JP2004143984A - エンジンのピストン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン冷却装置の製造及び組付けを容易にし、また、ノズルから噴出されるオイルを、効率良く、所望の位置に吹き付けることができるようにすることである。
【解決手段】クランクケース１が、クランク軸芯方向両側の左右のクランクケース部材１ａ，１ｂに二分割されているエンジンのピストン冷却装置に適用される。連絡用オイル通路３１を有すると共にオイル噴出用のノズル部３２が形成されたオイル通路形成体３０を、左右のクランクケース部材１ａ，１ｂ間に挟持する。連絡用オイル通路３１により、左右のクランクケース部材１ａ，１ｂのオイル通路４５，４６間を連通し、ノズル部３２のオイル噴出口３５はピストン１１の頂壁１２の裏面に向けて開口し、オイル噴出口３５から噴出されるオイルにより、ピストン１１の頂壁１２の裏面を冷却する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車輌用のエンジンに適したピストン冷却装置に関し、特にピストンの頂壁裏面に下方からオイルを吹き付けて冷却するピストン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンの頂壁裏面に下方からオイルを吹き付けて冷却するエンジンのピストン冷却装置としては各種構造のものが知られており、たとえば、シリンダブロック又はクランクケースの側壁に形成されたメインギャラリにノズル取付用のオイル取出口を形成し、該取出口にオイル噴出用のノズルを取り付け、該ノズルを下死点のピストンの下方位置まで延ばし、ノズル先端のオイル噴出口をピストンの頂壁裏面に向けて開口している（たとえば特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００３】
図７は特許文献１の構造を示しており、シリンダブロック１０１の側壁の下面に、オイル循環経路のメインギャラリー１０２に連通するオイルジェット取付口１０３を形成し、該オイルジェット取付口１０３にオイルジェット１０４を取り付けており、ジェットノズル１０５をピストン１０６の下方位置まで延設し、先端噴出口１０７をピストン１０６の頂壁裏面に向け、シリンダ中心線と略平行にオイルを噴出するようになっている。
【０００４】
特許文献２では、ジェットノズルの取付構造は開示されていないが、ピストンのスカートにノズル通過用の切欠きを特別に形成し、該切欠きを通してジェットノズルを下死点位置のピストンのスカート内に突入させ、上方に向けてオイルを噴射するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２１６２７号公報。
【特許文献２】実公平７−３６１１０号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の構造では、シリンダブロックという重量の大きい大物部材に、ノズル取付部を形成すると共にメインギャラリに連通するノズル用オイル通路を新たに形成しなければならず、シリンダブロックの製造並びにノズルの取付及び噴出口の位置調節に手間がかかる。
【０００７】
特許文献２では、スカートにノズル通過用の特別の切り欠きを新たに形成しなければならず、切欠きに応力が集中し易くなると共に、ピストンの前後の形状及び重量がアンバランスになり、ピストンの滑らかな摺動の妨げになる。
【０００８】
【発明の目的】
ピストン冷却用ノズルの製造及び組付けを容易にし、また、ノズルから噴出されるオイルを、効率良く、ピストン頂壁裏面の所望の位置に吹き付けることができるエンジンのピストン冷却装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願請求項１記載の発明は、クランクケースが、クランク軸芯方向両側の左右のクランクケース部材に二分割されているエンジンのピストン冷却装置において、オイル通路を有すると共にオイル噴出用のノズル部が形成されたオイル通路形成体を左右のクランクケース部材間に挟持し、上記オイル通路形成体のオイル通路により、左右のクランクケース部材のオイル通路間を連通し、ノズル部のオイル噴出口はピストンの頂壁内面に向けて開口していることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によると、左右のクランクケース部材を結合するだけで、左右のオイル通路を連絡できると同時にピストン冷却用のノズル部も取り付けることができ、クランクケースのような重量の大きい大物部材に、ノズル取付用の加工及び部品を特別に施す必要がなくなり、ピストン冷却装置の製造及び組付けが容易に行なえるようになる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジンのピストン冷却装置において、上記ノズル部は、下死点位置のピストンのスカート下端部分から周方向に外れて位置し、オイル噴出口は、下死点位置のピストンのスカートの最下端よりも上方に位置している。
【００１２】
上記構成によると、ボアの範囲内において、ピストンの頂壁裏面に接近したオイル噴出口からオイルを噴出し、頂壁裏面に吹き付けることができるので、頂壁裏面の所望の個所に、オイルを無駄なく、効率良く吹き付けることができ、ピストン冷却効率が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本願発明が適用された単気筒４サイクルエンジンであり、たとえば不整地用四輪走行車に搭載されており、これら図面に基づいて本願発明の一実施の形態を説明する。なお、エンジン後方から見た時のクランク軸芯Ｏ１方向を左右方向と規定して、説明する。
【００１４】
図１はクランク軸芯Ｏ１と直角で、シリンダ中心線Ｃを含む面で切断したクランクケース１の右半分の内部を示す縦断側面図である。この図１において、クランクケース１内は、前部にクランク軸２及びバランサ軸３を収納するクランク室４が形成され、後部にギヤ式ミッションを収納するミッション室５が形成され、ミッション室５の下部はオイルタンク室６となっている。
【００１５】
クランク室４の上面には前傾姿勢のシリンダ７が締着され、該シリンダ７の上側には図示しないが周知のようにシリンダヘッド及びヘッドカバー（ロッカーアームカバー）等が順次締着されている。シリンダ７の内面にはシリンダライナー８が嵌着されており、シリンダライナー８の周囲にはライナー冷却用のウォータージャケット１０が形成されている。
【００１６】
シリンダライナー８内にはピストン１１がシリンダ中心線Ｃ方向摺動自在に嵌合し、該ピストン１１の頂壁１２の裏面には、左右一対のピストンピンボス１３及びピストンピンボス１３の前後につながるボス支持壁１５が形成され、さらにボス支持壁１５の前後端部には前側スカート１６と後側スカート１７が形成されている。
【００１７】
図１に示すエンジンは、コンパクト化を目的として、コンロッド２０を極端に短くしたショートストロークエンジンであり、エンジン高さを抑えるため、ピストン１１が下死点位置の時に、前後の両スカート１６、１７ができる限りクランク軸２のウエブ２５の間近まで下降できるように、スカート１６，１７の下端部は周方向幅が狭くなっている。
【００１８】
ピストンピンボス１３に支持されたピストンピン１８にはコンロッド２０の小端部が嵌合し、コンロッド２０の大端部はクランク軸２のクランクピン２１に嵌合している。
【００１９】
クランク軸２の前方に配置されたバランサ軸３には断面扇形の中央バランサウエイト２３が設けられており、該中央バランサウエイト２３は、クランク軸２の左右のウエブ２５のクランク軸芯方向間に位置し、エンジン運転時、中央バランサウエイト２３はウエブ２５間を通過するようになっている。
【００２０】
中央バランサウエイト２３の回転軌跡の上端近傍位置に、上記回転軌跡と干渉しないように、かつ、回転軌跡に接近した状態でオイル通路形成体３０が配置されている。該オイル通路形成体３０には、クランク軸芯Ｏ１と平行にオイル通路形成体３０を貫通する連絡用オイル通路３１が形成されると共に、略水平に後方へ延びるノズル部３２が一体に形成されている。
【００２１】
ノズル部３２の後端部の上面には、ピストン１１の頂壁１２の裏面（下面）に向かって開口するオイル噴出口３５が形成されている。該オイル噴出口３５の前後方向位置は、クランク軸芯Ｏ１方向に見て、前側スカート１６の下端部分と、ウエブ２５の回転軌跡と、ボス支持壁１５の下端で囲まれた範囲に設定されており、オイル噴出口３５の高さは、前側スカート１６の下端よりも上方で、ウエブ２５の回転軌跡の上端及びボス支持壁１５の下端よりも下方に設定されている。また、該実施の形態では、オイル噴出口３５は、前側スカート１６の下端と後側スカート１７の下端を結ぶ線よりも少しシリンダヘッド側へ入り込んだ位置に位置している。
【００２２】
クランク軸芯Ｏ１方向に見たオイル噴出口３５の開口方向は、上方向から若干後方に傾斜しており、前傾姿勢のシリンダ中心線Ｃに対しては、一定角度θ１（たとえば３０°程）後方に傾斜している。これにより、下死点位置のピストン１１に対しては前半部の頂壁１２の裏面にオイルが吹き付けられ、上死点位置のピストン１１に対しては、後半部の頂壁１２の裏面にオイルが吹付けられるようになっている。
【００２３】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、前方から見ている図であるので、図面上の左右方向とクランクケース１の左右方向とは逆になっている。クランクケース１は、シリンダ中心線Ｃを通りクランク軸芯Ｏ１と直角な合わせ面Ｐを境に、左右のクランクケース部材１ａ，１ｂに二分割されており、図示しない複数本の締結ボルトにより左右結合されている。クランク軸２も左右二分割構造となっており、左右のクランク軸部材がクランクピン２１により結合されている。
【００２４】
左側クランクケース部材１ａの内面（右面）と右側クランクケース部材１ｂの内面（左面）には、クランク軸芯Ｏ１と平行な同一中心線Ｏ３上にボス部４０，４１がそれぞれ形成されており、右側クランクケース部材１ｂのボス部４１は前記合わせ面Ｐの位置まで突出し、左側クランクケース部材１ａのボス部４０は左側主軸受４３の右端に概ね対応する位置まで突出し、各ボス部４０，４１には同一中心線Ｏ３上にオイル通路４５，４６が形成されている。
【００２５】
右側ボス部４１のオイル通路４６は、右側クランクケース部材１ｂ内のメインギャラリ４７及びフィルター４８等を介してオイルポンプ５０に連通しており、メインギャラリ４７には、上記オイル通路４６とは別にクランク軸用オイル通路５１が連通し、該クランク軸用オイル通路５１はクランク軸２内のオイル孔５２を介してクランクピン２１の嵌合部分に連通している。
【００２６】
左側ボス部４０のオイル通路４５は、継手５５及びオイル通路５７を介してミッションの変速軸部分に連通すると共に、継手５５から分岐したオイル管５６を介して図示しないシリンダヘッドのカム軸の軸受部に連通し、それぞれ上記変速軸部分と上記軸受部を給油するようになっている。
【００２７】
オイル通路形成体３０は、連絡用オイル通路３１が前記各ボス部４０，４１のオイル通路４５，４６と同一中心線Ｏ３に揃えられており、左右のボス部４０，４１の端面間で挟持されている。連絡用オイル通路３１の中心線Ｏ３方向の両端部と各ボス部４０，４１のオイル通路４５，４６の間には、それぞれ芯合わせ用の筒継手６０，６１が嵌合しており、各筒継手６０，６１により連絡用オイル通路３１と各オイル通路４５，４６との芯合わせがなされると共に、オイル通路形成体３０を脱落不能に支持している。
【００２８】
図５はオイル通路形成体３０の水平断面分解図（図１のＩＩ−ＩＩ断面拡大分解図）であり、各筒継手６０，６１の両端はそれぞれ連絡用オイル通路３１に形成された環状段面６７，６８及びオイル通路４５，４６に形成された環状段面６５，６６に当接し、それによりクランク軸芯Ｏ１方向の位置決めがなされるようになっている。また、オイル通路形成体３０のクランク軸芯Ｏ１方向の両端面と各ボス部４０，４１の端面の間には、それぞれＯリング６３，６４が挟着されるようになっている。
【００２９】
図３は図２のＩＩＩ矢視図であり、オイル通路形成体３０は、前述のように左右のボス部４０，４１間に挟持されると共に、ボルト７０により右側クランクケース部材１ｂのボス部４１にも締着されている。ノズル部３２はクランクケース１の合わせ面Ｐと略平行に後方に延びると共に、左側ウエブ２５のクランク軸芯方向幅Ｄ１内に納まるように位置している。
【００３０】
オイル噴出口３５は、ほぼシリンダボア径付近に形成されており、シリンダ中心線Ｃ方向に見たオイル噴出口３５の開口方向は、シリンダ中心線Ｃに向かうように、合わせ面Ｐに対して一定角度θ２で傾斜している。
【００３１】
図４はピストン１１を前面から見た図（図１の矢印ＩＶ方向に見た図）であり、前側スカート１６の下端部分は、前述のようにエンジン高さを抑えるために周方向の両側１６ａが円弧状に形成され、周方向幅が狭くなっており、該前側スカート１６の下端部から周方向の左側に外れた位置にノズル部３２が配置され、シリンダライナー８の内周面付近に位置している。
【００３２】
【作用】
図２において、エンジン運転中、オイルポンプ５０によりオイルタンク室６から吸い込まれたオイルは、フィルタ４８でろ過されて右側クランクケース部材１ｂのメインギャラリ４７に入り、２つのオイル通路５１，４６に分かれる。クランク軸用オイル通路５１に供給されたオイルは、クランク軸２内のオイル孔５２からクランクピン２１の嵌合部分に供給され、クランクピン２１等を潤滑及び冷却する。右側ボス部４１内のオイル通路４６に供給されたオイルは、オイル通路形成体３０の連絡用オイル通路３１を経て左側ボス部４０内のオイル通路４５に入り、継手５５内において２つに分かれ、一方のオイル管５６からは図示しないシリンダヘッドのカム軸の軸受部に供給され、他方のオイル管５７からは図１のミッション室５の変速軸等に供給される。
【００３３】
図３において、前記オイル通路形成体３０の連絡用オイル通路３１を流れるオイルの一部は、ノズル部３２内のノズル用オイル通路３３に入り、先端オイル噴出口３５からピストン１１の頂壁１２の裏面に向って噴出され、頂壁部１２を冷却する。
【００３４】
図１において、オイル噴出口３５から噴出されるオイルは、ピストン１１が下死点位置まで下降した状態では、図１に示すようにピストン１１の頂壁１２の前半部（ピストンピン１８より前側）に吹き付けられ、ピストン内面の前半部を主に冷却する。そして、ピストン１１が上昇するに従い、吹付け個所は後方に移動し、ピストン内面の略全面を冷却することになる。同時にピストンピン１８にも吹き付けられ、ピストンピン１８の嵌合部分を潤滑する。
【００３５】
図４のように前側スカート１６の下端部分から周方向に外れた位置にノズル部３２を配置してあると、図１のようなコンロッド２０が極端に短いショートストロークエンジンにおいても、ピストン１１の前側スカート１６にノズル部通過用切欠きを新たに形成することなく、ノズル部３２をボア範囲内に延長させることができる。
【００３６】
【その他の発明の実施の形態】
（１）図１に示す実施の形態では、オイル通路形成体をシリンダライナーの前側に配置してあるが、シリンダライナーの後側に配置し、ノズル部を前方の延ばし、先端噴出口を、シリンダ中心線側に向けて前上方に開口する構造とすることもできる。
【００３７】
（２）図６はノズル部３２の配置高さの変形例を示しており、ノズル部３２のオイル噴出口３５は、前側スカート１６の下端Ｅと後側スカート１７の下端を結ぶ線Ｂよりはクランク軸側（シリンダヘッド側とは反対側）に位置しているが、シリンダ７及びシリンダライナー８が前傾姿勢で配置されていることにより、スカート１６，１７の最下端、すなわち前側スカート１６の下端Ｅよりはオイル噴出口３５が上方に位置している例である。なお、図６において仮想線Ｌは水平線を示している。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、（１）クランクケースが、クランク軸芯方向両側の左右のクランクケース部材に二分割されているエンジンのピストン冷却装置において、オイル通路を有すると共にオイル噴出用のノズル部が形成されたオイル通路形成体を左右のクランクケース部材間に挟持し、上記オイル通路形成体のオイル通路により、左右のクランクケース部材のオイル通路間を連通し、ノズル部のオイル噴出口はピストンの頂壁内面に向けて開口しているので、左右のクランクケース部材を結合するだけで、左右のオイル通路を連絡できると同時にピストン冷却用のノズル部も取り付けることができ、クランクケースのような重量の大きい大物部材に、ノズル取付用の加工及び部品を特別に施す必要がなくなり、ピストン冷却装置の製造及び組付けが容易に行なえるようになる。
【００３９】
（２）オイル通路形成体３０をクランクケースとは別体としているため、エンジンを変更することなく、オイル通路形成体３０をエンジンの大きさ等によって、その位置及び方向等を適宜変更することができる。
【００４０】
（３）上記ノズル部を、下死点位置のピストンのスカート下端部分から周方向に外れて位置させ、オイル噴出口は、下死点位置のピストンのスカートの最下端よりも上方に位置させていると、ボアの範囲内において、ピストンの頂壁裏面に接近したオイル噴出口からオイルを噴出し、頂壁裏面に吹き付けることになり、頂壁裏面の所望の個所に、オイルを無駄なく、効率良く吹き付けることができ、ピストン冷却効率が向上する。
【００４１】
特に、コンロッドを極端に短くしたショートストロークエンジンにおいては、下死点位置のピストンのスカート下端とクランク軸のウエブが接近するように構成してあるが、かかるエンジンでも、スカートに新たにノズル部通過用の切欠きを形成することなく、ノズル部をボア範囲内に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明を適用したエンジンの右側クランクケース部材の内面図（左側面図）である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面展開図である。
【図３】ピストン及びその周囲を図２の矢印ＩＩＩ方向に見た図である。
【図４】ピストンの前面図（図１の矢印ＩＶ方向に見た図）である。
【図５】オイル通路形成体の図１のＶ−Ｖ断面拡大図である。
【図６】ノズル部の配置の変形例を示す縦断面略図である。
【図７】従来例の縦断面図である。
【符号の説明】
１　クランクケース
１ａ　左側クランクケース部材
１ｂ　右側クランクケース部材
２　クランク軸
３　バランサ軸
７　シリンダ
８　シリンダライナー＾
１１　ピストン
１２　頂壁
１３　ピストンピンボス
１５　ボス支持壁
１６　前側スカート
２３　中央バランサウエイト
２５　ウエブ
３０　オイル通路形成体
３１　連絡用オイル通路
３２　ノズル部
３３　ノズル用オイル通路
３５　オイル噴出口

Claims (2)

1. クランクケースが、クランク軸芯方向両側の左右のクランクケース部材に二分割されているエンジンのピストン冷却装置において、
   オイル通路を有すると共にオイル噴出用のノズル部が形成されたオイル通路形成体を左右のクランクケース部材間に挟持し、
   上記オイル通路形成体のオイル通路により、左右のクランクケース部材のオイル通路間を連通し、
   ノズル部のオイル噴出口はピストンの頂壁裏面に向けて開口していることを特徴とするエンジンのピストン冷却装置。
2. 上記ノズル部は、下死点位置のピストンのスカート下端部分から周方向に外れて位置し、オイル噴出口は、下死点位置のピストンのスカートの最下端よりも上方に位置していることを特徴とする請求項１記載のエンジンのピストン冷却装置。

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