(57)【要約】【課題】ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減する。【解決手段】ピストンと摺接する気筒の内面へオイルを供給する給油機構を備える内燃機関用ピストンであって、前記給油機構は、前記ピストンの内部側に設けられ、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを貯留可能な貯留部と、前記ピストンの内部側と外部側とを連通する通路と、前記貯留部に貯留された前記オイルを前記通路へ導く第１の姿勢と、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを前記貯留部へ導く第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能なガイド部と、を備える、内燃機関用ピストンが提供される。【選択図】図４
2018028288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと摺接する気筒の内面へオイルを供給する給油機構を備える内燃機関用ピストンであって、
前記給油機構は、
前記ピストンの内部側に設けられ、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを貯留可能な貯留部と、
前記ピストンの内部側と外部側とを連通する通路と、
前記貯留部に貯留された前記オイルを前記通路へ導く第１の姿勢と、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを前記貯留部へ導く第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能なガイド部と、
を備える、
内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記ガイド部及び前記貯留部のそれぞれの寸法及び位置は、前記ガイド部の少なくとも一部が、各姿勢において、前記貯留部に貯留された前記オイルに浸るように、設計される、請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】
前記ガイド部は、前記ガイド部の一端部側に設けられる回転軸まわりに回動自在であり、
前記ガイド部の他端部の可動域は、前記貯留部において前記オイルが貯留される領域の内部に位置するように、設計される、
請求項２に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項４】
前記ガイド部は、上死点へ向かう方向の慣性力が前記ピストンに作用するときに前記第１の姿勢をとり、下死点へ向かう方向の慣性力が前記ピストンに作用するときに前記第２の姿勢をとる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項５】
前記貯留部は、前記ピストンの内周部に設けられ、上死点側に、第１の開口部を有し、
前記通路は、前記内周部の前記貯留部より上死点側から前記ピストンの外周部へ貫通し、
前記ガイド部は、前記内周部における前記通路の第２の開口部より上死点側に設けられる回転軸まわりに回動自在である、
請求項４に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項６】
前記ガイド部が前記第１の姿勢をとるときに、前記貯留部から前記通路へ導かれる前記オイルの一部を前記ピストンの内部側へ案内する流路が形成される、請求項１〜５のいずれか一項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、内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関に用いられるピストンは、気筒内において、比較的高速で往復運動する。ゆえに、ピストンの往復運動における潤滑を確保するために、ピストンの外周部と摺接する気筒の内面へオイルを供給する給油機構が利用されている。そして、このような給油機構に関する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、機関低温時にピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音を抑制するとともに、機関高温時にピストン冠部を十分に冷却するために、ピストンの内側にオイルを噴射する手段をシリンダブロックあるいは連接棒に設ける一方、ピストンスカート部の爆発工程でシリンダ壁に押し付けられるスラスト側に貫通穴を形成するとともに、ピストンスカート部に噴射オイルを捕集して貫通穴に導く案内板を取り付け、この案内板を設定温度以上で噴射オイルをピストン冠部に導くように変形する感温材により形成した装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１３００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、燃費を向上させるために、気筒の内面の温度をピストンの温度に対して相対的に高くする場合がある。このように気筒の内面とピストンとの温度差を設けることによって、ピストンの外面と気筒の内面との間のクリアランスを増大させることができる。それにより、ピストンと気筒の内面との摩擦が低減されるので、摩擦によるエネルギ損失を低減することができる。ゆえに、燃費の向上が図られる。
【０００６】
しかしながら、気筒の内面の温度をピストンの温度に対して相対的に高くする場合において、ピストンの外面と気筒の内面との間のクリアランスが増大することによって、ピストンと気筒の内面との衝突による衝撃力が増大する。ゆえに、ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音が増大する。よって、ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することが望ましいと考えられる。
【０００７】
ここで、気筒の内面へオイルを供給することによって、ピストンと気筒の内面との直接的な衝突の発生を抑制することができる。それにより、ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音が低減される。例えば、特許文献１に開示された技術では、機関温度に応じて、気筒の内面へオイルが供給される状態と、ピストン冠部へオイルが散布される状態とが切り替えられる。しかしながら、係る技術では、機関温度によっては、気筒の内面へのオイルの供給量が、上記騒音を低減し得る量として、不足する場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することが可能な、新規かつ改良された内燃機関用ピストンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ピストンと摺接する気筒の内面へオイルを供給する給油機構を備える内燃機関用ピストンであって、前記給油機構は、前記ピストンの内部側に設けられ、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを貯留可能な貯留部と、前記ピストンの内部側と外部側とを連通する通路と、前記貯留部に貯留された前記オイルを前記通路へ導く第１の姿勢と、前記ピストンの内部側へ向けて飛翔する前記オイルを前記貯留部へ導く第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能なガイド部と、を備える、内燃機関用ピストンが提供される。
【００１０】
前記ガイド部及び前記貯留部のそれぞれの寸法及び位置は、前記ガイド部の少なくとも一部が、各姿勢において、前記貯留部に貯留された前記オイルに浸るように、設計されてもよい。
【００１１】
前記ガイド部は、前記ガイド部の一端部側に設けられる回転軸まわりに回動自在であり、前記ガイド部の他端部の可動域は、前記貯留部において前記オイルが貯留される領域の内部に位置するように、設計されてもよい。
【００１２】
前記ガイド部は、上死点へ向かう方向の慣性力が前記ピストンに作用するときに前記第１の姿勢をとり、下死点へ向かう方向の慣性力が前記ピストンに作用するときに前記第２の姿勢をとってもよい。
【００１３】
前記貯留部は、前記ピストンの内周部に設けられ、上死点側に、第１の開口部を有し、前記通路は、前記内周部の前記貯留部より上死点側から前記ピストンの外周部へ貫通し、前記ガイド部は、前記内周部における前記通路の第２の開口部より上死点側に設けられる回転軸まわりに回動自在であってもよい。
【００１４】
前記ガイド部が前記第１の姿勢をとるときに、前記貯留部から前記通路へ導かれる前記オイルの一部を前記ピストンの内部側へ案内する流路が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、ピストンと気筒の内面との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るピストンの外観の一例を模式的に示す正面図である。
【図２】同実施形態に係るピストンの外観の一例を模式的に示す右側面図である。
【図３】同実施形態に係るピストンの内部の構成の一例を示す平面断面図である。
【図４】同実施形態に係るピストンの内部の構成の一例を示す正面断面図である。
【図５】同実施形態に係るピストンの内部の構成の一例を示す正面断面図である。
【図６】同実施形態に係るガイド部の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。
【図７】他の実施形態に係るガイド部の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。
【図８】図７に示した実施形態と異なる他の実施形態に係るガイド部の周囲の構成の一例を示す平面断面図である。
【図９】図８に示した実施形態に係るガイド部の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。
【図１０】変形例に係るピストンの内部の構成の一例を示す平面断面図である。
【図１１】変形例に係るピストンの内部の構成の一例を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
＜１．ピストンの概略構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る内燃機関用ピストンであるピストン１０の概要構成について説明する。図１は、本実施形態に係るピストン１０の外観の一例を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態に係るピストン１０の外観の一例を模式的に示す右側面図である。図１及び図２では、ピストン１０と、ピストンピン２０と、コネクティングロッド３０と、シリンダヘッド４０と、シリンダブロック５０と、が示されている。なお、以下の説明では、図１及び図２に示したように、ピストン１０の摺動方向において、ピストン１０がシリンダヘッド４０へ近づく方向を上死点方向と呼び、ピストン１０がシリンダヘッド４０から遠ざかる方向を下死点方向と呼ぶ。
【００１９】
シリンダブロック５０には、ピストン１０が摺動可能に収納される気筒５０４が設けられる。具体的には、気筒５０４は、シリンダブロック５０に形成された円筒形状の空間によって構成され、当該空間内にピストン１０が摺動可能に収納される。換言すると、気筒５０４の内面５０２が、ピストン１０と摺接する。
【００２０】
ピストン１０は、上部に相当する略円柱形状のピストン頭部１２０と、下部に相当するピストンスカート部１３０と、を備える。
【００２１】
ピストン頭部１２０には、外周に沿って環状のピストンリング１０４が設けられる。例えば、図１及び図２に示したようにピストンリング１０４は、複数設けられる。具体的には、ピストン頭部１２０の本体１０３には、外周に沿って環状の溝部が設けられ、当該溝部にピストンリング１０４が挿嵌される。ピストンリング１０４の外径は、ピストン頭部１２０の本体１０３の外径と比較して大きい。ゆえに、ピストン１０は、基本的に、当該ピストンリング１０４が気筒５０４の内面５０２と当接した状態で、気筒５０４内において気筒５０４の中心軸に沿った方向に摺動する。
【００２２】
ピストンスカート部１３０は、ピストン頭部１２０より下方に位置し、内部に中空空間を有する。ピストンスカート部１３０の外周面は、例えば、曲面形状の外周部１５０ａと、平面形状の外周部１５０ｂと、によって構成される。具体的には、互いに対向する２つの曲面形状の外周部１５０ａ及び互いに対向する２つの平面形状の外周部１５０ｂが、周方向に連接して設けられる。外周部１５０ａの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸と同軸の円柱の表面の一部であってもよい。曲面形状の外周部１５０ａの外径は、ピストン頭部１２０の本体１０３の外径と略同一であってもよい。また、外周部１５０ｂの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸に平行な平面の一部であってもよい。平面形状の外周部１５０ｂは、ピストン頭部１２０の本体１０３の外周面より内側に配設されてもよい。また、図１に示したように、曲面形状の外周部１５０ａの下端部は、平面形状の外周部１５０ｂの下端部より下方へ突出してもよい。
【００２３】
シリンダヘッド４０は、気筒５０４の一端部を閉じるように設けられる。シリンダヘッド４０の内面４０２、気筒５０４の内面５０２及びピストン１０の冠面１０２によって燃焼室Ｐ１０が画成される。ピストン１０は、燃焼室Ｐ１０内での燃料の燃焼によって直線往復運動を行う。
【００２４】
燃焼室Ｐ１０内での燃料の燃焼によるピストン１０の直線往復運動は、コネクティングロッド３０を介して図示しないクランクシャフトに回転運動として伝達される。コネクティングロッド３０は、ピストンピン２０を介して、ピストン１０と連結される。具体的には、コネクティングロッド３０の上死点側の端部には、コネクティングロッド３０の長手方向に直交する方向に沿って、貫通穴が穿孔されている。また、ピストンスカート部１３０の平面形状の外周部１５０ｂには、ピストン１０の摺動方向に直交する方向に沿って、貫通穴が穿孔されている。コネクティングロッド３０及びピストン１０のそれぞれの貫通穴にピストンピン２０が嵌合されることによって、コネクティングロッド３０及びピストン１０は、それぞれピストンピン２０と連結される。また、コネクティングロッド３０は、ピストンピン２０の中心軸まわりに、ピストン１０に対して相対的に回動自在に設けられる。
【００２５】
コネクティングロッド３０は、図示しないクランクシャフトのクランクアームと、図示しないクランクピンを介して連結される。ピストン１０の直線往復運動によってクランクアームが回転し、クランクアームの回転によってクランクシャフトが回転する。クランクシャフトは、図示しない駆動伝達装置に連結され、動力が駆動伝達装置に伝達される。
【００２６】
上述したように、燃焼室Ｐ１０内での燃焼のエネルギによって生じる力は、コネクティングロッド３０を介して、クランクシャフトへ伝達される。また、コネクティングロッド３０は、ピストンピン２０の中心軸まわりに回動可能である。ここで、ピストン１０が上死点又は下死点に位置する場合を除いて、コネクティングロッド３０の長手方向は、気筒５０４の中心軸に対して傾いている。ゆえに、気筒５０４の中心軸に対して傾いた方向の力が、コネクティングロッド３０へ伝達される。よって、燃焼行程において、燃焼室Ｐ１０内での燃焼のエネルギによって生じる力の分力として、気筒５０４の径方向の力がピストン１０に付加される。それにより、ピストン１０が気筒５０４の内面５０２に衝突する。ゆえに、燃焼行程では、ピストン１０と気筒５０４の内面５０２との衝突に起因して生じる騒音の増大が特に顕著となる。
【００２７】
本実施形態に係るピストン１０は、ピストン１０と摺接する気筒５０４の内面５０２へオイルを供給する給油機構を備える。当該給油機構は、具体的には、主にピストン１０のピストンスカート部１３０の内部の中空空間に設けられる各種構成要素によって、構成される。本実施形態に係る給油機構によれば、ピストン１０と気筒５０４の内面５０２との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することが可能となる。このような給油機構の詳細については、後述する。なお、図１及び図２において、当該給油機構の構成要素としての後述する通路の開口部１０６ａが示されている。
【００２８】
＜２．ピストンの内部の構成＞
続いて、図３〜図５を参照して、本実施形態に係るピストン１０の内部の構成の詳細について説明する。図３は、本実施形態に係るピストン１０の内部の構成の一例を示す平面断面図である。具体的には、図３は、図１に示したＡ−Ａ断面についての平面断面図である。図４及び図５は、本実施形態に係るピストン１０の内部の構成の一例を示す正面断面図である。具体的には、図４及び図５は、図３に示したＢ−Ｂ断面についての正面断面図である。本実施形態では、後述するように、ピストン１０の内部に設けられるガイド部１１０は、第１の姿勢と第２の姿勢をとり得る。図３及び図４は、ガイド部１１０が第１の姿勢をとった場合の例に対応する。一方、図５は、ガイド部１１０が第２の姿勢をとった場合の例に対応する。
【００２９】
図３及び図４に示したように、ピストン１０の内部には、内周部１４０ａ，１４０ｂ及び冠面１０２と略平行な底面１４０ｃによって内部空間が形成される。当該内部空間は、例えば、図１及び図２に示したピストンスカート部１３０の内部に形成される。なお、底面１４０ｃは、ピストン頭部１２０の内部に位置してもよく、その場合には、当該内部空間の上死点側の一部は、ピストン頭部１２０の内部に形成される。
【００３０】
ピストン１０の内周面は、例えば、図３に示したように、曲面形状の外周部１５０ａに対応する内周部１４０ａと、平面形状の外周部１５０ｂに対応する内周部１４０ｂと、によって構成される。具体的には、互いに対向する２つの内周部１４０ａ及び互いに対向する２つの内周部１４０ｂが、周方向に連接して設けられる。また、本実施形態では、内周部１４０ａは、平面形状の内周部１４２ａと、曲面形状の内周部１４４ａと、によって構成されてもよい。具体的には、内周部１４０ａの周方向における中央部に平面形状の内周部１４２ａが位置し、両端部に曲面形状の内周部１４４ａが位置してもよい。平面形状の内周部１４２ａの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸及びピストンピン２０の中心軸を含む平面に平行な平面の一部であってもよい。曲面形状の内周部１４４ａの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸と同軸の円柱の表面の一部であってもよい。内周部１４０ｂは、例えば、平面形状を有してもよい。内周部１４０ｂの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸に平行な平面の一部であってもよい。
【００３１】
このようなピストン１０の内部空間には、貯留部１０８と、ガイド部１１０と、が設けられる。また、ピストン１０には、内部側と外部側とを連通する通路１０６が設けられる。本実施形態に係る給油機構Ｈ１０は、貯留部１０８、通路１０６、及びガイド部１１０を備える。給油機構Ｈ１０は、ピストン１０と摺接する気筒５０４の内面５０２へオイルを供給する。また、給油機構Ｈ１０による気筒５０４の内面５０２へのオイルの供給は、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを利用することによって実現される。本実施形態では、図３及び図４に示したように、２つの給油機構Ｈ１０が曲面形状の外周部１５０ａに対応する位置にそれぞれ設けられるが、給油機構Ｈ１０の数及び配置は、係る例に限定されない。
【００３２】
貯留部１０８は、ピストン１０の内部側に設けられる。また、貯留部１０８は、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを貯留可能である。ここで、本実施形態に係るピストン１０は、例えば、ピストン１０の内部空間に向けてオイルを噴射する噴射ノズルを備える内燃機関に適用され得る。噴射ノズルは、例えば、クランクシャフトに設けられ得る。また、クランクシャフトの回転に応じて駆動されるギヤ式のオイルポンプによって、噴射ノズルへのオイルの供給が実現され得る。なお、本実施形態に係るピストン１０は、ピストン１０の内部空間に向けてオイルを跳ね上げる機構を備える内燃機関に対しても適用され得る。例えば、クランクシャフトの回転に応じて回転駆動することにより、クランクケースのオイルパンに貯留されたオイルを跳ね上げ可能な部材によって、オイルの跳ね上げが実現され得る。その場合においても、ピストン１０の内部側へ向けてオイルを飛翔させることが可能である。
【００３３】
具体的には、貯留部１０８は、ピストン１０の内周部に設けられる。より具体的には、貯留部１０８は、曲面形状の外周部１５０ａに対応する内周部１４０ａに設けられる。例えば、図３及び図４に示したように、貯留部１０８は、平面形状の２つの内周部１４２ａにそれぞれ設けられる。
【００３４】
貯留部１０８は、例えば、図３及び図４に示したように、一対の第１平板部１０８ｂと、第２平板部１０８ｃと、第３平板部１０８ｄと、を備える。一対の第１平板部１０８ｂは、ピストンピン２０の軸方向に互いに間隔を空けて対向し、内周部１４２ａからピストン１０の内側へ向けて突出する。第２平板部１０８ｃは、一対の第１平板部１０８ｂの先端部の各々の間に架設され、内周部１４２ａと対向する。第３平板部１０８ｄは、一対の第１平板部１０８ｂの下死点側の端部の各々と、第２平板部１０８ｃの下死点側の端部と、内周部１４２ａと、によって囲まれる部分を閉鎖するように設けられる。それにより、一対の第１平板部１０８ｂの上死点側の端部の各々と、第２平板部１０８ｃの上死点側の端部と、内周部１４２ａと、によって開口部１０８ａが形成される。
【００３５】
このように、貯留部１０８は、具体的には、上死点側に、本発明に係る第１の開口部に相当する開口部１０８ａを有する。よって、ピストン１０の内部空間に向けて噴射されたオイルを、一対の第１平板部１０８ｂの各々と、第２平板部１０８ｃと、第３平板部１０８ｄと、内周部１４２ａと、によって形成される空間へ、開口部１０８ａを介して、貯留することができる。図３及び図４では、貯留部１０８においてオイルが貯留される領域Ｒ１０にオイルが貯留されている様子が示されている。
【００３６】
通路１０６は、ピストン１０の内部側と外部側とを連通する。それにより、ピストンの内部側のオイルをピストン１０の外部側へ、通路１０６を介して、送ることができる。よって、気筒５０４の内面５０２へオイルを供給することができる。
【００３７】
具体的には、通路１０６は、ピストン１０の内周部の貯留部１０８より上死点側からピストン１０の外周部へ貫通する。より具体的には、通路１０６は、曲面形状の外周部１５０ａに対応する内周部１４０ａから外周部１５０ａへ貫通する。例えば、図３及び図４に示したように、通路１０６は、平面形状の２つの内周部１４２ａのそれぞれから対応する外周部１５０ａへ貫通する。
【００３８】
なお、図３及び図４では、通路１０６の外周部１５０ａにおける開口部１０６ａと、通路１０６の内周部１４２ａにおける開口部１０６ｂと、が示されている。通路１０６の内周部１４２ａにおける開口部１０６ｂは、本発明に係る第２の開口部に相当する。開口部１０６ａ，１０６ｂは、例えば、ピストンピン２０の軸方向に延在するスリット形状を有してもよい。また、開口部１０６ａ，１０６ｂのピストンピン２０の軸方向についての長さは、貯留部１０８におけるオイルが貯留される領域Ｒ１０のピストンピン２０の軸方向についての長さと略一致してもよい。
【００３９】
ガイド部１１０は、ピストン１０において、回動可能に設けられる。また、ガイド部１１０は、図４に例示する第１の姿勢と、図５に例示する第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能である。ガイド部１１０は、例えば、図３及び図４に示したように、矩形の平板形状を有してもよい。なお、ガイド部１１０の形状及び寸法は、特に限定されない。例えば、ガイド部１１０は、略均一な板厚分布を有してもよく、不均一な板厚分布を有してもよい。また、ガイド部１１０は、曲板形状を有してもよい。また、ガイド部１１０のピストンピン２０の軸方向についての長さは、貯留部１０８におけるオイルが貯留される領域Ｒ１０のピストンピン２０の軸方向についての長さと略一致してもよい。
【００４０】
ピストン１０の内周部１４２ａには、例えば、図３及び図４に示したように、ピストン１０の内側へ突出する一対の軸受け部１１４が設けられる。一対の軸受け部１１４は、ピストンピン２０の軸方向に互いに間隔を空けて対向する。ガイド部１１０は、一対の軸受け部１１４の間に配設され、回転軸１１２を介して、軸受け部１１４と連結される。具体的には、ガイド部１１０には、ガイド部１１０の平面方向に沿って、貫通穴が穿孔されている。また、一対の軸受け部１１４には、ピストンピン２０の軸方向に沿って、貫通穴が穿孔されている。ガイド部１１０及び一対の軸受け部１１４のそれぞれの貫通穴に回転軸１１２が嵌合されることによって、ガイド部１１０及び一対の軸受け部１１４は、それぞれ回転軸１１２と連結される。
【００４１】
また、ガイド部１１０は、回転軸１１２まわりに、軸受け部１１４に対して相対的に回動自在に設けられる。なお、回転軸１１２は、軸受け部１１４又はガイド部１１０のいずれか一方に対して固定されてもよい。換言すると、ガイド部１１０は、回転軸１１２と一体として回動可能であってもよく、回転軸１１２に対して相対的に回動可能であってもよい。回転軸１１２は、例えば、図３及び図４に示したように、ピストン１０の内周部１４２ａにおける通路１０６の開口部１０６ｂより上死点側に設けられる。
【００４２】
上述したように、ピストン１０は、気筒５０４内において、直線往復運動を行う。ゆえに、ピストン１０は、摺動方向に沿った方向の加速度を有する。よって、ピストン１０には、摺動方向に沿った方向の慣性力が作用し得る。ここで、ガイド部１１０は、上述したように、ピストン１０の摺動方向に対して交差する方向に延在する回転軸１１２まわりに回動自在であってもよい。それにより、ガイド部１１０は、ピストン１０に作用する慣性力に応じて、回動可能となる。
【００４３】
ガイド部１１０は、上述したように、第１の姿勢と、第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能である。ガイド部１１０は、第１の姿勢において、貯留部１０８に貯留されたオイルを通路１０６へ導く。一方、ガイド部１１０は、第２の姿勢において、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを貯留部１０８へ導く。以下では、第１の姿勢及び第２の姿勢について、詳細に説明する。
【００４４】
ピストン１０に作用する慣性力の方向及び大きさは、ピストン１０の気筒５０４における位置に依存する。具体的には、ピストン１０が上死点の近傍に位置するときに、上死点へ向かう方向の慣性力がピストン１０に作用する。一方、ピストン１０が下死点の近傍に位置するときに、下死点へ向かう方向の慣性力がピストン１０に作用する。より具体的には、ピストン１０が下死点から上死点へ向かって移動する上昇工程の後半からピストン１０が上死点から下死点へ向かって移動する下降工程の前半までの間において、上死点へ向かう方向の慣性力がピストン１０に作用する。一方、下降工程の後半から上昇工程の前半までの間において、下死点へ向かう方向の慣性力がピストン１０に作用する。
【００４５】
ガイド部１１０は、例えば、上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１０に作用するときに第１の姿勢をとる。回転軸１１２は、具体的には、回転軸１１２の軸方向及びガイド部１１０の厚さ方向に直交する方向についてのガイド部１１０の一端部１１０ａ側に設けられる。上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１０に作用するときに、ガイド部１１０は、回転軸１１２の軸方向及びガイド部１１０の厚さ方向に直交する方向についてのガイド部１１０の他端部１１０ｂが内周部１４２ａから離れる方向に、回動する。それにより、ガイド部１１０の姿勢は、図５に示した第２の姿勢から図４に示した第１の姿勢へ切り替わる。第１の姿勢において、ガイド部１１０は、例えば、図４に示したように、内周部１４２ａからピストン１０の内側へ向けて下死点側へ傾斜する。
【００４６】
なお、後述するように、ガイド部１１０の姿勢を第１の姿勢に維持するための機構として、種々の機構が適用され得る。本実施形態では、例えば、第１の姿勢において、ガイド部１１０の一端部１１０ａがピストン１０の内周部１４２ａと接触することによって、第１の姿勢が維持されてもよい。ガイド部１１０の一端部１１０ａは、内周部１４２ａの表面形状に沿って延在してもよい。それにより、第１の姿勢において、ガイド部１１０の一端部１１０ａは、図３及び図４に示したように、内周部１４２ａと線接触し得る。なお、ガイド部１１０の一端部１１０ａと接触するピストン１０の内周部１４２ａが曲面形状を有する場合には、ガイド部１１０の一端部１１０ａは、当該曲面形状に対応する形状を有してもよい。また、第１の姿勢において、ガイド部１１０の一端部１１０ａは、内周部１４２ａと面接触してもよい。
【００４７】
上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１０に作用するときに、貯留部１０８に貯留されたオイルの少なくとも一部は、ピストン１０に対して相対的に上死点方向へ飛翔する。ここで、第１の姿勢において、ガイド部１１０が内周部１４２ａからピストン１０の内側へ向けて下死点側へ傾斜することにより、ガイド部１１０の下死点側の面はオイルの飛翔方向に対して交差する。ゆえに、飛翔したオイルがガイド部１１０の下死点側の面に接触する。よって、オイルの飛翔方向は、ガイド部１１０によって、変更される。具体的には、ガイド部１１０の下死点側の面との接触後において、図４に示したように、オイルの飛翔方向は、ピストン１０の内側から外側へ向かう方向の成分を有する。それにより、飛翔したオイルは、通路１０６の内周部１４２ａにおける開口部１０６ｂへ導かれ、通路１０６を通過した後、外周部１５０ａにおける開口部１０６ａからピストン１０の外部へ放出される。
【００４８】
一方、ガイド部１１０は、例えば、下死点へ向かう方向の慣性力Ｆ２０がピストン１０に作用するときに第２の姿勢をとる。下死点へ向かう方向の慣性力Ｆ２０がピストン１０に作用するときに、ガイド部１１０は、回転軸１１２の軸方向及びガイド部１１０の厚さ方向に直交する方向についてのガイド部１１０の他端部１１０ｂが内周部１４２ａへ近づく方向に、回動する。それにより、ガイド部１１０の姿勢は、図４に示した第１の姿勢から図５に示した第２の姿勢へ切り替わる。第２の姿勢において、ガイド部１１０は、例えば、図５に示したように、摺動方向に沿って延在する。
【００４９】
下死点へ向かう方向の慣性力Ｆ２０がピストン１０に作用するときには、貯留部１０８に貯留されたオイルは、飛翔せずに、貯留部１０８内に留まる。ここで、ピストン１０が直線往復運動を行っている間において、オイルはピストン１０の内部空間に向けて継続的に噴射されている。ピストン１０の内部空間に向けて噴射されたオイルは、ピストン１０の底面１４０ｃに衝突した後、ピストン１０に対して主として摺動方向に沿った方向に飛翔する。また、第２の姿勢において、ガイド部１１０は、上述したように、摺動方向に沿って延在する。ゆえに、ピストン１０の内部空間に向けて噴射されたオイルは、ピストン１０の底面１４０ｃに衝突した後、図５に示したように、ガイド部１１０に遮られることなく、貯留部１０８へ導かれる。
【００５０】
上述したように、ガイド部１１０は、例えば、上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１０に作用するときに、第１の姿勢をとる。ゆえに、ピストン１０が上死点の近傍に位置するときに、気筒５０４の内面５０２へオイルを供給することができる。それにより、ピストン１０と気筒５０４の内面５０２との衝突に起因して生じる騒音が特に顕著となる燃焼行程において、気筒５０４の内面５０２へオイルが供給された状態を実現することができる。また、ガイド部１１０は、例えば、下死点へ向かう方向の慣性力Ｆ２０がピストン１０に作用するときに、第２の姿勢をとる。ゆえに、ピストン１０が下死点の近傍に位置するときに、貯留部１０８へのオイルの貯留を行うことができる。それにより、貯留部１０８に貯留されるオイルが枯渇することを防止することができる。
【００５１】
通路１０６は、ピストン１０の内部側から外部側へ向けて上死点側へ傾斜してもよい。具体的には、通路１０６は、図４に示したように、ピストン１０の内周部１４２ａから外周部１５０ａに向けて上死点側へ傾斜してもよい。それにより、第１の姿勢において、貯留部１０８から通路１０６へ導かれたオイルがより円滑に通路１０６を通過することが実現される。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態に係るガイド部１１０は、貯留部１０８に貯留されたオイルを通路１０６へ導く第１の姿勢と、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを貯留部１０８へ導く第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能である。それにより、気筒５０４の内面５０２へオイルが供給される状態と、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルが貯留部１０８へ貯留される状態と、を切り替えることができる。ゆえに、上記の状態の切り替えを繰り返し行うことによって、貯留部１０８に貯留されるオイルが枯渇することなく、気筒５０４の内面５０２へ継続的にオイルを供給することができる。従って、ピストン１０と気筒５０４の内面５０２との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することができる。
【００５３】
＜３．ガイド部の周囲の構成＞
続いて、図６〜図９を参照して、ガイド部１１０の周囲の構成について、より詳細に説明する。図６は、本実施形態に係るガイド部１１０の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。図７は、他の実施形態に係るガイド部１１０の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。図８は、図７に示した実施形態と異なる他の実施形態に係るガイド部１１０の周囲の構成の一例を示す平面断面図である。図９は、図８に示した実施形態に係るガイド部１１０の周囲の構成の一例を示す正面断面図である。
【００５４】
上記では、図３〜図５を参照してピストン１０の内部の構成について説明した。ここで、図３〜図５を参照して説明したピストン１０の内部の構成は一例に過ぎず、各構成要素の寸法及び位置は、係る例に限定されない。
【００５５】
ガイド部１１０及び貯留部１０８のそれぞれの寸法及び位置は、ガイド部１１０の少なくとも一部が、各姿勢において、貯留部１０８に貯留されたオイルに浸るように、設計されてもよい。例えば、ガイド部１１０の他端部１１０ｂの可動域Ｅ１０は、図６に示したように、貯留部１０８においてオイルが貯留される領域Ｒ１０の内部に位置するように、設計されてもよい。それにより、ガイド部１１０の一部である他端部１１０ｂを、各姿勢において、貯留部１０８に貯留されたオイルに浸らせることができる。
【００５６】
ガイド部１１０の少なくとも一部を、各姿勢において、貯留部１０８に貯留されたオイルに浸らせることによって、ガイド部１１０の外表面が貯留部１０８に貯留されたオイルの外表面に対して、ガイド部１１０の回動動作に伴って、衝突することを防止することができる。それにより、当該衝突に起因して生じる騒音を抑制することができる。
【００５７】
通路１０６のピストン１０の径方向に対する傾斜を示す傾斜角Ｄ２０の角度は、例えば、０°から９０°の間の値に適宜設定され得る。具体的には、傾斜角Ｄ２０は、オイルによる通路１０６の通過を円滑化する観点から、適宜設定され得る。また、通路１０６の開口部１０６ｂと回転軸１１２との間の摺動方向についての距離Ｌ１０は、例えば、０以上の値に適宜設定され得る。ガイド部１１０が第１の姿勢をとるときに、図６に示したように、開口部１０６ｂより上死点側において、内周部１４２ａと、ガイド部１１０の下死点側の面との間に空間Ｇ１０が形成され得る。第１の姿勢において、貯留部１０８から飛翔したオイルは、空間Ｇ１０に一時的に貯留され得る。空間Ｇ１０に一時的に貯留されたオイルは、ガイド部１１０の姿勢が第２の姿勢に切り替わった後に、貯留部１０８へ戻され得る。ゆえに、距離Ｌ１０は、通路１０６を通過し、気筒５０４の内面５０２へ供給されるオイルの量及び貯留部１０８に貯留されるオイルの量を調整する観点から、適宜設定され得る。
【００５８】
図６では、ガイド部１１０の第１の姿勢を実線によって示し、ガイド部１１０の第２の姿勢を二点鎖線によって示している。ガイド部１１０の一端部１１０ａから他端部１１０ｂへ向かう方向とピストン１０の摺動方向とのなす角は、第２の姿勢において略０°となり、第１の姿勢において最大となる。なお、第１の姿勢において、ガイド部１１０の一端部１１０ａから他端部１１０ｂへ向かう方向とピストン１０の摺動方向とのなす角を特に角Ｄ１０と呼ぶ。ガイド部１１０は、ガイド部１１０の一端部１１０ａから他端部１１０ｂへ向かう方向とピストン１０の摺動方向とのなす角が０°から角Ｄ１０の角度までの間の角度となる姿勢を取り得る。角Ｄ１０の角度は、例えば、９０°より小さい値に設定される。
【００５９】
ガイド部１１０の姿勢を第１の姿勢に維持するための機構として、種々の機構が適用され得る。例えば、図６に示したように、第１の姿勢において、ガイド部１１０の一端部１１０ａがピストン１０の内周部１４２ａと接触することによって、第１の姿勢が維持されてもよい。また、図７に示したように、第１の姿勢において、ガイド部１１０の他端部１１０ｂが貯留部１０８の第２平板部１０８ｃと接触することによって、第１の姿勢が維持されてもよい。
【００６０】
また、ピストン１０の内部において、第１の姿勢を維持するためのストッパ部材がさらに設けられてもよい。例えば、図８及び図９に示したように、一対の軸受け部１１４の互いに対向する面の先端側にストッパ部材１１６がそれぞれ突設されてもよい。一対のストッパ部材１１６は、具体的には、互いに対向して設けられ、一対の軸受け部１１４の間へ向かって突出する。また、一対のストッパ部材１１６は、回転軸１１２よりピストン１０の内側に設けられる。この場合には、図９に示したように、第１の姿勢において、ガイド部１１０の上死点側の面がストッパ部材１１６と接触することによって、第１の姿勢が維持される。
【００６１】
＜４．変形例＞
続いて、図１０及び図１１を参照して、変形例に係るピストン１７の内部の構成について、説明する。図１０は、変形例に係るピストン１７の内部の構成の一例を示す平面断面図である。具体的には、図１０は、変形例において図１に示したＡ−Ａ断面と対応する断面についての平面断面図である。図１１は、変形例に係るピストン１７の内部の構成の一例を示す正面断面図である。具体的には、図１１は、図１０に示したＣ−Ｃ断面についての正面断面図である。図１０及び図１１は、ガイド部１１０が第１の姿勢をとった場合の例に対応する。
【００６２】
変形例に係るピストン１７では、図３〜図５を参照して説明したピストン１０と比較して、ピストン１０の内周面の形状が異なる。具体的には、変形例に係るピストン１７では、ピストン１０と比較して、曲面形状の外周部１５０ａに対応する内周部７４０ａの形状が異なる。
【００６３】
変形例に係るピストン１７の内周面は、例えば、図１０に示したように、曲面形状の外周部１５０ａに対応する内周部７４０ａと、平面形状の外周部１５０ｂに対応する内周部１４０ｂと、によって構成される。具体的には、互いに対向する２つの内周部７４０ａ及び互いに対向する２つの内周部１４０ｂが、周方向に連接して設けられる。変形例に係る内周部７４０ａは、周方向における一端側から他端側へ渡って、曲面形状を有する。内周部７４０ａの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸と同軸の円柱の表面の一部であってもよい。内周部１４０ｂは、例えば、平面形状を有してもよい。内周部１４０ｂの形状は、具体的には、気筒５０４の中心軸に平行な平面の一部であってもよい。
【００６４】
変形例に係るピストン１７において、図３〜図５を参照して説明したピストン１０と同様に、貯留部１０８、通路１０６、及びガイド部１１０を備える給油機構Ｈ１０が、曲面形状の外周部１５０ａに対応する位置に設けられる。具体的には、変形例では、図１０に示したように、貯留部１０８は、曲面形状の内周部７４０ａに設けられる。また、通路１０６は、曲面形状の内周部７４０ａから対応する外周部１５０ａへ貫通する。また、ピストン１７の内側へ突出する一対の軸受け部１１４は、内周部７４０ａに設けられる。ガイド部１１０は、一対の軸受け部１１４の間に配設され、回転軸１１２を介して、軸受け部１１４と連結される。
【００６５】
ガイド部１１０は、例えば、上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１７に作用するときに第１の姿勢をとる。変形例では、第１の姿勢において、回転軸１１２の軸方向及びガイド部１１０の厚さ方向に直交する方向についてのガイド部１１０の一端部１１０ａがピストン１７の内周部７４０ａと接触することによって、第１の姿勢が維持される。ガイド部１１０の一端部１１０ａは、例えば、ピストンピン２０の軸方向に沿って、直線状に延在する。それにより、ガイド部１１０の一端部１１０ａは、図１０に示したように、曲面形状の内周部７４０ａと２点で点接触し得る。ゆえに、第１の姿勢において、内周部７４０ａと、ガイド部１１０の一端部１１０ａと、によって開口部７０２が形成される。
【００６６】
上死点へ向かう方向の慣性力Ｆ１０がピストン１７に作用するときに、貯留部１０８に貯留されたオイルの少なくとも一部は、ピストン１７に対して相対的に上死点方向へ飛翔する。変形例に係るピストン１７では、図３〜図５を参照して説明したピストン１０と同様に、第１の姿勢において、ガイド部１１０が内周部７４０ａからピストン１０の内側へ向けて下死点側へ傾斜する。それにより、飛翔したオイルがガイド部１１０の下死点側の面に接触する。よって、ガイド部１１０の下死点側の面との接触後において、図１１に示したように、オイルの飛翔方向は、ピストン１０の内側から外側へ向かう方向の成分を有する。それにより、飛翔したオイルは、通路１０６の内周部７４０ａにおける開口部１０６ｂの近傍へ導かれる。
【００６７】
ここで、変形例では、上述したように、内周部７４０ａと、ガイド部１１０の一端部１１０ａと、によって開口部７０２が形成される。それにより、ガイド部１１０が第１の姿勢をとるときに、貯留部１０８から通路１０６へ導かれるオイルの一部をピストン１０の内部側へ案内する流路が形成される。具体的には、貯留部１０８からガイド部１１０の下死点側の面に飛翔したオイルの一部は、通路１０６を通過した後、外周部１５０ａにおける開口部１０６ａからピストン１０の外部へ放出される。一方、貯留部１０８からガイド部１１０の下死点側の面に飛翔したオイルの他の一部は、開口部７０２を介して、ピストン１０の内部空間の上死点側へ案内される。
【００６８】
以上説明したように、変形例では、ガイド部１１０が第１の姿勢をとるときに、貯留部１０８から通路１０６へ導かれるオイルの一部をピストン１０の内部側へ案内する流路が形成される。ゆえに、例えば、開口部７０２の形状を適宜設定することによって、気筒５０４の内面５０２へ供給されるオイルの量及び貯留部１０８に貯留されるオイルの量を調整することができる。
【００６９】
なお、上記では、曲面形状の内周部７４０ａと、ガイド部１１０の直線状に延在する一端部１１０ａと、によって開口部７０２が形成される例について説明したが、ガイド部１１０の一端部１１０ａ及び内周部７４０ａの形状は係る例に限定されない。例えば、上述した変形例では、図３〜図５を参照して説明したピストン１０と比較して、外周部１５０ａに対応する内周部７４０ａの形状を異ならせることによって、開口部７０２が形成されたが、ガイド部１１０の一端部１１０ａの形状を異ならせることによって、開口部７０２が形成されてもよい。
【００７０】
＜５．むすび＞
以上説明したように、本実施形態によれば、ピストン１０には、貯留部１０８、通路１０６、及びガイド部１１０を備える給油機構Ｈ１０が設けられる。貯留部１０８は、ピストン１０の内部側に設けられ、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを貯留可能である。通路１０６は、ピストン１０の内部側と外部側とを連通する。ガイド部１１０は、貯留部１０８に貯留されたオイルを通路１０６へ導く第１の姿勢と、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルを貯留部１０８へ導く第２の姿勢とを、回動することによって、切り替え可能である。それにより、気筒５０４の内面５０２へオイルが供給される状態と、ピストン１０の内部側へ向けて飛翔するオイルが貯留部１０８へ貯留される状態と、を切り替えることができる。ゆえに、上記の状態の切り替えを繰り返し行うことによって、貯留部１０８に貯留されるオイルが枯渇することなく、気筒５０４の内面５０２へ継続的にオイルを供給することができる。従って、ピストン１０と気筒５０４の内面５０２との衝突に起因して生じる騒音をより効果的に低減することができる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１７  ピストン
２０  ピストンピン
３０  コネクティングロッド
４０  シリンダヘッド
５０  シリンダブロック
１０２  冠面
１０３  本体
１０４  ピストンリング
１０６  通路
１０８  貯留部
１１０  ガイド部
１１２  回転軸
１１４  軸受け部
１１６  ストッパ部材
１２０  ピストン頭部
１３０  ピストンスカート部
１４０ａ，１４０ｂ，７４０ａ  内周部
１４０ｃ  底面
１５０ａ，１５０ｂ  外周部
５０４  気筒
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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