JP2014134237A - コネクティングロッド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ボルト本数を抑えつつ、必要な強度を確保することができるコネクティングロッドを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関においてピストンのピストンピンとクランク軸とを連結する斜め割りのコネクティングロッド１であって、ピストンピンが挿通される第１挿通孔Ａが形成されたロッド本体２と、ロッド本体２に対してボルト止めされ、ロッド本体２と一体になることでクランク軸が挿通される第２挿通孔Ｂを形成するキャップ３と、を備え、キャップ３のうち第１挿通孔Ａに近い側は二本のボルト６Ａ，６Ｂでロッド本体２に結合されており、キャップ３のうち第１挿通孔Ａから遠い側はロッド本体２に一本のボルト５で結合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関を構成する斜め割りのコネクティングロッドに関する。

一般に、いわゆるレシプロエンジンなどの内燃機関にあっては、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動へと変化するクランク機構の一部として、ピストン及びクランク軸を連結するコネクティングロッドが備えられている。

このようなコネクティングロッドに関する技術文献としては、例えば特許文献１，２が知られている。特許文献１には、内燃機関のピストンとクランク軸とを連結する斜め割りのコネクティングロッド（連接棒）であって、キャップ（大端部冠）と連接棒本体（ロッド本体）とを上下それぞれ２本ずつ計４本のボルトで結合させるものが記載されている。また、特許文献２には、コネクティングロッド内に形成された圧送油路（給油穴）に関する記載がある。

実開平１−１６６１２１号公報 特開平１０−１９６３６２号公報

ところで、斜め割りのコネクティングロッドでは、キャップとロッド本体とを上下１本ずつ計２本のボルトで結合させる二本締めのものが存在する。しかしながら、このような二本締めの場合には、ボルトの軸力を高くする必要があるため雌ねじのかみ合いが長くなり、応力が集中するロッド本体側では幹部を加工する必要が生じる。これは強度上好ましくない。

一方で、前述した従来のコネクティングロッドのように四本締めとすると、一本当たりのボルト軸力は低くでき、かみ合いも短くできるが、ボルト数の増加による加工費用、組付工数、及びボルト費用の増加が問題となっていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ボルト本数を抑えつつ、必要な強度を確保することができるコネクティングロッドを提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関においてピストンのピストンピンとクランク軸とを連結する斜め割りのコネクティングロッドであって、ピストンピンが挿通される第１挿通孔が形成されたロッド本体と、ロッド本体に対してボルト止めされ、ロッド本体と一体になることでクランク軸が挿通される第２挿通孔を形成するキャップと、を備え、キャップのうち第１挿通孔に近い側はロッド本体に二本のボルトで結合されており、キャップのうち第１挿通孔から遠い側はロッド本体に一本のボルトで結合されていることを特徴とする。

本発明によれば、斜め割りのコネクティングロッドにおいて、キャップのうち第１挿通孔に近い側を二本のボルトでロッド本体に結合する構成とすることで、負荷の大きい部分を十分強い軸力で結合することができるので、必要な強度を確保することができる。更に、このコネクティングロッドでは、キャップのうち第１挿通孔から遠い側を一本のボルトでロッド本体に結合する構成とすることで、比較的負荷の少ない部分を適切な軸力で結合することができる。従って、このコネクティングロッドでは、四本締めの場合と比べてボルト本数を抑えつつ、必要な強度を確保することができる。また、このコネクティングロッドによれば、ボルト穴の加工費用、組付工数、及びボルト費用を抑えられるので、コネクティングロッドの製造コストを低くすることができる。

本発明に係るコネクティングロッドにおいては、キャップのうち第１挿通孔に近い側をロッド本体に結合させる二本のボルト、及び、キャップのうち第１挿通孔から遠い側をロッド本体に結合させる一本のボルトは、共通形状のボルトであってもよい。
このコネクティングロッドによれば、各ボルトを共通化することができるので、異なる形状のボルトを用いる場合と比べて、ボルトの製造コストを削減できると共に、組付け時のボルト管理が容易となるメリットがある。

また、本発明に係るコネクティングロッドにおいて、ロッド本体には、キャップのうち第１挿通孔に近い側の二本のボルトの間を通り、コネクティングロッド中心線に対して斜めに交差する直線状の給油穴が形成されていてもよい。
このコネクティングロッドによれば、二本のボルトの間を通るように（すなわち二本のボルトと螺合するボルト穴の間を通るように）給油穴を形成することで、コネクティングロッド中心線から離れた位置に給油穴を設けることができる。従って、本発明によれば、ボルト穴との干渉を避けつつ、コネクティングロッド中心線から離れた応力の低い位置に給油穴を形成するので、高荷重に耐えうる設計とすることができ、コネクティングロッドの強度向上を図ることができる。

本発明によれば、コネクティングロッドのボルト本数を抑えつつ、必要な強度を確保することができる。

第１の実施形態に係るコネクティングロッドを示す斜視図である。 ロッド本体及びキャップの組付け前の状態を示す斜視図である。 （ａ）第１の実施形態に係るロッド本体を示す側面図である。（ｂ）図３（ａ）と異なる方向のロッド本体を示す側面図である。 （ａ）第２の実施形態に係るロッド本体を示す側面図である。（ｂ）図４（ａ）と異なる方向のロッド本体を示す側面図である。

以下、本発明に係るコネクティングロッドの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１に示す第１の実施形態のコネクティングロッド１は、車両用のレシプロエンジンなどの内燃機関においてピストンとクランク軸とを連結する部材である。コネクティングロッド１は、いわゆるクランク機構を構成する部材であり、ピストンの往復運動はクランク機構を介してクランク軸の回転運動へ変換される。

コネクティングロッド１は、中心線Ｃに沿って延在する長尺の部材であり、両端に第１挿通孔Ａ及び第２挿通孔Ｂが形成されている。第１挿通孔Ａは、ピストンのピストンピンが挿通される穴であり、第２挿通孔Ｂは、クランク軸が挿通される穴である。

コネクティングロッド１は、ロッド本体２と、ロッド本体２に組付けられたキャップ３と、を有している。ここで、図２は、ロッド本体２及びキャップ３の組付け前の状態を示す斜視図である。また、図３（ａ）、図３（ｂ）はロッド本体２の側面図である。

図１〜図３に示されるように、コネクティングロッド１は、いわゆる斜め割りのコネクティングロッドであり、中心線Ｃに対して所定の角度θ（θは９０度以外の角度）で交差する仮想平面Ｒに沿ってロッド本体２及びキャップ３が結合している。なお、所定の角度θは例えば４５度である。

このように斜め割りのコネクティングロッドを採用することで、クランクピン径が大きい場合においても、ボアを通してクランクピンに組み付ける際に（ロッドとボア穴の）間隙を確保することが可能となる。

ロッド本体２は、第１挿通孔Ａが形成された環状の小端部２ａと、キャップ３と共に第２挿通孔Ｂを形成する半円状の大端部２ｂと、小端部２ａ及び大端部２ｂを繋ぐ長尺の幹部２ｃと、から構成されている。幹部２ｃは、小端部２ａ及び大端部２ｂと比べて細く（幅及び厚みが小さく）なるように形成されており、強度を確保しつつもロッドの軽量化が図られている。

ロッド本体２の半円状の大端部２ｂには、キャップ３が結合されている。半円状（アーチ状）のキャップ３は、半円状の大端部２ｂに結合されてロッド本体２と一体になることで第２挿通孔Ｂを形成している。

キャップ３は、ロッド本体２の大端部２ｂの端面に対して結合されている。これらの端面を合わせ面Ｆ１，Ｆ２として示す。合わせ面Ｆ１，Ｆ２は、中心線Ｃに対して所定の角度θで交差する仮想平面Ｒに含まれた面である。合わせ面Ｆ１，Ｆ２は、第２挿通孔Ｂを挟むように形成されている。

このコネクティングロッド１は三本締めであり、キャップ３は、３本のボルト５，６Ａ，６Ｂによって大端部２ｂに結合されている。ボルト５は、キャップ３のうちロッド先端側（第１挿通孔Ａから遠い側）を固定するボルトである。一本のボルト５は、ロッド本体２の大端部２ｂの合わせ面Ｆ２に形成されたボルト穴７に螺合することで、キャップ３を固定する。

二本のボルト６Ａ，６Ｂは、キャップ３のうちロッド幹体側（第１挿通孔Ａに近い側）を固定するボルトである。ボルト６Ａ，６Ｂは、ロッド本体２の大端部２ｂの合わせ面Ｆ１に形成された二つのボルト穴８Ａ，８Ｂに螺合することで、キャップ３を固定する。ボルト穴８Ａ，８Ｂは、互いに平行に形成され、コネクティングロッド１の厚さ方向（ピストンピンやクランク軸の延在方向に相当）に並んで設けられている。

三本のボルト５，６Ａ，６Ｂは、共通の形状を有しており、何れのボルト穴に対しても締結することができる。すなわち、本実施形態においてボルト５，６Ａ，６Ｂは共通化されている。

また、ロッド本体２の大端部２ｂには、給油穴１０が開口している。給油穴１０は、コネクティングロッド１の第１挿通孔Ａ及び第２挿通孔Ｂを結ぶようにロッド本体２に形成され、ピストン側とクランク軸側との間でエンジンオイルを流通させるための貫通穴である。

なお、ロッド本体２とキャップ３の合わせ面Ｆ１、Ｆ２には、キャップ組付け時の位置合わせに用いるノックピンを挿入するための穴が形成されていてもよい。

以上説明した斜め割りのコネクティングロッド１によれば、キャップ３のうち第１挿通孔Ａに近い側を二本のボルト６Ａ、６Ｂでロッド本体２に結合する構成とすることで、大きな負荷のかかる部位を十分に強い軸力で結合することができ、必要な強度を確保することができる。更に、このコネクティングロッド１では、キャップ３のうち第１挿通孔Ａから遠い側を一本のボルト５でロッド本体２に結合する構成とすることで、比較的負荷の少ない部位を適切な軸力で結合することができる。従って、このコネクティングロッド１では、四本締めの場合と比べてボルト本数を抑えつつ、必要な強度を確保することができる。しかも、このコネクティングロッド１によれば、ボルト穴の加工費用、組付工数、及びボルト費用を抑えられるので、コネクティングロッドの製造コストを低くすることができる。

しかも、このコネクティングロッド１では、三本のボルト５、６Ａ、６Ｂを共通形状とすることで、異なる形状のボルトを用いる場合と比べて、ボルトの製造コストを削減できると共に、組付け時のボルト管理が容易となるメリットがある。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るコネクティングロッド１１は、第１の実施形態に係るコネクティングロッド１と比べて給油穴１３のみが異なっている。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は省略する。

図４（ａ）は、第２の実施形態に係るコネクティングロッド１１のロッド本体１２を示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）と異なる方向のロッド本体１２を示す側面図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、ロッド本体１２には、エンジンオイルを流通させるための直線状の給油穴１３が形成されている。給油穴１３は、第１挿通孔Ａ内の開口１３ａと第２挿通孔Ｂ内の開口１３ｂとを有しており、第１挿通孔Ａ及び第２挿通孔Ｂの間でエンジンオイルを流通させる。

直線状の給油穴１３は、例えばドリル加工により形成され、図４（ａ）に示す方向（ピストンピンやクランク軸の延在方向）から見て、中心線Ｃに対して斜めに交差するように形成されている。

また、給油穴１０は、コネクティングロッド１１の厚さ方向でボルト穴８Ａ，８Ｂ（すなわちボルト６Ａ，６Ｂ）の間を通るように形成されている。すなわち、図４（ａ）に示す方向から見ると、給油穴１３及び二つのボルト穴８Ａ，８Ｂは重なって位置するが、図４（ｂ）に示すように給油穴１３はボルト穴８Ａ，８Ｂの間を通っているので、給油穴１３及びボルト穴８Ａ，８Ｂは互いに干渉していない。

以上説明した第２の実施形態に係るコネクティングロッド１１によれば、キャップ３の第１挿通孔Ａに近い側を二本のボルト６Ａ，６Ｂでロッド本体１２に結合する構成とした上で、二本のボルト６Ａ，６Ｂの間を通るように（すなわちボルト穴８Ａ，８Ｂの間を通るように）直線状の給油穴１３を形成することで、コネクティングロッド中心線Ｃから離れた位置に給油穴１３（及び開口１３ａ，１３ｂ）を設けることができる。従って、このコネクティングロッド１１によれば、ボルト穴８Ａ，８Ｂとの干渉を避けつつ、コネクティングロッド中心線Ｃから離れた応力の低い位置に給油穴１３を形成するので、高荷重に耐えうる設計とすることができ、コネクティングロッドの強度向上を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、必ずしも全てのボルトを共通形状とする必要はなく、十分な強度を得るため異なる形状のボルトを用いてもよい。

１，１０…コネクティングロッド ２，１２…ロッド本体 ２ａ，１２ａ…小端部 ２ｂ…大端部 ２ｃ，１２ｃ…幹部 ３…キャップ ５，６Ａ，６Ｂ…ボルト ７，８Ａ，８Ｂ…ボルト穴 １０、１３…給油穴 １３ａ，１３ｂ…開口 Ａ…第１挿通孔 Ｂ…第２挿通孔 Ｃ…コネクティングロッド中心線 Ｆ１，Ｆ２…合わせ面 Ｒ…仮想平面 θ…角度

Claims (3)

1. 内燃機関においてピストンのピストンピンとクランク軸とを連結する斜め割りのコネクティングロッドであって、
   前記ピストンピンが挿通される第１挿通孔が形成されたロッド本体と、
   前記ロッド本体に対してボルト止めされ、前記ロッド本体と一体になることで前記クランク軸が挿通される第２挿通孔を形成するキャップと、を備え、
   前記キャップのうち前記第１挿通孔に近い側は前記ロッド本体に二本のボルトで結合されており、前記キャップのうち前記第１挿通孔から遠い側は前記ロッド本体に一本のボルトで結合されていることを特徴とするコネクティングロッド。
2. 前記キャップのうち前記第１挿通孔に近い側を前記ロッド本体に結合させる前記二本のボルト、及び、前記キャップのうち前記第１挿通孔から遠い側を前記ロッド本体に結合させる前記一本のボルトは、共通形状のボルトであることを特徴とする請求項１に記載のコネクティングロッド。
3. 前記ロッド本体には、前記キャップのうち前記第１挿通孔に近い側の前記二本のボルトの間を通り、コネクティングロッド中心線に対して斜めに交差する直線状の給油穴が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクティングロッド。
   

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