JP3487534B2 - エンジンの潤滑構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンとコンロ
ッドの連結部分を潤滑するためのエンジンの潤滑構造に
関し、特に、２サイクルエンジンやクランク室過給式４
サイクルエンジンのように、クランクケース内で圧縮さ
れた気体が燃焼室に送り込まれるようなエンジンに対し
て好適なエンジンの潤滑構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】吸気通路がクランクケース側に接続さ
れ、クランクケース内と燃焼室が掃気通路で連通されて
いる２サイクルエンジンでは、オイルポンプの駆動によ
りオイルタンクからオイルフィルターを介して導いた潤
滑オイルを、シリンダブロック側の油路とクランクケー
ス側の油路に分配して、シリンダブロック側の油路によ
りシリンダ孔に供給し、シリンダ孔内周面とピストンの
摺接部を潤滑すると共に、クランクケース側の油路によ
り、クランク軸の油路を介して、コンロッド大端部の軸
受に供給して当該部分を潤滑してから、更に、ピストン
摺接部から流出したオイルや、コンロッド大端部の軸受
から流出したオイルを、クランク軸の回転によりピスト
ンの下面側に向けて飛散させることで、ピストンとコン
ロッドの連結部分（ピストンピンの支承部およびコンロ
ッドの小端部）に供給して当該部分を潤滑するというこ
とが従来から行われている。 【０００３】あるいは、オイルポンプの駆動によりオイ
ルタンクからオイルフィルターを介して導いたオイル
を、吸気通路に吐出させて新気と共にクランクケース内
に一旦吸入させ、コンロッド大端部の軸受やピストンと
コンロッドの連結部分にオイルの一部を供給して当該部
分を潤滑すると共に、クランクケース内のオイルを新気
の流れにより燃焼室側のシリンダ孔に供給して、ピスト
ンの摺接部を潤滑するということが従来から行われてい
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の２サイクルエンジンの潤滑構造では、何れにし
ても、吸気通路に吐出されてクランクケース内に吸入さ
れたオイルや、クランク軸の回転により飛散されたオイ
ルは、その全体のごく一部しかピストンとコンロッドの
連結部分の潤滑に寄与しないため、当該部分の潤滑を確
実に行うためには、クランクケース内に多量のオイルを
導入することが必要となっている。 【０００５】ところが、オイルパンを下部に設けてクラ
ンクケースが閉鎖的に形成されている通常の４サイクル
エンジンと違って、２サイクルエンジンやクランク室過
給式４サイクルエンジンでは、クランクケース内に多量
のオイルを導入することで、潤滑に寄与しない大部分の
オイルが、新気と共にクランクケースから掃気通路（ク
ランク室過給式４サイクルエンジンでは過給通路）を通
って燃焼室に入り込むこととなり、燃料と共に燃焼され
たものが白煙となって大気中に多量に排出される一方、
吹き抜け掃気流と共に未燃のオイルが大気中に多量に排
出されて、大気を汚染すると共に、オイルの無駄な消費
を増大させるというような問題を引き起こしている。 【０００６】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、クランクケース内に導入したオイ
ルを、ピストンとコンロッドの連結部分の潤滑に効率的
に寄与させることで、クランクケース内に多量のオイル
を導入しなくても、当該部分の潤滑が良好に行われるよ
うにして、オイルの無駄な消費やそれに伴う大気の汚染
を低減させることを課題とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、上記の請求項１に記載したよう
に、シリンダ孔に摺動自在に嵌入されたピストンと、ク
ランクケース内で回転自在に支承されたクランク軸を、
コンロッドを介して連動させるために、ピストンの下面
側に形成された一対のピンボス部に、円筒状のピストン
ピンの両端部がそれぞれ支承され、該ピストンピンの中
央部に、コンロッドの小端部が軸受を介して回動自在に
嵌挿されているエンジンにおいて、ピストンピンの中央
部側の露出部からピストンピンの端部にまで、ピストン
ピンの外周面から端面に渡って、クランクケース内とピ
ストンピンの中空部とを連通させるための溝が形成され
ていることを特徴とするものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明のエンジンの潤滑構
造の実施形態について図面に基づいて説明する。 【０００９】図１は、本発明の潤滑構造の一実施形態に
係る単気筒の２サイクルエンジンを、クランク軸の軸線
方向に沿った縦断面により示すもので、エンジン１の本
体は、ヘッドカバー２とシリンダヘッド３とシリンダブ
ロック４とクランクケース５を一体的に連結したもの
で、シリンダヘッド３には、その下面に燃焼室６を凹設
され、該燃焼室６に対して点火プラグ７が取り付けられ
ている。 【００１０】シリンダブロック４には、ピストン８を摺
動自在に嵌入させるシリンダ孔９が形成されていると共
に、クランクケース５の内部（クランク室１０）とシリ
ンダ孔９の燃焼室６側（下死点位置にあるピストン８の
上側）とを連通させる掃気通路１１が、その一端をシリ
ンダ孔９に掃気口１１ａとして開口させるように形成さ
れ、また、排気通路が、その一端をシリンダ孔９に排気
口１２として開口させるように形成されている。 【００１１】クランクケース５には、その内部であるク
ランク室１０に、クランク主軸部１３ａとクランクアー
ム１３ｂとクランクピン１３ｃとからなるクランク軸１
３が、軸受部１４，１５を介してクランクケース５に支
承されることで、クランク主軸部１３ａを回転軸として
回転自在に設置されていると共に、図示していないが、
シリンダ孔９の軸心に対して排気口１２の反対側（即
ち、図面の手前側）に、途中に気化器が配置された吸気
通路が、その一端を吸気口としてクランク室１０に開口
させるように形成されていて、該吸気通路の端部には、
クランク室１０からの逆流を阻止するリード弁タイプの
逆止弁が配置されている。 【００１２】また、シリンダ孔９に摺動自在に嵌入され
たピストン８と、クランクケース５に回転自在に支承さ
れたクランク軸１３とに渡って、両者を連動させるため
のコンロッド１６が取り付けられており、コンロッド１
６の大端部１６ａは、軸受１７を介して、クランク軸１
３のクランクピン１３ｃに回動可能に嵌挿されていると
共に、コンロッド１６の小端部１６ｂは、軸受１８を介
して、ピストン８のピストンピン１９に回動可能に嵌挿
されている。 【００１３】図２は、ピストン８とコンロッド１６の連
結部分を示すもので、ピストン８の下面側に形成された
一対のピンボス部８ａにそれぞれ水平方向に形成された
各ピン孔８ｂにより、中空円筒状のピストンピン１９
が、その両端部でピストン８に対してそれぞれ回動可能
に支承されており、該ピストンピン１９の中央部外面
に、コンロッド１６の小端部１６ｂが、本実施形態で
は、ニードル軸受１８を介して、回動可能に嵌挿されて
いる。 【００１４】ピンボス部８ａの各ピン孔８ｂにより支承
されているピストンピン１９は、スナップリング２２に
よりピンボス部８ａに対して位置決めされており、円筒
状ピストンピン１９の軸心を貫く中空部の両端開口は、
何れも、ピン孔８ｂの内周面とシリンダ孔９の内周面９
ａにより閉鎖された状態となっている。 【００１５】上記のような構造を有する本実施形態の２
サイクルエンジン１では、各潤滑部分へのオイルの供給
について、図２に示すように、オイルポンプ３０の駆動
によりオイルタンク３１からオイルフィルター３２を介
して導かれたオイルが、シリンダブロック４側の油路３
３から、燃焼室６寄りのシリンダ孔９の内周面９ａに開
口されたノズル孔（図示せず）を通して、燃焼室６側の
シリンダ孔９内に供給されると共に、クランクケース５
側の油路３４から、図１に示すように、クランクケース
５に形成されたオイル孔２０，クランク軸受１５，クラ
ンク軸１３のオイル孔２１を介して、コンロッド大端部
１６ａの軸受１７に供給されている。 【００１６】そして、シリンダブロック４側の油路３３
からシリンダ孔９内に供給されたオイルは、ピストン８
とシリンダ孔９の摺動部を潤滑してからクランクケース
５内に流出する一方、クランクケース５側の油路３４か
ら供給されたオイルは、コンロッド大端部１６ａの軸受
１７を潤滑してから流出して、流出したそれぞれのオイ
ルは、クランク軸１３の回転によりピストン８の下面側
に向けて飛散されることで、ピストン８とコンロッド１
６の連結部分（ピストンピン１９およびコンロッド小端
部１６ｂ）に供給されて、当該部分を潤滑する。 【００１７】そのような本実施形態の２サイクルエンジ
ン１に用いられている円筒状のピストンピン１９の構造
については、図２に示すように、コンロッド小端部１６
ｂの軸受１８が摺接する中央部分において、適当数（図
示したものでは、円周方向に沿って２個）の連通孔１９
ａが、ピストンピン１９の外周面側と内周面側を連通す
るように穿設されていると共に、一対のピンボス部８ａ
の各ピン孔８ｂ内周面と摺接する両側部分のそれぞれに
おいて、図３に示すように、ピストンピン１９の外周面
に、ピストンピン１９の中央部側の露出部からピストン
ピン１９の端部にまで延びる複数の溝１９ｃが形成さ
れ、ピストンピン１９の端面に、各溝１９ｃとピストン
ピン１９の中空部を連通する各溝１９ｂが形成されてい
る。 【００１８】それにより、ピストンピン１９とコンロッ
ド小端部１６ｂの軸受１８とが摺接する部分では、クラ
ンクケース５内とピストンピン１９の中空部とが、連通
孔１９ａとニードル軸受１８のニードル間の隙間を介し
て連通されていると共に、ピストンピン１９とピンボス
部８ａの各ピン孔８ｂの内周面とが摺接する部分では、
クランクケース５内とピストンピン１９の中空部とが、
各溝１９ｃ，１９ｂを介して連通されている。 【００１９】上記のような構造のピストンピン１９を備
えた本実施形態の２サイクルエンジン１では、エンジン
１の運転によりピストン８がシリンダ孔９を上下動する
のに連れて、クランクケース５内（クランク室１０）の
圧力が大きく変動するのに対して、円筒状のピストンピ
ン１９の中空部は、その両側がピン孔８ｂの内周面とシ
リンダ孔９の内周面９ａにより閉鎖された状態となって
いるため、その内部の圧力の変動が遅れ、クランク室１
０内の圧力との間に圧力差が生じる。 【００２０】そのため、図５に示すように、ピストン８
の下降行程中、クランクケース５内（クランク室１０）
がピストン８により圧縮されて圧力が上昇するのに対し
て、ピストンピン１９内（中空部）の圧力上昇が遅れ、
クランク角が略１１０度以降には、クランクケース５内
の圧力がピストンピン１９内よりも高くなると共に、更
にピストン８の下降行程の途中、燃焼室６内で排気口１
２が開き、続いて掃気口１１ａが開いて掃排気が行われ
ると、それによりクランクケース５内の圧力が低下する
のに対して、ピストンピン１９内の圧力低下が遅れ、ク
ランク角が略１４４度以降には、ピストンピン１９内の
圧力がクランクケース５内よりも高くなる。 【００２１】その結果、クランクケース５内とピストン
ピン１９内の圧力差を解消しようとして、ピストンピン
１９の円筒壁部に貫通された連通孔１９ａや端面に形成
された溝１９ｂを通るように、クランク室１０側とピス
トンピン１９内の間に気流が生じることとなり、この気
流によるピストンピン１９内（中空部）とクランクケー
ス内との間の呼吸作用よって、ピストン８の下面側に向
けて飛散されたクランクケース５内のオイルミストが吸
い寄せられて、溝１９ｃやニードル軸受１８のニードル
間の隙間を通ってピストンピン１９内に入ってその後逆
流することとなり、それによって、ピストン８とコンロ
ッド１６の連結部分に対してオイルを効率的に供給さ
れ、当該部分の潤滑が良好に行われる。 【００２２】上記のような潤滑構造を有する本実施形態
の２サイクルエンジン１によれば、クランクケース５内
へのオイルの供給が少なくても、ピストンピン１９とピ
ンボス部８ａの摺接部分やコンロッド小端部１６ｂの軸
受１８には、オイルが効率的に供給されて、当該部分を
充分に潤滑することができ、特に、溝１９ｃがオイル溜
まりとなるため、通常では非常に潤滑され難い個所とな
っているピストンピン１９とピンボス部８ａの摺接部分
の潤滑がきわめて良好なものとなる。 【００２３】そのため、クランクケース５内に供給する
オイルの量を削減することができ、それによって、クラ
ンクケース５内から燃焼室６内に送り込まれるオイルの
量を低減させることができるため、過剰なオイルの燃焼
による白煙の排出や、未燃オイルの大気中への放出を防
止することができ、無駄なオイルの消費量を大幅に減ら
すことができる。 【００２４】以上、本発明のエンジンの潤滑構造を、２
サイクルエンジンによる一実施形態により説明したが、
本発明は、上記のような実施形態にのみ限定されるもの
ではなく、その具体的な構造については適宜設計変更可
能なものである。 【００２５】すなわち、例えば、ピストンピン１９とコ
ンロッド小端部１６ｂの間に介装される軸受について
は、上記の実施形態では、コンロッド１６の小端部１６
ｂは、ニードル軸受１８を介して、ピストンピン１９に
回動可能に嵌挿されており、該ニードル軸受１８が摺接
するピストンピン１９の中央部分に、適当数（図示した
ものでは、円周方向に沿って２個）の連通孔１９ａを、
ピストンピン１９の外周面側と内周面側を連通するよう
に穿設している。 【００２６】これに対して、図４に示すように、ピスト
ンピン１９とコンロッド小端部１６ｂの間に介装される
軸受１８を、ニードル軸受ではなく平軸受として、該平
軸受１８の内周面でピストンピン１９の連通孔１９ａに
対応する位置に、円周方向に環状の溝１８ａを形成する
と共に、該溝１８ａを通ってピストンピン１９の長手方
向に延びる溝１８ｂを形成するようにしても良く、その
ようにした場合には、既に述べたような圧力差により生
じる呼吸作用により、連通孔１９ａ，環状溝１８ａ，溝
１８ｂを通って運ばれるクランクケース１５内のオイル
ミストにより、平軸受１８とピストンピン１９の外周面
との間が潤滑されることとなる。 【００２７】また、エンジンの各潤滑部分へのオイルの
供給については、上記の各実施形態では、オイルポンプ
３０からのオイルを、シリンダブロック４側の油路３３
から燃焼室６寄りのシリンダ孔９内に供給すると共に、
クランクケース５側の油路３４からコンロッド大端部１
６ａの軸受１７に供給しているが、それと共に更に、図
２に二点鎖線で示すように、オイルポンプ３０からのオ
イルの一部をオイル噴射ポンプ３５に導き、ピストン８
が下死点近傍にある時のピストンピン１９の中空部に対
して、シリンダ孔９の内周面９ａに開口されるオイルノ
ズル３６からタイミングを合わせてオイルを噴射するこ
とにより、該ピストンピン１９の中空部にオイルを直接
供給するようにしても良い。 【００２８】そのようにすれば、ピストンピン１９の中
空部にオイルが確実に供給され、そのオイルが、クラン
クケース１５内とピストンピン１９内との圧力差の変化
に応じた呼吸作用に乗っかってピストンピン１９の支承
部やコンロッド小端部１６ｂの軸受１８に送られ、当該
部分を効果的に潤滑することができる。 【００２９】さらに、本発明のエンジンの潤滑構造は、
上記の実施形態に示したような２サイクルエンジンに限
らず、例えば、図６に示すような、途中に気化器４１が
配置された吸気通路４０が、逆流防止のための逆止弁４
２を介してクランク室１０に接続され、クランク室１０
に逆止弁４３を介して接続された蓄圧室４４に吸気ポー
ト４５に接続されていて、吸気通路４０からクランク室
１０に吸入された新気が、クランク軸１３の一回転毎に
逆止弁４３を介して蓄圧室４４に送られ、クランク軸１
３の一回転毎に蓄圧室４４から吸気ポート４５を通り、
吸気弁４６を介して燃焼室６内に供給され、燃焼した排
気が排気弁４７から吸気ポート４８を通り排気通路４９
に導かれて外気中に排出されるような、クランク室過給
式４サイクルエンジンに対しても同様に効果的なもので
ある。 【００３０】さらにまた、上記のような２サイクルエン
ジンやクランク室過給式４サイクルエンジンのように、
吸気を一旦クランクケース内に導いてから、ピストンの
動きにより加圧して吸気ポートから燃焼室内に送り込む
ようなエンジンに限らず、潤滑し難い個所となっている
ピストンピンとピンボス部の摺接部の潤滑を良好なもの
とするために、通常の４サイクルエンジンに対して適用
することも可能なものである。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したような本発明のエンジンの
潤滑構造によれば、ピストンピンに対するきわめて簡単
な構造により、クランクケース内に多量のオイルを導入
しなくても、ピストンピンの中空部とクランクケース内
との間の呼吸作用を利用して、ピストンとコンロッドの
連結部分に対してオイルを効率的に供給することがで
き、当該部分の潤滑を良好に行うことができる。また、
２サイクルエンジンなどでは、過剰なオイルの燃焼によ
る白煙の排出や、未燃オイルの大気中への放出を防止す
ることができ、オイルの消費量を大幅に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のエンジンの潤滑構造の一実施形態に係
る単気筒２サイクルエンジンを示す断面図。 【図２】図１に示した２サイクルエンジンのピストンと
コンロッドの連結部分を示す拡大断面図。 【図３】図１に示した２サイクルエンジンのピストンピ
ンの一端側を部分的に示す斜視図。 【図４】コンロッド小端部とピストンピンの間の軸受部
分について、図２に示した構造とは異なる他の軸受構造
を示す断面図。 【図５】本発明の潤滑構造が適用されるエンジンについ
て、ピストンの上下動に伴うクランクケース内とピスト
ンピン内の圧力変動の差を示す説明図。 【図６】本発明のエンジンの潤滑構造が適用されるエン
ジンの他の例（クランク室過給式４サイクルエンジン）
を示す断面図。 【符号の説明】 １ エンジン ５ クランクケース ８ ピストン ８ａ （ピストンの）ピンボス部 ８ｂ （ピンボス部の）ピン孔 ９ シリンダ孔 １３ クランク軸 １６ コンロッド １６ａ （コンロッドの）小端部 １８ （小端部の）軸受 １９ ピストンピン １９ａ （ピストンピンの）連通孔 １９ｂ （ピストンピンの）溝 １９ｃ （ピストンピンの）溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−212931（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−317598（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−212929（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−113060（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭26−7114（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01M 3/00 F01M 1/06 F01M 1/08 F16J 1/08 F16J 1/16

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリンダ孔に摺動自在に嵌入されたピス
   トンと、クランクケース内で回転自在に支承されたクラ
   ンク軸を、コンロッドを介して連動させるために、ピス
   トンの下面側に形成された一対のピンボス部に、円筒状
   のピストンピンの両端部がそれぞれ支承され、該ピスト
   ンピンの中央部に、コンロッドの小端部が軸受を介して
   回動自在に嵌挿されているエンジンにおいて、ピストン
   ピンの中央部側の露出部からピストンピンの端部にま
   で、ピストンピンの外周面から端面に渡って、クランク
   ケース内とピストンピンの中空部とを連通させるための
   溝が形成されていることを特徴とするエンジンの潤滑構
   造。