JPH05187312A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダの軸線が鉛直線に対して傾斜した内
燃機関において、その軸線の下側のピストン外周面から
燃焼室へのオイルの流入を防止する。 【構成】 傾斜した軸線Ｌを有するシリンダ２４に摺動
自在に嵌合するピストン２７は横断面楕円形に形成さ
れ、その外周面に形成したオイルリング溝２７₆ にはエ
キスパンダー９６とオイルリング９７が嵌合する。オイ
ルリング溝２７₆ とピストン２７の内周面を連通するオ
イル戻し穴２７₇ の数は、前記軸線Ｌの上側で多く下側
で少なく形成される。したがって、重力の作用でピスト
ン２７の内周面の下側にオイルが溜っても、そのオイル
が下側のオイル戻し穴２７₇ を通ってピストン２７の外
周面に逆流する量が減少するため、オイルリング９７を
通って燃焼室側に流入するオイル量を減少させることが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用ピストンに
関し、特に鉛直線に対して傾斜した軸線を有するシリン
ダに摺動自在に嵌合し、ヘッド部の外周面に凹設したオ
イルリング溝と、そのオイルリング溝と前記ヘッド部の
内周面を連通させる複数のオイル戻し孔とを備えた内燃
機関用ピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃機関用ピストンのヘッド部に
は、シリンダ内部のガスがクランク室に漏れることを防
止する複数本の圧縮リングに加えて、シリンダ内壁に付
着するオイルの油膜の厚さを制御する１本のオイルリン
グが装着される（例えば、実開平３−４５４５０号公
報、特開昭５６−２４４２号公報参照）。

【０００３】オイルリングはピストンの外周面に凹設し
たオイルリング溝に嵌合するとともに、そのオイルリン
グ溝は複数のオイル戻し孔を介してピストンの内周面に
連通し、オイルリングがシリンダの内壁から掻き落とし
た余剰のオイルはオイル戻し孔からピストンの内部を通
ってクランク室に戻される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリンダと
ピストンの摺動面を潤滑するオイルは重力の作用で低い
側に流れ易く、特にシリンダの軸線が鉛直線に対して傾
斜した内燃機関にあっては、前記軸線より下側のピスト
ン内周面にオイルが溜り易くなる。このために、本来シ
リンダ内壁に付着したオイルをクランク室に戻す働きを
するオイル戻し孔から逆にオイルがシリンダ内壁に向け
て供給され、過剰となったオイルがオイルリングとシリ
ンダの隙間から燃焼室側に流入する結果、オイルの消費
量が増加する問題があった。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、シリンダの軸線が鉛直線に対して傾斜した内燃機関
において、その軸線の下側のピストン外周面から燃焼室
へのオイルの流入を防止することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、鉛直線に対して傾斜した軸線を有するシ
リンダに摺動自在に嵌合し、ヘッド部の外周面に凹設し
たオイルリング溝と、そのオイルリング溝と前記ヘッド
部の内周面を連通させる複数のオイル戻し孔とを備えた
内燃機関用ピストンにおいて、前記軸線の下側に位置す
るオイル戻し孔の断面積の総和を、上側に位置するオイ
ル戻し孔の断面積の総和よりも小さくしたことを第１の
特徴とする。

【０００７】また本発明は、鉛直線に対して傾斜した軸
線を有するシリンダに摺動自在に嵌合し、ヘッド部の外
周面に凹設したオイルリング溝と、そのオイルリング溝
と前記ヘッド部の内周面を連通させる複数のオイル戻し
孔とを備えた内燃機関用ピストンにおいて、前記軸線の
下側に位置するオイル戻し孔に、前記ヘッド部の外周面
から内周面に向けて断面積が縮小する段部を形成したこ
とを第２の特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【０００９】図１〜図１１は本発明の第１実施例を示す
もので、図１は自動二輪車の全体側面図、図２は内燃機
関の全体側面図、図３は図２の３−３線断面図のマッ
プ、図４は図３の４部拡大図、図５は図３の５部拡大
図、図６は図３の６部拡大図、図７は図３の７部拡大
図、図８は図２の要部拡大図、図９は図８の９−９線断
面図、図１０は図８の１０部拡大図、図１１は潤滑系統
のブロック図である。

【００１０】図１に示すように、自動二輪車Ｖは左右一
対のメインフレーム１を備え、そのメインフレーム１の
前端に結合されたヘッドパイプ２にはフロントフォーク
３が支持される。フロントフォーク３の下端には前輪Ｗ
ｆが軸支されるとともに、その上端には操向ハンドル４
が設けられる。メインフレーム１の後端にはピボット５
を介してリヤフォーク６が上下揺動自在に枢支され、そ
のリヤフォーク６の後端には後輪Ｗｒが軸支される。

【００１１】メインフレーム１の下部には、Ｖ型４気筒
の４サイクル内燃機関Ｅが吊り下げ支持され、この内燃
機関Ｅの駆動力がチェン７を介して前記後輪Ｗｒに伝達
される。内燃機関Ｅの前部にはアッパーラジエータ８と
ロアラジエータ９が設けられる。またメインフレーム１
の上部には燃料タンク１０が装着されるとともに、メイ
ンフレーム１の後端を左右に接続するクロスメンバー１
１から後方に延びるシートフレーム１２上にはシート１
３が支持される。ヘッドパイプ２の前部から内燃機関Ｅ
の両側部にかけては前部カウリング１４で覆われ、また
燃料タンク８の下部からシート１１の後部にかけては後
部カウリング１５で覆われる。

【００１２】図２に示すように、内燃機関Ｅはシリンダ
ブロックおよびクランクケース上半部を構成するアッパ
ーケース２１と、クランクケースの下半部およびミッシ
ョンケースを構成するロアケース２２とを備え、両ケー
ス２１，２２はクランクシャフト２３の軸線を通って前
下りに傾斜する割り面により上下に接合される。アッパ
ーケース２１の前部にはフロント側の２個のシリンダス
リーブ２４が嵌合するとともに、その後部にはリヤ側の
２個のシリンダスリーブ２４が嵌合し、それらシリンダ
スリーブ２４の上部にはシリンダヘッド２５とヘッドカ
バー２６が接合される。前記シリンダスリーブ２４には
後述の楕円形状のピストン２７が摺動自在に嵌合し、各
ピストン２７はそれぞれ２本のコネクティングロッド２
８により前記クランクシャフト２３に連接される。

【００１３】前記シリンダヘッド２５には吸気ポート２
９と排気ポート３０が形成され、その吸気ポート２９に
は内燃機関ＥのＶバンク間に配設されたスロットルボデ
ィ３１に接続される。ロアケース２２の下面および前面
にはそれぞれオイルパン３２およびオイルエレメント３
３が設けられ、またロアケース２２の左側面にはウオー
タポンプ３４、スピードメータ用の回転数検出器３５、
および後述のクラッチのマスタシリンダ３６が設けられ
る。尚、前記ウオータポンプ３４と同軸上に図示せぬオ
イルポンプが設けられる。

【００１４】メインフレーム１には上部ブラケット
１₁ 、中央ブラケット₂ 、および下部ブラケット１₃ が
設けられ、上部ブラケット１₁ にはアッパーケース２１
の中央部に形成したステー２１₁ が、中央ブラケット１
₂ にはロアケース２２の後部に形成したステー２２
₁ が、下部ブラケット１₃ にはロアケース２２の下部
が、それぞれボルト３７，３８，３９で固定され、これ
により内燃機関Ｅはメインフレーム１に吊り下げ支持さ
れる。

【００１５】次に、図３〜図７に基づいて内燃機関Ｅの
構造を説明する。

【００１６】クランクシャフト２３は、そのジャーナル
部がアッパーケース２１とロアケース２２の割り面に配
設した５個のジャーナルメタル４１で支持されるととも
に、その４個のクランクピンにおいてそれぞれ２本のコ
ネクティングロッド２８の大端部がコンロッドメタル４
２を介して連結される。クランクシャフト２３の左端部
にはＡＣジェネレータ４３が装着され、その外側はカバ
ー４４により覆われる。

【００１７】ロアケース２２に設けたボールベアリング
４５と該ロアケース２２の内部に支持した隔壁２２₂ に
設けたボールベアリング４６によりミッションのメイン
シャフト４７が支持され、その後方にはロアケース２２
に設けたボールベアリング４８と前記隔壁２２₂ に設け
たボールベアリング４９によりカウンタシャフト５０が
平行に支持される。メインシャフト４７の右端には湿式
多板クラッチ５１が設けられ、その外側はカバー５２に
より覆われる。したがって、ロアケース２２の右側面か
らカバー５２、クラッチ５１、および前記隔壁２２₂ を
取り外せば、メインシャフト４７およびカウンタシャフ
ト５０を含むミッションを一括してロアケース２２の右
側面開口部から着脱することができる。

【００１８】クランクシャフト２３の右端に固着したプ
ライマリドライブギヤ５３はメインシャフト４７に相対
回転自在に支持したプライマリドリブンギヤ５４に噛合
し、このプライマリドリブンギヤ５４には前記クラッチ
５１のクラッチアウタ５５がダンパー５６を介して接続
される。メインシャフト４７には前記クラッチアウタ５
５の内部に位置するように２個のクラッチインナ５７，
５８が固着され、その一方のクラッチインナ５８にはエ
ンジンブレーキ作動時のショックを緩衝すべく一方向ク
ラッチ５９が装着される。

【００１９】クラッチアウタ５６に摺動自在に支持した
複数の駆動側摩擦板６０とクラッチインナ５７，５８に
摺動自在に支持した複数の従動側摩擦板６１は軸方向に
重ね合わされ、その外端部にはプレッシャプレート６２
が配設される。プレッシャプレート６２の基端はメイン
シャフト４７の内部に摺動自在に挿通されたプッシュロ
ッド６３にボールベアリング６４を介して接続され、ダ
イヤフラムスプリング６５により図７の下方向、すなわ
ちクラッチ５１が係合する方向に付勢される。したがっ
て、前記マスタシリンダ３６でプッシュロッド６３をダ
イヤフラムスプリング６５の付勢力に抗して図６の上方
向に押圧すれば、プレッシャプレート６２による前記駆
動側摩擦板６０と従動側摩擦板６１の面圧が消滅してク
ラッチ５１の係合が解除される。

【００２０】メインシャフト４７とカウンタシャフト５
０間には１速〜６速のギヤ列Ｇ₁ 〜Ｇ₆ が設けられ、図
示せぬシフトドラムで駆動される３個のシフトフォーク
６６，６７，６８により所望の変速段が選択的に確立さ
れる。カウンタシャフト５０の左端には後輪Ｗｒを駆動
するチェン７が巻き掛けられる駆動スプロケット６９が
設けられ、その外側には前記回転数検出器３６が同軸に
接続される。

【００２１】左右のシリンダスリーブ２４に摺動自在に
嵌合するピストン２７は、その長軸が左右方向に延びる
楕円形状を有し、そのピストン２７の頂面とシリンダヘ
ッド２５により画成される燃焼室７０には、各２個のプ
ラグ７１と各４個の吸気弁７２および排気弁７３が対向
する。吸気弁７２および排気弁７３にはバルブスプリン
グ７４およびバルブリフター７５が設けられ、吸気側カ
ムシャフト７６に設けた吸気側カム７７と排気側カムシ
ャフト７８に設けた排気側カム７９が、それぞれ対応す
るバルブリフター７５に当接する。

【００２２】吸気側カムシャフト７６と排気側カムシャ
フト７８の右端に設けた吸気側カムギヤ８０と排気側カ
ムギヤ８１は、それぞれ対応するアイドルギヤ８２，８
３、および共通のアイドルギヤ８４を介してクランクシ
ャフト２３に設けたカム駆動ギヤ８５に接続され、前記
両カムシャフト７６，７８はクランクシャフト２３の２
分の１の速度で回転する。

【００２３】次に、図８〜図１０に基づいてピストン２
７の構造を詳述する。鉛直線に対して傾斜した軸線Ｌを
有してアッパーケース２１に嵌合するシリンダスリーブ
２４は上端にフランジ部２４₁ を備え、そのフランジ部
２４₁ を貫通するボルト９１により、シリンダヘッド２
５およびガスケット９２と共にアッパーケース２１に結
合される。ピストン２７は楕円形状の断面を備え、その
内部に形成したピストンボス２７₁ に嵌合するピストン
ピン９３により２本のコネクティングロッド２８のスモ
ールエンドに接続される。

【００２４】ピストン２７は燃焼室７０に対向する頂面
を有するヘッド部２７₂ と、その下部に連設されたスカ
ート部２７₃ から成る。前記ヘッド部２７₂ の外周面に
は、その頂面側から第１圧縮リング溝２７₄ 、第２圧縮
リング溝２７₅ 、およびオイルリング溝２７₆ が凹設さ
れ、第１圧縮リング溝２７₄ には第１圧縮リング９４
が、第２圧縮リング溝２７₅ には第２圧縮リング９５
が、オイルリング溝２７₆ にはエキスパンダー９６とオ
イルリング９７が嵌合する。前記ヘッド部２７₂ におけ
る第２圧縮リング溝２７₅ より上側の部分（図１０に太
線で示す範囲）には、耐磨耗性を向上させるべくニッケ
ルメッキが施される。

【００２５】オイルリング溝２７₆ に嵌合するエキスパ
ンダー９６は波形に形成され、その内側に膨出する部分
がオイルリング溝２７₆ の底部に当接するとともに、そ
の外側に膨出する部分がオイルリング９７の内周に当接
し、これによりオイルリング９７に外向きのテンション
が与えられる。オイルリング９７とエキスパンダー９６
の長径方向一端部にはそれぞれ割り溝９７₁ ，９６₁ が
形成され、それら割り溝９７₁ ，９６₁ の位置に対し
て、第２圧縮リング９５と第１圧縮リング９４の長径方
向一端部にそれぞれ形成された割り溝（図示せず）の位
置は、ガスおよびオイルのシール性を向上させるべく交
互に反対側になるように配設される。

【００２６】ピストン２７のヘッド部２７₂ とスカート
部２７₃ の境界部近傍には、ピストンの外周面に凹設し
たオイルリング溝２７₆ とピストン２７の内周面を相互
に連通させる複数のオイル戻し孔２７₇ が穿設される。
図９から明らかなように、オイル戻し孔２７₇ の数はピ
ストン２７の上半部と下半部すなわちシリンダスリーブ
２４の軸線Ｌの上下で異なっており、その上半部には１
５本のオイル戻し孔２７₇ が、その下半部には９本のオ
イル戻し孔２７₇ が設けられる。

【００２７】図５および図８から明らかなように、クラ
ンクシャフト２３のジャーナル部を囲繞するように形成
されたオイル溜り９８は、図示せぬ油路を介して前記オ
イルポンプに接続され、そのオイル溜り９８はアッパー
ケース２１に形成した油路２１₂ を介してオイルジェッ
トノズル９９に連通する。また、前記オイル溜り９８は
クランクシャフト２３の内部に形成した油路２３₁ 〜２
３₅ を介して該クランクシャフト２３のクランクピン外
周に連通し、そのクランクピンにはコンロッドメタル４
２を潤滑したオイルをクランクケース内部に噴出させる
ためのスリット２３₆ が形成される。

【００２８】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００２９】図１１において、オイルパン３２内部のオ
イルはオイルストレーナを通ってオイルポンプに汲み上
げられ、内燃機関Ｅの各部の潤滑に供される。またオイ
ルポンプに汲み上げられたオイルの一部はオイルクーラ
ーに供給されて冷却され、残りの一部はリリーフバルブ
を介してオイルパン３２に戻される。

【００３０】潤滑に供されるオイルは２系統に分岐し、
その一方はミッションオリフィスで調量・調圧された
後、メインシャフト４７のミッションカラーに供給され
てミッションを潤滑するとともに、シフトフォークシャ
フトを通ってカウンタシャフト５０のミッションカラー
に供給されてミッションを潤滑する。

【００３１】２系統に分岐したオイルの他方は、オイル
エレメント３３とメインギャラリーを通って更に３系統
に分岐する。すなわち、第１系統のオイルはシリンダス
リーブ２４とシリンダヘッド２５間に挟持されたガスケ
ット９２のオリフィスを通過して調量・調圧された後、
カムシャフト７６，７８、ジャーナル、およびバルブリ
フター７５を潤滑する。また第２系統のオイルはクラン
クシャフト２３からオイルジェットノズル９９を介して
噴出し、ピストン２７を潤滑する。更に第３系統のオイ
ルはクランクシャフト２３のジャーナル部からジャーナ
ルメタル４１を潤滑するとともに、クランクピンを介し
てコンロッドメタル４２を潤滑する。

【００３２】さて、前記オイルジェットノズル９９から
噴出したオイルは主としてシリンダスリーブ２４とピス
トン２７の摺動面を潤滑し、余剰のオイルはシリンダス
リーブ２４の摺動面からオイルリング９７により掻き落
とされ、オイル戻し孔２７₇ からピストン２７の内周面
を通ってクランク室に戻される。このとき、内燃機関Ｅ
の前側のバンクのように鉛直線に対して大きく傾斜した
軸線Ｌを有するシリンダスリーブ２４に摺動自在に嵌合
するピストン２７の下半部においては、重力の作用でピ
ストン２７の内周面下側にオイルが溜り易く、しかもオ
イル戻し孔２７ ₇ を通ってピストン２７の外周面から内
周面にオイルが流れ難くなる。その結果、オイルが下側
のオイル戻し孔２７₇ を逆流してピストン２７の外周面
に供給されてしまい、そのオイルがオイルリング９７を
乗り越えて燃焼室７０に流入してオイル消費量が増加す
る傾向がある。しかしながら、本発明の如くピストン２
７の下半部のオイル戻し孔２７₇ の数を上半部のオイル
戻し孔２７₇ の数よりも少なくすれば、前記オイルの逆
流を防止してオイル消費量の増加を抑えることができ
る。

【００３３】図１２は本発明の第２実施例を示すもので
ある。この実施例のピストン２７は軸線Ｌの上側と下側
でオイル戻し孔２７₇ の数および配置は同一とされる
が、図示する下側のオイル戻し孔２７₇ にのみピストン
２７のヘッド部２７₂ の外周面側から内周面側に向けて
断面積が縮小する段部２７₈ が形成される。

【００３４】而して、通常の状態ではオイルリング９７
に掻き落とされたオイルはオイル戻し孔２７₇ を容易に
通過してピストン２７の内周面に排出されるが、重力の
作用でピストン２７の内周面の下側に多量のオイルが溜
まった場合でも、そのオイルは段部２７₈ の作用でオイ
ル戻し孔２７₇ を逆方向に通過することが阻止される。
その結果、先の第１実施例と同様に下側のオイル戻し孔
２７₇ からのオイルの逆流を阻止し、オイル消費量の増
加を防止することが可能となる。

【００３５】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の小設
計変更を行うことが可能である。

【００３６】例えば、第１実施例では軸線Ｌの下側のオ
イル戻し孔２７₇ の数を上側のオイル戻し孔２７₇ の数
より少なくしているが、そのオイル戻し孔２７₇ の数を
上下同一にして下側のオイル戻し孔２７₇ の直径を上側
のオイル戻し孔２７₇ の直径より小さくしても良い。ま
た、本発明が適用されるピストン２７は断面が楕円形状
のものに限定されず、断面が通常の円形のものであって
も良い。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、鉛直線に対して傾斜した軸線を有するシリンダに摺
動自在に嵌合するピストンに形成されたオイル戻し孔の
断面積の総和を、前記軸線の下側において小さく上側に
おいて大きくしたので、重力の作用でピストンのヘッド
部の内周面における前記軸線の下側部分にオイルが溜ま
っても、そのオイルがオイル戻し孔からシリンダの内面
に逆流する量を減少させることができる。その結果、オ
イルリングを乗り越えて燃焼室側に流入するオイルの量
が減少し、オイルの消費量削減が可能となる。

【００３８】また本発明の第２の特徴によれば、鉛直線
に対して傾斜した軸線を有するシリンダに摺動自在に嵌
合するピストンに形成されたオイル戻し孔に、外側から
内側に向けて断面積が縮小する段部を形成したので、重
力の作用でピストンのヘッド部の内周面における前記軸
線の下側部分にオイルが溜まっても、そのオイルがオイ
ル戻し孔からシリンダの内面に逆流する量を減少させる
ことができる。その結果、オイルリングを乗り越えて燃
焼室側に流入するオイルの量が減少し、オイルの消費量
削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動二輪車の全体側面図

【図２】内燃機関の全体側面図

【図３】図２の３−３線断面図のマップ

【図４】図３の４部拡大図

【図５】図３の５部拡大図

【図６】図３の６部拡大図

【図７】図３の７部拡大図

【図８】図２の要部拡大図

【図９】図８の９−９線断面図

【図１０】図８の１０部拡大図

【図１１】潤滑系統のブロック図

【図１２】第２実施例の前記図８に対応する図

【符号の説明】

２４・・・・シリンダスリーブ（シリンダ） ２７₂ ・・・ヘッド部 ２７₆ ・・・オイルリング溝 ２７₇ ・・・オイル戻し孔 ２７₈ ・・・段部 Ｌ・・・・・軸線

フロントページの続き (72)発明者 中西 哲也 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直線に対して傾斜した軸線（Ｌ）を有
   するシリンダ（２４）に摺動自在に嵌合し、ヘッド部
   （２７₂ ）の外周面に凹設したオイルリング溝（２
   ７₆ ）と、そのオイルリング溝（２７₆ ）と前記ヘッド
   部（２７₂ ）の内周面を連通させる複数のオイル戻し孔
   （２７₇ ）とを備えた内燃機関用ピストンにおいて、 前記軸線（Ｌ）の下側に位置するオイル戻し孔（２
   ７₇ ）の断面積の総和を、上側に位置するオイル戻し孔
   （２７₇ ）の断面積の総和よりも小さくしたことを特徴
   とする、内燃機関用ピストン。
2. 【請求項２】 鉛直線に対して傾斜した軸線（Ｌ）を有
   するシリンダ（２４）に摺動自在に嵌合し、ヘッド部
   （２７₂ ）の外周面に凹設したオイルリング溝（２
   ７₆ ）と、そのオイルリング溝（２７₆ ）と前記ヘッド
   部（２７₂ ）の内周面を連通させる複数のオイル戻し孔
   （２７₇ ）とを備えた内燃機関用ピストンにおいて、 前記軸線（Ｌ）の下側に位置するオイル戻し孔（２
   ７₇ ）に、前記ヘッド部（２７₂ ）の外周面から内周面
   に向けて断面積が縮小する段部（２７₈ ）を形成したこ
   とを特徴とする、内燃機関用ピストン。