(57)【要約】【課題】ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結されている構成において、ピストンピンに対する潤滑油の供給を効率的に行い得る内燃機関を提供すること。【解決手段】この内燃機関のピストン構造では、ピストン４と、コネクティングロッド５とが、ピストンピン７を介して連結されている。この内燃機関のピストン構造では、ピストンピン７が、筒状構造を有する筒状部７１と、発泡金属から成る共に筒状部７１の内部に充填される発泡金属部７２と、発泡金属部７２を筒状部７１の側面から露出させる開口部７３とを有している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結される内燃機関であって、
前記ピストンピンが、筒状構造を有する筒状部と、発泡金属から成る共に前記筒状部の内部に充填される発泡金属部と、前記発泡金属部を前記筒状部の側面から露出させる開口部とを有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記筒状部が分割構造を有すると共に、前記発泡金属部が前記筒状部の分割部に挟み込まれて配置される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記筒状部が径方向に二分割可能な構造を有する請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記筒状部の分割部により前記開口部が構成される請求項２または３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ピストンがピン孔を有すると共に前記ピストンピンが前記ピン孔に挿入されて摺動可能に支持されるときに、前記開口部が前記ピン孔の内部まで延在する請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記開口部が前記筒状部の端部に開口する請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記開口部が前記ピン孔に対する前記ピストンピンの摺動面から外れた位置に配置される請求項５または６に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結されている構成において、ピストンピンに対する潤滑油の供給を効率的に行い得る内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、一般に、ピストンと、コネクティングロッドとがピストンピンを介して連結されている。
【０００３】
かかる構成を採用する従来の内燃機関として、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の内燃機関（内燃機関のピストンピン）は、ピストンピンを軸方向に二分割してピン上半部と、これよりも長いピン下半部とを形成し、ピン上半部をピストン内部の両端を閉鎖された半円断面のピン孔に収め、ピン下半部をピストンと貫通する半円断面のピン孔に挿入してピストンとコネクティングロッドとを連結するようにした内燃機関のピストンピンにおいて、ピン下半部の突出平面にピン軸を頂点として左右に傾斜面を形成したことを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１６２６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内燃機関では、ピストンピンに対する潤滑油の強制的な供給が行われないため、ピストンピンとピン孔との摺動により、ピストンピンの焼き付きや損傷が発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結されている構成において、ピストンピンに対する潤滑油の供給を効率的に行い得る内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関は、ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結される内燃機関であって、前記ピストンピンが、筒状構造を有する筒状部と、発泡金属から成る共に前記筒状部の内部に充填される発泡金属部と、前記発泡金属部を前記筒状部の側面から露出させる開口部とを有することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関では、ピストンピン（筒状部）の内部に発泡金属部が配置され、この発泡金属部がピストンピンの側面から露出する。かかる構成では、発泡金属部が凹凸面を有するので、潤滑油が発泡金属部に保持され易い。したがって、ピストンピンが金属製の中実軸のみ或いは中空軸のみから成る構成と比較して、潤滑油がピストンピンに保持され易い。また、この発泡金属部がピストンピンの側面から露出することにより、保持された潤滑油がピストンピンの側面に供給される。これにより、ピストンピンの摺動面（筒状部の側面）が効果的に潤滑されて、ピストンピンの焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【０００９】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記筒状部が分割構造を有すると共に、前記発泡金属部が前記筒状部の分割部に挟み込まれて配置される。
【００１０】
この内燃機関では、発泡金属部と筒状部とを個別に成形し得るので、ピストンピンの製造工程が簡易化される利点がある。例えば、筒状部が単一構造を有する構成では、発泡金属を筒状部内にて事後的に発泡させるか、別工程にて成形した発泡金属を筒状部内に挿入して配置する必要がある。しかしながら、前者の構成では、発泡金属の適正な発泡率を確保することが難しく、後者の構成では、筒状部と発泡金属との嵌め合わせ工程が難しいという問題点がある。
【００１１】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記筒状部が径方向に二分割可能な構造を有する。
【００１２】
この内燃機関では、一対の筒状部（分割部分）により発泡金属部を挟み込む構成が可能である。これにより、ピストンピンの製造工程が簡易化される利点がある。
【００１３】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記筒状部の分割部により前記開口部が構成される。
【００１４】
この内燃機関では、発泡金属部が筒状部の分割部から側面に露出する。これにより、発泡金属部を露出させる開口部が簡易に構成される利点がある。
【００１５】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記ピストンがピン孔を有すると共に前記ピストンピンが前記ピン孔に挿入されて摺動可能に支持されるときに、前記開口部が前記ピン孔の内部まで延在する。
【００１６】
この内燃機関では、ピストン稼働時にて、ピストンピンの発泡金属部に保持された潤滑油が開口部を伝ってピン孔の内部に供給される。これにより、ピストンピンの摺動面（筒状部の側面）が効果的に潤滑されて、ピストンピンの焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【００１７】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記開口部が前記筒状部の端部に開口する。
【００１８】
この内燃機関では、ピストン稼働時にて、ピストンピンの軸方向からの潤滑油が筒状部の端部から開口部を伝ってピン孔の内部に導入される。これにより、ピストンピンの摺動面が効果的に潤滑されて、ピストンピンの焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【００１９】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記開口部が前記ピン孔に対する前記ピストンピンの摺動面から外れた位置に配置される。
【００２０】
この内燃機関では、ピストンピンの開口部がピン孔とピストンピンとの接触範囲（ピストンの軸方向にかかる所定範囲）から外れた位置に配置される。これにより、ピストンピンとピン孔との接触面積が適正に確保される利点がある。
【発明の効果】
【００２１】
この発明にかかる内燃機関では、ピストンピン（筒状部）の内部に発泡金属部が配置され、この発泡金属部がピストンピンの側面から露出する。かかる構成では、発泡金属部が凹凸面を有するので、潤滑油が発泡金属部に保持され易い。したがって、ピストンピンが金属製の中実軸のみ或いは中空軸のみから成る構成と比較して、潤滑油がピストンピンに保持され易い。また、この発泡金属部がピストンピンの側面から露出することにより、保持された潤滑油がピストンピンの側面に供給される。これにより、ピストンピンの摺動面（筒状部の側面）が効果的に潤滑されて、ピストンピンの焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００２３】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。図２および図３は、図１に記載した内燃機関のピストンピンを示す配置構成図（図２）および斜視図（図３）である。図４は、図３に記載したピストンピンの変形例を示す斜視図である。図５は、図３に記載したピストンピンの摺動面を示す説明図である。
【００２４】
［内燃機関］
この内燃機関１は、例えば、直列四気筒エンジンであり、車両に搭載されて動力を発生する（図１参照）。内燃機関１は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とが結合されて構成される。シリンダヘッド２は、燃焼室２１と、この燃焼室２１に接続される吸気ポート２２および排気ポート２３とを有する。また、燃焼室２１には、吸気ポート２２を開閉するための吸気バルブ２４ならびに排気ポート２３を開閉するための排気バルブ２５がそれぞれ設けられる。また、燃焼室２１には、燃料を噴射するインジェクタ２６と、燃料に点火する点火プラグ２７とがそれぞれ設けられる。一方、シリンダブロック３は、複数のシリンダボア３１を有する。これらのシリンダボア３１は、シリンダヘッド２側の燃焼室２１に対応して設けられる。また、シリンダボア３１には、ピストン４が往復可能に収容される。また、ピストン４は、コネクティングロッド５を介してクランクシャフト６に連結される。
【００２５】
この内燃機関１では、吸気が吸気ポート２２を介して燃焼室２１（シリンダボア３１）に導入される（吸気行程）。そして、ピストン４の駆動により燃焼室２１内の吸気が圧縮され、また、インジェクタ２６から燃焼室２１内に燃料が噴射されて混合気が形成される（圧縮行程）。次に、この混合気が点火プラグ２７により点火されて燃焼室２１内で燃焼し、その燃焼エネルギーによりピストン４が駆動されてシリンダボア３１内を往復運動する（燃焼行程）。そして、このピストン４の往復運動がクランクシャフト６の回転運動に変換されて動力が発生する。また、燃焼室２１内の燃焼ガスが排気ポート２３を介して外部に排出される（排気行程）。
【００２６】
［ピストンとコネクティングロッドとの連結構造］
また、この内燃機関１では、ピストン４とコネクティングロッド５とがピストンピン７を介して連結される（図１および図２参照）。
【００２７】
具体的には、まず、ピストン４がピストン本体部４１と、ピストンヘッド部４２と、ピンボス部４３とを有する（図２参照）。ピストン本体部４１は、アルミニウム製であり、ピストン４の本体を構成する。ピストンヘッド部４２は、燃焼行程時の圧力を受ける面であり、ピストン本体部４１の頂部に形成される。ピストン４の組み付け状態では、このピストンヘッド部４２が燃焼室２１側に向くように、ピストン４がシリンダボア３１内に挿入される。ピンボス部４３は、ピストンピン７を保持するための部分であり、ピストン４の組み付け状態にて、コネクティングロッド５側に位置する。また、ピストン４は、ピストンピン７を挿入するための一対のピン孔４４、４４を有する。これらのピン孔４４は、ピストン４のピンボス部４３を径方向に貫通する。次に、コネクティングロッド５がピストンピン７を保持するための保持部５１を有する。この保持部５１は、例えば、コネクティングロッド５の端部に開けられた孔である。この保持部５１には、ピストンピン７が圧入されて固定される。そして、このピストンピン７の両端部がピストン４のピン孔４４、４４に挿入されて支持される。このとき、ピストンピン７の両端部がピン孔４４、４４に対して摺動可能に嵌め合わされる（隙間嵌め）。これにより、ピストン４とコネクティングロッド５とがピストンピン７を介して連結される。また、ピストン稼働時には、ピストンピン７の両端部の側面が摺動面となる。
【００２８】
［ピストンピン］
ここで、この内燃機関１では、ピストンピン７が筒状部７１と、発泡金属部７２と、開口部７３を有する（図３参照）。筒状部７１は、筒状構造（管状構造）を有する。発泡金属部７２は、発泡金属から成り、筒状部７１の内部に充填される。発泡金属としては、例えば、発泡アルミニウム、発泡マグネシウムなどが採用され得る。開口部７３は、筒状部７１の側面に設けられ、筒状部７１内の発泡金属部７２を筒状部７１の側面から露出させる。
【００２９】
［効果］
この内燃機関１では、上記のように、ピストンピン７（筒状部７１）の内部に発泡金属部７２が配置され、この発泡金属部７２がピストンピン７の側面から露出する（図３参照）。かかる構成では、発泡金属部７２が凹凸面を有するので、潤滑油が発泡金属部７２に保持され易い。したがって、ピストンピンが金属製の中実軸のみ或いは中空軸のみから成る構成と比較して、潤滑油がピストンピン７（発泡金属部７２）に保持され易い。また、この発泡金属部７２がピストンピン７の側面から露出することにより、保持された潤滑油がピストンピン７の側面に供給される。これにより、ピストンピン７の摺動面（筒状部７１の側面）が効果的に潤滑されて、ピストンピン７の焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【００３０】
また、かかる構成では、ピストンピン７が内部に発泡金属部７２を有するので、ピストンピンが中実軸から成る構成と比較して、ピストンピン７が軽量化される利点がある。また、発泡金属部７２が緩衝材となり、ピストンピン７とピン孔４４との衝突音（打音）が緩和される利点がある。
【００３１】
［付加的事項１］
なお、この内燃機関１では、筒状部７１が分割構造を有すると共に、発泡金属部７２が筒状部７１の分割部に挟み込まれて配置されることが好ましい（図３参照）。かかる構成では、発泡金属部７２と筒状部７１とを個別に成形し得るので、ピストンピン７の製造工程が簡易化される利点がある。例えば、筒状部が単一構造を有する構成では、発泡金属を筒状部内にて事後的に発泡させるか、別工程にて成形した発泡金属を筒状部内に挿入して配置する必要がある。しかしながら、前者の構成では、発泡金属の適正な発泡率を確保することが難しく、後者の構成では、筒状部と発泡金属との嵌め合わせ工程が難しいという問題点がある。
【００３２】
また、上記の構成では、筒状部７１が径方向に二分割可能な構造（縦割り構造）を有することが好ましい（図３参照）。すなわち、筒状部７１が軸方向に延在する分割面によって二分割される。かかる構成では、一対の筒状部７１（分割部分）により発泡金属部７２を挟み込む構成が可能である。これにより、ピストンピン７の製造工程が簡易化される利点がある。また、筒状部７１の分割面により開口部７３を容易に形成できる利点がある。なお、これに限らず、筒状部７１が三分割以上の分割構造を有しても良いし、軸方向に分割可能な構造（輪切り構造）を有しても良い（図示省略）。
【００３３】
また、上記の構成では、筒状部７１の分割部により開口部７３が構成されることが好ましい（図３参照）。すなわち、発泡金属部７２が筒状部７１の分割部から側面に露出する。これにより、発泡金属部７２を露出させる開口部７３が簡易に構成される利点がある。例えば、発泡金属を露出させるための孔が筒状部の側面に追加的に設けられる構成（図示省略）では、その孔の加工が困難であり、また、発泡金属を筒状部の側面から適正に露出させることが困難である。なお、これに限らず、開口部７３が筒状部７１の側面に設けられた孔により構成されても良い（図示省略）。
【００３４】
例えば、この実施例では、ピストンピン７の筒状部７１がスチール製の円管により構成されている（図３参照）。また、筒状部７１が軸方向に二分割されている。また、ピストンピン７の製造工程では、筒状部７１と発泡金属部７２とが別工程にてそれぞれ成形される。このとき、発泡金属部７２が単体で成形されることにより、発泡金属部７２の適正な発泡率が確保される。そして、筒状部７１が発泡金属部７２を挟み込むことにより、ピストンピン７が構成されている。このとき、筒状部７１が軸方向に二分割可能な構造を有するので、発泡金属部７２を筒状部７１の内部に配置した構成が容易に実現される。また、筒状部７１の分割部により、スリット状の開口部７３が構成されている。具体的には、筒状部７１の分割面に一定幅の隙間が設けらることにより、スリット状の開口部７３が筒状部７１の軸方向に形成されている。また、この開口部７３が筒状部７１の各分割面（両側面）にそれぞれ形成されている。そして、この開口部７３から発泡金属部７２が露出している。
【００３５】
［付加的事項２］
また、この内燃機関１では、ピストン４がピン孔４４、４４を有すると共にピストンピン７がピン孔４４、４４に挿入されて摺動可能に支持されるときに、ピストンピン７の開口部７３がピン孔４４の内部まで延在することが好ましい（図２参照）。かかる構成では、ピストン稼働時にて、ピストンピン７の発泡金属部７２に保持された潤滑油が開口部７３を伝ってピン孔４４の内部に供給される。これにより、ピストンピン７の摺動面（筒状部７１の側面）が効果的に潤滑されて、ピストンピン７の焼き付きや損傷が低減される利点がある。また、開口部７３には、発泡金属部７２が筒状部７１の側面から露出することにより、潤滑油が効率的に保持される。これにより、潤滑油が効率的にピン孔４４に供給される。なお、開口部７３は、ピストンピン７の端部からピン孔４４の内部まで延在しても良いし、ピストンピン７の中央部からピン孔４４の内部まで延在しても良い（図３参照）。
【００３６】
また、上記の構成では、ピストンピン７の開口部７３が筒状部７１の端部に開口することが好ましい（図３参照）。かかる構成では、ピストン稼働時にて、ピストンピン７の軸方向からの潤滑油が筒状部７１の端部から開口部７３を伝ってピン孔４４の内部に導入される。これにより、ピストンピン７の摺動面が効果的に潤滑されて、ピストンピン７の焼き付きや損傷が低減される利点がある。
【００３７】
また、上記の構成では、開口部７３がピン孔４４に対するピストンピン７の摺動面から外れた位置に配置されることが好ましい（図２および図５参照）。すなわち、ピストンピン７の開口部７３がピン孔４４とピストンピン７との接触範囲Ａ、Ａから外れた位置に配置される。これにより、ピストンピン７とピン孔４４との接触面積が適正に確保される利点がある。
【００３８】
例えば、この実施例では、ピストン４が一対のピン孔４４、４４を有しており、これらのピン孔４４、４４に対してピストンピン７の両端部がそれぞれ挿入されている（図２参照）。これにより、ピストンピン７が摺動可能に支持されている。また、ピストンピン７の筒状部７１が径方向に二分割可能な構造を有することにより、ピストンピン７の開口部７３がピストンピン７の両端部を繋いで延在している（図３参照）。これにより、ピストンピン７の開口部７３がピン孔４４の内部に導入されている（ピン孔４４の内部を通過している）。また、開口部７３が筒状部７１の端部に開口している。したがって、ピストンピン７の軸方向からの潤滑油が筒状部７１の端部から開口部７３を伝ってピン孔４４に導入される。また、ピストンピン７の設置状態にて、ピストンピン７の両端部がピストン４のピン孔４４内部に位置している。また、ピストンピン７がその開口部７３、７３をピストン４の径方向に向けて配置されている（図２参照）。したがって、ピストン稼働時にて、ピストンピン７の開口部７３がピン孔４４とピストンピン７との接触範囲Ａ、Ａ（ピストンピン７の摺動面）から外れた位置にある。これにより、ピン孔４４とピストンピン７との接触面積が確保されている。
【００３９】
なお、この実施例では、ピストンピン７の開口部７３がピストンピン７の両端部を繋いで延在しているが（図３参照）、これに限らず、ピストンピン７の開口部７３がピストンピン７の両端部にそれぞれ独立して配置されても良い（図４参照）。また、このとき、開口部７３がピン孔４４の内部まで延在することが好ましく、また、開口部７３が筒状部７１の端部に開口することが好ましい。これにより、潤滑油がピン孔４４の内部に効率的に供給される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、この発明にかかる内燃機関は、ピストンとコネクティングロッドとがピストンピンを介して連結されている構成において、ピストンピンに対する潤滑油の供給を効率的に行い得る内燃機関点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。
【図２】図１に記載した内燃機関のピストンピンを示す配置構成図である。
【図３】図１に記載した内燃機関のピストンピンを示す斜視図である。
【図４】図３に記載したピストンピンの変形例を示す斜視図である。
【図５】図３に記載したピストンピンの摺動面を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１     内燃機関
２     シリンダヘッド
２１   燃焼室
２２   吸気ポート
２３   排気ポート
２４   吸気バルブ
２５   排気バルブ
２６   インジェクタ
２７   点火プラグ
３     シリンダブロック
３１   シリンダボア
４     ピストン
４１   ピストン本体部
４２   ピストンヘッド部
４３   ピンボス部
４４   ピン孔
５     コネクティングロッド
５１   保持部
６     クランクシャフト
７     ピストンピン
７１   筒状部
７２   発泡金属部
７３   開口部
【図１】
2009127671.tif 000003
【図２】
2009127671.tif 000004
【図３】
2009127671.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009127671.tif 000007