JP2833176B2 - ピストンと連接棒の連結構造 - Google Patents
ピストンと連接棒の連結構造Info
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- JP2833176B2 JP2833176B2 JP2226977A JP22697790A JP2833176B2 JP 2833176 B2 JP2833176 B2 JP 2833176B2 JP 2226977 A JP2226977 A JP 2226977A JP 22697790 A JP22697790 A JP 22697790A JP 2833176 B2 JP2833176 B2 JP 2833176B2
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- piston
- connecting rod
- peripheral wall
- cylinder
- connection structure
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はピストンの往復動と連接棒の揺動に伴つてピ
ストンの揺動中心に生じる横荷重を緩和する、ピストン
と連接棒の連結構造の改良に関するものである。
ストンの揺動中心に生じる横荷重を緩和する、ピストン
と連接棒の連結構造の改良に関するものである。
［従来の技術］ 第4,5図に示すように、本出願人は先に特願平２−856
63号により、ピストン冠部2aの下面に形成した凸面５
に、連設棒13の先端部に形成した椀状の受板12を係合
し、受板12の下面に係合する環状の押え８を、ピストン
２のスカート部７に螺合した保持筒９に支持してなる、
ピストンと連接棒の連結構造を出願した。
63号により、ピストン冠部2aの下面に形成した凸面５
に、連設棒13の先端部に形成した椀状の受板12を係合
し、受板12の下面に係合する環状の押え８を、ピストン
２のスカート部７に螺合した保持筒９に支持してなる、
ピストンと連接棒の連結構造を出願した。
上述のピストンと連接棒の連結構造によれば、従来の
ピストンピンによる連結構造に比べて、次のような効果
が得られる。すなわち、連接棒13の揺動中心Ｏがピスト
ン冠部2aへ偏倚され、その偏倚分だけクランク軸16の腕
の長さｒと連接棒13の長さｌを長くすると、連接棒13の
最大傾角（揺動角）を増加させないで、ピストン２のス
トロークが増大される。ピストン２のストローク増大に
より排気量が増大され、ピストン２の上死点での無駄容
積が少なくなり、排ガス対策がし易くなる。ピストン２
のストロークが増大しても、連接棒13の最大傾角が大き
くならないので、ピストンスラツプ、それに伴う摩擦損
失、ピストンリングの摩耗、スラツプ騒音などの問題が
ない。爆発荷重に対する連接棒13の受板12の面圧が低い
ので、機関の高過給に対して有利である。
ピストンピンによる連結構造に比べて、次のような効果
が得られる。すなわち、連接棒13の揺動中心Ｏがピスト
ン冠部2aへ偏倚され、その偏倚分だけクランク軸16の腕
の長さｒと連接棒13の長さｌを長くすると、連接棒13の
最大傾角（揺動角）を増加させないで、ピストン２のス
トロークが増大される。ピストン２のストローク増大に
より排気量が増大され、ピストン２の上死点での無駄容
積が少なくなり、排ガス対策がし易くなる。ピストン２
のストロークが増大しても、連接棒13の最大傾角が大き
くならないので、ピストンスラツプ、それに伴う摩擦損
失、ピストンリングの摩耗、スラツプ騒音などの問題が
ない。爆発荷重に対する連接棒13の受板12の面圧が低い
ので、機関の高過給に対して有利である。
上述したピストンと連続棒の連結構造に限らず、第６
図に示すようなピストンピン32により連接棒13がピスト
ン２に連結される構造においても、ピストン２の往復動
と連接棒13の揺動に伴つてピストン２の揺動中心に横荷
重が作用する。例えば、連接棒13によりピストン２が突
き上げられる時、連続棒13の長手方向の推力Ｆは、ピス
トン２の頂面に垂直な分力F1と、ピストン２の頂面に平
行な分力（横荷重）F2を及ぼす。ピストン２の揺動中心
Ｏに働く荷重F2は、ピストン周壁（リングランド）をシ
リンダ内周壁に強く衝突させ、ピストン周壁の局部的摩
耗、シリンダ内周壁の局部的摩耗、ピストンリングの摩
耗などを生じさせる。
図に示すようなピストンピン32により連接棒13がピスト
ン２に連結される構造においても、ピストン２の往復動
と連接棒13の揺動に伴つてピストン２の揺動中心に横荷
重が作用する。例えば、連接棒13によりピストン２が突
き上げられる時、連続棒13の長手方向の推力Ｆは、ピス
トン２の頂面に垂直な分力F1と、ピストン２の頂面に平
行な分力（横荷重）F2を及ぼす。ピストン２の揺動中心
Ｏに働く荷重F2は、ピストン周壁（リングランド）をシ
リンダ内周壁に強く衝突させ、ピストン周壁の局部的摩
耗、シリンダ内周壁の局部的摩耗、ピストンリングの摩
耗などを生じさせる。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、連接棒の先端部と
ピストン冠部との間の相対摺動により、ピストンに作用
する横荷重を緩和する、ピストンと連接棒の連結構造を
提供することにある。
ピストン冠部との間の相対摺動により、ピストンに作用
する横荷重を緩和する、ピストンと連接棒の連結構造を
提供することにある。
［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はピストン
冠部の下面に摺動可能に係合した摺動体の下面に、断面
円弧状の凸面を設け、該凸面に係合する断面円弧状の凹
面をもつ均一な板厚の受板を連接棒の先端部に一体に形
成し、受板の下面に係合する断面円弧状の凹面を有する
押えを、ピストンスカート部に螺合した保持筒に横方向
摺動可能に支持したものである。
冠部の下面に摺動可能に係合した摺動体の下面に、断面
円弧状の凸面を設け、該凸面に係合する断面円弧状の凹
面をもつ均一な板厚の受板を連接棒の先端部に一体に形
成し、受板の下面に係合する断面円弧状の凹面を有する
押えを、ピストンスカート部に螺合した保持筒に横方向
摺動可能に支持したものである。
［作用］ 本発明によれば、ピストンの往復動と連接棒の揺動に
伴つてピストンの揺動中心に作用する横荷重は、ピスト
ン冠部と連接棒を揺動可能に支持する摺動体との間の僅
かな相対摺動抵抗により緩和され、ピストン周壁とシリ
ンダ内周壁との衝突によるシリンダ、ピストン、ピスト
ンリングなどの局部的な摩耗が抑えられる。
伴つてピストンの揺動中心に作用する横荷重は、ピスト
ン冠部と連接棒を揺動可能に支持する摺動体との間の僅
かな相対摺動抵抗により緩和され、ピストン周壁とシリ
ンダ内周壁との衝突によるシリンダ、ピストン、ピスト
ンリングなどの局部的な摩耗が抑えられる。
［発明の実施例］ 第１図は本発明によるピストンと連接棒の連結構造の
正面断面図である。ディーゼル機関用のピストン２は、
冠部2aに燃焼室としての公知の窪み３を形成され、周壁
にピストンリングを装着する複数の環状溝を形成され、
下半部に円筒形のスカート部７を形成される。冠部2aの
中心部に下方へ突出する凸部４が形成され、凸部４と周
壁との間に環状空部６を区画される。冠部2aの平坦な下
面20に、耐摩耗性と熱伝導性の優れた材料からなる摺動
体21の平坦な上面22が摺動可能に当接される。摺動体21
の下面に形成した球面状の凸面５に、連接棒13の先端部
に形成した受板12の球面状の凹面12aが摺動可能に係合
される。
正面断面図である。ディーゼル機関用のピストン２は、
冠部2aに燃焼室としての公知の窪み３を形成され、周壁
にピストンリングを装着する複数の環状溝を形成され、
下半部に円筒形のスカート部７を形成される。冠部2aの
中心部に下方へ突出する凸部４が形成され、凸部４と周
壁との間に環状空部６を区画される。冠部2aの平坦な下
面20に、耐摩耗性と熱伝導性の優れた材料からなる摺動
体21の平坦な上面22が摺動可能に当接される。摺動体21
の下面に形成した球面状の凸面５に、連接棒13の先端部
に形成した受板12の球面状の凹面12aが摺動可能に係合
される。
摺動体21の中心に通路24が設けられ、通路24の上端は
上面22の窪み23に連通され、通路24の下端は凸面５の窪
み25に連通される。潤滑油が連接棒13の内部通路26から
窪み25と凹面12aとの間の空部へ供給される。潤滑油は
下面20と上面22との摺動部を潤滑し、また凹面12aと凸
面５との摺動部を潤滑する。
上面22の窪み23に連通され、通路24の下端は凸面５の窪
み25に連通される。潤滑油が連接棒13の内部通路26から
窪み25と凹面12aとの間の空部へ供給される。潤滑油は
下面20と上面22との摺動部を潤滑し、また凹面12aと凸
面５との摺動部を潤滑する。
受板12の下面に形成した球面状の凸面12bは、円筒形
の押え８の上端の球面状の凹面8aに摺動可能に支持され
る。押え８は組立の都合上例えば２分割体を組み合せて
なり、かつ保持筒９の上面に隙間ｃの範囲で摺動可能に
支持される。保持筒９はスカート部７に螺合され、かつ
ロツクナツト10により弛まないよう締結される。連接棒
13の下端部の構成については従来のものと同様である
が、本発明ではクランク軸の一端部から加圧供給される
潤滑油が、クランク軸、クランク腕、クランクピンの各
内部通路を経て連続棒13の内部通路26へ供給される。
の押え８の上端の球面状の凹面8aに摺動可能に支持され
る。押え８は組立の都合上例えば２分割体を組み合せて
なり、かつ保持筒９の上面に隙間ｃの範囲で摺動可能に
支持される。保持筒９はスカート部７に螺合され、かつ
ロツクナツト10により弛まないよう締結される。連接棒
13の下端部の構成については従来のものと同様である
が、本発明ではクランク軸の一端部から加圧供給される
潤滑油が、クランク軸、クランク腕、クランクピンの各
内部通路を経て連続棒13の内部通路26へ供給される。
シリンダ壁部に配設した公知のノズルからピストン２
のスカート部７の内側へ噴出される潤滑油が、押え８に
設けた通路（図示せず）を経て環状空部６へ供給され
る。
のスカート部７の内側へ噴出される潤滑油が、押え８に
設けた通路（図示せず）を経て環状空部６へ供給され
る。
ピストン２はピストン２の頂面に作用する爆発荷重Ｐ
により押し下げられる。ピストン２の往復動に伴つて、
連接棒13が破線で示すように、揺動中心Ｏ（凹面12aの
曲率中心）を中心として傾くと、爆発荷重Ｐは連接棒13
に長手方向の分力P1を、ピストン２に横方向の分力P2を
及ぼす。逆に、連接棒13によりピストン２が押し上げら
れる時、連接棒13からピストン２へ作用する長手方向の
力は、ピストン２を上方へ押す分力と、ピストン２を横
方向へ押す分力とを及ぼす。ピストン２に作用する横荷
重により、摺動体21の上面22とピストン２の下面20との
間に相対摺動が生じ、同時に押え８の下面と保持筒９の
上面との間に相対摺動が生じる。各摺動部を潤滑する油
の粘性抵抗により、ピストン２の横移動によるピストン
周壁のシリンダ内周壁への衝撃荷重が緩和される。ピス
トン２の横荷重はピストン２の上端から下端に至る周壁
がシリンダ内周壁に一様に当接するので、ピストン周壁
（リングランド）やピストンリングの局部的な摩耗が抑
えられる。
により押し下げられる。ピストン２の往復動に伴つて、
連接棒13が破線で示すように、揺動中心Ｏ（凹面12aの
曲率中心）を中心として傾くと、爆発荷重Ｐは連接棒13
に長手方向の分力P1を、ピストン２に横方向の分力P2を
及ぼす。逆に、連接棒13によりピストン２が押し上げら
れる時、連接棒13からピストン２へ作用する長手方向の
力は、ピストン２を上方へ押す分力と、ピストン２を横
方向へ押す分力とを及ぼす。ピストン２に作用する横荷
重により、摺動体21の上面22とピストン２の下面20との
間に相対摺動が生じ、同時に押え８の下面と保持筒９の
上面との間に相対摺動が生じる。各摺動部を潤滑する油
の粘性抵抗により、ピストン２の横移動によるピストン
周壁のシリンダ内周壁への衝撃荷重が緩和される。ピス
トン２の横荷重はピストン２の上端から下端に至る周壁
がシリンダ内周壁に一様に当接するので、ピストン周壁
（リングランド）やピストンリングの局部的な摩耗が抑
えられる。
第２図に示す実施例では、ピストン冠部2aの下面が凹
面20aとされ、これに対応して摺動体21の上面が凸面22a
とされる。この実施例では、連接棒13の揺動に伴つてピ
ストン２に横荷重が作用すると、摺動体21の姿勢が凸面
22aと凹面20aとの間の隙間と、凹面12aと凸面５との間
の隙間で変化し、これに伴つて保持筒９と押え８との間
で相対摺動が生じるので、ピストン２の首振り運動が抑
えられ、上端から下端に亘るピストン周壁が均等にシリ
ンダ内周壁へ当接し、シリンダ内周壁によりピストン２
の横荷重が支持される。上端から下端に亘るピストン周
壁が均等にシリンダ内周壁へ当接するので、当接部の面
圧が小さく、ピストン２のシリンダに対する衝突騒音が
緩和される。
面20aとされ、これに対応して摺動体21の上面が凸面22a
とされる。この実施例では、連接棒13の揺動に伴つてピ
ストン２に横荷重が作用すると、摺動体21の姿勢が凸面
22aと凹面20aとの間の隙間と、凹面12aと凸面５との間
の隙間で変化し、これに伴つて保持筒９と押え８との間
で相対摺動が生じるので、ピストン２の首振り運動が抑
えられ、上端から下端に亘るピストン周壁が均等にシリ
ンダ内周壁へ当接し、シリンダ内周壁によりピストン２
の横荷重が支持される。上端から下端に亘るピストン周
壁が均等にシリンダ内周壁へ当接するので、当接部の面
圧が小さく、ピストン２のシリンダに対する衝突騒音が
緩和される。
第３図に示す実施例では、ピストン冠部2aの下面に凸
面20bを形成し、これに対応して摺動体21の上面に凹面2
2bを形成した点で、第２図の実施例と異なるだけであ
り、第２図のものと同様の作用効果を奏する。
面20bを形成し、これに対応して摺動体21の上面に凹面2
2bを形成した点で、第２図の実施例と異なるだけであ
り、第２図のものと同様の作用効果を奏する。
なお、上述の各実施例では、凸面5,12b、凹面12a,8a
は球面であるが、断面円弧状の突条または溝（図の紙面
において一様な断面を有するもの）であつてもよい。
は球面であるが、断面円弧状の突条または溝（図の紙面
において一様な断面を有するもの）であつてもよい。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、ピストン冠部の下面に摺動可
能に係合した摺動体の下面に、断面円弧状の凸面を設
け、該凸面に係合する断面円弧状の凹面をもつ均一な板
厚の受板を連接棒の先端部に一体に形成し、受板の下面
に係合する断面円弧状の凹面を有する押えを、ピストン
スカート部に螺合した保持筒に横方向摺動可能に支持し
たから、次のような効果を奏する。
能に係合した摺動体の下面に、断面円弧状の凸面を設
け、該凸面に係合する断面円弧状の凹面をもつ均一な板
厚の受板を連接棒の先端部に一体に形成し、受板の下面
に係合する断面円弧状の凹面を有する押えを、ピストン
スカート部に螺合した保持筒に横方向摺動可能に支持し
たから、次のような効果を奏する。
（ａ） ピストンに作用する爆発荷重または連接棒の突
上げ荷重がピストンに及ぼす横荷重は、ピストンと摺動
体との相対摺動を伴つて、ピストンの上端から下端に至
る周壁がシリンダ内周壁へ当接するので、ピストンとシ
リンダとの当接部の面圧が減じられ、シリンダに対する
ピストンの衝撃が緩和され、ピストン周壁（リングラン
ド）やピストンリングの局部的摩耗が抑えられる。
上げ荷重がピストンに及ぼす横荷重は、ピストンと摺動
体との相対摺動を伴つて、ピストンの上端から下端に至
る周壁がシリンダ内周壁へ当接するので、ピストンとシ
リンダとの当接部の面圧が減じられ、シリンダに対する
ピストンの衝撃が緩和され、ピストン周壁（リングラン
ド）やピストンリングの局部的摩耗が抑えられる。
（ｂ） ピストンに作用する横荷重は、ピストンの上端
から下端までの全域で、シリンダ内周壁により受け止め
られるので、ピストンの首振り運動が抑えられ、したが
つて、ピストンの首振り運動に対応してピストンのトツ
プランドとシリンダ内周壁との間に従来のような大きな
隙間を設ける必要がなく、無駄容積が減じられる。
から下端までの全域で、シリンダ内周壁により受け止め
られるので、ピストンの首振り運動が抑えられ、したが
つて、ピストンの首振り運動に対応してピストンのトツ
プランドとシリンダ内周壁との間に従来のような大きな
隙間を設ける必要がなく、無駄容積が減じられる。
（ｃ） 横荷重によるピストンのシリンダとの衝突騒音
が軽減される。
が軽減される。
（ｄ） 摺動体の厚さを薄くし、その分だけクランク腕
を長くすれば、他の寸法を変更しないで機関の排気量の
増大が可能である。
を長くすれば、他の寸法を変更しないで機関の排気量の
増大が可能である。
第１図は本発明に係るピストンと連接棒の連結構造を示
す正面断面図、第2,3図は本発明の一部変更実施例に係
るピストンと連接棒の連結構造を示す正面断面図、第４
図は従来のピストンと連接棒の連結構造を示す正面断面
図、第５図は同側面断面図、第６図は従来のピストンと
連接棒の連結部の動作を表す正面断面図である。 2a:冠部、5:凸面、7:スカート部、8:押え、8a:凹面12:
受板、12a:凹面、12b:凸面、21:摺動体
す正面断面図、第2,3図は本発明の一部変更実施例に係
るピストンと連接棒の連結構造を示す正面断面図、第４
図は従来のピストンと連接棒の連結構造を示す正面断面
図、第５図は同側面断面図、第６図は従来のピストンと
連接棒の連結部の動作を表す正面断面図である。 2a:冠部、5:凸面、7:スカート部、8:押え、8a:凹面12:
受板、12a:凹面、12b:凸面、21:摺動体
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02F 3/00 F02F 3/00 301 F16J 1/22 F16C 7/02
Claims (1)
- 【請求項１】ピストン冠部の下面に摺動可能に係合した
摺動体の下面に、断面円弧状の凸面を設け、該凸面に係
合する断面円弧状の凹面をもつ均一な板厚の受板を連接
棒の先端部に一体に形成し、受板の下面に係合する断面
円弧状の凹面を有する押えを、ピストンスカート部に螺
合した保持筒に横方向摺動可能に支持したことを特徴と
する、ピストンと連接棒の連結構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226977A JP2833176B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | ピストンと連接棒の連結構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226977A JP2833176B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | ピストンと連接棒の連結構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109064A JPH04109064A (ja) | 1992-04-10 |
| JP2833176B2 true JP2833176B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16853579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2226977A Expired - Lifetime JP2833176B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | ピストンと連接棒の連結構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833176B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2226977A patent/JP2833176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04109064A (ja) | 1992-04-10 |
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