(57)【要約】【課題】軽量化を図るためにピストンピン穴の軸方向のピストンスカートの一部が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給するとともに、ピストンの強度向上を図る。【解決手段】ピストン１の往復運動方向に略直交するピストンヘッド２の端面２ａであってピストンスカート６が切り欠かれた領域の外径方向の端部と、ピストンピンボス５と、を連結するとともに、ピストンヘッド２に設けられたオイルリング溝３ａとピストンピン穴４とを連通しオイルリング溝３ａ内の潤滑油をピストンピン穴４へ供給する潤滑油通路１０が内部に形成されたオイル導入パイプ９を、ピストン１の往復運動方向に対して傾斜して設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンヘッドの外周縁より内側に設けられ、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンが挿通されるピストンピン穴が形成されたピストンピンボスを備え、
前記ピストンピンボスの前記ピストンピン穴に対向するピストンスカートの側面が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンの往復運動方向に略直交する前記ピストンヘッドの端面のうち前記ピストンピンボス側の端面であって前記ピストンスカートが切り欠かれた領域の外径方向の端部と、前記ピストンピンボスと、を連結するとともに、前記ピストンヘッドに設けられたピストンリング溝と前記ピストンピン穴とを連通し該ピストンリング溝内の潤滑油を該ピストンピン穴へ供給する潤滑油通路が内部に形成された管状部を設け、
前記管状部が、ピストンの往復運動方向に対して傾斜して設けられたことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記潤滑油通路は、前記ピストンリング溝の溝底に連通していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】
前記ピストンピン穴の内周面に潤滑油を溜める潤滑油溜め部を設け、
前記潤滑油通路は、該潤滑油溜め部に連通していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関用ピストンとして、レシプロエンジンに用いられるピストンは、回転運動を行うクランクシャフトとコンロッドで連結されて往復運動を行う構造となっている。そして、ピストンは、コンロッドと組み合わされた後、ピストンピンがピストンピン穴に挿入されることによってコンロッドと連結されるが、この周辺は、潤滑油による潤滑が困難な場所であることが知られている。
【０００３】
一方、軽量化を図るために、例えば、ピストンピンボスの端部をピストン本体の中央側に寄せて、ピストンスカートのピストンピン穴を有するピストンピンボスの軸方向の側面を切り欠いた構造のものが知られている。
【０００４】
そして、このようなピストンにおいて、ピストンヘッドの外周に設けられピストンリングを装着するピストンリング溝と、ピストンピン穴とを連通させて、ピストンリングでかき落とされた潤滑油をピストンピン穴内に導入して、ピストンピン穴とピストンピンとの間の良好な潤滑機能を達成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平４−１３６３５６号公報
【特許文献２】
実開平６−６０７４７号公報
【特許文献３】
実開昭６０−１９０９５４号公報
【特許文献４】
実開平７−８５４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ピストンの往復運動によって方向が変化し、交互に高面圧が作用するピストンピン周辺に十分な潤滑油を供給するためには、この部分に潤滑油を圧送する必要がある。すなわち、ピストンピン穴内の狭いクリアランスに潤滑油を導入するには高圧でこれを供給する必要がある。
【０００７】
従来では、ピストンリング溝に連通している潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底方向、すなわち、ピストンの往復運動の方向に対して略直交する方向に設けられているため、ピストンが往復運動しても潤滑油には潤滑油通路内で通路の方向に対して略直交する方向（通路の幅方向）に移動させる作用が働くだけであり、ピストンピン穴内に潤滑油を供給するのに適切な油圧が得られず所望の潤滑がなされないことがある。
【０００８】
一方、内燃機関の運転時において、燃焼圧がピストンに作用した場合には、ピストンヘッドには、燃焼圧により生じる大きな荷重が作用するため下方向（コンロッド側）に倒れ込む変形が生じる場合がある。
【０００９】
このような場合においては、ピストンピン穴も変形してしまい、片当りが生じ潤滑不足となり焼き付きなどの発生の原因となってしまう。
【００１０】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、軽量化を図るためにピストンピン穴の軸方向のピストンスカートの一部が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給するとともに、ピストンの強度向上を図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用した。
【００１２】
すなわち、ピストンヘッド（ピストンクラウン）の外周縁より内側に設けられ、ピストンとコンロッドとを連結するピストンピンが挿通されるピストンピン穴が設けられたピストンピンボスを備え、
前記ピストンピンボスの前記ピストンピン穴に対向するピストンスカートの側面が切り欠かれた内燃機関用ピストンにおいて、
ピストンの往復運動方向に略直交する前記ピストンヘッドの端面のうち前記ピストンピンボス側の端面であって前記ピストンスカートが切り欠かれた領域の外径方向の端部と、前記ピストンピンボスと、を連結するとともに、前記ピストンヘッドに設けられたピストンリング溝と前記ピストンピン穴とを連通し該ピストンリング溝内の潤滑油を該ピストンピン穴へ供給する潤滑油通路が内部に形成された管状部を設け、
前記管状部が、ピストンの往復運動方向に対して傾斜して設けられたことを要旨とする。
【００１３】
ピストンが作動した場合、ピストンリング溝に装着されたピストンリングによって掻き落とされた、シリンダ壁面の油膜の形成に不要な潤滑油には、ピストンの往復運動の方向に移動させようとする慣性力が作用する。本発明では、管状部がピストンの往復運動の方向に対して傾斜して設けられていることにより、この慣性力の作用によって、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴へと供給することができる。
【００１４】
さらに、管状部は、ピストンスカートが切り欠かれた領域において、ピストンヘッドのピストンピンボス側の端面であってピストンリング溝近傍と、ピストンピンボスと、を連結するように設けられている。これにより、ピストンの強度の向上を図ることができる。したがって、内燃機関の運転時に、燃焼圧がピストンに作用した場合にピストンヘッドに生じる変形、すなわちピストンヘッドがピストンピンボス側に倒れ込んでしまうような変形を防止することができる。これにより、燃焼圧がピストンに作用した場合にピストンピン穴に生じる変形を防止することができ、ピストンピンとピストンピン穴との間に生じる片当りを抑制することができ、潤滑状態を良好に保つことが可能となる。
【００１５】
ここで、ピストンヘッド内の潤滑油通路は、管状部の傾斜状態を保ったまま、管状部とピストンリング溝とを連通するように形成されると好ましい。しかし、ピストンヘッド内での潤滑油通路については、特に限定されるものではない。管状部は、ピストンヘッドのピストンピンボス側の端面であって外径方向端部、すなわち、ピストンリング溝近傍に設けられているので、ピストンの作動によって潤滑油が掻き落とされることによって、掻き落とされた潤滑油をピストンリング溝から管状部まで送り込ませることができる。例えば、ピストンリング溝から往復運動の方向に略直交する方向に通路が設けられていても、その長さはわずかであって問題となるものではない。
【００１６】
上記の構成において、前記潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底に連通していることも好ましい。
【００１７】
潤滑油通路がピストンリング溝の側壁に設けられている場合には、該ピストンリング溝に装着されたピストンリングは、ピストンの作動時に、潤滑油通路を塞いでしまう可能性があるが、潤滑油通路がピストンリング溝の溝底に設けられていれば、ピストンリングにより通路を塞がれてしまうようなことはなく、潤滑油をより確実にピストンピン穴へ供給することができる。ここで、潤滑油通路は、ピストンリング溝の溝底の少なくとも一部を含んで連通していてもよく、溝底と側壁とを含んだ領域に連通させることにより、潤滑油通路の断面の大きさをより大きくすることができ、潤滑油通路を介して潤滑油をより確実にピストンピン穴に供給することができる。
【００１８】
また、上記の構成において、前記ピストンピン穴の内周面に潤滑油を溜める潤滑油溜め部を設け、
前記潤滑油通路は、該潤滑油溜め部に連通していることも好ましい。
【００１９】
これにより、潤滑油溜め部に、常時、潤滑油を溜めておくことができるので、ピストンピン穴とピストンピンとの潤滑状態を常に良好にすることができ、摩耗や焼き付きなどの不具合をより確実に防止することが可能となる。
【００２０】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の内燃機関用ピストンを図１から図３に示される実施形態について更に詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関用ピストンの側面を示す概略図である。図２は、本実施の形態に係る内燃機関用ピストンの底面を示す概略図である。図３は、図２に示す断面Ａ−Ａを示す概略図であって、図１のＡ部を示すものである。
【００２２】
ピストン１は、図示しない内燃機関のシリンダ内に挿入され、燃焼室を画するとともに外周面にピストンリング溝３が設けられたピストンヘッド２と、ピストンピンが挿通されるピストンピン穴４が設けられたピストンピンボス５と、このピストンピンボス５を覆いピストンヘッド２の外周とその下部のピストンスカート６とが一体となったピストン外周部７とを備えている。
【００２３】
ピストン１の側面上部、すなわちピストンヘッド２の外周面には、通常、計三カ所のピストンリング溝３が形成されているとともに、その下方にはピストンスカート６が形成されている。ピストンリング溝３のうち上の２つはコンプレッションリング用であり、最下の１つがオイルリング用のオイルリング溝３ａとなっている。本実施の形態においてピストンリング溝とは、特に、オイルリングを装着するためのオイルリング溝３ａを表すものである。
【００２４】
図示のピストン１はいわゆる円柱状の形状ではなく、軽量化とフリクションロスの低減を図るために、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート６においてピストンピン軸方向（ピストンピン穴４に対向する側）の一部を切り欠いた形状としている。
【００２５】
図１は、ピストン１のスラスト側から見た図を示すものであり、上述したように切り欠きを設けたことから幅が狭くなったピストンスカート６が、図面において手前側と向こう側（反対側）に位置しており、すなわち、ピストンピン穴４の軸に略直交する方向に面するピストンの外周部分に設けられている。また、ピストンヘッド２の裏面にはピストンピンボス５が形成されており、このピストンピンボス５にはコンロッド（図示せず）に接続するためのピストンピン穴４が形成されている。
【００２６】
図１に示すピストン１では、対向するピストンスカート６を内側から連結するように一対のサイドウォール８が形成されている。サイドウォール８は、ピストンを横切るようにピストンスカート６と交わる方向に平行に設けられ、これらのサイドウォール８には、それぞれピストンピンボス５が形成されており、このピストンピンボス５の各々には、コンロッドに接続するためのピストンピン穴４が形成されている。ピストンピン穴４には図示しないピストンピンが挿入され、ピストン１とコンロッドとが接続されるようになっている。
【００２７】
そして、本実施の形態の特徴的な構成として、ピストンヘッド２の裏側（ピストンピンボス５が設けられている側）の端面２ａにおいてピストンスカート６が切り欠かれた領域の外径方向端部と、ピストンピン穴４の軸方向に略直交するピストンピンボス５の端面５ａとを連結するとともに、オイルリング溝３ａとピストンピン穴４とを連通しオイルリング溝３ａ内の潤滑油をピストンピン穴４へ供給する潤滑油通路１０が内部に形成された管状部としてのオイル導入パイプ９を、ピストンの往復運動方向に対して傾斜させて設けている。
【００２８】
潤滑油通路１０は、ピストンヘッド２に設けられオイル導入パイプ９とオイルリング溝３ａとを連通させるピストンヘッド内油孔１１と、ピストンピンボス５に設けられオイル導入パイプ９とピストンピン穴４とを連通するピンボス内油孔１２と、オイル導入パイプ９とにより構成されている。
【００２９】
ピストンヘッド内油孔１１は、オイル導入パイプ９の傾斜状態を保持してピストンヘッド２の裏面からオイルリング溝３ａまで貫通するように設けられており、すなわち、ピストンヘッド内油孔１１とオイル導入パイプ９とにより形成される潤滑油通路は略直線状に設けられている。
【００３０】
ピンボス内油孔１２は、ピストンピンボス５の端面５ａからピストンピン穴４まで貫通するように設けられている。ここで、ピンボス内油孔１２においては、ピストンピン穴４と図示しないピストンピンとの間に潤滑油を供給するものであればよく、ピストンピンボス５の中を貫通するものに限らない。例えば、溝のように、開口している部分を有する通路でもよい。
【００３１】
このような構成においてピストン１を作動させると、シリンダ壁面の油膜の形成に不要な潤滑油は図示しないオイルリングにより掻き落とされ、オイルリング溝３ａからピストンヘッド内油孔１１へと圧送される。
【００３２】
ピストン１の作動時においては、潤滑油通路１０内の潤滑油に、ピストン１の往復運動に伴って、その往復運動の方向に移動させようとする慣性力が作用する。潤滑油通路１０、特に、ピストンヘッド内油孔１１及びオイル導入パイプ９においては、ピストン１の往復運動の方向に対して傾斜して設けられており、ピストン１の往復運動の方向の成分を有するので、この慣性力の作用によって、通路内の潤滑油を下流側へと送り込む、すなわちピストンピン穴４へと圧送することができる。
【００３３】
ここで、ピストン１の往復運動の方向は、エンジンの仕様によって異なるものであって、本実施の形態において特に限定されるものではないが、ピストン１の往復運動の方向が重力の方向の成分を有する場合には、潤滑油の自重により潤滑油を下流側へ圧送する作用がさらに加わることとなり、より効果的に潤滑油をピストンピン穴４に圧送することができる。この場合には、さらに、内燃機関の停止時において、潤滑油通路１０のオイル導入パイプ９やピストンヘッド内油孔１１内に残留した潤滑油が（自重により）ピストンピン穴４側に落ちるため、最も潤滑が重要な内燃機関始動時に十分な潤滑を与えることができる。
【００３４】
さらに、軽量化とフリクションロスの低減を図るために、相対的に側圧が小さくなるように、ピストンスカート６においてピストンピン穴４の軸方向に対向する側面の一部を切り欠いた形状としたピストンにおいて、上述した構成とすることにより、内燃機関の運転時、燃焼圧がピストン１に作用した場合にピストンヘッド２に生じる、下方向（ピストンピンボス５側）に倒れ込む変形を防止することができる。これにより、燃焼圧がピストン１に作用した場合にピストンピン穴４に生じる変形を防止することができ、ピストンピンとピストンピン穴４との間に生じる片当りを抑制することができ、潤滑状態を良好に保つことが可能となる。例えば軽量化のためにピストンピンボス５がピストン１の中央側に設けられて、径方向の長さが小さい場合程、オイル導入パイプ９を設けることによって、燃焼圧がピストン１に作用した場合にピストンピン穴４に生じる変形をより効果的に防止することができる。
【００３５】
図においては、オイル導入パイプ９は、ピストンの外周縁側に、ピストンピン穴４を挟むように２つずつ設けられているが、これに限るものではない。潤滑状態や、燃焼圧がピストンヘッドに作用する強度分布に応じて、オイル導入パイプ９内の潤滑油通路の（通路に直交する方向の）断面の大きさや、オイル導入パイプ９の数や太さを適宜決めるとよい。オイル導入パイプ９はピストン本体とは独立して設けられ、ピストン本体に取り付けられるものであってもよいが、ピストン本体に一体に設けられるものであってもよい。この場合には、例えば、塩中子で空洞をつくることにより潤滑油通路を形成してもよい。また、潤滑油通路の断面の大きさにおいては、従来のように、オイルリング溝の溝底方向（ピストンの往復運動の方向に対して略直交する方向）に設けられている場合には、オイルリング溝の溝幅より大きく設定することはできないが、本実施の形態のように、ピストンヘッド内油孔１１をピストンの往復運動の方向に対して傾斜して設けることにより、通路の大きさを大きくすることができ、潤滑油をピストンピン穴４に送り込み易くすることができる。
【００３６】
また、ピストンピンボス５において、オイル導入パイプ９が連結される位置は、ピストンピン穴４に潤滑油が供給されれば特に限定されるものではないが、ピストンピンボス下側（ピストンヘッド２とは反対側）に連結されることにより、オイル導入パイプ９の長さを長くとることができる。これにより、ピストン作動時の慣性力の作用をより大きくすることができ、潤滑油をより効果的にピストンピン穴４へと圧送することができる。また、燃焼圧がピストン１に作用した場合にピストンピン穴４に生じる変形をより効果的に防止することができる。
【００３７】
以上説明したように、ピストンピン穴４への潤滑がより確実に行えるため、ピストンピン穴４やこれに接するピストンピンの摩耗が防止できるとともに、摩擦の低減、スカッフの防止、及び温度上昇の抑制を図ることができる。また、ピストン１の首振り運動もスムーズになるため、シリンダの偏摩耗や焼き付きなども防止できる。これにより燃費の低減と機関寿命の延長が図られる。
【００３８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図であり、実施の形態１において示した図２の断面Ａ−Ａ（図１のＡ部）に相当する部分を示す図である。なお、実施の形態１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３９】
実施の形態１において示した図１では、ピストンヘッド内油孔１１は、オイルリング溝３ａの側壁３ｂ（図において下側、ピストンの往復運動の方向のピストンピンボス５側）に貫通するように設けられていたが、本実施の形態では、図４に示すように、オイルリング溝３ａの溝底３ｃにピストンヘッド内油孔１１を貫通させたものである。
【００４０】
これにより、ピストン１の作動時に、オイルリング溝３ａに装着されたオイルリングによって、ピストンヘッド内油孔１１が塞がれてしまうようなことはなく、潤滑油はより確実にピストンヘッド内油孔１１に送り込まれることとなる。したがって、実施の形態１で説明した効果に加えて、潤滑油をより確実にピストンピン穴へ供給することができる。
【００４１】
図においては、溝底３ｃの部分のみからピストンヘッド内油孔１１を設けているが、溝底３ｃと側壁３ｂとの両方に、ピストンヘッド内油孔１１が貫通するように設けてもよい。
【００４２】
ここで、オイルリング溝３ａに装着されるオイルリングにおいては、掻き落とした潤滑油を、ピストンヘッド内油孔１１に送り込むための連通部が設けられている。図５は、オイルリング２０がオイルリング溝３ａに装着された状態を説明するための概略図である。
【００４３】
図５に示すオイルリング２０においては、オイルリング溝３ａの側壁にそれぞれ対向するように設けられた一対のサイドレール２１と、一対のサイドレール２１の間に設けられ、これらのサイドレール２１を支持しつつ外径方向（シリンダ側）に付勢するエキスパンダ２２とに構成されるオイルリングを示している。エキスパンダ２２は、潤滑油戻し通路２３を備えるもので、潤滑油が通り抜け自在な構造となっており、サイドレール２１により掻き落とされたシリンダ壁面２４の潤滑油は図に示す矢印のように流れることとなる。
【００４４】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図であり、実施の形態１において示した図２の断面Ａ−Ａ（図１のＡ部）に相当する部分を示す図である。なお、実施の形態１，２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態においては、実施の形態１または実施の形態２で説明した構成に加えて、ピストンピン穴４の内周面４ａに潤滑油を溜める潤滑油溜め部３１を設け、潤滑油通路１０を潤滑油溜め部３１に連通させたものである。
【００４６】
これにより、潤滑油溜め部３１に、常時、潤滑油を溜めておくことができるので、ピストンピン穴４とピストンピンとの潤滑状態を常に良好にすることができる。また、ピストンピン穴４の内周面４ａに開口する潤滑油溜め部３１を設けることにより、応力が極めて高いピストンピン穴４において応力を分散させることができ、強い応力に妨げられることなく潤滑油を供給することが可能になる。したがって、実施の形態１または実施の形態２で説明した効果に加えて、摩耗や焼き付きなどの不具合の発生をより確実に防止することが可能となる。
【００４７】
なお、潤滑油溜め部３１は、鉛直方向に対して交差する受け部を有して、重力に従う潤滑油を受ける（溜める）ように設けられていると好ましいが、これに限るものではない。ピストンピン穴４とピストンピンとの間の隙間は非常に小さいので、潤滑油溜め部３１はピストンピン穴４に開口していれば常時潤滑油を溜めておくことができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的高い圧力で潤滑油をピストンピン穴に供給することができ、ピストンの強度向上を図ることができる。このため、ピン穴周辺部品の摩耗やフリクションロスの低減を図ることができ、燃費や性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関用ピストンの側面図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る内燃機関用ピストンの底面図。
【図３】図２に示す断面Ａ−Ａを示す概略図であって、図１のＡ部を示す図。
【図４】本発明の実施の形態２に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る内燃機関用ピストンの要部を示す概略図。
【符号の説明】
１  ピストン
２  ピストンヘッド
２ａ  端面
３  ピストンリング溝
３ａ  オイルリング溝
３ｂ  側壁
３ｃ  溝底
４  ピストンピン穴
４ａ  内周面
５  ピストンピンボス
５ａ  端面
６  ピストンスカート
７  ピストン外周部
８  サイドウォール
９  オイル導入パイプ
１０  潤滑油通路
１１  ピストンヘッド内油孔
１２  ピンボス内油孔
２０  オイルリング
２１  サイドレール
２２  エキスパンダ
２３  潤滑油戻し通路
２４  シリンダ壁面
３１  潤滑油溜め部
【図１】
2004339998.tif 000003
【図２】
2004339998.tif 000004
【図３】
2004339998.tif 000005
【図４】
2004339998.tif 000006
【図５】
2004339998.tif 000007
【図６】
2004339998.tif 000008