(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン穴を備えたピンボスをピストンに形成し、コネクティングロッドのピストン側端部を分岐せしめ前記ピンボスの両側に配置し、前記ピストン側端部にピン穴を形成し、ピストンピンを前記ピストンのピン穴及び前記ピストン側端部のピン穴に挿入した、ピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造において、分岐せしめられた前記ピストン側端部の叉部であって前記ピンボス及び前記ピストンピンの下側に位置する部分にオイル溜まり用凹部を形成したピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造。
【請求項２】
前記オイル溜まり用凹部に面するピンボス表面と前記ピストンのピン穴とをオイル導入通路により連通せしめた請求項１に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造。
【請求項３】
前記オイル導入通路のピンボス表面側入口が、前記オイル溜まり用凹部内に溜まっているオイル内に浸されるように、前記ピンボスを前記オイル溜まり用凹部に対し配置した請求項２に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピン穴を備えたピンボスをピストンに形成し、コネクティングロッドのピストン側端部を分岐せしめピンボスの両側に配置し、ピストン側端部にピン穴を形成し、ピストンピンをピストンのピン穴及びピストン側端部のピン穴に挿入したピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した公知のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造では、分岐せしめられたピストン側端部の叉部であってピンボス及びピストンピンの下側に位置する部分には、オイル溜まり用凹部が形成されていない。そのため、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルは叉部を通過して落下してしまい、それゆえ、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルを再度ピストン及びコネクティングロッドの潤滑に使用することができない。
【００１１】
前記問題点に鑑み、本発明は、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルをピストン及びコネクティングロッドの潤滑に再度使用することができるピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ピン穴を備えたピンボスをピストンに形成し、コネクティングロッドのピストン側端部を分岐せしめ前記ピンボスの両側に配置し、前記ピストン側端部にピン穴を形成し、ピストンピンを前記ピストンのピン穴及び前記ピストン側端部のピン穴に挿入した、ピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造において、分岐せしめられた前記ピストン側端部の叉部であって前記ピンボス及び前記ピストンピンの下側に位置する部分にオイル溜まり用凹部を形成したピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造が提供される。
【００１７】
請求項１に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造では、分岐せしめられたピストン側端部の叉部であってピンボス及びピストンピンの下側に位置する部分にオイル溜まり用凹部が形成される。そのため、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルが叉部を通過して落下してしまうことを阻止できる。オイル溜まり用凹部内に溜められたオイルは、ピストンの上昇時にはね上げられ、再びピストン及びコネクティングロッドの潤滑に使用される。つまり、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルをピストン及びコネクティングロッドの潤滑に再度使用することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、前記オイル溜まり用凹部に面するピンボス表面と前記ピストンのピン穴とをオイル導入通路により連通せしめた請求項１に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造が提供される。
【００１９】
請求項２に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造では、オイル溜まり用凹部に面するピンボス表面とピストンのピン穴とがオイル導入通路により連通せしめられる。そのため、ピストンの上昇時に、オイル溜まり用凹部内のオイルをピストンのピン穴内に供給することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、前記オイル導入通路のピンボス表面側入口が、前記オイル溜まり用凹部内に溜まっているオイル内に浸されるように、前記ピンボスを前記オイル溜まり用凹部に対し配置した請求項２に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造が提供される。
【００２１】
請求項３に記載のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造では、オイル導入通路のピンボス表面側入口がオイル溜まり用凹部内に溜まっているオイル内に浸されるように、ピンボスがオイル溜まり用凹部に対し配置される。そのため、オイル溜まり用凹部内のオイルをピストンのピン穴に対しより一層確実に供給することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
図１は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第一の実施形態を示した断面図、図２は図１の拡大図、図３はコネクティングロッドの上視図である。図１〜図３において、１はピストン、２はピンボス、３はピンボス２に形成されたピン穴、４はコネクティングロッド、５は分岐せしめられたピストン側端部（小端部）である。６はコネクティングロッド４のピストン側端部５に形成されたピン穴、７はピストン１のピン穴３及びコネクティングロッド４のピン穴６に挿入されたピストンピン、８は分岐せしめられたピストン側端部５の叉部である。９はピンボス２及びピストンピン７の下側に位置する叉部８に形成されたオイル溜まり用凹部、１０はオイル溜まり用凹部９に面するピンボス表面とピストン１のピン穴３とを連通したオイル導入通路、１１はオイル導入通路１０のピンボス表面側入口、１２はオイル溜まり用凹部９内のオイルの液面である。
【００３４】
図１〜図３に示すように、コネクティングロッド４のピストン側端部５の叉部８にオイル溜まり用凹部９が形成されるため、例えばオイルジェット、クランクジャーナル端面、コネクティングロッド肩部給油等により供給されたオイルは、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑した後に、詳細にはピン穴３とピストンピン７との間、及びピン穴６とピストンピン７との間を潤滑した後に、オイル溜まり用凹部９内に溜められる。オイル溜まり用凹部９内に溜められたオイルは、ピストン１の慣性力で上方にはね上げられ、再びピストン及びコネクティングロッドの潤滑に使用される。
【００３５】
また、オイル導入通路１０が形成されるため、オイル溜まり用凹部９内のオイルを直接にピン穴３とピストンピン７との間に供給することができる。更に、オイル導入通路１０のピンボス表面側入口１１がオイル溜まり用凹部９内のオイルに浸されるように配置されるため、オイル溜まり用凹部９内のオイルをピン穴３とピストンピン７との間に対しより一層確実に供給することができる。ピン穴の潤滑が促進されることにより、ピストンピン７及びピン穴３、６のスカッフ、焼付きが抑制され、また、それらの摩擦が減少することにより燃費が向上せしめられ、更に、ピストン１の首ふりが円滑になることによりピストン１の姿勢が改善され、ボアとの焼付きが阻止される。
【００３６】
オイル溜まり用凹部９からはね上げられたオイルによってピンボス２周辺の冷却が促進されることにより、ピストンピン７とピン穴３、６との間のクリアランスが最適に維持され焼付きが阻止される。また、ピストンリング溝、ピストンヘッド等全体も冷却されるため、各摺動部も摩耗が減少せしめられる。更に、コネクティングロッド４のピストン側端部５も冷却されるため、材料の熱強度が上昇し、剛性が向上せしめられることに伴ってコネクティングロッド４の軽量化が図られる。その上、オイル溜まり用凹部９は機械加工の必要なく形成可能であるため、コストアップを阻止することができる。また、オイルの液面１２を比較的高い位置に維持するための壁が形成されるため、その壁がリブとして作用することにより、叉部８の変形が阻止される。
【００３７】
図４は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第二の実施形態の図３と同様のコネクティングロッドの上視図である。図４において、１０９、１０９’は三分割されたオイル溜まり用凹部である。これらのオイル溜まり用凹部１０９、１０９’の深さは、所望の方向にオイルをはね上げるように設定される。例えば、中央のオイル溜まり用凹部１０９の深さが深くされ、両側のオイル溜まり用凹部１０９’の深さが浅くされる。両側のオイル溜まり用凹部１０９’の深さが浅くされる場合、コネクティングロッドの両端の肉が確保され、コネクティングロッドの強度低下を抑制することができる。また、オイル溜まり用凹部１０９、１０９’間の壁がリブの役目をすることにより、軽量化と強度アップの両立が図られる。
【００３８】
図５は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第三の実施形態の断面図、図６は図５のVI−VI断面図である。図５及び図６において、図１〜図４に示した参照番号は図１〜図４に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、１０１はピストン、１０２はピンボス、１０３はピンボス１０２に形成されたピン穴、１１０は下部オイル導入通路、１２１は上部オイル導入通路、１２５はオイルリング溝、１２０はオイルリング溝１２５と上部オイル導入通路１２１とを連通したオイル通路である。本実施形態によれば、ピン穴１０３及びピストンピン７に対し、下部オイル導入通路１１０からだけでなく、上部オイル導入通路１２１からもオイルを供給することができる。また、ピン穴１０３の潤滑が良好になるため、面圧を低減でき、ピストンピン７の小径化、短軸化が可能となり、軽量化が図られる。更に、本実施形態では、ピンボス１０２がピストン１０１の中心に配置されているため、上部オイル導入通路１２１を形成した場合であっても、ピンボス１０２に曲げモーメントがかからず、ピストン１０１の変形が回避される。
【００３９】
図７は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第四の実施形態の断面図である。コネクティングロッド及びピストンピンは図１〜図３に示したものと同様であるため図７にはピストンのみ示してある。図７において、１０１’はピストン、１０２’はピンボス、１０３’はピン穴、１１０’は下部オイル導入通路、１２１’は上部オイル導入通路、１２０’はピストン１０１’の下部と上部オイル導入通路１２１’とを連通したオイル通路である。本実施形態によれば、オイル通路１２０’をピストン１０１’の下部に連通せしめたため、オイルジェット又はコネクティングロッド間欠給油からのオイルをピン穴１０３’に供給することができる。センターボスタイプのピストン１０１’では、ピストン中央の剛性が比較的高いため、オイル通路１２０’や上部オイル導入通路１２１’を形成することによる肉盗みも可能となる。
【００４０】
図８は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第五の実施形態の断面図である。コネクティングロッド及びピストンピンは図１〜図３に示したものと同様であるため図８にはピストンのみ示してある。図８において、１０１”はピストン、１０２”はピンボス、１０３”はピン穴、１１０”は下部オイル導入通路、１２０”はピストン１０１”の下側とピン穴１０３”とを連通したオイル通路である。本実施形態によれば、ピストン１０１”とピン穴１０３”とを、上部オイル導入通路を介することなくオイル通路１２０”のみを介して連通せしめたため、コンプレッションハイトＨを図７に示した場合よりも小さくすることができる。また、ピンボス１０２”の両側には圧縮荷重及び引張荷重がほとんど作用しないため、オイル通路１２０”を形成してもピンボス１０２”の強度を低下させることなくピン穴１０３”を潤滑することができる。更に、オイル通路１２０”のうち、ピストン１０１”の下部に面する側の直径は、ピン穴１０３”に面する側の直径よりも大きくされている。そのため、ピストン１０１”の下部からピン穴１０３”へのオイルの供給が良好になる。
【００４１】
図９は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第六の実施形態の断面図である。図９において、２０１はピストン、２０２はピンボス、２０３はピンボス２０２に形成されたピン穴、２０４はコネクティングロッド、２０５は分岐せしめられたピストン側端部（小端部）である。２０６はコネクティングロッド２０４のピストン側端部２０５に形成されたピン穴、２０７はコネクティングロッド２０４のピン穴２０６に固定され、ピストン２０１のピン穴２０３に挿入された中空ピストンピン、２０８は分岐せしめられたピストン側端部２０５の叉部である。２２０は中空ピストンピン２０７の外側上部、２２１は中空ピストンピン２０７の内側、２２２は中空ピストンピン２０７の外側上部２２０から内側２２１にオイルが流入しうるように中空ピストンピンの上部に形成されたオイル流入穴である。２２３は中空ピストンピン２０７の外側下部、２２４は中空ピストンピン２０７の内側２２１から外側下部２２３にオイルが流出しうるように中空ピストンピン２０７の下部に形成されたオイル流出穴である。２２５は中空ピストンピン２０７の内側に流入したオイルがピストンピン長手方向に移動してオイル流出穴２２４に集まるように傾斜して形成された中空ピストンピンの内壁面である。
【００４２】
本実施形態によれば、中空ピストンピンの内壁面２２５が傾斜して形成されるため、中空ピストンピン２０７の内側２２１に流入したオイルを、ピストンピン長手方向に移動せしめてオイル流出穴２２４に集め、中空ピストンピン２０７の内側２２１から確実に流出せしめることにより、中空ピストンピン２０７の外側下部２２３とピストンのピン穴２０３との摺動面を確実に潤滑することができる。また、ピストンピン２０７の下部の長手方向端の肉圧が長手方向中央の肉圧よりも厚くされているため、ピストン２０１のピン穴２０３にピストンピン２０７を圧入する際にピストンピン２０７の長手方向端が変形してしまうのを回避することができる。
【００４３】
尚、本実施形態では、ピストンピン２０７はピストン２０１のピン穴２０３に固定されずコネクティングロッド２０４のピン穴２０６に固定されているが、本実施形態の変形例では、ピストンピンをピストンのピン穴に固定しコネクティングロッドのピン穴に固定しないようにしてもよい。
【００４４】
図１０は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第七の実施形態の断面図である。図１０において、図９に示した参照番号と同一の参照番号は図９に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、３０７はコネクティングロッド２０４のピン穴２０６に固定され、ピストン２０１のピン穴２０３に挿入された中空ピストンピン、３２１は中空ピストンピン２０７の内側、３２３は中空ピストンピン３０７の外側下部である。３２４は中空ピストンピン３０７の内側３２１から外側下部３２３にオイルが流出しうるように中空ピストンピン３０７の下部に形成されたオイル流出穴である。３３０は中空ピストンピン３０７の長手方向端に形成された開口、３３１は中空ピストンピン３０７の下部、３３２は中空ピストンピン３０７の上部、３３３は中空ピストンピン３０７の長手方向端に配置されたオイル流出防止壁である。
【００４５】
図１０に示すように、中空ピストンピン長手方向端に開口３３０が形成されると共に、中空ピストンピン３０７の下部３３１の長手方向長さが中空ピストンピン３０７の上部３３２の長手方向長さよりも長くされるため、中空ピストンピンの上側から下側に（図中矢印）落下するオイルを、中空ピストンピン３０７の長手方向端に形成された開口３３０を介して中空ピストンピン３０７の内側３２１に捕集することができる。また、中空ピストンピン長手方向端にオイル流出防止壁３３３が設けられるため、中空ピストンピン３０７の内側３２１に捕集されたオイルが中空ピストンピン長手方向端から流出してしまうのを阻止することができる。更に、オイル流出防止壁３３３がリブの役目をはたすため、開口３３０の変形を阻止することができる。
【００４６】
尚、本実施形態では、ピストンピン３０７はピストン２０１のピン穴２０３に固定されずコネクティングロッド２０４のピン穴２０６に固定されているが、本実施形態の変形例では、ピストンピンをピストンのピン穴に固定しコネクティングロッドのピン穴に固定しないようにしてもよい。
【００４７】
図１１は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第八の実施形態の断面図、図１２は図１１の XII−XII 断面図である。図１１及び図１２において、図１〜図１０に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図１０に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、４０１はピストン、４０２はピンボス、４０３はピンボス４０２に形成されたピン穴、４１０は下部オイル導入通路、４２５はオイルリング溝である。４２０はオイルリング溝４２５とピストン４０１のピン穴４０３とを連通するためのオイル供給通路、４２１はオイルリング溝４２５とピストン４０１のピン穴４０３とを連通するための上部オイル導入通路、４２２はオイル供給通路４２０の少なくとも一部をなす薄肉管である。
【００４８】
図１１及び図１２に示すように、オイルリング溝４２５とピストン４０１のピン穴４０３とを連通したオイル供給通路４２０の少なくとも一部が薄肉管４２２により形成され、その薄肉管４２２が気筒内の空気に露出せしめられるため、オイル供給通路４２０内を移動するオイルを効果的に冷却することができる。また、薄肉管を樹脂等の軽量材料により形成した場合、ピストン４０１の軽量化を図ることができる。更に、薄肉管を二重構造にすると共に、薄肉管に冷媒を封入した場合、オイルの冷却効率を向上させることができる。
【００４９】
図１３は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第九の実施形態の断面図である。図１３において、図１〜図１２に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図１２に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、５０１はピストン、５０２はピンボス、５０３はピンボス５０２に形成されたピン穴、５１０は下部オイル導入通路、５２５はオイルリング溝である。５２０はオイルリング溝５２５とピストン５０１のピン穴５０３とを連通するためのオイル供給通路、５２１はオイルリング溝５２５とピストン５０１のピン穴５０３とを連通するための上部オイル導入通路、５２２はオイル供給通路５２０の少なくとも一部をなす薄肉管である。
【００５０】
図１３に示すように、本実施形態の薄肉管５２２は、ピストン５０１の中心軸に垂直な面に対し所定の角度θ（＞０）をなして配置されている。つまり、薄肉管５２２は、図１１及び図１２に示した作用の他に、ピストンヘッドが図中矢印に示すように変形するのを阻止する支柱の役目を果たす。
【００５１】
図１４は本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第１０の実施形態の断面図、図１５は図１４のオイルリング溝クーリングチャンネル及びピンボスクーリングチャンネルを同一面に示した断面図である。図１４及び図１５において、６０１はピストン、６０２はピンボス、６０３はピストン６０１に形成されたピン穴、６２５はオイルリング溝、６５０はオイルリング溝６２５を冷却するためのオイルが供給されるオイルリング溝クーリングチャンネルである。６５１はピンボス６０２を冷却するためのオイルが供給されるピンボスクーリングチャンネル、６５２はオイルリング溝クーリングチャンネル６５０とピンボスクーリングチャンネル６５１とを連通する連通路、６５３はピンボスクーリングチャンネル６５１内のオイルをピン穴６０３に落とすためのオイル落とし穴である。
【００５２】
図１４及び図１５に示すように、ピンボスクーリングチャンネル６５１が環状に形成され、オイルリング溝クーリングチャンネル６５０とピンボスクーリングチャンネル６５１とが連通路６５２により連通せしめられるため、オイルリング溝クーリングチャンネル６５０からピンボスクーリングチャンネル６５１内に流入するオイルにより、ピンボスクーリングチャンネル６５１内のオイルが周方向に移動せしめられ、それゆえ、ピストン６０１のピンボス６０２全体が効果的に冷却される。ピンボス６０２が効果的に冷却されることにより、ピン穴６０３に挿入されたピン（図示せず）の冷却性が向上し、一般的に知られているピン穴ブッシュ、ピン穴表面処理を廃止することができ、ピストン６０１のコストダウンが図られる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルが叉部を通過して落下してしまうことを阻止でき、ピストン及びコネクティングロッドを潤滑したオイルをピストン及びコネクティングロッドの潤滑に再度使用することができる。
【００５４】
請求項２に記載の発明によれば、ピストンの上昇時に、オイル溜まり用凹部内のオイルをピストンのピン穴内に供給することができる。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、オイル溜まり用凹部内のオイルをピストンのピン穴に対しより一層確実に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第一の実施形態を示した断面図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３】コネクティングロッドの上視図である。
【図４】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第二の実施形態の図３と同様のコネクティングロッドの上視図である。
【図５】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第三の実施形態の断面図である。
【図６】図５のVI−VI断面図である。
【図７】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第四の実施形態の断面図である。
【図８】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第五の実施形態の断面図である。
【図９】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第六の実施形態の断面図である。
【図１０】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第七の実施形態の断面図である。
【図１１】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第八の実施形態の断面図である。
【図１２】図１１の XII−XII 断面図である。
【図１３】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第九の実施形態の断面図である。
【図１４】本発明のピストン及びコネクティングロッドの潤滑構造の第１０の実施形態の断面図である。
【図１５】図１４のオイルリング溝クーリングチャンネル及びピンボスクーリングチャンネルを同一面に示した断面図である。
【符号の説明】
１…ピストン
２…ピンボス
３…ピン穴
４…コネクティングロッド
５…ピストン側端部
６…ピン穴
７…ピストンピン
８…叉部
９…オイル溜まり用凹部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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