(57)【要約】【課題】ピストンとボア面とのフリクションロスを低減するために、ピストン内側に空洞の油溜りを設け、ピストン摺動面まで連通する貫通孔を設けたピストンが知られているが、空洞を設けたことで、ピストンスカート部の剛性の低下等の問題が生じる。【解決手段】内燃機関のピストンの構造であって、ピストンスカート部の下端からピストン内側に向って設けられた折曲形状部と、前記ピストンスカート部内面と前記折曲形状部との間に形成された溝部と前記ピストンスカート部の摺動面を連通させた貫通孔を有することを特徴とする内燃機関のピストン構造を提供する。【選択図】図２
2013209903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンの構造であって、
ピストンスカート部の下端からピストン内側に向って設けられた折曲形状部と、
前記ピストンスカート部内面と前記折曲形状部との間に形成された溝部と前記ピストンスカート部の摺動面を連通させた貫通孔を
有することを特徴とする内燃機関のピストン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時の潤滑性を高め、メカロスの低減による始動性向上に効果を有するピストン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのピストンの冠部の外周面には、適数条のコンプレッションリングが設けられ、その下方にオイルリングが装着されている。そして、さらに下方に形成されたピストンピン穴に、コンロッドの小端部がピストンピンを用いて連結されている。
【０００３】
ピストンはシリンダ内を高速で往復運動するため、ウエイトバランスが重要である。重心の位置がピストンピンの中心付近にないと、シリンダ内面（ボア面）に対して片当たりが生じ、ピストン若しくはシリンダの偏摩耗を生じるからである。そこで、冠部の下方にはピストンピンを中心にしてウエイトバランスがとれるようにシリンダスカート部が形成される。シリンダスカート部は、表面に特になんの加工もされていない無地肌の構造部分である。
【０００４】
このシリンダスカート部は、エンジン運転中の激しい往復運動中には、変形しながらボア面と接触する。したがって、シリンダスカート部の面積が広いとフリクションロス（所謂メカロス）の原因となる。また、変形が大きすぎると、ボア面との間で片当たりが発生し、偏摩耗や焼き付きなどが発生する。特に停止した状態からピストンの運動状態に向かうエンジン始動時には、シリンダスカート部でのフリクションロスは、始動性の悪化につながる。
【０００５】
この問題に対して、ピストンロッドからピストンピンを経由して、ピストンリング溝からピストンの外周へと潤滑油を供給する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、この方法では、ピストンの外周に潤滑油が供給されにくいといった問題や、ピストンリング溝にカーボンが詰まって、潤滑油が供給されなくなるといった問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献２では、ピストンのスカート部を空洞にして油溜を形成し、このスカート部の外周を若干くぼませて油クッション部を形成し、油溜の中央部をピストン内部の空洞部に開口させ、さらに油クッション部と油溜との間を連通して上下に供給穴を設けたピストンが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−１１２８１６号公報
【特許文献２】実開昭６１−０１０９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では、ピストンスカート部に油溜を設けることでピストンスカート部の剛性の低下が生じ、ピストンスカート部の変形を招き、ボア面との間で片あたりによる偏摩耗や焼き付きが生じるおそれが高い。さらに、剛性を確保するためピストンスカート部を肉厚にすると重量の増加につながる。また油溜を設けることでピストンスカート部の構造が複雑になり、コストの増加も招来する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み想到されたもので、簡単な構造で、始動時のピストンのフリクションロスを低減するものである。本発明は、現在のエンジンでは、往復運動中のピストンへの潤滑はオイルジェットなどで十分に行われているので、一度始動してしまえば、特許文献２のようなピストン構造を設ける必要はないという考えに基づくものである。すなわち、ピストンの剛性やウエイトバランスを崩すことなく、エンジン始動時のわずかの往復運動中のフリクションロスを低減させることができれば、エンジン始動性は向上し、その後のピストン運動にも支障は生じない。
【００１０】
そこでより具体的に、本発明のピストン構造は、
内燃機関のピストン構造であって、
ピストンスカート部の下端からピストン内側に向って設けられた折曲形状部と、
前記ピストンスカート部内面と前記折曲形状部との間に形成された溝部と前記ピストンスカート部の摺動面を連通させた貫通孔を
有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のピストン構造では、ピストンスカート部に折曲形状部を設けたので、ピストン重心を変えることなく、ピストンスカート部の剛性が向上する。このような構造は、ピストンスカート部の摺動面の減少につながるため、フリクションロスを低減し、燃費の向上を招来する。また、ピストンスカート部の変形量が低減されるため、摩耗、焼き付き、スカッフの低減に効果がある。
【００１２】
また、折曲形状部とピストンスカート部内面の間に形成される溝部には、運転中にクランク軸側に配置されたオイルジェットによって吹き付けられる潤滑油が入り込むので、潤滑油が溜まる油溜部となる。そして、この油溜部と、ピストンスカート部の外周面を連通する貫通孔が設けられているので、始動時に潤滑油がピストンスカート部とボア面の間に供給され、始動性を改善する。
【００１３】
また、折曲形状部は、ピストンスカート部の摺動面から緩やかにピストン内部へ折曲がる形状とすることで、摺動面に潤滑油を引き込みやすく、またボア面との摩擦も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るピストンの構造を示した斜視図である。
【図２】図１のピストンのＡ−Ａの断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のピストンの構造を、図を用いて説明を行う。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を示すのであり、下記の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、下記の実施形態は変更することができる。
【００１６】
図１には、本発明に係るピストン１を示す。ピストン１は、略円筒形をした冠部１０とその下方に形成されるピストンスカート部１２で構成される。ピストン１は内側が抉られており、全体の軽量化と冷却性の向上が図られている。また、ピストン１内側にはピストンロッドと連結するためのピストンピン孔１４が、ピストンピン孔受部１６とともに形成されている。
【００１７】
冠部１０の頂面１０ｔは、図では平面として表したが、特に平面でなくてもよい。また、冠部１０の外周には、複数のピストンリング溝１１が形成されている。通常は３本の溝が形成されており、頂面側からコンプレッションリングが２本（１１ａ、１１ｂ）配置され、一番下方がオイルリング溝（１１ｃ）である。
【００１８】
ピストンスカート部１２は、冠部１０に連続して延設された円筒状の部分である。近年では、軽量化のために、ピストンピン孔１４が形成された部分の肉を抉った形状になっている場合が多い。ピストンスカート部１２は、シリンダ内での往復運動中のバランスを取る目的が主であり、ピストンピン（図示せず）を中心とするバランスからは、スラスト側若しくは反スラスト側となる方向（８ａおよび８ｂの方向）に設けてあればよいからである。
【００１９】
本発明にかかわるピストン１では、このピストンスカート部１２に折曲形状部２０を設ける。
【００２０】
図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ断面を示す。ピストンスカート部１２の下端部は、ピストン１の内側に向かって折り曲げられた形状（折曲形状部２０）が形成される。ピストン１は通常鋳造で形成されるので、この形状は鋳造時に作られるのが望ましい。
【００２１】
折曲形状部２０は、ピストンスカート部１２の外周である摺動面１２ａから、ピストンスカート部１２の下端１２ｄの部分で、緩やかな曲率を描きながらピストン１内部に向かう。これによってピストンスカート部１２の下端１２ｄからピストン頂面１０ｔ方向に向かって、シリンダのボア面との間の隙間が徐々に小さくなる。
【００２２】
図２（ｂ）には、ピストンスカート部１２の下端１２ｄの拡大図を示す。図２（ｂ）には、シリンダ７のボア面７ｆも示す。ピストンスカート部１２とボア面７ｆの隙間とは、符号１８で示す部分である。また矢印で示す、符号１２ｔはピストン頂面１０ｔ方向を表す。
【００２３】
ピストンスカート部１２の下端１２ｄからピストン頂面１０ｔ方向に向かって、シリンダボア面７ｆとの間の隙間が徐々に小さくなるとは、下端１２ｄに近い位置１９ａでの隙間１８ａは、下端１２ｄよりピストン頂面１０ｔ方向に進んだ位置１９ｂでの隙間１８ｂより広いことを意味する。すなわち、「緩やかな曲率」とは、上記の関係が満足されればよい。このような構造であると、潤滑油は表面張力によってピストンスカート部１２の摺動面１２ａとボア面７ｆとの間に引き込まれやすくなる。
【００２４】
図２（ａ）を参照して、また、折曲形状部２０とピストンスカート部１２の内面１２ｉとの間には溝部２２が形成される。そして、この溝部２２とピストンスカート部１２の外周面（摺動面）１２ａを連通させる貫通孔２４が設けられる。
【００２５】
ピストン１は運転中は高速で往復運動をしており、ピストン１の下方（つまりクランク軸方向）に配設されたジェトノズルから潤滑油が吹き付けられている。したがって、溝部２２には潤滑油が降りかかる。溝部２２の両脇は開放されているので、潤滑油は零れ落ちる。しかし、始動時にクランク軸を回転させるための潤滑には、すくない潤滑油で十分である。
【００２６】
図２（ｃ）には、始動前の状態のピストンスカート部１２の下端１２ｄの拡大断面図を示す。溝部２２にわずかな潤滑油が残留している。そしてその潤滑油は貫通孔２４を通じて、ピストンスカート部１２の摺動面１２ａとボア面７ｆとの間に流れ出し、冷えた潤滑油の大きな表面張力で、落下することなく保持される。この状態でエンジン始動がされると、ここで保持された潤滑油は、最初のクランキング回転時にボア面７ｆと摺動面１２ａとの間に供給され、メカロスを低減することができる。
【００２７】
図３には、折曲形状部２０の他の形態を示す。図３（ａ）はピストンスカート部１２の正面図である。ここで、折曲形状部２０は、ピストンスカート部１２の両端１２ｓから中央に向けて溝部２２が深くなるように形成されている。このような構造は、鋳造によっても形成できる。また、ピストンスカート部１２の内部に盛り上げた肉部を形成し、ピストンスカート部１２の両端１２ｓから斜めにドリルで溝を形成することでも、形成することができる。
【００２８】
このような折曲形状部２０と溝部２２および貫通孔２４を有するピストン１を、直立に近い気筒配列を有するエンジンに使えば、溝部２２の深い部分に潤滑油が貯留するので、より長い間始動時のピストン往復運動を潤滑することができる。
【００２９】
図３（ｂ）には、他の折曲形状部２０を示す。図３（ｂ）では、盛り上げた肉部２８をピストンスカート部１２内側に形成しておき（図面向かって左側のピストンスカート部参照）、ピストン１の鋳造後、ピストンスカート部１２の両端１２ｓ（図３（ａ）参照）からドリルで溝部２２を形成する（図面向かって右側のピストンスカート部１２参照）。また、貫通孔２４は、上向き貫通孔２４ｕと下向き貫通孔２４ｄが形成されている。
【００３０】
このように貫通孔２４を２つ形成すると、往復運動の際に、潤滑油の供給とボア面７ｆ（図２参照）からの潤滑油のかきとりの効果を得ることができるので有用である。なお、上向き貫通孔２４ｕおよび下向き貫通孔２４ｄはともに、図１および２で示した折曲形状部２０の形態でも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のピストン構造は、ガソリンエンジンに使用されるピストンだけでなく、ディーゼルエンジンのピストン構造にも広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ピストン
７  シリンダ
７ｆ  （シリンダの）ボア面
８ａ、８ｂ  スラスト側若しくは反スラスト側
１０  冠部
１０ｔ  頂面
１１  ピストンリング溝
１１ａ、１１ｂ  コンプレッションリング
１１ｃ  オイルリング溝
１２  ピストンスカート部
１２ａ  （ピストンスカート部の）摺動面
１２ｄ  （ピストンスカート部の）下端
１２ｓ  （ピストンスカート部の）両端
１４  ピストンピン孔
１６  ピストンピン孔受部
１８  （摺動面とボア面との）隙間
２０  折曲形状部
２２  溝部
２４  貫通孔
２４ｕ  上向き貫通孔
２４ｄ  下向き貫通孔
２８  肉部
【図１】
2013209903.tif 000003
【図２】
2013209903.tif 000004
【図３】
2013209903.tif 000005