JP2000320398A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ピストンを効率よく冷却できるよ
うにするとともに、ピストンの重量低減を図りながらピ
ストンの強度を向上させてピストンの変形を抑制できる
ようにする。 【解決手段】 ピストンクラウン部６及びピンボス部７
と一体に形成され、両者を連結する連結部材８をそな
え、ピストン１のリングランド部５の内面側であって、
ピストンリング溝４に近接した位置に周方向に環状溝１
４を延設するとともに、上記連結部材が、ピストン中心
軸Ｌ２に対して径方向に放射状に配設されてその外周部
がリングランド部５の内面に結合されたリブ部材８と、
リブ部材８の環状溝１４に対応する位置に開口した貫通
孔１５とをそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の高出力化に伴う熱負荷
増大や筒内圧増大に対応するとともに軽量化を図る目的
で、アルミ合金一体鋳造又は鍛造製であった内燃機関の
ピストンをピストンクラウン部とスカート部とに２分割
して、ピストンクラウン部を鋳鋼で、スカート部をアル
ミ合金により形成されたたものが知られている（実公平
３−５１５５２号公報等参照）。

【０００３】このように、ピストンクラウン部を鉄材に
より形成することにより、熱負荷及び燃焼室内の筒内圧
に対する耐久度が向上して、高出力化が可能となり、ス
カート部をアルミ製とすることにより、ピストンの重量
増大を最小限に抑えることができる。しかし、ピストン
に対する熱負荷がさらに増大すると、燃焼室側に最も近
いトップリングに作用する熱負荷が大きくなり、トップ
リングが焼き付けを起こすといった問題が生じる場合が
ある。なお、このようなトップリングは、ピストンのリ
ングランド部に形成されたトップリング溝に嵌入してお
り、また、リングランド部には、このようなトップリン
グ以外のリングが嵌入するリング溝も形成されている。

【０００４】このトップリングの焼き付け防止として、
例えば特開平２−９１４５２号公報には、ピストン上面
部とリングランド部との間の内面に周方向に延びて閉空
間をなすクローズドギャラリを設けた技術が開示されて
いる。このようなクローズドギャラリはピストン本体と
一体に形成されており、また、このクローズドギャラリ
の下面壁には、冷却油入口が穿設されている。そして、
この冷却油入口から流入した冷却油によってピストン本
体、特にピストンリング溝近傍が冷却されて、熱負荷の
増大に伴うピストン本体の熱変形やピストンリングなど
の焼き付けを防止することができる構成となっている。
なお、クローズドギャラリに流入してピストンヘッドの
熱を吸収した冷却油は、冷却油入口と同様にピストンヘ
ッド下面に穿設された冷却油出口より流出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなクローズドギャラリを有するピストンでは、クロー
ズドギャラリの下面壁が周方向全域に亘って設けられて
いるので、鋳鋼などにより形成されるピストン本体の重
量がより大きくなり、ピストン本体の重量増大による駆
動損失が大きくなるといった問題がある。

【０００６】また、上記特開平２−９１４５２号公報
は、クローズドギャラリから下面壁をなくしたオープン
ギャラリタイプのピストン本体に、アルミ合金によって
形成される円筒状のピストンスカートを固着させるとと
もに、このピストンスカートの上端内周にオープンギャ
ラリの下方を遮蔽する縁部を設けた技術が開示されてい
る。そして、このような技術によれば、クローズドギャ
ラリを有するピストンヘッドと同等の冷却性を得ること
ができるとともに、ピストンの重量を軽減することがで
きる。

【０００７】しかしながら、このようなピストンスカー
トによりオープンギャラリを遮蔽するタイプのピストン
では、リングランド部の下端にピストンスカートが固着
されて、オープンギャラリの下方を遮蔽する縁部がピス
トンスカートの上端部に構成され、リングランド部は上
方においてピストン上面部と連結される構成であるため
に、リングランド部の径方向への強度が低下して、高圧
化に伴うピストン本体の変形を抑制することができず
に、ピストンリング溝が変形しリング挙動に悪影響が出
て、オイル消費量が増大するばかりでなく、ピストンリ
ングが焼き付けを起こすといった問題が生じる。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ピストンを効率よく冷却できるようにすると
ともに、ピストンの重量低減を図りながらピストンの強
度を向上させてピストンの変形を抑制することができる
ようにした、内燃機関のピストンを提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の内燃機関のピストンは、ピストン上面部と該
ピストン上面部の外周部より下方に延出するように一体
に形成されピストンリングが嵌入されるピストンリング
溝が外周面に設けられたリングランド部とを有するピス
トンクラウン部と、コネクティングロッドと係合又は結
合されるピストンピンを回転可能に支持するピンボス部
と、上記ピストンクラウン部及び上記ピンボス部と一体
に形成されるとともに両者を連結する連結部材とを有す
る内燃機関のピストンにおいて、上記リングランド部の
内面側であって、上記ピストンリング溝に近接した位置
に周方向に環状溝が延設され、上記連結部材が、ピスト
ン中心軸に対して径方向に放射状に延びて形成されると
ともにその外周部が上記リングランド部の内面に結合さ
れたリブ部材と、上記リブ部材の上記環状溝に対応する
位置に開口した貫通孔とをそなえたことを特徴としてい
る。

【００１０】このように、連結部材がピストン中心軸に
対して径方向に放射状に延びるように配置されるリブ部
材によって構成されるので、連結部材における重量が低
減されるとともに、リブ部材の外周部がリングランド部
の内面に結合されるのでリングランド部の径方向への強
度が向上する。また、このリブ部材には、環状溝に対応
した位置に開口した貫通孔が形成されるので、環状溝に
供給される冷却油が連結部材によって遮断されることな
くピストン本体の内面全周を効率よく冷却することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。図１はディー
ゼルエンジン用のピストン１のピストン本体１ａをピス
トンピンの軸線と垂直な方向から見た図であり、右半面
図が外観形状を示す模式図で左半面図がピストンピンの
軸線上における模式的な断面図、図２はピストン１のピ
ストンピン軸線上における要部断面図、図３はピストン
１におけるピストン本体１ａの下面図、図４はピストン
１におけるピストン本体１ａのピストンピン軸線方向か
ら見た図であり、右半面図が外観形状を示す模式的側面
図で左半面図がピストン中心でのピストンピンの軸線に
対する垂直線上における模式的な断面図、図５はピスト
ン中心におけるピストンピンの軸線に対する垂直線上の
要部断面図である。なお、以下では、ディーゼルエンジ
ン用のピストン１を用いて説明するが、本発明の内燃機
関のピストンはディーゼルエンジン用のものに限定され
るものではない。

【００１２】図１に示すように、ピストン本体１ａは、
ピストンクラウン部６と、ピストンピン（図２の符号９
参照）が挿入されるピンボス部７と、これらピストンク
ラウン部６及びピンボス部７に一体に形成され両者を連
結する連結部材としてのピストンリブ部材（以下、リブ
部材）８とから構成されている。このうち、ピストンク
ラウン部６は、上面に円形凹陥状の燃焼室（キャビテ
ィ）２が形成されたピストン上面部３と、該ピストン上
面部３の外縁より下方に延びるように形成されたリング
ランド部５とを有している。

【００１３】リングランド部５の外周面には、周方向に
延びる複数のピストンリング溝４が形成されている。ま
た、ピストンリング溝４は、図示しないトップリング，
セカンドリング及びオイルリングがそれぞれ外嵌される
トップリング溝４ａ，セカンドリング溝４ｂ及びオイル
リング溝４ｃから構成され、これらのリング溝４ａ〜４
ｃは、リングランド部５の外周に上方から順次形成され
ている。

【００１４】また、図２及び図５に示すように、ピスト
ン本体１ａの下方には、ピストン本体１ａとともに摺動
するピストンスカート１２が配設されている。このピス
トンスカート１２は、ピストンピン９をピンボス部７に
挿入することによりピストン本体１ａに結合されるよう
に構成されている。図２はピストン本体１ａとピストン
スカート１２とがピストンピン９を介して結合したとき
のピストンピン９の中心軸線上における要部断面図であ
る。この図２に示すように、ピストン本体１ａのピンボ
ス部７にはピストンピン９が挿入され、ピストンピン９
は、ピンボス部７の両端部において軸受部材２０を介し
て全周がピンボス部７によって回転可能に支持されてい
る。また、ピストンピン９の中央部分では、軸受部材２
０の下方が切り欠かれており、ピストンピン９はその上
面側半部が軸受部材２０を介してピンボス部７に支持さ
れるようになっている。

【００１５】また、このピストンピン９の中央部下方
（中央下端部）には、コネクティングロッド（以下コン
ロッドという）１０の上端部がボルト１１によって結合
されており、これにより、ピストンピン９がピンボス部
７で回転するとコンロッド１０もピストンピン９と一体
に揺動（回転）するように構成されている。なお、本実
施形態では、コンロッド１０の上端部とピストンピン９
の中央下端部とをボルト１１により結合した例を説明し
たが、本発明では、このような構成に限定されるもので
はなく、例えばピストンピン９の中央下端部とコンロッ
ド１０の上端部とが一体に形成されるなどして、ピスト
ンピン９とコンロッド１０とが一体に回転するように構
成してもよく、また、従来技術と同様に、コンロッド１
０の上端にピストンピン９を挿通させ、コンロッド１０
がピストンピン９に回転可能に支持されるとともに、ピ
ンボス部７によりピストンピン９の両端部のみが支持さ
れるように構成してもよい。

【００１６】ピンボス部７は、上述したようにその両端
部においてピストンピン９を全周に亘って支持するとと
もに、ピストンピン９の軸方向における中央上半部（中
央上端部）、具体的には軸方向全長にわたる上半面をも
軸受部材２０を介して支持するように形成されている。
即ち、ピストンピン９は、両端部の全周及び軸方向全長
にわたる上半部（上端部）を軸受部材２０を介してピン
ボス部７で回転可能に支持されているのである。なお、
ピストンピン９とピンボス部７との間に介装される軸受
部材２０は省略してもよい。

【００１７】また、ピストンスカート１２は、円筒状に
形成されており、ピンボス部７にピストンピン９を挿通
することによりピストン本体１ａに結合されるようにな
っている。そして、このようなピストン本体１ａへの結
合時に、リングランド部５の下端部から下方に向かって
延びるように、ピストンスカート１２は形成されてい
る。

【００１８】このピストンスカート１２には、ピストン
本体１ａのピンボス部７に対応する位置にピストンピン
孔１２ａが穿設されており、このピストンピン孔１２ａ
にピストンピン９の両方の最側端部がそれぞれ嵌入する
ことによりピストンスカート１２とピストン本体１ａと
が結合されるようになっている。また、ピストンピン９
は、ピストンピン孔１２ａ内に配設されるスナップリン
グ１２ｂによって軸方向への移動が規制されるようにな
っている。なお、本実施形態ではピストンピン９はコン
ロッド１０に結合されているため、ピストンピン９はコ
ンロッド１０のピストンピン軸方向へのクリアランス分
しか移動しない。したがって、ピストンピン９がピンボ
ス部７及びピストンピン孔１２ａから抜き出ることはな
く、スナップリング１２ｂを省略して構成してもよい。

【００１９】ところで、ピストン１は、ピストンクラウ
ン部６とピンボス部７とを有するピストン本体１ａと、
ピストンスカート１２との２つの部材からなる２分割型
に構成されているが、ピストン本体１ａとピストンスカ
ート１２とは、それぞれ異なる材料が用いられている。
つまり、ピストン本体１ａは鋳鋼又はダクタイル鋳鉄な
どによって形成され、ピストンスカート１２はアルミニ
ウム合金によって形成されているのである。そして、こ
のような構成により、ピストン本体１ａの強度が増大し
て、高出力化に伴う筒内圧の増大によるピストン本体１
ａの変形が抑制されるとともに、ピストンスカート１２
を軽量化してピストン１の重量増大を抑制することがで
きるのである。

【００２０】また、ピンボス部７がピストンピン９の両
側端部全周と中央上端部（中央部上半面）とを支持する
ように構成されるとともに、ピストンピン９の中央下端
部にコンロッド１０の上端部が結合されているので、実
公平５−２９５８０号公報に開示された従来技術同様
に、ピストン１の摺動時にピストンピン９がピンボス部
７から受ける荷重が、軸方向全長にわたって均一に作用
して、ピストンピン９の両端部のみにピンボス部７から
の荷重が集中することはなくなる。

【００２１】よって、ピストン摺動時に、ピンボス部７
からの荷重がピストンピン９の中央部に与えられてもこ
の荷重がピストンピン９の両端部に集中しない構成、つ
まり、ピストンピン９がピンボス部７から受ける荷重が
軸方向全長にっわたって均一となり、ピストンピン９の
両端部に与えられる荷重が低減される構成となっている
ので、ピストンピン９の変形が抑制される。また、ピス
トンピン９に作用する荷重が均一化することにより、ピ
ストンピン９の縮径が可能となり、ピストンピン９の重
量を低減してピストン１自体の重量を低減することがで
きる。

【００２２】また、これと同様に、ピンボス部７から受
ける荷重とは反対方向の荷重がコンロッド１０からピス
トンピン９の中央部に与えられても、やはり、ピストン
ピン９からピンボス部７に入力される荷重が軸方向全長
にっわたって均一となる。また、ピストンスカート１２
をアルミ合金により形成するとともに、ピストンピン９
を縮径してピストン１の重量を軽減することにより、ピ
ストン１の上下死点におけるピストンの慣性力が軽減さ
れてディーゼル機関の高速化を図ることができる。これ
により、機関の駆動損失が低減して燃費が向上するとと
もに、ピストン１のコストも低減することができる。

【００２３】ところで、ピストン本体１ａのピストンク
ラウン部６とピンボス部７とは、リブ部材８を介して一
体に結合されている。すなわち、リブ部材８は、その上
端が凹陥状の燃焼室２を有するピストン上面部３の下面
に、またその外周部がリングランド部５の内面下端部に
一体に連結されるとともに、その下端がピンボス部７に
一体に連結され、ピストンクラウン部６とピンボス部７
とを連結するように形成されている。なお、このリブ部
材８は、後述する貫通孔１５とともに連結部材を構成し
ている。

【００２４】このように、重量低減のために薄肉構造と
されているピストン上面部３及びリングランド部５をリ
ブ部材８によって互いに連結するように構成されている
ので、ピストンを薄肉構造としても強度低下を抑制する
ことができ、ピストン本体１ａの変形を防止することが
できる。また、リブ部材８は、図３の下面視に示すよう
に、ピストン中心軸Ｌ２から放射状に設けられ、ピスト
ン中心軸Ｌ２から等角度に８方向に延びるように設けら
れている。また、リブ部材８は、図１及び図４に示すよ
うに、ピストン中心軸Ｌ２の近傍には形成されておら
ず、ピストン上面部３とピンボス部７との間のピストン
中心軸Ｌ２近傍には空間が設けられるように形成されて
いる。

【００２５】このように、リブ部材８が、放射状に配設
されるとともに、ピストン中心軸Ｌ２線近傍に空間が設
けられるように形成されることにより、ピストンクラウ
ン部６とピンボス部７とを連結するリブ部材８の重量低
減を図ることができ、ピストン本体１ａ及びピストン１
自体の重量低減を図ることができる。さらに、リブ部材
８は、図１，図２及び図４に示すように、ピストン上面
部３の下面及びリングランド部５の内面との連結部から
ピンボス部７に向かって、ピストンピン９の略中心Ｐに
集中するような形状とされている。

【００２６】そして、リブ部材８が、ピストンクラウン
部６との連結部からピストンピン９の中心Ｐに集中する
ような形状に形成されてピンボス部７に連結されている
ので、例えば膨張行程時のようにピストン本体１ａのピ
ストンクラウン部６に作用する応力がリブ部材８を介し
てピンボス部７に伝達される際に、該応力がリブ部材８
によってピストンピン９の中心Ｐ近傍に集中することと
なり、ピストンクラウン部６からピストンピン９に作用
する応力は、ピストンピン９の中心Ｐの下方に配設され
ているコンロッド１０に直に作用することとなる。

【００２７】また、例えば圧縮行程時のようにコンロッ
ド１０からピストンピン９に作用する応力がピンボス部
７からリブ部材８を介してピストンクラウン部６に伝達
される際には、コンロッド１０の上端部の上方に位置す
るピストンピン９の中心Ｐからリブ部材８へ直に力が作
用してピストンクラウン部６に伝達されることになる。

【００２８】したがって、本実施形態におけるピストン
１では、ピストンクラウン部６及びコンロッド１０から
の応力が、ピストンピン９の中心部に集中するため、ピ
ストンピン９全体にかかる負荷を軽減することができ、
ピストンピン９自体の要求強度を軽減することができ
る。したがって、このような理由からも、ピストンピン
９を縮径することが可能となり、ピストンピン９を支持
するピンボス部７をコンパクトに形成して、ピストンピ
ン９の重量及びピンボス部７の重量を軽減することがで
き、ピストン本体１ａの重量を軽減することができる。

【００２９】さらに、上述したようなピストン１の重量
低減により、駆動損失の低減に伴う燃費の向上やコスト
の低減といった効果をより確実に得ることができる。ま
た、ピストン本体１ａのピストンクラウン部６とピンボ
ス部７との間には、ピストン本体１ａと一体に形成され
る円盤状のプレート部材１３がピストン中心軸Ｌ２線に
対して略垂直となるように配設されている。そして、こ
のプレート部材１３により、各リブ部材８が互いに連結
されている。

【００３０】そして、各リブ部材８が互いにプレート部
材１３によって連結されることにより、リブ部材８の剛
性が高められるとともに、ピストン本体１ａの剛性も高
められて、ピストン本体１ａの変形をより抑制すること
ができる。また、本実施形態におけるピストン本体１ａ
のピストンクラウン部６には、図１に示すように、環状
溝１４が形成されている。この環状溝１４は、ピストン
クラウン部６に形成されたリングランド部５の内面上端
部であって、リングランド部５の内面とピストン上面部
３の下面との間に周方向に延びるように形成されてい
る。

【００３１】また、リブ部材８の環状溝１４に対応した
位置には、貫通孔１５が形成されている。この貫通孔１
５は、環状溝１４に対して周方向に向けて開口するよう
に形成されており、この貫通孔１５により、環状溝１４
は、ピストン上面部３の下面とリングランド部５の内周
面とに連結されるリブ部材８を貫通するように形成され
ている。

【００３２】一方、図示しないエンジンのシリンダブロ
ックには、図５に示すように、シリンダブロックに配設
された図示しないオイルギャラリからの冷却油を、ピス
トン上面部３に向かって噴出するオイルジェットノズル
１６が設けられている。このオイルジェットノズル１６
は、ピストン１が下死点に位置する状態で、その上端部
が円盤状のプレート部材１３の下面に対して若干の間隙
を有するように配設されるている。また、オイルジェッ
トノズル１６は、ピストン１の中心軸方向から見て、ピ
ストンピン９の軸線の垂直線上に配設されるリブ部材８
ａ（図３及び図４参照）に対して円周方向に若干ずれた
位置に配設されている。

【００３３】そして、円盤状のプレート部材１３には、
図３及び図５に示すように、このオイルジェットノズル
１６の上端部に対向した位置に流入孔１３ａが穿設され
ている。なお、本実施形態では、オイルジェットノズル
１６が図示しないシリンダブロックの２箇所に配設さ
れ、プレート部材１３には、このオイルジェットノズル
１６に対向した２箇所に流入孔１３ａが設けられる構成
となっているが、これに限定されることなく、オイルジ
ェットノズル１６と流入孔１３ａとが対向するように１
箇所だけ配設しても良く３箇所以上配設してもよい。

【００３４】このように配設されたオイルジェットノズ
ル１６の下端部は、例えばシリンダブロック内のオイル
ギャラリに連結されている。また、このオイルギャラリ
には、クランクシャフトの回動により駆動されるオイル
ポンプ（図示省略）から潤滑油等が供給されるようにな
っており、オイルジェットノズル１６からは、オイルギ
ャラリ内の油圧に応じて潤滑油（冷却油として機能す
る）が常時上方に向けて噴出するように構成されてい
る。なお、この実施形態の構成では、冷却油が常時噴出
するように構成した例を説明したが、ピストン１が下死
点近傍に位置するときにのみ冷却油を噴出するように構
成してもよい。なお、このオイルジェットノズル１６に
よるピストン１の冷却構造は、従来周知技術と同様のも
のである。

【００３５】オイルジェットノズル１６から噴出した冷
却油は、プレート部材１３の流入孔１３ａを通って、プ
レート部材１３の上方に供給される。上述したように、
オイルジェットノズル１６及び流入孔１３ａは、ピスト
ン中心軸Ｌ２線方向から見てリブ部材８と重合しない位
置に配設されているので、オイルジェットノズル１６か
ら噴出して流入孔１３ａを通過した冷却油は、ピストン
上面部３の下面３ｂに当たり、下面３ｂに沿って環状溝
１４の方へ流動していく。このようにして環状溝１４に
供給された冷却油は、この環状溝１４を形成しているピ
ストン上面部３とリングランド部５とを冷却することに
なる。

【００３６】なお、図示するように、環状溝１４は、ピ
ストンリング溝４により近接した位置に形成されてお
り、特にトップリング溝４ａに極力近接するように形成
されている。これは、リングランド部５のトップリング
溝４ａに嵌入されるトップリングの熱負荷が非常に大き
いために、トップリング溝４ａの熱負荷も非常に大きい
ものとなり、環状溝１４に供給される冷却油による冷却
効果がより要求されるためである。

【００３７】なお、図示しないトップリングの配設位置
を下げるほど燃焼室に連通する未完全燃焼領域が増大し
て排ガスが悪化する。このため、トップリングが嵌入さ
れるトップリング溝４ａは、排ガスを悪化させないため
にリングランド部５のより上方に配設されている。した
がって、トップリング及びトップリング溝４ａ近傍にお
ける熱負荷量がより大きいものとなり、環状溝１４の冷
却油によるトップリング溝４ａ近傍の冷却効果がより要
求されるのである。

【００３８】このように、環状溝１４に供給される冷却
油によって、リングランド部５、特にピストンリング溝
４近傍を効果的に冷却することができ、ピストンリング
溝４の熱変形やピストンリングの焼き付けなどを防止す
ることができる。そして、本実施形態におけるピストン
１のピストン本体１ａでは、図１に示すように、環状溝
１４が、リングランド部５の内面上端に形成されるとと
もに、環状溝１４の上端部とピストン上面部３の上面と
の距離Ａ（図１参照）がより短くなるように、トップリ
ング溝４ａに極力近接して配設されている。したがっ
て、環状溝１４の冷却油によってトップリング溝４ａ近
傍をより効果的に冷却することができるとともに、ピス
トン上面部３をも冷却することができ、ピストンクラウ
ン部６の冷却性が向上して、高出力化に伴うピストンク
ラウン部６の熱負荷、特にトップリング溝４ａ近傍にお
ける熱負荷を低減することができ、ピストンクラウン部
６の熱変形やピストンリング、特にトップリングの焼き
付けが確実に抑制される。

【００３９】さらに、リブ部材８には、環状溝１４に対
応した位置に貫通孔１５が形成されているので、環状溝
１４に供給された冷却油は環状溝１４に沿って円周方向
全域に亘って流動することが可能となる。これにより、
トップリング溝４ａ近傍を円周方向全域に亘って十分に
冷却することができ、また、ピストンクラウン部６につ
いても十分に冷却することができる。

【００４０】つまり、ピストン１の上下方向の摺動によ
り、環状溝１４に供給された冷却油がリブ部材８によっ
て遮断されることなく環状溝１４内を円周方向に流動す
ることにより、ピストン本体１ａが効果的に冷却される
こととなる。また、上記距離Ａがより短くなるように環
状溝１４を配設することにより、ピストン上面部３及び
リングランド部５をより薄肉構造とすることができ、ピ
ストン本体１ａの重量をより低減することができる。

【００４１】一方、ピストン上面部３及びリングランド
部５を薄肉構造となることにより、ピストンクラウン部
６の強度が低下して、ピストン本体１ａが変形しやすく
なり、ピストンリング溝４の変形によりリング挙動に悪
影響が出て、オイルの消費量が増大したり、ピストンリ
ングが焼き付けを起こす等が考えられる。しかし、本実
施形態では、リブ部材８によりピストンクラウン部６と
ピンボス部７とが一体に連結され、リングランド部５の
内面に、このリブ部材８の外周部が結合されているの
で、環状溝１４がトップリング溝４ａへ近接するように
配設されて（即ち、環状溝１４の上端とピストン上面部
３の上面との距離Ａがより短くなるように配設されて）
ピストン本体１ａが薄肉構造となっても、リングランド
部５の径方向における強度が向上することにより、ピス
トン本体１ａの強度を維持することができ、高筒内圧化
に伴うピストン本体１ａの変形が抑制され、ピストン本
体１ａの変形によるオイル消費の増大やピストンリング
の焼き付きなどを防止することができる。

【００４２】また、図１，図２，図４及び図５に示すよ
うに、本実施形態におけるピストン本体１ａには、ピン
ボス部７のピストン中心軸Ｌ２上における上端部に、オ
イル供給孔１７が形成されている。このオイル供給孔１
７には、シリンダブロックのオイルギャラリからクラン
クシャフト，コンロッド１０及びピストンピン９を介し
て冷却油が供給されるようになっている。

【００４３】また、ピストン上面部３とピンボス部７と
を連結するリブ部材８は、オイル供給孔１７が位置する
ピストン中央部分においては形成されていないので、オ
イル供給孔１７に供給された冷却油は、オイル供給孔１
７から上方に向かって噴出して、ピストン上面部３とピ
ンボス部７との間の空間を通り、ピストン上面部３の中
央下面に当てられる。

【００４４】したがって、ピストン本体１ａは、環状溝
１４の冷却油によって円周部が冷却されるとともに、上
述のようにオイル供給孔１７からの冷却油によって中央
部が冷却されることとなる。環状溝１４及びピストン上
面部３の中央下面に供給された冷却油は、冷却油自体の
重量やピストン１の摺動慣性によって徐々にリブ部材８
等に沿って下方へ流動するが、ピストン本体１ａには放
射状のリブ部材８を互いに連結して円盤状に形成される
プレート部材１３が配設されているので、冷却油はプレ
ート部材１３上面に貯留されることとなる。

【００４５】したがって、ピストン本体１ａは、プレー
ト部材１３の上面に貯留された冷却油によっても冷却さ
れることとなる。さらに、図２及び図５に示すように、
ピストンスカート１２には、プレート部材１３に対向し
た内周面に、プレート部材１３に近接するように内径側
に突出した内突部１２ｃが周方向全域に亘って形成され
ている。

【００４６】したがって、環状溝１４及びピストン上面
部３の中央下面部より下方に流動した冷却油は、この内
突部１２ｃ上面にも貯留されることとなり、また、ピス
トン上面部３，リングランド部５，ピストンスカート１
２及びプレート部材１３によって形成される空間内に供
給された冷却油がこの空間内で循環するので、この空間
内の冷却油によってピストン本体１ａがより効果的に冷
却される。

【００４７】プレート部材１３上に貯留された冷却油
は、プレート部材１３の外縁部と内突部１２ｃの内縁部
との間の隙間を通りエンジンのオイルパン（図示省略）
等に落下していくことにより循環される。なお、本実施
形態では、ピストンスカート１２に内突部１２Ｃを設け
て、プレート部材１３とピストンスカート１２との間の
隙間が最小限となるように構成されているが、ピストン
スカート１２に内突部１２ｃを設けることなく、プレー
ト部材１３の外縁部をピストンスカート１２の内周面ま
で延設して、両者の隙間が最小限となるように構成して
もよい。

【００４８】また、本実施形態では、ピストンクラウン
部６とピンボス部７とを連結するリブ部材８が、ピスト
ンクラウン部６との連結部からピンボス部７側に向かっ
てピストンピン９の中心Ｐに集中するように形成されて
いる例について説明したが、本発明の内燃機関のピスト
ンは、このような構成に限定されるものではなく、例え
ばリブ部材８が鉛直状に延びるように形成されてもよ
い。

【００４９】また、本実施形態では、リブ部材８が等角
度毎に放射状に配設された例について説明したが、リブ
部材８の配置についてはこのようなものに限定されるも
のではなく、少なくともピストン１の中心軸に対して対
称に複数配設されていればよい。また、本実施形態で
は、鋳鋼により形成されるピストン本体１ａとアルミ合
金により形成されるピストンスカート１２とによって構
成される２分割型ピストンについて説明したが、本発明
は、このような構成に限定されるものではなく、ピスト
ン本体１ａとピストンスカート１２とが一体に形成され
るものでもよい。

【００５０】また、本実施形態では、環状溝１４にエン
ジンのシリンダブロックに配設されるオイルジェットノ
ズル１６により冷却油を供給して、ピストン本体１ａを
より効果的に冷却する例について説明したが、このよう
なオイルジェットノズル１６により冷却油が供給される
ように構成されたものに限定されるものではない。な
お、オイルジェットノズル１６により冷却油を供給する
ように構成した場合には、シリンダ内に飛散している潤
滑油（冷却油）がピストン本体１ａの内面に付着して、
この付着した潤滑油が流動して環状溝１４に供給されピ
ストン本体１ａを冷却する。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
のピストンによれば、ピストン上面部と該ピストン上面
部の外周部より下方に延出するように一体に形成されピ
ストンリングが嵌入されるピストンリング溝が外周面に
設けられたリングランド部とを有するピストンクラウン
部と、コネクティングロッドと係合又は結合されるピス
トンピンを回転可能に支持するピンボス部と、上記ピス
トンクラウン部及び上記ピンボス部と一体に形成される
とともに両者を連結する連結部材とを有する内燃機関の
ピストンにおいて、上記リングランド部の内面側であっ
て、上記ピストンリング溝に近接した位置に周方向に環
状溝が延設され、上記連結部材が、ピストン中心軸に対
して径方向に放射状に配設されるとともにその外周部が
上記リングランド部の内面に結合されたリブ部材と、上
記リブ部材の上記環状溝に対応する位置に開口した貫通
孔とをそなえているという構成により、連結部材の重量
を低減することができ、これにより駆動損失が減少して
燃費の向上を図ることができるという利点があるほか、
環状溝に供給される冷却油によってリングランド部のピ
ストンリング溝近傍の冷却効果が向上するという利点が
ある。また、貫通孔によって環状溝の冷却油がリブ部材
に遮断されることなくピストンの内面全周を流動するこ
とができ、ピストンを効果的に冷却することができる。

【００５２】また、リングランド部の内面が、ピストン
クラウン部とピンボス部とを連結するリブ部材の外周部
に連結されているので、ピストンクラウン部の強度を維
持または向上することができ、ピストンの変形を抑制し
て、ピストンの変形に伴うオイル消費の増大やピストン
リングの焼き付きなどを防止することができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関のピスト
ンのピストン本体をピストンピン軸線と垂直な方向から
見た図であって、右半面が外観形状を示す図、左半面図
が断面図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる内燃機関のピスト
ンの全体構成をピストンピン軸線と垂直な方向から見た
断面図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる内燃機関のピスト
ンにおけるピストン本体の下面図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる内燃機関のピスト
ンにおけるピストン本体のピストンピン軸線方向から見
た図であって、右半面が外観形状を示す図、左半面図が
断面図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる内燃機関のピスト
ンにおけるピストンピンの軸線方向から見た模式的な断
面図であって、ピストンが下死点近傍にある状態を示す
図である。

【符号の説明】

１ ピストン １ａ ピストン本体 ３ ピストン上面部 ５ リングランド部 ６ ピストンクラウン部 ７ ピンボス部 ８ リブ部材 ９ ピストンピン １０ コネクティングロッド １２ ピストンスカート １３ プレート部材 １４ 環状溝 １５ 貫通孔

フロントページの続き (72)発明者 川谷 聖 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 時松 和寿 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン上面部と該ピストン上面部の外
   周部より下方に延出するように一体に形成されピストン
   リングが嵌入されるピストンリング溝が外周面に設けら
   れたリングランド部とを有するピストンクラウン部と、 コネクティングロッドと係合又は結合されるピストンピ
   ンを回転可能に支持するピンボス部と、 上記ピストンクラウン部及び上記ピンボス部と一体に形
   成されるとともに両者を連結する連結部材とを有する内
   燃機関のピストンにおいて、 上記リングランド部の内面側であって、上記ピストンリ
   ング溝に近接した位置に周方向に環状溝が延設され、 上記連結部材が、ピストン中心軸に対して径方向に放射
   状に配設されるとともにその外周部が上記リングランド
   部の内面に結合されたリブ部材と、上記リブ部材の上記
   環状溝に対応する位置に開口した貫通孔とを備えたこと
   を特徴とする、内燃機関のピストン。