JP2006329250A - Connecting rod - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドに関する。 The present invention relates to a connecting rod for connecting an engine piston and a crankshaft.
コネクティングロッドは、一般に小端部と、大端部と、これらを連結する連結部とを備え、連結部の表面に肉盗みを有して構成されていて、肉盗みを設けることにより、例えばその軽量化が図られている。肉盗みを有するコネクティングロッドには、断面形状がいわゆるI字型のものがある。そのようなコネクティングロッドには、各気筒の燃焼・膨張行程において、燃焼室内の爆発力が圧縮力として作用するだけでなく、クランクシャフトの回転に伴ってピストンの自重等により生じる慣性力が引張力や捩れ力となって作用し、これによりコネクティングロッドの大端部のクランクピン穴や、その小端部のピストンピン穴が楕円形に変形するような変形モードが生じる。特に、大端部のクランクピン穴周りには、大きな荷重が局所的にかかり、均一に荷重がかからなくなることがあり、その中には極端に荷重が集中する箇所が生じ、いわゆるフレッティング磨耗が生じる問題がある。そして、このフレッティング磨耗が進行するとフレッティング疲労に至り、大端部の強度等が低下することになり好ましくない。 The connecting rod generally includes a small end portion, a large end portion, and a connecting portion that connects them, and is configured to have a meat steal on the surface of the connecting portion. The weight is reduced. Some connecting rods having meat theft have a so-called I-shaped cross section. In such a connecting rod, not only the explosive force in the combustion chamber acts as a compressive force in the combustion / expansion stroke of each cylinder, but also the inertia force generated by the piston's own weight, etc. as the crankshaft rotates is the tensile force. It acts as a torsional force, and this causes a deformation mode in which the crank pin hole at the large end of the connecting rod and the piston pin hole at the small end are deformed into an oval shape. In particular, a large load is applied locally around the crank pin hole at the large end, and the load may not be applied uniformly, and there are places where the load is extremely concentrated, so-called fretting wear There is a problem that occurs. And if this fretting wear progresses, it will lead to fretting fatigue and the strength of the large end will decrease, which is not preferable.
そこで、そのようなフレッティング磨耗を防ぐべく、特許文献1によれば、小端部と、大端部と、前記小端部と前記大端部とを連結する連結部とを具備したコネクティングロッドにおいて、大端部を、その中心線と小端部の中心線を通る中心平面と平行な大端部のベアリングとの接触面に接する平面より外側において連結部と接続させることが提案されている。 Therefore, in order to prevent such fretting wear, according to Patent Document 1, a connecting rod having a small end portion, a large end portion, and a connecting portion that connects the small end portion and the large end portion. In this case, it has been proposed to connect the large end portion to the connecting portion outside the plane in contact with the contact surface of the large end bearing parallel to the center plane passing through the center line and the center line of the small end portion. .
しかしながら上記特許文献1に記載のものでも、フレッティング磨耗の防止には限界があり、より適切にフレッティング磨耗を防止できるコネクティングロッドが望まれている。 However, even the one described in Patent Document 1 has a limit in preventing fretting wear, and a connecting rod that can more appropriately prevent fretting wear is desired.
そこで、本発明は、上記問題を解消し、フレッティング磨耗を適切に防ぐことを可能にするコネクティングロッドを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a connecting rod that solves the above-described problems and can appropriately prevent fretting wear.
上記課題を解決するために、本発明によるコネクティングロッドは、小端部と、大端部と、これら小端部および大端部を連結する連結部とを備え、前記連結部の表面に肉盗みを有するコネクティングロッドにおいて、前記大端部側に位置する前記肉盗みの側方端を、前記大端部のコンロッドボルト取付穴のコネクティングロッド中心側の端縁を通る直線と、前記大端部のクランクピン穴の内周面に接すると共に前記小端部側の所定の燃焼荷重点を通る直線との間に位置させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a connecting rod according to the present invention includes a small end portion, a large end portion, and a connecting portion that connects the small end portion and the large end portion, and steals meat on the surface of the connecting portion. A connecting rod having a side end of the stealer located on the large end side, a straight line passing through an edge of the connecting rod bolt mounting hole of the large end portion on the connecting rod center side, and It is characterized by being positioned between a straight line passing through a predetermined combustion load point on the small end side and in contact with the inner peripheral surface of the crankpin hole.
上記構成により、大端部のクランクピン穴回りに燃焼荷重がバランスよく及ぼされることになり、大端部の変形が生じ難くなるので、フレッティング磨耗が生じるのを適切に防ぐことが可能となる。 With the above configuration, the combustion load is exerted in a well-balanced manner around the crank pin hole at the large end, and the deformation at the large end becomes difficult to occur, so that it is possible to appropriately prevent the occurrence of fretting wear. .
好ましくは、前記肉盗みは、前記側方端から前記肉盗みの内方へ向けて肉盗み量が大きくなるようにされており、これにより所定角度の斜面が前記肉盗みの側方端部に形成される。これにより、大端部周りの肉厚を急激に減じることがなくなり、より大端部周りの強度を保つことが可能になり、大端部の変形を抑制し、フレッティング磨耗の発生を抑制することが出来る。なお、この斜面の傾斜は、約20°であることが好ましい。 Preferably, the meat stealing is configured such that the amount of meat stealing increases from the side end toward the inside of the meat steal, whereby an inclined surface having a predetermined angle is formed at the side end of the meat stealing. It is formed. As a result, the thickness around the large end is not suddenly reduced, and the strength around the large end can be maintained, the deformation of the large end is suppressed, and the occurrence of fretting wear is suppressed. I can do it. The slope of the slope is preferably about 20 °.
また、前記燃焼荷重点は、前記小端部のピストンピン穴のうち、前記大端部に最も近接する端部に設定されることができる。 The combustion load point may be set to an end portion closest to the large end portion among the piston pin holes of the small end portion.
本発明のコネクティングロッドによれば、フレッティング磨耗を適切に防ぐことが可能になる。 According to the connecting rod of the present invention, it is possible to appropriately prevent fretting wear.
以下、本発明の実施形態に係るコネクティングロッドについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a connecting rod according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態におけるコネクティングロッドの正面図であり、図2は図1のA−A線に沿った断面図であり、図3は図1のB―B線に沿った断面図であり、図4は図3下方のクランクピン穴回りの面の解析結果である。 1 is a front view of a connecting rod according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 is an analysis result of the surface around the crank pin hole in the lower part of FIG.
本実施形態におけるコネクティングロッド10はレシプロエンジンに適用されるものであり、小端部20と、大端部30と、これらを連結する連結部40とを備えていて、この連結部40に肉盗み42を有している。この肉盗み42は、コラム部とも称され得る連結部40の断面形状がI字型断面となるように、その両側の表面、すなわちその正面および背面に形成される。なお、肉盗みが施される面は両方の表面に限定されず、一方の表面とすることも可能である。
The connecting
小端部20には、ピストンピン穴22が設けられ、このピストンピン穴22にはピストンピン(不図示)が挿入され、このピストンピンによって小端部20とピストンとが連結される。一方、大端部30には、クランクピン穴32が設けられ、このクランクピン穴32にはクランクシャフトのクランクピン(不図示)が挿入される。クランクピン穴32の内面にはコンロッドベアリングとしてのメタルベアリング34が嵌挿され、このメタルベアリング34の内側にクランクピンが回転自在に嵌め込まれ、大端部30とクランクシャフトとが連結される。コネクティングロッド10は、大端部30を水平分割するように二分割されていて、そのうちの一方は小端部20、連結部40および大端部30の上半分を含んでコンロッド本体12を構成し、他方はコンロッド本体12に下方から取り付けられるコンロッドキャップ36とされている。なお、メタルベアリング34も同様に二分割されていて、クランクピン穴32に嵌合される。コンロッドキャップ36は、クランクピン穴32の左右の外側に設けられた二つのコンロッドボルト取付穴(以下、ボルト穴と称する。)38にコンロッドボルト50が締結されることで、コンロッド本体12に取り付けられる。
The
本実施形態におけるコネクティングロッド10は、チタン合金製であり、上述の如く、肉盗み42を有している。肉盗み42は、小端部20側から大端部30側まで広範囲にわたって連結部40のほぼ全体に施され、大端部30側では、クランクピン穴32周りに延在する肉厚部32aに沿う形で施されている。従って、大端部30側では、肉盗み42が左右に張り出すようになっており、その最も左右外側の位置に側方端42a、42bが形成されている。ここで、肉盗み42は、それぞれコネクティングロッド10の中心線L0、すなわち小端部20の中心線と大端部30の中心線とを含んでコネクティングロッド10の厚さ方向に延在する中心平面に対して左右対称形を有している。それ故、中心平面に対して左側の側方端42aのみについて説明し、右側の側方端42bの説明を省略する。
The connecting
肉盗み42の側方端42aは、ボルト穴38のコネクティングロッド中心側、すなわち上記中心線L0を含む中心平面側の端縁を通る直線L1と、クランクピン穴32の内周面に接すると共に小端部20側の所定の燃焼荷重点aを通る直線L2との間に位置されている。すなわち、肉盗み42の側方端42aは、ボルト穴38のコネクティングロッド中心側の端縁を通ってコネクティングロッド10の厚さ方向に延びる第一平面と、クランクピン穴32の内周面に接すると共に小端部20側の所定の燃焼荷重点aを通ってコネクティングロッド10の厚さ方向に延びる第二平面との間に位置されている。
The
本実施形態では、肉盗み42の側方端42aは、線L1よりもコネクティングロッド10の中心線L0よりの線L1´と、線L2との間に位置されている。これは、ボルト穴38の上端に連通して、ボルト穴38よりも大きな穴である加工穴38aが同軸に形成されていることに起因し、この加工穴38aに肉盗みがかかるのを防ぐべく、加工穴38aのコネクティングロッド中心側の端縁を通る直線L1´よりも内側に、肉盗み42は位置されている。
In the present embodiment, the
燃焼荷重点aとは、エンジンの燃焼・膨張行程でクランクピンからコネクティングロッド10の大端部30側へ及ぼされる力の作用点である。本実施形態では、小端部20のピストンピン穴22のうち、大端部30に最も近接する位置に燃焼荷重点aが設定されており、より具体的にはピストンピン穴22を形成する穴表面とコネクティングロッド10の中心線L0とが交差する点に燃焼荷重点aが設定されている。但し、この燃焼荷重点aは、ピストンピンからコネクティングロッド10へ力が作用するタイミングによってはある程度ばらつくこともあるので、そのようなばらつきの範囲内で任意の点に設定することが出来る。
The combustion load point a is an action point of force exerted from the crank pin to the
また、図2に分かり易く示すように、本実施形態のコネクティングロッド10の肉盗み42は、側方端42aから肉盗み42の内方に向けて次第に肉盗み量が大きくなるようにされており、これによって肉盗み42の側方端42aから所定距離内側までの領域、すなわち側方端部に所定角度の斜面42cが形成されている。すなわち、線L1および線L2に挟まれる領域にある側方端42a(同様に側方端42b)から前述の中心平面、すなわちコネクティングロッド10の中心線L0へ向けてコネクティングロッド10の肉厚が徐々に薄くなるように傾斜が付けられている。なお、図1のA−A線は、肉盗み42の側方端部の略二等分線である。図1および図2によると、斜面42cは、中心平面に到達しない点cまで設けられることが理解され、それよりもコネクティングロッド10の内方では肉盗みの底面は中心平面に垂直である。この点cは、図1において、A−A線と、このA−A線に垂直な線L3との交点であり、線L3は肉盗み42内で中心線L0と交差する。なお、斜面42cの角度αは、約20°であることが好ましい。なお、図2において、ねじ山は省略してある。
2, the meat stealing 42 of the connecting
以上、本実施形態に係るコネクティングロッド10の形状および構成について述べた。以下にその効果を記す。図3に図1のB−B線に沿って切断したコネクティングロッド10の断面図、換言するとコンロッド本体12をコンロッドキャップ36側から見た図を示す。但し、図3においてはメタルベアリング34を省略してある。ここで、図3におけるハッチング部分B2に対しての解析結果を図4に示す。図4は、FEM解析を使い、最大荷重数トンにも及ぶロッドストレスに対しての応力分布を概略表している。図4中、r1が最も応力が少ない領域を示し、r1、r2、r3、r4、r5の順に応力が大きくなっていく領域を示している。図4によると、大端部30のクランクピン穴32を区画形成する穴面上に著しく大きな応力が作用する箇所が存在せず、特に図1に示すように、コネクティングロッド10の中心線L0から左右に45°離れた点p、qの近傍領域に大きな応力が作用することがなく、比較的均一に応力が分布していることが理解される。従って、大端部30のクランクピン穴32周りに燃焼荷重がバランスよく及ぼされることになり、大端部30の変形が生じ難くなる。従って、コネクティングロッド10の大端部30周りの肉厚部32aの肉厚をある程度薄くしつつ、大端部30にフレッティング磨耗が生じるのを防ぐことが可能となる。さらに、コネクティングロッド10にフレッティング磨耗によるフレッティング疲労が生じるのも防げて、コネクティングロッド10の長寿命化が図れるようになる。さらに、これにより、連結部40に捩れが生じなくなり、小端部20に不要な力が生じることが防がれ、例えば小端部20に関するピストンピンのCリングの脱落等が生じ難くなる。
The shape and configuration of the connecting
また、上述の如く、コネクティングロッド10は側方端42a、42bから内方に向かっての斜面42cを有するので、大端部30周りの肉厚が急激に減じられることがなくなり、より大端部30周りの強度を保つことが可能になり、ひいてはフレッティング磨耗が生じる事が防止される。また、斜面42cを有することによりコネクティングロッド10の軽量化も図れることになる。例えば、一般に汎用されているチタン合金製コネクティングロッドに対して、本実施形態の如きチタン合金製コネクティングロッド10では、約10%の軽量化が図られることが検証された。
Further, as described above, the connecting
以上、本発明を上記実施形態に基づき説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、コネクティングロッド10はチタン合金でなく、ニッケル・クロム鋼やクロム・モリブデン鋼などの特殊鋼により作製されても良い。また、鍛造、鋳造、粉末冶金等の手段により作製可能である。そして、本実施形態のようなワンピン・ワンピース用のコネクティングロッドに適用は限定されず、ワンピン・ツーピース用のコネクティングロッドにも本発明は適用され得るものである。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, the connecting
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。 In the above embodiment, the present invention has been described with a certain degree of concreteness, but various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims. It must be understood that. That is, the present invention includes modifications and changes that fall within the scope and spirit of the appended claims and their equivalents.
10 コネクティングロッド
12 コンロッド本体
20 小端部
22 ピストンピン穴
30 大端部
32 クランクピン穴
32a 肉厚部
34 メタルベアリング
36 コンロッドキャップ
38 ボルト穴
40 連結部
42 肉盗み
42a、42b 側方端
50 コンロッドボルト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記大端部側に位置する前記肉盗みの側方端を、前記大端部のコンロッドボルト取付穴のコネクティングロッド中心側の端縁を通る直線と、前記大端部のクランクピン穴の内周面に接すると共に前記小端部側の所定の燃焼荷重点を通る直線との間に位置させることを特徴とするコネクティングロッド。 A connecting rod having a small end, a large end, and a connecting portion that connects the small end and the large end, and having a steal on the surface of the connecting portion,
The side end of the meat theft located on the large end side is a straight line passing through the connecting rod center side edge of the connecting rod bolt mounting hole of the large end portion, and the inner periphery of the crank pin hole of the large end portion The connecting rod is located between a straight line that contacts a surface and passes through a predetermined combustion load point on the small end side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005150858A JP2006329250A (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Connecting rod |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005150858A JP2006329250A (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Connecting rod |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006329250A true JP2006329250A (en) | 2006-12-07 |
Family
ID=37551153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005150858A Pending JP2006329250A (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Connecting rod |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006329250A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008240853A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toyota Motor Corp | Manufacturing method of shaft connection structure object and shaft connection structure object |
-
2005
- 2005-05-24 JP JP2005150858A patent/JP2006329250A/en active Pending
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JP2008240853A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toyota Motor Corp | Manufacturing method of shaft connection structure object and shaft connection structure object |
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Legal Events
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