JPH09144879A - エンジンのピストン・コンロッド球面連結装置 - Google Patents
エンジンのピストン・コンロッド球面連結装置Info
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- JPH09144879A JPH09144879A JP30859695A JP30859695A JPH09144879A JP H09144879 A JPH09144879 A JP H09144879A JP 30859695 A JP30859695 A JP 30859695A JP 30859695 A JP30859695 A JP 30859695A JP H09144879 A JPH09144879 A JP H09144879A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/10—Connection to driving members
- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
- F16J1/22—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with universal joint, e.g. ball-joint
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストンの圧縮高さを低くする。
【解決手段】 ピストン１のクラウン部２の内側に凹球
座金９を固設し、この凹球座金９の下面に凹球面４を形
成する。この凹球座金９の凹球面４とコンロッド５の小
端部６の凸球面７との摺動接当面積よりも、凹球座金９
とピストン１のクラウン部２との接当面積を大きくす
る。凹球座金９はピストン１のアルミ合金材料よりも曲
げ強度および圧縮強度の大きい鉄系材料製にする。この
構成から、凹球座金９に対し、クラウン部２の中央部か
ら周辺部にまでの大きい面積に亘って、膨張圧力による
応力が分散して伝達されるので、クラウン部２の肉厚を
薄くすることができる。その結果、ピストン１の圧縮高
さＨが低くなる。
座金９を固設し、この凹球座金９の下面に凹球面４を形
成する。この凹球座金９の凹球面４とコンロッド５の小
端部６の凸球面７との摺動接当面積よりも、凹球座金９
とピストン１のクラウン部２との接当面積を大きくす
る。凹球座金９はピストン１のアルミ合金材料よりも曲
げ強度および圧縮強度の大きい鉄系材料製にする。この
構成から、凹球座金９に対し、クラウン部２の中央部か
ら周辺部にまでの大きい面積に亘って、膨張圧力による
応力が分散して伝達されるので、クラウン部２の肉厚を
薄くすることができる。その結果、ピストン１の圧縮高
さＨが低くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのアルミ
合金材料製のピストンとコンロッドの小端部とを球面継
ぎ手で連結する装置に関する。
合金材料製のピストンとコンロッドの小端部とを球面継
ぎ手で連結する装置に関する。
【０００２】
【前提構成】本発明のエンジンのピストン・コンロッド
球面連結装置は、例えば図１−図３または図５−図６に
示すように、次の前提構成を有するものを対象とする。
球面連結装置は、例えば図１−図３または図５−図６に
示すように、次の前提構成を有するものを対象とする。
【０００３】アルミ合金材料製のピストン(１)のクラウ
ン部(２)の内側に球面継ぎ手(３)の凹球面(４)を設け、
コンロッド(５)の小端部(６)に球面継ぎ手(３)の凸球面
(７)を形成する。この凸球面(７)を凹球面(４)に揺動自
在に接当し、この凸球面(７)と凹球面(４)との外れ止め
具(８)を、凸球面(７)に接当させてピストン(１)に固設
して構成したものである。
ン部(２)の内側に球面継ぎ手(３)の凹球面(４)を設け、
コンロッド(５)の小端部(６)に球面継ぎ手(３)の凸球面
(７)を形成する。この凸球面(７)を凹球面(４)に揺動自
在に接当し、この凸球面(７)と凹球面(４)との外れ止め
具(８)を、凸球面(７)に接当させてピストン(１)に固設
して構成したものである。
【０００４】このアルミ合金材料製のピストン(１)は、
鋳鉄製のものと比べて質量が小さいため、エンジンの振
動やピストンスラップ音が小さくなるという利点があ
る。
鋳鉄製のものと比べて質量が小さいため、エンジンの振
動やピストンスラップ音が小さくなるという利点があ
る。
【０００５】
【従来の技術】上記前提構成において、コンロッドの小
端部とピストンのクラウン部とを突き合わせる部分の構
造として、従来技術では実開平３−１７３６９号公報に
記載されたものがある。これは、図５および図６に示す
ように、次のように構成されている。
端部とピストンのクラウン部とを突き合わせる部分の構
造として、従来技術では実開平３−１７３６９号公報に
記載されたものがある。これは、図５および図６に示す
ように、次のように構成されている。
【０００６】前記凹球面(４)は、ピストン(１)のクラウ
ン部(２)の下面に形成されている。外れ止め具(８)はク
ラウン部(２)にボルト(51)で固定され、このボルト(51)
はクラウン部の肉壁に形成されたねじ穴(52)にねじ嵌合
している。
ン部(２)の下面に形成されている。外れ止め具(８)はク
ラウン部(２)にボルト(51)で固定され、このボルト(51)
はクラウン部の肉壁に形成されたねじ穴(52)にねじ嵌合
している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、次
の問題点がある。 （イ） ピストンの圧縮高さが高くなる． 燃焼室で発生した膨張圧力による動力は、ピストン(１)
のクラウン部(２)から直接コンロッド(12)の小端部(６)
に伝えられる。この伝動の接当面積は、小端部(６)の大
きさに限られて小さな面積になる。このため、クラウン
部(２)の中央部に応力が集中し、この集中応力に対応す
るためにクラウン部(２)の肉厚を厚くしなければならな
い。その結果、ピストン(１)の圧縮高さ(Ｈ)が高くな
り、ピストン(１)の質量が大きくなるうえ、ピストン
(１)が振れ易くなるため、エンジンの振動やピストンス
ラップ音が大きくなる。
の問題点がある。 （イ） ピストンの圧縮高さが高くなる． 燃焼室で発生した膨張圧力による動力は、ピストン(１)
のクラウン部(２)から直接コンロッド(12)の小端部(６)
に伝えられる。この伝動の接当面積は、小端部(６)の大
きさに限られて小さな面積になる。このため、クラウン
部(２)の中央部に応力が集中し、この集中応力に対応す
るためにクラウン部(２)の肉厚を厚くしなければならな
い。その結果、ピストン(１)の圧縮高さ(Ｈ)が高くな
り、ピストン(１)の質量が大きくなるうえ、ピストン
(１)が振れ易くなるため、エンジンの振動やピストンス
ラップ音が大きくなる。
【０００８】（ロ） 線熱膨張差によりボルトが弛み易
い． 一般に、ピストン(１)は軽量にするためにアルミ合金材
料製にし、ボルト(51)は引張り強度の面から機械構造用
炭素鋼材料製にすることが多い。この場合、機械構造用
炭素鋼よりもアルミ合金のほうが線熱膨張係数がかなり
大きいため、エンジンの運転時にピストン(１)が高温に
なり、熱膨張差でボルト(51)よりもねじ穴(52)のほうが
大きくなって、ボルト(51)が弛み易くなる。
い． 一般に、ピストン(１)は軽量にするためにアルミ合金材
料製にし、ボルト(51)は引張り強度の面から機械構造用
炭素鋼材料製にすることが多い。この場合、機械構造用
炭素鋼よりもアルミ合金のほうが線熱膨張係数がかなり
大きいため、エンジンの運転時にピストン(１)が高温に
なり、熱膨張差でボルト(51)よりもねじ穴(52)のほうが
大きくなって、ボルト(51)が弛み易くなる。
【０００９】（ハ） サイアミーズ形シリンダでのピス
トン摺動隙間の異常増減． コンロッド(５)の小端部(６)はピストン(１)および外れ
止め具(８)と球面接触するだけなので、ピストン(１)は
シリンダ軸心(12)の周りを自由に回転する。水冷直列多
気筒エンジンの全長を短くするために、隣り合うシリン
ダの肉壁同士を直接連結して、サイアミーズ形シリンダ
にすることが多用されている。このサイアミーズ形シリ
ンダでは、エンジンの運転中の高温時に、シリンダの水
冷される肉壁部分と水冷されない肉壁部分との温度落差
により、シリンダの断面が楕円形に変形する。このシリ
ンダの変形に合わせて、ピストン(１)の断面が楕円形に
形成されている。
トン摺動隙間の異常増減． コンロッド(５)の小端部(６)はピストン(１)および外れ
止め具(８)と球面接触するだけなので、ピストン(１)は
シリンダ軸心(12)の周りを自由に回転する。水冷直列多
気筒エンジンの全長を短くするために、隣り合うシリン
ダの肉壁同士を直接連結して、サイアミーズ形シリンダ
にすることが多用されている。このサイアミーズ形シリ
ンダでは、エンジンの運転中の高温時に、シリンダの水
冷される肉壁部分と水冷されない肉壁部分との温度落差
により、シリンダの断面が楕円形に変形する。このシリ
ンダの変形に合わせて、ピストン(１)の断面が楕円形に
形成されている。
【００１０】このサイアミーズ形シリンダに上記従来技
術のピストン(１)を使用した場合、断面楕円形のシリン
ダに対して、断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心
(12)周りに回転するため、ピストン摺動隙間が或る隙間
部分では大きくなりすぎて、ブローバイガス量が異常に
増大するうえ、ピストン摺動隙間が他の隙間部分では異
常に小さくなって、ピストン(１)が焼き付き易くなる。
術のピストン(１)を使用した場合、断面楕円形のシリン
ダに対して、断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心
(12)周りに回転するため、ピストン摺動隙間が或る隙間
部分では大きくなりすぎて、ブローバイガス量が異常に
増大するうえ、ピストン摺動隙間が他の隙間部分では異
常に小さくなって、ピストン(１)が焼き付き易くなる。
【００１１】本発明の課題は、（イ）ピストンの圧縮高
さを低くすること、（ロ）線熱膨張差によるボルトの弛
み出しを防止すること、および（ハ）サイアミーズ形シ
リンダでのピストン摺動隙間の異常増減を防止すること
にある。
さを低くすること、（ロ）線熱膨張差によるボルトの弛
み出しを防止すること、および（ハ）サイアミーズ形シ
リンダでのピストン摺動隙間の異常増減を防止すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記前提構成
において、上記課題を解決するために、コンロッドの小
端部とピストンのクラウン部とを突き合わせる部分の構
造として、例えば図１−図３に示すように、次の特徴構
成を追加したことを特徴とする。
において、上記課題を解決するために、コンロッドの小
端部とピストンのクラウン部とを突き合わせる部分の構
造として、例えば図１−図３に示すように、次の特徴構
成を追加したことを特徴とする。
【００１３】○ 発明１ （請求項１）． 上記ピストン(１)のクラウン部(２)の内側に凹球座金
(９)を固設し、この凹球座金(９)の下面に上記凹球面
(４)を形成する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコン
ロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面積
よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部(２)
との接当面積を大きくする。凹球座金(９)はピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料製にしたものである。この鉄系材料とし
ては、例えば、一般構造用圧延材・機械構造用炭素鋼・
クロム鋼・ニッケルクロム鋼・またはステンレス鋼・そ
の他がある。
(９)を固設し、この凹球座金(９)の下面に上記凹球面
(４)を形成する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコン
ロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面積
よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部(２)
との接当面積を大きくする。凹球座金(９)はピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料製にしたものである。この鉄系材料とし
ては、例えば、一般構造用圧延材・機械構造用炭素鋼・
クロム鋼・ニッケルクロム鋼・またはステンレス鋼・そ
の他がある。
【００１４】この構成から、燃焼室で発生した膨張圧力
による動力は、ピストン(１)のクラウン部(２)から凹球
座金(９)を介してコンロッド(12)の小端部(６)に伝えら
れる。このアルミ合金製のクラウン部(２)と鉄系材料製
の凹球座金(９)との伝動用の接当面積は、小端部(６)の
大きさに限られないで、大きい面積にしてある。このた
め、クラウン部(２)の中央部から周辺部にまでの大きい
面積に亘って、膨張圧力による応力が分散されるので、
クラウン部(２)の肉厚を薄くすることができる。
による動力は、ピストン(１)のクラウン部(２)から凹球
座金(９)を介してコンロッド(12)の小端部(６)に伝えら
れる。このアルミ合金製のクラウン部(２)と鉄系材料製
の凹球座金(９)との伝動用の接当面積は、小端部(６)の
大きさに限られないで、大きい面積にしてある。このた
め、クラウン部(２)の中央部から周辺部にまでの大きい
面積に亘って、膨張圧力による応力が分散されるので、
クラウン部(２)の肉厚を薄くすることができる。
【００１５】その結果、ピストン(１)の圧縮高さ(Ｈ)が
低くなり、ピストン(１)の質量が小さくなるうえ、ピス
トン(１)が振れ難くなるため、エンジンの振動やピスト
ンスラップ音が小さくなる。
低くなり、ピストン(１)の質量が小さくなるうえ、ピス
トン(１)が振れ難くなるため、エンジンの振動やピスト
ンスラップ音が小さくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１−図３を参照しながら説明する。 ○ 実施形態１ （発明２＝請求項２）． 上記発明１の構成において、ピストン(１)のクラウン部
(２)に凹球座金(９)と外れ止め具(８)とをボルト(10)と
ナット(11)とで挟持固定する。この凹球座金(９)・外れ
止め具(８)・およびボルト(10)は、各種の鉄系材料（例
えば、一般構造用圧延材・機械構造用炭素鋼・クロム鋼
・ニッケルクロム鋼・またはステンレス鋼・その他）の
中でも、特にステンレス鋼材料製にする。
１−図３を参照しながら説明する。 ○ 実施形態１ （発明２＝請求項２）． 上記発明１の構成において、ピストン(１)のクラウン部
(２)に凹球座金(９)と外れ止め具(８)とをボルト(10)と
ナット(11)とで挟持固定する。この凹球座金(９)・外れ
止め具(８)・およびボルト(10)は、各種の鉄系材料（例
えば、一般構造用圧延材・機械構造用炭素鋼・クロム鋼
・ニッケルクロム鋼・またはステンレス鋼・その他）の
中でも、特にステンレス鋼材料製にする。
【００１７】ピストン(１)を形成するアルミ合金材料と
して、たとえばＡＣ９Ａ材料があり、その線熱膨張係数
は１６〜１７×１０-6である。凹球座金(９)・外れ止め
具(８)・およびボルト(10)を形成するステンレス鋼材料
として、たとえば１８−８ステンレス鋼（たとえばＳＵ
Ｓ３０２Ｂ）があり、その線熱膨張係数は１６．４×１
０-6である。このステンレス鋼材料の線熱膨張係数は、
機械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱
膨張係数＝約１１×１０-6と比べて、上記アルミ合金材
料の膨張係数に遥かに近い。
して、たとえばＡＣ９Ａ材料があり、その線熱膨張係数
は１６〜１７×１０-6である。凹球座金(９)・外れ止め
具(８)・およびボルト(10)を形成するステンレス鋼材料
として、たとえば１８−８ステンレス鋼（たとえばＳＵ
Ｓ３０２Ｂ）があり、その線熱膨張係数は１６．４×１
０-6である。このステンレス鋼材料の線熱膨張係数は、
機械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱
膨張係数＝約１１×１０-6と比べて、上記アルミ合金材
料の膨張係数に遥かに近い。
【００１８】この構成から、ステンレス鋼材料製のボル
ト(10)は、引張り強度を充分に確保しながらも、アルミ
合金材料製のピストン(１)のクラウン部(２)と線熱膨張
係数が近似しているので、クラウン部(２)が外れ止め具
(８)およびボルト(10)に対して、エンジン運転中の高温
時に線熱膨張差が殆ど無いため圧縮変形されない事と、
エンジン停止中の低温時に熱収縮差が殆ど無いためガタ
つかない事とにより、線熱膨張差によるボルト(10)・ナ
ット(11)の弛み出しを無くすことができる。
ト(10)は、引張り強度を充分に確保しながらも、アルミ
合金材料製のピストン(１)のクラウン部(２)と線熱膨張
係数が近似しているので、クラウン部(２)が外れ止め具
(８)およびボルト(10)に対して、エンジン運転中の高温
時に線熱膨張差が殆ど無いため圧縮変形されない事と、
エンジン停止中の低温時に熱収縮差が殆ど無いためガタ
つかない事とにより、線熱膨張差によるボルト(10)・ナ
ット(11)の弛み出しを無くすことができる。
【００１９】○ 実施形態２ （発明３＝請求項３）． 上記発明１または発明２の構成において、上記ピストン
(１)がコンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周り
に旋回するのを防止する旋回防止具(13)を、ピストン
(１)に固設する。
(１)がコンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周り
に旋回するのを防止する旋回防止具(13)を、ピストン
(１)に固設する。
【００２０】この構成から、ピストン(１)がシリンダ軸
心(12)周りに旋回するのを旋回防止具(13)で防止するの
で、前記サイアミーズ形シリンダに本発明３のピストン
(１)を使用した場合、断面楕円形のシリンダに対して、
断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心(12)周りに回
転しないため、ピストン摺動隙間がその周方向の或る隙
間部分では大きくなりすぎたり、他の隙間部分では異常
に小さくなったりする事がなくなり、その周方向の全て
の部分に亘って常に適正な隙間に保持することができ
る。このため、その隙間増大によるブローバイガス量の
異常増大も、その隙間減少によるピストン(１)の焼き付
きも、解消することができる。
心(12)周りに旋回するのを旋回防止具(13)で防止するの
で、前記サイアミーズ形シリンダに本発明３のピストン
(１)を使用した場合、断面楕円形のシリンダに対して、
断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心(12)周りに回
転しないため、ピストン摺動隙間がその周方向の或る隙
間部分では大きくなりすぎたり、他の隙間部分では異常
に小さくなったりする事がなくなり、その周方向の全て
の部分に亘って常に適正な隙間に保持することができ
る。このため、その隙間増大によるブローバイガス量の
異常増大も、その隙間減少によるピストン(１)の焼き付
きも、解消することができる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を、図面に基づき次に説明す
る。 ○ 実施例１． 図１−図３参照． 図１はピストンの縦断正面図、図２は図１の一部切り欠
き横断底面図、図３は図１の一部縦断分解斜視図であ
る。
る。 ○ 実施例１． 図１−図３参照． 図１はピストンの縦断正面図、図２は図１の一部切り欠
き横断底面図、図３は図１の一部縦断分解斜視図であ
る。
【００２２】図中、符号１はアルミ合金材料のＡＣ９Ａ
材料製のピストン(１)である。このピストン(１)のクラ
ウン部(２)の下面に凹球座金(９)を接当する。この凹球
座金(９)の周部から鍔部(14)を一体に連出する。凹球座
金(９)の下面に球面継ぎ手(３)の凹球面(４)を形成す
る。コンロッド(５)の小端部(６)に球面継ぎ手(３)の凸
球面(７)を形成する。この凸球面(７)を凹球面(４)に揺
動自在に接当する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコ
ンロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面
積よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部
(２)との接当面積を遥かに大きくする。
材料製のピストン(１)である。このピストン(１)のクラ
ウン部(２)の下面に凹球座金(９)を接当する。この凹球
座金(９)の周部から鍔部(14)を一体に連出する。凹球座
金(９)の下面に球面継ぎ手(３)の凹球面(４)を形成す
る。コンロッド(５)の小端部(６)に球面継ぎ手(３)の凸
球面(７)を形成する。この凸球面(７)を凹球面(４)に揺
動自在に接当する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコ
ンロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面
積よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部
(２)との接当面積を遥かに大きくする。
【００２３】凹球座金(９)の鍔部(14)に外れ止め具(８)
の鍔部(15)および旋回防止具(13)の鍔部(16)を下から順
に重ね合わせる。これらの鍔部(14)(15)(16)の周方向の
４カ所をピストン(１)のクラウン部に、４本の各ボルト
(10)とナット(11)とで共締め固定する。
の鍔部(15)および旋回防止具(13)の鍔部(16)を下から順
に重ね合わせる。これらの鍔部(14)(15)(16)の周方向の
４カ所をピストン(１)のクラウン部に、４本の各ボルト
(10)とナット(11)とで共締め固定する。
【００２４】上記外れ止め具(８)は、左右二つ割形に形
成され、コンロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)に下
から接当して、この凸球面(７)が凹球面(４)から外れだ
さないようにしている。上記旋回防止具(13)は、前後二
つ割り形に形成され、その横断面長方形の案内孔(17)が
横断面長方形のコンロッド(12)の首部(20)に左右方向に
のみ摺動自在に外嵌することにより、ピストン(１)がコ
ンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周りに旋回す
るのを防止する。
成され、コンロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)に下
から接当して、この凸球面(７)が凹球面(４)から外れだ
さないようにしている。上記旋回防止具(13)は、前後二
つ割り形に形成され、その横断面長方形の案内孔(17)が
横断面長方形のコンロッド(12)の首部(20)に左右方向に
のみ摺動自在に外嵌することにより、ピストン(１)がコ
ンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周りに旋回す
るのを防止する。
【００２５】上記凹球座金(９)・外れ止め具(８)・旋回
防止具(13)・ボルト(10)およびナット(11)は、ピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料の中でも、１８−８ステンレス鋼（たと
えばＳＵＳ３０２Ｂ）材料製にする。この１８−８ステ
ンレス鋼の線熱膨張係数は１６．４×１０-6であり、機
械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱膨
張係数＝約１１×１０-6と比べて、ピストン(１)を形成
するアルミ合金材料のＡＣ９Ａ材料製の線熱膨張係数１
６〜１７×１０-6に遥かに近い。コンロッド(12)内に給
油路(18)が上下方向に貫通する。この給油路(18)の上端
の給油口(19)は小端部(６)の凸球面(７)の頂面に上向き
に開口する。
防止具(13)・ボルト(10)およびナット(11)は、ピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料の中でも、１８−８ステンレス鋼（たと
えばＳＵＳ３０２Ｂ）材料製にする。この１８−８ステ
ンレス鋼の線熱膨張係数は１６．４×１０-6であり、機
械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱膨
張係数＝約１１×１０-6と比べて、ピストン(１)を形成
するアルミ合金材料のＡＣ９Ａ材料製の線熱膨張係数１
６〜１７×１０-6に遥かに近い。コンロッド(12)内に給
油路(18)が上下方向に貫通する。この給油路(18)の上端
の給油口(19)は小端部(６)の凸球面(７)の頂面に上向き
に開口する。
【００２６】○ 実施例２． 図４参照． この実施例２は、上記実施例１において、その一部を次
のように変更したものである。すなわち、コンロッド(1
2)内を上下方向に貫通する給油路(18)の上端の給油口(1
9)を、小端部(６)の凸球面(７)の左右の横側面に横外向
きに開口したものである。
のように変更したものである。すなわち、コンロッド(1
2)内を上下方向に貫通する給油路(18)の上端の給油口(1
9)を、小端部(６)の凸球面(７)の左右の横側面に横外向
きに開口したものである。
【００２７】
○ 発明１ （請求項１）． （イ） ピストンの圧縮高さを低くする． 上記ピストン(１)のクラウン部(２)の内側に凹球座金
(９)を固設し、この凹球座金(９)の下面に上記凹球面
(４)を形成する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコン
ロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面積
よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部(２)
との接当面積を大きくする。凹球座金(９)はピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料製にする。
(９)を固設し、この凹球座金(９)の下面に上記凹球面
(４)を形成する。この凹球座金(９)の凹球面(４)とコン
ロッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面積
よりも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部(２)
との接当面積を大きくする。凹球座金(９)はピストン
(１)のアルミ合金材料よりも曲げ強度および圧縮強度の
大きい鉄系材料製にする。
【００２８】この構成から、燃焼室で発生した膨張圧力
による動力は、ピストン(１)のクラウン部(２)から凹球
座金(９)を介してコンロッド(12)の小端部(６)に伝えら
れる。このアルミ合金製のクラウン部(２)と鉄系材料製
の凹球座金(９)との伝動用の接当面積は、小端部(６)の
大きさに限られないで、大きい面積にしてある。このた
め、クラウン部(２)の中央部から周辺部にまでの大きい
面積に亘って、膨張圧力による応力が分散されるので、
クラウン部(２)の肉厚を薄くすることができる。
による動力は、ピストン(１)のクラウン部(２)から凹球
座金(９)を介してコンロッド(12)の小端部(６)に伝えら
れる。このアルミ合金製のクラウン部(２)と鉄系材料製
の凹球座金(９)との伝動用の接当面積は、小端部(６)の
大きさに限られないで、大きい面積にしてある。このた
め、クラウン部(２)の中央部から周辺部にまでの大きい
面積に亘って、膨張圧力による応力が分散されるので、
クラウン部(２)の肉厚を薄くすることができる。
【００２９】その結果、ピストン(１)の圧縮高さ(Ｈ)が
低くなり、ピストン(１)の質量が小さくなるうえ、ピス
トン(１)が振れ難くなるため、エンジンの振動やピスト
ンスラップ音が小さくなる。
低くなり、ピストン(１)の質量が小さくなるうえ、ピス
トン(１)が振れ難くなるため、エンジンの振動やピスト
ンスラップ音が小さくなる。
【００３０】○ 発明２ （請求項２）． （ロ） 線熱膨張差によるボルト・ナットの弛みを無く
す． 上記発明１の構成において、ピストン(１)のクラウン部
(２)に凹球座金(９)と外れ止め具(８)とをボルト(10)と
ナット(11)とで挟持固定する。この凹球座金(9)・外れ
止め具(８)・およびボルト(10)をステンレス鋼材料製に
する。
す． 上記発明１の構成において、ピストン(１)のクラウン部
(２)に凹球座金(９)と外れ止め具(８)とをボルト(10)と
ナット(11)とで挟持固定する。この凹球座金(9)・外れ
止め具(８)・およびボルト(10)をステンレス鋼材料製に
する。
【００３１】ピストン(１)を形成するアルミ合金材料と
して、たとえばＡＣ９Ａ材料があり、その線熱膨張係数
は１６〜１７×１０-6である。凹球座金(９)・外れ止め
具(８)・およびボルト(10)を形成するステンレス鋼材料
として、たとえば１８−８ステンレス鋼（たとえばＳＵ
Ｓ３０２Ｂ）があり、その線熱膨張係数は１６．４×１
０-6である。このステンレス鋼材料の線熱膨張係数は、
機械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱
膨張係数＝約１１×１０-6と比べて、上記アルミ合金材
料の膨張係数に遥かに近い。
して、たとえばＡＣ９Ａ材料があり、その線熱膨張係数
は１６〜１７×１０-6である。凹球座金(９)・外れ止め
具(８)・およびボルト(10)を形成するステンレス鋼材料
として、たとえば１８−８ステンレス鋼（たとえばＳＵ
Ｓ３０２Ｂ）があり、その線熱膨張係数は１６．４×１
０-6である。このステンレス鋼材料の線熱膨張係数は、
機械構造用炭素鋼材料のＳ４５ＣまたはＳ４３Ｃの線熱
膨張係数＝約１１×１０-6と比べて、上記アルミ合金材
料の膨張係数に遥かに近い。
【００３２】この構成から、ステンレス鋼材料製のボル
ト(10)は、引張り強度を充分に確保しながらも、アルミ
合金材料製のピストン(１)のクラウン部(２)と線熱膨張
係数が近似しているので、クラウン部(２)が外れ止め具
(８)およびボルト(10)に対して、エンジン運転中の高温
時に線熱膨張差が殆ど無いため圧縮変形されない事と、
エンジン停止中の低温時に熱収縮差が殆ど無いためガタ
つかない事とにより、線熱膨張差によるボルト(10)・ナ
ット(11)の弛み出しを無くすことができる。
ト(10)は、引張り強度を充分に確保しながらも、アルミ
合金材料製のピストン(１)のクラウン部(２)と線熱膨張
係数が近似しているので、クラウン部(２)が外れ止め具
(８)およびボルト(10)に対して、エンジン運転中の高温
時に線熱膨張差が殆ど無いため圧縮変形されない事と、
エンジン停止中の低温時に熱収縮差が殆ど無いためガタ
つかない事とにより、線熱膨張差によるボルト(10)・ナ
ット(11)の弛み出しを無くすことができる。
【００３３】○ 発明３ （請求項３）． （ハ） サイアミーズ形シリンダでのピストン摺動隙間
の異常増減の防止． 上記発明１または２の構成において、上記ピストン(１)
がコンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周りに旋
回するのを防止する旋回防止具(13)を、ピストン(１)に
固設する。
の異常増減の防止． 上記発明１または２の構成において、上記ピストン(１)
がコンロッド(５)に対して、シリンダ軸心(12)周りに旋
回するのを防止する旋回防止具(13)を、ピストン(１)に
固設する。
【００３４】この構成から、ピストン(１)がシリンダ軸
心(12)周りに旋回するのを旋回防止具(13)で防止するの
で、前記サイアミーズ形シリンダに本発明３のピストン
(１)を使用した場合、断面楕円形のシリンダに対して、
断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心(12)周りに回
転しないため、ピストン摺動隙間がその周方向のある隙
間部分では大きくなりすぎたり、他の隙間部分では異常
に小さくなったりする事がなくなり、その周方向の全て
の部分に亘って常に適正な隙間に保持することができ
る。
心(12)周りに旋回するのを旋回防止具(13)で防止するの
で、前記サイアミーズ形シリンダに本発明３のピストン
(１)を使用した場合、断面楕円形のシリンダに対して、
断面楕円形のピストン(１)がシリンダ軸心(12)周りに回
転しないため、ピストン摺動隙間がその周方向のある隙
間部分では大きくなりすぎたり、他の隙間部分では異常
に小さくなったりする事がなくなり、その周方向の全て
の部分に亘って常に適正な隙間に保持することができ
る。
【００３５】このため、その隙間増大によるブローバイ
ガス量の異常増大も、その隙間減少によるピストン(１)
の焼き付きも、解消することができる。
ガス量の異常増大も、その隙間減少によるピストン(１)
の焼き付きも、解消することができる。
【図１】本発明の実施例１を示すピストンの縦断正面
図。
図。
【図２】図１の一部切り欠き横断底面図。
【図３】図１の一部縦断分解斜視図。
【図４】本発明の実施例２を示すピストンの縦断正面
図。
図。
【図５】従来技術を示すピストンの縦断正面図。
【図６】図５の底面図。
１…ピストン、 ２…クラウン部、 ３…球面継ぎ手、
４…凹球面、 ５…コンロッド、 ６…小端部、 ７
…凸球面、 ８…外れ止め具、 ９…凹球座金、 １０
…ボルト、 １１…ナット、 １２…シリンダ軸心、
１３…旋回防止具。
４…凹球面、 ５…コンロッド、 ６…小端部、 ７
…凸球面、 ８…外れ止め具、 ９…凹球座金、 １０
…ボルト、 １１…ナット、 １２…シリンダ軸心、
１３…旋回防止具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 保一 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内 (72)発明者 山本 信裕 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内 (72)発明者 四ツ辻 稔幸 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミ合金材料製のピストン(１)のクラ
ウン部(２)の内側に球面継ぎ手(３)の凹球面(４)を設
け、コンロッド(５)の小端部(６)に球面継ぎ手(３)の凸
球面(７)を形成し、 この凸球面(７)を凹球面(４)に揺動自在に接当し、この
凸球面(７)と凹球面(４)との外れ止め具(８)を、凸球面
(７)に接当させてピストン(１)に固設して構成したエン
ジンのピストン・コンロッド球面連結装置において、 上記ピストン(１)のクラウン部(２)の内側に凹球座金
(９)を固設し、この凹球座金(９)の下面に上記凹球面
(４)を形成し、この凹球座金(９)の凹球面(４)とコンロ
ッド(５)の小端部(６)の凸球面(７)との摺動接当面積よ
りも、凹球座金(９)とピストン(１)のクラウン部(２)と
の接当面積を大きくし、 凹球座金(９)はピストン(１)のアルミ合金材料よりも曲
げ強度および圧縮強度の大きい鉄系材料製にして構成し
たことを特徴とするエンジンのピストン・コンロッド球
面連結装置。 - 【請求項２】 上記ピストン(１)のクラウン部(２)に凹
球座金(９)と外れ止め具(８)とをボルト(10)とナット(1
1)とで挟持固定し、この凹球座金(９)・外れ止め具(８)
・およびボルト(10)をステンレス鋼材料製にしたことを
特徴とする、請求項１に記載のエンジンのピストン・コ
ンロッド球面連結装置。 - 【請求項３】 上記ピストン(１)がコンロッド(５)に対
して、シリンダ軸心(12)周りに旋回するのを防止する旋
回防止具(13)を、ピストン(１)に固設したことを特徴と
する、請求項１または２に記載のエンジンのピストン・
コンロッド球面連結装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30859695A JPH09144879A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | エンジンのピストン・コンロッド球面連結装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30859695A JPH09144879A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | エンジンのピストン・コンロッド球面連結装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09144879A true JPH09144879A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=17982949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30859695A Pending JPH09144879A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | エンジンのピストン・コンロッド球面連結装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09144879A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528245A1 (en) | 2003-10-29 | 2005-05-04 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Piston for an internal combustion engine |
| EP1529991A1 (en) | 2003-11-07 | 2005-05-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Spherical coupling structure between a piston and a connecting rod |
| EP1529992A3 (en) * | 2003-11-07 | 2005-12-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine and connecting rod therefor |
| JP2005337027A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用ピストン |
| KR101027460B1 (ko) * | 2003-12-02 | 2011-04-06 | 만 디젤 앤 터보 에스이 | 피스톤과 커넥팅 로드를 구비한 내연 엔진 구동 기구 |
| JP2016505107A (ja) * | 2013-01-21 | 2016-02-18 | フェデラル−モーグル コーポレイション | ピストンとピストンの製造方法 |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP30859695A patent/JPH09144879A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528245A1 (en) | 2003-10-29 | 2005-05-04 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Piston for an internal combustion engine |
| US7086368B2 (en) | 2003-10-29 | 2006-08-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Piston for an internal combustion engine |
| EP1529991A1 (en) | 2003-11-07 | 2005-05-11 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Spherical coupling structure between a piston and a connecting rod |
| EP1529992A3 (en) * | 2003-11-07 | 2005-12-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine and connecting rod therefor |
| US7127981B2 (en) | 2003-11-07 | 2006-10-31 | Honda Motor Co., Ltd | Spherical coupling structure between a piston and a connecting rod |
| US7367305B2 (en) | 2003-11-07 | 2008-05-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine and connecting rod therefor |
| KR101027460B1 (ko) * | 2003-12-02 | 2011-04-06 | 만 디젤 앤 터보 에스이 | 피스톤과 커넥팅 로드를 구비한 내연 엔진 구동 기구 |
| JP2005337027A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用ピストン |
| JP2016505107A (ja) * | 2013-01-21 | 2016-02-18 | フェデラル−モーグル コーポレイション | ピストンとピストンの製造方法 |
| US10082102B2 (en) | 2013-01-21 | 2018-09-25 | Federal-Mogul Llc | Piston and method of making a piston |
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