JPH06212930A - ２サイクルエンジンのピストンピン軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２サイクルエンジンのピストンピン軸受のピ
ストンピン両端部で、ピン穴壁面とピストンピンとの間
に凝着やかじりが発生することを防止する。 【構成】 ピストンピン３外周とピン穴２内面との間隙
をピストンピン両端部側でピストンピン中央部側より大
きくなるように設定するとともに、ピストン１のクーリ
ングチャネル６からこの間隙部１１に潤滑油を供給する
潤滑油供給通路７を設ける。ピストンが荷重を受けて変
形する圧縮、爆発行程時に間隙部１１内の潤滑油にスク
イズ油膜効果が生じ油膜負荷能力が増大するため、ピス
トンピン両端部での凝着やかじりが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２サイクルエンジンのピ
ストンとコネクティングロッドとを連結するピストンピ
ンの軸受構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ピストンピン軸受での潤滑条件を
改善するための手段としては、ピストン内に設けた冷却
用のクーリングチャネルと，ピストンピン軸受部とを連
通する潤滑油供給通路を設け、クーリングチャネル内の
潤滑油をピストンピンとピン穴壁面との摺動面に供給す
るようにしたものがある（トヨタ技術公開集、発行番号
第０５３２号、昭和６１年１月３０日発行参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２サイクルエンジンで
は、掃気ポンプにより加圧した新気をシリンダに供給し
ているため、ピストンは吸入行程の間もシリンダ内のガ
ス圧により下向きの力を受ける。このため、２サイクル
エンジンでは４サイクルエンジンの場合とは異なり、ピ
ストンには全作動行程にわたり下向きの荷重が作用し、
ピストンピン軸受部ではピストンピンは常にピストンピ
ン上側で荷重を受けている。従って、ピストンピンは常
にピストンのピン穴上面と接触しており、４サイクルエ
ンジンのように接触部分に間隙が生じることがないの
で、この部分に潤滑油が供給されにくく接触部分の潤滑
条件が悪化する傾向がある。

【０００４】また、ピストンはエンジン稼働中シリンダ
内爆発圧力による荷重を受けており、この荷重によりピ
ストン各部に変形を生じる。特に、ピストンピン穴部の
ピストンピン両端より外側の部分はピストンピンで支持
されていないため荷重による変形が比較的大きくなる。
このためピストンピン穴両端部では上記ピストンピンの
変形のためにピストンピン両端部に荷重が集中する傾向
がある。

【０００５】前述のように２サイクルエンジンではピス
トンピン軸受の荷重部分に潤滑油が供給されにくくなっ
ているため、前記従来技術のようにピストンの冷却用ク
ーリングチャネルとピストンピン軸受部とを連通する潤
滑油供給通路を設けた程度では上記ピストンの変形時に
ピストンピン両端部で油膜切れが生じ、ピストンピンの
両端部でピン穴内面とピストンピンとの間に凝着やかじ
りを生じる問題がある。この問題は、ピストンに加わる
荷重が大きい２サイクルディーゼルエンジンでは特に発
生しやすい。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑み、２サイクルエ
ンジンのピストンピン軸受部におけるピストンピン両端
部での凝着やかじり発生の問題を解決することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ピスト
ンに形成したピン穴にピストンピンを嵌挿し、該ピン穴
の両端部にピストンピンの端面に当接するストッパを設
けた２サイクルエンジンのピストンピン軸受において、
前記ピストンピン外径と前記ピン穴内径との間隙をピス
トンピン両端部側でピストンピン中央部側より大きくな
るように形成すると共に、前記ピストンピン両端部側の
前記間隙部と前記ストッパとにより形成される空間に潤
滑油を供給する手段を設けたことを特徴とする２サイク
ルエンジンのピストンピン軸受が提供される。

【０００８】

【作用】前述のように、２サイクルエンジンではピスト
ンピンは運転中常にピストンから下向きの荷重を受けて
おり、ピストンピンはピン穴上面に押しつけられている
ため、この部分では運転中ピストンピンとピン穴壁面と
の間に殆ど間隙が生じない。

【０００９】本発明では、ピストンピン両端部でのピス
トンピンとピン穴との間隙をピストンピン中央部側での
間隙より大きく設定することによりピストンピン両端部
では運転中もピン穴壁面との間に常に間隙が生じるよう
にしている。また、ピストンピン両端部にピストンピン
端面に当接するストッパを設けているため、ピストンピ
ン上面側では上記間隙部は、端部側をストッパにより、
中央部側をピストンピンとピン穴との接触部によりそれ
ぞれ仕切られた空間を形成している。さらに、本発明で
は、この空間部に潤滑油を供給する手段を設けているた
めピストンピン両端部ではピストンピンとピン穴壁面と
の間に常に潤滑油の油膜が介在した状態になっている。

【００１０】ピストンが爆発圧力を受けて変形すると、
ピストンピン両端部ではこの変形によりピン穴壁面とピ
ストンピン上面とが接近するが、このとき上記間隙部の
潤滑油にはピン穴壁面とピストンピン上面との接近によ
り間隙部から潤滑油を絞り出す方向の力が加わる。この
ため、上記間隙部の潤滑油油膜にはいわゆるスクイズ油
膜効果により絞り出しに抵抗する大きな圧力が発生し負
荷能力が大幅に増大する。この油膜負荷能力の増大によ
り、ピストンピン両端部で油膜切れによるピン穴壁面と
ピストンピン上面との接触が防止されるため、ピストン
変形時にもピストンピン両端部で凝着やかじりが生じる
ことが防止される。

【００１１】

【実施例】次に、図１から図３を用いて本発明の実施例
について説明する。図１は、本発明のピストンピン軸受
を適用した２サイクルエンジンのピストンの縦断面図を
示す。図１において、１は２サイクルエンジンのピスト
ン、２はピストンピンを嵌挿するピン穴、３はピン穴２
に嵌挿されコネクティングロッド小端部（図示せず）と
ピストン１とを連結するピストンピンを示す。また、図
に４で示すのはピストンピン３の端面に当接し、ピスト
ンピン３のピン穴２からの脱落を防止するストッパであ
る。本実施例ではストッパ４はスナップリングの形式と
され、ピストンピン３をピン穴２に挿入後ピン穴２の壁
面に設けた円周溝４ａにスナップリングを嵌挿すること
によりピストンピン３の脱落を防止する。なお、本実施
例ではストッパ４はピストンピン３両端部外周とピン穴
２壁面との間に形成される間隙の端部を閉鎖して間隙部
内に潤滑油を保持する役割を果たしている。また、本実
施例では、ストッパ４としてスナップリングを用いてい
るがディスク形式のストッパを使用してもよい。

【００１２】図２は本実施例のピストンピン軸受のピス
トンピン３端部近傍の詳細を示している。図２に示すよ
うに本実施例では、ピン穴両端部の内径Ｄ１はピン穴中
央部の内径Ｄ２より大きくなっており、ピストンピン３
嵌挿時にピストンピン両端部でピストンピン外周とピン
穴内面との間に環状の間隙１１を形成するようになって
いる。なお、間隙１１は通常の軸受のクリアランスと同
程度（例えば数十ミクロン程度）とされている。

【００１３】また、図１、図２に６で示すのは、ピスト
ン１内部に設けられたピストン冷却のためのクーリング
チャネルである。クーリングチャネル６はピストン１の
軸線のまわりに環状に形成された潤滑油通路であり、ピ
ストン１の下面に開口する図示しない潤滑油供給孔と流
出孔とを備えている。また、エンジンシリンダブロック
には上記潤滑油供給孔に向けて潤滑油を噴射するノズル
（図示せず）が設けられており、ノズルから噴射された
潤滑油はピストンが下死点近傍にある時に潤滑油供給孔
からクーリングチャネル６内に入り、チャネル６内を流
れてピストン１を冷却した後、図示しない潤滑油流出孔
からピストン下部に排出される。

【００１４】本実施例では、ピストン１内部にはクーリ
ングチャネル６とピストンピン３両端部の間隙部１１と
を連通する潤滑油供給通路７が設けられており、クーリ
ングチャネル６内の潤滑油を間隙部１１に導くようにな
っている。図に７ａで示すのは潤滑油通路７を穿設する
ための加工用ドリル穴であり、本実施例ではクーリング
チャネル６から間隙部１１に供給された潤滑油の出口通
路として機能している。

【００１５】本実施例では、クーリングチャネル６から
間隙部１１への潤滑油供給は、ピストン１の往復動によ
りクーリングチャネル６内の潤滑油に加わる慣性力によ
り行われる。すなわち、ピストン１が下降して下死点に
到達した後上昇に転じる際、クーリングチャネル６内の
潤滑油には下向きの大きな慣性力が加わるが、このとき
クーリングチャネル６内の潤滑油はチャネル６下側の潤
滑油供給通路７を通りピストンピン両端の間隙部１１内
に圧送される。このため、ピストン１の上昇行程及び上
死点到達後の下降行程時には間隙部１１内には潤滑油が
十分に存在する状態になっており、ピストン１が荷重を
受けて変形する圧縮及び爆発行程時に確実にスクイズ油
膜を発生させることができる。

【００１６】間隙部１１内に供給された潤滑油はピスト
ン１が荷重を受けて変形する際に、一部はピストンピン
３の下側とピン穴２壁面下部との間の間隙を通ってコネ
クティングロッド小端部側に流出し、一部は潤滑油出口
通路７ａを通ってピストン下側に排出される。また、こ
のとき潤滑油の一部はピストンピン３の端面とストッパ
４との接触部及びピストンピン３上面とピン穴２壁面上
部との接触部にも侵入するためこれらの部分での潤滑条
件が改善される。

【００１７】なお、クーリングチャネル６への供給油量
が比較的少ないタイプのエンジンの場合には、潤滑油出
口通路７ａにはプラグを打ち込み出口通路７ａを閉塞
し、または絞るようにして間隙部１１に確実にスクイズ
油膜が発生するようにしてもよい。次に、図３に本発明
の別の実施例を示す。前述の実施例ではピストンピン３
の両端部に間隙部１１を形成するためにピン穴２の両端
部の内径Ｄ１をピン穴２の中央部の内径Ｄ２より大きく
していたが、本実施例ではピン穴２の内径Ｄ１とＤ２と
は等しくされており、ピストンピン３の両端部をテーパ
状に加工することにより間隙部１１を形成している点が
相違している。

【００１８】この場合も前述の実施例と同様に、ピスト
ン下死点近傍で潤滑油供給通路７を介してクーリングチ
ャネル内の潤滑油がピストンピン両端部の間隙部１１内
に供給され、ピストンが圧縮、爆発行程にある時にピス
トンピン両端部にスクイズ油膜が発生し、ピストンピン
の凝着やかじりが防止される。

【００１９】

【発明の効果】本発明のピストンピン軸受は、ピストン
ピン両端部外周に間隙部を設け、ピストン変形時にスク
イズ油膜を発生させるようにしたことにより、ピストン
ピン両端部での凝着やかじりを有効に防止することがで
きる。また、従来はピストンピン全長を短くすると、ピ
ン穴のピストンピン両側部分（ピストンピンで支持され
ていない部分）の長さが長くなりこの部分でのピストン
の変形量が増大するためピストンピン両端での凝着やか
じりが生じやすくなることから、ピストンピン長さの短
縮は困難であった。しかし、本発明によればピストンピ
ン全長を短縮してもピストンピン両端部での凝着やかじ
りの問題は生じないためピストンピン全長を短縮するこ
とが可能となり、ピストン軽量化が可能となる効果があ
る。

【００２０】また、本発明によれば前述のようにピスト
ン変形時に間隙部内の潤滑油の一部がピストンピン端面
とストッパとの接触部及びピストンピン上面とピン穴壁
面との接触部にも供給されるため、これらの部分での潤
滑条件が改善され、ピストンピン軸受の耐久性が向上す
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した２サイクルエンジンのピスト
ンの一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のピストンのピストンピン両端部近傍の拡
大図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す図２と同様な図であ
る。

【符号の説明】

１…ピストン ２…ピン穴 ３…ピストンピン ４…ストッパ ４ａ…円周溝 ６…クーリングチャネル ７…潤滑油供給通路 ７ａ…潤滑油出口通路 １１…間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 1/16 7366−3Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンに形成したピン穴にピストンピ
   ンを嵌挿し、該ピン穴の両端部にピストンピンの端面に
   当接するストッパを設けた２サイクルエンジンのピスト
   ンピン軸受において、前記ピストンピン外径と前記ピン
   穴内径との間隙をピストンピン両端部側でピストンピン
   中央部側より大きくなるように形成すると共に、前記ピ
   ストンピン両端部側の前記間隙部と前記ストッパとによ
   り形成される空間に潤滑油を供給する手段を設けたこと
   を特徴とする２サイクルエンジンのピストンピン軸受。