(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の冷却装置に関し、径方向におけるピストンの裏面の中央部に対して油をより確実にかつ効率良く供給可能とする。【解決手段】ピストンピン１４がコンロッド１６小端部１６ａに相対移動不能に連結された内燃機関において、コンロッド１６の内部に形成され、大端部１６ｂの内周面１６ｂ１と小端部１６ａの内周面１６ａ１とを連通する第１油路１８と、ピストン１０の頂部の裏面と対向する位置において小端部１６ａに形成され、小端部１６ａの外周面１６ａ２と内周面１６ａ１とを連通する第２油路２０と、ピストンピン１４の内部に形成され、小端部１６ａの内周面１６ａ１に形成された第１油路１８の開口部１８ａと小端部１６ａの内周面１６ａ１に形成された第２油路２０の開口部２０ａとを連通する第３油路２２と、大端部１６ｂの内周面１６ｂ１に形成された第１油路１８の開口部１８ｂに油を供給する油供給部２４と、を備える。【選択図】図１
2018100638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
クランク軸と、
前記ピストンに挿入されるピストンピンと、
前記ピストンピンの挿入を受けることで前記ピストンと連結される小端部と、前記クランク軸のクランクピンに連結される大端部とを有するコンロッドと、
を備える内燃機関の冷却装置であって、
前記ピストンピンは、前記小端部に相対移動不能に連結されており、
前記冷却装置は、
前記コンロッドの内部に形成され、前記大端部の内周面と前記小端部の内周面とを連通する第１油路と、
前記ピストンの頂部の裏面と対向する位置において前記小端部に形成され、前記小端部の外周面と前記内周面とを連通する第２油路と、
前記ピストンピンの内部に形成され、前記小端部の前記内周面に形成された前記第１油路の開口部と、前記小端部の前記内周面に形成された前記第２油路の開口部とを連通する第３油路と、
前記大端部の前記内周面に形成された前記第１油路の開口部に油を供給する油供給部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の冷却装置に関し、より詳細には、油を用いてピストンの冷却を行う内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、シリンダブロックに取り付けられたオイルジェットを備える内燃機関が開示されている。この内燃機関では、ピストンの冷却のために、油がオイルジェットからピストンの裏面に向けて噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２１６２７号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３７１５号公報
【特許文献３】特開２００８−３０９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のようにシリンダブロックに取り付けられたオイルジェットによれば、噴射された油がコンロッドの小端部と干渉するため、ピストンの裏側における燃焼室中央の部位（最も高温となる部位）に対して油を満足に供給することが難しい。このため、上記のような構成のオイルジェットでは、径方向におけるピストンの中央部を効果的に冷却することが困難となる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、径方向におけるピストンの裏面の中央部に対して油をより確実にかつ効率良く供給できるようにした内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の冷却装置は、ピストンと、クランク軸と、前記ピストンに挿入されるピストンピンと、前記ピストンピンの挿入を受けることで前記ピストンと連結される小端部と、前記クランク軸のクランクピンに連結される大端部とを有するコンロッドと、を備える内燃機関を冷却する。前記ピストンピンは、前記小端部に相対移動不能に連結されている。前記冷却装置は、前記コンロッドの内部に形成され、前記大端部の内周面と前記小端部の内周面とを連通する第１油路と、前記ピストンの頂部の裏面と対向する位置において前記小端部に形成され、前記小端部の外周面と前記内周面とを連通する第２油路と、前記ピストンピンの内部に形成され、前記小端部の前記内周面に形成された前記第１油路の開口部と、前記小端部の前記内周面に形成された前記第２油路の開口部とを連通する第３油路と、前記大端部の前記内周面に形成された前記第１油路の開口部に油を供給する油供給部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
第１〜第３油路を備える本発明によれば、コンロッドの内部、次いでピストンピンの内部という順で油を流通させたうえで、コンロッドの小端部におけるピストンの頂部側の部位に油を供給することができる。そして、小端部の上記部位から頂部の裏面に向けて油を噴出させることができる。このため、径方向におけるピストンの裏面の中央部に対して油をより確実に供給できるようになる。また、本発明によれば、コンロッドの内部を大端部から小端部に向かって流れた油は、小端部とピストンピンとの隙間ではなく、ピストンピンの内部に形成された第３油路を通って、噴出部である第２油路に供給される。これにより、上記の隙間に油を流す構成と比べて、噴出部（第２油路）に対して効率良く（より具体的には、上記隙間からの油の漏れを抑制しつつ）油を供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。なお、各図面において、同一または類似の構成要素には同一の符号を付している。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。本実施形態の内燃機関は、図１に示すように、ピストン１０と、クランク軸のクランクピン１２とを備えている。ピストン１０には、ピストンピン１４が挿入されている。より具体的には、ピストン１０は一対のピンボス部１０ｂ（後述の図２参照）を備えており、ピストンピン１４は一対のピンボス部１０ｂの内部に挿入されている。
【００１１】
ピストン１０とクランクピン１２とは、コンロッド１６を介して連結されている。コンロッド１６は、小端部１６ａと大端部１６ｂとを備えている。小端部１６ａは、ピストンピン１４の挿入を受けることでピストン１０と連結されている。大端部１６ｂは、クランクピン１２と連結されている。小端部１６ａは、一般的に、クランク軸の軸方向においては、ピストン１０の中央に位置する。
【００１２】
ピストンピン１４は、小端部１６ａに相対移動不能に連結されている。すなわち、いわゆるセミフロー方式が採用されている。このような態様でのピストンピン１４と小端部１６ａとの連結は、例えば、小端部１６ａに対してピストンピン１４を圧入することによって実現できる。なお、ピストンピン１４とピストン１０とは、相対移動自在に連結されている。
【００１３】
本実施形態に係る冷却装置は、内燃機関を潤滑するための油を用いてピストン１０の冷却を行う装置である。冷却装置は、第１油路１８、第２油路２０、第３油路２２および油供給部２４を備えている。第１油路１８は、コンロッド１６の内部に形成されている。より詳細には、第１油路１８は、大端部１６ｂの内周面１６ｂ１と小端部１６ａの内周面１６ａ１とを連通するように形成されている。より詳細には、第１油路１８における小端部１６ａ側の開口部１８ａは、ピストン１０の頂部１０ａの裏面と反対側（すなわち、大端部１６ｂ側）において内周面１６ａ１に形成されている。
【００１４】
第２油路２０は、ピストン１０の頂部１０ａの裏面と対向する位置において小端部１６ａに形成されている。第２油路２０は、小端部１６ａの外周面１６ａ２と内周面１６ａ１とを連通している。第２油路２０は、一例として、２つ設けられている。
【００１５】
第３油路２２は、ピストンピン１４の内部に形成されている。一例として、第３油路２２は、第２油路２０の数に対応して２つ設けられている。第３油路２２は、小端部１６ａの内周面１６ａ１に形成された第１油路１８の開口部１８ａと、当該内周面１６ａ１に形成された第２油路２０の２か所の開口部２０ａとを連通している。より詳細には、開口部１８ａの位置と第３油路２２の一方の開口部２２ａの位置とが一致し、かつ、２か所の開口部２０ａの位置と第３油路２２の他方の開口部２２ｂ（２か所）の位置とが一致するように、ピストンピン１４の周方向における開口部２０ａ、２０ｂの位置が決定されている。そして、第３油路２２を介した第１油路１８と第２油路２０との連通が可能となるように小端部１６ａに対するピストンピン１４の回転位置が特定された状態で、ピストンピン１４が小端部１６ａに圧入されている。
【００１６】
油供給部２４は、大端部１６ｂの内周面１６ｂ１に形成された第１油路１８の開口部１８ｂに油を供給するように構成されている。具体的には、油供給部２４は、油ポンプ（図示省略）と、油ポンプから供給される油が流れるクランク軸の内部油路（一部のみが供給油路２６として図示）と、クランクピン１２の外周面１２ａに形成された長穴２８とを備えている。長穴２８は、クランク軸の軸方向においては、第１油路１８の開口部１８ｂと重なる位置に設けられている。
【００１７】
以上説明した本実施形態の冷却装置によれば、油ポンプからの油が供給油路２６および長穴２８を介して、開口部１８ｂから第１油路１８に供給される。長穴２８が設けられていることで、クランク軸の回転中に油を継続的に第１油路１８に供給できるようになる。第１油路１８に供給された油は、図１中に矢印で示すように、コンロッド１６の内部を流れた後に、第１油路１８の出口である開口部１８ａから第３油路２２に供給される。第３油路２２に供給された油は、ピストンピン１４の内部を流れた後に、第３油路２２の出口である開口部２２ｂから第２油路２０に供給される。第２油路２０に供給された油は、第２油路２０の出口である開口部２０ｂ（２か所）からピストン１０の頂部の裏面に向けて噴出する。
【００１８】
上述のように、第１〜第３油路１８、２０、２２によれば、コンロッド１６の内部、次いでピストンピン１４の内部という順で油を流通させたうえで、小端部１６ａにおけるピストン１０の頂部１０ａ側の部位に油を供給することができる。そして、小端部１６ａの当該部位から頂部１０ａの裏面に向けて油を噴出させることができる。
【００１９】
ここで、径方向におけるピストン１０の中央部は、燃焼によって頂部１０ａの中で最も高温になる部位である。シリンダブロックに設けられたオイルジェットからピストンに向けて油を噴射する手法では、噴射された油が小端部と干渉するため、径方向におけるピストンの中央部に油を供給するのが難しいという課題があった。これに対し、本実施形態の構成によれば、径方向におけるピストン１０の裏面の中央部に対して油をより確実に供給できるようになる。このため、径方向におけるピストン１０の頂部１０ａの中央部を油によって効果的に冷却することが可能となる。より詳細には、クランク軸の回転に伴ってコンロッド１６が揺動するので、頂部１０ａの裏面の広い範囲に油を供給することができる。そして、頂部１０ａの中央部の冷却を効果的に行えることで、内燃機関のノックを抑制することができる。また、ピストンの冷却のためのオイルジェットをシリンダブロックに設けておく必要がなくなるため、内燃機関の構造の簡素化および軽量化とコスト低減とを実現することもできる。
【００２０】
また、本実施形態の油路構成によれば、コンロッド１６の内部を大端部１６ｂから小端部１６ａに向かって流れた油は、小端部１６ａとピストンピン１４との隙間ではなく、ピストンピン１４の内部に形成された第３油路２２を通って、噴出部である第２油路２０に供給される。これにより、上記の隙間に油を流す構成と比べて、噴出部（第２油路２０）に対して効率良く（より具体的には、上記隙間からの油の漏れを抑制しつつ）油を供給できるようになる。
【００２１】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。図２は、ピストンピン３０の中心線に沿ってピストン１０を縦断して得られる断面の拡大図である。本実施形態の構成は、ピストンピン１４に代えてピストンピン３０が備えられている点を除き、図１に示す構成と同じである。
【００２２】
本実施形態の構成は、図２に示すように、ピストンピン３０の内部に、第３油路２２だけでなく第４油路３２をも備えている。第４油路３２の一方の開口部３２ａは、図２に示すようにピストンピン３０が小端部１６ａに圧入された状態において、第１油路１８の開口部１８ａと連通するように形成されている。第４油路３２の他方の開口部３２ｂは、ピストン１０の頂部１０ａの裏面と対向する位置であって、ピストンピン３０の軸方向における小端部１６ａとピンボス部１０ｂとの間の位置において開口するように形成されている。
【００２３】
以上説明した本実施形態の構成によれば、実施の形態１で説明した油の流れに加え、第１油路１８からピストンピン３０内の第４油路３２を通る油の流れが加わる。第４油路３２を流れた油は、第４油路３２の出口である開口部３２ｂから頂部１０ａの裏面に噴出される。より詳細には、油が小端部１６ａとピンボス部１０ｂとの隙間を通って頂部１０ａの裏面に噴出される。このような構成によれば、ピストンピン３０の内部に形成される油路を増やすだけで、実施の形態１の構成と比べて、ピストン１０の冷却部位を増やすことが可能となる。
【００２４】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る内燃機関の冷却装置の要部の構成を説明するための断面図である。図３も、図２と同様に、ピストンピン４０の中心線に沿ってピストン１０を縦断して得られる断面を拡大して示している。本実施形態の構成は、ピストンピン３０に代えてピストンピン４０が備えられている点を除き、図２に示す構成と同じである。
【００２５】
本実施形態の構成は、図３に示すように、ピストンピン４０の内部に、第３油路２２だけでなく第４油路４２および第５油路４４をも備えている。第４油路４２の構成は、実施の形態２の第４油路３２の構成と同様である。
【００２６】
第５油路４４の一方の開口部４４ａは、第４油路４２の途中の部位に接続されている。なお、第５油路４４の開口部４４ａは、第１油路１８から油の供給が受けられるようになっていれば、上記の例とは異なっていてもよい。すなわち、開口部４４ａは、例えば、第１油路１８の開口部１８ａの付近において、ピストンピン４０内の他の第３油路２２の開口部２２ａおよび第４油路４２の開口部４２ａとともに１か所に集合していてもよい。
【００２７】
本実施形態のピストンピン４０は、図３に示すように、ピンボス部１０ｂよりもピストン外周側にまで延長されている。第５油路４４の他方の開口部４４ｂは、ピストン１０の頂部１０ａの裏面と対向する位置であって、ピンボス部１０ｂよりもピストン外周側の位置において開口するように形成されている。なお、ピストンピン４０は、小端部１６ａに圧入されているため、ピストンピン４０が小端部１６ａから抜ける心配はない。
【００２８】
以上説明した本実施形態の構成によれば、実施の形態２で説明した油の流れに加え、第１油路１８からピストンピン４０内の第５油路４４を通る油の流れが加わる。第５油路４４を流れた油は、第５油路４４の出口である開口部４４ｂから、ピンボス部１０ｂよりもピストン外周側に位置する頂部１０ａの裏面に噴出される。このような構成によれば、ピストンピン４０の内部に形成される油路を増やすだけで、ピンボス部１０ｂよりもピストン外周側の位置においてもピストン１０を冷却できるようになる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ピストン
１０ａ  ピストンの頂部
１０ｂピストンのピンボス部
１２  クランクピン
１２ａ  クランクピンの外周面
１４、３０、４０  ピストンピン
１６  コンロッド
１６ａ  コンロッドの小端部
１６ａ１  コンロッドの小端部の内周面
１６ａ２  コンロッドの小端部の外周面
１６ｂ  コンロッドの大端部
１６ｂ１コンロッドの大端部の内周面
１８  第１油路
１８ａ、１８ｂ  第１油路の開口部
２０  第２油路
２０ａ、２０ｂ  第２油路の開口部
２２  第３油路
２２ａ、２２ｂ  第３油路の開口部
２４  油供給部
２６  供給油路
２８  長穴
３２、４２  第４油路
３２ａ、３２ｂ、４２ａ  第４油路の開口部
４４  第５油路
４４ａ、４４ｂ  第５油路の開口部
【図１】
2018100638.tif 000003
【図２】
2018100638.tif 000004
【図３】
2018100638.tif 000005