JP4173385B2

JP4173385B2 - ピストン

Info

Publication number: JP4173385B2
Application number: JP2003059768A
Authority: JP
Inventors: ▲祥▼次後閑
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2004270489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン用のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動二輪車等に用いられるエンジンでは、混合気を燃焼させて得られる熱エネルギによりピストンを往復動させ、このピストンの往復動をコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。そして、このようなエンジンに用いられるピストンの従来のものとして、その天井部分を構成するピストンヘッドのコンロッド側の天井面に複数のリブが形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−４５８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のピストンでは、複数のリブが形成されていることから、ピストンヘッドの天井面の表面積が広くなり、ピストンヘッドの天井面に吹き付けられた潤滑オイルに広い面積でピストンヘッドが接触することになるため、冷却効率を向上させることができる。
【０００５】
ところで、クランクケースにオイルジェット装置を設け、このオイルジェット装置からピストンヘッドの天井面に潤滑オイルを直接吹き付けてさらに冷却効率を高めることが行われているが、このようなオイルジェット装置は、ピストンピンおよびコネクティングロッドを避けて潤滑オイルをピストンヘッドの天井面に吹き付ける必要があるため、ピストンヘッドの天井面に径方向における一端側に偏って潤滑オイルを吹き付けるようになっている。このため、ピストンヘッドの一端側については冷却効率を高めることができるものの径方向における他端側については十分に冷却効率を高めることができず、ピストンヘッド全体の冷却効率向上の観点からは、さらに改善の余地があった。
【０００６】
したがって、本発明は、ピストンヘッド全体としての冷却効率を十分に高めることができるピストンの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ピストンヘッド（例えば実施の形態におけるピストンヘッド５１）の天井面（例えば実施の形態における天井面６３）の径方向における一端側に潤滑オイルが吹き付けられるピストン（例えば実施の形態におけるピストン１９）において、前記天井面には、前記一端側に前記潤滑オイルを溜める略球面形状をなす凹状のオイル溜部（例えば実施の形態におけるオイル溜部６８）が一カ所のみ形成され、前記オイル溜部を除く前記天井面には、前記一端側から径方向における他端側に延在するリブ（例えば実施の形態におけるリブ７０）が複数形成されており、これらリブは前記一端側の端部が前記オイル溜部に入り込むとともに前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くなることを特徴としている。
【００１０】
このように、ピストンヘッドの天井面の潤滑オイルが吹き付けられる一端側に凹状をなして潤滑オイルを溜めるオイル溜部が形成されているため、潤滑オイルがオイル溜部に溜まることで落下が抑制されることになる。よって、例えば前記一端側を上側に前記他端側を下側にするように傾斜している場合にこの傾斜に沿ってより多くの潤滑オイルが前記他端側に流れる。
【００１２】
また、ピストンヘッドの天井面に、潤滑オイルが吹き付けられる一端側から径方向における他端側に延在するように形成されたリブは、前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くなるため、突出方向高さが同じ場合に比してリブの下端縁部の位置が前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって低くなり、前記一端側に吹き付けられオイル溜部で落下が抑制された潤滑オイルがこのリブを伝って良好に前記他端側に流れる。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記天井面の内側範囲（例えば実施の形態における内側範囲６４）には、内側に突出するピストンボス（例えば実施の形態におけるピストンボス５７）同士の間位置に溝部（例えば実施の形態における溝部６６）が形成され、該溝部に前記複数のリブが形成されていて、前記溝部における前記複数のリブ同士の間の谷部（例えば実施の形態における谷部７１）は上面（例えば実施の形態における上面６０）との間の肉厚が一定であり、前記溝部を除く溝外部（例えば実施の形態における溝外部６７）は、前記一端側から前記他端側に向かうにしたがってピストンピン穴（例えば実施の形態におけるピストンピン穴５９）側に近接するように傾斜し前記上面との間の肉厚が徐々に厚くなっていて、前記リブは前記谷部との間の肉厚が前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって厚くなっていることを特徴としている。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記溝部における前記複数のリブの前記谷部に対し反対側には、前記オイル溜部を除いて最も深い深部（例えば実施の形態における深部７２）が形成されていることを特徴としている。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係る発明において、前記一端側がインテーク側であり、前記他端側がエキゾースト側であることを特徴としている。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に係る発明において、前記ピストンヘッドの上面の外周側に、バルブに合わせて大小の一対のリセス（例えば実施の形態におけるリセス６１）が形成され、前記一端側が大きい方の前記リセス側であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態のピストンを図面を参照して以下に説明する。
図１は、本実施形態のピストンが適用されるエンジン１１の全体構成を概略的に示すもので、このエンジン１１は自動二輪車用の直列４気筒エンジンである。
【００１４】
エンジン１１は、クランクシャフト１２と、クランクシャフト１２の複数具体的には５カ所のクランクジャーナル１３を複数具体的には５カ所のクランクジャーナル受部１４においてそれぞれ回転自在に支持するクランクケース１５と、クランクシャフト１２の複数具体的には４カ所のクランクピン１７に対し複数具体的には４つのコネクティングロッド１８およびピストンピン１９ａを介してそれぞれ連結された複数具体的には４つのピストン１９と、クランクケース１５の上側に取り付けられて各ピストン１９の摺動を各シリンダ内面２０において案内するシリンダブロック２１と、シリンダブロック２１の上側に取り付けられて図示せぬ動弁機構を保持するシリンダヘッド２２とを有している。
【００１５】
エンジン１１には、クランクシャフト１２のプライマリドライブギヤ２４を介して出力が伝達されるトランスミッション２５と、クランクシャフト１２からトランスミッション２５への駆動力の伝達・遮断を切り換えるクラッチ２６とが付設されている。
【００１６】
そして、エンジン１１には、図２に示すように、ピストン１９を冷却するためのオイルジェット装置３０が設けられている。このオイルジェット装置３０は潤滑オイル（矢印Ｏ参照）をピストン１９の裏側に向けて噴射する装置であって、クランクケース１５側からピストン１９に向けて開口したオイル噴出口３１からクランクケース１５に形成されたオイル通路３２を介して潤滑オイルをピストン１９に向け吹き出す。
【００１７】
つまり、クランクケース１５のクランクジャーナル受部１４を構成する下側の受部１４ａには、図示しないオイルポンプで潤滑オイルが圧送されるクランクケース１５のメインギャラリ（図示せず）に連通している油路３４と、この油路３４に連なり軸受面に沿って溝状に形成された半リング状の油路３５とが形成されている。また、上側の受部１４ｂには、半リング状の油路３５にその端部で連なる同じく半リング状の油路３６が形成されており、この半リング状の油路３６の上部がオイル通路３２と連通している。一方、クランクジャーナル１３のこれを支持するプレーン軸受３８との対向面にも、リング状の油路３９が形成されており、この油路３９はプレーン軸受３８の上下の穴４０を介してオイル通路３２と、受部１４ａの油路３４とに連通している。
【００１８】
よって、エンジン１１が回転すると、図示しないオイルポンプで圧送されるオイルが、メインギャラリ（図示せず）から、受部１４ａの油路３４、プレーン軸受３８の下側の穴４０、クランクジャーナル１３のリング状油路３９、プレーン軸受３８の上側の穴４０を経てオイル通路３２へと圧送されることとなる。それと同時に、受部１４ａの油路３４からのオイルは、受部１４ａの半リング状の油路３５、他方の受部１４ｂの半リング状の油路３６を経てオイル通路３２へと圧送されることとなる。そして、オイル通路３２へ圧送されてきたオイルは、フィルタプラグ４１内を通過してオイル通路３２のオイル噴出口３１から矢印Ｏで示すようにピストン１９の裏側に向けて噴射され、ピストン１９を冷却することになる。
【００１９】
次に、本実施形態のピストン１９について図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図５においては右側がインテーク側であり、左側がエキゾースト側となっている。
【００２０】
ピストン１９は、全体として略有底円筒形状をなしており、図３および図４に示すようにその天井部分を構成する略円板状のピストンヘッド５１と、図４および図５に示すようにこのピストンヘッド５１の外周側からピストン軸線方向に延出する筒状のピストンスカート５２とを有している。
【００２１】
ピストンスカート５２は、ピストンヘッド５１のインテーク側およびエキゾースト側の外周端縁部から外周端縁部と連続するように延出するピストン軸直交断面が略円弧状の一対の円弧板状部５３と、これら円弧板状部５３の端部同士を連結させるように延出するピストン軸直交断面が略平板状の一対の板状部５５とを有している。そして、ピストン１９は、ピストンヘッド５１から各板状部５５と一体化してピストン軸線方向に延出する一対のピストンボス５７を有しており、これらピストンボス５７はそれぞれ板状部５５から板厚方向両側に突出している。これらピストンボス５７のそれぞれには、ピストンピン１９ａを支持するためのピストンピン穴５９が互いに同軸をしてピストン軸直交方向に形成されている。
【００２２】
ピストンヘッド５１のピストンスカート５２に対し反対側の上面６０は、図４に示すように全体的にピストン軸直交方向に沿っており、その中央が若干凹むとともに外周側に図示せぬバルブに合わせてリセス６１が形成されている。また、ピストンヘッド５１の外周面には、ピストンリングおよびオイルリングを保持するための複数のリング溝６２が形成されている。
【００２３】
ピストンヘッド５１のピストンピン穴５９側の天井面６３のピストンスカート５２で囲まれた図５に示す内側範囲６４は、互いに対向する円弧板状部５３同士で形成される側の最大間隔が、互いに対向する板状部５５同士で形成される側の最大間隔よりも広くなっており、その結果、円弧板状部５３を結ぶ方向つまりインテーク側とエキゾースト側とを結ぶ方向に長い形状をなしている。
【００２４】
この天井面６３の内側範囲６４には、板状部５５からさらに内側に突出するピストンボス５７同士の間位置に、円弧板状部５３の最大離間位置同士を結ぶように延びる溝部６６が形成されている。つまり、溝部６６は、円弧板状部５３の最大離間位置同士を結ぶ方向に長い形状をなしており、ピストン１９の径方向における一端インテーク側から中心を通り他端エキゾースト側に延びている。ここで、内側範囲６４の溝部６６を除く溝外部６７は、図４に示すように一端インテーク側から他端エキゾースト側に向かうにしたがってピストン軸線方向においてピストンピン穴５９側に近接するように傾斜しており、その結果、この溝外部６７は一端インテーク側から他端エキゾースト側に向かうにしたがって、上面６０を平均的に平坦とした軸直交方向に沿う基準面との間の肉厚が徐々に厚くなっている。
【００２５】
溝部６６には、一端インテーク側に、さらにピストン軸線方向に凹状をなして潤滑オイルを溜めるオイル溜部６８が形成されており、このオイル溜部６８は、略球面形状をなして凹んでいる。
【００２６】
そして、このオイル溜部６８を除く溝部６６の幅方向の中間位置に、溝部６６の長手方向に沿って延在するように複数具体的には二本のリブ７０が突出形成されている。つまり、ピストン１９の天井面６３には径方向において一端インテーク側（一端側）から他端エキゾースト側（他端側）に延在するリブ７０が形成されている。これらのリブ７０は図４に示すようにオイル溜部６８側の端部がオイル溜部６８に入り込んでいる。
【００２７】
これらリブ７０は、一端インテーク側から他端エキゾースト側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くなっている。言い換えれば、これらリブ７０は一端インテーク側から他端エキゾースト側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向の位置がピストンピン穴５９に近接するように突出先端部が傾斜しており、さらに言い換えれば、これらリブ７０はインテーク側からエキゾースト側に向かうにしたがって、上面６０を平均的に平坦とした軸直交方向に沿う基準面との間の肉厚が徐々に厚くなっている。なお、これらリブ７０は、同じ形状かつ同じ大きさでピストンピン穴５９の中心軸線に沿う方向にのみ互いの位置をずらしている。
【００２８】
また、リブ７０同士の間の谷部７１は、図４に示すようにピストン軸直交方向に沿っており、言い換えれば、上面６０を平均的に平坦とした軸直交方向に沿う基準面との間の肉厚が一定となっている。
【００２９】
さらに、両リブ７０の谷部７１に対し反対側は、図６に示すように、溝部６６においてオイル溜部６８を除いて最も深い深部７２となっている。
【００３０】
そして、上記したオイルジェット装置３０は、図４に矢印Ｏで示すように、ピストンヘッド５１の天井面６３の径方向における一端インテーク側、具体的には天井面６３のオイル溜部６８側に向けて潤滑オイルを吹き付けるようになっている。
【００３１】
上記した本実施形態のピストン１９を組み込んだエンジン１１が、例えば、そのピストン１９が圧縮行程において徐々に前側かつ上側に移動するように車両に前傾して搭載された場合、オイルジェット装置３０からピストンヘッド５１の天井面６３のインテーク側に形成されたオイル溜部６８に向けて潤滑オイルが図４に矢印Ｏで示すように吹き付けられると、潤滑オイルがオイル溜部６８に溜まることで落下が抑制され、インテーク側を上側にエキゾースト側を下側にするように傾斜しているピストン１９の天井面６３の傾斜に沿ってエキゾースト側に流れる。したがって、ピストンヘッド５１の全体としての冷却効率を十分に高めることができる。
【００３２】
しかも、潤滑オイルが吹き付けられるインテーク側から径方向における他端側であるエキゾースト側にオイル溜部６８から延出するように形成されたリブ７０が、図４に示すようにインテーク側からエキゾースト側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さを高くしており、言い換えればインテーク側からエキゾースト側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向においてピストンピン穴５９に徐々に近づくように傾斜しているため、突出方向高さが同じ場合に比してリブ７０の下端縁部の位置がインテーク側からエキゾースト側に向けてより低くなり（より傾斜が大きくなり）、インテーク側に吹き付けられオイル溜部６８で落下が抑制された潤滑オイルがこれらのリブ７０を伝って良好にエキゾースト側に流れる。
【００３３】
加えて、ピストンヘッド５１の天井面６３の溝部６６を除く内側範囲６４である溝外部６７も、図４に示すようにインテーク側からエキゾースト側に向けてピストン軸線方向においてピストンピン穴５９に徐々に近づくように傾斜しているため、ピストン軸線方向に同じ高さの場合に比してこの溝外部６７もインテーク側からエキゾースト側に向けてより低くなり（より傾斜が大きくなり）、インテーク側に吹き付けられた潤滑オイルがこの溝外部６７においても良好にエキゾースト側に流れる。
【００３４】
したがって、ピストンヘッド５１の全体としての冷却効率をさらに十分に高めることができ、例えば、ピストンヘッド５１の温度を従来に比して１０℃以上低減することができる。その結果、ピストンヘッド５１の肉厚や周辺部の肉厚を減少させることができることになって、ピストン１９の軽量化を図ることができる。例えば、空冷エンジンであっても水冷エンジン並のピストン重量にできる。
【００３５】
ここで、上記した本実施形態のピストン１９を組み込んだエンジン１１が、例えば、ピストン１９を鉛直方向に往復運動させるように車両に搭載された場合であっても、オイルジェット装置３０からピストンヘッド５１の天井面６３のインテーク側に形成されたオイル溜部６８に向けて潤滑オイルを吹き付けると、潤滑オイルがオイル溜部６８に溜まることで落下が抑制されることになる。そして、このオイル溜部６８から延出するように形成されたリブ７０が、インテーク側からエキゾースト側に向けて徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くされ言い換えればインテーク側からエキゾースト側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向においてピストンピン穴５９に徐々に近づくように傾斜していることによってその下端縁部の位置がインテーク側からエキゾースト側に向けて低くなることから、オイル溜部６８で落下が抑制された潤滑オイルがこれらリブ７０を伝って良好にエキゾースト側に流れる。
【００３６】
加えて、ピストンヘッド５１の天井面６３の溝外部６７も、インテーク側からエキゾースト側に向けて、ピストン軸線方向にピストンピン穴５９に徐々に近づくように傾斜しているため、インテーク側からエキゾースト側に向けて低く傾斜し、インテーク側に吹き付けられオイル溜部６８で落下が抑制された潤滑オイルがこの天井面６３の溝外部６７についても良好にエキゾースト側に流れる。
【００３７】
したがって、上記と同様、ピストンヘッド５１の全体としての冷却効率を十分に高めることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に係る発明によれば、ピストンヘッドの天井面の潤滑オイルが吹き付けられる一端側に凹状をなして潤滑オイルを溜めるオイル溜部が形成されているため、潤滑オイルがオイル溜部に溜まることで落下が抑制されることになる。よって、例えば前記一端側を上側に前記他端側を下側にするように傾斜している場合にこの傾斜に沿ってより多くの潤滑オイルが前記他端側に流れる。したがって、ピストンヘッド全体としての冷却効率を十分に高めることができる。
また、ピストンヘッドの天井面に、潤滑オイルが吹き付けられる一端側から径方向における他端側に延在するように形成されたリブは、前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くなるため、突出方向高さが同じ場合に比してリブの下端縁部の位置が前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって低くなり、前記一端側に吹き付けられオイル溜部で落下が抑制された潤滑オイルがこのリブを伝って良好に前記他端側に流れる。したがって、ピストンヘッド全体としての冷却効率をさらに十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のピストンが適用されたエンジンを概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態のピストンが適用されたエンジンの要部拡大断面である。
【図３】本発明の一実施形態のピストンを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態のピストンを示す図３におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図５】本発明の一実施形態のピストンを示す底面図である。
【図６】本発明の一実施形態のピストンを示す図３におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図７】本発明の一実施形態のピストンを裏側から見た斜視図である。
【符号の説明】
１９ピストン
５１ピストンヘッド
６３天井面
６８オイル溜部
７０リブ

Claims

ピストンヘッドの天井面の径方向における一端側に潤滑オイルが吹き付けられるピストンにおいて、
前記天井面には、前記一端側に前記潤滑オイルを溜める略球面形状をなす凹状のオイル溜部が一カ所のみ形成され、
前記オイル溜部を除く前記天井面には、前記一端側から径方向における他端側に延在するリブが複数形成されており、これらリブは前記一端側の端部が前記オイル溜部に入り込むとともに前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって徐々にピストン軸線方向における突出方向高さが高くなることを特徴とするピストン。
前記天井面の内側範囲には、内側に突出するピストンボス同士の間位置に溝部が形成され、該溝部に前記複数のリブが形成されていて、
前記溝部における前記複数のリブ同士の間の谷部は上面との間の肉厚が一定であり、
前記溝部を除く溝外部は、前記一端側から前記他端側に向かうにしたがってピストンピン穴側に近接するように傾斜し前記上面との間の肉厚が徐々に厚くなっていて、
前記リブは前記谷部との間の肉厚が前記一端側から前記他端側に向かうにしたがって厚くなっていることを特徴とする請求項１記載のピストン。
前記溝部における前記複数のリブの前記谷部に対し反対側には、前記オイル溜部を除いて最も深い深部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のピストン。
前記一端側がインテーク側であり、前記他端側がエキゾースト側であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のピストン。
前記ピストンヘッドの上面の外周側に、バルブに合わせて大小の一対のリセスが形成され、前記一端側が大きい方の前記リセス側であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のピストン。