JP2000337506A - ピストンとコンロッドとの連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ピストンとコンロッドとの連結構
造に関し、ピストンとコンロッドとを確実に揺動可能に
連結しつつ軽量化を図ることを目的とする。 【解決手段】 球面状の外周面を有すると共に、上方か
ら見た際に外径の異なる十字形状が表れるように形成さ
れた小端部４４を備えるコンロッド２２と、球面状の内
壁面を有すると共に、下方から見た際に外径の異なる十
字形状が表れるように開口された凹部４０が設けられた
ピストン２０と、を設ける。ピストン２０とコンロッド
２２との軸周りの所定の相対角度位置でコンロッド２２
の小端部４４をピストン２０の凹部４０内に挿入した後
に、その状態からコンロッド２２とピストン２０とを軸
周りに相対的に９０゜回転させる。この場合、ピストン
２０とコンロッド２２との軸方向の相対変位が禁止され
ると共に、それらが揺動可能に連結される。従って、上
記の構造によれば、ピストン２０とコンロッド２２とを
連結するための部品が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンとコンロ
ッドとの連結構造に係り、特に、ピストンとコンロッド
とを揺動可能に連結する構造として好適な連結構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開平３−１７３６９
号に開示される如く、ピストンピンを用いることなくピ
ストンとコンロッドとを連結する連結構造が知られてい
る。上記従来の構造は、半球状に形成された凹部を有す
るピストンと、ピストンの凹部内に摺動可能な略球状に
形成された小端部を有するコンロッドと、コンロッドと
ピストンとを連結するためのホルダとにより構成されて
いる。上記従来の構造において、ホルダは、該ホルダと
ピストンの凹部との間にコンロッドの小端部が挟持され
るようにピストンに固定される。かかる構造によれば、
ピストンとコンロッドとは、ピストンピンを用いること
なく連結される。従って、上記従来のピストンとコンロ
ッドとの連結構造によれば、剛性を考慮して鉄製の部材
で構成されるピストンピンが不要となることで、ピスト
ンとコンロッドとの連結部位の軽量化を図ることができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、上記従来
の構造においては、ピストンとコンロッドとを連結すべ
く、ピストンにホルダが固定される。このため、上記従
来の構造では、コンロッドをピストンに連結するために
部品点数が増大することとなり、その結果、かかる部位
の更なる軽量化が図れないこととなる。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ピストンとコンロッドとを確実に揺動可能に連
結しつつ軽量化を図ることが可能なピストンとコンロッ
ドとの連結構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、球面状の外周面を有すると共に外径が
軸周りの角度位置に応じて異なる端部を備えるコンロッ
ドと、前記端部と摺動可能な内壁面を有する凹部が設け
られたピストンとを備え、前記凹部の開口部は、前記ピ
ストンと前記コンロッドとの軸周りの相対角度位置が第
１の所定位置である場合に前記端部の前記凹部に対する
進退を許容し、前記相対角度位置が第２の所定位置であ
る場合に前記端部の前記凹部に対する進退を禁止するよ
うに形成されていることを特徴とするピストンとコンロ
ッドとの連結構造により達成される。

【０００６】本発明において、コンロッドは、球面状の
外周面を有すると共に外径が軸周りの角度位置に応じて
異なる端部を備えている。ピストンには、コンロッドの
端部と摺動可能な内壁面を有する凹部が設けられてい
る。ピストンの凹部の開口部は、ピストンとコンロッド
との軸周りの相対角度位置が第１の所定位置である場合
にピストンの凹部に対するコンロッドの端部の進退が許
容され、上記の相対角度位置が第２の所定位置である場
合にピストンの凹部に対するコンロッドの端部の進退が
禁止されるように形成されている。かかる構造によれ
ば、ピストンとコンロッドとは、コンロッドの端部がピ
ストンの凹部内に挿入された後にピストンとコンロッド
とが軸周りに相対的に回転されることにより、ピストン
とコンロッドとを連結するための部品を別途に設けるこ
となく、揺動可能に連結される。従って、本発明によれ
ば、ピストンとコンロッドとの連結部品が不要となるこ
とで、かかる連結部位の軽量化を図ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例であ
るピストンとコンロッドとの連結構造において用いられ
るピストン２０およびコンロッド２２を表した斜視図を
示す。尚、図１においては、ピストン２０とコンロッド
２２とを連結する前の状態が示されている。

【０００８】図１に示す如く、ピストン２０は、アルミ
合金等の軽合金により構成された円筒状の部材であり、
ペントルーフ型に形成されたピストンヘッド２４と、全
周にわたって下方に延在するスカート部２６とを備えて
いる。ピストン２０のスカート部２６は、下方に比較的
長く延在する側面部（以下、長尺側面部と称す）２６ａ
と、比較的短く延在する側面部（以下、短尺側面部と称
す）２６ｂとを有している。

【０００９】ピストン２０は、ピストンヘッド２４が内
燃機関の燃焼室に露出するように、内燃機関のシリンダ
ブロックに形成されたボア内に摺動可能に配設されてい
る。ピストンヘッド２４には、内燃機関の吸気バルブま
たは排気バルブが全開時に着座するバルブリセス２８、
および、内燃機関の燃焼の促進を図るために設けられた
燃焼リセス３０が形成されている。尚、バルブリセス２
８は、一気筒内に設けられる吸気バルブおよび排気バル
ブに対応して設けられている。

【００１０】ピストン２０の側面には、その全周を取り
囲むように、第１リング溝３２、第２リング溝３４、お
よびオイルリング溝３６が形成されている。第１リング
溝３２および第２リング溝３４は、それぞれ、主にピス
トン２０とシリンダブロックのボア内面との気密性を維
持すべく用いられるピストンリング（図示せず）を取付
けるための溝である。また、オイルリング溝３６は、主
にピストン２０がボア内を摺動する際にボアの内壁に付
着しているオイルを捕獲すべく用いられるオイルリング
（図示せず）を取付けるための溝である。

【００１１】ピストン２０のスカート部２６には、オイ
ルリング溝３６とピストン２０の内部空間とを連通する
油穴（図示せず）が設けられている。油穴は、内燃機関
の作動中、すなわち、ピストン２０がボア内を摺動する
際にオイルリングが捕獲したオイルを、オイルリング溝
３６からピストン２０の内部空間へ導く機能を有してい
る。

【００１２】図２は、本実施例のピストン２０を図１に
示す下方から見た際の平面図を示す。図３は、本実施例
のピストン２０を図２に示すIII −III 直線で切断した
際の断面図を示す。また、図４は、本実施例のピストン
２０を図２に示すIV−IV直線で切断した際の断面図を示
す。図３および図４に示す如く、ピストン２０の内側に
は、下方に向けて開口し、球面状の内壁面を有する凹部
４０が一体に形成されている。凹部４０は、研磨加工に
より成形されることにより内部空間が半球以上の容積を
有しており、図２に示す如くピストン２０を下方から見
た際に外径の異なる十字形状が表れるような開口部を有
している。凹部４０における十字形状は、スカート部２
６の長尺側面部２６ａの方向に短く、かつ、短尺側面部
２６ｂの方向に長くなるように形成されている。

【００１３】ピストン２０の凹部４０は、ピストン２０
の上部内面において、その球中心Ｃがピストン２０の中
心軸Ｏに対してスカート部２６の長尺側面部２６ａ側に
所定の距離Ｘだけオフセットされるように配置されてい
る。尚、所定の距離Ｘは、ピストン２０がシリンダブロ
ックのボア内で凹部４０の球中心Ｃを通る鉛直軸周りに
回転できないような距離に設定されている。

【００１４】図１に示す如く、コンロッド２２は、ピス
トン２０に連結される小端部４４、クランクシャフトの
クランクピン（図示せず）に連結される大端部４６、お
よび、小端部４４と大端部４６とを連結するロッド部４
８を備えている。大端部４６は、ロッド部４８に一体に
形成された本体部４６ａと、別体で形成されたキャップ
４６ｂとを備えている。大端部４６の本体部４６ａおよ
びキャップ４６ｂは、それらが組み付けられた際に大端
部４６の中央にクランクピンの外径に比して僅かに大き
な径を有する大端穴５０が形成されるように成形されて
いる。コンロッド２２は、クランクピンを大端穴５０に
挟持した後に本体部４６ａとキャップ４６ｂとがボルト
５２により固定されることでクランクピンに連結され
る。

【００１５】図５は、本実施例のコンロッド２２を図１
に示す上方から見た際の平面図を示す。コンロッド２２
の小端部４４は、ピストン２０の凹部４０内に挿入可能
な形状を有している。すなわち、小端部４４は、図５に
示す如くコンロッド２２を上方から見た際に外径の異な
る十字形状が表れ、かつ、その断面がピストン２０を下
方から見た際に表れる凹部４０の開口断面に比して僅か
に小さな断面積を有するように突出部４４ａ，４４ｂを
有している。小端部４４には、小端部４４が凹部４０内
に挿入された状態で軸周りに回転可能、かつ、凹部４０
の内壁面に対して摺動可能となるように球面状の外周面
が形成されている。小端部４４の突出部４４ａ，４４ｂ
は、コンロッド２２を上方から見た際にその外径が大端
穴５０の貫通方向に短く、かつ、該貫通方向に対する垂
直方向に長くなるように形成されている。突出部４４ｂ
は、突出部４４ａに比してコンロッド２２を上方から見
た際の外径が短くなるようにカットされている。

【００１６】上記の構成によれば、コンロッド２２の小
端部４４をピストン２０の凹部４０内に挿入することが
可能となると共に、小端部４４を凹部４０内に挿入した
後はコンロッド２２とピストン２０とを軸周りに相対的
に回転させることが可能となる。次に、上記図１と共
に、図６乃至図８を参照して、本実施例において、ピス
トン２０とコンロッド２２との連結方法について説明す
る。

【００１７】図６は、本実施例においてピストン２０と
コンロッド２２とを連結した後の状態を表した図を示
す。図７は、本実施例のコンロッド２２とピストン２０
との連結部位を図３に示す断面図において表した図を示
す。また、図８は、本実施例のコンロッド２２とピスト
ン２０との連結部位を図４に示す断面図において表した
図を示す。尚、図７および図８において、コンロッド２
２およびピストン２０を相対的に９０゜回転させる前の
コンロッド２２の小端部４４を破線で、９０゜回転させ
た後のコンロッド２２の小端部４４を実線で、それぞれ
示している。

【００１８】本実施例においては、まず、図１に示す如
く、コンロッド２２の小端部４４を、その十字形状がピ
ストン２０の凹部４０の十字形状に嵌合するような向き
でピストン２０の凹部４０内に挿入する。小端部４４が
凹部４０内に挿入された場合、図７および図８に破線で
示す状態が実現される。そして、図６に示す如く、かか
る状態からコンロッド２２を軸周りに９０゜だけ回転さ
せる。この際、コンロッド２２は、ピストン２０の凹部
４０の内壁面を摺動しながら回転する。コンロッド２２
がピストン２０に対して９０゜回転すると、図８に実線
で示す如く、コンロッド２２の突出部４４ａの下部が、
ピストン２０の凹部４０の下部内壁面に当接する。かか
る状態が実現されると、コンロッド２２とピストン２０
との軸方向への相対変位が禁止されると共に、コンロッ
ド２２の小端部４４の外周面がピストン２０の凹部４０
の内壁面に対して摺動するのが許容される。

【００１９】このように、上記の構造によれば、コンロ
ッド２２の小端部４４をピストン２０の凹部４０内に挿
入した後に、その状態からコンロッド２２とピストン２
０とを軸周りに相対的に９０゜回転させることにより、
ピストン２０とコンロッド２２とをピストン２０の長尺
側面部２６ａの方向に揺動可能に連結することができ
る。このため、本実施例の連結構造によれば、コンロッ
ド２２とピストン２０とを連結する連結部材を別途に設
けることが不要となる。従って、本実施例の連結構造に
よれば、ピストン２０とコンロッド２２とを確実に揺動
可能に連結しつつ、部品点数の削減により連結部位の軽
量化を図ることができる。これにより、ピストン２０
の、シリンダブロック内の摺動時における慣性力が低減
されることで、内燃機関の静粛性や耐久性の向上を図る
ことが可能となっている。

【００２０】また、本実施例によれば、コンロッド２２
とピストン２０とを連結する連結部材を別途に設けるこ
とが不要となることで、内燃機関の組み付け時にピスト
ン２０とコンロッド２２とを容易に連結することができ
ると共に、製造コストの削減を図ることができる。とこ
ろで、内燃機関の作動中に、吸気バルブおよび排気バル
ブがピストン２０の上面に形成されたバルブリセス２８
に適正に着座するためには、コンロッド２２とピストン
２０とが軸周りに相対的に回転するのを確実に防止する
必要がある。

【００２１】上述の如く、ピストン２０の凹部４０の球
中心Ｃは、ピストン２０の軸中心Ｏに対してオフセット
されている。このため、ピストン２０とコンロッド２２
とが連結された状態では、ピストン２０の軸中心Ｏとコ
ンロッド２２の軸中心とがオフセットされる。本実施例
において、シリンダブロックのボア内に挿入されたピス
トン２０に対して連結したコンロッド２２は、内燃機関
に適正に配設されたクランクシャフトのクランクピンに
対して所定の位置で連結する。また、上述の如く、オフ
セットは、ピストン２０がシリンダブロックのボア内で
凹部４０の球中心Ｃを通る鉛直軸周りに回転できないよ
うな距離に設定されている。

【００２２】このため、上記の構成によれば、ピストン
２０とコンロッド２２とが連結された状態では、ピスト
ン２０がシリンダブロックのボア内で凹部４０の球中心
Ｃを通る鉛直軸周りに回転することは防止される。従っ
て、本実施例の連結構造によれば、内燃機関の組み付け
後はピストン２０がシリンダブロックのボア内で軸周り
に回転するのを確実に防止することができる。

【００２３】次に、図９および図１０を参照して、本発
明の第２実施例であるピストンとロッドとの連結構造に
ついて説明する。本実施例の構造は、上記図１に示す構
成において、コンロッド２２に代えてコンロッド６０を
用いることにより実現される。図９は、本実施例のコン
ロッド６０の全体図を示す。また、図１０は、本実施例
のコンロッドを図９に示す上方から見た際の平面図を示
す。尚、図９において、上記図１に示す構成部分と同一
の部分については、同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００２４】図９に示す如く、コンロッド６０は、大端
部４６およびロッド部４８を備えていると共に、ピスト
ン２０に連結される小端部６２を備えている。小端部６
２は、ピストン２０の凹部４０の内壁面に対して摺動可
能となるように球面状の外周面を有していると共に、図
１０に示す如くコンロッド６０を上方から見た際に外径
が大端穴５０の貫通方向で短くなるようにカットされて
いる。小端部６２には、大端穴５０の貫通方向と同一方
向に貫通する小端穴６４が設けられている。

【００２５】上記の構成によれば、コンロッド６０の小
端部６２をピストン２０の凹部４０内に挿入することが
可能となると共に、小端部６２を凹部４０内に挿入した
後はコンロッド２２とピストン２０とを軸周りに相対的
に回転させることが可能となる。本実施例においては、
コンロッド６０の小端部６２を、その長手側がピストン
２０の凹部４０の開口断面の長手側に嵌合するような向
きでピストン２０の凹部４０内に挿入する。そして、そ
の状態からコンロッド６０を軸周りに９０゜だけ回転さ
せる。この場合、コンロッド６０の小端部６２の下部が
ピストン２０の凹部４０の下部内壁面に当接すること
で、コンロッド２２とピストン２０との軸方向への相対
変位が禁止されると共に、コンロッド２２の小端部４４
の外周面がピストン２０の凹部４０の内壁面に対して摺
動するのが許容される。

【００２６】このように、上記の構造によれば、上記第
１実施例の場合と同様に、ピストン２０とコンロッド６
０とを揺動可能に連結することができる。従って、本実
施例の連結構造によれば、上記第１実施例と同様の効果
を得ることができる。本実施例においては、上述の如
く、コンロッド６０の小端部６２がカットされていると
共に、該小端部６２に小端穴６４が設けられている。こ
のため、本実施例によれば、ピストン２０とコンロッド
とを確実に揺動可能に連結しつつ、かかる連結部位の更
なる軽量化を図ることが可能となっている。

【００２７】また、本実施例においても、ピストン２０
とコンロッド６０とが連結された状態で、ピストン２０
が凹部４０の球中心を通る鉛直軸周りに回転することは
ない。従って、本実施例の連結構造によれば、上記第１
実施例の場合と同様に、内燃機関の組み付け後はピスト
ン２０がシリンダブロックのボア内で軸周りに回転する
のを確実に防止することができる。

【００２８】尚、第１および第２実施例においては、ピ
ストン２０の凹部４０の開口部が、ピストン２０を下方
から見た際に十字形状となるように形成されているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、凹部４０の開
口部が、真円形状以外の楕円形状等に形成されていれば
よい。また、第１および第２実施例においては、ピスト
ン２０の凹部４０の球中心Ｃが、ピストン２０の軸中心
Ｏに対してスカート部２６の長尺側面部２６ａ側にオフ
セットされているが、短尺側面部２６ｂ側にオフセット
されていてもよい。

【００２９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、ピストンとコンロッドとを連結するための部品を別
途に設けることなく、ピストンとコンロッドとを確実に
揺動可能に連結することができる。このため、本発明に
よれば、ピストンとコンロッドとを確実に揺動可能に連
結しつつ、ピストンとコンロッドとの連結部位の軽量化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるピストンとコンロッ
ドとの連結構造において用いられるピストンおよびコン
ロッドを表した斜視図である。

【図２】本実施例のピストンを図１に示す下方から見た
際の平面図である。

【図３】本実施例のピストンを図２に示すIII −III 直
線で切断した際の断面図である。

【図４】本実施例のピストンを図２に示すIV−IV直線で
切断した際の断面図である。

【図５】本実施例のコンロッドを図１に示す上方から見
た際の平面図である。

【図６】本実施例においてピストンとコンロッドとを連
結した後の状態を表した斜視図である。

【図７】本実施例のコンロッドとピストンとの連結部位
を図３に示す断面図において表した図である。

【図８】本実施例のコンロッドとピストンとの連結部位
を図４に示す断面図において表した図である。

【図９】本発明の第２実施例である連結構造において用
いられるコンロッドの斜視図である。

【図１０】本実施例のコンロッドを図９に示す上方から
見た際の平面図である。

【符号の説明】

２０ ピストン ２２，６０ コンロッド ４０ 凹部 ４４，６２ 小端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面状の外周面を有すると共に外径が軸
   周りの角度位置に応じて異なる端部を備えるコンロッド
   と、 前記端部と摺動可能な内壁面を有する凹部が設けられた
   ピストンとを備え、 前記凹部の開口部は、前記ピストンと前記コンロッドと
   の軸周りの相対角度位置が第１の所定位置である場合に
   前記端部の前記凹部に対する進退を許容し、前記相対角
   度位置が第２の所定位置である場合に前記端部の前記凹
   部に対する進退を禁止するように形成されていることを
   特徴とするピストンとコンロッドとの連結構造。