JP2008261426A - コネクティングロッド - Google Patents

Abstract

【課題】高い耐久性を維持しつつ、可及的に軽量化を図ること。
【解決手段】大端部１１は、連結部１４と一体形成された本体部１１ａと、本体部１１ａにボルト１５で固定されることにより、ピストンピン孔１７を形成する半割状のキャップ部１１ｂと、本体部１１ａおよびキャップ部１１ｂの側部に設けられた一対のボルトボス部１１ｃ、１１ｄとを有している。連結部１４は、少なくとも大径部側端部の幅方向両側に一対のリブ２０を有するＩ字形断面形状に形成されているとともに、各リブ２０の大端部側端部２０ａがボルトボス部１１ｃよりも幅方向内側で前記連結部１４の長手方向の中心線Ｌとクロスする当該クランクピン孔１６の接線Ｌ１に沿って大端部１２の本体部１２ａと連続している。
【選択図】図２

Description

本発明はコネクティングロッドに関する。

一般にコネクティングロッドは、特許文献１に示すように、クランクピン孔を有する大端部と、ピストンピン孔を有する小端部と、これら両端部を連結する連結部とを備えている。連結部は、例えば、断面略Ｉ字状となるように表面が肉盗みされている。この肉盗みを設けることにより、コネクティングロッド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、各気筒の膨張行程における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孔や、小端部のピストンピン孔が楕円形に変形するような変形モードが生じる。特に、大端部の側部と連結部との間に作用する引張り力によって、曲げモーメントが大端部に作用し、大端部を構成する本体部とキャップ部との間を分離しようとするフレッティングの原因となる。従来のコネクティングロッドにおける連結部は、小端部と大端部とを、それらの中心を結ぶ線上で連結しているに過ぎなかったので、上述のようなフレッティングの原因となる偶力の腕が長くなる傾向にあり、本体部とキャップ部の口が開きやすくなって、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。

そこで、特許文献１に開示されたコネクティングロッドでは、大端部側に位置する肉盗みの側方端を、大端部のコンロッドボルト取付孔のコネクティングロッド中心側の端縁を通る直線と、大端部のクランクピン孔の内周面に接するとともに小端部側の所定の燃焼荷重点を通る傾斜直線との間に位置させている。
特開２００６−３２９２５０号公報

特許文献１の構成では、フレッティング疲労に対する強度は向上する。

しかしながら、肉盗みの側方端が前記傾斜直線に対し、クランクピン孔と反対側に延びている構成を採用しているので、連結部の大端部側端部は、その幅方向両端部分に形成されるリブが傾斜直線よりもボルト取付孔側へ延びることになる。このため、特許文献１の構成では、近年要請されているさらなる軽量化には限界があった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、高い耐久性を維持しつつ、可及的に軽量化を図ることのできるコネクティングロッドを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、クランクピン孔を有する大端部と、ピストンピン孔を有する小端部と、これら両端部を連結する連結部とを備えたコネクティングロッドにおいて、前記大端部は、前記連結部と一体形成された本体部と、前記本体部にボルトで固定されることにより、当該本体部とともに前記ピストンピン孔を形成する半割状のキャップ部と、前記本体部および前記キャップ部の側部に設けられた一対のボルトボス部とを有し、前記連結部は、少なくとも大径部側端部の幅方向両側に一対のリブを有するＩ字形断面形状に形成されているとともに、各リブの大端部側端部が前記ボルトボス部よりも幅方向内側で、前記連結部の長手方向の中心線とクロスするクランクピン孔の接線に沿って、前記大端部の本体部と連続していることを特徴とするコネクティングロッドである。この態様では、各リブの大端部側端部がボルトボス部よりも幅方向内側で、連結部の長手方向の中心線とクロスするクランクピン孔の接線に沿って、大端部の本体部と連続しているため、小端部と大端部との間に引張り力が作用した場合でも、クランクピン孔の接線沿い、すなわち、ボルトボス部と交差する方向に力を受けることができる結果、大端部のクランクピン孔回りに荷重が分散され、フレッティングの原因となる曲げモーメントが生じにくくなる。このため、本体部とキャップ部との間にフレッティングずれや、該フレッティングずれによる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。加えて、連結部のリブの大端部側端部が対応するボルトボス部よりも幅方向内側で本体部と連続しているので、連結部の大端部側端部は、その幅方向寸法が、概ねクランクピン孔の直径内に収まることになり、従来品の耐フレッティング摩耗性ないしは耐フレッティング疲労に対する耐久性を維持しつつ、従来品よりも連結部の質量を低減し、軽量化を図ることができる。このため、例えば、幾何学的圧縮比が１５以上に設定される高圧縮比の火花点火式エンジンに適用しても、強度と軽量化を両立することができる。本発明においてリブの大端部側端部がクランクピン孔の接線に沿う態様としては、例えば、リブの大端部側端部の内側が、連結部の長手方向の中心線と交差するクランクピン孔の接線に沿っている場合の他、リブの長手方向中心線が前記クランクピン孔の接線に沿っていてもよい。

好ましい態様において、前記リブは、当該連結部の全長にわたって形成されているとともに、当該リブの小端部側端部は、前記接線に沿って前記小端部と連続しており、該リブの当該小端部側端部と大端部側端部との間は、当該連結部の前記中心線に沿って幅方向に対向する相手側と互いに略平行に延びている。この態様では、一対のリブが連結部の全長にわたって連続的に形成されているので、コネクティングロッドの成型が容易になるとともに、所期の強度を維持しつつ、連結部の軽量化を可及的に図ることができる。

別の態様において、前記リブは、前記接線に沿って前記連結部の途中部でクロスして前記小端部に連続しているとともに、両リブのクロス部分には、両端部がリブの側壁に連続する補助ビード部が形成されている。この態様では、小端部と大端部との間に引張り力が作用しても、その力を斜交い状に受けることができるので、大端部のクランクピン孔回りに荷重が分散されて作用することになり、本体部とキャップ部との位置ずれが生じにくくなるので、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。また、補助ビード部が両リブのクロス部分に形成されているので、比較的質量を増加することなく、捻れや曲げに対する強度を高めることができる。

以上説明したように、本発明は、大端部のクランクピン孔回りに荷重が分散させて、本体部とキャップ部との間にフレッティング摩耗が生じるのを防止し、極めて高い強度を維持しつつ、従来品よりも連結部の質量を低減し、軽量化を図ることができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、第１実施形態と同様の部材には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るコネクティングロッド１０の斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係るコネクティングロッド１０の外観図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。

各図を参照して、図示のコネクティングロッド１０は、大端部１１と、小端部１２と、両端部１１、１２を一体に連結する連結部１４を備えている。

大端部１１は、連結部１４と一体形成された本体部１１ａと、この本体部１１ａにボルト１５で固定されるキャップ部１１ｂとを有しており、本体部１１ａにキャップ部１１ｂを固着することにより、全体として、図略のクランクピンに適合するクランクピン孔１６を区画する環状ボス部を構成している。本体部１１ａおよびキャップ部１１ｂには、それぞれ一対のボルトボス部１１ｃ、１１ｄが形成されている。ボルトボス部１１ｃ、１１ｄは、概ねクランクピン孔１６の中心Ｏ１とピストンピン孔１７の中心Ｏ２とを結ぶ中心線Ｌに沿って延びており、本体部１１ａに形成されたボルトボス部１１ｃのねじ部に、キャップ部１１ｂのボルトボス部１１ｄを挿通するボルト１５を螺合させることにより、本体部１１ａとキャップ部１１ｂとが一体化されている。

小端部１２は、図略のピストンピンに適合するピストンピン孔１７を区画する環状のボス状部位である。周知の構成と同様に、小端部１２のピストンピン孔１７は、大端部１１のクランクピン孔１６よりも小さく設定されている。

図１に示すように、連結部１４は、前後両面にいわゆる肉盗みが設けられており、幅方向両側に対をなすリブ２０を有するＩ字形断面形状に形成されている。

図２（Ａ）に示すように、連結部１４の大端部側端部１４ａは、両ボルトボス部１１ｃ、１１ｃの内側で本体部１１ａと連続している。また、連結部１４の小端部側端部１４ｂは、小端部１２の底部部分に連続している。この接続の態様として、中心線Ｌと交差してリブ２０の大端部側端部２０ａの内側（小端部１２においては、当該大端部側端部２０ａに対し中心線Ｌを中心に対称形にある小端部側端部２０ｂの外側）に沿う直線を第１の直線Ｌ１、中心線Ｌと交差してリブ２０の大端部側端部２０ａの外側（小端部１２においては、当該大端部側端部２０ａに対し中心線Ｌを中心に対称形にある小端部側端部２０ｂの内側）に沿う直線を第２の直線Ｌ２とすると、第１の直線Ｌ１は、クランクピン孔１６の接点を通る一方、第２の直線Ｌ２は、ピストンピン孔１７の接点を通り、両直線Ｌ１、Ｌ２は、互いに平行に延びている。そして、リブ２０の端部２０ａ、２０ｂ側は、これら直線Ｌ１、Ｌ２間に沿って、両ピン孔１６、１７に対し、いわば、接線状に、且つ直線的に指向しているとともに、リブ２０の中央側は、各直線Ｌ１、Ｌ２が交差する部分で中心線Ｌと平行に延びている。

以上説明したように、第１実施形態では、連結部１４のリブ２０の大端部側端部２０ａが、ボルトボス部１１ｃ、１１ｄよりも幅方向内側で当該クランクピン孔１６の接線（図示の実施形態では、第１の直線Ｌ１）に沿って大端部１１の本体部１１ａと連続しているため、小端部１２と大端部１１との間に引張り力が作用した場合でも、クランクピン孔１６の接線沿い、すなわち、ボルトボス部１１ｃ、１１ｄと交差する方向に力を受けることができる結果、大端部１１のクランクピン孔１６回りに荷重が分散され、フレッティングの原因となる曲げモーメントが生じにくくなる。このため、本体部１１ａとキャップ部１１ｂとの間にフレッティングずれや、該フレッティングずれによる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。加えて、連結部１４のリブ２０が対応するボルトボス部１１ｃ、１１ｄよりも幅方向内側で本体部１１ａと連続しているので、連結部１４の大端部側端部１４ａは、その幅方向寸法が、概ねクランクピン孔１６の直径内に収まることになり、従来品の耐フレッティング摩耗性ないしは耐フレッティング疲労に対する耐久性を維持しつつ、従来品よりも連結部１４の質量を低減し、軽量化を図ることができる。このため、例えば、幾何学的圧縮比が１５以上に設定される高圧縮比の火花点火式エンジンに適用しても、強度と軽量化を両立することができる。

特に第１実施形態では、リブ２０は、当該連結部１４の全長にわたって形成されているとともに、当該リブ２０の小端部側端部２０ｂは、両直線Ｌ１、Ｌ２に沿って小端部１２と連続しており、該リブ２０の当該小端部１２と大端部１１との間は、中心線Ｌに沿って、幅方向に対向する相手側と互い略平行に延びている。このため本実施形態では、一対のリブ２０が連結部１４の全長にわたって連続的に形成されているので、コネクティングロッド１０の成型が容易になるとともに、所期の強度を維持しつつ、連結部１４の軽量化を可及的に図ることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。

図３は、本発明の第２実施形態に係るコネクティングロッド１０の斜視図であり、図４は、本発明の第２実施形態に係るコネクティングロッド１０の外観図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。

図３〜図４（Ａ）（Ｂ）を参照して、第２実施形態に係るコネクティングロッド１０では、連結部１４のリブ２０が、上述した直線Ｌ１、Ｌ２沿いに交差し、リブ２０は、当該連結部１４の途中部でクロスしているとともに、両リブ２０のクロス部分には、両端部３０ａ、３０ｂがリブ２０の側壁に連続する補助ビード部３０が形成されている。この態様では、小端部１２と大端部１１との間に引張り力が作用しても、その力を斜交い状に受けることができるので、大端部１１のクランクピン孔１６回りに荷重が分散されて作用することになり、本体部１１ａとキャップ部１１ｂとの位置ずれが生じにくくなるので、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。また、補助ビード部３０が両リブ２０のクロス部分に形成されているので、比較的質量を増加することなく、捻れや曲げに対する強度を高めることができる。

上述した各実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、リブ２０がクランクピン孔１６の接線に沿う態様としては、中心線Ｌとクロスし、且つクランクピン孔１６の接点とピストンピン孔１７の接点とを結ぶ接線に、リブ２０の長手方向の中心線が重なる態様であってもよい。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態に係るコネクティングロッドの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るコネクティングロッドの外観図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。 本発明の第２実施形態に係るコネクティングロッドの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るコネクティングロッドの外観図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。

符号の説明

１０ コネクティングロッド
１１ 大端部
１１ａ 本体部
１１ｂ キャップ部
１１ｃ ボルトボス部
１１ｄ ボルトボス部
１２ 小端部
１４ 連結部
１５ ボルト
１６ クランクピン孔
１７ ピストンピン孔
２０ リブ
２０ａ 大端部側端部
２０ｂ 小端部側端部
３０ 補助ビード部
Ｌ１ 第１の直線（接線の一例）
Ｌ２ 第２の直線

Claims (3)

1. クランクピン孔を有する大端部と、ピストンピン孔を有する小端部と、これら両端部を連結する連結部とを備えたコネクティングロッドにおいて、
   前記大端部は、前記連結部と一体形成された本体部と、前記本体部にボルトで固定されることにより、当該本体部とともに前記ピストンピン孔を形成する半割状のキャップ部と、前記本体部および前記キャップ部の側部に設けられた一対のボルトボス部とを有し、
   前記連結部は、少なくとも大径部側端部の幅方向両側に一対のリブを有するＩ字形断面形状に形成されているとともに、各リブの大端部側端部が前記ボルトボス部よりも幅方向内側で、前記連結部の長手方向の中心線とクロスするクランクピン孔の接線に沿って、前記大端部の本体部と連続している
   ことを特徴とするコネクティングロッド。
2. 請求項１記載のコネクティングロッドにおいて、
   前記リブは、当該連結部の全長にわたって形成されているとともに、当該リブの小端部側端部は、前記接線に沿って前記小端部と連続しており、該リブの当該小端部側端部と大端部側端部との間は、当該連結部の前記中心線に沿って幅方向に対向する相手側と互いに略平行に延びている
   ことを特徴とするコネクティングロッド。
3. 請求項１記載のコネクティングロッドにおいて、
   前記リブは、前記接線に沿って前記連結部の途中部でクロスして前記小端部に連続しているとともに、両リブのクロス部分には、両端部がリブの側壁に連続する補助ビード部が形成されている
   ことを特徴とするコネクティングロッド。

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