特許 6845100 ピストン支持部の潤滑構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6845100

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】ピストン支持部の潤滑構造

(51)【国際特許分類】

   F16C 9/04 20060101AFI20210308BHJP

   F02F 3/00 20060101ALI20210308BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20210308BHJP

   F16J 1/08 20060101ALI20210308BHJP

   F16J 1/16 20060101ALI20210308BHJP

   F16C 7/02 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   F16C9/04

   F02F3/00 Z

   F01M1/06 C

   F16J1/08

   F16J1/16

   F16C7/02

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-124811(P2017-124811)

(22)【出願日】2017年6月27日

(65)【公開番号】特開2019-7578(P2019-7578A)

(43)【公開日】2019年1月17日

【審査請求日】2020年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】特許業務法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大原 創

(72)【発明者】

【氏名】永吉 学

(72)【発明者】

【氏名】臼井 正一朗

【審査官】 日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５８１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−４９４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平３−９９２７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−３６３３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２０２９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３／００− ９／０６

Ｆ１６Ｊ １／００− １／２４， ７／００−１０／０４

Ｆ０１Ｍ １／００− ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンの裏面に形成されたピンボス部により両端部を回動自在に軸支されたピストンピンを介し前記ピストンをコンロッドの小端部で揺動自在に支持したピストン支持部の潤滑構造であって、前記ピストンピンを円管により構成して貫通部分を収容空間とし、該収容空間の内径より小径の円柱状を成すインナーピンを前記収容空間に収容し、該収容空間の両端部の開口を蓋体により封止し、前記ピストンピンにおける前記ピンボス部と前記コンロッドの小端部とによる軸支領域に前記収容空間の内外を半径方向に連通する油穴を穿設し、前記インナーピンが上死点付近及び下死点付近で慣性力により前記ピストンピンの内周面に押し付けられながら転動し得るように構成したことを特徴とするピストン支持部の潤滑構造。

【請求項2】

ピストンピンのピンボス部による軸支領域に穿設された油穴に向けピストン上部のクーリングギャラリーから潤滑油を導く給油路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のピストン支持部の潤滑構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストン支持部の潤滑構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図３に示す如く、自動車等に用いられる一般的なレシプロエンジンにおいては、シリンダ１内に収容されたピストン２がピストンピン３を介しコンロッド４の小端部４ａにより揺動自在に支持されており、該コンロッド４の大端部４ｂがクランクピン５を介しクランクシャフト６と連結されるようにしてある。

【0003】

また、クランクピン５はクランクアーム６ａによりクランクシャフト６の中心からずらした位置に支持されており、クランクピン５がクランクシャフト６の中心回りに円軌道を描いて移動するようになっているので、コンロッド４がピストンピン３を中心に揺動しつつピストン２がシリンダ１内を昇降することになる。

【0004】

ここで、前記ピストンピン３は、ピストン２の裏面に形成された一対のピンボス部７により両端部を回動自在に軸支されており、前記コンロッド４の小端部４ａは、前記各ピンボス部７に挟まれたピストンピン３の中央部を回動自在に軸支するようになっている。

【0005】

そして、このようなピストン２の支持部における潤滑は、コンロッド４内部の油通路８を通して潤滑油を強制給油したり、シリンダ１下部に装備された図示しないオイル噴射ノズルから潤滑油をピストン２の裏面に向け上向きに噴射したり、クランクシャフト６の潤滑油の跳ね上げを利用したりして行われるようになっている。

【0006】

尚、この種のピストン支持部の潤滑構造に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１、２等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−２５８１９４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１４９４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、エンジンの省燃費化を図るために低回転化によりフリクションを下げることと併せて、低回転化によるパワーの低下を補うために高過給化を組み合わせることが広く行われている。こうした場合に、エンジンにおける筒内圧が全行程において大幅に増加し、ピストン２が常に押し下げられた状態に維持される一方、排気上死点付近でピストン２に働く慣性力が小さくなる結果、その摺動部に潤滑油がうまく行き渡らなくなってピストン２とピストンピン３とコンロッド４との間に焼き付きの虞れが高まることが懸念されている。

【0009】

即ち、従来においては、いくら筒内圧によりピストン２を押し下げる力が作用していても、排気上死点付近では慣性力によりピストン２が浮き上がる力の方が勝り、コンロッド４の小端部４ａやピストン２の各ピンボス部７に対して押し付けられていたピストンピン３の摺動部（コンロッド４の小端部４ａに対してはピストンピン３の中央部の下側部分、ピストン２の各ピンボス部７に対してはピストンピン３の両端部の上側部分）に隙間ができ、この隙間に潤滑油が入り込んで潤滑と冷却が行われるようになっていたが、前述のように低回転化と高過給化が両立すると、排気上死点付近でも潤滑油を前記摺動部に入り込ませることが難しくなる。

【0010】

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ピストンとピストンピンとコンロッドとの間における焼き付きを抑制し得るピストン支持部の潤滑構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、ピストンの裏面に形成されたピンボス部により両端部を回動自在に軸支されたピストンピンを介し前記ピストンをコンロッドの小端部で揺動自在に支持したピストン支持部の潤滑構造であって、前記ピストンピンを円管により構成して貫通部分を収容空間とし、該収容空間の内径より小径の円柱状を成すインナーピンを前記収容空間に収容し、該収容空間の両端部の開口を蓋体により封止し、前記ピストンピンにおける前記ピンボス部と前記コンロッドの小端部とによる軸支領域に前記収容空間の内外を半径方向に連通する油穴を穿設し、前記インナーピンが上死点付近及び下死点付近で慣性力により前記ピストンピンの内周面に押し付けられながら転動し得るように構成したことを特徴とするものである。

【0012】

而して、このようにすれば、ピストンの上下動とコンロッドの揺動とによりインナーピンがピストンピンの収容空間内で転動し、特に上死点付近及び下死点付近にて前記インナーピンが慣性力により前記ピストンピンの内周面に押し付けられながら転動することになるが、該ピストンピンの内周面と前記インナーピンとの間には、三日月形断面の油溜まりが形成されていて、前記インナーピンが前記ピストンピンに対し相対的に転動して進む側で前記インナーピンにより油溜まりが押し潰されて縮小し、楔効果により潤滑油が著しく加圧されて油穴を通し前記ピストンピンの外周面に押し出され、コンロッドの小端部やピストンの各ピンボス部に対しピストンピンが押し付けられていた摺動部に強制給油が行われて良好な潤滑と冷却が図られる。

【0013】

一方、前記インナーピンが前記ピストンピンに対し相対的に転動して過ぎ去る側では、油溜まりが一気に拡張されて潤滑油が大幅に減圧されることで負圧状態となり、油穴を通し前記ピストンピンの外周面から潤滑油が吸い込まれることになるので、少なくとも一部の油穴を既存の潤滑系から給油可能な配置としておくだけで収容空間への潤滑油の補給が可能となる。

【0014】

即ち、上死点付近及び下死点付近にて前記インナーピンが慣性力により前記ピストンピンの内周面に押し付けられながら転動することにより、前記インナーピンの各油穴で潤滑油の押し出しと吸い込みが交互に繰り返されることになる。

【0015】

更に、本発明をより具体的に実施するにあたっては、ピストンピンのピンボス部による軸支領域に穿設された油穴に向けピストン上部のクーリングギャラリーから潤滑油を導く給油路を備え、該給油路を通してピストンピンの収容空間へ潤滑油の補給が成されるようにしても良い。

【発明の効果】

【0016】

上記した本発明のピストン支持部の潤滑構造によれば、インナーピンを上死点付近及び下死点付近で慣性力によりピストンピンの内周面に押し付けながら転動させることにより、収容空間から油穴を介し潤滑油を著しく加圧して前記ピストンピンの外周面に押し出すことができるので、コンロッドの小端部やピストンの各ピンボス部に対しピストンピンが押し付けられていた摺動部に強制給油が行われて該摺動部の良好な潤滑と冷却を図ることができ、ピストンとピストンピンとコンロッドとの間における焼き付きを効果的に抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明を実施する形態の一例を示す側面断面図である。

【図2】図１のピストンピン及びインナーピンの正面断面図である。

【図3】従来例を示す正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

【0019】

図１及び図２に示す如く、本形態例においては、前述した図３の場合と略同様に、ピストン２の裏面に形成されたピンボス部７により両端部を回動自在に軸支されたピストンピン３を介し前記ピストン２をコンロッド４の小端部４ａで揺動自在に支持するようにしているが、ピストンピン３を円管により構成して貫通部分を収容空間９とし、該収容空間９の内径より小径の円柱状を成すインナーピン１０を前記収容空間９に収容し、該収容空間９の両端部の開口をプラグ１１，１２（蓋体）により封止し、前記ピストンピン３における前記ピンボス部７と前記コンロッド４の小端部４ａとによる軸支領域に前記収容空間９の内外を半径方向に連通する油穴１３を穿設し、前記インナーピン１０が上死点付近及び下死点付近で慣性力により前記ピストンピン３の内周面に押し付けられながら転動し得るように構成している。

【0020】

また、ここに図示している例にあっては、ピストン２の上側内部にクーリングギャラリー１４が環状に穿設されており、ピストンピン３のピンボス部７による軸支領域に穿設された油穴１３に向け前記クーリングギャラリー１４から潤滑油を導く給油路１５が穿設され、該給油路１５を通して前記ピストンピン３の収容空間９へ潤滑油の補給が成されるようになっている。

【0021】

即ち、前記クーリングギャラリー１４には、その周方向適宜位置に下向きに開口するオイル入口（図１に図示されない位相にて開口）があり、シリンダ１下部に装備された図示しないオイル噴射ノズルから上向きに噴射した潤滑油を、主にピストン２の下降時に前記オイル入口から前記クーリングギャラリー１４内へ注入して行き亘らせ、ピストン２の上下動による慣性力でシェーキングして効率良く熱交換させ、この熱交換によりピストン２から熱を奪って昇温した潤滑油をクーリングギャラリー１４の周方向適宜位置に下向きに開口されているオイル出口（図１に図示されない位相にて開口）から流下させて回収するようにしているので、その潤滑油の一部を前記給油路１５へ分流させて収容空間９への潤滑油の補給を行うようにしている。

【0022】

ここで、前記給油路１５が前記ピストンピン３の外周面に突き当たる位置には、該ピストンピン３の全周に亘り油溝１６が形成されており、この位置で周方向に並ぶ全ての油穴１３に対し潤滑油を供給できるようにしてある。

【0023】

尚、コンロッド４内部における油通路８については、本形態例においても従前通り残してあるが、前記クーリングギャラリー１４から潤滑油を導く給油路１５の新設に伴い前記油通路８を廃止する余地があることを付言しておく。

【0024】

また、前記給油路１５を新設せずに、ピストンピン３のコンロッド４の小端部４ａによる軸支領域に穿設された油穴１３の一部がコンロッド４内部の油通路８に連通し得るようにして前記収容空間９への潤滑油の補給を実現することも可能である。

【0025】

而して、このようにした場合、ピストン２の上下動とコンロッド４の揺動とによりインナーピン１０がピストンピン３の収容空間９内で転動し、特に上死点付近及び下死点付近にて前記インナーピン１０が慣性力により前記ピストンピン３の内周面に押し付けられながら転動することになるが、該ピストンピン３の内周面と前記インナーピン１０との間には、三日月形断面（図２参照）の油溜まりが形成されていて、前記インナーピン１０が前記ピストンピン３に対し相対的に転動して進む側（図２中にＡで示す側）で前記インナーピン１０により油溜まりが押し潰されて縮小し、楔効果により潤滑油が著しく加圧されて油穴１３を通し前記ピストンピン３の外周面に押し出され、コンロッド４の小端部４ａやピストン２の各ピンボス部７に対しピストンピン３が押し付けられていた摺動部に強制給油が行われて良好な潤滑と冷却が図られる。

【0026】

一方、前記インナーピン１０が前記ピストンピン３に対し相対的に転動して過ぎ去る側（図２中にＢで示す側）では、油溜まりが一気に拡張されて潤滑油が大幅に減圧されることで負圧状態となり、油穴１３を通し前記ピストンピン３の外周面から潤滑油が吸い込まれることになるので、少なくとも一部の油穴１３を既存の潤滑系から給油可能な配置としておくだけで収容空間９への潤滑油の補給が可能となる。

【0027】

即ち、上死点付近及び下死点付近にて前記インナーピン１０が慣性力により前記ピストンピン３の内周面に押し付けられながら転動することにより、前記インナーピン１０の各油穴１３で潤滑油の押し出しと吸い込みが交互に繰り返されることになる。

【0028】

従って、上記形態例によれば、インナーピン１０を上死点付近及び下死点付近で慣性力によりピストンピン３の内周面に押し付けながら転動させることにより、収容空間９から油穴１３を介し潤滑油を著しく加圧して前記ピストンピン３の外周面に押し出すことができるので、コンロッド４の小端部４ａやピストン２の各ピンボス部７に対しピストンピン３が押し付けられていた摺動部に強制給油が行われて該摺動部の良好な潤滑と冷却を図ることができ、ピストン２とピストンピン３とコンロッド４との間における焼き付きを効果的に抑制することができる。

【0029】

尚、本発明のピストン支持部の潤滑構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0030】

２ ピストン
３ ピストンピン
４ コンロッド
４ａ 小端部
７ ピンボス部
９ 収容空間
１０ インナーピン
１１ プラグ（蓋体）
１２ プラグ（蓋体）
１３ 油穴
１４ クーリングギャラリー
１５ 給油路
１６ 油溝

【図1】

【図2】

【図3】