JPH09189358A - 内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造
を、内燃機関の運転時におけるピストン本体の熱膨張に
よる変形に対応できる構造とする。 【解決手段】 ピストン本体５のそれぞれのピンボス部
５ａに、ピストンピン２０の両側部を挿通するためのピ
ン挿通孔５ｂを貫通し、該ピン挿通孔５ｂの途中に形成
した軸受装着部５ｃに、外面が球面状で略中央部にピス
トンピン２０を挿通するためのピン孔３０ａを設けた球
面軸受３０を摺動自在に装着させ、該球面軸受３０のピ
ン孔３０ａの内径よりもピンボス部５ａのピン挿通孔５
ｂの内径を大きく形成して、該球面軸受３０のピン孔３
０ａにピストンピン２０を挿通することにより、ピスト
ンピン２０を球面軸受３０を介してピンボス部５ａに支
持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れているピストンにおけるピストン本体に対するピスト
ンピンの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルや４サイクルのガソリンエン
ジンおよびディーゼルエンジンのような内燃機関では、
シリンダヘッドとシリンダブロックとピストンにより囲
まれた燃焼室内で発生する燃焼圧によりシリンダ内で往
復動するピストン本体の動きが、ピストン本体に支持さ
れたピストンピンから、該ピストンピンに小端部（スモ
ールエンド）を連結させたコンロッド（コネクティング
ロッド）を介して、該コンロッドの大端部（ビッグエン
ド）からクランク軸に回転力として伝達されている。

【０００３】そして、そのような内燃機関において、ピ
ストン本体とコンロッドの小端部を連結するためのピス
トンピンは、従来、ピストン本体のピンボス部に貫通さ
れたピン挿通孔に直接あるいはベアリング等を介して挿
通されることにより、ピストン本体の一対のピンボス部
に渡って支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の内燃機関用ピストンでは、内燃機関の運転時に
おけるピストン本体の熱膨張による変形に対処するため
に、ピストン本体の形状を、予め、上方から見て、体積
が大きく膨張量の大きいピンボス部の部分を短径とした
楕円形に形成すると共に、図９（Ａ）に示すように、側
方から見て、高熱に曝されて膨張量の大きいピストンヘ
ッド（ピストン頂部）側を小径としたテーパー状（円錐
台状）に形成することによって、熱変形した状態でピス
トン本体が円筒状となるように配慮されている。

【０００５】ところが、テーパー状（円錐台状）に形成
したピストン本体が熱変形して円筒状となるに従って、
図９（Ｂ）に示すように、ピンボス部５ａのピン挿通孔
５ｂが外側下がりとなるように歪むため、そのように変
形しようとするピン挿通孔５ｂが挿通されているピスト
ンピンによって矯正される状態で、ピンボス部に塑性変
形を起こすと同時に、図１０に示すように、ピストンピ
ン２０の端部がピンボス部５ａのピン挿通孔５ｂの内周
面にエッジ当たりして、当該部分Ｃに局部磨耗を発生さ
せることとなり、それらによってピストン本体自体が損
傷されることとなる。

【０００６】また、ピンボス部５ａのピン挿通孔５ｂの
歪みにつれて、図１１に示すように、ピストンピン２０
もその中央部から両側が下方に湾曲するように変形する
ため、該ピストンピン２０の変形により、コンロッドの
小端部に設けられる軸受部（ニードル軸受）２９とピス
トンピン２０との接触状態が不均一なものとなって、該
軸受部２９の寿命が低下すると共に、ピストンピン２０
の変形につれて、ピストン本体５のスカート部が、一点
鎖線Ｆのような下方が張り出すように変形するため、該
ピストンスカート部の変形により、ピストン本体とシリ
ンダボアの内周面の間で摩擦が大きくなって摺動ロスを
生じることとなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、上記の請求項１に記載したよう
に、シリンダ内で往復動するピストン本体に形成された
一対のピンボス部に、ピストン本体とクランク軸を連動
させるためのコンロッドの小端部を連結したピストンピ
ンが支持されている内燃機関用ピストンにおいて、ピス
トン本体のそれぞれのピンボス部に、ピストンピンの両
側部を挿通するためのピン挿通孔が貫通され、該ピン挿
通孔の途中に形成された軸受装着部に、外面が球面状で
略中央部にピストンピンを挿通するためのピン孔を設け
た球面軸受が摺動自在に装着されており、該球面軸受の
ピン孔の内径よりもピンボス部のピン挿通孔の内径が大
きく形成されていて、該球面軸受のピン孔にピストンピ
ンが挿通されることにより、ピストンピンが球面軸受を
介してピンボス部に支持されていることを特徴とするも
のである。

【０００８】また、上記の請求項１に記載した内燃機関
用ピストンのピストンピン支持構造において、上記の請
求項２に記載したように、ピンボス部のピン挿通孔の内
径が、ピストン本体の熱膨張による変形時にピストンピ
ンをピンボス部に接触させない分だけ、球面軸受のピン
孔の内径よりも大きく形成されていることを特徴とする
ものである。

【０００９】また、上記の請求項１又は２に記載した内
燃機関用ピストンのピストンピン支持構造において、上
記の請求項３に記載したように、ピストン本体の外周面
からピンボス部の軸受装着部にまで貫通して形成された
球面軸受挿入用の溝孔が、ピストンの軸方向に対して傾
斜した状態で設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、上記の請求項１又は２に記載した内
燃機関用ピストンのピストンピン支持構造において、上
記の請求項４に記載したように、球面軸受が半割り構造
とされていることを特徴とするものである。

【００１１】また、上記の請求項１乃至４に記載した内
燃機関用ピストンのピストンピン支持構造において、上
記の請求項５に記載したように、ピストンの冷間時にお
いて、球面軸受が軸受装着部に対してその軸方向中央部
で接触しその両側部で隙間を生じるように、球面軸受の
球面の軸方向でのアールが、軸受装着部の球面のアール
よりも小さくなるように形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１２】また、上記の請求項１又は２に記載した内
燃機関用ピストンのピストンピン支持構造において、上
記の請求項６に記載したように、球面軸受がピストン本
体に鋳込まれていることを特徴とするものである。

【００１３】さらに、上記の請求項１乃至６に記載した
内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造において、
上記の請求項７に記載したように、少なくとも一方の球
面軸受に形成されたピン孔の内側開口縁の角部と、ピス
トンピンの少なくとも一方の端部の外周縁の角部に、そ
れぞれ面取り加工が施されていることを特徴とするもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関用ピスト
ンのピストンピン支持構造の実施形態について図面に基
づいて説明する。

【００１５】図１および図２は、本発明のピストンピン
支持構造が適用されている２サイクル３気筒ディーゼル
エンジンを示すもので、エンジン１は、その本体がクラ
ンクケース２の上方にシリンダブロック３とシリンダヘ
ッド４を順次重ねて一体的に連結したもので、シリンダ
ブロック３のシリンダボア３ａ内には、ピストンリング
２２，２３を装着したピストン本体５が摺動自在に設置
されていて、該ピストン本体５は、コンロッド６を介し
てクランク室２ａ内のクランク軸７に連結されている。

【００１６】シリンダヘッド４は、上方部材８と下方部
材９に分割されているもので、両部材８，９の境界部分
に副燃焼室１０ａが形成されており、該副燃焼室１０ａ
は小径の通路８ａによりシリンダボア３ａの主燃焼室１
０ｂに連通されていて、副燃焼室１０ａに対して、始動
点火用のグロープラグ１１と燃料噴射弁１２が配設され
ている。

【００１７】エンジン１の本体には、クランクケース２
とシリンダブロック３によりクランク室２ａが画成さ
れ、シリンダブロック３には、クランク室２ａに開口す
る吸気開口３ｂが形成されており、吸気開口３ｂには、
吸気管１３が接続されていると共に、クランク室２ａか
ら吸気管１３に吸気が逆流するのを防止するためのリー
ド弁１４が設けられていて、エンジン１はクランク室２
ａ内に吸入した新気の１次圧縮が可能な構造となってい
る。

【００１８】シリンダブロック３のシリンダボア３ａに
は、複数個の掃気口１５ａ（一個だけ図示）が開口さ
れ、それぞれの掃気口１５ａは掃気通路（図示せず）を
介してクランク室２ａと連通されていると共に、主排気
通路１６ｂに連なる主排気口１６ａが開口され、主排気
口１６ａのやや上方に、一対の副排気口１７ａがシリン
ダボア３ａの周方向に間隔を開けて開口されていて、各
副排気口１７ａに連なる各副排気通路１７ｂは、その下
流側で主排気通路１６ｂと合流して、排気管１８に接続
されている。

【００１９】副排気通路１７ｂには、駆動装置（図示せ
ず）によって駆動される排気制御弁１９が、副排気通路
１７ｂと交差して少なくとも副排気通路１７ｂの一部を
貫通するように配置されており、この排気制御弁１９に
より、副排気通路１７ｂは、その断面積が可変および全
閉可能とされている。

【００２０】ピストン本体５とクランク軸７を連結する
コンロッド６は、図２に示すように、その小端部６ａが
軸受部２９を介してピストンピン２０に連結され、その
大端部６ｂが軸受部２８を介してクランクピン２１に連
結されている。

【００２１】コンロッド６の小端部６ａと大端部６ｂの
各軸受２８，２９に対する潤滑構造については、図示し
ていないが、ディーゼルエンジン１に対して、エンジン
回転数と負荷情報が入力されるＥＣＵからの出力信号に
よって駆動制御されるオイルポンプが設置されており、
該オイルポンプの駆動により、オイルタンクからオイル
フィルターを介してオイルポンプに導かれたオイルは、
オイル分配管を介して、各気筒のそれぞれのシリンダボ
ア３ａに開口されたオイル吐出口部と、各気筒のクラン
クジャーナル部２５とにそれぞれ分配されて供給され
る。

【００２２】各気筒において、オイル吐出口部は、図１
に示すようなピストンが下死点の位置にあるときの、第
１ピストンリング２２の下方に設けられた第２ピストン
リング２３の近傍に位置して、シリンダボア３ａの内周
面に開口されている。

【００２３】なお、各気筒のクランクジャーナル部２５
に供給されたオイルについては、図３に示すように、ク
ランクジャーナル部２５の側に形成されたオイル通路２
５ａから、シール部材２６により密閉されたジャーナル
軸受部２７に供給され、該ジャーナル軸受部２７のオイ
ル溜まり空間に溜まったオイルは、クランクウェブ端面
に形成されたオイル溝７ａから、クランク軸側に形成さ
れたオイル通路７ｂ，７ｃを通って、クランクピン２１
の外周部に送られ、該クランクピン２１の外周面とコン
ロッド大端部６ｂの内周面の間の軸受部２８に導入され
る。

【００２４】また、コンロッド６の大端部６ｂには、そ
の内周面の小端部側にオイル溜り溝が形成されており、
このオイル溜り溝から大端部６ｂの表面に開口するオイ
ル孔６ｃが貫通されていて、オイル溜り溝に溜まったオ
イルは、クランク軸７の回転による遠心力でオイル孔６
ｃを通って、大端部６ｂの表面からコンロッド６の小端
部６ａおよびピストン本体５の頂部裏側に向かって飛散
される。

【００２５】ところで、上記のようなエンジン本体１に
おいて、シリンダボア３ａ内に摺動自在に挿入されたピ
ストン本体５とコンロッド６の小端部６ａとを連結する
ためのピストンピン２０は、以下の各実施形態に示すよ
うに、球面軸受を介してピストン本体５のピンボス部に
支持されている。

【００２６】図４〜図７は、球面軸受３０によるピスト
ンピン２０の支持構造の第１実施形態について示すもの
で、図４に示すように、ピストン本体５に一体的に形成
された一対のピンボス部５ａには、それぞれピストンピ
ン２０の両側部を挿通するためのピン挿通孔５ｂが設け
られており、それぞれのピン挿通孔５ｂの途中に軸受装
着部５ｃが形成されていて、この軸受装着部５ｃに、外
面が球面状で略中央部にピストンピン２０を挿入するピ
ン孔３０ａを設けた球面軸受３０が、摺動自在に装着さ
れている。

【００２７】そして、図２に示すように、その中央部に
軸受２９を介してコンロッドの小端部６ａを嵌挿させた
ピストンピン２０は、図４に示すように、その両側部を
それぞれ球面軸受３０のピン孔３０ａに挿通させて、サ
ークリップ３１によりピン挿通孔５ｂから抜け止めされ
た状態で、ピンボス部５ａよってピストン本体５に支持
されている。

【００２８】ピストン本体５のピンボス部５ａに形成さ
れたピン挿通孔５ｂは、その内径が球面軸受３０のピン
孔３０ａの内径よりも大きくされており、図５に示すよ
うに、それによってピン挿通孔５ｂとピストンピン２０
の間に隙間Ｄが形成されているが、この隙間Ｄは、本実
施形態では、ピストン本体５の熱変形時にピン挿通孔５
ｂの内周面とピストンピン２０の端部が接触しないため
の必要最小の大きさとされている。

【００２９】なお、本実施形態では、ピンボス部５ａの
ピン挿通孔５ｂの途中に設けられた軸受装着部５ｃに球
面軸受３０を挿着するために、ピストン本体５の外周面
から軸受装着部５ｃにまで、球面軸受挿入用の溝孔５ｄ
が貫通して形成されており、この溝孔５ｄは、図７に示
すように、この球面軸受挿入用の溝孔５ｄが、ピストン
軸方向に対して傾斜した状態で設けられている。

【００３０】上記の球面軸受挿入用の溝孔５ｄには、ピ
ン挿通孔５ｂの軸方向と球面軸受３０の軸方向を直交さ
せた横倒し状態で、球面軸受３０を挿入することとなる
が、ピストン本体５の強度の点で溝孔５ｄをあまり大き
くしないためには、球面軸受３０の軸方向の大きさを、
該球面軸受３０の球中心と軸方向両端縁を結ぶ角度Ｅが
９０°以内となるようなものにすることが望ましい。

【００３１】また、本実施形態では、図６に示すよう
に、球面軸受３０のピン孔３０ａの内側開口縁の角部３
０ｂには面取り加工が施されており、ピストンピン２０
の端部の外周縁の角部２０ｂにも面取り加工が施されて
いる。

【００３２】上記のような第１実施形態のピストンピン
支持構造によれば、図８（Ａ）に示すように、テーパー
状（円錐台状）に形成したピストン本体５が、図８
（Ｂ）に示すように、熱変形して円筒状となったとき
に、ピンボス部５ａは、そのピン挿通孔５ｂが外側下り
に傾斜するように歪むものの、ピンボス部５ａとピスト
ンピン２０の間に介在されている球面軸受３０の摺動に
よって、ピストンピン２０がピンボス部５ａと干渉する
ことなく、元の状態に維持されることとなる。

【００３３】そのため、図８（Ｂ）に示すように、ピン
ボス部５ａが熱変形しても、ピストンピン２０の端部が
ピンボス部５ａのピン挿通孔５ｂの内周面にエッジ当た
りして当該部分に局部磨耗が発生するということはな
く、また、ピンボス部５ａの熱変形による歪みの影響が
ピストンピン２０に伝達されないため、ピストンピン２
０により矯正される状態でピンボス部５ａに塑性変形が
起きるようなことはなく、ピンボス部５ａの熱変形に影
響されてピストンピン２０が変形するようなこともな
い。

【００３４】また、ピン挿通孔５ｂとピストンピン２０
の間の隙間Ｄを、ピストン本体５の熱変形時にピン挿通
孔５ｂの内周面とピストンピン２０の端部が接触しない
ための必要最小限の大きさとしたことにより、ピン挿通
孔５ｂとピストンピン２０の隙間Ｄがあまり大きくなら
ず、従来通りの大きさのサークリップ３１を用いても、
ピン挿通孔５ｂのサークリップ係合溝に対するサークリ
ップ３１の係合状態がそれ程浅くならないため、サーク
リップ３１によりピストンピン２０をピン挿通孔５ｂ内
に確実に保持することができる。

【００３５】また、球面軸受挿入用の溝孔５ｄが、従来
のピストンにおけるサークリップ係脱用の溝孔を兼ねる
と共に、該溝孔５ｄがピストン軸方向に対して傾斜した
状態で設けられているため、そのような溝孔をピストン
軸方向に対して直交方向に設けることによるピストン破
損の危険性を避けることができると共に、クランク軸７
の回転によりピストンピン２０が最大荷重を受けたとき
に、その力をピストン本体５の溝孔５ｄから離れた部分
で受けることができて、ピストン本体５の溝孔５ｄから
の破損を防止することができる。

【００３６】また、球面軸受３０のピン孔３０ａの内側
開口縁の角部３０ｂと、ピストンピン２０の端部の外周
縁の角部２０ｂに、それぞれ面取り加工が施されている
ため、図６に示すように、球面軸受３０を装着した状態
のピストン本体５に対して、ピンボス部５ａのピン挿通
孔５ｂの一方からピストンピン２０を挿入して組み立て
る作業を行うときに、ピストンピン２０を球面軸受３０
に引っ掛かけることなく、その作業をスムーズに行うこ
とができる。

【００３７】図１２〜図１４は、球面軸受３０によるピ
ストンピン２０の支持構造の第２実施形態について示す
もので、本実施形態では、球面軸受３０が半割り構造と
されており、ピストン本体５の外周面からピンボス部５
ａの軸受装着部５ｃにまで、先の第１実施形態における
球面軸受挿入用の溝孔５ｄのような溝孔は形成されてい
ない。

【００３８】すなわち、本実施形態における球面軸受３
０は、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸方向からみ
てリング形状となっている球面軸受３０が、そのリング
形状が２個の部分３０１，３０２に分断されるように、
所謂半割りの状態として形成されており、それぞれの部
分３０１，３０２の軸方向での大きさは、図１３（Ｃ）
に示すように、片方の部分を横にした時に、その外形状
が球面軸受３０の内径内に収まるようなものとされてい
る。

【００３９】そのため、図１４に示すように、ピストン
本体５のピンボス部５ａのピン挿通孔５ｂに、ピストン
本体５の外周面から軸受装着部５ｃにまで球面軸受挿入
用の溝孔が形成されていなくても、半割りにされた球面
軸受３０の各部分３０１，３０２を、一片ずつピン挿通
孔５ｂを通して、軸受装着部５ｃに装着することが可能
となる。

【００４０】上記のような半割りにされた球面軸受３０
による第２実施形態のピストンピン支持構造によれば、
軸受挿入用の溝孔を特に設けることなく、球面軸受３０
をピストン本体５に装着することができるため、従来の
ピストンと同様に、単なるサークリップ係脱用の溝孔を
設けるだけで、軸受挿入用の溝孔を特に形成する必要が
ない。

【００４１】そのため、該溝孔を設けた場合と比べて、
球面軸受３０の球面と軸受装着部５ｃの接触面積を（軸
受装着部５ｃ内に入り込む溝孔の分だけ）増やすことが
できて、球面軸受３０にかかる面圧を小さくすることが
できると共に、従来のサークリップ係脱用の小さな溝孔
があるだけで、球面軸受３０を装着するための大きな溝
孔がないため、ピストン本体５のピンボス部５ａ周りの
強度を上げることができる。

【００４２】ところで、上記の各実施形態では、何れ
も、図１５（Ａ）に示すように、ピストン本体５の冷間
時において、球面軸受３０の球面が、軸受装着部５ｃの
球面と略同じアールの球面となるように形成されてお
り、エンジンの運転時に、球面軸受３０とピストン本体
５の熱膨張率の差により、球面軸受３０と軸受装着部５
ｃの間に適当なクリアランスが生じるものとなってい
る。

【００４３】しかしながら、球面軸受３０の球面形状に
ついては、図１５（Ｂ）に示すように、ピストンの冷間
時において、球面軸受３０と軸受装着部５ｃが、軸方向
中央部で接触しその両側部でクリアランスを生じるよう
に、球面軸受３０の軸方向での球面のアールＲ１を、軸
受装着部５ｃの球面のアールＲ２よりも小さくなるよう
に形成してもよい。

【００４４】すなわち、球面軸受３０の球面において、
該軸受の軸方向での円弧のアールが、該軸受の円周方向
での円弧のアールよりも小さくなるようにし、球面軸受
３０の球面を、完全な球面ではなく、該軸受の外周面の
円周方向中央部がより外方に突出するような曲面にし
て、球面軸受３０を、軸受装着部５ｃに対して、その外
周面の円周方向中央部で部分的に接触させることによ
り、ピストンの冷間時に、ピストン本体５に対して球面
軸受３０が軸方向で回動するような動きを効果的に抑え
ることができる。

【００４５】なお、球面軸受３０の球面をそのような形
状としても、エンジンの運転時には、球面軸受３０とピ
ストン本体５の熱膨張率の差により、球面軸受３０と軸
受装着部５ｃの間に全面的にクリアランスが生じるた
め、球面軸受３０は、軸受装着部５ｃに対して充分に摺
動することができる。

【００４６】図１６〜図１８は、球面軸受３０によるピ
ストンピン２０の支持構造の第３実施形態について示す
もので、本実施形態では、球面軸受３０は、ピストン本
体５に対して一体的に鋳込まれた状態で形成されてお
り、図１６に示すように、ピストン本体５の外周面から
ピンボス部５ａの軸受装着部５ｃにまで、先の第２実施
形態と同様に、球面軸受挿入用の溝孔５ｄは形成されて
いない。

【００４７】すなわち、本実施形態における球面軸受３
０は、鋳型に球面軸受３０をセットした状態でピストン
本体５を鋳造することにより、図１７に示すように、鋳
型により成形されたピストン本体５の中間製品５Ａに対
して、そのピンボス部５ａに球面軸受３０が一体的に鋳
込まれ、図１８に示すように、中間製品５Ａをピストン
本体５に加工する際に同時に球面軸受３０も切削加工さ
れて、図１６に示すように、ピストンピン２０を挿着す
るのに適した内径に加工される。

【００４８】ピストン本体５に鋳込まれる球面軸受３０
は、耐磨耗性や耐焼付性が優れ、ピストン本体５の素材
（アルミ合金）よりも熱膨張率の小さい、鋳鉄や鉄系焼
結材などが材質のものが使用され、球面部の表面には窒
化処理が施されている。

【００４９】この球面軸受３０を鋳型内にセットしてピ
ストン本体５を鋳造する際には、セットされた球面軸受
３０は、冷却されるか或いは温めない状態とされてお
り、セットされた球面軸受３０の外周面には、油などの
離型剤が塗布されている。

【００５０】ピストン本体５の中間製品５Ａを加工する
と共に球面軸受３０を加工する際には、図１８に示すよ
うに、ピストン本体５のピンボス部５ａと球面軸受３０
とに渡ってピン３３を挿通しておくことにより、球面軸
受３０の内径加工時における周方向の回り止めを行い、
切削加工には、球面軸受３０が摺動しやすいように、球
面軸受３０の両端側部を落としておく。

【００５１】本実施形態のように鋳込みによりピストン
本体５に一体化された球面軸受３０では、エンジンの運
転時に、熱膨張率の違いから、球面軸受３０とピストン
本体５の間でクリアランスが生じて、球面軸受３０の摺
動が可能となる。

【００５２】上記のように球面軸受３０を鋳込んだ第３
実施形態のピストンピン支持構造によれば、ピストン本
体５に対して軸受装着部５ｃの球面加工を不要とするこ
とができ、ピストン本体５と球面軸受３０をピン３３で
回り止めした状態でピストンピン２０を組み付けること
により、その組み付け作業が容易となり、また、球面軸
受３０と軸受装着部５ｃとのクリアランスを、エンジン
運転時の熱膨張によって最小且つ適正なものとなるよう
にすることができる。

【００５３】以上、本発明の内燃機関用ピストンのピス
トンピン支持構造を、２サイクル３気筒ディーゼルエン
ジンについての各実施形態により説明したが、本発明
は、そのようなディーゼルエンジンのみでなく、強制潤
滑タイプで筒内噴射タイプのエンジンであれば、ディー
ゼルエンジンでなくガソリンエンジンであっても、ま
た、２サイクルエンジンでなく４サイクルエンジンであ
っても、有効に適用できるものである。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したような本発明の内燃機関用
ピストンのピストンピン支持構造によれば、内燃機関の
運転時においてピストン本体が熱膨張により変形すると
きに、ピストン本体のピンボス部に塑性変形や局部磨耗
を起こすことなく、ピストン本体の損傷を防止できると
共に、ピストンピンに変形が起きるのを防止することが
できて、ピストンピンとコンロッド小端部の間に設けら
れた軸受の寿命を向上させたり、シリンダ内でのピスト
ンの摺動ロスを低減したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピストンピン支持構造が適用される３
気筒２サイクルディーゼルエンジンを示す図２のＡ−Ａ
線に沿った縦断面図。

【図２】図１に示した３気筒２サイクルディーゼルエン
ジンの気筒配列方向に沿った部分縦断面図。

【図３】図２に示したディーゼルエンジンのコンロッド
大端部付近を示す一部拡大縦断面図。

【図４】本発明のピストンピン支持構造の第１実施形態
を示すピストンの縦断面図。

【図５】図４に示した実施形態の一部分についての拡大
縦断面図。

【図６】図５に示した部分の組み立て説明断面図。

【図７】図４に示したピストンの側面図。

【図８】本発明のピストンピン支持構造を適用したピス
トンの（Ａ）熱変形する前の状態と（Ｂ）熱変形した状
態とを比較して示す説明図。

【図９】従来のピストン本体の（Ａ）熱変形する前の状
態と（Ｂ）熱変形した状態とを比較して示す説明図。

【図１０】従来のピストンの熱変形時におけるピストン
本体のピンボス部とピストンピンの状態を示す部分拡大
説明図。

【図１１】従来のピストンの熱変形時におけるピストン
本体のピストンピンとコンロッド小端部の軸受の状態を
示す説明図。

【図１２】本発明のピストンピン支持構造の第２実施形
態を示すピストンのピストン本体のみ断面で示した一部
断面側面図。

【図１３】図１２に示した実施形態における球面軸受の
（Ａ）ピストンピン軸方向から見た正面図，（Ｂ）Ａ図
のＢ−Ｂ線に沿った断面図，および、（Ｃ）半割りにさ
れた球面軸受の一片の大きさを示す説明図。

【図１４】図１２に示した実施形態における球面軸受の
ピストン本体に対する組み付け順序を示す説明図。

【図１５】本発明のピストンピン支持構造における冷間
時の軸受装着部に対する球面軸受の球面形状の一例
（Ａ）と他の例（Ｂ）のそれぞれを示す説明図。

【図１６】本発明のピストンピン支持構造の第３実施形
態を示すピストンの縦断面図。

【図１７】図１６に示した実施形態についての中間製品
の状態を示す縦断面図。

【図１８】図１６に示した実施形態についての中間製品
の加工状態を示す縦断面図。

【符号の説明】 １ ディーゼルエンジン（内燃機関） ３ａ シリンダボア（シリンダ） ５ ピストン本体 ５ａ ピンボス部（ピストン本体の） ５ｂ ピン挿通孔（ピストン本体の） ５ｃ 軸受装着部（ピストン本体の） ５ｄ 球面軸受挿入用溝孔（ピストン本体の） ６ コンロッド ６ａ 小端部（コンロッドの） ７ クランク軸 ２０ ピストンピン ３０ 球面軸受 ３０ａ ピン孔（球面軸受の）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｃ 23/08 Ｆ１６Ｃ 23/08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内で往復動するピストン本体に
   形成された一対のピンボス部に、ピストン本体とクラン
   ク軸を連動させるためのコンロッドの小端部を連結した
   ピストンピンが支持されている内燃機関用ピストンにお
   いて、ピストン本体のそれぞれのピンボス部に、ピスト
   ンピンの両側部を挿通するためのピン挿通孔が貫通さ
   れ、該ピン挿通孔の途中に形成された軸受装着部に、外
   面が球面状で略中央部にピストンピンを挿通するための
   ピン孔を設けた球面軸受が摺動自在に装着されており、
   該球面軸受のピン孔の内径よりもピンボス部のピン挿通
   孔の内径が大きく形成されていて、該球面軸受のピン孔
   にピストンピンが挿通されることにより、ピストンピン
   が球面軸受を介してピンボス部に支持されていることを
   特徴とする内燃機関用ピストンのピストンピン支持構
   造。
2. 【請求項２】 ピンボス部のピン挿通孔の内径が、ピス
   トン本体の熱膨張による変形時にピストンピンをピンボ
   ス部に接触させない分だけ、球面軸受のピン孔の内径よ
   りも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造。
3. 【請求項３】 ピストン本体の外周面からピンボス部の
   軸受装着部にまで貫通して形成された球面軸受挿入用の
   溝孔が、ピストンの軸方向に対して傾斜した状態で設け
   られていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内
   燃機関用ピストンのピストンピン支持構造。
4. 【請求項４】 球面軸受が半割り構造とされていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用ピスト
   ンのピストンピン支持構造。
5. 【請求項５】 ピストンの冷間時において、球面軸受が
   軸受装着部に対してその軸方向中央部で接触しその両側
   部で隙間を生じるように、球面軸受の球面の軸方向での
   アールが、軸受装着部の球面のアールよりも小さくなる
   ように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４
   に記載の内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造。
6. 【請求項６】 球面軸受がピストン本体に鋳込まれてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用
   ピストンのピストンピン支持構造。
7. 【請求項７】 少なくとも一方の球面軸受に形成された
   ピン孔の内側開口縁の角部と、ピストンピンの少なくと
   も一方の端部の外周縁の角部に、それぞれ面取り加工が
   施されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の
   内燃機関用ピストンのピストンピン支持構造。