内燃機関用ピストン及び内燃機関
【課題】内燃機関のシリンダ内周面とピストン外周面との間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善すること。
【解決手段】ピストン２のオイルリング溝２２内にはフロント側及びリヤ側にオイル戻し孔２８，３０，３２，３４，３６，３８が開口しスラスト側及び反スラスト側には開口していない。このためスラスト側及び反スラスト側で高圧化されたオイルはオイルリング溝２２内に入ってオイル戻し孔２８〜３８があるフロント側及びリヤ側へ迅速に流れる。このためオイルが不足している位相にオイルを十分に供給することができ、課題とするオイル循環を改善することができる。全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じるので、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【解決手段】ピストン２のオイルリング溝２２内にはフロント側及びリヤ側にオイル戻し孔２８，３０，３２，３４，３６，３８が開口しスラスト側及び反スラスト側には開口していない。このためスラスト側及び反スラスト側で高圧化されたオイルはオイルリング溝２２内に入ってオイル戻し孔２８〜３８があるフロント側及びリヤ側へ迅速に流れる。このためオイルが不足している位相にオイルを十分に供給することができ、課題とするオイル循環を改善することができる。全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じるので、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達する内燃機関用ピストン及びこのピストンを用いた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用ピストンには外周面に周方向に複数のリング溝が形成され、このリング溝内にはピストンリングがそれぞれ配置されている。これらのピストンリングのうちでオイルリングは、シリンダ内周面の余分なオイル分をかき集めて、シリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜を適切な厚さに調節するためのものである。
【０００３】
オイルリングにてかき集められたオイルは、オイルリングが配置されているオイルリング溝内を周方向に流れ、このことにより周方向でオイルが不足する位相位置にオイルを供給している。そして最終的にオイルリング溝内に開口しているオイル戻し孔を介してピストン内部に排出される。
【０００４】
シリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜では、スラスト側（シリンダ内周面の周方向の領域について燃焼行程でピストンが押し付けられる側）及び反スラスト側（前記スラスト側とは１８０°位相が異なる側）においては大きく圧力が変動する。したがってこのスラスト側及び反スラスト側では、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じてオイル循環は良好となる。しかし、これらの中間位相位置（例えば直交する内燃機関のフロント側及びリヤ側）では油膜の圧力変動が少なく、オイルの集中と分散とが生じにくいことからオイル循環が困難となる傾向にある。したがってシリンダ内周面とピストン外周面との間のフリクションが十分に低減できなくなるおそれがある。
【０００５】
オイル量の集中と分散とが繰り返し生じているスラスト側及び反スラスト側から、中間位相位置にオイルがオイルリング溝内を流れることが期待されるが、従来では前記オイル戻し孔がオイルリング溝内のスラスト側及び反スラスト側に開口している。このため、スラスト側及び反スラスト側にてほとんどのオイルが排出されることになり、スラスト側及び反スラスト側から中間位相位置へのオイル循環は十分に行われていない。
【０００６】
オイル上がりを防止するために、オイルリング溝内に全周に渡って満遍なくオイル戻し孔を配置しているピストンが提案されている（例えば特許文献１参照）。又、同様な目的で、ピストンの内部空間に貫通していないオイル孔を、オイルリング溝内に、スラスト側及び反スラスト側とは４５°の位相位置に形成したり、これに更にスラスト側及び反スラスト側にも内部空間に貫通していないオイル孔を設けたピストンが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭５６−２７３４１号全文公報（第３〜４頁、図２）
【特許文献２】実開平０１−７１１５７号全文公報（第５〜６頁、図２〜６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、オイルリング溝内から過剰なオイルを排出するには効果的であるが、オイルリング溝の各位相位置にて、直ちにオイルがピストンの内部空間へ排出されるため、オイルリング溝内でのオイルの循環は悪化する。したがってシリンダ内周面とピストン外周面との間におけるスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環は改善されない。
【０００９】
特許文献２の構成では、オイルリングによる過剰なオイルの掻き上げ掻きおろし時のオイル上りを防止するには効果的であるが、オイルリング溝内でのオイルの循環は改善されず、シリンダ内周面とピストン外周面との間におけるスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環の改善にはならない。
【００１０】
本発明は、内燃機関のシリンダ内周面とピストン外周面との間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関用ピストンは、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口すると共に、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していることを特徴とする。
【００１２】
シリンダ内周面とピストン外周面との間へのオイル供給、例えばオイルジェットによるオイル噴射の場合は、通常、摩擦力が大きくなる部分であるスラスト側に供給されている。更にオイルジェットによらなくても、コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げ効果を利用する場合にもオイルの飛散方向は主としてスラスト側及び反スラスト側となる。
【００１３】
更に前述したごとくシリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜は、スラスト側及び反スラスト側において大きく圧力が変動するので、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じて、やはりオイル循環はスラスト側及び反スラスト側では十分なものとなる。
【００１４】
その反面、スラスト側及び反スラスト側の中間位相位置では十分にオイルが供給されずにシリンダ内周面とピストン外周面との間のオイルが不足するおそれがある。
本発明では、スラスト側及び反スラスト側との中間位相位置において、オイルリング溝にはオイル戻し孔が開口している。したがってこの中間位相位置では、オイルリング溝はピストン内部空間と連通しており、常に低圧状態となっている。
【００１５】
スラスト側及び反スラスト側においては前述したごとくオイルが大量に供給されると共に大きな圧力変動が生じていることから、スラスト側及び反スラスト側で油膜の圧力が上昇した場合に、オイルは、スラスト側及び反スラスト側でオイルリング溝内に入った後に、オイル戻し孔がある前記中間位相位置へ向かって流れることになる。
【００１６】
このようにオイルは、オイルリング溝内を、スラスト側及び反スラスト側からその中間位相位置へと流れた後に、オイル戻し孔の開口に到達し、オイル戻し孔によりピストン内部空間へ排出されることになる。このようにオイルがオイルリング溝内を流れる間にオイルが不足する位相においてはオイルリング溝内からシリンダ内周面とピストン外周面との間へオイルを十分に供給できる。
【００１７】
このようにしてシリンダ内周面とピストン外周面との間で、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
請求項２に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置であることを特徴とする。
【００１８】
特にオイル戻し孔が開口する中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置とすることにより、オイルリング溝内全体での良好なオイル循環を実現できる。このことによりシリンダ内周面とピストン外周面との間でスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００１９】
請求項３に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置であることを特徴とする。
【００２０】
特にオイル戻し孔が開口する中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置とすることができる。このことによりオイルリング溝内全体での良好なオイル循環を実現でき、このことによりシリンダ内周面とピストン外周面との間でスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２１】
請求項４に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記オイル戻し孔は、前記中間位相位置に、複数が集合状態に近接して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
このような状態にオイル戻し孔を複数集合状態で配置しても良い。このことにより、オイルリング溝内で、より円滑にオイル循環ができることから、シリンダ内周面とピストン外周面との間においてもスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２３】
請求項５に記載の内燃機関は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関であって、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間にオイルを供給するオイル供給部を備え、このオイル供給部は、前記コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げとオイルジェット部からのオイル噴射とのいずれか一方又は両方により、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間に対して、主として前記スラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであることを特徴とする。
【００２４】
前述した請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関に付いては、上述のごとくオイル供給部を設けることができる。このようにオイル供給部が、主としてスラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであっても、前述したピストン構成により、オイルリング溝内で円滑にオイル循環ができる。この循環により、シリンダ内周面とピストン外周面との間においてもスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２５】
そしてこのようなオイル循環により、シリンダ内周面とピストン外周面との間の全周にオイルが十分に行き渡り、内燃機関のフリクション低減を効果的なものにできる。
請求項６に記載の内燃機関では、請求項５に記載の内燃機関において、前記内燃機関用ピストンは、前記オイルリング溝にピストン内部空間に貫通するオイル供給孔が開口すると共に、このオイル供給孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側と反スラスト側との一方又は両方の位相位置で前記オイルリング溝に開口し、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置では前記オイルリング溝には開口しないものであり、前記オイルジェット部は、前記ピストン内部空間側に存在する前記オイル供給孔の開口に向けてオイル噴射するものであることを特徴とする。
【００２６】
尚、オイル戻し孔とは別にオイル供給孔を上述のごとく設けても良い。このオイル供給孔を介して、オイルジェット部からのオイル噴射によりオイルがオイルリング溝内に押し込まれて、摩擦が大きいスラスト側及び反スラスト側にオイルが供給されることになる。このオイルは、更に前述したごとくオイルリング溝内をオイル戻し孔が存在する中間位相位置へ向かって循環する。この循環により、スラスト側及び反スラスト側の中間位相位置におけるシリンダ内周面とピストン外周面との間にもオイルが十分に行き渡り、内燃機関のフリクション低減を効果的なものにできる。
【００２７】
請求項７に記載の内燃機関用ピストンでは、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口し、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していると共に、前記オイルリング溝の下面にはこの下面の外縁に接続する溝が、スラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この内燃機関用ピストンには、上述したオイル戻し孔が形成されていると共に、オイルリング溝の下面には、下面の外縁に接続する溝がスラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されている。
【００２９】
前述したごとくシリンダ内周面とピストン外周面との間へのオイル供給は主としてスラスト側及び反スラスト側になされると共に、スラスト側及び反スラスト側では大きく圧力が変動するのでオイル循環はスラスト側及び反スラスト側では十分なものとなる。
【００３０】
そしてオイル戻し孔の存在により、前述したごとくスラスト側及び反スラスト側からその中間位相位置へのオイルの流れが促進されて、全位相にオイルを十分に供給できる。
更にスラスト側及び反スラスト側において、オイルリング溝の下面には上述した溝が形成されている。このため、オイルリング溝の下面にオイルリングが接触した場合でも、この下面の外縁にてピストン外周面に開口する溝を介することで、シリンダ内周面とピストン外周面との間からオイルリング溝内へのオイル導入が促進される。
【００３１】
このようにスラスト側及び反スラスト側でのオイルリング溝内へのオイル導入量が促進されることで、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を更に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１の内燃機関用ピストンの正面図。
【図２】実施の形態１の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】実施の形態１の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関におけるクランク角の変化に対応するスラスト側でのシリンダ内周面とピストン外周面との間の油圧変化を示すグラフ。
【図５】（ａ）〜（ｃ）図４に対応したピストンの首振り状態を示す説明図。
【図６】実施の形態１の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関においてオイルリング溝内のフロント側及びリヤ側のオイル入れ替わり状態を示すグラフ。
【図７】実施の形態２の内燃機関用ピストンの正面図。
【図８】実施の形態２の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図９】図７におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図１０】実施の形態３の内燃機関用ピストンの正面図。
【図１１】実施の形態３の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図１２】図１０におけるＦ−Ｆ線断面図。
【図１３】他の実施の形態における内燃機関用ピストンの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された内燃機関用ピストン（以下、ピストンと称する）２の正面図を表す。図２はピストン２の部分破断左側面図である。図２に一点鎖線にて示す中心線より右側に示している破断図は図１のＡ−Ａ線での破断状態を示している。図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００３４】
ピストン２は、金属材料により略円筒状に一体に形成されている。このピストン２は、内燃機関のシリンダブロック４に形成されたシリンダ４ａ内に配置されて、シリンダブロック４及びシリンダヘッドと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッド５を介してクランクシャフトに回転力として伝達するものである。
【００３５】
燃焼室内の燃焼圧力を受けるピストン２の上部には、肉厚の円盤状の冠部２ａが形成されている。この冠部２ａの下部には、冠部２ａに一体に、シリンダ内周面４ｂに摺接する一対のスカート部６，８と、エプロン部１０，１２とが形成されている。この一対のスカート部６，８は、ピストン２の中心軸回りに１８０°離れた位相位置にて対向して形成されている。これらスカート部６，８の位相位置に対して、一対のエプロン部１０，１２は、中間位置すなわち９０°位相が異なる位置に対向して配置されている。
【００３６】
エプロン部１０，１２には、そのほぼ中央ではあるが、わずかにオフセット（図１では左側に偏心）を設けてピンボス１４，１６が形成されている。このピンボス１４，１６には、ピストンピン１７の両端部を回転自在に支持するための一対のピン孔１４ａ，１６ａが形成されている。
【００３７】
冠部２ａは、外周面において周方向全周に渡って、上方部分にトップリング溝１８が、中間部分にセカンドリング溝２０が、そして下方部分にオイルリング溝２２が、それぞれランド部２４，２６を間にして形成されている。
【００３８】
トップリング溝１８はトップリング１８ａ（図５）が配置され、セカンドリング溝２０はセカンドリング２０ａ（図５）が配置される。これらリング１８ａ，２０ａの配置により、シリンダ内周面４ｂ内にピストン２を配置した場合、内燃機関駆動時にシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間から燃焼室の燃焼ガスが吹き抜けるのを防止している。
【００３９】
オイルリング溝２２はオイルリング２２ａ（図５）が配置され、シリンダ内周面４ｂの内周面に付着したオイルが燃焼室側に流入するのを阻止し、オイルが燃焼されて消費されるのを防止している。
【００４０】
このオイルリング溝２２には、ピンボス１４，１６の位相位置に対応する位置に、それぞれ３つ、合計６つのオイル戻し孔２８，３０，３２，３４，３６，３８がエプロン部１０，１２を外部から内部に貫通した状態で形成されている。
【００４１】
ピストンピン１７を支持するピンボス１４，１６は、ピストン２において、内燃機関においてそのクランク軸と平行な方向、すなわち図３に示したごとくフロント側及びリヤ側の位相位置に配置されている。すなわち各３つのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は、それぞれ複数（ここでは３つ）が集合状態に近接してフロント側及びリヤ側の位相位置に配置されている。この位相位置にて、オイルリング溝２２内とピストン２の内部空間２ｂとが連絡されている。
【００４２】
これらのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は径方向に直線状に形成されている。したがってオイルリング溝２２内においてオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口する位相位置は、図３に示したごとく、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置となっている。すなわちオイルリング溝２２内におけるオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８の開口は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して、略直交して配列する位相位置となっている。ここでスラスト側とは、燃焼行程にて燃焼室から受ける燃焼圧によりピストン２がシリンダ内周面４ｂに押し付けられる位相側である。反スラスト側とは、スラスト側とは反対側（１８０°離れた位相）である。
【００４３】
このピストン２が内燃機関のシリンダ内に配置された場合には、内燃機関駆動時に、シリンダブロック、あるいはクランクシャフトとコンロッド５に設けられたオイルジェット部Ｊ１により、ピストン２の下方側から、スラスト側におけるシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間にオイルが噴射される。
【００４４】
更にピストンピン１７とクランクシャフトとを接続しているコンロッド５は、クランクシャフトとの接続部分が回転することにより、この接続部分周辺のオイルをピストン２の下方側から掻き上げる。この掻き上げではコンロッド５とクランクシャフトとの接続部分の回転面は、スラスト側と反スラスト側とに広がる面であることから、掻き上げによるオイルの飛散量は、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対して、スラスト側と反スラスト側とに偏ることになる。
【００４５】
したがって、スラスト側の潤滑を目的とするオイルジェット部Ｊ１によるオイル供給量はスラスト側に偏り、コンロッド５とクランクシャフトとの接続部分によるオイルの掻き上げによるオイル供給量は、スラスト側と反スラスト側とに偏る。このことからフロント側及びリヤ側へのオイル供給量は少ない。
【００４６】
このようなシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対するオイル供給量の偏り状態において、ピストン２は、シリンダ内周面４ｂに対してスラスト側及び反スラスト側での圧力変動を生じる。図４はクランク角ＣＡ（°）変化に対応するスラスト側でのシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の油圧（ｋＰａ）変化を示すグラフである。図５は図４のグラフにおける各クランク角（ａ）〜（ｃ）でのピストン２の首振り状態を、同一符号（ａ）〜（ｃ）で示す説明図である。尚、図５は理解し易くするためにデフォルメして示している。
【００４７】
図５の（ａ）は燃焼行程の上死点直後の状態であり、上述したオイル噴射や、オイル掻き上げによりオイルが供給されているシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に存在する油膜は、オイルリング２２ａにより掻き落とされつつある。
【００４８】
このときに、ピストン２は、その首振りによるシリンダ内周面４ｂのスラスト側への圧縮力は大きく生じておらず、スラスト側にある油膜油圧は、わずかに正圧となっている状態である。
【００４９】
図５の（ｂ）はピストン２の首振りにより燃焼圧にてピストン２はシリンダ内周面４ｂのスラスト側への圧縮力を急激に高めており、スラスト側の油膜油圧は高圧となっている。
【００５０】
図５の（ｃ）はピストン２の首振りによりピストン２はシリンダ内周面４ｂのスラスト側から急速に離れつつあり、スラスト側の油膜油圧は大きく負圧側に移動している。尚、反スラスト側の油膜油圧については、スラスト側オイルとは、ほぼ逆の油圧変動を生じる。
【００５１】
このような正圧から負圧に至る大きな油圧変動が、スラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに生じている。この油圧変動において、油膜を掻き落としているオイルリング２２ａが配置されているオイルリング溝２２内のオイルは、スラスト側及び反スラスト側の油膜油圧の影響を受けて、正圧と負圧との間の大きな振幅で油圧が変動する。
【００５２】
オイルリング溝２２には、フロント側及びリヤ側に、それぞれ３つのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口し、ピストン２の内部空間２ｂにオイルリング溝２２内のオイルを排出可能としている。しかもオイルリング溝２２のスラスト側及び反スラスト側にはオイル戻し孔の開口は存在しない。すなわちスラスト側及び反スラスト側から油圧を逃がすような孔は存在しない。
【００５３】
このためスラスト側が正圧にて高圧化した図５の（ｂ）の状態では、スラスト側にて、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に存在するオイルがオイルリング溝２２内に流れ込む。そしてオイルリング溝２２内を、スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に向けて、図３に実線矢印にて示すごとく、急速にオイルが流れる。
【００５４】
同様に反スラスト側が正圧にて高圧化した図５の（ｃ）に相当する状態では、反スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に向けて、オイルリング溝２２内を図３に破線矢印にて示すごとく、急速にオイルが流れる。
【００５５】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に供給されるオイルが、スラスト側及び反スラスト側に偏っていて、フロント側及びリヤ側が少なくても、ピストン２の移動時に、オイルリング溝２２により、迅速にオイルがスラスト側及び反スラスト側から、フロント側及びリヤ側へ循環される。このオイルリング溝２２内を循環するオイルがシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に供給されることにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間においても全周に渡って良好なオイル循環及び潤滑が行われる。
【００５６】
図６は、スラスト側及び反スラスト側からフロント側及びリヤ側へのオイルの循環程度を、本実施の形態と従来例１，２とを比較して示すグラフである。この図６のグラフは、オイルリング溝２２内におけるフロント側及びリヤ側のオイルの入れ替わり時間を、オイルリング溝内にスラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている従来例１を基準にして、時間比で表したものである。
【００５７】
図６において、（Ｘ）は本実施の形態におけるピストン２、（Ｙ）はオイルリング溝内にスラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている従来例１のピストン、（Ｚ）はオイルリング溝内に全周に満遍なくオイル戻し孔の開口が配置されている従来例２のピストンに対する測定結果である。
【００５８】
（Ｘ）に示す本実施の形態では、短時間にオイルの入れ替わりがあり、（Ｙ）の従来例１に比較して約７０％も入れ替わり時間が短縮され、（Ｚ）の従来例２に比較しても５０％以上、入れ替わり時間が短縮されている。すなわち本実施の形態では、従来例１に比較して循環性は３．３倍となり、従来例２に比較しても循環性は２．２倍となっている。このように本実施の形態のオイル戻し孔２８〜３８の配置構成では、スラスト側及び反スラスト側から、その中間位相位置（フロント側及びリヤ側）へオイル循環が良好になされていることを示している。
【００５９】
（Ｙ）の従来例１に示すように、スラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている場合には、スラスト側及び反スラスト側にて多量に存在するオイルが直ちにピストン内部空間に排出されてしまうので、中間位相位置でのオイル入れ替わりに長時間を要し、オイル循環は非常に悪い。
【００６０】
（Ｚ）の従来例２に示す全周に満遍なくオイル戻し孔の開口が配置されている場合も、（Ｙ）の従来例１ほどではないが、オイル循環は十分ではない。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
【００６１】
（１）オイル供給部（オイルジェット部Ｊ１やコンロッド５とクランクシャフトとの接続部分）からのオイルジェットやオイル飛散によるオイル供給方向は、通常、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対してはスラスト側及び反スラスト側となっている。更にこのスラスト側及び反スラスト側では、前述したごとくシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の油膜は大きく圧力が変動するので、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じてオイル循環量は十分なものとなっている。
【００６２】
このためシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間では、特にスラスト側及び反スラスト側の位相位置でオイルは多くても、スラスト側及び反スラスト側との中間位相位置（具体的にはフロント側及びリヤ側）では十分にオイルが供給されずにオイルが不足するおそれがある。
【００６３】
しかし本実施の形態のピストン２では、オイルリング溝２２内においてフロント側及びリヤ側にオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口している。したがって前述したごとくスラスト側及び反スラスト側で油膜圧力が上昇した場合には、オイルは、スラスト側及び反スラスト側でオイルリング溝２２内に入る。その後に、オイルは、オイルリング溝２２内を、オイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８があるフロント側及びリヤ側へ流れる。そしてオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に到達すると、オイルリング溝２２内からピストン２の内部空間へ排出される。
【００６４】
このようにオイルリング溝２２内を、オイルが、スラスト側及び反スラスト側の位相位置から、その中間位相位置へ円滑に流される。そしてこのようにオイルが流れることにより、オイルが不足している位相では、オイルリング溝２２からシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間へオイルを供給することができる。
【００６５】
このことによりシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
このようなオイル循環がなされることにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００６６】
（２）オイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は、フロント側及びリヤ側の位相位置に、それぞれ複数が集合状態に近接して配置されている。このように、各位相位置にオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８を複数配置することにより、オイルリング溝２２内で、より円滑にオイル循環ができ、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間においても、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００６７】
［実施の形態２］
本実施の形態のピストン１０２を、図７の正面図、図８の部分破断左側面図に示す。図８の破断部分は図７のＣ−Ｃ線での破断状態を示している。図９は図７のＤ−Ｄ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００６８】
本実施の形態のピストン１０２は、オイルリング溝１２２において、そのスラスト側にオイル供給孔１５０が開口している。このオイル供給孔１５０はピストン１０２の内部空間１０２ｂに貫通している。
【００６９】
オイルジェット部Ｊ２は、ピストン１０２の内部空間１０２ｂ側からオイル供給孔１５０にオイル噴射する。このことによりオイルを内部空間１０２ｂ側の開口からオイルリング溝１２２側の開口へ向けてオイル供給孔１５０内に押し込んでいる。このようにしてオイルリング溝１２２内にはオイル供給孔１５０を介してピストン１０２の内部空間側からオイルが供給される。
【００７０】
尚、前記実施の形態１の場合と同様に、コンロッド１０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル掻き上げによるシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル供給も実行されている。更に前記実施の形態１のオイルジェット部のようにシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル噴射する構成も加えても良い。
【００７１】
これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。すなわち、ピンボス１１４，１１６が配置されている位相位置にて、それぞれ３つずつが集合して合計６つのオイル戻し孔１２８，１３０，１３２，１３４，１３６，１３８が、エプロン部１１０，１１２を外部から内部に貫通した状態で形成されている。そしてこれらオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８は、ピストン外周面１０２ｃ側ではフロント側及びリヤ側の位相位置でオイルリング溝１２２に開口している。
【００７２】
シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル供給については、前述したごとくオイルジェット部Ｊ２はオイル供給孔１５０によりスラスト側に供給する。そしてコンロッド１０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げについてはスラスト側と反スラスト側とにオイルを多く供給する。したがってフロント側及びリヤ側ではオイル供給量は少なくなる。
【００７３】
このようなオイル供給量の偏り状態において、前記実施の形態１に述べたごとくピストン１０２の運動により、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間の油膜には、スラスト側及び反スラスト側にて前記図４に示したごとく正圧から負圧に至る大きな油圧変動を生じる。
【００７４】
このようなスラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに生じている油圧変動において、オイルリング溝１２２内のオイルについても、スラスト側及び反スラスト側において正圧と負圧との間で大きな振幅で油圧が変動する。
【００７５】
オイルリング溝１２２には、フロント側及びリヤ側に、それぞれ３つのオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８が形成され、オイルリング溝１２２内のオイルをピストン１０２の内部空間１０２ｂに排出可能となっている。しかもオイルリング溝１２２のスラスト側及び反スラスト側にはオイル戻し孔は存在しない。スラスト側にはオイル供給孔１５０が配置されているが、ここへはオイルジェット部Ｊ２からオイルが押し込まれることから、スラスト側及び反スラスト側には油圧を低下させるような貫通孔は存在しない。
【００７６】
このためスラスト側の油膜が正圧にて高圧化した状態では、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８に向けて、オイルリング溝１２２内をスラスト側から急速にオイルが流れる。同様に反スラスト側が正圧にて高圧化した状態では、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８に向けて、オイルリング溝１２２内を反スラスト側から急速にオイルが流れる。
【００７７】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより供給されるオイルが、スラスト側及び反スラスト側に偏っていて、フロント側及びリヤ側が少なくても、ピストン１０２の移動時に、オイルリング溝１２２内を、オイルがスラスト側及び反スラスト側から、フロント側及びリヤ側に迅速に供給される。このことによりオイルは全周に循環してシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間を全位相に渡って十分なオイルを供給できる。
【００７８】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（１）オイルリング溝１２２のスラスト側に貫通孔であるオイル供給孔１５０が開口していても、上述したごとくオイル供給孔１５０からはピストン１０２の内部空間側へオイルが排出されることはない。このため、オイルリング溝１２２により、オイルがスラスト側からフロント側及びリヤ側へ迅速に供給され、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間に供給される。
【００７９】
反スラスト側については前記実施の形態１と同様に、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間のオイルがオイルリング溝１２２を介して反スラスト側から、フロント側及びリヤ側へ供給される。
【００８０】
したがって前記実施の形態１と同様に、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
【００８１】
このことにより、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００８２】
［実施の形態３］
本実施の形態のピストン２０２を、図１０の正面図、図１１の部分破断左側面図に示す。図１１の破断部分は図１０のＥ−Ｅ線での破断状態を示している。図１２は図１０のＦ−Ｆ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００８３】
本実施の形態のピストン２０２は、オイルリング溝２２２の下面２２２ａにおいて、そのスラスト側及び反スラスト側には、それぞれ４本の溝２２２ｂ，２２２ｃを形成している。この下面２２２ａに設けられた溝２２２ｂ，２２２ｃは、オイルリング溝２２２の径方向に形成されており、リング状の下面２２２ａを横切っている。このことにより溝２２２ｂ，２２２ｃの一端は下面２２２ａの外縁２２２ｄに接続している。
【００８４】
オイル戻し孔２２８，２３０は、前記実施の形態１と同様にスラスト側と反スラスト側との中間位相位置に形成されている。本実施の形態では、それぞれ４本のオイル戻し孔２２８，２３０が形成されている。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８５】
シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間へのオイル供給については、前記実施の形態１と同様である。すなわち、オイルジェット部Ｊ３によりスラスト側にオイル供給がなされ、コンロッド２０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げによりスラスト側と反スラスト側とにオイル供給がなされる。したがってフロント側及びリヤ側ではオイル供給量は少ない。
【００８６】
このようなオイル供給量の偏り状態において、前記実施の形態１に述べたごとくピストン２０２の運動により、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間の油膜には、スラスト側及び反スラスト側にて前記図４に示したごとく正圧から負圧に至る大きな油圧変動を生じる。
【００８７】
オイルリング溝２２２の下面２２２ａに形成されている溝２２２ｂ，２２２ｃは、下面２２２ａの外縁２２２ｄに接続している。このため図１１に破線で示すごとくオイルリングＲｏが下面２２２ａに接触している場合でも、溝２２２ｂ，２２２ｃの一端側はピストン外周面２０２ｃに開口している。
【００８８】
この開口位置はスラスト側及び反スラスト側であることから、上述したごとくスラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに油圧変動が生じると、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間のオイルは、ピストン外周面２０２ｃに開口している溝２２２ｂ，２２２ｃの一端からオイルリング溝２２２内に容易に流れ込む。このことによりオイルリング溝２２２内へのオイル導入量が増加する。
【００８９】
前記実施の形態１にて述べたごとくスラスト側及び反スラスト側には油圧を低下させるような貫通孔は存在しない。このため下面２２２ａの溝２２２ｂ，２２２ｃからオイルリング溝２２２内、特にオイルリングのバッククリアランスに導入されたオイルは、スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２２８，２３０に向けて、オイルリング溝２２２内を急速に流れる。同様に反スラスト側の高圧化したオイルにつても、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２２８，２３０に向けて、オイルリング溝２２２内を急速に流れる。
【００９０】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより供給されるオイルがスラスト側及び反スラスト側に偏り、フロント側及びリヤ側では少なくても、ピストン２０２の移動時に、オイルリング溝２２２内をスラスト側及び反スラスト側からフロント側及びリヤ側に迅速にオイルが供給される。
【００９１】
このことにより多量のオイルが全周に循環してシリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間に対して全位相に渡って十分なオイル供給が可能となる。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【００９２】
（１）前記実施の形態１の効果を生じる。更にオイルリング溝２２２の下面２２２ａに設けた溝２２２ｂ，２２２ｃにより、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へ、より多くのオイル循環を実現することができる。
【００９３】
このことにより、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００９４】
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態では、オイル供給部として、オイルジェット部を備えていたが、このようなオイルジェット部によらなくても、オイル供給部としてはコンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げ効果のみを利用するものであっても良い。
【００９５】
・前記実施の形態２においては、オイル供給孔はスラスト側に形成され、このオイル供給孔に対してオイルジェット部からオイルが噴射されていた。更に図１３に示すピストン３０２のごとく、オイルリング溝３２２に、スラスト側に開口するオイル供給孔３５０と共に、反スラスト側に開口するオイル供給孔３５２を形成しても良い。この場合には、それぞれピストン３０２の内部空間３０２ｂ側から、オイルジェット部Ｊ４，Ｊ５により、オイル供給孔３５０，３５２にオイルを噴射して、オイルリング溝３２２のスラスト側と反スラスト側とにそれぞれオイルを押し込む。この場合も前記実施の形態２にて説明したごとくの効果を生じさせることができる。
【符号の説明】
【００９６】
２…ピストン、２ａ…冠部、２ｂ…内部空間、２ｃ…ピストン外周面、４…シリンダブロック、４ａ…シリンダ、４ｂ…シリンダ内周面、５…コンロッド、６，８…スカート部、１０，１２…エプロン部、１４，１６…ピンボス、１４ａ，１６ａ…ピン孔、１７…ピストンピン、１８…トップリング溝、１８ａ…トップリング、２０…セカンドリング溝、２０ａ…セカンドリング、２２…オイルリング溝、２２ａ…オイルリング、２４，２６…ランド部、２８，３０，３２，３４，３６，３８…オイル戻し孔、１０２…ピストン、１０２ｂ…内部空間、１０２ｃ…ピストン外周面、１０４ｂ…シリンダ内周面、１０５…コンロッド、１１０，１１２…エプロン部、１１４，１１６…ピンボス、１２２…オイルリング溝、１２８，１３０，１３２，１３４，１３６，１３８…オイル戻し孔、１５０…オイル供給孔、２０２…ピストン、２０２ｃ…ピストン外周面、２０４ｂ…シリンダ内周面、２０５…コンロッド、２２２…オイルリング溝、２２２ａ…下面、２２２ｂ，２２２ｃ…溝、２２２ｄ…外縁、２２８，２３０…オイル戻し孔、３０２…ピストン、３０２ｂ…内部空間、３２２…オイルリング溝、３５０，３５２…オイル供給孔、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５…オイルジェット部、Ｒｏ…オイルリング。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達する内燃機関用ピストン及びこのピストンを用いた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用ピストンには外周面に周方向に複数のリング溝が形成され、このリング溝内にはピストンリングがそれぞれ配置されている。これらのピストンリングのうちでオイルリングは、シリンダ内周面の余分なオイル分をかき集めて、シリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜を適切な厚さに調節するためのものである。
【０００３】
オイルリングにてかき集められたオイルは、オイルリングが配置されているオイルリング溝内を周方向に流れ、このことにより周方向でオイルが不足する位相位置にオイルを供給している。そして最終的にオイルリング溝内に開口しているオイル戻し孔を介してピストン内部に排出される。
【０００４】
シリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜では、スラスト側（シリンダ内周面の周方向の領域について燃焼行程でピストンが押し付けられる側）及び反スラスト側（前記スラスト側とは１８０°位相が異なる側）においては大きく圧力が変動する。したがってこのスラスト側及び反スラスト側では、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じてオイル循環は良好となる。しかし、これらの中間位相位置（例えば直交する内燃機関のフロント側及びリヤ側）では油膜の圧力変動が少なく、オイルの集中と分散とが生じにくいことからオイル循環が困難となる傾向にある。したがってシリンダ内周面とピストン外周面との間のフリクションが十分に低減できなくなるおそれがある。
【０００５】
オイル量の集中と分散とが繰り返し生じているスラスト側及び反スラスト側から、中間位相位置にオイルがオイルリング溝内を流れることが期待されるが、従来では前記オイル戻し孔がオイルリング溝内のスラスト側及び反スラスト側に開口している。このため、スラスト側及び反スラスト側にてほとんどのオイルが排出されることになり、スラスト側及び反スラスト側から中間位相位置へのオイル循環は十分に行われていない。
【０００６】
オイル上がりを防止するために、オイルリング溝内に全周に渡って満遍なくオイル戻し孔を配置しているピストンが提案されている（例えば特許文献１参照）。又、同様な目的で、ピストンの内部空間に貫通していないオイル孔を、オイルリング溝内に、スラスト側及び反スラスト側とは４５°の位相位置に形成したり、これに更にスラスト側及び反スラスト側にも内部空間に貫通していないオイル孔を設けたピストンが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭５６−２７３４１号全文公報（第３〜４頁、図２）
【特許文献２】実開平０１−７１１５７号全文公報（第５〜６頁、図２〜６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、オイルリング溝内から過剰なオイルを排出するには効果的であるが、オイルリング溝の各位相位置にて、直ちにオイルがピストンの内部空間へ排出されるため、オイルリング溝内でのオイルの循環は悪化する。したがってシリンダ内周面とピストン外周面との間におけるスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環は改善されない。
【０００９】
特許文献２の構成では、オイルリングによる過剰なオイルの掻き上げ掻きおろし時のオイル上りを防止するには効果的であるが、オイルリング溝内でのオイルの循環は改善されず、シリンダ内周面とピストン外周面との間におけるスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環の改善にはならない。
【００１０】
本発明は、内燃機関のシリンダ内周面とピストン外周面との間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関用ピストンは、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口すると共に、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していることを特徴とする。
【００１２】
シリンダ内周面とピストン外周面との間へのオイル供給、例えばオイルジェットによるオイル噴射の場合は、通常、摩擦力が大きくなる部分であるスラスト側に供給されている。更にオイルジェットによらなくても、コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げ効果を利用する場合にもオイルの飛散方向は主としてスラスト側及び反スラスト側となる。
【００１３】
更に前述したごとくシリンダ内周面とピストン外周面との間の油膜は、スラスト側及び反スラスト側において大きく圧力が変動するので、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じて、やはりオイル循環はスラスト側及び反スラスト側では十分なものとなる。
【００１４】
その反面、スラスト側及び反スラスト側の中間位相位置では十分にオイルが供給されずにシリンダ内周面とピストン外周面との間のオイルが不足するおそれがある。
本発明では、スラスト側及び反スラスト側との中間位相位置において、オイルリング溝にはオイル戻し孔が開口している。したがってこの中間位相位置では、オイルリング溝はピストン内部空間と連通しており、常に低圧状態となっている。
【００１５】
スラスト側及び反スラスト側においては前述したごとくオイルが大量に供給されると共に大きな圧力変動が生じていることから、スラスト側及び反スラスト側で油膜の圧力が上昇した場合に、オイルは、スラスト側及び反スラスト側でオイルリング溝内に入った後に、オイル戻し孔がある前記中間位相位置へ向かって流れることになる。
【００１６】
このようにオイルは、オイルリング溝内を、スラスト側及び反スラスト側からその中間位相位置へと流れた後に、オイル戻し孔の開口に到達し、オイル戻し孔によりピストン内部空間へ排出されることになる。このようにオイルがオイルリング溝内を流れる間にオイルが不足する位相においてはオイルリング溝内からシリンダ内周面とピストン外周面との間へオイルを十分に供給できる。
【００１７】
このようにしてシリンダ内周面とピストン外周面との間で、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
請求項２に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置であることを特徴とする。
【００１８】
特にオイル戻し孔が開口する中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置とすることにより、オイルリング溝内全体での良好なオイル循環を実現できる。このことによりシリンダ内周面とピストン外周面との間でスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００１９】
請求項３に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置であることを特徴とする。
【００２０】
特にオイル戻し孔が開口する中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置とすることができる。このことによりオイルリング溝内全体での良好なオイル循環を実現でき、このことによりシリンダ内周面とピストン外周面との間でスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２１】
請求項４に記載の内燃機関用ピストンでは、請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記オイル戻し孔は、前記中間位相位置に、複数が集合状態に近接して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
このような状態にオイル戻し孔を複数集合状態で配置しても良い。このことにより、オイルリング溝内で、より円滑にオイル循環ができることから、シリンダ内周面とピストン外周面との間においてもスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２３】
請求項５に記載の内燃機関は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関であって、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間にオイルを供給するオイル供給部を備え、このオイル供給部は、前記コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げとオイルジェット部からのオイル噴射とのいずれか一方又は両方により、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間に対して、主として前記スラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであることを特徴とする。
【００２４】
前述した請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関に付いては、上述のごとくオイル供給部を設けることができる。このようにオイル供給部が、主としてスラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであっても、前述したピストン構成により、オイルリング溝内で円滑にオイル循環ができる。この循環により、シリンダ内周面とピストン外周面との間においてもスラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００２５】
そしてこのようなオイル循環により、シリンダ内周面とピストン外周面との間の全周にオイルが十分に行き渡り、内燃機関のフリクション低減を効果的なものにできる。
請求項６に記載の内燃機関では、請求項５に記載の内燃機関において、前記内燃機関用ピストンは、前記オイルリング溝にピストン内部空間に貫通するオイル供給孔が開口すると共に、このオイル供給孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側と反スラスト側との一方又は両方の位相位置で前記オイルリング溝に開口し、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置では前記オイルリング溝には開口しないものであり、前記オイルジェット部は、前記ピストン内部空間側に存在する前記オイル供給孔の開口に向けてオイル噴射するものであることを特徴とする。
【００２６】
尚、オイル戻し孔とは別にオイル供給孔を上述のごとく設けても良い。このオイル供給孔を介して、オイルジェット部からのオイル噴射によりオイルがオイルリング溝内に押し込まれて、摩擦が大きいスラスト側及び反スラスト側にオイルが供給されることになる。このオイルは、更に前述したごとくオイルリング溝内をオイル戻し孔が存在する中間位相位置へ向かって循環する。この循環により、スラスト側及び反スラスト側の中間位相位置におけるシリンダ内周面とピストン外周面との間にもオイルが十分に行き渡り、内燃機関のフリクション低減を効果的なものにできる。
【００２７】
請求項７に記載の内燃機関用ピストンでは、内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口し、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していると共に、前記オイルリング溝の下面にはこの下面の外縁に接続する溝が、スラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この内燃機関用ピストンには、上述したオイル戻し孔が形成されていると共に、オイルリング溝の下面には、下面の外縁に接続する溝がスラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されている。
【００２９】
前述したごとくシリンダ内周面とピストン外周面との間へのオイル供給は主としてスラスト側及び反スラスト側になされると共に、スラスト側及び反スラスト側では大きく圧力が変動するのでオイル循環はスラスト側及び反スラスト側では十分なものとなる。
【００３０】
そしてオイル戻し孔の存在により、前述したごとくスラスト側及び反スラスト側からその中間位相位置へのオイルの流れが促進されて、全位相にオイルを十分に供給できる。
更にスラスト側及び反スラスト側において、オイルリング溝の下面には上述した溝が形成されている。このため、オイルリング溝の下面にオイルリングが接触した場合でも、この下面の外縁にてピストン外周面に開口する溝を介することで、シリンダ内周面とピストン外周面との間からオイルリング溝内へのオイル導入が促進される。
【００３１】
このようにスラスト側及び反スラスト側でのオイルリング溝内へのオイル導入量が促進されることで、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を更に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１の内燃機関用ピストンの正面図。
【図２】実施の形態１の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】実施の形態１の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関におけるクランク角の変化に対応するスラスト側でのシリンダ内周面とピストン外周面との間の油圧変化を示すグラフ。
【図５】（ａ）〜（ｃ）図４に対応したピストンの首振り状態を示す説明図。
【図６】実施の形態１の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関においてオイルリング溝内のフロント側及びリヤ側のオイル入れ替わり状態を示すグラフ。
【図７】実施の形態２の内燃機関用ピストンの正面図。
【図８】実施の形態２の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図９】図７におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図１０】実施の形態３の内燃機関用ピストンの正面図。
【図１１】実施の形態３の内燃機関用ピストンの部分破断左側面図。
【図１２】図１０におけるＦ−Ｆ線断面図。
【図１３】他の実施の形態における内燃機関用ピストンの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された内燃機関用ピストン（以下、ピストンと称する）２の正面図を表す。図２はピストン２の部分破断左側面図である。図２に一点鎖線にて示す中心線より右側に示している破断図は図１のＡ−Ａ線での破断状態を示している。図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００３４】
ピストン２は、金属材料により略円筒状に一体に形成されている。このピストン２は、内燃機関のシリンダブロック４に形成されたシリンダ４ａ内に配置されて、シリンダブロック４及びシリンダヘッドと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッド５を介してクランクシャフトに回転力として伝達するものである。
【００３５】
燃焼室内の燃焼圧力を受けるピストン２の上部には、肉厚の円盤状の冠部２ａが形成されている。この冠部２ａの下部には、冠部２ａに一体に、シリンダ内周面４ｂに摺接する一対のスカート部６，８と、エプロン部１０，１２とが形成されている。この一対のスカート部６，８は、ピストン２の中心軸回りに１８０°離れた位相位置にて対向して形成されている。これらスカート部６，８の位相位置に対して、一対のエプロン部１０，１２は、中間位置すなわち９０°位相が異なる位置に対向して配置されている。
【００３６】
エプロン部１０，１２には、そのほぼ中央ではあるが、わずかにオフセット（図１では左側に偏心）を設けてピンボス１４，１６が形成されている。このピンボス１４，１６には、ピストンピン１７の両端部を回転自在に支持するための一対のピン孔１４ａ，１６ａが形成されている。
【００３７】
冠部２ａは、外周面において周方向全周に渡って、上方部分にトップリング溝１８が、中間部分にセカンドリング溝２０が、そして下方部分にオイルリング溝２２が、それぞれランド部２４，２６を間にして形成されている。
【００３８】
トップリング溝１８はトップリング１８ａ（図５）が配置され、セカンドリング溝２０はセカンドリング２０ａ（図５）が配置される。これらリング１８ａ，２０ａの配置により、シリンダ内周面４ｂ内にピストン２を配置した場合、内燃機関駆動時にシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間から燃焼室の燃焼ガスが吹き抜けるのを防止している。
【００３９】
オイルリング溝２２はオイルリング２２ａ（図５）が配置され、シリンダ内周面４ｂの内周面に付着したオイルが燃焼室側に流入するのを阻止し、オイルが燃焼されて消費されるのを防止している。
【００４０】
このオイルリング溝２２には、ピンボス１４，１６の位相位置に対応する位置に、それぞれ３つ、合計６つのオイル戻し孔２８，３０，３２，３４，３６，３８がエプロン部１０，１２を外部から内部に貫通した状態で形成されている。
【００４１】
ピストンピン１７を支持するピンボス１４，１６は、ピストン２において、内燃機関においてそのクランク軸と平行な方向、すなわち図３に示したごとくフロント側及びリヤ側の位相位置に配置されている。すなわち各３つのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は、それぞれ複数（ここでは３つ）が集合状態に近接してフロント側及びリヤ側の位相位置に配置されている。この位相位置にて、オイルリング溝２２内とピストン２の内部空間２ｂとが連絡されている。
【００４２】
これらのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は径方向に直線状に形成されている。したがってオイルリング溝２２内においてオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口する位相位置は、図３に示したごとく、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置となっている。すなわちオイルリング溝２２内におけるオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８の開口は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して、略直交して配列する位相位置となっている。ここでスラスト側とは、燃焼行程にて燃焼室から受ける燃焼圧によりピストン２がシリンダ内周面４ｂに押し付けられる位相側である。反スラスト側とは、スラスト側とは反対側（１８０°離れた位相）である。
【００４３】
このピストン２が内燃機関のシリンダ内に配置された場合には、内燃機関駆動時に、シリンダブロック、あるいはクランクシャフトとコンロッド５に設けられたオイルジェット部Ｊ１により、ピストン２の下方側から、スラスト側におけるシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間にオイルが噴射される。
【００４４】
更にピストンピン１７とクランクシャフトとを接続しているコンロッド５は、クランクシャフトとの接続部分が回転することにより、この接続部分周辺のオイルをピストン２の下方側から掻き上げる。この掻き上げではコンロッド５とクランクシャフトとの接続部分の回転面は、スラスト側と反スラスト側とに広がる面であることから、掻き上げによるオイルの飛散量は、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対して、スラスト側と反スラスト側とに偏ることになる。
【００４５】
したがって、スラスト側の潤滑を目的とするオイルジェット部Ｊ１によるオイル供給量はスラスト側に偏り、コンロッド５とクランクシャフトとの接続部分によるオイルの掻き上げによるオイル供給量は、スラスト側と反スラスト側とに偏る。このことからフロント側及びリヤ側へのオイル供給量は少ない。
【００４６】
このようなシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対するオイル供給量の偏り状態において、ピストン２は、シリンダ内周面４ｂに対してスラスト側及び反スラスト側での圧力変動を生じる。図４はクランク角ＣＡ（°）変化に対応するスラスト側でのシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の油圧（ｋＰａ）変化を示すグラフである。図５は図４のグラフにおける各クランク角（ａ）〜（ｃ）でのピストン２の首振り状態を、同一符号（ａ）〜（ｃ）で示す説明図である。尚、図５は理解し易くするためにデフォルメして示している。
【００４７】
図５の（ａ）は燃焼行程の上死点直後の状態であり、上述したオイル噴射や、オイル掻き上げによりオイルが供給されているシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に存在する油膜は、オイルリング２２ａにより掻き落とされつつある。
【００４８】
このときに、ピストン２は、その首振りによるシリンダ内周面４ｂのスラスト側への圧縮力は大きく生じておらず、スラスト側にある油膜油圧は、わずかに正圧となっている状態である。
【００４９】
図５の（ｂ）はピストン２の首振りにより燃焼圧にてピストン２はシリンダ内周面４ｂのスラスト側への圧縮力を急激に高めており、スラスト側の油膜油圧は高圧となっている。
【００５０】
図５の（ｃ）はピストン２の首振りによりピストン２はシリンダ内周面４ｂのスラスト側から急速に離れつつあり、スラスト側の油膜油圧は大きく負圧側に移動している。尚、反スラスト側の油膜油圧については、スラスト側オイルとは、ほぼ逆の油圧変動を生じる。
【００５１】
このような正圧から負圧に至る大きな油圧変動が、スラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに生じている。この油圧変動において、油膜を掻き落としているオイルリング２２ａが配置されているオイルリング溝２２内のオイルは、スラスト側及び反スラスト側の油膜油圧の影響を受けて、正圧と負圧との間の大きな振幅で油圧が変動する。
【００５２】
オイルリング溝２２には、フロント側及びリヤ側に、それぞれ３つのオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口し、ピストン２の内部空間２ｂにオイルリング溝２２内のオイルを排出可能としている。しかもオイルリング溝２２のスラスト側及び反スラスト側にはオイル戻し孔の開口は存在しない。すなわちスラスト側及び反スラスト側から油圧を逃がすような孔は存在しない。
【００５３】
このためスラスト側が正圧にて高圧化した図５の（ｂ）の状態では、スラスト側にて、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に存在するオイルがオイルリング溝２２内に流れ込む。そしてオイルリング溝２２内を、スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に向けて、図３に実線矢印にて示すごとく、急速にオイルが流れる。
【００５４】
同様に反スラスト側が正圧にて高圧化した図５の（ｃ）に相当する状態では、反スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に向けて、オイルリング溝２２内を図３に破線矢印にて示すごとく、急速にオイルが流れる。
【００５５】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に供給されるオイルが、スラスト側及び反スラスト側に偏っていて、フロント側及びリヤ側が少なくても、ピストン２の移動時に、オイルリング溝２２により、迅速にオイルがスラスト側及び反スラスト側から、フロント側及びリヤ側へ循環される。このオイルリング溝２２内を循環するオイルがシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に供給されることにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間においても全周に渡って良好なオイル循環及び潤滑が行われる。
【００５６】
図６は、スラスト側及び反スラスト側からフロント側及びリヤ側へのオイルの循環程度を、本実施の形態と従来例１，２とを比較して示すグラフである。この図６のグラフは、オイルリング溝２２内におけるフロント側及びリヤ側のオイルの入れ替わり時間を、オイルリング溝内にスラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている従来例１を基準にして、時間比で表したものである。
【００５７】
図６において、（Ｘ）は本実施の形態におけるピストン２、（Ｙ）はオイルリング溝内にスラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている従来例１のピストン、（Ｚ）はオイルリング溝内に全周に満遍なくオイル戻し孔の開口が配置されている従来例２のピストンに対する測定結果である。
【００５８】
（Ｘ）に示す本実施の形態では、短時間にオイルの入れ替わりがあり、（Ｙ）の従来例１に比較して約７０％も入れ替わり時間が短縮され、（Ｚ）の従来例２に比較しても５０％以上、入れ替わり時間が短縮されている。すなわち本実施の形態では、従来例１に比較して循環性は３．３倍となり、従来例２に比較しても循環性は２．２倍となっている。このように本実施の形態のオイル戻し孔２８〜３８の配置構成では、スラスト側及び反スラスト側から、その中間位相位置（フロント側及びリヤ側）へオイル循環が良好になされていることを示している。
【００５９】
（Ｙ）の従来例１に示すように、スラスト側及び反スラスト側のみにオイル戻し孔の開口が配置されている場合には、スラスト側及び反スラスト側にて多量に存在するオイルが直ちにピストン内部空間に排出されてしまうので、中間位相位置でのオイル入れ替わりに長時間を要し、オイル循環は非常に悪い。
【００６０】
（Ｚ）の従来例２に示す全周に満遍なくオイル戻し孔の開口が配置されている場合も、（Ｙ）の従来例１ほどではないが、オイル循環は十分ではない。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
【００６１】
（１）オイル供給部（オイルジェット部Ｊ１やコンロッド５とクランクシャフトとの接続部分）からのオイルジェットやオイル飛散によるオイル供給方向は、通常、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間に対してはスラスト側及び反スラスト側となっている。更にこのスラスト側及び反スラスト側では、前述したごとくシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の油膜は大きく圧力が変動するので、オイル量の集中と分散とが繰り返し生じてオイル循環量は十分なものとなっている。
【００６２】
このためシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間では、特にスラスト側及び反スラスト側の位相位置でオイルは多くても、スラスト側及び反スラスト側との中間位相位置（具体的にはフロント側及びリヤ側）では十分にオイルが供給されずにオイルが不足するおそれがある。
【００６３】
しかし本実施の形態のピストン２では、オイルリング溝２２内においてフロント側及びリヤ側にオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８が開口している。したがって前述したごとくスラスト側及び反スラスト側で油膜圧力が上昇した場合には、オイルは、スラスト側及び反スラスト側でオイルリング溝２２内に入る。その後に、オイルは、オイルリング溝２２内を、オイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８があるフロント側及びリヤ側へ流れる。そしてオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８に到達すると、オイルリング溝２２内からピストン２の内部空間へ排出される。
【００６４】
このようにオイルリング溝２２内を、オイルが、スラスト側及び反スラスト側の位相位置から、その中間位相位置へ円滑に流される。そしてこのようにオイルが流れることにより、オイルが不足している位相では、オイルリング溝２２からシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間へオイルを供給することができる。
【００６５】
このことによりシリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
このようなオイル循環がなされることにより、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００６６】
（２）オイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８は、フロント側及びリヤ側の位相位置に、それぞれ複数が集合状態に近接して配置されている。このように、各位相位置にオイル戻し孔２８〜３２，３４〜３８を複数配置することにより、オイルリング溝２２内で、より円滑にオイル循環ができ、シリンダ内周面４ｂとピストン外周面２ｃとの間においても、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を効果的に改善することができる。
【００６７】
［実施の形態２］
本実施の形態のピストン１０２を、図７の正面図、図８の部分破断左側面図に示す。図８の破断部分は図７のＣ−Ｃ線での破断状態を示している。図９は図７のＤ−Ｄ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００６８】
本実施の形態のピストン１０２は、オイルリング溝１２２において、そのスラスト側にオイル供給孔１５０が開口している。このオイル供給孔１５０はピストン１０２の内部空間１０２ｂに貫通している。
【００６９】
オイルジェット部Ｊ２は、ピストン１０２の内部空間１０２ｂ側からオイル供給孔１５０にオイル噴射する。このことによりオイルを内部空間１０２ｂ側の開口からオイルリング溝１２２側の開口へ向けてオイル供給孔１５０内に押し込んでいる。このようにしてオイルリング溝１２２内にはオイル供給孔１５０を介してピストン１０２の内部空間側からオイルが供給される。
【００７０】
尚、前記実施の形態１の場合と同様に、コンロッド１０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル掻き上げによるシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル供給も実行されている。更に前記実施の形態１のオイルジェット部のようにシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル噴射する構成も加えても良い。
【００７１】
これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。すなわち、ピンボス１１４，１１６が配置されている位相位置にて、それぞれ３つずつが集合して合計６つのオイル戻し孔１２８，１３０，１３２，１３４，１３６，１３８が、エプロン部１１０，１１２を外部から内部に貫通した状態で形成されている。そしてこれらオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８は、ピストン外周面１０２ｃ側ではフロント側及びリヤ側の位相位置でオイルリング溝１２２に開口している。
【００７２】
シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間へのオイル供給については、前述したごとくオイルジェット部Ｊ２はオイル供給孔１５０によりスラスト側に供給する。そしてコンロッド１０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げについてはスラスト側と反スラスト側とにオイルを多く供給する。したがってフロント側及びリヤ側ではオイル供給量は少なくなる。
【００７３】
このようなオイル供給量の偏り状態において、前記実施の形態１に述べたごとくピストン１０２の運動により、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間の油膜には、スラスト側及び反スラスト側にて前記図４に示したごとく正圧から負圧に至る大きな油圧変動を生じる。
【００７４】
このようなスラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに生じている油圧変動において、オイルリング溝１２２内のオイルについても、スラスト側及び反スラスト側において正圧と負圧との間で大きな振幅で油圧が変動する。
【００７５】
オイルリング溝１２２には、フロント側及びリヤ側に、それぞれ３つのオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８が形成され、オイルリング溝１２２内のオイルをピストン１０２の内部空間１０２ｂに排出可能となっている。しかもオイルリング溝１２２のスラスト側及び反スラスト側にはオイル戻し孔は存在しない。スラスト側にはオイル供給孔１５０が配置されているが、ここへはオイルジェット部Ｊ２からオイルが押し込まれることから、スラスト側及び反スラスト側には油圧を低下させるような貫通孔は存在しない。
【００７６】
このためスラスト側の油膜が正圧にて高圧化した状態では、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８に向けて、オイルリング溝１２２内をスラスト側から急速にオイルが流れる。同様に反スラスト側が正圧にて高圧化した状態では、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔１２８〜１３２，１３４〜１３８に向けて、オイルリング溝１２２内を反スラスト側から急速にオイルが流れる。
【００７７】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより供給されるオイルが、スラスト側及び反スラスト側に偏っていて、フロント側及びリヤ側が少なくても、ピストン１０２の移動時に、オイルリング溝１２２内を、オイルがスラスト側及び反スラスト側から、フロント側及びリヤ側に迅速に供給される。このことによりオイルは全周に循環してシリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間を全位相に渡って十分なオイルを供給できる。
【００７８】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（１）オイルリング溝１２２のスラスト側に貫通孔であるオイル供給孔１５０が開口していても、上述したごとくオイル供給孔１５０からはピストン１０２の内部空間側へオイルが排出されることはない。このため、オイルリング溝１２２により、オイルがスラスト側からフロント側及びリヤ側へ迅速に供給され、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間に供給される。
【００７９】
反スラスト側については前記実施の形態１と同様に、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間のオイルがオイルリング溝１２２を介して反スラスト側から、フロント側及びリヤ側へ供給される。
【００８０】
したがって前記実施の形態１と同様に、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間において、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へのオイル循環を改善することができる。
【００８１】
このことにより、シリンダ内周面１０４ｂとピストン外周面１０２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００８２】
［実施の形態３］
本実施の形態のピストン２０２を、図１０の正面図、図１１の部分破断左側面図に示す。図１１の破断部分は図１０のＥ−Ｅ線での破断状態を示している。図１２は図１０のＦ−Ｆ線断面図であり、内燃機関に組み込んだ状態を破線にて示している。
【００８３】
本実施の形態のピストン２０２は、オイルリング溝２２２の下面２２２ａにおいて、そのスラスト側及び反スラスト側には、それぞれ４本の溝２２２ｂ，２２２ｃを形成している。この下面２２２ａに設けられた溝２２２ｂ，２２２ｃは、オイルリング溝２２２の径方向に形成されており、リング状の下面２２２ａを横切っている。このことにより溝２２２ｂ，２２２ｃの一端は下面２２２ａの外縁２２２ｄに接続している。
【００８４】
オイル戻し孔２２８，２３０は、前記実施の形態１と同様にスラスト側と反スラスト側との中間位相位置に形成されている。本実施の形態では、それぞれ４本のオイル戻し孔２２８，２３０が形成されている。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８５】
シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間へのオイル供給については、前記実施の形態１と同様である。すなわち、オイルジェット部Ｊ３によりスラスト側にオイル供給がなされ、コンロッド２０５とクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げによりスラスト側と反スラスト側とにオイル供給がなされる。したがってフロント側及びリヤ側ではオイル供給量は少ない。
【００８６】
このようなオイル供給量の偏り状態において、前記実施の形態１に述べたごとくピストン２０２の運動により、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間の油膜には、スラスト側及び反スラスト側にて前記図４に示したごとく正圧から負圧に至る大きな油圧変動を生じる。
【００８７】
オイルリング溝２２２の下面２２２ａに形成されている溝２２２ｂ，２２２ｃは、下面２２２ａの外縁２２２ｄに接続している。このため図１１に破線で示すごとくオイルリングＲｏが下面２２２ａに接触している場合でも、溝２２２ｂ，２２２ｃの一端側はピストン外周面２０２ｃに開口している。
【００８８】
この開口位置はスラスト側及び反スラスト側であることから、上述したごとくスラスト側の油膜と反スラスト側の油膜とに油圧変動が生じると、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間のオイルは、ピストン外周面２０２ｃに開口している溝２２２ｂ，２２２ｃの一端からオイルリング溝２２２内に容易に流れ込む。このことによりオイルリング溝２２２内へのオイル導入量が増加する。
【００８９】
前記実施の形態１にて述べたごとくスラスト側及び反スラスト側には油圧を低下させるような貫通孔は存在しない。このため下面２２２ａの溝２２２ｂ，２２２ｃからオイルリング溝２２２内、特にオイルリングのバッククリアランスに導入されたオイルは、スラスト側から、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２２８，２３０に向けて、オイルリング溝２２２内を急速に流れる。同様に反スラスト側の高圧化したオイルにつても、ほぼ９０°位相差のある両側のオイル戻し孔２２８，２３０に向けて、オイルリング溝２２２内を急速に流れる。
【００９０】
したがって、オイル噴射やオイル掻き上げにより供給されるオイルがスラスト側及び反スラスト側に偏り、フロント側及びリヤ側では少なくても、ピストン２０２の移動時に、オイルリング溝２２２内をスラスト側及び反スラスト側からフロント側及びリヤ側に迅速にオイルが供給される。
【００９１】
このことにより多量のオイルが全周に循環してシリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間に対して全位相に渡って十分なオイル供給が可能となる。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【００９２】
（１）前記実施の形態１の効果を生じる。更にオイルリング溝２２２の下面２２２ａに設けた溝２２２ｂ，２２２ｃにより、スラスト側及び反スラスト側からこれらの中間位相位置へ、より多くのオイル循環を実現することができる。
【００９３】
このことにより、シリンダ内周面２０４ｂとピストン外周面２０２ｃとの間の全周に十分にオイルが行き渡って良好な潤滑効果を生じ、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる。
【００９４】
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態では、オイル供給部として、オイルジェット部を備えていたが、このようなオイルジェット部によらなくても、オイル供給部としてはコンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げ効果のみを利用するものであっても良い。
【００９５】
・前記実施の形態２においては、オイル供給孔はスラスト側に形成され、このオイル供給孔に対してオイルジェット部からオイルが噴射されていた。更に図１３に示すピストン３０２のごとく、オイルリング溝３２２に、スラスト側に開口するオイル供給孔３５０と共に、反スラスト側に開口するオイル供給孔３５２を形成しても良い。この場合には、それぞれピストン３０２の内部空間３０２ｂ側から、オイルジェット部Ｊ４，Ｊ５により、オイル供給孔３５０，３５２にオイルを噴射して、オイルリング溝３２２のスラスト側と反スラスト側とにそれぞれオイルを押し込む。この場合も前記実施の形態２にて説明したごとくの効果を生じさせることができる。
【符号の説明】
【００９６】
２…ピストン、２ａ…冠部、２ｂ…内部空間、２ｃ…ピストン外周面、４…シリンダブロック、４ａ…シリンダ、４ｂ…シリンダ内周面、５…コンロッド、６，８…スカート部、１０，１２…エプロン部、１４，１６…ピンボス、１４ａ，１６ａ…ピン孔、１７…ピストンピン、１８…トップリング溝、１８ａ…トップリング、２０…セカンドリング溝、２０ａ…セカンドリング、２２…オイルリング溝、２２ａ…オイルリング、２４，２６…ランド部、２８，３０，３２，３４，３６，３８…オイル戻し孔、１０２…ピストン、１０２ｂ…内部空間、１０２ｃ…ピストン外周面、１０４ｂ…シリンダ内周面、１０５…コンロッド、１１０，１１２…エプロン部、１１４，１１６…ピンボス、１２２…オイルリング溝、１２８，１３０，１３２，１３４，１３６，１３８…オイル戻し孔、１５０…オイル供給孔、２０２…ピストン、２０２ｃ…ピストン外周面、２０４ｂ…シリンダ内周面、２０５…コンロッド、２２２…オイルリング溝、２２２ａ…下面、２２２ｂ，２２２ｃ…溝、２２２ｄ…外縁、２２８，２３０…オイル戻し孔、３０２…ピストン、３０２ｂ…内部空間、３２２…オイルリング溝、３５０，３５２…オイル供給孔、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５…オイルジェット部、Ｒｏ…オイルリング。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、
シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口すると共に、
このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置であることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置であることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記オイル戻し孔は、前記中間位相位置に、複数が集合状態に近接して配置されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関であって、
前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間にオイルを供給するオイル供給部を備え、このオイル供給部は、前記コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げとオイルジェット部からのオイル噴射とのいずれか一方又は両方により、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間に対して、主として前記スラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであることを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関において、前記内燃機関用ピストンは、前記オイルリング溝にピストン内部空間に貫通するオイル供給孔が開口すると共に、このオイル供給孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側と反スラスト側との一方又は両方の位相位置で前記オイルリング溝に開口し、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置では前記オイルリング溝には開口しないものであり、
前記オイルジェット部は、前記ピストン内部空間側に存在する前記オイル供給孔の開口に向けてオイル噴射するものであることを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、
シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口し、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していると共に、
前記オイルリング溝の下面にはこの下面の外縁に接続する溝が、スラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項１】
内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、
シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口すると共に、
このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、スラスト側と反スラスト側との配列方向に対して略直交して配列する２個所の位相位置であることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記スラスト側と反スラスト側との中間位相位置は、内燃機関のフロント側及びリヤ側の位相位置であることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記オイル戻し孔は、前記中間位相位置に、複数が集合状態に近接して配置されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンを組み込んだ内燃機関であって、
前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間にオイルを供給するオイル供給部を備え、このオイル供給部は、前記コンロッドとクランクシャフトとの接続部分によるオイル噴出およびクランクシャフトカウンターウェイト部によるオイル掻き上げとオイルジェット部からのオイル噴射とのいずれか一方又は両方により、前記シリンダ内周面と前記ピストン外周面との間に対して、主として前記スラスト側及び反スラスト側の位相位置にオイルを供給するものであることを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関において、前記内燃機関用ピストンは、前記オイルリング溝にピストン内部空間に貫通するオイル供給孔が開口すると共に、このオイル供給孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側と反スラスト側との一方又は両方の位相位置で前記オイルリング溝に開口し、スラスト側と反スラスト側との中間位相位置では前記オイルリング溝には開口しないものであり、
前記オイルジェット部は、前記ピストン内部空間側に存在する前記オイル供給孔の開口に向けてオイル噴射するものであることを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
内燃機関のシリンダブロックに形成されたシリンダ内に配置されて、シリンダヘッド及びシリンダブロックと共に燃焼室を形成することで、この燃焼室に生じた燃焼圧力エネルギーを、コンロッドを介してクランクシャフトに回転力として伝達するピストンであって、
シリンダ内周面に対向するピストン外周面に周方向に形成されたオイルリング溝を備え、このオイルリング溝にはピストン内部空間に貫通するオイル戻し孔が開口し、このオイル戻し孔は、前記ピストン外周面の周方向においてスラスト側及び反スラスト側の位相位置で前記オイルリング溝には開口せず、スラスト側と反スラスト側との間の中間位相位置で前記オイルリング溝に開口していると共に、
前記オイルリング溝の下面にはこの下面の外縁に接続する溝が、スラスト側及び反スラスト側の位相位置に形成されていることを特徴とする内燃機関用ピストン。
【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２０１２−１１２３７６（Ｐ２０１２−１１２３７６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７８０３（Ｐ２０１１−２３７８０３）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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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