JP2778228B2 - ピストンと連接棒の連結構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は潤滑油によりピストン冠部が効果的に冷却さ
れる、ピストンと連接棒の連結構造に関するものであ
る。

［従来の技術］ 第4,5図に示すように、本出願人は先に特願平２−856
63号（特開平３−288065号公報）により、ピストン２の
冠部2aの下側中央部４の凸面５に、連接棒13の先端部に
設けた椀状の受板12の上面を係合し、受板12の下面に係
合する環状の押え部材８を、スカート部７に螺合した保
持筒９の上端面に支持してなる、ピストンと連接棒の連
結構造を出願した。

上述のピストンと連接棒の連結構造によれば、従来の
ピストンピンによる連結構造に比べて、次のような効果
が得られる。すなわち、連接棒13の揺動中心Ｏがピスト
ン頂面へ偏倚され、その偏倚分だけクランク軸16の腕の
長さｒと連接棒13の長さｌを長くすると、連接棒13の最
大傾角（揺動角）を増加させないで、ピストン２のスト
ロークすなわち排気量が増大され、ピストン２の上死点
での無駄容積が少くなり、排ガス対策がし易くなる。ピ
ストン２のストロークが増大しても、連接棒13の最大傾
角が大きくならないので、ピストンスラツプ、それに併
う摩擦損失、ピストンリングの摩耗、スラツプ騒音など
の問題がない。爆発荷重に対する連接棒13の受板12の面
圧が低いので、機関の高過給に対して有利である。

ところで、上述したピストンと連接棒の連結構造で
は、連接棒の揺動中心がピストン頂面付近になるので、
ピストンの全長を短くできる半面、ピストン冠部を周囲
から冷却しないと、連接棒とピストン冠部の摺動部やピ
ストンリングが焼き付くなどの恐れが生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、ピストン冠部の燃
焼室とピストン周壁の間に環状空部を形成して潤滑油に
より冷却する、ピストンと連接棒の連結構造を提供する
ことにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はピストン
冠部の下側中央部に形成した平坦面に、摺動体の平坦な
上面を当接し、前記摺動体の下側に形成した断面円弧状
の凸面を、連接棒の先端部に設けた受板の上側に形成し
た断面円弧状の凹面に係合し、前記受板の下側に形成し
た断面円弧状の凸面を、円筒状の押え部材の上側に形成
した断面円弧状の凹面に支持し、前記押え部材をスカー
ト部に螺合した保持筒の上端面に支持し、ピストン冠部
の前記平坦面の周囲とピストン周壁との間に前記押え部
材により閉鎖される環状空部を形成し、シリンダの下端
部に配設した油ジエツトからの潤滑油を前記環状空部へ
供給する入口通路と、前記環状空部の油をスカート部へ
戻す出口通路とを、前記押え部材に周方向に間隔を存し
て配設したことを特徴とする。

また、本発明の構成はピストン冠部の下側中央部に形
成した断面円弧状の凸面を、連接棒の先端部に設けた受
板の上側に形成した断面円弧状の凹面に係合し、前記受
板の下側に形成した断面円弧状の凸面を、円筒状の押え
部材の上側に形成した断面円弧状の凹面に支持し、前記
押え部材をスカート部に螺合した保持筒の上端面に支持
し、前記ピストン冠部の下側周囲とピストン周壁との間
に前記押え部材により閉鎖される環状空部を形成し、シ
リンダの下端部に配設した油ジエツトからの潤滑油を前
記環状空部へ供給する入口通路と、前記環状空部の油を
スカート部へ戻す出口通路とを、前記押え部材に周方向
に間隔を存して配設したことを特徴とする。

［作用］ ピストン冠部の燃焼室を区間する壁部とピストン周壁
との間の環状空部は、連接棒の受板の下側の凸面を支持
する押え部材により閉鎖される。押え部材に入口通路と
出口通路が設けられ、シリンダの下端部に配設した油ジ
エツトから噴出される潤滑油は、入口通路から環状空部
へ導入され、環状空部を貫流しつつ燃焼室の周囲を冷却
し、出口通路からスカート部へ戻される。したがつて、
ピストン周壁の熱負荷が緩和され、ピストンリングの焼
付きが防止される。環状空部の油はピストン冠部と摺動
体との摺動部や、摺動体と連接棒の受板との摺動部をも
冷却するので、摺動部の焼付きが防止される。

［発明の実施例］ 第１図は本発明によるピストンと連接棒の連結構造の
正面断面図である。デイーゼル機関用のピストン２は、
冠部2a上側に燃焼室としての公知のくぼみ３を形成さ
れ、周壁にピストンリングを装着する複数の環状溝を形
成され、下半部に円筒状のスカート部７を形成される。
冠部2aの下側中央部４と周壁との間に環状空部６が区画
される。冠部2aの平坦な下面20に、耐摩耗性と熱伝導性
の優れた材料からなる摺動体21の平坦な上面22が摺動可
能に当接される。摺動体21の下側に形成した断面円弧状
の凸面（球面）５に、連接棒13の先端部に設けた受板12
の上側に形成した断面円弧状の凹面（球面）12aが摺動
可能に係合される。

摺動体21の中心に通路24が設けられ、通路24の上端は
上面22のくぼみ23に連通され、通路24の下端は、好まし
くは凸面５の中央部を切り欠いてなるくぼみ25に連通さ
れる。潤滑油が連接棒13の内部通路26からくぼみ25,23
へ供給される。潤滑油は上面22と下面20との摺動部を潤
滑し、また凹面12aと凸面５との摺動部を潤滑する。

受板12の下側に形成した断面円弧状の凸面（球面）12
bは、円筒形の押え部材８の上側に形成した断面円弧状
の凹面（球面）8aに摺動可能に支持される。押え部材８
は組立の都合上例えば２分割体を組み合せてなり、かつ
保持筒９の上端面に僅かな範囲で摺動可能に支持され
る。保持筒９はスカート部７に螺合され、かつロツクナ
ツト10により弛まないように締結される。連接棒13の下
端部の構成については従来のものと同様であるが、本発
明では油ポンプからクランク軸の一端部へ加圧供給され
る潤滑油が、クランク軸、クランク腕、クランクピンの
各内部通路を経て連接棒13の内部通路26へ供給される。

本発明によれば、油ポンプからシリンダの下端部に配
設した油ジエツト52へ加圧供給される潤滑油を、ピスト
ン冠部2aの環状空部６へ導くために、押え部材８に入口
通路43と出口通路44が周方向に間隔を存して配設され
る。環状空部６の上空部を効果的に冷却するために、環
状空部６に断面逆Ｕ字形をなす環状の仕切板42が配設さ
れる。

仕切板42の入口孔49から環状空部６へ油を導き、かつ
互いに反対方向へ分れて出口孔50へ流れるようにするた
めに、第３図に示すように、環状空部６の入口通路43、
詳しくは仕切板42の入口孔49に対向する部分に、環状空
部６の天壁から下方へ断面逆三角形の分流壁41が突出さ
れる。

第１図に示すように、仕切板42の縁部42aは下方へ湾
曲されて、ピストン冠部2aの下側中央部４の周壁、すな
わち環状空部６の内周壁6aへ弾性的に係合される。仕切
板42の縁部42bは環状空部６の外周壁6bへ弾性的に係合
される。仕切板42の縁部42bに出口通路44に対向して出
口孔50が設けられる。

本発明によれば、シリンダの下端部に配設した油ジエ
ツト52から噴出された油は、押え部材８の入口通路43、
仕切板42の入口孔49を経て、環状空部６の分流壁41に当
り、左右に分れて環状空部６へ流入する。仕切板42の上
側の環状空部６を半周した油は、ピストン冠部2a、特に
燃焼室としてのくぼみ３の周壁を冷却し、出口孔50から
仕切板42と押え部材８との間の環状空部へ流れ、さらに
押え部材８の出口通路44を経てクランク室へ流下する。

押え部材８の入口通路43に対向する環状空部６の天壁
に、逆三角形の分流壁41があるので、油ジエツト52から
の油が二方へ分れて均等に環状空部６へ流れ、この点で
も冷却能力が向上される。

仕切板42を入口孔49から出口孔50へ向けて下り勾配に
すれば（ピストン頂面に対して仕切板42の板面を傾斜さ
せれば）、油の流れがよくなり、冷却効果が一層向上さ
れる。

また、本発明によれば、ピストン２の油掻きリングに
よりシリンダの内周面から掻き落された油をスカート部
７の内部へ導くために、スカート部７の油掻きリング溝
の下方に小径部51が形成される。小径部51に多数の傾斜
通路45が周方向に間隔を存して設けられる。傾斜通路45
は保持筒９の外周面に形成した環状溝46へ連通され、さ
らに保持筒９を貫通する多数の通路47（第２図参照）へ
連通される。したがつて、油掻きリングによりシリンダ
の内周面から掻き落された油は、小径部51に沿つて流下
し、傾斜通路45、環状溝46、通路47を経てクランク室へ
流下する。

なお、上述の実施例では、凸面5,12bと凹面12a,8aは
球面であるが、凸面5,12bを断面円弧状の突条に、凹面1
2a,8aを断面円弧状の溝（いずれも図の紙面と垂直な方
向へ一様な断面を有するもの）にしてもよい。

また、本発明は変更実施例として、摺動体21を設けな
いで、摺動体21をピストン冠部2aと一体に形成してもよ
い。つまり、図４に例示するように、冠部2aの下側中央
部４に直接凸面５を形成してもよい。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、ピストン冠部の下側中央部ま
たは摺動体の下側に形成した断面円弧状の凸面を、連接
棒の先端部に設けた受板の上側に形成した断面円弧状の
凹面に係合し、前記受板の下側に形成した断面円弧状の
凸面を、円筒状の押え部材の上側に形成した断面円弧状
の凹面に支持し、前記押え部材をスカート部に螺合した
保持筒の上端面に支持し、ピストン冠部の前記平坦面の
周囲とピストン周壁との間に前記押え部材により閉鎖さ
れる環状空部を形成し、シリンダの下端部に配設した油
ジエツトからの潤滑油を前記環状空部へ供給する入口通
路と、前記環状空部の油をスカート部へ戻す出口通路と
を、前記押え部材に周方向に間隔を存して配設したもの
であり、従来のピストンのようにピストンピンを支持す
るボス部がないので、油ジエツトからの油を環状空部へ
導く少くとも１つの入口通路を任意の周方向位置に配設
でき、冷却能力を向上できる。

従来のピストンのようにピストンピンを支持するボス
部がないので、ピストン冠部の下側中央部とピストン周
壁との間に、大容量の環状空部を形成でき、燃焼室の周
壁とピストン周壁（リングランド）を効果的に冷却でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るピストンと連接棒の連結構造を示
す正面断面図、第２図は同底面図、第３図は環状空部の
入口孔付近の側面断面図、第４図は本発明が適用される
ピストンと連接棒の連結構造を示す正面断面図、第５図
は同側面断面図である。 2:ピストン、2a:冠部、5,12b:凸面、6:環状空部、7:ス
カート部、8:押え部材、8a,12a:凹面、12:受板、13:連
接棒、21:摺動体、43:入口通路、44:出口通路、52:油ジ
エツト

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストン冠部の下側中央部に形成した平坦
   面に、摺動体の平坦な上面を当接し、前記摺動体の下側
   に形成した断面円弧状の凸面を、連接棒の先端部に設け
   た受板の上側に形成した断面円弧状の凹面に係合し、前
   記受板の下側に形成した断面円弧状の凸面を、円筒状の
   押え部材の上側に形成した断面円弧状の凹面に支持し、
   前記押え部材をスカート部に螺合した保持筒の上端面に
   支持し、ピストン冠部の前記平坦面の周囲とピストン周
   壁との間に前記押え部材により閉鎖される環状空部を形
   成し、シリンダの下端部に配設した油ジエツトからの潤
   滑油を前記環状空部へ供給する入口通路と、前記環状空
   部の油をスカート部へ戻す出口通路とを、前記押え部材
   に周方向に間隔を存して配設したことを特徴とする、ピ
   ストンと連接棒の連結構造。
2. 【請求項２】ピストン冠部の下側中央部に形成した断面
   円弧状の凸面を、連接棒の先端部に設けた受板の上側に
   形成した断面円弧状の凹面に係合し、前記受板の下側に
   形成した断面円弧状の凸面を、円筒状の押え部材の上側
   に形成した断面円弧状の凹面に支持し、前記押え部材を
   スカート部に螺合した保持筒の上端面に支持し、前記ピ
   ストン冠部の下側周囲とピストン周壁との間に前記押え
   部材により閉鎖される環状空部を形成し、シリンダの下
   端部に配設した油ジエツトからの潤滑油を前記環状空部
   へ供給する入口通路と、前記環状空部の油をスカート部
   へ戻す出口通路とを、前記押え部材に周方向に間隔を存
   して配設したことを特徴とする、ピストンと連接棒の連
   結構造。