JPH06185615A - 連接棒とピストンとの連結構造 - Google Patents

連接棒とピストンとの連結構造

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JPH06185615A
JPH06185615A JP35487692A JP35487692A JPH06185615A JP H06185615 A JPH06185615 A JP H06185615A JP 35487692 A JP35487692 A JP 35487692A JP 35487692 A JP35487692 A JP 35487692A JP H06185615 A JPH06185615 A JP H06185615A
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JP
Japan
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piston
connecting rod
piston pin
resin
small end
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Withdrawn
Application number
JP35487692A
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English (en)
Inventor
Satoru Kondo
悟 近藤
Yoshiyuki Tasaka
佳之 田坂
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06185615A publication Critical patent/JPH06185615A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は構造が簡単、製作が容易で運
動部分の大幅な軽量化が可能となり、始動が容易で高回
転による高出力化と摺動抵抗損失の低減によるエンジン
性能の向上が実現できる連接棒とピストンとの連接構造
を提供するにある。 【構成】 第1発明では連接棒の小端部にピストンピン
を圧入固定することによりピストンのピストンピン軸受
幅をひろげ面圧を低下させてPV値の低減をはかったも
のであり、又第2発明では摺動面を構成する材料として
軽量で自己潤滑性を有する耐熱性樹脂の採用を最適とし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジン、圧縮機等で使
用されるピストンと連接棒の連結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年ピストンの往復動を利用するレシプ
ロエンジンにおいて、高速化と低騒音化が求められ、そ
の打開策のひとつとしてピストン、ピストンピン、連接
棒に比重の軽い樹脂系材料を適用することにより軽量化
を行なう方法が提案されている。例えば繊維強化樹脂を
用いたピストンとして特開昭56−88934号、炭素
繊維強化樹脂を用いてピストンピンとして実公昭56−
99036、繊維強化樹脂を用いた連接棒として特開昭
54−74055号などが挙げられている。しかしなが
らこれらの発明にみられるような軽量化の努力にも拘ら
ず、ピストンと連接棒との連結構造については、言及さ
れておらず、従来通りの金属材料を用いたブッシュを設
けたり、ニードルベアリングをピストンピンの軸受とし
て使用せざるを得ず軽量化として不十分なものであっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ピストンと連接棒との
連結構造に従来の軽量な樹脂系材料を適用しにくい理由
は、前記連結部分が約200℃程度の高温にさらされる
ため、通常の樹脂材料では耐熱不足であることと、それ
らの摺動部分が高いPV値(面圧と摺動速度の積)で長
時間運転に耐えられないことである。また軽量化を狙っ
て繊維強化樹脂をピストン、ピストンピン、あるいは連
接棒に適用した場合、繊維強化部材で摺動部分を形成す
ると樹脂中の強化繊維が相手材料を削り摩耗を生じる問
題があり、それらの摺動部分に金属ブッシュを使用せざ
るを得ず十分の軽量化がはかられない問題点があった。
【0004】本発明の目的は構造が簡単、製作が容易で
運動部分の大幅な軽量化が可能で、始動が容易となり高
回転による高出力化と摺動抵抗損失の低減によるエンジ
ン性能の向上が実現できる連接棒とピストンとの連結構
造を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1発明は、ピストンと
連接棒とピストンピンの連結をフルフローテングとする
ことなく、ピストンピンを連接棒の小端部に固定するこ
とにより小端部の幅をせまくし、それによりピストンス
カートに設けられたピストンピン軸受部の長さを大きく
取り得る構造とし、該軸受部の面圧の低下をはかり、摺
動面のPV値(面圧と摺動速度との積)が低くなるよう
にすると共に、前記摺動面又はピストンピンのうち少な
くとも一方を樹脂材料で構成したことを特徴としてい
る。第2発明は、前記樹脂材料を黒鉛等の潤滑剤を含有
し自己潤滑性をそなえた耐熱性樹脂を採用することを特
徴としている。
【0006】以下さらに詳しく1例を挙げて本発明を説
明するが、本発明はこれのみに制約されるものではな
い。第1発明についは排気量24cc(ピストン直径3
2mm、行程60mm)の単気筒2サイクルエンジンを
例にして本発明を説明する。前記エンジンを回転数80
00rpmで運転した場合、燃焼室の最大圧力は約20
kgf/cm2 に達する。ピストンに働く力はこのガス
圧力とピストンの自重による慣性力であり、クランク軸
の回転に伴ないこれらの力は刻々と複雑に変化するがピ
ストンに働く力が最大となるのは燃焼圧力が最大値に達
するときで約160kgfとなる。さてピストンとピス
トンピンの摺動部分には、連接棒の傾きに応じてピスト
ンに働く力が作用するが、前記摺動部を直径8mm長さ
を10mm(片側)の平軸受で形成すると、最大面圧は
約200kgf/cm2 、摺動速度は約2m/secと
なり、従ってPV値は約400kgf/cm m/se
cと云う高い値となり、この値では軽量の樹脂材料では
摺動に耐えられず摩耗してしまうためこれを適用するの
は不可能であった。
【0007】軽量の樹脂材料を摺動部分に適用する為に
は、摺動部分のPV値を200kgf/cm2 m/s
ec以下に設計する必要がある。面圧を下げるには摺動
部分の長さを長くしたり直径を増加するのが有効である
が、直径を増した場合には摺動速度が直径に比例して大
きくなるため、面圧を低くしたメリットが相殺されてし
まうので、PV値は低下しない。従って摺動部分を長く
するのが有効であると考えられ、先の例においてPV値
を200kgf/cm2 m/sec以下とするには、
直径8mmの軸で20mm以上の軸受長さとすればよい
事がわかった。このようなピストンピンによるピストン
と連接棒小端の連結構造として、全浮動方式をとりやめ
連接棒の小端部にピストンピンを圧入固定し、ピストン
スカート20にあけられたピストンピン穴3によりピス
トンピンを支持する構造を考えた。
【0008】次に第2発明は第1発明のピストンと連接
棒の連結構造において、ピストンピン又は摺動面を形成
する材料のうち少くとも一方を自己潤滑性を有する耐熱
性樹脂を用いてその構造部分を形成したことである。次
に前記要件をそなえた樹脂材料についての実験結果につ
いて述べる。従来例で述べたとおりピストン、ピストン
ピンあるいは連接棒に軽量な繊維強化樹脂を適用する発
明が公開されているが、ピストンと連接棒の摺動部分に
繊維強化樹脂を適用すると、樹脂中の強化繊維が相手材
料を削り、摩耗が大きくなる為に長時間の運転に耐えら
れないと云う問題があった。さらにピストンと連接棒と
の連結部分は燃焼室に近い為に約200℃に達するため
通常の樹脂材料は適用できない。そこで第2発明では耐
摩耗性と耐熱性に優れた樹脂材料を鋭意検討した結果、
黒鉛等の潤滑剤を配合したフェノール系樹脂、ポリイミ
ド樹脂、縮合多環多核芳香族樹脂が優れた耐摩耗性と耐
熱性を併せ持つ事を見いだし、これらの樹脂が第1発明
のピストンと連接棒の連結構造に適用するのが特に好し
いことを確認した。自己潤滑性を有する樹脂を更に具体
例を挙げて説明すると、黒鉛を縮合多環多核芳香族樹脂
に配合したSKレジン(商品名)、(住金化工(株)
製)あるいは黒鉛をポリイミド樹脂に配合したTIポリ
マー(商品名)、(東レ(株)製)などが適している。
【0009】
【作用】以上のように構成したので、第1発明によれば
ピストンと連接棒の連結構造に関し、ピストンピンと連
結棒との摺動面のPV面を低減させることができ、第2
発明ではピストンピン又は摺接面を構成する材料の少な
くとも一方を自己潤滑性を具えた耐熱樹脂で形成するこ
とにより、ピストンピン摺動部の信頼性が向上し軽量化
が実現できることが確認できた。
【0010】
【実施例】以下図1〜6を参照し本発明の一実施例につ
いて説明する。図1〜2は第1実施例で図1は連接棒、
図2はピストン冠部材とピストンスカート部材よりなる
ピストンの構造図である。図において軸間距離60mm
の連接棒2の小端部分30に連接棒運動面に対して垂直
なピストンピン孔2a(直径8mm)をあける。ポリイ
ミド樹脂(TI−3110)(東レ(株)製)のピスト
ンスカート20に直径8mmで軸受長さ(片側)11m
mのピストンピン穴3を設ける。さらに連接棒2をピス
トン10の下から挿入し、該ピストンピン穴3をへて金
属製例えばアルミ合金製のピストンピン(直径8mm、
長さ28mm)を連接棒2の小端部30のピストンピン
孔2aに圧入して固定する。即ちピストンピン1を金
属、摺動面4を樹脂で形成した場合である。以上のよう
にして形成したピストン10と連接棒2を前記排気量2
4ccの2サイクルエンジンに組み込み8000rpm
で100hr運転したところ異常は発生することなく運
転状態は良好であった。
【0011】次に図3〜4を参照し本発明の第2実施例
について説明する。前記排気量24ccのエンジンにお
いて、軸間距離60mmの連接棒2の小端部30に連接
棒運動面に対して垂直なピストンピン孔2a(直径8m
m)をあける。又直径32mmのアルミ合金製ピストン
10aのスカート20に直径8mm長さ11mm(片
側)穴をあけ摺動面4aを形成する。さらに連接棒2を
ピストン10aの下方から挿入し、ピストンスカート2
0の側面に設けた摺動面4aのピストンピン穴3にポリ
イミド樹脂(TI−3110)(東レ(株)製)のピス
トンピン1a(直径8mm長さ28mm)を挿入し、さ
らに該ピストンピンを連接棒2の小端部30のピストン
ピン孔2aに圧入して固定する。上記のように第2実施
例はピストンピン1aが樹脂でピストン及びピストンス
カート20が金属の場合である。このようにして連結し
たピストン10aと連接棒2を排気量24ccの2サイ
クルエンジンに組み込み8000rpmで100hr運
転を行ったが異常なく運転結果は良好であった。
【0012】図5、6を参照し本発明の第3実施例につ
いて説明する。軸間距離60mmの連接棒2の小端部3
0に連接棒運動面に対して垂直なピストンピン孔2a
(直径8mm)をあける。又内径8mm外径10mm長
さ11mm(片側)の円筒ブッシュ5を縮合多環多核芳
香族樹脂(SKレジン−L)(往金化工(株)製)で製
作し該ブッシュをピストンスカート20のブッシュ穴に
圧入してピストンピン穴3があいたピストン10bをつ
くる。連接棒2をピストン10bの下から挿入し金属製
ピストンピン1bを介してピストンと連接棒を連結す
る。ピストンピン1bを連接棒小端部30のピストンピ
ン孔2aに圧入、固定する。前記連結したピストン10
bと連接棒2を排気量24ccの2サイクルエンジンに
組み込み8000rpmで100hrで運転したところ
異常はなく運転状況は良好であった。即ち第3実施例は
ピストンと連接棒の連結に金属製例えばアルミ合金のピ
ストンピン1bと縮合多環多核芳香族樹脂のピストンピ
ンブッシュ5の組み合せを採用した場合である。
【0013】
【発明の効果】第1発明では連接棒の小端部にピストン
ピンを圧入して固定することによりピストンのピストン
ピン軸受幅をひろげ面圧を低下させ、PV値の低減をは
かったものであり、又第2発明ではピストンのピストン
ピン軸受及びピストンピンを構成する材料として軽量で
自己潤滑性を有する耐熱性樹脂の採用を最適としたもの
である。本発明によって形成されるピストンと連接棒と
の連結構造は構造が簡単製作が容易で運動部分の軽量化
が可能となる。これにより始動性が良好となり高回転に
よる高出力化と摺動抵抗損失の低下によるエンジン性能
の向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の連接棒の構造図
【図2】同上第1実施例のピストン構造図
【図3】本発明の第2実施例の連接棒の構造図
【図4】同上第2実施例のピストン構造図
【図5】本発明の第3実施例の連接棒の構造図
【図6】同上第3実施例のピストン構造図
【符号の説明】
1,1a,1b…ピストンピン、2…連接棒、3…ピス
トンピン穴、4,4a,4b…摺動面、6…ピストン
冠、10,10a,10b…ピストン、20…ピストン
スカート。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 連接棒とピストンとの連結構

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンとその往復運動をクランク軸に
    伝える連接棒をピストンピンを介して連結してなるもの
    において、前記連接棒の小端部に前記ピストンピンを固
    定し、該ピストンピンが摺接するピストンピン穴をピス
    トンスカートに設けると共に、該ピストンピン穴の軸受
    部分又はピストンピンのうち少なくとも一方を樹脂材料
    で構成したことを特徴とする連接棒とピストンとの連結
    構造。
  2. 【請求項2】 前記樹脂材料として自己潤滑性を有する
    耐熱性樹脂を用いたことを特徴とする請求項1記載の連
    接棒とピストンとの連結構造。
JP35487692A 1992-12-18 1992-12-18 連接棒とピストンとの連結構造 Withdrawn JPH06185615A (ja)

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JP35487692A JPH06185615A (ja) 1992-12-18 1992-12-18 連接棒とピストンとの連結構造

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JP35487692A JPH06185615A (ja) 1992-12-18 1992-12-18 連接棒とピストンとの連結構造

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JPH06185615A true JPH06185615A (ja) 1994-07-08

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ID=18440503

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JP35487692A Withdrawn JPH06185615A (ja) 1992-12-18 1992-12-18 連接棒とピストンとの連結構造

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JP (1) JPH06185615A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7743746B2 (en) * 2004-12-10 2010-06-29 Mahle International Gmbh Coating for connecting rods and bearings in an internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20000307