内燃機関のピストン
【課題】信頼性や耐久性を低下させることなくピストンの重心を可変にすることによりスラップ音を好適に抑制することができる内燃機関のピストンを提供する。
【解決手段】スラスト側のピストン内部に設けられるオイル室２と、オイル室内にオイルを導入する導入路３と、オイル室内のオイルを排出する排出路４と、導入路３を開閉する入口弁３０と、排出路４を開閉する出口弁４０と、を備え、入口弁３０及び出口弁４０はともに弁体３０２、４０２及び該弁体を付勢するばね３０３、４０３を含み、それぞれの弁体の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に該弁体が導入路３又は排出路４を開放する位置を通過するよう構成され、入口弁３０の弁体３０２の振幅は、中回転数域で閾値以上となり、高回転数域で閾値より小さくなり、出口弁４０の弁体４０２の振幅は、中回転数域で閾値より小さくなり、高回転数域で閾値以上となるように、設定されている。
【解決手段】スラスト側のピストン内部に設けられるオイル室２と、オイル室内にオイルを導入する導入路３と、オイル室内のオイルを排出する排出路４と、導入路３を開閉する入口弁３０と、排出路４を開閉する出口弁４０と、を備え、入口弁３０及び出口弁４０はともに弁体３０２、４０２及び該弁体を付勢するばね３０３、４０３を含み、それぞれの弁体の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に該弁体が導入路３又は排出路４を開放する位置を通過するよう構成され、入口弁３０の弁体３０２の振幅は、中回転数域で閾値以上となり、高回転数域で閾値より小さくなり、出口弁４０の弁体４０２の振幅は、中回転数域で閾値より小さくなり、高回転数域で閾値以上となるように、設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの駆動によって発生する騒音の一つにスラップ音がある。このスラップ音は、ピストンがシリンダ内を往復運動するときに該ピストンのスカート部がシリンダライナの壁面に衝突することによって発生する。
【０００３】
例えば、内燃機関の高回転数運転時の圧縮行程上死点直前において、ピストン本体がシリンダライナに押しつけられる力（側圧）の向きがスラスト側から反スラスト側へ変化する際の衝突の衝撃によりスラップ音が発生する。
【０００４】
ここで、スラスト側とは、圧縮上死点直後の膨張行程に爆発力によってコンロッドが揺動することにより押しつけられる側である。スラスト側と反対方向を反スラスト側という。
【０００５】
従来、スラップ音を低減するため種々のピストンが開発されてきた。例えば、特許文献１には、ピストン本体のスカート部のスラスト側のみに外環部材を嵌合し、ピストン本体の重心をピストン本体の中心線よりもスラスト側にオフセットさせた構造のピストンが記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載されたピストンは、外環部材とスカート部との間にダンパー用オイルが導入される隙間が形成され、この隙間に導入されるオイルによる油圧緩衝作用により、ピストンがスラスト側へ衝突する際の衝撃を緩和することを図っている。
【０００７】
また、ピストン本体の重心がピストン本体の中心線よりもスラスト側にオフセットされることにより、圧縮行程における側圧の向きが常に反スラスト側になり、側圧の向きが上死点直前に一時的にスラスト側に変化することに起因するスラップ音を抑制することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０７８１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のピストンの外環部材は、ピストン本体に対して相対移動自在に支持された可動部材である。このような可動部材に十分な剛性を持たせることは困難である。内燃機関の運転中はピストンには非常に大きな加速度がかかるため、十分な剛性を有しない部材をピストンが備えていることは、ピストンの信頼性や耐久性を低下させる要因となる。
【００１０】
また、特許文献１に記載のピストンでは、ダンパー用オイルは、オイルギャラリーからクランクシャフト、コンロッド及びピストンピンに形成された油路を経由して供給される構造となっているが、内燃機関の始動時のようにオイルの供給が十分でない場合には、スカート部と外環部材との隙間が十分な量のオイルで満たされず空隙を生じ、これが騒音の原因となる可能性もある。
【００１１】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、信頼性や耐久性を低下させることなくピストンの重心を可変にすることによりスラップ音を好適に抑制することを可能にする内燃機関のピストン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】
【００１２】
上記の課題を解決するための本発明は、
内燃機関のピストンであって、
スラスト側及び反スラスト側の少なくとも一方のピストン内部に設けられ、オイルの導入及び排出が可能な空間であるオイル室と、
前記オイル室内のオイル量が前記内燃機関の回転数に応じた所定の目標値となるように、前記オイル室へのオイル導入量及び前記オイル室からのオイル排出量の少なくとも一方が前記内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じて調節されるように構成されるオイル量調節機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のピストンでは、オイル室はピストン内部に設けられるので、オイル室を区画するために可動部材を必要としない。従って、ピストンにオイル室を設けることによるピストンの信頼性及び耐久性の低下を抑制できる。
【００１４】
このオイル室内のオイル量を調節することにより、ピストンの重心位置を変化させることができる。ピストンの重心位置はスラップ音の発生に影響し、その影響の仕方は内燃機関の回転数に依存する。例えば、ピストンの重心位置が同じであっても、低回転数ではスラップ音が小さく、高回転数ではスラップ音が大きい、ということがあり得る。
【００１５】
上記構成における「所定の目標値」とは、例えばスラップ音を所定の許容レベルに抑えることが可能なピストン重心位置を実現するためのオイル室内のオイル量として定めることができる。
【００１６】
本発明のピストンによれば、オイル室内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた所定の目標値になるように、オイル量調節機構により、内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じてオイル室に対するオイル導入量及び／又はオイル排出量が調節されるので、内燃機関の回転数に応じて、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００１７】
本発明において、前記オイル量調節機構は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数領域内の回転数である場合に前記ピストンの重心が前記ピストンの中心線よりスラスト側の位置になるように、前記オイル導入量及び／又は前記オイル排出量の調節が行われるよう設定されている構成とすることができる。
【００１８】
「所定の回転数領域」は、ピストンの重心をピストンの中心線よりスラスト側の位置にした場合に、ピストンの重心がピストンの中心線の位置の場合と比較して、内燃機関のシリンダブロックの振動強度の平均値が小さくなるような回転数領域であり、典型的には、内燃機関の回転数領域を低回転数領域、中回転数領域、高回転数領域に分けた場合の中回転数領域である。
【００１９】
上記構成では、オイル室のオイル量の目標値を、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側になるように設定する。オイル室がスラスト側に設けられている場合には、所定の回転数領域においてオイル室のオイル量が増加するようにオイル量の目標値を設定する。
【００２０】
オイル室がスラスト側及び反スラスト側に設けられている場合には、所定の回転数領域においてスラスト側のオイル室のオイル量が反スラスト側のオイル室のオイル量より多くなるように目標値を設定する。
【００２１】
上記構成では、オイル室のオイル量がこのような目標値となるように、オイル導入量及び／又はオイル排出量の調節が行われるように、オイル量調節機構が設定される。
【００２２】
オイル量調節機構がこのように設定されていることにより、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側になるので、所定の回転数領域におけるスラップ音の軽減が可能になる。一方、高回転数側の領域においては、ピストンの重心の位置のスラスト側への移動が不要に行われることを抑制できる。
【００２３】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転数に応じてオイル室に対するオイル導入量及び／又はオイル排出量の調節が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００２４】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振動の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に弁体が前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内のある回転数で弁体の振幅が極大となるとともに、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値以上となり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されていてもよい。
【００２５】
オイル量調節機構はピストンに備わるので、内燃機関の運転中はピストンとともに運動する。内燃機関の運転中、入口弁及び出口弁の弁体は、ばねの付勢力とピストン運動の慣性力を受けて所定の空間内で振動する。ピストン運動の周波数は内燃機関の回転数に対応する。
【００２６】
運転中の内燃機関の回転数に対応する周波数が弁体の共振周波数に近いほど弁体の振幅は大きくなり、共振周波数から離れるほど弁体の振幅は小さくなる。上記構成では、入口弁の弁体の共振周波数が、所定の回転数領域内のある回転数に対応する周波数となるように設定される。
【００２７】
入口弁及び出口弁は、弁体の位置に応じてオイル導入路やオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成される。弁体の振幅が小さい場合、空間内で弁体が通過する範囲は狭く、弁体の振幅が大きい場合、空間内で弁体が通過する範囲は広くなる。
【００２８】
振幅が大きい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれ、且つ、振幅が小さい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれない、所定の位置でのみオイル導入路やオイル排出路が開放されるように、入口弁や出口弁を構成することにより、弁体の振幅に応じてオイル導入路やオイル排出路が開閉されるようにできる。
【００２９】
上記の構成では、所定の回転数領域では入口弁が開弁し且つ出口弁が閉弁するので、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では入口弁が閉弁し且つ出口弁が開弁するので、オイル室内のオイル量は減少する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００３０】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転数に応じて入口弁及び出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００３１】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル排出路からオイル室外に排出されるオイル量は前記オイル導入路によりオイル室内に導入されるオイル量より多く、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル排出路を開閉する出口弁を有し、
前記出口弁は、弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅が閾値以上の場合に弁体が前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されていてもよい。
【００３２】
オイル量調節機構はピストンに備わるので、内燃機関の運転中はピストンとともに運動する。内燃機関の運転中、出口弁の弁体は、ばねの付勢力とピストンの運動による慣性力を受けて所定の空間内で振動する。ピストンの運動による慣性力が大きいほど弁体の振幅は大きくなる。ピストンの運動による慣性力は、内燃機関の回転数が高いほど大きくなる。
【００３３】
出口弁は、弁体の位置に応じてオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成される。弁体の振幅が小さい場合、空間内で弁体が通過する範囲は狭く、弁体の振幅が大きい場合、空間内で弁体が通過する範囲は広くなる。
【００３４】
オイル排出路が開放される位置或いは閉鎖される所定の位置が、振幅が大きい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれ、且つ、振幅が小さい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれないように出口弁を構成することにより、弁体の振幅に応じてオイル排出路が開閉されるようにできる。すなわち、ピストンの運動による慣性力に応じて、オイル排出路が開閉されるように出口弁を構成することができる。
【００３５】
上記の構成では、オイル導入路は常に開放されている。そのため、所定の回転数領域において出口弁が閉弁した場合、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数
領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００３６】
一方、上記の構成では、オイル排出路によるオイル排出量がオイル導入路によるオイル導入量より多い。そのため、所定の回転数領域より高回転数側の回転数において出口弁が開弁した場合、オイル室内のオイル量は時間経過とともにゼロに近付く。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００３７】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴うピストン運動の慣性力に応じて出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００３８】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を閉鎖する位置となり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を開放する位置となるように、
設定されていても良い。
【００３９】
内燃機関の運転中、入口弁及び出口弁の弁体は、ばねの付勢力と油圧を受けて所定の空間内を移動する。弁体に作用する油圧は、内燃機関の回転に連動するオイルポンプにより供給され、弁体には、内燃機関の回転数に応じた大きさの油圧が作用する。
【００４０】
運転中の内燃機関の回転数が低い場合、弁体に作用する油圧は小さく、ばねによる付勢力が優勢となる。運転中の内燃機関の回転数が高い場合、弁体に作用する油圧は大きく、油圧が優勢となる。従って、内燃機関の回転数に伴う油圧に応じて弁体の位置が変化する。
【００４１】
入口弁及び出口弁は、弁体の位置に応じてオイル導入路又はオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成されるので、内燃機関の回転に伴う油圧に応じてオイル導入路又はオイル排出路が開閉されるようにできる。
【００４２】
上記の構成では、所定の回転数領域では入口弁が開弁し且つ出口弁が閉弁するので、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００４３】
一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では入口弁が閉弁し且つ出口弁が開弁
するので、オイル室内のオイル量は減少する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００４４】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて入口弁及び出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００４５】
前記オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けられる第１オイル室と、反スラスト側のピストン内部に設けられる第２オイル室と、を有し、
前記内燃機関の油圧系統と前記第１オイル室とを連通する第１油路と、前記油圧系統と前記第２オイル室とを連通する第２油路と、を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記第１油路を開閉する第１開閉弁と、前記第２油路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記第１開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、
前記第２開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を開放する位置となるように、
設定されていてもよい。
【００４６】
内燃機関の運転中、第１開閉弁及び第２開閉弁の弁体は、ばねの付勢力と油圧を受けて所定の空間内を移動する。弁体に作用する油圧は、内燃機関の回転に連動するオイルポンプにより供給され、弁体には、内燃機関の回転数に応じた大きさの油圧が作用する。
【００４７】
運転中の内燃機関の回転数が低い場合、弁体に作用する油圧は小さく、ばねによる付勢力が優勢となる。運転中の内燃機関の回転数が高い場合、弁体に作用する油圧は大きく、油圧が優勢となる。従って、内燃機関の回転数に伴う油圧に応じて弁体の位置が変化する。
【００４８】
第１開閉弁及び第２開閉弁は、弁体の位置に応じて第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成されるので、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて第１油路又は第２油路が開閉されるようにできる。
【００４９】
上記の構成では、所定の回転数領域では第１開閉弁は開弁し、第２開閉弁は閉弁するので、スラスト側のオイル室内のオイル量のみが増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００５０】
一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では第１開閉弁及び第２開閉弁の両方が開弁するので、スラスト側及び反スラスト側の両方のオイル室のオイル量が増加する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００５１】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて第１開閉弁及び第２開閉弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００５２】
本発明にかかる上述の各構成において、オイル室は、ピストンの特にスカート部の内部に設けることができる。また、オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けることができる。オイル室は、反スラスト側のピストン内部に設けることもできる。
【００５３】
或いは、オイル室は、スラスト側のピストン内部及び反スラスト側のピストン内部の両方に設けることもできる。スラスト側のピストン内部及び反スラスト側のピストン内部の両方にオイル室を設ける場合、オイル量調節機構はオイル室毎に設けても良い。
【００５４】
この場合、等回転数条件で２つのオイル室のオイル量が同じになるように各オイル量調節機構を設定することにより、ピストンの重心位置がピストン中心線の位置になるようにすることができる。
【００５５】
或いは、等回転数条件で２つのオイル室のオイル量に差が出るように各オイル量調節機構を設定することにより、ピストン重心位置をピストン中心線からスラスト側又は反スラスト側に移動させることができる。
【００５６】
オイル室へのオイルの供給手段は、例えば、内燃機関の油圧系統からクランクシャフト、コンロッド、ピストンピン、ピンボス、スカートなどに設けられる油路を介してオイル室に連通する通路を設ける構成とすることができる。
【００５７】
或いは、ピストンの背面にオイルをはねかけるオイルジェットから噴射されるオイルの一部がオイル室に導入される構成とすることができる。
【００５８】
また、ピストンリングより下方且つオイル室より上方のピストン表面に開口部を設け、開口部とオイル室とを連通する通路を設け、ピストンリングが掻き落としたオイルがオイル導入路を介してオイル室に流入する構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、信頼性や耐久性を低下させることなくピストンの重心を可変にすることによりスラップ音を好適に抑制することを可能にする内燃機関のピストンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図２】実施例１における入口弁及び出口弁の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。図２（Ａ）は、内燃機関の運転中における内燃機関の回転数と入口弁の弁体の振幅との関係を示す図である。図２（Ｂ）は、内燃機関の運転中における出口弁の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図３】実施例１における入口弁及び出口弁の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図４】内燃機関の回転数が中回転数領域内にある場合におけるシリンダブロックの振動強度の頻度分布の一例を示す図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図６】実施例２における出口弁の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図７】実施例３に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図８】実施例３に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスのピストン中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【図９】実施例３における入口弁及び出口弁の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図１０】実施例４に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスのピストン中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【図１１】実施例４におけるスラスト側のオイル量調節機構及び反スラスト側のオイル量調節機構の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図１２】実施例５に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図１３】実施例の変形例に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００６２】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。図１にはピストンのスラスト側半分のみを示している。ピストン１はスカート部１０２及びピンボス１０３を有する。スカート部１０２の内部にはオイルを溜めることができる空間であるオイル室２が設けられている。
【００６３】
オイル室２内にはオイル導入路３によってオイルが導入される。また、オイル室２内のオイルはオイル排出路４によってオイル室２の外に排出される。オイル室２には、通路２０１及び２０２が接続され、オイル室２内外を連通している。通路２０１及び２０２における空気やオイルの流量は、オイル導入路３やオイル排出路４と比較して十分小さい。
【００６４】
オイル導入路３は、油路３０４、シリンダ部３０１及び油路３０５により構成される。油路３０４はピストン背面部１０１に設けられる開口部に接続し、油路３０５はオイル室２に接続し、シリンダ部３０１が油路３０４と油路３０５とを連通する。
【００６５】
油路３０４は、ピストン背面部１０１に冷却用のオイルを噴射するオイルジェット１３の噴射ノズルに対向して設けられている。内燃機関の運転中、オイルジェット１３から噴射されるオイルが油路３０４にかかり、オイル導入路３にオイルが供給される。本実施例では、オイルジェット１３が本発明における「オイル供給手段」として機能している。
【００６６】
シリンダ部３０１内部には、ばね３０３及び弁体３０２が設けられ、入口弁３０を構成している。弁体３０２はばね３０３によって付勢され、シリンダ部３０１内部を摺動する。弁体３０２の位置によってオイル導入路３が開放又は閉鎖される。
【００６７】
弁体３０２にばね３０３の付勢力のみがかかる場合の平衡状態では、弁体３０２は図１に示すような油路３０５を閉鎖する位置に静止し、オイル導入路３が閉鎖される。内燃機関の運転中、ピストン１の運動による慣性力が弁体３０２にかかると、弁体３０２はシリンダ部３０１内部で振動する。
【００６８】
弁体３０２の振幅が所定の閾値Ａ１以上になった場合に、弁体３０２は油路３０５を閉鎖しない位置を通過するように構成されている。弁体３０２が油路３０５を閉鎖しない位置にある場合、オイル導入路３が開放される。
【００６９】
この場合、油路３０４から流入したオイルは、シリンダ部３０１及び油路３０５を流通してオイル室２内に導入される。このように、入口弁３０によって、オイル導入路３を介してオイル室２内に導入されるオイル量が調節される。
【００７０】
オイル排出路４は、油路４０４、シリンダ部４０１及び油路４０５により構成される。油路４０５はスカート部１０２のピンボス１０３側の壁面に設けられる開口部に接続し、油路４０４はオイル室２に接続し、シリンダ部４０１が油路４０４と油路４０５とを連通する。
【００７１】
シリンダ部４０１内部には、ばね４０３及び弁体４０２が設けられ、出口弁４０を構成している。弁体４０２はばね４０３によって付勢され、シリンダ部４０１内部を摺動する。弁体４０２の位置によってオイル排出路４が開放又は閉鎖される。
【００７２】
弁体４０２にばね４０３の付勢力のみがかかる場合の平衡状態では、弁体４０２は図１に示すような油路４０４を閉鎖する位置に静止し、オイル排出路４が閉鎖される。内燃機関の運転中、ピストン１の運動による慣性力が弁体４０２にかかると、弁体４０２はシリンダ部４０１内部で振動する。
【００７３】
弁体４０２の振幅が所定の閾値Ａ２以上になった場合に、弁体４０２は油路４０４を閉鎖しない位置を通過するように構成されている。弁体４０２が油路４０４を閉鎖しない位置にある場合、オイル排出路４が開放される。
【００７４】
この場合、オイル室２から油路４０４に流出したオイルは、シリンダ部４０１及び油路４０５を流通してオイル室２外に排出される。このように、出口弁４０によって、オイル排出路４を介してオイル室２外に排出されるオイル量が調節される。
【００７５】
図２は、本実施例における入口弁３０及び出口弁４０の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。図２（Ａ）は、内燃機関の運転中における内燃機関の回転数と入口弁３０の弁体３０２の振幅との関係を示す図である。図２（Ｂ）は、内燃機関の運転中における出口弁４０の弁体４０２の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【００７６】
本実施例では、入口弁３０の弁体３０２の質量とばね３０３によって決まる弁体３０２の共振周波数を、内燃機関の所定の回転数ＮＥ０に相当する周波数に設定する。本実施例では所定の回転数ＮＥ０を３０００ｒｐｍとする。
【００７７】
これにより、内燃機関の運転中の入口弁３０の弁体３０２の振幅は、図２（Ａ）に示すように、回転数がＮＥ０のときに極大となり、回転数がＮＥ０より低い領域では回転数が高くなるほど大きくなり、回転数がＮＥ０より高い領域では回転数が高くなるほど小さくなる傾向を示す。
【００７８】
更に、本実施例では、内燃機関の運転中、回転数が所定の回転数ＮＥ０を含む所定の回転数領域内にある場合に、入口弁３０の弁体３０２の振幅が閾値Ａ１以上になり、回転数が所定の回転数領域より低回転数側の領域（以下、低回転数領域という）及び高回転数側の領域（以下、高回転数領域という）内にある場合に、入口弁の弁体３０２の振幅が閾値Ａ１より小さくなるように設定する。本実施例では、所定の回転数領域の下限値ＮＥ１を２５００ｒｐｍ、上限値ＮＥ２を３５００ｒｐｍとする。
【００７９】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域（ＮＥ１以下の領域、本実施例では２５００ｒｐｍ以下の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を閉鎖する。また、内燃機関の回転数が所定の回転数領域（ＮＥ１以上ＮＥ２以下の領域、本実施例では２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を開放する。また、内燃機関の回転数が高回転数領域（ＮＥ２以上の領域、本実施例では３５００ｒｐｍ以上の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を閉鎖する。
【００８０】
一方、出口弁４０の弁体４０２の質量とばね４０３によって決まる弁体４０２の共振周波数を、共振周波数に対応する回転数が内燃機関の運転可能な回転数域より十分高くなるように設定する。これにより、内燃機関の運転中の出口弁４０の弁体４０２の振幅は、図２（Ｂ）に示すように、全回転数域において回転数が高くなるほど大きくなる傾向を示す。
【００８１】
更に、本実施例では、内燃機関の運転中、回転数が高回転数領域内にある場合に、出口弁４０の弁体４０２の振幅が閾値Ａ２以上になり、回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合に、出口弁４０の弁体４０２の振幅が閾値Ａ２より小さくなるように設定する。
【００８２】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を閉鎖する。また、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を開放する。
【００８３】
図３は、本実施例における入口弁３０及び出口弁４０の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【００８４】
図３（Ａ１）及び（Ｂ１）はそれぞれ、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００８５】
低回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１より小さく、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過しないので、オイル導入路３は閉鎖される。また、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。
【００８６】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入しない。また、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出されない。従って、通路２０２を介して少量のオイルの流出はあるものの、オイル室２内のオイル量はほとんど変化しない。
【００８７】
図３（Ａ２）及び（Ｂ２）はそれぞれ、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００８８】
所定の回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１以上であり、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過するので、オイル導入路３が開放される期間が存在する。一方、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。
【００８９】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入する。一方、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出されない。従って、通路２０２を介して少量のオイルの流出はあるものの、オイル室２内のオイル量は増加し、オイル室２内にオイルが溜まる。
【００９０】
図３（Ａ３）及び（Ｂ３）はそれぞれ、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００９１】
高回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１より小さく、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過しないので、オイル導入路３は閉鎖される。一方、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２以上であり、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過するので、オイル排出路４が開放される期間が存在する。
【００９２】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入しない。一方、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出される。従って、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【００９３】
内燃機関の回転数に応じて上記のような挙動を示すように設定された入口弁３０及び出口弁４０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【００９４】
入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を大きくすることによって、図３（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態（入口弁３０の弁体３０２が油路３０５を閉鎖し、出口弁４０の弁体４０２が油路４０４を閉鎖した状態）と、図３（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態（入口弁３０が油路３０５と油路３０４が連通し、出口弁４０の弁体４０２が油路４０４を閉鎖した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側になる境界となる回転数を高くすることができる。
【００９５】
逆に、入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側になる境界となる回転数を低くすることができる。
【００９６】
入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を大きくすることによって、図３（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と、図３（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態（入口弁３０の弁体３０２が油路３０５を閉鎖し、出口弁４０が油路４０４と油路４０５を連通する状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【００９７】
逆に、入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【００９８】
図４は、内燃機関の回転数が所定回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）内にある場合におけるシリンダブロックの振動強度の頻度分布の一例を示す図である。図４には、ピストン１の重心がピストン１の中心線の位置にある場合の頻度分布（Ａ）と、ピストン１の重心をピストン１の中心線よりスラスト側に移動させた場合の頻度分布（Ｂ）と、の２通りを示している。
【００９９】
図４に示されるように、内燃機関の回転数が所定回転数領域内にある場合には、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させた方が、シリンダブロックの振動強度の平均値が小さくなる。すなわち、スラップ音が軽減される。
【０１００】
これに対し、図示しないが、内燃機関の回転数が低回転数領域内（２５００ｒｐｍ以下）にある場合は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動はスラップ音に関して大きな影響はない。また、内燃機関の回転数が高回転数領域内（３５００ｒｐｍ以上）にある場合は、ピストン１の重心位置がスラスト側へ移動しているとスラップ音が大きくなる背反がある。
【０１０１】
なお、ピストン１の重心位置をスラスト側へ移動させることがスラップ音の軽減に有効である回転数領域は、内燃機関の大きさや形状などの構造によって異なる。本実施例は、この回転数領域が２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍであるような内燃機関に使用するピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１０２】
弁体３０２の共振周波数、所定の回転数領域の下限値ＮＥ１、上限値ＮＥ２などの定数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数である。
【０１０３】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じて入口弁３０及び出口弁４０が上述したように開閉することにより、所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１０４】
一方、高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（反スラスト側）の位置になる。
【０１０５】
本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１０６】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０１０７】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍ）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することが可能になるピストン重心位置を実現することができるオイル量である。
【０１０８】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１０９】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）における目標値は、ピストン１の重心位置に対する感度が低いため、特に設定しない。
【０１１０】
本実施例では、入口弁３０及び出口弁４０が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が、このように内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じてオイル室２に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１１１】
（実施例２）
図５は、本発明の第２の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。実施例１と同等の構成要素には同じ名称及び符号を付して説明を省略する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【０１１２】
オイル室２１内にはオイル導入路３１によってオイルが導入される。また、オイル室２１内のオイルはオイル排出路４によってオイル室２１の外に排出される。
【０１１３】
オイル導入路３１は、ピストンリング１４より下方のピストン表面に設けられる開口部とオイル室２１とを連通する通路である。ピストンリング１４がシリンダライナから掻き落としたオイルがオイル導入路３１に流入することにより、オイル室２１内にオイルが導入される。
【０１１４】
オイル導入路３１には実施例１の入口弁３０のような開閉機構は設けられない。すなわち、オイル導入路３１は常時開放であり、内燃機関の運転中、全回転数領域においてオイル室２１内にオイルが導入される。
【０１１５】
オイル排出路４は実施例１と同様の構成であるが、出口弁４０がオイル排出路４を開放した場合にオイル室２１から排出されるオイル量が、オイル導入路３１からオイル室２１内に導入されるオイル量よりも多くなるように、油路４０４及び油路４０５の径がオイル導入路３１の径より十分大きく構成されている。つまり、出口弁４０がオイル排出路４を開放する回転数条件では、オイル室２１内のオイル量は減少し、時間経過と共にゼロに近付くように設定されている。
【０１１６】
出口弁４０の弁体４０２は、内燃機関の運転中、ばね４０３の付勢力及びピストン１の上下運動による慣性力を受けてシリンダ部４０１内部で振動する。
【０１１７】
弁体４０２の振幅が所定の閾値Ａ２以上の場合に、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過可能であり、弁体４０２の振幅が閾値Ａ２より小さい場合、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過せず、油路４０４は常に閉鎖される。
【０１１８】
弁体４０２の質量及びばね４０３は、内燃機関が所定の回転数ＮＥ２（本実施例では３５００ｒｐｍ）以上の回転数で運転している場合の慣性力が弁体４０２にかかった場合に、弁体４０２の振幅が閾値Ａ２以上となるように設定されている。
【０１１９】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域（本実施例では２５００ｒｐｍ以下）又は所定の回転数領域（本実施例では２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍ）内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を閉鎖する。
【０１２０】
また、内燃機関の回転数が高回転数領域（本実施例では３５００ｒｐｍ）内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を開放する。
【０１２１】
図６は、本実施例における出口弁４０の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０１２２】
図６（Ａ）は、内燃機関の回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以下の場合）の出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【０１２３】
低回転数領域又は所定の回転数領域では、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。この場合、オイル室２１内にはオイル導入路３１から流入するオイルが溜まっていくので、オイル室２１内のオイル量は増加する。
【０１２４】
図６（Ｂ）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【０１２５】
高回転数領域では、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２以上であり、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過する期間が存在するので、オイル排出路４は開放される。この場合、上述したようにオイル排出路４によるオイル排出量がオイル導入路３１によるオイル導入量より多いため、オイル室２１内のオイル量は減少し、ゼロに近付く。
【０１２６】
内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じて上記のような挙動を示すように設定された出
口弁４０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０１２７】
出口弁４０のばね４０３の弾性を大きくすることによって、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過可能な振幅で振動し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１２８】
逆に、出口弁４０のばね４０３の弾性を小さくすることによって、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過可能な振幅で振動し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１２９】
また、出口弁４０の弁体４０２の大きさや、油路４０４をシリンダ部４０１に接続する位置や、油路４０４や油路４０５の径などを変更することによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を変更することができる。
【０１３０】
実施例１で説明したように、この境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０１３１】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１３２】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じて出口弁４０が上述したように開閉することにより、低回転数領域及び所定の回転数領域ではオイル室２１内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１３３】
一方、高回転数領域ではオイル室２１内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２１が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１３４】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２１内のオイル量の目標値が定められている。
【０１３５】
低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０１３６】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１３７】
本実施例では、オイル導入路３１及びオイル排出路４が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２１内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の運転にともなってかかる慣性力に応じてオイル室２１に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１３８】
（実施例３）
図７は、本発明の第３の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。実施例１と同等の構成要素には同じ名称及び符号を付して説明を省略する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【０１３９】
オイル室２内にはオイル導入路５によってオイルが導入される。また、オイル室２内のオイルはオイル排出路６によってオイル室２の外に排出される。オイル室２には、オイル空気抜き通路２０３が接続され、オイル室２内外を連通している。
【０１４０】
オイル導入路５は、油路５０４、シリンダ部５０１及び油路５０５により構成される。油路５０４は内燃機関の油圧系統に接続し、油路５０５はオイル室２に接続し、シリンダ部５０１が油路５０４と油路５０５とを連通する。
【０１４１】
シリンダ部５０１内部には、ばね５０３及び弁体５０２が設けられ、入口弁５０を構成している。シリンダ部５０１は油路５０４に連通しており、ばね５０３が弁体５０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路５０４内のオイルにより弁体５０２に作用する。弁体５０２はシリンダ部５０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね５０３の付勢力との釣り合いにより弁体５０２の位置が定まるように構成されている。
【０１４２】
弁体５０２には油路５０２１が設けられ、弁体５０２の位置がシリンダ部５０１内部の所定範囲内の場合に、油路５０２１は油路５０４とシリンダ部５０１及び油路５０５を連通させる。この場合、油路５０４内のオイルがシリンダ部５０１、油路５０２１及び油路５０５を通過してオイル室２内に流入する。すなわち、この場合、入口弁５０はオイル導入路５を開放している。
【０１４３】
弁体５０２の位置がシリンダ部５０１内部の前記所定範囲外の場合は、弁体５０２は油路５０５を閉鎖し、油路５０５と油路５０４とは連通しないので、油路５０４内のオイルはオイル室２内に流入しない。すなわち、この場合、入口弁５０はオイル導入路５を閉鎖している。
【０１４４】
このように、入口弁５０によって、オイル導入路５を介してオイル室２内に導入されるオイル量が調節される。
【０１４５】
弁体５０２にかかる油圧が小さい場合、ばね５０３の付勢力が優勢となり、弁体５０２の位置は図７に示す位置となる。弁体５０２にかかる油圧が大きくなると、ばね５０３の付勢力に抗して油圧により弁体５０２が図７の上方に押し込まれ、弁体５０２の位置が変化する。
【０１４６】
上記のように、弁体５０２の位置に応じてオイル導入路５は開放又は閉鎖されるので、入口弁５０は、油圧に応じてオイル導入路５を開放又は閉鎖するよう構成されている。
【０１４７】
油路５０４が接続される油圧系統について図８を参照して説明する。図８はピストン１のスカート部１０２及びピンボス１０３のピストン１の中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【０１４８】
図８に示すように、油路５０４は、ピンボス１０３に設けられた油路８、油路７、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１４９】
これにより、オイルポンプの作動状態に応じた油圧でオイルが油路５０４に供給される。上述のように、油路５０４は、シリンダ部５０１、弁体５０２に設けられる油路５０２１、及び油路５０５を介してオイル室２と連通しており、内燃機関の油圧系統から供給されるオイルがオイル導入路５を介してオイル室２に導入されるよう構成されている。
【０１５０】
すなわち、本実施例では、油路７及び油路８を含む内燃機関の油圧系統が本発明における「オイル供給手段」として機能している。
【０１５１】
オイル排出路６は、油路６０４、シリンダ部６０１及び油路６０５により構成される。油路６０４はオイル室２に接続し、油路６０５はスカート部１０２の下面に設けられる開口部に接続し、シリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５とを連通する。
【０１５２】
シリンダ部６０１の内部には、ばね６０３及び弁体６０２が設けられ、出口弁６０を構成している。シリンダ部６０１は油路６０６を介して内燃機関の油圧系統に連通しており、ばね６０３が弁体６０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路６０６内のオイルにより弁体６０２に作用する。
【０１５３】
弁体６０２はシリンダ部６０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね６０３の付勢力との釣り合いにより弁体６０２の位置が定まるように構成されている。
【０１５４】
シリンダ部６０１の内部は弁体６０２によって互いに連通しない２つの領域に区画されており、一方の領域が油路６０４と油路６０５とを連通し、他方の領域が油路６０５に連通している。従って、油路６０４及び油路６０５は油路６０６及び内燃機関の油圧系統とは連通しない。
【０１５５】
弁体６０２には油路６０２１が設けられ、弁体６０２の位置がシリンダ部６０１内部の所定範囲内の場合に、油路６０２１は油路６０４と油路６０５とを連通させる。この場合、オイル室２内のオイルが油路６０４、油路６０２１及び油路６０５を通過してオイル室２の外に流出する。すなわち、この場合、出口弁６０はオイル排出路６を開放している。
【０１５６】
また、弁体６０２の位置が、図７に示すようにばね６０３の付勢力が油圧に勝って油路６０６の側に押し込まれた所定範囲内の場合も、油路６０４と油路６０５がシリンダ部６０１の前記一方の領域によって連通されることにより、オイル室２内のオイルが油路６０４、シリンダ部６０１及び油路６０５を通過してオイル室２の外に流出する。すなわち、この場合も出口弁６０はオイル排出路６を開放している。
【０１５７】
弁体６０２の位置が上記の各所定範囲のいずれでもない場合は、油路６０４と油路６０５とは連通せず、オイル室２内のオイルはオイル室２の外に流出しない。すなわち、この場合、出口弁６０はオイル排出路６を閉鎖している。
【０１５８】
このように、出口弁６０によって、オイル排出路６を介してオイル室２外に排出されるオイル量が調節される。
【０１５９】
弁体６０２にかかる油圧が小さい場合、ばね６０３の付勢力が優勢となり、弁体６０２の位置は図７に示す位置となる。弁体６０２にかかる油圧が大きくなると、ばね６０３の付勢力に抗して油圧により弁体６０２が図７の左方に押し込まれ、弁体６０２の位置が変化する。
【０１６０】
上記のように、弁体６０２の位置に応じてオイル排出路６は開放又は閉鎖されるので、出口弁６０は、油圧に応じてオイル排出路６を開放又は閉鎖するよう構成されている。
【０１６１】
油路６０６が接続される油圧系統について図８を参照して説明する。図８に示すように、油路６０６は、ピンボス１０３に設けられた油路１０、油路９、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１６２】
これにより、オイルポンプの作動状態に応じた油圧が弁体６０２に作用するように構成される。油路６０６はシリンダ部６０１に連通しているが、オイル室２に連通している領域（ばね６０３が設けられている領域）へは、弁体６０２の存在によって阻止されているため連通していない。従って、オイル室２には連通していない。
【０１６３】
図９は、本実施例における入口弁５０及び出口弁６０の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０１６４】
図９（Ａ１）及び（Ｂ１）は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１６５】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ１）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通せず、弁体５０２が油路５０５を閉鎖するように設定されている。
【０１６６】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ１）に示す弁体６０２の位置において、シリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５とを連通するように設定されている。
【０１６７】
従って、低回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を閉鎖するためオイル室２にオイルは導入されず、出口弁６０がオイル排出路６を開放するためオイル室２内のオイルが排出されるので、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【０１６８】
図９（Ａ２）及び（Ｂ２）は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１６９】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ２）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通するように設定されている。
【０１７０】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ２）に示す弁体６０２の位置において、弁体６０２が油路６０４を閉鎖するように設定されている。
【０１７１】
従って、所定の回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を開放するためオイル室２にオイルが導入され、出口弁６０がオイル排出路６を閉鎖するためオイル室２内のオイルは排出されないので、オイル室２内のオイル量は増加し、オイル室２にオイルが溜まっ
ていく。
【０１７２】
図９（Ａ３）及び（Ｂ３）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１７３】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ３）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通せず、弁体５０２が油路５０５を閉鎖するように設定されている。
【０１７４】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ３）に示す弁体６０２の位置において、油路６０２１が油路６０４と油路６０５とを連通するように設定されている。
【０１７５】
従って、高回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を閉鎖するためオイル室２にオイルは導入されず、出口弁６０がオイル排出路６を開放するためオイル室２内のオイルが排出されるので、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【０１７６】
内燃機関の回転数に応じて上記のような挙動を示すように設定された入口弁５０及び出口弁６０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０１７７】
入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を大きくすることによって、図９（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態（入口弁５０の弁体５０２が油路５０５を閉鎖し、出口弁６０のシリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５を連通した状態）と、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態（入口弁５０の油路５０２１が油路５０５と油路５０４を連通し、出口弁６０の弁体６０２が油路６０４を閉鎖した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置が中心線側からスラスト側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１７８】
逆に、入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置が中心線側からスラスト側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１７９】
入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を大きくすることによって、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と、図９（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態（入口弁５０の弁体５０２が油路５０５を閉鎖し、出口弁６０の油路６０２１が油路６０４と油路６０５を連通した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１８０】
逆に、入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１８１】
また、入口弁５０の弁体５０２に油路５０２１を設ける位置、弁体５０２の大きさ、出口弁６０の弁体６０２に油路６０２１を設ける位置、弁体６０２の大きさなどの構成を変更することによっても、図９（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態と図９（Ａ２）及び（Ｂ２
）に示す状態との境界となる回転数や、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と図９（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態との境界となる回転数を変更することができる。
【０１８２】
実施例１で説明したように、これらの境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を２５００ｒｐｍ及び３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０１８３】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１８４】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じて入口弁５０及び出口弁６０が上述したように開閉することにより、低回転数領域及び高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０１８５】
一方、所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１８６】
本実施例のピストン１では、オイル室２はスカート部１０２の内部に区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１８７】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０１８８】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）及び高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１８９】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０１９０】
本実施例では、オイル導入路５及びオイル排出路６が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル室２に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１９１】
（実施例４）
図１０は、本発明の第４の実施例に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスの断面図である。図１０はピストンの中心線に垂直な面による断面を示している。
【０１９２】
本実施例のピストンは、上記各実施例とは異なり、スラスト側のスカート部１０２及び反スラスト側のスカート部１０４の両方にオイル室が設けられる。図１０の上側がスラスト側、下側が反スラスト側である。
【０１９３】
スラスト側のスカート部１０２には、２つのオイル量調節機構１１が設けられる。オイル量調節機構１１は、スラスト側のスカート部１０２の内部に区画される空間であるシリンダ部１１０１、シリンダ部１１０１に連通する油路１１０４、シリンダ部１１０１内に
設けられるばね１１０３及び弁体１１０２から構成される。
【０１９４】
油路１１０４は、ピンボスに形成される油路７、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１９５】
弁体１１０２はばね１１０３によって油路１１０４の向きに付勢され、ばね１１０３が弁体１１０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路１１０４内のオイルにより弁体１１０２に作用する。弁体１１０２はシリンダ部１１０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね１１０３の付勢力との釣り合いにより弁体１１０２の位置が定まるように構成されている。
【０１９６】
シリンダ部１１０１の内部は、弁体１１０２によって、ばね１１０３が設けられる側の空間と油路１１０４に連通する空間とに区画される。２つの空間は弁体１１０２によって隔離されて互いに連通しない。
【０１９７】
後者の油路１１０４に連通する空間には、油路１１０４を介してオイルの導入及び排出が可能であり、その内部にオイルを溜めることが可能な空間であり、この空間が本発明における「オイル室」として機能している。弁体１１０２の位置によって、オイル室内に溜まることが可能なオイル量が決まる。
【０１９８】
弁体１１０２にかかる油圧が小さい場合、ばね１１０３の付勢力が優勢となり、弁体１１０２の位置は図１０に示すように油路１１０４側に寄った位置となる。この時、シリンダ部１１０１内のオイル室の容積はほぼゼロになるので、オイル室内のオイル量はほぼゼロとなる。
【０１９９】
弁体１１０２にかかる油圧が大きくなると、ばね１１０３の付勢力に抗して弁体１１０２がスラスト側に押し込まれ、シリンダ部１１０１内のオイル室の容積が増加し、オイル室内のオイル量が増加する。
【０２００】
本実施例では、内燃機関の回転数が２５００ｒｐｍ以上の場合の油圧がかかると、弁体１１０２が図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置よりスラスト側に移動し、オイル室内のオイル量が増加するように、ばね１１０３が設定されている。
【０２０１】
弁体１１０２が図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置にある場合、油路１１０４からオイル室内へオイルは流入しないので、本発明において入口弁が閉弁されたことに相当する。２５００ｒｐｍ以上の回転数の場合の油圧によって弁体１１０２が図１０に示す位置よりスラスト側に移動した場合、オイル室内へオイルが流入するので、本発明において入口弁が開弁されたことに相当する。
【０２０２】
オイル室内にオイルが溜まっている状態において、油圧の低下により弁体１１０２が反スラスト側（油路１１０４側）へ移動した場合、オイル室内のオイルが油路１１０４に流出するので、本発明において出口弁が開弁されたことに相当する。
【０２０３】
反スラスト側のスカート部１０４には、２つのオイル量調節機構１２が設けられる。オイル量調節機構１２は、反スラスト側のスカート部１０４の内部に区画される空間であるシリンダ部１２０１、シリンダ部１２０１に連通する油路１２０４、シリンダ部１２０１内に設けられるばね１２０３及び弁体１２０２を含み、上記のオイル量調節機構１１と同様に構成される。
【０２０４】
但し、本実施例では、内燃機関の回転数が３５００ｒｐｍ以上の場合の油圧がかかると、弁体１２０２を図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置より反スラスト側に移動し、オイル室内のオイル量が増加するように、ばね１２０３が設定されている。
【０２０５】
オイル量調節機構１１のオイル室が本発明の「第１オイル室」として機能している。また、シリンダ部１１０１、ばね１１０３及び弁体１１０２が「第１開閉弁」として機能している。また、油路１１０４が「第１油路」として機能している。オイル量調節機構１２のオイル室が本発明の「第２オイル室」として機能している。また、シリンダ部１２０１、ばね１２０３及び弁体１２０２が「第２開閉弁」として機能している。また、油路１２０４が「第２油路」として機能している。
【０２０６】
図１１は、本実施例におけるオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０２０７】
図１１（Ａ）は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２０８】
上記のように、オイル量調節機構１１は、低回転数領域ではばね１１０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内の最も油路１１０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２０９】
また、オイル量調節機構１２も、低回転数領域ではばね１２０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の最も油路１２０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２１０】
従って、低回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線の位置（ピストンピンの位置）になる。
【０２１１】
図１１（Ｂ）は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２１２】
上記のように、オイル量調節機構１１は、所定の回転数領域では油圧がばね１１０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内のスラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１３】
一方、オイル量調節機構１２は、所定の回転数領域ではばね１２０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の最も油路１２０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２１４】
従って、所定の回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線よりスラスト側に移動する。
【０２１５】
図１１（Ｃ）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２１６】
上記のように、オイル量調節機構１１は、高回転数領域では油圧がばね１１０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内のスラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１７】
一方、オイル量調節機構１２は、高回転数領域では油圧がばね１２０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の反スラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１８】
従って、高回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線側の位置に移動する。
【０２１９】
オイル量調節機構１１のばね１１０３の弾性力を大きくすることによって、スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させる回転数の境界を高回転数側にすることができる。
【０２２０】
逆に、オイル量調節機構１１のばね１１０３の弾性力を小さくすることによって、スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させる回転数の境界を低回転数側にすることができる。
【０２２１】
オイル量調節機構１２のばね１２０３の弾性力を大きくすることによって、反スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をピストン中心線側に移動させる回転数の境界を高回転数側にすることができる。
【０２２２】
逆に、オイル量調節機構１２のばね１２０３の弾性力を小さくすることによって、反スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をピストン中心線側に移動させる回転数を低回転数側にすることができる。
【０２２３】
実施例１で説明したように、これらの境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を２５００ｒｐｍ及び３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０２２４】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０２２５】
本実施例にかかるピストンは、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２が上述したようにオイル室内のオイル量を調節することにより、低回転数領域ではスラスト側及び反スラスト側のいずれのオイル室にもオイルが溜まらないので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０２２６】
また、所定の回転数領域ではスラスト側のオイル室にのみオイルが溜まり、反スラスト側のオイル室にはオイルが溜まらないので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０２２７】
また、高回転数領域ではスラスト側及び反スラスト側のいずれのオイル室にもオイルが溜まるので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側の位置に移動する。本実施例のピストン１では、オイル室はスカート部１０２の内部に区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０２２８】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室内のオイル量の目標値が定められている。
【０２２９】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）における目標値は、スラスト側及び反スラスト側ともにゼロである。
【０２３０】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、スラスト側が所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量であり、反スラスト側がゼロである。
【０２３１】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、スラスト側及び反スラスト側ともにオイル室の最大量である。
【０２３２】
本実施例では、オイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２が上述したような設定で構成されることにより、オイル室内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル室に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０２３３】
（実施例５）
図１２は、本発明の第５の実施例にかかる内燃機関のピストンの断面図である。ピストン１はスカート部１０２及びピンボス１０３を有する。スラスト側のスカート部１０２の内部にはオイルを溜めることができる空間であるオイル室２０が設けられている。
【０２３４】
オイル室２０には、オイル導入路３２によってオイルが導入される。オイル導入路３２は、ピストンリング１４の下方のピストン表面に設けられた開口部３２２と、オイル室２０の上方のピストン背面部１０１に設けられた開口部３２１と、を連通する通路であり、ピストンリング１４が不図示のシリンダライナから掻き落としたオイルが開口部３２２からオイル導入路３２に流入し、開口部３２１から流出してオイル室２０に溜まる。
【０２３５】
オイル導入路３２には実施例１の入口弁３０のような開閉機構は設けられない。すなわち、オイル導入路３２は常時開放であり、内燃機関の運転中、全回転数領域においてオイル室２０内にオイルが導入される。
【０２３６】
オイル室２０は、上部に開口部３２３が設けられる。開口部３２３は、オイル導入路３２より十分大きく設けられており、圧縮行程及び排気行程においてピストン１がシリンダ内を上昇する運動に伴う慣性力によって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３からピストン背面部１０１やピンボス１０３の方向に排出される。すなわち、開口部３２３は本発明における「オイル排出路」として機能している。
【０２３７】
オイル室２０にオイルが溜まっている場合、ピストン１の重心位置はスラスト側になる。オイル室２０にオイルが溜まっていない場合、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０２３８】
本実施例では、低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）の回転数で内燃機関が運転しているときの慣性力では、オイル室２０内のオイルは開口部３２３から排出されず、高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）の回転数で内燃機関が運転しているときの慣性力によって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出されるように、開口部３２３の大きさを設定している。
【０２３９】
従って、内燃機関の回転数が低回転数領域及び所定の回転数領域にある場合、オイル室２０にはオイルが溜まり、ピストン１の重心位置はスラスト側になる。一方、内燃機関の回転数が高回転数領域にある場合、オイル室２０にはオイルが溜まらず、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）になる。
【０２４０】
内燃機関の回転数に応じて上記のようにオイル室２０内のオイル量を調節するように設定された開口部３２３が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０２４１】
開口部３２３を大きくすることによって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出される回転数を低くすることができる。逆に、開口部３２３を小さくすることによって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出される回転数を高くすることができる。
【０２４２】
実施例１で説明したように、この境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０２４３】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０２４４】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じてオイル室２からのオイルの排出量が上述したように調節されることにより、低回転数領域及び所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０２４５】
一方、高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０２４６】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０２４７】
低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０２４８】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０２４９】
本実施例では、オイル導入路３２及び開口部３２３が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の運転にともなってかかる慣性力に応じてオイル室２からのオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０２５０】
なお、上記各実施例において、図１３に示すように、スカート部１０２のピンボス１０３側の壁面に、板状又は棒状の弾性部材９０１の一端を固定し、他端におもり９０２を固定し、おもり９０２がピストン１の運動方向に振動する機構を取り付けても良い。弾性部
材９０１及びおもり９０２からなるばね質量系の振幅の周波数特性を、所定の回転数ＮＥ０（本実施例では３０００ｒｐｍ）に相当する周波数にピークを持つように設定することにより、所定の回転数ＮＥ０に近い回転数ではピストン１の動きに追従して弾性部材９０１が振動し、ピストン１に大きな慣性力が加わるので、ピストン１の重心がスラスト側に移動させた場合と同様の効果がある。一方、所定の回転数ＮＥ０より十分高い回転数では、弾性部材９０１の振動はピストン１の動きに追従しなくなるのでピストン１の慣性力が小さくなり、ピストン１の重心を中心線側に移動させた場合と同様の効果がある。このようなばね質量系を単独にスカート部１０２に設けても良い。
【０２５１】
上述の各実施例で説明した事項を可能な限り組み合わせて本発明を実施することができる。また、上記各実施例ではスカート部を有するピストンにおいてスカート部の内部にオイル室を設ける構成を例示したが、スカート部を有しないピストンに本発明を適用する場合は、スラスト側及び／又は反スラスト側のピストン内部にオイル室を設けることにより、可動部材を用いずにオイル室を形成することができ、上述したようなオイル量調節機構を設けることによって回転数に応じたオイル量の調節を行うことができる。
【符号の説明】
【０２５２】
１・・・ピストン
２、２０、２１・・・オイル室
３、５、３１、３２・・・オイル導入路
４、６・・・オイル排出路
１１、１２・・・オイル量調節機構
３０、５０・・・入口弁
４０、６０・・・出口弁
１０２、１０４・・・スカート部
３０２、４０２、５０２、６０２、１１０２、１２０２・・・弁体
３０３、４０３、５０３、６０３、１１０３、１２０３・・・ばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの駆動によって発生する騒音の一つにスラップ音がある。このスラップ音は、ピストンがシリンダ内を往復運動するときに該ピストンのスカート部がシリンダライナの壁面に衝突することによって発生する。
【０００３】
例えば、内燃機関の高回転数運転時の圧縮行程上死点直前において、ピストン本体がシリンダライナに押しつけられる力（側圧）の向きがスラスト側から反スラスト側へ変化する際の衝突の衝撃によりスラップ音が発生する。
【０００４】
ここで、スラスト側とは、圧縮上死点直後の膨張行程に爆発力によってコンロッドが揺動することにより押しつけられる側である。スラスト側と反対方向を反スラスト側という。
【０００５】
従来、スラップ音を低減するため種々のピストンが開発されてきた。例えば、特許文献１には、ピストン本体のスカート部のスラスト側のみに外環部材を嵌合し、ピストン本体の重心をピストン本体の中心線よりもスラスト側にオフセットさせた構造のピストンが記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載されたピストンは、外環部材とスカート部との間にダンパー用オイルが導入される隙間が形成され、この隙間に導入されるオイルによる油圧緩衝作用により、ピストンがスラスト側へ衝突する際の衝撃を緩和することを図っている。
【０００７】
また、ピストン本体の重心がピストン本体の中心線よりもスラスト側にオフセットされることにより、圧縮行程における側圧の向きが常に反スラスト側になり、側圧の向きが上死点直前に一時的にスラスト側に変化することに起因するスラップ音を抑制することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０７８１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のピストンの外環部材は、ピストン本体に対して相対移動自在に支持された可動部材である。このような可動部材に十分な剛性を持たせることは困難である。内燃機関の運転中はピストンには非常に大きな加速度がかかるため、十分な剛性を有しない部材をピストンが備えていることは、ピストンの信頼性や耐久性を低下させる要因となる。
【００１０】
また、特許文献１に記載のピストンでは、ダンパー用オイルは、オイルギャラリーからクランクシャフト、コンロッド及びピストンピンに形成された油路を経由して供給される構造となっているが、内燃機関の始動時のようにオイルの供給が十分でない場合には、スカート部と外環部材との隙間が十分な量のオイルで満たされず空隙を生じ、これが騒音の原因となる可能性もある。
【００１１】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、信頼性や耐久性を低下させることなくピストンの重心を可変にすることによりスラップ音を好適に抑制することを可能にする内燃機関のピストン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】
【００１２】
上記の課題を解決するための本発明は、
内燃機関のピストンであって、
スラスト側及び反スラスト側の少なくとも一方のピストン内部に設けられ、オイルの導入及び排出が可能な空間であるオイル室と、
前記オイル室内のオイル量が前記内燃機関の回転数に応じた所定の目標値となるように、前記オイル室へのオイル導入量及び前記オイル室からのオイル排出量の少なくとも一方が前記内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じて調節されるように構成されるオイル量調節機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のピストンでは、オイル室はピストン内部に設けられるので、オイル室を区画するために可動部材を必要としない。従って、ピストンにオイル室を設けることによるピストンの信頼性及び耐久性の低下を抑制できる。
【００１４】
このオイル室内のオイル量を調節することにより、ピストンの重心位置を変化させることができる。ピストンの重心位置はスラップ音の発生に影響し、その影響の仕方は内燃機関の回転数に依存する。例えば、ピストンの重心位置が同じであっても、低回転数ではスラップ音が小さく、高回転数ではスラップ音が大きい、ということがあり得る。
【００１５】
上記構成における「所定の目標値」とは、例えばスラップ音を所定の許容レベルに抑えることが可能なピストン重心位置を実現するためのオイル室内のオイル量として定めることができる。
【００１６】
本発明のピストンによれば、オイル室内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた所定の目標値になるように、オイル量調節機構により、内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じてオイル室に対するオイル導入量及び／又はオイル排出量が調節されるので、内燃機関の回転数に応じて、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００１７】
本発明において、前記オイル量調節機構は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数領域内の回転数である場合に前記ピストンの重心が前記ピストンの中心線よりスラスト側の位置になるように、前記オイル導入量及び／又は前記オイル排出量の調節が行われるよう設定されている構成とすることができる。
【００１８】
「所定の回転数領域」は、ピストンの重心をピストンの中心線よりスラスト側の位置にした場合に、ピストンの重心がピストンの中心線の位置の場合と比較して、内燃機関のシリンダブロックの振動強度の平均値が小さくなるような回転数領域であり、典型的には、内燃機関の回転数領域を低回転数領域、中回転数領域、高回転数領域に分けた場合の中回転数領域である。
【００１９】
上記構成では、オイル室のオイル量の目標値を、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側になるように設定する。オイル室がスラスト側に設けられている場合には、所定の回転数領域においてオイル室のオイル量が増加するようにオイル量の目標値を設定する。
【００２０】
オイル室がスラスト側及び反スラスト側に設けられている場合には、所定の回転数領域においてスラスト側のオイル室のオイル量が反スラスト側のオイル室のオイル量より多くなるように目標値を設定する。
【００２１】
上記構成では、オイル室のオイル量がこのような目標値となるように、オイル導入量及び／又はオイル排出量の調節が行われるように、オイル量調節機構が設定される。
【００２２】
オイル量調節機構がこのように設定されていることにより、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側になるので、所定の回転数領域におけるスラップ音の軽減が可能になる。一方、高回転数側の領域においては、ピストンの重心の位置のスラスト側への移動が不要に行われることを抑制できる。
【００２３】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転数に応じてオイル室に対するオイル導入量及び／又はオイル排出量の調節が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００２４】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振動の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に弁体が前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内のある回転数で弁体の振幅が極大となるとともに、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値以上となり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されていてもよい。
【００２５】
オイル量調節機構はピストンに備わるので、内燃機関の運転中はピストンとともに運動する。内燃機関の運転中、入口弁及び出口弁の弁体は、ばねの付勢力とピストン運動の慣性力を受けて所定の空間内で振動する。ピストン運動の周波数は内燃機関の回転数に対応する。
【００２６】
運転中の内燃機関の回転数に対応する周波数が弁体の共振周波数に近いほど弁体の振幅は大きくなり、共振周波数から離れるほど弁体の振幅は小さくなる。上記構成では、入口弁の弁体の共振周波数が、所定の回転数領域内のある回転数に対応する周波数となるように設定される。
【００２７】
入口弁及び出口弁は、弁体の位置に応じてオイル導入路やオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成される。弁体の振幅が小さい場合、空間内で弁体が通過する範囲は狭く、弁体の振幅が大きい場合、空間内で弁体が通過する範囲は広くなる。
【００２８】
振幅が大きい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれ、且つ、振幅が小さい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれない、所定の位置でのみオイル導入路やオイル排出路が開放されるように、入口弁や出口弁を構成することにより、弁体の振幅に応じてオイル導入路やオイル排出路が開閉されるようにできる。
【００２９】
上記の構成では、所定の回転数領域では入口弁が開弁し且つ出口弁が閉弁するので、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では入口弁が閉弁し且つ出口弁が開弁するので、オイル室内のオイル量は減少する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００３０】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転数に応じて入口弁及び出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００３１】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル排出路からオイル室外に排出されるオイル量は前記オイル導入路によりオイル室内に導入されるオイル量より多く、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル排出路を開閉する出口弁を有し、
前記出口弁は、弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅が閾値以上の場合に弁体が前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されていてもよい。
【００３２】
オイル量調節機構はピストンに備わるので、内燃機関の運転中はピストンとともに運動する。内燃機関の運転中、出口弁の弁体は、ばねの付勢力とピストンの運動による慣性力を受けて所定の空間内で振動する。ピストンの運動による慣性力が大きいほど弁体の振幅は大きくなる。ピストンの運動による慣性力は、内燃機関の回転数が高いほど大きくなる。
【００３３】
出口弁は、弁体の位置に応じてオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成される。弁体の振幅が小さい場合、空間内で弁体が通過する範囲は狭く、弁体の振幅が大きい場合、空間内で弁体が通過する範囲は広くなる。
【００３４】
オイル排出路が開放される位置或いは閉鎖される所定の位置が、振幅が大きい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれ、且つ、振幅が小さい場合に弁体が通過可能な範囲内に含まれないように出口弁を構成することにより、弁体の振幅に応じてオイル排出路が開閉されるようにできる。すなわち、ピストンの運動による慣性力に応じて、オイル排出路が開閉されるように出口弁を構成することができる。
【００３５】
上記の構成では、オイル導入路は常に開放されている。そのため、所定の回転数領域において出口弁が閉弁した場合、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数
領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００３６】
一方、上記の構成では、オイル排出路によるオイル排出量がオイル導入路によるオイル導入量より多い。そのため、所定の回転数領域より高回転数側の回転数において出口弁が開弁した場合、オイル室内のオイル量は時間経過とともにゼロに近付く。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００３７】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴うピストン運動の慣性力に応じて出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００３８】
本発明において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を閉鎖する位置となり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を開放する位置となるように、
設定されていても良い。
【００３９】
内燃機関の運転中、入口弁及び出口弁の弁体は、ばねの付勢力と油圧を受けて所定の空間内を移動する。弁体に作用する油圧は、内燃機関の回転に連動するオイルポンプにより供給され、弁体には、内燃機関の回転数に応じた大きさの油圧が作用する。
【００４０】
運転中の内燃機関の回転数が低い場合、弁体に作用する油圧は小さく、ばねによる付勢力が優勢となる。運転中の内燃機関の回転数が高い場合、弁体に作用する油圧は大きく、油圧が優勢となる。従って、内燃機関の回転数に伴う油圧に応じて弁体の位置が変化する。
【００４１】
入口弁及び出口弁は、弁体の位置に応じてオイル導入路又はオイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成されるので、内燃機関の回転に伴う油圧に応じてオイル導入路又はオイル排出路が開閉されるようにできる。
【００４２】
上記の構成では、所定の回転数領域では入口弁が開弁し且つ出口弁が閉弁するので、オイル室内のオイル量は増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００４３】
一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では入口弁が閉弁し且つ出口弁が開弁
するので、オイル室内のオイル量は減少する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００４４】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて入口弁及び出口弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００４５】
前記オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けられる第１オイル室と、反スラスト側のピストン内部に設けられる第２オイル室と、を有し、
前記内燃機関の油圧系統と前記第１オイル室とを連通する第１油路と、前記油圧系統と前記第２オイル室とを連通する第２油路と、を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記第１油路を開閉する第１開閉弁と、前記第２油路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記第１開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、
前記第２開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を開放する位置となるように、
設定されていてもよい。
【００４６】
内燃機関の運転中、第１開閉弁及び第２開閉弁の弁体は、ばねの付勢力と油圧を受けて所定の空間内を移動する。弁体に作用する油圧は、内燃機関の回転に連動するオイルポンプにより供給され、弁体には、内燃機関の回転数に応じた大きさの油圧が作用する。
【００４７】
運転中の内燃機関の回転数が低い場合、弁体に作用する油圧は小さく、ばねによる付勢力が優勢となる。運転中の内燃機関の回転数が高い場合、弁体に作用する油圧は大きく、油圧が優勢となる。従って、内燃機関の回転数に伴う油圧に応じて弁体の位置が変化する。
【００４８】
第１開閉弁及び第２開閉弁は、弁体の位置に応じて第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成されるので、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて第１油路又は第２油路が開閉されるようにできる。
【００４９】
上記の構成では、所定の回転数領域では第１開閉弁は開弁し、第２開閉弁は閉弁するので、スラスト側のオイル室内のオイル量のみが増加する。従って、所定の回転数領域においてピストンの重心がスラスト側に移動する。
【００５０】
一方、所定の回転数領域より高回転数側の回転数では第１開閉弁及び第２開閉弁の両方が開弁するので、スラスト側及び反スラスト側の両方のオイル室のオイル量が増加する。従って、高回転数領域においてピストンの重心がピストンの中心線側に移動する。
【００５１】
このように、上記構成によれば、内燃機関の回転に伴う油圧に応じて第１開閉弁及び第２開閉弁の開閉が行われるので、スラップ音を軽減するために最適なピストン重心位置になるように内燃機関の回転数に応じて重心位置が調節されるピストンを実現できる。
【００５２】
本発明にかかる上述の各構成において、オイル室は、ピストンの特にスカート部の内部に設けることができる。また、オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けることができる。オイル室は、反スラスト側のピストン内部に設けることもできる。
【００５３】
或いは、オイル室は、スラスト側のピストン内部及び反スラスト側のピストン内部の両方に設けることもできる。スラスト側のピストン内部及び反スラスト側のピストン内部の両方にオイル室を設ける場合、オイル量調節機構はオイル室毎に設けても良い。
【００５４】
この場合、等回転数条件で２つのオイル室のオイル量が同じになるように各オイル量調節機構を設定することにより、ピストンの重心位置がピストン中心線の位置になるようにすることができる。
【００５５】
或いは、等回転数条件で２つのオイル室のオイル量に差が出るように各オイル量調節機構を設定することにより、ピストン重心位置をピストン中心線からスラスト側又は反スラスト側に移動させることができる。
【００５６】
オイル室へのオイルの供給手段は、例えば、内燃機関の油圧系統からクランクシャフト、コンロッド、ピストンピン、ピンボス、スカートなどに設けられる油路を介してオイル室に連通する通路を設ける構成とすることができる。
【００５７】
或いは、ピストンの背面にオイルをはねかけるオイルジェットから噴射されるオイルの一部がオイル室に導入される構成とすることができる。
【００５８】
また、ピストンリングより下方且つオイル室より上方のピストン表面に開口部を設け、開口部とオイル室とを連通する通路を設け、ピストンリングが掻き落としたオイルがオイル導入路を介してオイル室に流入する構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、信頼性や耐久性を低下させることなくピストンの重心を可変にすることによりスラップ音を好適に抑制することを可能にする内燃機関のピストンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図２】実施例１における入口弁及び出口弁の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。図２（Ａ）は、内燃機関の運転中における内燃機関の回転数と入口弁の弁体の振幅との関係を示す図である。図２（Ｂ）は、内燃機関の運転中における出口弁の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図３】実施例１における入口弁及び出口弁の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図４】内燃機関の回転数が中回転数領域内にある場合におけるシリンダブロックの振動強度の頻度分布の一例を示す図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図６】実施例２における出口弁の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図７】実施例３に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図８】実施例３に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスのピストン中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【図９】実施例３における入口弁及び出口弁の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図１０】実施例４に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスのピストン中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【図１１】実施例４におけるスラスト側のオイル量調節機構及び反スラスト側のオイル量調節機構の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【図１２】実施例５に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【図１３】実施例の変形例に係る内燃機関のピストンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００６２】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。図１にはピストンのスラスト側半分のみを示している。ピストン１はスカート部１０２及びピンボス１０３を有する。スカート部１０２の内部にはオイルを溜めることができる空間であるオイル室２が設けられている。
【００６３】
オイル室２内にはオイル導入路３によってオイルが導入される。また、オイル室２内のオイルはオイル排出路４によってオイル室２の外に排出される。オイル室２には、通路２０１及び２０２が接続され、オイル室２内外を連通している。通路２０１及び２０２における空気やオイルの流量は、オイル導入路３やオイル排出路４と比較して十分小さい。
【００６４】
オイル導入路３は、油路３０４、シリンダ部３０１及び油路３０５により構成される。油路３０４はピストン背面部１０１に設けられる開口部に接続し、油路３０５はオイル室２に接続し、シリンダ部３０１が油路３０４と油路３０５とを連通する。
【００６５】
油路３０４は、ピストン背面部１０１に冷却用のオイルを噴射するオイルジェット１３の噴射ノズルに対向して設けられている。内燃機関の運転中、オイルジェット１３から噴射されるオイルが油路３０４にかかり、オイル導入路３にオイルが供給される。本実施例では、オイルジェット１３が本発明における「オイル供給手段」として機能している。
【００６６】
シリンダ部３０１内部には、ばね３０３及び弁体３０２が設けられ、入口弁３０を構成している。弁体３０２はばね３０３によって付勢され、シリンダ部３０１内部を摺動する。弁体３０２の位置によってオイル導入路３が開放又は閉鎖される。
【００６７】
弁体３０２にばね３０３の付勢力のみがかかる場合の平衡状態では、弁体３０２は図１に示すような油路３０５を閉鎖する位置に静止し、オイル導入路３が閉鎖される。内燃機関の運転中、ピストン１の運動による慣性力が弁体３０２にかかると、弁体３０２はシリンダ部３０１内部で振動する。
【００６８】
弁体３０２の振幅が所定の閾値Ａ１以上になった場合に、弁体３０２は油路３０５を閉鎖しない位置を通過するように構成されている。弁体３０２が油路３０５を閉鎖しない位置にある場合、オイル導入路３が開放される。
【００６９】
この場合、油路３０４から流入したオイルは、シリンダ部３０１及び油路３０５を流通してオイル室２内に導入される。このように、入口弁３０によって、オイル導入路３を介してオイル室２内に導入されるオイル量が調節される。
【００７０】
オイル排出路４は、油路４０４、シリンダ部４０１及び油路４０５により構成される。油路４０５はスカート部１０２のピンボス１０３側の壁面に設けられる開口部に接続し、油路４０４はオイル室２に接続し、シリンダ部４０１が油路４０４と油路４０５とを連通する。
【００７１】
シリンダ部４０１内部には、ばね４０３及び弁体４０２が設けられ、出口弁４０を構成している。弁体４０２はばね４０３によって付勢され、シリンダ部４０１内部を摺動する。弁体４０２の位置によってオイル排出路４が開放又は閉鎖される。
【００７２】
弁体４０２にばね４０３の付勢力のみがかかる場合の平衡状態では、弁体４０２は図１に示すような油路４０４を閉鎖する位置に静止し、オイル排出路４が閉鎖される。内燃機関の運転中、ピストン１の運動による慣性力が弁体４０２にかかると、弁体４０２はシリンダ部４０１内部で振動する。
【００７３】
弁体４０２の振幅が所定の閾値Ａ２以上になった場合に、弁体４０２は油路４０４を閉鎖しない位置を通過するように構成されている。弁体４０２が油路４０４を閉鎖しない位置にある場合、オイル排出路４が開放される。
【００７４】
この場合、オイル室２から油路４０４に流出したオイルは、シリンダ部４０１及び油路４０５を流通してオイル室２外に排出される。このように、出口弁４０によって、オイル排出路４を介してオイル室２外に排出されるオイル量が調節される。
【００７５】
図２は、本実施例における入口弁３０及び出口弁４０の弁体の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。図２（Ａ）は、内燃機関の運転中における内燃機関の回転数と入口弁３０の弁体３０２の振幅との関係を示す図である。図２（Ｂ）は、内燃機関の運転中における出口弁４０の弁体４０２の振幅と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【００７６】
本実施例では、入口弁３０の弁体３０２の質量とばね３０３によって決まる弁体３０２の共振周波数を、内燃機関の所定の回転数ＮＥ０に相当する周波数に設定する。本実施例では所定の回転数ＮＥ０を３０００ｒｐｍとする。
【００７７】
これにより、内燃機関の運転中の入口弁３０の弁体３０２の振幅は、図２（Ａ）に示すように、回転数がＮＥ０のときに極大となり、回転数がＮＥ０より低い領域では回転数が高くなるほど大きくなり、回転数がＮＥ０より高い領域では回転数が高くなるほど小さくなる傾向を示す。
【００７８】
更に、本実施例では、内燃機関の運転中、回転数が所定の回転数ＮＥ０を含む所定の回転数領域内にある場合に、入口弁３０の弁体３０２の振幅が閾値Ａ１以上になり、回転数が所定の回転数領域より低回転数側の領域（以下、低回転数領域という）及び高回転数側の領域（以下、高回転数領域という）内にある場合に、入口弁の弁体３０２の振幅が閾値Ａ１より小さくなるように設定する。本実施例では、所定の回転数領域の下限値ＮＥ１を２５００ｒｐｍ、上限値ＮＥ２を３５００ｒｐｍとする。
【００７９】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域（ＮＥ１以下の領域、本実施例では２５００ｒｐｍ以下の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を閉鎖する。また、内燃機関の回転数が所定の回転数領域（ＮＥ１以上ＮＥ２以下の領域、本実施例では２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を開放する。また、内燃機関の回転数が高回転数領域（ＮＥ２以上の領域、本実施例では３５００ｒｐｍ以上の領域）内にある場合には、入口弁３０はオイル導入路３を閉鎖する。
【００８０】
一方、出口弁４０の弁体４０２の質量とばね４０３によって決まる弁体４０２の共振周波数を、共振周波数に対応する回転数が内燃機関の運転可能な回転数域より十分高くなるように設定する。これにより、内燃機関の運転中の出口弁４０の弁体４０２の振幅は、図２（Ｂ）に示すように、全回転数域において回転数が高くなるほど大きくなる傾向を示す。
【００８１】
更に、本実施例では、内燃機関の運転中、回転数が高回転数領域内にある場合に、出口弁４０の弁体４０２の振幅が閾値Ａ２以上になり、回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合に、出口弁４０の弁体４０２の振幅が閾値Ａ２より小さくなるように設定する。
【００８２】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を閉鎖する。また、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を開放する。
【００８３】
図３は、本実施例における入口弁３０及び出口弁４０の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【００８４】
図３（Ａ１）及び（Ｂ１）はそれぞれ、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００８５】
低回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１より小さく、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過しないので、オイル導入路３は閉鎖される。また、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。
【００８６】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入しない。また、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出されない。従って、通路２０２を介して少量のオイルの流出はあるものの、オイル室２内のオイル量はほとんど変化しない。
【００８７】
図３（Ａ２）及び（Ｂ２）はそれぞれ、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００８８】
所定の回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１以上であり、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過するので、オイル導入路３が開放される期間が存在する。一方、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。
【００８９】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入する。一方、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出されない。従って、通路２０２を介して少量のオイルの流出はあるものの、オイル室２内のオイル量は増加し、オイル室２内にオイルが溜まる。
【００９０】
図３（Ａ３）及び（Ｂ３）はそれぞれ、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の入口弁３０の弁体３０２及び出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【００９１】
高回転数領域では、弁体３０２の振幅は閾値Ａ１より小さく、弁体３０２は油路３０５を開放する位置を通過しないので、オイル導入路３は閉鎖される。一方、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２以上であり、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過するので、オイル排出路４が開放される期間が存在する。
【００９２】
この場合、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル室２内に流入しない。一方、オイル室２内のオイルはオイル室２外に排出される。従って、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【００９３】
内燃機関の回転数に応じて上記のような挙動を示すように設定された入口弁３０及び出口弁４０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【００９４】
入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を大きくすることによって、図３（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態（入口弁３０の弁体３０２が油路３０５を閉鎖し、出口弁４０の弁体４０２が油路４０４を閉鎖した状態）と、図３（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態（入口弁３０が油路３０５と油路３０４が連通し、出口弁４０の弁体４０２が油路４０４を閉鎖した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側になる境界となる回転数を高くすることができる。
【００９５】
逆に、入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側になる境界となる回転数を低くすることができる。
【００９６】
入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を大きくすることによって、図３（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と、図３（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態（入口弁３０の弁体３０２が油路３０５を閉鎖し、出口弁４０が油路４０４と油路４０５を連通する状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【００９７】
逆に、入口弁３０のばね３０３及び出口弁４０のばね４０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【００９８】
図４は、内燃機関の回転数が所定回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）内にある場合におけるシリンダブロックの振動強度の頻度分布の一例を示す図である。図４には、ピストン１の重心がピストン１の中心線の位置にある場合の頻度分布（Ａ）と、ピストン１の重心をピストン１の中心線よりスラスト側に移動させた場合の頻度分布（Ｂ）と、の２通りを示している。
【００９９】
図４に示されるように、内燃機関の回転数が所定回転数領域内にある場合には、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させた方が、シリンダブロックの振動強度の平均値が小さくなる。すなわち、スラップ音が軽減される。
【０１００】
これに対し、図示しないが、内燃機関の回転数が低回転数領域内（２５００ｒｐｍ以下）にある場合は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動はスラップ音に関して大きな影響はない。また、内燃機関の回転数が高回転数領域内（３５００ｒｐｍ以上）にある場合は、ピストン１の重心位置がスラスト側へ移動しているとスラップ音が大きくなる背反がある。
【０１０１】
なお、ピストン１の重心位置をスラスト側へ移動させることがスラップ音の軽減に有効である回転数領域は、内燃機関の大きさや形状などの構造によって異なる。本実施例は、この回転数領域が２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍであるような内燃機関に使用するピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１０２】
弁体３０２の共振周波数、所定の回転数領域の下限値ＮＥ１、上限値ＮＥ２などの定数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数である。
【０１０３】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じて入口弁３０及び出口弁４０が上述したように開閉することにより、所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１０４】
一方、高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（反スラスト側）の位置になる。
【０１０５】
本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１０６】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０１０７】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍ）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することが可能になるピストン重心位置を実現することができるオイル量である。
【０１０８】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１０９】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）における目標値は、ピストン１の重心位置に対する感度が低いため、特に設定しない。
【０１１０】
本実施例では、入口弁３０及び出口弁４０が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が、このように内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じてオイル室２に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１１１】
（実施例２）
図５は、本発明の第２の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。実施例１と同等の構成要素には同じ名称及び符号を付して説明を省略する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【０１１２】
オイル室２１内にはオイル導入路３１によってオイルが導入される。また、オイル室２１内のオイルはオイル排出路４によってオイル室２１の外に排出される。
【０１１３】
オイル導入路３１は、ピストンリング１４より下方のピストン表面に設けられる開口部とオイル室２１とを連通する通路である。ピストンリング１４がシリンダライナから掻き落としたオイルがオイル導入路３１に流入することにより、オイル室２１内にオイルが導入される。
【０１１４】
オイル導入路３１には実施例１の入口弁３０のような開閉機構は設けられない。すなわち、オイル導入路３１は常時開放であり、内燃機関の運転中、全回転数領域においてオイル室２１内にオイルが導入される。
【０１１５】
オイル排出路４は実施例１と同様の構成であるが、出口弁４０がオイル排出路４を開放した場合にオイル室２１から排出されるオイル量が、オイル導入路３１からオイル室２１内に導入されるオイル量よりも多くなるように、油路４０４及び油路４０５の径がオイル導入路３１の径より十分大きく構成されている。つまり、出口弁４０がオイル排出路４を開放する回転数条件では、オイル室２１内のオイル量は減少し、時間経過と共にゼロに近付くように設定されている。
【０１１６】
出口弁４０の弁体４０２は、内燃機関の運転中、ばね４０３の付勢力及びピストン１の上下運動による慣性力を受けてシリンダ部４０１内部で振動する。
【０１１７】
弁体４０２の振幅が所定の閾値Ａ２以上の場合に、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過可能であり、弁体４０２の振幅が閾値Ａ２より小さい場合、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過せず、油路４０４は常に閉鎖される。
【０１１８】
弁体４０２の質量及びばね４０３は、内燃機関が所定の回転数ＮＥ２（本実施例では３５００ｒｐｍ）以上の回転数で運転している場合の慣性力が弁体４０２にかかった場合に、弁体４０２の振幅が閾値Ａ２以上となるように設定されている。
【０１１９】
これにより、内燃機関の回転数が低回転数領域（本実施例では２５００ｒｐｍ以下）又は所定の回転数領域（本実施例では２５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍ）内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を閉鎖する。
【０１２０】
また、内燃機関の回転数が高回転数領域（本実施例では３５００ｒｐｍ）内にある場合には、出口弁４０はオイル排出路４を開放する。
【０１２１】
図６は、本実施例における出口弁４０の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０１２２】
図６（Ａ）は、内燃機関の回転数が低回転数領域又は所定の回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以下の場合）の出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【０１２３】
低回転数領域又は所定の回転数領域では、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２より小さく、弁体４０２は油路４０４を開放する位置を通過しないので、オイル排出路４は閉鎖される。この場合、オイル室２１内にはオイル導入路３１から流入するオイルが溜まっていくので、オイル室２１内のオイル量は増加する。
【０１２４】
図６（Ｂ）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の出口弁４０の弁体４０２の挙動を示す。
【０１２５】
高回転数領域では、弁体４０２の振幅は閾値Ａ２以上であり、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過する期間が存在するので、オイル排出路４は開放される。この場合、上述したようにオイル排出路４によるオイル排出量がオイル導入路３１によるオイル導入量より多いため、オイル室２１内のオイル量は減少し、ゼロに近付く。
【０１２６】
内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じて上記のような挙動を示すように設定された出
口弁４０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０１２７】
出口弁４０のばね４０３の弾性を大きくすることによって、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過可能な振幅で振動し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１２８】
逆に、出口弁４０のばね４０３の弾性を小さくすることによって、弁体４０２が油路４０４を開放する位置を通過可能な振幅で振動し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１２９】
また、出口弁４０の弁体４０２の大きさや、油路４０４をシリンダ部４０１に接続する位置や、油路４０４や油路４０５の径などを変更することによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を変更することができる。
【０１３０】
実施例１で説明したように、この境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０１３１】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１３２】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じて出口弁４０が上述したように開閉することにより、低回転数領域及び所定の回転数領域ではオイル室２１内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１３３】
一方、高回転数領域ではオイル室２１内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２１が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１３４】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２１内のオイル量の目標値が定められている。
【０１３５】
低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０１３６】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１３７】
本実施例では、オイル導入路３１及びオイル排出路４が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２１内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の運転にともなってかかる慣性力に応じてオイル室２１に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１３８】
（実施例３）
図７は、本発明の第３の実施例に係る内燃機関のピストンの断面図である。実施例１と同等の構成要素には同じ名称及び符号を付して説明を省略する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【０１３９】
オイル室２内にはオイル導入路５によってオイルが導入される。また、オイル室２内のオイルはオイル排出路６によってオイル室２の外に排出される。オイル室２には、オイル空気抜き通路２０３が接続され、オイル室２内外を連通している。
【０１４０】
オイル導入路５は、油路５０４、シリンダ部５０１及び油路５０５により構成される。油路５０４は内燃機関の油圧系統に接続し、油路５０５はオイル室２に接続し、シリンダ部５０１が油路５０４と油路５０５とを連通する。
【０１４１】
シリンダ部５０１内部には、ばね５０３及び弁体５０２が設けられ、入口弁５０を構成している。シリンダ部５０１は油路５０４に連通しており、ばね５０３が弁体５０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路５０４内のオイルにより弁体５０２に作用する。弁体５０２はシリンダ部５０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね５０３の付勢力との釣り合いにより弁体５０２の位置が定まるように構成されている。
【０１４２】
弁体５０２には油路５０２１が設けられ、弁体５０２の位置がシリンダ部５０１内部の所定範囲内の場合に、油路５０２１は油路５０４とシリンダ部５０１及び油路５０５を連通させる。この場合、油路５０４内のオイルがシリンダ部５０１、油路５０２１及び油路５０５を通過してオイル室２内に流入する。すなわち、この場合、入口弁５０はオイル導入路５を開放している。
【０１４３】
弁体５０２の位置がシリンダ部５０１内部の前記所定範囲外の場合は、弁体５０２は油路５０５を閉鎖し、油路５０５と油路５０４とは連通しないので、油路５０４内のオイルはオイル室２内に流入しない。すなわち、この場合、入口弁５０はオイル導入路５を閉鎖している。
【０１４４】
このように、入口弁５０によって、オイル導入路５を介してオイル室２内に導入されるオイル量が調節される。
【０１４５】
弁体５０２にかかる油圧が小さい場合、ばね５０３の付勢力が優勢となり、弁体５０２の位置は図７に示す位置となる。弁体５０２にかかる油圧が大きくなると、ばね５０３の付勢力に抗して油圧により弁体５０２が図７の上方に押し込まれ、弁体５０２の位置が変化する。
【０１４６】
上記のように、弁体５０２の位置に応じてオイル導入路５は開放又は閉鎖されるので、入口弁５０は、油圧に応じてオイル導入路５を開放又は閉鎖するよう構成されている。
【０１４７】
油路５０４が接続される油圧系統について図８を参照して説明する。図８はピストン１のスカート部１０２及びピンボス１０３のピストン１の中心線に垂直な面による断面を示す図である。
【０１４８】
図８に示すように、油路５０４は、ピンボス１０３に設けられた油路８、油路７、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１４９】
これにより、オイルポンプの作動状態に応じた油圧でオイルが油路５０４に供給される。上述のように、油路５０４は、シリンダ部５０１、弁体５０２に設けられる油路５０２１、及び油路５０５を介してオイル室２と連通しており、内燃機関の油圧系統から供給されるオイルがオイル導入路５を介してオイル室２に導入されるよう構成されている。
【０１５０】
すなわち、本実施例では、油路７及び油路８を含む内燃機関の油圧系統が本発明における「オイル供給手段」として機能している。
【０１５１】
オイル排出路６は、油路６０４、シリンダ部６０１及び油路６０５により構成される。油路６０４はオイル室２に接続し、油路６０５はスカート部１０２の下面に設けられる開口部に接続し、シリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５とを連通する。
【０１５２】
シリンダ部６０１の内部には、ばね６０３及び弁体６０２が設けられ、出口弁６０を構成している。シリンダ部６０１は油路６０６を介して内燃機関の油圧系統に連通しており、ばね６０３が弁体６０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路６０６内のオイルにより弁体６０２に作用する。
【０１５３】
弁体６０２はシリンダ部６０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね６０３の付勢力との釣り合いにより弁体６０２の位置が定まるように構成されている。
【０１５４】
シリンダ部６０１の内部は弁体６０２によって互いに連通しない２つの領域に区画されており、一方の領域が油路６０４と油路６０５とを連通し、他方の領域が油路６０５に連通している。従って、油路６０４及び油路６０５は油路６０６及び内燃機関の油圧系統とは連通しない。
【０１５５】
弁体６０２には油路６０２１が設けられ、弁体６０２の位置がシリンダ部６０１内部の所定範囲内の場合に、油路６０２１は油路６０４と油路６０５とを連通させる。この場合、オイル室２内のオイルが油路６０４、油路６０２１及び油路６０５を通過してオイル室２の外に流出する。すなわち、この場合、出口弁６０はオイル排出路６を開放している。
【０１５６】
また、弁体６０２の位置が、図７に示すようにばね６０３の付勢力が油圧に勝って油路６０６の側に押し込まれた所定範囲内の場合も、油路６０４と油路６０５がシリンダ部６０１の前記一方の領域によって連通されることにより、オイル室２内のオイルが油路６０４、シリンダ部６０１及び油路６０５を通過してオイル室２の外に流出する。すなわち、この場合も出口弁６０はオイル排出路６を開放している。
【０１５７】
弁体６０２の位置が上記の各所定範囲のいずれでもない場合は、油路６０４と油路６０５とは連通せず、オイル室２内のオイルはオイル室２の外に流出しない。すなわち、この場合、出口弁６０はオイル排出路６を閉鎖している。
【０１５８】
このように、出口弁６０によって、オイル排出路６を介してオイル室２外に排出されるオイル量が調節される。
【０１５９】
弁体６０２にかかる油圧が小さい場合、ばね６０３の付勢力が優勢となり、弁体６０２の位置は図７に示す位置となる。弁体６０２にかかる油圧が大きくなると、ばね６０３の付勢力に抗して油圧により弁体６０２が図７の左方に押し込まれ、弁体６０２の位置が変化する。
【０１６０】
上記のように、弁体６０２の位置に応じてオイル排出路６は開放又は閉鎖されるので、出口弁６０は、油圧に応じてオイル排出路６を開放又は閉鎖するよう構成されている。
【０１６１】
油路６０６が接続される油圧系統について図８を参照して説明する。図８に示すように、油路６０６は、ピンボス１０３に設けられた油路１０、油路９、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１６２】
これにより、オイルポンプの作動状態に応じた油圧が弁体６０２に作用するように構成される。油路６０６はシリンダ部６０１に連通しているが、オイル室２に連通している領域（ばね６０３が設けられている領域）へは、弁体６０２の存在によって阻止されているため連通していない。従って、オイル室２には連通していない。
【０１６３】
図９は、本実施例における入口弁５０及び出口弁６０の弁体の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０１６４】
図９（Ａ１）及び（Ｂ１）は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１６５】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ１）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通せず、弁体５０２が油路５０５を閉鎖するように設定されている。
【０１６６】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ１）に示す弁体６０２の位置において、シリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５とを連通するように設定されている。
【０１６７】
従って、低回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を閉鎖するためオイル室２にオイルは導入されず、出口弁６０がオイル排出路６を開放するためオイル室２内のオイルが排出されるので、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【０１６８】
図９（Ａ２）及び（Ｂ２）は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１６９】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ２）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通するように設定されている。
【０１７０】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ２）に示す弁体６０２の位置において、弁体６０２が油路６０４を閉鎖するように設定されている。
【０１７１】
従って、所定の回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を開放するためオイル室２にオイルが導入され、出口弁６０がオイル排出路６を閉鎖するためオイル室２内のオイルは排出されないので、オイル室２内のオイル量は増加し、オイル室２にオイルが溜まっ
ていく。
【０１７２】
図９（Ａ３）及び（Ｂ３）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）の入口弁５０の弁体５０２及び出口弁６０の弁体６０２の挙動を示す。
【０１７３】
本実施例では、入口弁５０の弁体５０２の構造及びばね５０３は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合の油圧が弁体５０２に作用した場合における、図９（Ａ３）に示す弁体５０２の位置において、油路５０２１が油路５０５と油路５０４とを連通せず、弁体５０２が油路５０５を閉鎖するように設定されている。
【０１７４】
また、出口弁６０の弁体６０２の構造及びばね６０３は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合の油圧が弁体６０２に作用した場合における、図９（Ｂ３）に示す弁体６０２の位置において、油路６０２１が油路６０４と油路６０５とを連通するように設定されている。
【０１７５】
従って、高回転数領域では、入口弁５０がオイル導入路５を閉鎖するためオイル室２にオイルは導入されず、出口弁６０がオイル排出路６を開放するためオイル室２内のオイルが排出されるので、オイル室２内のオイル量は減少し、時間経過とともにオイル室２内のオイル量はゼロに近付く。
【０１７６】
内燃機関の回転数に応じて上記のような挙動を示すように設定された入口弁５０及び出口弁６０が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０１７７】
入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を大きくすることによって、図９（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態（入口弁５０の弁体５０２が油路５０５を閉鎖し、出口弁６０のシリンダ部６０１が油路６０４と油路６０５を連通した状態）と、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態（入口弁５０の油路５０２１が油路５０５と油路５０４を連通し、出口弁６０の弁体６０２が油路６０４を閉鎖した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置が中心線側からスラスト側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１７８】
逆に、入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置が中心線側からスラスト側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１７９】
入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を大きくすることによって、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と、図９（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態（入口弁５０の弁体５０２が油路５０５を閉鎖し、出口弁６０の油路６０２１が油路６０４と油路６０５を連通した状態）と、の境界となる回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を高くすることができる。
【０１８０】
逆に、入口弁５０のばね５０３及び出口弁６０のばね６０３の弾性力を小さくすることによって、ピストン１の重心位置がスラスト側から中心線側に移動する境界となる回転数を低くすることができる。
【０１８１】
また、入口弁５０の弁体５０２に油路５０２１を設ける位置、弁体５０２の大きさ、出口弁６０の弁体６０２に油路６０２１を設ける位置、弁体６０２の大きさなどの構成を変更することによっても、図９（Ａ１）及び（Ｂ１）に示す状態と図９（Ａ２）及び（Ｂ２
）に示す状態との境界となる回転数や、図９（Ａ２）及び（Ｂ２）に示す状態と図９（Ａ３）及び（Ｂ３）に示す状態との境界となる回転数を変更することができる。
【０１８２】
実施例１で説明したように、これらの境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を２５００ｒｐｍ及び３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０１８３】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０１８４】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じて入口弁５０及び出口弁６０が上述したように開閉することにより、低回転数領域及び高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０１８５】
一方、所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０１８６】
本実施例のピストン１では、オイル室２はスカート部１０２の内部に区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０１８７】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０１８８】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）及び高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０１８９】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０１９０】
本実施例では、オイル導入路５及びオイル排出路６が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル室２に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０１９１】
（実施例４）
図１０は、本発明の第４の実施例に係る内燃機関のピストンのスカート部及びピンボスの断面図である。図１０はピストンの中心線に垂直な面による断面を示している。
【０１９２】
本実施例のピストンは、上記各実施例とは異なり、スラスト側のスカート部１０２及び反スラスト側のスカート部１０４の両方にオイル室が設けられる。図１０の上側がスラスト側、下側が反スラスト側である。
【０１９３】
スラスト側のスカート部１０２には、２つのオイル量調節機構１１が設けられる。オイル量調節機構１１は、スラスト側のスカート部１０２の内部に区画される空間であるシリンダ部１１０１、シリンダ部１１０１に連通する油路１１０４、シリンダ部１１０１内に
設けられるばね１１０３及び弁体１１０２から構成される。
【０１９４】
油路１１０４は、ピンボスに形成される油路７、不図示のピストンピンに設けられる油路、不図示のコネクティングロッドに設けられる油路、不図示のクランクシャフトに設けられる油路、及び不図示のメインオイルギャラリーを介して、不図示のオイルポンプに連通する。
【０１９５】
弁体１１０２はばね１１０３によって油路１１０４の向きに付勢され、ばね１１０３が弁体１１０２を付勢する向きと逆向きの油圧が油路１１０４内のオイルにより弁体１１０２に作用する。弁体１１０２はシリンダ部１１０１の内部で摺動可能であり、油圧とばね１１０３の付勢力との釣り合いにより弁体１１０２の位置が定まるように構成されている。
【０１９６】
シリンダ部１１０１の内部は、弁体１１０２によって、ばね１１０３が設けられる側の空間と油路１１０４に連通する空間とに区画される。２つの空間は弁体１１０２によって隔離されて互いに連通しない。
【０１９７】
後者の油路１１０４に連通する空間には、油路１１０４を介してオイルの導入及び排出が可能であり、その内部にオイルを溜めることが可能な空間であり、この空間が本発明における「オイル室」として機能している。弁体１１０２の位置によって、オイル室内に溜まることが可能なオイル量が決まる。
【０１９８】
弁体１１０２にかかる油圧が小さい場合、ばね１１０３の付勢力が優勢となり、弁体１１０２の位置は図１０に示すように油路１１０４側に寄った位置となる。この時、シリンダ部１１０１内のオイル室の容積はほぼゼロになるので、オイル室内のオイル量はほぼゼロとなる。
【０１９９】
弁体１１０２にかかる油圧が大きくなると、ばね１１０３の付勢力に抗して弁体１１０２がスラスト側に押し込まれ、シリンダ部１１０１内のオイル室の容積が増加し、オイル室内のオイル量が増加する。
【０２００】
本実施例では、内燃機関の回転数が２５００ｒｐｍ以上の場合の油圧がかかると、弁体１１０２が図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置よりスラスト側に移動し、オイル室内のオイル量が増加するように、ばね１１０３が設定されている。
【０２０１】
弁体１１０２が図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置にある場合、油路１１０４からオイル室内へオイルは流入しないので、本発明において入口弁が閉弁されたことに相当する。２５００ｒｐｍ以上の回転数の場合の油圧によって弁体１１０２が図１０に示す位置よりスラスト側に移動した場合、オイル室内へオイルが流入するので、本発明において入口弁が開弁されたことに相当する。
【０２０２】
オイル室内にオイルが溜まっている状態において、油圧の低下により弁体１１０２が反スラスト側（油路１１０４側）へ移動した場合、オイル室内のオイルが油路１１０４に流出するので、本発明において出口弁が開弁されたことに相当する。
【０２０３】
反スラスト側のスカート部１０４には、２つのオイル量調節機構１２が設けられる。オイル量調節機構１２は、反スラスト側のスカート部１０４の内部に区画される空間であるシリンダ部１２０１、シリンダ部１２０１に連通する油路１２０４、シリンダ部１２０１内に設けられるばね１２０３及び弁体１２０２を含み、上記のオイル量調節機構１１と同様に構成される。
【０２０４】
但し、本実施例では、内燃機関の回転数が３５００ｒｐｍ以上の場合の油圧がかかると、弁体１２０２を図１０に示す最も油路１１０４寄りの位置より反スラスト側に移動し、オイル室内のオイル量が増加するように、ばね１２０３が設定されている。
【０２０５】
オイル量調節機構１１のオイル室が本発明の「第１オイル室」として機能している。また、シリンダ部１１０１、ばね１１０３及び弁体１１０２が「第１開閉弁」として機能している。また、油路１１０４が「第１油路」として機能している。オイル量調節機構１２のオイル室が本発明の「第２オイル室」として機能している。また、シリンダ部１２０１、ばね１２０３及び弁体１２０２が「第２開閉弁」として機能している。また、油路１２０４が「第２油路」として機能している。
【０２０６】
図１１は、本実施例におけるオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動と内燃機関の回転数との関係を示す図である。
【０２０７】
図１１（Ａ）は、内燃機関の回転数が低回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以下の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２０８】
上記のように、オイル量調節機構１１は、低回転数領域ではばね１１０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内の最も油路１１０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２０９】
また、オイル量調節機構１２も、低回転数領域ではばね１２０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の最も油路１２０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２１０】
従って、低回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線の位置（ピストンピンの位置）になる。
【０２１１】
図１１（Ｂ）は、内燃機関の回転数が所定の回転数領域内にある場合（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２１２】
上記のように、オイル量調節機構１１は、所定の回転数領域では油圧がばね１１０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内のスラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１３】
一方、オイル量調節機構１２は、所定の回転数領域ではばね１２０３の付勢力が油圧より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の最も油路１２０４寄りの位置となり、オイル室内にオイルは流入しない。
【０２１４】
従って、所定の回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線よりスラスト側に移動する。
【０２１５】
図１１（Ｃ）は、内燃機関の回転数が高回転数領域内にある場合（３５００ｒｐｍ以上の場合）のオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２の挙動を示す。
【０２１６】
上記のように、オイル量調節機構１１は、高回転数領域では油圧がばね１１０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１１０２の位置はシリンダ部１１０１内のスラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１７】
一方、オイル量調節機構１２は、高回転数領域では油圧がばね１２０３の付勢力より優勢となるように設定されているため、弁体１２０２の位置はシリンダ部１２０１内の反スラスト側の位置に移動し、オイル室にオイルが流入する。
【０２１８】
従って、高回転数領域では、ピストンの重心位置はピストンの中心線側の位置に移動する。
【０２１９】
オイル量調節機構１１のばね１１０３の弾性力を大きくすることによって、スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させる回転数の境界を高回転数側にすることができる。
【０２２０】
逆に、オイル量調節機構１１のばね１１０３の弾性力を小さくすることによって、スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をスラスト側に移動させる回転数の境界を低回転数側にすることができる。
【０２２１】
オイル量調節機構１２のばね１２０３の弾性力を大きくすることによって、反スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を高くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をピストン中心線側に移動させる回転数の境界を高回転数側にすることができる。
【０２２２】
逆に、オイル量調節機構１２のばね１２０３の弾性力を小さくすることによって、反スラスト側のオイル室にオイルが流入し始める回転数を低くすることができる。すなわち、ピストン１の重心位置をピストン中心線側に移動させる回転数を低回転数側にすることができる。
【０２２３】
実施例１で説明したように、これらの境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を２５００ｒｐｍ及び３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０２２４】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０２２５】
本実施例にかかるピストンは、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２が上述したようにオイル室内のオイル量を調節することにより、低回転数領域ではスラスト側及び反スラスト側のいずれのオイル室にもオイルが溜まらないので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０２２６】
また、所定の回転数領域ではスラスト側のオイル室にのみオイルが溜まり、反スラスト側のオイル室にはオイルが溜まらないので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０２２７】
また、高回転数領域ではスラスト側及び反スラスト側のいずれのオイル室にもオイルが溜まるので、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側の位置に移動する。本実施例のピストン１では、オイル室はスカート部１０２の内部に区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０２２８】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室内のオイル量の目標値が定められている。
【０２２９】
低回転数領域（２５００ｒｐｍ以下）における目標値は、スラスト側及び反スラスト側ともにゼロである。
【０２３０】
所定の回転数領域（２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、スラスト側が所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量であり、反スラスト側がゼロである。
【０２３１】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、スラスト側及び反スラスト側ともにオイル室の最大量である。
【０２３２】
本実施例では、オイル量調節機構１１及びオイル量調節機構１２が上述したような設定で構成されることにより、オイル室内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の回転数に応じた油圧に応じてオイル室に対するオイル導入量及びオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０２３３】
（実施例５）
図１２は、本発明の第５の実施例にかかる内燃機関のピストンの断面図である。ピストン１はスカート部１０２及びピンボス１０３を有する。スラスト側のスカート部１０２の内部にはオイルを溜めることができる空間であるオイル室２０が設けられている。
【０２３４】
オイル室２０には、オイル導入路３２によってオイルが導入される。オイル導入路３２は、ピストンリング１４の下方のピストン表面に設けられた開口部３２２と、オイル室２０の上方のピストン背面部１０１に設けられた開口部３２１と、を連通する通路であり、ピストンリング１４が不図示のシリンダライナから掻き落としたオイルが開口部３２２からオイル導入路３２に流入し、開口部３２１から流出してオイル室２０に溜まる。
【０２３５】
オイル導入路３２には実施例１の入口弁３０のような開閉機構は設けられない。すなわち、オイル導入路３２は常時開放であり、内燃機関の運転中、全回転数領域においてオイル室２０内にオイルが導入される。
【０２３６】
オイル室２０は、上部に開口部３２３が設けられる。開口部３２３は、オイル導入路３２より十分大きく設けられており、圧縮行程及び排気行程においてピストン１がシリンダ内を上昇する運動に伴う慣性力によって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３からピストン背面部１０１やピンボス１０３の方向に排出される。すなわち、開口部３２３は本発明における「オイル排出路」として機能している。
【０２３７】
オイル室２０にオイルが溜まっている場合、ピストン１の重心位置はスラスト側になる。オイル室２０にオイルが溜まっていない場合、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。
【０２３８】
本実施例では、低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）の回転数で内燃機関が運転しているときの慣性力では、オイル室２０内のオイルは開口部３２３から排出されず、高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）の回転数で内燃機関が運転しているときの慣性力によって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出されるように、開口部３２３の大きさを設定している。
【０２３９】
従って、内燃機関の回転数が低回転数領域及び所定の回転数領域にある場合、オイル室２０にはオイルが溜まり、ピストン１の重心位置はスラスト側になる。一方、内燃機関の回転数が高回転数領域にある場合、オイル室２０にはオイルが溜まらず、ピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）になる。
【０２４０】
内燃機関の回転数に応じて上記のようにオイル室２０内のオイル量を調節するように設定された開口部３２３が、本発明における「オイル量調節機構」として機能している。
【０２４１】
開口部３２３を大きくすることによって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出される回転数を低くすることができる。逆に、開口部３２３を小さくすることによって、オイル室２０内のオイルが開口部３２３から排出される回転数を高くすることができる。
【０２４２】
実施例１で説明したように、この境界となる回転数は、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域に基づいて、内燃機関毎に決められるべき定数であり、本実施例において境界となる回転数を３５００ｒｐｍに設定したのは説明のための一例である。
【０２４３】
すなわち、ピストン１の重心位置のスラスト側への移動がスラップ音の軽減に有効である回転数領域が２５００ｒｐｍ以上３５００ｒｐｍ以下であるような内燃機関及びピストンに本発明を適用した場合の例である。
【０２４４】
本実施例に係るピストン１は、内燃機関の回転数に応じた慣性力に応じてオイル室２からのオイルの排出量が上述したように調節されることにより、低回転数領域及び所定の回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まってピストン１の重心位置がピストン１の中心線よりスラスト側に移動する。
【０２４５】
一方、高回転数領域ではオイル室２内にオイルが溜まらないのでピストン１の重心位置はピストン１の中心線側（ピストンピン側）の位置になる。本実施例のピストン１では、スカート部１０２の内部にオイル室２が区画されるので、信頼性や耐久性の低下を抑制しつつ、スラップ音を好適に軽減することが可能になる。
【０２４６】
本実施例では、内燃機関の回転数に応じて、ピストン１の重心位置がスラップ音を軽減するために最適な位置となるように、オイル室２内のオイル量の目標値が定められている。
【０２４７】
低回転数領域及び所定の回転数領域（３５００ｒｐｍ以下）における目標値は、所定の回転数領域におけるスラップ音を所定の目標レベルに軽減することができるピストン重心位置を実現するオイル量である。
【０２４８】
高回転数領域（３５００ｒｐｍ以上）における目標値は、ゼロである。
【０２４９】
本実施例では、オイル導入路３２及び開口部３２３が上述したような設定で構成されることにより、オイル室２内のオイル量が内燃機関の回転数に応じた目標値となるように、内燃機関の運転にともなってかかる慣性力に応じてオイル室２からのオイル排出量が調節されるピストンを構成している。
【０２５０】
なお、上記各実施例において、図１３に示すように、スカート部１０２のピンボス１０３側の壁面に、板状又は棒状の弾性部材９０１の一端を固定し、他端におもり９０２を固定し、おもり９０２がピストン１の運動方向に振動する機構を取り付けても良い。弾性部
材９０１及びおもり９０２からなるばね質量系の振幅の周波数特性を、所定の回転数ＮＥ０（本実施例では３０００ｒｐｍ）に相当する周波数にピークを持つように設定することにより、所定の回転数ＮＥ０に近い回転数ではピストン１の動きに追従して弾性部材９０１が振動し、ピストン１に大きな慣性力が加わるので、ピストン１の重心がスラスト側に移動させた場合と同様の効果がある。一方、所定の回転数ＮＥ０より十分高い回転数では、弾性部材９０１の振動はピストン１の動きに追従しなくなるのでピストン１の慣性力が小さくなり、ピストン１の重心を中心線側に移動させた場合と同様の効果がある。このようなばね質量系を単独にスカート部１０２に設けても良い。
【０２５１】
上述の各実施例で説明した事項を可能な限り組み合わせて本発明を実施することができる。また、上記各実施例ではスカート部を有するピストンにおいてスカート部の内部にオイル室を設ける構成を例示したが、スカート部を有しないピストンに本発明を適用する場合は、スラスト側及び／又は反スラスト側のピストン内部にオイル室を設けることにより、可動部材を用いずにオイル室を形成することができ、上述したようなオイル量調節機構を設けることによって回転数に応じたオイル量の調節を行うことができる。
【符号の説明】
【０２５２】
１・・・ピストン
２、２０、２１・・・オイル室
３、５、３１、３２・・・オイル導入路
４、６・・・オイル排出路
１１、１２・・・オイル量調節機構
３０、５０・・・入口弁
４０、６０・・・出口弁
１０２、１０４・・・スカート部
３０２、４０２、５０２、６０２、１１０２、１２０２・・・弁体
３０３、４０３、５０３、６０３、１１０３、１２０３・・・ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンであって、
スラスト側及び反スラスト側の少なくとも一方のピストン内部に設けられ、オイルの導入及び排出が可能な空間であるオイル室と、
前記オイル室内のオイル量が前記内燃機関の回転数に応じた所定の目標値となるように、前記オイル室へのオイル導入量及び前記オイル室からのオイル排出量の少なくとも一方が前記内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じて調節されるように構成されるオイル量調節機構と、
を備える内燃機関のピストン。
【請求項２】
請求項１において、
前記オイル量調節機構は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数領域内の回転数である場合に前記ピストンの重心が前記ピストンの中心線よりスラスト側の位置になるように、前記オイル導入量及び／又は前記オイル排出量の調節が行われるよう設定されている内燃機関のピストン。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に弁体が前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内のある回転数で弁体の振幅が極大となるとともに、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値以上となり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル排出路からオイル室外に排出されるオイル量は前記オイル導入路によりオイル室内に導入されるオイル量より多く、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル排出路を開閉する出口弁を有し、
前記出口弁は、弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅が閾値以上の場合に弁体が前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を閉鎖する位置となり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を開放する位置となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項６】
請求項１又は２において、
前記オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けられる第１オイル室と、反スラスト側のピストン内部に設けられる第２オイル室と、を有し、
前記内燃機関の油圧系統と前記第１オイル室とを連通する第１油路と、前記油圧系統と前記第２オイル室とを連通する第２油路と、を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記第１油路を開閉する第１開閉弁と、前記第２油路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記第１開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、
前記第２開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を開放する位置となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項１】
内燃機関のピストンであって、
スラスト側及び反スラスト側の少なくとも一方のピストン内部に設けられ、オイルの導入及び排出が可能な空間であるオイル室と、
前記オイル室内のオイル量が前記内燃機関の回転数に応じた所定の目標値となるように、前記オイル室へのオイル導入量及び前記オイル室からのオイル排出量の少なくとも一方が前記内燃機関の回転数又はそれに対応するパラメータに応じて調節されるように構成されるオイル量調節機構と、
を備える内燃機関のピストン。
【請求項２】
請求項１において、
前記オイル量調節機構は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数領域内の回転数である場合に前記ピストンの重心が前記ピストンの中心線よりスラスト側の位置になるように、前記オイル導入量及び／又は前記オイル排出量の調節が行われるよう設定されている内燃機関のピストン。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅がそれぞれの閾値以上の場合に弁体が前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内のある回転数で弁体の振幅が極大となるとともに、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値以上となり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数で弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数で弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル排出路からオイル室外に排出されるオイル量は前記オイル導入路によりオイル室内に導入されるオイル量より多く、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル排出路を開閉する出口弁を有し、
前記出口弁は、弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、弁体の振幅が閾値以上の場合に弁体が前記オイル排出路を開放する位置を通過するよう構成され、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値より小さくなり、それより高回転数側の回転数における前記ピストンの運動による慣性力が前記弁体にかかった場合に前記弁体の振幅が閾値以上となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記オイル室はスラスト側のピストン内部に設けられ、
オイル供給手段から供給されるオイルを前記オイル室内に導入するオイル導入路と、
前記オイル室内のオイルをオイル室外に排出するオイル排出路と、
を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記オイル導入路を開閉する入口弁と、前記オイル排出路を開閉する出口弁と、を有し、
前記入口弁及び前記出口弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記オイル導入路又は前記オイル排出路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記入口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル導入路を閉鎖する位置となり、
前記出口弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記オイル排出路を開放する位置となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【請求項６】
請求項１又は２において、
前記オイル室は、スラスト側のピストン内部に設けられる第１オイル室と、反スラスト側のピストン内部に設けられる第２オイル室と、を有し、
前記内燃機関の油圧系統と前記第１オイル室とを連通する第１油路と、前記油圧系統と前記第２オイル室とを連通する第２油路と、を備え、
前記オイル量調節機構は、
前記第１油路を開閉する第１開閉弁と、前記第２油路を開閉する第２開閉弁と、を有し、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、ともに弁体及び該弁体を付勢するばねを含み、ばねの付勢力及び該付勢力と逆向きにかかる油圧との釣り合いによって定まる弁体の位置によって前記第１油路又は第２油路を開放又は閉鎖するよう構成され、
前記第１開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第１油路を開放する位置となり、
前記第２開閉弁は、前記所定の回転数領域内の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を閉鎖する位置となり、それより高回転数側の回転数における油圧が弁体にかかった場合に弁体の位置が前記第２油路を開放する位置となるように、
設定されている内燃機関のピストン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２５６８１２（Ｐ２０１１−２５６８１２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３２４０（Ｐ２０１０−１３３２４０）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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