JPH05203055A - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オイルリング溝および排油孔の形態を変えるこ
となく、排油孔の潤滑油排出能力を向上させ、潤滑油の
無駄な消費および公害化の抑制を図り得るピストンを提
供する。 【構成】ピストン本体２０の外周面にオイルリング溝２
６を設け、排油孔２９の一端部をオイルリング溝に開口
し、他端部をピストン本体内周壁に開口し、この排油孔
の他端開口部と狭小の間隙Ｓを存してベンチュリ構造を
なす案内翼３０を設けたから、ピストン本体の下降時
に、この内周壁に沿って上昇する空気流が案内翼に案内
されて、排油孔の他端開口部と案内翼との狭小の間隙に
導かれる。この部分はベンチュリ構造となり、上記排油
孔に導かれる潤滑油に対して負圧を付与し、排油孔にあ
る潤滑油を強制的にこの他端開口部から吸い出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダ内
部で高速に往復運動をなすピストンに係り、特に、オイ
ルリングが掻き落としたシリンダ壁面に付着する潤滑油
の、ピストン本体における排油構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、従来より用いられるピストン
のピストン本体１を示す。これは、その上端面であるピ
ストンヘッド２に、シリンダ３内において燃焼室を形成
する凹部４が設けられる。

【０００３】上端部周面には、ファーストリング溝５
と、セカンドリング溝６およびオイルリング溝７とが狭
小の間隔を存して設けられる。それぞれの溝５，６，７
には、対応する図示しないリングがはめ込まれる。特
に、上記オイルリング溝７のみ、排油孔８の一端部が開
口している。上記排油孔８は、水平方向に延出してピス
トン本体１の肉厚を貫通し、この内周壁に他端部が開口
される。

【０００４】９は、ピストン本体１の内周壁に一体に突
設されるピストンボスであって、径方向に相対向して一
対設けられる。この中心部にピン孔１０が開口してい
て、図示しないピストンピンが枢着される。

【０００５】これらでピストンが構成されていて、上記
ピストンピンはコンロッドを介してクランク軸（いずれ
も図示しない）に連結され、シリンダ３内部で高速で往
復運動をなす。常に、燃焼にともなう高温と高圧にさら
される過酷な条件下で燃料が発生したエネルギを最初に
受け継ぐ重要な役割を備えるところから、軽くて丈夫で
あり、しかも熱伝導性がよいという材質的特性を有す
る。

【０００６】ところで、上記オイルリング溝７には、た
とえば図１１で示すようなオイルリング１１がはめ込ま
れる。これは、その内周面にエキスパンダスプリング１
２が当接していて、上記スプリング１２はリング１１に
対して均一な放射状の圧力を及ぼすようになっており、
シリンダ３の真円度が悪い場合でも、シリンダ３によく
なじむ特徴がある。

【０００７】上記オイルリング１１は、その外周面がシ
リンダ３壁面に密着しているが、リング溝７に対してわ
ずかな隙間をもち、この隙間がピストン本体１の熱膨張
による増えを防ぎ、ピストン本体１がシリンダ３壁に張
り付くのを防いでいる。

【０００８】上記ファースト・セカンドリング溝５，６
にはめ込まれる図示しないコンプレッションリングは、
シリンダ３内の混合気や爆発ガスおよび排気ガスを逃が
さない作用をなす。

【０００９】これに対して、上記オイルリング１１は、
上記各コンプレッションリングに適当な潤滑油を供給す
るとともに、シリンダ３壁に残っている余分な潤滑油を
掻き落し、潤滑油が燃焼室に入らないようにする役目を
持っている。

【００１０】オイルリング１１が掻き落した潤滑油の一
部は、オイルリング１１に設けられる油逃がし孔１１ａ
を介して排油孔８へ、もしくはリング溝７から直接排油
孔８へ導かれ、いずれもピストン本体１の内周壁へ出
て、下方部位のオイルパンへ滴下する。このような潤滑
油の掻き落し作用は、ピストン本体１の下降時に行われ
ることは言う迄もない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際のオイ
ルリング１１の直径および板厚寸法は、ピストン本体１
の直径に合わせて設定される。このことから、リング１
１およびオイルリング溝７の高さ寸法を必要以上に多く
とることができず、したがってリング溝７に連通する排
油孔８直径は極く小さい。しかも、この排油孔８はピス
トンボス９の部分を避けて設ける必要があり、その数が
限定される。

【００１２】これらの理由から、上記排油孔８の潤滑油
排出能力が小さく、供給量に対して不十分であって、オ
イルリング溝７に滞留する潤滑油の油圧が上昇する。そ
の一部は、オイルリング１１とオイルリング溝７および
シリンダ３壁の隙間から漏れて、燃焼室側に漏出する。
漏れた潤滑油は燃料とともに燃焼してしまい、無駄に消
費されることになるばかりか、排気ガスに含まれる排気
微粒子に変わって公害の要因となる。そこで、上記オイ
ルリング溝７の潤滑油の油圧低減を図るため、排油孔８
の直径を大きくし、もしくはその数を増加させることが
考えられる。

【００１３】この場合には、ピストン本体１の強度低下
の恐れがあるとともに、ピストン本体１の下降時に、こ
の内周壁に沿って上昇する空気流により排油孔８の潤滑
油がリング溝７側へ押し戻され、逆流してしまう。した
がって、リング溝７の高さ寸法は勿論、排油孔８の直径
および本数を全く変えることなく、排油孔８の潤滑油排
出能力を高める必要がある。

【００１４】本発明は、上記事情に着目してなされたも
のであり、その目的とするところは、オイルリング溝と
排油孔の寸法形状を変えることなく、排油孔の潤滑油排
出能力を向上させ、潤滑油の無駄な消費および公害化の
抑制を図り得るピストンを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を満
足するために、ピストン本体の外周面にオイルリングが
はめ込まれるオイルリング溝を設け、このオイルリング
溝に一端部が開口し、他端部がピストン本体内周壁に開
口する排油孔を設け、この排油孔の他端開口部と狭小の
間隙を存してベンチュリ構造をなす案内翼を設けたこと
を特徴とするピストンである。

【００１６】

【作用】ピストン本体の下降時に、ピストン本体の内周
壁に沿って上昇する空気流が案内翼に案内されて、排油
孔の他端開口部と案内翼と狭小の間隙に導かれる。この
部分はベンチュリ構造となり、上記排油孔に導かれる潤
滑油に対して負圧を付与する。したがって、排油孔にあ
る潤滑油は強制的にこの他端開口部から吸い出され、排
油孔に滞留することがない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１８】図１に、ピストンを構成するピストン本体
２０を示す。上端面であるピストンヘッド２１に、シリ
ンダ２２内において燃焼室を形成する凹部２３が設けら
れ、上端部周面には、ファーストリング溝２４と、セカ
ンドリング溝２５およびオイルリング溝２６とが設けら
れる。ピストン本体２０の内周壁にピストンボス２７が
一体に突設され、この中心部に開口するピン孔２８に、
図示しないピストンピンが枢着される。

【００１９】それぞれの溝２４，２５，２６には、対応
する図示しないリングがはめ込まれる。また、オイルリ
ング溝２６には、排油孔２９の一端部が開口している。
この排油孔２９の直径および本数は従来のものと同一で
あり、他端部はピストン本体２０の肉厚を貫通し、内周
壁に開口している。上記排油孔２９のピストン本体２０
内周壁開口部と狭小の間隙Ｓを存して、一対の案内翼３
０が設けられる。

【００２０】この案内翼３０の断面形状を、さらに図２
で説明すると、下端部が略円形をなし、中途部の特に外
周面側はピストン本体２０と所定の間隙を存するよう曲
成される。内周面側は、曲率半径が異なっていて、上端
部において湾曲成した尖鋭状に形成される。

【００２１】換言すれば、上記案内翼３０の断面形状
は、いわゆる巴形をなす。ここで必要なことは、案内翼
３０と排油孔２９との間隙Ｓは、案内翼３０下端部にお
いて、排油孔２９開口端部に対して広くとり、中途部に
向かって徐々に小さくなる。そして、中途部では均一な
部分を有し、上端部においては、ある程度広くなるよう
設定する。

【００２２】図３に示すように、排油孔２９は、左右に
４本づつ設けられ、左右それぞれのピストン本体２０内
周側の開口端と狭小の間隙を存して一対の案内翼３０が
設けられる。

【００２３】なお説明すれば、同図において、３１はピ
ストンピン孔２８に枢支されるピストンピンにコンロッ
ドが掛合し、このコンロッドが位置する開口部であり、
ここに上記案内翼３０が設けられることとなる。案内翼
３０の両端部は、コンロッド開口部３１周面に一体に連
結され、上記間隙Ｓは平面視で細長い矩形状に形成され
る。

【００２４】このようにして構成されるピストン本体２
０がシリンダ２２内で高速で往復運動をなし、エンジン
駆動が行われる。ピストン本体２０の下降時に、オイル
リングはシリンダ２２壁に付着する潤滑油を掻き落と
す。

【００２５】シリンダ２２壁から掻き落された潤滑油の
一部は、オイルリングに設けられる油逃がし孔を介して
排油孔２９へ、もしくはリング溝２６から直接排油孔２
９へ導かれ、かつピストン本体２０の内周壁へ出て、下
方部位のオイルパンへ滴下する。

【００２６】このとき、排油孔２９の直径および本数
は、基本的に従来のものと全く同様であるが、上記案内
翼３０を新設したので、ここに導かれる潤滑油は他端開
口部から極めて円滑に、ピストン本体２０内周壁側へ排
出される。

【００２７】すなわち、ピストン本体２０の下降にとも
なって、特に、この内周壁に沿って上昇する空気流が生
じる。外周壁とシリンダ２２壁との間隙には、オイルリ
ングが掻き落とした潤滑油が充満しているので、空気流
の発生はほとんど見られない。

【００２８】ピストン本体２０の内周壁に沿って上昇す
る空気流は、その一部が、頂部２０ａに到達する以前に
案内翼３０に案内されて、排油孔２９開口部との間隙Ｓ
に導かれる。ここに到達する以前は何らの障害物もない
ところから、一定速度の空気流であるが、間隙Ｓに集中
して導かれることにより、一挙に流速が増大する。

【００２９】空気流は上記間隙Ｓを急速に通り抜けるの
で、排油孔２９開口部に対して負圧を付与する、いわゆ
るベンチュ作用をなす。このことから、排油孔２９に導
かれて充満する潤滑油は、排油孔２９開口部から急速に
吸い出される。

【００３０】ピストン本体２０が下降運動をなす限り、
オイルリングはシリンダ２２壁に付着する潤滑油を掻き
落とし、排油孔２９には掻き落とした潤滑油が継続して
供給される。そしてこの間は、案内翼３０とピストン本
体２０内周壁との間隙Ｓからなるベンチュリ構造によ
り、排油孔２９に導かれた潤滑油は強制的に吸い出され
て内周壁から滴下する。

【００３１】排油孔２９の排油効率がよくなり、それに
よりピストン本体２０とシリンダ２２との隙間から燃焼
室側に漏れる潤滑油の量が激減する。従来のような、燃
焼される潤滑油がほとんどなく、無駄な消費と、公害発
生の要因を阻止できる。ピストン本体２０自体、一対の
案内翼３０が並行して、新たに設けられるところから、
強度の向上につながる。

【００３２】一般的なエンジンでは、図４に示すよう
に、たとえばコンロッド３１の基端部に、図示しないオ
イルパンから吸い上げた潤滑油を噴出する噴出孔３２が
設けられる。ここから噴出する潤滑油は、シリンダ２２
壁面に衝突し、跳ね返りながら上昇する。

【００３３】すなわち、オイルジェットとしてシリンダ
２２壁に潤滑油を供給するのであるが、この噴出した潤
滑油の一部は、圧力があるので、排油孔２９の他端開口
部から内部に侵入しようとする。あるいは、ピストン本
体２０の内部にオイルミストが浮遊して、その一部が同
様に侵入しようとする。

【００３４】しかしながら、ここには新たに案内翼３０
が設けられ、ベンチュリ作用をなしているので、排油孔
２９の他端開口部が噴出される潤滑油やオイルミストに
よって閉塞されることがなく、何らの障害にもならな
い。なお、図５に示すようなピストン本体２０Ａであっ
てもよい。

【００３５】排油孔２９の他端開口部と狭小の間隙Ｓを
存して一対の案内翼３０が設けられることは、変わりが
ない。ただし、案内翼３０相互間のピストン本体２０Ａ
の内周壁頂部においては、下方に突出する突部３３を一
体に設けることとする。

【００３６】換言すれば、案内翼３０が左右に一対設け
られているので、案内翼３０と排油孔２９他端開口部と
の間の間隙Ｓに導かれた左右の空気流が、ピストン本体
２０Ａの内周壁頂部で衝突することなく、上記突部３３
によって円滑に合流するよう案内される。したがって、
上記案内翼３０がなすベンチュリ構造の作用がさらに効
率よくなされ、より一層の効果が得られる。

【００３７】図６に示すような構成を採用してもよい。
案内翼３０を備えたピストン本体２０と、これを収容す
るシリンダ２２などは、先に図１で説明したものと同一
でよい。

【００３８】上記シリンダ２２を備えたシリンダブロッ
ク３４の特にクランク室３５側に、圧縮空気の噴出装置
３６を備える。この噴出装置３６は、シリンダブロック
３４に設けられる圧縮空気通路３７から圧縮空気を取り
出してピストン本体２０の内周壁に向かって吹き付け
る。

【００３９】したがって、案内翼３０と排油孔２９との
間隙Ｓに導かれる空気流は、ピストン本体２０の下降時
は勿論のこと、上昇時においても継続して、間断なく、
ベンチュリ作用をなすこととなり、より一層の効果が得
られる。

【００４０】上記圧縮空気の噴出装置３６は、図７およ
び図８に示すように構成される。すなわち、端部のみね
じ部３８ａを備えた六角ボルト３８を備える。このボル
ト３８の先端面から、ねじ部３８ａと連設される平坦周
面３８ｂの一部に連通する空気案内孔３９が設けられ
る。

【００４１】ボルト３８をシリンダブロック３４のねじ
部３４ａに螺着した状態で、上記空気案内孔３９は圧縮
空気通路３７に連通する。このボルト頭部３８ｃとシリ
ンダブロック３４端面との間には、ガイド体４０が介在
される。

【００４２】このガイド体４０は、上下端面が平坦で、
全体に偏平な形状をなし、上下平坦面には上記ボルト３
８の平坦周面３８ｂが貫通する孔部４１が設けられる。
そして、周面一部に噴出口体４２が突設される。

【００４３】上記圧縮空気通路３７を導かれる圧縮空気
は、ボルト３８の空気案内孔３９に導かれてから、一旦
ガイド体４０内に放出され、かつ噴出口体４２の先端開
口から噴出する。このようにして、噴出装置３６の構成
が簡素であり、かつ必要にして充分な効果が得られる。

【００４４】上記噴出装置３６は、図９に示すように、
エンジン回転数（Ｎｅ）と負荷（Ｌ）との関係におい
て、範囲Ａにのみ圧縮空気を噴出するよう制御すると、
さらなる効果が得られる。

【００４５】すなわち、エンジン回転数に係わりなく高
負荷の範囲Ｂは、ピストン本体２０とシリンダ２２との
間に発生する摩擦熱の上昇が大である。どちらかと言う
と、ここに供給される潤滑油を支障のない程度に残し
て、少しでも冷却に役立てるほうが、互いの焼き付き事
故発生を阻止する有効な手段となる。換言すれば、高負
荷の範囲Ｂは、ピストン本体が掻き落とす潤滑油の量が
少なくてよい。

【００４６】これに対して、エンジン回転数に係わりな
く低負荷の範囲Ａは、ピストン本体２０とシリンダ２２
との間に発生する摩擦熱の上昇が小さく、したがって排
油孔２９の排出効率を高めて、潤滑油の燃焼室への漏れ
をより確実に抑制したほうが有利となる。このほか、本
発明の要旨を越えない範囲内で、種々変形実施が可能で
あることは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
イルリング溝に一端部が開口し、他端部がピストン本体
内周壁に開口する排油孔の他端開口部と狭小の間隙を存
してベンチュリ構造をなす案内翼を設けたから、排油孔
に導かれる潤滑油に対して負圧を付与できる。排油孔に
ある潤滑油は、強制的にこの他端開口部から吸い出され
て、排油孔に滞留することがない。したがって、オイル
リング溝および排油孔の寸法形状を変えることなく、排
油孔の潤滑油排出能力を向上させ、潤滑油の無駄な消費
および公害化の抑制を図れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる、ピストン本体の縦
断面図。

【図２】同実施例の、ピストン本体要部の拡大した縦断
面図。

【図３】同実施例の、ピストン本体の横断平面図。

【図４】同実施例の、ピストンおよびシリンダブロック
一部の縦断面図。

【図５】他の実施例の、ピストン本体の縦断面図。

【図６】他の実施例の、ピストンおよびシリンダブロッ
ク一部の縦断面図。

【図７】同実施例の、圧縮空気噴射装置の縦断面図。

【図８】同実施例の、圧縮空気噴射装置を分解した斜視
図。

【図９】同実施例の、エンジン回転数と負荷との特性
図。

【図１０】従来例の、ピストン本体の縦断面図。

【図１１】同実施例の、要部を拡大した図。

【符号の説明】

２０…ピストン本体、２６…オイルリング溝、２９…排
油孔、３０…案内翼。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストン本体と、このピストン本体の外周
   面に設けられオイルリングがはめ込まれるオイルリング
   溝と、このオイルリング溝に一端部が開口し他端部がピ
   ストン本体内周壁に開口する排油孔と、この排油孔の他
   端開口部と狭小の間隙を存して設けられピストン本体の
   下降時にピストン本体の内周壁に沿って上昇する空気流
   を上記間隙に案内し排油孔に導かれる潤滑油に対して負
   圧を付与するベンチュリ構造をなす案内翼とを具備した
   ことを特徴とするピストン。