JP2017180600A - Piston and connecting rod connection structure - Google Patents
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Abstract
【課題】コネクティングロッドの小端部とピストンピンとの間に設けたすべり軸受に生じる磨耗の発生箇所を分散し、磨耗による寿命低下を軽減することが可能なコネクティングロッドとピストンとの連結構造を提供する。【解決手段】コネクティングロッド3の小端部30内に挿入されたすべり軸受4に、ピストン1に支持されるピストンピン2を挿入することによって、コネクティングロッド3とピストン1とが連結されている。小端部30は、潤滑油が供給される第1の油孔43a、43bを有し、すべり軸受4は、第1の油孔30aと連通可能な第2の油孔43a(または43b)を有する。第1の油孔30aと第2の油孔43a(または43b)の少なくとも一方は、小端部30とすべり軸受4とが対向する面の周方向に沿って複数設けられている。すべり軸受4は、小端部30に対して周方向に相対移動可能に挿入されると共に、小端部30に対してすべり軸受4の軸線方向への移動を規制する規制部4aを備える。【選択図】図1Disclosed is a connecting rod / piston connection structure that can disperse the places where wear occurs in a sliding bearing provided between a small end of a connecting rod and a piston pin, and reduce the life reduction due to wear. To do. By connecting a piston pin 2 supported by a piston 1 to a slide bearing 4 inserted into a small end 30 of the connecting rod 3, the connecting rod 3 and the piston 1 are connected. The small end portion 30 has first oil holes 43a and 43b to which lubricating oil is supplied, and the slide bearing 4 has a second oil hole 43a (or 43b) that can communicate with the first oil hole 30a. Have. At least one of the first oil hole 30a and the second oil hole 43a (or 43b) is provided in plural along the circumferential direction of the surface where the small end 30 and the plain bearing 4 face each other. The slide bearing 4 is inserted so as to be relatively movable in the circumferential direction with respect to the small end portion 30, and includes a restriction portion 4 a that restricts the movement of the slide bearing 4 in the axial direction with respect to the small end portion 30. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、内燃機関のピストンとコネクティングロッドの連結構造に関し、詳しくは、ピストンに支持されるピストンピンに、すべり軸受を介してコネクティングロッドの小端部を連結する連結構造に関する。 The present invention relates to a connection structure between a piston and a connecting rod of an internal combustion engine, and more particularly, to a connection structure in which a small end portion of a connecting rod is connected to a piston pin supported by the piston via a slide bearing.
レシプロ型内燃機関において、シリンダブロック内を往復移動するピストンには、コネクティングロッドの小端部が揺動回転可能に連結されている。このピストンとコネクティングロッドとの連結は、コネクティングロッドの小端部に形成されているピン挿入孔にピストンに支持されるピストンピンを挿通させることによって行う。このようなコネクティングロッドとピストンとの連結構造では、ピストンピンとコネクティングロッドとの摺動摩擦を低減することが望ましいため、コネクティングロッドの小径部とピストンピンとの間に軸受を介在させることが行われている。 In a reciprocating internal combustion engine, a small end portion of a connecting rod is connected to a piston that reciprocates in a cylinder block so as to swing and rotate. The piston and the connecting rod are connected by inserting a piston pin supported by the piston through a pin insertion hole formed in a small end portion of the connecting rod. In such a connecting structure between the connecting rod and the piston, it is desirable to reduce the sliding friction between the piston pin and the connecting rod. Therefore, a bearing is interposed between the small diameter portion of the connecting rod and the piston pin. .
特許文献1には、ピストンピンとコネクティングロッドの小端部との間にころ軸受を設けた例が開示されている。 Patent Document 1 discloses an example in which a roller bearing is provided between a piston pin and a small end portion of a connecting rod.
しかしながら、内燃機関ではピストンピンに掛かる荷重が大きいため、特許文献1のように、耐荷重性の低いころ軸受を用いた場合には、劣化や破損が生じ易く、十分な寿命を得ることが困難になるという課題がある。そこで、図4に示すようにピストンピンPとコネクティングロッドCRの小端部SEとの間にすべり軸受Bを用いことも行われている。すべり軸受Bは、荷重を受ける面積が広いため、ころ軸受に比べて高い耐荷重性が得られ、寿命向上も期待できる。 However, in an internal combustion engine, since the load applied to the piston pin is large, when a roller bearing with low load resistance is used as in Patent Document 1, deterioration and breakage are likely to occur, and it is difficult to obtain a sufficient life. There is a problem of becoming. Therefore, as shown in FIG. 4, a plain bearing B is also used between the piston pin P and the small end portion SE of the connecting rod CR. Since the plain bearing B has a large area for receiving a load, a higher load resistance can be obtained compared to the roller bearing, and an improvement in life can be expected.
但し、現在の高性能化された内燃機関では、図4に示すように、ピストンピンPに係る荷重FによってピストンピンPが湾曲し、すべり軸受Bの特定の部分に大きな荷重が掛かり、図5(a)、(b)に示すように、すべり軸受Bの中の特定の部分(a1、a2)のみが大きく磨耗する(例えば、12μm程度以上)という問題が生じる。このような特定の部分の摩耗(偏摩耗)が生じた場合、すべり軸受とピストンピンとのクリアランスが拡大し、内燃機関の駆動中に打音が発生したり、すべり軸受が焼きついたりするという不都合が生じる。 However, in the current high-performance internal combustion engine, as shown in FIG. 4, the piston pin P is bent by the load F applied to the piston pin P, and a large load is applied to a specific portion of the slide bearing B. As shown in (a) and (b), there arises a problem that only specific portions (a1, a2) in the slide bearing B are greatly worn (for example, about 12 μm or more). When such specific part wear (uneven wear) occurs, the clearance between the slide bearing and the piston pin is enlarged, and a hitting sound is generated while the internal combustion engine is driven, or the slide bearing is burned out. Occurs.
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、コネクティングロッドの小端部とピストンピンとの間に設けたすべり軸受に生じる磨耗の発生箇所を分散し、すべり軸受の磨耗による寿命低下を軽減することが可能なコネクティングロッドとピストンとの連結構造の提供を目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and distributes the places where wear occurs in the slide bearing provided between the small end portion of the connecting rod and the piston pin, thereby reducing the life due to wear of the slide bearing. An object is to provide a connecting structure between a connecting rod and a piston that can be reduced.
上記目的を達成するため、本発明は、コネクティングロッドの小端部内に挿入されたすべり軸受に、ピストンに支持されるピストンピンを挿入することによって、前記コネクティングロッドと前記ピストンとを連結するピストンとコネクティングロッドの連結構造であって、前記小端部は、潤滑油が供給される第1の油孔を有し、前記すべり軸受は、前記第1の油孔と連通可能な第2の油孔を有し、前記第1の油孔と前記第2の油孔の少なくとも一方は、前記小端部と前記すべり軸受とが対向する面の周方向に沿って複数設けられ、前記すべり軸受は、前記小端部に対して前記周方向に相対移動可能に挿入されると共に、前記小端部に対して前記すべり軸受の軸線方向への移動を規制する規制部を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a piston for connecting the connecting rod and the piston by inserting a piston pin supported by the piston into a slide bearing inserted into the small end portion of the connecting rod. A connecting rod connecting structure, wherein the small end portion has a first oil hole to which lubricating oil is supplied, and the sliding bearing is a second oil hole capable of communicating with the first oil hole. And at least one of the first oil hole and the second oil hole is provided in plural along the circumferential direction of the surface where the small end portion and the slide bearing face each other, and the slide bearing is It is inserted so as to be relatively movable in the circumferential direction with respect to the small end portion, and is provided with a restricting portion for restricting movement of the slide bearing in the axial direction with respect to the small end portion.
本発明によれば、コネクティングロッドの小端部に対してすべり軸受が周方向に相対移動可能に挿入されるので、すべり軸受の中で、ピストンピンから大きな力が加えられる部分が周方向に移動する。従って、コネクティングロッドとピストンの連結構造において、コネクティングロッドの小端部とピストンピンとの間に設けたすべり軸受に生じる磨耗の発生箇所を分散することができる。また、コネクティングロッドの小端部は潤滑油が供給される第1の油孔を有する一方、すべり軸受は前記第1の油孔と連通可能な第2の油孔を有し、第1の油孔と第2の油孔の少なくとも一方は、小端部とすべり軸受とが対向する面の周方向に沿って複数設けられているので、すべり軸受が1回転する間に第1の油孔と第2の油孔とが複数回連通し、ピストンピンとコネクティングロッドの小端部とピストンピンとの間に良好な潤滑状態を維持することができ、すべり軸受の磨耗による寿命低下を軽減することが可能になる。 According to the present invention, since the slide bearing is inserted so as to be relatively movable in the circumferential direction with respect to the small end portion of the connecting rod, the portion of the slide bearing to which a large force is applied from the piston pin moves in the circumferential direction. To do. Therefore, in the connecting structure of the connecting rod and the piston, it is possible to disperse the places where wear occurs in the slide bearing provided between the small end portion of the connecting rod and the piston pin. The small end portion of the connecting rod has a first oil hole to which lubricating oil is supplied, while the slide bearing has a second oil hole that can communicate with the first oil hole. Since at least one of the hole and the second oil hole is provided in plural along the circumferential direction of the surface where the small end portion and the slide bearing face each other, the first oil hole and the second oil hole The second oil hole communicates with the piston pin multiple times to maintain a good lubrication state between the piston pin, the small end of the connecting rod and the piston pin, and to reduce the life reduction due to wear of the slide bearing. become.
本発明に係るピストンロッドとコネクティングロッドとの連結構造の実施形態を、図1ないし図3を参照しつつ説明する。
周知のように、内燃機関のピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されており、ピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。図1は、このピストン1と、コネクティングロッド3との連結構造を示す縦断正面図、図2はコネクティングロッド3の一端部(小端部)を示す斜視図である。
An embodiment of a connecting structure of a piston rod and a connecting rod according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As is well known, a piston of an internal combustion engine is connected to a crankshaft via a connecting rod, and the reciprocating motion of the piston is converted into a rotational motion of the crankshaft via the connecting rod. FIG. 1 is a longitudinal front view showing a connecting structure between the piston 1 and a connecting
図1に示すように、ピストン1には、コネクティングロッド3の小端部30がピストンピン2によって揺動回転可能に連結されている。また、コネクティングロッド3がピストンピン2に対して揺動回転する際に、ピストンピン2の外周面と小端部30の内周面との間に生じる摩擦抵抗を低減するため、小端部30とピストンピン2との間には、すべり軸受4が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
すべり軸受4は、図2に示すように両端が開口した円筒形状をなし、小端部30の内周面に圧入される。すべり軸受4の小端部30への圧入力は、ピストンピン2に対するコネクティングロッド3の揺動回転時に、ピストンピン2から受ける力によってすべり軸受4が小端部30内で周方向に移動する(回転する)程度の力となっている。
As shown in FIG. 2, the
さらに、本実施形態におけるすべり軸受4の左右の開口部41、42の端縁には、すべり軸受の軸線方向に沿って外方に突出する規制部4aが形成されている。この規制部4aは、すべり軸受4をコネクティングロッド3に圧入した状態ですべり軸受4の左右の開口部41、42の端縁より外方に突出するように形成されている。
Furthermore, the
本実施形態では、すべり軸受4の左右の開口部41、42それぞれの端縁に2個ずつ、合計4個の規制部4aが設けられている。これらの規制部4aは、すべり軸受4をコネクティングロッド3の小端部30内に圧入(挿入)した後、図3(b)に示すように、すべり軸受4の径方向へ向けて突出するように屈曲させる。これによって、すべり軸受4の左右の開口部41、42の端縁に設けられた規制部4aが、小端部30の左右の開口部31、32の端縁に当接し、軸線方向への移動を規制する。以上のように、本実施形態におけるすべり軸受4は、コネクティングロッド3の内面において周方向への移動(回転)が可能であり、かつ軸線方向への移動が規制されたものとなっている。
In the present embodiment, a total of four restricting
また、コネクティングロッド3の小端部30には、その周壁を貫通し、かつ周方向に沿った所定の範囲に長孔形状をなす油孔(第1の油孔)30aが形成されている。さらに、すべり軸受4の周壁部40には、その周壁部40を貫通する複数の油孔(第2の油孔)が形成されている。本実施形態では、一例として、2つの油孔43a、43b(第2の油孔)が周壁部40の同一円周上に均等な間隔を介して形成されており、油孔43aと43bとは互いに対向するように配置されている。すなわち、油孔43aと周壁部40の中心軸線とを結ぶ線分と、油孔43bと周壁部40の中心軸線とを結ぶ線分とのなす角度(中心角)がほぼ180度となる位置に、油孔43aと43bは形成されている。
In addition, the
また、油孔43a、43bは、コネクティングロッド3の小端部31に形成された第1の油孔30aと連通し得る位置に形成されている。すなわち、各油孔41a,41bは、コネクティングロッド3の第1の油孔30aと対向する位置、あるいは第1の油孔を周方向に延長した領域と対向し得る位置に形成されている。
Further, the
上記構成を有するコネクティングロッド3とピストン1との連結構造を備えた内燃機関では、燃焼室内での爆発(燃焼)によってピストン1がシリンダ内を往復移動し、それに伴ってコネクティングロッド3がピストンピン2を中心とした揺動運動を行う。ピストンの往復移動は、コネクティングロッド3の大端部(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)に伝達され、クランシャフトを回転させる。このとき、コネクティングロッド3は、ピストン1に保持されたピストンピン2に対して揺動回転するため、小端部30内に圧入されたすべり軸受4の内面は、ピストンピン2の外周面に対して摺動し、摩耗する。
In the internal combustion engine provided with the connecting structure of the connecting
特に、近年の高性能化した内燃機関では、筒内圧の増大に伴い、ピストンピン2からすべり軸受4に加わる力は増大する傾向にあり、爆発時には、ピストンピン2からすべり軸受4に対して大きな力が加わる。このため、ピストンピンとすべり軸受との間の相対位置が常に一定に保たれている従来のすべり軸受では、大きな摩擦抵抗が生じる一定の位置のみが著しく摩耗していた。
In particular, in a recent high-performance internal combustion engine, the force applied from the
これに対し、本実施形態におけるピストンとコネクティングロッドの連結構造では、コネクティングロッド3の揺動回転に伴い、すべり軸受4が、コネクティングロッド3の小端部30の中で周方向に移動できるような圧力で圧入されている。すなわち、コネクティングロッド3の小端部30が揺動回転する際にピストンピン2からすべり軸受4に加えられる回転方向成分の力に比べ、すべり軸受4と小端部30との間に生じている摩擦力が小さくなるように、すべり軸受を小端部に圧入している。このため、コネクティングロッド3が揺動回転するに従って、すべり軸受4はコネクティングロッド3の小端部30内を徐々に回転していく。その結果、すべり軸受4の中で、ピストンピン2から大きな力が加えられる部分、つまり摩耗する部分が周方向へと移動し、すべり軸受における磨耗状態は周方向において分散される。このため、従来のような偏摩耗が抑制される。
On the other hand, in the coupling structure of the piston and the connecting rod in this embodiment, the sliding bearing 4 can move in the circumferential direction in the
また、内燃機関の駆動中、ピストン1には図外のオイルジェットから潤滑油が噴射され、その潤滑油がピストンの内部空間Sからコネクティングロッド3の第1の油孔30aに侵入する。ここで、第1の油孔30aとすべり軸受4に形成された第2の油孔43a(または43b)が連通状態にある場合には、第1の油孔30aに侵入した潤滑油が第2の油孔43a(または43b)を通過してピストンピン2の外周面に供給される。これにより、ピストンピン2とすべり軸受4との間の潤滑が行われ、コネクティングロッド3の揺動運動が円滑に行われると共に、すべり軸受4の摩耗もさらに低減される。
Further, during the operation of the internal combustion engine, the lubricating oil is injected into the piston 1 from an oil jet (not shown), and the lubricating oil enters the
また、コネクティングロッド3の揺動回転によって、すべり軸受4が小端部30の中で周方向に相対移動(相対回転)するため、第2の油孔43a(または43b)が第1の油孔30aと連通しない位置へと移動する状態も発生する。しかし、本実施形態では、すべり軸受4に2つの第2の油孔43aと43bを相対向する位置に形成すると共に、第1の油孔30aを長孔形状に形成している。このため、一方の第2の油孔43a(または43b)が第1の油孔30aとの連通位置から離間したとしても、その後、すべり軸受4が回転することで、他方の第2の油孔43b(または43a)が第1の油孔30aに連通し、ピストンピン2に潤滑油を供給することができる。つまり、すべり軸受3が{(180度)−(第1の油孔の形成角度)}の角度だけ回転することにより、第1の油孔30aと第2の油孔43b(または43a)とを連通させることができ、すべり軸受が1回転する間に第1の油孔と第2の油孔とが複数回連通することとなる。このように、本実施形態では、小端部30に対するすべり軸受4の周方向への相対移動によって、第1の油孔30aと第2の油孔43a(または43b)とを異なる組み合わせで連通させることができる。このため、ピストンピン2へのオイルの供給が長期に亘って遮断されることはなく、ピストンピン2とコネクティングロッド3との間に良好な潤滑状態を維持することができる。
Further, since the sliding
さらに、すべり軸受4は、コネクティングロッド3の小端部30の開口部31、32の端縁に係合しており、軸線方向への移動が規制されているため、第1の油孔30aと第2の油孔との相対位置が軸線方向にずれることはない。すなわち、すべり軸受4が回転しても、第2の油孔43a、43bが第1の油孔30aに連通不能な状態に陥ることはなく、良好な潤滑状態を維持することができる。
Further, since the
(他の実施形態)
上記実施形態では、コネクティングロッドに長孔形状の油孔(第1の油孔)を設け、すべり軸受の複数個所に油孔(第2の油孔)を設けた例を示した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、コネクティングロッドに第1の油孔を複数設け、すべり軸受に単一の油孔を設けてもよいし、コネクティングロッドとすべり軸受の双方に単一または複数の油孔を形成してもよい。また、各油孔の形状は特に限定されない。さらに、すべり軸受に形成する規制部は、すべり軸受の軸線方向への移動を規制するものであればよく、規制部の数、位置などは特に限定されない。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, an example in which a long-hole-shaped oil hole (first oil hole) is provided in the connecting rod and oil holes (second oil holes) are provided in a plurality of locations of the slide bearing has been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a plurality of first oil holes may be provided in the connecting rod, a single oil hole may be provided in the slide bearing, or a single or a plurality of oil holes may be formed in both the connecting rod and the slide bearing. . Moreover, the shape of each oil hole is not specifically limited. Furthermore, the restriction part formed in the slide bearing only needs to restrict the movement of the slide bearing in the axial direction, and the number and position of the restriction parts are not particularly limited.
1 ピストン
2 ピストンピン
3 コネクティングロッド
4 すべり軸受
4a 規制部
30小端部
30a 第1の油孔
43a、43b 第2の油孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記小端部は、潤滑油が供給される第1の油孔を有し、
前記すべり軸受は、前記第1の油孔と連通可能な第2の油孔を有し、
前記第1の油孔と前記第2の油孔の少なくとも一方は、前記小端部と前記すべり軸受とが対向する面の周方向に沿って複数設けられ、
前記すべり軸受は、前記小端部に対して前記周方向に相対移動可能に挿入されると共に、前記小端部に対して前記すべり軸受の軸線方向への移動を規制する規制部を備えることを特徴とするピストンとコネクティングロッドの連結構造。 A piston-connecting rod connecting structure for connecting the connecting rod and the piston by inserting a piston pin supported by the piston into a slide bearing inserted into the small end of the connecting rod,
The small end portion has a first oil hole to which lubricating oil is supplied,
The slide bearing has a second oil hole capable of communicating with the first oil hole,
At least one of the first oil hole and the second oil hole is provided in plural along a circumferential direction of a surface where the small end portion and the plain bearing are opposed to each other,
The slide bearing includes a restricting portion that is inserted so as to be relatively movable in the circumferential direction with respect to the small end portion, and that restricts movement of the slide bearing in the axial direction with respect to the small end portion. Characteristic piston and connecting rod connection structure.
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