JP2021085422A - Connecting rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンロッドに関する。 The present invention relates to a connecting rod.
従来、内燃機関のクランクシャフトにピストンを連結する鋳造コンロッドとして、桿部（ロッド部）がその長さ方向の略全体にわたって中空になっているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このコンロッドは、桿部の中空部に対応する部分に細長の中子を配置した鋳造法により製造することができる。また、このコンロッドには、中子における巾木の抜き痕として、中空部に連通する開口部が桿部の長手方向の中程に必然的に形成される。この開口部の形状は、細長の中子を型内で安定的に支持させる細長の巾木の形状に起因して、桿部の長手方向に沿って延びる長孔となる。
このようなコンロッドは、桿部に中空部とこれに連通する開口部とが形成されることによって軽量化を達成することができる。また、このコンロッドは、桿部が中空部を有する管状に形成されることによって、例えば桿部が断面視でＩ字状又はＨ字状に形成されているものと比較して、桿部の断面２次モーメントが高く、曲げ荷重で発生する応力を低減することができる。
Conventionally, as a casting connecting rod for connecting a piston to a crankshaft of an internal combustion engine, it is known that a rod portion (rod portion) is hollow over substantially the entire length direction (see, for example, Patent Document 1). ..
This connecting rod can be manufactured by a casting method in which an elongated core is arranged in a portion corresponding to the hollow portion of the rod portion. Further, in this connecting rod, an opening communicating with the hollow portion is inevitably formed in the middle of the longitudinal direction of the rod portion as a skirting board removal mark in the core. The shape of this opening is an elongated hole extending along the longitudinal direction of the rod portion due to the shape of the elongated baseboard that stably supports the elongated core in the mold.
Such a connecting rod can achieve weight reduction by forming a hollow portion and an opening communicating with the hollow portion in the rod portion. Further, this connecting rod is formed in a tubular shape having a hollow portion, so that the cross section of the connecting rod portion is compared with, for example, an I-shaped or H-shaped rod portion in cross-sectional view. The secondary moment is high, and the stress generated by the bending load can be reduced.
しかしながら、従来のコンロッド（例えば、特許文献１参照）は、桿部と小端、大端部の繋ぎ部での変形が大きくなり、メタル受圧面圧が不均一になる課題があった。
また、従来のコンロッド（例えば、特許文献１参照）は、桿部の長手方向の大端部に配置されるメタル（平軸受）の背面に圧縮応力が集中する問題があった。そのため、従来のコンロッドにおいては、メタルの背面での圧縮応力の最大値を低減するためには、大端剛性を上げるか、コンロッドの厚み(軸方向の幅)を上げ、同時にメタルの幅を上げることで受圧面積を広げる必要があり、結果としてコンロッドの重量が増加した。
However, the conventional connecting rod (see, for example, Patent Document 1) has a problem that the deformation at the connecting portion between the rod portion, the small end portion, and the large end portion becomes large, and the metal pressure receiving surface pressure becomes non-uniform.
Further, the conventional connecting rod (see, for example, Patent Document 1) has a problem that the compressive stress is concentrated on the back surface of the metal (flat bearing) arranged at the large end portion in the longitudinal direction of the rod portion. Therefore, in the conventional connecting rod, in order to reduce the maximum value of the compressive stress on the back surface of the metal, the large end rigidity is increased, or the thickness (axial width) of the connecting rod is increased, and at the same time, the width of the metal is increased. As a result, it was necessary to increase the pressure receiving area, and as a result, the weight of the connecting rod increased.
本発明の課題は、桿部を通して大端に伝わる荷重をコントロールし、メタル背面の圧縮応力の最大値の低減と軽量化を同時に実現できるコンロッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a connecting rod that can control the load transmitted to the large end through the rod portion and can simultaneously reduce the maximum value of the compressive stress on the back surface of the metal and reduce the weight.
前記課題を解決したコンロッドは、ピストンと連結する小端部と、クランク軸と連結する大端部と、前記小端部と前記大端部とをつなぐ桿部と、を有し、前記桿部は、延在方向に交差する断面視で矩形環状に形成されているとともに、クランク軸方向に沿う方向に貫かれた孔部を有し、前記孔部は、前記桿部の小端部隣接部及び前記桿部の大端部隣接部のうちの少なくとも一方に設けられ、前記孔部の開口幅は、前記桿部の延在方向の端部側から前記桿部の中央部側に向かうほど漸減していることを特徴とする。 The connecting rod that solves the above-mentioned problems has a small end portion that connects to the piston, a large end portion that connects to the crankshaft, and a rod portion that connects the small end portion and the large end portion. Is formed in a rectangular annular shape in a cross-sectional view intersecting the extending direction, and has a hole portion penetrated in a direction along the crankshaft direction, and the hole portion is a portion adjacent to a small end portion of the rod portion. And at least one of the large end adjacent portions of the rod portion, the opening width of the hole portion gradually decreases from the end side in the extending direction of the rod portion toward the central portion side of the rod portion. It is characterized by doing.
本発明によれば、桿部を通して大端に伝わる荷重をコントロールし、メタル背面の圧縮応力の最大値の低減と軽量化を同時に実現するコンロッドを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a connecting rod that controls the load transmitted to the large end through the rod portion and simultaneously realizes reduction of the maximum value of compressive stress on the back surface of the metal and weight reduction.
次に、本発明を実施するための形態（本実施形態）に係るコネクティングロッド（以下、「コンロッド」と称する）について説明する。
本実施形態のコンロッドは、断面視で矩形環状の中空部を有する桿部の端部寄りでこの桿部を貫くように形成された所定形状の孔部を有することを主な特徴点とする。また、本実施形態のコンロッドは、前記の孔部内にアーチ構造を形成するリブを有している。
Next, a connecting rod (hereinafter, referred to as a “connecting rod”) according to a mode for carrying out the present invention (the present embodiment) will be described.
The main feature of the connecting rod of the present embodiment is that it has a hole having a predetermined shape formed so as to penetrate the rod near the end of the rod having a rectangular annular hollow portion in a cross-sectional view. Further, the connecting rod of the present embodiment has ribs forming an arch structure in the hole.
図１は、本発明の実施形態に係るコンロッド１０を有するエンジン１の構成説明図である。
図１に示すように、エンジン１は、エンジンブロック４のシリンダ部５に摺動自在に設けられたピストン３と、エンジンブロック４のクランク室６に設けられたクランクシャフト２（クランク軸）と、クランクシャフト２とピストン３とを連結するコンロッド１０と、を備えている。なお、図１中、符号７は、シリンダ部５の端部に設けられたシリンダヘッドである。符号８ａは、シリンダヘッド７に設けられた吸気弁であり、符号８ｂは、シリンダヘッド７に設けられた排気弁である。また、符号２ｂは、クランクアームであり、符号２ｃは、バランスウエイトであり、符号２ｄは、クランクジャーナルである。
FIG. 1 is a configuration explanatory view of an
As shown in FIG. 1, the
図２は、一部に切り欠きを含むコンロッド１０の平面図である。図３は、コンロッド１０の側面図である。ちなみに図２は、コンロッド１０を図１に示すクランクシャフト２の延在方向に見た様子を示している。なお、以下の説明では、クランクジャーナル２ｄ（図１参照）の軸に沿う方向であるクランクシャフト２（クランク軸）の延在方向を、単に「クランク軸方向」ということがある。また、以下の説明において、「平面視」でのコンロッド１０とは、クランク軸方向に見た図２に示すコンロッド１０の様子を意味する。また、側面視でのコンロッド１０とは、図３に示すコンロッド１０の様子を意味する。図３中、符号Ｄは、クランク軸方向である。
FIG. 2 is a plan view of the connecting
図２に示すように、コンロッド１０は、一方向に長い桿部１１の一端側に小端部１２（「スモールエンド」ともいう）が形成され、その長手方向の他端側に大端部１３（「ビッグエンド」ともいう）が形成されている。
コンロッド１０は、クランク軸方向に見た図２に示すように、長手方向に延びるコンロッド中心線Ｃを境に略線対称形状を呈している。
As shown in FIG. 2, the connecting
As shown in FIG. 2 when viewed in the crankshaft direction, the connecting
小端部１２には、ピストンピン３ａ（図１参照）を介してピストン３（図１参照）が連結される。
図２中、符号Ｂは、小端部１２に形成された所定径の穴部に圧入されたブッシュである。このブッシュＢは、ピストンピン３ａを支承する平軸受を構成する。ブッシュＢは、その軸方向がクランク軸方向に沿うように配置される。
A piston 3 (see FIG. 1) is connected to the
In FIG. 2, reference numeral B is a bush press-fitted into a hole having a predetermined diameter formed in the
図３に示すように、小端部１２は、側面視で、桿部１１側から反対側に離れるほど、クランク軸方向Ｄの幅が徐々に狭くなっている。つまり、小端部１２でのピストンピン３ａ（図１参照）との接触面積は、図示を省略するが、桿部１１側から反対側に離れるほど、徐々に小さくなっている。
このような小端部１２は、後に詳しく説明する桿部１１と一体に成形されている。
As shown in FIG. 3, the width of the
Such a
次に、大端部１３（図２参照）について説明する。
大端部１３には、クランクピン２ａ（図１参照）を介してクランクシャフト２（図１参照）が連結される。大端部１３は、略円筒体を呈し、後記するようにその内周側にクランクピン２ａを配置する。
大端部１３は、図２に示すように、桿部１１に一体に成形された第１半体１３ａと、この第１半体１３ａに対して、一対のコンロッドボルト１３ｃにて締結されるコンロッドキャップと称される第２半体１３ｂとで構成されている。
つまり、コンロッド１０は、小端部１２と桿部１１と第１半体１３ａとが一体に成形されたコンロッド本体１４と、第１半体１３ａと分離したコンロッドキャップとしての第２半体１３ｂと、を備えて構成されている。
Next, the large end portion 13 (see FIG. 2) will be described.
A crankshaft 2 (see FIG. 1) is connected to the
As shown in FIG. 2, the
That is, the connecting
ちなみに、本実施形態でのコンロッド１０は、後記するように、金属３Ｄプリンタを使用した金属積層造形法（図７参照）によって、コンロッド本体１４とコンロッドキャップとしての第２半体１３ｂとが一体に成形される。つまり、第１半体１３ａと第２半体１３ｂとが一体に成形される。その後、第１半体１３ａと第２半体１３ｂとが楔治具Ｊ（図７（ｆ）参照）により破断分離されることによって、いわゆるクラッキングコンロッドとして得られる。
Incidentally, in the connecting
第１半体１３ａと第２半体１３ｂ（コンロッドキャップ）とは、これらの破断面を相互に合わせることで、前記の略円筒体を位置ずれすることなく形成する。この略円筒体の中心軸は、クランク軸方向Ｄ（図３参照）に沿って延びている。
The first
また、大端部１３は、図２に示す平面視で、コンロッド中心線Ｃに交差する方向の両端部に、ボルト孔１３ｄを有している。これら一対のボルト孔１３ｄは、第１半体１３ａと第２半体１３ｂとをコンロッド中心線Ｃに沿う方向に貫くように形成されている。
そして、第１半体１３ａ側のボルト孔１３ｄ１の内周には、第２半体１３ｂ側のボルト孔１３ｄ２に挿通されたコンロッドボルト１３ｃのねじ部Ｓ１が噛み合うねじ部Ｓ２が刻まれている。
Further, the
The inner circumference of the bolt hole 13d1 on the first
このような略円筒体からなる大端部１３の内側には、分割型平軸受（半割型軸受）であるメタルＭ（コンロッドベアリング）がクランクピン２ａ（図１参照）を挟み付けた状態で嵌め込まれる。そして、第１半体１３ａと第２半体１３ｂとがコンロッドボルト１３ｃにて締結されることで、大端部１３はメタルＭを介してクランクピン２ａを支承する。
Inside the
次に、桿部１１について説明する。
図２及び図３に示すように、桿部１１は、小端部１２と大端部１３との間で延在する一方向に長い中空部材である。桿部１１における中空部１５（図４参照）については後に詳しく説明する。
Next, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
桿部１１は、図２に示す平面視で、大端部１３と比べて小径の小端部１２側から、大端部１３に向かう中程まで略同幅で延びてコンロッド１０の首部を形成している。また、桿部１１は、この中程から徐々に幅を広げるように大端部１３に向けて延びつつコンロッド中心線Ｃ側に凹となる円弧を描くように肩部を形成して大端部１３に接続されている。
In the plan view shown in FIG. 2, the
また、桿部１１は、図３に示す側面視で、小端部１２側から大端部１３側に向けて略同幅で延びている。なお、図３中、符号１３ａは、桿部１１と一体に成形される大端部１３の第１半体であり、符号１３ｂは、第２半体（コンロッドキャップ）である。符号１３ｄは、隠れ線（点線）で示すボルト孔であり、符号１３ｃは、コンロッドボルトである。
Further, the
図４（ａ）は、コンロッド中心線Ｃ（図２参照）にて切り分けたコンロッド本体１４の半体をその断面側から見た部分斜視図である。（ｂ）は、図２における桿部１１のIVｂ−IVｂ断面図である。
図４（ａ）に示すように、桿部１１は、小端部１２と接続される一端側から大端部１３と接続される他端側にわたって中空部１５が形成されている。つまり、桿部１１に形成される後記の孔部１７を除いて、桿部１１は板状の壁部１６で囲まれた閉断面構造を有している。
FIG. 4A is a partial perspective view of a half body of the connecting rod
As shown in FIG. 4A, the
図４（ｂ）に示すように、桿部１１の閉断面は、矩形環状に形成されている。なお、図４（ｂ）中、符号１６ａは、壁部１６のうち、クランク軸方向Ｄに対向する壁部であり、符号１６ｂは、壁部１６のうち、クランク軸方向Ｄに交差する方向に対向する壁部である。
As shown in FIG. 4B, the closed cross section of the
本実施形態での桿部１１は、図２に示すように、この桿部１１をクランク軸方向（図２の紙面に垂直な方向）に貫く孔部１７を有している。図２中、符号１８は、孔部１７の開口であり、符号２１は、孔部１７内に形成される後記のリブである。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態での孔部１７は、桿部１１の長手方向の両端部にそれぞれ形成される第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂとからなる。つまり、桿部１１における小端部隣接部２０ａには、第１孔部１７ａが設けられ、桿部１１における大端部隣接部２０ｂには、第２孔部１７ｂが設けられている。
The
第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂの桿部１１における開口形状は、三つ角のそれぞれにアール部が形成された略二等辺三角形を呈している。
そして、第１孔部１７ａの略二等辺三角形の底辺は、小端部１２側に配置され、第２孔部１７ｂの略二等辺三角形の底辺は、大端部１３側に配置されている。つまり、第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂとのそれぞれを形成する略二等辺三角形の頂点同士は、互いに向き合うように配置されている。
The opening shape of the
The base of the substantially isosceles triangle of the first hole 17a is arranged on the
そして、図２に示すように、コンロッド中心線Ｃに交差する方向の第１孔部１７ａの開口幅と、第２孔部１７ｂとの開口幅とは、それぞれの略二等辺三角形における斜辺同士の間隔で規定される。
つまり、本実施形態での第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂのそれぞれにおける開口幅は、桿部１１の延在方向の端部側から桿部１１の中央部側に向かうほど漸減している。
Then, as shown in FIG. 2, the opening width of the first hole portion 17a in the direction intersecting the connecting rod center line C and the opening width of the second hole portion 17b are the hypotenuses of the respective substantially isosceles triangles. Specified by the interval.
That is, the opening width in each of the first hole portion 17a and the second hole portion 17b in the present embodiment gradually decreases from the end side in the extending direction of the
次に、孔部１７（図２参照）内に形成されるリブ２１（図２参照）について説明する。
図２に示すように、本実施形態でのリブ２１は、第１孔部１７ａ内に形成されるリブ２１ａと、第２孔部１７ｂ内に形成されるリブ２１ｂとで構成されている。
Next, the rib 21 (see FIG. 2) formed in the hole 17 (see FIG. 2) will be described.
As shown in FIG. 2, the rib 21 in the present embodiment is composed of a
図５（ａ）は、図２の矢示Vａ部の部分拡大図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のVｂ−Vｂ断面図であり、コンロッド中心線Ｃ（図２参照）の延在方向とクランク軸方向Ｄ（図３参照）とに直交する方向から見た様子を示している。なお、図５（ａ）中、符号１６ａ，１６ｂは、桿部１１を構成する壁部である。ただし図５（ａ）中の壁部１６ｂ（図４（ｂ）参照）は、隠れ線（点線）で示している。
FIG. 5A is a partially enlarged view of the arrowed Va portion of FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of Vb-Vb of FIG. 5 (a) from a direction orthogonal to the extending direction of the connecting rod center line C (see FIG. 2) and the crankshaft direction D (see FIG. 3). It shows how it was seen. In FIG. 5A,
図５（ａ）に示すように、リブ２１ａは、桿部１１における中空部１５の一端側、すなわち小端部１２側に隣接する中空部１５の内壁面に形成されている。
図５（ｂ）に示すように、リブ２１ａは、桿部１１の端部側（一端側）から桿部１１の中央部側に向けて突出するように形成されている。また、リブ２１ａは、ピストンピン３ａが挿通されるブッシュＢ側に近付くほどリブ幅Ｗが徐々に広がっている。
そして、リブ２１ａは、桿部１１の対向する壁部１６ａ，１６ａ同士の間でその中間位置に形成されている。
なお、図５（ａ）及び（ｂ）中、符号Ｈは、リブ２１ａの突出高さを表している。
As shown in FIG. 5A, the
As shown in FIG. 5B, the
The
In FIGS. 5A and 5B, reference numeral H indicates the protruding height of the
このようなリブ２１ａは、図５（ａ）に示すように、桿部１１の対向する壁部１６ｂ，１６ｂとの間で延びてこれら壁部１６ｂ，１６ｂ同士を接続している。
そして、リブ２１ａは、クランク軸方向視としての図５（ａ）に示すように、突出高さＨが、コンロッド中心線Ｃ側から外側両方向に向かって漸増している。
これによりリブ２１ａは、壁部１６ｂ，１６ｂ同士の間で小端部１２側に凸となるアーチ構造を形成している。
As shown in FIG. 5A, such a
The protrusion height H of the
As a result, the
図６（ａ）は、図２の矢示VIａ部の部分拡大図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のVIｂ−VIｂ断面図であり、コンロッド中心線Ｃ（図２参照）の延在方向とクランク軸方向Ｄ（図３参照）とに直交する方向から見た様子を示している。
なお、図６（ａ）中、符号１６ａ，１６ｂは、桿部１１を構成する壁部である。ただし図６（ａ）中の壁部１６ｂ（図４（ｂ）参照）は、隠れ線（点線）で示している。
FIG. 6A is a partially enlarged view of the arrow VIa portion of FIG. FIG. 6B is a sectional view taken along line VIb-VIb of FIG. 6A, from a direction orthogonal to the extending direction of the connecting rod center line C (see FIG. 2) and the crankshaft direction D (see FIG. 3). It shows how it was seen.
In FIG. 6A,
図６（ａ）に示すように、リブ２１ｂは、桿部１１における中空部１５の他端側、大端部１３側に隣接する中空部１５の内壁面に形成されている。
図６（ｂ）に示すように、リブ２１ｂは、桿部１１の端部側（他端側）から桿部１１の中央部側に向けて突出するように形成されている。
このようなリブ２１ｂの根元部には、肉盛部２２が形成されている。これによりリブ２１ｂは、リブ２１ｂの先端部の幅Ｗ１よりもクランクピン２ａが挟み込まれる半割のメタルＭ側の幅Ｗ２が厚くなっている。
そして、図６（ｂ）に示すように、リブ２１ｂは、桿部１１の対向する壁部１６ａ，１６ａ同士の間でその中間位置に形成されている。
なお、図６（ａ）及び（ｂ）中、符号Ｈは、リブ２１ｂの突出高さを表している。
As shown in FIG. 6A, the
As shown in FIG. 6B, the
A build-up
Then, as shown in FIG. 6B, the
In FIGS. 6A and 6B, reference numeral H indicates the protruding height of the
このようなリブ２１ｂは、図６（ａ）に示すように、桿部１１の対向する壁部１６ｂ，１６ｂとの間で延びて、これら壁部１６ｂ，１６ｂ同士を接続している。
そして、クランク軸方向視のリブ２１ｂは、図６（ａ）に示すように、突出高さＨが、コンロッド中心線Ｃ側から外側両方向に向かって漸増している。
また、肉盛部２２は、図６（ａ）に示すように、リブ２１ｂの根元部で大端部１３の周方向に沿うように延在している。
As shown in FIG. 6A, such a
Then, as shown in FIG. 6A, the protrusion height H of the
Further, as shown in FIG. 6A, the built-up
次に、本実施形態のコンロッド１０（図２参照）の製造方法について説明する。
図７（ａ）から（ｆ）は、金属積層造形法によるコンロッド１０の製造工程図である。
この製造方法においては、図７（ａ）に示すように、金属積層造型機（金属３Ｄプリンタ）の演算処理部３１に、コンロッド１０（図２参照）の三次元データ３２が入力される。この三次元データ３２としては、光造形法に使用されるファイルフォーマットであれば特に制限はなく、例えばＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式が挙げられる。
Next, a method of manufacturing the connecting rod 10 (see FIG. 2) of the present embodiment will be described.
7 (a) to 7 (f) are manufacturing process diagrams of the connecting
In this manufacturing method, as shown in FIG. 7A, the three-
次に、この製造方法においては、金属積層造型機に入力された三次元データ３２に基づいて、コンロッド１０の形成材料が、例えばクランク軸方向Ｄ（図３参照）にμｍオーダで層状に積み重ねられることによってコンロッド１０が形成される。
Next, in this manufacturing method, the connecting
具体的には、この製造方法においては、図７（ｂ）に示すように、金属積層造型機における供給リフタ３３から一層分の形成材料３４がビルドプレート３５上に供給される。本実施形態での形成材料３４としては、コンロッド１０（図２参照）の構成金属成分からなり、粒径が２０〜１２５μｍ程度の金属粉末を想定している。しかしながら、金属粉末の粒径はこれに限定されるものではない。
Specifically, in this manufacturing method, as shown in FIG. 7B, one layer of forming
この際、一層分の形成材料３４が所定厚さでビルドプレート３５上に供給されるようにビルドプレート３５が降下する。そして、ローラ３７が供給リフタ３３側からビルドプレート３５側へと転動することで、ビルドプレート３５上には、所定厚さで形成材料が供給される。
At this time, the
次に、この製造方法においては、図７（ｃ）に示すように、三次元データ３２（図７（ａ）参照）に基づいて、ビルドプレート３５上の形成材料３４に対して、コンロッド１０の一層目の形状に対応する領域にレーザ光３６をスキャンさせる。これによりビルドプレート３５上には、形成材料３４の粒子同士が融着し合った後、再凝固することによってコンロッド１０の一層目が形成される。
Next, in this manufacturing method, as shown in FIG. 7 (c), the connecting
また、この製造方法においては、図７（ｄ）に示すように、供給リフタ３３から二層目分の形成材料３４が降下したビルドプレート３５上に供給される。そして、図示を省略するが、この製造方法においては、三次元データ３２（図７（ａ）参照）に基づいて、ビルドプレート３５上の形成材料３４に対して、コンロッド１０の二層目の形状に対応する領域にレーザ光３６をスキャンさせる。これによりビルドプレート３５上の一層目に重ねられるように、コンロッド１０の二層目が形成される。
Further, in this manufacturing method, as shown in FIG. 7D, the forming
その後、この製造方法においては、図７（ｅ）に示すように、三次元データ３２（図７（ａ）参照）に基づいて、コンロッド１０の三層目以降を形成するために、ビルドプレート３５上への形成材料３４の供給と、この形成材料３４に対するレーザ光３６のスキャニングとが繰り返される。
これにより図７（ｆ）に示すように、三次元データ３２（図７（ａ）参照）に対応する形状のコンロッド１０がビルドプレート３５（図７（ｄ）参照）上に得られる。
そして、コンロッド１０の大端部１３の中央孔に嵌め入れられた楔治具Ｊ（図７（ｆ）参照）によって、大端部１３が図２に示す第１半体１３ａと第２半体１３ｂとに破断分離される。これにより一連のコンロッド１０の製造工程が終了する。
Then, in this manufacturing method, as shown in FIG. 7E, the
As a result, as shown in FIG. 7 (f), a connecting
Then, by a wedge jig J (see FIG. 7 (f)) fitted in the central hole of the
＜作用効果＞
次に、本実施形態のコンロッド１０の奏する作用効果について説明する。
エンジン１（図１参照）が駆動すると、コンロッド１０（図１参照）には、ピストン３（図１参照）を介して爆発荷重が入力されるとともに、回転するクランクシャフト２（図１参照）を介して慣性荷重が入力される。なお、慣性荷重に比べて爆発荷重は、きわめて大きいため、以下の説明においてコンロッド１０に入力される荷重Ｆは爆発荷重を意味する。
<Effect>
Next, the action and effect of the connecting
When the engine 1 (see FIG. 1) is driven, an explosive load is input to the connecting rod 10 (see FIG. 1) via the piston 3 (see FIG. 1), and the rotating crankshaft 2 (see FIG. 1) is pressed. The inertial load is input via. Since the explosive load is extremely large compared to the inertial load, the load F input to the connecting
本実施形態のコンロッド１０においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、桿部１１が断面視で矩形環状を呈している。また、図２に示すように、桿部１１の小端部隣接部２０ａ及び大端部隣接部２０ｂのそれぞれには、第１孔部１７ａ及び第２孔部１７ｂが設けられている。そして、これら第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂのそれぞれにおける開口幅は、桿部１１の延在方向の端部側から桿部１１の中央部側に向かうほど漸減している（図５（ａ）及び図６（ａ）参照）。
In the connecting
このコンロッド１０によれば、図５（ａ）に示すように、エンジン１（図１参照）が駆動した際に入力される荷重Ｆを、桿部１１が小端部隣接部２０ａにおける第１孔部１７ａを挟む位置で支える構造となる。
つまり、荷重Ｆは、ピストンピン３ａ（図１参照）、ブッシュＢ（図１参照）、桿部１１の小端部隣接部２０ａ（図２参照）、リブ２１ａ（図４（ｂ）参照）、桿部１１における矩形環状の４つの隅部Ｃｎ（図４（ｂ）参照）のそれぞれに伝達される。これにより中空の桿部１１は、荷重Ｆを矩形環状の４つの隅部Ｃｎ（図４（ｂ）参照）のそれぞれで分散して支える構造となる。
すなわち、このコンロッド１０によれば、第１孔部１７ａが形成された桿部１１の４つの隅部Ｃｎと、第１孔部１７ａ内でリブ２１ａが形成するアーチ構造とによって、荷重Ｆを支えることとなる。
According to the connecting
That is, the load F includes the
That is, according to the connecting
また、このコンロッド１０によれば、図６（ａ）に示すように、エンジン１（図１参照）が駆動した際に生じる荷重Ｆを、桿部１１が大端部隣接部２０ｂにおける第２孔部１７ｂを挟む位置で支える構造となる。つまり、中空の桿部１１は、荷重Ｆを矩形環状の４つの隅部Ｃｎ（図４（ｂ）参照）のそれぞれで分散して支える構造となる。
これにより桿部１１の中空部１５に隣接配置されることとなるメタルＭ（平軸受）の背圧は低減されることとなる。
Further, according to the connecting
As a result, the back pressure of the metal M (flat bearing) arranged adjacent to the
また、このコンロッド１０においては、桿部１１に形成される中空部１５、第１孔部１７ａ及び第２孔部１７ｂによって、軽量化を達成することができる。
Further, in the connecting
また、コンロッド１０は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、桿部１１の第２孔部１７ｂ内にリブ２１ｂが形成されている。このリブ２１ｂは、桿部１１の端部側（大端部１３側）から桿部１１の中央部側に向けて突出している。
このコンロッド１０によれば、桿部１１の矩形環状の４つの隅部Ｃｎ（図４（ｂ）参照）に分散して伝達される荷重Ｆが、図６（ａ）中、点線矢印で示すようにリブ２１ｂを介してメタルＭ側にさらに分散して伝達される。
つまり、このコンロッド１０によれば、リブ２１ｂがメタルＭに隣接して配置されることによって、メタルＭにおける背面圧を均一化することができる。
よって、コンロッド１０は、メタル背面の圧縮応力の最大値を低減しつつ、中空部１５による軽量化を同時に実現できる。
Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the connecting
According to the connecting
That is, according to the connecting
Therefore, the connecting
また、コンロッド１０においては、リブ２１ｂは、図６（ａ）に示すように、突出高さＨがコンロッド中心線Ｃ側から外側両方向に向かって漸増している。
このようなコンロッド１０によれば、リブ２１ｂを介しての荷重Ｆの伝達が効率よく行われることによって、メタルＭにおける背面圧がより均一化する。
Further, in the connecting
According to such a connecting
また、コンロッド１０においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、リブ２１ｂの根元部に肉盛部２２が形成されている。そして、この肉盛部２２は、大端部１３の周方向に延在している。
このようなコンロッド１０によれば、リブ２１ｂを介してメタルＭに入力される荷重Ｆが肉盛部２２によってさらに効率よく分散される。これによりメタルＭにおける背面圧がより一層均一化される。
Further, in the connecting
According to such a connecting
また、コンロッド１０においては、リブ２１ａは、ピストンピン３ａが挿通されるブッシュＢ側に近付くほどリブ幅Ｗが徐々に広がっている。
このようなコンロッド１０によれば、ブッシュＢの軸方向における小端部１２の剛性を高めることができるので、このブッシュＢに支承されるピストンピン３ａの撓みＤｆ（図５（ｂ）参照）をより確実に抑制することができる。
Further, in the connecting
According to such a connecting
また、図５（ａ）に示すように、リブ２１ａは、小端部１２側に隣接する中空部１５の内壁面に形成されている。これによりコンロッド１０は、ブッシュＢ周りでの円環剛性Ａｒが高められる。
また、図６（ａ）に示すように、リブ２１ｂは、大端部１３側に隣接する中空部１５の内壁面に形成されている。これによりコンロッド１０は、メタルＭ周りでの円環剛性Ａｒが高められる。
Further, as shown in FIG. 5A, the
Further, as shown in FIG. 6A, the
また、本実施形態でのコンロッド１０は、金属３Ｄプリンタによって形成されている。
このようなコンロッド１０によれば、従来の鋳造法による中子配置手法の制限によって、製造が困難又は不可能となる複雑な形状の中空部１５を有する桿部１１を容易に形成することができる。
Further, the connecting
According to such a connecting
以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、第１孔部１７ａと第２孔部１７ｂとの両方が形成された桿部１１を有するコンロッド１０について説明したが、コンロッド１０は、第１孔部１７ａ又は第２孔部１７ｂのいずれか一方を桿部１１に有する構成とすることができる。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be implemented in various forms.
In the above embodiment, the connecting
また、前記実施形態のコンロッド１０は、リブ２１が孔部１７内でクランク軸方向Ｄに複数列並ぶ構成とすることもできる。
Further, the connecting
また、前記実施形態のコンロッド１０は、クラッキングコンロッドを想定しているが、コンロッド本体１４を金属３Ｄプリンタによって形成するとともに、第２半体１３ｂ（コンロッドキャップ）を金属３Ｄプリンタ又は鋳造法であらかじめ別体として形成することもできる。
Further, although the connecting
１ エンジン
２ クランクシャフト（クランク軸）
２ａ クランクピン
３ ピストン
３ａ ピストンピン
１０ コンロッド
１１ 桿部
１２ 小端部
１３ 大端部
１３ｄ ボルト孔
１３ａ 第１半体
１３ｂ 第２半体
１３ｃ コンロッドボルト
１３ｄ ボルト孔
１４ コンロッド本体
１５ 中空部
１６ 壁部
１６ａ 壁部
１６ｂ 壁部
１７ 孔部
１７ａ 第１孔部
１７ｂ 第２孔部
２０ａ 小端部隣接部
２０ｂ 大端部隣接部
２１ リブ
２１ａ リブ
２１ｂ リブ
２２ 肉盛部
３１ 演算処理部
３３ 供給リフタ
３４ 形成材料
３５ ビルドプレート
３６ レーザ光
３７ ローラ
Ｂ ブッシュ（平軸受）
Ｃ コンロッド中心線
Ｄ クランク軸方向
Ｍ メタル（平軸受）
Ｗ リブ幅
1
2a Crank pin 3
C Connecting rod center line D Crankshaft direction M Metal (flat bearing)
W rib width
Claims (5)
クランク軸と連結する大端部と、
前記小端部と前記大端部とをつなぐ桿部と、を有し、
前記桿部は、
延在方向に交差する断面視で矩形環状に形成されているとともに、クランク軸方向に沿う方向に貫かれた孔部を有し、
前記孔部は、前記桿部の小端部隣接部及び前記桿部の大端部隣接部のうちの少なくとも一方に設けられ、
前記孔部の開口幅は、前記桿部の延在方向の端部側から前記桿部の中央部側に向かうほど漸減していることを特徴とするコンロッド。 The small end that connects to the piston and
The large end that connects to the crankshaft,
It has a rod portion that connects the small end portion and the large end portion, and has.
The rod part
It is formed in a rectangular ring shape in a cross-sectional view that intersects in the extending direction, and has a hole that is penetrated in the direction along the crankshaft direction.
The hole is provided in at least one of a small end adjacent portion of the rod portion and a large end adjacent portion of the rod portion.
A connecting rod characterized in that the opening width of the hole portion gradually decreases from the end side in the extending direction of the rod portion toward the central portion side of the rod portion.
前記リブは、コンロッド中心線とクランク軸線とに直交する方向視で、前記桿部の端部側から前記桿部の中央部側に向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド。 Ribs are formed in the holes
The first aspect of claim 1, wherein the rib projects from the end side of the rod portion toward the center portion side of the rod portion in a direction orthogonal to the connecting rod center line and the crank axis. Connecting rod.
前記小端部側に設けられる前記孔部内には、リブが形成され、
前記リブは、コンロッド中心線とクランク軸線とに直交する方向視で、前記桿部の端部側から前記桿部の中央部側に向けて突出しているとともに、前記ピストンピン側に近付くほどリブ幅が徐々に広がっていることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド。 The piston is connected to the small end via a piston pin.
Ribs are formed in the holes provided on the small end side.
The rib protrudes from the end side of the rod portion toward the center portion side of the rod portion in a direction orthogonal to the connecting rod center line and the crank axis, and the rib width becomes closer to the piston pin side. The connecting rod according to claim 1, wherein the connecting rod gradually spreads.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019212867A JP2021085422A (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Connecting rod |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| JP2019212867A Pending JP2021085422A (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Connecting rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2019
- 2019-11-26 JP JP2019212867A patent/JP2021085422A/en active Pending
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