JP2009079499A - Connecting structure of piston and connecting rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のピストンとコネクティングロッドとの連結構造に関する。 The present invention relates to a connection structure between a piston and a connecting rod of an internal combustion engine.
内燃機関(エンジン)においては、ピストンがコネクティングロッドを介してクランクシャフトと連結されており、ピストンとコネクティングロッドとは、ピストンピンによって回動可能に連結されている。一般的には、ピストンに一対のピストンピン孔が形成され、ピストンピンはこのピストンピン孔に嵌入されている。 In an internal combustion engine (engine), a piston is connected to a crankshaft via a connecting rod, and the piston and the connecting rod are rotatably connected by a piston pin. In general, a pair of piston pin holes are formed in the piston, and the piston pins are fitted into the piston pin holes.
ここで、ピストンの外周には、ピストンリングが装着される複数のピストンリング溝が形成されている。このため、ピストンピン孔は、これらのピストンリング溝に干渉しないように最も下端側にあるピストンリング溝よりも下側に設けられており、ピストンピン孔の中心は、ピストンピン孔の半径分だけさらに下端側に位置している。 Here, a plurality of piston ring grooves into which piston rings are mounted are formed on the outer periphery of the piston. For this reason, the piston pin hole is provided below the piston ring groove on the lowermost side so as not to interfere with these piston ring grooves, and the center of the piston pin hole is the same as the radius of the piston pin hole. Furthermore, it is located on the lower end side.
また内燃機関のピストンは、その頂面側が燃焼室に臨んでいるため肉厚となっており、ピストンの重量は下端側よりも頂面側の方が重く、ピストンの重心は頂面側に位置している。そして、ピストンの重心がピストンピンの中心軸よりも上側(頂面側)に位置されるのが一般的であった。 The piston of an internal combustion engine is thick because the top side faces the combustion chamber, and the weight of the piston is heavier on the top side than on the lower end side, and the center of gravity of the piston is located on the top side. is doing. In general, the center of gravity of the piston is positioned on the upper side (top surface side) of the center axis of the piston pin.
このように従来の内燃機関においては、ピストンピンの中心軸がピストンの重心よりもピストンの下端側に位置する、つまりオフセットされた状態となっていた。このためエンジン運転中に、例えば、ピストン上死点位置付近においてピストンピンを中心としたモーメントが発生し、ピストンがシリンダ壁面に衝突してスラップ音が発生するという問題があった。 Thus, in the conventional internal combustion engine, the center axis of the piston pin is located on the lower end side of the piston with respect to the center of gravity of the piston, that is, is in an offset state. Therefore, during engine operation, for example, there is a problem that a moment around the piston pin is generated near the piston top dead center position, and the piston collides against the cylinder wall surface to generate a slap sound.
このようなスラップ音は、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけることである程度低減することができると考えられる。しかしながら、従来のピストンの構造では、上述したようにピストンリング溝等との関係で、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけるのは困難であった。 It is considered that such slap noise can be reduced to some extent by bringing the central axis of the piston pin closer to the center of gravity of the piston. However, in the conventional piston structure, it is difficult to bring the central axis of the piston pin close to the center of gravity of the piston due to the relationship with the piston ring groove and the like as described above.
なお、スラップ音の低減を目的として様々な提案がなされているが、その一つとして、例えば、オイルリング溝をピストンピン孔よりも下側に形成することで、ピストンピン孔の位置(ピストンピンの中心軸)をピストンの重心に近づけるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Various proposals have been made for the purpose of reducing the slap noise. For example, by forming an oil ring groove below the piston pin hole, the piston pin hole position (piston pin (The center axis) of the piston is close to the center of gravity of the piston (for example, see Patent Document 1).
このようにオイルリング溝の位置を変更することで、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけてスラップ音を低減することができる。しかしながら、オイルリング溝の位置を変更するためには、ピストンの構造を大幅に変更する必要があり、内燃機関の特性が低下してしまう虞や、コストが増加してしまう虞がある。 By changing the position of the oil ring groove in this way, the center axis of the piston pin can be brought close to the center of gravity of the piston, and slap noise can be reduced. However, in order to change the position of the oil ring groove, it is necessary to significantly change the structure of the piston, which may deteriorate the characteristics of the internal combustion engine and increase the cost.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スラップ音を確実に低減することができ良好な特性が得られるピストンとコネクティングロッドとの連結構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a connecting structure between a piston and a connecting rod that can reliably reduce slap noise and obtain good characteristics.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、内燃機関のピストンとコネクティングロッドとを連結する連結構造であって、前記コネクティングロッドの小端部に挿通されて前記ピストンの揺動中心となるピストンピンと、前記コネクティングロッドの小端部の側方で前記ピストンピンの両側に略平行に配置されて両端部が前記ピストンに固定される2本のシャフトと、前記ピストンピンが挿通される第1の貫通孔と、この第1の貫通孔の両側に配されて前記シャフトがそれぞれ嵌入される第2の貫通孔とを有する支持プレートとを備え、前記コネクティングロッドが前記ピストンピンを介して支持プレートに連結され、前記支持プレートが前記シャフトを介して前記ピストンに連結されていることを特徴とするピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 A first aspect of the present invention that solves the above-described problem is a connection structure that connects a piston and a connecting rod of an internal combustion engine, and is inserted into a small end portion of the connecting rod to become a swing center of the piston. A piston pin, two shafts arranged substantially parallel to both sides of the piston pin at the side of the small end of the connecting rod and having both ends fixed to the piston, and a first through which the piston pin is inserted And a support plate having a second through hole disposed on both sides of the first through hole and into which the shaft is inserted, and the connecting rod is supported by the piston pin through the piston pin. And the support plate is connected to the piston via the shaft. In the coupling structure between.
かかる第1の態様では、ピストンピンをピストンに直接連結せずにピストンに固定したシャフトと、同シャフトと連結された支持プレートに連結するようにしたので、ピストンリング溝の位置を気にすることなくピストンピンの位置を設定することができる。従って、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけて、エンジン運転中のスラップ音を低減させることが可能となる。 In the first aspect, since the piston pin is not directly connected to the piston but connected to the shaft fixed to the piston and the support plate connected to the shaft, the position of the piston ring groove is taken care of. The position of the piston pin can be set. Accordingly, it is possible to reduce the slap noise during engine operation by bringing the center axis of the piston pin closer to the center of gravity of the piston.
本発明の第2の態様は、前記ピストンの外周には複数のピストンリング溝が形成されており、前記ピストンピンの最上部は、最も下端側に配置されるピストンリング溝の下端よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする請求項1に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 In the second aspect of the present invention, a plurality of piston ring grooves are formed on the outer periphery of the piston, and the uppermost portion of the piston pin is located on the piston more than the lower end of the piston ring groove disposed on the lowermost side. The connecting structure of the piston and the connecting rod according to claim 1, wherein the piston is connected to the connecting rod.
かかる第2の態様では、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に確実に近づけることができる。 In the second aspect, the center axis of the piston pin can be reliably brought close to the center of gravity of the piston.
本発明の第3の態様は、前記ピストンピンの中心軸が、前記シャフトの中心軸よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする第1又は2の態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 According to a third aspect of the present invention, the piston and connecting portion according to the first or second aspect are characterized in that the central axis of the piston pin is located on the top surface side of the piston with respect to the central axis of the shaft. It is connected to the rod.
かかる第3の態様では、ピストンピンの中心軸をピストンの重心により確実に近づけることができる。 In the third aspect, the center axis of the piston pin can be reliably brought closer to the center of gravity of the piston.
本発明の第4の態様は、前記シャフトは、前記ピストンピンよりも小径とされていることを特徴とする第1〜3の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the coupling structure of the piston and the connecting rod according to any one of the first to third aspects, wherein the shaft has a smaller diameter than the piston pin.
かかる第4の態様では、シャフトをピストンピンより小径とすることで、ピストンピンの中心をピストンの重心に確実且つ容易に近づけることができ、軽量化にも貢献できる。 In the fourth aspect, by making the shaft smaller in diameter than the piston pin, the center of the piston pin can be reliably and easily brought close to the center of gravity of the piston, which can contribute to weight reduction.
本発明の第5の態様は、前記支持プレートは、前記コネクティングロッドの軸方向両側に一対で配されていることを特徴とする第1〜4の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the piston and the connecting rod according to any one of the first to fourth aspects, wherein the support plate is disposed as a pair on both sides in the axial direction of the connecting rod. It is in a connected structure.
かかる第5の態様では、一対の支持プレートによりピストンピンとコネクティングロッドがバランス良く支持されるので、ピストンとコネクティングロッドとを支持プレートを介して良好に連結することができる。 In the fifth aspect, since the piston pin and the connecting rod are supported in a well-balanced manner by the pair of support plates, the piston and the connecting rod can be well connected through the support plate.
本発明の第6の態様は、前記コネクティングロッドの小端部には、同小端部を軸方向に分割するスリット部が形成され、前記支持プレートが前記スリット部内に配されていることを特徴とする第1〜4の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。 In a sixth aspect of the present invention, a slit portion that divides the small end portion in the axial direction is formed in the small end portion of the connecting rod, and the support plate is disposed in the slit portion. It is in the connection structure of the piston and connecting rod of any one of the aspects 1-4.
かかる第6の態様では、支持プレートとコネクティングロッドとの位置関係がずれることがなく、ピストンとコネクティングロッドとを支持プレートを介して良好に連結することができる。 In the sixth aspect, the positional relationship between the support plate and the connecting rod is not displaced, and the piston and the connecting rod can be well connected via the support plate.
かかる本発明では、ピストンとコネクティングロッドとをピストンピンで直接連結する従来の連結構造に比べて、ピストンピンの配置位置の自由度が増すので、ピストンピンの中心軸をヘッド部側(頂面側)に配置することができる。したがって、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけて、ピストンがシリンダ壁面に衝突して発生するスラップ音を大幅に低減することができる。 In the present invention, since the degree of freedom of the arrangement position of the piston pin is increased as compared with the conventional connection structure in which the piston and the connecting rod are directly connected by the piston pin, the central axis of the piston pin is set to the head portion side (top surface side). ) Can be arranged. Therefore, the slap noise generated when the piston collides against the cylinder wall surface can be greatly reduced by bringing the center axis of the piston pin close to the center of gravity of the piston.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
図1は、本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す分解斜視図であり、図2は、その組立断面図であり、図3は、図2のA−A′断面図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a connecting structure of a piston and a connecting rod according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an assembled cross-sectional view thereof, and FIG. It is sectional drawing.
本発明に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造では、図示するように、内燃機関のピストン10とコネクティングロッド20の小端部21とが、ピストンピン30と、支持プレート40と、ピストンピン30よりも小径のシャフト50とによって連結されている。
In the coupling structure of the piston and the connecting rod according to the present invention, as shown in the figure, the
支持プレート40は、板状の部材で構成されてその中央部にはピストンピン30が挿通される第1の貫通孔41が形成され、また第1の貫通孔41の両側には上記シャフト50がそれぞれ嵌入される第2の貫通孔42が形成されている。この支持プレート40は、本実施形態では、コネクティングロッド20の小端部21の両外側(ピストンピン30の軸方向両側)にそれぞれ配されている。
The
第1の貫通孔41は、コネクティングロッド20の小端部21に設けられるピストンピン孔22と同一の内径で形成されており、これら一対の支持プレート40の第1の貫通孔41と、その間に配されるコネクティングロッド20のピストンピン孔22とにピストンピン30が挿通されて、支持プレート40とコネクティングロッド20とが連結されている。
The first through-
なお、ピストンピン30は、コネクティングロッド20の小端部21(ピストンピン孔22)に回動可能に挿通されており、ピストン10の揺動中心となっている。つまり、コネクティングロッド20は、ピストンピン30を介して支持プレート40に回動可能に連結されており、ピストン10がコネクティングロッド20に対して揺動(回動)できるように構成されている。また、ピストンピン30の両端部には、コネクティングロッド20および支持プレート40が抜けないように図示しないクリップ等の規制部材が設けられている。
The
また上述したように、支持プレート40には、第1の貫通孔41の両側にシャフト50が嵌入される第2の貫通孔42が形成されている。この第2の貫通孔42は、本実施形態では、図3に示すように、その中心42aが第1の貫通孔41の中心41aと同じ高さとなるように形成されている。つまり、シャフト50の中心軸とピストンピン30の中心軸とが同じ高さとなるようにされている。そして、この支持プレート40の第2の貫通孔42に2本のシャフト50がそれぞれ嵌入され、同シャフト50の両端がピストン10に固定されることで、支持プレート40とピストン10とが連結されている。
As described above, the
なお、このときシャフト50は、コネクティングロッド20の側方であるピストンピン30の両側に同ピストンピン30と略並行に並んで配置されている。また、支持プレート40は、この2本のシャフト50間に亘って配置される。
At this time, the
ピストン10は、例えば、アルミニウム合金等により鍛造され、主にシリンダ内に燃焼室を形成するヘッド部11と、その下側に設けられるスカート部12と、シャフト50が挿嵌されて固定される固定孔13が設けられるピンボス部14とから構成されている。またヘッド部11の外周面には、図示しないピストンリングが装着されるピストンリング溝15が複数(例えば、3本)形成されている。
The
図2及び図3に示すように、ヘッド部11の中央部はその肉厚が外周部よりも薄く形成されており、この部分に支持プレート40に連結されたコネクティングロッド20が収容されるようになっている。またピンボス部14は、スカート部12よりも肉厚に形成されており、固定孔13はこの肉厚なピンボス部14を貫通してそれぞれ設けられている。本実施形態では、2本のシャフト50がピストン10に固定されるため、ピストン10には、4つの固定孔13(ピンボス部14)が形成されている。なお、これら固定孔13は、ピストンリング溝15に干渉しないように、ピストンリング溝15の下側に設ける必要があるが、できるだけピストン10のヘッド部11の頂面側に形成されていることが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the central portion of the
そして、このようなピストン10内に、支持プレート40と連結されたコネクティングロッド20が収容された状態で、支持プレート40の第2の貫通孔42にシャフト50が嵌入され、その両端が固定孔13に固定されることで、支持プレート40とピストン10とが連結されている。つまり、ピストン10に固定された2本のシャフト50間に渡した支持プレート40にピストンピン30を支持させることで、コネクティングロッド20とピストン10とを連結している。なお、シャフト50は、ピストン10の固定孔13から抜けないように両端が図示しないクリップ等で固定されている。
The
このように本発明に係る連結構造においては、従来のようにピストン10とコネクティングロッド20とが、ピストンピン30によって直接的に連結されているのではなく、ピストンピン30と、支持プレート40及びシャフト50とによって連結される構成とされている。
Thus, in the connection structure according to the present invention, the
したがって、本発明に係る連結構造では、ピストン10には、ピストンピン30を固定するための孔は設けられておらず、ピストンピン30よりも小径のシャフト50を固定する固定孔13が設けられている。
Therefore, in the connection structure according to the present invention, the
シャフト50の直径はピストンピン30の直径よりも小さいため、固定孔13の直径も、当然、従来ピストンに設けられていたピストンピンを支持するための孔の直径よりも小さい。したがって、この固定孔13の中心は、上記従来のピストンピンを支持するための孔よりもピストン10の頂面側(ヘッド部11側)に形成することができる。また、ピストンピン30は、ピストン10に直接固定されているわけではないので、ピストンリング溝15の位置を考慮する必要はなく、ピストンピン30をピストン10の頂面側に近づけて配置することができる。
Since the diameter of the
そして本発明では、ピストンピン30の最上部が複数のピストンリング溝15の内、最も下端側(スカート部12側)に配置されるピストンリング溝15の下端よりもL1だけヘッド部11の頂面側に位置するようにしている。これにより、ピストンピン30の中心軸がピストン10の重心に近づくため、ピストン10がシリンダ壁面に衝突して発生するスラップ音を大幅に低減することができる。
In the present invention, the top surface of the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論この実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、支持プレート40に形成される第1の貫通孔41と第2の貫通孔42のそれぞれの中心41a,42aを同じ高さとして、ピストンピン30の中心軸とシャフト50の中心軸とが同じ高さとなるように形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図4に示すように、ピストンピン30が挿通される第1の貫通孔41の中心41aが、シャフト50が嵌入される第2の貫通孔42の中心42aよりもヘッド部11の頂面側に位置するように形成されていてもよい。これにより、例えば、ピストン重心がピストンの頂面に近い位置にある場合でも、ピストンピン30の中心軸をピストン10の重心に確実に近づけることができる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is of course not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、支持プレート40をコネクティングロッド20の小端部21の両外側(軸方向外側)に一対で配するようにした例を説明したが、本発明の連結構造は、これに限定されるものではない。例えば、図5に示すように、コネクティングロッド20Aの小端部21に、同小端部を軸方向に分割するスリット部25を形成し、このスリット部25内に支持プレート40Aを配するようにしてもよい。このような構成としても、勿論、上述したようにスラップ音を抑えることができ、さらに、支持プレート40Aとコネクティングロッド20Aとの位置がずれるのを防ぎ、ピストン10側との連結を良好に保つことができる上、部品点数が減少するためコストの削減を図ることができる。なおこの構成とする場合、支持プレート40Aの厚さは、強度を考慮して、上述の実施形態の場合よりも肉厚にするのが好ましい。
Moreover, although this embodiment demonstrated the example which arranged the
なお、上述した構成では、ピストンピン30がコネクティングロッド20,20Aの小端部21(ピストンピン孔22)に回動可能に挿通されているが、ピストンピン30は支持プレート40,40Aの第1の貫通孔41に回動可能に挿通されているため、コネクティングロッド20,20Aに対しては固定されていてもよい。勿論、このような構成とした場合でも、ピストン10は、ピストンピン30によって、コネクティングロッド20,20Aに対して揺動可能に連結される。
In the above-described configuration, the
また以上説明した本発明の構成は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のあらゆる内燃機関のピストンとコネクティングロッドとの連結部分に適用可能なものである。 Moreover, the structure of this invention demonstrated above is applicable to the connection part of the piston and connecting rod of all internal combustion engines, such as a gasoline engine and a diesel engine, for example.
10 ピストン
11 ヘッド部
12 スカート部
13 固定孔
14 ピンボス部
15 ピストンリング溝
20 コネクティングロッド
21 小端部
22 ピストンピン孔
25 スリット部
30 ピストンピン
40 支持プレート
41 第1の貫通孔
42 第2の貫通孔
50 シャフト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記コネクティングロッドの小端部に挿通されて前記ピストンの揺動中心となるピストンピンと、
前記コネクティングロッドの小端部の側方で前記ピストンピンの両側に略平行に配置されて両端部が前記ピストンに固定される2本のシャフトと、
前記ピストンピンが挿通される第1の貫通孔と、この第1の貫通孔の両側に配されて前記シャフトがそれぞれ嵌入される第2の貫通孔とを有する支持プレートとを備え、
前記コネクティングロッドが前記ピストンピンを介して支持プレートに連結され、前記支持プレートが前記シャフトを介して前記ピストンに連結されていることを特徴とするピストンとコネクティングロッドとの連結構造。 A connecting structure for connecting a piston and a connecting rod of an internal combustion engine,
A piston pin inserted into the small end of the connecting rod and serving as a swing center of the piston;
Two shafts arranged substantially parallel to both sides of the piston pin on the side of the small end of the connecting rod and fixed at both ends to the piston;
A support plate having a first through-hole through which the piston pin is inserted and a second through-hole arranged on both sides of the first through-hole and into which the shaft is respectively fitted;
A connecting structure of a piston and a connecting rod, wherein the connecting rod is connected to a support plate via the piston pin, and the support plate is connected to the piston via the shaft.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007247772A JP2009079499A (en) | 2007-09-25 | 2007-09-25 | Connecting structure of piston and connecting rod |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108757207A (en) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 大丰市勇拓机械厂 | A kind of high-precision connecting rod centering positioning piston |
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2007
- 2007-09-25 JP JP2007247772A patent/JP2009079499A/en not_active Withdrawn
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CN108757207A (en) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 大丰市勇拓机械厂 | A kind of high-precision connecting rod centering positioning piston |
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