JPH07248060A - Piston pin for internal combustion engine - Google Patents
Piston pin for internal combustion engineInfo
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- JPH07248060A JPH07248060A JP4220294A JP4220294A JPH07248060A JP H07248060 A JPH07248060 A JP H07248060A JP 4220294 A JP4220294 A JP 4220294A JP 4220294 A JP4220294 A JP 4220294A JP H07248060 A JPH07248060 A JP H07248060A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンとコネクティ
ングロッド小端部とを連結する内燃機関用ピストンピン
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston pin for an internal combustion engine which connects a piston and a small end of a connecting rod.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関におけるピストンは、シリンダ
内を往復運動し、その頂部（ピストンヘッド）でシリン
ダヘッド凹部との間に燃焼室を形成し、爆発圧力を受け
てコネクティングロッドを介してクランクシャフトに回
転力を伝える重要な部品である。このため、ピストンに
は爆発圧力に耐え得る強度、高温に耐え得る耐熱性等が
求められるとともに、高速回転のために軽量であること
が望まれる。2. Description of the Related Art A piston in an internal combustion engine reciprocates in a cylinder to form a combustion chamber between the top (piston head) and a recess of the cylinder head, which receives an explosion pressure and a crankshaft through a connecting rod. It is an important component that transmits rotational force to. For this reason, the piston is required to have strength that can withstand an explosion pressure, heat resistance that can withstand high temperatures, etc., and is also required to be lightweight for high-speed rotation.
【０００３】ところで、ピストンは、頂部のピストンヘ
ッドと、このピストンヘッドの外周縁から下方へ延びる
円筒状のスカート部と、このスカート部の内面に対向し
て突設された一対のピンボス部を含んで構成されてお
り、これは前記ピンボス部に支持されるピストンピンを
介してコネクティングロッド小端部に連結される。By the way, the piston includes a top piston head, a cylindrical skirt portion extending downward from the outer peripheral edge of the piston head, and a pair of pin boss portions projecting from the inner surface of the skirt portion. Which is connected to the small end portion of the connecting rod via a piston pin supported by the pin boss portion.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】而して、内燃機関の爆
発行程でピストンがそのピストンヘッドの上面に大きな
力を受けると、該ピストンはコネクティングロッドから
の反力をピストンピンを介して受けてその外径に弾性変
形を生じる。このように、ピストンが変形すると、該ピ
ストンの摩擦力が大きくなって機械的損失が増え、焼付
きの原因ともなって好ましくない。When the piston receives a large force on the upper surface of its piston head during the explosion stroke of the internal combustion engine, the piston receives a reaction force from the connecting rod via the piston pin. Elastic deformation occurs in its outer diameter. As described above, when the piston is deformed, the frictional force of the piston is increased and the mechanical loss is increased, which causes seizure, which is not preferable.
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、ピストンの変形を小さく抑え
てこれの焼付き防止や機械的損失の低減を図ることがで
きる内燃機関用ピストンピンを提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine capable of suppressing deformation of the piston to a small extent, preventing seizure of the piston, and reducing mechanical loss. To provide a pin.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、ピストンとコネクティングロッド小端部とを連
結する内燃機関用ピストンピンの軸方向両端外周面に、
外方に向かって細くなるテーパを付したことをその特徴
とする。In order to achieve the above object, the present invention is directed to an outer peripheral surface on both axial ends of a piston pin for an internal combustion engine, which connects a piston and a small end portion of a connecting rod.
Its feature is that it is tapered toward the outside.
【０００７】[0007]
【作用】内燃機関の爆発行程でピストンがその上面に大
きな力を受けると、この力はピストンピンを介してコネ
クティングロッドによって受けられ、ピストンピンはそ
の力に等しい大きさの反力をコネクティングロッドから
受け、この反力はピストンピンを介してピストンによっ
て受けられる。When the piston receives a large force on its upper surface during the explosion stroke of the internal combustion engine, this force is received by the connecting rod via the piston pin, and the piston pin receives a reaction force equal to the force from the connecting rod. This reaction force is received by the piston via the piston pin.
【０００８】而して、従来のピストンピンは全長に亘っ
て同径のストレート状のものが一般的であったため、ピ
ストンがピストンピンから受ける反力の作用点はピスト
ンピンのピンボス部に嵌合する部分の中点であると考え
られ、この作用点のピストン中心（集中荷重としての爆
発力の作用点）からの距離が比較的大きいため、ピスト
ンにはこれが受ける前記反力に基づく比較的大きな曲げ
モーメントが作用し、この結果、ピストンの外径に比較
的大きな変形が生じるものと考えられる。Since the conventional piston pin is generally straight and has the same diameter over the entire length, the point of action of the reaction force that the piston receives from the piston pin is fitted to the pin boss portion of the piston pin. It is considered that it is the middle point of the part to be operated, and the distance of this point of action from the piston center (the point of action of the explosive force as a concentrated load) is relatively large, so the piston is relatively large based on the reaction force it receives. It is considered that a bending moment acts, and as a result, a relatively large deformation occurs in the outer diameter of the piston.
【０００９】然るに、本発明によれば、ピストンピンの
軸方向両端外周面に外方に向かって細くなるテーパを付
したため、該ピストンピンからピストンに作用する反力
の作用点（ピストンピンのピンボス部への接触点）がピ
ストン中心に近づき、該反力に基づいてピストンに作用
する曲げモーメントが小さく抑えられ、この結果、ピス
トンの変形が小さく抑えられてこれの焼付きが防がれる
とともに、内燃機関の機械的損失が小さく抑えられる。However, according to the present invention, since the outer peripheral surfaces of the axial ends of the piston pin are tapered outwardly, the point of action of the reaction force acting on the piston from the piston pin (pin boss of the piston pin). Contact point) to the center of the piston, the bending moment acting on the piston based on the reaction force is suppressed to a small value, and as a result, the deformation of the piston is suppressed to a small value and seizure thereof is prevented. The mechanical loss of the internal combustion engine can be kept small.
【００１０】尚、ピストンの永久変形量と静的な弾性変
形量との間には相関が成り立つことを前提として、ピス
トンヘッド部に静水圧を作用させ、ピストンピンの形状
がピストン外径の弾性変形に及ぼす影響を調べることに
よって本発明の前記効果を確認することができた。Assuming that a correlation is established between the amount of permanent deformation of the piston and the amount of static elastic deformation, hydrostatic pressure is applied to the piston head, and the shape of the piston pin is the elasticity of the piston outer diameter. The effect of the present invention could be confirmed by investigating the influence on the deformation.
【００１１】[0011]
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１２】図１は本発明に係るピストンピンを示すピ
ストン部分の縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、
図３は図２のＹ−Ｙ線断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a piston portion showing a piston pin according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line YY of FIG.
【００１３】本実施例に係るピストン１０は２サイクル
エンジン用であって、これはアルミニウム合金によって
一体鋳造され、その頂部の円板状ピストンヘッド１１の
外周縁からは円筒状のスカート部１２が一体に下方へ延
設されている。A piston 10 according to the present embodiment is for a two-cycle engine, which is integrally cast from an aluminum alloy, and a cylindrical skirt portion 12 is integrally formed from the outer peripheral edge of a disk-shaped piston head 11 on the top thereof. Has been extended downwards.
【００１４】上記スカート部１２の内面の相対向する部
位にはピンボス部１３が一体に突設されており、該ピン
ボス部１３には貫通孔１４が機械加工によって形成され
ている。Pin boss portions 13 are integrally formed on the inner surfaces of the skirt portion 12 so as to face each other, and through holes 14 are formed in the pin boss portions 13 by machining.
【００１５】而して、該ピストン１０は、ピンボス部１
３に形成された前記貫通孔１４にその両端部が嵌合保持
されたピストンピン１によってコネクティングロッド１
５の小端部１５ａに連結されている。尚、ピストンピン
１はスナップリング１６によって貫通孔１４からの抜け
止めが図られている。又、コネクティングロッド１５の
小端部１５ａはニールドローラベアリング１７を介して
ピストンピン１に支持されている。Thus, the piston 10 has the pin boss portion 1
Connecting rod 1 by means of a piston pin 1 whose both ends are fitted and held in the through hole 14 formed in FIG.
5 is connected to the small end 15a. The piston pin 1 is prevented from coming off from the through hole 14 by a snap ring 16. Further, the small end portion 15 a of the connecting rod 15 is supported by the piston pin 1 via a needle roller bearing 17.
【００１６】ところで、本発明に係るピストンピン１
は、図１及び図３に示すように、その軸方向両端部の外
周面１ａが外方に向かって細くなるテーパ面を構成して
いる。By the way, the piston pin 1 according to the present invention
As shown in FIGS. 1 and 3, the outer peripheral surfaces 1a at both ends in the axial direction form tapered surfaces that taper outward.
【００１７】以上において、２サイクルエンジンの爆発
行程においてピストン１０がそのピストンヘッド１１の
上面に大きな爆発力Ｆを受けると、該ピストン１０は不
図示のシリンダ内を下降し、その直線運動がコネクティ
ングロッド１５によって不図示のクランクシャフトの回
転運動に変換される。In the above, when the piston 10 receives a large explosive force F on the upper surface of its piston head 11 in the explosive stroke of the two-cycle engine, the piston 10 descends in the cylinder (not shown), and its linear motion causes the connecting rod to move. It is converted by 15 into rotational movement of a crankshaft (not shown).
【００１８】ここで、図１に示すように前記爆発力Ｆが
集中荷重としてピストン１０のピストンヘッド１１の中
心に作用すると考えると、この力Ｆはピストンピン１を
介してコネクティングロッド１５によって受けられ、ピ
ストンピン１はその力Ｆに等しい大きさの反力Ｒをコネ
クティングロッド１５から受け、この反力Ｒはピストン
ピン１を介してピストン１０によって受けられる。つま
り、ピストン１０は軸方向の左右２点においてピストン
ピン１からＲ／２ずつの力を受けるが、本実施例におい
てはピストンピン１の軸方向両端の外周面１ａが前述の
ようにテーパ面を構成しているため、力Ｒ／２の作用点
はピストンピン１の軸方向両端を除く非テーパ部分（ス
トレート部分）のピンボス部１３に嵌合する部分の中点
となってピストン１０の中心に近づき、この作用点のピ
ストン１０の中心線（爆発力Ｆの作用点を通る直線）か
らの距離をＬとすると、ピストン１０には次式で表わさ
れる曲げモーメントＭが作用する。Assuming that the explosive force F acts as a concentrated load on the center of the piston head 11 of the piston 10 as shown in FIG. 1, this force F is received by the connecting rod 15 via the piston pin 1. The piston pin 1 receives a reaction force R having a magnitude equal to the force F from the connecting rod 15, and this reaction force R is received by the piston 10 via the piston pin 1. That is, the piston 10 receives a force of R / 2 from the piston pin 1 at two points on the left and right in the axial direction, but in the present embodiment, the outer peripheral surfaces 1a at both axial ends of the piston pin 1 are tapered as described above. Since it is configured, the point of action of the force R / 2 becomes the midpoint of the portion of the piston pin 1 that is fitted to the pin boss portion 13 of the non-tapered portion (straight portion) excluding both ends in the axial direction. When approaching, and letting the distance from the center line of the piston 10 (a straight line passing through the point of action of the explosive force F) of this point of action to be L, a bending moment M represented by the following equation acts on the piston 10.
【００１９】[0019]
【数１】Ｍ＝（Ｒ／２）・Ｌ 而して、本発明に係るピストンピン１によれば、前述の
ように該ピストンピン１からピストン１０に作用する力
Ｒ／２の作用点がピストン１０の中心に近づくため、前
記距離Ｌの値が従来のそれよりも小さくなり、この結
果、前式によって表わされる曲げモーメントＭが小さく
抑えられる。このようにピストン１０に作用する曲げモ
ーメントＭが小さく抑えられると、該ピストン１０の変
形（永久変形）が小さく抑えられてこれの焼付きが防が
れるとともに、ピストン１０の摺動摩擦に伴う２サイク
ルエンジンの機械的損失が最小限に抑えられる。## EQU1 ## M = (R / 2) .L Therefore, according to the piston pin 1 of the present invention, the action point of the force R / 2 acting on the piston 10 from the piston pin 1 is as described above. Since the distance to the center of the piston 10 becomes closer, the value of the distance L becomes smaller than that in the conventional case, and as a result, the bending moment M represented by the above equation is suppressed to a small value. When the bending moment M acting on the piston 10 is suppressed to a small value in this way, the deformation (permanent deformation) of the piston 10 is suppressed to a small value, seizure of the piston 10 is prevented, and two cycles associated with sliding friction of the piston 10 are prevented. Mechanical loss of the engine is minimized.
【００２０】ここで、ピストンピンの軸方向両端外周面
のテーパ角を種々変えてピストンの変形量を実測した結
果について説明する。Here, the results of actually measuring the amount of deformation of the piston by changing the taper angles of the outer peripheral surfaces on both axial ends of the piston pin will be described.
【００２１】測定においては、ピストンの永久変形量と
静的な弾性変形量との間には相関が成り立つことを前提
とし、図４に示すようにピストン１０の上下を逆にして
ピストンヘッド１１に静水圧を作用させ、不図示の引っ
張り試験械でピストンピン１に１８００Ｋｇｆの圧縮荷
重を掛けたときのピストン１０のスカート部１２の内径
Ｄの弾性変形量ΔＤを接触式変位計を用いて実測した。
尚、計測の前後において、接触変位計の出力が０である
ことを確認し、ピストン１０及びピストンピン１が塑性
変形していないことを確認した。In the measurement, it is premised that there is a correlation between the permanent deformation amount of the piston and the static elastic deformation amount, and the piston head 11 is turned upside down as shown in FIG. The amount of elastic deformation ΔD of the inner diameter D of the skirt portion 12 of the piston 10 when a compressive load of 1800 Kgf was applied to the piston pin 1 by a tensile tester (not shown) under hydrostatic pressure was measured using a contact displacement meter. .
Before and after the measurement, it was confirmed that the output of the contact displacement meter was 0, and that the piston 10 and the piston pin 1 were not plastically deformed.
【００２２】而して、ピストンピン１としてはその両端
外周面のテーパ角αがα＝−０．５°，−０．１°，０
°（ストレート），０．１°，０．５°のものが用いら
れ、計測はタイプの異なる２種類のピストンＡ，Ｂにつ
いて行われた。尚、ピストンピン１のテーパ角αとして
は、図５（ａ）に示すものを正の値（＋の方向）、同図
（ｂ）に示すものを負の値（−の方向）とする。Thus, the taper angle α of the outer peripheral surfaces of both ends of the piston pin 1 is α = −0.5 °, −0.1 °, 0
(Straight), 0.1 °, and 0.5 ° were used, and the measurement was performed on two types of pistons A and B of different types. As for the taper angle α of the piston pin 1, the one shown in FIG. 5A has a positive value (+ direction), and the one shown in FIG. 5B has a negative value (− direction).
【００２３】ピストンＡ，Ｂについての測定結果を図６
に実線ａ、破線ｂにてそれぞれ示すが、ピストンＡ，Ｂ
の何れについてもその両端部に正のテーパ角αを付すと
その変形量ΔＤが小さく抑えられ、負のテーパ角αを付
すと（図５（ｂ）参照）変形量ΔＤは逆に大きくなって
おり、これらの事実は本発明の前記効果を裏付けてい
る。The measurement results of the pistons A and B are shown in FIG.
Are indicated by solid line a and broken line b, respectively.
In both cases, when the positive taper angle α is attached to both ends, the deformation amount ΔD is suppressed to be small, and when the negative taper angle α is attached (see FIG. 5B), the deformation amount ΔD is increased conversely. However, these facts support the above effect of the present invention.
【００２４】尚、本発明は、２サイクルエンジンのみな
らず、４サイクルエンジン用のピストンピンに対しても
同様に適用され得ることは勿論である。It is needless to say that the present invention can be applied not only to a 2-cycle engine but also to a piston pin for a 4-cycle engine.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、ピストンとコネクティングロッド小端部とを連結
する内燃機関用ピストンピンの軸方向両端外周面に、外
方に向かって細くなるテーパを付したため、ピストンの
変形を小さく抑えてこれの焼付き防止や機械的損失の低
減を図ることができるという効果が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the axially outer peripheral surfaces of the piston pin for internal combustion engine, which connects the piston and the connecting rod small end, are tapered outward. Since the taper is provided, it is possible to suppress deformation of the piston to be small, prevent seizure of the piston, and reduce mechanical loss.
【図１】本発明に係るピストンピンを示すピストン部分
の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a piston portion showing a piston pin according to the present invention.
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.
【図３】図２のＹ−Ｙ線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG.
【図４】ピストンの変形量の計測方法を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of measuring a deformation amount of a piston.
【図５】ピストンピンのテーパ角の正負の定義を説明す
るための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining positive and negative definitions of a taper angle of a piston pin.
【図６】ピストンの変形量の実測結果をピストンピンの
テーパ角に対して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of a deformation amount of a piston with respect to a taper angle of a piston pin.
１ ピストンピン １ａ ピストンピン両端外周面（テーパ面） １０ ピストン １５ コネクティングロッド １５ａ コネクティングロッド小端部 1 Piston Pin 1a Piston Pin Both Ends Outer Surface (Tapered Surface) 10 Piston 15 Connecting Rod 15a Connecting Rod Small End
Claims (1)
とを連結する内燃機関用ピストンピンであって、その軸
方向両端外周面に、外方に向かって細くなるテーパを付
したことを特徴とする内燃機関用ピストンピン。1. A piston pin for an internal combustion engine, which connects a piston and a small end of a connecting rod, wherein the outer peripheral surfaces of both axial ends of the piston pin are tapered toward the outside. Piston pin for engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220294A JPH07248060A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Piston pin for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220294A JPH07248060A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Piston pin for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248060A true JPH07248060A (en) | 1995-09-26 |
Family
ID=12629431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220294A Pending JPH07248060A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Piston pin for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07248060A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006064096A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Renault Trucks | Gudgeon pin |
| JP2008038690A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Refrigerant compressor |
-
1994
- 1994-03-14 JP JP4220294A patent/JPH07248060A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006064096A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Renault Trucks | Gudgeon pin |
| JP2008038690A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Refrigerant compressor |
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