JP2021042751A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

【課題】 強度を維持しつつ軽量化および冷却性能の向上を図れる内燃機関のピストンを提供する。【解決手段】 クーリングチャンネル6において、第１の点Aと第３の点Cとの距離は、第１の点Aと第６の点Fとの距離よりも長く形成され、第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分は、第１線分AD、第３線分DEおよび第２線分BEで囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている。【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関のピストンに関する。

近年、ピストンの冷却性能の向上を狙いとし、ピストンヘッドにクーリングチャンネルを持つピストンの採用が進んでいる。
特許文献１には、ピストンの軸線方向におけるクーリングチャンネルの断面形状を、ピストンの軸線方向に比べてピストンの半径方向の長さが長くなる幅広形状とする技術が開示されている。

特開2012-193743号公報

しかしながら、上記従来のピストンにあっては、冠面の冷却性能は向上するものの、ピストンの軽量化は困難であった。また、燃焼圧力によりピストンヘッドに曲げモーメントが作用したとき、クーリングチャンネルの径方向内側の屈曲部に応力集中が発生し、ピストンの強度へ影響を及ぼすおそれがあった。
本発明の目的は、強度を維持しつつ軽量化および冷却性能の向上を図れる内燃機関のピストンを提供することにある。

本発明の内燃機関のピストンでは、クーリングチャンネルの中心軸線周りの方向に直交する断面のプロファイルは、前記中心軸線の方向において前記冠面に最も近い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第１の点と、前記中心軸線の方向において前記冠面から最も遠い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第２の点と、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第３の点と、を有すると共に、前記中心軸線に対する径方向において、前記第１の点と前記第３の点との距離は、前記第１の点と前記中心軸線から最も遠い任意の点との距離よりも長く形成され、
中心軸線の方向において前記第１の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第３の点と同じ位置に第４の点を設定し、前記中心軸線の方向において前記第２の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第４の点と同じ位置に第５の点を設定し、前記第１の点と前記第４の点とを結ぶ線分を第１線分、前記第２の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第２線分、前記第４の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第３線分としたとき、前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、前記第１線分、前記第３線分および前記第２線分で囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている。

よって、本発明にあっては、ピストンの強度を維持しつつ軽量化および冷却性能の向上を図れる。

実施形態１のエンジン1の模式図である。 実施形態１のピストン2を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図である。 実施形態１のピストン2を、ピストンピン孔13の長手方向に直交しピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図である。 実施形態１のピストン2を背面側から見た図である。 図３のS5-S5線矢視断面図である。 図２の要部拡大図である。 実施形態２のピストン2を、ピストンピン孔13の長手方向に直交しピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図である。 実施形態２のピストン2を背面側から見た図である。 実施形態３のピストン21を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面の要部拡大図である。 実施形態４のピストン22を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面の要部拡大図である。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１のエンジン1の模式図である。
図１に示すエンジン1は、４ストローク・ガソリンエンジンであり、自動車等の車両に適用される。エンジン1は、ピストン2が上死点にあるとき、シリンダヘッド100、シリンダライナ101、ピストン2の冠面102、トップリング103、吸気弁104、排気弁105によって燃焼室99が形成される。燃焼室99には、点火装置106が臨む。ピストン2には、トップリング103、セカンドリング107、オイルリング108およびピストンピン109が組み付けられている。

ピストンピン109は、例えば炭素鋼やクロムモリブデン合金鋼等の鋼材を用いて円筒状に形成されている。ピストンピン109は、コネクティングロッド（コンロッド）110を介してクランクシャフト111のクランクアーム112と接続されている。シリンダライナ101の内周側はシリンダ（シリンダボア）113の内壁として機能する。ピストン2は、シリンダ113の内部に、図１に示すピストン摺動方向に往復移動可能に収容されている。実施形態１のエンジン1は、オイルジェット114を備える。オイルジェット114は、115ノズルがピストン2の背面（冠面102と反対側の面）7aに対向するように、シリンダライナ101の外周を覆うシリンダブロックに設置されている。

図２は実施形態１のピストン2を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図、図３は実施形態１のピストン2を、ピストンピン孔13の長手方向に直交しピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図、図４は実施形態１のピストン2を背面側から見た図、図５は、図３のS5-S5線矢視断面図である。
ピストン2は、アルミニウム合金を用い、鋳造により有底略円筒状に形成されている。ピストン2は、ピストンヘッド3、一対のピストンスカート4,4、一対のエプロン部5,5、およびクーリングチャンネル6を備える。

ピストンヘッド3は、冠部7およびランド部8を有する。ピストンヘッド3の中心を通る中心軸線Oに対し直交する平面で切ったピストンヘッド3の断面は略円形である。以下、中心軸線0の方向を軸線方向、中心軸線O周りの方向を周方向、中心軸線Oに直交する方向を径方向と称す。冠部7は、ピストンヘッド3における軸線方向の一方側に設けられている。冠部7は、燃焼室99に臨む冠面102を有する。冠部7の軸線方向の他方側には、冠面102の裏側の面（背面）7aが設けられている。

ランド部8は、冠部7の外周側から軸線方向の他方側に延びる。ランド部8の外周には、３つのリング溝9,10,11が設けられている。各リング溝9,10,11は、周方向に延びる円環状に形成されている。３つのリング溝9,10,11のうち、軸線方向において最も冠面102に近いトップリング溝9には、第１のコンプレッションリングであるトップリング103が嵌め込まれている。３つのリング溝9,10,11のうち、軸線方向においてトップリング溝9の次に冠面102に近いセカンドリング溝10には、第２のコンプレッションリングであるセカンドリング107が嵌め込まれている。３つのリング溝9,10,11のうち、軸線方向において最も冠面102から遠いオイルリング溝11には、オイルコントロールリングであるオイルリング108が嵌め込まれている。

一対のピストンスカート4,4および一対のエプロン部5,5は、ピストンヘッド3から軸線方向の他方側に延びる。一対のピストンスカート4,4および一対のエプロン部5,5の内周側は中空である。一対のピストンスカート4,4は、径方向において互いに対向して設けられている。一対のピストンスカート4,4の外周は、シリンダ113の内壁に摺接する。一対のエプロン部5,5は、径方向において互いに対向し、軸線周りの方向において、一対のピストンスカート4,4間に設けられている。一対のエプロン部5,5は、周方向の両端が一対のピストンスカート4,4に接続する。一対のエプロン部5,5は、一対のピストンピンボス部12を有する。

一対のピストンピンボス部12,12は、一対のエプロン部5,5を介して一対のピストンスカート4,4に接続する。一対のピストンピンボス部12,12は、径方向において互いに対向して設けられている。一対のピストンピンボス部12,12は、筒状のボス部内に一対のピストンピン孔13,13を有する。ピストンピン孔13は、ピストンピンボス部12を貫通して径方向に延びる。一対のピストンピン孔13,13は、径方向において互いに対向して設けられている。径方向において、ピストンピン孔13の内側端には、円環状の止め輪溝14が形成されている。止め輪溝14には、図外のC形止め輪が嵌合される。C形止め輪は、径方向において、一対のピストンピンボス部12,12の間に設置されるピストンピン109の端面109aと当接することにより、ピストンピン109の抜け止めとして機能する。

クーリングチャンネル6は、ピストンヘッド3の内部であって、軸線方向において３つのリング溝9,10,11とオーバーラップする位置に設けられている。クーリングチャンネル6は、ピストンヘッド3とトップリング溝9を冷却する流体としてのオイルが流れる通路であって、周方向に延びる円環状に形成されている。クーリングチャンネル6は、鋳造によりピストン粗材を成型するに際して、鋳造型のキャビティ内に設置される可溶性の中子（ソルトコア）によって成形される。ピストンヘッド3には、軸線方向に延びて背面7aに開口する２つの貫通孔15,16が設けられている。２つの貫通孔15,16は、径方向に対向して配置されている。潤滑油導入孔15は、軸線方向において、オイルジェット114のノズル115と対向する。ノズル115から噴射されたオイルは、潤滑油導入孔15を介してクーリングチャンネル6に導入されると共に、潤滑油排出孔16を介してピストンヘッド3の外部に排出される。

図６は図２の要部拡大図であり、以下、クーリングチャンネル6の周方向に直交する断面のプロファイルについて説明する。
クーリングチャンネル6は、そのプロファイル上に、第１の点A、第２の点Bおよび第３の点Cを有する。第１の点Aは、軸線方向において冠面102に最も近い点である。第２の点Bは、軸線方向において冠面102から最も遠い点である。第３の点Cは、径方向において中心軸線Oに最も近い点のうち、軸線方向において中間に位置する点である。第１の点Aと第２の点Bの径方向における位置は同じである。また、軸方向において第１の点Aと第３の点Cとの距離と、第２の点Bと第３の点Cとの距離と、は等しい。つまり、軸方向において、第３の点Cは、第１の点Aと第２の点Bとの中間に位置する。

ここで、軸線方向において第１の点Aと同じ位置、かつ、径方向において第３の点Cと同じ位置に第４の点Dを設定し、軸線方向において第２の点Bと同じ位置、かつ、径方向において第４の点Dと同じ位置に第５の点Eを設定する。また、クーリングチャンネル6のプロファイル上の点であって、径方向において中心軸線Oから最も遠い点のうち、軸線方向において中間の位置する点を第６の点Fとする。第６の点Fは、軸線方向における位置が第３の点Cと同じである。そして、第１の点Aと第４の点Dとを結ぶ線分を第１線分AD、第２の点Bと第５の点Eとを結ぶ線分を第２線分BE、第４の点Dと第５の点Eとを結ぶ線分を第３線分DE、第１の点Aと第３の点Cとを結ぶ線分を第４線分AC、第２の点Bと第３の点Cとを結ぶ線分を第５線分BCとする。さらに、第１の点Aと第２の点Bとを結ぶ線分を第６線分ABとし、第３の点Cと第６の点Fとを結ぶ線分を第７線分CFとする。

クーリングチャンネル6のプロファイルは、第７線分（第１直線）CFを対称軸とする線対称に形成されている。第１の点Aと第３の点Cとを繋ぐ部分は、３つの直線部6a,6b,6cを有する。第１の直線部6aは、第１の点Aを含む第１の曲線部6dと第１の角部6eとを繋ぐ。第１の曲線部6dは、クーリングチャンネル6内に中心を持ち、冠面102に向けて凸となる円弧状に形成されている。第１の角部6eの角度、すなわち第１の直線部6aと第２の直線部6bとが成す角度のうちの劣角は鈍角である。第２の直線部6bは、第１の角部6eと第２の角部6fとを繋ぐ。第２の角部6fの角度、すなわち第２の直線部6bと第３の直線部6cとが成す角度のうちの劣角は鈍角である。第３の直線部6cは、軸線方向に沿って形成され、第２の角部6fと第３の点Cとを繋ぐ。第２の点Bと第３の点Cとを繋ぐ部分についても同様である。第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分は、第１線分AD、第３線分DEおよび第２線分BEで囲まれるコ字状の領域の内側、かつ、第４線分ACと第５線分BCとに挟まれたV字状の領域の外側に設けられている。

第１の点Aと第６の点Fとを繋ぐ部分は、２つの直線部6g,6hを有する。第４の直線部6gは、第１の曲線部6dと第３の角部6iとを繋ぐ。第３の角部6iの角度、すなわち第４の直線部6gと第５の直線部6hとが成す角度のうちの劣角は鈍角である。第５の直線部6hは、軸線方向に沿って形成され、第３の角部6iと第６の点Fとを繋ぐ。第２の点Bと第６の点Fとを繋ぐ部分についても同様である。
実施形態１のクーリングチャンネル6は、径方向において、第１の点Aと第３の点Cとの距離が、第１の点Aと第６の点Fとの距離よりも長く形成されている。第２の点Bと第３の点Cとの距離と、第１の点Aと第６の点Fとの距離との関係についても同様である。また、径方向において、第７線分CFの中点Gは、第６線分ABよりも内側に設けられている。つまり、径方向におけるクーリングチャンネル6の中心（中点G）は、第１の点Aおよび第２の点Bよりも内側に設けられている。
さらに、第３の点Cは、径方向において、ピストンピン109の端面109aよりも内側に設けられている。

次に、実施形態１の作用効果を説明する。
近年、エンジンのダウンサイジングターボ化の要請に伴い、ピストンの軽量化のニーズが高まっている。ピストンの軽量化により、騒音、振動の抑制や燃費向上の効果が得られる。一方、ピストンヘッドの冠面やトップリング溝は、高温の燃焼ガスに晒されて高温状態となりやすい。このような高温状態において燃焼による圧力を受けると、ピストンが破損するおそれがある。このため、ピストンは軽量化と冷却性能との両立が要求される。そこで、ピストンの冷却性能の向上を狙いとし、ピストンヘッドにクーリングチャンネルを持つピストンの採用が進んでいる。クーリングチャンネルの断面積を拡大することにより、ピストンの体積に占める空洞部の割合が大きくなるため、軽量化を実現できる。また、クーリングチャンネルの表面積を拡大することにより、ピストンヘッドに対するオイルの接触面積が増大するため、冷却性能の向上を図れる。

ここで、クーリングチャンネルの断面積を拡大するにあたり、ピストンヘッドにおけるクーリングチャンネルの径方向外側の肉厚が薄くなると、ピストンの強度低下を招く。さらに、クーリングチャンネルの径方向内側の屈曲部に応力集中が発生し、ピストンの強度へ影響を及ぼすおそれがある。以下、応力集中のメカニズムについて説明する。点火プラグにより燃焼室内の混合気が点火されて燃焼が起こると、ピストンの冠面に燃焼圧力が作用する。冠面に燃焼圧力が作用すると、ピストンヘッドにおけるピストンピンの端面よりも径方向外側の部分に曲げモーメントが発生し、下死点方向に変形する。この変形によりクーリングチャンネルが潰れて径方向外側に歪みが発生し、径方向内側の屈曲部に応力集中が生じる。この応力集中により屈曲部を起点に亀裂が発生し、冠面への亀裂の進展やピストンヘッドの破損等を招くおそれがある。

これに対し、実施形態１のクーリングチャンネル6では、径方向において、第１の点Aと第３の点Cとの距離が、第１の点Aと第６の点Fとの距離よりも長く形成されている。つまり、クーリングチャンネル6は、第１の点Aと第２の点Bとを結ぶ第６線分ABに対して、第６の点Fの側の断面積よりも第３の点Cの側の断面積が大きく設定されている。このため、逆の場合、すなわち第３の点Cの側の断面積よりも第６の点Fの側の断面積が大きく設定されている場合と比べて、径方向におけるクーリングチャンネル6と各リング溝9,10,11との距離は長くなる。したがって、ピストンヘッド3における、クーリングチャンネル6と各リング溝9,10,11との間の肉厚を厚くできる。よって、ピストン2の強度を確保しつつ、クーリングチャンネル6の表面積を拡大できる。

また、クーリングチャンネル6のプロファイルにおいて、第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分は、第１線分AD、第３線分DEおよび第２線分BEで囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている。ここで、仮に第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分がコ字状の領域の外側にある場合、クーリングチャンネル6の径方向内側の屈曲部（第１の角部6eおよび第２の角部6f）の少なくとも１つが鋭角となるため、当該屈曲部に生じる応力集中が増大し、ピストン2の強度が低下する。一方、実施形態１では、クーリングチャンネル6の径方向内側における全ての屈曲部（第１の角部6eおよび第２の角部6f）を鈍角にできるため、屈曲部に生じる応力集中を低減できる。
この結果、実施形態１のクーリングチャンネル6にあっては、ピストン2の強度を維持しつつ軽量化および冷却性能の向上を図れる。

径方向において、第３の点Cは、ピストンピン109の端面109aよりも内側に設けられている。ここで、鋼製のピストンピン109は、アルミ合金製のピストン2よりも弾性係数が大きい。このため、ピストンヘッド3に燃焼圧力による曲げモーメントが作用したとき、ピストンヘッド3におけるピストンピン109の端面109aよりも径方向内側の部分は、ピストンピン109により支持され、径方向外側の部分と比べて変形量は小さくなる。よって、変形量が比較的小さな部分に第２の角部6fが設けられているため、第２の角部6fがピストンピン109よりも径方向外側に設けられている場合と比べて、クーリングチャンネル6の潰れが抑制される。この結果、第２の角部6fへの応力集中を低減できるため、ピストン2の強度を向上できる。

クーリングチャンネル6のプロファイルのうち中心軸線Oから最も遠い直線部6hは、中心軸線Oに沿って形成されている。これにより、クーリングチャンネル6と各リング溝9,10,11との距離を保ちつつクーリングチャンネル6の表面積を拡大できる。つまり、ピストン2の強度の維持と冷却性能の向上とを両立できる。
クーリングチャンネル6のプロファイルは、第７線分CFを対称軸とする線対称形状である。このため、ピストン粗材の鋳造時にクーリングチャンネル6を成型するための中子は、第７線分CFを対称軸とする線対称の形状となる。よって、中子をキャビティ内に設置する際、中子の向きを確認する必要が無いため、生産性の向上を図れる。

クーリングチャンネル6のプロファイルにおける径方向の中心（中点G）は、第１の点Aおよび第２の点Bよりも内側に設けられている。これにより、径方向における、第３の点Cと第１の点Aおよび第２の点Bとの距離をより長くできる。よって、屈曲部（第１の角部6eおよび第２の角部6f）をより鈍角にでき、屈曲部に作用する応力集中を低減できると共に、クーリングチャンネル6の表面積を拡大して冷却性能を向上できる。
クーリングチャンネル6のプロファイルにおける第１の点Aと第３の点Cとを繋ぐ部分は、第４線分ACよりも第４の点Dの側に設けられている。これにより、第１の点Aと第３の点Cとを繋ぐ部分が、冠面102の側に向けて凸形状となるため、燃焼圧力や熱変形により冠面102の側からクーリングチャンネル6に作用する応力に対する強度を高められる。
クーリングチャンネル6のプロファイルにおける、第１の点Aと第３の点Cとを繋ぐ部分、および第２の点Bと第３の点Cとを繋ぐ部分は、３つの直線部（第１の直線部6a、第２の直線部6bおよび第３の直線部6c）を有する。これにより、２つの屈曲部（第１の角部6eおよび第２の角部6f）が形成されるため、屈曲部が１つの場合と比べて、各屈曲部の応力集中を低減でき、ピストン2の強度を向上できる。

〔実施形態２〕
図７は実施形態２のピストン20を、ピストンピン孔13の長手方向に直交しピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面図、図８は実施形態２のピストン20を背面側から見た図である。
実施形態２では、ピストン20の軽量化を狙いとし、一対のピストンスカート4a,4bのうち、ピストン20のシリンダライナ101への押圧力が大きい側のピストンスカート4aに対し、押圧力が小さい側のピストンスカート4bのスカート面積が小さく設定されている点で実施形態１と相違する。ピストンスカート4bの径方向内側の面には、ピストン粗材凝縮後の金型を抜く際に発生するかじりを抑制するために、抜き勾配が設定されている。
また、中子の支持安定性の向上を図るために、ピストン20の鋳造時に支持具で中子を三点支持している。このため、ピストンヘッド3には、軸線方向に延びて背面7aに開口する３つの貫通孔15,16,17が設けられている。

〔実施形態３〕
図９は、実施形態３のピストン21を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面の要部拡大図である。
実施形態３では、クーリングチャンネル6のプロファイルにおいて、第３の点Cがより径方向内側に配置されている点で実施形態１と相違する。これにより、実施形態１と比べてクーリングチャンネル6の表面積および断面積を拡大できるため、さらなる軽量化および冷却性能の向上を図れる。なお、冠部7におけるクーリングチャンネル6の径方向内側の肉厚は、径方向外側の肉厚以上であればよい。

〔実施形態４〕
図１０は、実施形態４のピストン22を、ピストンピン孔13の長手方向に沿いピストンヘッド3の中心を通る平面で切った断面の要部拡大図である。
実施形態４では、クーリングチャンネル6のプロファイルにおいて、第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分の形状が実施形態１と相違する。第１の点Aと第３の点Cとを繋ぐ部分は、第２の直線部6jおよび第２の曲線部6kを有する。第２の直線部6jは、第１の曲線部6dと第２の曲線部6kとを繋ぐ。第２の曲線部6kは、第２の直線部6jと第３の点Cとを繋ぐ。第２の曲線部6kは、クーリングチャンネル6内に中心を持ち、径方向内側に凸となる円弧状に形成されている。第２の点Bと第３の点Cとを繋ぐ部分についても同様である。
実施形態３のピストン22は、クーリングチャンネル6のプロファイルにおいて、第１の点Aから第３の点Cを経由して第２の点Bに至る部分が屈曲部を持たないため、クーリングチャンネル6の内部に作用する応力集中を低減でき、ピストン22の強度を向上できる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
クーリングチャンネルのプロファイルのうち、第１の点から第３の点を経由して第２の点に至る部分は、屈曲部を持たない形状としてもよいし、屈曲部を持つ形状としてもよい。屈曲部を持つ形状とする場合、屈曲部は２つ以上であればよい。

以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関のピストンは、その一つの態様において、前記内燃機関の燃焼室に臨む冠面と、環状のリング溝と、を有するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドに設けられた一対のピストンスカートと、一対のエプロン部であって、前記リング溝の全周において前記リング溝を通る仮想平面と直交する軸線であって、前記仮想平面において前記ピストンヘッドの中心を通る軸線を中心軸線としたとき、前記中心軸線周りの方向において前記一対のピストンスカートの間に設けられた前記一対のエプロン部と、前記ピストンヘッド内に設けられ、前記中心軸線の方向において前記リング溝とオーバーラップし、前記中心軸線周りの方向に延びるクーリングチャンネルであって、その前記中心軸線周りの方向に直交する断面のプロファイルは、前記中心軸線の方向において前記冠面に最も近い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第１の点と、前記中心軸線の方向において前記冠面から最も遠い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第２の点と、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第３の点と、を有すると共に、前記中心軸線に対する径方向において、前記第１の点と前記第３の点との距離は、前記第１の点と前記中心軸線から最も遠い任意の点との距離よりも長く形成され、前記中心軸線の方向において前記第１の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第３の点と同じ位置に第４の点を設定し、前記中心軸線の方向において前記第２の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第４の点と同じ位置に第５の点を設定し、前記第１の点と前記第４の点とを結ぶ線分を第１線分、前記第２の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第２線分、前記第４の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第３線分としたとき、前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、前記第１線分、前記第３線分および前記第２線分で囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている、前記クーリングチャンネルと、を備えた内燃機関のピストン。

より好ましい態様では、上記態様において、前記一対のエプロン部は、ピストンピンが挿入される一対のピストンピン孔を有し、前記第３の点は、前記中心軸線に対する径方向において、前記ピストンピンの端面よりも前記中心軸線の側に設けられている。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける前記任意の点を含む前記中心軸線から最も遠い部分は、前記中心軸線の方向に沿って形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルは、前記中心軸線と直交し、前記第３の点を通る第１直線を対称軸とする線対称に形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける前記中心軸線に対する径方向の中心は、前記第１の点よりも前記中心軸線の側に設けられている。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１の点と前記第３の点とを結ぶ線分を第４線分としたとき、前記プロファイルにおける前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、前記第４線分よりも前記第４の点の側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける、前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分および前記第２の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、３つ以上の直線部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、屈曲部を持たない。

また、他の観点から、内燃機関のピストンは、前記内燃機関の燃焼室に臨む冠面と、環状のリング溝と、を有するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドに設けられた一対のピストンスカートと、一対のエプロン部であって、前記リング溝の全周において前記リング溝を通る仮想平面と直交する軸線であって、前記仮想平面において前記ピストンヘッドの中心を通る軸線を中心軸線としたとき、前記中心軸線周りの方向において前記一対のピストンスカートの間に設けられ、ピストンピンが挿入される一対のピストンピン孔を有する前記一対のエプロン部と、前記ピストンヘッド内に設けられ、前記中心軸線の方向において前記リング溝とオーバーラップし、前記中心軸線周りの方向に延びるクーリングチャンネルであって、その前記中心軸線周りの方向に直交する断面のプロファイルは、前記中心軸線の方向において前記冠面に最も近い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第１の点と、前記中心軸線の方向において前記冠面から最も遠い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第２の点と、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第３の点と、を有すると共に、前記第３の点は、前記中心軸線に対する径方向において、前記ピストンピンの端面よりも前記中心軸線の側に設けられ、前記中心軸線の方向において、前記第１の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において、前記第３の点と同じ位置にある点を第４の点とし、前記中心軸線の方向において、前記第２の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において、前記第４の点と同じ位置にある点を第５の点とし、前記第１の点と前記第４の点とを結ぶ線分を第１線分、前記第２の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第２線分、前記第４の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第３線分としたとき、前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、前記第１線分、前記第３線分および前記第２線分で囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている、前記クーリングチャンネルと、を備えた内燃機関のピストン。

好ましくは、上記態様において、前記中心軸線に対する径方向において、前記第１の点と前記第３の点との距離は、前記第１の点と前記中心軸線から最も遠い任意の点との距離よりも長く形成されている。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける前記中心軸線から最も遠い部分は、前記中心軸線の方向に沿って形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルは、前記中心軸線と直交し、前記第３の点を通る第１直線を対称軸とする線対称に形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける前記中心軸線に対する径方向の中心は、前記第１の点よりも前記中心軸線の側に設けられている。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１の点と前記第３の点とを結ぶ線分を第４線分としたとき、前記プロファイルにおける前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、前記第４線分よりも前記第４の点の側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける、前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分および前記第２の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、３つ以上の直線部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、屈曲部を持たない。

A 第１の点
B 第２の点
C 第３の点
D 第４の点
E 第５の点
O 中心軸線
AD 第１線分
BE 第２線分
DE 第３線分
AC 第４線分
CF 第７線分（第１直線）
1 エンジン（内燃機関）
2 ピストン
3 ピストンヘッド
4 ピストンスカート
5 エプロン部
6 クーリングチャンネル
6a 第１の直線部
6b 第２の直線部
6c 第３の直線部
9 トップリング溝（リング溝）
10 セカンドリング溝（リング溝）
11 オイルリング溝（リング溝）
13 ピストンピン孔
99 燃焼室
102 冠面
109 ピストンピン
109a 端面

Claims (16)

1. 内燃機関のピストンであって、
   前記内燃機関の燃焼室に臨む冠面と、環状のリング溝と、を有するピストンヘッドと、
   前記ピストンヘッドに設けられた一対のピストンスカートと、
   一対のエプロン部であって、前記リング溝の全周において前記リング溝を通る仮想平面と直交する軸線であって、前記仮想平面において前記ピストンヘッドの中心を通る軸線を中心軸線としたとき、前記中心軸線周りの方向において前記一対のピストンスカートの間に設けられた前記一対のエプロン部と、
   前記ピストンヘッド内に設けられ、前記中心軸線の方向において前記リング溝とオーバーラップし、前記中心軸線周りの方向に延びるクーリングチャンネルであって、その前記中心軸線周りの方向に直交する断面のプロファイルは、前記中心軸線の方向において前記冠面に最も近い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第１の点と、前記中心軸線の方向において前記冠面から最も遠い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第２の点と、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第３の点と、を有すると共に、前記中心軸線に対する径方向において、前記第１の点と前記第３の点との距離は、前記第１の点と前記中心軸線から最も遠い任意の点との距離よりも長く形成され、
   前記中心軸線の方向において前記第１の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第３の点と同じ位置に第４の点を設定し、前記中心軸線の方向において前記第２の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において前記第４の点と同じ位置に第５の点を設定し、前記第１の点と前記第４の点とを結ぶ線分を第１線分、前記第２の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第２線分、前記第４の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第３線分としたとき、
   前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、前記第１線分、前記第３線分および前記第２線分で囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている、
   前記クーリングチャンネルと、
   を備えた内燃機関のピストン。
2. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記一対のエプロン部は、ピストンピンが挿入される一対のピストンピン孔を有し、
   前記第３の点は、前記中心軸線に対する径方向において、前記ピストンピンの端面よりも前記中心軸線の側に設けられている内燃機関のピストン。
3. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記プロファイルにおける前記任意の点を含む前記中心軸線から最も遠い部分は、前記中心軸線の方向に沿って形成されている内燃機関のピストン。
4. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記プロファイルは、前記中心軸線と直交し、前記第３の点を通る第１直線を対称軸とする線対称に形成されている内燃機関のピストン。
5. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記プロファイルにおける前記中心軸線に対する径方向の中心は、前記第１の点よりも前記中心軸線の側に設けられている内燃機関のピストン。
6. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記第１の点と前記第３の点とを結ぶ線分を第４線分としたとき、
   前記プロファイルにおける前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、前記第４線分よりも前記第４の点の側に設けられている内燃機関のピストン。
7. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記プロファイルにおける、前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分および前記第２の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、３つ以上の直線部を有する内燃機関のピストン。
8. 請求項１に記載の内燃機関のピストンであって、
   前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、屈曲部を持たない内燃機関のピストン。
9. 内燃機関のピストンであって、
   前記内燃機関の燃焼室に臨む冠面と、環状のリング溝と、を有するピストンヘッドと、
   前記ピストンヘッドに設けられた一対のピストンスカートと、
   一対のエプロン部であって、前記リング溝の全周において前記リング溝を通る仮想平面と直交する軸線であって、前記仮想平面において前記ピストンヘッドの中心を通る軸線を中心軸線としたとき、前記中心軸線周りの方向において前記一対のピストンスカートの間に設けられ、ピストンピンが挿入される一対のピストンピン孔を有する前記一対のエプロン部と、
   前記ピストンヘッド内に設けられ、前記中心軸線の方向において前記リング溝とオーバーラップし、前記中心軸線周りの方向に延びるクーリングチャンネルであって、その前記中心軸線周りの方向に直交する断面のプロファイルは、前記中心軸線の方向において前記冠面に最も近い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第１の点と、前記中心軸線の方向において前記冠面から最も遠い点のうち、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第２の点と、前記中心軸線に対する径方向において前記中心軸線に最も近い第３の点と、を有すると共に、前記第３の点は、前記中心軸線に対する径方向において、前記ピストンピンの端面よりも前記中心軸線の側に設けられ、
   前記中心軸線の方向において、前記第１の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において、前記第３の点と同じ位置にある点を第４の点とし、前記中心軸線の方向において、前記第２の点と同じ位置、かつ、前記中心軸線に対する径方向において、前記第４の点と同じ位置にある点を第５の点とし、前記第１の点と前記第４の点とを結ぶ線分を第１線分、前記第２の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第２線分、前記第４の点と前記第５の点とを結ぶ線分を第３線分としたとき、
   前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、前記第１線分、前記第３線分および前記第２線分で囲まれるコ字状の領域の内側に設けられている、
   前記クーリングチャンネルと、
   を備えた内燃機関のピストン。
10. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記中心軸線に対する径方向において、前記第１の点と前記第３の点との距離は、前記第１の点と前記中心軸線から最も遠い任意の点との距離よりも長く形成されている内燃機関のピストン。
11. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記プロファイルにおける前記中心軸線から最も遠い部分は、前記中心軸線の方向に沿って形成されている内燃機関のピストン。
12. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記プロファイルは、前記中心軸線と直交し、前記第３の点を通る第１直線を対称軸とする線対称に形成されている内燃機関のピストン。
13. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記プロファイルにおける前記中心軸線に対する径方向の中心は、前記第１の点よりも前記中心軸線の側に設けられている内燃機関のピストン。
14. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記第１の点と前記第３の点とを結ぶ線分を第４線分としたとき、
    前記プロファイルにおける前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、前記第４線分よりも前記第４の点の側に設けられている内燃機関のピストン。
15. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記プロファイルにおける、前記第１の点と前記第３の点とを繋ぐ部分および前記第２の点と前記第３の点とを繋ぐ部分は、３つ以上の直線部を有する内燃機関のピストン。
16. 請求項９に記載の内燃機関のピストンであって、
    前記プロファイルにおける、前記第１の点から前記第３の点を経由して前記第２の点に至る部分は、屈曲部を持たない内燃機関のピストン。

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