(57)【要約】揺動ジャーナル軸受（２００）が、２行程サイクルエンジンのピストン結合機構に設けられる。軸受は、軸受の動作サイクル中に圧縮荷重を交互に受け入れる、偏心して配置された軸受面（Ｊ１、Ｊ２）の２つのセットで構成されたスリーブ（４６）およびリストピン（１００）を含む。スリーブ（４６）は、軸受面に油を輸送するための溝（７０、７２、７３）のネットワークを含む。リストピン（１００）から油溝（７０、７２、７３）のネットワークへの加圧油の供給を、軸受面（Ｊ１、Ｊ１´Ｊ２、Ｊ２´）のセットの一方または他方が圧縮荷重を受けるサイクルの部分に制限することによって、軸受を通る潤滑油の流れが最小限に抑えられる。【選択図】図６
2018519461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２行程サイクルエンジン（８）のための揺動ジャーナル軸受（２００）であって、
軸受面の周方向において油を輸送するための前記軸受面内の周方向油溝（７０）によって分離されている、複数の軸方向に離間されるとともに偏心して配置された表面セグメント（Ｊ２´、Ｊ１´、Ｊ２´）を有するほぼ円筒形の軸受面（４７）を含む軸受スリーブ（４６）と、
前記表面セグメントを横切って延伸するとともに前記周方向油溝と交差し、前記軸受面内の複数の周方向に離間した、前記軸受面の軸方向において油を輸送するための軸方向油溝（７２，７３）と、
対応する表面セグメントとともに揺動振動するように係合されている、複数の軸方向に離間され、偏心して配置されたジャーナルセグメント（Ｊ２、Ｊ１、Ｊ２）を含むリストピン（１００）と、
前記軸受面（４７）に油を供給するために前記ジャーナルセグメント（Ｊ２、Ｊ１、Ｊ２）を通じて作用する油出口通路（１０９，１０７，１０９）を有する前記リストピン内の油受け入れ空間（１１１）と、
を備え、
前記軸受面内の前記周方向油溝（７０）と整列している前記リストピン（１００）内の油出口通路（１０９，１０７，１０９）が存在しないこと、および
各ジャーナルセグメント内の少なくとも１つの油出口通路は、前記揺動振動中に少なくとも１つの軸方向油溝と交差するように位置決めされていることを特徴とする揺動ジャーナル軸受。
【請求項２】
前記複数のジャーナルセグメントは、２つの第２のジャーナルセグメント（Ｊ２、Ｊ２）の間で前記リストピン（１００）の中間部分に形成された第１のジャーナルセグメント（Ｊ１）を含み、前記２つの第２のジャーナルセグメント（Ｊ２、Ｊ２）は、前記第１のジャーナルセグメント（Ｊ１）のそれぞれの側で、前記リストピンの対向する端部に形成されており、
第１の油出口通路（１０７）の位置決めが、前記第１のジャーナルセグメント内の前記第１の油出口通路を、前記リストピンの前記長手方向軸（１１３）、および、前記油受け入れ空間（１１１）に油を輸送するための油入口通路の軸を形成する半径（１１７）を含む切断面（Ｐ）の１つの側から第１の円弧距離（Ｄ１）のところに配置し、
２つの第２の油出口通路（１０９）の位置決めが、各第２の油通路を、それぞれの前記第２のジャーナルセグメント内で、前記切断面の反対側から第２の円弧距離（Ｄ２）のところに配置し、
前記第１の円弧距離および前記第２の円弧距離は反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項３】
前記スリーブに対する前記リストピン（１００）の回転位置が前記揺動ジャーナル軸受の荷重伝達点にあるとき、前記第１の油出口通路および前記第２の油出口通路（１０７，１０９，１０９）は、第１の軸方向油溝および第２の軸方向油溝（７２，７３）の間に位置決めされ、前記第１の油出口通路は前記第１の軸方向油溝に相対的により近く、前記第２の油出口通路は前記第２の軸方向油溝に相対的により近いことを特徴とする請求項２に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項４】
前記リストピン（１００）が前記スリーブ（４７）に対して、第１のジャーナルセグメントおよび第１の表面セグメント（Ｊ１、Ｊ１´）が完全に荷重される回転位置にあり、一方で第２のジャーナルセグメントおよび第２の表面セグメント（Ｊ２、Ｊ２´）が分離されているとき、前記第１の油出口通路（１０７）は、前記第１の油出口通路から前記第１の軸方向油溝に油が入ることを可能にするために、前記第１の軸方向油溝（７２）と整列されることを特徴とする請求項３に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項５】
前記第２のジャーナル軸受と前記第２の表面セグメントとの間の前記分離は、前記第２の油出口通路が、前記第２のジャーナルセグメントと前記第２の表面セグメントとの間の空間に油を供給することを可能にすることを特徴とする請求項４に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項６】
前記リストピン（１００）が前記スリーブ（４７）に対して、第２のジャーナルセグメントおよび第２の表面セグメント（Ｊ２、Ｊ２´）が完全に荷重される回転位置にあり、一方で第１のジャーナルセグメントおよび第１の表面セグメント（Ｊ１、Ｊ１´）が分離されているとき、前記第２の油出口通路（１０９）は、前記第２の油出口通路から前記第２の軸方向油溝に油が入ることを可能にするために、前記第２の軸方向油溝（７３）と整列されることを特徴とする請求項３に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項７】
前記第１のジャーナル軸受と前記第１の表面セグメントとの間の前記分離は、前記第１の油出口通路が、前記第１のジャーナルセグメントと前記第１の表面セグメントとの間の空間に油を供給することを可能にすることを特徴とする請求項６に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項８】
前記複数のジャーナルセグメントは、第１の中心線（Ａ）を有する第１のジャーナルセグメント（Ｊ１）、および、前記第１の中心線からオフセットされている第２の中心線（Ｂ）を共有する２つの第２のジャーナルセグメント（Ｊ２）を含み、前記第１のジャーナルセグメントは、２つの第２のジャーナルセグメントの間に配置されており、
第１の油出口通路（１０７）が、前記第１のジャーナルセグメント内で、前記リストピンの前記長手方向軸（１１３）、および、前記油受け入れ空間に油を輸送するための、油入口通路の軸を形成する半径を含む切断面（Ｐ）の１つの側から第１の円弧距離（Ｄ１）のところに位置決めされ、
第２の油出口通路（１０９）が、前記第２のジャーナルセグメントの各々の中で、前記切断面の反対側から第２の円弧距離（Ｄ２）のところに位置決めされ、
前記第１の円弧距離および前記第２の円弧距離は反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項９】
前記スリーブに対する前記リストピンの回転位置が前記揺動ジャーナル軸受の荷重伝達点にあるとき、前記第１の油出口通路および前記第２の油出口通路（１０７，１０９）は、第１の軸方向油溝および第２の軸方向油溝（７２，７３）の間に位置決めされ、前記第１の油出口通路は前記第１の軸方向油溝に相対的により近く、前記第２の油出口通路は前記第２の軸方向油溝に相対的により近いことを特徴とする請求項８に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項１０】
前記リストピン（１００）が前記スリーブ（４７）に対して、第１のジャーナルセグメントおよび第１の表面セグメント（Ｊ１、Ｊ１´）が完全に荷重される回転位置にあり、一方で第２のジャーナルセグメントおよび第２の表面セグメント（Ｊ２、Ｊ２´）が分離されているとき、前記第１の油出口通路（１０７）は、前記第１の油出口通路から前記第１の軸方向油溝に油が入ることを可能にするために、前記第１の軸方向油溝（７２）と整列されることを特徴とする請求項９に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項１１】
前記第２のジャーナル軸受と前記第２の表面セグメントとの間の前記分離は、前記第２の油出口通路が、前記第２のジャーナルセグメントと前記第２の表面セグメントとの間の空間に油を供給することを可能にすることを特徴とする請求項１０に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項１２】
前記リストピン（１００）が前記スリーブ（４７）に対して、第２のジャーナルセグメントおよび第２の表面セグメント（Ｊ２、Ｊ２´）が完全に荷重される回転位置にあり、一方で第１のジャーナルセグメントおよび第１の表面セグメント（Ｊ１、Ｊ１´）が分離されているとき、前記第２の油出口通路（１０９）は、前記第２の油出口通路から前記第２の軸方向油溝に油が入ることを可能にするために、前記第２の軸方向油溝（７３）と整列されることを特徴とする請求項９に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項１３】
前記第１のジャーナル軸受と前記第１の表面セグメントとの間の前記分離は、前記第１の油出口通路が、前記第１のジャーナルセグメントと前記第１の表面セグメントとの間の空間に油を供給することを可能にすることを特徴とする請求項１２に記載の揺動ジャーナル軸受。
【請求項１４】
第１の回転可能なクランクシャフトおよび第２の回転可能なクランクシャフトと、各々が、前記第１のクランクシャフトとコネクティングロッドによって相互接続された第１のピストン、および、前記第１のピストンに対向し、前記第２のクランクシャフトとコネクティングロッドによって相互接続された第２のピストンを有する１つ以上のシリンダと、前記第１のピストンと前記第１のピストンの前記コネクティングロッドとの間に配置され、軸受面の複数のセットを含む第１の揺動ジャーナル軸受と、前記第２のピストンと前記第２のピストンの前記コネクティングロッドとの間に配置され、対向する軸受面の複数のセットを含む第２の揺動ジャーナル軸受とを有する２行程サイクル対向ピストンエンジンであって、各揺動ジャーナル軸受が請求項１から１３のいずれか一項に記載されているように構成されることを特徴とする２工程サイクル対向ピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１４年８月２８日付で米国特許出願公開第２０１４／０２３８３６０号として公開されている、「Ｒｏｃｋｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｂｅａｒｉｎｇｓ  ｆｏｒ  Ｔｗｏ−Ｓｔｒｏｋｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ｅｎｇｉｎｅｓ」と題する、２０１３年２月２５日に出願された、所有者が共通の米国特許出願第１３／７７６，６５６号の主題に関連する主題を有する。
【０００２】
本分野は、揺動ジャーナル軸受である。より具体的には、本分野は、２行程サイクルエンジン、例えば対向ピストンエンジンのピストン結合機構に組み込まれた揺動ジャーナル軸受に関する。
【背景技術】
【０００３】
２行程サイクルの性質に起因して、エンジンの通常の速度および荷重範囲の動作中にリストピンのような２工程エンジンのジャーナル軸受の荷重反転が起こることは決してあり得ず、または、荷重逆転の持続時間が比較的短くなり得る。このような状況において、軸受に潤滑油（「油（ｏｉｌ）」）を補充することは困難である。さらに、軸受の角振動が制限されているとすると、軸受面の間に導入される油は軸受を完全に充填しない。結局、軸受は境界層潤滑モード（「境界潤滑モード（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）」とも呼ばれる）で動作し始め、過剰な摩擦、磨耗、および軸受の不具合を招く。
【０００４】
代表的な２行程サイクルエンジンは、図１の対向ピストンエンジン８に組み込まれている。エンジン８は、シリンダ１０のような１つ以上のシリンダを含む。シリンダ１０は、シリンダブロック内に形成されたシリンダトンネルに保持されたライナ（「スリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）」と呼ばれることもある）で構成されている。ライナは、ボア１２と、ライナ内のそれぞれの端部の近くに機械加工または形成されている、長手方向に変位した吸気ポート１４と排気ポート１６とを含む。吸気ポートおよび排気ポートの各々は、隣接する開口がシリンダ壁の中実部分（「ブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）」とも呼ばれる）によって分離されている１つ以上の周方向開口アレイを含む。
【０００５】
１つ以上の噴射ノズル１７が、吸気ポートと排気ポートとの間で、ライナの側壁を貫通して開口するねじ穴に固定されている。２つのピストン２０、２２が、シリンダライナのボア１２内に配置され、ピストンの端面２０ｅ、２２ｅは互いに対向している。便宜上、ピストン２０は、吸気ポート１４に近接し、吸気ポート１４を制御するため、「吸気」ピストンと呼ばれる。同様に、ピストン２２は、排気ポート１６に近接し、排気ポート１６を制御するため、「排気」ピストンと呼ばれる。エンジンは、ほぼ平行な関係で配置され、シリンダのそれぞれの吸気端および排気端の外側に配置された２つの回転可能なクランクシャフト３０および３２を含む。吸気ピストン２０は、シリンダ吸気ポートが位置するエンジン８の吸気端に沿って配置されたクランクシャフト３０（「吸気クランクシャフト」と呼ぶ）に結合されており、排気ピストン２２は、シリンダ排気ポートが位置するエンジン８の排気端に沿って配置されたクランクシャフト３２（「排気クランクシャフト」という）に結合されている。
【０００６】
１つ以上のシリンダを有する２工程サイクル対向ピストンエンジンの動作はよく理解されている。一例としてエンジン８を使用すると、ピストン２０、２２の各々は、ピストンがシリンダに対して最も外側の位置にあるライナ１０のそれぞれの端部の近くの下心（ＢＣ）位置と、ピストンがシリンダに対して最も内側の位置にある上心（ＴＣ）位置との間で、ボア１２内で往復運動する。ＢＣにおいて、ピストンの端面２０ｅ、２２ｅは、シリンダのそれぞれの端部とそれに関連するポートとの間に位置決めされ、それによって、ガスの通過のためにポートが開く。ピストンがＢＣからＴＣに向かって離れるにつれて、ポートは閉じられる。圧縮行程の間、各ピストンはＢＣから離れてそのＴＣ位置に向かってボア１２内に移動する。ピストンがそれらのＴＣ位置に近づくにつれて、空気はそれらの端面の間で圧縮される。燃料が圧縮空気に注入される。圧縮空気の圧力および温度に応答して、燃料が点火し、続いて燃焼し、動力行程においてピストンを外方に駆動する。動力行程の間、対向するピストンはそれぞれのＴＣ位置から外方に動く。ＴＣから移動している間、ピストンはそれぞれのＢＣ位置に近づくまで、関連するポートを閉じたままにする。いくつかの例では、ピストンは、吸気ポート１４および排気ポート１６が一斉に開閉するように同相で動くことができる。代替的に、一方のピストンが他方に同相で先行してもよく、この場合、吸気ポートと排気ポートとは異なる開閉時間を有する。
【０００７】
図１において、ピストン２０および２２は、ジャーナル軸受４２を含むそれぞれの結合機構４０によってクランクシャフト３０、３２に接続されている。ジャーナル軸受４２は、エンジン８の作動中、非反転圧縮荷重を連続的に受ける。関連する米国特許出願第１３／７７６，６５６号は、２行程サイクル対向ピストンエンジンの非反転圧縮荷重の問題に対する解決法を記載および例示している。この解決策は、図１のエンジン８に組み込まれた揺動ジャーナル軸受（ｒｏｃｋｉｎｇ−ｊｏｕｒｎａｌ  ｂｅａｒｉｎｇ，「揺動軸受」または「２軸軸受」とも呼ばれる）を含む。エンジン８の各結合機構４０の各ジャーナル軸受４２は、揺動ジャーナル軸受として構成されている。図１および図２を参照すると、結合機構４０は、軸受面４７およびリストピン４８を有する軸受スリーブ４６を含む揺動ジャーナル軸受４２によってピストン２０または２２を支持する。リストピン４８は、ねじ穴５２内に受け入れられるねじ留め具５１によって、スリーブの軸受面上で揺動振動（揺動オシレーション、ｒｏｃｋｉｎｇ  ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）するために、コネクティングロッド５０の小端部４９に保持される。コネクティングロッド５０の大端部５３は、従来の締結具（図示せず）によって、それぞれのクランクシャフト３０，３２のクランクピン５４の関連するクランクピン５４に固定される。
【０００８】
図３に見られるように、リストピン４８は、軸方向に離間され、偏心して配置された複数のジャーナルセグメントを含む円筒状部品である。第１のジャーナルセグメントＪ１は、２つのジャーナルセグメントＪ２の間のリストピンの中間部分に形成された環状軸受ジャーナル面を含む。２つのジャーナルセグメントＪ２は、ジャーナルセグメントＪ１のそれぞれの側の、リストピンの対向する両端に形成されたそれぞれの環状軸受ジャーナル面を含む。ジャーナルセグメントＪ１は、中心線Ａを有する。ジャーナルセグメントＪ２は、ジャーナルセグメントＪ１の中心線Ａからオフセットされた中心線Ｂを共有する。図３に見られるように、スリーブ４６は、軸方向に離間され、偏心して配置された複数の表面セグメントを含む軸受面を有する半円筒形の部品である。第１の表面セグメントＪ１´は、２つの表面セグメントＪ２´の間のスリーブの中間部分に形成された円弧軸受面を含む。２つの表面セグメントＪ２´は、表面セグメントＪ１´のそれぞれの側の、スリーブの対向する両端に形成された円弧軸受面を含む。表面セグメントＪ１´は、中心線Ａ´を有する。リストピン４８は、コネクティングロッド５０の小端部４９に取り付けられ、スリーブは、対応する軸受セグメントセットＪ１−Ｊ１´およびＪ２−Ｊ２´が対向して接触するように、ピストンの内部構造（図示せず）に取り付けられる。このように配置された対向する対応するセグメントセットＪ１−Ｊ１´およびＪ２−Ｊ２´は、「軸受インターフェース」と呼ばれる場合もある。
【０００９】
作動中、それらが取り付けられているピストンがＴＣ位置とＢＣ位置との間を往復運動するとき、リストピン４８とスリーブ４６との間の振動揺動運動は、軸受インターフェースＪ１−Ｊ１´とＪ２−Ｊ２´が圧縮荷重を交互に受けるようにする。荷重を受けている軸受面セグメントは一緒になり、軸受面セグメントは別個に荷重を解かれる。分離により、油膜が分離している軸受面間の空間に入ることが可能になる。圧縮荷重が軸受セグメントの一方のセットから他方のセットにシフトされる点は、「荷重伝達点」と呼ばれる。２行程サイクルエンジンの１サイクル全体の間、この点は、ピストンがＴＣからＢＣに移動するとき（すなわち動力行程中）の１回、および、ピストンがＢＣからＴＣに移動するとき（圧縮行程中）のもう１回の２回、各ピストンによってトラバースされる。説明のため、および視覚化の補助として、以下の開示を限定するものではないが、ピストンの荷重伝達点は、０°（ピストンがそれぞれのＴＣ位置を通過するとき）および１８０°（ピストンがそれぞれのＢＣ位置を通過するとき）のクランクシャフト位置においてまたはその付近で生じ得る。
【００１０】
図１および図２を参照すると、揺動ジャーナル軸受は、重い荷重を支持するのに十分な油膜厚さおよび広がりをもって、連続油膜揺動軸受インターフェースを潤滑するのに適した圧力で油の供給および分配を可能にするように構成され、それにより軸受の耐久性を高める。リストピン４８の構造は、軸受インターフェース（Ｊ１−Ｊ１´およびＪ２−Ｊ２´）を潤滑するために油を受け取り分配するギャラリ６０を含む。ギャラリ６０には、圧送油源からの加圧油が供給される。リストピン４８は、ギャラリ６０への油入口と、ギャラリ６０からの複数の油出口とを含む。ギャラリ６０は、スリーブ表面セグメントと接触していないリストピン表面の一部を通って開口する入口開口６２を介して加圧油を受け取る。加圧油はコネクティングロッド内の高圧油路６４を介して供給される。加圧油は、軸受の振動中にスリーブの軸受面と接触するリストピン面の一部を通って作用する出口を介してギャラリ６０から軸受インターフェース（Ｊ１−Ｊ１´およびＪ２−Ｊ２´）に供給される。ギャラリ６０内への加圧油の流入は、エンジンの動作中に軸受への加圧油の連続的な供給を可能にする。
【００１１】
図４に見られるように、油は、軸受面に油を輸送するために、スリーブ４６の軸受面４７に形成された油溝のネットワークを介して軸受インターフェースに循環される。このネットワークは、軸受面の周方向に油を輸送するための周方向油溝７０を含む。周方向油溝７０は、中央表面セグメントＪ１´と側方表面セグメントＪ２´との間の境界において軸受面に形成されている。このネットワークは、各々が軸受面の軸方向に油を輸送するための、周方向に離間された軸方向油溝７２および７３をさらに含む。軸方向油溝は、軸受面内で、周方向油溝７０を横切ってこれと交差して形成される。軸方向油溝７２および７３の各々は、中央表面セグメントＪ１´を横切って延伸し、少なくとも部分的に各側方表面セグメントＪ２´内に延伸する。軸受面４７の対向する側周に沿って、面取り７４を形成することができる。図５Ａ〜図５Ｃは、油をスリーブの軸受面４７に送達するように構成された従来技術の揺動ジャーナルリストピンを示す。
【００１２】
図５Ａ〜図５Ｃは、軸受の振動中にスリーブ軸受面４７の表面セグメントＪ１´、Ｊ２´に接触するジャーナルセグメントＪ１、Ｊ２を有する外面８２を有する揺動ジャーナルリストピン８０を示す。ジャーナルセグメントＪ１およびＪ２は、リストピン外面８２内の周方向溝８５によって分離されている。リストピン内に形成された出口通路が、スリーブとリストピンとの間の相対的な振動運動中に表面セグメントのセットに加圧油を供給する。加圧油を送達するための第１の油出口通路８６が、外面８２の接触部分に形成され、ジャーナルセグメントＪ１の半径方向において周方向溝８５内のリストピンの側壁を通じて延伸し、油ギャラリ８８へと開口している。油ギャラリ８８への油入口９０および第１の油出口通路８６は、直径方向に対向して軸方向に離間している。第２の油出口通路９２が、周方向溝８５の外側で、リストピンの側壁を通じて形成され、油ギャラリ８８へと開口している。第２の油出口通路９２は、各ジャーナル部分Ｊ１およびＪ２内に配置された少なくとも１つの第２の油出口通路が存在するように、軸方向アレイに配列されている。リストピン８０は、表面セグメントＪ１´−Ｊ２´に対向するジャーナルセグメントＪ１−Ｊ２、および、スリーブの周方向溝７０と整列したリストピンの周方向溝８５によって図４のスリーブ４６に組み付けられる。図４および図５Ａに示すように、エンジンの動作中、第１の油出口通路８６は、軸方向油溝７２および７３ならびに油溝７４に流れる周方向油溝７０を含むネットワークに加圧油を連続的に供給する。リストピン８０とスリーブ４６との間に相対的な振動が発生すると、加圧油が油溝７０，７２，７３から連続的に、分離したセグメントの間の空間へと流れ、スリーブの対向する表面セグメントから離れて配置されているジャーナルセグメントとしての第２の油出口通路９２から間欠的に流れる。
【００１３】
このように、従来技術のリストピン油送達構造は、スリーブ表面の油溝７０，７２，７３への加圧油の一定の供給を可能にする。油溝は油をジャーナルセグメントに連続的に輸送する。しかしながら、連続的な加圧油の供給は、周方向溝７０の端部からの高レベルの油流をもたらす。この過剰な油は、少なくとも２つの理由でエンジンの性能に悪影響を与える。第１に、加圧油を連続的に供給するためには、溝に油を供給するための圧送作業が必要となり、エンジンの効率が低下する。第２に、油はエンジン油溜めに戻っている間、回転往復機械と接触する。油溜めに戻り、クランクシャフトの高速回転によって生成されるエンジンのクランクケース内の渦巻き状の空気雲（「ウィンデージ」）と相互作用する油に起因する余分な寄生抵抗が、摩擦損失をもたらす。例えば、３，０００ＲＰＭでは、各クランクシャフトは毎秒５０回転しなければならない。クランクピンと釣り合い重りがこのような高速度で回転すると、それらの周りに渦巻き状の空気雲ができる。その結果、過剰な油がこの乱流に巻き込まれたときにウィンデージ摩擦損失が発生し、エンジンからエネルギーを引き出してオイルミストを回転させる。ウィンデージはまた、油が油溜めに移動して油ポンプに戻るのを抑制し、潤滑の問題を引き起こす可能性がある。したがって、エンジンの揺動軸受ジャーナルを通って流れる過剰な加圧油の量を最小にすることが望ましい。
【発明の概要】
【００１４】
リストピンからスリーブ内の油溝のネットワークへの加圧油の供給を、軸受面のセットの一方または他方が圧縮荷重を受ける軸受動作サイクルの部分に制限することによって、揺動ジャーナル軸受を通る潤滑油の流れが最小限に抑えられる。揺動ジャーナル軸受を通る過剰な油の流れが、スリーブとリストピンとの間の相対運動の間に断続的に加圧油をネットワークに供給することによって最小化される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】「従来技術」と適切にラベリングされている、２行程サイクル対向ピストンエンジンの概略図である。
【００１６】
【図２】「従来技術」と適切にラベリングされている、揺動ジャーナル軸受を含むピストン結合機構の分解斜視図である。
【００１７】
【図３】「従来技術」と適切にラベリングされている、図２の揺動ジャーナルの軸受面を示す概略図である。
【００１８】
【図４】揺動ジャーナルスリーブの軸受面を示す斜視図である。
【００１９】
【図５Ａ】「従来技術」と適切にラベリングされている、図４のスリーブを含む揺動ジャーナル軸受を潤滑するための油を提供するように構成された揺動ジャーナルリストピンを示す図である。
【図５Ｂ】「従来技術」と適切にラベリングされている、図４のスリーブを含む揺動ジャーナル軸受を潤滑するための油を提供するように構成された揺動ジャーナルリストピンを示す図である。
【図５Ｃ】「従来技術」と適切にラベリングされている、図４のスリーブを含む揺動ジャーナル軸受を潤滑するための油を提供するように構成された揺動ジャーナルリストピンを示す図である。
【００２０】
【図６】本開示による揺動ジャーナルリストピンの斜視図である。
【００２１】
【図７】図４のスリーブと図６のリストピンとを含む本開示による揺動ジャーナル軸受の端面図である。
【００２２】
【図８Ａ】軸受の荷重伝達点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の側面図である。
【図８Ｂ】軸受の荷重伝達点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図８Ｃ】軸受の荷重伝達点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図８Ｄ】軸受の荷重伝達点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【００２３】
【図９Ａ】軸受の第１の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の側面図である。
【図９Ｂ】軸受の第１の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図９Ｃ】軸受の第１の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図９Ｄ】軸受の第１の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【００２４】
【図１０Ａ】軸受の第２の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の側面図である。
【図１０Ｂ】軸受の第２の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図１０Ｃ】軸受の第２の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【図１０Ｄ】軸受の第２の荷重点における軸受潤滑の詳細を示す図７の揺動ジャーナル軸受の断面図である。
【００２５】
【図１１】図７の揺動ジャーナル軸受の動作サイクルを示すグラフ図である。
【００２６】
【図１２Ａ】図１１に示す軸受の動作サイクルのそれぞれの点における、図７の揺動ジャーナル軸受に送達される加圧油の流路を示す図である。
【図１２Ｂ】図１１に示す軸受の動作サイクルのそれぞれの点における、図７の揺動ジャーナル軸受に送達される加圧油の流路を示す図である。
【図１２Ｃ】図１１に示す軸受の動作サイクルのそれぞれの点における、図７の揺動ジャーナル軸受に送達される加圧油の流路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図６は、図７に示す揺動ジャーナル軸受２００を形成するために図４のスリーブ４６と組み合わされた、本開示によるリストピン１００を示しており、軸受２００からの過剰な加圧油の流れが、その動作サイクル全体を通じて低減される。この点に関して、加圧油は、スリーブの軸受面の油溝のネットワークに連続的にではなく断続的に供給される。図６の視点は、軸受の振動中にスリーブ軸受面４７と接触するリストピン外面１０３の接触部分１０２に向かっている。リストピンは、図３のように、軸方向にオフセットされた表面セグメントＪ１およびＪ２を備えて構成されている。図８Ｃに最もよく見られるように、油入口通路１０５が、リストピンのＪ１セグメントの非接触部分に形成されている。図６に見られるように、少なくとも１つの油出口通路１０７が、Ｊ１ジャーナルセグメントの接触部分に形成されている。少なくとも１つの油出口通路１０９が、Ｊ２ジャーナルセグメントの各々の接触部分に形成されている。油出口通路１０７および１０９は、リストピン側壁を通って、リストピン内の油ギャラリ空間１１１へと開口し、セグメントＪ１およびＪ２を分離する周方向溝１１５に対して、リストピンの長手方向軸１１３に沿ってオフセットされる。周方向溝１１５のいずれに沿っても、油出口通路は存在しない。リストピン１００は、表面セグメントＪ１´−Ｊ２´と係合するジャーナルセグメントＪ１−Ｊ２、および、軸受面４７の周方向溝７０と整列したリストピン１００の周方向溝１１５によってスリーブ４６に組み付けられる。リストピン１００とスリーブ４６との間に相対的な振動が発生すると、加圧油が油溝７０，７２，および１１５から、および、リストピンの分離したジャーナルセグメントに位置する出口通路１０７および１０９から分離したセグメントの間の空間へ流れる。
【００２８】
図６および図８Ｃを参照すると、本開示による揺動ジャーナル軸受構造の目的を実行するために、油出口通路１０７の位置決めが、Ｊ１ジャーナルセグメント内の油出口通路を、リストピンの長手方向軸１１３および油入口通路１０５の軸を形成する半径１１７を含む切断面Ｐの１つの側から第１の円弧距離Ｄ１のところに配置する。油出口通路１０９の位置決めが、これらの油出口通路を、それぞれのＪ２ジャーナルセグメント内で、切断面Ｐの反対側から第２の円弧距離Ｄ２のところに配置する。したがって、揺動ジャーナル２００を、軸受２００の荷重伝達点をトラバースするときにそうなるように、スリーブ４７に対するリストピン１００の回転位置が０°である、図８Ａ〜８Ｄに示すように見ると、油出口通路１０７および１０９は、スリーブ４６の軸方向油溝７２と７３との間に位置決めされ、油出口通路１０７は軸方向油溝７２に相対的により近く（例えば隣接する）、油出口通路１０９は軸方向油溝７３に相対的により近い（例えば隣接する）。この相対的な回転位置では、軸受インターフェースＪ１−Ｊ１´およびＪ２−Ｊ２´が等しく荷重（ロード）される。
【００２９】
図９Ａ〜図９Ｄを参照して、リストピン１００が、ＣＣＷ方向において、スリーブ４６に対して０°の位置から、セグメントＪ１〜Ｊ１´が完全に荷重されており、一方でセグメントＪ２〜Ｊ２´が分離される点まで回転すると仮定する。この方向における移動の結果、油出口通路１０７は軸方向油溝７２を横切って動き、これによって、加圧油のパルスが油出口通路から油溝へ入ることが可能になり、一方で、セグメントＪ２−Ｊ２´の間が分離することによって、油出口通路１０９が加圧油をその間の空間に送達することが可能になる。
【００３０】
図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して、リストピン１００が、ＣＷ方向において、スリーブ４６に対して０°の位置から、セグメントＪ２〜Ｊ２´が完全に荷重されており、一方でセグメントＪ１〜Ｊ１´が分離される点まで回転すると仮定する。この方向における移動の結果、油出口通路１０９は軸方向油溝７３に交差し、これによって、加圧油のパルスが各油出口通路から油溝へ入ることが可能になり、一方で、セグメントＪ１−Ｊ１´の間が分離することによって、油出口通路１０７が加圧油をその間の空間に送達することが可能になる。
【００３１】
図１１は、図１のエンジン８のような２行程サイクル対向ピストンエンジンのピストン結合機構に軸受が組み込まれたときに観察され得るような揺動ジャーナル軸受の動作サイクルの一例を示すグラフである。グラフは、Ｊ１−Ｊ１´インターフェースおよびＪ２−Ｊ２´インターフェースに関するリストピンとスリーブとの間の隙間を、結合機構が関連するピストンを接続するクランクシャフトの１つのクランク角位置（度）の関数として示す。このグラフは、これが図１に見られる２つのクランクシャフトの各々の動作サイクルを表す（位相差の有無にかかわらず）という理解のもと、クランクシャフト動作の全サイクルを示している。さらに、このグラフは、図１の対向ピストンエンジンの２行程サイクル動作を表している。このグラフは、０°（ＴＣ）および１８０°（ＢＣ）で発生する荷重伝達に基づくが、この条件は限定であるように考えられるべきではない。０°のクランク角において、ピストンはＴＣにあり、圧縮荷重は、Ｊ１−Ｊ１´インターフェースとＪ２−Ｊ２´インターフェースとでほぼ等しく分割され、クランク角が進むにつれてＪ１−Ｊ１インターフェースによって受け入れられる荷重が増大してゆき、一方でＪ２−Ｊ２´セグメントが分離し始める。９０°のクランク角において、圧縮荷重はＪ１−Ｊ１´インターフェースによって最大限保持され、一方でＪ２−Ｊ２´セグメントは最大限に分離される。この時点で、圧縮荷重がＪ１−Ｊ１´インターフェースからＪ２−Ｊ２´インターフェースにシフトし始め、Ｊ２−Ｊ２´表面セグメントが閉じ始める。１８０°において、ピストンはＢＣにあり、圧縮荷重はＪ１−Ｊ１´インターフェースとＪ２−Ｊ２´インターフェースとでほぼ等しく分割される。クランク角が進むにつれてＪ２−Ｊ２´インターフェースによって受け入れられる荷重が増大してゆき、一方でＪ１−Ｊ１´セグメントが分離し始める。２７０°のクランク角において、圧縮荷重はＪ２−Ｊ２´インターフェースによって最大限保持され、一方でＪ１−Ｊ１´セグメントは最大限に分離される。この時点で、圧縮荷重がＪ２−Ｊ２´インターフェースからＪ１−Ｊ１´インターフェースにシフトし始め、Ｊ１−Ｊ１´表面セグメントが閉じ始める。３６０°において、圧縮荷重はＪ１−Ｊ１´インターフェースとＪ２−Ｊ２´インターフェースとでほぼ等しく分割され、サイクルは繰り返す。
【００３２】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、図１１に示すエンジン動作サイクル中の最大Ｊ１荷重および最大Ｊ２荷重の荷重伝達点（０°および１８０°）に関する、スリーブ油溝７０，７２、および７３を通る加圧油流パターンを示している。０°および１８０°の振動では、油出口通路はスリーブの軸方向溝７２および７３と整列しておらず、３つのインターフェースのすべてが均等に荷重されているため、有意な油はインターフェースに加えられない。最大Ｊ１荷重点（９０°）において、Ｊ１油出口通路１０７は軸方向油溝７２と整列し、油は油溝７０，７２および７３を通じて自由に流れて、Ｊ２の持ち上げられた（リフトされた）セグメント領域を満たす。最大Ｊ２荷重点（９０°）において、２つのＪ２油出口通路１０９は軸方向油溝７３と整列し、油は油溝７０，７２および７３へと自由に流れて、Ｊ１の持ち上げられたセグメント領域を満たす。
【００３３】
ピストンコネクティングロッド油通路６４内の油の柱は、それぞれＴＣおよびＢＣピストンの位置にあるときに、リストピンギャラリ内の油の容積にピーク正圧および負圧を加える。上記で説明し図示した間欠整列システムを使用することにより、また、周方向溝と整列して位置決めされた油出口通路がないことで、これらのピーク圧力イベント中に油が流れる唯一の経路は、等荷重Ｊ１−Ｊ１´表面セグメントおよびＪ２−Ｊ２´表面セグメントの間であり、これは非常に限定的である。その結果、この構造は、リストピンギャラリの油圧変動に対するシステム感度を低減するという追加の利点を有する。
【００３４】
本開示は、２行程サイクル対向ピストンエンジンにおける揺動ジャーナルリストピンからの漏れの最小化の特定の実施形態を記載しているが、これらの実施形態は、本開示の基本原理の単なる例として述べられている。したがって、実施形態はいかなる限定的な意味においても考慮されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【国際調査報告】
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