(57)【要約】【課題】スラント型内燃機関において、ピストンピンの潤滑性を向上させる。【解決手段】シリンダボアの軸心７は、鉛直線８に対して適宜角度だけ傾斜している。ピストン３に設けた前後一対の軸受部１１にピン穴１４が空いており、ピン穴１４にピストンピン１３が挿通されている。オイルリングが嵌まる第３環状溝１７とピン穴１４とがオイル通路２０によって連通している。オイル通路２０のオイル出口２０ａは、クランク軸線方向から見た状態で、水平面２１よりも上の範囲で、かつ、シリンダボア２の軸心７よりも鉛直線８の側に寄った範囲に配置している。オイルには、重力とピストン３の往復動に伴う慣性力とが作用するが、両者がバランスして、オイルを、オイル出口２０ａから左右両側にできるだけ均等に分散させることができる。その結果、ピストンピン１３の潤滑性を向上できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを往復動するピストンと、コンロッドを介して前記ピストンと連結されたクランク軸とを備えており、
前記ピストンの外周面に、オイルリングが嵌まる環状溝を形成しており、前記ピストンのうち前記環状溝よりもクランク軸に寄った部位と前記コンロッドとが、前記クランク軸と平行なピン穴に嵌まったピストンピンによって相対回動可能に連結されており、
更に、前記ピストンには、前記環状溝とピン穴とを連通させるオイル通路が形成されており、かつ、クランク軸線方向から見た状態で、前記シリンダボアが鉛直線に対して傾斜している構成であって、
前記オイル通路がピン穴に開口するオイル出口は、クランク軸線方向から見た状態で、前記ピストンの軸心を通る水平面よりも上側の範囲で、かつ、前記シリンダボアの軸心線を挟んでシリンダボアの倒れ方向と反対側の範囲に配置されている、
スラント型内燃機関。
【請求項２】
前記オイル通路のオイル出口は、クランク軸線方向から見た状態で、前記シリンダボアの軸心線と、ピストンピンの軸心を通る鉛直線とで挟まれた範囲に設けている、
請求項１に記載したスラント型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用等のレシプロ式内燃機関において、シリンダボアを鉛直線に対して傾斜させているスラント型内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式内燃機関は、周知のとおり、ピストンの往復動がコンロッドを介してクランク軸の回転に変換される。ピストンとコンロッドとは、クランク軸線と平行なピストンピンによって連結されているが、ピストンとコンロッドとは相対動するので、ピストンピンは、一般に、ピストンに対して相対回転するようになっている。従って、ピストンピンとピストンとの摺動面をオイルで潤滑するのが好ましい。
【０００３】
そこで、本願出願人は、特許文献１において、ピストンの外周面にオイルリングが嵌まる環状溝が形成されている点に着目し、ピストンピンが嵌まるピン穴とオイルリングとをオイル通路で連通させることにより、オイルリングに流入したオイルの一部をピストンピンの外周面に導くことを提案した。
【０００４】
特許文献１では、オイル通路は、ピストンを横切る方向に延びる横向き穴と、ピン穴を横切る方向に延びる縦向き穴とから成っており、縦向き穴は、ピストンピンの軸心方向（クランク軸線方向）から見た状態で、ピストンの軸心に対して傾斜した姿勢になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９５６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、オイルは、機関のどの部位においても重力（自重）によって鉛直下方に流下しようとするが、ピストンピンを潤滑するオイルについて見ると、ピストンピンと一緒にシリンダボアの軸心方向に往復動するため、オイルには、ピストンと一緒にシリンダボアの軸心方向に移動しようとする慣性力が作用しており、この慣性力は、下降行程と上昇行程とで作用方向が逆になっている。
【０００７】
従って、下降行程では、オイルは自重と慣性力によって下方に強く流れる傾向を呈する一方、上昇行程では、自重による流下作用に対して慣性力が抵抗として作用しており、かつ、ピストンピン及びピン穴は円形であり、オイルは円周方向に流れるため（軸方向にも広がるが）、円周方向のどの部位に位置するかで、自重及び慣性力の作用も相違してくる。
【０００８】
他方、内燃機関にはシリンダボアの軸心を鉛直線に対して傾斜させたスラント型が存在しているが、このスラント型内燃機関では、オイルに対する重力の作用方向（鉛直方向）とピストンの動きによる慣性力の作用方向とが相違するため、外周方向のどの部位からピストンピン及びピン穴にオイルを取り込むかは、ピストンピンを適切に潤滑するに当たって重要な要素になる。
【０００９】
本願発明はこのような現状と知見に基づいてなされたものであり、スラント型内燃機関において、ピストンピンとピン穴との間の潤滑をできるだけ適切に行わんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の内燃機関は、請求項１のとおり、シリンダボアを往復動するピストンと、コンロッドを介して前記ピストンと連結されたクランク軸とを備えており、前記ピストンの外周面に、オイルリングが嵌まる環状溝を形成しており、前記ピストンのうち前記環状溝よりもクランク軸に寄った部位と前記コンロッドとが、前記クランク軸と平行なピン穴に嵌まったピストンピンによって相対回動可能に連結されており、更に、前記ピストンには、前記環状溝とピン穴とを連通させるオイル通路が形成されており、かつ、クランク軸線方向から見た状態で、前記シリンダボアが鉛直線に対して傾斜している、という基本構成である。
【００１１】
そして、請求項１の発明では、更に、前記オイル通路がピン穴に開口するオイル出口は、クランク軸線方向から見た状態で、前記ピストンの軸心を通る水平面よりも上側の範囲で、かつ、前記シリンダボアの軸心線を挟んでシリンダボアの倒れ方向と反対側の範囲に配置されている。
【００１２】
本願発明は請求項２の発明も含んでおり、この発明では、請求項１において、前記オイル通路のオイル出口は、クランク軸線方向から見た状態で、前記シリンダボアの軸心線と、ピストンピンの軸心を通る鉛直線とで挟まれた範囲に設けている。
【００１３】
本願発明において、オイル通路は特許文献１と同様に横向き穴と縦向き穴とで構成することも可能であるが、オイルの取り込みの確実性という点からは、全体を鉛直線に対して傾斜させた１本の直線通路に形成するのが好ましい。
【００１４】
また、ピストンには、２つの軸受部があってそれらにピン穴が形成されており、２つの軸受部の間はコンロッドの上端部が入り込む空間部になっているが、オイル通路を、その延長線が２つの軸受部の間の空間部に位置するようにピストンピンの軸心に対して傾斜させると、ピストンの下面側からドリルを通してオイル通路を加工できるため、軸受部の下部にドリル穴を空ける必要がない。すると、ピン穴に流入したオイルは軸方向に分散してピン穴の開口部から排出されることになるため、ピストンピンとピン穴との間の潤滑を一層適切化できる利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
既述のとおり、オイルには、重力（自重）による鉛直方向下向きの外力と、ピストンの動きによるシリンダボア軸心方向の慣性力とが作用しているが、クランク軸線方向から見て、オイルは、ピストンが上昇行程のときは、シリンダボアの軸心を挟んで左右両側に分かれてクランク軸の方向に流れるような作用を受けて、ピストンが下降行程のときには、シリンダボアの軸心を挟んで左右両側から上向きに（クランク軸と反対側に）集められるような作用を受ける。
【００１６】
そして、シリンダボアが鉛直姿勢の場合は、重力の作用方向と、ピストンの動きによる慣性力との作用方向は一致しているので、オイルは、上昇行程でも下降行程でも、クランク軸線方向から見て左右両側に均等に分散して流れるが、スラント型内燃機関では、重力の作用方向と慣性力の作用方向とが異なっているため、オイル出口の位置によって、オイルがピストンピンの右側に多く流れたり左側に多く流れたりと、左右の流れが均等でなくなってくる。
【００１７】
この点、本願発明のように、前記オイル通路がピン穴に開口するオイル出口は、クランク軸線方向から見た状態で、前記ピストンの軸心を通る水平面よりも上側の範囲で、かつ、前記シリンダボアの軸心線を挟んでシリンダボアの倒れ方向と反対側の範囲に配置されていると、ピストンピン（及びピン穴）に対して上からオイルを流下させるという基本的な流下態様の下で、慣性力の作用と重力の作用とを調和させて、オイルを、できるだけ均等に分散させてピストンピンの外周面に流すことができる。
【００１８】
特に、請求項２の構成を採用すると、クランク軸線方向から見た状態で、オイルが、シリンダボアの倒れ方向を向いた一方の側に多く流れる傾向を呈しつつ、ピストンが上昇行程のときには、オイルは慣性力によって他方の側に押しやられる作用を受けるため、重力と慣性力とをより一層バランスさせて、オイルをできるだけ分散して流す機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る内燃機関の全体的な断面図である。
【図２】第１実施形態を示す図で、（Ａ）は要部の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ視断面図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ｃ）のIII-III 視断面図、（Ｂ）はオイル通路の加工を示す断面図、（Ｃ）〜（Ｆ）はオイルの挙動を説明するための図である。
【図４】第２実施形態を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は環状溝でオイルに作用する外力のベクトルを示す図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
(1).第１実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜３に示す第１実施形態を説明する。図１では内燃機関の要部を示しており、内燃機関は、従来と同様に、シリンダボア２を有するシリンダブロック１と、シリンダボア２に摺動自在に嵌まったピストン３と、シリンダブロック１の下面部に回転自在に装着したクランク軸４とを備えており、シリンダブロック１の頂面にはシリンダヘッド５が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン６が固定されている。内燃機関は、シリンダボア２の軸心７を鉛直線８に対して適宜角度θだけ傾斜させたスラント型になっている。
【００２１】
クランク軸４は、クランクアーム９に固定されたクランクピン１０を備えており、クランクピン１０とピストン３とは、コンロッド１１によって相対動可能に連結されている。
【００２２】
ピストン３には、クランク軸線方向から見て前後２つの軸受部１２が形成されており、２つの軸受部１２に挿通したピストンピン１３によって、コンロッド１１とピストン３とが連結されている。従って、軸受部１２にはクランク軸線と平行なピン穴１４が空いており、前後軸受部１２の間は、コンロッド１１の上端部が入り込む空間部１５になっている。ピストンピン１３はコンロッド１１に固定されており、ピストンピン１３はピン穴１４に相対回転自在に嵌まっている（ピストンピン１３は、ピン穴１４とコンロッド１１との両方に対して相対回転する構成であってもよい。）。
【００２３】
ピストン３の外周面には、頂面に近い側から順に、第１〜第３の環状溝１６ａ，１６ｂ，１７が形成されており、第１及び第２の環状溝１６ａ，１６ｂにはピストンリング１８が嵌まって、第３環状溝１７にオイルリング１９が嵌まっている。そして、第３環状溝１７と前後のピン穴１４とが、それぞれオイル通路２０によって連通しており、第３環状溝１７に入り込んだオイルの一部がオイル通路２０からピン穴１４に向けて流れて、ピストンピン１３とピン穴１４との相対動が潤滑される。
【００２４】
実施形態では、オイル通路２０は、クランク軸線方向から見て、ピストンピン１３の軸心を通る鉛直線８と重なるように形成されているが、オイル通路２０のオイル出口２０ａは、図２（Ａ）や図３（Ｃ）のようにクランク軸線方向から見た状態で、ピストンピン１３の軸心を通る水平面２１よりも上の範囲で、かつ、シリンダボア２の軸心７を挟んで上側（シリンダボア２の倒れ方向と反対側）に向いた範囲のどこかに位置させることが可能である。
【００２５】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、オイル通路２０は１本の直線通路になっており、オイル通路２０の延長線は、前後軸受部１２の間の空間部１５を通っている。従って、オイル通路２０は、図３（Ｂ）に矢印２２で示すように、空間部１５からドリルを通すことによって加工できる。従って、軸受部１２の下部にはオイル通路２０は空いていない。なお、オイル通路２０はピン穴１４に対して傾斜しているので、オイル通路２０をドリル加工するに当たっては、ピン穴１４の内面に予めエンドミルで座ぐり部を形成しておいて、座ぐり部に対してドリルを当てるのが好ましい。
【００２６】
(2).第１実施形態のまとめ
オイルはピストンピン１３の外周及びピン穴１４の内周に沿って流れるが、クランク軸線方向から見て、オイル通路２０がピストンピン１３の軸心を通る鉛直線８と一致した姿勢の場合は、オイルは、重力によっては、図３（Ｃ）に矢印２５，２６で示すように、ピストンピン１３の左右両側に均等に分かれる傾向を呈し、ピストンピン１３の軸心を通る鉛直線８を挟んで（ピストンピン１３の上端を挟んで）、シリンダボア２の側に寄った第１エリア２３では、オイルは、重力によっては、シリンダボア２の軸心７の側（右側）に多く流れる傾向を呈し、鉛直線８を挟んでシリンダボア２と反対側に位置した第２エリア２４では、オイルは、重力によっては、シリンダボア２の軸心７と反対側（左側）に多く流れる傾向を呈し、その傾向は、鉛直線８から離れるに従って顕著に表れる。
【００２７】
さて、図３（Ｄ）（Ｅ）にＦ１で示すように、オイルに対して重力は常に鉛直方向下向きに作用している。他方、オイルにはピストン３の動きによる慣性力が作用しているが、図３（Ｆ）に示すように、ピストン３は上死点と下死点とを境にして移動方向が変化するため、ピストン３の下降行程では、図３（Ｄ）にＦ２で示すように、慣性力はオイルを下向きに移動させるように作用し、ピストン３の上昇行程では、図３（Ｅ）にＦ３′で示すように、慣性力はオイルを上向きに移動させるように作用する。かつ、慣性力の強さはピストン３の往復動速度（回転数）によって変化する。
【００２８】
正確に述べると、ピストン３の上昇行程では、オイルは、矢印２７ａ，２７ｂに示すように、シリンダボア２の軸心７を挟んだ両側に広がりながらクランク軸４の側に向かうような作用を受け、ピストン３の下降行程では、オイルは、点線矢印２８，２９に示すように、シリンダボア２の軸心７を挟んだ両側に広がりながらクランク軸４と反対側に向かうような作用を受ける。
【００２９】
なお、オイルの運動エネルギは、加速度（増速側の加速度と減速側の加速度）とに比例するが、加速度は、上死点及び下死点ではゼロで、上死点及び下死点を起点としてクランク軸４の回転角度で９０度を経過する時点で最大になる。
【００３０】
そして、ピストン３の下降行程では、図３（Ｄ）に示すように、オイルは、重力による運動エネルギＦ１と慣性力による運動エネルギＦ２との合力のＦ３の運動エネルギを得ており、このＦ３の力の作用点は第１エリア２３に位置している。従って、オイルは、基本的には、矢印２５，２６に示すように、オイル出口２０ａから左右両側に分かれてピストンピン１３の外周面を流れるような作用を受ける。
【００３１】
但し、第１エリア２３では、自重によるオイルの流れ方向２６と慣性力による流れ方向２７とが逆向きになるので、オイルが第１エリア２３に滞留する傾向を呈するが、慣性力は機関の回転数に比例しているので、どちらが勝るかは、機関の回転数に依存している。いずれにしても、オイルが左右両側に分かれて流れる傾向を呈すること自体は、維持されている。
【００３２】
ピストン３の上昇行程では、ピストンピン１３の外周に付着しているオイルは、図３（Ｅ）にベクトル矢印Ｆ２′で示すように、クランク軸４と反対方向に移動させられるような作用を受ける。従って、オイルに作用する重力と慣性力との関係では、重力Ｆ１と慣性力Ｆ２′との合力Ｆ３′は、小さくなる。
【００３３】
Ｆ３′の大きさは機関の回転数に依存しており、また、Ｆ３′の向きはオイル出口２０ａの位置に依存している。いずれにしても、下降行程では、ピストンピン１３に付着したオイルは上向きに集まるような作用を受けるが、これに加えて、オイル通路２０からもオイルが供給されるため、ピストンピン１３の上端部の近傍にはオイルが適切に供給された状態になっている。
【００３４】
オイル出口２０ａが第１エリア２３及び第２エリア２４に位置していると、オイルは、ピストンピン１３の外周に対して基本的に上から下に向けて流れる傾向を呈するため、オイルを、ピストンピン１３の外周面に対してできるだけ均等に分散させることができる。特に、オイル通路２０のオイル出口２０ａを第１エリア２３に配置すると、重力による作用と慣性力とが特に調和していて、オイルを左右両方向に均等に分けて流す作用が高くなるため、特に好適である。
【００３５】
ピストンピン１３はコンロッド１１に固定していることが多いが、ピストンピン１３をコンロッド１１に固定すると、ピストン３の往復動によってコンロッド１１が回動することに伴って、ピストンピン１３が回転する。この場合、フロントカバーを向いた正面視で、クランク軸４は右回りに回転することが普通であり、すると、ピストン３の上昇行程では、ピストンピン１３は図３（Ｃ）に矢印３０に示すように右回転して、ピストン３の下降行程では、ピストンピン１３は図３（Ｃ）に矢印３１に示すように左回転する。
【００３６】
従って、オイル通路２０のオイル出口２０ａがシリンダボア２の軸心７よりも左に位置していても、オイルは、右側（シリンダボア２の倒れ側に）に強制的に移動させられる傾向を呈することになる。この面でも、オイルの分散化をできるだけ均等化できる。
【００３７】
なお、オイルは周方向にも流れつつ軸方向も流れるが、本実施形態では、軸受部１２の下部にはドリル穴は空いていないため、オイルは、ピン穴１４の前後開口部から下方に流下することになる。従って、オイルを軸方向に分散させる機能が高くなっており、この面でも、ピストンピン１３の潤滑をより適切化できる。
【００３８】
ピストン３とピン穴１４との間にはごく僅かのクリアランスがあるが、ピストンピン１３とピン穴１４とは、軸心を挟んでクランク軸４と反対側に位置した部分が常に当接しているので、この部分を集中的に潤滑するのが好ましい。オイル通路２０のオイル出口２０ａを第１エリア２３に位置させると、オイルは、ピストンピン１３とピン穴１４とが常に当接している部分に供給されるため、潤滑が適切化される。オイル出口２０ａを第１エリア２３に位置させることは、この面でも好適である。
【００３９】
また、オイル通路２０を直線に形成すると、図３（Ａ）（Ｂ）から容易に理解できるように、第３環状溝１７のオイルは重力によってオイル通路２０にスムースに流入するため、潤滑をより一層適切化できる。
【００４０】
(4).第２実施形態
図４では、第２実施形態を示している。この実施形態では、オイル通路２０のオイル出口２０ａは第２エリア２４に位置させているが、オイル通路２０のオイル入口２０ｂを、第３環状溝１７の上端近くに位置させている。従って、オイル通路２０の長さは第１実施形態よりも大幅に長くなっている。
【００４１】
この実施形態では、オイル通路２０は、シリンダボア２の軸心４に対して大きく傾いているので、第３環状溝１７の箇所からドリル３２を挿通してオイル通路２０を加工することができる（この場合も、ドリル３２の滑りを防止するために、第３環状溝１７の箇所に予めエンドミルで座ぐり穴を形成しておくのが好ましい。）。
【００４２】
オイルは第３環状溝１７を周方向に流れるが、ピストン３の往復動によってオイルに作用する周方向の慣性力を見ると、オイルが周方向に流れる合力Ｆ４は、ピストン３の軸心に向かう分力Ｆ５とクランク軸線方向に向かう分力Ｆ６とに分解することができ、第３環状溝１７の上端ではＦ５は０で、上端から下に向かうに従って、Ｆ４は徐々に小さくなってＦ５は徐々に大きくなっていき、上端から９０度移行した時点ではＦ４は０になる。
【００４３】
従って、オイル通路２０のオイル入口２０ｂが第３環状溝１７の上端に近いほど、オイルはオイル通路２０に流入しやすくなっており、その結果、オイル通路２０のオイル出口２０ａが第２エリア２４に位置していても、ピストンピン１３の潤滑を適切化できる。
【００４４】
なお、オイル通路２０が直線である場合、図４（Ａ）に点線３３で示すように、オイル通路２０は、第３環状溝１７を通りつつピン穴１４を接する線よりも下に位置することはできないが、現実的には、オイル通路２０は、ピストンピン１３の軸心を通る水平面２１よりも下に位置させることはできないと言える。
【００４５】
以上、本願発明の実施形態を２例説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本願発明は、実際にピストンに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  シリンダブロック
２  シリンダボア
３  ピストン
４  クランク軸
７  シリンダボアの軸心
８  鉛直線
１１  コンロッド
１２  軸受部
１３  ピストンピン
１４  ピン穴
１５  空間部
１７  第３環状溝
１９  オイルリング
２０  オイル通路
２０ａ  オイル出口
２０ｂ  オイル入口
２１  水平面
【図１】
2017227206.tif 000003
【図２】
2017227206.tif 000004
【図３】
2017227206.tif 000005
【図４】
2017227206.tif 000006