(57)【要約】【課題】オイルの消費量を減少させることのできる内燃機関のピストンを提供する。【解決手段】内燃機関のピストン１は、円筒状のピストン１の外周面に形成されて圧力リング７が装着される圧力リング溝４と、同圧力リング溝４と同ピストン１の筒内部とを連通する連通孔１２とを備える。ピストン１の内周面において連通孔１２の開口部１４よりもピストン１の裾側に連通孔１２にオイルが流入することを抑制する凸部Ａが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のピストンの外周面に形成されて圧力リングが装着される圧力リング溝と、同圧力リング溝と同ピストンの筒内部とを連通する連通孔とを備える内燃機関のピストンであって、
前記ピストンの内周面において前記連通孔の開口部よりも同ピストンの裾側に同連通孔へオイルが流入することを抑制する凸部が形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項２】
前記凸部は前記ピストンの内周面の全周にわたって形成されてなる
請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【請求項３】
前記凸部は前記連通孔の開口部の付近にのみ形成されてなる
請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンの外周面には複数のリング溝が形成されており、これらリング溝にはピストンリングがそれぞれ装着されている。具体的には、図６に示すように、ピストン５１の頂面２側から順に２つの圧力リング溝３，４、及びオイルリング溝５が形成されており、これらリング溝３，４，５には圧力リング６，７及びオイルリング８がそれぞれ装着されている。このうち、オイルリング８はピストン５１の外周面とシリンダボアの内壁との間に存在するオイルをクランクケースに掻き落としつつピストン５１の潤滑性を適正に維持する機能を持っている。一方、圧力リング６，７はピストン５１の外周面とシリンダボアの内壁との間を気密シールするとともに、オイルリング８を通過してピストン５１の頂面２側に移動するオイルを掻き落す機能を持っている。
【特許文献１】実開平６−１４４５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、オイルリング８を通過してピストン５１の頂面２側に移動するオイルには圧力リング６，７によって掻き落されないものもあり、オイルの消費量を増加させる原因となっている。したがって、オイルリング８を通過してピストン５１の頂面２側に移動するオイルについても、極力クランクケースに戻すことが望ましい。
【０００４】
なお、特許文献１には、圧力リング溝の内部のガス圧が高くなることを抑制するために圧力リング溝とピストンの筒内部とを連通する連通孔を設けた構成が開示されている。こうした構成によれば、圧力リング溝の内部のガスが連通孔を通じてクランクケースへと排気されるため、圧力リング溝の内部のガス圧が高くなることを抑制することができる。また、圧力リング溝の内部のオイルも同連通孔を通じてクランクケースに排出されると考えられるが、オイルパンから掻き揚げられるオイルや、機関の潤滑部に向けて噴射されるオイルが同連通孔に流入するため、オイルの消費量を減少させることはできない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、オイルの消費量を減少させることのできる内燃機関の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】
【０００６】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、円筒状のピストンの外周面に形成されて圧力リングが装着される圧力リング溝と、同圧力リング溝と同ピストンの筒内部とを連通する連通孔とを備える内燃機関のピストンであって、前記ピストンの内周面において前記連通孔の開口部よりも同ピストンの裾側に同連通孔へオイルが流入することを抑制する凸部が形成されてなることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、ピストンの内周面において連通孔の開口部よりもピストンの裾側に連通孔へオイルが流入することを抑制する凸部が形成されているため、オイルパンから掻き揚げられるオイルや、機関の潤滑部に向けて噴射されるオイルが連通孔へ流入することが抑制される。さらに、圧力リングによって掻き落とされるオイルの一部が圧力リング溝に形成された連通孔を通じてピストンの筒内部に排出されるため、圧力リングを越えてピストンの頂面側に移動するオイルを減少させることができる。その結果、オイルの消費量を減少させることができる。
【０００８】
具体的には、請求項２に記載される発明によるように、凸部がピストンの内周面の全周にわたって形成されてなるといった態様を採用することができる。この場合、どのような方向から連通孔へオイルが流入しようとしても、それを凸部によって抑制することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載される発明によるように、凸部が連通孔の開口部の付近にのみ形成されてなるといった態様を採用することもできる。この場合、凸部は連通孔の開口部の付近にのみ形成されているため、ピストンの重量増加を極力抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明にかかる内燃機関のピストンの第１実施形態について、図１を参照して説明する。なお、本実施形態では４つの気筒が直列に配設された直列４気筒式内燃機関を採用している。
【００１１】
図１は内燃機関のピストンの断面構造を示している。
図１に示されるように、ピストン１は頂面２を有する略円筒状に形成されたものであり、シリンダボアの軸方向に上下動可能に配設されている。
【００１２】
ピストン１の外周面には３つのリング溝３，４，５がそれぞれ全周にわたって形成されており、各リング溝３，４，５にはピストンリングがそれぞれ装着されている。具体的には、頂面２側から順に第１圧力リング溝３、第２圧力リング溝４、及びオイルリング溝５がそれぞれ形成されている。第１圧力リング溝３には第１圧力リング６が装着されており、第２圧力リング溝４には第２圧力リング７が装着されている。また、オイルリング溝５にはオイルリング８が装着されている。各リング溝３，４，５の幅は、装着される圧力リング６，７、オイルリング８の厚さよりも余裕を持ってそれぞれ大きく形成されている。
【００１３】
オイルリング８は円環状に形成されるとともにその断面が略コの字型に形成されており、シリンダボアの内壁とピストンの外周面との間のオイルを掻き落し易い構造となっている。
【００１４】
ピストン１には、オイルリング溝５と筒内部とを連通する連通孔９が形成されている。この連通孔９はピストン１の中心軸Ｃに向かって斜め下方、すなわちピストン１の裾側に向けて斜めに直線状に延びるように形成されている。連通孔９はオイルリング溝５の底部とピストン１の内周面とにおいて開口部１０，１１をそれぞれ有している。
【００１５】
第１圧力リング６及び第２圧力リング７は共に円環状に形成されており、シリンダボアの内壁に当接することにより燃焼室の気密性を保持する機能を持っている。また、第１圧力リング６及び第２圧力リング７は、燃焼室内の燃焼によってピストン１の受けた熱をシリンダボアの内壁に伝える機能、及びオイルリング８を通過して頂面２側に移動するオイルを掻き落す機能を持っている。
【００１６】
ピストン１には、第２圧力リング溝４と筒内部とを連通する連通孔１２が形成されている。具体的には、この連通孔１２はピストン１の移動方向と直交する方向に直線状に延びるように形成されており、第２圧力リング溝４の底面（ピストン１の中心側の面）とピストン１の内周面とにおいて開口部１３，１４をそれぞれ有している。本実施形態では、第２圧力リング溝４の全周において４つの連通孔１２がそれぞれ等間隔に形成されている。
【００１７】
ピストン１の内周面において第２圧力リング溝４の開口部１４よりも裾側には全周にわたって凸部Ａが形成されている。この凸部Ａは、開口部１４と開口部１１との間の部分をピストン１の中心軸Ｃに向けて突出させることにより形成される。また凸部Ａは、開口部１４と開口部１１との間の中央位置よりも頂面２側にて突出量が最大となる最大突出部Ａ１を有している。こうした構成により、開口部１４から最大突出部Ａ１までのピストン１の内周面の傾斜度合は、最大突出部Ａ１から開口部１１までの内周面の傾斜度合に比べて緩やかになっている。
【００１８】
この凸部Ａの形状は、以下のように設定されることが望ましい。例えば、オイルパンから掻き揚げられるオイルや、機関の潤滑部に向けて噴射されるオイルが連通孔１２へ流入しないようにするためにはピストン１の内周面の突出量をできるだけ大きく設定する必要がある。ただし、ピストン１の内周面の突出量を大きくし過ぎると、ピストン１の重量増加といった新たな問題が生じるため、実際にはピストンの重量が設計上の許容範囲内に収まるように凸部Ａの突出量を設定することが望ましい。
【００１９】
次に、本実施形態の内燃機関のピストンによる作用について説明する。
シリンダボアの内壁とピストン１の外周面との間には、潤滑剤としてのオイルが供給される。このオイルはピストン１の移動によりピストン１の裾側から流入して頂面２側に向けて移動するが、その途中においてオイルリング８によりオイルの一部がクランクケースへと掻き落される。また一部のオイルは、オイルリング溝５の内部に流入するとともに連通孔９を通じて筒内部へと排出される。
【００２０】
オイルリング８により掻き落されなかったオイルは、オイルリング８を通過して更に第２圧力リング７へと移動する。第２圧力リング７に到達したオイルは同第２圧力リング７によってその一部が掻き落される。また一部のオイルは、第２圧力リング溝４の内部に流入するとともに連通孔１２を通じてピストン１の筒内部へと排出される。
【００２１】
＜実施形態の効果＞
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ピストン１の内周面において連通孔１２の開口部１４よりもピストン１の裾側に連通孔１２へオイルが流入することを抑制する凸部Ａが形成されているため、オイルパンから掻き揚げられるオイルや、機関の潤滑部に向けて噴射されるオイルが連通孔１２へ流入することが抑制される。さらに、第２圧力リング７によって掻き落とされるオイルの一部が圧力リング溝４に形成された連通孔１２を通じてピストン１の筒内部に排出されるため、第２圧力リング７を越えてピストン１の頂面２側に移動するオイルを減少させることができる。その結果、オイルの消費量を減少させることができる。
【００２２】
（２）凸部Ａがピストン１の内周面の全周にわたって形成されてなるといった態様を採用している。このため、どのような方向から連通孔１２へオイルが流入しようとしても、それを凸部Ａによって抑制することができる。
＜第２実施形態＞
以下、本発明にかかる内燃機関のピストンの第２実施形態について、図２を参照して説明する。なお本実施形態では、片側のバンクにそれぞれ３つの気筒を有するＶ型６気筒式内燃機関を採用している点、及びピストンの内周面に形成される凸部が第２圧力リング溝と筒内部とを連通する連通孔の開口部の付近にのみ形成される点が上記第１実施形態と異なっている。
【００２３】
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図２は本実施形態のピストン２１の断面構造を示している。
図２に示されるように、ピストン２１はその中心軸Ｃが鉛直方向に対して所定の角度だけ傾斜して配設されている。
【００２４】
ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも上側の部分には、第２圧力リング溝４と筒内部とを連通する連通孔１２、及びオイルリング溝５と筒内部とを連通する連通孔９がそれぞれ第１実施形態と同じ態様にて形成されている。
【００２５】
また、第２圧力リング溝４の連通孔１２の開口部１４よりも裾側には凸部Ｂが形成されている。この凸部Ｂは、連通孔１２の開口部１４の付近にのみ形成されている。
一方、ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも下側の部分には、第２圧力リング溝４とピストン２１の筒内部とを連通する連通孔２２が形成されている。この連通孔２２はオイルリング溝５の連通孔９と同様にピストン２１の中心軸Ｃに向かって斜め下方、すなわちピストン１の裾側に向けて斜めに直線状に延びるように形成されている。連通孔２２は第２圧力リング溝４の底面（ピストン２１の中心側の面）とピストン２１の内周面とにおいて開口部２３，２４をそれぞれ有している。このため、内燃機関が車両に搭載された際に開口部２３の高さよりも開口部２４の高さの方が下方に位置することとなる。また中心軸Ｃよりも下側の部分において、開口部２４から開口部１１までの内周面Ｄの形状は緩やかな曲面となっており、凸部Ｂは形成されていない。
【００２６】
図３は図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
図３に示されるように、ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも上側の部分には、連通孔１２の開口部１４の幅よりも十分に大きな幅を有する凸部Ｂが形成されている。
【００２７】
一方、上記中心軸Ｃよりも下側の内周面Ｄには凸部が形成されておらず、その他の内周面と同様に断面円形状となっている。
更に、上記中心軸Ｃよりも上側の部分と同中心軸Ｃよりも下側の部分との境界の部分には、上記凸部Ｂと同様の凸部Ｅがそれぞれ形成されている。
【００２８】
＜実施形態の効果＞
（１）凸部Ｂが連通孔１２の開口部１４の付近にのみ形成されてなるといった態様を採用している。この場合、凸部Ｂは連通孔１２の開口部１４の付近にのみ形成されているため、ピストン１の重量増加を極力抑制することができる。
【００２９】
（２）ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも下側の部分に形成された連通孔２２は、内燃機関が車両に搭載された際に第２圧力リング溝４側の開口部２３の高さよりも内周面側の開口部２４の高さの方が下方に位置するように形成されている。このため、第２圧力リング溝４の内部のオイルがピストン２１の筒内部へと排出され易くなる。
【００３０】
（３）Ｖ型式の内燃機関においてはピストン２１の中心軸Ｃが鉛直方向に対して所定の角度だけ傾斜している。このため、ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも下側の部分に凸部Ｂを形成すると、同凸部Ｂと連通孔の開口部との間の部分にオイルが貯まってしまい、かえって連通孔にオイルが流入し易くなってしまうおそれがある。
【００３１】
これに対して本実施形態では、同中心軸Ｃよりも下側の部分には、凸部Ｂは形成されておらず、開口部２４から開口部１１までの内周面Ｄは緩やかな曲面となっている。このため、ピストン１の内周面において上記中心軸Ｃよりも下側の部分に凸部Ｂを設けることに起因する上記問題の発生を抑制することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、第２圧力リング溝４とピストン１，２１の筒内部とを連通する４つの連通孔１２，２２を形成しているが、連通孔の数はこれに限られるものではない。例えば、連通孔の数は５つ以上であってもよいし、反対に１〜３つであってもよい。
【００３３】
・連通孔１２，２２が形成される位置及び間隔は上記実施形態にて例示した位置に限られるものではなく、ピストン１，２１の筒内部の形状等に応じて適切に設定されることが望ましい。
【００３４】
・上記第１実施形態では、第２圧力リング溝４とピストン１の筒内部とを連通する連通孔１２をピストン１の移動方向と直交する方向に直線状に延びるように形成しているが、連通孔の形状は必ずしもこうした形状に限られるものではない。例えば第２実施形態の連通孔２２のように、ピストン２１の中心軸Ｃに向かって斜め下方、すなわちピストン２１の裾側に向けて斜めに直線状に延びるように形成してもよい。また、連通孔を曲線状に形成してもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、ピストンリングを２つの圧力リング６，７及び１つのオイルリング８によって構成しているが、ピストンリングの構成はこれに限られるものではなく、少なくとも１つの圧力リングを備えるものであればよい。例えば、上記実施形態において第１圧力リング６を省略して第２圧力リング７のみにしてもよいし、圧力リングを更に１つ追加して圧力リングを３つにしてもよい。この場合には、少なくともオイルリング溝に隣接する圧力リング溝、すなわちピストン１，２１の外周面において最も裾側の圧力リング溝において、同圧力リング溝とピストン１，２１の筒内部とを連通する連通孔を形成すればよい。こうした構成によれば、オイルリングを通過してピストン１，２１の頂面２側に移動しようとするオイルが圧力リング溝の連通孔を通じて効果的にクランクケースに排出されることとなる。なお、オイルリング８の数を２つ以上設ける構成にしてもよいし、オイルリング８を設けない構成であってもよい。
【００３６】
・上記第２実施形態では、ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも下側の部分には凸部Ｂを形成しない構成を採用しているが、内燃機関が直列式の場合、すなわち、ピストンの中心軸が鉛直方向に沿うように構成される場合には、全ての連通孔における開口部の近傍に凸部を形成するようにしてもよい。この場合、凸部と連通孔の開口部との間の部分にオイルが貯まることはない。
【００３７】
・上記第２実施形態では、ピストン２１の内周面において中心軸Ｃよりも下側の部分には凸部Ｂを設けない構成を採用しているが、以下のように同中心軸Ｃよりも下側の部分に凸部を設けるようにしてもよい。例えば、図４に示されるように、凸部Ｆの上面Ｆ１が水平となるようにすれば、同凸部Ｆと連通孔４２の開口部４４との間の部分にオイルが貯まってしまうことを抑制することができる。また凸部Ｆの上面Ｆ１がピストンの中心軸Ｃに向かって水平線Ｌよりも裾側に傾斜させるようにすれば、凸部と連通孔の開口部との間の部分にオイルが貯まってしまうことを更に抑制することができる。
【００３８】
・上記実施形態では、ピストン１，２１の内周面において圧力リング溝４の連通孔１２の開口部１４よりもピストン１の裾側にのみ凸部Ａ，Ｂが形成される構成を採用しているが、これに加えて、図５に示されるように、開口部１４よりもピストン５１の頂面２側に凸部Ｆを形成するようにしてもよい。この場合、オイルが開口部１４よりも頂面２側から連通孔１２に流入することを効果的に抑制することができる。
【００３９】
・本発明の凸部の形状は上記実施形態に限られるものではなく、要するにピストンの内周面において連通孔の開口部よりもピストンの裾側に形成されて連通孔にオイルが流入することを抑制するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関のピストンの断面図。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関のピストンの断面図。
【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図。
【図４】本発明にかかる内燃機関のピストンの変更例を示す断面図。
【図５】本発明にかかる内燃機関のピストンの他の変更例を示す断面図。
【図６】従来の内燃機関のピストンの断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１，２１，３１，４１，５１…ピストン、２…頂面、３…第１リング溝、４…第２リング溝、５…オイルリング溝、６…第１圧力リング、７…第２圧力リング、８…オイルリング、９…連通孔、１０…開口部、１１…開口部、１２…連通孔、１３…開口部、１４…開口部、２２…連通孔、２３…開口部、２４…開口部、Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ…凸部、Ａ１…最大突出部、Ｃ…中心軸、Ｄ…内周面、Ｆ１…上面、Ｌ…水平線。
【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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