JP2010127164A - Piston pin support structure for piston crank mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストン・クランク機構においてピストンにコネクティングロッドを連結するピストンピンの支持構造に関する。 The present invention relates to a support structure for a piston pin for connecting a connecting rod to a piston in a piston / crank mechanism.
一般に内燃機関におけるピストン・クランク機構では、シリンダ内を往復動するピストンの裏面に相対向するピストンピンボス部が突出し、両ピストンピンボス部の同軸のピン孔にピストンピンが回動自在に嵌挿され、両端を軸支された同ピストンピンの中央部にコネクティングロッドの小端部を連結する。 Generally, in a piston / crank mechanism in an internal combustion engine, a piston pin boss portion opposed to the back surface of a piston that reciprocates in a cylinder protrudes, and a piston pin is rotatably inserted into a coaxial pin hole of both piston pin boss portions, The small end portion of the connecting rod is connected to the central portion of the piston pin pivotally supported at both ends.
両ピストンピンボス部の各ピン孔に両端を嵌挿したピストンピンは、両ピン孔の内周面に嵌め込まれたサークリップにより軸方向の移動を規制され抜け止めとされている。
ピストンピンボス部のピン孔の内周面の外側開口端近傍に周方向に一周するクリップ用周方向溝が形成されて、C字状に一部が欠損した環状クリップであるサークリップが弾発的に拡径して該クリップ用周方向溝に嵌合し、サークリップのクリップ用周方向溝からはみ出た部分によってピストンピンの抜けを阻止している(例えば、特許文献1参照)。
Piston pins having both ends inserted into the respective pin holes of both piston pin boss portions are restricted from moving in the axial direction by circlips fitted to the inner peripheral surfaces of both pin holes, and are prevented from coming off.
A circlip, which is an annular clip that is partially cut out in a C-shape, is formed in the vicinity of the outer opening end of the inner peripheral surface of the pin hole of the piston pin boss portion, forming a circumferential groove for clip. The piston pin is prevented from coming off by the portion protruding from the circumferential groove for clip of the circlip (see, for example, Patent Document 1).
同特許文献1に開示されたピストンのピン孔構造では、一度ピン孔のクリップ用周方向溝に嵌め込まれたサークリップを半径方向内向きに変形させて取り外し得るようにピン孔の外端内周面に開口端面から軸方向に切り欠いた凹設部が形成されている。
凹設部は、周方向に形成されたクリップ用周方向溝と交差して軸方向にクリップ用周方向溝より深く切り込んだ作業用軸方向溝であり、クリップ用周方向溝は作業用軸方向溝により分断され、クリップ用周方向溝に嵌合したサークリップは作業用軸方向溝を跨ぐことになり、よって該作業用軸方向溝に工具を差し込んで、サークリップを外側から縮径変形させてサークリップを取り外すことができる。
In the pin hole structure of the piston disclosed in
The recessed portion is a work axial groove that is cut deeper than the clip circumferential groove in the axial direction across the circumferential groove formed in the circumferential direction. The clip circumferential groove is the work axial direction. The circlip divided by the groove and fitted in the circumferential groove for the clip will straddle the working axial groove, so that a tool is inserted into the working axial groove, and the circlip is reduced in diameter from the outside. The circlip can be removed.
ピストンピンボス部のピン孔とピストンピンとの間には潤滑油が介在してピストンピンは回動可能であり、往復動するピストンがピストンピンおよびこれに連結するコネクティングロッドを介して動力伝達する間に、ピストンピンは回動する。
回動するピストンピンの端面が接するサークリップも共に回動する場合があるが、作業用軸方向溝があると、サークリップが回動して、そのC字状の欠損部(合い口部)のある両端部が作業用軸方向溝に臨むことがあり、そのときサークリップの両端部は作業用軸方向溝で外側に若干拡がる。
Lubricating oil is interposed between the pin hole of the piston pin boss part and the piston pin so that the piston pin can rotate, and while the reciprocating piston transmits power through the piston pin and the connecting rod connected thereto, The piston pin rotates.
The circlip that contacts the end face of the rotating piston pin may rotate together. However, if there is a working axial groove, the circlip rotates and its C-shaped defect (mating part) In some cases, both end portions of the circlip face the working axial groove, and at that time, both end portions of the circlip are slightly expanded outward by the working axial groove.
このようにサークリップの両端部が少しでも外側に拡がると、サークリップの回動は一端部を作業用軸方向溝により分断されたクリップ用周方向溝の溝開口端面に当接してサークリップの回動が規制され、かじりを生じる場合がある。
また、回動するピストンピンが回動を規制されたサークリップに接することで、サークリップとの間で摩擦応力が発生して良好なピストンピンの回転が得られない場合がある。
Thus, when both ends of the circlip are spread outward even a little, the circlip is rotated by contacting one end of the circlip with the groove opening end surface of the circumferential groove for the clip divided by the working axial groove. Rotation is restricted and galling may occur.
Further, when the rotating piston pin comes into contact with the circlip whose rotation is restricted, frictional stress is generated between the circlip and the piston pin may not be able to rotate well.
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、サークリップの端部によるクリップ用周方向溝の作業用軸方向溝における溝開口端面のかじりを防止するとともに、サークリップが回動するときにはその回動を円滑にしてサークリップに摩擦応力を発生させないピストン・クランク機構のピストンピン支持構造を供する点にある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the circlip of the groove opening end surface in the working axial groove of the circumferential groove for the clip by the end of the circlip and the circlip Is provided with a piston pin support structure for a piston / crank mechanism that smoothly rotates and does not generate frictional stress on the circlip.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、シリンダ内を往復動するピストンの裏面に突出した一対のピストンピンボス部のピン孔に両端を軸支されコネクティングロッドが連結されるピストンピンを、ピン孔に形成されたクリップ用周方向溝に嵌合したサークリップが規制して抜け止めしたピストン・クランク機構のピストンピン支持構造において、前記ピン孔の前記クリップ用周方向溝と交差して軸方向に指向して作業用軸方向溝がクリップ用周方向溝より深く切り込んで形成され、前記作業用軸方向溝により分断された前記クリップ用周方向溝の互いに対向する溝開口端部を拡開させて拡開溝部を形成したことを特徴とするピストン・クランク機構のピストンピン支持構造。
To achieve the above object, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造において、前記クリップ用周方向溝の前記拡開溝部が、溝深さと溝幅とをともに徐々に大きくして溝開口端面に至るように拡開することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to the first aspect, the expansion groove portion of the circumferential groove for the clip gradually increases both the groove depth and the groove width. And expanding so as to reach the groove opening end face.
請求項3記載の発明は、請求項1記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造において、前記クリップ用周方向溝が断面円弧形状を有するとともに、前記拡開溝部が断面円弧形状の内径を徐々に拡大して溝開口端面に至るように拡開することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to the first aspect, the circumferential groove for the clip has a circular arc shape in cross section, and the widening groove portion has an inner diameter in a circular arc shape in cross section. It is characterized by being gradually enlarged and expanded so as to reach the groove opening end face.
請求項4記載の発明は、請求項1記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造ひおいて、前記クリップ用周方向溝の溝開口端縁を面取り加工することにより前記拡開溝部を形成することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to the first aspect, the expanding groove portion is formed by chamfering a groove opening edge of the circumferential groove for the clip. It is characterized by doing.
請求項5記載の発明は、請求項4記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造において、回転する円盤の外周端部に複数の切れ刃が形成され前記クリップ用周方向溝を加工形成する切削工具を用い、該切削工具の旋回する切れ刃を前記クリップ用周方向溝の溝開口端部に入れて溝深さ方向と溝幅方向に移動して前記クリップ用周方向溝の溝開口端縁を面取り加工して前記拡開溝部を形成することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to the fourth aspect, a plurality of cutting edges are formed at an outer peripheral end portion of the rotating disk, and the circumferential groove for the clip is formed by machining. Using a tool, insert the cutting edge of the cutting tool into the groove opening end of the circumferential groove for the clip and move it in the groove depth direction and the groove width direction to move the groove opening edge of the clip circumferential groove. The expanding groove is formed by chamfering.
請求項1記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造によれば、作業用軸方向溝により分断されたクリップ用周方向溝の互いに対向する溝開口端部を拡開させて拡開溝部を形成したので、回動するサークリップの端部がクリップ用周方向溝を分断する作業用軸方向溝で多少外側に拡がってもクリップ用周方向溝の拡開溝部に臨んで入り込み、溝開口端面に当接してかじりを生じさせるようなことが回避され、サークリップの回動が規制されることがないので、回動するピストンピンとの間でサークリップに摩擦応力を発生させることがない。
According to the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to
請求項2記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造によれば、クリップ用周方向溝の前記拡開溝部が、溝深さと溝幅とをともに徐々に大きくして溝開口端面に至るように拡開するので、回動するサークリップの端部が作業用軸方向溝で多少外側に拡がってもクリップ用周方向溝の拡開した溝開口端部の拡開溝部に臨んで入り込み、拡開溝部の徐々に縮径する滑らかな溝に案内されて徐々に拡がりを縮小しながらサークリップを円滑に回動することができ、回動するピストンピンとの間でサークリップの摩擦応力の発生を極力防止することができる。
According to the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to
請求項3記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造によれば、
クリップ用周方向溝が断面円弧形状を有するとともに、前記拡開溝部が断面円弧形状の内径を徐々に拡大して溝開口端面に至るように拡開するので、
回動するサークリップの端部が作業用軸方向溝で多少外側に拡がってもクリップ用周方向溝の拡開した溝開口端部の拡開溝部に臨んで入り込み、拡開溝部の徐々に縮径する滑らかな溝およびそれに続く断面円弧形状をした相似形の溝に案内されて徐々に拡がりを縮小しながらサークリップを円滑に回動することができ、回動するピストンピンとの間でサークリップの摩擦応力の発生を極力防止することができる。
また、クリップ用周方向溝の加工が拡開溝部の加工も含めて容易である。
According to the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to
Since the circumferential groove for clip has a cross-sectional arc shape, the expanding groove portion is gradually expanded to reach the groove opening end surface by gradually expanding the inner diameter of the cross-sectional arc shape,
Even if the end of the rotating circlip extends slightly outward in the working axial groove, it enters into the expanded groove at the expanded groove opening end of the circumferential groove for the clip, and gradually expands the expanded groove The circlip can be smoothly rotated while being gradually reduced in size by being guided by a smooth groove having a reduced diameter and a similar groove having an arc shape in cross section. Generation of frictional stress of the circlip can be prevented as much as possible.
Further, the processing of the circumferential groove for clip is easy including the processing of the expanded groove portion.
請求項4記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造によれば、クリップ用周方向溝の溝開口端縁を面取り加工することにより前記拡開溝部を形成するので、溝開口端縁を面取りするだけの簡単な加工作業で拡開溝部を形成でき、コストアップを抑制することができる。
According to the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to
請求項5記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造によれば、回転する円盤の外周端部に複数の切れ刃が形成され前記クリップ用周方向溝を加工形成する切削工具を用い、該切削工具の旋回する切れ刃を前記クリップ用周方向溝の溝開口端部に入れて溝深さ方向と溝幅方向に移動してクリップ用周方向溝の溝開口端縁を面取り加工して前記拡開溝部を形成するので、クリップ用周方向溝と拡開溝部の双方を同じ切削工具により加工形成するため、切れ刃の交換作業が不要で、クリップ用周方向溝と拡開溝部を連続して加工することができ、加工工数を低減することができる。
According to the piston pin support structure of the piston / crank mechanism according to
以下、本発明に係る一実施の形態について図1ないし図7に基づいて説明する。
本実施の形態に係るピストン・クランク機構は、レシプロ式の内燃機関に適用したものであり、図1は内燃機関のシリンダ内を往復動するピストン1とピストンピン20を介して連結されるコネクティングロッド25の一部を示した正面図であり、該ピストン1の裏面図を図2に図示し、該ピストン1の断面図を図3に示す。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The piston / crank mechanism according to the present embodiment is applied to a reciprocating internal combustion engine. FIG. 1 shows a connecting rod connected via a
ピストン1は、燃焼室側にピストン頂面を備えたピストンヘッド2と、ピストンヘッド2の外周部が裏面側に延出したピストンスカート部3と、ピストンヘッド2の裏面から突出した一対のピストンピンボス部4,4とからなり、ピストンスカート部3のピストンピンボス部4,4が相対する部分は欠損している。
ピストンヘッド2の外周面にはリング溝2rが3条形成されている。
The
Three
互いに対向するピストンピンボス部4,4には、ピストンピン20が嵌挿される円形のピン孔5,5が同軸に穿孔されている。
各ピン孔5には、その内周面に中心軸線X−Xに平行な軸線方向に指向したブローチ溝6,6が中心軸線X−Xより左右斜め上にそれぞれ形成されている。
このブローチ溝6は、ピストンピン20のスラスト荷重による圧縮変形を逃がす応力低減用溝である。
In each
The
また、各ピン孔5の内周面における外側開口端近傍に周方向に一周するクリップ用周方向溝7が形成されている。
クリップ用周方向溝7は、2本の軸方向に指向したブローチ溝6,6と交差しており、両者の溝深さはほぼ同じ程度の浅いものである。
クリップ用周方向溝7にC字状をし弾発的に拡径するサークリップ10が嵌め込まれ、ピストンピン20の抜け止めとされる(図3参照)。
Further, a
The
A
2本のブローチ溝6,6のうち一方のブローチ溝6には、ピン孔5の外端内周面に開口端面から軸方向に途中まで切り欠いた作業用軸方向溝8がブローチ溝6より深く切削されて形成されている。
溝深さの深い作業用軸方向溝8は、周方向に形成された溝深さの浅いクリップ用周方向溝7と交差してクリップ用周方向溝7を分断している。
One of the two
The working
したがって、クリップ用周方向溝7に弾発的に拡径して嵌合したサークリップ10は作業用軸方向溝8を跨ぐことになるため、該作業用軸方向溝8に工具を差し込んで、サークリップ10を外側から縮径変形させてサークリップ10をクリップ用周方向溝7から取り外すことができる。
Therefore, since the
作業用軸方向溝8により分断されたクリップ用周方向溝8の互いに対向する両溝開口端部に、溝深さと溝幅とをともに徐々に大きくして溝開口端面8s,8sに至るように拡開する拡開溝部7B,7Bが形成されている(図4,図5,図7参照)。
クリップ用周方向溝8が断面円弧形状をなし、クリップ用周方向溝8の作業用軸方向溝8により分断された端部の拡開溝部7Bは、断面円弧形状の内径を徐々に拡大することで溝深さと溝幅とをともに徐々に大きくして溝開口端面8sに至るように拡開してテーパ面を形成している。
The groove depth and the groove width are gradually increased at both ends of the opposing
The clip
ピストン1は、以上のような構造をしており、図3に示すように、ピストンヘッド2の裏面から突出した一対のピストンピンボス部4,4間にコネクティングロッド25の小端部を挿入し、その円孔をピン孔5,5と同軸に合わせてピストンピン20を差し込み、両端をピン孔5,5に支持されたピストンピン20の中央にコネクティングロッド25を軸支する。
The
ピストンピン20は、両ピン孔5,5のクリップ用周方向溝7,7間の長さを有し、クリップ用周方向溝7,7にそれぞれ嵌合されたサークリップ10,10により挟まれるようにして軸方向の移動が規制され抜け止めとされる。
The
メンテナンス等で分解するときは、前記したように、ピン孔5の外側から作業用軸方向溝8に工具を差し込んで、サークリップ10を外側から縮径変形させてクリップ用周方向溝7から外し、ピストンピン20をピン孔5およびコネクティングロッド25の小端部から抜き取り、ピストン1からコネクティングロッド25を取り外すことができる。
When disassembling for maintenance or the like, as described above, a tool is inserted from the outside of the
シリンダ内を往復動するピストン1の動力は、ピストンピン20とクランク軸のクランクピンとを連接するコネクティングロッド25を介してクランク軸の回転に伝達される。
ピストンピンボス部4のピン孔5とピストンピン20との間には潤滑油が介在してピストンピン20は回動可能であり、往復動するピストン1がピストンピン20およびこれに連結するコネクティングロッド25を介して動力伝達する間に、コネクティングロッド25との摩擦によりピストンピン20は回動する。
The power of the
Lubricating oil is interposed between the
クリップ用周方向溝7に嵌合したサークリップ10も回動するピストンピン20の端面が接することにより共に回動することがある。
C字状をしたサークリップ10が回動すると、図7に示すように、C字状の欠損部のあるサークリップ10の両端部が作業用軸方向溝8に臨むことがあり、そのときクリップ用周方向溝7により拡径が規制されていたサークリップ10の両端部は作業用軸方向溝8で解放されて弾性により外側に若干拡がる。
The
When the C-shaped
端部が外側に拡がった状態で、さらにサークリップ10が回動すると、サークリップ10の端部は、クリップ用周方向溝7の端部の拡開溝部7Bに入り込むことができる。
従来のように、クリップ用周方向溝7の端部に拡開溝部7Bが形成されていないと、回動するサークリップ10の外側に拡がった端部は、溝開口端面8sに接してかじりを生じるとともに、サークリップ10の回動が規制され、回動が規制されたサークリップ10に回動するピストンピン20が接することで、ピストンピン20との間でサークリップ10に摩擦応力が発生する。
When the
If the expanding
しかし、本クリップ用周方向溝7の端部には拡開溝部7Bが形成されているので、かかる事態を回避することができる。
すなわち、回動するサークリップ10の端部は、溝開口端面8sに接することなくクリップ用周方向溝7の端部に形成された拡開溝部7Bに入り込むことができ、かじりを生じさせることなく、さらに拡開溝部7Bの徐々に縮径する滑らかなテーパ面をなす溝に案内されて徐々に拡がりを縮小しながら移動してクリップ用周方向溝7に至り、サークリップ10の円滑な回動を維持することができ、回動するピストンピン20との間でサークリップ10の摩擦応力の発生を自ら回動することで防止することができる。
However, since the expanding
That is, the end portion of the
クリップ用周方向溝7は、回転する円盤の外周端部に複数の切れ刃が形成された切削工具30により切削加工されるが、同じ切削工具30を用いてクリップ用周方向溝7の端部の拡開溝部7Bを加工形成することができる。
The clip
図4および図5に2点鎖線で示すように、円盤状の切削工具30はピン孔5の内側のクリップ用周方向溝7を形成する軸方向位置に挿入され、旋回する切れ刃を内周面に所定の深さ切り込ませて内周面に沿って一周切削加工させることで、クリップ用周方向溝7を形成する。
4 and 5, the disc-shaped
そして、切削工具30を作業用軸方向溝8に対応する位置で、切削工具30を遠心方向(溝深さ方向)に前進させてクリップ用周方向溝7よりも深く切り込ませ、次に切削工具30を軸方向(溝幅方向)に移動しながら徐々に中心方向に後退させることを軸方向内側と外側双方について行うことで、クリップ用周方向溝7の作業用軸方向溝8により分断された両溝開口端縁を面取り加工してテーパ面をした拡開溝部7B,7Bを形成することができる。
Then, the cutting
このように、クリップ用周方向溝7と拡開溝部7Bの双方を同じ切削工具30により加工形成するため、切れ刃の交換作業が不要で、クリップ用周方向溝7と拡開溝部7Bを連続して加工することができ、加工工数を低減することができる。
In this way, since both the clip
1…ピストン、2…ピストンヘッド、3…ピストンスカート部、4…ピストンピンボス部、5…ピン孔、6…ブローチ溝、7…クリップ用周方向溝、7B…拡開溝部、8…作業用軸方向溝、
10…サークリップ、20…ピストンピン、25…コネクティングロッド、
30…切削工具。
DESCRIPTION OF
10 ... Circlip, 20 ... Piston pin, 25 ... Connecting rod,
30 ... Cutting tool.
Claims (5)
前記ピン孔の前記クリップ用周方向溝と交差して軸方向に指向して作業用軸方向溝がクリップ用周方向溝より深く切り込んで形成され、
前記作業用軸方向溝により分断された前記クリップ用周方向溝の互いに対向する溝開口端部を拡開させて拡開溝部を形成したことを特徴とするピストン・クランク機構のピストンピン支持構造。 A piston pin that is pivotally supported at both ends by a pin hole of a pair of piston pin bosses protruding from the back of the piston that reciprocates in the cylinder and is connected to a connecting rod is fitted into a circumferential groove for a clip formed in the pin hole. In the piston pin support structure of the piston / crank mechanism in which the circlip is restricted and prevented from coming off,
Crossing the circumferential groove for clip of the pin hole and oriented in the axial direction, the working axial groove is formed by cutting deeper than the circumferential groove for clip,
Piston pin support structure for a piston / crank mechanism, wherein the groove opening end portions facing each other of the circumferential groove for clip divided by the working axial groove are expanded to form an expanded groove portion .
該切削工具の旋回する切れ刃を前記クリップ用周方向溝の溝開口端部に入れて溝深さ方向と溝幅方向に移動して前記クリップ用周方向溝の溝開口端縁を面取り加工して前記拡開溝部を形成することを特徴とする請求項4記載のピストン・クランク機構のピストンピン支持構造。 Using a cutting tool in which a plurality of cutting edges are formed at the outer peripheral end of the rotating disk and the circumferential grooves for clips are formed by machining,
The cutting edge of the cutting tool is inserted into the groove opening end of the clip circumferential groove and moved in the groove depth direction and the groove width direction to chamfer the groove opening edge of the clip circumferential groove. 5. The piston pin support structure for a piston / crank mechanism according to claim 4, wherein the expansion groove is formed.
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