JP2021017866A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の内燃機関用ピストンに関する。 The present invention relates to pistons for internal combustion engines of vehicles.
車両用の内燃機関用ピストン(以下、ピストンという。)は、エンジンブロックに形成されたシリンダ内を車体上下方向に往復動する。ピストンの外周面とシリンダの内周面(ライナー)との間には、オイル(エンジンオイル)が供給される。このオイルによって、ピストンの外周面とシリンダの内周面との間の潤滑と冷却を行っている。 A piston for an internal combustion engine for a vehicle (hereinafter referred to as a piston) reciprocates in a cylinder formed in an engine block in the vertical direction of the vehicle body. Oil (engine oil) is supplied between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface (liner) of the cylinder. This oil lubricates and cools the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder.
ピストンの外周面とシリンダの内周面との間のオイルによる潤滑状態を適切に保つために、例えば特許文献1においては、ピストンスカートにピストン11の内面から外周面に至る連通孔113を形成している。そして、コネクティングロッド13に形成されたコネクティングロッドオイル流路133を通ったオイルを、この連通孔113からピストン11の表面に供給している(特許文献1の段落0009〜0013、図1等参照)。
In order to properly maintain the lubrication state by oil between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder, for example, in Patent Document 1, a communication hole 113 extending from the inner surface to the outer peripheral surface of the
また、特許文献2においては、オイルリング溝29のスカート部21、22が位置する部位に対応して、オイルリング溝29内とピストン8の内部とを連通する連通孔30、31を形成している。そして、ノズル15からピストン8の内部に噴射されたオイルを、この連通孔30、31を通ってオイルリング溝29側に供給している(特許文献2の段落0021、図1、図3、図4等参照)。
Further, in Patent Document 2, communication holes 30 and 31 for communicating the inside of the oil ring groove 29 and the inside of the piston 8 are formed corresponding to the portions where the skirt portions 21 and 22 of the oil ring groove 29 are located. There is. Then, the oil injected from the
また、特許文献3においては、スカートの外周面にその円周方向に沿ったオイル溜め用凹部4を形成するとともに、このオイル溜め用凹部4にピストン内部に貫通する貫通孔5を形成している。そして、ピストン3の下降行程において、余剰のオイル7がオイル溜め用凹部4内にかき集められ、貫通孔5を通ってピストン3の内側に排出される(特許文献3の段落0029〜0031、図2等参照)。 Further, in Patent Document 3, an oil storage recess 4 is formed on the outer peripheral surface of the skirt along the circumferential direction, and a through hole 5 penetrating the inside of the piston is formed in the oil storage recess 4. .. Then, in the descending stroke of the piston 3, excess oil 7 is collected in the oil reservoir recess 4 and discharged to the inside of the piston 3 through the through hole 5 (paragraphs 0029 to 0031 of Patent Document 3, FIG. 2). Etc.).
また、特許文献4においては、スカート部34の下端部の内周面38に、径方向内方に突出する突起部40を形成している。そして、スカート部34の内周面38に沿って下方に流れ落ちるオイルを突起部40によって、スカート部40の内周面38から離れるようにピストン径方向内方側に向きを変えさせることによって、このオイルがシリンダ11の内周面側へ伝わるのを抑制している(特許文献4の段落0020〜0023、図3等参照)。 Further, in Patent Document 4, a protruding portion 40 projecting inward in the radial direction is formed on the inner peripheral surface 38 of the lower end portion of the skirt portion 34. Then, the oil that flows downward along the inner peripheral surface 38 of the skirt portion 34 is turned inward in the radial direction of the piston by the protrusion 40 so as to be separated from the inner peripheral surface 38 of the skirt portion 40. The oil is suppressed from being transmitted to the inner peripheral surface side of the cylinder 11 (see paragraphs 0020 to 0023 of Patent Document 4, FIG. 3 and the like).
特許文献1〜3に示す構成は、ピストンスカートに貫通孔を形成することによって、ピストンの内周面から外周面へ、又は、外周面から内周面へのオイルの給排を行っているが、各特許文献に示す比較的小径の貫通孔ではオイルの十分な流量を確保することが難しい問題がある。この貫通孔を大径化することによりオイルの流量を確保することは可能ではあるが、エンジンの駆動時に大きな力が作用するピストンのピストンスカートに大きな貫通孔を形成することは、ピストンの強度確保の点から好ましくない。また、特許文献4に示す構成は、元々潤滑が難しいピストン外周面へのオイル供給量をさらに減らすことになりかねず、潤滑性の確保の点で好ましくない。 In the configurations shown in Patent Documents 1 to 3, oil is supplied and discharged from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the piston or from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface by forming a through hole in the piston skirt. , There is a problem that it is difficult to secure a sufficient flow rate of oil in the through holes having a relatively small diameter shown in each patent document. Although it is possible to secure the flow rate of oil by increasing the diameter of this through hole, forming a large through hole in the piston skirt of the piston on which a large force acts when the engine is driven ensures the strength of the piston. It is not preferable from the viewpoint of. Further, the configuration shown in Patent Document 4 may further reduce the amount of oil supplied to the outer peripheral surface of the piston, which is originally difficult to lubricate, and is not preferable in terms of ensuring lubricity.
そこで、この発明は、ピストンの外周面とシリンダの内周面の間の摺動部に、オイルをスムーズに供給することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to smoothly supply oil to a sliding portion between an outer peripheral surface of a piston and an inner peripheral surface of a cylinder.
上記の課題を解決するために、この発明においては、ピストンヘッドから下向きにピストンスカートが延設された内燃機関用ピストンにおいて、前記ピストンスカートの内側に、前記ピストンヘッドの下面に向けて噴射されたオイルを受けるオイル受け部と、前記ピストンスカートの下端側からシリンダの内周面にオイルを導くオイル送り部を有するオイル誘導部材を備えたことを特徴とする内燃機関用ピストンを構成した。 In order to solve the above problems, in the present invention, in the piston for an internal combustion engine in which the piston skirt extends downward from the piston head, the piston is injected inside the piston skirt toward the lower surface of the piston head. The piston for an internal combustion engine is configured to include an oil receiving portion for receiving oil and an oil guiding member having an oil feeding portion for guiding oil from the lower end side of the piston skirt to the inner peripheral surface of the cylinder.
前記構成においては、前記オイル送り部の下端に、前記シリンダの内周面に向けて開口し、オイルを溜めることが可能な凹部からなるオイル溜まり部を有する構成とすることができる。 In the above configuration, the lower end of the oil feeding portion may have an oil collecting portion formed of a recess that opens toward the inner peripheral surface of the cylinder and can store oil.
前記オイル溜まり部を有する構成においては、前記ピストンスカートの下端に、前記オイル溜まり部の上側に臨むように延設され、前記ピストンの上下動に伴って該オイル溜まり部から跳ね上がったオイルを前記シリンダの内周面に向けて跳ね返す延設部を有する構成とすることができる。 In the configuration having the oil sump portion, the cylinder extends from the lower end of the piston skirt so as to face the upper side of the oil sump portion, and the oil splashed from the oil sump portion as the piston moves up and down. It can be configured to have an extension portion that bounces toward the inner peripheral surface of the.
前記延設部を有する構成においては、前記オイル溜まり部、及び、前記延設部が、前記シリンダのスラスト側と非スラスト側の両方にそれぞれ個別に形成されており、該オイル溜まり部の容量、又は、該オイル溜まり部と該延設部との間の隙間の大きさの少なくとも一方が、非スラスト側よりもスラスト側の方で大きい構成とすることができる。 In the configuration having the extension portion, the oil sump portion and the extension portion are individually formed on both the thrust side and the non-thrust side of the cylinder, and the capacity of the oil sump portion, Alternatively, at least one of the sizes of the gap between the oil pool portion and the extension portion may be larger on the thrust side than on the non-thrust side.
前記各構成においては、前記オイル受け部が、前記シリンダのスラスト側と非スラスト側の両方にそれぞれ個別に形成されており、該オイル受け部の面積が、非スラスト側よりもスラスト側の方で大きい構成とすることができる。 In each of the above configurations, the oil receiving portion is individually formed on both the thrust side and the non-thrust side of the cylinder, and the area of the oil receiving portion is closer to the thrust side than the non-thrust side. It can be a large configuration.
この発明に係る内燃機関用ピストンは、前記ピストンスカートの内側に、前記ピストンヘッドの下面に向けて噴射されたオイルを受けるオイル受け部と、前記ピストンスカートの下端側からシリンダの内周面にオイルを導くオイル送り部を有するオイル誘導部材を備えているため、ピストンスカートにオイルを通すための貫通孔を形成することなく、このピストンスカートの下端側から、ピストンの外周面とシリンダの内周面の間の摺動部に、十分な量のオイルをスムーズに供給することができる。 The piston for an internal combustion engine according to the present invention has an oil receiving portion inside the piston skirt that receives oil injected toward the lower surface of the piston head, and oil on the inner peripheral surface of the cylinder from the lower end side of the piston skirt. Since it is provided with an oil guiding member having an oil feeding portion that guides the piston skirt, the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder are formed from the lower end side of the piston skirt without forming a through hole for passing oil through the piston skirt. A sufficient amount of oil can be smoothly supplied to the sliding portion between the two.
この発明に係る内燃機関用ピストン10(以下、ピストン10という。)の一実施形態を図面を用いて説明する。図1から図3に示すように、ピストン10は、車両用の内燃機関(以下、エンジンという。)のシリンダブロック11に形成されたシリンダ12の中に、このシリンダ12内を車体上下方向に往復動可能に設けられている。このピストン10は、シリンダヘッド(図示せず)との間で燃焼室を構成するピストンヘッド13と、ピストンヘッド13の外周縁から下向きに延設された、ピストン10の径方向に対向する一対のピストンスカート14a、14bを有している。
An embodiment of a
この実施形態に係るピストン10は、シリンダ12のスラスト側にスラント(スラント角度θ)したエンジンに採用されている。スラスト側(図1の左側)には、一方のピストンスカート14aが、非スラスト側(図1の右側)には、他方のピストンスカート14bがそれぞれ位置している。ピストンヘッド13及びピストンスカート14a、14bの外周面と、シリンダ12の内周面(ライナー)との間には、所定の大きさのピストンクリアランスgが形成されている。このピストンクリアランスgにオイルを供給することにより、ピストン10とシリンダ12との間が潤滑される。
The
ピストンヘッド13の下面には、ピン穴が形成されたピストンボス15が連設されている。このピン穴には、ピストンピン16が挿通されている。このピストンピン16に、ピストン10を上下動させるコンロッド17の小径端部が接続されている。後述するように、ピストンヘッド13の下面には、コンロッド17の大径端部側(図示せず)から上向きにオイルL(図4参照)が噴射される。噴射されたオイルLは、ピストンヘッド13の下面に一旦付着した後に、次第にこの下面から滴下する。
ピストンヘッド13の下面側には、オイル誘導部材18a、18bが設けられている。このオイル誘導部材18a、18bによって、ピストンヘッド13の下面に向けて噴射され、この下面から滴下したオイルLを、ピストンスカート14a、14bの下端側からシリンダ12の内周面に導いている。
オイル誘導部材18a、18bは、オイル受け部19a、19b、オイル送り部20a、20b、及び、オイル溜まり部21a、21bを有している。このオイル誘導部材18a、18bは、ピストンスカート14a、14bの形成位置に対応して、シリンダ12のスラスト側と非スラスト側のそれぞれに個別に(スラスト側にオイル誘導部材18a、非スラスト側にオイル誘導部材18b)設けられている。
The oil guiding
オイル受け部19a、19bは、上面が略水平面であって、一部に円形の貫通孔22a、22bが形成された、シリンダヘッド13の下面から滴下するオイルLを受ける部材である。貫通孔20a、20bの周縁は、ピストンヘッド13の下面に臨むように上向きに突出しており、上に向かうほどその径は小さくなっている。貫通孔20a、20bの上端とピストンヘッド13の下面との間には、ピストンヘッド13の下面に沿ってオイルが流れ得る程度の隙間が設けられている。この貫通孔20a、20bの開口径は、スラスト側と非スラスト側でほぼ同じである。
The oil receiving
オイル受け部19a、19bのピストン10の外周面に沿う方向の周方向幅は、各ピストンスカート14a、14bの周方向幅とほぼ同じである。また、オイル受け部19a、19bのピストン10の外径側端部の位置は、スラスト側及び非スラスト側のいずれも同じであるが、内径側端部は、スラスト側がピストンボス15の外径位置であるのに対し、非スラスト側が貫通孔22bのピストン内径位置である。すなわち、オイル受け部19a、19bの面積(水平面への投射面積)は、非スラスト側よりもスラスト側で大きく、このスラスト側で、シリンダヘッド13の下面から滴下するオイルLをより多く受けることができるように構成されている。
The circumferential width of the
非スラスト側のオイル受け部19bには、このオイル受け部19bの受け面からシリンダヘッド13の下面に至る隔壁23が設けられている。この隔壁23によって、貫通孔22bを通過したオイルLがスラスト側に流れるのを阻止することにより、スラスト側にスラントしたエンジンにおいて、スラスト側と比較して相対的にオイルLが行き渡りにくい非スラスト側への十分なオイル量を確保している。
The
オイル送り部20a、20bは、オイル受け部19a、19bの外周側から下向きに連設された、オイル受け部19a、19bで受けたオイルLをピストンスカート14a、14bの下端近傍まで送る部材である。
The
オイル溜まり部21a、21bは、シリンダ12の内周面に向けて開口する凹部を有し、オイル送り部20a、20bの下端に連設された、オイル送り部20a、20bを伝って下方に流れ落ちたオイルLを一時的に溜める部材である。オイル溜まり部21a、21bは、ピストンスカート14a、14bの下端全体に対応して、その周方向に亘って形成されている。
The
ピストンスカート14a、14bの下端には、オイル溜まり部21a、21bの上側に臨むように、ピストン10の径方向内向きに屈曲した延設部24a、24bが、ピストンスカート14a、14bの周方向全体に亘って連設されている。この延設部24a、24bは、ピストン10の上下動に伴って、オイル溜まり部21a、21bから跳ね上がったオイルLをシリンダ12の内周面に向けて跳ね返す部材である。オイル溜まり部21a、21bと延設部24a、24bとの間には所定の大きさの隙間g1、g2が形成されている。
At the lower ends of the piston skirts 14a and 14b, extending
スラスト側のオイル溜まり部21aの容量は、非スラスト側のオイル溜まり部21bの容量よりも大きい。燃焼に伴ってピストン10が下降する際は、非スラスト側と比較してスラスト側において相対的に大きなスラスト力(ピストン10とシリンダ12との間の摩擦力)が作用する。そこで、非スラスト側よりもスラスト側のオイル溜まり部21aの容量を大きくすることにより、スラスト側により多くのオイルLを供給することができ、このスラスト側における十分な潤滑状態を確保することができる。
The capacity of the
スラスト側のオイル溜まり部21aと延設部24aとの間の隙間g1の大きさは、非スラスト側のオイル溜まり部21bと延設部24bとの間の隙間g2の大きさよりも大きい。このように、非スラスト側の隙間g2よりもスラスト側の隙間g1を大きくすることにより、オイル溜まり部21aに溜められたオイルLをよりスムーズにシリンダ12の内周面に送ることができ、上記と同様に、このスラスト側における十分な潤滑状態を確保することができる。
The size of the gap g 1 between the
ピストンヘッド13の外周面には、3本の周溝が形成されている。上側2本の周溝には燃焼室の気密を保つためのコンプレッションリング25、25が、最も下側の周溝にはシリンダ12の内周面に適切なオイル被膜を形成するためのオイルリング26がそれぞれ設けられている。
Three peripheral grooves are formed on the outer peripheral surface of the
オイル誘導部材18aの作用を図4を用いて説明する。コンロッド17(図1参照)の大径端部側から上向きに噴射されたオイルLは、オイル受け部19aに形成された貫通孔22aを通過して、ピストンヘッド13の下面に付着する。そして、そのオイルLは、ピストンヘッド13の下面を横向きに拡がり、この下面から滴下する。滴下したオイルLは、オイル受け部19aによって受け止められる。受け止められたオイルLは、オイル送り部20aを伝って下方に流れ落ちる。下方に流れ落ちたオイルLは、オイル溜まり部21aによって一時的に溜められる。
The operation of the
図5(a)に示すように、エンジンの定常駆動時においては、オイル受け部19a及びオイル送り部20aからオイル溜まり部21aに継続的にオイルLが流れ落ち、このオイル溜まり部21aから溢れた出たオイルLが、シリンダ12の内周面に供給される。
As shown in FIG. 5A, during the steady drive of the engine, the oil L continuously flows down from the
その一方で、図5(b)に示すように、エンジンの始動直後は、オイルLは、オイル受け部19a及びオイル送り部20aからオイル溜まり部21aにまだ流れ落ちてこないが、オイル溜まり部21aには、前回のエンジン駆動時に溜まったオイルLが残った状態となっている。この状態でエンジンを始動すると、ピストン10(図1参照)の上向きの移動(図5(b)中の白抜き矢印参照)に伴ってオイル溜まり部21aに溜まったオイルLが跳ね上がり、そのオイルLが、延設部24aによってシリンダ12の内周面に跳ね返される。これにより、エンジンの始動直後からシリンダ12の内周面にオイルが供給される。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, immediately after the engine is started, the oil L has not yet flowed down from the
図5(a)(b)においては、スラスト側のオイル誘導部材18aの作用を図示したが、非スラスト側のオイル誘導部材18bの作用もこれと同じである。
In FIGS. 5A and 5B, the action of the
上記の実施形態は、単なる例示に過ぎず、ピストン10の外周面とシリンダ12の内周面の間の摺動部に、オイルLをスムーズに供給する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、上記において説明した構成に適宜変更を加えることができる。
The above embodiment is merely an example, and as long as the problem of the present invention of smoothly supplying the oil L to the sliding portion between the outer peripheral surface of the
例えば、上記の実施形態においては、オイル受け部19a、19bに円形の貫通孔22a、22bを形成した構成について説明したが、貫通孔22a、22bの形状はこれに限定されない。また、貫通孔22a、22bを形成する代わりに、オイル受け部19a、19bの下側からピストンヘッド13の下面側に向けて噴射されたオイルLを通すことが可能な大きさの隙間を形成してもよい。
For example, in the above embodiment, the configuration in which the circular through
また、上記の実施形態においては、オイル溜まり部21a、21bによって、オイルLを一時的に溜める構成としたが、オイル溜まり部21a、21bを形成せずに、オイル送り部20a、20bを通って流れ落ちたオイルLを直接シリンダ12の内周面に供給する構成としてもよい。
Further, in the above embodiment, the oil L is temporarily stored by the
また、上記の実施形態においては、非スラスト側よりもスラスト側で、オイル溜まり部21aの容量、及び、オイル溜まり部21aと延設部24aとの間の隙間g1のいずれも大きくする構成としたが、例えば、スラスト側と非スラスト側で前記容量を同じとする一方で、スラスト側で隙間g1の大きさのみを大きくする構成、又は、スラスト側と非スラスト側で隙間g1、g2の大きさを同じとする一方で、スラスト側で前記容量のみを大きくする構成としてもよい。
Further, in the above embodiment, in the thrust side than non-thrust side, the capacity of the
また、上記の実施形態においては、ピストンヘッド13の下面側へのオイルLの供給をコンロッド17の大径端部側から行う構成としたが、コンロッド17の小径端部側から噴射する構成や、ピストンヘッド13の下面側にオイルLを噴射するオイル噴射ノズルを設けた構成とする等、ピストンヘッド13の下面側へのオイルLの供給源は特に限定されない。
Further, in the above embodiment, the oil L is supplied to the lower surface side of the
また、上記の実施形態においては、スラスト側にスラントしたエンジンへの適用例について説明したが、スラントしていないエンジンに適用することも可能である。なお、エンジンがスラントしていないときは、非スラスト側のオイル誘導部材18bに設けた隔壁23を省略することが可能である。
Further, in the above embodiment, an example of application to an engine slanted on the thrust side has been described, but it can also be applied to an engine not slanted. When the engine is not slanted, the
10 ピストン
11 シリンダブロック
12 シリンダ
13 ピストンヘッド
14a、14b ピストンスカート
15 ピストンボス
16 ピストンピン
17 コンロッド
18a、18b オイル誘導部材
19a、19b オイル受け部
20a、20b オイル送り部
21a、21b オイル溜まり部
22a、22b 貫通孔
23 隔壁
24a、24b 延設部
25 コンプレッションリング
26 オイルリング
10
Claims (5)
前記ピストンスカートの内側に、前記ピストンヘッドの下面に向けて噴射されたオイルを受けるオイル受け部と、前記ピストンスカートの下端側からシリンダの内周面にオイルを導くオイル送り部を有するオイル誘導部材を備えたことを特徴とする内燃機関用ピストン。 In a piston for an internal combustion engine in which a piston skirt extends downward from the piston head.
An oil guiding member having an oil receiving portion for receiving oil injected toward the lower surface of the piston head and an oil feeding portion for guiding oil from the lower end side of the piston skirt to the inner peripheral surface of the cylinder inside the piston skirt. A piston for an internal combustion engine, which is characterized by being equipped with.
請求項1に記載の内燃機関用ピストン。 The piston for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an oil reservoir portion at the lower end of the oil feed portion, which is open toward the inner peripheral surface of the cylinder and is formed of a recess capable of accumulating oil.
請求項2に記載の内燃機関用ピストン。 An extension extending to the lower end of the piston skirt so as to face the upper side of the oil reservoir, and repelling the oil splashed from the oil reservoir as the piston moves up and down toward the inner peripheral surface of the cylinder. The piston for an internal combustion engine according to claim 2, which has a portion.
請求項3に記載の内燃機関用ピストン。 The oil sump portion and the extension portion are individually formed on both the thrust side and the non-thrust side of the cylinder, and the capacity of the oil sump portion or the oil sump portion and the extension portion are formed. The piston for an internal combustion engine according to claim 3, wherein at least one of the sizes of the gaps between the portions is larger on the thrust side than on the non-thrust side.
請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関用ピストン。 Claims 1 to 4 in which the oil receiving portion is individually formed on both the thrust side and the non-thrust side of the cylinder, and the area of the oil receiving portion is larger on the thrust side than on the non-thrust side. The piston for an internal combustion engine according to any one of the above items.
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