(57)【要約】【課題】ピストンの冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる内燃機関及び内燃機関のピストンを提供する。【解決手段】本実施例に係るエンジンは、シリンダ１０と、シリンダ１０内を往復動すると共に内部に冷却通路３１ａを有したピストン３０と、冷却通路３１ａにオイルを供給するオイルジェット機構４０とを備え、ピストン３０の摺動面に、冷却通路の導入口３１ｂが開口し導入口３１ｂへオイルを導く供給溝３２が形成され、オイルジェット機構４０の噴出口４１は、シリンダ１０の摺動面の、供給溝３２に対向し得る位置に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動すると共に内部に冷却通路を有したピストンと、
前記冷却通路にオイルを供給するオイルジェット機構とを備え、
前記ピストンの摺動面に、前記冷却通路の導入口が開口し前記導入口へ前記オイルを導く供給溝が形成され、
前記オイルジェット機構の噴出口は、前記シリンダの摺動面の、前記供給溝に対向し得る位置に形成されている、ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記供給溝は、前記ピストンの往復動方向に沿うように延在し、該供給溝の下端部は、前記ピストンの摺動面の下端部よりも上方で終端している、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記供給溝の下端部は、前記ピストンが下死点に位置する際に、前記シリンダの摺動面の下端部よりも上方に位置するように設定されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記噴出口及び供給溝は、前記ピストンが下死点に位置する際に対向するように設定されている、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記噴出口及び供給溝は、前記ピストンが下死点に位置する際に、前記供給溝の上端部で対向するように設定されている、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記オイルジェット機構は、前記ピストンの位置に応じて、前記オイルの噴出時期を制御する制御機構を備えている、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記制御機構は、前記噴出口と連通した噴出通路と、回転により前記噴出通路の開閉を切り替えるロータと、を含み、
前記ロータは、前記ピストンの往復動により回転する、ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記制御機構は、前記供給溝に前記オイルを供給し得る位置に、前記ピストンが位置する際に前記オイルを噴出させ、前記噴出口と対向する前記シリンダの摺動面に前記オイルを供給し得る位置に、前記ピストンが位置する際に前記オイルを噴出させ、前記ピストンが、それ以外の位置に位置する際に前記オイルの噴出を停止させる、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関。
【請求項９】
シリンダ内を往復動し、内部に形成された冷却通路にオイルが供給されることにより冷却される内燃機関のピストンであって、
該ピストンの摺動面に、前記冷却通路の導入口が開口し前記導入口へオイルを導く供給溝が形成されている、ことを特徴とする内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関のピストンを冷却するための技術として、ピストン内部に形成された冷却通路に、冷却用のオイルを噴出する技術が開示されている（特許文献１及び２参照）。また、内燃機関を潤滑するための技術として、所定の部分に潤滑用のオイルを噴出する技術が開示されている（特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２６６９８８８号公報
【特許文献２】実公平６−４８１００号公報
【特許文献３】特開平１−２７７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている技術では、ピストンの下部から冷却通路の導入口に向けてオイルを噴出するため、この噴出したオイルを潤滑のために用いることはできない。
また、特許文献３に開示されている技術では、コンロッドに向けてオイルを噴出するが、このオイルをピストンの冷却のために用いることはできない。
【０００５】
そこで本発明は、ピストンの冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる内燃機関及び内燃機関のピストンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、シリンダと、前記シリンダ内を往復動すると共に内部に冷却通路を有したピストンと、前記冷却通路にオイルを供給するオイルジェット機構とを備え、前記ピストンの摺動面に、前記冷却通路の導入口が開口し前記導入口へ前記オイルを導く供給溝が形成され、前記オイルジェット機構の噴出口は、前記シリンダの摺動面の、前記供給溝に対向し得る位置に形成されている、ことを特徴とする内燃機関によって達成できる。
この構成により、オイルジェット機構の噴出口は、前記シリンダの摺動面の、前記供給溝に対向し得る位置に形成されているので、噴出口及び供給溝が対向した際にオイルを噴出することにより、オイルが供給溝に沿って導入口まで案内され、ピストン内に形成した冷却通路に供給されるので、ピストンを冷却することができる。
また、供給溝は、ピストンの摺動面に形成されているので、オイルは供給溝内に保持され、抜け落ちが抑制される。これによりピストンの冷却性能が向上する。また、オイルは、ピストンとシリンダとの潤滑にも寄与する。従って、ピストンの冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる。
【０００７】
また、上記構成において、前記供給溝は、前記ピストンの往復動方向に沿うように延在し、該供給溝の下端部は、前記ピストンの摺動面の下端部よりも上方で終端している、構成を採用できる。
この構成により、供給溝は、ピストンの往復動方向に沿うように延在しているため、噴出口及び供給溝が対向する時間を長くすることができる。これにより、冷却通路へ導かれるオイルの量を多くすることができる。
また、供給溝は、ピストンの摺動面の下端部よりも上方で終端しているため、供給溝に噴出されたオイルが、ピストン下方に流れ落ちることを抑制できる。これにより、供給溝にできるだけ長い時間オイルを保持することができ、ピストンの冷却、及びピストンとシリンダとの潤滑を図ることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記供給溝の下端部は、前記ピストンが下死点に位置する際に、前記シリンダの摺動面の下端部よりも上方に位置するように設定されている、構成を採用できる。
この構成により、ピストンが下死点に位置する際に、供給溝の下端部からオイルが流れ落ちることを防止できる。
【０００９】
また、上記構成において、前記噴出口及び供給溝は、前記ピストンが下死点に位置する際に対向するように設定されている、構成を採用できる。
ピストンは、下死点でその移動を折り返すため、噴出口及び供給溝は、ピストンが下死点に位置する際に対向することにより、噴出口及び供給溝が対向する時間を長くすることができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記噴出口及び供給溝は、前記ピストンが下死点に位置する際に、前記供給溝の上端部で対向するように設定されている、構成を採用できる。
この構成により、供給溝の、ピストンの往復動方向の長さに応じて、できる限り噴出口及び供給溝が対向する時間を長くすることができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記オイルジェット機構は、前記ピストンの位置に応じて、前記オイルの噴出時期を制御する制御機構を備えている、構成を採用できる。
この構成により、ピストンの位置に応じて、オイルの噴出時期を制御することができるので、冷却通路に効率的にオイルを供給できる位置で、オイルを噴出させることができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記制御機構は、前記噴出口と連通した噴出通路と、回転により前記噴出通路の開閉を切り替えるロータと、を含み、前記ロータは、前記ピストンの往復動により回転する、構成を採用できる。
この構成により、ピストンの往復動により噴出通路の開閉を切り替えることができる。これにより、ピストンの位置に応じて、オイルの噴出時期を制御できる。
【００１３】
前記制御機構は、前記供給溝に前記オイルを供給し得る位置に、前記ピストンが位置する際に前記オイルを噴出させ、前記噴出口と対向する前記シリンダの摺動面に前記オイルを供給し得る位置に、前記ピストンが位置する際に前記オイルを噴出させ、前記ピストンが、それ以外の位置に位置する際に前記オイルの噴出を停止させる、構成を採用できる。
この構成により、供給溝にオイルを供給しうる位置と、噴出口と対向する前記シリンダの摺動面に前記オイルを供給し得る位置とで、オイルを噴出し、それ以外の位置でオイルの噴出を停止させるので、オイルを効率的に使用することができる。
また、噴出口と対向するシリンダの摺動面にオイルを供給し得る位置でオイルを噴出させるため、シリンダとピストンの潤滑を図ることができる。
【００１４】
また、上記目的は、シリンダ内を往復動し、内部に形成された冷却通路にオイルが供給されることにより冷却される内燃機関のピストンであって、該ピストンの摺動面に、前記冷却通路の導入口が開口し前記導入口へオイルを導く供給溝が形成されている、ことを特徴とする内燃機関のピストンによっても達成できる。
このピストンを内燃機関に採用することにより、ピストンの冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ピストンの冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる内燃機関及び内燃機関のピストンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る内燃機関について説明する。
図１乃至図３は、本実施例にかかるエンジンのシリンダ及びピストン周辺の構成を示す模式的な断面図である。
図１は、ピストン３０が下死点に位置する際の断面図であり、図２は、ピストン３０が、下死点と上死点との間に位置する際の断面図であり、図３は、ピストン３０が、上死点に位置する際の断面図である。
エンジンは、シリンダ１０、シリンダライナ２０、ピストン３０、オイルジェット機構４０などから構成される。
シリンダ１０は、筒状に形成され、内周にシリンダライナ２０が配置されており、シリンダライナ２０は、シリンダ１０の内壁として機能する。シリンダ１０は、シリンダライナ２０を介してピストン３０を往復動自在に収容している。
【００１７】
ピストン３０は図示しないコネクティングロッドと連結されており、さらにコネクティングロッドは図示しないクランク軸と連結されている。これによって、ピストン３０がシリンダ１０内で往復運動すると、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに動力が伝達され、さらにクランクシャフトによって往復運動が回転運動に変換される。
【００１８】
ピストン３０には、ピストンリング３６、３７、オイルリング３８が配置されている。オイルリング３８は、ピストンリング３６、３７へオイルを適度に供給し、シリンダライナ２０の摺動面に残った余分なオイルを掻き落とす。
【００１９】
ピストン３０の内部には、冷却通路３１ａが形成されている。冷却通路３１ａは、ピストン３０を冷却するためのものであり、ピストン３０の軸線を中心に環状に形成されている。冷却通路３１ａ内に、オイルジェット機構４０からのオイルが供給されることにより、オイルがピストン３０の熱を吸収して、ピストン３０を冷却することができる。
また、冷却通路３１ａには、導入通路３１ｂが連通している。導入通路３１ｂは、ピストン３０の径方向斜め下方向に形成されている。
【００２０】
ピストン３０の摺動面、即ち、シリンダライナ２０の内周面と対向する面に、供給溝３２が形成されている。詳細には、ピストン３０のスカート部の外周面に供給溝３２が形成されている。供給溝３２は、ピストン３０の往復動方向に延在している。導入通路３１ｂの導入口３１ｃは、供給溝３２内の上端部で開口している。
供給溝３２の上端部は、オイルリング３８よりも下方で終端し、供給溝３２の下端部は、ピストン３０の摺動面の下端部よりも上方で終端している。
【００２１】
オイルジェット機構４０は、噴出口４１、噴出通路４２、制御機構５０などから構成される。
シリンダライナ２０の摺動面には、オイルジェット機構４０の噴出口４１が形成されている。噴出口４１からは、オイルが噴出される。
噴出口４１は、噴出通路４２と連通している。制御機構５０により、噴出通路４２は開閉される。噴出通路４２は、噴出口４１から、ピストン３０の軸心に向けて、斜め上方にオイルを噴出するように形成されている。噴出通路４２は、シリンダ１０及びシリンダライナ２０を貫通するように形成されている。尚、導入通路３１ｂの傾斜角度と、オイルの噴出方向が位置するように、噴出口４１が形成されている。
制御機構５０は、オイルの噴出時期を制御する。
【００２２】
例えば、図１に示すように、ピストン３０が下死点に位置する際に、供給溝３２と、噴出口４１とは対向する。この際に、噴出口４１からオイルが噴出されると、供給溝３２、導入口３１ｃ及び導入通路３１ｂを介して、冷却通路３１ａ内にオイルが流れ込む。これにより、ピストン３０を冷却することができる。
【００２３】
ここで、供給溝３２は、前述したようにピストン３０の往復動方向に延在して形成されている。従って、供給溝３２と、噴出口４１とが対向している間に、噴出口４１からオイルを噴出することにより、供給溝３２をつたって、オイルが導入口３１ｃ、導入通路３１ｂを介して、冷却通路３１ａ内にまで供給することができる。これにより、長い時間にわたってオイルを噴出させて、冷却通路３１ａ内にオイルを供給することができる。これにより、ピストン３０の冷却を効果的に行うことができる。
【００２４】
例えば、図１に示した状態から、上方に僅かにピストン３０が移動した場合であっても、供給溝３２と噴出口４１とが対向している間は、噴出口４１からオイルを噴出することにより、冷却通路３１ａ内にオイルを供給することができる。
【００２５】
また、供給溝３２は、前述したように、供給溝３２の下端部がピストン３０の摺動面の下端よりも上方で終端している。このため、供給溝３２内に残留したオイルがピストン３０の下方に流れ落ちることが抑制できる。
これにより、オイルの噴射が終了し、例えば、図２、図３に示すように、ピストン３０が上方に移動すると、供給溝３２内には、冷却通路３１ａまで到達できなかったオイルが残留した状態となる。これにより、供給溝３２とシリンダライナ２０との間にできるだけ長い時間オイルを保持することができ、ピストン３０とシリンダライナ２０との潤滑を図ることができる。このように、ピストン３０の冷却と潤滑との双方を簡易な機構で行うことができる。
【００２６】
また、図１に示すように、供給溝３２の下端部は、ピストン３０が下死点に位置する際に、シリンダライナ２０の下端部よりも上方に位置するように設定されている。これにより、ピストン３０が下死点に位置する際に、供給溝３２の下端部が、シリンダライナ２０の下端部から外れて、供給溝３２内のオイルが流れ落ちることを防止できる。
【００２７】
また、図１に示すように、噴出口４１及び供給溝３２は、ピストン３０が下死点に位置する際に、対向する。
この構成により、ピストン３０は、下死点でその移動を折り返すため、噴出口４１及び供給溝３２は、ピストン３０が下死点に位置する際に対向することにより、噴出口４１及び供給溝３２が対向する時間を長くすることができる。
【００２８】
また、図１に示すように、噴出口４１及び供給溝３２は、ピストン３０が下死点に位置する際に、供給溝３２の上端部で対向する。
この構成により、供給溝３２の、ピストン３０の往復動方向の長さに応じて、できる限り噴出口４１及び供給溝３２が対向する時間を長くすることができる。
【００２９】
また、図１に示すように、ピストン３０が下死点に位置する際に、噴出口４１からのオイルの噴出方向と、導入通路３１ｂが延在している方向とが重なるように形成されている。
この構成により、噴出口４１から噴出されるオイルを、冷却通路３１ａ内により多く供給することができる。
【００３０】
次に、制御機構５０について詳細に説明する。
制御機構５０は、噴出通路４２内に配置され、噴出通路４２を開閉するためのものである。
図１乃至図３に示すように、制御機構５０は、中空部５１、ロータ５２、冷却用通路５４ａ、潤滑用通路５４ｂなどから構成される。
ロータ５２は、ピストン３０の往復動に連動して、図１乃至図３において時計方向に回転する。ロータ５２には、中空部５１から、径方向に直線状に冷却用通路５４ａ、潤滑用通路５４ｂがそれぞれ形成されている。ロータ５２の外周部には、冷却用通路５４ａ、潤滑用通路５４ｂとそれぞれ連通した、冷却用出口５３ａ、潤滑用出口５３ｂが形成されている。冷却用出口５３ａ、潤滑用出口５３ｂは、冷却用通路５４ａ、潤滑用通路５４ｂよりも、ロータ５２の周方向に伸びるように形成されている。
また、中空部５１、冷却用通路５４ａ、潤滑用通路５４ｂ、冷却用出口５３ａ、潤滑用出口５３ｂ内には、潤滑ポンプ（不図示）から連通路（不図示）を介して供給されたオイルが、加圧された状態で蓄えられている。
【００３１】
図１に示すように、ピストン３０が下死点に位置する際には、冷却用出口５３ａと噴出通路４２とが連通して、噴出口４１からオイルが噴出される。これにより、冷却通路３１ａ内にオイルが供給される。
次に、図２に示すように、ロータ５２が時計方向に回転し、冷却用出口５３ａと噴出通路４２との連通が解消されると、噴出口４１からのオイルの噴出が停止される。このとき、ピストン３０は上方に移動し、供給溝３２は、噴出口４１から退避する。
このように、供給溝３２と噴出口４１とが対向する位置で、オイルを噴出させることができるので、冷却通路３１ａへ効率的にオイルを供給することができる。
【００３２】
次に、図３に示すように、ロータ５２が更に時計方向に回転して、冷却用通路５４ａと噴出通路４２とが連通して、噴出口４１からオイルが噴出される。
図３に示した状態では、噴出口４１から噴出されたオイルは、噴出口４１と対向する、シリンダライナ２０の摺動面２０ａに供給される。即ち、供給溝３２と対向するシリンダライナ２０の摺動面と、反対側のシリンダライナ２０の摺動面２０ａとに、オイルが供給される。これにより、ピストン３０とシリンダライナ２０との潤滑を効果的に行うことができる。尚、図３において、摺動面２０ａは、破線で示している。
【００３３】
尚、図２に示した状態では、噴出通路４２からオイルを噴出した場合、オイルがピストン３０の下部にあたり、前述した反対側のシリンダライナ２０の摺動面２０ａには、オイルが供給されない恐れがある。このため、図３に示したように、ピストン３０が上死点、及びその周辺に位置する際に、オイルを噴出するように、潤滑用出口５３ｂの位置や周方向の長さが設定されている。
【００３４】
以上のように、制御機構５０は、供給溝３２にオイルを供給し得る位置にピストン３０が位置する際にオイルを噴出させ、摺動面２０ａにオイルを供給し得る位置にピストン３０が位置する際にオイルを噴出させ、ピストン３０が、それ以外の位置に位置する際にオイルの噴出を停止させる。これにより、オイルを効率的に使用することができる。このように、制御機構５０と、噴出通路４２とは、ピストン３０の位置に応じて、オイルの噴出を制御する制御機構として機能する。
【００３５】
次に、冷却用出口５３ａの詳細について説明する。
冷却用出口５３ａの周方向の長さは、以下のように設定されている。
冷却用出口５３ａは、ロータ５２が時計方向に回転して、噴出通路４２と冷却用出口５３ａとが連通していない状態から、連通する状態に移行する際に、まず、冷却用出口５３ａの右側端部で、冷却用出口５３ａと噴出通路４２とが連通する。このとき、ピストン３０は、下死点に向けて移動中であり、供給溝３２及び噴出口４１は、供給溝３２の下端部で対向する。
【００３６】
更に、ロータ５２が時計方向に回転すると図１に示した状態となる。更にロータ５２が時計方向に回転し、冷却用出口５３ａの左側端部で、冷却用出口５３ａと噴出通路４２とが連通するときには、ピストン３０は、上死点に向けて移動中である。このとき、供給溝３２及び噴出口４１は、供給溝３２の下端部で対向する。更に、ロータ５２が回転すると、冷却用出口５３ａの左端部が噴出通路４２から退避し、噴出通路４２が閉じられる。
【００３７】
このように、冷却用出口５３ａの周方向の長さは、噴出口４１及び供給溝３２が対向し続ける時間に合わせて設定されている。これにより、噴出口４１及び供給溝３２が対向し続ける間は、噴出口４１からオイルが噴出される。従って、冷却通路３１ａに効率的にオイルを供給することが可能となる。
【００３８】
次に、潤滑用出口５３ｂの詳細について説明する。
潤滑用出口５３ｂの周方向の長さは、以下のように設定されている。
図２に示した状態からロータ５２が時計方向に回転すると、まず潤滑用出口５３ｂの右側端部で、潤滑用出口５３ｂと噴出通路４２とが連通する。この際に、ピストン３０は、上死点に向けて移動中である。また、この際に噴出口４１から噴出されるオイルは、ピストン３０のスカート部の内周部に当らずに、噴出口４１と対向するシリンダライナ２０の摺動面２０ａに供給される。
【００３９】
次に、更にロータ５２が時計方向に回転すると、図３に示した状態となり、ピストン３０は上死点に位置する。更に時計方向に回転すると、潤滑用出口５３ｂの左側端部で、潤滑用出口５３ｂと噴出通路４２とが連通する。この際にも、噴出口４１から噴出されるオイルは、ピストン３０のスカート部の内周部に当らずに、摺動面２０ａに供給される。
【００４０】
このように、潤滑用出口５３ｂの周方向の長さは、噴出口４１から噴出されるオイルが、ピストン３０のスカート部の内周部に当らずに、摺動面２０ａに供給される時間に合わせて設定されている。これにより、効率的にピストン３０の潤滑を図ることができる。
【００４１】
尚、冷却用出口５３ａ、潤滑用出口５３ｂの周方向の長さを適宜変更することにより、シリンダボアの径や、ストロークの長さが異なる種々の内燃機関に対しても、効率的なオイルの供給を行うことができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ピストンが下死点に位置する際の断面図である。
【図２】ピストンが、下死点と上死点との間に位置する際の断面図である。
【図３】ピストンが、上死点に位置する際の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０                  シリンダ
２０                  シリンダライナ
２０ａ                摺動面
３０                  ピストン
３１ａ                冷却通路
３１ｂ                導入通路
３１ｃ                導入口
３２                  供給溝
３６、３７            ピストンリング
３８                  オイルリング
４０                  オイルジェット機構
４１                  噴出口
４２                  噴出通路
５０                  制御機構
５１                  中空部
５２                  ロータ
５３ａ                冷却用出口
５３ｂ                潤滑用出口
５４ａ                冷却用通路
５４ｂ                潤滑用通路
【図１】
2008232033.tif 000003
【図２】
2008232033.tif 000004
【図３】
2008232033.tif 000005