(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンヘッド頂部内の、中心部に設けた中心側冷却剤集合室より、外周側に向け放射方向に穿設された多数本の冷却通路（ボアクール穴）群を設けてなる内燃機関のピストン構造において、
前記放射状に配列した冷却通路群の冷却剤集合室と対面する前記夫々の冷却通路のピストン中心側開口を、隣接する冷却通路の中心側開口に対しピストン半径方向に位置をずらして、
一方、ピストン外周側に位置する冷却通路の周縁側開口がピストン半径方向にほぼ一致するように、
夫々の冷却通路の穿設方向を設定した事を特徴とする内燃機関のピストン構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のピストン構造に係り、特に内燃機関のピストンヘッド頂部内の、中心部に設けた中心側冷却剤集合室より、外周側に向け放射方向に穿設された多数本の冷却通路（ボアクール穴）群を設けてなる内燃機関のピストン構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関のピストンヘッド頂部内の、中心部に設けた中心側冷却剤集合室より、外周側に向け放射方向に穿設された多数本の冷却通路（ボアクール穴）群を設けてなる内燃機関のピストン構造は公知であり、例えば図３に示すように、ピストン棒３の上端に固定される下部面とピストンリング４を収容する溝を備えた外周部を設けるとともに、その下面側にピストンスカート５を備えたピストンヘッド１を有し、該ピストンヘッド１内に実質的に半径方向に放射状に穿設されかつ前記ピストンヘッド１の触火面９から難間して形成された多数本の第１冷却通路１０ａとを有し、上記第１冷却通路１０ａはその内方端（ピストン中心側開口）１０２がピストンヘッド１の中心部に形成された冷却剤集合室１２に開口する一方、第１冷却通路１０ａの半径方向外端（周縁側開口）１０１は第２冷却通路１０ｂに連通し、上記第２冷却通路１０ｂは前記ピストンヘッド１内において前記ピストンリング４溝の背後でピストンの軸線にほぼ平行に穿設されかつ第２冷却通路１０ｂの下端がリング状集合室１３に開口している内燃機関のピストン構造は公知であり、類似技術が特公昭５４−２９６４５号に提案されている。
【０００３】
かかる構造のピストンによれば、ピストン棒３内を貫設する内管８より導入された冷却油は矢印に示すように、先ずピストンヘッド１の中心部に形成された冷却油集合室１２に導かれ、そこで中心側開口１０２より夫々の第１冷却通路１０ａに導入されてピストンヘッド上面の触火面９を冷却した後、第２冷却通路１０ｂに導かれて前記ピストンリング４溝周囲を冷却してリング状集合室１３に導かれ、更にピストン棒３に穿孔された戻し通路１４、及び内管８とピストン棒間のリング状空隙１５を介して不図示の冷却油溜めに戻入／循環される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記第１冷却通路１０ａ（以下ボアクール穴という）は、ピストンヘッド１の中心部に形成された冷却油集合室１２よりピストンヘッド外周側に向け放射状に多数本穿設されているために、図４に示すように、ボアクール穴１０ａ群の隣接する通路ピッチ間隔は、中心側で狭く外周側に行くほど粗となる。従って外周側で充分な冷却効果を得られるようにボアクール穴１０ａ群を多くし、外周側におけるボアクール穴１０ａの間隔を狭くすると、内側ではボアクール穴１０ａのピッチ間隔が極めて密になる。
そしてボアクール穴１０ａのピッチ間隔が極めて密になると、穴と穴の間で大きな集中応力が生じ、強度的に大きな問題となる。
【０００５】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、ボアクール穴１０ａのピストン外周側のピッチ間隔を狭くした場合においても、中心域側のピッチ間隔が無用に狭くなる事なく、十分に強度を持たせたボアクール穴１０ａ群の穿孔を可能にした内燃機関のピストン構造を提供する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は内燃機関のピストンヘッド１頂部内の、中心部に設けた中心側冷却剤集合室１２より、外周側に向け放射方向に穿設された多数本のボアクール穴群を設けてなる内燃機関のピストン構造において、
前記放射状に配列したボアクール穴１０ａ群の冷却剤集合室１２と対面する前記夫々のボアクール穴１０ａのピストン中心側開口１０３／１０２を、隣接するボアクール穴１０ａの中心側開口１０２／１０３に対し（例えば開口部がピストン半径方向に交互な位置である千鳥状になるように、）ピストン半径方向に位置をずらして、
一方、ピストン外周側に位置するボアクール穴１０ａの周縁側開口１０１がピストン半径方向にほぼ一致するように、言換えればピストン中心として描かれる仮想円上に周縁側開口１０１がほぼ位置するように、
夫々のボアクール穴１０ａの穿設方向を設定した事を特徴とするものである。
【０００７】
そして前記ボアクール穴１０ａの周縁側開口１０１は夫々対応するたて穴（第２冷却通路）１０ｂと連通させても、又リング状冷却油集合部を設け、該集合部に連通させてもよく、任意である。
そしてかかる構成は隣接する夫々のボアクール穴１０ａの垂直断面方向における穿設角度を異ならせ、言換えればボアクール穴１０ａの奇数列と、偶数列で夫々垂直断面方向における穿設角度を異ならせることにより容易に達成される。
【０００８】
かかる発明によれば、ボアクール穴１０ａのピストン外周側のピッチ間隔Ｐを狭くした場合においても、中心域側のピッチ間隔は実質的に奇数列側のボアクール穴１０ａピッチ間隔Ｐ1 と、偶数列側のピッチ間隔Ｐ2 とを夫々独立して設定できるために、言換えれば中心域側のピッチ間隔Ｐ1 、Ｐ2 については実質的に２穴ピッチ間隔で設定できるために、外周側に比して中心側のピッチ間隔Ｐ1 、Ｐ2 が無用に狭くなる事なく、十分に強度を持たせたボアクール穴１０ａ群の配列を可能にする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１乃至図２は、本発明の実施形態に係る内燃機関のピストン構造を示し、（Ａ）はピストンの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面で、ボアクール穴の中心域側のピッチ間隔を示す断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面で、ボアクール穴の外周域側のピッチ間隔を示す断面図である。
図２は、図１のＣーＣ線断面で、例えば奇数列側のボアクール穴の中心位置に沿う断面図である。
【００１０】
本実施形態は隣接する夫々のボアクール穴１０ａの垂直断面方向における穿設角度を異ならせ、ボアクール穴１０ａの奇数列と、偶数列で夫々垂直断面方向における穿設角度を異ならせた以外は、図４に示す従来技術と基本的に同様の構成を有し、すなわち１はピストンヘッドで、ピストン棒３の上端に固定される下部面とピストンリング４を収容する溝を備えた外周部を有し、その下面側にピストンスカート５が嵌合されている。そして６は前記ピストンヘッド１とピストンスカート５からなるピストンが摺動するシリンダライナである。
ピストン棒３は中心穴に内管８を嵌合し、冷却油導入／排出通路を区分けするとともに、前記内管８上面とピストンヘッド１背面間に偏平半円状の冷却油集合室１２を設ける。
【００１１】
この冷却油集合室１２は偏平である事、言換えればボアクール穴１０ａの中心側開口１０２／１０３に対応する部位の壁面が水平若しくは水平に近いなだらかな傾斜面であることが重要で、相隣接するボアクール穴１０ａの垂直断面方向における穿設角度を夫々異ならせたた場合でも、中心側開口１０２／１０３に対応する部位の壁面が垂直若しくは垂直に近い急傾斜面である場合には、相隣接するボアクール穴１０ａの中心側開口１０２／１０３同士をピストン半径方向に位置をずらして開口させる事が出来ない。
即ち、相隣接するボアクール穴１０ａの中心側開口１０２／１０３同士の千鳥間隔が半径方向に大きく設定できない。
言換えれば冷却油集合室１２のボアクール穴１０ａの中心側開口１０２／１０３に対応する部位の壁面が水平若しくは水平に近いなだらかな傾斜面である場合には、ボアクール穴１０ａの垂直断面方向における穿設角度の異同が小さくても前記千鳥間隔を大きく設定でき、本発明の効果が更に促進される。
【００１２】
そして前記ボアクール穴１０ａの終端側、即ちピストン外周側に位置する周縁側開口１０１は、中心側開口１０２／１０３のように半径方向に位置をずらす事なくピストン半径方向にほぼ一致するように、言換えればピストン中心として描かれる仮想円上に周縁側開口１０１がほぼ位置するように、夫々のボアクール穴１０ａの穿設方向を設定する。
そして前記ボアクール穴１０ａの周縁側開口１０１は本実施形態においては、夫々対応するたて穴（第２冷却通路１０ｂ）と連通させているが、たて穴１０ｂとの間にリング状冷却油集合部を設け、該集合部を介してたて穴１０ｂと連通させてもよい。
【００１３】
かかる構造のピストンによれば、ピストン棒３内を貫設する内管８より導入された冷却油は矢印に示すように、先ずピストンヘッド１の中心部に形成された冷却油集合室１２に導かれ、そこで中心側開口１０２／１０３より夫々のボアクール穴１０ａに導入されてピストンヘッド１上面の触火面を冷却した後、周縁側開口１０１よりたて穴１０ｂに導かれて前記ピストンリング４溝周囲を冷却してリング状集合室１３に導かれ、更にピストン棒３に穿孔された戻し通路１４、及び内管８とピストン棒３間のリング状空隙１５を介して不図示の冷却油溜めに戻入／循環される。
【００１４】
したがって、本実施形態によれば、ピストン中心側より放射線状に穿孔したボアクール穴１０ａのピストンヘッド１の中心側開口１０２／１０３の配列を、図１（Ｂ）に示す如く千鳥状にすることにより、図１（Ｃ）に示すように、ボアクール穴１０ａのピストン外周側のピッチ間隔Ｐを狭くした場合においても、中心域側のピッチ間隔は実質的に奇数列側のボアクール穴１０ａピッチ間隔Ｐ1 と、偶数列側のピッチ間隔Ｐ2 とを夫々独立して、即ち中心域側のピッチ間隔Ｐ1 、Ｐ2 については実質的に２穴ピッチ間隔で設定できるために、外周側ピッチ間隔Ｐより僅かに狭い程度に設定出来、穴と穴との応力を低く抑えることが出来る。
【００１５】
又、図２に見られる如く、ボアクール穴相互の間隔が広くなるピストンヘッド１の外周側の周縁側開口１０１では、ボアクール穴１０ａの配列を、図１（Ｃ）に示すように一列に配列出来るために、触火面９の近くに配置することが容易であり冷却効果を上げることが出来る。
この場合ピストンヘッド１の中心側開口１０２／１０３では、触火面ｄとボアクール穴１０ａとの距離が図１（Ｂ）に示す如く、距離が近いものと遠いものが出来るが、図２に見られる如く、平面で見た間隔が狭くなっているため、冷却上問題はない。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によればピストンヘッドの剛性を保ちながら、効果的な冷却が行えるため、ピストンの大型（形）化及びシリンダ内の高温及び高圧に耐えることが出来るので、高出力化に対応出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関のピストン構造を示し、（Ａ）はピストンの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面で、ボアクール穴の中心域側のピッチ間隔を示す断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面で、ボアクール穴の外周域側のピッチ間隔を示す断面図である。
【図２】 図２は、図１のＣーＣ線断面で、例えば奇数列側のボアクール穴の中心位置に沿う断面図である。
【図３】従来技術に係る内燃機関のピストン構造を示し、（Ａ）はピストンの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面で、ボアクール穴の中心域側のピッチ間隔を示す断面図である。
【図４】図４は図３のＤ−Ｄ線断面で、ボアクール穴の中心位置に沿う断面図である。
【符号の説明】
１        ピストンヘッド
３        ピストン棒
４        ピストンリング
５        ピストンスカート
６        シリンダライナ
８        内管
９        触火面
１０ａ    ボアクール穴
１０ｂ    たて穴
１２      冷却剤集合室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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