(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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で揺動自在に支持したピストン支持部の潤滑構造に関し、前記ピストン２の裏面におけるピンボス部７に挟まれた中央部分に収容空間９を形成し且つ該収容空間９に錘１０を上下方向に移動自在に配設し、上死点付近で前記錘１０が慣性力により前記収容空間９の上側に衝突して衝撃荷重を生じ得るように構成する。【選択図】図１
2019007438.tif 000002
【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、前記ピストンの裏面におけるピンボス部に挟まれた中央部分に収容空間を形成し且つ該収容空間に錘を上下方向に移動自在に配設し、上死点付近で前記錘が慣性力により前記収容空間の上側に衝突して衝撃荷重を生じ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】
収容空間が下部開放の円柱状の穴として形成され、錘が前記収容空間の内周面に摺動自在に内嵌する円盤状に形成されており、前記収容空間の適宜な高さ位置にストッパリングが内嵌装着されて該ストッパリングにより前記錘が脱落しないように保持されている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。
【請求項３】
錘の下面にコンロッドの小端部とのクリアランスを確保し得るよう上向きに窪む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２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４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、前記ピストンの裏面におけるピンボス部に挟まれた中央部分に収容空間を形成し且つ該収容空間に錘を上下方向に移動自在に配設し、上死点付近で前記錘が慣性力により前記収容空間の上側に衝突して衝撃荷重を生じ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、排気上死点付近で錘が慣性力により収容空間の上側に衝突して衝撃荷重を生じ、慣性力によりピストンが浮き上がる力に前記錘の衝撃荷重が加わることで、筒内圧によるピストンを押し下げる力に対し該ピストンを持ち上げる力が勝り、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隙間ができ、この隙間に潤滑油が入り込んで良好な潤滑と冷却が図られる。
【００１３】
ここで、錘による衝撃荷重は瞬間的に非常に大きな上向きの力として作用するため、ピストンの裏面の収容空間に収容できる程度の大きさの錘でも比重を適切に設定することで十分な効果を期待することが可能であり、しかも、この衝撃荷重が加わることで瞬間的に生じる摺動部の隙間は真空に近い非常に圧力の低い状態となるため、周辺の潤滑油が効果的に吸い込まれて確実に摺動部に行き渡ることになる。
【００１４】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、収容空間が下部開放の円柱状の穴として形成され、錘が前記収容空間の内周面に摺動自在に内嵌する円盤状に形成されており、前記収容空間の適宜な高さ位置にストッパリングが内嵌装着されて該ストッパリングにより前記錘が脱落しないように保持されていることが好ましく、更には、錘の下面にコンロッドの小端部とのクリアランスを確保し得るよう上向きに窪む凹部が形成されていると良い。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明のピストン支持部の潤滑構造によれば、排気上死点付近で錘を慣性力により収容空間の上側に衝突させて衝撃荷重を生み出し、筒内圧によるピストンを押し下げる力に対し該ピストンの浮き上がる力が勝るようにして、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隙間を作り、この隙間に潤滑油を入り込ませて前記摺動部の良好な潤滑と冷却を図ることができるので、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】
【００１６】
【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の錘をストッパリングと共に示す上面図である。
【図３】図１のピストンに働く荷重について説明したグラフである。
【図４】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】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
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４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おり、しかも、前記ピストン２の裏面におけるピンボス部７に挟まれた中央部分に収容空間９を形成し且つ該収容空間９に錘１０を上下方向に移動自在に配設し、上死点付近で前記錘１０が慣性力により前記収容空間９の上側に衝突して衝撃荷重を生じ得るように構成している。
【００１９】
より具体的には、前記収容空間９が下部開放の円柱状の穴として形成され、前記錘１０が前記収容空間９の内周面に摺動自在に内嵌する円盤状（図２参照）に形成されており、前記収容空間９の適宜な高さ位置にストッパリング１１が内嵌装着されて該ストッパリング１１により前記錘１０が脱落しないように保持されている。
【００２０】
ここで、特に本形態例にあっては、前記錘１０が外周部から中心部に向かうに従い山形に隆起し且つその下面には前記山形の反転形状として上向きに窪む凹部１０ａが形成されるようになっており、この凹部１０ａの形成により前記コンロッド４の小端部４ａとの間に十分なクリアランスが確保されるようになっている。
【００２１】
また、前記収容空間９の頂部についても、前記錘１０の山形に対応した山形を成すように形成されており、上死点付近で前記収容空間９の上側に前記錘１０が衝突する際に、該錘１０の上面全域が前記収容空間９の上側に対し安定して衝突するようにしてある。
【００２２】
尚、ピストン２の裏面には、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の潤滑油の噴き上げや、クランクシャフト６による潤滑油の跳ね上げにより潤滑が成されるようになっているので、前記収容空間９にも自ずから潤滑が成されて前記錘１０が円滑に摺動するようになっている。
【００２３】
ここで、
筒内圧：Ｐ
シリンダボア面積：Ｓ
ピストン２＋ピストンピン３の重量：Ｗ
ピストン２の加速度：ａ
衝撃荷重：Ｆ
とした場合に、排気上死点におけるピストン２には、筒内圧による押し下げ力ＰＳと、慣性力により浮き上がる力Ｗａとが加わるので、
最大筒内圧：Ｐmax
最小筒内圧：Ｐmin
である時に、
ＰmaxＳ＞Ｆ＋Ｗａ＞ＰminＳ
となるようにＦを設定すれば良い。
【００２４】
尚、
クランク半径：ｒ
角速度：ω（回転数から変換）
時間：ｔ
である場合に、ピストン２の加速度ａは、
ａ＝−ｒω2sinωｔ
により求められる。
【００２５】
また、
錘１０の重さ：ｍ
ピストン移動最大速度：ｖmax
である時に、衝撃荷重Ｆは、
Ｆ＝ｍｖmax／Δｔ
で与えられる。この際、Δｔは、錘１０の速度を僅かな距離ｌで吸収できると仮定して
Δｔ＝ｌ／ｖmax
で与えれば良い。
【００２６】
而して、このようにすれば、図３にグラフで示す如く、排気上死点付近（図３中のクランク角４５０°付近）で錘１０が慣性力により収容空間９の上側に衝突して衝撃荷重を生じ、慣性力によりピストン２が浮き上がる力に前記錘１０の衝撃荷重が加わることで、筒内圧によるピストン２を押し下げる力（図３中の曲線Ａ参照）に対し該ピストン２を持ち上げる力（図３中の曲線Ｂ参照）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に対しピストンピン３が押し付けられていた摺動部に隙間ができ、この隙間に潤滑油が入り込んで良好な潤滑と冷却が図られる。
【００２７】
ここで、錘１０による衝撃荷重は瞬間的に非常に大きな上向きの力として作用するため、ピストン２の裏面の収容空間９に収容できる程度の大きさの錘１０でも比重を適切に設定することで十分な効果を期待することが可能であり、しかも、この衝撃荷重が加わることで瞬間的に生じる摺動部の隙間は真空に近い非常に圧力の低い状態となるため、周辺の潤滑油が効果的に吸い込まれて確実に摺動部に行き渡ることになる。
【００２８】
尚、前記錘１０の衝撃荷重は、圧縮上死点付近（図３中のクランク角９０°付近）においても生じることになるが、この時の筒内圧は極めて高い圧力となっているため、圧縮上死点付近で生じる衝撃荷重がコンロッド４の小端部４ａやピストン２の各ピンボス部７に対するピストンピン３の潤滑改善に寄与するところは少ない。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、排気上死点付近で錘１０を慣性力により収容空間９の上側に衝突させて衝撃荷重を生み出し、筒内圧によるピストン２を押し下げる力に対し該ピストン２の浮き上がる力が勝るようにして、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隙間を作り、この隙間に潤滑油を入り込ませて前記摺動部の良好な潤滑と冷却を図ることができるので、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。
【００３０】
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】
【００３１】
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    錘
１０ａ  凹部
１１    ストッパリング
【図１】
2019007438.tif 000003
【図２】
2019007438.tif 000004
【図３】
2019007438.tif 000005
【図４】
2019007438.tif 000006