり、ピー
クＰ１における最大面圧の値がサイドウォール１８によ
り不均一になることはない。この結果、軸線Ｌ１の方向
において互いに対向するサイドウォール１８の間隔を適
宜に縮小することが可能となり、それによりスカート１
７の幅Ｗ２を更に縮小することが可能となる。スカート
１７の幅Ｗ２を更に縮小できることは、その幅Ｗ２と凹
部２６の幅Ｗ１との差を更に拡大することを可能にす
る。その意味で、スカート１７とシリンダボア２３との
間に更に多くの潤滑オイルを供給することが可能にな
る。

【００１９】尚、この発明は次のような別の実施例に具
体化することもできる。以下の別の実施例においても、
前記実施例と同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）前記実施例では、図３に示すように、凹部２６の
周縁を滑らかな湾曲面２６ａとし、その湾曲面２６ａを
外方へ延長させた方向が垂直線に対して所定の角度θを
有するようにした。これに対し、図６に示すように、凹
部２６の周縁をテーパ面２６ｂとし、そのテーパ面２６
ｂを外方へ延長させた方向が垂直線に対して所定の角度
θを有するように設定してもよい。

【００２０】（２）前記実施例では、コンロッド２１に
設けられたオイルノズル２４をオイル供給手段とした。
これに対し、コンロッド２４とは別に設けられるオイル
ジェットをオイル供給手段としてもよい。

【００２１】（３）前記実施例では、三つのリング溝１
４〜１６を有するピストン１１に具体化したが、三つ以
外の数のリング溝を有するピストンに具体化してもよ
い。更に、上記各実施例には、特許請求の範囲に記載し
た技術的思想に係る次のような各種の実施態様が含まれ
ることを、以下にその効果と共に記載する。

【００２２】（４）前記実施例では、両スカート１７を
互いに同一の形状を有するものとしたが、それらを互い
に非対称な形状を有するものとしてもよい。 （５）前記実施例では、凹部２６をピンボス１３の軸線
Ｌ１を中心に対称な形状を有するものとしたが、その凹
部をピンボスの軸線を中心に非対称な形状を有するもの
としてもよい。

【００２３】（イ）請求項１に記載の発明において、前
記凹部は滑らかに湾曲した断面形状を有する周縁を備
え、その湾曲面を外方へ延長させた方向が垂直線に対し
て所定の角度を有するようにした内燃機関のピストン。

【００２４】この構成によれば、凹部の湾曲面及びその
角度の設定により、凹部に当たった潤滑オイルを凹部の
外方へ効率良く飛散させることができる。延いては、ス
カートとシリンダボアとの間により一層積極的に潤滑オ
イルを供給することができ、スカートの潤滑性をより一
層向上させることができる。

【００２５】（ロ）請求項１に記載の発明において、前
記スカートの上端から前記孔の下端までの距離を、前記
スカートの上端からバレルプロフィールの上でのピーク
の位置までの距離以上に設定した内燃機関のピストン。

【００２６】この構成によれば、サイドウォールの存在
に拘らず、ピークにおける周方向の最大面圧を均一に保
つことができ、スカートの幅を更に縮小することが可能
となる。延いては、スカートの幅と凹部の幅との差を拡
大してスカートとシリンダボアとの間に更に多くの潤滑
オイルを供給することが可能になる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ヘッド
の下面に潤滑オイルを受けるための凹部を設け、ピンボ
スの軸線方向における凹部の幅を、同軸線方向における
スカートの付け根付近の幅よりも大きく設定している。
従って、ピストンの運動時にヘッドの下面に供給される
潤滑オイルは凹部に当たって四方へ飛散し、その一部が
スカート付け根の傍らを通り抜けてシリンダボアに当た
り、シリンダボアとスカートとの間に侵入する。その結
果、ヘッドの下側に供給される潤滑オイルをスカートと
シリンダボアとの間に積極的に供給することができ、そ
れによってスカートの潤滑性の向上を図ることができる
という効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例に係るピストンを示す正面図。

【図２】 図１の２−２線に沿った断面図。

【図３】 図２の３−３線に沿った断面図。

【図４】 スカートのバレルプロフィールを誇張的に表
す図。

【図５】 シリンダボアに対するピストンの組付図。

【図６】 別の実施例に係り図３に準じた断面図。

【図７】 従来のピストンを示す正面図。

【符号の説明】

１２…ヘッド、１２ａ…下面、１３…ピンボス、１７…
スカート、１８…サイドウォール、１９…孔、２３…シ
リンダボア、２４…オイル供給手段としてのオイルノズ
ル、Ｌ１…軸線、Ｗ１，Ｗ２…幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダボアに沿って往復運
   動すると共にその運動時にオイル供給手段により潤滑オ
   イルが供給されるピストンであって、 ヘッドの下側に設けられたピンボスと、前記ヘッドの下
   側において前記ピンボスの軸線を中心に対称に設けられ
   た一対のスカートと、それら各スカートと前記ピンボス
   とをつなぐサイドウォールとを備え、前記サイドウォー
   ルはその外側と前記ヘッドの下側とを連通する孔を有
   し、前記潤滑オイルが前記ヘッドの下面に供給されるピ
   ストンにおいて、 前記ヘッドはその下面に前記潤滑オイルを受けるための
   凹部を有し、前記ピンボスの軸線方向における前記凹部
   の幅を、同軸線方向における前記スカートの付け根付近
   の幅よりも大きく設定したことを特徴とする内燃機関の
   ピストン。