JP2012531563A - Mounting a connecting rod on the piston and pivotally supporting it - Google Patents

Mounting a connecting rod on the piston and pivotally supporting it Download PDF

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Abstract

本発明は、ピストン１にコネクティングロッド２を装着し回転可能に軸支する方法に関する。ピストン１は、同様のベアリング表面を備えるコネクティングロッド２の端部２ａに回転可能に係合する湾曲したベアリング表面を有するベアリング部材３を備える。ベアリング部材３は、コネクティングロッド２の側に切欠き３ａを備えるリング状の形状を有する。コネクティングロッドの端部２ａは、ピストン１内へ切欠き３ａを通して所定位置に配置され、所定位置では、コネクティングロッド２の端部２ａ及びベアリング部材３が、互いに略垂直にある。次いで、コネクティングロッド２の端部２ａがベアリング部材３に接触するように、コネクティングロッド２若しくはピストン１が更に移動される。その後、相互のベアリング表面が合わされ、互いに略対応するようにするように、コネクティングロッド２及びピストン１の間の相対回転移動によってコネクティングロッド２の端部２ａ及びベアリング部材３が最終位置に配置される。The present invention relates to a method of attaching a connecting rod 2 to a piston 1 and rotatably supporting it. The piston 1 comprises a bearing member 3 having a curved bearing surface that rotatably engages an end 2a of a connecting rod 2 with a similar bearing surface. The bearing member 3 has a ring shape with a notch 3a on the connecting rod 2 side. The end 2a of the connecting rod is disposed at a predetermined position through the notch 3a into the piston 1, and at the predetermined position, the end 2a of the connecting rod 2 and the bearing member 3 are substantially perpendicular to each other. Next, the connecting rod 2 or the piston 1 is further moved so that the end 2 a of the connecting rod 2 contacts the bearing member 3. Thereafter, the end 2a of the connecting rod 2 and the bearing member 3 are arranged in the final position by relative rotational movement between the connecting rod 2 and the piston 1 so that the bearing surfaces are aligned and substantially correspond to each other. .

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによるピストンにコネクティングロッドを装着し回転可能に軸支する方法に関する。   The present invention relates to a method of mounting a connecting rod on a piston according to the preamble of claim 1 and rotatably supporting the piston.

エンジンにおけるピストンとクランクシャフトの間の力の伝達路には、典型的には、コネクティングロッドが配置され、コネクティングロッドの一端は、エンジンのクランクシャフトに回転可能に取り付けられ、他端は、ピストンピンによりピストンに回転可能にそれぞれ取り付けられる。この構造は、ピストンピントピストンの間のベアリング表面と共に、コネクティングロッドの上端とピストンピンのベアリング表面を含む。ピストンピン上の曲げ荷重の大部分は、シリンダ内のガス力に由来し、クランク機構からのイナーシャや横力からは少ない。より高いシリンダ出力及びより高いシリンダ最大圧力により、燃焼からの増加した曲げガス力への増加したベアリング表面積に対する必要性がある。増加したシリンダ圧は、ベアリング表面上に上半分に最も影響する。しかし、下半分のベアリング上のベアリング荷重は、シリンダ圧と共に増加しないが、ピストン重力及びエンジン上のより高い速度と共に増加する。   Typically, a connecting rod is disposed in a force transmission path between a piston and a crankshaft in an engine, and one end of the connecting rod is rotatably attached to the crankshaft of the engine, and the other end is a piston pin. Are attached to the piston in a rotatable manner. This structure includes the upper end of the connecting rod and the bearing surface of the piston pin as well as the bearing surface between the piston pin piston. Most of the bending load on the piston pin is derived from the gas force in the cylinder and less from the inertia and lateral force from the crank mechanism. With higher cylinder power and higher cylinder maximum pressure, there is a need for increased bearing surface area from combustion to increased bending gas force. The increased cylinder pressure most affects the upper half on the bearing surface. However, the bearing load on the lower half bearing does not increase with cylinder pressure, but increases with piston gravity and higher speed on the engine.

ベアリング面積を増加する既知の解決策は、コネクティングロッドの上端で球形のベアリング表面を利用することである。これにより、コネクティングロッドの上端は、ピストン内部に配置されるベアリング表面に直接、回転可能に軸支され、別のピストンピンは不要となる。湾曲したベアリング表面の領域は、円筒形のものよりも幅が広く、増加したシリンダ圧の利用を可能とする。この種の従来の解決策の欠点は、コネクティングロッドの上端の増加した重量であり、これにより、コネクティングロッドは、補強されなければならず、エンジンの平衡度は、増加されなければならない。先行の解決策は、また、複雑であり、実装が面倒で時間がかかる。   A known solution for increasing the bearing area is to utilize a spherical bearing surface at the upper end of the connecting rod. Thereby, the upper end of the connecting rod is rotatably supported directly on the bearing surface arranged inside the piston, and another piston pin is not required. The area of the curved bearing surface is wider than the cylindrical one, allowing the use of increased cylinder pressure. A disadvantage of this type of conventional solution is the increased weight of the upper end of the connecting rod, whereby the connecting rod must be reinforced and the engine balance must be increased. Prior solutions are also complex, cumbersome and time consuming to implement.

本発明の目的は、エンジン及びその実装において適用可能であり、ピストンにコネクティングロッドを回転可能に軸支するために湾曲したベアリング表面を利用する新規の解決策を提供し、先行の解決策の欠点を最小化することである。   The object of the present invention is applicable in the engine and its implementation and provides a new solution that utilizes a curved bearing surface to pivotally support a connecting rod on a piston, a disadvantage of the previous solution. Is to minimize.

本発明の目的は、請求項１又は他の請求項に開示されるように実質的に満たすことができる。   The objects of the invention may be substantially met as disclosed in claim 1 or other claims.

本発明の基本的な考えは、湾曲したベアリング表面を新しい態様で利用することであり、利用される設計及び寸法は、コネクティングロッドの端部及びピストン並びにその内部のベアリング部材と共に簡易で迅速な実装を可能とする。   The basic idea of the present invention is to take advantage of the curved bearing surface in a new way, the design and dimensions used being simple and fast implementation with the connecting rod end and piston and the bearing members inside it. Is possible.

本発明によれば、ピストンは、同様のベアリング表面を備える前記コネクティングロッドの端部に回転可能に係合する湾曲したベアリング表面を有するベアリング部材を備える。ベアリング部材は、前記コネクティングロッドの側に切欠きを備えるリング状の形状を有する。コネクティングロッドの端部は、ピストン内へ切欠きを通して所定位置に配置され、所定位置では、コネクティングロッドの端部及びベアリング部材が、互いに略垂直にある。次いで、コネクティングロッドの端部がベアリング部材に接触するように、コネクティングロッド２若しくはピストン１が更に移動される。その後、相互のベアリング表面が合わされ、互いに略対応するようにするように、コネクティングロッド及びピストンの間の相対回転移動によってコネクティングロッドの端部及びベアリング部材が最終位置に配置される。   According to the invention, the piston comprises a bearing member having a curved bearing surface that rotatably engages the end of the connecting rod with a similar bearing surface. The bearing member has a ring shape with a notch on the side of the connecting rod. The end of the connecting rod is disposed at a predetermined position through a notch into the piston, and at the predetermined position, the end of the connecting rod and the bearing member are substantially perpendicular to each other. Next, the connecting rod 2 or the piston 1 is further moved so that the end of the connecting rod contacts the bearing member. Thereafter, the ends of the connecting rod and the bearing member are placed in their final positions by relative rotational movement between the connecting rod and the piston so that the mutual bearing surfaces are brought together and substantially correspond to each other.

本発明によるピストンに回転可能に軸支されるコネクティングロッドの装着の第１段階を示す図。The figure which shows the 1st step of mounting | wearing of the connecting rod pivotally supported by the piston by this invention. 図１ａのＡ−Ａ断面図。AA sectional drawing of FIG. 1a. 本発明によるピストンに回転可能に軸支されるコネクティングロッドの装着の第２段階を示す図。The figure which shows the 2nd step of mounting | wearing of the connecting rod rotatably supported by the piston by this invention. 図２ａのＢ−Ｂ断面図。BB sectional drawing of FIG. 2a. 図１ａ及び図１ｂによる実装の第１段階の原理を３次元バージョンとして示す図。FIG. 2 shows the principle of the first stage of the implementation according to FIGS. 1 a and 1 b as a three-dimensional version. 図２ａ及び図２ｂによる実装の第２段階の原理を３次元バージョンとして示す図。FIG. 3 shows the principle of the second stage of the implementation according to FIGS. 2 a and 2 b as a three-dimensional version. 図２ｂのビューに対応し、実装の最終段階を示す図。FIG. 2b shows the final stage of implementation corresponding to the view of FIG. 2b.

各図では、参照符合１は、エンジンのピストンを指し、ピストンは、コネクティングロッド２の端部２ａを回転可能に軸支するためにピストン１の内部に配置されたベアリング部材３を備える。ベアリング部材３は、リング状の部品であり、コネクティングロッド２の側に位置する切欠き３ａを有する。図面を参照して、ピストン１に軸支されるコネクティングロッド２の実装は次の通り行われる。   In each figure, reference numeral 1 refers to the piston of the engine, which comprises a bearing member 3 arranged inside the piston 1 for pivotally supporting the end 2a of the connecting rod 2. The bearing member 3 is a ring-shaped part and has a notch 3a located on the connecting rod 2 side. With reference to the drawings, the mounting of the connecting rod 2 supported by the piston 1 is performed as follows.

コネクティングロッド２の端部２ａ及びベアリング部材３を備えるピストン１の相互の回転位置は、端部２ａがベアリング部材に対して凡そ直角なるように配置される（即ち、図１ａ，１ｂ，３ａ）即ち、コネクティングロッド２の端部２ａの回転軸５は、ベアリング部材３の曲率の軸６に関して直角である。本発明の観点から、原理上、コネクティングロッド２とピストン１のどちらの部品が回転されるかは重要でない。実際、コネクティングロッドが既にエンジンのクランクシャフト上に実装されている場合、ピストン１をコネクティングロッド２に対して回転する方が逆よりも容易である。この部品の相互位置では、コネクティングロッド２の端部２は、ベアリング部材３の切欠き３ａを通って取り込まれる。同様に、実際には、ピストン１は、好ましくは、コネクティングロッド２の端部２ａが、図１ａ及び３ａに示すように、ベアリング部材３と接触するように、コネクティングロッド２に対して移動される。   The mutual rotational position of the piston 1 with the end 2a of the connecting rod 2 and the bearing member 3 is arranged so that the end 2a is approximately perpendicular to the bearing member (ie FIGS. 1a, 1b, 3a) The rotation axis 5 of the end 2 a of the connecting rod 2 is perpendicular to the axis 6 of curvature of the bearing member 3. From the viewpoint of the present invention, in principle, it is not important which part of the connecting rod 2 or the piston 1 is rotated. In fact, if the connecting rod is already mounted on the crankshaft of the engine, it is easier to rotate the piston 1 relative to the connecting rod 2 than the reverse. At the mutual position of this part, the end 2 of the connecting rod 2 is taken in through the notch 3 a of the bearing member 3. Similarly, in practice, the piston 1 is preferably moved relative to the connecting rod 2 such that the end 2a of the connecting rod 2 contacts the bearing member 3, as shown in FIGS. 1a and 3a. .

第２段階では、ベアリング部材３のベアリング表面及び端部２ａは、図１ａ，２ａ、３ｂに示すように、ピストン１とコネクティングロッド２の間の相互の相対回転移動により、位置合わせ（アライン）される。実際、ピストン１は、ベアリング部材３と共に、好ましくは、図２ａ、２ｂ、３ｂ、４に示すような相互位置に到達するように、コネクティングロッド２に対して回転される。この位置では、軸５，６も一致する。次いで、実装を完了するために、ロック部材４は、図４に示すように、ピストン１内に挿入される。ロック部材４は、エンジンの動作中、コネクティングロッド２の対してその長手軸まわりのピストンの回転を防止する。   In the second stage, the bearing surface and the end 2a of the bearing member 3 are aligned (aligned) by mutual relative rotational movement between the piston 1 and the connecting rod 2, as shown in FIGS. 1a, 2a, 3b. The In fact, the piston 1 together with the bearing member 3 is preferably rotated relative to the connecting rod 2 so as to reach a mutual position as shown in FIGS. 2a, 2b, 3b and 4. At this position, axes 5 and 6 also coincide. Then, to complete the mounting, the locking member 4 is inserted into the piston 1 as shown in FIG. The locking member 4 prevents rotation of the piston about its longitudinal axis relative to the connecting rod 2 during engine operation.

図４は、また、別の部品及び要素の寸法を示す。従って、ベアリング部材３の幅は、その全体の外周が、実装後にコネクティングロッド２の端部２ａの回転軸５の位置で、ピストン１の長手軸の断面内で多くて１８０度をカバーするように、寸法決定される。従って、コネクティングロッド２の端部２ａは、その湾曲したベアリング表面の両側で平らな側面２ｂが存在するように（図参照）、形成される。これにより、湾曲した表面は、ピストンピンとの接続で利用される円筒形のものよりも非常に幅広くなることができる。しかし、ベアリング部材３は、球形のベアリング表面よりも製造が容易であり、ピストン１の下部で切欠き３ａを通るコネクティングロッド２の端部２ａの挿入を可能とする（図１ａ，３ａ参照）。この目的のため、切欠き３ａは、当該挿入を可能とするように、同様に寸法決定されるべきである。実際、切欠き３ａは、好ましくは、その回転軸５の方向でコネクティングロッド２の端部２ａの幅に凡そ対応するように寸法決定されてもよい（図１ａ，３ａ参照）。この場合、切欠き３ａに隣接する構造の下側部分の相互のベアリング表面は、エンジンの動作から生まれる慣性力及びクランク力を受けるのに依然として十分である。これらの力は、好ましくは、コネクティングロッド２の重量を減少するために、コネクティングロッドの端部に、いくらかの材料を機械加工で除去することにより、除去部２ｃを設けることによって、低減されることができる。   FIG. 4 also shows the dimensions of another part and element. Accordingly, the width of the bearing member 3 is such that the entire outer periphery covers at most 180 degrees in the section of the longitudinal axis of the piston 1 at the position of the rotating shaft 5 of the end 2a of the connecting rod 2 after mounting. , Dimensioned. Therefore, the end 2a of the connecting rod 2 is formed such that there are flat side surfaces 2b on both sides of the curved bearing surface (see figure). This allows the curved surface to be much wider than the cylindrical one utilized in connection with the piston pin. However, the bearing member 3 is easier to manufacture than the spherical bearing surface, and allows the end 2a of the connecting rod 2 to pass through the notch 3a below the piston 1 (see FIGS. 1a and 3a). For this purpose, the notch 3a should be similarly dimensioned to allow the insertion. Indeed, the cutout 3a may preferably be dimensioned so as to roughly correspond to the width of the end 2a of the connecting rod 2 in the direction of its axis of rotation 5 (see FIGS. 1a and 3a). In this case, the mutual bearing surface of the lower part of the structure adjacent to the notch 3a is still sufficient to receive the inertial and crank forces resulting from the operation of the engine. These forces are preferably reduced by providing a removal portion 2c by machining away some material at the end of the connecting rod to reduce the weight of the connecting rod 2. Can do.

図は、本発明の原理を示すだけである。従って、本発明は、示された実施例に限定されず、変更は、本発明の考え方の範囲内で実現可能である。   The figure only shows the principle of the invention. Accordingly, the invention is not limited to the embodiments shown and modifications can be realized within the scope of the inventive idea.

Claims (7)

ピストンにコネクティングロッドを装着し回転可能に軸支する方法であって、
前記ピストンは、同様のベアリング表面を備える前記コネクティングロッドの端部に回転可能に係合する湾曲したベアリング表面を有するベアリング部材を備え、前記ベアリング部材は、前記コネクティングロッドの側に切欠きを備えるリング状の形状を有し、
当該方法は、
前記コネクティングロッドの端部を前記ピストン内へ前記切欠きを通して所定位置に配置する段階であって、前記所定位置では、前記コネクティングロッドの端部及び前記ベアリング部材が、互いに略垂直にある、段階と
前記コネクティングロッドの端部が前記ベアリング部材に接触するように、前記コネクティングロッド若しくは前記ピストンを更に移動する段階と、
相互のベアリング表面が合わされ、互いに略対応するようにするように、前記コネクティングロッド及び前記ピストンの間の相対回転移動によって前記コネクティングロッドの端部及び前記ベアリング部材を最終位置に配置する段階とを含む、方法。 It is a method of attaching a connecting rod to a piston and rotatably supporting it,
The piston includes a bearing member having a curved bearing surface that rotatably engages an end of the connecting rod with a similar bearing surface, the bearing member having a notch on the side of the connecting rod. Have a shape,
The method is
Disposing an end of the connecting rod into the piston at a predetermined position through the notch, wherein at the predetermined position, the end of the connecting rod and the bearing member are substantially perpendicular to each other; and Further moving the connecting rod or the piston such that an end of the connecting rod contacts the bearing member;
Placing the end of the connecting rod and the bearing member in a final position by relative rotational movement between the connecting rod and the piston such that the bearing surfaces are mated and substantially correspond to each other. ,Method. 前記最終位置に配置する段階では、前記ピストンは、前記ベアリング部材と共に、前記コネクティングロッドの端部に関して軸まわりに約９０度回転される、請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein in the final position, the piston, together with the bearing member, is rotated about 90 degrees about an axis with respect to an end of the connecting rod. 前記ベアリング部材の幅は、その全体の外周が、実装後に前記コネクティングロッドの端部の回転軸の位置で、前記ピストンの長手軸の断面内で多くて１８０度をカバーするように、寸法決定される、請求項１又は２に記載の方法。   The width of the bearing member is dimensioned so that its entire outer circumference covers at most 180 degrees in the cross section of the longitudinal axis of the piston at the position of the rotating shaft at the end of the connecting rod after mounting. The method according to claim 1 or 2. 前記切欠きの幅は、回転軸方向で前記コネクティングロッドの端部の幅と略対応するように、寸法決定される、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the width of the notch is dimensioned so as to substantially correspond to the width of the end of the connecting rod in the direction of the rotation axis. 前記コネクティングロッドの端部に対して前記ベアリング部材を適切に位置付けた後、ロック手段は、前記コネクティングロッドの端部と前記ピストンとの間の相互の回転運動を防止するために、前記コネクティングロッドの端部の側面に係合する前記ピストン内に挿入される、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。   After properly positioning the bearing member relative to the end of the connecting rod, a locking means is provided for locking the connecting rod to prevent mutual rotational movement between the end of the connecting rod and the piston. 5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the method is inserted into the piston that engages a side surface of an end. 前記コネクティングロッドの端部は、前記湾曲したベアリング表面の双方で装着後に前記ピストンの長手軸に平行に延在する平らな側面が存在するように、形成される、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の方法。   6. The end of the connecting rod is formed such that there is a flat side that extends parallel to the longitudinal axis of the piston after mounting on both of the curved bearing surfaces. The method according to any one of the above. 装着前に、材料が、前記コネクティングロッドの端部の一方側から機械加工で削られて、軽量化される、請求項６に記載の方法。   7. A method according to claim 6, wherein prior to mounting, material is machined from one side of the end of the connecting rod to reduce weight.
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