JPH0538458U - 内燃機関のコネクテイングロツド結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 コネクティングロッド結合部における段状摩
耗防止と、小端部の軽量化を図る。 【構成】コネクティングロッド１の小端部１ｂの挿通孔
６にピストンピン３を挿通してコネクティングロッド１
をピストンピン３回りに揺動可能に取り付けた内燃機関
のコネクティングロッド結合構造において、前記ピスト
ンピン３をセラミックス丸棒体で形成し、さらに前記コ
ネクティングロッド１のピストンピン挿通孔１ｂ内周面
に、ピストンピン３が摺接する硬質膜９を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関において、コネクティングロッドをピストンに結合する構 造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、内燃機関、特に２気筒エンジンにおいては、コネクティングロッド とピストンとの連結部分（具体的にはコネクティングロッドの小端部とこの小端 部に挿通されるピストンピンとの間）に転がり軸受が装着されている。この転が り軸受としては、ピストンピンを内輪とし、コネクティングロッドの小端部を外 輪とする内外軌道輪なしの針状ころ軸受（ケージアンドローラ）が採用されてい る。通常、針状ころと保持器はいずれも金属材料で形成されており、針状ころは 、ＳＵＪ２など、保持器はＳＣＭなどの材料とされる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記小端部に使用される針状ころ軸受は、高速回転で使用されるこ と、燃焼室内の爆発に伴い高荷重が作用すること、高温雰囲気にさらされること 、さらにはクランク機構により回転速度が加減変動されることなど厳しい条件下 で使用されるため、早期段階で針状ころに各種の損傷が発生し、焼付き寿命が短 くなる、という問題が発生していた。特に、小端部は大端部のような回転運動で はなく、揺動運動であるために、針状ころにより、コネクティングロッドおよび ピストンピンのころ端面対応部での段状摩耗が激しく、寿命を短くしていた。

【０００４】 また、エンジン出力と小端部の重量とは密接な関係を有しており、エンジン出 力向上のために小端部の軽量化が重要な課題となっている。しかしながら、針状 ころ軸受は、通常、保持器と針状ころの両方が金属製であって総重量が比較的重 いため、小端部軽量化の妨げとなっていた。そのうえ、針状ころ軸受は高速回転 域での回転バランスが不安定になりやすいことも指摘されていた。

【０００５】 本考案はこのような事情に鑑みて創案されたもので、コネクティングロッドの 小端部側結合部の段状摩耗防止と、小端部の軽量化が図れるコネクティングロッ ドの結合構造を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案はこのような課題を達成するために、コネクティングロッドの小端部挿 通孔にピストンピンを挿通してコネクティングロッドをピストンピン回りに揺動 可能に取り付けた内燃機関のコネクティングロッド結合構造において、次のよう な構成をとる。

【０００７】 本考案の内燃機関のコネクティングロッド結合構造は、ピストンピンをセラミ ックス丸棒体で形成するとともに、コネクティングロッドのピストンピン挿通孔 内周面に、ピストンピンが摺接する硬質膜を形成したことに特徴を有する。

【０００８】

【作用】

上記構成によれば、共に硬質な材質を備えたものどうしであるセラミックス製 ピストンピンと挿通孔内周面の硬質膜とが滑り軸受部として機能するようになる 。そのため、これらによってコネクティングロッドは支持され、転がり軸受を介 装したのと同様に回動自在にピストンピンに結合されることになる。

【０００９】 また、セラミックス製ピストンピンは高硬度、耐熱性といった点で優れている 。さらに、ピストンピンが摺接するコネクティングロッドの挿通孔内周面も硬質 膜を形成することによって高硬度化されている。そのため、両者の間で摩耗が発 生しにくくなる。

【００１０】 さらに、コネクティングロッドとピストンピンとの間に転がり軸受を介装する 必要がなく、そのうえ、ピストンピンもセラミックス化することによって軽くな っている。そのため、コネクティングロッド小端部における重量は軽量化される 。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１２】 図１および図２に本考案の一実施例を示している。この内燃機関は２気筒エン ジンであり、図中、１はコネクティングロッド、２はピストン、３はピストンピ ンである。

【００１３】 コネクティングロッド１は、鍛造品からなり侵炭処理が施されている。コネク ティングロッド１は、その両端に大端部１ａと小端部１ｂとを備えている。大端 部１ａはクランク５のクランク軸５ａに連結されている。また、小端部１ｂには ピストンピン挿通孔６が形成されており、この挿通孔６にピストンピン３が挿通 されている。ピストンピン３はピストン２内部にほぼ水平状態に配設されており 、両端がピストン２側壁に支持固定されている。そして、このようにしてコネク ティングロッド１を介して連結されたピストン２とクランク５とが、ハウジング ８内に収納されている。なお、図中符号１０は点火プラグ、１１は吸気孔、１２ は排気孔、１３はハウジング８に設けられた放熱用フィンをそれぞれ示している 。

【００１４】 次に本実施例の特徴となるところを説明する。図２で示すように、ピストンピ ン３は、例えば窒化けい素やアルミナなどを主体とするセラミックスからなって おり、中実の丸棒体形状をしている。そして、ピストンピン３は、その外径が前 記した挿通孔６の内径よりほんの少しだけ小さくなっており、挿通孔６に隙間約 １０μｍでルーズフィットされている。

【００１５】 一方、コネクティングロッド１は挿通孔６の内周面全面が、表面硬化処理され てメタル化しており、硬質膜９を形成している。表面硬化処理としては、窒化チ タンや酸化クロムのセラミックコーティングが適当である。

【００１６】 このように、挿通されるピストンピン３がセラミックスで構成されるとともに 、それを受け止める挿通孔６の内周面に硬質膜９が形成されている。そして、こ れらが直接摺接しあうことによってコネクティングロッド１とピストンピン３と が連結されている。つまり、コネクティングロッド１は、硬質膜９とセラミック ス製のピストンピン６とで機能するいわば滑り軸受部を介して、ピストンピン６ に連結されることになる。したがって、コネクティングロッド１は転がり軸受を 介装したのと同様にスムーズに揺動することができる。また、摺接しあうピスト ンピン３と硬質膜９とが共に高硬度化しているので、コネクティングロッド１の 揺動によって互いに摩耗しあうことも防止されている。

【００１７】 さらに、コネクティングロッド小端部１ｂに別部材である針状ころ軸受等を介 装していないうえ、ピストンピン３もセラミックス化して軽くなっている。その ため、コネクティングロッド小端部１ｂは軽量化している。

【００１８】 ところで、このようにしてコネクティングロッド１をピストンピン３に連結し た連結構造においては、ピストンピン３のたわみによって応力が集中してピスト ンピン３や小端部１ｂが損傷することが考えられる。そこで、本実施例において は、コネクティングロッド１の挿通孔６内周面にエッジクラウニングを施すとと もに、ピストンピン３の外周面にクラウニングを施している。そのため応力集中 が緩和され、ピストンピン３やコネクティングロッド１の損傷は防止されている 。これらクラウニング処理は例えばピストンピン３だけといったように一方だけ でも応力集中緩和の効果が得られる。

【００１９】

【考案の効果】

以上のように、セラミックス製ピストンピンと挿通孔内周面の硬質膜という共 に硬質なものどうしが滑り軸受部として機能し、これらによってコネクティング ロッドは支持され、転がり軸受を介装したのと同様に回動自在にピストンピンに 結合されることになった。そのため、両者の間で摩耗が発生しにくくなり、特に 、従来のような針状ころ軸受を介装した場合に問題となったコネクティングロッ ド小端部での段状摩耗が発生しなくなり、長寿命化が達成された。

【００２０】 また、コネクティングロッドとピストンピンとの間に針状ころ軸受を介装する 必要がなく、そのうえ、ピストンピンもセラミックス化することによって軽くな った。そのため、コネクティングロッドの小端部側すなわち往復運動上端側での 重量軽減が達成され、内燃機関の高出力化が達成しやすくなった。

【００２１】 おまけに、針状ころ軸受を介装していないので、高速回転域での運転を安定的 に行えるようになった。

【００２２】 このように、本考案のコネクティングロッド結合構造を用いれば、２サイクル エンジンのように混合気の潤滑油分が少ないコネクティングロッドにおいても、 従来の金属製針状ころ使用の場合に比べ、より長期間安定的に動作させることが できるようになるとともに、高出力化にも寄与できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のコネクティングロッド結合
構造を用いた内燃機関を略示した断面図。

【図２】実施例のコネクティングロッド結合構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ コネクティングロッド １ｂ 小端部 ２ ピストン ３ ピストンピン ６ 挿通孔 ９ 硬質膜

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】コネクティングロッドの小端部挿通孔にピ
   ストンピンを挿通してコネクティングロッドをピストン
   ピン回りに揺動可能に取り付けた内燃機関のコネクティ
   ングロッド結合構造であって、 前記ピストンピンをセラミックス丸棒体で形成するとと
   ともに、前記コネクティングロッドのピストンピン挿通
   孔内周面に、ピストンピンが摺接する硬質膜を形成した
   ことを特徴とする内燃機関のコネクティングロッド結合
   構造。