JP2007078071A - 内燃機関のコンロッド - Google Patents

Abstract

【課題】 組立作業性を殆ど損なうことなく、その軌跡をコンパクトにして内燃機関のコンパクト化等に寄与し得るコンロッドを提供する。
【解決手段】 コンロッド本体１１と、コンロッド１とクランクピン２１とを連結するために前記コンロッド本体１１の大端部に固定されるキャップ１２と、を備える。前記コンロッド本体１１と前記キャップ１２との接合面（割り面）Ｐは、コンロッド長手方向に垂直な面Ｖから角度αだけ傾斜されている。前記キャップ１２は、コンロッド小端部から遠い側に螺入されるロワーボルト３１、及び、小端部に近い側に螺入されるアッパーボルト３２により、前記コンロッド本体１１に固定される。ロワーボルト３１の頭部を着座させるために前記キャップ１２に形成される座面４５は、アッパーボルト３２の頭部を着座させるために前記キャップ１２に形成される座面４６よりも、前記接合面Ｐに近づくように距離ｄだけオフセットされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンロッド本体とその大端部側に固定されるキャップとの接合面（割り面）がコンロッド長手方向に垂直な面から傾斜されている、いわゆる斜め割タイプのコンロッドの構成に関する。

特許文献１は内燃機関のコンロッド（連接棒）を開示する。この特許文献１のコンロッドは上記の斜め割タイプのものではないが、クランク軸の軸心とピストンピンの軸心を結ぶ仮想線が、鉛直線から一方向に傾斜するように配置している。そして、コンロッドの大端部（キャップに相当）を連接棒本体に固定するための２本のボルトのうち、前記一方向側に位置する一方のボルトの頭部を連接棒本体側に位置させている。

特許文献１は、上記の構成により、連接棒の下端の移動軌跡の高さがより高くなるので、オイルパンと接触しないように連接棒を低くでき、クランク軸の重心も低くできることから、内燃機関の低重心化が達成されるとする。
特開２００１−２４８６２８号公報（図１、００３１、００４７〜００４９）

上記特許文献１の構成は、ボルトの向きを逆にする分だけ連接棒の下端を高くできるものの、通常とは反対の連接棒小端側からボルトを捩じ込まなければなければならないために、組立作業が極めて困難であった。この点、例えば、クランクケースを２分割や３分割構成にすればコンロッド小端側からボルトを組み付けるのも不可能ではないが、この場合は部品点数及び製造コストが増大してしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、組立作業性を殆ど損なうことなく、その軌跡をコンパクトにして内燃機関のコンパクト化等に寄与し得るコンロッドを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下のように構成する、内燃機関のコンロッドが提供される。即ち、コンロッド本体と、コンロッドとクランクピンとを連結するために前記コンロッド本体の大端部に固定されるキャップと、を備える。前記コンロッド本体と前記キャップとの接合面は、コンロッド長手方向に垂直な面から傾斜されている。前記キャップは、コンロッドの小端部から遠い側に取り付けられるロワーボルト及び小端部に近い側に取り付けられるアッパーボルトにより前記コンロッド本体に固定される。前記ロワーボルトの頭部を着座させるために前記キャップに形成される座面は、前記アッパーボルトの頭部を着座させるために前記キャップに形成される座面よりも、前記接合面に近づくようにオフセットされている。

これにより、コンロッドの長手方向の長さを短縮でき、またコンロッドの運動軌跡を小さくできるので、内燃機関の小型化、特に鉛直方向長さの短縮を実現できる。更に、車両への内燃機関の搭載位置を低くできるので、車両の低重心化と空気抵抗の軽減を容易に実現できる。一方で、ロワーボルトの頭部を着座する座面の部分のキャップの強度は十分に確保されるので、使用に伴うキャップの破損を防止することができる。

前記の内燃機関のコンロッドにおいては、前記ロワーボルトの長さと前記アッパーボルトの長さとが等しいことが好ましい。

これにより、キャップを取り付けるための２本のボルトを共通化することが可能で、部品点数の種類及び組立工数を削減できる。

前記の内燃機関のコンロッドにおいては、前記ロワーボルトの軸部を螺入する前記コンロッド本体側の孔が貫通状に形成されていることが好ましい。

更に、前記の内燃機関のコンロッドにおいては、前記ロワーボルトの軸端部が前記コンロッド本体の大端部から外部へ突き出していることが好ましい。

これにより、前述のようにコンロッドの運動軌跡をコンパクトにでき、２本のボルトの共通部品化を容易にすると同時に、コンロッドの大端部のコンパクト性・軽量性を殆ど損なわない簡素な構成とすることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１に断面図を示す本実施形態のコンロッド（コネクティングロッド）１は、細長状のコンロッド本体１１と、このコンロッド本体１１の大端部に固定されるキャップ１２と、を備える。このコンロッド本体１１の大端部には半円状の凹部１５が形成されるとともに、キャップ１２にも半円状の凹部１６が形成されている。そして、キャップ１２がコンロッド本体１１の大端部に取り付けられることで凹部１５と凹部１６とが接合されて、図略のクランク軸のクランクピン２１を枢結するための円状の連結部１７が構成される。この連結部１７の内周面には、軸受としてのメタル部２２が装着される。

なお、コンロッド本体１１の小端部には、図示しないピストンのピストンピン２３を枢結するための連結部１８が構成されている。

コンロッド本体１１と前記キャップ１２との接合面（いわゆる割り面）Ｐは、コンロッド長手方向に垂直な仮想面Ｖを考えたときに、当該仮想面Ｖから角度αだけ傾斜されている。この傾斜角αは、例えば３０°〜５０°程度の大きさの角度とされている。これにより、いわゆる斜め割タイプのコンロッド１が実現されて、エンジン組立時にコンロッド本体１１のシリンダボアへの挿入を良好に行うことができる。

そして、前記キャップ１２は、その両肩部に取り付けられたボルト３１・３２によって、前記コンロッド本体１１に固定される。具体的には、前記キャップ１２には、コンロッドの小端部より遠い側に配置されるロワーボルト３１及び前記小端部に近い側に配置されるアッパーボルト３２の軸部をそれぞれ挿通させる挿通孔４１・４２が形成される。また、前記コンロッド本体１１には、前記ロワーボルト３１の軸部に螺合可能なネジ孔としての貫通孔４３と、前記アッパーボルト３２の軸部に螺合可能なネジ穴としての袋穴４４と、が形成されている。

この構成で、コンロッド本体１１とキャップ１２とを接合面Ｐで接合させた状態で、２本のボルト３１・３２を接合面Ｐに垂直な方向にキャップ１２側から挿通孔４１・４２へ差し込み、貫通孔４３及び袋穴４４にそれぞれ捩じ込むことで、キャップ１２をコンロッド本体１１に固定することができる。

なお本実施形態では、前記ロワーボルト３１の長さＬ１と前記アッパーボルト３２の長さＬ２は同じ長さとされており（Ｌ１＝Ｌ２）、また、両ボルト３１・３２は等しい径とされている。もっと言えば、本実施形態では２本のボルト３１・３２として同一の部品が使用されている。

ロワーボルト３１の軸部はネジ孔としての前記貫通孔４３から突出し、その軸端部（先端部）３５は、コンロッド本体１１の大端部側の部分から外部へ向けて斜めに若干突き出している。このようにロワーボルト３１を捩じ込む孔を貫通孔４３に構成し、コンロッド本体１１の大端部側に肉を盛ったりせずにロワーボルト３１の軸端部３５を単純に露出させる構成とすることで、コンロッド本体１１側のコンパクト化及び軽量化を実現することができる。

前記キャップ１２には、前記ロワーボルト３１及びアッパーボルト３２のそれぞれの頭部を着座させる座面４５・４６が形成されている。２つの座面４５・４６は前記キャップ１２の両肩部に配置され、いずれも前記接合面Ｐに平行な平坦面に形成される。また、前記ロワーボルト３１の頭部を着座させる座面４５は、アッパーボルト３２の頭部を着座させる座面４６よりも、前記接合面Ｐに近づく側に距離ｄだけオフセットされている。

なお、図２には図１に対応する比較例が示され、この比較例の斜め割タイプのコンロッド１’は、２つのボルト３１・３２の頭部を着座させる座面４５・４６が、オフセットされた関係になっておらず、互いに面一に構成されている。これに伴って、ロワーボルト３１の軸端部３５は、ネジ孔としての貫通孔４３からは若干突出しているものの、コンロッド本体１１の大端部からは外側へ突出しない構成になっている。

上記の実施形態のコンロッド１の効果を説明する。即ち、本実施形態のコンロッド１は、前述のようにロワーボルト３１の頭部を着座させる座面４５がアッパーボルト３２の頭部を着座させる座面４６よりも接合面Ｐに近くなるようにオフセットされているため、ロワーボルト３１の頭部の下端をそれだけ高くすることができる。従って、コンロッド１の長手方向の長さを短縮でき、またコンロッド１の運動軌跡Ｑを小さくできるので、内燃機関の小型化、特に鉛直方向長さの短縮を実現できる。また、オイルパンの位置を相対的に高くでき、換言すれば車両への内燃機関の搭載位置を低くできるので、車両の低重心化を実現できるとともに、空気抵抗を容易に軽減でき、ボンネットフードの設計も容易になる。

なお図１に示すように、上述のようにコンロッド小端部から遠い側（大端側）の座面４５をオフセットしたことに伴い、当該座面４５を形成した側のキャップ１２の肩部の肉厚ｔ１は、コンロッド小端部に近い側（小端側）の座面４６側の肩部の肉厚ｔ２よりも、若干小さくなっている。一方、比較例（図２）では、上述の座面４５のオフセットがされないので、キャップ１２の大端部側の肩部の肉厚ｔ１は小端部側の肩部の肉厚ｔ２とほぼ同じになる。

しかしながら、本実施形態や比較例のような斜め割タイプのコンロッドの場合、キャップ１２の大端側の肩部（肉厚ｔ１の部分）に加わる荷重は、小端側の肩部（肉厚ｔ２の部分）に加わる荷重よりも小さい。従って、本実施形態のように大端側の座面４５を接合面Ｐ側にオフセットした形状とし、その結果として大端側の肩部の肉厚ｔ１が小さくなったとしても、キャップ１２の肉厚ｔ１の部分の応力はさほど増大せず、例えばｔ１の部分とｔ２の部分とで応力をほぼ均等とすることができる。従って、上述のように内燃機関の小型化を達成しつつ、キャップ１２の大端部側の肩部（肉厚ｔ１の部分）の強度を必要十分に確保でき、使用に伴うキャップ１２の破損を防止することができる。

図３には直列気筒型エンジンに本実施形態のコンロッド１を適用した場合が左側に、比較例のコンロッド１’を適用した場合が右側に、それぞれ示されている。この図３に示すように、本実施形態のコンロッド１（左側）が描く運動軌跡Ｑがクランク軸の軸心Ｃよりも下側へ張り出す距離ｈは、比較例のコンロッド１’（右側）の運動軌跡Ｑ’の下側へ張り出す距離ｈ’よりも、短くなっている。この短縮量は、大端側の座面４５のオフセット距離（図１のｄ）にもよるが、例えば３％〜５％程度を実現することができる。

図４には、６０°−Ｖ型エンジンに本実施形態のコンロッド１と比較例のコンロッド１’を適用した場合を対照的に示している。この場合も、本実施形態のコンロッド１（左側）が描く運動軌跡Ｑがクランク軸の軸心Ｃよりも下側へ張り出す距離ｈは、比較例のコンロッド１’（右側）の運動軌跡Ｑ’の下側へ張り出す距離ｈ’よりも、３％〜５％程度短くすることができる。

以上に示すように、本実施形態のコンロッド１は、コンロッド本体１１と、コンロッド１とクランクピン２１とを連結するために前記コンロッド本体１１の大端部に固定されるキャップ１２と、を備える。そして、前記コンロッド本体１１と前記キャップ１２との接合面Ｐは、コンロッド長手方向に垂直な面Ｖから傾斜されている。また、前記キャップ１２は、コンロッドの小端部から遠い側のロワーボルト３１及び小端部から遠い側のアッパーボルト３２により前記コンロッド本体１１に固定される。そして、ロワーボルト３１の頭部を着座させるために前記キャップ１２に形成される座面４５は、アッパーボルト３２の頭部を着座させるために前記キャップ１２に形成される座面４６よりも、前記接合面Ｐに近づくようにオフセットされている。

従って、コンロッド１の長手方向の長さを短縮でき、またコンロッド１の運動軌跡Ｑを小さくできるので、内燃機関の小型化、特に鉛直方向長さの短縮を実現できる。更に、車両への内燃機関の搭載位置を低くできるので、車両の低重心化と空気抵抗の軽減を実現できる。一方で、キャップ１２のコンロッド小端部から遠い側の肩部（ｔ１の部分）の強度は十分に確保されるので、使用に伴うキャップ１２の破損を防止することができる。

また、本実施形態のコンロッド１では、図１に示すように、前記ロワーボルト３１の長さＬ１と前記アッパーボルト３２の長さＬ２が等しくなっている。

従って、２本のボルト３１・３２を共通化することが可能で、部品点数の種類及び組立工数を削減できる。

また、本実施形態のコンロッド１では、前記ロワーボルト３１の軸部を螺入する前記コンロッド本体１１側の孔が、貫通状に形成された貫通孔４３として構成されている。更に、前記ロワーボルト３１の軸端部３５がコンロッド本体１１の大端部から外部へ突き出している。

従って、前述のように大端側の座面４５のオフセットによりコンロッド１の運動軌跡Ｑをコンパクトとし、かつボルト３１・３２の共通部品化を容易とすると同時に、ロワーボルト３１の軸端部３５を覆うためにコンロッド１の大端部を厚肉状とする必要もないので、コンロッド１の大端部のコンパクト性・軽量性を殆ど損なわない簡素な構成とすることができる。

以上に本実施形態の構成を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態ではロワーボルト３１とアッパーボルト３２とは同じ径に構成しているが、ロワーボルト３１の径をアッパーボルト３２の径よりも小さくする構成に変更することができる。この場合、ロワーボルト３１の頭部も小さくなるので、コンロッド１の長手方向長さを更に短縮でき、前記の運動軌跡Ｑの下側張出し距離ｈを一層短くすることができる。また、ロワーボルト３１の径が小さくなることに伴い挿通孔４１や貫通孔４３の径も小さくできるので、その分、ロワーボルト３１の周囲部分のキャップ１２やコンロッド１をコンパクト化できる。ただし上述のように、ロワーボルト３１とアッパーボルト３２を同じ径として部品を共通化すると、部品の種類や組立工数を削減できる点で有利である。

上記の実施形態ではロワーボルト３１とアッパーボルト３２とは同じ長さに構成しているが（Ｌ１＝Ｌ２）、ロワーボルト３１をアッパーボルト３２よりも短くする構成に変更することができる（Ｌ１＜Ｌ２）。この場合、コンロッド本体１１の大端部からロワーボルト３１の軸端部３５が外部へ突出しない構成とすることで、コンロッド１の運動軌跡Ｑの横幅を若干短縮する余地がある。ただし上述のように、ロワーボルト３１とアッパーボルト３２を同じ長さとして部品を共通化すると、部品の種類や組立工数を削減できる点で有利である。

本発明の一実施形態に係るコンロッドの断面図。 比較例のコンロッドの断面図。 直列型エンジンに適用した場合の本実施形態のコンロッドの運動軌跡を、比較例と対照させて示した図。 Ｖ型エンジンに適用した場合の本実施形態のコンロッドの運動軌跡を、比較例と対照させて示した図。

符号の説明

１ コンロッド
１１ コンロッド本体
１２ キャップ
２１ クランクピン
３１ コンロッド小端部から遠い側のボルト（ロワーボルト）
３２ コンロッド小端部に近い側のボルト（アッパーボルト）
３５ ロワーボルトの軸端部
４５ コンロッド小端部から遠い側（大端側）の座面
４６ コンロッド小端部に近い側（小端側）の座面
Ｐ 接合面
ｄ 大端側の座面のオフセット距離
Ｑ コンロッドの運動軌跡

Claims (4)

1. コンロッド本体と、
   コンロッドとクランクピンとを連結するために前記コンロッド本体の大端部に固定されるキャップと、を備え、
   前記コンロッド本体と前記キャップとの接合面は、コンロッド長手方向に垂直な面から傾斜されており、
   前記キャップは、コンロッドの小端部から遠い側に取り付けられるロワーボルト及び小端部に近い側に取り付けられるアッパーボルトにより前記コンロッド本体に固定され、
   前記ロワーボルトの頭部を着座させるために前記キャップに形成される座面は、前記アッパーボルトの頭部を着座させるために前記キャップに形成される座面よりも、前記接合面に近づくようにオフセットされていることを特徴とする、内燃機関のコンロッド。
2. 請求項１に記載の内燃機関のコンロッドであって、前記ロワーボルトの長さと前記アッパーボルトの長さとが等しいことを特徴とする内燃機関のコンロッド。
3. 請求項２に記載の内燃機関のコンロッドであって、前記ロワーボルトの軸部を螺入する前記コンロッド本体側の孔が貫通状に形成されていることを特徴とする内燃機関のコンロッド。
4. 請求項３に記載の内燃機関のコンロッドであって、前記ロワーボルトの軸端部が前記コンロッド本体の大端部から外部へ突き出していることを特徴とする内燃機関のコンロッド。
   
   

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