JP2005155678A - Connecting rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば真空ポンプやエアコン或いは自動車のエンジン等に適用されるコネクティングロッドに関する。 The present invention relates to a connecting rod applied to, for example, a vacuum pump, an air conditioner, an automobile engine, or the like.
従来、例えば駆動軸と受動軸との間に介挿され、回転運動を直線運動に或いは直線運動を回転運動に変換して伝達するための種々のコネクティングロッドが知られている(例えば、特許文献1参照)。例えば図6(a),(b)に示されたコネクティングロッドには、ロッド本体100の一端に環状の取付穴部102が設けられ、その他端に連接部104が設けられている。環状の取付穴部102には、各種の転がり軸受106を取り付けることが可能な取付穴108が形成されており、その転がり軸受106には、例えばクランク軸(図示しない)が回転自在に支持されるようになっている。このようなコネクティングロッドによれば、連接部104に連接された部材(図示しない)から直線運動が作用すると、その直線運動は回転運動に変換されてクランク軸に伝達され、このクランク軸を所定方向に回転させる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various connecting rods are known that are inserted between, for example, a drive shaft and a passive shaft, and convert rotational motion into linear motion or convert linear motion into rotational motion (see, for example, Patent Documents). 1). For example, the connecting rod shown in FIGS. 6A and 6B is provided with an
ところで、上述したようなコネクティングロッドには、製造コストの削減や軽量化が要求されており、そのため、製造材料として金属に代えて樹脂が用いられる傾向にある。
しかしながら、樹脂製のコネクティングロッドは、金属製のものに比べて強度が劣るため、荷重が加わっても一定形状が維持されるように、剛性や耐久性を高めるための構成を施す必要がある。なぜなら、例えば回転運動を直線運動に或いは直線運動を回転運動に変換している間、コネクティングロッドには大きな荷重が加わり、その際コネクティングロッド内部には応力が発生するが、かかる応力がコネクティングロッドの剛性や耐久性などの耐力を上回った場合、コネクティングロッドが破損或いは変形してしまう畏れがある。特に図6(a),(b)に示されたようなコネクティングロッドでは、そのロッド本体100の一端側であって取付穴部102とロッド本体100との境界近傍Fには、応力が集中し易いため、かかる境界近傍Fが破損或いは変形する畏れがある。
However, since the connecting rod made of resin is inferior in strength to that of metal, it is necessary to provide a configuration for enhancing rigidity and durability so that a constant shape is maintained even when a load is applied. This is because, for example, while converting rotational motion into linear motion or converting linear motion into rotational motion, a large load is applied to the connecting rod, and stress is generated inside the connecting rod, but this stress is applied to the connecting rod. If the proof stress such as rigidity and durability is exceeded, the connecting rod may be damaged or deformed. In particular, in the connecting rod as shown in FIGS. 6A and 6B, stress is concentrated on one end side of the
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、荷重が加わった場合でも一定の形状を維持することが可能な低価格で軽量の樹脂製のコネクティングロッドを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a low-cost and lightweight resin connecting rod capable of maintaining a constant shape even when a load is applied. There is.
このような目的を達成するために、本発明は、ロッド本体と、ロッド本体の一端に設けられ、所定の転がり軸受を取付可能な円形の取付穴が形成された環状の取付穴部と、ロッド本体の他端に設けられた連接部とを備えた樹脂製のコネクティングロッドであって、ロッド本体の一端側であって取付穴部とロッド本体との境界近傍には、樹脂製の補強部材が設けられている。
この場合、補強部材は、ロッド本体の一端側であって取付穴部とロッド本体との境界近傍において、ロッド本体を挟んで左右対称位置にそれぞれ1個又は複数個設けることができる。具体的には、補強部材は、コネクティングロッドに荷重が加わった際に生じる応力のうち、少なくとも最大の応力が生じる領域に亘って設ける。
これにより、例えばロッド本体の他端の連接部から引張荷重が加わって、コネクティングロッドが延びようとしても、補強部材によりコネクティングロッドの強度(剛性や耐久性)が維持或いは高められるため、コネクティングロッド内部に生じる引張応力を小さく抑えることができ、その結果、コネクティングロッドの形状を一定に維持することが可能となる。
In order to achieve such an object, the present invention provides a rod body, an annular mounting hole provided at one end of the rod body, in which a circular mounting hole to which a predetermined rolling bearing can be mounted, and a rod A connecting rod provided at the other end of the main body, and a resin reinforcing member on one end of the rod main body and in the vicinity of the boundary between the mounting hole and the rod main body. Is provided.
In this case, one or a plurality of reinforcing members can be provided on the one end side of the rod main body and in the vicinity of the boundary between the mounting hole and the rod main body at a position symmetrical with respect to the rod main body. Specifically, the reinforcing member is provided over a region where at least the maximum stress is generated among stresses generated when a load is applied to the connecting rod.
As a result, even if a tensile load is applied from the connecting part at the other end of the rod body and the connecting rod tries to extend, the strength (rigidity and durability) of the connecting rod is maintained or enhanced by the reinforcing member. As a result, it is possible to keep the shape of the connecting rod constant.
本発明によれば、荷重が加わった場合でも一定の形状を維持することが可能な低価格で軽量の樹脂製のコネクティングロッドを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a low-cost and lightweight resin connecting rod capable of maintaining a constant shape even when a load is applied.
以下、本発明の一実施の形態に係るコネクティングロッドについて、添付図面を参照して説明する。
図1(a),(b)に示すように、本実施の形態のコネクティングロッドは、例えば駆動軸と受動軸との間に介挿され、回転運動を直線運動に或いは直線運動を回転運動に変換して伝達することができるように構成されている。
Hereinafter, a connecting rod according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the connecting rod of the present embodiment is inserted, for example, between a drive shaft and a passive shaft, and the rotational motion is converted into linear motion or the linear motion is converted into rotational motion. It is configured so that it can be converted and transmitted.
コネクティングロッドには、ロッド本体2の一端に環状の取付穴部4が設けられ、その他端に連接部6が設けられている。環状の取付穴部4には、各種の転がり軸受8を取り付けることが可能な円形の取付穴10が形成されており、その転がり軸受8には、例えばクランク軸(図示しない)が回転自在に支持されるようになっている。このような構成によれば、連接部6に連接された部材(図示しない)から直線運動が作用すると、その直線運動は回転運動に変換されてクランク軸に伝達され、このクランク軸を所定方向に回転させることができる。
The connecting rod is provided with an
本実施の形態において、コネクティングロッドは、その全体が樹脂材料で成形されており、ロッド本体2の一端側であって取付穴部4とロッド本体2との境界近傍Fには、樹脂製の補強部材(例えば、リブ)12が設けられている。
コネクティングロッドに用いる樹脂材料としては、例えば、ナイロン66、ナイロン46、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)又はこれらにガラス繊維やカーボン繊維などを含有させて補強したもの等が好ましい。
また、補強部材12に用いる樹脂材料としては、同様に、例えば、ナイロン66、ナイロン46、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)又はこれらにガラス繊維やカーボン繊維などを含有させて補強したもの等が好ましい。
成形方法としては、例えば、一連の製造プロセスでコネクティングロッドと共に補強部材12を一体成形しても良いし、或いは、コネクティングロッドを成形した後に、別プロセスで補強部材12を後付けしても良い。この場合、コネクティングロッドと補強部材12の双方に同一の樹脂材料を用いて良いし、互いに異なる樹脂材料を用いても良い。
In the present embodiment, the entire connecting rod is formed of a resin material, and is provided with a resin reinforcement at one end side of the
As the resin material used for the connecting rod, for example, nylon 66, nylon 46, polyphenylene sulfide resin (PPS resin) or a material reinforced with glass fiber or carbon fiber added thereto is preferable.
Similarly, the resin material used for the reinforcing
As a forming method, for example, the reinforcing
補強部材12は、コネクティングロッドに荷重が加わった際に生じる応力のうち、少なくとも最大の応力が生じる領域に亘って設けられる。例えば図1(a),(b)のコネクティングロッドでは、その一例として、ロッド本体2の一端側であって取付穴部4とロッド本体2との境界近傍Fにおいて、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にそれぞれ1個の補強部材12が設けられている。同図(b)は、同図(a)の矢印L,R方向から見た側面図であり、同図(b)において、ロッド本体2から取付穴部4に亘る部分の一側面S1と他側面S2との間の中央部分に、1個の補強部材12が設けられている。この場合、コネクティングロッド内部に生じる応力を釣り合い良く分散させて小さくするためには、ロッド本体2を挟んで左右対称位置に設けられた補強部材12は、互いに同一形状(同一の厚さ寸法及び長さ寸法)であることが好ましい。
The reinforcing
補強部材12の厚さや長さ及び高さや形状については、コネクティングロッドの使用目的や使用環境、或いは、取付穴部4の取付穴10に取り付けられる転がり軸受8の種類によりコネクティングロッドに生じる応力分布や最大主応力の発生位置が異なるため、これに合わせて設定されることになる。従って、ここでは、補強部材12の厚さや長さ及び高さについての数値限定や、形状の特定はしない。なお、図1(b)では、補強部材12を図面上明確にするために補強部材12の部分にハッチングを施したが、断面を示すものでは無い。
Regarding the thickness, length, height, and shape of the reinforcing
以上の構成において、コネクティングロッドに荷重が加わったとき、コネクティングロッド内部に生じる応力は、ロッド本体2と取付穴部4との境界近傍Fに分布する傾向にある。従って、かかる境界近傍Fに補強部材12を設けておけば、例えばロッド本体2の他端の連接部6から引張荷重が加わって、コネクティングロッドが延びようとしても、補強部材12によりコネクティングロッドの強度(剛性や耐久性)が高められるため、コネクティングロッド内部に生じる引張応力を小さくすることができ、その結果、コネクティングロッドの形状を一定に維持することが可能となる。
In the above configuration, when a load is applied to the connecting rod, the stress generated inside the connecting rod tends to be distributed in the vicinity F of the boundary between the
このような効果は、補強部材12の個数を増やすことにより更に高められ、コネクティングロッドの強度を更に向上させることができる。例えば図2(a),(b)のコネクティングロッドでは、ロッド本体2の一端側であって取付穴部4とロッド本体2との境界近傍Fにおいて、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にそれぞれ2個の補強部材12a,12bが設けられている。同図(b)は、同図(a)の矢印L,R方向から見た側面図であり、同図(b)において、ロッド本体2から取付穴部4に亘る部分の一側面S1及び他側面S2のそれぞれの側部に、補強部材12a,12bが設けられている。この場合、コネクティングロッド内部に生じる応力を釣り合い良く分散させて小さくするためには、ロッド本体2を挟んで左右対称位置に設けられた補強部材12a,12bはそれぞれ、互いに同一形状(同一の厚さや長さ及び高さ)であることが好ましい。
Such an effect can be further enhanced by increasing the number of reinforcing
補強部材12a,12bの厚さや長さ及び高さや形状については、コネクティングロッドの使用目的や使用環境、或いは、取付穴部4の取付穴10に取り付けられる転がり軸受8の種類によりコネクティングロッドに生じる応力分布や最大主応力の発生位置が異なるため、これに合わせて設定されることになる。従って、ここでは、補強部材12a,12bの厚さや長さ及び高さについての数値限定や、形状の特定はしない。なお、同図(b)では、補強部材12a,12bを図面上明確にするために補強部材12a,12bの部分にハッチングを施したが、いずれも断面を示すものでは無い。
Regarding the thickness, length, height, and shape of the reinforcing
ここで、補強部材の有無によりコネクティングロッドに生じる応力の変化について、図3の解析結果を参照して説明する。この解析では、対称性を考慮してコネクティングロッドの1/4モデル(FEM(Finite Element Method)モデル)を使用した。また、転がり軸受8の一例として開放形6205相当の玉軸受を用いたが、図3では玉軸受をモデル化せずに、ロッド本体2の一端の取付穴部4を約90度の範囲(矢印Hの範囲)で拘束し、他端の連接部6から引張荷重P=100N(ニュートン)を加えた。このとき、取付穴部4の取付穴10に玉軸受が取り付けられている場合、この玉軸受の上側と取付穴10との間には隙間が生じるが、玉軸受の下側と取付穴10との間には隙間は生じない。なお、この解析では、同図(b),(d)に示す補強部材12は、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にそれぞれ1個設けられた場合を想定している。
Here, the change of the stress generated in the connecting rod depending on the presence or absence of the reinforcing member will be described with reference to the analysis result of FIG. In this analysis, a 1/4 model of a connecting rod (FEM (Finite Element Method) model) was used in consideration of symmetry. In addition, a ball bearing corresponding to the open type 6205 is used as an example of the rolling
同図(a)は、補強部材の無いコネクティングロッドの1/4モデルであり、かかるコネクティングロッドの他端の連接部6から引張荷重P=100Nを加えると、同図(c)に示すように応力が分布し、引張応力の最大箇所における最大主応力は、16MPa(メガパスカル)となって生じる。これに対して、同図(b)は、補強部材12の有るコネクティングロッドの1/4モデルであり、かかるコネクティングロッドの他端の連接部6から引張荷重P=100Nを加えると、同図(d)に示すように応力が分布し、引張応力の最大箇所における最大主応力は、12MPa(メガパスカル)となって生じる。なお、同図(c),(d)に示された数値は、それぞれ応力の大きさを表しており、その単位は全てMPa(メガパスカル)である。
FIG. 4A is a ¼ model of a connecting rod without a reinforcing member. When a tensile load P = 100 N is applied from the connecting
以上、補強部材12の有るコネクティングロッドでは、補強部材の無いものに比べて最大主応力を4MPa程度小さく抑えることができた。このような解析結果から明らかなように、コネクティングロッドに荷重が加わった際に生じる応力のうち、少なくとも最大の応力が生じる領域に亘って補強部材12を設けることにより、例えばロッド本体2の他端の連接部6から引張荷重が加わって、コネクティングロッドが延びようとしても、補強部材12によりコネクティングロッドの強度(剛性や耐久性)が高められるため(約30%向上)、コネクティングロッド内部に生じる引張応力を小さくすることができ、その結果、コネクティングロッドの形状を一定に維持することが可能となる。
As described above, in the connecting rod with the reinforcing
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。
第1の変形例として、例えば図4(a),(b)に示すように、ロッド本体2の一端側であって取付穴部4とロッド本体2との境界近傍Fにおいて、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にそれぞれ3個の補強部材12a,12b,12cを設けても良い。
3個の補強部材12a,12b,12cは、両側の補強部材12a,12bが中央の補強部材12cよりも長くなっているが、逆に、中央の補強部材12cを両側の補強部材12a,12bよりも長くしても良い。この場合、コネクティングロッド内部に生じる応力を釣り合い良く分散させて小さくするためには、ロッド本体2を挟んで左右対称位置に設けられた補強部材12a,12b,12cはそれぞれ、互いに同一形状(同一の厚さや長さ及び高さ)であることが好ましい。
なお、この変形例は、あくまで一例であり、コネクティングロッドの使用目的や使用環境に応じて、補強部材の個数を更に増やしても良い。また、同図(b)では、補強部材12a,12b,12cを図面上明確にするために補強部材12a,12b,12cの部分にハッチングを施したが、いずれも断面を示すものでは無い。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can change as follows.
As a first modification, for example, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the
The three reinforcing
Note that this modification is merely an example, and the number of reinforcing members may be further increased in accordance with the purpose and environment of use of the connecting rod. Further, in FIG. 4B, the reinforcing
第2の変形例として、例えば図5(a)のFEM1/4モデルに示すように、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にそれぞれ1個の補強部材12を湾曲させて設けても良い。
上述した実施の形態及び第1の変形例では、同一平面状に延出した補強部材を例示したが、コネクティングロッド内部に生じる応力を釣り合い良く分散させて小さくすることができれば、この変形例のように湾曲させた補強部材12を用いることも可能である。
As a second modification, for example, as shown in the FEM1 / 4 model in FIG. 5A, one reinforcing
In the above-described embodiment and the first modification, the reinforcing member extending in the same plane is illustrated. However, if the stress generated in the connecting rod can be distributed and reduced in a balanced manner, It is also possible to use a reinforcing
第3の変形例として、例えば図5(b)に示すように、ロッド本体2を挟んで左右対称位置にロッド本体2及び取付穴部4と同一幅寸法の補強部材12を設けても良い。
これは、ロッド本体2の一端側であって取付穴部4とロッド本体2との境界近傍Fを厚肉化させた場合と同様の効果を奏する。なお、同図(b)では、補強部材12を図面上明確にするために補強部材12の部分にハッチングを施したが、断面を示すものでは無い。
As a third modification, for example, as shown in FIG. 5 (b), a reinforcing
This has the same effect as when the vicinity F of the boundary between the mounting
本発明は、例えば駆動軸と受動軸との間に介挿され、回転運動を直線運動に或いは直線運動を回転運動に変換して伝達するような機械的構成に利用することが可能である。 The present invention can be used, for example, in a mechanical configuration that is inserted between a drive shaft and a passive shaft and transmits a rotational motion converted into a linear motion or a linear motion converted into a rotational motion.
2 ロッド本体
4 取付穴部
6 連接部
8 転がり軸受
10 取付穴
12 補強部材
F 境界近傍
2
Claims (3)
ロッド本体の一端側であって取付穴部とロッド本体との境界近傍には、樹脂製の補強部材が設けられていることを特徴とするコネクティングロッド。 Provided with a rod body, an annular mounting hole provided at one end of the rod body and formed with a circular mounting hole to which a predetermined rolling bearing can be mounted, and a connecting portion provided at the other end of the rod body A resin connecting rod,
A connecting rod characterized in that a resin reinforcing member is provided on one end side of the rod body and in the vicinity of the boundary between the mounting hole and the rod body.
The connecting rod according to claim 1, wherein the reinforcing member is provided over a region where at least a maximum stress is generated among stresses generated when a load is applied to the connecting rod.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003391200A JP2005155678A (en) | 2003-11-20 | 2003-11-20 | Connecting rod |
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Country | Link |
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-
2003
- 2003-11-20 JP JP2003391200A patent/JP2005155678A/en active Pending
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