JPH0712658U - 内燃機関におけるコネクティングロッド用ピストンピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コネクティングロッドの小端部とピストンを
連結するピストンピンの油膜形成が確実に行なえ、耐摩
耗性を向上させる。 【構成】 コネクティングロッド４の小端部５とピスト
ン２を連結するピストンピン３の表面に微小な凹凸を無
数にランダムに形成し、ピストンピン３の表面の面粗さ
を、パラメータＲＭＳで表示したとき、ＲＭＳ０．１０
μｍとし、かつ表面粗さのパラメータＳＫ値がマイナス
となるようにし、ピストンピン３表面の油膜形成率を向
上させ、ピストンピン３及びピストン２のボス穴部分の
摩耗発生を少なくし、小端部とピストンピン間に軸受を
組込み使用した場合、ピストンピン３の傾きを防止し、
軸受の長寿命化を図る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、内燃機関におけるコネクティングロッド用ピストンピンに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、２サイクル内燃機関においては、図１に示すように、クランクピン１ とピストン２のピストンピン３をコネクティングロッド４で連結し、コネクティ ングロッド４の小端部５とピストンピン３の間及び上記ロッド４の大端部６とク ランクピン１の間に針状ころ軸受７、８を介装した構造が採用されている。

【０００３】 上記コネクティングロッド４の小端部５におけるピストンピン３及び周辺部で はその構造上各種の問題点を内在しており、例えば、（Ｉ）シリンダ摺動面の摩 耗、（II）爆発に伴うピストンピンの撓み、（III ）ピストンの傾き、（IV）ピ ストンピン及びボス穴の摩耗等がある。

【０００４】 こうした状況下での対策として、上記（Ｉ）に対しては分散メッキの工業化、 （II）に対しては限界肉厚の設定、（III ）に対してはコネクティングロッド小 端部規制化によって対応しており、特にコネクティングロッドの傾き防止として は、コネクティングロッドを外径面の球面化（実開昭６３−１７１７１９号）や コネクティングロッド両幅面のスラスト軸受化（実開平１−９１１２１号）が提 案されている。

【０００５】 ところで、前記（IV）のピストンピン３及びボス穴の摩耗は、ピストンピン３ が鋼製であるのに対し、ピストン２の材質がアルミニウム製であり、両者の線膨 脹係数に差があるため、熱変化により両者の嵌め合い部に隙間が生じることによ り発生する。

【０００６】 ピストンピン３及びボス穴の摩耗は該ピン３の傾きを生じ、小端部５の針状こ ろ軸受７においてはエッジロードが生じやすく、また、保持器耐久性の低下原因 となる。

【０００７】 このため、ピストンピン及びボス穴に対して摩耗対策を講じる必要がある。

【０００８】 また、４サイクル内燃機関においては、図２に示すように、コンロッド４の小 端部５とピストンピン３をタイトフィットに圧入して結合し、ピストンピン３と ピストン２はボス穴９にピストンピン３をルーズに嵌合して結合した構造になっ ており、従ってピストン２のボス穴９とピストンピン３の間が揺動運動をし、４ サイクル内燃機関でもピストンピン３及びボス穴９の摩耗対策が必要になる。

【０００９】 従来から知られている前記ピストンピン及びボス穴の摩耗対策として、ピスト ンピンの表面に各種化成処理を施したり、ボス穴部分の摩耗対策を行なって耐摩 耗性を向上させる方法が採られている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、ピストンピン表面の化成処理やボス穴部分の摩耗対策はコスト的に 高くつくという問題がある。

【００１１】 また、化成処理を施すとピストンピン３のころ軌道面となる表層はポーラスを 生じて粗面化し、２サイクル内燃機関の場合は小端部５に針状ころ軸受７を使用 するため、軌道面と針状ころの油膜切れ（金属接触）を招き、このような化成処 理をそのまま２サイクル内燃機関のピストンピンに採用することはできない。

【００１２】 即ち、ピストンピンの軌道面表層が粗面化するのに対し、針状ころの表面は超 仕上加工によって鏡面になっており、針状ころ表面の油膜形成が不十分となり、 ピーリング発生により軸受寿命が低下するという問題が生じる。

【００１３】 そこでこの考案の課題は、上記のような問題点を解決するため、ピストンピン 表面の面粗さの評価を軸方向だけでなく転がり方向にも着目し、軸方向と円周方 向の表面粗さを一定範囲に抑えることで油膜形成が有利に行なえ、ピストンピン に化成処理を施さずに摩耗対策が図れる内燃機関におけるコネクティングロッド 用ピストンピンを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記のような課題を解決するため、この考案は、コネクティングロッドとピス トンを結合するピストンピンの表面に、ＲＭＳ０．１０μｍ以上の微小な凹凸を 無数にランダムに形成し、ピストンピン表面の表面粗さのパラメータＳＫ値をマ イナスとした構成を採用したものである。

【００１５】

【作用】

ピストンピンの表面をランダムで微小な凹凸に形成し、この微小な凹凸のパラ メータＲＭＳを０．１０μｍ以上とし、合わせてパラメータＳＫ値をマイナスと したので、ピストンピン表面の油膜形成率が向上し、ピストンピン及びボス穴部 分の摩耗を減少させ、２サイクル内燃機関の場合は摩耗によって生じるピストン ピンの傾きを防止し、コネクティングロッド小端部軸受の長寿命化を図ることが できる。

【００１６】

【実施例】

以下、この考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１７】 ２サイクル内燃機関におけるコネクティングロッド４は、図１で示したように 、クランクピン１とピストン２のピストンピン３を連結し、小端部５とピストン ピン３の間及び大端部６とクランクピン１の間に針状ころ軸受７、８が介装され ている。また、４サイクル内燃機関におけるコネクティングロッド４は図２で示 したように、ピストンピン３が圧入され、ピストンピン３がピストン２のボス穴 に嵌合している。

【００１８】 上記ピストンピン３は、その表面が、微小な凹凸を無数にランダムな方向に設 けた微小粗面３ａに形成され、この微小粗面３ａは、面粗さをパラメータＲＭＳ で表示したときＲＭＳ０．１０μｍ以上とすると共に、表面粗さのパラメータＳ Ｋ値が軸方向、円周方向ともマイナス、例えば−１．６以下になっている。

【００１９】 上記のようなピストンピン表面の粗面条件を得るための表面加工処理は、特殊 なバレル研磨によって、所望する仕上面を得ることができる。

【００２０】 前記パラメータＳＫ値とは、表面粗さの分布曲線の歪み度（ＳＫＥＷＮＥＳＳ ）を指し、ガウス分布のような対称形分布はＳＫ値が０となるが、パラメータＳ Ｋ値を円周方向、軸方向ともマイナス、例えば−１．６以下とした設定値は、表 面凹部の形状、分布が加工条件により油膜形成に有利な範囲である。

【００２１】 次に、ピストンピン表面の油膜形成率を確認するため、仕上げ面の異なる表面 処理を施した複数種類の軸を製作し、寿命試験を行なった結果について説明する 。

【００２２】 試験軸は表面粗さ仕上げの異なる３種類を製作した。各試験軸の表面仕上げ面 粗さパラメータＲＭＳでの特性値を表１に、各試験軸の加工種類を表２に示すと 共に、各試験軸における仕上げ面状況を図３に比較して示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】 上記のような試験結果を表３に示しており、表３から明らかなように、この考 案の微小凹凸を形成した軸Ｃは油膜形成率が向上して耐摩耗性も向上し、この微 小凹凸をピストンピン３の表面に採用することにより、ピストンピン３及びピス トン２におけるボス穴９部分の摩耗を減少させることができる。

【００２７】 また、摩耗によるピストンピン３の傾き発生がなく、２サイクル内燃機関にお いては、ピストンピン３の傾きを防止し、小端部５の針状ころ軸受７の油膜形成 率の向上により、針状ころ軸受の長寿命化を図ることができる。

【００２８】 なお、ピストンピン３を使用する２サイクル内燃機関としては、自動２輪用、 チェンソーや刈払機等の農機用、船外機用等のエンジンを例示することができる 。

【００２９】

【効果】

以上のように、この考案によると、ピストンピンの表面をランダムな微小凹凸 に形成し、この微小凹凸の軸方向及び円周方向の粗さを一定範囲に抑えるように したので、ピストンピン表面の油膜形成が有利となり、ピストンピン及びピスト ンボス穴部分の摩耗を減少させることができる。また、２サイクル内燃機関にお いては、ピストンピンの傾きを防止し、小端部軸受の長寿命化を図ることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】２サイクル内燃機関におけるコネクティングロ
ッドの使用状態を示す断面図

【図２】４サイクル内燃機関におけるコネクティングロ
ッドの使用状態を示す断面図

【図３】試験軸の仕上げ面状況を示す概略図

【符号の説明】

１ クランクピン ２ ピストン ３ ピストンピン ４ コネクティングロッド ５ 小端部 ６ 大端部 ７、８ 針状ころ軸受 ９ ボス穴

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とピストンを結合
   するピストンピンの表面に、ＲＭＳ０．１０μｍ以上の
   微小な凹凸を無数にランダムに形成し、ピストンピン表
   面の表面粗さのパラメータＳＫ値をマイナスとした内燃
   機関におけるコネクティングロッド用ピストンピン。