JP2008101594A - ピストンの潤滑油供給構造及びピストンリング - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンリング周辺へ十分な潤滑油を供給することのできるピストンの潤滑油供給構造及びピストンリングを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の潤滑油供給構造１００において、コンロッド２の内部にはコンロッド内部通路１９が設けられ、ピストンピン３の内部にはピストンピン内部通路２０が設けられ、ピストン１の内部にはピストン内部通路２１が設けられている。これらを連続することで、潤滑油供給路２２が形成される。さらに、リング溝１６に設ける当該供給路２２の出口位置をリング溝側面１６ａ又はリング溝上面１６ｂに開口することで、燃焼圧力作用時であっても、当該供給路２２の出口が閉塞されず、継続して潤滑油がピストンリング周辺に供給される。また、潤滑油供給構造１００は、潤滑油の蒸発を抑え、ピストンリング周辺の適切な潤滑の維持を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのピストンの潤滑油供給構造に関する。

従来、ピストンに装着したピストンリング周辺の十分な潤滑を確保するため、ピストンのトップリング溝と当該ピストンの裏面とを連通する連通路を設け、潤滑油を上記ピストンの裏面側より上記連通路を通して上記トップリング溝の下面から供給する潤滑油供給手段が提案されている（特許文献１）。

一方、特許文献２には燃料である軽油を潤滑油として利用する軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑油としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。

特開平８−２００１５２号公報 実開昭６０−１９４１１２号公報

特許文献１で提案されている潤滑油供給手段によれば、潤滑油をトップリング溝へ積極的に供給することができる。

しかし、潤滑油を供給する連通路のトップリング溝における出口の配置によっては、ピストンへの燃焼圧力作用時に、燃焼ガス圧によって押し下げられるピストンリングが、前記出口を閉塞するおそれがあった。

また、特許文献２で開示された軽油潤滑式ディーゼルエンジンにおいて、潤滑油としても利用される軽油は蒸発しやすいため、ピストンの摺動面における十分な量の潤滑油を維持することが困難である。

そこで、本発明はピストンリングとシリンダライナとの摺動面に十分な潤滑油を供給することのできるピストンの潤滑油供給構造及びピストンリングを提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明のピストンの潤滑油供給構造は、コンロッド、ピストンピン及びピストンのそれぞれの内部に設けた通路を連続させ、ピストンに設けたリング溝に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備え、当該潤滑油供給路の出口をリング溝側面又はリング溝上面に開口したことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、潤滑ポンプで加圧された潤滑油は、潤滑油供給路を通じ、リング溝に開口した出口からリング溝に供給され、ピストンリング周辺へ供給される。ここで、潤滑油供給路の出口をリング溝側面又はリング溝上面に開口することで、潤滑油がリング溝へ供給される。これは、燃焼圧力作用時の燃焼ガス圧でピストンリングが押し下げられ、リング溝下面に密着する場合であっても、ピストンリングが当該潤滑油供給路の出口を閉塞することがないためである。また、こうしたピストンなどの内部を通過する潤滑油供給構造では、経路が閉じているため、潤滑油を加圧してリング溝へ圧送することができるうえ、潤滑油の蒸発が抑えられるという利点もある。このため、例えば、蒸発しやすい軽油を潤滑油として利用するディーゼルエンジンにおいてもピストンリング周辺の適切な潤滑を維持することができる。

ところで、前記潤滑油供給構造では、燃焼室から漏洩するブローバイガスが前記潤滑油供給路へ流入してしまう恐れがある。そこで、前記潤滑油供給構造は前記潤滑油供給路へのブローバイガス流入防止手段を備えることもできる（請求項２）。例えば、前記潤滑油供給路の出口に、ブローバイガスによって当該出口を閉塞する弁を前記ブローバイガス流入防止手段として備えた構成とすることができる（請求項３）。

また、本発明における他のピストンの潤滑油供給構造は、ピストンの内部に形成したクーリングチャネルから、前記ピストンの外周壁に形成したリング溝に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備えたことを特徴とする（請求項４）。クーリングチャネルは、ピストンをその内部から冷却するために、ピストン内に設けた通路であり、当該クーリングチャネルには冷却用の潤滑油が循環している。本発明は当該クーリングチャネル内を流通する潤滑油をピストンリング周辺の潤滑に利用する。ここで、前記潤滑油供給路の出口をリング溝下面に開口する構成とすれば（請求項５）、潤滑油供給路へのブローバイガスの流入防止に有効である。

さらに、ピストンリングとシリンダライナとの摺動面へ供給される潤滑油の漏洩又は潤滑油供給路の油圧の低下を防止するために、合口形状がリング本体を当該リング本体の内外方向に分断する段付合口形状であるピストンリング（請求項７）をリング溝に装着することができる（請求項６）。これにより、効果的に潤滑油をピストンリング周辺に維持し、ピストンリング周辺の良好な潤滑を実現することができる。

本発明では、潤滑油供給路の出口をピストンリングによって閉塞されない位置に形成するので、潤滑油がリング溝へ供給できる。また、ピストン、ピストンピン及びコンロッドの内部を通過する潤滑油供給路が形成されたことで、潤滑油を加圧してリング溝へ圧送することができるうえ、潤滑油の蒸発が抑えられる。このような潤滑油供給構造を構成することで、リング溝へ適切な潤滑が維持できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面とともに詳細に説明する。

ここでは、本発明の実施例１について説明する。図１は本発明の潤滑油供給構造１００の説明図である。この潤滑油供給構造１００が組み込まれたエンジンは、燃料を潤滑油として利用する形式のエンジンである。このようなエンジンにおけるピストン周辺の主な構成要素はピストン１、コンロッド２及びピストンピン３であり、ピストン１とコンロッド２はピストンピン３によって連結されている。これらの構成要素内部にそれぞれ設けられた通路が連続することによって、本発明における潤滑油供給路２２が形成されている。すなわち、コンロッド２の内部にはコンロッド内部通路１９が設けられ、ピストンピン３の内部にはピストンピン内部通路２０が設けられ、ピストン１の内部にはピストン内部通路２１が設けられており、これらを連続することで、潤滑油供給路２２が形成されている。

ピストン１の側壁には下側から第１リング溝１６、第２リング溝１７、第３リング溝１８の３条の溝が設けられている。また、ピストン１には前記のようにピストン内部通路２１が設けられている。このピストン内部通路２１の入口１４はピストンピン３との摺動部に開口し、出口１５は第１リング溝１６のリング溝側面１６ａに開口している。この出口１５にはチェックボール７が備えられている。このチェックボール７は本発明におけるブローバイガス流入防止手段に相当するもので、ピストン内部通路２１を閉塞できる径を有している。また、第１リング溝１６にはオイルリング５とコイルばね６が装着され、オイルリング５はコイルばね６の張力によってシリンダライナ４側へ押し付けられる。さらに、コイルばね６はチェックボール７をリング溝１６内に保持する。第２リング溝１７と第３リング溝１８にはそれぞれ、コンプレッションリング８、９が装着されている。

コンロッド内部通路１９は、コンロッド２内部を通過する潤滑油の通路である。このコンロッド内部通路１９の入口はコンロッド２の図示しない大端部に設けられ、出口１１はピストンピン摺動部に開口するように小端部に設けられている。

ピストンピン３は断面円形の筒状体の両側開口をピストンピン栓１０によって閉塞して形成されている。また、筒状体の側壁には入口１２及び出口１３が開口している。このような筒状体の内部空間が本発明における通路、すなわち、ピストンピン内部通路２０を形成している。ここで、前記ピストンピン３の側壁に設けた入口１２はコンロッド２の小端部の出口１１と合致する位置に開口し、一方、出口１３はピストン１に設けたピストン内部通路２１の入口１４と合致する位置に開口している。このように、コンロッド内部通路１９、ピストンピン内部通路２０、ピストン内部通路２１を連続させて、潤滑油供給路２２が形成されている。

このような潤滑油供給路２２を備えることで、図示しない潤滑ポンプから圧送される潤滑油が矢示２３で示すように、コンロッド内部通路１９、ピストンピン内部通路２０、ピストン内部通路２１を経由して、第１リング溝１６へ供給される。なお、実施例１ではリング溝側面１６ａに開口しているピストン内部通路２１の出口１５は、燃焼圧力によって押し下げられたピストンリングに閉塞されない他の位置、例えば、リング溝上面１６ｂに移設することもできる。

次に、前記、ピストン内部通路２１の出口１５に装着したチェックボール７の作用について説明する。図２及び図３はそれぞれ図１で示した第１リング溝１６周辺の拡大図である。図２のように第１リング溝１６側からピストン内部通路２１へ流体が流入しようとするとチェックボール７が出口１５側へ押し付けられて出口１５を閉塞する。こうして、燃焼室から漏洩するブローバイガスの潤滑油供給路２２への流入が防止される。一方、図３のように、ピストン内部通路２１から第１リング溝１６へ潤滑油が流出する状況では、潤滑油の圧力によってチェックボール７が出口１５から離間する。これにより、出口１５が開口状態となり、潤滑油の供給が確保される。なお、前記したコイルばね６が第１リング溝１６からチェックボール７の脱落を防止している。このチェックボール７の作用によって、潤滑油の供給を確保しつつ、潤滑油供給路２２へのブローバイガスの流入防止が図られる。

続いて、リング溝１６に装着したオイルリング５について説明する。このオイルリング５は本発明におけるピストンリングに相当する。図４はオイルリング５の合口部を拡大して示した斜視図であって、図５はオイルリング５のリング本体５１における合口部の拡大平面図である。オイルリング５の合口形状はリング本体５１をリング本体５１の内外方向に分断する段付形状となっている。図５で示すようにオイルリング本体５１の合口は第１端部５２と第２端部５６とで構成されている。第１端部は第1端部第１面５３、第1端部第２面５４、第1端部第３面５５によって図５のような段付形状を成している。一方、第２端部５６は第１端部５２に合致する形状を有し、第１端部第１面５３に対向する第２端部第１面５７、第１端部第２面５４に対向する第２端部第２面５８、第１端部第３面５５に対向する第２端部第３面５９を備えている。

図６はリング溝に装着された状態のオイルリング５の合口部周辺を拡大して示した平面図である。また、図７は図６におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施例の潤滑油供給構造において、ピストン内部から供給される潤滑油は加圧されているため、本実施例のオイルリング５は、オイルリング合口からの潤滑油漏洩を抑制する構成となっている。オイルリング５１をリング溝に装着すると、図６、図７に示すように第１端部第２面５４と第２端部第２面５８が密着し、両面間の隙間を塞ぐ。そのため、ピストン内部からシリンダライナ側へ向かう潤滑油は第２端部５６に堰きとめられ、潤滑油の過剰な漏洩を抑えることができる。このようにして、潤滑油の無駄な浪費や油圧低下が防がれる。なお、潤滑油はオイルリング５１に設けられている図示しない供給口からシリンダライナへ供給され、周囲の潤滑が維持される。

以上説明したように、コンロッド、ピストンピン及びピストンの内部にそれぞれ設けられた通路を連続させて潤滑油供給路を形成し、当該潤滑油供給路の開口位置をリング溝側面に設け、当該開口位置にチェックボールの弁を備え、本発明の潤滑油供給構造を構成することで、本発明の課題である十分な潤滑油の供給が可能となる。また、オイルリングの合口形状がリング本体をリング本体の内外方向に分断する形状を有することで、潤滑油の過剰な漏洩を防止し、潤滑油の無駄な浪費や油圧低下を回避し、ピストン摺動部の適切な潤滑の維持を実現する。

次に、本発明の実施例２について説明する。図８は実施例２の潤滑油供給構造の一部を拡大して示した説明図である。実施例１ではブローバイガス防止手段として、第１リング溝１６に設けたピストン内部通路２１の出口１５にチェックボール７を備えていた。それに対し、実施例２ではブローバイガス防止手段として、図８で示すように第１リング溝１６の下面１６ｃにブローバイガス排出溝２４を備えた点が実施例１との相違点ある。

ピストン内部通路２１は加圧された潤滑油によって占められているため、前記のように、第１リング溝１６の下面１６ｃにブローバイガス排出溝２４を設けておけば、ブローバイガスが第１リング溝１６へ流入したときに、ブローバイガスは圧の低いクランクケース側へ排出されることとなる。このようにして、潤滑油供給路へのブローバイガスの流入防止、潤滑油の供給が図られる。なお、その他の構成は実施例１と同一であるから、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

次に、本発明の実施例３について説明する。図９は実施例３の潤滑油供給構造２００の説明図であって、図１０は図９における潤滑油供給路３８周辺の拡大図である。潤滑油供給構造２００では、ピストン３１内部に形成したクーリングチャネル３７とピストン外周壁に形成した第３リング溝４４とを連通させた通路を潤滑油供給路３８として、クーリングチャネル３７から第３リング溝４４へ潤滑油の供給が行われる。これによりクーリングチャネル３７内を流通する潤滑油が、第２コンプレッションリング４１とシリンダライナ３４との潤滑に利用される。また、第３リング溝４４に設けた潤滑油供給路の出口３９は、図１０に示すように、第３リング溝４４の下面４４ｃであって、第２コンプレッションリング４１に覆われる位置に開口されている。これは、燃焼圧力作用時に、第２コンプレッションリング４１がリング溝４４の下面４４ｃへ押し付けられることで、出口３９が閉塞され、燃焼室から漏洩するブローバイガスの流入が防止されるようにするためである。このようにクーリングチャネルからリング溝へ潤滑油供給路を構成することで、ピストンリングとシリンダライナとの摺動面へ潤滑油を供給することができる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

実施例１の潤滑油供給構造の説明図である。 図１におけるリング溝周辺部の拡大図であって、燃焼圧によるブローバイガス力を受けている状態を示す図である。 図１におけるリング溝周辺部の拡大図であって、リング溝に潤滑油が供給されている状態を示す図である。 実施例１のオイルリング合口部の斜視図である。 実施例１のオイルリング本体における合口部の平面図である。 実施例１のリング溝に装着したオイルリング合口部の平面図である。 図６におけるＡ−Ａ線断面図である。 実施例２の潤滑油供給構造におけるリング溝周辺の拡大図である。 実施例３の潤滑油供給構造の説明図である。 図９における潤滑油供給路周辺の拡大図である。

符号の説明

１、３１ ピストン
２、３２ コンロッド
３、３３ ピストンピン
４、３４ シリンダライナ
５ オイルリング
６ コイルばね
７ チェックボール
８ 第1コンプレッションリング
９、４１ 第２コンプレッションリング
１０ ピストンピン栓
１６ 第１リング溝
１６ａ 第１リング溝側面
１６ｂ 第１リング溝上面
１６ｃ 第１リング溝下面
１７ 第２リング溝
１８、４４ 第３リング溝
１９ コンロッド内部通路
２０ ピストンピン内部通路
２１ ピストン内部通路
２２、３８ 潤滑油供給路
２４ ブローバイガス排出溝
３７ クーリングチャネル
３９ 潤滑油供給路出口
４４ｃ 第３リング溝下面
５１ オイルリング本体
１００、２００ 潤滑油供給構造

Claims (7)

1. コンロッド、ピストンピン及びピストンのそれぞれの内部に設けた通路を連続させ、ピストンに設けたリング溝に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備え、当該潤滑油供給路の出口をリング溝側面又はリング溝上面に開口したことを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
2. 請求項１記載のピストンの潤滑油供給構造であって、前記潤滑油供給路へのブローバイガス流入防止手段を備えたことを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
3. 請求項１記載のピストンの潤滑油供給構造であって、前記潤滑油供給路の出口に、ブローバイガスによって当該出口を閉塞する弁を備えたことを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
4. ピストンの内部に形成したクーリングチャネルから、前記ピストンの外周壁に形成したリング溝に潤滑油を供給する潤滑油供給路を備えたことを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
5. 請求項４記載のピストンの潤滑油供給構造であって、前記潤滑油供給路の出口をリング溝下面に開口したことを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載のピストンの潤滑油供給構造であって、前記リング溝に装着したピストンリングを備え、当該ピストンリングの合口形状はリング本体を当該リング本体の内外方向に分断する段付形状であることを特徴とするピストンの潤滑油供給構造。
7. リング本体を当該リング本体の内外方向に分断する段付合口を備えたことを特徴とするピストンリング。

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