JPH0741136U - ピストンピン構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン運転時にピストンが加熱され高温と
なった場合でも、ピストンピン本体とピン孔との間での
局部的な高面圧部位の発生を極力防止し、しかもピスト
ンピン本体の熱膨張促進効果の不足や浮き・剥離・割れ
等の因を無くすべく意図した。 【構成】 鋼材等のピストンピン本体１８の材質より大
きな熱膨張係数をもつ例えばアルミニウムで形成された
耐熱性部材１９は、基部１９ａとこの基部１９ａの一側
部に突出させて形成した環状凸部１９ｂおよび環状凸部
１９ｂ内に位置する円柱状凸部１９ｃとで構成し、環状
凸部１９ｂをピストンピン本体１８の両端部壁に形成し
た環状凹部１８ｃに圧入し、同じく円柱状凸部１０ｃを
中央孔１８ｂに圧入して、ピストン本体１８に耐熱性部
材１９をピストンピン本体の外周より表出させずに埋設
した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車等の内燃機関に使用するピストン本体とコネクチングロッド とを連結するピストンピン構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、ピストンをアルミニウム材により形成する場合、強度上の理由からピ ストンピンを鋼材により形成することが一般に広く行われている。しかしアルミ ニウム材の熱膨張係数は鋼材よりも大きいため、エンジン運転時にピストンおよ びピストンピンが加熱され温度が高くなると、ピストンのピン孔とピストンピン との嵌合状態がルーズになり、ピン孔内周壁とピストンピンとに擦りが生じてピ ン孔が摩耗し、長期間使用している間に異常音を発生したりピストン損傷の要因 ともなり兼ねなかった。

【０００３】 そこで、従来、この種のピストンピン構造においては、図４に示すようにピス トンピン１の本体２は鋼材により形成し、このピストンピン本体２の両端部外周 壁にそれぞれ環状溝２ａ，２ａを形成し、各環状溝２ａ，２ａに、ピストンの材 質、例えばアルミニウム材と同等もしくはそれよりも熱膨張係数の大きい耐熱材 、例えば亜鉛からなるリング状固定部材４，４を埋設して、エンジンの運転時に ピストンが加熱され高温になってもピストンピン１とピン孔との嵌合状態に緩み が生じないようにして、ピン孔の摩耗を防止しようとしていた（例えば、実開昭 59-115835 号公報）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のピストンピン構造においては、エンジン運転 時ピストンが加熱され高温となった場合、ピストンピン本体２とリング状固定部 材４との物性の差異により、リング状固定部材４の周辺のピストンピン本体２が 、ピン孔との間で局部的な高面圧部位が発生することとなり、この部位での摩耗 を引き起こすこととなり、延いてはこの部位での焼き付きの因ともなり兼ねない 。

【０００５】 また、ピストンピン本体２よりも、リング状固定部材４の熱膨張係数が大きい ために、ピストンの加熱時にリング状固定部材４がより大きく熱膨張してしまい 、ピストンピン本体１の熱膨張促進効果の不足や浮き・剥離・割れ等の因ともな り兼ねない。

【０００６】 本考案は、かかる点に鑑み、エンジン運転時にピストンが加熱され高温となっ た場合でも、ピストンピン本体とピン孔との間での局部的な高面圧部位の発生を 極力防止し、しかもピストンピン本体の熱膨張促進効果の不足や浮き・剥離・割 れ等の因を無くすべく意図したピストンピン構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案のピストンピン構造は、ピストンピン本体の両端部壁内にピストンピン 本体の材質より大きな熱膨張係数をもつ耐熱性部材を前記ピストンピン外周に表 出させず埋設した。

【０００８】 また、請求項２によれば、ピストン本体が中央孔を有する中空体で構成し、前 記中央孔内に前記耐熱制部材を埋設した。

【０００９】

【作用】

かかる構成において、エンジン運転時にピストンが加熱されて高温となった場 合、ピストンピン本体の両端部壁内に埋設された耐熱性部材がより大きく膨脹し て、ピストンピン本体の両端部壁すなわちピン孔付近での熱膨張量が、ピストン ピン本体単体のときの熱膨張よりも増長し、ピストンピン本体の両端部壁全体を 膨脹させて、ピストンピン本体がピン孔との間のクリアランスを縮小させ、局部 的な高面圧部の発生を抑える。この場合、耐熱性部材はピストンピン本体に埋設 されているために、より大きく膨脹したとしても、ピストンピン本体の熱膨張促 進効果の不足や浮き・剥離・割れ等の因を無くす。

【００１０】 また逆に、ピストンの冷間時には、ピストンピン本体の縮小量より、耐熱性部 材の縮小量が上回ることとなり、ピン孔付近でのピストンピン本体の収縮が促進 され、ピストンピン本体とピン孔との間での締まりばめの状態を緩和する。

【００１１】 また、請求項２によれば、エンジン運転時にピストンが加熱されて高温となっ た場合、ピストンピン本体の中央孔両端部壁に埋設された耐熱性部材がより大き く膨脹して、ピストンピン本体とピン孔との間での締まりばめの状態を緩和する 。

【００１２】

【実施例】

次に、本考案の一実施例につき、図を用いて説明する。

【００１３】 図１は、本考案の一実施例のピストンピン（半断面）によりピストン本体とコ ネクチングロッドとの連結状態を示したピストンの縦断面図である。

【００１４】 １１はアルミニウム製のピストンで、このピストン１１は厚肉のピンボス部１ ２、クラウン部１３およびエプロン部１４を有する。

【００１５】 クラウン部１３の外周には、図示しないピストンリングが挿着されるリング溝 １３ａ，１３ｂ，１３ｃが刻設されている。

【００１６】 ピンボス部１２は、エプロン部１４に連接して設けられており、ピン孔１５が 形成されている。ピン孔１５には、コネクチングロッド１６を連結するピストン ピン１７が挿着されている。

【００１７】 そして、このピストンピン１７の本体１８は、中央孔１８ｂを有する中空の鋼 材により形成され、このピストンピン本体１８の両端部壁には、それぞれその中 央部に向かって軸方向に行き止まりのスリット１８ａが少なくとも１条形成され ている。

【００１８】 １９は前記ピストンピン本体１８の材質より大きな熱膨張係数をもつ例えばア ルミニウム等の耐熱性部材であり、図２に示すように、基部１９ａと基部１９ａ の一側部に突出させて形成した環状凸部１９ｂおよびこの環状凸部１９ｂ内に位 置した円柱状凸部１９ｃとで構成している。そして、環状凸部１９ｂは、ピスト ンピン本体１８の両端部壁に形成した環状凹部１８ｃに圧入し、又円柱状凸部１ ９ｃは前記中央孔１８ｂ内に圧入されている。この結果、ピストンピン本体１８ の両端部壁内には、耐熱性部材１９がピストンピン本体１８の外周に表出させず に埋設されることとなる。基部１９ａはピストンピン本体１８の両端面に当接し 、スナップリング２０によりピストンピン本体１８と共に抜け止めされている。 そして、基部１９ａの径は、ピストンピン本体１８の径より小さく、ピン孔１５ に当接しないようになっている。

【００１９】 かかる構成において、エンジン運転時にピストン１１が加熱されて高温となっ た場合、ピストンピン本体１８の両端部壁に埋設された耐熱性部材１９がより大 きく膨脹する。そして、環状凹部１８ｃに埋設された環状凸部１９ｂおよび中央 孔１８ｂに埋設された円柱状凸部１９ｃの膨脹によって、ピストンピン本体１８ の両端部壁全体は、ピン孔１５付近での熱膨張量がピストンピン１７単体のとき の熱膨張よりも増長し、より大きく膨脹する。この結果、ピストンピン本体１８ がピン孔１５との間のクリアランスを縮小させ、局部的な高面圧部の発生を抑え る。この場合、耐熱性部材１９はピストンピン本体１８の両端部壁に埋設されて いるために、より大きく膨脹したとしても、ピストンピン本体１８の熱膨張促進 効果の不足や浮き・剥離・割れ等の因を無くす。

【００２０】 また逆に、ピストン１１の冷間時には、ピストンピン本体１８の縮小量より、 耐熱性部材１９の縮小量が上回ることとなり、ピン孔１５付近でのピストンピン 本体１８の収縮が促進され、ピストンピン本体１８とピン孔１５との間での締ま りばめの状態を緩和する。

【００２１】 又、ピストンピン本体１８の両端部壁に設けたスリット１８ａも、ピン孔１５ との間で高面圧部が発生しないように作用する。

【００２２】 なお、上記実施例では、ピストンピン本体１８を中空体で構成したが、これに 限るものでなく、棒状体で構成してもよく、この場合、円柱状凸部１９ｃは、形 成されていない。

【００２３】 また、ピン孔１５およびピストンピン１７は、エンジンの運転時に通常２００ 度位まで上昇するが、この温度以上に耐えられる材質であれば、耐熱性部材１９ を合成樹脂材で形成してもよい。

【００２４】 図３は本考案の他の実施例を示す。この実施例においては、ピストンピン本体 ２８は中央孔２８ｂを有する中空体で構成し、中央孔２８ｂには、耐熱性部材２ ９が圧入されている。この結果、ピストンピン本体２８の両端部壁は拡径するこ ととなる（図３（イ）参照）。この状態より、拡径した両端部壁を削り取り、図 ３（ロ）に示すように、ピストンピン本体２８の一般径と同一にして、ピストン ピン２７を形成する。この場合、耐熱性部材２９の外端は、ピストンピン本体２ ８の外端と面一となっている。

【００２５】 この実施例においても、先の実施例と同様に、エンジン運転時にピストン１１ が加熱されて高温となった場合、ピストンピン本体２８の中央孔２８ｂ両端部壁 に埋設された耐熱性部材２９がより大きく膨脹する。そして、耐熱性部材２９に よって、ピストンピン本体２８の両端部壁全体は、ピン孔１５付近での熱膨張量 がピストンピン２７単体のときの熱膨張よりも増長し、より大きく膨脹する。こ の結果、ピストンピン本体２８がピン孔１５との間のクリアランスを縮小させ、 局部的な高面圧部の発生を抑える。この場合、耐熱性部材２９はピストンピン本 体２８の中空部２８ｂに埋設されているために、より大きく膨脹したとしても、 ピストンピン本体２８の熱膨張促進効果の不足や浮き・剥離・割れ等の因を無く す。

【００２６】 また逆に、ピストン１１の冷間時には、ピストンピン本体２８の縮小量より、 耐熱性部材２９の縮小量が上回ることとなり、ピン孔１５付近でのピストンピン 本体２８の収縮が促進され、ピストンピン本体２８とピン孔１５との間での締ま りばめの状態を緩和する。

【００２７】 なお、耐熱性部材２９は、エンジン冷間時にも抜け止めされる程度に中央孔１ ８ｂに圧入されていればよいが、この圧入代を大きく取れば、スナップリングを 使用しないタイプのピストンピンにも適用されることもちろんである。

【００２８】

【考案の効果】

以上の構成にかかるピストンピン構造は、ピストンピンの本体両端部壁にピス トンピンの材質より大きな熱膨張係数をもつ耐熱性部材を前記ピストンピン本体 の外周に表出させずに埋設して構成するため、エンジン運転時にピストンが加熱 されて高温となった場合、ピストンピン本体の両端部壁に埋設された耐熱性部材 がより大きく膨脹して、ピストンピン本体の両端部壁すなわちピン孔付近での熱 膨張量が、ピストンピン本体単体のときの熱膨張よりも増長し、ピストンピン本 体の両端部壁全体を膨脹させて、ピストンピン本体がピン孔との間のクリアラン スを縮小させ、局部的な高面圧部の発生を抑える。この結果、ピストンピンの短 小化や薄肉化といった軽量化が可能となり、延いてはエンジン全体の低燃費化、 低騒音化に寄与することができる。そして、耐熱性部材はピストンピン本体に埋 設されていることは、耐熱性部材がピストン本体がより大きく膨脹したとしても 、ピストンピン本体の熱膨張促進効果の不足や浮き・剥離・割れ等の因を無くす 。

【００２９】 更に、エンジンの冷間時においても、ピストンピン本体の縮小量より、耐熱性 部材の縮小量が上回ることとなり、ピン孔付近でのピストンピン本体の収縮が促 進され、ピストンピン本体とピン孔との間での締まりばめの状態を緩和する。こ の結果、ピン孔によるピストンピンの拘束に起因する焼き付きが防止され、摩耗 の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のピストンピン（半断面）に
よりピストン本体とコネクチングロッドとの連結状態を
示したピストンの縦断面図である。

【図２】図１に示す実施例に使用した耐熱性部材の斜視
図である。

【図３】本考案の他の実施例を示すピストンピンの一部
断面図で、（イ）はピストンピンの製作過程の途中を示
し、（ロ）は完成状態を示すものである。

【図４】従来のピストンピンを示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ ピストン １２ ピンボス部 １５ ピン孔 １７ ピストンピン １８ ピストンピン本体 １８ａ スリット １８ｂ 中央孔 １８ｃ 環状凹部 １９ 耐熱性部材 １９ａ 基部 １９ｂ 環状凸部 １９ｃ 円柱状凸部 ２７ ピストンピン ２８ ピストンピン本体 ２８ａ スリット ２８ｂ 中央孔 ２９ 耐熱性部材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンピン本体の両端部壁内に、該ピス
   トンピン本体の材質より大きな熱膨張係数をもつ耐熱性
   部材を前記ピストンピン本体外周に表出させずに埋設し
   たことを特徴とするピストンピン構造。
2. 【請求項２】ピストンピン本体が中央孔を有する中空体
   で構成し、前記中央孔内に前記耐熱性部材を埋設したこ
   とを特徴とする請求項１記載のピストンピン構造。