ピストンの冷却構造
【課題】エンジンを大型化することなく、冷却効率を向上させることができるようにした、ピストンの冷却構造を提供する。
【解決手段】クランクケース内に設けられたクランクシャフト１３と、クランクシャフト１３にコネクティングロッド１２を介して設けられたピストン２０と、クランクケース内に設けられ、クランクシャフト１３に駆動されてクランクケース内で回転して流体をピストン２０の裏面２２側へ向けて送る供給手段３０と、を備える。
【解決手段】クランクケース内に設けられたクランクシャフト１３と、クランクシャフト１３にコネクティングロッド１２を介して設けられたピストン２０と、クランクケース内に設けられ、クランクシャフト１３に駆動されてクランクケース内で回転して流体をピストン２０の裏面２２側へ向けて送る供給手段３０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのピストンの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの圧縮比を高圧縮比に設定することでエンジンの出力を向上させる手法が知られている。一方、圧縮比を高く設定しすぎるとノッキングが発生し、振動及び騒音が増大するほか、エンジンの耐久性を低下させる原因になることも知られている。そのため、圧縮比は、ノッキングが発生しない範囲内において高圧縮比に設定されているが、ノッキングの発生を防止することができれば、圧縮比をより高く設定することが可能である。
【０００３】
ノッキングを防止する方法としては、例えば、燃焼室形状の変更によって燃焼期間を短縮させることや、エンジン冷却水の流れを改善することで燃焼室壁温を低下させること等が考えられる。また、特許文献１に記載のように、クランクケース内にオイルジェット機構を設け、このオイルジェット機構からピストンの裏面に向けて冷却用のオイルを噴射することでピストンを冷却する方法も採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−２８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１は、シリンダブロック内に、ピストンを冷却するためのオイルジェット機構に関連するオイルバスや動弁用カム等の部品を追加している。そのため、動弁用カムを回転駆動するための駆動軸をエンジンのカム室内に追加する必要が生じるほか、オイルバスとして機能する空間をシリンダヘッドに形成しなければならない。したがって、エンジン全体が大型化し、重量が増加してしまうという課題がある。
【０００６】
また、上記の特許文献１の技術では、ピストンを冷却するための冷媒として液状のエンジンオイルを使用しており、オイルが当たる部分と当たらない部分とで熱伝達が異なり、部分的に冷却効率の大小が発生するという課題がある。すなわち、ピストンの熱を効率よく奪うには、ピストンの裏面全体にオイルを拡散させてピストンの熱をオイルに吸熱させる必要がある。しかし、特許文献１の技術では、ジェット形状の制約や噴射速度の確保等により極一部分にしかオイルを噴き付けることができないため、冷却されやすい部分もあればほとんど冷却されない部分もあり、ピストン全体で考えると、冷却効率が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンを大型化することなく、冷却効率を向上させることができるようにした、ピストンの冷却構造を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示するピストンの冷却構造は、クランクケース内に設けられたクランクシャフトと、前記クランクシャフトにコネクティングロッドを介して設けられたピストンと、前記クランクケース内に設けられ、前記クランクシャフトに駆動されて前記クランクケース内で回転して流体を前記ピストンの裏面側へ向けて送る供給手段と、を備える。
（２）前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドに対向する面とは反対の面に複数のフィン部が形成されたカウンタウエイトを有し、前記供給手段が、前記カウンタウエイトによる遠心ファンであることが好ましい。
【０００９】
（３）このとき、前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように片寄り形状に形成されていることが好ましい。
（４）或いは、前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、略円形に形成されていることが好ましい。
【００１０】
（５）前記フィン部が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの前記大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように形成されることが好ましい。
（６）前記クランクケース内に設けられ、前記供給手段による流体の流れを前記ピストンの前記裏面側のみに送るカバーをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
（７）前記供給手段が、前記クランクシャフトに設けられるカウンタウエイトとは別体で設けられたファンであることが好ましい。
（８）このとき、前記ファンによる流体の流れを前記ピストンの前記裏面側に送るガイドをさらに備えることが好ましい。
（９）前記ピストンの前記裏面には、溝が形成されていることが好ましい。
【００１２】
（１０）このとき、前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と同方向に形成されていることが好ましい。
（１１）或いは、前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と直交する方向に形成されていることが好ましい。
（１２）また、前記溝が、直線状に形成されていることが好ましい。
【００１３】
（１３）或いは、前記溝が、曲線状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示のピストンの冷却構造によれば、エンジンを大型化することなく、クランクシャフトの回転に伴って駆動される供給手段により、クランクシャフト回転時は常時ピストンの裏面に流体を送ることができる。これにより、ピストン裏面での熱交換が活発になるため、ピストンを常時冷却することができ、冷却効率を向上させることができる。したがって、ピストンの過熱により発生するノッキングを抑制することができ、圧縮比を高圧縮比に設定することが可能となり、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るピストンの冷却構造を説明する模式的な全体構成図であり、（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図２】一実施形態に係るピストンの冷却構造が適用されたピストン裏面の模式的な断面図である。
【図３】他の実施形態に係る供給手段の模式的な軸方向矢視図である。
【図４】他の実施形態に係るピストンの冷却構造を説明する模式図であり、（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図５】他の実施形態にかかるピストンの冷却構造を示す模式図である。
【図６】他の実施形態に係るピストン裏面の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．構成］
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態にかかるピストンの冷却構造を説明するためのもので、図１（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、図１（ｂ）はクランクシャフトの軸方向と直交する方向から見た図である。
【００１７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、エンジン１０のシリンダ１１内には、シリンダ１１内を往復運動するピストン２０が設けられている。ピストン２０は、ピストンピン２１によってコネクティングロッド１２の一端（以下、小端部という）１２ａに連結されている。また、コネクティングロッド１２の他端（以下、大端部という）１２ｂは、クランクピン１５によってクランクシャフト１３に連結されている。すなわち、ピストン２０とクランクシャフト１３とは、コネクティングロッド１２を介して連結されている。このようなリンク機構をクランクスライダ機構と呼ぶ。
【００１８】
ピストン２０の上方には図示しない燃焼室が形成されており、この燃焼室内での混合気の爆発力がコネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３に伝達されることにより、動力が生み出される。なお、この図１（ａ）及び（ｂ）では、説明の簡略化のため、第１のシリンダ１１内に設けられたピストン２０の冷却構造のみを示すが、他のシリンダ内に設けられるピストンについても、ピストン２０の冷却構造と同様の構造になっている。
【００１９】
クランクシャフト１３は、ピストン２０の往復運動を回転運動に変換すべくクランク状に屈曲形成された軸であり、図示しないシリンダブロックの下部とオイルパンとで囲まれた空間であるクランクケース内に設けられている。クランクシャフト１３は、主軸であるクランクジャーナル１４と、コネクティングロッド１２が取り付けられるクランクピン１５と、バランスをとるためのカウンタウエイト（バランスウエイトともいう）３０とを有している。また、カウンタウエイト３０の一部（クランクジャーナル１４とクランクピン１５との間の部分）は、クランクジャーナル１４とクランクピン１５とを繋ぐアームとしても機能する。
【００２０】
クランクジャーナル１４はエンジン１０の出力軸であり、クランクピン１５の回転中心軸に対して平行に配置される。クランクジャーナル１４の回転中心とクランクピン１５の回転中心との間の距離は、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂの回転運動の軌跡の半径に相当する。
カウンタウエイト３０は、クランクジャーナル１４とクランクピン１５との間に設けられ、ここでは１気筒に２つずつ対になるように設けられている。カウンタウエイト３０の外形状は、クランクシャフト１３の軸方向視において、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂに連結されている部分（以下、連結部という）３０ａからクランクジャーナル１４を挟んだ反対の部分（すなわち、クランクジャーナル１４を中心として、クランクピン１５と反対側、以下、解放部という）３０ｂにカウンタウエイト３０の重心が位置するような、片寄り形状に形成されている。
【００２１】
すなわち、カウンタウエイト３０の重心位置は、クランクジャーナル１４ではなく、解放部３０ｂ側に偏っている（すなわち、不均衡になっている）。これにより、カウンタウエイト３０は、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂの往復と回転の慣性力とのバランスをとり、エンジン１０の振動を防ぐ。なお、カウンタウエイト３０は、１気筒に２つずつ対になるように設けられていなくてもよく、バランスをとることができれば１つであってもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、カウンタウエイト３０は、図１（ａ）に示すように、クランクジャーナル１４の回転中心とクランクピン１５の回転中心とを結んだ線を中心として線対称に形成されており、解放部３０ｂの外形状が円弧状になっている。そして、この円弧の中心がクランクジャーナル１４の回転中心と一致するように形成されている。つまり、カウンタウエイト３０の外形状（後記する対向板３２の外形状）は、クランクジャーナル１４の回転中心を中心とした略扇形と、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂとクランクジャーナル１４との間の間隔を長辺とする略長方形とを組み合わせたような形状となっている。
【００２３】
カウンタウエイト３０は、本リンク機構の回転節をなす部材であり、クランクシャフト１３の回転に伴って回転駆動される。なお、クランクシャフト１３は、図１（ａ）及び（ｂ）中に矢印Ａで示す方向に回転する。本冷却構造は、このカウンタウエイト３０の回転を利用して、クランクケース内に存在するエンジンオイルやガス等の流体をピストン２０の裏面側へ向けて送る。すなわち、本冷却構造では、カウンタウエイト３０を供給装置（供給手段）とする。
【００２４】
カウンタウエイト３０には、コネクティングロッド１２に対向する面と反対の面（すなわち、クランクジャーナル１４側の面）に立設された複数のフィン部３１が形成されている。なお、コネクティングロッド１２に対向する板を対向板３２という。フィン部３１は、クランクジャーナル１４を中心とした径方向外側であって、連結部３０ａ及び解放部３０ｂのいずれにも形成されている。フィン部３１は、カウンタウエイト３０の周方向に略等間隔に設けられ、連結部３０ａに設けられる数よりも解放部３０ｂに設けられる数のほうが多い。また、フィン部３１は、クランクシャフト１３の軸方向視において湾曲して形成されている。フィン部３１の湾曲する向きは、カウンタウエイト３０の中心側から、クランクシャフト１３の回転方向と同じ向きである。複数のフィン部３１がこのように構成されているため、カウンタウエイト３０は、クランクシャフト１３が回転すると、その遠心方向に向かって風を流すことができる遠心ファンとなっている。
【００２５】
次に、供給手段としてのカウンタウエイト３０によって冷却されるピストン２０について説明する。本冷却構造におけるピストン２０は、その裏面２２に溝部２６が形成されている。
詳述すると、図２（ａ）に示すように、ピストン２０の裏面２２、すなわち、スカート部２３，ピストンピン２１のボス部２４及びピストンピン２１の孔部２５以外の部分の面には、ピストンピン２１の軸方向と同じ方向（すなわち、クランクシャフト１３の軸方向と同じ方向）に延びる直線状の細長いくぼみである溝部２６が、略等間隔で複数形成されている。なお、溝部２６の形成される相互間隔やくぼみの深さは、適宜変更可能である。
【００２６】
［２．作用，効果］
本実施形態にかかるピストンの冷却構造は上述のように構成されているため、ピストン２０は以下のように冷却される。
ピストン２０がシリンダ１１内を往復運動することにより、クランクシャフト１３は、図１（ａ）及び（ｂ）中に矢印Ａで示す方向に回転し、供給手段としてのカウンタウエイト３０も回転する。カウンタウエイト３０が回転すると、カウンタウエイト３０に設けられたフィン部３１が、クランクケース内にあるエンジンオイルやガス等を含む流体としての風をカウンタウエイト３０の遠心方向に供給する。すなわち、カウンタウエイト３０が遠心ファンとして機能する。
【００２７】
フィン部３１により流された風は、その一部がピストン２０の裏面２２に向かって流される。すなわち、クランクシャフト１３の回転時は、常にピストン２０の裏面２２の近傍において風の流れが生成される。
一方、風の流れを受けるピストン２０の裏面２２には、クランクシャフト１３の軸方向に沿った溝部２６が形成されており、図１（ａ）中の白抜き矢印のように流れる風が、溝部２６の延びる方向に沿って流れる。
【００２８】
したがって、本実施形態にかかるピストンの冷却構造によれば、クランクシャフト１３の回転に伴って回転駆動されるカウンタウエイト３０により、クランクシャフト１３の回転時は、常にピストン２０の裏面２２に風を送り、ピストン２０の裏面２２近傍において流れを発生させることができる。これにより、ピストン２０の裏面２２での熱交換が活発になるため、ピストン２０を常時冷却することができる。また、エンジン１０に新たな装置等を追加する必要がない。
【００２９】
また、上記の冷却構造は、ピストン２０を冷却するための冷媒としてクランクケース内の流体を流動させて直接利用する冷却構造である。すなわち、上記の冷却構造における供給手段は、クランクシャフト１３に駆動されて回転しクランクケース内の流体をピストン裏面側へ送るファンである。ここで、ファンとは、プロペラ（翼）の回転運動によって流体を押圧して圧力を加え、流体を循環させて対流を生じさせるものである。これにより、冷媒として一部分にしか噴き付けることができない液体を用いた場合よりも熱伝達を向上させることができる。
【００３０】
以上より、エンジン１０を大型化することなく、ピストン２０を効率的に冷却でき、ピストン２０の過熱により発生するノッキングを抑制することができるため、圧縮比を高圧縮比に設定することが可能となり、燃費を向上させることができる。
また、供給手段が、カウンタウエイト３０にフィン部３１を設けて構成された遠心ファンであるため、従来からクランクシャフト１３に設けられているカウンタウエイト３０を利用することにより、部品点数の増加を防ぐことができ、コスト増を抑制することができる。また、カウンタウエイト３０を遠心ファンとすることにより、クランクシャフト１３の回転時は、常にカウンタウエイト３０の遠心方向に流れを生成することができ、ピストン２０を常に冷却することができる。
【００３１】
また、カウンタウエイト３０の外形状が、クランクシャフト１３の軸方向視において、解放部３０ｂ側にカウンタウエイト３０の重心が位置するような片寄り形状に形成されているため、慣性モーメントを大きくすることができ、カウンタウエイト３０の本来の機能である、ピストン２０の往復とクランクシャフト１３の回転による慣性力とのバランスをとってエンジン１０の振動を防ぐことができる。すなわち、バランスを保ちながら、ピストン２０の冷却も行うことができる。
【００３２】
また、ピストン２０の裏面２２に溝部２６が形成されているため、ピストン２０の裏面２２の表面積を増やし、冷却効率を向上させることができる。特に、図２に示すように、スカート部２３とピストンピン２１のボス部２４とで囲まれた内側の裏面２２ａは、面積が狭小であるため、溝部２６によって表面積を増やすことにより、冷却効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、溝部２６がクランクシャフト１３の軸方向と同じ方向に形成されているため、図１（ｂ）中に白抜き矢印で示す風の流れ（すなわち、クランクシャフト１３側からピストン２０の裏面２２側へ上昇する流れ）を溝部２６に沿わせることができ、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。特に、図２に示すように、スカート部２３とピストンピン２１のボス部２４とで囲まれていない外側の裏面２２ｂに溝部２６を設けることにより、上昇してきた風の流れがスムーズに溝部２６に沿い、外側の裏面２２ｂの内から外へ風が流されるため、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。
また、溝部２６が直線状であるため、加工が容易である。
【００３４】
［３．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
［３−１．供給手段等の他の例］
例えば、上記実施形態で説明したピストン２０の裏面２２の形状を変えずに、供給手段を以下のようにすることができる。
【００３５】
上記実施形態では、カウンタウエイト３０の外形状を片寄り形状としていたが、例えば、図３に示すように、カウンタウエイト３０′の外形状を略円形に形成してもよい。カウンタウエイト３０′をこのように形成することにより、供給手段としての機能をより重視することができるため、より強い風の流れを生成することができ、ピストン２０の冷却効率を向上させることができる。また、形状が簡素であるため、加工が容易でコストを削減することができる。
【００３６】
また、このとき、図３に示すように、フィン部３１がカウンタウエイト３０′の周方向に等間隔ではなく、解放部３０ｂ′側の数が多くなるように設けられていてもよい。これにより、カウンタウエイト３０′の外形状が略円形であっても、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側に偏らせることができ、カウンタウエイト３０′の機能を確保しながらピストン２０の冷却効率を向上させることができる。
【００３７】
また、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側に偏らせる構成としては、上記のようにフィン部３１の数を変える以外に、例えば、解放部３０ｂ′側に設けられるフィン部３１の形状を大きくしてもよく、また、解放部３０ｂ′側に設けられるフィン部３１の方が重くなるように材料を変更して密度を変更する等でもよい。このような構成により、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側へ偏らせることができれば、上記した効果を得ることができる。
【００３８】
なお、フィン部３１の数や形状等によってカウンタウエイト３０′の重心位置を偏らせる構成は、上記の実施形態で説明した片寄り形状のカウンタウエイト３０にも適用可能である。すなわち、図１（ａ）に示す片寄り形状のカウンタウエイト３０において、解放部３０ｂ側に設けられるフィン部３１の数や形状等を変更してもよい。これにより、複数のフィン部３１によってピストン２０を冷却しながら、ピストン２０の往復とクランクシャフト１３の回転による慣性力とのバランスを調整することもできる。
【００３９】
また、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示すように、カウンタウエイト３０による流体の流れを、ピストン２０の裏面２２側へのみに送ることができるカバー４１を設けてもよい。これにより、複数のフィン部３１によって生成された風の流れを全てピストン２０の裏面２２側に送ることができるため、ピストン２０の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００４０】
なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、上記の実施形態で説明した、片寄り形状のカウンタウエイト３０を供給手段として、これにカバー４１を設けた例で説明したが、図３に示すような外形状が略円形のカウンタウエイト３０′に適用することも可能である。また、フィン部３１の数や形状等によって重心位置を偏らせるようにした片寄り形状のカウンタウエイト３０及び略円形のカウンタウエイト３０′にカバー４１を設けることも可能である。このような構成であっても、上記したようにピストン２０の裏面２２側へのみ風を送ることができるため、ピストン２０の冷却効率を上げることができる。
【００４１】
また、これまで述べてきた実施形態では、供給手段がカウンタウエイト３０又はカウンタウエイト３０′によって構成されていたが、供給手段はカウンタウエイトに限られない。例えば、図５に示すように、カウンタウエイト４０とは別体で、クランクシャフト１３のクランクジャーナル１４にファン４３を設けて供給手段を構成するようにしてもよい。これにより、クランクシャフト１３の回転時は常にファン４３によってピストン２０の裏面２２側に風の流れを生成することができるため、上記した実施形態と同様に、ピストン２０を冷却することができる。また、図５に示す例では、供給手段はファン４３のみであって、カウンタウエイト４０にはフィン部が形成されていない。したがって、簡素な構成とすることができる。
【００４２】
また、このとき、図５に示すように、ファン４３による風の流れをピストン２０の裏面２２側へ送るガイド部（ガイド）４２を設けてもよい。ガイド部４２により、ファン４３で生成された風の流れを効率的にピストン２０の裏面２２側へ送ることができ、ピストン２０をより冷却することができる。なお、図５に示す例では、ガイド部４２をカウンタウエイト４０と一体で設けたが、カウンタウエイト４０とは別体でガイドを設けてもよい。
【００４３】
また、図５のようにクランクシャフト１３に直接ファン４３を設けるのではなく、クランクシャフト１３とは別の軸をクランクケース内に設けて、この別軸とクランクシャフト１３とをギアを介して連結し、クランクシャフト１３の回転に伴って回転するように構成して、この別軸にファン（図示略）を設けてもよい。このとき、ファンにより生成される流れがピストン２０の裏面２２に向かうようにファンを設ければ、クランクシャフト１３の回転に伴って、確実にピストン２０の裏面２２に風を流すことができるため、ピストン２０を効率的に冷却することができる。なお、この場合に、さらに上記のようなガイドを設けてもよい。
【００４４】
また、ファン４３等を、上記した実施形態にかかる冷却構造に適用してもよい。すなわち、供給手段を、複数のフィン部３１を有する片寄り形状のカウンタウエイト３０又は略円形のカウンタウエイト３０′と、カウンタウエイト３０又は３０′とは別体で設けられたファン４３等とで構成してもよい。供給機能を有するカウンタウエイト３０又は３０′とファン４３等とを併用することによって、ピストン２０の冷却効率をさらに上げることができる。なお、ここでいうカウンタウエイト３０又は３０′に設けられるフィン部３１は、上記したいずれの構成であってもよい。また、供給手段に上記のようなカバー４１が設けられていてもよい。さらに、ファン４３等による風の流れをピストン２０の裏面２２側に送るガイドを設けてもよい。
【００４５】
［３−２．ピストン裏面の他の例］
一方、供給手段により風を受ける側のピストン２０の裏面２２の形状も、上記実施形態のものに限られず、種々変更可能である。
例えば、図６に示すように、ピストンピン２１の軸方向と直交する方向（すなわち、クランクシャフト１３の軸方向と直交する方向）に延びる直線状の溝部２６′を、略等間隔に複数形成されていてもよい。このような構成であっても、ピストン２０の裏面２２の表面積を増やし、冷却効率を向上させることができる。さらに、図２（ａ）中に白抜き矢印で示す風の流れ（すなわち、クランクシャフトの回転方向と同方向に回転する流れ）を溝部２６′に沿わせることができ、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。特に、図６に示すように、外側の裏面２２ｂに溝部２６′を設けることにより、回転する風の流れをスムーズに溝部２６に沿わせてピストン２０を冷却することができる。
【００４６】
なお、溝部２６′は、直線状に限られず、曲線状に形成されていてもよい。この場合、よりピストン２０の裏面２２の表面積を増やすことができる。また、上記実施形態で説明した溝部２６を曲線状としてもよい。その他、溝部２６又は２６′の相互間隔や深さ等は適宜変更可能であり、外側の裏面２２ｂのみに溝部２６又は２６′が形成されていてもよい。
【００４７】
［３−３．その他］
また、上記した供給手段等の他の例は、ピストン裏面の他の例とを種々組み合わせて構成することももちろん可能である。
また、供給手段はクランクシャフト１３の回転に伴って駆動されてクランクケース内の風をピストン２０の裏面２２側へ向けて送るように構成されていれば、上記したものに限られない。また、カウンタウエイトを供給手段として利用する場合のカウンタウエイトの形状は、上記したものに限られず、遠心ファンとして機能すればよい。
【００４８】
さらに、上記は例として、流体が風である場合を説明したが、気体でなく液体でもよい。この場合、例えば、クランクケース内に溜まっているエンジンオイルを供給手段により掻き上げて流れを発生させ、直接ピストン裏面全体に向けて流体としての液体を当てることができる。なお、流体が気体の場合は、供給手段を送風手段ともいえ、また、流体が液体の場合は、供給手段を送液手段ともいえる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ エンジン
１１ シリンダ
１２ コネクティングロッド
１２ａ 小端部
１２ｂ 大端部
１３ クランクシャフト
１４ クランクジャーナル
１５ クランクピン
２０ ピストン
２１ ピストンピン
２２ 裏面
２３ スカート部
２４ ピストンピンのボス部
２５ ピストンピンの孔部
２６，２６′ 溝部（溝）
３０，３０′ カウンタウエイト（供給手段）
３１ フィン部
４０ カウンタウエイト
４１ カバー
４２ ガイド部（ガイド）
４３ ファン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのピストンの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの圧縮比を高圧縮比に設定することでエンジンの出力を向上させる手法が知られている。一方、圧縮比を高く設定しすぎるとノッキングが発生し、振動及び騒音が増大するほか、エンジンの耐久性を低下させる原因になることも知られている。そのため、圧縮比は、ノッキングが発生しない範囲内において高圧縮比に設定されているが、ノッキングの発生を防止することができれば、圧縮比をより高く設定することが可能である。
【０００３】
ノッキングを防止する方法としては、例えば、燃焼室形状の変更によって燃焼期間を短縮させることや、エンジン冷却水の流れを改善することで燃焼室壁温を低下させること等が考えられる。また、特許文献１に記載のように、クランクケース内にオイルジェット機構を設け、このオイルジェット機構からピストンの裏面に向けて冷却用のオイルを噴射することでピストンを冷却する方法も採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−２８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１は、シリンダブロック内に、ピストンを冷却するためのオイルジェット機構に関連するオイルバスや動弁用カム等の部品を追加している。そのため、動弁用カムを回転駆動するための駆動軸をエンジンのカム室内に追加する必要が生じるほか、オイルバスとして機能する空間をシリンダヘッドに形成しなければならない。したがって、エンジン全体が大型化し、重量が増加してしまうという課題がある。
【０００６】
また、上記の特許文献１の技術では、ピストンを冷却するための冷媒として液状のエンジンオイルを使用しており、オイルが当たる部分と当たらない部分とで熱伝達が異なり、部分的に冷却効率の大小が発生するという課題がある。すなわち、ピストンの熱を効率よく奪うには、ピストンの裏面全体にオイルを拡散させてピストンの熱をオイルに吸熱させる必要がある。しかし、特許文献１の技術では、ジェット形状の制約や噴射速度の確保等により極一部分にしかオイルを噴き付けることができないため、冷却されやすい部分もあればほとんど冷却されない部分もあり、ピストン全体で考えると、冷却効率が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンを大型化することなく、冷却効率を向上させることができるようにした、ピストンの冷却構造を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示するピストンの冷却構造は、クランクケース内に設けられたクランクシャフトと、前記クランクシャフトにコネクティングロッドを介して設けられたピストンと、前記クランクケース内に設けられ、前記クランクシャフトに駆動されて前記クランクケース内で回転して流体を前記ピストンの裏面側へ向けて送る供給手段と、を備える。
（２）前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドに対向する面とは反対の面に複数のフィン部が形成されたカウンタウエイトを有し、前記供給手段が、前記カウンタウエイトによる遠心ファンであることが好ましい。
【０００９】
（３）このとき、前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように片寄り形状に形成されていることが好ましい。
（４）或いは、前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、略円形に形成されていることが好ましい。
【００１０】
（５）前記フィン部が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの前記大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように形成されることが好ましい。
（６）前記クランクケース内に設けられ、前記供給手段による流体の流れを前記ピストンの前記裏面側のみに送るカバーをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
（７）前記供給手段が、前記クランクシャフトに設けられるカウンタウエイトとは別体で設けられたファンであることが好ましい。
（８）このとき、前記ファンによる流体の流れを前記ピストンの前記裏面側に送るガイドをさらに備えることが好ましい。
（９）前記ピストンの前記裏面には、溝が形成されていることが好ましい。
【００１２】
（１０）このとき、前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と同方向に形成されていることが好ましい。
（１１）或いは、前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と直交する方向に形成されていることが好ましい。
（１２）また、前記溝が、直線状に形成されていることが好ましい。
【００１３】
（１３）或いは、前記溝が、曲線状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示のピストンの冷却構造によれば、エンジンを大型化することなく、クランクシャフトの回転に伴って駆動される供給手段により、クランクシャフト回転時は常時ピストンの裏面に流体を送ることができる。これにより、ピストン裏面での熱交換が活発になるため、ピストンを常時冷却することができ、冷却効率を向上させることができる。したがって、ピストンの過熱により発生するノッキングを抑制することができ、圧縮比を高圧縮比に設定することが可能となり、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るピストンの冷却構造を説明する模式的な全体構成図であり、（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図２】一実施形態に係るピストンの冷却構造が適用されたピストン裏面の模式的な断面図である。
【図３】他の実施形態に係る供給手段の模式的な軸方向矢視図である。
【図４】他の実施形態に係るピストンの冷却構造を説明する模式図であり、（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図５】他の実施形態にかかるピストンの冷却構造を示す模式図である。
【図６】他の実施形態に係るピストン裏面の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．構成］
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態にかかるピストンの冷却構造を説明するためのもので、図１（ａ）はクランクシャフトの軸方向から見た図、図１（ｂ）はクランクシャフトの軸方向と直交する方向から見た図である。
【００１７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、エンジン１０のシリンダ１１内には、シリンダ１１内を往復運動するピストン２０が設けられている。ピストン２０は、ピストンピン２１によってコネクティングロッド１２の一端（以下、小端部という）１２ａに連結されている。また、コネクティングロッド１２の他端（以下、大端部という）１２ｂは、クランクピン１５によってクランクシャフト１３に連結されている。すなわち、ピストン２０とクランクシャフト１３とは、コネクティングロッド１２を介して連結されている。このようなリンク機構をクランクスライダ機構と呼ぶ。
【００１８】
ピストン２０の上方には図示しない燃焼室が形成されており、この燃焼室内での混合気の爆発力がコネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３に伝達されることにより、動力が生み出される。なお、この図１（ａ）及び（ｂ）では、説明の簡略化のため、第１のシリンダ１１内に設けられたピストン２０の冷却構造のみを示すが、他のシリンダ内に設けられるピストンについても、ピストン２０の冷却構造と同様の構造になっている。
【００１９】
クランクシャフト１３は、ピストン２０の往復運動を回転運動に変換すべくクランク状に屈曲形成された軸であり、図示しないシリンダブロックの下部とオイルパンとで囲まれた空間であるクランクケース内に設けられている。クランクシャフト１３は、主軸であるクランクジャーナル１４と、コネクティングロッド１２が取り付けられるクランクピン１５と、バランスをとるためのカウンタウエイト（バランスウエイトともいう）３０とを有している。また、カウンタウエイト３０の一部（クランクジャーナル１４とクランクピン１５との間の部分）は、クランクジャーナル１４とクランクピン１５とを繋ぐアームとしても機能する。
【００２０】
クランクジャーナル１４はエンジン１０の出力軸であり、クランクピン１５の回転中心軸に対して平行に配置される。クランクジャーナル１４の回転中心とクランクピン１５の回転中心との間の距離は、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂの回転運動の軌跡の半径に相当する。
カウンタウエイト３０は、クランクジャーナル１４とクランクピン１５との間に設けられ、ここでは１気筒に２つずつ対になるように設けられている。カウンタウエイト３０の外形状は、クランクシャフト１３の軸方向視において、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂに連結されている部分（以下、連結部という）３０ａからクランクジャーナル１４を挟んだ反対の部分（すなわち、クランクジャーナル１４を中心として、クランクピン１５と反対側、以下、解放部という）３０ｂにカウンタウエイト３０の重心が位置するような、片寄り形状に形成されている。
【００２１】
すなわち、カウンタウエイト３０の重心位置は、クランクジャーナル１４ではなく、解放部３０ｂ側に偏っている（すなわち、不均衡になっている）。これにより、カウンタウエイト３０は、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂの往復と回転の慣性力とのバランスをとり、エンジン１０の振動を防ぐ。なお、カウンタウエイト３０は、１気筒に２つずつ対になるように設けられていなくてもよく、バランスをとることができれば１つであってもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、カウンタウエイト３０は、図１（ａ）に示すように、クランクジャーナル１４の回転中心とクランクピン１５の回転中心とを結んだ線を中心として線対称に形成されており、解放部３０ｂの外形状が円弧状になっている。そして、この円弧の中心がクランクジャーナル１４の回転中心と一致するように形成されている。つまり、カウンタウエイト３０の外形状（後記する対向板３２の外形状）は、クランクジャーナル１４の回転中心を中心とした略扇形と、コネクティングロッド１２の大端部１２ｂとクランクジャーナル１４との間の間隔を長辺とする略長方形とを組み合わせたような形状となっている。
【００２３】
カウンタウエイト３０は、本リンク機構の回転節をなす部材であり、クランクシャフト１３の回転に伴って回転駆動される。なお、クランクシャフト１３は、図１（ａ）及び（ｂ）中に矢印Ａで示す方向に回転する。本冷却構造は、このカウンタウエイト３０の回転を利用して、クランクケース内に存在するエンジンオイルやガス等の流体をピストン２０の裏面側へ向けて送る。すなわち、本冷却構造では、カウンタウエイト３０を供給装置（供給手段）とする。
【００２４】
カウンタウエイト３０には、コネクティングロッド１２に対向する面と反対の面（すなわち、クランクジャーナル１４側の面）に立設された複数のフィン部３１が形成されている。なお、コネクティングロッド１２に対向する板を対向板３２という。フィン部３１は、クランクジャーナル１４を中心とした径方向外側であって、連結部３０ａ及び解放部３０ｂのいずれにも形成されている。フィン部３１は、カウンタウエイト３０の周方向に略等間隔に設けられ、連結部３０ａに設けられる数よりも解放部３０ｂに設けられる数のほうが多い。また、フィン部３１は、クランクシャフト１３の軸方向視において湾曲して形成されている。フィン部３１の湾曲する向きは、カウンタウエイト３０の中心側から、クランクシャフト１３の回転方向と同じ向きである。複数のフィン部３１がこのように構成されているため、カウンタウエイト３０は、クランクシャフト１３が回転すると、その遠心方向に向かって風を流すことができる遠心ファンとなっている。
【００２５】
次に、供給手段としてのカウンタウエイト３０によって冷却されるピストン２０について説明する。本冷却構造におけるピストン２０は、その裏面２２に溝部２６が形成されている。
詳述すると、図２（ａ）に示すように、ピストン２０の裏面２２、すなわち、スカート部２３，ピストンピン２１のボス部２４及びピストンピン２１の孔部２５以外の部分の面には、ピストンピン２１の軸方向と同じ方向（すなわち、クランクシャフト１３の軸方向と同じ方向）に延びる直線状の細長いくぼみである溝部２６が、略等間隔で複数形成されている。なお、溝部２６の形成される相互間隔やくぼみの深さは、適宜変更可能である。
【００２６】
［２．作用，効果］
本実施形態にかかるピストンの冷却構造は上述のように構成されているため、ピストン２０は以下のように冷却される。
ピストン２０がシリンダ１１内を往復運動することにより、クランクシャフト１３は、図１（ａ）及び（ｂ）中に矢印Ａで示す方向に回転し、供給手段としてのカウンタウエイト３０も回転する。カウンタウエイト３０が回転すると、カウンタウエイト３０に設けられたフィン部３１が、クランクケース内にあるエンジンオイルやガス等を含む流体としての風をカウンタウエイト３０の遠心方向に供給する。すなわち、カウンタウエイト３０が遠心ファンとして機能する。
【００２７】
フィン部３１により流された風は、その一部がピストン２０の裏面２２に向かって流される。すなわち、クランクシャフト１３の回転時は、常にピストン２０の裏面２２の近傍において風の流れが生成される。
一方、風の流れを受けるピストン２０の裏面２２には、クランクシャフト１３の軸方向に沿った溝部２６が形成されており、図１（ａ）中の白抜き矢印のように流れる風が、溝部２６の延びる方向に沿って流れる。
【００２８】
したがって、本実施形態にかかるピストンの冷却構造によれば、クランクシャフト１３の回転に伴って回転駆動されるカウンタウエイト３０により、クランクシャフト１３の回転時は、常にピストン２０の裏面２２に風を送り、ピストン２０の裏面２２近傍において流れを発生させることができる。これにより、ピストン２０の裏面２２での熱交換が活発になるため、ピストン２０を常時冷却することができる。また、エンジン１０に新たな装置等を追加する必要がない。
【００２９】
また、上記の冷却構造は、ピストン２０を冷却するための冷媒としてクランクケース内の流体を流動させて直接利用する冷却構造である。すなわち、上記の冷却構造における供給手段は、クランクシャフト１３に駆動されて回転しクランクケース内の流体をピストン裏面側へ送るファンである。ここで、ファンとは、プロペラ（翼）の回転運動によって流体を押圧して圧力を加え、流体を循環させて対流を生じさせるものである。これにより、冷媒として一部分にしか噴き付けることができない液体を用いた場合よりも熱伝達を向上させることができる。
【００３０】
以上より、エンジン１０を大型化することなく、ピストン２０を効率的に冷却でき、ピストン２０の過熱により発生するノッキングを抑制することができるため、圧縮比を高圧縮比に設定することが可能となり、燃費を向上させることができる。
また、供給手段が、カウンタウエイト３０にフィン部３１を設けて構成された遠心ファンであるため、従来からクランクシャフト１３に設けられているカウンタウエイト３０を利用することにより、部品点数の増加を防ぐことができ、コスト増を抑制することができる。また、カウンタウエイト３０を遠心ファンとすることにより、クランクシャフト１３の回転時は、常にカウンタウエイト３０の遠心方向に流れを生成することができ、ピストン２０を常に冷却することができる。
【００３１】
また、カウンタウエイト３０の外形状が、クランクシャフト１３の軸方向視において、解放部３０ｂ側にカウンタウエイト３０の重心が位置するような片寄り形状に形成されているため、慣性モーメントを大きくすることができ、カウンタウエイト３０の本来の機能である、ピストン２０の往復とクランクシャフト１３の回転による慣性力とのバランスをとってエンジン１０の振動を防ぐことができる。すなわち、バランスを保ちながら、ピストン２０の冷却も行うことができる。
【００３２】
また、ピストン２０の裏面２２に溝部２６が形成されているため、ピストン２０の裏面２２の表面積を増やし、冷却効率を向上させることができる。特に、図２に示すように、スカート部２３とピストンピン２１のボス部２４とで囲まれた内側の裏面２２ａは、面積が狭小であるため、溝部２６によって表面積を増やすことにより、冷却効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、溝部２６がクランクシャフト１３の軸方向と同じ方向に形成されているため、図１（ｂ）中に白抜き矢印で示す風の流れ（すなわち、クランクシャフト１３側からピストン２０の裏面２２側へ上昇する流れ）を溝部２６に沿わせることができ、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。特に、図２に示すように、スカート部２３とピストンピン２１のボス部２４とで囲まれていない外側の裏面２２ｂに溝部２６を設けることにより、上昇してきた風の流れがスムーズに溝部２６に沿い、外側の裏面２２ｂの内から外へ風が流されるため、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。
また、溝部２６が直線状であるため、加工が容易である。
【００３４】
［３．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
［３−１．供給手段等の他の例］
例えば、上記実施形態で説明したピストン２０の裏面２２の形状を変えずに、供給手段を以下のようにすることができる。
【００３５】
上記実施形態では、カウンタウエイト３０の外形状を片寄り形状としていたが、例えば、図３に示すように、カウンタウエイト３０′の外形状を略円形に形成してもよい。カウンタウエイト３０′をこのように形成することにより、供給手段としての機能をより重視することができるため、より強い風の流れを生成することができ、ピストン２０の冷却効率を向上させることができる。また、形状が簡素であるため、加工が容易でコストを削減することができる。
【００３６】
また、このとき、図３に示すように、フィン部３１がカウンタウエイト３０′の周方向に等間隔ではなく、解放部３０ｂ′側の数が多くなるように設けられていてもよい。これにより、カウンタウエイト３０′の外形状が略円形であっても、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側に偏らせることができ、カウンタウエイト３０′の機能を確保しながらピストン２０の冷却効率を向上させることができる。
【００３７】
また、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側に偏らせる構成としては、上記のようにフィン部３１の数を変える以外に、例えば、解放部３０ｂ′側に設けられるフィン部３１の形状を大きくしてもよく、また、解放部３０ｂ′側に設けられるフィン部３１の方が重くなるように材料を変更して密度を変更する等でもよい。このような構成により、カウンタウエイト３０′の重心位置を解放部３０ｂ′側へ偏らせることができれば、上記した効果を得ることができる。
【００３８】
なお、フィン部３１の数や形状等によってカウンタウエイト３０′の重心位置を偏らせる構成は、上記の実施形態で説明した片寄り形状のカウンタウエイト３０にも適用可能である。すなわち、図１（ａ）に示す片寄り形状のカウンタウエイト３０において、解放部３０ｂ側に設けられるフィン部３１の数や形状等を変更してもよい。これにより、複数のフィン部３１によってピストン２０を冷却しながら、ピストン２０の往復とクランクシャフト１３の回転による慣性力とのバランスを調整することもできる。
【００３９】
また、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に二点鎖線で示すように、カウンタウエイト３０による流体の流れを、ピストン２０の裏面２２側へのみに送ることができるカバー４１を設けてもよい。これにより、複数のフィン部３１によって生成された風の流れを全てピストン２０の裏面２２側に送ることができるため、ピストン２０の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００４０】
なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、上記の実施形態で説明した、片寄り形状のカウンタウエイト３０を供給手段として、これにカバー４１を設けた例で説明したが、図３に示すような外形状が略円形のカウンタウエイト３０′に適用することも可能である。また、フィン部３１の数や形状等によって重心位置を偏らせるようにした片寄り形状のカウンタウエイト３０及び略円形のカウンタウエイト３０′にカバー４１を設けることも可能である。このような構成であっても、上記したようにピストン２０の裏面２２側へのみ風を送ることができるため、ピストン２０の冷却効率を上げることができる。
【００４１】
また、これまで述べてきた実施形態では、供給手段がカウンタウエイト３０又はカウンタウエイト３０′によって構成されていたが、供給手段はカウンタウエイトに限られない。例えば、図５に示すように、カウンタウエイト４０とは別体で、クランクシャフト１３のクランクジャーナル１４にファン４３を設けて供給手段を構成するようにしてもよい。これにより、クランクシャフト１３の回転時は常にファン４３によってピストン２０の裏面２２側に風の流れを生成することができるため、上記した実施形態と同様に、ピストン２０を冷却することができる。また、図５に示す例では、供給手段はファン４３のみであって、カウンタウエイト４０にはフィン部が形成されていない。したがって、簡素な構成とすることができる。
【００４２】
また、このとき、図５に示すように、ファン４３による風の流れをピストン２０の裏面２２側へ送るガイド部（ガイド）４２を設けてもよい。ガイド部４２により、ファン４３で生成された風の流れを効率的にピストン２０の裏面２２側へ送ることができ、ピストン２０をより冷却することができる。なお、図５に示す例では、ガイド部４２をカウンタウエイト４０と一体で設けたが、カウンタウエイト４０とは別体でガイドを設けてもよい。
【００４３】
また、図５のようにクランクシャフト１３に直接ファン４３を設けるのではなく、クランクシャフト１３とは別の軸をクランクケース内に設けて、この別軸とクランクシャフト１３とをギアを介して連結し、クランクシャフト１３の回転に伴って回転するように構成して、この別軸にファン（図示略）を設けてもよい。このとき、ファンにより生成される流れがピストン２０の裏面２２に向かうようにファンを設ければ、クランクシャフト１３の回転に伴って、確実にピストン２０の裏面２２に風を流すことができるため、ピストン２０を効率的に冷却することができる。なお、この場合に、さらに上記のようなガイドを設けてもよい。
【００４４】
また、ファン４３等を、上記した実施形態にかかる冷却構造に適用してもよい。すなわち、供給手段を、複数のフィン部３１を有する片寄り形状のカウンタウエイト３０又は略円形のカウンタウエイト３０′と、カウンタウエイト３０又は３０′とは別体で設けられたファン４３等とで構成してもよい。供給機能を有するカウンタウエイト３０又は３０′とファン４３等とを併用することによって、ピストン２０の冷却効率をさらに上げることができる。なお、ここでいうカウンタウエイト３０又は３０′に設けられるフィン部３１は、上記したいずれの構成であってもよい。また、供給手段に上記のようなカバー４１が設けられていてもよい。さらに、ファン４３等による風の流れをピストン２０の裏面２２側に送るガイドを設けてもよい。
【００４５】
［３−２．ピストン裏面の他の例］
一方、供給手段により風を受ける側のピストン２０の裏面２２の形状も、上記実施形態のものに限られず、種々変更可能である。
例えば、図６に示すように、ピストンピン２１の軸方向と直交する方向（すなわち、クランクシャフト１３の軸方向と直交する方向）に延びる直線状の溝部２６′を、略等間隔に複数形成されていてもよい。このような構成であっても、ピストン２０の裏面２２の表面積を増やし、冷却効率を向上させることができる。さらに、図２（ａ）中に白抜き矢印で示す風の流れ（すなわち、クランクシャフトの回転方向と同方向に回転する流れ）を溝部２６′に沿わせることができ、ピストン２０をより効率的に冷却することができる。特に、図６に示すように、外側の裏面２２ｂに溝部２６′を設けることにより、回転する風の流れをスムーズに溝部２６に沿わせてピストン２０を冷却することができる。
【００４６】
なお、溝部２６′は、直線状に限られず、曲線状に形成されていてもよい。この場合、よりピストン２０の裏面２２の表面積を増やすことができる。また、上記実施形態で説明した溝部２６を曲線状としてもよい。その他、溝部２６又は２６′の相互間隔や深さ等は適宜変更可能であり、外側の裏面２２ｂのみに溝部２６又は２６′が形成されていてもよい。
【００４７】
［３−３．その他］
また、上記した供給手段等の他の例は、ピストン裏面の他の例とを種々組み合わせて構成することももちろん可能である。
また、供給手段はクランクシャフト１３の回転に伴って駆動されてクランクケース内の風をピストン２０の裏面２２側へ向けて送るように構成されていれば、上記したものに限られない。また、カウンタウエイトを供給手段として利用する場合のカウンタウエイトの形状は、上記したものに限られず、遠心ファンとして機能すればよい。
【００４８】
さらに、上記は例として、流体が風である場合を説明したが、気体でなく液体でもよい。この場合、例えば、クランクケース内に溜まっているエンジンオイルを供給手段により掻き上げて流れを発生させ、直接ピストン裏面全体に向けて流体としての液体を当てることができる。なお、流体が気体の場合は、供給手段を送風手段ともいえ、また、流体が液体の場合は、供給手段を送液手段ともいえる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ エンジン
１１ シリンダ
１２ コネクティングロッド
１２ａ 小端部
１２ｂ 大端部
１３ クランクシャフト
１４ クランクジャーナル
１５ クランクピン
２０ ピストン
２１ ピストンピン
２２ 裏面
２３ スカート部
２４ ピストンピンのボス部
２５ ピストンピンの孔部
２６，２６′ 溝部（溝）
３０，３０′ カウンタウエイト（供給手段）
３１ フィン部
４０ カウンタウエイト
４１ カバー
４２ ガイド部（ガイド）
４３ ファン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース内に設けられたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトにコネクティングロッドを介して設けられたピストンと、
前記クランクケース内に設けられ、前記クランクシャフトに駆動されて前記クランクケース内で回転して流体を前記ピストンの裏面側へ向けて送る供給手段と、を備える
ことを特徴とする、ピストンの冷却構造。
【請求項２】
前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドに対向する面とは反対の面に複数のフィン部が形成されたカウンタウエイトを有し、
前記供給手段が、前記カウンタウエイトによる遠心ファンである
ことを特徴とする、請求項１記載のピストンの冷却構造。
【請求項３】
前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように片寄り形状に形成されている
ことを特徴とする、請求項２記載のピストンの冷却構造。
【請求項４】
前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、略円形に形成されている
ことを特徴とする、請求項２記載のピストンの冷却構造。
【請求項５】
前記フィン部が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの前記大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように形成される
ことを特徴とする、請求項３又は４記載のピストンの冷却構造。
【請求項６】
前記クランクケース内に設けられ、前記供給手段による流体の流れを前記ピストンの前記裏面側のみに送るカバーをさらに備える
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項７】
前記供給手段が、前記クランクシャフトに設けられるカウンタウエイトとは別体で設けられたファンである
ことを特徴とする、請求項１記載のピストンの冷却構造。
【請求項８】
前記ファンによる流体の流れを前記ピストンの前記裏面側に送るガイドをさらに備える
ことを特徴とする、請求項７記載のピストンの冷却構造。
【請求項９】
前記ピストンの前記裏面には、溝が形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項１０】
前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と同方向に形成されている
ことを特徴とする、請求項９記載のピストンの冷却構造。
【請求項１１】
前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と直交する方向に形成されている
ことを特徴とする、請求項９記載のピストンの冷却構造。
【請求項１２】
前記溝が、直線状に形成されている
ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項１３】
前記溝が、曲線状に形成されている
ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項１】
クランクケース内に設けられたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトにコネクティングロッドを介して設けられたピストンと、
前記クランクケース内に設けられ、前記クランクシャフトに駆動されて前記クランクケース内で回転して流体を前記ピストンの裏面側へ向けて送る供給手段と、を備える
ことを特徴とする、ピストンの冷却構造。
【請求項２】
前記クランクシャフトは、前記コネクティングロッドに対向する面とは反対の面に複数のフィン部が形成されたカウンタウエイトを有し、
前記供給手段が、前記カウンタウエイトによる遠心ファンである
ことを特徴とする、請求項１記載のピストンの冷却構造。
【請求項３】
前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように片寄り形状に形成されている
ことを特徴とする、請求項２記載のピストンの冷却構造。
【請求項４】
前記カウンタウエイトの外形状が、前記クランクシャフトの軸方向視において、略円形に形成されている
ことを特徴とする、請求項２記載のピストンの冷却構造。
【請求項５】
前記フィン部が、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記コネクティングロッドの前記大端部に連結されていない側に前記カウンタウエイトの重心が位置するように形成される
ことを特徴とする、請求項３又は４記載のピストンの冷却構造。
【請求項６】
前記クランクケース内に設けられ、前記供給手段による流体の流れを前記ピストンの前記裏面側のみに送るカバーをさらに備える
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項７】
前記供給手段が、前記クランクシャフトに設けられるカウンタウエイトとは別体で設けられたファンである
ことを特徴とする、請求項１記載のピストンの冷却構造。
【請求項８】
前記ファンによる流体の流れを前記ピストンの前記裏面側に送るガイドをさらに備える
ことを特徴とする、請求項７記載のピストンの冷却構造。
【請求項９】
前記ピストンの前記裏面には、溝が形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項１０】
前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と同方向に形成されている
ことを特徴とする、請求項９記載のピストンの冷却構造。
【請求項１１】
前記溝が、前記クランクシャフトの軸方向と直交する方向に形成されている
ことを特徴とする、請求項９記載のピストンの冷却構造。
【請求項１２】
前記溝が、直線状に形成されている
ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【請求項１３】
前記溝が、曲線状に形成されている
ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のピストンの冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９７７７８（Ｐ２０１２−１９７７７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４１１４（Ｐ２０１１−６４１１４）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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