(57)【要約】【課題】低コストにでき、ピストン冠部を確実に冷却できる内燃機関用ピストンを提供する。【解決手段】ピストン本体１の冠部１ａ内に環状に形成したクーリングチャンネル６と、冠部１ａの下面部にクーリングチャンネル６に連通して形成した排出孔７ａ、７ｂと、ピストン本体１の外周部で、オイルリング５を挿入するオイルリング溝３の下方にクーリングチャンネル６に連通して形成した連通孔８とを有し、ピストン本体１がシリンダ１１内を上死点側から下死点側に移動する間に、オイルリング５によりシリンダ１１の内壁１１ａから掻き取られたオイルを、連通孔８からクーリングチャンネル６内に回収して排出孔７ａ、７ｂから排出することにより、冠部１ａを冷却する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン本体の冠部内に環状に形成されたクーリングチャンネルと、
上記冠部の下面部に形成された上記クーリングチャンネルに連通する排出孔と、
上記ピストン本体の外周部におけるオイルリングを装着するオイルリング溝の下方部分と上記クーリングチャンネルとを連通する連通孔とを有し、
上記ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間に、上記オイルリングにより上記シリンダの内壁から掻き取られたオイルを、上記連通孔を介して上記クーリングチャンネル内に回収して上記排出孔から排出することにより、上記冠部を冷却することを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
上記排出孔は、上記連通孔よりも大径であ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】
上記排出孔は、上記クーリングチャンネルの環状のほぼ対称位置の二個所に形成された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。
【請求項４】
上記連通孔は、上記ピストン本体の全周に亘ってほぼ等間隔に多数個形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか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し、特にピストン本体の冠部内にオイルを通す環状のクーリングチャンネルを形成して冠部を冷却する内燃機関用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用ピストンは、図３に断面図を示し、図３の要部を示すＢ矢視図を図４に示すように、ピストン本体５１の外周に燃焼室側からクランク室側に向けて順にコンプレッションリング溝５２ａ、コンプレッション溝５２ｂ及びオイルリング溝５３が形成され、コンプレッション溝５２ａ、５２ｂにそれぞれコンプレッションリング５４ａ、５４ｂが装着され、オイルリング溝５３にオイルリング５５が装着される。ピストン本体５１の冠部５１ａ内に環状のクーリングチャンネル５６を形成すると共に、冠部５１ａの下面部にクーリングチャンネル５６に連通してクランク室側に開口する導入孔５７ａ、５７ｂが形成されている。更に、ピストン本体５１の外周でオイルリング溝５３の下方部分から内側に貫通する連通孔５８が形成されている。
【０００３】
この内燃機関用ピストンにおいて、運転中にオイルジェット等によりオイルをピストン本体５１の内側に吹き付けて、オイルの一部を導入孔５７ａ、５７ｂからクーリングチャンネル５６内に注入することによってピストン本体５１の冠部５１ａを冷却する。一方、ピストン本体５１がシリンダ５９内を上死点側から下死点側に移動すると、その間にオイルリング５５によりシリンダ５９の内壁５９ａから掻き取られたオイルは、貫通孔５８を経てクランク室側に排出するように構成されている。
【０００４】
また、内燃機関用ピストンとして、図５及び図６に示す構造のものが知られている。図５及び図６において、ピストン本体６１は冠部６１ａとスカート部６１ｂとで構成されており、冠部６１ａ内には環状のクーリングチャンネル６２が形成され、冠部６１ａの下面部には導入孔６３が形成されて、クーリングチャンネル６２が導入孔６３を介してピストン本体６１の内側に、即ちクランク室側に開口している。
【０００５】
スカート部６１ｂには、一対のピンボス部６４が形成されており、このピンボス部６４にピストンピン孔６５が形成されて、ピストンピン孔６５にピストンピン６６の端部が嵌合している。さらに、スカート部６１ｂの外周部には、ピストンピン孔６５を挟んでリング溝６７ａ、６７ｂが形成され、これらリング溝６７ａ、６７ｂにそれぞれシールリング６８ａ、６８ｂが装着されて、シールリング６８ａ、６８ｂ間にオイル溜り部７８が形成されている。
【０００６】
また、ピストン本体６１には、複数本のオイル供給路６９が形成されており、これらオイル供給路６９を介してクーリングチャンネル６２がオイル溜り部７８に連通している。さらに、ピストンピン孔６５とピストンピン６６との嵌合部には、ピストンピン６６の軸心方向に沿う複数本のオイル逃し路７１が形成されている。
【０００７】
ピストン本体６１の外周部には、シールリング６８ａ、６８ｂより冠部６１ａ側にコンプレッションリング溝７２及びオイルリング溝７３が形成されて、コンプレッションリング溝７２にコンプレッションリング７４が装着されており、オイルリング溝７３にオイルリング７５が装着されている。
【０００８】
このピストン本体６１は、シリンダ７０に挿入されて、シールリング６８ａ、６８ｂ、コンプレッションリング７４及びオイルリング７５がそれぞれシリンダ内壁７０ａに当接し、これによりシリンダ７０内が燃焼室７６とクランク室７７とに隔成される。
【０００９】
なお、図５はピストンピン６６の未装着状態をピストンピン孔６５と直角方向に見た右半分断面の正面図を示しており、図６はピストンピン６６の装着状態をピストンピン孔６５の中心線方向に見た右半分断面の正面図を示している。
【００１０】
この内燃機関用ピストンにおいては、内燃機関の運転時に、オイルジェット等によりオイルをピストン本体６１の内側に吹き付けて、オイルの一部を導入孔６３からクーリングチャンネル６２内に注入することにより、その注入されたオイルをオイル供給路６９を経てオイル溜り部７８に供給し、このオイル溜り部７８に供給されたオイルをオイル逃し路７１を経てピストン本体６１の内側に漸次排出するようにしている。
【００１１】
このようにして、クーリングチャンネル６２内に注入されたオイルにより、ピストン本体６１の冠部６１ａを冷却し、オイル溜り部７８に供給されたオイルにより、ピストン本体６１とシリンダ内壁７０ａとの間を潤滑すると共に、コンプレッションリング７４と協働して燃焼室７６からクランク室７７への燃焼ガスの吹抜けを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
実開平６−４９７４５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図３及び図４に示す内燃機関用ピストンにあっては、クーリングチャンネル５６内にオイルを注入するためのオイルジェットを要し、構成が複雑になりコストアップ及び内燃機関の重量増加が懸念される。また、高速回転時にオイルジェットから噴出されたオイルが、導入孔５７ａ、５７ｂからクーリングチャンネル５６内に有効的に注入できないことがあり、冷却不足を誘発するおそれがある。
【００１４】
また、特許文献１に開示の内燃機関用ピストンにあっては、クーリングチャンネル６２内にオイルを注入するためのオイルジェット等を必要とするため、構造が複雑になり、内燃機関全体のコストアップ及び内燃機関の重量増加を招くことが懸念される。
【００１５】
また、コンプレッションリング７４およびオイルリング７５の他に、オイル溜り部７８を形成するためのシールリング６８ａ、６８ｂを要すると共に、シールリング６８ａ、６８ｂを装着するためのリング溝６７ａ、６７ｂを形成する必要があり、さらにはピストンピン孔６５とピストンピン６６との嵌合部において、ピストンピン孔６５の内面あるいはピストンピン６６の外側面に軸方向に溝を形成してオイル逃し路７１を形成する必要があるため、部品点数および加工工数が増加して、ピストン自体のコストアップを招くことも懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、構成の簡素化及びコストの低減が得られ、しかもピストン冠部を確実に冷却できる内燃機関用ピストンを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の内燃機関用ピストンの発明は、ピストン本体の冠部内に環状に形成されたクーリングチャンネルと、上記冠部の下面部に形成された上記クーリングチャンネルに連通する排出孔と、上記ピストン本体の外周部におけるオイルリングを装着するオイルリング溝の下方部分と上記クーリングチャンネルとを連通する連通孔とを有し、上記ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間に、上記オイルリングにより上記シリンダの内壁から掻き取られたオイルを、上記連通孔から上記クーリングチャンネル内に回収して上記排出孔から排出することにより、上記冠部を冷却することを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、オイルリングにより掻き取られたオイルは、連通孔からクーリングチャンネルに回収され、その後、排出孔から排出されるのでクーリングチャンネル内にオイルが安定して供給でき、確実なピストン冠部の冷却が得られる。更に、オイルジェット等を要することなく、構成の簡素化が得られ、エンジンの軽量化及び低コスト化が図れる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の内燃機関用ピストンにおいて、上記排出孔は、上記連通孔よりも大径であることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明によると、クーリングチャンネルに回収されたオイルは、連通孔よりも大径の排出孔から排出されるので、クーリングチャンネルを通してオイルがスムーズに流れ、ピストン冠部の冷却効率が高められる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の内燃機関用ピストンにおいて、上記排出孔は、上記クーリングチャンネルの環状のほぼ対称位置の二個所に形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明によると、クーリングチャンネルに回収されたオイルは、対象位置の二箇所の排出孔から排出されるので、クーリングチャンネルを通してのオイルの流れがよりスムーズとなり、ピストン冠部の冷却効率がより高められる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの内燃機関用ピストンにおいて、上記連通孔は、上記ピストン本体の全周に亘ってほぼ等間隔に多数個形成されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によると、ピストン本体の全周からクーリングチャンネルにオイルが回収されて排出されるので、オイルがクランク室側から燃焼室側への漏出しが回避されてオイルの消費を抑制することができる。また、ピストン本体を通してのオイルの流れが均一となって良好な循環性が得られ、ピストン本体全体が均一に冷却されると共に、ピストン本体に形成されている各種リング溝の耐久性の向上がもたらされる。また、ピストン本体全体が均一に冷却されることによって、ピストンリングの張力が小さくてもピストンリングがシリンダ内壁に均一に密着して燃焼室からクランク室への燃焼ガスの吹き抜けが確実に防止され、かつピストンリングとシリンダ内壁との摺動抵抗の低減が可能になり出力及び燃費の向上がもたらされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関用ピストンの実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２６】
図１は内燃機関用ピストンの要部の構成を示す断面図であり、図２は図１の要部を示すＡ矢視図である。
【００２７】
図１に示すように、ピストン本体１の外周には、燃焼室１５側からクランク室１６側に向けて順に、コンプレッションリング溝２ａ、コンプレッションリング溝２ｂ及びオイルリング溝３が順に形成されており、コンプレッションリング溝２ａ、２ｂにそれぞれコンプレッションリング４ａ、４ｂが装着され、オイルリング溝３にオイルリング５が装着される。
【００２８】
本実施の形態では、ピストン本体１の冠部１ａ内に環状のクーリングチャンネル６を形成すると共に、冠部１ａの下面部には、クーリングチャンネル６の環状のほぼ対称位置の二箇所に、それぞれクーリングチャンネル６に連通してクランク室１６側に開口する排出孔７ａ、７ｂが形成される。
【００２９】
また、全周に亘ってほぼ等間隔でピストン本体１の外周部分９で、オイルリング溝３の下方部分からクーリングチャンネル６に連通する多数の連通孔８を形成する。各連通孔８は、外周部分９側からクーリングチャンネル６側に移行するに従って下死点側から上死点側へ漸次移行するように傾斜して穿設され、かつ排出孔７ａ、７ｂより小径に形成されている。
【００３０】
かかる構成において、ピストン本体１がシリンダ１１内を上死点側から下死点側に移動すると、その間にオイルリング５によりシリンダ１１の内壁１１ａからオイルが掻き取られ、この掻き取られたオイルは外周部分９に開口する連通孔８を通してクーリングチャンネル６内に回収された後、排出孔７ａ、７ｂからクランク室１６内に排出されることになる。
【００３１】
なお、ピストン本体１が上死点側から下死点側へ移動する速度によって、オイルリング５よりも下方のピストン本体１の外周部分９とシリンダ１１の内壁１１ａとの隙間ａの圧力が高くなるが、その隙間ａと比較してクランク室１６内の容積は極めて大きいので、クランク室１６内が高圧になることはない。従って、クランク室１６側から排出孔７ａ、７ｂに高圧が作用することはないので、オイルリング５により掻き取られたオイルは、傾斜して穿設された連通孔８からクーリングチャンネル６内にスムーズに回収されて、排出孔７ａ、７ｂからクランク室１６側に排出されることになる。
【００３２】
このように、本実施の形態においては、ピストン本体１がシリンダ１１内を上死点側から下死点側に移動する間に、オイルリング５によりシリンダ１１の内壁１１ａから掻き取られたオイルを、外周部分９の開口から連通孔８を経てクーリングチャンネル６内に回収して、排出穴７ａ、７ｂからクランク室１６内に排出するようにしたので、オイルジェット等を要することなく、冠部１ａが確実に冷却でき、全体をコンパクトにかつ低コストにできる。
【００３３】
また、クーリングチャンネル６の環状のほぼ対称位置の二箇所に、連通孔８の径よりも大きい径の排出孔７ａ、７ｂを設けたので、クーリングチャンネル６を通してのオイルの流れをよりスムーズにでき、冠部１ａを効率よく冷却することができる。
【００３４】
更に、本実施の形態では、多数の連通孔８をピストン本体１の外周部全周に亘ってほぼ等間隔に形成して、シリンダ１１の内壁１１ａから掻き取られたオイルをピストン本体１の全周からクーリングチャンネル６に回収するようにしたので、ピストン本体１の全周からクーリングチャンネル６にオイルが回収されて排出されるので、オイルがクランク室１６側から燃焼室１５側への漏出しが回避されてオイルの消費を抑制することができ、かつピストン本体１を通してのオイルの流れを均一にできて良好な循環性を得ることができる。従って、ピストン本体１の全体を均一に冷却できると共に、ピストン本体１に形成されているコンプレッションリング溝２ａ、２ｂ及びオイルリング溝３の各種リング溝の耐久性を向上することができる。
【００３５】
また、ピストン本体１の全体を均一に冷却できることから、コンプレッションリング４ａ、４ｂ及びオイルリング５のピストンリングを、小さい張力でシリンダ１１の内壁１１ａに均一に密着できて、燃焼室１５からクランク１６室への燃焼ガスの吹き抜けが確実に防止でき、かつピストンリングとシリンダ１１の内壁１１ａとの摺動抵抗の低減が可能になり、出力及び燃費を向上することができる。
【００３６】
ちなみに、冷却が不均一の場合には、ピストンリングをシリンダ１１の内壁に密着させるためにコンプレッションリング４ａ、４ｂ及びオイルリング５の各ピストンリングの張力を大きくする必要がある。そのため、ピストンリングとシリンダ１１の内壁１１ａとの圧接力が大きくなって摺動抵抗が増大し、出力の低下及び燃費の悪化を招く要因となる。
【００３７】
更に、ピストン本体１の冠部１ａの温度を下げることによりノック発生限界が向上し、安定したエンジンの出力向上が確保できる。また、ピストン本体１のみによって上記種々の効果が得られ、既存のエンジンにも適用することができ、汎用性に優れたピストン本体１が得られる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、排出孔は二個に限らず、適宜の位置に１個或いは三個以上設けても良いし、その径も必ずしも連通穴より大きくする必要はなく、任意の大きさとすることができる。また、連通孔もピストン本体の全周に亘ってほぼ等間隔に設ける場合に限らず、部分的に偏って形成したり、またその数も任意に設定したりすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ピストン冠部内に形成したクーリングチャンネルに連通して、冠部の下面部に排出孔を形成すると共に、ピストン本体外周部のオイルリング溝の下方に連通孔を形成して、ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間にオイルリングによりシリンダ内壁から掻き取られるオイルを、連通孔からクーリングチャンネル内に回収して排出孔から排出することにより、オイルジェット等を要することなく、しかも余分な部品や加工を要することなく、ピストン冠部を確実に冷却できると共に、低コストにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による内燃機関用ピストンの要部の構成を示す断面図である。
【図２】同じく、図１のＡ矢視図である。
【図３】従来の内燃機関用ピストンの構成を正面図である。
【図４】図３のＢ矢視図である。
【図５】他の従来の内燃機関用ピストンの構成を示すピストンピン未装着状態でのピストンピン孔と直角方向に見た右半分断面の正面図である。
【図６】同じく、ピストンピン装着状態でのピストンピン孔の中心線方向に見た右半分断面の正面図である。
【符号の説明】
１          ピストン本体
１ａ        冠部
２ａ、２ｂ  コンプレッションリング溝
３          オイルリング溝
４ａ、４ｂ  コンプレッションリング
５          オイルリング
６          クーリングチャンネル
７ａ、７ｂ  排出孔
８          連通孔
１１          シリンダ
１１ａ        内壁
【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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