(57)【要約】【課題】冷却油路の加工コストを抑制する。【解決手段】ピストンピン２２の一端部２２ａを支持する第１ボス部３１と、ピストンピン２２の他端部２２ｂを支持する第２ボス部３２と、ピストンピン２２の中央部２２ｃを支持する第３ボス部３３と、第１ボス部３１と第２ボス部３２とに連なる第１スカート部と、第１ボス部３１と第２ボス部３２とに連なる第２スカート部３５と、を備えるピストン２１と、ピストンピン２２に組み付けられる第１小端部２４と、ピストンピン２２に組み付けられる第２小端部２５と、を備えるコネクティングロッド２３と、ピストン２１に組み付けられ、第１ボス部３１、第２ボス部３２、第１スカート部および第２スカート部３５の内周面５５に沿う外縁部５６と、第３ボス部３３の外周面５７に沿う開口部５８と、を備えるプレート５０と、を有し、ピストン２１とプレート５０との間に環状のクーリングチャンネル５１が区画される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンの一端部を支持する第１ボス部と、前記ピストンピンの他端部を支持する第２ボス部と、前記ピストンピンの中央部を支持する第３ボス部と、前記第１ボス部と前記第２ボス部とに連なる第１スカート部と、前記第１ボス部と前記第２ボス部とに連なる第２スカート部と、を備えるピストンと、
前記第１ボス部と前記第３ボス部との間に収容されて前記ピストンピンに組み付けられる第１小端部と、前記第２ボス部と前記第３ボス部との間に収容されて前記ピストンピンに組み付けられる第２小端部と、を備えるコネクティングロッドと、
前記ピストンに組み付けられ、前記第１ボス部、前記第２ボス部、前記第１スカート部および前記第２スカート部の内周面に沿う外縁部と、前記第３ボス部の外周面に沿う開口部と、を備えるプレートと、
を有し、
前記ピストンと前記プレートとの間に環状の冷却油路が区画される、エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンにおいて、
前記プレートは、オイル導入穴およびオイル排出穴を備える、エンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
前記ピストンは、ピストンヘッドに凹部を備える、エンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
前記ピストンは、前記プレートが突き当てられる切削面を備える、エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンを備えるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに設けられるピストンの冷却性能を高めるため、ピストン内部に冷却油路（クーリングチャンネル）を形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。このようなピストン内部の冷却油路にオイルを供給することにより、ピストンを積極的に冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１２４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ピストン内部に冷却油路を形成する方法としては、冷却油路を備えた分割型のピストン部品を組み立てて溶接する方法や、ピストンを鋳造する際に塩中子を用いて冷却油路を形成する方法がある。しかしながら、これらの加工方法を採用することは、冷却油路の加工コストを増加させる要因であった。
【０００５】
本発明の目的は、冷却油路の加工コストを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジンは、ピストンピンの一端部を支持する第１ボス部と、前記ピストンピンの他端部を支持する第２ボス部と、前記ピストンピンの中央部を支持する第３ボス部と、前記第１ボス部と前記第２ボス部とに連なる第１スカート部と、前記第１ボス部と前記第２ボス部とに連なる第２スカート部と、を備えるピストンと、前記第１ボス部と前記第３ボス部との間に収容されて前記ピストンピンに組み付けられる第１小端部と、前記第２ボス部と前記第３ボス部との間に収容されて前記ピストンピンに組み付けられる第２小端部と、を備えるコネクティングロッドと、前記ピストンに組み付けられ、前記第１ボス部、前記第２ボス部、前記第１スカート部および前記第２スカート部の内周面に沿う外縁部と、前記第３ボス部の外周面に沿う開口部と、を備えるプレートと、を有し、前記ピストンと前記プレートとの間に環状の冷却油路が区画される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピストンとこれに組み付けられるプレートとの間に環状の冷却油路が区画される。これにより、環状の冷却油路を簡単に構成することができ、冷却油路の加工コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。
【図２】ピストンおよびコネクティングロッドを示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）はピストンに対するプレートの組付過程を示す断面図であり、（ｂ）はプレートが組み付けられたピストンを示す断面図である。
【図６】（ａ）はピストンを裏側から示す底面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿ってピストンを示す断面図であり、（ｃ）はプレートを裏側から示す底面図である。
【図７】クーリングチャンネルに供給されるオイルの流れ方向を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。なお、図１に示されるエンジン１０は水平対向型のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンとしては、図示するエンジン１０に限られることはなく、シリンダ配列やシリンダ数を変更した他の形式のエンジンであっても良い。
【００１０】
図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２には、動弁機構１４、吸気ポート１５および排気ポート１６等を備えたシリンダヘッド１７，１８が取り付けられている。また、シリンダブロック１１，１２の下部には、オイルを貯留するオイルパン１９が取り付けられている。
【００１１】
各シリンダブロック１１，１２にはシリンダボア２０が形成されており、各シリンダボア２０にはピストン２１が収容されている。ピストン２１にはピストンピン２２が組み付けられており、ピストンピン２２にはコネクティングロッド２３の小端部２４，２５が連結されている。また、クランク軸１３にはクランクジャーナル２６に対して偏心するクランクピン２７が設けられており、クランクピン２７にはコネクティングロッド２３の大端部２８が連結されている。このように、クランク軸１３とピストン２１とは、コネクティングロッド２３を介して互いに連結されている。
【００１２】
［ピストンおよびコネクティングロッド］
図２はピストン２１およびコネクティングロッド２３を示す拡大図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２および図３に示すように、コネクティングロッド２３は、クランクピン２７に組み付けられる大端部２８と、ピストンピン２２に組み付けられる第１小端部２４と、ピストンピン２２に組み付けられる第２小端部２５と、を有している。図３に示すように、１つのコネクティングロッド２３には一対の小端部２４，２５が設けられており、大端部２８と一対の小端部２４，２５とは二股に分かれたロッド部２９を介して連結されている。
【００１３】
図３および図４に示すように、ピストン２１には、ピストンピン２２の一端部２２ａを支持する第１ボス部３１と、ピストンピン２２の他端部２２ｂを支持する第２ボス部３２と、ピストンピン２２の中央部２２ｃを支持する第３ボス部３３と、を有している。各ボス部３１〜３３には、ピストンピン２２を挿入するためのピン穴３１ａ〜３３ａが形成されている。また、各ボス部３１〜３３に対してピストンピン２２を組み付ける際には、サークリップを用いてピストンピン２２の組み付け状態を保持しても良く、ピストンピン２２を圧入することで組み付け状態を保持しても良い。
【００１４】
また、第１ボス部３１と第２ボス部３２との間には、コネクティングロッド２３の第１小端部２４が収容されており、第２ボス部３２と第３ボス部３３との間には、コネクティングロッド２３の第２小端部２５が収容されている。さらに、図４に示すように、ピストン２１には、円弧状の壁部であるピストンスカートとして、第１および第２スカート部３４，３５が設けられている。第１スカート部３４は第１ボス部３１と第２ボス部３２との一端部に連なっており、第２スカート部３５は第１ボス部３１と第２ボス部３２との他端部に連なっている。
【００１５】
図３に示すように、ピストン２１のピストンヘッド４０には、吸入空気のタンブル流（矢印Ｆ）を生成するキャビティ（凹部）４１が形成されている。前述したように、コネクティングロッド２３の第１および第２小端部２４，２５は二股に分かれることから、ピストンヘッド４０の中央およびその近傍に厚みを設けることができ、ピストンヘッド４０にキャビティ４１を深く形成することができる。また、ピストン２１のランド部４２には、トップリング溝４３、セカンドリング溝４４およびオイルリング溝４５が形成されている。トップリング溝４３にはトップリング４６が取り付けられ、セカンドリング溝４４にはセカンドリング４７が取り付けられ、オイルリング溝４５にはオイルリング４８が取り付けられている。オイルリング溝４５には、掻き取ったオイルを排出するための戻し油路４９が接続されている。
【００１６】
［クーリングチャンネル］
図３および図４に示すように、ピストン２１には裏側つまりコネクティングロッド２３側からプレート５０が取り付けられており、プレート５０によってピストン２１の裏側にはクーリングチャンネル（冷却油路）５１が区画されている。続いて、クーリングチャンネル５１の構造について説明する。ここで、図５（ａ）はピストン２１に対するプレート５０の組付過程を示す断面図であり、図５（ｂ）はプレート５０が組み付けられたピストン２１を示す断面図である。また、図６（ａ）はピストン２１を裏側から示す底面図であり、図６（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿ってピストン２１を示す断面図であり、図６（ｃ）はプレート５０を裏側から示す底面図である。
【００１７】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ピストン２１には、第１ボス部３１、第２ボス部３２、第１スカート部３４および第２スカート部３５からなる環状壁部５２が形成されている。また、環状壁部５２の内側に配置されるように、ピストン中央には第３ボス部３３が形成されている。つまり、ピストン２１の裏側には、環状壁部５２および第３ボス部３３によって、クーリングチャンネル５１を構成する環状の流路が形成されている。また、環状壁部５２の内周部には段付の切削面５３が形成されており、第３ボス部３３の外周部には段付の切削面５４が形成されている。なお、段付の切削面５３，５４は、エンドミル等の切削工具を用いて形成される。
【００１８】
また、図６（ｃ）に示すように、プレート５０には、環状壁部５２の内周面５５に沿う外縁部５６と、第３ボス部３３の外周面５７に沿う開口部５８と、が設けられている。また、プレート５０には、厚み方向に貫通するオイル導入穴５９およびオイル排出穴６０が形成されている。なお、図示するプレート５０は、プレス加工によって形成される板金部品である。
【００１９】
図５（ａ）に矢印αで示すように、ピストン２１の裏側には圧入等によってプレート５０が組み付けられ、図５（ｂ）に示すように、プレート５０は段付の切削面５３，５４に突き当たるまで押し込まれる。このように、ピストン２１にプレート５０を取り付けることにより、ピストン２１とプレート５０との間にはクーリングチャンネル５１が区画される。このクーリングチャンネル５１には、後述するシリンダブロック１１，１２のジェットノズル６３からオイルが冷却油として供給される。
【００２０】
図２に示すように、シリンダブロック１１，１２には、図示しないオイルポンプに連通するオイルギャラリ６１が形成される。このオイルギャラリ６１にはチェックバルブ６２を介してジェットノズル６３が接続されており、ジェットノズル６３の先端はプレート５０のオイル導入穴５９に対向して設置される。これにより、ジェットノズル６３から噴射されたオイルは、オイル導入穴５９からクーリングチャンネル５１内に導入される。ここで、図７はクーリングチャンネル５１に供給されるオイルの流れ方向を示すイメージ図である。図７に矢印で示すように、オイル導入穴５９からクーリングチャンネル５１内に導入されたオイルは、第３ボス部３３を囲むようにクーリングチャンネル５１内を流れてピストン２１を冷却し、ピストン２１を冷却したオイルはオイル排出穴６０から外部に排出される。
【００２１】
これまで説明したように、ピストン２１の裏側からプレート５０を組み付けるだけで、ピストン２１に環状のクーリングチャンネル５１を簡単に形成することができ、クーリングチャンネル５１の加工コストを抑制することができる。また、クーリングチャンネル５１は環状に形成されるため、オイルリング溝４５に連通する戻し油路４９の近傍を積極的に冷却することができる。これにより、オイルデポジットの発生を抑制することができ、オイルデポジットによる戻し油路４９の詰まり等を防止することができる。
【００２２】
また、コネクティングロッド２３の第１および第２小端部２４，２５は二股に分かれることから、ピストン２１の高さ寸法を抑制しつつ、ピストン中央を厚く形成することができる。これにより、ピストン２１の大型化を抑制しつつ、キャビティ４１を深く形成することができるため、ピストン２１の設計自由度を高めることができる。また、キャビティ４１を深く形成することができるため、初期火炎面とピストンヘッド４０との干渉を回避することができる。これにより、ピストン２１による火炎の冷却を抑制することができ、エンジン１０の冷却損失を低減することができる。
【００２３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示する例では、ピストンヘッド４０にキャビティ４１が形成されているが、これに限られることはなく、本発明のエンジン１０に適用されるピストン２１としては、キャビティ４１を備えていないピストンであっても良い。また、前述の説明では、シリンダブロック１１，１２のジェットノズル６３から、クーリングチャンネル５１にオイルを供給しているが、これに限られることはなく、他の経路からクーリングチャンネル５１にオイルを供給しても良い。例えば、コネクティングロッド２３内に形成された油路から、ピストン２１のクーリングチャンネル５１にオイルを供給しても良い。
【００２４】
図示する例では、プレート５０の外縁部５６は、全周に渡って環状壁部５２の内周面５５に沿って形成されており、プレート５０の開口部５８は、全周に渡って第３ボス部３３の外周面５７に沿って形成されているが、これに限られることはない。例えば、プレート５０の脱落や過剰なオイル漏洩が回避されていれば、プレート５０の外縁部５６の一部が環状壁部５２の内周面５５から離れていても良く、プレート５０の開口部５８の一部が第３ボス部３３の外周面５７から離れていても良い。
【００２５】
同様に、ピストン２１の環状壁部５２の内周部には、全周に渡って段付の切削面５３が形成されており、ピストン２１の第３ボス部３３の外周部には、全周に渡って段付の切削面５４が形成されているが、これに限られることはない。例えば、環状壁部５２の内周部の一部に段付の切削面５３が形成されていても良く、第３ボス部３３の外周部の一部に段付の切削面５４が形成されていても良い。
【符号の説明】
【００２６】
１０    エンジン
２１    ピストン
２２    ピストンピン
２２ａ  一端部
２２ｂ  他端部
２２ｃ  中央部
２３    コネクティングロッド
２４    第１小端部
２５    第２小端部
３１    第１ボス部
３２    第２ボス部
３３    第３ボス部
３４    第１スカート部
３５    第２スカート部
４０    ピストンヘッド
４１    キャビティ（凹部）
５０    プレート
５１    クーリングチャンネル（冷却油路）
５３    切削面
５４    切削面
５５    内周面
５６    外縁部
５７    外周面
５８    開口部
５９    オイル導入穴
６０    オイル排出穴
【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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