JP2005127227A - ピストンピンの潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンのピストンピンを安定的に潤滑する。
【解決手段】 エンジンにおいて、ピストン１０、コンロッド２０を全浮動型のピストンピン３０で連結する構造を適用する。コンロッド２０の内部には、大端部２５から小端部２２に貫通して、潤滑油用の油路２１を設け、中央付近に円環状に潤滑油用の供給溝２４を設ける。ピストンピン３０は中空の部材であり、中央付近に導入孔３１、両端付近に潤滑孔３２が設けられている。ピストン・ボス１１の外端部には、それぞれ椀型プラグ１３が嵌入される。潤滑油は、コンロッド２０の油路２１、導入孔３１を介してピストンピン３０の内部に導入され、両端の開口部または潤滑孔３２から溢出し、椀型プラグ１３で塞がれた空間に溜まる。この結果、ピストンピン３０とピストン・ボス１１の接触面の潤滑が安定して確保される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンにおいて、ピストンとコンロッドを連結するピストンピンの潤滑を行う潤滑構造に関する。

エンジンは、ピストンの往復運動を、コンロッドを介してクランクシャフトに伝達することで動力を出力する。ピストンとコンロッドはピストンピンと呼ばれる部材で連結される。例えば、ピストンピンでは、ピストンの往復運動を円滑に行うため、ピストンピンと、ピストンおよびコンロッドとの間を適切に潤滑する必要がある。

特許文献１は、ピストンピンとコンロッドとの接触面の潤滑を確保するための潤滑構造を開示している。この潤滑構造では、コンロッド内に設けられた油路を介して接触面に潤滑油が供給される。

特開平５−３３２３４９号公報

従来は、ピストン側のピストン軸受け、即ちピストン・ボスとピストンピンの間は、コンロッドの小端部から流出した潤滑油や、その他の部位から飛散する潤滑油飛沫によって潤滑が行われているに過ぎず、潤滑油を安定的に供給可能な潤滑構造は十分検討されていなかった。従来の潤滑構造では、エンジンが高負荷で運転されている場合、２サイクルエンジンに適用された場合、およびシリンダ内が比較的高圧となる自着火エンジンに適用された場合などに、十分な潤滑を確保することができない可能性があった。本発明は、かかる課題を解決可能な潤滑構造を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンにおいて、コンロッドとピストンを連結するピストンピンの潤滑構造を対象とする。本発明では、コンロッドは、大端部から小端部に連通する油路を有する。ピストンピンは、中空であり、その外周には油路に対応する位置に潤滑油用の導入孔を有する。ピストンは、ピストン・ボスの外端を塞ぐ蓋部材を備えている。

かかる構造によれば、コンロッドの油路および導入孔を介してピストンピン内部に潤滑油を供給することができる。この潤滑油は、ピストンピン内部を通って、ピストン・ボスに供給される。ピストン・ボスの外端は蓋部材で塞がれているため、潤滑油はピストン・ボスから外に漏れず、ピストンとピストン・ボスの接触面に保持される。この結果、本発明の潤滑構造によれば、この接触面の潤滑を安定的に確保することができる。

蓋部材は、例えば、ピストン・ボスに嵌入される椀型プラグとすることができる。こうすれば、組み付けが比較的容易となる利点がある。

また、ピストン・ボスに蓋部材の取り付け用の溝を設け、蓋部材として、この溝にはめ込まれる皿形プラグを用いても良い。全浮動型のピストンピンでは、ピストンの脱落防止のためにピストンにスナップリングを取り付けるのが通常である。上記構造では、スナップリングの取り付け溝を、蓋部材の取り付け用に兼用することができ、比較的小さな設計変更で本発明を実現することができる利点がある。

本発明において、更に、ピストンピンには、ピストン・ボスとの接触面に潤滑油を供給するための潤滑孔を設けてもよい。こうすることにより、接触面への潤滑油の供給を更に安定化させることができる。

本発明は、第２の潤滑構造として、ピストンピンを、両端が塞がれた中空部材とし、外周には前記油路に連通する導入孔と、ピストン・ボスとの接触面に潤滑油を供給するための潤滑孔とを設けても良い。かかる構造によれば、ピストンピン内に供給された潤滑油が、潤滑孔から溢出することにより、接触面の潤滑を確保することができる。この第２の潤滑構造において、ピストン・ボスの両端を塞ぐ蓋部材を設けても良い。

Ａ．第１実施例：
図１は第１実施例としての潤滑構造を示す説明図である。ピストン１０、全浮動型のピストンピン３０、コンロッド２０について、クランクシャフト４０の回転軸を含む平面で切断した場合の断面図を模式的に示した。

ピストン１０は、図の上方から見て円形断面を有しており、ピストンピン３０をはめ込むための円形の孔１２がクランクシャフト４０の軸方向に設けられている。ピストン１０の下部には、ピストンピン３０の軸受けとなるピストン・ボス１１が形成されている。

コンロッド２０は、ピストン１０の往復運動をクランクシャフト４０に伝達するための部材である。コンロッド２０の小端部２２には、ピストンピン３０をはめ込むための孔が設けられており、孔の内部にはブッシュ２３が取り付けられている。コンロッド２０の大端部２５は、金属製のコンロッドベアリング２６を介してクランクシャフト４０に回転可能に連結されている。

コンロッド２０の内部には、大端部２５から小端部２２に貫通して、潤滑油用の油路２１が設けられている。この油路２１にはクランクシャフト４０に形成された油路４１を介して、オイルポンプから排出された潤滑油が供給される。ブッシュ２３には、中央付近に、内面に沿って円環状に潤滑油用の供給溝２４が設けられている。油路２１を介して供給された潤滑油は、この供給溝２４内に行き渡る。

ピストンピン３０は、ピストン１０とコンロッド２０を連結する中空の部材である。その外周には、中央付近に、潤滑油をピン内部に導入するための導入孔３１が設けられている。また、両端付近には、ピストン・ボス１１に対面する位置に、潤滑孔３２が設けられている。潤滑孔３２を省略してもよい。導入孔３１、潤滑孔３２の形状、寸法、サイズは、ピストンピン３０に加わる荷重を考慮して、ピストンピン３０の破損を招かない範囲で決定すればよい。潤滑性能を向上する観点からは、導入孔３１、潤滑孔３２の総断面積は大きい方が好ましい。

本実施例では、ピストンピン３０は全浮動型であり、ピストン１０の運動過程において、軸方向（図中の左右方向）の移動、軸周りの回転を生じる。ピストンピン３０が軸方向に移動した場合でも、潤滑油を安定して供給するため、ピストンピン３０の可動範囲のほぼ全域に亘って、導入孔３１と供給溝２４の少なくとも一部が連通するよう、両者の寸法を設定することが好ましい。かかる構造は、例えば、供給溝２４の幅を、導入孔３１の軸方向の幅よりも十分に大きくすることにより、実現することができる。

ピストン１０の孔１２にピストンピン３０が挿入された後、孔１２の両端、即ちピストン・ボス１１の外端部には、それぞれ椀型プラグ１３が嵌入される。椀型プラグ１３は、孔１２の内部から潤滑油がピストン外部に漏れ出るのを防ぐ役割、および全浮動型のピストンピン３０の軸方向の可動範囲を規制するスナップリングの役割を果たす。

以上で説明した潤滑構造によれば、コンロッド２０の油路２１を介して供給された潤滑油は、図中に矢印で示す通り、導入孔３１を介してピストンピン３０の内部に導入される。供給溝２４は円環状に設けられているため、ピストンピン３０が回転し、導入孔３１の位置が変化しても、潤滑油は安定してピストンピン３０の内部に導入可能である。

その後、潤滑油は、ピストンピン３０両端の開口部または潤滑孔３２から溢出する。ピストン・ボス１１の外端は、椀型プラグ１３で塞がれているため、潤滑油は、ピストン１０外部に直ちに漏れ出ることはなく、ピストン・ボス１１とピストンピン３０の接触面（図中、破線で囲った部分）に供給される。この結果、本実施例の潤滑構造によれば、接触面の潤滑を安定して確保することができる。

Ｂ．第２実施例：
図２は第２実施例としての潤滑構造を示す説明図である。第１実施例と同じ部材には、同じ符号を付した。第２実施例では、ピストン１０Ａの構造が第１実施例と相違する。図示する通り、ピストン１０Ａは、ピストン・ボス１１の外端近傍に、孔２１の内周に沿って溝１４が形成されている。この溝１４には、円板状の皿型プラグ１３Ａがはめ込まれている。皿型プラグ１３Ａは、鋼の薄板などの可撓性の材料で形成されており、孔１２の径よりも外径が小さくなるように弾性変形させた上で、孔１２に外部から押し込むことにより、溝１４にはめ込むことができる。

第２実施例の潤滑構造によれば、第１実施例と同様の効果が得られる。更に、皿型プラグ１３Ａは、第１実施例で用いた椀型プラグ１３に比較して薄いため、プラグ間の孔１２の容積を十分に確保しやすい。従って、ピストンピン３０の軸長を長くすることができ、ピストンピン３０の耐荷重を向上させることができる利点がある。

第２実施例では、皿型プラグ１３Ａは、外側に凸の状態ではめ込まれている例を示した。これに対して、内側に凸の状態ではめ込むようにしてもよい。但し、外側に凸の状態ではめ込んだ場合には、ピストンピン３０が軸方向に移動した場合でも、その両端の開口部と皿型プラグ１３Ａが密着するのを回避できるため、潤滑油を安定的に供給することができる利点がある。

Ｃ．第３実施例：
図３は第３実施例としての潤滑構造を示す説明図である。第１、第２実施例と同じ部材には同じ符号を付した。第３実施例は、ピストンピン３０Ｂの構造が、第１、第２実施例と相違する。ピストンピン３０Ｂは、中空部材であり、その両端は端板３３Ｂで塞がれている。外周には、道入孔３１Ｂ、潤滑孔３２Ｂが設けられている。

第３実施例の構造によれば、ピストンピン３０Ｂの内部に供給された潤滑油は、潤滑孔３２Ｂから、ピストンピン３０Ｂとピストン・ボス１１の接触面に供給される。従って、第３実施例においても、この接触面の潤滑を確保することができる。更に、皿型プラグ１３Ａによってピストン・ボス１１の外端を塞いでいるため、孔１２の内部に潤滑油が溜まり、潤滑の確実性を向上させることができる。皿型プラグ１３Ａに代えて、第１実施例で例示した椀型プラグ１３を用いてもよい。

第３実施例では、皿型プラグ１３Ａまたは椀型プラグ１３を取り付けず、ピストン・ボス１１の両端を解放してもよい。第３実施例では、潤滑孔３２Ｂから接触面に直接潤滑油が供給されるため、ピストン・ボス１１の両端から潤滑油が外部に漏れ出たとしても、接触面では一定レベルの潤滑を確保することができる。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、本発明は、ピストンピンとコンロッドとが固定された形式にも適用可能である。

第１実施例としての潤滑構造を示す説明図である。 第２実施例としての潤滑構造を示す説明図である。 第３実施例としての潤滑構造を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０Ａ...ピストン
１１...ピストン・ボス
１２...孔
１３...椀型プラグ
１３Ａ...皿型プラグ
１４...溝
２０...コンロッド
２１...油路
２２...小端部
２３...ブッシュ
２４...供給溝
２５...大端部
２６...コンロッドベアリング
３０、３０Ｂ...ピストンピン
３１、３１Ｂ...道入孔
３２、３２Ｂ...潤滑孔
３３Ｂ...端板
４０...クランクシャフト
４１...油路

Claims (6)

1. エンジンのコンロッドとピストンを連結するピストンピンの潤滑構造であって、
   前記コンロッドは、大端部から小端部に連通する潤滑油用の油路を有し、
   前記ピストンピンは、中空であるとともに、外周には前記油路に対応する位置に潤滑油用の導入孔を有し、
   前記ピストンは、ピストン・ボスの外端を塞ぐ蓋部材を備える潤滑構造。
2. 請求項１記載の潤滑構造であって、
   前記蓋部材は、前記ピストン・ボスに嵌入された椀型プラグである潤滑構造。
3. 請求項１記載の潤滑構造であって、
   前記ピストンピンは、全浮動型であり、
   前記ピストン・ボスは、前記蓋部材の取り付け用の溝を有しており、
   前記蓋部材は、該溝にはめ込まれた皿形プラグである潤滑構造。
4. 請求項１〜３いずれか記載の潤滑構造であって、
   前記ピストンピンは、前記ピストン・ボスとの接触面に潤滑油を供給するための潤滑孔を有する潤滑構造。
5. エンジンのコンロッドとピストンを連結するピストンピンの潤滑構造であって、
   前記コンロッドは、大端部から小端部に連通する潤滑油用の油路を有し、
   前記ピストンピンは、両端が塞がれた中空部材であるとともに、外周には前記油路に対応する位置に設けられた潤滑油用の導入孔と、ピストン・ボスとの接触面に潤滑油を供給するための潤滑孔とを有する潤滑構造。
6. 請求項５記載の潤滑構造であって、
   更に、前記ピストン・ボスの両端を塞ぐ蓋部材を有する潤滑構造。

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