JPH0529580Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、たとえばデイーゼル機関などのピス
トンと連接棒との組立構造に関する。

内燃機関のピストンと連接棒とは、シリンダ内
の爆発圧、ならびにピストンおよび連接棒などの
運動を行なう際における慣性力を繰返し受けて、
応力の観点から極めて厳しい条件下におかれてい
る。

典型的な先行技術は、第１図に示されている。
シリンダライナ１内を第１図の上下に挿通して移
動するピストン２には、ピストンピン３が挿通さ
れて固定されている。このピストンピン３には滑
り軸受４を介して連接棒５が連結される。

爆発時には、第２図１で示されるようにピスト
ン２に参照符６で示される荷重が作用し、これに
よつて連接棒５の反力は参照符７で示される。ま
たピストン２および連接棒５の運動時に、その上
死点ではピストン２の慣性力８によつて連接棒５
には反力９が作用する。このようにしてピストン
ピン３が撓んで変形する。そのためピストンピン
３が取付けられているボス部の損傷が発生する。

ピストンピン３は、ピストン２の寸法上の制約
によつてむやみに大きくすることはできない。し
たがつてピストンピン３の応力は、爆発圧を上昇
したり、高速度回転時の慣性力の上昇につれて、
大きくなる。ピストンピン３は慣性力による荷重
を受けるため、連接棒５の上部には滑り軸受４に
よつて支持される軸線方向の長さＡを十分に設定
する必要がある。したがつてピストンピン３がピ
ストン２に固定されるピストンピン３の軸線方向
の長さ２・Ｂを十分に大きな値にすることはでき
ない。したがつてその長さ２・Ｂにわたるピスト
ンピン３の部分における面圧が高くなる。

他の先行技術は、ピストン２に凹んだ球面座を
形成し、連接棒５の上部に形成された凸状の球状
部を連結し、ピストン２の軸線まわりに角変位を
行ない、これによつてピストンリングのステイツ
クや摺動面のスカツフイングを防止している。こ
のような先行技術によれば、ピストンの球面座と
連接棒の球状部とは高い面圧で直接摩擦接触しつ
つ運動し、しかも潤滑条件が悪いので、摩耗が激
しく、焼付を起こしやすい。また球面座および連
接棒の球面部の加工には、手間がかかる。ピスト
ンの球面座と連接棒の球状部との間に仮に軸受を
設けるとすれば、軸受自体の加工が困難であり、
軸受の軸受メタルをピストンの球面座と連接棒の
球状部に沿つて密着させることは困難である。も
しもそのような密着ができなければ、シリンダ内
の爆発圧と慣性力とによつて軸受は繰返し荷重を
受け、したがつてたとえばピストンの球面座と軸
受表面との間や軸受背面と連接棒六内面との間に
フレツテイングコロージヨンが発生し、ピストン
の損傷を起こすおそれがある。

要約すると、これらの先行技術では、より高出
力を発揮せんがためには信頼性が劣つていること
になる。

他の先行技術（実開昭54−64862）では、第１
部材（たとえばピストン）と第２部材（たとえば
連接棒）の間に予圧付加装置（たとえばばねのよ
うな弾性部材）を挿入しておき、第１部材の第２
部材への変動荷重の最小値よりも大きな圧力を第
１部材の押力方向に第２部材への予圧として第２
部材へ付加している。

こうすることによつて、ピストンピン軸受７と
ピストンピン４とが離れて相互の金属接触がなく
なつて潤滑され、軸受の焼付きがないとしてい
る。

この先行技術では、ばねなどを必要とし、構成
が明らかに複雑である。

本考案の目的は、上述の先行技術の問題点を解
決し、信頼性を向上し、しかも構成を簡単にした
内燃機関のピストンと連接棒との組立構造を提供
することである。

本考案は、連接棒１６の一端部には、その連接
棒１６の両外側方に突出したピストンピン１７，
１７ａを一体的に構成し、 ピストン１１には、ピストンピン１７，１７ａ
を支持する半円形の軸直角断面を有する第１取付
孔１５，１５ａ，４０が形成され、 ピストンピン１７，１７ａのピストン側の半外
周面全面と、第１取付孔１５，１５ａ，４０との
間には、半円弧状の軸受メタル２５，３５，３６
が介在され、 ピストンピン１７，１７ａの連接棒１６両外側
方に突出した部分３４の連接棒１６側の半外周面
全面は、半円弧状の軸受メタル２６，３７を介在
し、取付部材２２，３９に形成されている半円形
の軸直角断面を有する第２取付孔２３に支持さ
れ、 この取付部材２２，３９は、ボルト２１，４１
を介してピストン１１に着脱自在に固定されるこ
とを特徴とする内燃機関のピストンと連接棒の組
立構造である。

実施例 第３図は本考案の正面図であり、第４図は第３
図の切断面線−から見た断面図であり、第５
図は第３図−から見た断面図であり、第６図
はその分解斜視図である。これらの図面を参照し
て説明すると、ピストン１１は、スカート１２
と、その頂部に固定されたクラウン１３と、スカ
ート１２からクラウン１３とは反対側に延在する
一対の垂下片１４とを含む。垂下片１４は、周方
向に間隔をあけて、この実施例ではピストン１１
の一直径線上に、それぞれ配置される。スカート
１２には、半円形の軸直角断面を有する取付孔１
５が形成されている。連接棒１６の一端部には、
ピストンピン１７が連接棒１６の両外側方にそれ
ぞれ突出して一体的に構成されており、その他端
部には取付部材１８によつてクランクピン１９が
装着される。連接棒１６とピストンピン１７と
は、機械加工などによつて一体的に構成してもよ
く、あるいはまたボルト締めや溶接などによつて
一体的に構成してもよい。

ピストンピン１７には、その軸線方向に透孔２
０が形成されており、軽量化が図られる。ピスト
ンピン１７は、スカート１２に形成された取付孔
１５と、そのスカート１２にボルト２１によつて
固着された取付部材２２の取付孔２３とに、滑り
軸受２４を介して取付けられる。

滑り軸受２４は、取付孔１５に沿つて半円弧状
に形成された軸受メタル２５と、各取付部材２２
の取付孔２３に沿つて設けられる半円弧状の軸受
メタル２６とを含む。軸受メタル２５は、ピスト
ンピン１７の連接棒１６とは反対側（すなわちピ
ストン側）の半外周面全面に接し、また軸受メタ
ル２６は、ピストンピン１７の連接棒１６両外側
方に突出した連接棒１６側の半外周面全面に接す
る。

第７図はピストン１１の第３図および第４図の
下方から見た斜視図である。軸受メタル２５は、
連接棒１６の位置する箇所で、ボルト２８によつ
てスカート１２の端面に固定された固定片２９に
よつて、固定される。軸受２４には、ピストン１
１内に油孔３０を介して潤滑油が供給される。こ
のような潤滑油の供給経路は、当業者に良く知ら
れている。このスカート１２の端面には、取付部
材２２を挿通する前述のボルト２１が螺合するね
じ孔３１が形成されている。

こうして連接棒１６には、ピストンピン１７が
一体的に構成され、このピストンピン１７が軸受
２４によつてピストン１１に取付けられるので、
爆発による荷重および慣性力による荷重を受ける
に十分な強度を達成することができる。

すなわち本考案では、機関の出力を向上させる
場合に必然的に生じるシリンダ内最高圧力の上昇
や機関回転数の上昇に際しても信頼性のあるピス
トンと連接棒との組立構造を提供する。

シリンダ内最高圧力が上昇すれば、当然ピスト
ン上面からピストンピンへかかる荷重が上昇する
ので、ピストンピンの応力、面圧、たわみが上昇
する。これをあるレベルに押えようとすれば、ピ
ストンピンを大きくしなければならず、それには
ピストンピンと連接棒とを一体的に構成するのが
最適である。

一方、機関回転数を上昇させれば、ピストンの
慣性力は回転数の２乗に比例して大きくなるの
で、ピストンピンにかかる荷重が増大する。本願
の場合のような往復動機関では、ピストンピンに
かかる荷重は繰返し作用する。繰返し荷重を受け
る部品の場合、従来よりその荷重レベルが上がり
過ぎれば直ちに損傷に至るケースが非常に多く、
それを防止する対策が必要である。

そこで上述の実施例では、軸受メタル２５，２
６を有する滑り軸受２４を用いるとともに、その
軸受メタル２５，２６を支持する構造に特徴を有
している。すなわちピストンピン１７と連接棒１
６とは、前述のように一体的に構成されており、
その上面には全面的に半割れ状の軸受メタル２５
が設けられ、その軸受メタル２５の中央部はボル
ト２８と固定片２９とによつてしつかりと固定さ
れるので、繰返し荷重を受けても、軸受メタル２
５とスカート１２との接触面で、フレツテイング
を起こさない。

また連接棒１６の揺動部を避けた両端面にも、
軸受メタル２５が延びており、ここでボルト２１
と取付部材２２とを用いてしつかりと固定される
ので、軸受メタル２６と取付孔２３とが密着し、
また軸受メタル２５の端部とスカート１２の取付
孔１５とが密着し、こうして変動荷重を受けて
も、フレツテイングコロージヨンを起こさない。
軸受メタル２６としては、いわゆる、クラツシユ
メタルを用いることもできる。

ピストンピン１７の外面は、潤滑性の良好な軸
受面と接しているので、問題はない。軸受２４
は、損傷したときには交換すればよく、ピストン
１１および連接棒１６を交換する必要はなく、メ
ンテナンスが容易である。

第８図は本考案の他の実施例の断面図であり、
第９図はその切断面線−から見た断面図であ
る。この実施例は前述の実施例に類似し、対応す
る部分には同一の参照符を付す。この実施例では
スカート１２に連なる垂下片１４ａは全周に亘つ
て形成されている。

第１０図は本考案のさらに他の実施例の断面図
である。この実施例は前述の第８図および第９図
示の実施例に類似するけれども、注目すべきはス
カート１２は軽量化のためにアルミニウムなどの
金属から成り、クラウン１３および取付部材２２
か鋼から成る。ボルト３１は取付部材２２および
スカート１２を挿通し、クラウン１３に形成され
たねじ孔３２に螺合する。

第１１図は本考案のさらに他の実施例の断面図
である。この実施例は前述の第３図〜第７図示の
実施例に類似する。注目すべきは連接棒１６に一
体的なピストンピン１７ａは、その連接棒１６の
一端部に連なる大径部３３と、その大径部３３の
軸線方向両端部に延在して突出する支軸３４とを
含む。大径部３３は、半円弧状の軸受メタル３５
によつてスカート１２に形成された取付孔１５ａ
に支持される。支軸３４は、上半円弧状の軸受メ
タル３６と下半円弧状の軸受メタル３７とを含む
軸受３８を介して取付部材３９によつてスカート
１２の取付孔４０に取付けられる。この取付部材
３９は、ボルト４１によつてスカート１２の端面
に固定される。このような実施例によれば、支軸
３４が小径であるので、取付部材３９を比較的大
きなボルト４１を用いてスカート１２に固定する
ことができる。この実施例では、前述のピストン
ピン１７を全体的に大きな径にするのではなく、
ピストンピン１７ａの支軸３４を小径に構成して
いる。このように支軸３４を小径にすることがで
きる理由は、慣性力による荷重は爆発圧による荷
重よりも比較的小さく、したがつて軸受３８の軸
受面積が小さくてもよいからであり、この慣性力
を軸受３８によつて受けさせている。このように
すれば、ピストン１１の大きさに比べて、ボルト
４１の寸法を多少大きめにできることになる。

以上のように本考案によれば、ピストンピンと
連接棒とを一体的に構成し、ピストンピンならび
にピストンおよび取付部材の間に滑り軸受を介し
て、取付部材によつてピストンピンをピストンに
連結するようにしたので、爆発時における荷重お
よび慣性力による荷重を大きな強度で受けること
ができるようになり、信頼性が向上される。また
強度を向上することが可能になるので、たとえば
シリンダ内の爆発圧を上昇して内燃機関の燃料費
率を低減することが可能となる。

特に本考案によれば、軸受メタル２５，３５，
３６および２６，３７は半円弧状であり、構成が
極めて単純である。

しかも取付部材２２，３９はボルト２１，４１
によつてピストン１１に着脱自在であるので、こ
のような単純な構成を有する軸受メタル２５，３
５，３６および２６，３７を容易に交換すること
ができ、保守が極めて容易であり、またそのた
め、ピストン１１と、ピストンピン１７，１７ａ
と、連接棒１６との寿命を長くすることが可能で
ある。

さらにまた本考案では、ピストンピン１７，１
７ａのピストン側の半外周面全面は、軸受メタル
２５，３５，３６を介して、ピストン１１の第１
取付孔１５，１５ａ，４０に支持され、また、ピ
ストンピン１７，１７ａの連接棒１６両外側方に
突出した部分３４の連接棒１６側の半外周面全面
は、軸受メタル２６，３７を介して、取付部材２
２，３９の第２取付孔２３に支持されるので、そ
れらの軸受メタル２５，３５，３６および２６，
３７の接触面に、隙間を生じることなく、密着さ
せることができる。このことによつてフレツテイ
ングコロージヨンを生じることを確実に防ぐこと
ができるという優れた効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の断面図、第２図はその第１
図に示された先行技術のピストンピン３に作用す
る荷重を説明するための断面図、第３図は本考案
の一実施例の正面図、第４図は第３図の切断面線
−から見た断面図、第５図は第３図の切断面
線−から見た断面図、第６図は第３図〜第５
図示の実施例の分解斜視図、第７図はピストン１
１の第３図および第４図の下方から見た斜視図、
第８図は本考案の他の実施例の断面図、第９図は
第８図の切断面線−から見た断面図、第１０
図は本考案のさらに他の実施例の断面図、第１１
図は本考案の他の実施例の断面図である。 １１……ピストン、１２……スカート、１３…
…クラウン、１５，１５ａ，２３，４０……取付
孔、１６……連接棒、１７，１７ａ……ピストン
ピン、２２，３９……取付部材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 連接棒１６の一端部には、その連接棒１６の両
   外側方に突出したピストンピン１７，１７ａを一
   体的に構成し、 ピストン１１には、ピストンピン１７，１７ａ
   を支持する半円形の軸直角断面を有する第１取付
   孔１５，１５ａ，４０が形成され、 ピストンピン１７，１７ａのピストン側の半外
   周面全面と、第１取付孔１５，１５ａ，４０との
   間には、半円弧状の軸受メタル２５；３５，３６
   が介在され、 ピストンピン１７，１７ａの連接棒１６両外側
   方に突出した部分３４の連接棒１６側の半外周面
   全面は、半円弧状の軸受メタル２６，３７を介在
   し、取付部材２２，３９に形成されている半円形
   の軸直角断面を有する第２取付孔２３に支持さ
   れ、 この取付部材２２，３９は、ボルト２１，４１
   を介してピストン１１に着脱自在に固定されるこ
   とを特徴とする内燃機関のピストンと連接棒の組
   立構造。