ピストン
【課題】上下ストロークするピストンに対し、ピストンジェットから噴射される冷却オイルが、補強壁で遮られることなく確実に天井裏面に到達して、ピストンを効率的に冷却することができるピストンを提供する。
【解決手段】ピストン２３は、天井面５１から垂下する一対のスカート部５２と、一対のスカート部５２を連結する一対の連結壁５３と、スカート部５２とピストンピンボス５４間において一対の連結壁５３を連結する一対の補強壁５６とを有する。補強壁５６の中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲する屈曲部５６ｂを有し、ピストンジェット２８から噴射される冷却オイルは、屈曲部５６ｂの側方を通り、補強壁５６の開口部６０を通過して天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【解決手段】ピストン２３は、天井面５１から垂下する一対のスカート部５２と、一対のスカート部５２を連結する一対の連結壁５３と、スカート部５２とピストンピンボス５４間において一対の連結壁５３を連結する一対の補強壁５６とを有する。補強壁５６の中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲する屈曲部５６ｂを有し、ピストンジェット２８から噴射される冷却オイルは、屈曲部５６ｂの側方を通り、補強壁５６の開口部６０を通過して天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンに関し、特に、ピストンジェットから噴射される冷却オイルによって冷却される内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジンの高性能化に伴ってピストンに対する熱負荷が増大する傾向があり、ピストンを冷却する手段の一つとして、ピストン下方に配置したピストンジェットからピストン裏面に向けて冷却オイルを噴射してピストンの温度上昇を抑制するようにしたピストン冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。一方、ピストンピンが嵌装される一対のピストンピンボスを連結壁に連結すると共に、この一対の連結壁を一対の補強壁で接続して、重量増加を抑制しつつ、剛性を高めるようにしたピストンがある（例えば、特許文献２参照）。このタイプのピストンは、ピストンピンに嵌合するコネクティングロッドの小径部側の周囲が連結壁と補強壁によって囲まれた形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１７４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピストンの天井裏面が連結壁と補強壁によって囲まれているタイプのピストンの場合、ピストンジェットから噴射する冷却オイルによって冷却するには、冷却オイルが補強壁を避けて天井裏面に到達するように設計する必要がある。特に、効果的に冷却するには、エンジンの発熱源であるピストン天井面の中心部近傍に冷却オイルを噴射することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、エンジン作動時にはピストンが上下にストロークするため、例えば、ピストンが下死点位置にあるとき、冷却オイルが天井裏面に到達するように設計されたピストンジェットによると、ピストンが下死点から上死点にストロークする途中で、ピストンジェットからの噴射冷却オイルが補強壁で遮られて天井裏面に到達できなくなる場合があった。また、上死点位置で冷却するように設計されたピストンジェットでも同様に、下死点へのストローク途中で噴射冷却オイルが補強壁で遮られて天井裏面に到達できなくなる場合があり、効果的に冷却するためには改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上下ストロークするピストンに対し、ピストンジェットから噴射される冷却オイルが、補強壁で遮られることなく確実に天井裏面に到達して、ピストンを効率的に冷却することができる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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、ピストンの中心軸方向視において、両端の連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、補強壁は、ピストンピンの中心軸方向視において、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、ピストンの全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項の構成に加えて、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、冷却オイルの噴射方向延長線と重なる部分にのみ設けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１、３、４のいずれか１項の構成に加えて、ピストンの中心軸方向の補強壁の高さは、屈曲部、及び湾曲部の高さが、連結壁との連結部の高さより低いことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５の構成に加えて、補強壁の高さは、連結部から屈曲部、又は湾曲部に向けて次第に低くなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項の構成に加えて、補強壁は、ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の補強壁からなり、一対の補強壁の内、ピストンジェットが配置される側の補強壁に、屈曲部、湾曲部、及び傾斜部が設けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、両端の連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンの中心軸方向視において、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、ピストンピンの中心軸方向視において、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ピストンに設けられた一対の連結壁を連結する一対の補強壁は、中間部がピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有するため、ピストンジェットからピストンの天井裏面に向かって噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が、屈曲部又は湾曲部によって回避され、単一の噴射口からの冷却オイル噴射により、確実に冷却オイルを天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、補強壁は、ピストンピンの中心軸方向から見たとき、ピストンの中心軸に対して傾斜して形成されているため、ピストンジェットからピストンの天井裏面に向かって噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が回避されて、単一の噴射口から噴射する冷却オイルを、確実に天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、ピストンの全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜するため、単一の噴射口を有するピストンジェットでも、ピストンの全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、冷却オイルの噴射方向延長線と重なる部分にのみ設けられるため、冷却オイルとの干渉を回避する補強壁の変形を最小限に抑制することができ、補強壁の補強強度を維持したまま冷却オイルとの干渉を回避することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、補強壁の高さ（ピストンの中心軸方向長さ）は、屈曲部、及び湾曲部の高さが、連結壁との連結部の高さより低いため、噴射冷却オイルを屈曲部、及び湾曲部近傍を通過させることで、連結壁との連結強度を維持したまま、補強壁との干渉を回避して冷却オイルを確実に天井裏面に到達させることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、補強壁の高さは、連結部から屈曲部、又は湾曲部に向けて次第に低くなるようにしたため、補強壁に発生する応力の急激な変化を抑制して、補強壁の部分的な強度低下を防止することができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の補強壁の内、ピストンジェットが配置される側の補強壁に、屈曲部、湾曲部、及び傾斜部が設けられるため、ピストンの成形型が簡素化されて、ピストンの成形性を向上することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有するため、ピストンジェットから噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が確実に回避されて、冷却オイルを天井裏面に到達させることができる。これにより、高い冷却性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るピストンの第１実施形態が嵌装される内燃機関を説明する縦断面図である。
【図２】ピストン上死点における図１に示すピストン周辺の拡大断面図である。
【図３】ピストン下死点における図１に示すピストン周辺の拡大断面図である。
【図４】図２に示すピストンのＡ‐Ａ線断面図である。
【図５】第２実施形態のピストンのピストン上死点における要部拡大断面図である。
【図６】第２実施形態のピストンのピストン下死点における要部拡大断面図である。
【図７】第３実施形態のピストンの縦断面図である。
【図８】第３実施形態のピストンのピストン上死点における要部拡大断面図である。
【図９】第４実施形態のピストンの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るピストンの各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明に係るピストンの第１実施形態について説明する。
【００２６】
本実施形態のエンジン（内燃機関）１０は、図１に示すように、水冷式エンジンであって、その主な外殻は、上クランクケース１２及び下クランクケース１３からなるクランクケース１１と、クランクケース１１の上端部に取り付けられるシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の上端部に取り付けられるシリンダヘッド１５と、シリンダヘッド１５の上部開口を覆うヘッドカバー１６と、クランクケース１１の側部開口を覆う不図示のケースカバーと、クランクケース１１の下端開口を覆うオイルパン１７と、によって構成され、クランク室１８及び変速機室１９が形成される。
【００２７】
クランク室１８内には、クランクケース１１に配設された軸受により、クランクシャフト２０が回動自在に支持される。このクランクシャフト２０のクランクピン２０ａには、ピストン２３のピストンピン２１がコネクティングロッド２２を介して接続されており、ピストン２３は、シリンダブロック１４のシリンダライナー２４内でシリンダ軸線方向に往復運動する。
【００２８】
また、クランクシャフト２０は、不図示のポンプドライブスプロケット、ポンプチェーン、ポンプドリブンスプロケットを介してオイルポンプ２５に接続されており、クランクシャフト２０によって回転駆動されるオイルポンプ２５が、オイルパン１７に貯留されるエンジン用オイルをオイルストレーナ２６から吸入し、オイルフィルタエレメント２７を介して、後述するピストンジェット２８を含む、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５、ヘッドカバー１６、及びクランク室１８内の各潤滑部に供給する。
【００２９】
シリンダヘッド１５には、吸気バルブ３１が配置される吸気ポート３２と、排気バルブ３３が配置される排気ポート３４が形成されており、吸気ポート３２には、電子制御式のインジェクタ３５を有するスロットルボディ３６が組み付けられる。このスロットルボディ３６は、不図示のエンジンコントロールユニットに接続・制御されており、このエンジンコントロールユニットの電気信号によって、エンジン１０の回転数に応じた最適な混合気を吸気ポート３２内に供給する。
【００３０】
また、シリンダヘッド１５の下面には、燃焼室３７が形成されており、この燃焼室３７に臨むように不図示のスパークプラグが装着される。シリンダヘッド１５内には、動弁機構の２本のカム軸３８が回動自在に支持されており、それぞれの端部に固定される不図示のカムドリブンスプロケットと、クランクシャフト２０の中央部に設けられるカムドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻き掛けられている。これにより、クランクシャフト２０の回転がカム軸３８を介してカム３９に伝達されて、吸気バルブ３１及び排気バルブ３３が所定のタイミングで開閉する。
【００３１】
変速機室１９内には、変速ギヤ機構を構成するメイン軸４１、カウンタ軸４２、シフトドラム４３などが配設されている。メイン軸４１は、クランクシャフト２０と平行に配置され、クランクケース１１（上クランクケース１２）に回転自在に軸支されている。メイン軸４１と、メイン軸４１に平行に軸支されたカウンタ軸４２との間には、変速段を設定する歯車列の集合である変速歯車列群が構成されている。
【００３２】
シフトドラム４３は、クランクケース１１に回転自在に架設され、シフトドラム４３の外周面に形成された３条のシフト溝４３ａに、ガイド軸４４に摺動自在に支持されたシフトフォーク４５ａ，４５ｂ，４５ｃの各シフトピン４５ｄが嵌合している。シフトドラム４３の回動によりシフト溝４３ａにガイドされて軸方向に移動するシフトフォーク４５ａが、メイン軸４１上のシフターを軸方向に移動させる。また、シフトフォーク４５ｂ，４５ｃが、カウンタ軸４２上のシフターを軸方向に移動させて噛み合う変速ギヤの組を変更する。
【００３３】
ピストン２３は、例えば、アルミニウム合金材料から形成されており、図２〜図４に示すように、最上端の円環状の天井部５１と、天井部５１の外周部から円弧状に垂下する一対のスカート部５２と、一対のスカート部５２の端部５２ａ同士を連結する一対の連結壁５３と、を備える。
【００３４】
それぞれの連結壁５３の略中央には、ピストンピンボス５４が設けられている。ピストンピンボス５４には、ピストン２３の内外周側に開口するピストンピン孔５５が貫通して形成され、このピストンピン孔５５に挿入される中空状のピストンピン２１に、コネクティングロッド２２が嵌合してクランクシャフト２０のクランクピン２０ａに連結されている。
【００３５】
また、スカート部５２とピストンピンボス５４の間には、ピストンピン孔５５の半径方向両側に対峙して、一対の補強壁５６がピストンピン孔５５の軸方向に設けられて、一対の連結壁５３同士を連結する。一対の補強壁５６は、連結壁５３の下端５３ｂから、ピストンピン２１の中心軸ＣＬ１を含みピストン２３の中心軸ＣＬ２に直交する仮想平面Ｎに亘って形成されている。即ち、一対の補強壁５６は、両端の連結部５６ａが連結壁５３に接続して、天井部５１の天井裏面５８から離間するブリッジ状に形成されている。これにより、天井裏面５８と補強壁５６との間に開口部６０が形成される。また、両端の連結部５６ａによって、一対の連結壁５３に連結する補強壁５６の中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に略くの字形状に屈曲して形成される屈曲部５６ｂを有する。なお、本実施形態では、一対の補強壁５６の両者に屈曲部５６ｂを設けているが、ピストンジェット２８が配置される側（図２の左側）の補強壁５６にだけ、屈曲部５６ｂを設けるようにしてもよい。
【００３６】
天井部５１の上面には、窪み状の燃焼室５７が形成されると共に、外周面に３本のピストンリング溝６１，６２，６３が上方から順に形成されている。ピストンリング溝６１，６２は、コンプレッションリング溝であり、ピストンリング溝６３は、オイルリング溝である。
【００３７】
また、図２に示すように、シリンダブロック１４と接合されるクランクケース１１の前側上部には、シリンダライナー２４に対向してピストンジェット２８が配置されている。ピストンジェット２８は、クランクシャフト２０と略平行にクランクケース１１で支持されるパイプであり、図中略上方に開口する噴射口７１が径方向に明けられている。噴射口７１は、天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられた開口部６０の軸方向中央付近、即ち、補強壁５６の中間部である屈曲部５６ｂに対応して配置されている。
【００３８】
ピストンジェット（パイプ）２８は、不図示の給油ホースによってオイルポンプ２５の吐出口に接続され、オイルポンプ２５から供給されるオイル（冷却オイル）を、噴射口７１からジェット流として冷却オイルの噴射方向延長線Ｊ方向に向けて吐出させる。冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、図２に示すように、上死点位置にあるピストン２３の天井裏面５８に向かう方向Ｐに設定されている。
【００３９】
図２に示すように、このようなピストンジェット２８を備えるエンジン１０が作動してクランクシャフト２０が回転すると、ピストン２３がシリンダブロック１４のシリンダライナー２４内でシリンダ軸線方向に往復運動すると共に、クランクシャフト２０によって回転駆動されるオイルポンプ２５が、オイルパン１７に貯留されるエンジンオイルをオイルストレーナ２６から吸入し、オイルフィルタエレメント２７を介して、ピストンジェット２８に供給して、噴射口７１から天井裏面５８に向けて冷却オイルを噴射させる。
【００４０】
そして、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルは、補強壁５６の屈曲部５６ｂの外側（図２の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００４１】
また、図４に示すように、屈曲部５６ｂは、ピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲して形成される。これにより、噴射冷却オイルは、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過し、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部近傍に到達して、ピストン２３を効果的に冷却する。
【００４２】
また、図３に示すように、ピストン２３が下死点近傍にあるときには、噴射口７１から矢印Ｐ方向に向けて噴射される噴射冷却オイルは、直接、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００４３】
これにより、ピストンジェット２８（噴射口７１）から矢印Ｐ方向に噴射される冷却オイルは、ピストン２３の全ストロークに亘って、補強壁５６で遮られることなく、開口部６０を通過して天井裏面５８に到達してピストン２３を効率的に冷却する。
【００４４】
また、補強壁５６に形成される屈曲部５６ｂは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲することが好ましい。また、屈曲部５６ｂは、補強壁５６の中間部が、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成される湾曲部とすることもできる。また、屈曲部５６ｂの屈曲方向及び湾曲部の湾曲方向は、上記の説明とは逆に、ピストンピンボス５４から離間する方向に屈曲及び湾曲させることもできる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、一対の連結壁５３を連結する一対の補強壁５６は、中間部がピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲する屈曲部５６ｂを有するため、ピストンジェット２８からピストン２３の天井裏面５８に向かって噴射される冷却オイルと補強壁５６との干渉が、屈曲部５６ｂによって回避され、単一の噴射口７１からの冷却オイル噴射により、確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００４６】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６の屈曲部５６ｂは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲するため、単一の噴射口７１を有するピストンジェット２８でも、ピストン２３の全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、本発明に係るピストンの第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００４８】
本実施形態のピストン２３では、図５及び図６に示すように、補強壁５６が、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して、天井裏面５８に向かうに従って次第に中心軸ＣＬ２に接近するように傾斜して形成される傾斜部５６ｃを有する。この傾斜部５６ｃは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で傾斜することが好ましい。
【００４９】
図５に示すように、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、補強壁５６の傾斜部５６ｃの外側（図５の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達する。
【００５０】
このとき、傾斜部５６ｃが、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと同じ方向に傾斜して形成されているので、噴射冷却オイルは、補強壁５６に干渉することなく、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過する。これにより、冷却オイルを、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部に到達させて、ピストン２３を効果的に冷却することができる。
【００５１】
また、図６に示すように、ピストン２３が下死点近傍にあるときには、噴射口７１から矢印Ｐ方向に向けて噴射される噴射冷却オイルは、直接、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６は、噴射する冷却オイルの噴射方向Ｐと同じ方向に、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜して形成されているため、ピストンジェット２８からピストン２３の天井裏面５８に向かって噴射される冷却オイルと補強壁５６との干渉が回避されて、単一の噴射口７１から噴射する冷却オイルを、確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００５３】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６の傾斜部５６ｃは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で傾斜するため、単一の噴射口７１を有するピストンジェット２８でも、ピストン２３の全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、本発明に係るピストンの第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００５５】
本実施形態のピストン２３では、図７に示すように、ピストンジェット２８が配置される側（図７の左側）の補強壁５６Ａだけに、湾曲部５６ｅ及び傾斜部５６ｆが設けられる。具体的には、一対の連結壁５３に連結する両端の連結部５６ａの中間部が、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成される湾曲部５６ｅを有すると共に、補強壁５６Ａの冷却オイルの噴射方向延長線Ｊ側の側面（図７の左側）が、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜して形成される傾斜部５６ｆとなっている。また、傾斜部５６ｆは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと略平行に傾斜する。即ち、傾斜部５６ｆは、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して、天井裏面５８に向かうに従って次第に中心軸ＣＬ２に接近するように傾斜して形成されている。
【００５６】
また、補強壁５６Ａは、その湾曲部５６ｅの高さＢが、連結部５６ａの高さＡより低くなるように設定され、その高さが連結部５６ａから湾曲部５６ｅに向けて次第に低くなるように形成されている。
【００５７】
図８に示すように、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、補強壁５６Ａの傾斜部５６ｆの外側（図８の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６Ａとの間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達する。
【００５８】
このとき、湾曲部５６ｅが、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成され、さらに、湾曲部５６ｅの側面が、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと同じ方向に傾斜する傾斜部５６ｆとなっているので、噴射冷却オイルは、補強壁５６Ａに干渉することなく、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過する。これにより、冷却オイルを、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部に到達させて、ピストン２３を効果的に冷却することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、連結部５６ａによって連結壁５３に連結する補強壁５６Ａの中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲する湾曲部５６ｅを有すると共に、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜する傾斜部５６ｆを有するため、ピストンジェット２８から噴射される冷却オイルと補強壁５６Ａとの干渉が確実に回避されて、冷却オイルを天井裏面５８の中心部近傍に到達させることができる。これにより、高い冷却性能が維持することができる。
【００６０】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ａは、その湾曲部５６ｅの高さＢが、連結部５６ａの高さＡより低くなるように設定されるため、噴射冷却オイルを湾曲部５６ｅ近傍を通過させることで、連結壁５３との連結強度を維持したまま、補強壁５６Ａとの干渉を回避して冷却オイルを確実に天井裏面５８の中心部近傍に到達させることができる。
【００６１】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ａの高さを、連結部５６ａから湾曲部５６ｅに向けて次第に低くなるようにしたため、補強壁５６Ａに発生する応力の急激な変化を抑制して、補強壁５６Ａの部分的な強度低下を防止することができる。
【００６２】
また、本実施形態のピストン２３によれば、ピストンジェット２８が配置される側の補強壁５６Ａだけに、湾曲部５６ｅ及び傾斜部５６ｆが設けられるため、ピストン２３の成形型が簡素化されて、ピストン２３の成形性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第４実施形態）
次に、図９を参照して、本発明に係るピストンの第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００６４】
本実施形態のピストン２３では、図９に示すように、ピストンジェット２８が配置される側（図９の左側）の補強壁５６Ｂだけに、ピストンピンボス５４に接近する方向に略くの字形状に屈曲して形成される屈曲部５６ｇが設けられる。
【００６５】
また、屈曲部５６ｇは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと重なる部分、即ち、補強壁５６Ｂの中央部分にのみ設けられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ｂの屈曲部５６ｇは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと重なる部分にのみ設けられるため、冷却オイルとの干渉を回避する補強壁５６Ｂの変形を最小限に抑制することができ、補強壁５６Ｂの補強強度を維持したまま冷却オイルとの干渉を回避することができる。
【００６７】
また、本実施形態のピストン２３によれば、ピストンジェット２８が配置される側の補強壁５６Ｂだけに、屈曲部５６ｇが設けられるため、ピストン２３の成形型が簡素化されて、ピストン２３の成形性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（内燃機関）
１１ クランクケース
２１ ピストンピン
２３ ピストン
２８ ピストンジェット
５１ 天井部（天井面）
５２ スカート部
５３ 連結壁
５４ ピストンピンボス
５６ 補強壁
５６Ａ 補強壁
５６Ｂ 補強壁
５６ａ 連結部
５６ｂ 屈曲部
５６ｃ 傾斜部
５６ｅ 湾曲部
５６ｆ 傾斜部
５６ｇ 屈曲部
５８ 天井裏面
Ａ 連結部の高さ
Ｂ 屈曲部及び湾曲部の高さ
ＣＬ２ ピストンの中心軸
Ｊ 冷却オイルの噴射方向延長線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンに関し、特に、ピストンジェットから噴射される冷却オイルによって冷却される内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジンの高性能化に伴ってピストンに対する熱負荷が増大する傾向があり、ピストンを冷却する手段の一つとして、ピストン下方に配置したピストンジェットからピストン裏面に向けて冷却オイルを噴射してピストンの温度上昇を抑制するようにしたピストン冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。一方、ピストンピンが嵌装される一対のピストンピンボスを連結壁に連結すると共に、この一対の連結壁を一対の補強壁で接続して、重量増加を抑制しつつ、剛性を高めるようにしたピストンがある（例えば、特許文献２参照）。このタイプのピストンは、ピストンピンに嵌合するコネクティングロッドの小径部側の周囲が連結壁と補強壁によって囲まれた形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１７４４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピストンの天井裏面が連結壁と補強壁によって囲まれているタイプのピストンの場合、ピストンジェットから噴射する冷却オイルによって冷却するには、冷却オイルが補強壁を避けて天井裏面に到達するように設計する必要がある。特に、効果的に冷却するには、エンジンの発熱源であるピストン天井面の中心部近傍に冷却オイルを噴射することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、エンジン作動時にはピストンが上下にストロークするため、例えば、ピストンが下死点位置にあるとき、冷却オイルが天井裏面に到達するように設計されたピストンジェットによると、ピストンが下死点から上死点にストロークする途中で、ピストンジェットからの噴射冷却オイルが補強壁で遮られて天井裏面に到達できなくなる場合があった。また、上死点位置で冷却するように設計されたピストンジェットでも同様に、下死点へのストローク途中で噴射冷却オイルが補強壁で遮られて天井裏面に到達できなくなる場合があり、効果的に冷却するためには改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上下ストロークするピストンに対し、ピストンジェットから噴射される冷却オイルが、補強壁で遮られることなく確実に天井裏面に到達して、ピストンを効率的に冷却することができる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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、ピストンの中心軸方向視において、両端の連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、補強壁は、ピストンピンの中心軸方向視において、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、ピストンの全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項の構成に加えて、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、冷却オイルの噴射方向延長線と重なる部分にのみ設けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１、３、４のいずれか１項の構成に加えて、ピストンの中心軸方向の補強壁の高さは、屈曲部、及び湾曲部の高さが、連結壁との連結部の高さより低いことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５の構成に加えて、補強壁の高さは、連結部から屈曲部、又は湾曲部に向けて次第に低くなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項の構成に加えて、補強壁は、ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の補強壁からなり、一対の補強壁の内、ピストンジェットが配置される側の補強壁に、屈曲部、湾曲部、及び傾斜部が設けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、スカート部とピストンピンボス間において一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースからピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、両端の連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンの中心軸方向視において、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、ピストンピンの中心軸方向視において、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ピストンに設けられた一対の連結壁を連結する一対の補強壁は、中間部がピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有するため、ピストンジェットからピストンの天井裏面に向かって噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が、屈曲部又は湾曲部によって回避され、単一の噴射口からの冷却オイル噴射により、確実に冷却オイルを天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、補強壁は、ピストンピンの中心軸方向から見たとき、ピストンの中心軸に対して傾斜して形成されているため、ピストンジェットからピストンの天井裏面に向かって噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が回避されて、単一の噴射口から噴射する冷却オイルを、確実に天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、ピストンの全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜するため、単一の噴射口を有するピストンジェットでも、ピストンの全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、補強壁の屈曲部、湾曲部、及び傾斜部は、冷却オイルの噴射方向延長線と重なる部分にのみ設けられるため、冷却オイルとの干渉を回避する補強壁の変形を最小限に抑制することができ、補強壁の補強強度を維持したまま冷却オイルとの干渉を回避することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、補強壁の高さ（ピストンの中心軸方向長さ）は、屈曲部、及び湾曲部の高さが、連結壁との連結部の高さより低いため、噴射冷却オイルを屈曲部、及び湾曲部近傍を通過させることで、連結壁との連結強度を維持したまま、補強壁との干渉を回避して冷却オイルを確実に天井裏面に到達させることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、補強壁の高さは、連結部から屈曲部、又は湾曲部に向けて次第に低くなるようにしたため、補強壁に発生する応力の急激な変化を抑制して、補強壁の部分的な強度低下を防止することができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の補強壁の内、ピストンジェットが配置される側の補強壁に、屈曲部、湾曲部、及び傾斜部が設けられるため、ピストンの成形型が簡素化されて、ピストンの成形性を向上することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、連結部によって一対の連結壁に連結する補強壁の中間部は、ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有するため、ピストンジェットから噴射される冷却オイルと補強壁との干渉が確実に回避されて、冷却オイルを天井裏面に到達させることができる。これにより、高い冷却性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るピストンの第１実施形態が嵌装される内燃機関を説明する縦断面図である。
【図２】ピストン上死点における図１に示すピストン周辺の拡大断面図である。
【図３】ピストン下死点における図１に示すピストン周辺の拡大断面図である。
【図４】図２に示すピストンのＡ‐Ａ線断面図である。
【図５】第２実施形態のピストンのピストン上死点における要部拡大断面図である。
【図６】第２実施形態のピストンのピストン下死点における要部拡大断面図である。
【図７】第３実施形態のピストンの縦断面図である。
【図８】第３実施形態のピストンのピストン上死点における要部拡大断面図である。
【図９】第４実施形態のピストンの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るピストンの各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明に係るピストンの第１実施形態について説明する。
【００２６】
本実施形態のエンジン（内燃機関）１０は、図１に示すように、水冷式エンジンであって、その主な外殻は、上クランクケース１２及び下クランクケース１３からなるクランクケース１１と、クランクケース１１の上端部に取り付けられるシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の上端部に取り付けられるシリンダヘッド１５と、シリンダヘッド１５の上部開口を覆うヘッドカバー１６と、クランクケース１１の側部開口を覆う不図示のケースカバーと、クランクケース１１の下端開口を覆うオイルパン１７と、によって構成され、クランク室１８及び変速機室１９が形成される。
【００２７】
クランク室１８内には、クランクケース１１に配設された軸受により、クランクシャフト２０が回動自在に支持される。このクランクシャフト２０のクランクピン２０ａには、ピストン２３のピストンピン２１がコネクティングロッド２２を介して接続されており、ピストン２３は、シリンダブロック１４のシリンダライナー２４内でシリンダ軸線方向に往復運動する。
【００２８】
また、クランクシャフト２０は、不図示のポンプドライブスプロケット、ポンプチェーン、ポンプドリブンスプロケットを介してオイルポンプ２５に接続されており、クランクシャフト２０によって回転駆動されるオイルポンプ２５が、オイルパン１７に貯留されるエンジン用オイルをオイルストレーナ２６から吸入し、オイルフィルタエレメント２７を介して、後述するピストンジェット２８を含む、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５、ヘッドカバー１６、及びクランク室１８内の各潤滑部に供給する。
【００２９】
シリンダヘッド１５には、吸気バルブ３１が配置される吸気ポート３２と、排気バルブ３３が配置される排気ポート３４が形成されており、吸気ポート３２には、電子制御式のインジェクタ３５を有するスロットルボディ３６が組み付けられる。このスロットルボディ３６は、不図示のエンジンコントロールユニットに接続・制御されており、このエンジンコントロールユニットの電気信号によって、エンジン１０の回転数に応じた最適な混合気を吸気ポート３２内に供給する。
【００３０】
また、シリンダヘッド１５の下面には、燃焼室３７が形成されており、この燃焼室３７に臨むように不図示のスパークプラグが装着される。シリンダヘッド１５内には、動弁機構の２本のカム軸３８が回動自在に支持されており、それぞれの端部に固定される不図示のカムドリブンスプロケットと、クランクシャフト２０の中央部に設けられるカムドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻き掛けられている。これにより、クランクシャフト２０の回転がカム軸３８を介してカム３９に伝達されて、吸気バルブ３１及び排気バルブ３３が所定のタイミングで開閉する。
【００３１】
変速機室１９内には、変速ギヤ機構を構成するメイン軸４１、カウンタ軸４２、シフトドラム４３などが配設されている。メイン軸４１は、クランクシャフト２０と平行に配置され、クランクケース１１（上クランクケース１２）に回転自在に軸支されている。メイン軸４１と、メイン軸４１に平行に軸支されたカウンタ軸４２との間には、変速段を設定する歯車列の集合である変速歯車列群が構成されている。
【００３２】
シフトドラム４３は、クランクケース１１に回転自在に架設され、シフトドラム４３の外周面に形成された３条のシフト溝４３ａに、ガイド軸４４に摺動自在に支持されたシフトフォーク４５ａ，４５ｂ，４５ｃの各シフトピン４５ｄが嵌合している。シフトドラム４３の回動によりシフト溝４３ａにガイドされて軸方向に移動するシフトフォーク４５ａが、メイン軸４１上のシフターを軸方向に移動させる。また、シフトフォーク４５ｂ，４５ｃが、カウンタ軸４２上のシフターを軸方向に移動させて噛み合う変速ギヤの組を変更する。
【００３３】
ピストン２３は、例えば、アルミニウム合金材料から形成されており、図２〜図４に示すように、最上端の円環状の天井部５１と、天井部５１の外周部から円弧状に垂下する一対のスカート部５２と、一対のスカート部５２の端部５２ａ同士を連結する一対の連結壁５３と、を備える。
【００３４】
それぞれの連結壁５３の略中央には、ピストンピンボス５４が設けられている。ピストンピンボス５４には、ピストン２３の内外周側に開口するピストンピン孔５５が貫通して形成され、このピストンピン孔５５に挿入される中空状のピストンピン２１に、コネクティングロッド２２が嵌合してクランクシャフト２０のクランクピン２０ａに連結されている。
【００３５】
また、スカート部５２とピストンピンボス５４の間には、ピストンピン孔５５の半径方向両側に対峙して、一対の補強壁５６がピストンピン孔５５の軸方向に設けられて、一対の連結壁５３同士を連結する。一対の補強壁５６は、連結壁５３の下端５３ｂから、ピストンピン２１の中心軸ＣＬ１を含みピストン２３の中心軸ＣＬ２に直交する仮想平面Ｎに亘って形成されている。即ち、一対の補強壁５６は、両端の連結部５６ａが連結壁５３に接続して、天井部５１の天井裏面５８から離間するブリッジ状に形成されている。これにより、天井裏面５８と補強壁５６との間に開口部６０が形成される。また、両端の連結部５６ａによって、一対の連結壁５３に連結する補強壁５６の中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に略くの字形状に屈曲して形成される屈曲部５６ｂを有する。なお、本実施形態では、一対の補強壁５６の両者に屈曲部５６ｂを設けているが、ピストンジェット２８が配置される側（図２の左側）の補強壁５６にだけ、屈曲部５６ｂを設けるようにしてもよい。
【００３６】
天井部５１の上面には、窪み状の燃焼室５７が形成されると共に、外周面に３本のピストンリング溝６１，６２，６３が上方から順に形成されている。ピストンリング溝６１，６２は、コンプレッションリング溝であり、ピストンリング溝６３は、オイルリング溝である。
【００３７】
また、図２に示すように、シリンダブロック１４と接合されるクランクケース１１の前側上部には、シリンダライナー２４に対向してピストンジェット２８が配置されている。ピストンジェット２８は、クランクシャフト２０と略平行にクランクケース１１で支持されるパイプであり、図中略上方に開口する噴射口７１が径方向に明けられている。噴射口７１は、天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられた開口部６０の軸方向中央付近、即ち、補強壁５６の中間部である屈曲部５６ｂに対応して配置されている。
【００３８】
ピストンジェット（パイプ）２８は、不図示の給油ホースによってオイルポンプ２５の吐出口に接続され、オイルポンプ２５から供給されるオイル（冷却オイル）を、噴射口７１からジェット流として冷却オイルの噴射方向延長線Ｊ方向に向けて吐出させる。冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、図２に示すように、上死点位置にあるピストン２３の天井裏面５８に向かう方向Ｐに設定されている。
【００３９】
図２に示すように、このようなピストンジェット２８を備えるエンジン１０が作動してクランクシャフト２０が回転すると、ピストン２３がシリンダブロック１４のシリンダライナー２４内でシリンダ軸線方向に往復運動すると共に、クランクシャフト２０によって回転駆動されるオイルポンプ２５が、オイルパン１７に貯留されるエンジンオイルをオイルストレーナ２６から吸入し、オイルフィルタエレメント２７を介して、ピストンジェット２８に供給して、噴射口７１から天井裏面５８に向けて冷却オイルを噴射させる。
【００４０】
そして、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルは、補強壁５６の屈曲部５６ｂの外側（図２の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００４１】
また、図４に示すように、屈曲部５６ｂは、ピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲して形成される。これにより、噴射冷却オイルは、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過し、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部近傍に到達して、ピストン２３を効果的に冷却する。
【００４２】
また、図３に示すように、ピストン２３が下死点近傍にあるときには、噴射口７１から矢印Ｐ方向に向けて噴射される噴射冷却オイルは、直接、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００４３】
これにより、ピストンジェット２８（噴射口７１）から矢印Ｐ方向に噴射される冷却オイルは、ピストン２３の全ストロークに亘って、補強壁５６で遮られることなく、開口部６０を通過して天井裏面５８に到達してピストン２３を効率的に冷却する。
【００４４】
また、補強壁５６に形成される屈曲部５６ｂは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲することが好ましい。また、屈曲部５６ｂは、補強壁５６の中間部が、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成される湾曲部とすることもできる。また、屈曲部５６ｂの屈曲方向及び湾曲部の湾曲方向は、上記の説明とは逆に、ピストンピンボス５４から離間する方向に屈曲及び湾曲させることもできる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、一対の連結壁５３を連結する一対の補強壁５６は、中間部がピストンピンボス５４に接近する方向に屈曲する屈曲部５６ｂを有するため、ピストンジェット２８からピストン２３の天井裏面５８に向かって噴射される冷却オイルと補強壁５６との干渉が、屈曲部５６ｂによって回避され、単一の噴射口７１からの冷却オイル噴射により、確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００４６】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６の屈曲部５６ｂは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲するため、単一の噴射口７１を有するピストンジェット２８でも、ピストン２３の全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、本発明に係るピストンの第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００４８】
本実施形態のピストン２３では、図５及び図６に示すように、補強壁５６が、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して、天井裏面５８に向かうに従って次第に中心軸ＣＬ２に接近するように傾斜して形成される傾斜部５６ｃを有する。この傾斜部５６ｃは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射される冷却オイルと干渉が生じない範囲で傾斜することが好ましい。
【００４９】
図５に示すように、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、補強壁５６の傾斜部５６ｃの外側（図５の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６との間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達する。
【００５０】
このとき、傾斜部５６ｃが、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと同じ方向に傾斜して形成されているので、噴射冷却オイルは、補強壁５６に干渉することなく、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過する。これにより、冷却オイルを、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部に到達させて、ピストン２３を効果的に冷却することができる。
【００５１】
また、図６に示すように、ピストン２３が下死点近傍にあるときには、噴射口７１から矢印Ｐ方向に向けて噴射される噴射冷却オイルは、直接、天井裏面５８に到達してピストン２３を冷却する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６は、噴射する冷却オイルの噴射方向Ｐと同じ方向に、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜して形成されているため、ピストンジェット２８からピストン２３の天井裏面５８に向かって噴射される冷却オイルと補強壁５６との干渉が回避されて、単一の噴射口７１から噴射する冷却オイルを、確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
【００５３】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６の傾斜部５６ｃは、ピストン２３の全ストロークにおいて、噴射冷却オイルと干渉が生じない範囲で傾斜するため、単一の噴射口７１を有するピストンジェット２８でも、ピストン２３の全ストロークで、冷却オイルを確実に天井裏面５８に到達させることができ、高い冷却性能を維持することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、本発明に係るピストンの第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００５５】
本実施形態のピストン２３では、図７に示すように、ピストンジェット２８が配置される側（図７の左側）の補強壁５６Ａだけに、湾曲部５６ｅ及び傾斜部５６ｆが設けられる。具体的には、一対の連結壁５３に連結する両端の連結部５６ａの中間部が、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成される湾曲部５６ｅを有すると共に、補強壁５６Ａの冷却オイルの噴射方向延長線Ｊ側の側面（図７の左側）が、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜して形成される傾斜部５６ｆとなっている。また、傾斜部５６ｆは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと略平行に傾斜する。即ち、傾斜部５６ｆは、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して、天井裏面５８に向かうに従って次第に中心軸ＣＬ２に接近するように傾斜して形成されている。
【００５６】
また、補強壁５６Ａは、その湾曲部５６ｅの高さＢが、連結部５６ａの高さＡより低くなるように設定され、その高さが連結部５６ａから湾曲部５６ｅに向けて次第に低くなるように形成されている。
【００５７】
図８に示すように、ピストン２３が上死点近傍にあるときには、噴射口７１から噴射される冷却オイルの噴射方向延長線Ｊは、補強壁５６Ａの傾斜部５６ｆの外側（図８の左側）を通り、更に天井裏面５８と補強壁５６Ａとの間に設けられる開口部６０を通過して、天井裏面５８に到達する。
【００５８】
このとき、湾曲部５６ｅが、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲して形成され、さらに、湾曲部５６ｅの側面が、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと同じ方向に傾斜する傾斜部５６ｆとなっているので、噴射冷却オイルは、補強壁５６Ａに干渉することなく、コネクティンロッド２２に接近した位置を通過する。これにより、冷却オイルを、発熱源であるピストン２３の中心部に対応する天井裏面５８の中心部に到達させて、ピストン２３を効果的に冷却することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、連結部５６ａによって連結壁５３に連結する補強壁５６Ａの中間部は、ピストンピンボス５４に接近する方向に湾曲する湾曲部５６ｅを有すると共に、ピストン２３の中心軸ＣＬ２に対して傾斜する傾斜部５６ｆを有するため、ピストンジェット２８から噴射される冷却オイルと補強壁５６Ａとの干渉が確実に回避されて、冷却オイルを天井裏面５８の中心部近傍に到達させることができる。これにより、高い冷却性能が維持することができる。
【００６０】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ａは、その湾曲部５６ｅの高さＢが、連結部５６ａの高さＡより低くなるように設定されるため、噴射冷却オイルを湾曲部５６ｅ近傍を通過させることで、連結壁５３との連結強度を維持したまま、補強壁５６Ａとの干渉を回避して冷却オイルを確実に天井裏面５８の中心部近傍に到達させることができる。
【００６１】
また、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ａの高さを、連結部５６ａから湾曲部５６ｅに向けて次第に低くなるようにしたため、補強壁５６Ａに発生する応力の急激な変化を抑制して、補強壁５６Ａの部分的な強度低下を防止することができる。
【００６２】
また、本実施形態のピストン２３によれば、ピストンジェット２８が配置される側の補強壁５６Ａだけに、湾曲部５６ｅ及び傾斜部５６ｆが設けられるため、ピストン２３の成形型が簡素化されて、ピストン２３の成形性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第４実施形態）
次に、図９を参照して、本発明に係るピストンの第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００６４】
本実施形態のピストン２３では、図９に示すように、ピストンジェット２８が配置される側（図９の左側）の補強壁５６Ｂだけに、ピストンピンボス５４に接近する方向に略くの字形状に屈曲して形成される屈曲部５６ｇが設けられる。
【００６５】
また、屈曲部５６ｇは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと重なる部分、即ち、補強壁５６Ｂの中央部分にのみ設けられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のピストン２３によれば、補強壁５６Ｂの屈曲部５６ｇは、冷却オイルの噴射方向延長線Ｊと重なる部分にのみ設けられるため、冷却オイルとの干渉を回避する補強壁５６Ｂの変形を最小限に抑制することができ、補強壁５６Ｂの補強強度を維持したまま冷却オイルとの干渉を回避することができる。
【００６７】
また、本実施形態のピストン２３によれば、ピストンジェット２８が配置される側の補強壁５６Ｂだけに、屈曲部５６ｇが設けられるため、ピストン２３の成形型が簡素化されて、ピストン２３の成形性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（内燃機関）
１１ クランクケース
２１ ピストンピン
２３ ピストン
２８ ピストンジェット
５１ 天井部（天井面）
５２ スカート部
５３ 連結壁
５４ ピストンピンボス
５６ 補強壁
５６Ａ 補強壁
５６Ｂ 補強壁
５６ａ 連結部
５６ｂ 屈曲部
５６ｃ 傾斜部
５６ｅ 湾曲部
５６ｆ 傾斜部
５６ｇ 屈曲部
５８ 天井裏面
Ａ 連結部の高さ
Ｂ 屈曲部及び湾曲部の高さ
ＣＬ２ ピストンの中心軸
Ｊ 冷却オイルの噴射方向延長線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン（２３）の天井面（５１）から垂下する一対のスカート部（５２）と、ピストンピン（２１）が嵌装されるピストンピンボス（５４）を含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁（５３）と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁（５６）とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケース（１１）から前記ピストンの天井裏面（５８）に向かって噴射するピストンジェット（２８）を備える内燃機関（１０）に嵌装されるピストンであって、
前記ピストンの中心軸方向視において、両端の連結部（５６ａ）によって前記一対の連結壁に連結する前記補強壁の中間部は、前記ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部（５６ｂ，５６ｇ）又は湾曲する湾曲部（５６ｅ）を有することを特徴とするピストン。
【請求項２】
ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースから前記ピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、
前記補強壁は、前記ピストンピンの中心軸方向視において、前記ピストンの中心軸（ＣＬ２）に対して傾斜する傾斜部（５６ｃ，５６ｆ）を有することを特徴とするピストン。
【請求項３】
前記補強壁の前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部は、前記ピストンの全ストロークにおいて、噴射される前記冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜することを特徴とする請求項１又は２に記載のピストン。
【請求項４】
前記補強壁の前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部は、前記冷却オイルの噴射方向延長線（Ｊ）と重なる部分にのみ設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
前記ピストンの中心軸方向の前記補強壁の高さは、前記屈曲部、及び前記湾曲部の高さ（Ｂ）が、前記連結壁との連結部の高さ（Ａ）より低いことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記補強壁の前記高さは、前記連結部から前記屈曲部、又は前記湾曲部に向けて次第に低くなることを特徴とする請求項５に記載のピストン。
【請求項７】
前記補強壁は、前記ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の前記補強壁からなり、
前記一対の補強壁の内、前記ピストンジェットが配置される側の前記補強壁に、前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項８】
ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースから前記ピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、
両端の連結部によって前記一対の連結壁に連結する前記補強壁の中間部は、前記ピストンの中心軸方向視において、前記ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、前記ピストンピンの中心軸方向視において、前記ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とするピストン。
【請求項１】
ピストン（２３）の天井面（５１）から垂下する一対のスカート部（５２）と、ピストンピン（２１）が嵌装されるピストンピンボス（５４）を含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁（５３）と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁（５６）とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケース（１１）から前記ピストンの天井裏面（５８）に向かって噴射するピストンジェット（２８）を備える内燃機関（１０）に嵌装されるピストンであって、
前記ピストンの中心軸方向視において、両端の連結部（５６ａ）によって前記一対の連結壁に連結する前記補強壁の中間部は、前記ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部（５６ｂ，５６ｇ）又は湾曲する湾曲部（５６ｅ）を有することを特徴とするピストン。
【請求項２】
ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースから前記ピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、
前記補強壁は、前記ピストンピンの中心軸方向視において、前記ピストンの中心軸（ＣＬ２）に対して傾斜する傾斜部（５６ｃ，５６ｆ）を有することを特徴とするピストン。
【請求項３】
前記補強壁の前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部は、前記ピストンの全ストロークにおいて、噴射される前記冷却オイルと干渉が生じない範囲で屈曲、湾曲又は傾斜することを特徴とする請求項１又は２に記載のピストン。
【請求項４】
前記補強壁の前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部は、前記冷却オイルの噴射方向延長線（Ｊ）と重なる部分にのみ設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
前記ピストンの中心軸方向の前記補強壁の高さは、前記屈曲部、及び前記湾曲部の高さ（Ｂ）が、前記連結壁との連結部の高さ（Ａ）より低いことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
前記補強壁の前記高さは、前記連結部から前記屈曲部、又は前記湾曲部に向けて次第に低くなることを特徴とする請求項５に記載のピストン。
【請求項７】
前記補強壁は、前記ピストンピンを挟んで両側に配置される一対の前記補強壁からなり、
前記一対の補強壁の内、前記ピストンジェットが配置される側の前記補強壁に、前記屈曲部、前記湾曲部、及び前記傾斜部が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項８】
ピストンの天井面から垂下する一対のスカート部と、ピストンピンが嵌装されるピストンピンボスを含み、前記一対のスカート部を連結する一対の連結壁と、前記スカート部と前記ピストンピンボス間において前記一対の連結壁を連結する一対の補強壁とを有し、
前記ピストンを冷却する冷却オイルを、クランクケースから前記ピストンの天井裏面に向かって噴射するピストンジェットを備える内燃機関に嵌装されるピストンであって、
両端の連結部によって前記一対の連結壁に連結する前記補強壁の中間部は、前記ピストンの中心軸方向視において、前記ピストンピンボスに接近又は離間する方向に屈曲する屈曲部又は湾曲する湾曲部を有すると共に、前記ピストンピンの中心軸方向視において、前記ピストンの中心軸に対して傾斜する傾斜部を有することを特徴とするピストン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８５２１５（Ｐ２０１１−１８５２１５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３４４４（Ｐ２０１０−５３４４４）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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