JP2015161322A - エンジンのコンロッド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動を減衰させることが可能なエンジンのコンロッド構造を提供する。
【解決手段】コンロッド１０の大端部１０ｂのコンロッドキャップ１３に設けられ、ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体で上記クランクシャフト３に対して共振するのを抑制するコンロッドキャップダンパ３０を備えている。コンロッドキャップダンパ３０は、コンロッド１０の大端部に固定された固定部３１と、固定部３１と質量部３３とを連結し、質量部３３を固定部３１に対してコンロッド１０の略長手方向に可動可能に支持する支持部３２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのコンロッド構造に関し、特に、コンロッドの小端部がピストンピンによってピストンに連結されると共に、コンロッドの大端部がクランクシャフトに連結され、これらピストン、ピストンピン及びコンロッドの全体の共振による振動を抑制する技術に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載されたエンジンでは、ピストンがピストンピンを介してコンロッドの一端部である小端部に連結されていると共に、コンロッドの他端部である大端部がクランクシャフトに連結されている。これらコンロッドの小端部と大端部とはコンロッドの連結部によって連結されている。そして、ピストンの往復動がコンロッドを介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトが回転する。

上記エンジンでは、該エンジンの基本構造で決まる共振により燃焼騒音が生じることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。そして、ディーゼルエンジン及び予混合圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ：Homogeneous-Charge Compression-Ignition combustion）可能なエンジンで生じる急速燃焼は、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動及び周波数３ｋＨｚ−４ｋＨｚの振動を増幅させ、ノック音となる。非特許文献１では、エンジン音が１．７ｋＨｚ、３．３ｋＨｚ、６ｋＨｚの３つのピークを持っている。

このうちの１つのピーク（３．３ｋＨｚ）は、コンロッドの伸縮共振によるものである。即ち、ピストン及びコンロッドのバネマスモデルにおいて、ピストン、ピストンピン及びコンロッドの小端部が全体として質点に相当し、コンロッドの連結部が当該質点に対して支持するバネに相当する。これにより、ピストン、ピストンピン及びコンロッドの小端部が一体であるとすると、これらが一体でコンロッドの大端部に対して共振する。この共振が非特許文献１で言うところのコンロッドの伸縮共振に相当する。この伸縮共振を抑制する一つの手段として、ピストンピンの内部に動吸振器を設け、この動吸振器により、ピストン、ピストンピン及びコンロッドの小端部が一体となって共振するのを抑制するという技術を本出願人にて出願(特願2012-189134号)している。

一方、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動は、ピストン、コンロッド及びクランクシャフトのバネマスモデルにおいて、ピストン、ピストンピン及びコンロッドが全体として質点に相当し、クランクシャフトとコンロッドの大端部との間で伸縮し、このクランクシャフトとコンロッドの大端部との間がバネに相当するものとして捉えることができると本願発明者は考えたが、これまでこのような共振に対して対策したものはなく、上記コンロッドの伸縮共振（３．３ｋＨｚ）を改善することにより周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの共振が目立ってくるものと考えられ、このような共振に対する新たな対策が必要となる。

特許文献１には、コンロッドとクランクシャフトとの間の振動を吸収する振動吸収部材を設けたコンロッド構造が開示されている。即ち、コンロッドの大端部に形成されたクランクシャフト挿通孔の外周縁部に嵌込凹部を設け、この嵌込凹部に振動減衰部材であるＯリングが取り付けられた構造が開示されている。

特表２００３−５２５３９６号公報 大塚 雅也，「ディーゼル燃焼騒音のエンジン構造での低減方法」，自動車技術会学術講演会前刷集 Ｎｏ．３６−０５，社団法人 自動車技術会，２００５年５月，ｐ７−１０

しかしながら、特許文献１の構造では、コンロッドとクランクシャフトとの間のクランクシャフト軸方向の振動を減衰させることが可能であるものの、コンロッドの長手方向における上記共振を減衰させることはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記の周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動を減衰させることが可能なエンジンのコンロッド構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、コンロッドの大端部に、ピストン、ピストンピン及びコンロッドが一体で上記クランクシャフトに対してコンロッドの長手方向における共振を抑制する動吸振器を設けたものである。

具体的には、本発明は、シリンダ内で往復動するピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドを備え、該コンロッドが、上記クランクシャフトが挿通するシャフト挿通孔が形成された大端部と、上記ピストンを連結するためのピストンピンが挿通するピン挿通孔が形成された小端部と、これら両端部を連結する連結部と、を有するエンジンのコンロッド構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。

即ち、第１の発明は、上記大端部に設けられ、上記ピストン、ピストンピン及びコンロッドが一体で上記クランクシャフトに対して共振するのを抑制する動吸振器をさらに備え、該動吸振器は、上記大端部に固定された固定部と、該固定部と質量部とを連結し、該質量部を該固定部に対して上記コンロッドの略長手方向に可動可能に支持する支持部と、を有することを特徴とする。

上記のように、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動は、ピストン、コンロッド及びクランクシャフトのバネマスモデルにおいて、ピストン、ピストンピン及びコンロッドが全体として質点に相当し、クランクシャフトとコンロッドの大端部との間で伸縮し、このクランクシャフトとコンロッドの大端部との間がバネに相当するものとして捉えることにより、激しく振動している上記質点に対して、動吸振器を取り付けることにより、振動が減衰できるものと考えられる。

第１の発明によれば、動吸振器の質量部が固定部に対してコンロッドの略長手方向に可動可能に支持されている。そして、ピストン、ピストンピン及びコンロッドが一体でクランクシャフトに対して共振する際、動吸振器の質量部がコンロッドの略長手方向においてピストン、ピストンピン及びコンロッドと略逆位相で振動する。そのため、ピストン、ピストンピン及びコンロッドが一体でコンロッドの長手方向に共振するのを抑制することができる。したがって、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの共振周波数における振動を減衰させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記動吸振器は、上記大端部に一体に設けられていることを特徴とする。

第２の発明によれば、動吸振器がコンロッドの大端部に一体に設けられているので、部品点数を減らすことが可能となり、構成を簡素化することができる。

第３の発明は、第１の発明において、上記動吸振器は、上記大端部と別体で設けられていることを特徴とする。

第３の発明によれば、動吸振器の振動減衰性能は、支持部のバネ定数と質量部の質量とによって決まるが、動吸振器がコンロッドの大端部と別体で設けられているので、これらパラメータの調整をコンロッドの形状等と独立して設定することが可能となる。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、上記大端部は、上記連結部と一体形成された本体部と、該本体部に固定されることによって該本体部と共に上記シャフト挿通孔を形成するコンロッドキャップと、を有し、上記固定部は、上記コンロッドキャップの締結部材による上記本体部への締結固定により、該本体部に固定されることを特徴とする。

第４の発明によれば、動吸振器がコンロッドキャップに一体に設けられている場合には、コンロッドキャップを本体部に固定するのと同時に、動吸振器を本体部に固定することができる。一方、動吸振器がコンロッドキャップと別体で設けられている場合には、コンロッドキャップの本体部への固定に用いる締結部材を利用して、動吸振器を本体部に固定することができる。

第５の発明は、第４の発明において、上記固定部は、上記コンロッドキャップの反連結部側に設けられ、該コンロッドキャップの反本体部側から上記締結部材によって該コンロッドキャップと共に上記本体部に固定され、上記質量部は、上記コンロッドキャップの反連結部側に該コンロッドキャップと間隔をあけて配置され、かつ上記締結部材との干渉を回避する干渉回避部を有することを特徴とする。

第５の発明によれば、質量部が締結部材との干渉を回避する干渉回避部を有しているので、締結部材を質量部の反本体部側から固定部に接近させることができる。そのため、質量部と固定部との間に締結部材を入れるためのスペースを設ける必要がない。したがって、質量部をコンロッドキャップ側に接近させることが可能となり、動吸振器をコンパクトにすることができる。また、質量部をコンロッドキャップに接近させた分だけ質量部の大型化が可能となり、質量を稼ぐことができる。

第６の発明は、第４又は第５の発明において、上記締結部材は、ボルトによって構成され、上記コンロッドキャップ及び固定部には、それぞれ上記ボルトが挿通するボルト挿通孔が貫通形成されており、上記固定部は、上記ボルトの軸部が上記コンロッドキャップ及び固定部の各ボルト挿通孔を挿通して上記本体部に螺合した状態で、上記ボルトの頭部と上記コンロッドキャップとによって挟持固定されていることを特徴とする。

第６の発明によれば、コンロッドキャップを本体部に締結固定するボルトを利用して、動吸振器を本体部に締結固定することができる。

第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１つの発明において、上記固定部は、上記大端部の反連結部側であって上記コンロッドの長手方向及び上記クランクシャフトと直交する方向両側に一対設けられ、上記質量部は、上記大端部の反連結部側に該大端部と間隔をあけて配置され、上記大端部の反連結部側部分の外周縁は、上記クランクシャフトの外形に沿う円弧状をなし、上記支持部は、上記大端部の反連結部側の外周縁に沿って円弧状をなし、上記固定部の上記大端部側の面は、上記支持部に沿って円弧状をなしていることを特徴とする。

第７の発明によれば、支持部及び質量部の大端部側の面が大端部の反連結部側の外周縁に沿う円弧状をなしているので、これら支持部及び質量部を大端部に接近させることができる。そのため、動吸振器をコンパクトにすることができる。また、質量部を大端部に接近させた分だけ質量部の大型化が可能となり、質量を稼ぐことができる。

以上、本発明によれば、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動を減衰させることが可能なエンジンのコンロッド構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンのコンロッド構造が採用されたエンジンのピストン及びコンロッドを示す図である。 図１のII-II線断面図である。 図１のIII-III線断面図である。 ピストン及びコンロッドのバネマスモデルを示す図である。 図１のコンロッドキャップダンパ周辺を示す拡大図である。 コンロッドキャップダンパを示す斜視図であって、（ａ）はコンロッドの連結部側から見た図であり、（ｂ）は反連結部側から見た図である。 本発明の実施形態の変形例１に係るコンロッドキャップダンパを示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッドの反連結部側から見た斜視図である。 本発明の実施形態の変形例２に係るコンロッドキャップダンパを示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッドの連結部側から見た図であり、（ｃ）は反連結部側から見た図である。 本発明の実施形態の変形例３に係るコンロッドキャップダンパを示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッドの連結部側から見た図であり、（ｃ）は反連結部側から見た図である。 本発明の実施形態の変形例４に係るコンロッドキャップダンパを示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッドの連結部側から見た図であり、（ｃ）は反連結部側から見た図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１乃至図３は、本発明の実施形態に係るコンロッド構造が採用されたエンジンのピストン１及びコンロッド１０を示す。このピストン１は、気筒サイクル（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程（膨張行程）及び排気行程）を繰り返すことで、シリンダ（気筒）内でシリンダ軸心方向（図１及び図３の上下方向）に往復動するようになっている。

上記ピストン１は、ピストンピン２を介して、上記コンロッド１０の一端部である小端部１０ａと連結されている。このコンロッド１０の他端部である大端部１０ｂは、図１に仮想線で示すクランクシャフト３と連結されている。上記コンロッド１０の小端部１０ａと大端部１０ｂとは、連結部１０ｃによって連結されている。上記ピストン１の往復動が上記コンロッド１０を介して上記クランクシャフト３に伝達され、該クランクシャフト３が回転する。上記ピストンピン２の中心軸方向（図３の左右方向）は、上記クランクシャフト３の軸方向と一致している。なお、以下では、上記コンロッド１０の長手方向を単に「長手方向」と称し、この長手方向及び上記クランクシャフト３の軸方向と直交する方向を単に「直交方向」と称する。また、図１では、上記コンロッド１０の大端部１０ｂ周辺部が直交方向に平行な面で切断した断面によって示している。

上記コンロッド１０の小端部１０ａには、上記ピストンピン２が挿通されるピン挿通孔１０ｄが形成され、コンロッド１０の大端部１０ｂには、上記クランクシャフト３が挿通されるシャフト挿通孔１０ｅが形成されている。

上記コンロッド１０の小端部１０ａにおける上記ピン挿通孔１０ｄに上記ピストンピン２が挿通されて、上記コンロッド１０の小端部１０ａは、上記ピストンピン２の中心軸方向の中央部に位置している。また、上記コンロッド１０の小端部１０ａは、上記ピストンピン２の中心軸方向において、上記ピストン１の中央に位置している。

上記ピストンピン２は、上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄに対して回動可能に挿通されている。なお、上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄの内周面には、ブッシュ１１が固定されており、厳密には、このブッシュ１１に対して上記ピストンピン２が回動可能に挿通されていることになる。

上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄ（詳しくはブッシュ１１）との間には、上記エンジンにおいて循環されている潤滑油が供給されることによって潤滑油膜が形成されている。そして、この潤滑油膜と上記ブッシュ１１とによって、上記ピストンピン２が、上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄに対してスムーズに回動することになる。

上記ピストン１の頂面には、キャビティ１ａが形成され、該ピストン１における上記ピストンピン２よりも上側の外周面には、円環状のピストンリング１ｂが嵌められている。

上記ピストン１の裏面（頂面とは反対側の面）における上記ピストンピン２中心軸方向の両端部には、２つのボス部１ｃが上記コンロッド１０の小端部１０ａを挟むように上記クランクシャフト３側に膨出形成されている。これら２つのボス部１ｃには、ピストンピン２の中心軸方向に延びるピン支持孔１ｄがそれぞれ形成されている。２つのボス部１ｃのピン支持孔１ｄに、上記ピストンピン２の中心軸方向の両端部がそれぞれ挿入されて支持されている。

本実施形態では、上記ピストンピン２の組付方式としてフルフロート式が採用されている。即ち、上記ピストンピン２は、上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄに対して回動可能であるとともに、該ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄに対しても回動可能とされている。

上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間と同様に、該ピストンピン２と上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄとの間にも潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜によって、上記ピストンピン２が、上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄに対してスムーズに回動することになる。

上記２つのボス部１ｃのピン支持孔１ｄにおける上記ピストン１外周面側の端部には、スナップリング１ｅがそれぞれ挿入固定されている。これら２つのスナップリング１ｅは、上記ピストンピン２の中心軸方向の両端面にそれぞれ接するように位置して、該ピストンピン２の中心軸方向の移動を規制している。

上記ピストンピン２は断面中空であり、該ピストンピン２の中心部には、該ピストンピン２の中心軸方向に延びる貫通孔２ａが形成されている。この貫通孔２ａの内周面における上記ピストンピン２中心軸方向の中央部には、後述のピンダンパ２０の固定部２０ａが圧入される圧入部２ｂが設けられている。該圧入部２ｂにおける上記貫通孔２ａの内径は、他の部分における該貫通孔２ａの内径よりも小さい。

上記ピストンピン２の内部（貫通孔２ａ内）には、燃焼行程において上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０の小端部１０ａが一体で上記コンロッド１０の大端部１０ａに対して共振するのを抑制する２つのピンダンパ２０が配設されている。これら２つのピンダンパ２０は、上記ピストンピン２の中心軸方向の中央を通る面（つまり、該中央を通りかつピストンピン２の中心軸に対して垂直な面）を挟んで両側にそれぞれ位置している。

ここで、上記ピストン１及びコンロッド１０のバネマスモデルは、図４のようになる。即ち、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０の小端部１０ａが全体として、質点（質量をＭ（単位ｋｇ）とする）に相当し、上記コンロッド１０の連結部１０ｃが、上記質点を上記コンロッド１０の大端部１０ｂに対して支持するバネ（バネ定数をＫ（単位Ｎ／ｍ）とする）に相当する。

上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間の潤滑油膜は、該ピストンピン２と該コンロッド１０の小端部１０ａとを連結するバネに相当する。また、上記ピストンピン２と上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄとの間の潤滑油膜は、該ピストンピン２と該ピストン１（ボス部１ｃ）とを連結するバネに相当する。

燃焼行程では、上記ピストン１が大きな力で押圧されるため、上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間の潤滑油膜（ピストンピン２とコンロッド１０の小端部１０ａとを連結するバネ）、及び、上記ピストンピン２と上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄとの間の潤滑油膜（ピストンピン２とピストン１とを連結するバネ）が共に無くなる。その結果、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０の小端部１０ｄが一体となる。これにより、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０の小端部１０ａが一体で上記コンロッド１０の大端部１０ｂに対して、（１／２π）・（Ｋ／Ｍ）１／２Ｈｚの共振周波数で共振することになる。

この共振を抑制する（共振周波数における振動を低減する）ために、上記２つのピンダンパ２０が上記ピストンピン２の内部（貫通孔２ａ内）に設けられる。図２及び図３に示すように、上記各ピンダンパ２０は、上記ピストンピン２の貫通孔２ａの内周面に設けられた圧入部２ｂに固定される固定部２０ａと、上記ピストンピン２の内部において該ピストンピン２の中心軸方向に延びる可動部２０ｂと、該可動部２０ｂを上記固定部２０ａに対して上記ピストンピン２の径方向に振動可能に支持する支持部２０ｃとを有している。

本実施形態では、上記各ピンダンパ２０の固定部２０ａ、可動部２０ｂ及び支持部２０ｃは、金属で一体形成されているとともに、２つの上記ピンダンパ２０の固定部２０ａも一体形成されて、固定部２０ａは実質的に１つとなっている。一体形成された上記固定部２０ａは、上記圧入部２ｂに圧入されて固定されている。その一体形成された上記固定部２０ａにおける上記ピストンピン２中心軸方向の一側の面に、一方の上記ピンダンパ２０の可動部２０ｂが支持部２０ｃを介して設けられ、上記固定部２０ａにおけるピストンピン２中心軸方向の他側の面に、他方の上記動吸振器２０の可動部２０ｂが支持部２０ｃを介して設けられている。

上記各ピンダンパ２０の可動部２０ｂは、ピストンピン２の中心軸方向に延びる円柱状をなしている。該可動部２０ｂの外径は、該可動部２０ｂが振動しても上記ピストンピン２の内周面に接触しないような値に設定されている。上記各ピンダンパ２０の支持部２０ｃは、当該ピンダンパ２０の可動部２０ｂと固定部２０ａとを連結するように円柱状をなしている。上記支持部２０ｃの外径は上記可動部２０ｂの外径よりも小さくされていて、該可動部２０ｂを上記固定部２０ａに対してピストンピン２の径方向に振動可能に支持する。上記２つのピンダンパ２０の固定部２０ａ、可動部２０ｂ及び支持部２０ｃは、上記ピストンピン２と同心上に位置している。また、上記２つのピンダンパ２０の可動部２０ｂの質量は略同じであり、該２つのピンダンパ２０における可動部２０ｂの重心位置が、上記ピストンピン２の中心軸上に位置していると共に、該ピストンピン２の中心軸方向の中央を通る面（該中央を通りかつ上記ピストンピン２の中心軸に対して垂直な面）に対して互いに対称な位置に位置している。

上記各ピンダンパ２０の支持部２０ｃは、上記可動部２０ｂ（可動部２０ｂの質量をｍ（単位ｋｇ）とする）を支持するバネに相当し、そのバネ定数をｋ（単位Ｎ／ｍ）とすると、上記共振を抑制するためには、基本的には、ｋ／ｍの値をＫ／Ｍと略同じになるようにすればよい。このようなｋ／ｍの値が得られるように、上記可動部２０ｂの長さ及び径並びに上記支持部２０ｃの長さ及び径を設定する。厳密には、上記支持部２０ｃの質量も考慮する必要があるが、該支持部２０ｃの質量は上記可動部２０ｂの質量に比べてかなり小さいので、上記支持部２０ｃの質量を無視することができる。なお、共振周波数以外の周波数で振動が大きくなってもよい場合には、ｋ／ｍの値がＫ／Ｍと略同じである必要はない。

上記２つのピンダンパ２０の可動部２０ｂの質量を略同じにして、該２つのピンダンパ２０（支持部２０ｃ）のバネ定数を、互いに異ならせることが好ましい。これは、共振周波数における振動だけでなく、共振周波数を含む比較的広い範囲の周波数領域で振動を低減することができるからである。上記２つのピンダンパ２０のバネ定数を互いに異ならせるには、該２つのピンダンパ２０における支持部２０ｃの長さ又は径を互いに異ならせればよい。或いは、上記２つのピンダンパ２０における支持部２０ｃの長さ及び径の両方を互いに異ならせてもよい。或いは、上記２つのピンダンパ２０における支持部２０ｃの材料を互いに異ならせてもよい。なお、上記２つのピンダンパ２０のバネ定数を略同じにしてもよい。

上記２つのピンダンパ２０のバネ定数を互いに異ならせる場合、例えば、一方の上記ピンダンパ２０のバネ定数を、ｋ／ｍの値がＫ／Ｍと略同じになるように設定し、他方の上記ピンダンパ２０のバネ定数を、一方の上記ピンダンパ２０のバネ定数よりも大きくするか又は小さくする。

上記のように、燃焼行程では、上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間の潤滑油膜（ピストンピン２とコンロッド１０の小端部１０ａとを連結するバネ）、及び、上記ピストンピン２と上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄとの間の潤滑油膜（ピストンピン２とピストン１とを連結するバネ）は共に無くなる。その結果、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０の小端部１０ｄが一体となって該コンロッド１０の大端部１０ｂに対して共振しようとする。しかし、本実施形態では、上記ピストンピン２に設けられた上記ピンダンパ２０により、その共振が抑制され、共振による騒音を低減することができる。

一方、吸気行程、圧縮行程及び排気行程では、上記ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間、及び、上記ピストンピン２と上記ピストン１のボス部１ｃのピン支持孔１ｄとの間に、それぞれ潤滑油膜が存在する。その結果、上記燃焼行程で生じるような共振は生じない。仮に上記ピンダンパ２０が上記コンロッド１０の小端部１０ａに設けられていたとすると、燃焼行程では上記共振を抑制することができるものの、共振が生じない吸気行程、圧縮行程及び排気行程においても、上記ピンダンパ２０が振動する。このため、吸気行程、圧縮行程及び排気行程では、上記ピンダンパ２０の振動により、却って騒音が大きくなってしまう。しかし、本実施形態では、上記ピンダンパ２０が上記ピストンピン２に設けられている。そのため、吸気行程、圧縮行程及び排気行程では、該ピストンピン２と上記コンロッド１０のピン挿通孔１０ｄとの間の潤滑油膜（ピストンピン２とコンロッド１０の小端部１０ａとを連結するバネ）により、上記ピンダンパ２０の振動が上記コンロッド１０に伝わることはなく、その振動により騒音が増大するようなことはない。また、上記ピストンピン２の内部に上記ピンダンパ２０を設けることで、スペースを有効に利用することができ、上記ピストン１が大きくならずに済む。

一方、上記コンロッド１０の大端部１０ｂは、上記連結部１０ｃの長手方向において、シャフト挿通孔１０ｅの中央で２分割されており、上記連結部１０ｃと一体形成された半円状の本体部１２と、該本体部１２の反連結部１０ｃ側に配設された同じく半円状のコンロッドキャップ１３と、によって構成されている。該コンロッドキャップ１３は、上記コンロッド１０の反連結部１０ｃ側部分を構成し、その外周縁は、上記クランクシャフト３の外形に沿う半円弧状をなしている。上記本体部１２及びコンロッドキャップ１３直交方向両側には、それぞれ一対のボス部１２ａ，１３ａが形成されている。該ボス部１２ａ，１３ａは、概ね上記コンロッド１０の長手方向に沿って延びている。上記本体部１２のボス部１２ａに形成されたボルト孔１２ｂには雌ねじが形成されており、このボルト孔１２ｂに、上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａに形成されたボルト挿通孔１３ｂを挿通するボルト４０（締結部材）が螺合することにより、上記本体部１２とコンロッドキャップ１３とが一体化される。

上記コンロッドキャップ１３の外周には、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０全体が一体で上記クランクシャフトに対して共振するのを抑制する、上記コンロッドキャップ１３とは別体のコンロッドキャップダンパ３０（動吸振器）が配設されている。図５は、図１の該コンロッドキャップダンパ３０周辺を示す拡大図である。また、図６は、上記コンロッドキャップダンパ３０を示す斜視図であって、（ａ）は上記コンロッド１０の連結部１０ｃ側から見た図であり、（ｂ）は反連結部１０ｃ側から見た図である。

ここで、上記ピストン１、コンロッド１０及びクランクシャフト３のバネマスモデルは、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が全体として、質点に相当し、クランクシャフトとコンロッドの大端部との間で伸縮し、このクランクシャフトとコンロッドの大端部との間がバネに相当する。そして、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体でクランクシャフト３に対して上記コンロッド１０の長手方向に共振することになる。

この共振を抑制する（共振周波数における振動を低減する）ために、上記コンロッドキャップダンパ３０が上記コンロッドキャップ１３に設けられる。該コンロッドキャップダンパ３０は、上記コンロッドキャップ１３に形成された上記ボス部１３ａ，１３ａの反連結部１０ｃ側の面に固定される一対の固定部３１，３１と、上記コンロッドキャップ１３外周りにおいて該両固定部３１，３１を連結する支持部３２と、該支持部３２の反連結部１０ｃ側端に連結された質量部３３と、を有している。該質量部３３は、これら固定部３１，３１、支持部３２及び質量部３３は、金属で一体形成されている。

上記各固定部３１は、平板状をなし、その略中央部には、上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａに形成されたボルト挿通孔１３ｂと同軸のボルト挿通孔３１ｂが貫通形成されている。そして、上記各固定部３１及び上記コンロッドキャップ１３は、上記ボルト４０によって上記本体部１２に共締めされている。具体的には、上記固定部３１のボルト挿通孔３１ｂは、上記ボルト４０の頭部４０ａよりも小径に形成されており、上記ボルト４０の軸部４０ｂが、上記固定部３１のボルト挿通孔３１ｂに反連結部１０ｃ側から挿通して、上記本体部１２に形成されたボルト孔１２ｂに螺合した状態で、上記固定部３１が上記ボルト４０の頭部４０ａと上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａとによって挟持固定される。このように、上記コンロッドキャップダンパ３０は、上記コンロッドキャップ１３を上記本体部１２に固定する上記ボルト４０を利用して、該本体部１２に締結固定される。

上記支持部３２は、上記固定部３１，３１よりも薄板で構成され、上記コンロッドキャップ１３の外周りにおいて該コンロッドキャップ１３の外周縁に沿う円弧状をなしている。このため、上記支持部３２は上記コンロッド１０の長手方向に弾性変形することができる。したがって、上記支持部３２は、その反連結部１０ｃ側端に連結された上記質量部３３を、上記コンロッド１０の長手方向に可動可能に支持することができる。さらに、上記支持部３２は、上記の如く上記コンロッドキャップ１３の外周縁に沿う円弧状をなしているので、上記コンロッドキャップ１３に接近させることができる。

また、上記支持部３２は、上記質量部３３を支持するバネに相当し、上記共振を抑制するためには、上記支持部３２の長さ及び厚みを設定する。厳密には、上記支持部３２の質量も考慮する必要があるが、該支持部３２の質量は上記質量部３３の質量に比べてかなり小さいので、上記支持部３２の質量を無視することができる。

上記質量部３３は、上記のように上記支持部３２の反連結部１０ｃ側端に連結されている。つまり、該質量部３３は、上記コンロッドキャップ１３の反連結部１０ｃ側に該コンロッドキャップ１３と間隔をあけて配置されている。

上記質量部３３は、上記コンロッド１０の大端部１０ｂと略同一幅を有し且つ上記固定部３１よりも厚い板状をなしている。該質量部３３の質量は、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体で共振するのを抑制すべく、上記支持部３２のバネ定数を考慮して設定される。

また、上記質量部３３には、上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａに形成されたボルト挿通孔１３ｂと同軸のボルト挿通孔３３ｂ，３３ｂ（干渉回避部）が貫通形成されている。該各ボルト挿通孔３３ｂは、上記ボルト４０の頭部４０ａよりも大径に形成されている。したがって、上記コンロッドキャップダンパ３０を上記本体部１２に締結固定する際、上記ボルト４０が上記質量部３３のボルト挿通孔３３ｂに反連結部１０ｃ側から挿通されるが、このとき、ボルト４０は、上記質量部３３に干渉することなく該質量部３３を貫通することができる。

さらに、上記質量部３３の反連結部１０ｃ側の面は、直交方向に延びている一方、連結部１０ｃ側の面は、上記支持部３２に沿っており、言い換えると、上記コンロッドキャップ１３の外周縁に沿って円弧状をなしている。このため、上記質量部３３を、上記支持部３２と同様に、上記コンロッドキャップ１３に接近させることができる。したがって、上記コンロッドキャップダンパ３０をコンパクトにすることができる。

そして、上記のように、上記コンロッド１０は、上記ピストン１及びピストンピン２と一体で、上記クランクシャフト３に対して、上記コンロッド１０の長手方向に共振しようとする。しかし、本実施形態では、上記コンロッドキャップ１３に設けられた上記コンロッドキャップダンパ３０の上記質量部３３が上記支持部３２によって支持されつつ上記コンロッド１０の長手方向に該コンロッド１０と逆位相で振動することにより、上記の共振が抑制され、共振による騒音を低減することができる。

−発明の実施形態の効果−
上記実施形態によれば、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３が固定部３１に対してコンロッド１０の略長手方向に可動可能に支持されている。そして、ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体でクランクシャフト３に対して共振する際、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３がコンロッド１０の略長手方向においてピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０と略逆位相で振動する。そのため、ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体でコンロッド１０の長手方向に共振するのを抑制することができる。したがって、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの当該共振を減衰させることができる。

また、上記実施形態によれば、コンロッドキャップダンパ３０の振動減衰性能は、コンロッドキャップダンパ３０の支持部３２のバネ定数と質量部３３の質量とによって決まるが、コンロッドキャップダンパ３０がコンロッド１０の大端部１０ｂと別体で設けられているので、これらパラメータの調整をコンロッド１０の形状等と独立して設定することが可能となる。

また、上記実施形態によれば、コンロッドキャップダンパ３０がコンロッドキャップ１３と別体で設けられており、コンロッドキャップ１３を大端部１０ｂの本体部１２に固定するのに用いるボルト４０を利用して、コンロッドキャップダンパ３０を大端部１０ｂの本体部１２に固定することができる。

さらに、上記実施形態によれば、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３がボルト４０との干渉を回避するボルト挿通孔３３ｂを有しているので、ボルト４０をコンロッドキャップ１３の質量部３３の反連結部１０ｃ側から該質量部３３のボルト挿通孔３３ｂに通すことができる。そのため、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３と固定部３１との間にボルト４０を入れるためのスペースを設ける必要がない。したがって、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３をコンロッドキャップ１３側に接近させることが可能となり、コンロッドキャップダンパ３０をコンパクトにすることができる。また、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３をコンロッドキャップ１３に接近させた分だけ該質量部３３の大型化が可能となり、質量を稼ぐことができる。

また、上記実施形態によれば、コンロッドキャップ１３を大端部１０ｂの本体部１２に締結固定するボルト４０を利用して、コンロッドキャップダンパ３０を大端部１０ｂの本体部１２に締結固定することができる。

さらにまた、上記実施形態によれば、コンロッドキャップ１３の支持部３２及び質量部３３におけるコンロッド１０の大端部１０ｂ側の面が該大端部１０ｂの反連結部１０ｃ側の外周縁に沿う円弧状をなしているので、これら支持部３２及び質量部３３をコンロッド１０の大端部１０ｂに接近させることができる。そのため、コンロッドキャップダンパ３０をコンパクトにすることができる。また、コンロッドキャップダンパ３０の質量部３３をコンロッド１０の大端部１０ｂに接近させた分だけ該質量部３３の大型化が可能となり、質量を稼ぐことができる。

（変形例１）
図７は、本発明の実施形態の変形例１に係るコンロッドキャップダンパ１００（動吸振器）を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッド１０の反連結部１０ｃ側から見た斜視図である。

上記コンロッドキャップダンパ１００の固定部１１０は、上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａ，１３ａの各反連結部１０ｃ側の面に上記ボルト４０によって締結固定される一対の締結部１１１，１１１と、これら一対の締結部１１１，１１１間を上記コンロッドキャップ１３の外周縁に沿って円弧状に延びて、両締結部１１１，１１１を橋絡する橋絡部１１２と、を有している。上記各締結部１１１には、ボルト挿通孔１１１ａが貫通形成されている。一方、該橋絡部１１２には、その長手方向に沿って延びる矩形状の貫通孔１１２ａが形成されており、該貫通孔１１２ａ内側における反連結部１０ｃ側端には、直交方向両側に配設された一対の支持部１２０，１２０を保持する保持部１１３が設けられている。上記各支持部１２０は、円柱状をなし、上記保持部１１３の直交方向外側に延びている。該各支持部１２０の先端には、該支持部１２０よりも大径の円柱状部材からなる質量部１３０が固定されている。上記コンロッドキャップダンパ１００は、上記両締結部１１１，１１１が上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａ，１３ａに締結固定され、かつ上記橋絡部１１２が上記コンロッドキャップ１３に密着した状態で、上記コンロッドキャップ１３に固定される。

そして、上記ピストン１、ピストンピン２及びコンロッド１０が一体で上記クランクシャフト３に対して共振しようとすると、上記質量部１３０，１３０が振動することにより、当該共振が抑制される。

（変形例２）
図８は、本発明の実施形態の変形例２に係るコンロッドキャップダンパ２００（動吸振器）を示す図であって、（ａ）は平面図であり（ｂ）はコンロッド１０の連結部１０ｃ側から見た図であり、（ｃ）は反連結部１０ｃ側から見た図である。

上記コンロッドキャップダンパ２００が上記コンロッドキャップ１３と一体に設けられている点で上記実施形態に係るコンロッドキャップダンパ３０と異なる。

即ち、上記コンロッドキャップダンパ２００の固定部が上記コンロッドキャップ１３の外周縁部と一体に構成されている。つまり、該コンロッドキャップ１３の外周縁部が実質的に上記コンロッドキャップダンパ２００の固定部を構成している。そして、該外周縁部の反連結部１０ｃ側端から長手方向に支持部２２０が延び、該支持部２２０の先端部に質量部２３０が設けられている。該質量部２３０は、上記実施形態に係るコンロッドキャップダンパ３０の質量部３３と略同一形状をなし、その連結部１０ｃ側の面は、上記コンロッドキャップ１３の外周縁に沿って円弧状をなしている。そのため、該質量部２３０は、上記コンロッドキャップ１３に接近させることができると共に、該質量部２３０の質量を稼ぐことが可能となる。また、上記質量部２３０の直交方向両端部には、上記コンロッドキャップ１３のボス部１３ａに形成されたボルト挿通孔１３ｂと同軸のボルト挿通孔２３０ｂが形成されている。

そして、本変形例によれば、コンロッドキャップダンパ２００がコンロッドキャップ１３と一体に設けられているので、部品点数を減らすことが可能となり、構成を簡素化することができると共に、コンロッドキャップ１３をコンロッド１０の大端部１０ｂの本体部１２に固定するのと同時にコンロッドキャップダンパ２００を当該本体部１２に固定することができる。

（変形例３）
図９は、本発明の実施形態の変形例３に係るコンロッドキャップダンパ３００（動吸振器）を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッド１０の連結部１０ｃ側から見た図であり、（ｃ）は反連結部１０ｃ側から見た図である。

上記コンロッドキャップダンパ３００は、一対の支持部３２０，３２０を有している点で、上記変形例２に係るコンロッドキャップダンパ２００と異なる。即ち、上記一対の支持部３２０，３２０が質量部３３０を直交方向両端部で支持している。具体的には、該各支持部３２０は、上記質量部３３０のボルト挿通孔３３０ｂの直交方向内側に設けられている。

このように、一対の支持部３２０，３２０によって質量部３３０を支持しているので、１つの支持部２２０によって質量部２３０を支持している上記変形例２に係るコンロッドキャップダンパ２００と比較して、耐久性が向上する。

（変形例４）
図１０は、本発明の実施形態の変形例４に係るコンロッドキャップダンパ４００（動吸振器）を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はコンロッド１０の連結部１０ｃ側から見た図であり、（ｃ）は反連結部１０ｃ側から見た図である。

上記コンロッドキャップダンパ４００は、支持部４２０の構成が上記変形例３に係るコンロッドキャップダンパ３００と異なる。即ち、上記支持部４２０は、上記質量部４３０を４箇所で支持している。具体的には、上記支持部４２０は、上記質量部４３０の直交方向両端部における上記ボルト挿通孔４３０ｂの直交方向内側に設けられていると共に、直交方向中央部において直交方向に間隔をあけて一対設けられている。

このように、質量部４３０を４箇所で支持しているので、上記変形例３に係るコンロッドキャップダンパ３００と比較して、耐久性が向上する。

以上説明したように、本発明に係るエンジンのコンロッド構造は、周波数１ｋＨｚ−２ｋＨｚの振動を減衰させる用途に適用することができる。

１ ピストン
２ ピストンピン
３ クランクシャフト
１０ コンロッド
１０ａ コンロッドの小端部
１０ｂ コンロッドの大端部
１０ｃ コンロッドの連結部
１０ｄ ピン挿通孔
１０ｅ シャフト挿通孔
１２ 本体部
１３ コンロッドキャップ
３０，１００，２００，３００，４００ コンロッドキャップダンパ（動吸振器）
３１，１１０ 固定部
３２，１２０，２２０，４２０ 支持部
３３，１３０，２３０，４３０ 質量部
４０ ボルト（締結部材）
４０ａ ボルトの頭部
４０ｂ ボルトの軸部

Claims (7)

1. シリンダ内で往復動するピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドを備え、該コンロッドが、上記クランクシャフトが挿通するシャフト挿通孔が形成された大端部と、上記ピストンを連結するためのピストンピンが挿通するピン挿通孔が形成された小端部と、これら両端部を連結する連結部と、を有するエンジンのコンロッド構造であって、
   上記大端部に設けられ、上記ピストン、ピストンピン及びコンロッドが一体で上記クランクシャフトに対して共振するのを抑制する動吸振器をさらに備え、
   該動吸振器は、上記大端部に固定された固定部と、該固定部と質量部とを連結し、該質量部を該固定部に対して上記コンロッドの略長手方向に可動可能に支持する支持部と、を有することを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
2. 請求項１に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記動吸振器は、上記大端部に一体に設けられていることを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
3. 請求項１に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記動吸振器は、上記大端部と別体で設けられていることを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記大端部は、上記連結部と一体形成された本体部と、該本体部に固定されることによって該本体部と共に上記シャフト挿通孔を形成するコンロッドキャップと、を有し、
   上記固定部は、上記コンロッドキャップの締結部材による上記本体部への締結固定により、該本体部に固定されることを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
5. 請求項４に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記固定部は、上記コンロッドキャップの反連結部側に設けられ、該コンロッドキャップの反本体部側から上記締結部材によって該コンロッドキャップと共に上記本体部に固定され、
   上記質量部は、上記コンロッドキャップの反連結部側に該コンロッドキャップと間隔をあけて配置され、かつ上記締結部材との干渉を回避する干渉回避部を有することを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
6. 請求項４又は５に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記締結部材は、ボルトによって構成され、
   上記コンロッドキャップ及び固定部には、それぞれ上記ボルトが挿通するボルト挿通孔が貫通形成されており、
   上記固定部は、上記ボルトの軸部が上記コンロッドキャップ及び固定部の各ボルト挿通孔を挿通して上記本体部に螺合した状態で、上記ボルトの頭部と上記コンロッドキャップとによって挟持固定されていることを特徴とするエンジンのコンロッド構造。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンジンのコンロッド構造において、
   上記固定部は、上記大端部の反連結部側であって上記コンロッドの長手方向及び上記クランクシャフトと直交する方向両側に一対設けられ、
   上記質量部は、上記大端部の反連結部側に該大端部と間隔をあけて配置され、
   上記大端部の反連結部側部分の外周縁は、上記クランクシャフトの外形に沿う円弧状をなし、
   上記支持部は、上記大端部の反連結部側の外周縁に沿って円弧状をなし、
   上記固定部の上記大端部側の面は、上記支持部に沿って円弧状をなしていることを特徴とするエンジンのコンロッド構造。

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