JP5176791B2

JP5176791B2 - ピストン構造及びオイルジェットシステム

Info

Publication number: JP5176791B2
Application number: JP2008225701A
Authority: JP
Inventors: 琢磨鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: JP2010059842A

Description

この発明は、ピストン構造及びオイルジェットシステムに関する。

オイルジェットから噴射されたオイルを流すクーリングチャネルの形成されたピストンが知られている。たとえば特許文献１では、入口通路の上方に案内壁を設け、クーリングチャネルにオイルが円滑に流れ込むようにしている。また入口開口周縁にオイルが逆流することを防止する段部を設けている。
特開２００５−９０４４８号公報

しかしながら、前述した従来のピストン構造では、オイルの入口通路近辺に設けられた案内壁や段部によってクーリングチャネルの流路断面積を縮小してしまう。そのためオイルの流入が阻害されてしまってオイルの供給量が少なくなっていた。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、オイルの流入が阻害されることなく、またオイルが逆流して流出することを防止可能なピストン構造及びオイルジェットシステムを提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、オイルジェットから噴射されたオイルが流れ込み、オイル流れ方向に延設される入口流路(１１)と、前記入口流路(１１)に連続してピストン冠面裏に形成され、縦断面で見たときに入口流路(１１)に近づくにつれて流路幅を拡大するスロープ面(１２１)と、そのスロープ面(１２１)に連続してスロープ面(１２１)に沿って逆流したオイルの流れ方向を変更する逆流防止壁部(１２２)と、を含む冠面裏流路(１２)と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、冠面裏流路には、入口流路に近づくにつれて流路幅を拡大するスロープ部と、そのスロープ部に連続する逆流防止壁部と、が形成されている。したがってスロープ部に沿って逆流したオイルが逆流防止壁部に衝突して流れ方向が変わるので、逆流オイルがあっても入口流路から流出しにくくなる。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明によるピストン構造の第１実施形態を示す図であり、図１(Ａ)は図１(Ｃ)のＡ−Ａ断面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ−Ｂ断面図、図１(Ｃ)は正面図、図１(Ｄ)は図１(Ｃ)の縦断面図である。

ピストン１０は、入口流路１１と、冠面裏流路１２と、出口流路１３と、を含む。

入口流路１１は、オイルジェットから噴射されたオイルが流れ込む。入口流路１１は、オイル流れ方向に延設される。本実施形態ではピストン１０の下から上に縦貫するように形成される。

冠面裏流路１２は、入口流路１１に連続して形成される。冠面裏流路１２は、ピストン冠面１０ａの裏に形成される。冠面裏流路１２は、ピストン１０の外周に沿って形成される。図１(Ｂ)に示されているように、冠面裏流路１２は、スロープ部１２１と、逆流防止壁部１２２と、を含む。

スロープ部１２１は、縦断面(図１(Ｂ))で見たときに入口流路１１に近づくにつれて流路幅を拡大する傾斜面である。

逆流防止壁部１２２は、スロープ部１２１に連続する。逆流防止壁部１２２は、スロープ端１２１ａと入口流路端１１ａとを結ぶ傾斜壁面である。逆流防止壁部１２２は、入口流路端１１ａに近づくにつれて流路幅を縮小するように立ち上がる。

出口流路１３は、冠面裏流路１２に連続して形成される。出口流路１３は、冠面裏流路１２を流れたオイルが流れ出る。

図２は第１実施形態のピストン構造の作用を説明する図であり、図２(Ａ)はオイルジェットから噴射されたオイルの主要な流れを示し、図２(Ｂ)は比較形態におけるオイルの流れを示し、図２(Ｃ)は本実施形態におけるオイルの流れを示す。

図２(Ａ)の矢印に示すように、オイルジェット２０から噴射されたオイルは、入口流路１１を介して冠面裏流路１２に流れ込み、出口流路１３から流れ出る。

このとき図２(Ｂ)のように冠面裏流路１２が平滑形状である場合は、細矢印のように入口流路１１から冠面裏流路１２にオイルが流れ込む。そしてたとえばピストン上昇時に慣性力の影響によって太矢印のように逆流して再び入口流路１１から流れ出てしまっていた。このため冠面裏流路１２を流れるオイルの量が少なくなる。

これに対して本実施形態では、冠面裏流路１２は、スロープ部１２１と逆流防止壁部１２２とを含むように形成されている。このため、細矢印のように冠面裏流路１２に流れ込んだオイルが逆流すると、太矢印のようにスロープ部１２１に沿って流れる。そして逆流防止壁部１２２は、スロープ端１２１ａと入口流路端１１ａとを結ぶ傾斜壁面であり、入口流路端１１ａに近づくにつれて流路幅を縮小するように立ち上がる。このためスロープ部１２１に沿って逆流したオイルは、逆流防止壁部１２２に衝突して流れ方向が変わる。したがって逆流オイルがあっても、入口流路１１から流れ出にくくなる。

図３は、入口流路を流れるオイルの流入流出量を示した図である。横軸のクランクアングル３６０ｄｅｇ及び７２０ｄｅｇが上死点(ＴＤＣ)であり、クランクアングル５４０ｄｅｇが下死点(ＢＤＣ)である。縦軸はオイルの流入流出量を示し、ゼロを境として上ほど流入量が多く、下ほど流出量が多い。なおオイルジェットは、クランクアングルにかかわらず一定量のオイルを噴出する。

ピストンがＴＤＣからＢＤＣに下降するときは、ピストンの移動方向とオイルの噴き出し方向とが逆なので入口流路からオイルが入りやすい。

またピストンがＢＤＣからＴＤＣに上昇するときは、ピストンの移動方向とオイルの噴き出し方向とが一致するので入口流路からオイルが入りにくいうえ、慣性力の影響でオイルが逆流して入口流路１１から流れ出やすくなる。図３を見ると特にクランクアングル６００ｄｅｇ付近で多くのオイルが流出していることが分かる。

これに対してスロープ部１２１と逆流防止壁部１２２とを含む本実施形態の冠面裏流路１２によれば、図３の斜線領域分だけ入口流路１１から流れ出る逆流オイルを低減できたのである。したがって良好なピストンの冷却性能を得ることができ、ひいては耐ノック性を向上できるのである。

また本実施形態によれば、冠面裏流路１２の下側(入口流路側)にスロープ部１２１及び逆流防止壁部１２２を形成した。このようにすれば、冠面裏流路１２からピストン冠面１０ａまでの肉厚を減らすことがなく、十分な肉厚を確保することができる。冠面肉厚には強度等の性能を確保するために最低限確保すべき下限肉厚が規定されている。その下限肉厚が確保できなければ、下限肉厚を確保するために冠面裏流路１２を全体的に下げるなどの対策が必要となる。冠面裏流路１２を全体的に下げては冠面からの距離が離れるので冷却効果が落ちてしまう。しかしながら本実施形態の構造によれば、そのような対策が不要であり良好なピストン冷却性能を得ることができるのである。

（第２実施形態）
図４は本発明によるピストン構造の第２実施形態を示す図であり、図４(Ａ)はこの第２実施形態の構造を拡大して示す断面図であり、図４(Ｂ)はこの第２実施形態の作用を説明する図である。

本実施形態の逆流防止壁部１２２は、図４(Ａ)に示すように冠面裏流路１２の上側に凸の湾曲部１２３を介して入口流路端１１ａに接続される。逆流防止壁部１２２は、湾曲部１２３に近づくにつれて流路幅を縮小するように立ち上がる。

このような構造であっても逆流オイルは、図４(Ｂ)に示すように太矢印のようにスロープ部１２１に沿って流れ、逆流防止壁部１２２によって流れ方向が変更される。したがって逆流オイルは入口流路１１から流れ出にくくなる。

また本実施形態では、入口流路端１１ａに連続する湾曲部１２３が形成されているので、細矢印のように入口流路１１から流れ込んだオイルは、湾曲部１２３に沿って剥離せずに冠面裏流路１２にスムーズに流れ込むようになる。

（第３実施形態）
図５は本発明によるピストン構造の第３実施形態を示す図であり、図５(Ａ)はこの第３実施形態の構造を拡大して示す断面図であり、図５(Ｂ)はこの第３実施形態の作用を説明する図である。

本実施形態の逆流防止壁部１２２は、図５(Ａ)に示すように冠面裏流路１２の上側に凸の湾曲部１２３を介して入口流路端１１ａに接続される。湾曲部端１２３ａは、縦断面で見たときにスロープ端１２１ａよりも冠面裏流路オイル流れ方向側に突出する。

このように構成したので逆流オイルは、図５(Ｂ)に示すように太矢印のようにスロープ部１２１に沿って流れ、逆流防止壁部１２２によって流れ方向が変更される。そして特に湾曲部端１２３ａがスロープ端１２１ａよりも冠面裏流路オイル流れ方向側に突出することで、逆流防止壁部１２２が逆スラント形になっているので、逆流オイルが入口流路１１から一層流れ出にくくなるのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

上記説明においては、冠面裏流路１２の下側(入口流路側)にスロープ部１２１及び逆流防止壁部１２２を形成する場合を例示して説明したが、図６に示すように冠面裏流路１２の上側(入口流路の反対側)にスロープ部１２１及び逆流防止壁部１２２を形成してもよい。

このようにしても逆流したオイルは、スロープ部１２１に沿って流れて逆流防止壁部１２２に衝突して流れ方向が変わる。したがって逆流オイルがあっても、入口流路１１から流れ出にくくなるのである。

本発明によるピストン構造の第１実施形態を示す図である。第１実施形態のピストン構造の作用を説明する図である。入口流路を流れるオイルの流入流出量を示した図である。本発明によるピストン構造の第２実施形態を示す図である。本発明によるピストン構造の第３実施形態を示す図である。本発明によるピストン構造の他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ピストン
１０ａピストン冠面
１１入口流路
１１ａ入口流路端
１２冠面裏流路
１２１スロープ部
１２１ａスロープ端
１２２逆流防止壁部
１２３湾曲部
２０オイルジェット

Claims

オイルジェットから噴射されたオイルが流れ込み、オイル流れ方向に延設される入口流路と、
前記入口流路に連続してピストン冠面裏に形成され、縦断面で見たときに入口流路に近づくにつれて流路幅を拡大するスロープ面と、そのスロープ面に連続してスロープ面に沿って逆流したオイルの流れ方向を変更する逆流防止壁面と、を含む冠面裏流路と、
を有するピストン構造。
前記逆流防止壁面は、縦断面で見たときにスロープ端と入口流路端とを結び、入口流路端に近づくにつれて流路幅を縮小するように立ち上がる、
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン構造。
前記逆流防止壁面は、縦断面で見たときに湾曲部を介して入口流路端に接続され、湾曲部に近づくにつれて流路幅を縮小するように立ち上がる、
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン構造。
前記逆流防止壁面は、縦断面で見たときに湾曲部を介して入口流路端に接続され、
前記湾曲部の端は、縦断面で見たときに前記スロープ端よりも冠面裏流路オイル流れ方向側に突出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン構造。