(57)【要約】【課題】エンジンオイルの消費量低減を確保しつつ構成部品に厚肉化等の補強対策を施すこと無くピストン剛性を高く維持することができる内燃機関用ピストンを提供する。【解決手段】オイルリング溝１１を形成した略有蓋円筒形状のクラウン部１２と、クラウン部１２の下縁部の一部から互いに対向するように突出したスカート部１３と、クラウン部１２の軸線と直交する軸線上に形成されてピストンピンを支持するピストンピンボス１４と、スカート部１３と直交するようにスカート部１３とピストンピンボス１４との間に互いに対向するように形成されたスカートリブ１５と、を一体に備え、オイルリング溝１１にクラウン部１２の内外に連通し且つその少なくとも一つの孔径を他の孔径よりも小径とした複数のオイル逃がし孔１６，１７が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周方向に開放する一つ以上のピストンリング溝を形成した略有蓋円筒形状のクラウン部と、該クラウン部の下縁部の一部から互いに対向するように突出したスカート部と、前記クラウン部の軸線と直交する軸線上に形成されてピストンピンを支持するピストンピンボスと、前記スカート部と直交するように前記スカート部と前記ピストンピンボスとの間に互いに対向するように形成されたスカートリブと、を一体に備えた内燃機関用ピストンにおいて、
前記複数のピストンリングのうち前記クラウン部頂面から最も離間した位置に設けられるオイルリング溝に、前記クラウン部の内外に連通するように形成された複数のオイル逃がし孔を備えると共に、該複数のオイル逃がし孔の少なくとも一つの孔径を他の前記オイル逃がし孔の孔径よりも小径としたことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記孔径を小径とした少なくとも一つのオイル逃がし孔は、シリンダからピストンへ加わるスラスト荷重が大きく作用する付近から周方向に外れた位置に配置され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。
【請求項３】
前記孔径を小径とした少なくとも一つのオイル逃がし孔は、前記スカート部から周方向に外れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項４】
前記複数のオイル逃がし孔は、前記オイルリング溝の開放端と対向する溝底部から溝下面に跨って形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の内燃機関用ピストン。
【請求項５】
前記複数のオイル逃がし孔のうち前記孔径を大径としたものの少なくとも一つは、前記スカートリブが前記スカート部の内壁と接続する根本付近の厚肉部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の内燃機関用ピストン。
【請求項６】
前記複数のオイル逃がし孔のうち前記孔径を大径としたものは、その全てを前記スカート部と前記スカートリブとで区画されるピストン内側の特定領域内に開口するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジン等の内燃機関に搭載される内燃機関用ピストン、特に、オイルリングでシリンダ内周面のエンジンオイルを掻き落とした際のオイル逃がし孔を備えた内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用エンジン等の内燃機関に搭載される内燃機関用ピストンにあっては、略円柱状のピストン外周に形成されて外方に開放する複数のピストンリング溝のうち、ピストン頂面から最も離間した位置に形成されたオイルリング溝にオイルリングが嵌め込まれている。
【０００３】
また、このオイルリング溝には、その開放端に対向するオイルリング溝底部にオイル逃がしスリットが形成され、内燃機関の燃焼サイクルとしてピストンが下降している際に、オイルリングで掻き落としたシリンダ内周面のエンジンオイルをピストン内側に逃がすことでエンジンオイルが燃焼室にまで導かれて混合気と共に燃焼されることを抑制すると共に、その燃焼に伴うエンジンオイル消費量を低減するように構成した内燃機関用ピストン（以下、場合に応じて単に「ピストン」と称する。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところが、上記の如く構成された内燃機関用ピストンにあっては、燃焼時のピストン側圧によるスラップ音を低減するために、スラスト側のオイルリング溝底部にオイル逃がしスリットを形成することにより、ピストン剛性を大幅に低下させてしまうという問題が生じていた。
【０００５】
従って、このピストン剛性を確保するためには、ピストンクラウン部の厚肉化やピストンピンボスの補強対策等が必要となってしまい、結果としてピストン重量が増大し、高回転・高出力の内燃機関には不向きとなってしまう。
【０００６】
特に、このようなピストンにあっては、側圧が作用するスラスト側にスリットを形成するため、剛性低下の影響は一層大きく受けてしまう。
【０００７】
また、スラスト側の剛性不足を補うための厚肉化等の補強により、ピストン重心がピストン中心からスラスト側にオフセットしてしまう結果、剛性バランスの不均衡といった弊害も発生し易く、ピストン側圧が増大してしまう虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平０６−０１４４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、エンジンオイルの消費量低減を確保しつつ、構成部品に厚肉化等の補強対策を施すこと無くピストン剛性を高く維持することができる内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内燃機関用ピストンは、外周方向に開放する一つ以上のピストンリング溝を形成した略有蓋円筒形状のクラウン部と、該クラウン部の下縁部の一部から互いに対向するように突出したスカート部と、前記クラウン部の軸線と直交する軸線上に形成されてピストンピンを支持するピストンピンボスと、前記スカート部と直交するように前記スカート部と前記ピストンピンボスとの間に互いに対向するように形成されたスカートリブと、を一体に備えた内燃機関用ピストンにおいて、前記複数のピストンリングのうち前記クラウン部頂面から最も離間した位置に設けられるオイルリング溝に、前記クラウン部の内外に連通するように形成された複数のオイル逃がし孔を備えると共に、該複数のオイル逃がし孔の少なくとも一つの孔径を他の前記オイル逃がし孔の孔径よりも小径としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の内燃機関用ピストンによれば、エンジンオイルの消費量低減を確保しつつ、構成部品に厚肉化等の補強対策を施すこと無くピストン剛性を高く維持することができる。
【００１２】
請求項２に記載の内燃機関用ピストンは、前記孔径を小径とした少なくとも一つのオイル逃がし孔は、シリンダからピストンへ加わるスラスト荷重が大きく作用する付近から周方向に外れた位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の内燃機関用ピストンによれば、シリンダからピストンへのスラスト荷重が大きく作用する部位付近に形成されたオイル逃がし孔からのオイル逃がし量を増大し得て、オイル消費量を効率良く低減することができる。
【００１４】
請求項３に記載の内燃機関用ピストンは、前記孔径を小径とした少なくとも一つのオイル逃がし孔は、前記スカート部から周方向に外れた位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の内燃機関用ピストンによれば、スカート部が形成されていないことに伴って相対的に剛性が高く確保されていない部位に形成するオイル逃がし孔を小径とすることによって、ピストン剛性低下を抑制することができる。
【００１６】
請求項４に記載の内燃機関用ピストンは、前記複数のオイル逃がし孔は、前記オイルリング溝の開放端と対向する溝底部から溝下面に跨って形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の内燃機関用ピストンによれば、ピストン下降時のオイル上がりを抑制しつつオイル逃がし量を増大することができる。
【００１８】
請求項５に記載の内燃機関用ピストンは、前記複数のオイル逃がし孔のうち前記孔径を大径としたものの少なくとも一つは、前記スカートリブが前記スカート部の内壁と接続する根本付近の厚肉部に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の内燃機関用ピストンによれば、剛性を高く確保し易いスカートリブの根本付近の厚肉部に大径のオイル逃がし孔を形成することによってピストン剛性低下を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載の内燃機関用ピストンは、前記複数のオイル逃がし孔のうち前記孔径を大径としたものは、その全てを前記スカート部と前記スカートリブとで区画されるピストン内側の特定領域内に開口するように配置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の内燃機関用ピストンによれば、大径のオイル逃がし孔からピストン内側に排出される多量のエンジンオイルをスカートリブに付着させることができ、そのエンジンオイルを用いてピストンピンとピストンピンボスとの摺接部位における潤滑性能を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の内燃機関用ピストンは、エンジンオイルの消費量低減を確保しつつ、構成部品に厚肉化等の補強対策を施すこと無くピストン剛性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンの平面方向からの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンの側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンの底面方向からの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンにおける図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンにおける図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンについて、図面を参照して説明する。尚、以下に示す一実施形態は、本発明の内燃機関用ピストンにおける好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストンの平面方向の斜視図、図２は本発明に係る一実施形態に係る内燃機関用ピストンの側面図、図３は本発明に係る一実施形態に係る内燃機関用ピストンの底面方向の斜視図、図４は本発明に係る一実施形態の内燃機関用ピストンにおける図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は本発明に係る一実施形態の内燃機関用ピストンにおける図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２６】
図に示すように、本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストン１０は、図示を略する内燃機関のシリンダ内に挿入され、その内周面に摺接しつつシリンダ内を往復動すると共に、その上部に燃焼室を区画するもので、アルミ合金材等から略有蓋円筒形状に一体形成されている。この内燃機関用ピストン１０は、外周方向に開放する一つ以上のピストンリング溝１１を形成した略有蓋円筒形状のクラウン部１２と、クラウン部１２の下縁部の一部から互いに対向するように突出したスカート部１３と、クラウン部１２の軸線（換言すれば、図示しないシリンダの軸線）と直交する軸線上に形成されてピストンピン（図示せず）を支持するピストンピンボス１４と、スカート部１３と直交（換言すれば、図示しないピストンピンの軸線と直交）するようにスカート部１３とピストンピンボス１４との間に互いに対向するように形成されたスカートリブ１５と、を一体に備えている。
【００２７】
ピストンリング溝１１は、クラウン部１２の外壁面全周に亘って複数（例えば、上下に３段）形成されており、３段のピストンリング溝１１は、クラウン部１２の頂面から近い順にトップリング溝１１Ａ、セカンドリング溝１１Ｂ、オイルリング溝１１Ｃを構成する。トップリング溝１１Ａおよびセカンドリング溝１１Ｂにはそれぞれコンプレッションリング（図示せず）が装着されて燃焼室の気密性を維持し、オイルリング溝１１Ｃにはオイルリング１８（図４にて図示）が装着されてシリンダ内壁面のオイルを掻き落とす役割を果たす。そして、オイルリング溝１１Ｃには、クラウン部１２の内外に連通するように複数のオイル逃がし孔１６，１７が形成され、オイルリング１８により掻き落とされてオイルリング溝１１Ｃ内に捕集されたオイルを内燃機関用ピストン１０の内側に排出するようになっている。尚、トップリング溝１１Ａおよびセカンドリング溝１１Ｂは、その出力等を考慮した数や間隔等に設定可能であり、本発明の実施に関して、特に限定されるものではない。
【００２８】
複数のオイル逃がし孔１６，１７は、クラウン部１２の中心から略放射状に延在するようにクラウン部１２を貫通している。また、複数のオイル逃がし孔１６，１７は、オイル逃がし孔１６の孔径をオイル逃がし孔１７の孔径よりも小径に設定している。
【００２９】
オイル逃がし孔１６は、スカートリブ１５とボスリブ１９との間に配置（例えば、各１箇所）されている。即ち、オイル逃がし孔１６は、シリンダからピストンへのスラスト荷重（ピストン側圧）が大きく作用する付近から周方向に外れた位置に配置されており、具体的にはスカート部１３が形成される範囲から外れた位置に配置されている。スカート部１３から外れた位置のクラウン部１２は、スカート部１３の形成範囲内のクラウン部１２に対して相対的に剛性が低いのであるが、その孔径を小さくすることでクラウン部１２の強度を確保しつつ、オイル逃がし効果を確保している。また、オイル逃がし孔１６が、クラウン部１２の剛性を高くするためのスカートリブ１５およびボスリブ１９とで囲まれた範囲内に形成されるので、小径としたことと相俟って強度低下をより一層防止することができる。
【００３０】
ここで、ボスリブ１９とは、ピストンピンボス１４の外側端部とクラウン部１２の下端部とを連結する補強リブのことであり、各ピストンピンボス１４に２つずつ配設され、合計４箇所に設けられている。ピストンピンボス１４にはそれぞれピストンピン支持孔１４ａが形成され、このピストンピン支持孔１４ａ間に支持されたピストンピンにコンロッド（図示せず）の一端が連結されているが、燃焼圧力を受けてクラウン部１２の頂面が下方に撓む際にピストンピンボス１４が外側に倒れるように変形するので、ボスリブ１９を設けることでピストンピンボス１４の変形を防止するものである。
【００３１】
オイル逃がし孔１７は、一対のスカートリブ１５の間に配置（例えば、３箇所）されている。即ち、オイル逃がし孔１７は、上述のスラスト荷重が大きく作用する付近で周方向に並べて配置しているが、この部位はスカート部１３が形成されているので元々剛性が高く、その孔径を大きく設定してもクラウン部１２の強度を損なうことは無く、孔径を大きくした分だけオイル逃がし効果を増大できる。この際、大径のオイル逃がし孔１７は、例えば、その両端に配置された２つのオイル逃がし孔１７をスカートリブ１５の根本付近の厚肉部に形成するようにすれば、根元付近はクラウン部１２に肉厚を確保し易い（肉盛り）ことから、大径の貫通孔を形成したとしても容易に剛性を高く確保することができる。
【００３２】
尚、オイル逃がし孔１６，１７の数や孔径は、例えば、内燃機関出力（気筒数を含む）等を考慮して決定されるクラウン部１２の直径を基準として決定される。本実施例においては、クラウン部１２の直径は７４．５ｍｍ、オイル逃がし孔１６の孔径は２．０ｍｍ、オイル逃がし孔１７の孔径は２．４ｍｍである。
【００３３】
この際、オイル逃がし孔１６，１７の孔径は、その比率（例えば、６：４等）を予め求めておき、内燃機関出力に応じて一方のオイル逃がし孔１６，１７の孔径が決定した際には、他方のオイル逃がし孔１６，１７の孔径も決定できるようにしても良い。
【００３４】
従って、一対のスカートリブ１５の中間付近に形成される真ん中のオイル逃がし孔１７に関しては、他の大径なオイル逃がし孔１７の孔径と小径なオイル逃がし孔１６の孔径との間（例えば、６：５：４）としたり、相対的な開口面積等で規定する等、その設定はある程度任意である。
【００３５】
クラウン部１２は、燃焼室での給排気構造や出力（パワー）等の燃焼サイクルに応じて、略平坦状・略山型状・異型等に頂面形状が決定される。
【００３６】
スカート部１３は、クラウン部１２の全周に対して一対のスカート部１３の全体として５割前後の範囲で湾曲した薄肉縦壁状に形成されている。尚、スカート部１３は、本発明の実施に関して、その形状等は特に限定されるものではない。
【００３７】
上記の構成において、燃焼サイクル中の内燃機関用ピストン１０は、ピストン下降時にエンジンオイルを掻き取る。即ち、オイルリング１８は、その下降サイクル中においてオイルリング溝１１Ｃの溝上面（溝下面１１ｂと対向する面）に密着することで燃焼室内へのエンジンオイル上がり（侵入）を防ぐと共に、燃焼室内でのオイルの無駄な燃焼（消費）を抑制することができる。
【００３８】
また、その掻き取ったエンジンオイルは、オイル逃がし孔１６，１７を経由して、内燃機関用ピストン１０の内側へと導く（逃がす）ことができる。
【００３９】
この際、オイル逃がし孔１６，１７は、その逃がし量を確保しつつ、クラウン部１２等を厚肉化すること無く強度を確保するのが好ましく、単にオイル逃がし孔１６，１７の大きさ（開口面積）を広く確保したのでは、オイル逃がし量は増大するものの、強度は確保し難くなってしまう。また、オイル逃がし孔１６，１７をオイルリング溝１１Ｃの溝幅（溝高さ）よりも大きく形成してしまうと、内燃機関用ピストン１０の下降時には、オイルリング１８によってオイルリング溝１１Ｃの溝上面付近のオイル逃がし孔１６，１７を塞いでしまうこととなり、オイル逃がし量を増大することは実質的に困難となってしまう。
【００４０】
そこで、本発明の複数のオイル逃がし孔１６，１７は、クラウン部１２の強度を確保し易く、しかも、燃焼サイクル時の側圧の受圧面からの距離に応じて孔径を異ならせ、且つ、オイルリング溝１１Ｃの開放端と対向する溝底部１１ａから溝下面１１ｂに跨って形成することにより、オイル逃がし量の確保並びに強度の確保を可能としている。
【００４１】
このように、本発明の内燃機関用ピストン１０にあっては、オイルリング溝１１Ｃにクラウン部１２の内外に連通する複数のオイル逃がし孔１６，１７を形成すると共に、その複数のオイル逃がし孔１６，１７のうちオイル逃がし孔１６の孔径を他のオイル逃がし孔１７の孔径よりも小径としたことにより、エンジンオイルの消費量低減を確保しつつ、構成部品に厚肉化等の補強対策を施すこと無くピストン剛性を高く維持することができる。
【００４２】
この際、孔径を小径としたオイル逃がし孔１６は、ピストンへのスラスト荷重が大きく作用する付近から周方向に外れた位置に配置されていることにより、スラスト荷重が大きく作用する部位付近に形成された大径のオイル逃がし孔１７からのオイル逃がし量を増大し得て、オイル消費量を効率良く低減することができる。
【００４３】
また、孔径を小径としたオイル逃がし孔１６は、スカート部１３から周方向に外れた位置に配置されていることにより、スカート部１３が形成されていないことに伴って剛性を高く確保し難い部位に小径のオイル逃がし孔１６を位置させ、内燃機関用ピストン１０の剛性低下を抑制することができる。
【００４４】
また、複数のオイル逃がし孔１６，１７は、オイルリング溝１１Ｃの開放端と対向する溝底部１１ａから溝下面１１ｂに跨って形成されていることにより、内燃機関用ピストン１０の燃焼サイクルでの下降時におけるエンジンオイル上がりを抑制しつつオイル逃がし量を増大することができる。
【００４５】
さらに、複数のオイル逃がし孔１６，１７のうち孔径を大径としたものの少なくとも一つは、ピストンピンボス１４とスカート部１３の内壁とを連結するスカートリブ１５の根本付近の厚肉部に形成されていることにより、剛性を高く確保し易いスカートリブ１５の根本付近の厚肉部に大径のオイル逃がし孔１７を形成することによって内燃機関用ピストン１０の剛性低下を抑制することができる。
【００４６】
しかも、複数のオイル逃がし孔１６，１７のうち孔径を小径としたオイル逃がし孔１６以外の大径なオイル逃がし孔１７の全てをスカート部１３とスカートリブ１５とで区画されるピストン内側内に配置されていることにより、大径のオイル逃がし孔１７からピストン内側に排出される多量のエンジンオイルをスカートリブ１５に付着させることができ、そのエンジンオイルを用いてピストンピンとピストンピンボス１４との摺接部位における潤滑性能を向上することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…内燃機関用ピストン
１１…ピストンリング溝
１１Ａ…トップリング
１１Ｂ…セカンドリング
１１Ｃ…オイルリング
１２…クラウン部
１３…スカート部
１４…ピストンピンボス
１５…スカートリブ
１６…オイル逃がし孔（小径）
１７…オイル逃がし孔（大径）
１８…オイルリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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