JPH0722170U - ピストンピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの高速化，高出力化に対応し得る機
能を有し、かつ軽量に形成されるピストンピンを提供す
る。 【構成】 ピストン２のピストンピン孔４内に挿着され
るピストンピン１の内面の貫通孔がスプライン孔８のよ
うに横断面において（ｄ−Ｄ）／２の肉厚よりも薄肉の
部分が断続的に形成されリブとして機能するものからな
る。また、縦断面において薄肉部が断続的に形成される
ものも採用される。 【効果】 曲げ剛性を余り変化させることなく軽量化が
図れ、慣性質量が低下し慣性力が低減するためピストン
ピンの変形、たわみが少なくなり、ピストンピンボス部
まわりの損傷等のトラブルが解消される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エンジンのピストンピンに係り、特に高出力エンジンに適用される ピストンピンに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図７に示すように、エンジンのピストン２にはピストン２とコンロッド６を連 結するためのピストンピン１ｃが挿着される。図示のようにピストンピン１ｃは ピストンピンボス部３に形成されるピストンピン孔４に挿着され、スナップリン グ５により軸線方向の移動を規制されてピストン２に装着される。エンジン作動 時においてピストン２の頂部には大きな爆発力が作用すると共に、ピストン２の 往復動によって慣性力が生じる。この爆発力および慣性力はピストンピン孔４か らピストンピン１ｃに作用しコンロッド６側に伝わる。そのため、ピストンピン １ｃ等は前記爆発力や慣性力に十分耐える曲げ剛性等を有するものであることが 必要である。

【０００３】 図７および図８に示すように、従来一般に使用されているピストンピン１ｃは 内径Ｄの貫通孔１４を有する外径ｄの中空円筒体から形成される。貫通孔１４は 軽量化のためであり、かつ貫通孔１４を設けてもピストンピン１ｃの断面係数が 外径ｄの無垢の円筒体に比べて余り小さくならないためである。

【０００４】 しかしながら、近年のエンジンの高出力化に伴い、筒内圧が上昇し、かつ高速 化が促進される。そのため、ピストンピン１ｃに加わる荷重が増大する傾向にあ る。図７に示すようにピストンピン１ｃはピストンピン孔４で両端が固定支持さ れるが、ピストンピン孔４とピストンピン１ｃとの境界部位のうちピストンピン ボス部３の突出端側（Ａで示す）に特に大きい力が作用する。そのため、この部 位まわりに亀裂が発生するという問題点がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ピストンピンボス部３に亀裂が発生するとこの部分の強度が急激に低下し、ピ ストンピン孔４が、例えば、楕円状に変形しピストンピン１ｃとピストンピン孔 ４間にガタが生じ、ピストンピン１ｃのたわみが大となり、ついにはピストン２ が破壊するという問題点が発生する。この問題点を除去するために従来技術にお いても各種の手段が採用されている。その１つとして図９に示すようにピストン ピンボス部３の突出端側のエッジ部にＲ面を形成するものが上げられる。また、 ピストンピン１ｃの肉厚を増し、曲げ剛性を大にしてピストンピン１ｃのたわみ や変形を防止する手段も採用されている。また、慣性力を低減するためにピスト ンピン１ｃの全長を短くしたり、ピストンピン１ｃの両側端部寄りの内面に端面 側に向かって拡径するテーパ孔を設けて慣性質量を低減したりする手段も採用さ れている。

【０００６】 しかしながら、前記エッジ部にＲ面を形成するものは、その部分の亀裂発生は 緩和されるがピストンピンボス部３の支持剛性が低下し、ピストンピン１ｃのた わみが大になるという問題点が生ずる。また、肉厚を増加するものは、曲げ剛性 は大になるが慣性質量が増加し、慣性力が大となり、曲げ剛性を大にした効果が かえってなくなるという問題点があり、肉厚の増加と慣性力増大とのバランスが 問題になる。また、慣性力が増加するとピストンピン１ｃのみならず、コンロッ ド系に影響し、コンロッドボルトの切損やコンロッド大端側のメタル等のフレッ チングや焼付きが生ずるという問題点がある。また、ピストンピン１ｃの全長を 短くするものは軽量にはなるが前記と同様にピストンピンボス部３の支持剛性が 低下するという問題点があり、テーパ孔を形成するものは前記の問題点は少ない が重量低減への寄与効果が少ないという問題点がある。

【０００７】 本考案は、以上の問題点を解決するもので、ピストンピンとしての機能を維持 しながら軽量化が出来、エンジンの高速化，高出力化に耐え得る簡便構造のピス トンピンを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するには、例えば、ピストンピンの貫通孔の内径を大きくして 軽量化を図る方法が考えられる。しかしながら、この方法により軽量化は出来る が曲げ剛性が不足しピストンピンが変形し易くなり、かつたわみも大となり高出 力化に対応出来ない。そこで、本考案は前記の目的を達成するために、内部に内 径Ｄの貫通孔を有する外径ｄのピストンピンにおいて、そのピストンピンの外面 と前記貫通孔との間の肉厚が横断面及び／又は縦断面において（ｄ−Ｄ）／２よ りも薄肉に断続的に形成されてなるピストンピンを構成するものである。

【０００９】

【作用】

例えば、ピストンピンの貫通孔をリブ付きの貫通孔として機能するスプライン 孔にするとその横断面における肉厚がスプライン溝のある所とない所で相異する 。一方、ピストンピンはスプライン溝の分だけ軽量化する。また、スプライン溝 の形状を工夫することによりピストンピン全体の曲げ剛性の低下を小さめにする ことは可能である。以上のように、横断面及び／又は縦断面において断続的に薄 肉部を形成することにより曲げ剛性を余り低下させずに軽量化が図れ、エンジン の高出力化，高速化に対応し得るピストンピンを形成することが出来る。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づき説明する。図１は本実施例のピストンピ ンを設けたピストンまわりの構造を示す断面図、図２は図１の線Ｂ−Ｂ横断面図 、図３は本考案の他の実施例の縦断面図、図４は図３の線Ｃ−Ｃ横断面図、図５ は本考案の更に別の実施例の縦断面図、図６は図５の線Ｅ−Ｅ横断面図である。

【００１１】 図１に示すように、ピストン２の内部のほぼ中央部には内部の中心側に向かっ て突出して形成されるピストンピンボス部３が形成され、そのピストンピン孔４ 内にはピストンピン１が挿着される。ピストンピン１はその両端部がピストンピ ンボス部３のピストンピン孔４に支持されると共に、軸線方向の移動防止のため その端面はスナップリング５により支持される。なお、スナップリング５はピス トンピン孔４側に嵌着される。ピストンピン１にはコンロッド６の小端部がベア リングメタル７を介して連結され、図略のコンロッド６の大端側はエンジンのク ランクシャフト（図略）に連結される。

【００１２】 図１および図２に示すように、本実施例のピストンピン１の内面の貫通孔はリ ブ付きの貫通孔として機能するスプライン孔８からなる。スプラインの形状とし ては６溝のものが一般的であるが図示のものは５溝のものが採用されている。ス プライン溝９は円周方向に沿って等間隔に配設される。スプライン溝９の大きさ は特に限定するものではないが軽量化に寄与し、かつ曲げ剛性を極力低下させな いものがよく、例えば、ｂ×ｈが一定でもｈの低いものがよく、また、孔中心側 に向かって拡寸するテーパ形状のものが望ましい。例えば、図２においてｄ＝３ ０［ｍｍ］，Ｄ＝１５［ｍｍ］，ｂ＝６［ｍｍ］，ｈ＝２［ｍｍ］とすると約１ ０数％程度軽量化されるが、曲げ剛性は数％しか低下しない。以上により、高速 化に伴う慣性力を大巾に低減することが出来ると共に、曲げ剛性の低下が小さい ため高出力化に十分適応することが出来る。

【００１３】 図３，図４に示すピストンピン１ａは軸線方向に等ピッチで断続的に凹溝１０ を設け、凹溝１０の全体を軸線方向に波状の円滑線で連結した波型貫通孔１１を 形成するものからなる。図示のように凹溝１０のない部分の肉厚ｔ₁は凹溝１０ のある部分の肉厚ｔ₂に較べて厚く、リブとして機能する。凹溝１０の形状と数 を適宜設定することにより、曲げ剛性を余り低下させずに軽量化を図ることが出 来る。

【００１４】 図５，図６は本考案の更に別の実施例を示すものである。図示のようにこのピ ストンピン１ｂは肉厚部１２に多数の小孔１３を円周方向に沿って等間隔に、か つ軸線方向に沿って貫通形成したものである。小孔１３の形成されている部分は 他の部分に較べて肉厚が薄く、その分だけ軽量化される。なお、この場合、小孔 １３の半径方向の位置により曲げ剛性低下への影響があるが極力中心側に寄せて 形成する。

【００１５】 また、図示していないが図１，図２に示したスプライン孔８を有するピストン ピン１のスプライン孔８を捩じったねじれスプライン孔を有するピストンピンも 適用される。この場合、軽量化が図れると共に、曲げおよび捩じれ剛性を向上さ せることが出来る。

【００１６】 本考案のピストンは前記したようにピストンピンの横断面及び／又は縦断面に （ｄ−Ｄ）／２よりも薄肉の部分を断続的に形成するものであればよく、リブと して機能するものであれば前記したものに限定するものではない。なお、特殊形 状の場合には一般の機械加工が難しくなるが、各種の成形加工手段を適用するこ とにより任意形状のものを製作することは可能である。

【００１７】

【考案の効果】

本考案によれば、次のような顕著な効果を奏する。 １）外観形状を変えることなくピストンピンの軽量化が出来るため慣性力が低 減し、エンジンの高速化，高出力化に対応することが出来る。 ２）断続的な薄肉部を形成するため、軽量化されてもリブとして機能し曲げ剛 性への影響は少ない。そのため、ピストンピンの変形やたわみが少なく、高出力 化，高速化に対応出来る。 ３）ピストンピンボス部に加わる荷重を低減出来るため亀裂発生が防止される 。 ４）外観および軸長が変らないためピストンピンの支持剛性が変化しない。 ５）慣性力の低減によりコンロッド側への悪影響が低減する。 ６）目的に応じて任意の形状のものを形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の適用されるピストンまわり
の断面図。

【図２】図１の線Ｂ−Ｂ拡大横断面図。

【図３】本考案の他の実施例の縦断面図。

【図４】図３の線Ｃ−Ｃ横断面図。

【図５】本考案の更に別の実施例の縦断面図。

【図６】図５の線Ｅ−Ｅ横断面図。

【図７】従来のピストンピンを装着したピストンまわり
の構造を示す断面図。

【図８】図７の線Ｆ−Ｆ拡大横断面図。

【図９】従来のピストンピンまわりの問題点を解決する
一手段を示す一部切欠断面図。

【符号の説明】

１ ピストンピン １ａ ピストンピン １ｂ ピストンピン ２ ピストン ３ ピストンピンボス部 ４ ピストンピン孔 ５ スナップリング ６ コンロッド ７ ベアリングメタル ８ スプライン孔 ９ スプライン溝 １０ 凹溝 １１ 波型貫通孔 １２ 肉厚部 １３ 小孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に内径Ｄの貫通孔を有する外径ｄの
   ピストンピンにおいて、そのピストンピンの外面と前記
   貫通孔との間の肉厚が横断面及び／又は縦断面において
   （ｄ−Ｄ）／２よりも薄肉に断続的に形成されてなるピ
   ストンピン。