JP3728948B2 - ピストンとコンロッドの組み付け構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は別個に単体形成されたピストンピンを用いないでピストンとコンロッドを結合するピストンとコンロッドの組み付け構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
単体で別途形成したピストンピンを用いないピストンとコンロッドの組み付け構造が公知である。この様な組み付け構造はピストンピンを別途形成する必要がないので部品点数が減るという大きな利点を有している。
ところで、このタイプの組み付け構造においては、コンロッドの棹部のピストン側の端部に小端ピンを一体形成し、この小端ピンがピストンのピンボスに設けた係合穴に係合される。したがって、このタイプの組み付け構造においては、コンロッドの棹部の揺動を確保しながら、如何にして小端ピンを係合穴に係合させるかということが一番の問題である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開平5−280641号公報に記載の組み付け構造では、ピンボスの係合穴を、大端部をクランク軸に取り付けるのと同じように分割式にして構成している。そのために、部品点数の削減が充分でなく、組み付けにも時間を要するという問題がある。
また、実開平4−56970号公報の第6図に開示されている組み付け構造では、棹部を曲げ小端ピンをクランク軸方向の一方の側のみに形成し、中心からずらして形成したピンボスの係合穴に係合している。その結果、小端ピンおよびコンロッドの双方に曲げ応力がかかり変形、磨耗のおそれがある。
また、SAE960055号の論文に開示された組み付け構造では、小端ピンが球体に複雑な削りを入れた構造とされ、それにあわせて、小端ピンが係合されるピン穴も球状の内周面を有するものとされ、加工が難かしく、また組み付けにも複雑な手順を必要としている(図10参照)。
【0004】
本発明は上記問題に鑑み、構造が簡単で、組み付けに複雑な手順を必要としないような、別体のピストンピンを用いないピストンとコンロッドの組み付け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】
請求項1の発明によれば、コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされている、ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造が提供される。
この様に構成されたピストンとコンロッドの組み付け構造では、開放された端部から小端ピン近傍の棹部を切り欠きを通過させて、コンロッドの小端部に一体成形された小端ピンがピンボスに形成したピン穴に組み付け係合され、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が切り欠き内を揺動するが、切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされているのでピンボスの強度が大きい。
【0006】
請求項2の発明によれば、コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第1部分体と、該第1部分体に軸方向に挿入結合される第2部分体に分割されている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造が提供される。
【0008】
この様に構成されたピストンとコンロッドの組み付け構造では、小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第1部分体と、該第1部分体に軸方向に挿入結合される第2部分体に分割されている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。先ず、第1の実施の形態について説明する。図1は第1の実施の形態をクランク軸線方向に見た図であって、図2は図1のII-II 線に沿って見た図である。図1、2を参照すると、コンロッド10の小端側にはクランク軸30の軸線方向に延伸する小端ピン11が棹部12に一体に形成されている。そして、小端ピン11は中央部分に穴11’が形成されて中空にされ軽量化が図られている。
【0012】
棹部12は小端ピン11の近傍のIII-III 線で切った断面は図3の(A)のようなクランク軸線方向の巾が大きく、クランク軸線と直角の方向の巾が小さい一文字状とされているが、大端部に近づくにつれてクランク軸線方向の巾が小さくされ、クランク軸線と直角の方向の巾が大きくされ、IVB-IVB 線で切った断面は図3の(B)のような形状に、IVC-IVC 線で切った断面は図3の(C)のような形状にされている。
棹部12に一体に形成され大端部13はキャップ14と共働してクランク軸30(正確にはクランク軸のピンジャーナル)を摺動可能に把持している。
【0013】
一方、ピストン20のピンボス21には小端ピン11が係合せしめられるピン穴22が形成され、ピン穴22を囲繞しているピン穴壁23のクランク軸30の側には切り欠き24が形成されている。
図4は第1の実施の形態におけるピストン20の単体をクランク軸30の側から見た図であって、同図に示されているように、この切り欠き24は軸方向の一方の端部まで延伸されて開放され開放端部25を有する。
【0014】
図4のVA-VA 線に沿って見た断面図が図5の(A)に示され、図4のVB-VB 線に沿って見た断面図が図5の(B)に示されている。
開放されていない側ではピン穴22の全周がピン穴壁22で囲まれていて、ピンボス21をV-V 線で切った断面は図5に示されるようになる。
そして、切り欠き24のクランク軸線に直角な方向の巾W1は、図1においてコンロッド10が破線で示すように揺動したときに小端ピン11近傍の棹部12が当たらないような巾とされている。
【0015】
上記のように構成されているので、コンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12を、ピストン20のピンボス21の切り欠き24に開放端部25の側から通しながら、小端ピン11をピン穴22に入れていくだけで両者を係合することができる。そして、機関運転時にコンロッド10が揺動する時に棹部12の小端ピン11の近傍の部分がピンボス21に当たりコンロッド10の動きが妨げられることもない。
【0016】
次に、第1の実施の形態を変形した第2の実施の形態について説明する。図6が第2の実施の形態におけるピストン20の単体をクランク軸30の側から見た図であって、図7の(A)、(B)、(C)は、それぞれ図6のVIIA-VIIA 線、VIIB-VIIB 線、VIIC-VIIC 線に沿って見た断面図である。
図6、7からわかるように、この第2の実施の形態は切り欠き24のコンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12が揺動する部分以外の開放端部25に近い部分は、小端ピン11をピン穴22に挿入する時に、コンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12が通過できる最小限の幅W2にされ、コンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12が揺動する部分の幅W1よりも小さくされている点が第1の実施の形態と異なる。
したがって、この第2の実施の形態は第1の実施の形態にくらべると、切り欠き24の面積が小さくピンボス21の強度が大きい。
【0017】
次に、第3の実施の形態について説明する。図8は第3の実施の形態におけるピストン20の単体をクランク軸30の側から見た図であって、切り欠き24はクランク軸線方向においてピンボス21の全巾にわたって形成され両端が開放され開放端部25と開放端部26を有する。
したがって、小端ピン11をピン穴22に入れて係合する時に、いずれの側からもおこなうことができる。
【0018】
次に、第3の実施の形態を変形した第4の実施の形態について説明する。図9が第4の実施の形態におけるピストン20の単体をクランク軸30の側から見た図であって、この第4の実施の形態は、第1の実施の形態に対する第2の実施の形態のように、切り欠き24のコンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12が揺動する部分以外の開放端部25、26に近い部分が、小端ピン11をピン穴22に挿入する時に、コンロッド10の小端ピン11近傍の棹部12が通過できる最小限の幅にされている点が第3の実施の形態と異なる。
したがって、この第4の実施の形態は第3の実施の形態にくらべると、切り欠き24が小さくピンボス21の強度が大きい。
【0019】
次に、第5の実施の形態について説明する。図10がこの第5の実施の形態の構造を説明する図である。
この第5の実施の形態では、小端ピン11はコンロッド10の棹部12と一体に形成された第1部分体11Aと、この第1部分体に挿入されて結合される第2部分体11Bからなり、第1部分体11Aと第2部分体11Bはそれぞれ軽量化のために中央部に穴11A’と11B’が形成されている。
【0020】
なお、第2部分体11Bは第1部分体11Aから抜けないように結合されるが、その一つの方法としては、第2部分体11Bを第1部分体11Aよりも熱膨張率の大きな材料で形成し、運転中の温度上昇で締まりバメになるようにすれば、常温におけるの組み立て時に大きな力をかけて締まりバメにする必要はない。このようにして、第2部分体11Bを第1部分体11Aに結合して一体にしてから、ピンボス21のピン穴22に挿入する方が組み立ては容易である。
【0021】
上記のように形成された小端ピン11は第1〜第4の実施の形態で示したいずれのピンボス21とも組み合わせることができるが、図10に示したのは第1の実施の形態のピンボス21と組み合わせた場合である、ただし、第2部分体11Bが第1部分体11Aから抜けるのを防止するためにスナップリング27が設けられている。
【0022】
この第5の実施の形態では、Aの部分はBの部分のような応力集中を避けるための角Rを設けた徐変部を有していないので、ピン穴壁23と摺動する部分のピンの軸方向の長さを大きくでき、それを受けるピン穴壁23の軸方向の長さも大きくできその分強度を向上することができる。
【0023】
図11は、SAE960055号の論文に記載のピストンとコンロッドの構造と組み付け手順を示す図であって、コンロッド50の小端に形成されている小端ピン51は球体を削って形成したものである。したがって、小端ピン51が係合されるピストン60のピン穴62も球状の内周面を有するものであって、いずれも加工に手間がかかる。また、組み付けは図11の(A)、(B)、(C)、(D)の4段階のステップを要し、手間がかかる。
【0024】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、コンロッドの小端部に一体成形された小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスを穿孔して形成したピン穴に簡単に係合することができ、組み付けの手間がかからない。また、構成が簡単で難しい加工も要しないので加工コストも安い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるピストンとコンロッドの組み付け構造の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】図1のII-II 線に沿って見た図である。
【図3】図1のコンロッドの棹部の色々な位置における断面図であって、
(A)はIIIA-IIIA 線にそって見た断面図で、
(B)はIIIB-IIIB 線にそって見た断面図で、
(C)はIIIC-IIIC 線にそって見た断面図で、ある。
【図4】図1のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図5】(A)は図4のVA-VA 線にそって見た断面図で、
(B)は図4のVB-VB 線にそって見た断面図で、ある。
【図6】第2の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図7】(A)は図6のVIIA-VIIA 線にそって見た断面図で、
(B)は図6のVIIB-VIIB 線にそって見た断面図で、
(C)は図6のVIIC-VIIC 線にそって見た断面図で、ある。
【図8】第3の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図9】第4の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図10】第5の実施の形態の構成を示す図である。
【図11】従来技術の構造と組み付け手順を示す図である。
【符号の説明】
10…コンロッド
11…小端ピン
11’…穴
11A…第1部分体(第5の実施の形態)
11B…第2部分体(第5の実施の形態)
12…棹部
20…ピストン
21…ピンボス
22…ピン穴
23…ピス穴壁
24…切り欠き
25、26…開放端
Claims (2)
- コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造。 - コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第1部分体と、該第1部分体に軸方向に挿入結合される第2部分体に分割されている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造。
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