(57)【要約】【課題】簡易な構成で、油圧によらずピストンを効率的に冷却でき、かつシリンダボア内面に潤滑油が流出することを抑制できるピストンを提供する。【解決手段】シリンダボア３に収容されて燃焼室を形成する頂壁と、シリンダボア３と対向する周壁とを有し、頂壁と周壁とで囲まれる内面１０の所定領域に向けて潤滑油が供給されるピストン１であって、周壁を貫通する貫通孔１６と、内面１０から突設される壁部１７とを備える。壁部１７は、所定領域から貫通孔１６への潤滑油の飛散を抑制する仕切部１７ｐと、周壁のうち貫通孔１６のない箇所（スカート部１２）に向けて潤滑油を案内するガイド部１７ｇとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアに収容されて燃焼室を形成する頂壁と、前記シリンダボアと対向する周壁とを有し、前記頂壁と前記周壁とで囲まれる内面の所定領域に向けて潤滑油が供給されるピストンであって、
前記周壁を貫通する貫通孔と、
前記内面から突設される壁部とを備え、
前記壁部は、
前記所定領域から前記貫通孔への潤滑油の飛散を抑制する仕切部と、
前記周壁のうち前記貫通孔のない箇所に向けて潤滑油を案内するガイド部とを備えるピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面に潤滑油が供給されるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、ピストンの高温化を防止するために、シリンダブロックの下方に配置したオイルジェットからピストンの内面に潤滑油を噴射することで、ピストンを冷却するピストンの冷却構造が知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１には、潤滑油をピストンの内面に束状にまとめた状態で噴射する噴射ノズルが開示されている。この噴射ノズルは、ノズルの噴射開口にリング絞り状の部材を挿入しており、噴射する潤滑油にほぼ管状の形状を与えている。潤滑油を管状の形状とすることで、噴射された潤滑油の内圧と外圧との圧力差によって潤滑油が広がることを抑制し、潤滑油の束状にまとめられた状態を、ピストンの冷却面（内面）に衝突するまで又はピストンの冷却室（内面近傍領域）に達するまでほぼ維持させている。
【０００４】
特許文献２には、オイルギャラリの油圧に応じて開閉するチャックバルブを経由してピストンの内面に潤滑油を噴射するノズルを有するオイルジェット装置が開示されている。チャックバルブは、低圧で開弁する第１ピストンと、第１ピストンが開弁して連結状態となって開弁する第２ピストンとからなる２段開閉式バルブ構造である。また、ノズル先端には、油圧により開口断面積が変化する弾性材料からなるギャップ部材を装着している。２段開閉式バルブ構造とすることで、低油圧時にも開弁して潤滑油をノズルに供給し、ノズルの先端にギャップ部材を装着していることで、低圧時でも潤滑油を飛沫としてピストンの内面に噴射させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５２２０８７号公報
【特許文献２】実開平５−２１１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンの回転数によっては、オイルギャラリの油圧が下がり、ピストンが上死点の場合、オイルジェットから噴射された潤滑油は、ピストンの内面に到達する前に広がり易い。これは、潤滑油の噴射圧が低い上に、オイルジェットからピストンまでの距離が遠いためである。一般的に、ピストンは、外周面にピストンリングが装着される複数のリング溝が形成されているが、これらリング溝のうちオイルリング用のリング溝には、オイルリングでかき集めた潤滑油をピストン内部に流通させるために、内外を貫通する貫通孔が形成されている。そのため、ピストンの内面に噴射された潤滑油が広がると、潤滑油が上記貫通孔を通ってシリンダボア側に流出する虞がある。シリンダボア側に流出した潤滑油がピストンの上面まで上がると、デポジットの原因となる。
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、低油圧の場合、潤滑油の束状にまとめられた状態を、ピストンの内面に達するまで維持できない虞がある。特許文献２に記載の技術では、油圧に応じたバルブの制御やノズル形状の制御が複雑であり、コスト高も招く。
【０００８】
そこで、本発明の目的の一つは、簡易な構成で、油圧によらずピストンを効率的に冷却でき、かつシリンダボア内面に潤滑油が流出することを抑制できる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】
本発明の一態様に係るピストンは、
シリンダボアに収容されて燃焼室を形成する頂壁と、前記シリンダボアと対向する周壁とを有し、前記頂壁と前記周壁とで囲まれる内面の所定領域に向けて潤滑油が供給されるピストンであって、
前記周壁を貫通する貫通孔と、
前記内面から突設される壁部とを備え、
前記壁部は、
前記所定領域から前記貫通孔への潤滑油の飛散を抑制する仕切部と、
前記周壁のうち前記貫通孔のない箇所に向けて潤滑油を案内するガイド部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記ピストンは、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射圧が低く、潤滑油がピストンの内面に到達する前に広がったとしても、壁部の仕切部によって、その広がった潤滑油が貫通孔を通ってシリンダボア側に流出することを抑制できる。また、上記ピストンは、壁部のガイド部によって、潤滑油を周壁のうち貫通孔のない箇所に向けて案内することで、ピストンの周壁を効果的に冷却できる。更に、上記ピストンは、複数の壁部が対向するように配置される場合、壁部によって霧状の潤滑油を滞留させる空間を形成でき、その滞留された潤滑油によってピストンの頂壁を効果的に冷却できる。以上より、上記ピストンは、油圧によらず、ピストンを効率的に冷却でき、かつシリンダボア内面に潤滑油が流出することを抑制できる。
【００１１】
上記ピストンは、ピストンの内面に特定形状の壁部を設けるという簡易な構成で、ピストンを効率的に冷却でき、かつシリンダボア内面に潤滑油が流出することを抑制できるため、例えばオイルジェットのバルブの制御やノズル形状の制御を行う必要がなく、生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るピストンを示し、（Ａ）は概略下面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の（Ｂ）−（Ｂ）組合せ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のピストンの実施形態を以下に図１を参照しつつ説明する。
【００１４】
〔全体構成〕
実施形態に係るピストン１は、図１（Ｂ）に示すように、シリンダブロック２に形成されたシリンダボア３内に収容され、ピストンピンを介してコンロッド（いずれも図示せず）に連結され、燃焼室内での混合気の燃焼により、シリンダボア３内を往復動する。ピストン１は、高温化を防止するために、シリンダブロック２の下方に設けられたオイルジェット４から噴射される潤滑油が内面１０の所定領域に向けて供給される。ピストン１の内面１０は、シリンダボア３に収容されて燃焼室を形成する頂壁（ヘッド部１１の一部）と、シリンダボア３に対向する周壁（ヘッド部１１の他部、スカート部１２、エプロン部１３、ボス部１４）とで囲まれる裏面である。周壁には、ピストンリングが装着される複数のリング溝１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成されており、これらリング溝１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうちオイルリング用のリング溝１５ｃには、オイルリングでかき集めた潤滑油をピストン１の内部に流通させるために、内外を貫通する貫通孔１６が形成されている。
【００１５】
実施形態１のピストン１は、内面１０から突設される壁部１７を備え、この壁部１７に、潤滑油が供給された所定領域から貫通孔１６への潤滑油の飛散を抑制する仕切部１７ｐと、周壁のうち貫通孔１６のない箇所に向けて潤滑油を案内するガイド部１７ｇとを備える点を特徴の一つとする。潤滑油が供給される内面１０の所定領域とは、内面１０のうち、オイルジェット４の噴射口の軸線が交差する位置の周辺（図１（Ａ）に示す噴射狙い位置１９）であり、潤滑油の噴射の目標とされる特定領域である。以下、まずピストン１の構成について説明し、その後にピストン１に対する潤滑油の流れについて説明する。
【００１６】
〔ピストン〕
ピストン１は、図１（Ｂ）に示すように、シリンダボア３に収容されて燃焼室を形成するヘッド部１１と、ヘッド部１１の周縁から下方に延設されるスカート部１２と、ピストンピンが挿通される挿通孔１４ｈを有するボス部１４とを備える。スカート部１２は、ピストン１の傾きを防止する機能を有し、一般的にピストンピンのピン軸Ｌ（図１（Ａ））に直交する側にのみ設けられる。つまり、スカート部１２は、ピン軸Ｌを挟んで一対のスカート部１２，１２を有し、スカート部１２，１２同士は、エプロン部１３（図１（Ａ））で連結されている。このエプロン部１３の一部に、他部よりも肉厚なボス部１４を備える。ピストン１は、ヘッド部１１の一部で構成される頂壁と、ヘッド部１１の他部、スカート部１２、エプロン部１３、及びボス部１４で構成される周壁とを有し、スカート部１２側が開口した無底の有蓋筒状体である。
【００１７】
ヘッド部１１の周壁の外周面には、複数（本例では三つ）のリング溝１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成されており、燃焼室側のリング溝１５ａ，１５ｂにコンプレッションリングが配置され、スカート部１２側のリング溝１５ｃにオイルリング（いずれも図示せず）が配置される。オイルリングは、主にシリンダボア３の内面の潤滑油をかき落とす機能を有し、オイルリング用のリング溝１５ｃには、そのかき落として集めた潤滑油をピストン１の内部に流通させる貫通孔１６（オイル落とし孔）が周方向の適所に形成されている。本例では、ピストンピンのピン軸Ｌ（図１（Ａ））を挟んだ対称位置の各々に、二つ一組の貫通孔１６が二箇所ずつ設けられている。貫通孔１６は、下面視したときに、図１（Ａ）に示すように、エプロン部１３と重複した位置に設けられており、スカート部１２と重複した位置には設けられていない。貫通孔１６は、下面視したときに、スカート部１２と重複した位置に設けられていてもよい。
【００１８】
頂壁と周壁とで囲まれるピストン１の内部空間を、ピン軸Ｌを挟んで第一空間１８ａ（図１の左側の空間）と第二空間１８ｂ（図１の右側の空間）とに区画したとき、本例では、第一空間１８ａにのみ潤滑油が供給される。具体的には、第一空間１８ａのほぼ中央部分を噴射狙い位置１９（図１（Ａ）の二点鎖線で囲む位置）として、オイルジェット４から潤滑油が噴射されて供給される。
【００１９】
ピストン１は、頂壁と周壁とで囲まれる内面１０から突設される壁部１７を備える。本例では、壁部１７は、頂壁の裏面である天面１０ｔから突設されている。壁部１７は、噴射狙い位置１９と貫通孔１６との間に介在され、噴射狙い位置１９から貫通孔１６への潤滑油の飛散を抑制する仕切部１７ｐを備える。また、壁部１７は、ボス部１４側からスカート部１２側に向かって傾斜すると共に、その先端部がスカート部１２近傍に位置し、噴射狙い位置１９からスカート部１２に向けて潤滑油を案内するガイド部１７ｇを備える。本例では、壁部１７は、仕切部１７ｐとガイド部１７ｇとが一体になった板状部材で構成される。
【００２０】
壁部１７は、第一空間１８ａ及び第二空間１８ｂのそれぞれに設けられる。第一空間１８ａに設けられる壁部１７は、噴射狙い位置１９を挟んで一対設けられる。この一対の壁部１７，１７は、ボス部１４側からスカート部１２側に向かって間隔が狭くなるように傾斜している。第二空間１８ｂに設けられる壁部１７は、ピン軸Ｌを挟んで、第一空間１８ａに設けられる壁部１７と対称的に設けられている。第一空間１８ａに設けられる壁部１７と、第二空間１８ｂに設けられる壁部１７とは、非対称であってもよい。
【００２１】
壁部１７の天面１０ｔからの突出長さは、オイルジェット４から噴射された潤滑油がピストン１の内面１０に到達する前に広がったとしても、その潤滑油が貫通孔１６に到達することを抑制できる程度に適宜選択できる。
【００２２】
〔ピストンに対する潤滑油の流れ〕
ピストン１の第一空間１８ａに設定された噴射狙い位置１９に向けて、オイルジェット４から潤滑油が噴射される。このとき、噴射圧が低いと、噴射された潤滑油は、ピストン１の天面１０ｔ（内面１０）に到達する前に広がることがある（図１（Ｂ）を参照）。ピストン１の周壁に向かって広がった潤滑油は、壁部１７に衝突する。壁部１７に衝突した潤滑油は、壁部の傾斜に案内されて、スカート部１２側に流れる（図１（Ａ）の白抜き矢印を参照）。スカート部１２に流れ着いた潤滑油は、スカート部１２を冷却する。一方、第一空間１８ａ内で霧状となった潤滑油は、第一空間１８ａ及び第二空間１８ｂに設けられた壁部１７間で滞留される。この滞留された霧状の潤滑油は、ピストン１の内面１０、特に天面１０ｔを冷却する。
【００２３】
〔効果〕
上記ピストン１は、オイルジェット４から噴射される潤滑油の噴射圧が低く、潤滑油がピストン１の天面１０ｔ（内面１０）に到達する前に広がったとしても、広がった潤滑油が壁部１７に衝突することで、潤滑油が周壁に形成された貫通孔１６に向かうことを抑制できる。よって、潤滑油が貫通孔１６を通ってシリンダボア３側に流出することを抑制できる。壁部１７に衝突した潤滑油は、壁部１７の傾斜に沿ってスカート部１２側に流れるため、冷却条件が厳しいスカート部１２を効果的に冷却できる。噴射されて霧状となった潤滑油は、壁部１７で形成された空間に滞留されるため、冷却条件が最も厳しいヘッド部１１を効果的に冷却できる。
【００２４】
壁部１７は、ピストン１の天面１０ｔから突設されているため、この壁部１７を介して燃焼室からの熱を放熱することもできる。特に、壁部１７は、板状部材であるため、潤滑油との接触面積を大きくできることからも、放熱性を向上できる。
【００２５】
上記ピストン１は、壁部１７が天面１０ｔから下方に突設されているため、ピストン１の上死点から下死点までの全ての領域で、壁部１７によってピストン１の内面１０を効率的に冷却できる。また、上記ピストン１は、天面１０ｔに特定形状の壁部１７を設けるという簡易な構成で、ピストン１の内面１０を効率的に冷却できると共に、シリンダボア３内面に潤滑油が流出することを抑制できるため、例えばオイルジェット４のバルブの制御やノズル形状の制御を行う必要がなく、生産性に優れる。
【００２６】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述した実施形態において、以下の変更が可能である。
【００２７】
（１）壁部は、ボス部側からスカート部側に向かって外周側に膨出するような湾曲状に傾斜する板状部材としてもよい。この場合、壁部で形成される潤滑油の滞留空間を大きくし易い。
【００２８】
（２）壁部は、下端側を周面側（貫通孔側）に向けて屈曲させたＬ字状やＶ字状の板状部材としてもよい。この場合、潤滑油がピストンの内面に到達する前に広がったとしても、その広がった潤滑油が直接貫通孔に到達することを抑制し易い。
【００２９】
（３）壁部は、周壁の裏面である周面から突設されていてもよい。この場合、壁部は、貫通孔の上方の周面からピストンの内方に向かって延び、その先端から下方に向かって延びるＬ字状に屈曲した板状部材で構成されることが挙げられる。例えば、図１（Ｂ）の左側の周面のうち、貫通孔１６の上方の周面からピストンの内方（図１（Ｂ）の右側）に延びて、貫通孔１６を覆うように、その先端から下方に向かって延びる。他に、壁部は、周面に一体化され、その先端部が自由端となる片持ち支持された平板状部材で構成されることが挙げられる。例えば、図１（Ａ）の左側の周面（スカート部１２の内面）に一体化され、ボス部１４側が自由端となる。壁部が片持ち支持された平板状部材で構成される場合、壁部と天面との間の隙間は、貫通孔への潤滑油の飛散を抑制できる程度に小さくすればよい。
【００３０】
（４）潤滑油は、ピストンの下死点から上死点までの全ての領域で常にオイルジェットから供給されてもよいし、オイルジェットからピストンまでの距離が遠くなって冷却条件が厳しい上死点前後の領域でのみ供給されてもよい。上死点前後の領域でのみ供給される場合、オイルジェットは、上死点前後時のみ潤滑油を噴射するように、電磁バルブで制御することが挙げられる。
【００３１】
（５）潤滑油は、第一空間及び第二空間の双方に供給されてもよいし、ピストン中央部（コンロッド上方）に供給されてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  ピストン
１０  内面
１０ｔ  天面
１１  ヘッド部
１２  スカート部
１３  エプロン部
１４  ボス部
１４ｈ  挿通孔
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  リング溝
１６  貫通孔
１７  壁部
１７ｐ  仕切部
１７ｇ  ガイド部
１８ａ  第一空間
１８ｂ  第二空間
１９  噴射狙い位置
２  シリンダブロック
３  シリンダボア
４  オイルジェット
【図１】
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