(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造。
【請求項２】
コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第１部分体と、該第１部分体に軸方向に挿入結合される第２部分体に分割されている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は別個に単体形成されたピストンピンを用いないでピストンとコンロッドを結合するピストンとコンロッドの組み付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単体で別途形成したピストンピンを用いないピストンとコンロッドの組み付け構造が公知である。この様な組み付け構造はピストンピンを別途形成する必要がないので部品点数が減るという大きな利点を有している。
ところで、このタイプの組み付け構造においては、コンロッドの棹部のピストン側の端部に小端ピンを一体形成し、この小端ピンがピストンのピンボスに設けた係合穴に係合される。したがって、このタイプの組み付け構造においては、コンロッドの棹部の揺動を確保しながら、如何にして小端ピンを係合穴に係合させるかということが一番の問題である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開平５−２８０６４１号公報に記載の組み付け構造では、ピンボスの係合穴を、大端部をクランク軸に取り付けるのと同じように分割式にして構成している。そのために、部品点数の削減が充分でなく、組み付けにも時間を要するという問題がある。
また、実開平４−５６９７０号公報の第６図に開示されている組み付け構造では、棹部を曲げ小端ピンをクランク軸方向の一方の側のみに形成し、中心からずらして形成したピンボスの係合穴に係合している。その結果、小端ピンおよびコンロッドの双方に曲げ応力がかかり変形、磨耗のおそれがある。
また、ＳＡＥ９６００５５号の論文に開示された組み付け構造では、小端ピンが球体に複雑な削りを入れた構造とされ、それにあわせて、小端ピンが係合されるピン穴も球状の内周面を有するものとされ、加工が難かしく、また組み付けにも複雑な手順を必要としている（図１０参照）。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑み、構造が簡単で、組み付けに複雑な手順を必要としないような、別体のピストンピンを用いないピストンとコンロッドの組み付け構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされている、ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造が提供される。
この様に構成されたピストンとコンロッドの組み付け構造では、開放された端部から小端ピン近傍の棹部を切り欠きを通過させて、コンロッドの小端部に一体成形された小端ピンがピンボスに形成したピン穴に組み付け係合され、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が切り欠き内を揺動するが、切り欠きのクランク軸線に直角な方向の幅が、コンロッドの小端ピン近傍の棹部が揺動する領域のみ該揺動を妨げない幅にされ、それ以外の開放端に到る部分の組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部がクランク軸線に平行な方向に通過可能な最小限の幅とされているのでピンボスの強度が大きい。
【０００６】
請求項２の発明によれば、コンロッドの小端部に小端ピンを一体成形し、該小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスに形成したピン穴に組み付け係合して成る内燃機関のピストンとコンロッドの組み付け構造であって、
ピンボスのピン穴を囲繞するピン穴壁のクランク軸側の一部にコンロッドの小端ピン近傍の棹部の揺動を妨げない切り欠きが形成されていて、該切り欠きが、組み付け時にコンロッドの小端ピン近傍の棹部が通過可能なようにピン穴壁のクランク軸線方向の少なくとも一方の端部に達して開放され、
小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第１部分体と、該第１部分体に軸方向に挿入結合される第２部分体に分割されている、
ことを特徴とするピストンとコンロッドの組み付け構造が提供される。
【０００８】
この様に構成されたピストンとコンロッドの組み付け構造では、小端ピンがコンロッドの棹部と一体成形された第１部分体と、該第１部分体に軸方向に挿入結合される第２部分体に分割されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。先ず、第１の実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態をクランク軸線方向に見た図であって、図２は図１のII-II 線に沿って見た図である。図１、２を参照すると、コンロッド１０の小端側にはクランク軸３０の軸線方向に延伸する小端ピン１１が棹部１２に一体に形成されている。そして、小端ピン１１は中央部分に穴１１’が形成されて中空にされ軽量化が図られている。
【００１２】
棹部１２は小端ピン１１の近傍のIII-III 線で切った断面は図３の（Ａ）のようなクランク軸線方向の巾が大きく、クランク軸線と直角の方向の巾が小さい一文字状とされているが、大端部に近づくにつれてクランク軸線方向の巾が小さくされ、クランク軸線と直角の方向の巾が大きくされ、IVB-IVB 線で切った断面は図３の（Ｂ）のような形状に、IVC-IVC 線で切った断面は図３の（Ｃ）のような形状にされている。
棹部１２に一体に形成され大端部１３はキャップ１４と共働してクランク軸３０（正確にはクランク軸のピンジャーナル）を摺動可能に把持している。
【００１３】
一方、ピストン２０のピンボス２１には小端ピン１１が係合せしめられるピン穴２２が形成され、ピン穴２２を囲繞しているピン穴壁２３のクランク軸３０の側には切り欠き２４が形成されている。
図４は第１の実施の形態におけるピストン２０の単体をクランク軸３０の側から見た図であって、同図に示されているように、この切り欠き２４は軸方向の一方の端部まで延伸されて開放され開放端部２５を有する。
【００１４】
図４のVA-VA 線に沿って見た断面図が図５の（Ａ）に示され、図４のVB-VB 線に沿って見た断面図が図５の（Ｂ）に示されている。
開放されていない側ではピン穴２２の全周がピン穴壁２２で囲まれていて、ピンボス２１をV-V 線で切った断面は図５に示されるようになる。
そして、切り欠き２４のクランク軸線に直角な方向の巾Ｗ１は、図１においてコンロッド１０が破線で示すように揺動したときに小端ピン１１近傍の棹部１２が当たらないような巾とされている。
【００１５】
上記のように構成されているので、コンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２を、ピストン２０のピンボス２１の切り欠き２４に開放端部２５の側から通しながら、小端ピン１１をピン穴２２に入れていくだけで両者を係合することができる。そして、機関運転時にコンロッド１０が揺動する時に棹部１２の小端ピン１１の近傍の部分がピンボス２１に当たりコンロッド１０の動きが妨げられることもない。
【００１６】
次に、第１の実施の形態を変形した第２の実施の形態について説明する。図６が第２の実施の形態におけるピストン２０の単体をクランク軸３０の側から見た図であって、図７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図６のVIIA-VIIA 線、VIIB-VIIB 線、VIIC-VIIC 線に沿って見た断面図である。
図６、７からわかるように、この第２の実施の形態は切り欠き２４のコンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２が揺動する部分以外の開放端部２５に近い部分は、小端ピン１１をピン穴２２に挿入する時に、コンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２が通過できる最小限の幅Ｗ２にされ、コンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２が揺動する部分の幅Ｗ１よりも小さくされている点が第１の実施の形態と異なる。
したがって、この第２の実施の形態は第１の実施の形態にくらべると、切り欠き２４の面積が小さくピンボス２１の強度が大きい。
【００１７】
次に、第３の実施の形態について説明する。図８は第３の実施の形態におけるピストン２０の単体をクランク軸３０の側から見た図であって、切り欠き２４はクランク軸線方向においてピンボス２１の全巾にわたって形成され両端が開放され開放端部２５と開放端部２６を有する。
したがって、小端ピン１１をピン穴２２に入れて係合する時に、いずれの側からもおこなうことができる。
【００１８】
次に、第３の実施の形態を変形した第４の実施の形態について説明する。図９が第４の実施の形態におけるピストン２０の単体をクランク軸３０の側から見た図であって、この第４の実施の形態は、第１の実施の形態に対する第２の実施の形態のように、切り欠き２４のコンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２が揺動する部分以外の開放端部２５、２６に近い部分が、小端ピン１１をピン穴２２に挿入する時に、コンロッド１０の小端ピン１１近傍の棹部１２が通過できる最小限の幅にされている点が第３の実施の形態と異なる。
したがって、この第４の実施の形態は第３の実施の形態にくらべると、切り欠き２４が小さくピンボス２１の強度が大きい。
【００１９】
次に、第５の実施の形態について説明する。図１０がこの第５の実施の形態の構造を説明する図である。
この第５の実施の形態では、小端ピン１１はコンロッド１０の棹部１２と一体に形成された第１部分体１１Ａと、この第１部分体に挿入されて結合される第２部分体１１Ｂからなり、第１部分体１１Ａと第２部分体１１Ｂはそれぞれ軽量化のために中央部に穴１１Ａ’と１１Ｂ’が形成されている。
【００２０】
なお、第２部分体１１Ｂは第１部分体１１Ａから抜けないように結合されるが、その一つの方法としては、第２部分体１１Ｂを第１部分体１１Ａよりも熱膨張率の大きな材料で形成し、運転中の温度上昇で締まりバメになるようにすれば、常温におけるの組み立て時に大きな力をかけて締まりバメにする必要はない。このようにして、第２部分体１１Ｂを第１部分体１１Ａに結合して一体にしてから、ピンボス２１のピン穴２２に挿入する方が組み立ては容易である。
【００２１】
上記のように形成された小端ピン１１は第１〜第４の実施の形態で示したいずれのピンボス２１とも組み合わせることができるが、図１０に示したのは第１の実施の形態のピンボス２１と組み合わせた場合である、ただし、第２部分体１１Ｂが第１部分体１１Ａから抜けるのを防止するためにスナップリング２７が設けられている。
【００２２】
この第５の実施の形態では、Ａの部分はＢの部分のような応力集中を避けるための角Ｒを設けた徐変部を有していないので、ピン穴壁２３と摺動する部分のピンの軸方向の長さを大きくでき、それを受けるピン穴壁２３の軸方向の長さも大きくできその分強度を向上することができる。
【００２３】
図１１は、ＳＡＥ９６００５５号の論文に記載のピストンとコンロッドの構造と組み付け手順を示す図であって、コンロッド５０の小端に形成されている小端ピン５１は球体を削って形成したものである。したがって、小端ピン５１が係合されるピストン６０のピン穴６２も球状の内周面を有するものであって、いずれも加工に手間がかかる。また、組み付けは図１１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の４段階のステップを要し、手間がかかる。
【００２４】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、コンロッドの小端部に一体成形された小端ピンをピストンのコンロッド側に設けたピンボスを穿孔して形成したピン穴に簡単に係合することができ、組み付けの手間がかからない。また、構成が簡単で難しい加工も要しないので加工コストも安い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるピストンとコンロッドの組み付け構造の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図１のII-II 線に沿って見た図である。
【図３】図１のコンロッドの棹部の色々な位置における断面図であって、
（Ａ）はIIIA-IIIA 線にそって見た断面図で、
（Ｂ）はIIIB-IIIB 線にそって見た断面図で、
（Ｃ）はIIIC-IIIC 線にそって見た断面図で、ある。
【図４】図１のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図５】（Ａ）は図４のVA-VA 線にそって見た断面図で、
（Ｂ）は図４のVB-VB 線にそって見た断面図で、ある。
【図６】第２の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図７】（Ａ）は図６のVIIA-VIIA 線にそって見た断面図で、
（Ｂ）は図６のVIIB-VIIB 線にそって見た断面図で、
（Ｃ）は図６のVIIC-VIIC 線にそって見た断面図で、ある。
【図８】第３の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図９】第４の実施の形態のピストン単体をクランク軸側から見た図である。
【図１０】第５の実施の形態の構成を示す図である。
【図１１】従来技術の構造と組み付け手順を示す図である。
【符号の説明】
１０…コンロッド
１１…小端ピン
１１’…穴
１１Ａ…第１部分体（第５の実施の形態）
１１Ｂ…第２部分体（第５の実施の形態）
１２…棹部
２０…ピストン
２１…ピンボス
２２…ピン穴
２３…ピス穴壁
２４…切り欠き
２５、２６…開放端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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