JP6507192B2 - ピストン冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関のピストン冷却装置に関し、特に、ピストンの背面側からオイル噴射によってピストンを冷却するピストン冷却装置に関する。

従来の内燃機関におけるピストン冷却装置として、内燃機関内に設けられているオイル通路に連通させたノズルパイプが、ピストンの背面に向けて延出され、このノズルパイプからオイルを噴射する構造のものが知られている。

この従来技術においては、例えば、特許文献１には、内燃機関に着脱可能に設けられる冷却装置の本体部に対して、フィルタが本体部のオイル流路上流側の箇所に着脱可能に設けられ、このフィルタが本体部に装着された状態で内燃機関に取り付けられ、下流側にノズルパイプが設けられた構造が開示されている。

特開２０１５−３１２４６号公報

特許文献１に記載されたピストン冷却装置は、本体部のオイル流路上流側にキャプ状に着脱自在に設けられたフィルタにより、ノズルパイプの目詰まりを防止するが、フィルタ上にオイル内のごみ等の異物がトラップされる構造となっている。

しかしながら、このピストン冷却装置は内燃機関のクランクケース内に設けるもので、それ自体のサイズが小さいことから、フィルタ面積を大きくとることが難しく、フィルタの寿命（メンテナンス周期）を長くすることが課題であった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの長寿命化が図れるピストン冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
内燃機関に取り付けられるとともに、前記内燃機関に設けられたオイル通路に連通する連通路を備える本体部と、
前記連通路を通過したオイルを、ピストンに向けて噴射させるオイル噴射口を備えたノズル管部と、
前記ノズル管部よりもオイル流路上流側に設けられてオイル内の異物をろ過するフィルタと、を有し、
前記オイル噴射口から前記ピストンに向けてオイルを噴射するピストン冷却装置であって、
前記本体部は、オイル通路内に挿入される筒状部を有し、
前記筒状部は、前記オイル通路の内壁面に隙間なく嵌合する大径筒状部と、該大径筒状部のオイル流路上流側に設けられ、前記大径筒状部よりも小径で、前記オイル通路の前記内壁面との間に空間が形成される小径筒状部と、を有し、
前記フィルタは、フィルタ底面からフィルタ側面が立設された有底筒形状を有するとともに、前記筒状部の内側に保持され、
前記フィルタ底面及びフィルタ側面には、フィルタ孔が設けられ、
前記フィルタは、前記フィルタ底面が前記筒状部の先端よりオイル流路上流側に突出するように配置され、
前記筒状部の先端よりオイル流路上流側の前記フィルタ側面と、前記オイル通路の前記内壁面との間には空間が形成され、
前記筒状部の先端よりオイル流路上流側に突出した前記フィルタ側面と前記オイル通路の前記内壁面との間の距離は、前記小径筒状部と前記オイル通路の前記内壁面との間の距離よりも長いことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記フィルタは、前記フィルタ底面の略中央にオイル流路下流側に窪む凹部が形成され、該凹部にも前記フィルタ孔が形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構成に加えて、
前記オイル通路は、前記本体部が挿入される挿入孔と、該挿入孔に対して段部を介して接続され該挿入孔より小径な上流孔とを有し、
前記フィルタの前記フィルタ底面が、前記段部と沿うように配置されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の構成に加えて、
前記本体部が装着される前記オイル通路は、前記内燃機関の使用状態における下向きのオイル供給孔であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の構成に加えて、
前記フィルタの前記フィルタ側面に設けられた前記フィルタ孔は、前記筒状部の先端よりオイル流路上流側に位置するように配置されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、フィルタ底面からフィルタ側面が立設された有底筒形状のフィルタのフィルタ底面及びフィルタ側面にフィルタ孔を設け、フィルタ底面が筒状部の先端よりオイル流路上流側に突出するように筒状部の内側に保持されるので、オイル内のごみ等の異物がフィルタ底面にトラップされた場合でもフィルタ側面のフィルタ孔によってオイル流路が確保される。したがって、長期に亘ってフィルタ機能を維持することができ、フィルタを長寿命化することができる。

また、本体部は、オイル通路の内壁面に接して位置決めされる大径筒状部と、この大径筒状部よりも小径でフィルタを保持する小径筒状部と、を有するので、小径筒状部とオイル通路の内壁面との間に形成される空間を、オイル内の異物を捕集するトラップ空間として機能させることができ、この空間に異物を止め置くことでフィルタをさらに長寿命化することができる。

請求項２の発明によれば、フィルタは、フィルタ底面の略中央にオイル流路下流側に窪む凹部が形成され、該凹部にもフィルタ孔が形成されているので、フィルタのフィルタ面積を増加させてフィルタ寿命を延ばすことができる。また、凹部がオイル流路下流側へ向かって窪んだ構成においては、フィルタ底面に凹部内に異物をトラップすることができ、フィルタ側面側への異物の回り込みを防止してフィルタをさらに長寿命化することができる。

請求項３の発明によれば、オイル通路は、本体部が挿入される挿入孔と、該挿入孔に対して段部を介して接続され該挿入孔より小径な上流孔とを有し、フィルタのフィルタ底面が、段部と沿うように配置されるので、段差とフィルタ底面の外周縁との間隔を調整でき、フィルタ底面と段部との隙間でフィルタ側面への大きな異物の侵入を防止してフィルタをさらに長寿命化することができる。

請求項４の発明によれば、本体部が装着されるオイル通路は、内燃機関の使用状態における下向きのオイル供給孔であるので、運転停止状態においても捕捉された異物が再びオイル流路内に戻ることが防止できる。また、メンテナンス時において、異物の除去が容易となる。

請求項５の発明によれば、フィルタのフィルタ側面に設けられたフィルタ孔は、筒状部の先端よりオイル流路上流側に位置するように配置されるので、オイル内のごみ等の異物がフィルタ底面にトラップされた場合でもフィルタ側面のフィルタ孔によってより確実にオイル流路が確保される。

本発明に係る一実施形態のピストン冷却装置を備えた内燃機関をクランクシャフトの軸線方向からみた内燃機関の要部断面図である。 ピストン冷却装置の斜視図である。 ピストン冷却装置の分解斜視図である。 ピストン冷却装置の装着状態における要部断面図である。 図４の拡大図である。

以下、本発明の内燃機関のピストン冷却装置の一実施形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。以下で説明する内燃機関のピストン冷却装置は、特に限定するものではないが、自動二輪車等の鞍乗型車両に好適に使用される。なお、本明細書における上下左右等の向きの記載については、添付図面を符号の向きに見たときのものとする。

本実施形態の内燃機関１は、図１に示すように、クランクケース２から上方に向かって設けられたシリンダ３およびシリンダヘッド４によってシリンダボア１０が形成されている。そして、このシリンダボア１０内を上下動するピストン６には、クランクシャフト９に連結されたコンロッド５がその裏側から連結されている。ピストン６の上面とシリンダボア１０とによって囲まれた燃焼室１０ａには、吸気ポート７ならびに排気ポート８が配置されており、開閉弁７ａ，８ａによって吸気および排気が燃焼サイクルに対応したタイミングで適宜行われる。

ピストン冷却装置２０は、シリンダボア１０の下方部に設けられている。このピストン冷却装置２０は、内燃機関１に設けられるオイルギャラリ１１に繋げられたオイル通路１２に連通される。すなわち、ピストン冷却装置２０は、内燃機関１の使用状態における下向きのオイル供給孔であるオイル通路１２に接続され、ピストン６の裏面側に向かってオイルを噴射するように設けられている。

このピストン冷却装置２０は、図２に示すように、略円筒状の本体部２３と、本体部２３の外周面を囲むように該外周面から径外方へ延出された本体固定部２３ａと、本体部２３の下側に挿入されるノズル管部２１と、本体部２３の上側に装着されるフィルタ２６とを有して構成されている。

図１も参照して、ピストン冷却装置２０は、本体部２３の下端側から、略Ｕ形状に延出されたノズル管部２１がシリンダボア１０内に向けて延出されている。このノズル管部２１の先端には、複数のオイル噴射口３３を有する先端部２２が形成されている。一方、ノズル管部２１の基端部２１ｂは、本体部２３内に挿入接続されている。また、本体部２３は、クランクケース２内の本体固定部２３ａの取り付け穴２３ａｈを貫通する取付けねじ７０にて固定されている。

先端部２２は、図２および図３に示すように、略円錐台を逆さにしたような形状を有している。先端部２２の先端面３１には、その外周縁に沿って形成された第１オイル噴射口３３ａ，第２オイル噴射口３３ｂ、第３オイル噴射口３３ｃおよび第４オイル噴射口３３ｄの計４個のオイル噴射口３３が、シリンダボア１０の上方に向かって開口されている。そして、第１〜第４オイル噴射口３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄからピストン６の背面へ向けて、オイルポンプ（図示せず）から供給されたオイルＯＬ１〜ＯＬ４を噴射する。

本体部２３は、オイル通路１２内に挿入される筒状部２３ｂを有している。この筒状部２３ｂは、オイル通路１２の内壁面１２ｉｗ（図４参照）に接して位置決めされる大径筒状部２３ｕと、この大径筒状部２３ｕの外径Ｄ４よりも小径の外径Ｄ３で、該大径筒状部２３ｕよりもオイル流路上流側に突出する小径筒状部２３ｉと、を有する。そして、筒状部２３ｂの小径筒状部２３ｉの内側に、フィルタ２６が着脱自在に設けられる。

大径筒状部２３ｕがオイル通路１２の内壁面１２ｉｗに接して位置決めされることで、小径筒状部２３ｉとオイル通路１２の内壁面１２ｉｗとの間に、空間Ｔｓが形成される（図４及び図５参照）。

フィルタ２６は、フィルタ底面２６ｂからフィルタ側面２６ｗが立設された有底筒形状を有する。

フィルタ２６は、図４にも示すように、フィルタ２６のフィルタ側面２６ｗが小径筒状部２３ｉの内周壁２３ｅに当接するように嵌め込まれる。すなわち、フィルタ２６の外径Ｄ２と、内周壁２３ｅの内径Ｄ１とが略同一寸法に設定されており、フィルタ２６は内周壁２３ｅに軽圧入によって嵌装される。なお、本明細書において“軽圧入”とは、小径筒状部２３ｉの内周壁２３ｅに対するフィルタ２６の着脱が作業者の手作業にて容易にできる程度の圧入を言うものである。

また、フィルタ２６は、その高さＨ２が、小径筒状部２３ｉの内周壁２３ｅの内周段部２３ｅｄの深さＨ１よりも大きく形成されており、下端部２６ｋが内周段部２３ｅｄに当接するまで押し込まれて位置決めされる。これにより、フィルタ２６は、フィルタ底面２６ｂが筒状部２３ｂの先端２３ｂｔよりオイル流路上流側に突出するように配置される。

ここで、フィルタ２６には、フィルタ底面２６ｂ及びフィルタ側面２６ｗにフィルタ孔２６ｈが設けられている。フィルタ底面２６ｂは、上面部２６ｃの中央に凹部２６ｄを有する段差構造となっている。すなわち、フィルタ底面２６ｂは、上面部２６ｃと、上面部２６ｃよりも下方側（取付け状態においてオイル流路下流側）に窪んだ凹部２６ｄとを有する段差構造となっている。そして、上面部２６ｃ及び凹部２６ｄの双方には、それぞれ複数のフィルタ孔２６ｈが周方向に等間隔に形成されている。また、フィルタ側面２６ｗにも複数のフィルタ孔２６ｈが周方向に等間隔に形成されている。

フィルタ２６は、前述の如くフィルタ底面２６ｂが筒状部２３ｂの先端２３ｂｔよりオイル流路上流側に突出するように装着されるが、フィルタ側面２６ｗに形成されたフィルタ孔２６ｈも、筒状部２３ｂの先端２３ｂｔよりもオイル流路上流側に位置している。したがって、フィルタ側面２６ｗのフィルタ孔２６ｈもオイル流路の一部となっている。

本体部２３が配置されるオイル通路１２は、図４及び図５に示すように、筒状部２３ｂが挿入される挿入孔１２ｂと、該挿入孔１２ｂに対して段部１２ｄを介して接続され該挿入孔１２ｂより小径な上流孔１２ａとを有している。そして、フィルタ２６のフィルタ底面２６ｂは、段部１２ｄと沿うように配置される。即ち、フィルタ２６のフィルタ底面２６ｂは、段部１２ｄの上流側端部Ａと下流側端部Ｂとの間に位置している。したがって、フィルタ底面２６ｂと段部１２ｄとの間隔ｄ５（図５参照）は、異物のトラップを考慮して適宜設定することができる。

ノズル管部２１は、図４に示すように、その基端部２１ｂが本体部２３の下側に挿入される。

また、本実施形態においては、フィルタ２６のフィルタ孔２６ｈの口径ｄ３は、オイル噴射口３３の最小口径よりも小さい口径に形成されている。したがって、フィルタ孔２６ｈを通過した微細な異物によってオイル噴射口３３が閉塞することがない。

以下、フィルタ２６にオイル内の異物がトラップされた時の作用について、図５を参照して説明する。
図５においては、フィルタ２６の上面、すなわち、フィルタ底面２６ｂに異物Ｂが堆積したとき、フィルタ底面２６ｂのフィルタ孔２６ｈが塞がれ、それまで流れていたフィルタ底面２６ｂ側のオイル流れｆ１が阻害される。しかし、フィルタ２６には、フィルタ側面２６ｗにもフィルタ孔２６ｈが設けられていることで、フィルタ側面２６ｗ側に迂回したオイル流れｆ２が主な流路として機能する。

以上述べたように、本実施形態においては、フィルタ底面２６ｂからフィルタ側面２６ｗが立設された有底筒形状のフィルタ２６のフィルタ底面２６ｂ及びフィルタ側面２６ｗにフィルタ孔２６ｈを設け、フィルタ底面２６ｂが筒状部２３ｂの先端２３ｂｔよりオイル流路上流側に突出するように筒状部２３ｂの内側に保持されるので、オイル内のごみ等の異物がフィルタ底面２６ｂにトラップされた場合でもフィルタ側面２６ｗのフィルタ孔２６ｈによってオイル流路が確保される。したがって、長期に亘ってフィルタ機能を維持することができ、フィルタ２６を長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、本体部２３は、オイル通路１２の内壁面１２ｉｗに接して位置決めされる大径筒状部２３ｕと、この大径筒状部２３ｕよりも小径でフィルタ２６を保持する小径筒状部２３ｉと、を有するので、小径筒状部２３ｉとオイル通路１２の内壁面１２ｉｗとの間に形成される空間Ｔｓを、オイル内の異物を捕集するトラップ空間として機能させることができる。この結果、この空間Ｔｓに異物を止め置くことでフィルタ２６をさらに長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、フィルタ２６は、フィルタ底面２６ｂの略中央にオイル流路下流側に窪む凹部２６ｄが形成され、該凹部２６ｄにもフィルタ孔２６ｈが形成されているので、フィルタ２６のフィルタ面積を増加させてフィルタ寿命を延ばすことができる。

また、凹部２６ｄがオイル流路下流側へ向かって窪んだ構成においては、この凹部２６ｄ内に異物をトラップすることができ、フィルタ側面２６ｗ側への異物の回り込みを防止してフィルタをさらに長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、オイル通路１２は、本体部２３が挿入される挿入孔１２ｂと、該挿入孔１２ｂに対して段部１２ｄを介して接続され該挿入孔１２ｂより小径な上流孔１２ａとを有し、フィルタ２６のフィルタ底面２６ｂが、段部１２ｄと沿うように配置されることで、段部１２ｄとフィルタ底面２６ｂの外周縁との間隔ｄ５を調整でき、フィルタ底面２６ｂと段部１２ｄとの隙間でフィルタ側面２６ｗへの大きな異物の侵入を防止してフィルタ２６をさらに長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、フィルタ２６のフィルタ側面２６ｗに設けられたフィルタ孔２６ｈは、筒状部２３ｂの先端２３ｂｔよりオイル流路上流側に位置するように配置されるので、オイル内のごみ等の異物がフィルタ底面２６ｂにトラップされた場合でもフィルタ側面２６ｗのフィルタ孔２６ｈによってより確実にオイル流路が確保される。

また、本実施形態においては、本体部２３が装着されるオイル通路１２は、内燃機関１の使用状態における下向きのオイル供給孔であるので、運転停止状態においても捕捉された異物が再びオイル流路内に戻ることが防止できる。また、メンテナンス時において、異物除去が容易となる。

以上、前掲の実施形態においては、自動二輪車の内燃機関におけるピストン冷却装置として説明したが、これに限らず、ＡＴＶや自動四輪車等、様々な内燃機関に本発明を採用することができる。
また、前掲の実施形態では、フィルタ２６及び該フィルタ２６を装着する小径筒状部２３ｉの内周壁２３ｅの形状を円形に形成したが、円形でなく、例えば多角形でも良い。

１ 内燃機関
６ ピストン
１２ オイル通路
１２ａ 上流孔
１２ｂ 挿入孔
１２ｄ 段部
１２ｉｗ 内壁面
２０ ピストン冷却装置
２１ ノズル管部
２３ 本体部
２３ｂ 筒状部
２３ｄ 連通路
２３ｂｔ 先端
２３ｉ 小径筒状部
２３ｕ 大径筒状部
２６ フィルタ
２６ｂ フィルタ底面
２６ｄ 凹部
２６ｈ フィルタ孔
２６ｗ フィルタ側面
３３ オイル噴射口

Claims (5)

1. 内燃機関（１）に取り付けられるとともに、前記内燃機関（１）に設けられたオイル通路（１２）に連通する連通路（２３ｄ）を備える本体部（２３）と、
   前記連通路（２３ｄ）を通過したオイルをピストン（６）に向けて噴射させるオイル噴射口（３３）を備えたノズル管部（２１）と、
   前記ノズル管部（２１）よりもオイル流路上流側に設けられてオイル内の異物をろ過するフィルタ（２６）と、を有し、
   前記オイル噴射口（３３）から前記ピストン（６）に向けてオイルを噴射するピストン冷却装置（２０）であって、
   前記本体部（２３）は、オイル通路（１２）内に挿入される筒状部（２３ｂ）を有し、
   前記筒状部（２３ｂ）は、前記オイル通路（１２）の内壁面（１２ｉｗ）に隙間なく嵌合する大径筒状部（２３ｕ）と、該大径筒状部（２３ｕ）のオイル流路上流側に設けられ、前記大径筒状部（２３ｕ）よりも小径で、前記オイル通路（１２）の前記内壁面（１２ｉｗ）との間に空間（Ｔｓ）が形成される小径筒状部（２３ｉ）と、を有し、
   前記フィルタ（２６）は、フィルタ底面（２６ｂ）からフィルタ側面（２６ｗ）が立設された有底筒形状を有するとともに、前記筒状部（２３ｂ）の内側に保持され、
   前記フィルタ底面（２６ｂ）及びフィルタ側面（２６ｗ）には、フィルタ孔（２６ｈ）が設けられ、
   前記フィルタ（２６）は、前記フィルタ底面（２６ｂ）が前記筒状部（２３ｂ）の先端（２３ｂｔ）よりオイル流路上流側に突出するように配置され、
   前記筒状部（２３ｂ）の先端（２３ｂｔ）よりオイル流路上流側の前記フィルタ側面（２６ｗ）と、前記オイル通路（１２）の前記内壁面（１２ｉｗ）との間には空間が形成され、
   前記筒状部（２３ｂ）の先端（２３ｂｔ）よりオイル流路上流側に突出した前記フィルタ側面（２６ｗ）と前記オイル通路（１２）の前記内壁面（１２ｉｗ）との間の距離は、前記小径筒状部（２３ｉ）と前記オイル通路（１２）の前記内壁面（１２ｉｗ）との間の距離よりも長い、
   ことを特徴とするピストン冷却装置（２０）。
2. 前記フィルタ（２６）は、前記フィルタ底面（２６ｂ）の略中央にオイル流路下流側に窪む凹部（２６ｄ）が形成され、該凹部（２６ｄ）にも前記フィルタ孔（２６ｈ）が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のピストン冷却装置（２０）。
3. 前記オイル通路（１２）は、前記本体部（２３）が挿入される挿入孔（１２ｂ）と、該挿入孔（１２ｂ）に対して段部（１２ｄ）を介して接続され該挿入孔（１２ｂ）より小径な上流孔（１２ａ）とを有し、
   前記フィルタ（２６）の前記フィルタ底面（２６ｂ）が、前記段部（１２ｄ）と沿うように配置される、ことを特徴とする請求項２に記載のピストン冷却装置（２０）。
4. 前記本体部（２３）が装着される前記オイル通路（１２）は、前記内燃機関（１）の使用状態における下向きのオイル供給孔である、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のピストン冷却装置（２０）。
5. 前記フィルタ（２６）の前記フィルタ側面（２６ｗ）に設けられた前記フィルタ孔（２６ｈ）は、前記筒状部（２３ｂ）の先端（２３ｂｔ）よりオイル流路上流側に位置するように配置された、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のピストン冷却装置（２０）。

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