(57)【要約】【課題】スラップ音を確実に低減することができ良好な特性が得られるピストンとコネクティングロッドとの連結構造を提供する。【解決手段】内燃機関のピストン１０とコネクティングロッド２０とを連結する連結構造であって、コネクティングロッド２０の小端部２１に挿通されてピストン１０の揺動中心となるピストンピン３０と、コネクティングロッド２０の小端部２１の側方でピストンピン３０の両側に略平行に配置されて両端部がピストン１０に固定される２本のシャフト５０と、ピストンピン３０が挿通される第１の貫通孔４１と、この第１の貫通孔４１の両側に配されてシャフト５０がそれぞれ嵌入される第２の貫通孔４２とを有する支持プレート４０とを備え、コネクティングロッド２０がピストンピン３０を介して支持プレート４０に連結され、支持プレート４０がシャフト５０を介してピストン１０に連結される構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンとコネクティングロッドとを連結する連結構造であって、
前記コネクティングロッドの小端部に挿通されて前記ピストンの揺動中心となるピストンピンと、
前記コネクティングロッドの小端部の側方で前記ピストンピンの両側に略平行に配置されて両端部が前記ピストンに固定される２本のシャフトと、
前記ピストンピンが挿通される第１の貫通孔と、この第１の貫通孔の両側に配されて前記シャフトがそれぞれ嵌入される第２の貫通孔とを有する支持プレートとを備え、
前記コネクティングロッドが前記ピストンピンを介して支持プレートに連結され、前記支持プレートが前記シャフトを介して前記ピストンに連結されていることを特徴とするピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【請求項２】
前記ピストンの外周には複数のピストンリング溝が形成されており、前記ピストンピンの最上部は、最も下端側に配置されるピストンリング溝の下端よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【請求項３】
前記ピストンピンの中心軸が、前記シャフトの中心軸よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【請求項４】
前記シャフトは、前記ピストンピンよりも小径とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【請求項５】
前記支持プレートは、前記コネクティングロッドの小端部の軸方向両側に一対で配されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【請求項６】
前記コネクティングロッドの小端部には、同小端部を軸方向に分割するスリット部が形成され、前記支持プレートが前記スリット部内に配されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンとコネクティングロッドとの連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）においては、ピストンがコネクティングロッドを介してクランクシャフトと連結されており、ピストンとコネクティングロッドとは、ピストンピンによって回動可能に連結されている。一般的には、ピストンに一対のピストンピン孔が形成され、ピストンピンはこのピストンピン孔に嵌入されている。
【０００３】
ここで、ピストンの外周には、ピストンリングが装着される複数のピストンリング溝が形成されている。このため、ピストンピン孔は、これらのピストンリング溝に干渉しないように最も下端側にあるピストンリング溝よりも下側に設けられており、ピストンピン孔の中心は、ピストンピン孔の半径分だけさらに下端側に位置している。
【０００４】
また内燃機関のピストンは、その頂面側が燃焼室に臨んでいるため肉厚となっており、ピストンの重量は下端側よりも頂面側の方が重く、ピストンの重心は頂面側に位置している。そして、ピストンの重心がピストンピンの中心軸よりも上側（頂面側）に位置されるのが一般的であった。
【０００５】
このように従来の内燃機関においては、ピストンピンの中心軸がピストンの重心よりもピストンの下端側に位置する、つまりオフセットされた状態となっていた。このためエンジン運転中に、例えば、ピストン上死点位置付近においてピストンピンを中心としたモーメントが発生し、ピストンがシリンダ壁面に衝突してスラップ音が発生するという問題があった。
【０００６】
このようなスラップ音は、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけることである程度低減することができると考えられる。しかしながら、従来のピストンの構造では、上述したようにピストンリング溝等との関係で、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけるのは困難であった。
【０００７】
なお、スラップ音の低減を目的として様々な提案がなされているが、その一つとして、例えば、オイルリング溝をピストンピン孔よりも下側に形成することで、ピストンピン孔の位置（ピストンピンの中心軸）をピストンの重心に近づけるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１１９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようにオイルリング溝の位置を変更することで、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけてスラップ音を低減することができる。しかしながら、オイルリング溝の位置を変更するためには、ピストンの構造を大幅に変更する必要があり、内燃機関の特性が低下してしまう虞や、コストが増加してしまう虞がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スラップ音を確実に低減することができ良好な特性が得られるピストンとコネクティングロッドとの連結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、内燃機関のピストンとコネクティングロッドとを連結する連結構造であって、前記コネクティングロッドの小端部に挿通されて前記ピストンの揺動中心となるピストンピンと、前記コネクティングロッドの小端部の側方で前記ピストンピンの両側に略平行に配置されて両端部が前記ピストンに固定される２本のシャフトと、前記ピストンピンが挿通される第１の貫通孔と、この第１の貫通孔の両側に配されて前記シャフトがそれぞれ嵌入される第２の貫通孔とを有する支持プレートとを備え、前記コネクティングロッドが前記ピストンピンを介して支持プレートに連結され、前記支持プレートが前記シャフトを介して前記ピストンに連結されていることを特徴とするピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００１２】
かかる第１の態様では、ピストンピンをピストンに直接連結せずにピストンに固定したシャフトと、同シャフトと連結された支持プレートに連結するようにしたので、ピストンリング溝の位置を気にすることなくピストンピンの位置を設定することができる。従って、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけて、エンジン運転中のスラップ音を低減させることが可能となる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、前記ピストンの外周には複数のピストンリング溝が形成されており、前記ピストンピンの最上部は、最も下端側に配置されるピストンリング溝の下端よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００１４】
かかる第２の態様では、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に確実に近づけることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、前記ピストンピンの中心軸が、前記シャフトの中心軸よりも前記ピストンの頂面側に位置していることを特徴とする第１又は２の態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００１６】
かかる第３の態様では、ピストンピンの中心軸をピストンの重心により確実に近づけることができる。
【００１７】
本発明の第４の態様は、前記シャフトは、前記ピストンピンよりも小径とされていることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００１８】
かかる第４の態様では、シャフトをピストンピンより小径とすることで、ピストンピンの中心をピストンの重心に確実且つ容易に近づけることができ、軽量化にも貢献できる。
【００１９】
本発明の第５の態様は、前記支持プレートは、前記コネクティングロッドの軸方向両側に一対で配されていることを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００２０】
かかる第５の態様では、一対の支持プレートによりピストンピンとコネクティングロッドがバランス良く支持されるので、ピストンとコネクティングロッドとを支持プレートを介して良好に連結することができる。
【００２１】
本発明の第６の態様は、前記コネクティングロッドの小端部には、同小端部を軸方向に分割するスリット部が形成され、前記支持プレートが前記スリット部内に配されていることを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様のピストンとコネクティングロッドとの連結構造にある。
【００２２】
かかる第６の態様では、支持プレートとコネクティングロッドとの位置関係がずれることがなく、ピストンとコネクティングロッドとを支持プレートを介して良好に連結することができる。
【発明の効果】
【００２３】
かかる本発明では、ピストンとコネクティングロッドとをピストンピンで直接連結する従来の連結構造に比べて、ピストンピンの配置位置の自由度が増すので、ピストンピンの中心軸をヘッド部側（頂面側）に配置することができる。したがって、ピストンピンの中心軸をピストンの重心に近づけて、ピストンがシリンダ壁面に衝突して発生するスラップ音を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す分解斜視図であり、図２は、その組立断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図である。
【００２６】
本発明に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造では、図示するように、内燃機関のピストン１０とコネクティングロッド２０の小端部２１とが、ピストンピン３０と、支持プレート４０と、ピストンピン３０よりも小径のシャフト５０とによって連結されている。
【００２７】
支持プレート４０は、板状の部材で構成されてその中央部にはピストンピン３０が挿通される第１の貫通孔４１が形成され、また第１の貫通孔４１の両側には上記シャフト５０がそれぞれ嵌入される第２の貫通孔４２が形成されている。この支持プレート４０は、本実施形態では、コネクティングロッド２０の小端部２１の両外側（ピストンピン３０の軸方向両側）にそれぞれ配されている。
【００２８】
第１の貫通孔４１は、コネクティングロッド２０の小端部２１に設けられるピストンピン孔２２と同一の内径で形成されており、これら一対の支持プレート４０の第１の貫通孔４１と、その間に配されるコネクティングロッド２０のピストンピン孔２２とにピストンピン３０が挿通されて、支持プレート４０とコネクティングロッド２０とが連結されている。
【００２９】
なお、ピストンピン３０は、コネクティングロッド２０の小端部２１（ピストンピン孔２２）に回動可能に挿通されており、ピストン１０の揺動中心となっている。つまり、コネクティングロッド２０は、ピストンピン３０を介して支持プレート４０に回動可能に連結されており、ピストン１０がコネクティングロッド２０に対して揺動（回動）できるように構成されている。また、ピストンピン３０の両端部には、コネクティングロッド２０および支持プレート４０が抜けないように図示しないクリップ等の規制部材が設けられている。
【００３０】
また上述したように、支持プレート４０には、第１の貫通孔４１の両側にシャフト５０が嵌入される第２の貫通孔４２が形成されている。この第２の貫通孔４２は、本実施形態では、図３に示すように、その中心４２ａが第１の貫通孔４１の中心４１ａと同じ高さとなるように形成されている。つまり、シャフト５０の中心軸とピストンピン３０の中心軸とが同じ高さとなるようにされている。そして、この支持プレート４０の第２の貫通孔４２に２本のシャフト５０がそれぞれ嵌入され、同シャフト５０の両端がピストン１０に固定されることで、支持プレート４０とピストン１０とが連結されている。
【００３１】
なお、このときシャフト５０は、コネクティングロッド２０の側方であるピストンピン３０の両側に同ピストンピン３０と略並行に並んで配置されている。また、支持プレート４０は、この２本のシャフト５０間に亘って配置される。
【００３２】
ピストン１０は、例えば、アルミニウム合金等により鍛造され、主にシリンダ内に燃焼室を形成するヘッド部１１と、その下側に設けられるスカート部１２と、シャフト５０が挿嵌されて固定される固定孔１３が設けられるピンボス部１４とから構成されている。またヘッド部１１の外周面には、図示しないピストンリングが装着されるピストンリング溝１５が複数（例えば、３本）形成されている。
【００３３】
図２及び図３に示すように、ヘッド部１１の中央部はその肉厚が外周部よりも薄く形成されており、この部分に支持プレート４０に連結されたコネクティングロッド２０が収容されるようになっている。またピンボス部１４は、スカート部１２よりも肉厚に形成されており、固定孔１３はこの肉厚なピンボス部１４を貫通してそれぞれ設けられている。本実施形態では、２本のシャフト５０がピストン１０に固定されるため、ピストン１０には、４つの固定孔１３（ピンボス部１４）が形成されている。なお、これら固定孔１３は、ピストンリング溝１５に干渉しないように、ピストンリング溝１５の下側に設ける必要があるが、できるだけピストン１０のヘッド部１１の頂面側に形成されていることが好ましい。
【００３４】
そして、このようなピストン１０内に、支持プレート４０と連結されたコネクティングロッド２０が収容された状態で、支持プレート４０の第２の貫通孔４２にシャフト５０が嵌入され、その両端が固定孔１３に固定されることで、支持プレート４０とピストン１０とが連結されている。つまり、ピストン１０に固定された２本のシャフト５０間に渡した支持プレート４０にピストンピン３０を支持させることで、コネクティングロッド２０とピストン１０とを連結している。なお、シャフト５０は、ピストン１０の固定孔１３から抜けないように両端が図示しないクリップ等で固定されている。
【００３５】
このように本発明に係る連結構造においては、従来のようにピストン１０とコネクティングロッド２０とが、ピストンピン３０によって直接的に連結されているのではなく、ピストンピン３０と、支持プレート４０及びシャフト５０とによって連結される構成とされている。
【００３６】
したがって、本発明に係る連結構造では、ピストン１０には、ピストンピン３０を固定するための孔は設けられておらず、ピストンピン３０よりも小径のシャフト５０を固定する固定孔１３が設けられている。
【００３７】
シャフト５０の直径はピストンピン３０の直径よりも小さいため、固定孔１３の直径も、当然、従来ピストンに設けられていたピストンピンを支持するための孔の直径よりも小さい。したがって、この固定孔１３の中心は、上記従来のピストンピンを支持するための孔よりもピストン１０の頂面側（ヘッド部１１側）に形成することができる。また、ピストンピン３０は、ピストン１０に直接固定されているわけではないので、ピストンリング溝１５の位置を考慮する必要はなく、ピストンピン３０をピストン１０の頂面側に近づけて配置することができる。
【００３８】
そして本発明では、ピストンピン３０の最上部が複数のピストンリング溝１５の内、最も下端側（スカート部１２側）に配置されるピストンリング溝１５の下端よりもＬ１だけヘッド部１１の頂面側に位置するようにしている。これにより、ピストンピン３０の中心軸がピストン１０の重心に近づくため、ピストン１０がシリンダ壁面に衝突して発生するスラップ音を大幅に低減することができる。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論この実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、支持プレート４０に形成される第１の貫通孔４１と第２の貫通孔４２のそれぞれの中心４１ａ，４２ａを同じ高さとして、ピストンピン３０の中心軸とシャフト５０の中心軸とが同じ高さとなるように形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、ピストンピン３０が挿通される第１の貫通孔４１の中心４１ａが、シャフト５０が嵌入される第２の貫通孔４２の中心４２ａよりもヘッド部１１の頂面側に位置するように形成されていてもよい。これにより、例えば、ピストン重心がピストンの頂面に近い位置にある場合でも、ピストンピン３０の中心軸をピストン１０の重心に確実に近づけることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、支持プレート４０をコネクティングロッド２０の小端部２１の両外側（軸方向外側）に一対で配するようにした例を説明したが、本発明の連結構造は、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、コネクティングロッド２０Ａの小端部２１に、同小端部を軸方向に分割するスリット部２５を形成し、このスリット部２５内に支持プレート４０Ａを配するようにしてもよい。このような構成としても、勿論、上述したようにスラップ音を抑えることができ、さらに、支持プレート４０Ａとコネクティングロッド２０Ａとの位置がずれるのを防ぎ、ピストン１０側との連結を良好に保つことができる上、部品点数が減少するためコストの削減を図ることができる。なおこの構成とする場合、支持プレート４０Ａの厚さは、強度を考慮して、上述の実施形態の場合よりも肉厚にするのが好ましい。
【００４１】
なお、上述した構成では、ピストンピン３０がコネクティングロッド２０，２０Ａの小端部２１（ピストンピン孔２２）に回動可能に挿通されているが、ピストンピン３０は支持プレート４０，４０Ａの第１の貫通孔４１に回動可能に挿通されているため、コネクティングロッド２０，２０Ａに対しては固定されていてもよい。勿論、このような構成とした場合でも、ピストン１０は、ピストンピン３０によって、コネクティングロッド２０，２０Ａに対して揺動可能に連結される。
【００４２】
また以上説明した本発明の構成は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のあらゆる内燃機関のピストンとコネクティングロッドとの連結部分に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す組立断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す組立断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造を示す組立断面図であり、支持プレートの変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るピストンとコネクティングロッドとの連結構造の変形例を示す組立断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ピストン
１１  ヘッド部
１２  スカート部
１３  固定孔
１４  ピンボス部
１５  ピストンリング溝
２０  コネクティングロッド
２１  小端部
２２  ピストンピン孔
２５  スリット部
３０  ピストンピン
４０  支持プレート
４１  第１の貫通孔
４２  第２の貫通孔
５０  シャフト
【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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