JPH054610Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、たとえばデイーゼル機関などのピス
トンと連接棒との組立構造に関する。

背景技術 内燃機関のピストンと連接棒とは、シリンダ内
の爆発圧、ならびにピストンおよび連接棒などの
運動を行う際における慣性力を繰返し受けて、応
力の観点から極めて厳しい条件下におかれてい
る。

典型的な先行技術は、第１図に示されている。
シリンダライナ１内を第１図の上下に挿通して移
動するピストン２には、ピストンピン３が挿通さ
れて固定されている。このピストンピン３には、
滑り軸受４を介して連接棒５が連結される。

爆発時には、第２図１で示されるようにピスト
ン２に参照符６で示される荷重が作用し、これに
よつて連接棒５の反力は参照符７で示される。ま
たピストン２および連接棒５の運動時に、その上
死点ではピストン２の慣性力８によつて連接棒５
には反力９が作用する。このようにしてピストン
ピン３が撓んで変形する。そのためピストンピン
３が取付けられているボス部の損傷が発生する。

ピストンピン３は、ピストン２の寸法上の制約
によつてむやみに大きくすることはできない。し
たがつてピストンピン３の応力は、爆発圧を上昇
したり、高速度回転時の慣性力の上昇につれて、
大きくなる。ピストンピン３は慣性力による荷重
を受けるため、連接棒５の上部には滑り軸受４に
よつて支持される軸線方向の長さＡを充分に設定
する必要がある。したがつてピストンピン３がピ
ストン２に固定されるピストンピン３の軸線方向
の長さ２・Ｂを充分に大きな値にすることはでき
ない。したがつて、その長さ２・Ｂにわたるピス
トンピン３の部分における面圧が高くなる。

他の先行技術は、ピストン２に凹んだ球面座を
形成し、連接棒５の上部に形成された凸状の球状
部を連結し、ピストン２の軸線まわりの角変位を
行い、これによつてピストンリングのステイツク
や摺動面のスカツフイングを防止している。この
ような先行技術によれば、ピストンの球座面と連
接棒の球状部とは高い面圧で直接摩擦接触しつつ
運動し、しかも潤滑条件が悪いので、摩耗が激し
く、焼付を起こしやすい。また球面座および連接
棒の球面部の加工には、手間がかかる。ピストン
の球面座と連接棒の球状部との間に仮に軸受を設
けるとすれば、軸受自体の加工が困難であり、軸
受の軸受メタルをピストンの球面座と連接棒の球
状部に沿つて密着させることは困難である。もし
もそのような密着ができなければ、シリンダ内の
爆発圧と慣性力とによつて軸受は繰返し荷重を受
け、したがつてたとえばピストンの球面座と軸受
表面との間や軸受背面と連接棒の内面との間にフ
レツテイングコロージヨンが発生し、ピストンの
損傷を起こす恐れがある。

要約すると、これらの先行技術ではより高出力
を発揮せんがためには信頼性が劣つていることに
なる。

本考案の目的は、上述の先行技術の問題点を解
決し、信頼性を向上した内燃機関のピストンと連
接棒との組立構造を提供することである。

本考案は、連接棒１５の燃焼室側の端部１６に
は、ピストン１４の軸線２５に平行な仮想平面２
６内で大略的に半円弧状であつて、その仮想平面
２６に垂直な方向に延び、かつ燃焼室側に凸の外
周面１６ａが形成され、 ピストン１４には、連接棒１５の前記端部１６
に臨んで前記仮想平面２６内で大略的に半円弧状
であつて、その仮想平面２６に垂直な方向に延
び、かつ前記端部１６側に凹んだ取付凹所１７が
形成され、 連接棒１５の前記端部１６の前記外周面１６ａ
と、ピストン１４の取付凹所１７との間には、滑
り軸受１８が当接して介在されており、 滑り軸受１８には、ピストン１４に形成された
潤滑油供給孔を介して、潤滑油が供給され、 連接棒１５の前記端部１６には、前記仮想平面
２６に垂直な軸線２７を有する支持棒２０が挿通
されて固定され、 この支持棒２０の両端部は、連接棒１５の前記
端部１６から両外方に突出した突出部分２０ａ，
２０ｂとなつており、 これらの突出部分２０ａ，２０ｂは、ピストン
１４に形成された取付孔２１，２２に嵌まり込ん
でピストン１４と角変位可能にして支持されるこ
とを特徴とする内燃機関のピストンと連接棒との
組立構造である。

本考案に従えば、燃焼室の爆発時におけるピス
トン１４からの荷重を、ピストン１４の取付凹所
１７と、軸受メタルなどのような滑り軸受１８と
を経て、連接棒１５の端部１６の外周面１６ａに
伝達し、この連接棒１５からクランクに伝える構
造となつている。したがつてピストン１４からの
爆発時の荷重は、支持棒２０を経由することな
く、連接棒１５に伝えられる。したがつて支持棒
２０の寸法を大きくする必要はない。

ピストン１４および連接棒１５の上死点におけ
る慣性力は、後述の第３図において上向きに作用
する。この慣性力は、燃焼室の爆発時にピストン
１４に作用する前述の荷重に比べ、1/3〜1/4であ
つて、ずつと小さく、したがつてこのような慣性
力を支持棒２０で受けても何ら差支えなく、この
支持棒２０の寸法を特別に大きくする必要はな
い。

本件考案者の検討例によれば、シリンダ径400
mmφ、ストローク500mmのデイーゼルエンジンの
場合、爆発力は、251000Kgｆであり、これに対し
てピストン１４の上死点付近におけるピストンピ
ン３に作用する慣性力は、600rpmのとき83600Kg
ｆであり、500rpmのとき58060Kgｆであり、
400rpmのとき37200Kgｆである。通常の運転で
は、600rpm〜500rpmである。爆発力に対して慣
性力は、大略的に、1/3〜1/4程度およびそれ以下
であり、上述のようにずつと小さい。

また本考案に従えば、連接棒１５の端部１６に
は、支持棒２０が挿通されて固定されている。こ
れによつて支持棒２０の両端部の突出部分２０
ａ，２０ｂは、ピストン１４に形成された取付孔
２１，２２内で角変位する。ピストン１４のスカ
ート１２には、一般的に摺動性のよいアルミニウ
ムや鋳鉄が使われているので、角変位によつて摺
動面がなじみ易く、焼付の必要がないとともに摩
耗も少ない。さらに端部１６と支持棒２０とが摩
擦運動することがなく、したがつて潤滑油の強制
的供給を行う必要もなく、構成の簡略化を図るこ
とができる。

第３図は、本考案の一実施例の断面図である。
第４図は、第３図の切断面線−から見た断面
図である。シリンダライナ１１には、スカート１
２とクラウン１３とを含むピストン１４が摺接し
て移動することができる。連接棒１５のピストン
１４側の端部１６は、連接棒１５と一体的に形成
されており、ピストン１４の第３図および第４図
における上下に延びる軸線に垂直な第３図の左右
に延びる軸線を有する大略的に半円弧状の外周面
１６ａを有する。スカート１２には、半円弧状の
取付凹所１７が形成されている。半円弧状の面１
６ａと半円弧状凹所１７との間には、滑り軸受１
８が介在される。

端部１６には、ピストン１４の軸線に垂直な軸
線を有する取付孔１９が形成されており、この取
付孔１９には支持棒２０が挿通する。この支持棒
２０は、端部１６に挿入される。支持棒２０は、
ピストン１４の軸線に垂直な軸線方向に端部１６
の両外方に突出している。その突出部分２０ａ，
２０ｂは、スカート１２に形成された取付孔２
１，２２に嵌まり込む。この突出部分２０ａ，２
０ｂは、その支持棒２０の軸線まわりに取付孔２
１，２２の内周面に摺接して角変位可能である。

さらに構成を述べると、連接棒１５の燃焼室側
（第３図の上方）の端部１６に形成される外周面
１６ａは、ピストン１４の軸線２５に平行な第３
図の紙面に垂直な仮想平面２６（すなわち第４図
の紙面）内で、大略的に半円弧状であつて、この
外周面１６ａは前記仮想平面２６に垂直な方向
（第３図の左右方向）に延び、かつ燃焼室側（第
３図の上方）に凸である。ピストン１４に形成さ
れる取付凹所１７は、連接棒１５の前記端部１６
に、第３図の下方に臨み、仮想平面２６内で大略
的に半円弧状であつて、その仮想平面２６に垂直
な方向（第３図の左右方向）に延び、かつ端部１
６側（すなわち第３図の下方）に凹んでいる。外
周面１６ａと取付凹所１７との間には、滑り軸受
１８が当接して介在されている。支持棒２０は、
連接棒１５の前記端部１６に、前記仮想平面２６
に垂直な第３図の左右方向に延びる軸線２７を有
して挿通されて固定される。この支持棒２０の両
端部は、連接棒１５の前記端部１６から両外方
（第３図の左右方向）に突出した突出部分２０ａ，
２０ｂとなつている。これらの突出部分２０ａ，
２０ｂは、ピストン１４に形成された取付孔２
１，２２に嵌まり込んでピストン１４と角変位可
能にして支持される。

連接棒１５とピストン１４とは、支持棒２０の
軸線２７まわりに相互に角変位可能であり、これ
によつてクランク運動を可能としており、このこ
とは第１図および第２図に関連して説明された先
行技術と同様である。

支持棒２０の両端部は、取付孔２１，２２に嵌
まり込んだスナツプリング２３，２４によつてそ
の支持棒２０の軸線方向の変位が阻止される。

この実施例によれば、シリンダ内の爆発による
荷重はピストン１４から軸受１８を介して、連接
棒１５の端部１６に伝えられる。また上死点にお
ける慣性力は、ピストン１４のスカート１２から
支持棒２０の突出部分２０ａ，２０ｂを経て連接
棒１５で受けられる。

ピストン１４のスカート１２には、潤滑油供給
孔２８が軸線２５に沿つて形成され、滑り軸受１
８に潤滑油を供給する構成となつている。この潤
滑油供給孔２８には、クラウン１３とスカート１
２とによつて形成される空間２９で、クラウン１
３の爆発面背面をいわゆるカクテルシエーカ方式
で冷却した後の潤滑油が供給される。空間２９に
は、連接棒１５内に形成された潤滑油供給孔か
ら、潤滑油が圧送される。なお第３図および第４
図では、連接棒１５の潤滑油供給孔は、省略され
ている。こうして滑り軸受１８には、ピストン１
４の潤滑油供給孔２８に形成された潤滑油供給孔
を経て潤滑油を容易に供給することができ、これ
によつて潤滑条件を良好とし、滑り軸受１８の摩
耗を減少させ、また異常な熱膨張や焼付を生じな
いようにすることが確実になる。

第３図に示される実施例において、ピストン１
４の空間２９で潤滑油が、前述のようにカクテル
シエーカ方式で冷却する構成によつて、ピストン
１４のクラウン１３の異常な温度上昇を防ぐこと
ができる。

本考案の他の実施例として、支持棒２０の突出
部分２０ａ，２０ｂは、軸受を介して取付孔２
１，２２に支持されてもよい。

以上のように本考案によれば、次の効果が達成
される。

本考案では、連接棒１５の燃焼室側の端部１６
には燃焼室側に凸の外周面１６ａが形成されてお
り、この外周面１６ａは、ピストン１４の軸線２
５に平行な仮想平面２６内で大略的に半円弧状で
あり、その仮想平面１６に垂直な方向に延びてお
り、ピストン１４には、前記端部１６側に凹んだ
取付凹所１７が形成され、この取付凹所１７は、
連接棒１５の前記端部１６に臨んで前記仮想平面
２６内で大略的に半円弧状であり、その仮想平面
２６に垂直な方向に延び、前記端部１６の前記外
周面１６ａと、ピストン１４の取付凹所１７との
間に滑り軸受１８が当接して介在されており、し
たがつてこの端部１６の外周面１６ａと、ピスト
ン１４の取付凹所１７と、それに応じて滑り軸受
１８とを、大略的に半円弧状に形成して面当りさ
せることができ、そのため軸受面圧を低減するこ
とができる。したがつて、燃焼室の爆発時におけ
る大きな荷重を、低い面圧で受けることができる
ようになり、信頼性が向上される。また、このよ
うに強度を高上することが可能になるので、たと
えばシリンダ内の爆発圧を上昇して、内燃機関の
燃料消費率を低減することが可能になる。

また本考案では、ピストン１４に形成された潤
滑油供給孔２８を介して、潤滑油を滑り軸受１８
に供給するようにしたので、滑り軸受１８の摩耗
を防ぎ、その焼付を防止することができる。ま
た、このようなピストン１４を通じて潤滑油供給
孔２８を形成することは、比較的容易であり、し
たがつて滑り軸受１８の潤滑条件を良好とし、潤
滑を確実に行うことが可能である。

また本考案では、滑り軸受１８に潤滑油供給孔
２８を介して潤滑油を供給することによつて、滑
り軸受１８の冷却を行うことができ、したがつて
ピストン１４と連接棒１５との間で、熱膨張など
による焼付の心配はなくなる。

さらに本考案では、連接棒１５の前記端部１６
には、前記仮想平面２６に垂直な軸線２７を有す
る支持棒２０が挿通されて固定され、この支持棒
２０の両端部は、連接棒１５の前記遊端部１６か
ら両外方に突出した突出部分２０ａ，２０ｂとな
つており、これらの突出部分２０ａ，２０ｂは、
ピストン１４に形成された取付孔２１，２２に嵌
まり込んでピストン１４と角変位可能に支持され
るので、ピストンおよび連接棒１５の上死点にお
ける慣性力を支持棒２０で支持し、この慣性力
は、前記爆発圧による荷重に比べて充分に小さい
ので、支持棒２０で受けても何ら差支えなく、支
持棒２０の寸法を大きくする必要はない。

また本考案では、連接棒１５の端部１６には、
支持棒２０が挿通されて固定されている。これに
よつて支持棒２０の両端部の突出部分２０ａ，２
０ｂは、ピストン１４に形成された取付孔２１，
２２内で角変位する。ピストン１４のスカート１
２には、一般的に摺動性のよいアルミニウムや鋳
鉄が使われているので、角変位によつて摺動面が
なじみ易く、焼付の必要がないとともに摩耗も少
ない。さらに端部１６と支持棒２０とが摩擦運動
することがなく、潤滑油を強制的に供給する必要
もなく、構成が簡略化されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の断面図、第２図はその先行
技術のピストンピン３に作用する荷重を示す断面
図、第３図は本考案の一実施例の断面図、第４図
は第３図の切断面線−から見た断面図であ
る。 １１……シリンダライナ、１２……スカート、
１３……クラウン、１４……ピストン、１５……
連接棒、１６……端部、１８……軸受、２０……
支持棒、２０ａ，２０ｂ……突出部分。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 連接棒１５の燃焼室側の端部１６には、ピスト
   ン１４の軸線２５に平行な仮想平面２６内で大略
   的に半円弧状であつて、その仮想平面２６に垂直
   な方向に延び、かつ燃焼室側に凸の外周面１６ａ
   が形成され、 ピストン１４には、連接棒１５の前記端部１６
   に臨んで前記仮想平面２６内で大略的に半円弧状
   であつて、その仮想平面２６に垂直な方向に延
   び、かつ前記端部１６側に凹んだ取付凹所１７が
   形成され、 連接棒１５の前記端部１６の前記外周面１６ａ
   と、ピストン１４の取付凹所１７との間には、滑
   り軸受１８が当接して介在されており、 滑り軸受１８には、ピストン１４に形成された
   潤滑油供給孔を介して、潤滑油が供給され、 連接棒１５の前記端部１６には、前記仮想平面
   ２６に垂直な軸線２７を有する支持棒２０が挿通
   されて固定され、 この支持棒２０の両端部は、連接棒１５の前記
   端部１６から両外方に突出した突出部分２０ａ，
   ２０ｂとなつており、 これらの突出部分２０ａ，２０ｂは、ピストン
   １４に形成された取付孔２１，２２に嵌まり込ん
   でピストン１４と角変位可能にして支持されるこ
   とを特徴とする内燃機関のピストンと連接棒との
   組立構造。