JP2010053760A - 組立式ピストン構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でより冷却性の向上が図れる組立式ピストン構造を提供する。
【解決手段】第１球面８５を含む上部ピストン５１と、第２球面９１を含む下部ピストン５８とがねじ結合されることで組立てられ、これらの第１球面８５と第２球面９１とがコンロッド１６の球状の小端部２４に滑り自在に嵌合された球面連結構造を有する組立式ピストン構造において、上部ピストン５１における冠部５０の裏面５３の下側に且つ第１球面８５の周囲に下方が開放された環状の上部空間６３が形成され、下部ピストン５８の上部に、第２球面９１側から半径方向外側に位置する下部スカート部９７に至る円板状の天井部９９と、この天井部９９の上側に且つ第２球面９１よりも外周側に上方が開放された環状の下部空間９０とが形成され、上部空間６３と下部空間９０とで、潤滑油によりピストン１３を冷却するためのクーリングチャンネル１００が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、組立式ピストン構造に関するものである。

従来の組立式ピストン構造として、ピストン上部とピストン下部とがねじで結合されているもの（例えば、特許文献１参照。）、ピストン上部とピストン下部がピストンピンで結合されているもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。

特許文献１の図１を以下の図７で説明する。なお、符号は振り直した。
図７は従来の組立式ピストン構造を示す第１断面図であり、組立式ピストン２００は、ピストン上方部分２０１と、ピストン下方部分２０２とが複数本のねじ２０３で締結されている。

上記の組立式ピストン２００では、ねじ２０３が複数本使用されているため、各ねじ２０３の軸力にばらつきが生じやすく、ねじ２０３の全数を一定の軸力に管理するのが難しく、耐久性に影響を及ぼすことがある。

特許文献２の図１を以下の図８で説明する。なお、符号は振り直した。
図８は従来の組立式ピストン構造を示す第２断面図であり、組立式ピストン２０５は、ピストン上部２０６とピストン下部２０７とが、ピストン上部２０６側に開けられた第１ピン穴２１１，２１１及びピストン下部２０７側に開けられた第２ピン穴２１２，２１２に共に挿入された図示せぬピストンピンを介して結合される。

上記の組立式ピストン２０５では、第１ピン穴２１１，２１１と第２ピン穴２１２，２１２とでピン穴径を同一にすることが難しく、各ピン穴径の差によってピストン上部２０６とピストン下部２０７とにがたつきが生じ、耐久性を低下させる原因となる。

また、第１ピン穴２１１，２１１はピストン内側に配置され、第２ピン穴２１２，２１２は第１ピン穴２１１，２１１よりもピストン外側に配置されるため、ピン穴表面の温度に差が生じるためにピストンピンとのクリアランスが異なってくる。この結果、上記と同様に、ピストン上部２０６とピストン下部２０７とにがたつきが生じるようになる。

そこで、本出願人は、上記組立式ピストン２００，２０５の課題を解決するために、上部ピストンにおねじを一体成形し、下部ピストンにめねじを一体成形して、これらのおねじとめねじをねじ結合する組立式ピストンを提案した（特許文献３参照）。

特許文献３の図３を以下の図９で説明する。なお、符号は振り直した。
図９は従来の組立式ピストン構造を示す第３断面図であり、ピストン２２０は、上部ピストン２２１と、この上部ピストン２２１の下部に１ヶ所でねじ結合される下部ピストン２２２とを備え、コンロッド２２６に球面継手を介して連結されている。

詳細には、上部ピストン２２１は、中央部の裏面に突出部２２３が設けられ、この突出部２２３の下部におねじ２２４が形成されるとともに、突出部２２３の内側に上部保持部材２２５を介してコンロッド２２６の球状の小端部２２７が当てられている。

下部ピストン２２２は、中央部に筒部２３１が設けられ、この筒部２３１の上部内周面に、上部ピストン２２１のおねじ２２４にねじ結合されるめねじ２３２が形成されるとともに、筒部２３１の内側に下部保持部材２３３を介してコンロッド２２６の小端部２２７が当てられている。

また、下部ピストン２２２には、シリンダ穴に接する下部スカート部２３４と筒部２３１との間を放射状に連結する複数のリブ２３６が形成され、これらのリブ２３６によって下部ピストン２２２の補強と放熱が行われる。

このような単一のねじ結合部が設けられるとともにコンロッドと球面継手を介して連結された組立式のピストン２２０の構造によって、特許文献１のような、複数のねじ結合部の軸力がばらつく、という課題が解消し、また、特許文献２のような、ピストン上部とピストン下部とでピストンピンが挿入されるピン穴内径の寸法差が生じる、という課題も解消された。
特開平８−６８３５８号公報 特開平５−３１２１０３号公報 特開２００６−２７４８６１公報

しかし、上記特許文献３のピストン２２０では、下部ピストン２２２に放射状のリブ２３６が形成されて放熱が促進されているが、内燃機関の出力アップなどによるピストン温度の上昇に対しては、更なる冷却性の向上が望まれる。また、冷却性を向上するにあたって、コストアップが抑えられるより簡単な構造で対応することが望ましい。
本発明の目的は、簡単な構造でより冷却性の向上が図れる組立式ピストン構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、第１凹球面部を含む上部ピストンと、第２凹球面部を含む下部ピストンとがねじ結合されることで組立てられ、これらの第１凹球面部と第２凹球面部とがコンロッドの球状の小端部に滑り自在に嵌合された球面連結構造を有する組立式ピストン構造において、上部ピストンの冠部裏面の下側に且つ第１凹球面部の周囲に下方が開放された環状の上部空間が形成され、下部ピストンの上部に、第２凹球面部側から半径方向外側に位置するスカート部に至る円板状部と、この円板状部の上側に且つ第２凹球面部よりも外周側に上方が開放された環状の下部空間とが形成され、上部空間と下部空間とで、内燃機関の潤滑油によりピストンを冷却するための冷却油流路が形成されることを特徴とする。

作用として、冷却油流路に潤滑油を流し、上部空間に面する冠部裏面や下部ピストンのスカート部などを強制的に冷却する。
冷却油流路は、上部ピストンと下部ピストンとをねじ結合にて組み立てることで形成されるため、予め、上部ピストンに環状の上部空間を形成し、下部ピストンに環状の下部空間を形成しておけば、冷却油流路を特別に中子などで形成する必要がなく、冷却油流路が容易に形成される。

請求項２に係る発明は、上部ピストンでは、コンロッド内油路と冷却油流路とを連通させる内側連通路が形成され、コンロッド内油路に供給された潤滑油が冷却油流路に導かれることで上部ピストンの冠部裏面が冷却されることを特徴とする。

作用として、潤滑油を、コンロッド内油路から内側連通路を通じて冷却油流路へ導き、上部ピストンの、特に高温となる冠部裏面を冷却する。

例えば、ピストンに形成された冷却油流路へシリンダブロック側に設けられたオイルジェットによって潤滑油を供給する場合には、往復動するピストンの冷却油流路へ潤滑油を効率良く供給するのは難しいが、本発明では、潤滑油がコンロッド内油路から冷却油流路へ内側連通路を介して確実に供給されるから、冠部裏面が効率良く冷却される。

請求項３に係る発明は、下部ピストンでは、外周部に形成されたスカート部に、冷却油流路とスカート部外周面とを連通させる外側連通路が形成され、冷却油流路内の潤滑油を外側連通路を介してスカート外周面に供給することでシリンダ穴とスカート部との摺動部を潤滑することを特徴とする。

作用として、潤滑油は、冷却油流路からスカート部に形成された外側連通路を介してスカート外周面に供給され、潤滑油でシリンダ穴とスカート部との摺動部が潤滑される。
このように、冷却油流路に供給されてピストンを冷却する潤滑油の一部がスカート部の潤滑に利用される。

請求項１に係る発明では、上部ピストンの冠部裏面の下側に且つ第１凹球面部の周囲に下方が開放された環状の上部空間が形成され、下部ピストンの上部に、第２凹球面部側から半径方向外側に位置するスカート部に至る円板状部と、この円板状部の上側に且つ第２凹球面部よりも外周側に上方が開放された環状の下部空間とが形成され、上部空間と下部空間とで、内燃機関の潤滑油によりピストンを冷却するための冷却油流路が形成されるので、上部ピストンと下部ピストンとをねじ結合して組み立てたときに、例えば、中子等を用いて冷却用通路を形成するのに比べて容易に冷却油流路を形成することができ、しかも、冷却油流路によってピストンの冷却性を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、上部ピストンでは、コンロッド内油路と冷却油流路とを連通させる内側連通路が形成され、コンロッド内油路に供給された潤滑油が冷却油流路に導かれることで上部ピストンの冠部裏面が冷却されるので、ピストンの冠部裏面を冷却する従来のようなオイルジェットが不要であり、部品数が少なくなるとともに、内燃機関重量を軽減することができる。

また、従来のオイルジェットによるピストンの冷却油流路への潤滑油供給に比較して、内側連通路による冷却油流路への潤滑油供給をより効率良く行うことができ、冷却効果を高めることができ、また、冷却効果を従来と同様に確保した場合には、冷却油流路への潤滑油供給量を少なくすることができる。

請求項３に係る発明では、下部ピストンでは、外周部に形成されたスカート部に、冷却油流路とスカート部外周面とを連通させる外側連通路が形成され、冷却油流路内の潤滑油を外側連通路を介してスカート外周面に供給することでシリンダ穴とスカート部との摺動部を潤滑するので、冷却のための潤滑油の一部を利用して、ピストンスカート部を潤滑することができ、潤滑油を効率良く使用することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る組立式ピストン構造を採用した内燃機関の断面図であり、内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１に設けられたシリンダボア１２に移動自在に挿入されたピストン１３と、このピストン１３に球面継手１４を介して連結されたコンロッド１６と、シリンダブロック１１の下部に回転自在に取付けられるとともに中空のクランクピン１７でコンロッド１６をスイング自在に支持する組立式のクランクシャフト１８とを備える。

シリンダブロック１１は、上部に設けられたシリンダ部２１と、このシリンダ部２１の内側に嵌合されるとともにシリンダボア１２が形成された筒状のスリーブ２２と、シリンダ部２１の下部に取付けられたアッパークランクケース２３とからなる。

コンロッド１６は、ピストン１３に連結された球形状の小端部２４と、クランクピン１７に連結された大端部２５と、これらの小端部２４及び大端部２５のそれぞれを連結するロッド部２６とが一体成形された部材であり、大端部２５がクランクピン１７に滑り軸受３１を介して連結されたものである。

ここで、符号３２はクランクシャフト１８に設けられたカウンタウエイト、３３はシリンダブロック１１の上部にヘッドガスケット（不図示）を介して取付けられたシリンダヘッド、３４は吸気バルブ、３６は排気バルブ、３７は燃焼室、３８はアッパークランクケース２３とでクランクケースを形成するためにアッパークランクケース２３の下部に複数のボルト４１で取付けられたロアクランクケース、４２はロアクランクケース３８の下部に複数のボルト４４で取付けられたオイルパンである。

図２は本発明に係るピストン、コンロッド及びクランクシャフトの組立状態を示す斜視図であり、ピストン１３にコンロッド１６がスイング自在に取付けられ、クランクシャフト１８にコンロッド１６がスイング自在に取付けられたことを示す。

ピストン１６は、例えば、材質ＡＣ８Ａ［ＪＩＳ Ｈ ５２０２］の素材が鋳造にて製造され、熱処理としてＴ６処理が施された後に機械加工が施された部材である。
コンロッド１６としては、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、又はチタン合金製が好適である。

図３は本発明に係るピストン及びコンロッドの断面図であり、ピストン１３は、燃焼室３７（図１参照）を形成するための冠部５０を備える上部ピストン５１と、コンロッド１６の小端部２４の上半球部２４ａを滑り可能に保持するために上部ピストン５１の冠部５０の裏面５３から下方に突出形成された突出部５４内に配置された上部保持部材５６と、コンロッド１６の小端部２４の下半球部２４ｂを滑り可能に保持する下部保持部材５７と、この下部保持部材５７を保持するために上部ピストン５１にねじ結合された下部ピストン５８とからなる。

上部ピストン５１は、円板状に形成された冠部５０と、この冠部５０の周縁から下方に延ばされた筒状で厚肉とされたランド部６１と、このランド部６１から更に下方に延ばされた筒状でランド部６１よりも薄肉とされた上部スカート部６２と、前述の突出部５４とが一体成形され、これらの冠部５０、ランド部６１、上部スカート部６２及び突出部５４で囲まれた下方に開放される環状の上部空間６３が形成された部材である。

冠部５０は、燃焼室３７（図１参照）に臨む冠面６４を備える。
ランド部６１は、冠面６４側から順に、トップランド６６、トップリング溝６７、セカンドランド６８、セカンドリング溝７１、サードランド７２及びオイルリング溝７３が設けられた部分であり、トップリング溝６７にトップリング（不図示）が嵌められ、セカンドリング溝７１にセカンドリング（不図示）が嵌められ、オイルリング溝７３にオイルリング（不図示）が嵌められる。

突出部５４は、上部保持部材５６をピストン１３の半径方向に移動可能に収納する凹部７５と、この凹部７５の開口部７６側の外周面７７に形成されたおねじ７８とを備え、凹部７５は、底部８１に小凹部８２が形成された部分である。

上部保持部材５６は、耐熱性、耐摩耗性に優れた窒化ケイ素系セラミックス製であり、コンロッド１６の小端部２４の上半球部２４ａに滑り可能に嵌合する凹状の球面としての第１球面８５と、上部ピストン５１の小凹部８２内に位置する小凸部８６とを備え、凹部７５の内周面８７と上部保持部材５６の外周面８８とは片側にそれぞれ隙間Ｃを有し、同様に、小凹部８２と小凸部８６との間にも片側にそれぞれ隙間Ｃ（不図示）を有する。
この隙間Ｃは、凹部７５の内周面８７とコンロッド１６の小端部２４との間にも片側にそれぞれ有する。
上記の窒化ケイ素系セラミックスとしては、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）が好適である。また、例えば、リン青銅、鉛青銅などの軸受材の適用も可能である。

下部保持部材５７は、コンロッド１６の小端部２４の下半球部２４ｂに滑り可能に嵌合する凹状の球面としての第２球面９１と、下部ピストン５８の中央に形成された筒部９５の内周面１０２に嵌合する外周面９２と、筒部９５の下部に形成されためすテーパ部１０１に嵌合するおすテーパ部９３と、上部ピストン５１の突出部５４の端面５４ａに当接する当接面９４とを備える４分割とした窒化ケイ素系セラミックス（上に挙げた材料が好適である。）製の部材であり、回り止め用ピン（不図示）で上部ピストン５１の突出部５４に対して回転しないようにされるとともに、コンロッド１６のロッド部２６に当てられる被案内面が設けられることでピストン１３をコンロッド１６に対して回転しないようにする部材でもある。なお、符号５７ａ〜５７ｄ（５７ｃ，５７ｄは不図示）は、下部保持部材５７を構成する４つの分割体である。

下部ピストン５８は、上部ピストン５１の突出部５４の下部、及び下部保持部材５７を囲むように配置された筒部９５と、この筒部９５から放射状に延ばされた複数のリブ９６と、これらのリブ９６の各先端に連結された円筒状の下部スカート部９７と、筒部９５及び下部スカート部９７のそれぞれの上部を連結する傘状の天井部９９とが一体成形された部材であり、下部スカート部９７及び天井部９９で囲まれる上方に開放する環状の下部空間９０が形成され、全周に備える下部スカート部９７の上端面９７ａが上部ピストン５１の上部スカート部６２の下端面６２ａに当てられた部材である。なお、複数の符号９９ａは天井部９９を上下に貫通する天井部貫通穴であり、下部空間９０に溜まった潤滑油をピストン１３の下方に排出する。

筒部９５は、その穴部９８に、下部保持部材５７のおすテーパ部９３に密着するめすテーパ部１０１と、下部保持部材５７の外周面９２に所定の隙間を有して嵌合する内周面１０２と、上部ピストン５１のおねじ７８にねじ結合されるように内周面１０２の上部に形成されためねじ１０３とを備える。

おすテーパ部９３とめすテーパ部１０１とが嵌合することにより、筒部９５の軸線に対して下部保持部材５７の軸線が一致するように調心される。
上記した上部ピストン５１のおねじ７８及び下部ピストン５８のめねじ１０３とは、ねじ結合部１０４を構成する部分である。

上記した上部ピストン５１の上部空間６３と下部ピストン５８の下部空間９０とは、コンロッド１６側から供給される潤滑油を利用してピストン１３を冷却するためのクーリングチャンネル１００を形成している。

図中の符号１０９Ａは上部ピストン５１の凹部７５と上部空間６３とを連通させる複数の内側連通路であり、潤滑油が凹部７５内から内側連通路１０９Ａを通じてクーリングチャンネル１００内に供給される。

また、図中の符号１０９Ｂは下部ピストン５８の下部空間９０と下部スカート部９７の外周面９７ｂとを連通させる貫通穴としての外側連通路であり、クーリングチャンネル１００内の潤滑油が外側連通路１０９Ｂを通じて下部スカート部９７とシリンダボア１２（図１参照）との摺動部に供給される。

上部ピストン５１と下部ピストン５８とは、それらの質量がほぼ同一とされた部材であり、上部保持部材５６と下部保持部材５７との質量もほぼ同一とされているから、上部ピストン５１及び上部保持部材５６からなる上部ピストン半体１０５Ａの質量と、下部ピストン５８及び下部保持部材５７からなる下部ピストン半体１０５Ｂの質量とはほぼ同一となる。

コンロッド１６は、ロッド部２６の内部に軽量化のための中空部１０６，１０７，１０８が設けられ、小端部２４の内部に軽量のための中空部１１０が設けられた部材であり、大端部２５（図１参照）側から、球面継手１４の滑り面と、上記のクーリングチャンネル１００とに潤滑用のオイルを供給するためにオイル穴１１１〜１１５が設けられている。
上記の中空部１０７、オイル穴１１１、中空部１１０及びオイル穴１１２〜１１５は、コンロッド１６内の油路、即ち、コンロッド内油路１１６を形成している。

また、上記した突出部５４、上部保持部材５６、下部保持部材５７、筒部９５及び小端部２４は、上記した球面継手１４を構成する部分である。
符号１１７は球状の小端部２４の中心を示す中心点であり、ピストン１３の重心でもあるが、中心点１１７をピストン１３の重心にほぼ一致させてもよい。

図４は本発明に係るピストン及びコンロッドを示す底面図（一部断面図）であり、下部ピストン５８は、筒部９５と下部スカート部９７とを連結する複数のリブ９６を備える。
ここでは、隣り合うリブ９６のなす角度θを皆等しくしたが、これに限らず、隣り合うリブ９６のなす角度を、スラスト側（例えば、図ではピストン１３の左側（又は右側））と反スラスト側（例えば、図ではピストン１３の右側（又は左側））とで異ならせてもよいし、あるいは、スラスト−反スラスト方向に直交する方向（例えば、図ではピストン１３の上下方向であり、クランクシャフトを車両前後方向に延ばした内燃機関ではフロント−リヤ方向）のフロント側とリヤ側とで異ならせてもよい。

また、このようなリブ９６に相当するものを上部ピストン５１（図３参照）に設けてもよく、これにより、上部ピストン５１の冠部５０（図３参照）に発生する応力を各リブへ均等に分散することができ、上部ピストン５１に発生する応力の最大値を低くすることができる。

コンロッド１６は、小端部２４（図３参照）に近いロッド部２６の側面２６ａ，２６ａに、平坦で且つコンロッド１６がスイング（揺動）する方向（図の左右方向である。）に平行な案内面２６ｂ、２６ｂをそれぞれ形成したものであり、下部保持部材５７（形状の理解を容易にするために太線で示した部分である。）は、コンロッド１６を通すために設けた矩形状開口部５７ｅに各分割体５７ａ〜５７ｄ毎に、上記の案内面２６ｂ，２６ｂに当たりながら案内される被案内面５７ｆを設けたものである。

上記したように、コンロッド１６に案内面２６ｂ、２６ｂを設け、下部保持部材５７に案内面２６ｂ，２６ｂに案内される被案内面５７ｆ、５７ｆを設けたことで、コンロッド１６に対してピストン１３のシリンダ軸回りの回転を防ぐことができる。

図５は本発明に係る下部ピストンの断面図であり、下部ピストン５８は、筒部９５と下部スカート部９７とを連結するとともに天井部９９から下方に延びる複数のリブ９６が形成されている。

このように、下部ピストン５８に、天井部９９と複数のリブ９６とを一体に設けることで、複数のリブ９６が天井部９９の補強リブの役目をし、下部ピストン５８の強度・剛性を向上させることができる。

以上に述べたコンロッド１６からピストン１３への潤滑油供給の作用を次に説明する。
図６は本発明に係るコンロッドからピストンへの潤滑油供給の作用を示す作用図である。
矢印で示すように、潤滑用のオイルは、コンロッド１６の大端部２５側（図１参照）からオイル穴１１１を介して小端部２４内の中空部１１０へ供給される。

更に、オイルは、中空部１１０からオイル穴１１２，１１２、オイル穴１１４，１１４及びオイル穴１１５を介して球面継手１４の滑り面、即ち、小端部２４と下部保持部材５７との間の摺動面、小端部２４と上部保持部材５６との摺動面に供給される。

また更に、オイルは、中空部１１０からオイル穴１１３，１１３、突出部５４の凹部７５、突出部５４の内側連通路１０９Ａ，１０９Ａを通じてクーリングチャンネル１００内に供給され、冠部５０の裏面５３に当てられる。

この結果、オイルは、矢印で示すように、冠部５０を冷却し、更にランド部６１の内面に移動し、ランド部６１の各リング溝を冷却して落下し、クーリングチャンネル１００の底部に溜まる。

このオイルは、更に、矢印で示すように、外側連通路１０９Ｂ，１０９Ｂを通ってシリンダボア１２とピストン１３（詳しくは、上部スカート部６２、下部スカート部９７）との間の摺動部に至り、この摺動部を潤滑する。
また、クーリングチャンネル１００内のオイルは、天井部９９の天井部貫通穴９９ａ，９９ａを通ってピストン１３の下方に落下する。

以上の図３、図６に示したように、第１凹球面部としての第１球面８５を含む上部ピストン５１と、第２凹球面部としての第２球面９１を含む下部ピストン５８とがねじ結合されることで組立てられ、これらの第１球面８５と第２球面９１とがコンロッド１６の球状の小端部２４に滑り自在に嵌合された球面連結構造を有する組立式ピストン構造において、上部ピストン５１における冠部５０の裏面５３の下側に且つ第１球面８５の周囲に下方が開放された環状の上部空間６３が形成され、下部ピストン５８の上部に、第２球面９１側から半径方向外側に位置するスカート部としての下部スカート部９７に至る円板状部としての天井部９９と、この天井部９９の上側に且つ第２球面９１よりも外周側に上方が開放された環状の下部空間９０とが形成され、上部空間６３と下部空間９０とで、内燃機関１０（図１参照）の潤滑油によりピストン１３を冷却するための冷却油流路としてのクーリングチャンネル１００が形成されるので、上部ピストン５１と下部ピストン５８とをねじ結合して組み立てたときに、例えば、中子等を用いて冷却油流路を形成するのに比べて本発明では容易にクーリングチャンネル１００を形成することができ、しかも、クーリングチャンネル１００によってピストン１３の冷却性を向上させることができる。

また、上部ピストン５１では、コンロッド内油路１１６とクーリングチャンネル１００とを連通させる内側連通路１０９Ａが形成され、コンロッド内油路１１６に供給された潤滑油がクーリングチャンネル１００に導かれることで上部ピストン５１の冠部５０の裏面５３が冷却されるので、ピストン１３の冠部５０の裏面５３を冷却する従来のようなオイルジェットが不要であり、部品数が少なくなるとともに、内燃機関１０の重量を軽減することができる。

また、従来のオイルジェットによるピストンの冷却油流路への潤滑油供給に比較して、本発明では、内側連通路１０９Ａによるクーリングチャンネル１００への潤滑油供給をより効率良く行うことができ、冷却効果を高めることができ、また、冷却効果を従来と同様に確保した場合には、クーリングチャンネル１００への潤滑油供給量を少なくすることができる。

更に、下部ピストン５８では、外周部に形成された下部スカート部９７に、クーリングチャンネル１００と下部スカート部９７の外周面９７ｂとを連通させる外側連通路１０９Ｂが形成され、クーリングチャンネル１００内の潤滑油を外側連通路１０９Ｂを介して下部スカート部９７の外周面９７ｂに供給することでシリンダボア１２（図１参照）と下部スカート部９７との摺動部を潤滑するので、冷却のための潤滑油の一部を利用して、ピストン１３の下部スカート部９７を潤滑することができ、潤滑油を効率良く使用することができる。

尚、本実施形態では、図３に示したように、下部ピストン５８の天井部９９の上側に下部空間９０を設けたが、下部ピストン５８に下部空間９０を設けなくてもよく、この場合には、上部空間６３と天井部９９とでクーリングチャンネル１００が形成される。

更に、図３に示したように、上部ピストン５１の上部スカート部６２に、クーリングチャンネル１００と上部スカート部６２の外周面とを連通する外側連通路を形成してもよい。

本発明の組立式ピストン構造は、高出力または高熱負荷の内燃機関に好適である。

本発明に係る組立式ピストン構造を採用した内燃機関の断面図である。 ピストン、コンロッド及びクランクシャフトの組立状態を示す斜視図である。 本発明に係るピストン及びコンロッドの断面図である。 本発明に係るピストン及びコンロッドを示す底面図である。 本発明に係る下部ピストンの断面図である。 本発明に係るコンロッドからピストンへの潤滑油供給の作用を示す作用図である。 従来の組立式ピストン構造を示す第１断面図である。 従来の組立式ピストン構造を示す第２断面図である。 従来の組立式ピストン構造を示す第３断面図である。

符号の説明

１０… 内燃機関、１２…シリンダ穴（シリンダボア）、１３…組立式ピストン（ピストン）、１６…コンロッド、２４…小端部、５０…冠部、５１…上部ピストン、５３…裏面、５８…下部ピストン、６３…上部空間、８５…第１凹球面部（第１球面）、９０…下部空間、９１…第２凹球面部（第２球面）、９７…スカート部（下部スカート部）、９７ｂ…下部スカート部の外周面、９９…円板状部（天井部）、１００…冷却油流路（クーリングチャンネル）、１０９Ａ…内側連通路、１０９Ｂ…外側連通路、１１６…コンロッド内油路。

Claims (3)

1. 第１凹球面部を含む上部ピストンと、第２凹球面部を含む下部ピストンとがねじ結合されることで組立てられ、これらの第１凹球面部と第２凹球面部とがコンロッドの球状の小端部に滑り自在に嵌合された球面連結構造を有する組立式ピストン構造において、
   前記上部ピストンの冠部裏面の下側に且つ前記第１凹球面部の周囲に下方が開放された環状の上部空間が形成され、
   前記下部ピストンの上部に、前記第２凹球面部側から半径方向外側に位置するスカート部に至る円板状部と、この円板状部の上側に且つ前記第２凹球面部よりも外周側に上方が開放された環状の下部空間とが形成され、
   前記上部空間と前記下部空間とで、内燃機関の潤滑油によりピストンを冷却するための冷却油流路が形成されることを特徴とする組立式ピストン構造。
2. 前記上部ピストンは、コンロッド内油路と前記冷却油流路とを連通させる内側連通路が形成され、コンロッド内油路に供給された潤滑油が冷却油流路に導かれることで上部ピストンの冠部裏面が冷却されることを特徴とする請求項１記載の組立式ピストン構造。
3. 前記下部ピストンは、外周部に形成された前記スカート部に、前記冷却油流路とスカート部外周面とを連通させる外側連通路が形成され、冷却油流路内の潤滑油を外側連通路を介してスカート外周面に供給することでシリンダ穴とスカート部との摺動部を潤滑することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の組立式ピストン構造。

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