(57)【要約】【課題】  耐久性のある軽量なピストンとコンロッドの連結構造を提供する。【解決手段】  ピストンピン３を軸支するシングルボス２１をピストン２の下部中央に一体的に形成し、ピストンピン３を介してピストン２とコンロッド４を連結して成るピストンとコンロッドの連結構造１であって、ピストンピン３が中空部３１と、ピストンピン３の一端からピストンピン３の軸方向に沿って形成された切欠き部３２とを備えるとともに、切欠き部３２を通じて、中空部３１に収容可能に形成されたコンロッド４の小端部４１を中空部３１に組み付けた構成となっている。さらにこのピストンとコンロッドの連結構造１は、小端部４１を中空部３１に組み付けた後に、切欠き部３を埋めるピース５を組み付けた構成となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンを軸支するピンボスをピストンの下部中央に一体的に形成し、前記ピストンピンを介して前記ピストンとコンロッドを連結して成るピストンとコンロッドの連結構造であって、
前記ピストンピンが中空部と、該ピストンピンの一端から該ピストンピンの軸方向に沿って形成された切欠き部とを備えるとともに、該切欠き部を通じて、前記中空部に収容可能に形成された前記コンロッドの小端部を前記中空部に組み付けたことを特徴とするピストンとコンロッドの連結構造。
【請求項２】
請求項１記載のピストンとコンロッドの連結構造であって、
前記小端部を前記中空部に組み付けた後に、前記切欠き部を埋めるピースをさらに組み付けたことを特徴とするピストンとコンロッドの連結構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のピストンとコンロッドの連結構造であって、
前記コンロッドのロッド部に係る前記小端部近傍の断面形状を前記ピストンピンの軸方向に対応する第１の長さのほうが、該軸方向に略直交する方向に対応する第２の長さよりも長い長方形状の形状とし、前記切欠き部の幅を前記第２の長さに合わせて設定したことを特徴とするピストンとコンロッドの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンとコンロッドの連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の一般的なピストンの一例を模式的に示す図である。従来、ピストンは、図５に示すようにピストンピンを軸支するためのピンボスを二箇所備えた構造となっていることが一般的である。これに対して、二つのピンボスをピストンの下部中央に一体的に備えたピストン（以下、シングルボスピストンと称す）も知られている。シングルボスピストンは、図５に示すような一般的なピストンと比較して、例えば以下に示すような利点を有している。
【０００３】
すなわち、一般的なピストンでは、構造上ピンボス内側のピストンピン穴の上部に図示のようなピンボス端面が形成され、このピンボス端面がエッジになることから、燃焼荷重を繰り返し受けた場合にピンボス端面から亀裂が発生してしまうことがあったところ、シングルボスピストンでは、このようなピンボス端面がピン穴の上方に存在しなくなることから、係る亀裂の発生を防止することができる。
またピストンピンの長さは、コンロッド幅と、ピストンとの当たり面積とによって決まってくるところ、シングルボスピストンでは、ピストンピンの長さを決定するにあたり、コンロッド幅を特段考慮する必要がないため、その分ピンの長さを短縮でき、以ってピストンピンを含むアッセンブリとしてピストンの軽量化を図ることができる。
【０００４】
係るシングルボスピストンに関し、例えば特許文献１では、シングルボスをピストンと別体の組み立て構造とした構造が開示されている。また特許文献２では、シングルボスの下部にコンロッド挿通用の切欠きを設けた構造が開示されている。そのほか例えば特許文献３では、ピストンとコンロッドの連結構造を球面連結構造としたものが開示されている。なお、この球面連結構造もシングルボスピストンの一種と考えられる点で、本発明と関連性があると考えられるが、ピン結合を採用しない連結構造であるという点で、本発明とは基本的な構成が異なる技術であると考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−００２９７３号公報
【特許文献２】特開２０００−０８１１３４号公報
【特許文献３】特開２００６−２７４８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献１で開示されている別体の組み立て構造では、ピストンに慣性力が作用した場合に、シングルボス結合部分の強度が不足し、分解してしまう可能性があると考えられ、このため耐久性の面で問題があると懸念される。
また、例えば特許文献２で開示されている構造の場合には、シングルボスの強度が切欠き部分で不足し、この結果、破損に至る可能性があると考えられ、このため耐久性の面で問題があると懸念される。
【０００７】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、耐久性のある軽量なピストンとコンロッド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】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、ピストンピンを軸支するピンボスをピストンの下部中央に一体的に形成し、前記ピストンピンを介して前記ピストンとコンロッドを連結して成るピストンとコンロッドの連結構造であって、前記ピストンピンが中空部と、該ピストンピンの一端から該ピストンピンの軸方向に沿って形成された切欠き部を備えるとともに、該切欠き部を通じて、前記中空部に収容可能に形成された前記コンロッドの小端部を前記中空部に組み付けたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は前記小端部を前記中空部に組み付けた後に、前記切欠き部を埋めるピースをさらに組み付けた構成であってもよい。
【００１０】
また本発明は前記コンロッドのロッド部に係る前記小端部近傍の断面形状を前記ピストンピンの軸方向に対応する第１の長さのほうが、該軸方向に略直交する方向に対応する第２の長さよりも長い長方形状の形状とし、前記切欠き部の幅を前記第２の長さに合わせて設定した構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピストンとコンロッドの連結構造を耐久性のある軽量なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１３】
図１は本実施例に係るピストンとコンロッドの連結構造（以下、単に本連結構造と称す）１を分解して示す斜視図である。また、図２では形状の理解を容易にすべく、本連結構造１のうち、ピストン２、ピストンピン３およびコンロッド４を単体で正面視、側面視、下面視および斜視でそれぞれ示している。また、図３では形状の理解を容易にすべく、本連結構造１を一方のピン穴正面視、他方のピン穴正面視、下面視および斜視で示すとともに、ピン軸断面視、スラスト軸断面視、ピン軸断面の斜視およびスラスト軸断面の斜視でそれぞれ示している。本連結構造１はピストン２と、ピストンピン３と、ピース４と、コンロッド５とを有して構成されている。
【００１４】
ピストン２は所謂シングルボスピストンであり、ピストン２の下部中央に一体的に形成されたピンボス（以下、シングルボスと称す）２１を備えている。このようにピストン２の下部中央にシングルボス２１を別体のものとして備える代わりに形成することで、ピストン２の強度を高めることができ、以って耐久性を向上させることができる。シングルボス２１の両端部それぞれの両側には、サイドウォール２２が形成されている。このサイドウォール２２は部分円筒状に形成されたスカート２３に繋がっている。
【００１５】
シングルボス２１は、ピン穴２１１と開口部２１２とを備えている。ピン穴２１１はその断面形状が略円となるように形成されている。開口部２１２はシングルボス２１の中央下部に形成されており、ピン穴２１１を下方に向けて開放している。開口部２１２はピン穴２１１の軸方向においては、その開口幅がコンロッド４の幅（第１の長さ）に合わせてこれと同等の大きさに設定されており、これと略直交する方向においては、その開口幅がコンロッド４との干渉を回避可能な大きさに設定されている。
【００１６】
ピストンピン３は、ピストンピン３の軸方向（或いはピン穴２１１の軸方向に対応する方向。以下、これらの方向を単にピン軸方向と称す）に沿って形成された中空部３１を備える中空円筒状の部材であり、中空部３１はピストンピン３の両端において貫通している。ピストンピン３の外径はピン穴２１１と同等の大きさに設定されており、ピストンピン３はピン穴２１１に組み付けられた状態でピン穴２１１に対して摺動自在に回動する。
またピストンピン３は、その一端からピン軸方向に沿って形成された切欠き部３２を備えている。切欠き部３２の幅は、コンロッド４のロッド部４２のうち、小端部４１近傍の部分の厚さ（第２の長さ）に合わせてこれと同等の大きさに設定されている。またピストンピン３の長さは、シングルボス２１のピン軸方向における長さと同等の長さに設定されている。なお、ピストンピン３は鋳造製で高い強度を確保できると考えられることから、切欠き部３２を設けても耐久性の問題は特段生じないと予想される。
【００１７】
コンロッド４は中空部３１に収容可能に形成された小端部４１を備えている。この小端部４１は中空部３１の形状に合わせて形成されている。具体的には小端部４１はピン軸方向に対応する方向に中心軸を有する円柱状の形状に形成されており、小端部４１の外径はピストンピン３の内径（中空部３１の外径）と同等の大きさに設定されている。コンロッド４は切欠き部３２を通じて（具体的には小端部４１近傍のロッド部４２を切欠き部３２に通すことにより）、その小端部４１がピストンピン３内に組み付けられる。
小端部４１近傍のロッド部４２は、その断面形状が長方形状の形状になるように形成されており、且つピン軸方向に対応する幅（第１の長さ）のほうが、これに略直交する方向に対応する厚さ（第２の長さ）よりも大きくなるように設定されている。
【００１８】
この小端部４１近傍のロッド部４２の断面形状は、耐久性の観点から切欠き部３２の幅（図２に示すａ寸法）を極力小さくするとの観点のもと、さらにコンロッド４の耐久性確保のために断面積を必要最小限の断面積（図２に示すｂ寸法×ｃ寸法）とした結果、ピン軸方向に対応する幅（図２に示すｃ寸法）のほうが、これに略直交する方向に対応する厚さ（図２に示すｂ寸法）よりも大きくなったものである。すなわちこの断面形状は、切欠き部３２の形状（具体的には幅）とともに耐久性の面で有利な形状となっている。
【００１９】
ピース５は部分円筒状に形成された部材である。図４に形状の理解を容易にすべく、ピストンピン３単体にピース５を嵌め込んだ状態を参考に示す。ピース５の幅は切欠き部３２の幅と同等の幅に設定されており、その円弧は切欠き部３２に嵌め込んだ状態でピストンピン３の内径および外径に沿うように形成されている。またピース５のピン軸方向に対応する長さは、ピン軸方向におけるシングルボス２の端部から開口部２１２までの長さと同等の長さに設定されている。
ピース５は、小端部４１を中空部３１に組み付けつつ、ピン穴２１１に組み付けたピストンピン３の切欠き部３２（小端部４１を中空部３１に組み付けた後の切欠き部３２）に対して、切欠き部３２を埋めるように組み付けられ、これにより切欠きをなくして、ピン穴２１１と切欠き部３２との局部当たりを防止するとともに、耐久性を向上させる役割を果たす。
【００２０】
本連結構造１は、まずコンロッド４の小端部４１をシングルボス２１の開口部２１２に挿入し、次にピストンピン３を切欠き部３２が形成されている側からピン穴２１１に挿入し、同時にこのとき切欠き部３２を通じて、小端部４１を中空部３１に組み付け、最後にピストンピン３を挿入した側とは反対側からピース５を切欠き部３２に嵌め込むことで実現される。
【００２１】
以上のような構成から成る本連結構造１は、シングルボス２１の下部にコンロッド５を挿通するための切欠きがないため、シングルボス２１の下部の耐久性を向上させることができ、またシングルボス２１をピストン２に形成することで、シングルボスピストンとしての耐久性を向上させることができる。
また本連結構造１は、小端部４１近傍のロッド部４２の断面形状および切欠き部３２の形状によって、耐久性を向上させることができ、さらにピース５によってピン穴２１１と切欠き部３２との局部当たりを防止するとともに、耐久性を向上させることができる。
同時に本連結構造１は、前述の一般的なピストンと比較して、ピン穴２１１周辺の耐久性を向上させることができるとともに、ピストンピン３の長さを決定するにあたって、コンロッド４の幅を特段考慮する必要がないことから、ピストンピン３の長さを短縮でき、以ってピストンピン３を含むアッセンブリとしてのピストンの軽量化を図ることもできる。
【００２２】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えばピストンピン３は製造容易性等の観点から中空円筒状であることが好適であるが、ピストンピン３の中空部の断面形状は略円でなくてもよく、これに応じてピストンピン３内に組み込まれるコンロッド４の小端部４１の形状も適宜変形されてよい。また中空部は製造容易性や軽量化の観点から、ピストンピン３の両端において貫通していることが好適であるが、例えば切欠き部３２が形成される側と反対側の端部において貫通していない形状であっても、本発明記載の中空部に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本連結構造１を分解して示す斜視図である。
【図２】本連結構造１のうち、ピストン２、ピストンピン３およびコンロッド４を単体で正面視、側面視、下面視および斜視でそれぞれ示す図である。
【図３】本連結構造１を一方のピン穴正面視、他方のピン穴正面視、下面視および斜視で示すとともに、ピン軸断面視、スラスト軸断面視、ピン軸断面の斜視およびスラスト軸断面の斜視でそれぞれ示す図である。
【図４】ピストンピン３にピース５を嵌め込んだ状態を示す斜視図である。
【図５】一般的なピストンを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      本連結構造
２      ピストン
２１    シングルボス
２１１  ピン穴
２１２  開口部
２２    サイドウォール
２３    スカート
３      ピストンピン
３１    中空部
３２    切欠き部
４      コンロッド
４１    小端部
４２    ロッド部
５      ピース
【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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