特開 2024-176347 ピストン及びエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176347

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】ピストン及びエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02F 3/22 20060101AFI20241212BHJP

   F02F 3/00 20060101ALI20241212BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20241212BHJP

   F16J 1/08 20060101ALI20241212BHJP

   F16J 1/04 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F02F3/22 A

F02F3/00 L

F01M1/06 C

F16J1/08

F16J1/04

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094819

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】石川 泰裕

【テーマコード（参考）】

3G313

3J044

【Ｆターム（参考）】

3G313BC04

3G313BD32

3G313CA25

3G313FA09

3J044AA12

3J044AA20

3J044BA01

3J044CA04

3J044CA16

3J044DA09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ピストンにおいて、ピストンとシリンダ間に生じる摩擦損失を低減させる。
【解決手段】オイルが流れる環状のクーリングチャンネル１２を有するピストンヘッド１と、ピストンスカート部２であって、スラスト側に設けられている第１摺動面２１、反スラスト側に設けられている第２摺動面２２、及びピストンピンが挿入される孔２３１を形成する突出部２３を有するピストンスカート部２と、クーリングチャンネル１２から流入したオイルを第１摺動面２１に供給するための第１流路３と、クーリングチャンネル１２から流入したオイルを第２摺動面２２に供給するための第２流路４と、を有し、ピストンスカート部２は、第１摺動面２１に第１流路３を流れたオイルが流出する第１開口２１１と、第２摺動面２２に第２流路４を流れたオイルが流出する第２開口２２１と、を有し、第１開口２１１及び第２開口２２１は、孔２３１の中心Ｎよりも上方に設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンのシリンダ内に収容されるピストンであって、
前記ピストンを冷却するためのオイルが流れる環状のクーリングチャンネルを有するピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの下面に接続されているピストンスカート部であって、スラスト側に設けられている第１摺動面、反スラスト側に設けられている第２摺動面、及びコネクティングロッドに前記ピストンを接続するためのピストンピンが挿入される孔を形成する突出部を有するピストンスカート部と、
前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第１摺動面に供給するための第１流路と、
前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第２摺動面に供給するための第２流路と、
を有し、
前記ピストンスカート部は、前記第１摺動面に前記第１流路を流れた前記オイルが流出する第１開口と、前記第２摺動面に前記第２流路を流れた前記オイルが流出する第２開口と、を有し、
前記第１開口及び前記第２開口は、前記孔の中心よりも上方に設けられているピストン。

【請求項2】

前記クーリングチャンネルは、
前記クーリングチャンネルにおける前記第１流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第１領域と、
前記クーリングチャンネルにおける前記第２流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第２領域と、
を有する、
請求項１に記載のピストン。

【請求項3】

前記第１開口は、前記ピストンの周方向において、前記第１摺動面のスラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第１範囲内に設けられており、
前記第２開口は、前記周方向において、前記第２摺動面の反スラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第２範囲内に設けられている、
請求項１に記載のピストン。

【請求項4】

前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記オイルが前記クーリングチャンネルに流入する流入部と、
前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記クーリングチャンネルを流れた前記オイルが流出する流出部と、
をさらに有し、
前記周方向において、前記流入部及び前記流出部は、前記第１開口が設けられた前記第１範囲及び前記第２開口が設けられた前記第２範囲の外側に設けられている、
請求項３に記載のピストン。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のピストンと、
前記ピストンを収容する前記シリンダと、
を有するエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストン及びエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両のエンジンにはピストンが設けられている。特許文献１には、クーリングチャンネル内のオイルが流出する複数の開口が、スラスト側の第１の摺動面のボス孔の中心よりも下方、及び反スラスト側の第２の摺動面の上側の縁範囲に設けられているピストンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１４－５１１４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示すピストンの場合、クーリングチャンネル内のオイルが流出する開口がボス孔の中心よりも下方に設けられているため、ピストンの摺動面におけるピストンからシリンダに力が加わり易い領域において、オイルが不足するおそれがある。この場合、ピストンとシリンダ間に生じる摩擦損失が増大することで、燃費が悪化してしまうという問題が生じる。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ピストンとシリンダ間に生じる摩擦損失を低減できるピストンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、車両のエンジンのシリンダ内に収容されるピストンであって、前記ピストンを冷却するためのオイルが流れる環状のクーリングチャンネルを有するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの下面に接続されているピストンスカート部であって、スラスト側に設けられている第１摺動面、反スラスト側に設けられている第２摺動面、及びコネクティングロッドに前記ピストンを接続するためのピストンピンが挿入される孔を形成する突出部を有するピストンスカート部と、前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第１摺動面に供給するための第１流路と、前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第２摺動面に供給するための第２流路と、を有し、前記ピストンスカート部は、前記第１摺動面に前記第１流路を流れた前記オイルが流出する第１開口と、前記第２摺動面に前記第２流路を流れた前記オイルが流出する第２開口と、を有し、前記第１開口及び前記第２開口は、前記孔の中心よりも上方に設けられているピストンを提供する。

【0007】

また、前記クーリングチャンネルは、前記クーリングチャンネルにおける前記第１流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第１領域と、前記クーリングチャンネルにおける前記第２流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第２領域と、を有していてもよい。

【0008】

また、前記第１開口は、前記ピストンの周方向において、前記第１摺動面のスラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第１範囲内に設けられており、前記第２開口は、前記周方向において、前記第２摺動面の反スラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第２範囲内に設けられていてもよい。

【0009】

また、前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記オイルが前記クーリングチャンネルに流入する流入部と、前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記クーリングチャンネルを流れた前記オイルが流出する流出部と、をさらに有し、前記周方向において、前記流入部及び前記流出部は、前記第１開口が設けられた前記第１範囲及び前記第２開口が設けられた前記第２範囲の外側に設けられていてもよい。

【0010】

本発明の第２の態様においては、ピストンと、前記ピストンを収容する前記シリンダと、を有するエンジンを提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ピストンにおいて、ピストンとシリンダ間に生じる摩擦損失を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係るピストンの構造を示す。

【図2】ピストンをスラスト側から見た構造を示す。

【図3】ピストンを反スラスト側から見た構造を示す。

【図4】ピストンヘッドを下方から見た構造を示す。

【図5】クーリングチャンネルをスラスト側から見た構造を示す。

【図6】クーリングチャンネルを前方側から見た構造を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［ピストンＳの構造］
図１は、本実施形態に係るピストンＳの構造を示す図である。なお、図１は、ピストンＳの断面図である。図２は、ピストンＳをスラスト側から見た構造を示す図である。図３は、ピストンＳを反スラスト側から見た構造を示す図である。図４は、ピストンヘッド１を下方から見た構造を示す図である。

【0014】

車両のエンジン（不図示）は、ピストンＳ及びシリンダ（不図示）を有する。ピストンＳは、シリンダ内に収容される。ピストンＳは、シリンダ内において、上下に往復動する。シリンダは、ピストンＳを収容する。

【0015】

ピストンＳは、ピストンヘッド１、ピストンスカート部２、第１流路３、及び第２流路４を有する。

【0016】

ピストンヘッド１は、ピストンＳのうち上部側の領域に設けられている。ピストンヘッド１の上面とシリンダの内面との間には、エンジンの燃焼室が形成される。

【0017】

ピストンヘッド１は、リング部１１、クーリングチャンネル１２、流入部１３、及び流出部１４を有する。リング部１１は、ピストンリング（不図示）が収容される複数の凹部を有する部位である。

【0018】

クーリングチャンネル１２は、ピストンＳを冷却するためのオイルが流れる流路である。図４に示すように、クーリングチャンネル１２は、ピストンＳの径方向の中心を中心として、ピストンＳの周方向において、環状に設けられている。クーリングチャンネル１２は、第１領域１２１及び第２領域１２２を有する。第１領域１２１は、環状のクーリングチャンネル１２のうちのスラスト側の領域である。第２領域１２２は、環状のクーリングチャンネル１２のうちの反スラスト側の領域である。クーリングチャンネル１２の詳細は後述する。

【0019】

流入部１３は、オイルがクーリングチャンネル１２に流入する部位である。流入部１３は、具体的には、オイルが流入する開口部である。流入部１３は、ピストンヘッド１の下面に設けられている。ピストンＳの下方には、オイルをピストンＳに向かって噴出するノズル（不図示）が設けられている。当該ノズルから噴出したオイルは流入部１３からクーリングチャンネル１２に流入する。

【0020】

流出部１４は、クーリングチャンネル１２を流れたオイルが流出する部位である。流出部１４は、具体的には、クーリングチャンネル１２を流れたオイルが流出する開口部である。流出部１４は、ピストンヘッド１の下面に設けられている。流入部１３及び流出部１４の詳細は後述する。

【0021】

図１に示すように、クーリングチャンネル１２は、ピストンＳの高さ方向において、リング部１１と同じ位置に設けられている。

【0022】

ピストンスカート部２は、ピストンヘッド１の下面に接続されている。ピストンスカート部２は、図１に示すように、第１摺動面２１、第２摺動面２２、及び突出部２３を有する。

【0023】

第１摺動面２１は、スラスト側に設けられている摺動面である。スラスト側とは、エンジンの膨張行程において、ピストンＳが下方に向かって移動する際に、コネクティングロッド（不図示）が傾くことにより、ピストンＳからシリンダに力が作用する方向である。

【0024】

ピストンスカート部２は、第１摺動面２１に第１開口２１１を有する。第１開口２１１は、クーリングチャンネル１２を流れるオイルが流出する開口である。具体的には、第１開口２１１は、後述する第１流路３を流れたオイルが流出する開口である。

【0025】

第２摺動面２２は、反スラスト側に設けられている摺動面である。反スラスト側とは、スラスト側の反対側である。ピストンスカート部２は、第２摺動面２２に第２開口２２１を有する。第２開口２２１は、クーリングチャンネル１２を流れるオイルが流出する開口である。具体的には、第２開口２２１は、後述する第２流路４を流れたオイルが流出する開口である。

【0026】

突出部２３は、孔２３１を形成する。突出部２３は、第１摺動面２１と第２摺動面２２との間に設けられている。孔２３１は、ピストンピン（不図示）が挿入される孔である。ピストンピンは、コネクティングロッドにピストンを接続するための部品である。

【0027】

第１流路３は、クーリングチャンネル１２からのオイルが流入する流路であり、クーリングチャンネル１２からのオイルを第１摺動面２１に供給するための流路である。第１流路３は、クーリングチャンネル１２と接続されている。具体的には、第１流路３は、クーリングチャンネル１２の第１領域１２１と接続されている。第１流路３の第１開口２１１側の端部は、第１流路３のクーリングチャンネル１２と接続されている側の端部よりも下方に位置する。第１流路３を流れたオイルは、第１開口２１１から第１摺動面２１に流出する。

【0028】

第２流路４は、クーリングチャンネル１２からのオイルが流入する流路であり、クーリングチャンネル１２からのオイルを第２摺動面２２に供給するための流路である。第２流路４は、クーリングチャンネル１２と接続されている。具体的には、第２流路４は、クーリングチャンネル１２の第２領域１２２と接続されている。第２流路４の第２開口２２１側の端部は、第２流路４のクーリングチャンネル１２と接続されている側の端部よりも下方に位置する。第２流路４を流れたオイルは、第２開口２２１から第２摺動面２２に流出する。

【0029】

図１に示すように、第１開口２１１及び第２開口２２１は、孔２３１の中心Ｎよりも上方に設けられている。具体的には、第１開口２１１及び第２開口２２１は、孔２３１の上端よりも上方に設けられている。ピストンＳの高さ方向において、第２開口２２１は、第１開口２１１と同じ位置に設けられている。

【0030】

ピストンＳにおいては、このように第１開口２１１及び第２開口２２１が、孔２３１の中心Ｎよりも上方に設けられているため、第１開口２１１及び第２開口２２１から流出したオイルが第１摺動面２１及び第２摺動面２２のピストンＳの高さ方向におけるピストンピンの位置付近に供給され易い。その結果、ピストンＳにおいては、ピストンＳの摺動面におけるピストンＳからシリンダに力が加わり易い領域に、オイルを供給し易くなる。したがって、ピストンＳにおいては、ピストンＳとシリンダ間に生じる摩擦損失を低減できる。

【0031】

［クーリングチャンネル１２の形状］
図５は、クーリングチャンネル１２をスラスト側から見た構造を示す図である。図５（ａ）は、クーリングチャンネル１２を模式的に示す図である。図５（ｂ）は、ピストンＳ内のクーリングチャンネル１２の状態を示す図である。

【0032】

図６は、クーリングチャンネル１２を前方側から見た構造を示す図である。図６（ａ）は、クーリングチャンネル１２を模式的に示す図である。図６（ｂ）は、ピストンＳ内のクーリングチャンネル１２の状態を示す図である。

【0033】

第１領域１２１は、クーリングチャンネル１２における第１流路３がクーリングチャンネル１２に接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している領域である。具体的には、第１領域１２１は、ピストンＳの周方向において、クーリングチャンネル１２における第１流路３がクーリングチャンネル１２に接続されている位置に両側から向かうにつれて、両側から下面が下方に向かって傾斜している領域である。

【0034】

第２領域１２２は、クーリングチャンネル１２における第２流路４がクーリングチャンネル１２に接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している領域である。具体的には、第２領域１２２は、ピストンＳの周方向において、クーリングチャンネル１２における第２流路４がクーリングチャンネル１２に接続されている位置に両側から向かうにつれて、両側から下面が下方に向かって傾斜している領域である。

【0035】

ピストンＳにおいては、このようにクーリングチャンネル１２に第１領域１２１及び第２領域１２２が設けられている。第１領域１２１及び第２領域１２２は、それぞれ、各領域の最深部に第１流路３及び第２流路４が位置するような形状に設けられているため、クーリングチャンネル１２を流れるオイルが、第１流路３又は第２流路４に流入し易くなる。その結果、ピストンＳにおいては、第１摺動面２１及び第２摺動面２２にオイルを供給し易くなる。

【0036】

［第１開口２１１、第２開口２２１、流入部１３、及び流出部１４の配置］
図２及び図４に示すように、第１開口２１１は、ピストンＳの周方向において、第１範囲Ｒ１内に設けられている。第１範囲Ｒ１は、第１摺動面２１のスラスト方向を中心としてピストンＳの周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の範囲である。図２では、一例として、第１開口２１１は第１摺動面２１のスラスト方向の位置に設けられている。

【0037】

図３及び図４に示すように、第２開口２２１は、ピストンＳの周方向において、第２範囲Ｒ２内に設けられている。第２範囲Ｒ２は、第２摺動面２２の反スラスト方向を中心としてピストンＳの周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の範囲である。図３では、一例として、第２開口２２１は第２摺動面２２の反スラスト方向の位置に設けられている。

【0038】

ピストンＳにおいては、このような範囲に第１開口２１１及び第２開口２２１が設けられていることで、第１摺動面２１のスラスト方向の位置付近及び第２摺動面２２の反スラスト方向の位置付近に対してオイルを好適に供給することができる。その結果、ピストンＳにおいては、ピストンＳの摺動面の周方向において、ピストンＳからシリンダに力が加わり易い領域に、オイルを供給することができる。

【0039】

図４に示すように、ピストンＳの周方向において、流入部１３及び流出部１４は、第１開口２１１が設けられた第１範囲Ｒ１及び第２開口２２１が設けられた第２範囲Ｒ２の外側に設けられている。

【0040】

具体的には、流入部１３は、ピストンＳの周方向において、第１範囲Ｒ１及び第２範囲Ｒ２の外側における、反スラスト側及び前方側に設けられている。流出部１４は、ピストンＳの周方向において、第１範囲Ｒ１及び第２範囲Ｒ２の外側における、スラスト側及び後方側に設けられている。流出部１４は、流入部１３に対してピストンＳの径方向における中心を挟んで対称の位置に設けられている。

【0041】

ピストンＳにおいては、このように流入部１３及び流出部１４が設けられていることで、流入部１３から流入するオイルの流れ、及び流出部１４から流出するオイルの流れが、第１開口２１１及び第２開口２２１から流出するオイルの流れに与える影響を小さくすることができる。

【0042】

［本実施形態に係るピストンＳによる効果］
本実施形態に係るピストンＳにおいては、ピストンスカート部２は、第１摺動面２１に第１流路３を流れたオイルが流出する第１開口２１１と、第２摺動面２２に第２流路４を流れたオイルが流出する第２開口２２１と、を有する。そして、第１開口２１１及び第２開口２２１は、孔２３１の中心Ｎよりも上方に設けられている。

【0043】

ピストンＳにおいては、このように第１開口２１１及び第２開口２２１が、孔２３１の中心Ｎよりも上方に設けられているため、第１開口２１１及び第２開口２２１から流出したオイルが第１摺動面２１及び第２摺動面２２のピストンＳの高さ方向におけるピストンピンの位置付近に供給され易い。その結果、ピストンＳにおいては、ピストンＳの摺動面におけるピストンＳからシリンダに力が加わり易い領域に、オイルを供給し易くなる。したがって、ピストンＳにおいては、ピストンＳとシリンダ間に生じる摩擦損失を低減できる。

【0044】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0045】

Ｓ・・・ピストン
１・・・ピストンヘッド
１１・・・リング部
１２・・・クーリングチャンネル
１２１・・・第１領域
１２２・・・第２領域
１３・・・流入部
１４・・・流出部
２・・・ピストンスカート部
２１・・・第１摺動面
２１１・・・第１開口
２２・・・第２摺動面
２２１・・・第２開口
２３・・・突出部
２３１・・・孔
３・・・第１流路
４・・・第２流路
Ｎ・・・中心
Ｒ１・・・第１範囲
Ｒ２・・・第２範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンのシリンダ内に収容されるピストンであって、
前記ピストンを冷却するためのオイルが流れる環状のクーリングチャンネルを有するピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの下面に接続されているピストンスカート部であって、スラスト側に設けられている第１摺動面、反スラスト側に設けられている第２摺動面、及びコネクティングロッドに前記ピストンを接続するためのピストンピンが挿入される孔を形成する突出部を有するピストンスカート部と、
前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第１摺動面に供給するための第１流路と、
前記クーリングチャンネルと接続されており、前記クーリングチャンネルから流入した前記オイルを前記第２摺動面に供給するための第２流路と、
を有し、
前記ピストンスカート部は、前記第１摺動面に前記第１流路を流れた前記オイルが流出する第１開口と、前記第２摺動面に前記第２流路を流れた前記オイルが流出する第２開口と、を有し、
前記第１開口及び前記第２開口は、前記孔の中心よりも上方に設けられており、
前記クーリングチャンネルは、
前記クーリングチャンネルにおける前記第１流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第１領域と、
前記クーリングチャンネルにおける前記第２流路が前記クーリングチャンネルに接続されている位置に向かうにつれて、下面が下方に向かって傾斜している第２領域と、
を有するピストン。

【請求項2】

前記第１開口は、前記ピストンの周方向において、前記第１摺動面のスラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第１範囲内に設けられており、
前記第２開口は、前記周方向において、前記第２摺動面の反スラスト方向を中心として前記周方向の両側に向かって中心角が３０°となる角度の第２範囲内に設けられている、
請求項１に記載のピストン。

【請求項3】

前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記オイルが前記クーリングチャンネルに流入する流入部と、
前記ピストンヘッドの下面に設けられており、前記クーリングチャンネルを流れた前記オイルが流出する流出部と、
をさらに有し、
前記周方向において、前記流入部及び前記流出部は、前記第１開口が設けられた前記第１範囲及び前記第２開口が設けられた前記第２範囲の外側に設けられている、
請求項２に記載のピストン。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のピストンと、
前記ピストンを収容する前記シリンダと、
を有するエンジン。