JP7150626B2 - コネクティングロッド - Google Patents

Description

本開示は、コネクティングロッド（コンロッド）に関する。

エンジン（内燃機関）のコネクティングロッド（コンロッド）の小端部にはピン孔が形成されており、ピストンピンにより、ピン孔の内周面に設けられた軸受（すべり軸受）を介してピストンに取り付けられる。このピストンピンは、昨今のエンジンの軽量化・高出力化の流れの中で曲げ剛性が相対的に低くなっており、エンジンの駆動時に作用する荷重により曲がり易くなることで、上記の軸受（軸受メタル）の端部に軸受荷重が片寄った片当たり状態が発生し易い。そして、この片当たりは、軸受の摩耗や焼き付きの原因となるなど、エンジンの更なる軽量化・高出力化の妨げとなる。

例えば特許文献１には、クランクシャフトを軸支するすべり軸受の摺動面（摺接面）の軸方向の端部（両端部）にクラウニングを形成することが開示されている。また、特許文献２には、小端部とピストンピンとが摺動する摺動面に弾性潤滑剤としてのフッ素樹脂をコーティングすることで、シリンダ内でピストンが傾くのを防ぐことが開示されている。特許文献３にはピン孔の内周面のうちの特定の領域に複数の凹部を設けることで、潤滑油の量を多くし、小端部での焼き付きを防止することが開示されている。特許文献４では、小端部の壁面に三次元網目構造（ラティス構造）を形成することにより、表面積の拡大による、放熱性の向上とオイルの保持を行うことが開示されている。なお、特許文献５には、上記のラティス構造を有する部品についての開示がある。

国際公開第２００８／０７２５４８号 特開２００７－４０１３７号公報 特開２０１８－９６３４号公報 特開２０１８－１６８８９５号公報 特開２０１５－９３４６１号公報

例えば、ピストンピンの軸受メタル（軸受）への片当たりを防止するために、軸受メタルの端部（両端部）にクラウニングやテーパ加工を施すことが考えられる。しかしながら、その加工した面積の分だけ、軸受メタルにおける平行部分（加工以外の部分）の面積が減るため、軸受面圧が上昇して軸受メタルの疲労破壊の一因となり得る。また、様々な負荷で運転されるエンジンの場合など、ピストンピンの変形量が一定ではない場合には、予めクラウニング等の加工を行う手法では、上記の片当たりを様々なエンジンの負荷に応じて適切に防止することは難しい。また、小端部の軸受メタルの下側を薄肉構造、切り欠き構造にして柔構造化することも考えられるが、薄肉部分や切り欠き部分の応力集中の制約により、目標とする柔構造を達成するのが難しい場合が考えられる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、小端部の軸受メタルの端部へ軸受荷重が片寄るのを防止することが可能なコネクティングロッドを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るコネクティングロッドは、
エンジンのクランクシャフトが連結される大端部と、
ピストンピンが挿通されるピン孔部を有する小端部と、
前記小端部における前記ピン孔部の内周面に設けられ、前記ピストンピンに対する摺動面を形成する軸受メタルと、
前記大端部と前記小端部とを連結する連接棒と、を備え、
前記小端部または前記連接棒の少なくとも一方の一部には、周囲の部分よりも低い剛性を有することにより、前記軸受メタルの両方の端部側を弾性変形可能に支持する柔支持部が形成されている。

上記（１）の構成によれば、コネクティングロッドの小端部および連接棒の少なくとも一方の一部には、小端部に設けられた軸受メタルの両方の端部側を弾性変形可能に支持するための柔支持部が形成されている。これによって、ピストンピンが曲がると、ピストンピンから受ける荷重により軸受メタルの端部側も荷重の向きに曲がることができるので、軸受メタルの端部にピストンピンが片当たりすることにより、軸受荷重が軸受メタルの端部（両端部）に片寄るのを防止することができる。したがって、軸受メタルの摩耗や焼き付きを防止することができ、エンジンのさらなる軽量化や高出力化を行うことができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記柔支持部は、前記ピン孔の断面中心を通る中心線よりも、前記大端部の側に設けられている。

上記（２）の構成によれば、柔支持部は、小端部に設けられた軸受メタルにおける、ピストンピンの片当たりによる大きな荷重を受ける領域を支持する小端部等（小端部または連接棒の少なくとも一方）の部分に設けられる。軸受荷重は、小端部における連接棒側の方が、その逆側よりも大きく作用し易い。これによって、軸受メタルの端部にピストンピンが片当たりした状態になるのを防止することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）～（２）の構成において、
前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記コネクティングロッドの径方向に沿った前記連接棒の断面における重心を含む中芯部よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に設けられている。

上記（３）の構成によれば、柔支持部は、小端部に設けられた軸受メタルにおける、ピストンピンの片当たりによる大きな荷重を受ける領域を支持する小端部等の部分に設けられる。すなわち、軸受荷重は、片当たり状態において軸受メタルの両方の端部に作用するので、上記の断面視（以下、側面断面視。後述する図２～図５参照）において、中芯部よりもコネクティングロッドの径方向外側に柔支持部を設けることで、軸受メタルの端部にピストンピンが片当たりした状態になるのを防止することができる。また、コネクティングロッドの径方向に沿った連接棒の断面における重心を含む所定の範囲の部分（中芯部）は上記の軸方向の力を適切に伝達する必要がある。よって、このような中芯部よりもコネクティングロッドの径方向外側に柔支持部を設けることにより、連接棒の中芯部に柔支持部を設けておらず、適切にエンジンの燃焼による荷重をクランクシャフトに伝達することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記小端部および前記連接棒には、前記小端部および前記連接棒の各々の内部に跨って前記コネクティングロッドの軸方向に沿って延在する給油孔が形成されており、
前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記給油孔よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に設けられている。

上記（４）の構成によれば、中芯部に設けられた給油孔よりもコネクティングロッドの径方向外側に柔支持部を設けることにより、上記（３）と同様に、連接棒の中芯部に柔支持部を設けておらず、適切にエンジンの燃焼による荷重をクランクシャフトに伝達することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）～（４）の構成において、
前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、第１部分と、前記第１部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第２部分とを含み、
前記第２部分の剛性は、前記第１部分の剛性よりも低い。

上記（５）の構成によれば、上記の側面断面視において、柔支持部の剛性は、コネクティングロッドの径方向の外側の方が内側（芯側）よりも小さい。これによって、側面断面視におけるコネクティングロッドの軸方向に沿った柔支持部の厚さ（コネクティングロッドの軸方向の長さ（高さ幅））が同じであったとしても、軸受メタルが、コネクティングロッドの径方向の外側にある部分ほど曲がり易くすることができる。よって、軸受荷重が軸受メタルの端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（３）～（４）の構成において、
前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、第１部分と、前記第１部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第２部分とを含み、
前記第２部分の剛性は、前記第１部分の剛性と等しい。

上記（６）の構成によれば、上記の側面断面視において、柔支持部の剛性は、コネクティングロッドの径方向の外側と内側（芯側）とで等しい。これによって、側面断面視における柔支持部の厚さ（上記の高さ幅）を変えるなどすることにより、軸受メタルが、コネクティングロッドの径方向の外側にある部分ほど曲がり易くすることができる。よって、軸受荷重が軸受メタルの端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）～（６）の構成において、
前記エンジンの駆動時における前記軸受メタルの変形量は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記コネクティングロッドの径方向外側に向かうにつれて大きくなるように構成される。

上記（７）の構成によれば、軸受メタルにおいて、上記の側面断面視におけるコネクティングロッドの径方向の外側にある部分ほど曲がり易くすることができ、軸受荷重が軸受メタルの端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の構成において、
前記柔支持部は、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿って視認した正面視において、前記軸受メタルの内周面に沿って延在するように設けられている。

上記（８）の構成によれば、ピストンピンの片当たりによる比較的大きな荷重を受ける部分をカバーするように、柔支持部を設けることができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記柔支持部は、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿って視認した正面視において、第３部分と、前記第３部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第４部分とを含み、
前記第４部分の剛性は、前記第３部分の剛性よりも高い。

上記（９）の構成によれば、上記の正面視において、柔支持部の剛性は、コネクティングロッドの径方向の外側の方が内側（中芯部側）よりも高い。片当たりにより軸受メタルに作用する荷重は、上記の正面視において上記の径方向の内側であるほど大きい。よって、上記の正面視における柔支持部の厚さ（上記の高さ幅）が同じであったとしても、軸受メタルを支持する小端部の部分が、コネクティングロッドの径方向の内側にある部分ほど曲がり易くすることができ、上記の正面視における柔支持部の剛性を適切に設定することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記柔支持部は、前記ピン孔の断面中心を通る中心線に沿って視認した正面視において、第３部分と、前記第３部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第４部分とを含み、
前記第４部分の剛性は、前記第３部分の剛性と等しい。

上記（１０）の構成によれば、上記の正面視において、柔支持部の剛性は、コネクティングロッドの径方向の外側と内側（芯側）とで等しい。片当たりにより軸受メタルに作用する荷重は、上記の正面視において上記の径方向の内側であるほど大きいが、上記の正面視における柔支持部の厚さ（上記の高さ幅）を上記の径方向の内側であるほど大きくすることにより、上記の正面視における柔支持部の剛性を適切に設定することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）～（１０）の構成において、
前記柔支持部は、空洞部を有する。

上記（１１）の構成によれば、柔支持部における空洞部の粗密を変えることで、柔支持部の剛性を所望の大きさに変えることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の構成において、
前記柔支持部は、ポーラス構造を有する。

上記（１２）の構成によれば、柔支持部は、例えばラティス構造などのポーラス（多孔質）な構造（ポーラス構造）を有する。３Ｄプリンタといった三次元造形装置などを用いて造形されるラティス構造により柔支持部を適切に設けることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）～（１２）の構成において、
前記柔支持部は、前記ピストンピンが曲がることにより受ける荷重の向きに弾性変形する。

上記（１３）の構成によれば、柔支持部は、曲がった状態のピストンピンから受ける荷重の向きに弾性変形する。これによって、軸受メタルの端部側が曲がることができるので、軸受メタルの端部にピストンピンが片当たりすることにより、軸受荷重が軸受メタルの端部（両端部）に片寄るのを防止することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、小端部の軸受メタルの端部へ軸受荷重が片寄るのを防止することが可能なコネクティングロッドが提供される。

本発明の一実施形態に係るコネクティングロッドの正面視を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るコネクティングロッドの側面視における断面を模式的に示す図であり、図１のＡＡ断面に対応する。 本発明の一実施形態に係る小端部の側面視における断面を模式的に示す図である。 本発明の他の一実施形態に係る小端部の側面視における断面を模式的に示す図である。 本発明のその他の一実施形態に係る小端部の側面視における断面を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る小端部の正面視を模式的に示す図である。 本発明の他の一実施形態に係る小端部の正面視を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。

例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。

例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。

一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るコネクティングロッド１の正面視を模式的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係るコネクティングロッド１の側面視における断面を模式的に示す図であり、図１のＡＡ断面に対応する。図３～図５は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る本発明の一実施形態に係る小端部３の側面視における断面を模式的に示す図である。また、図６～図７は、本発明の一実施形態に係る小端部３の正面視を模式的に示す図である。

コネクティングロッド１は、エンジン（内燃機関）が備えるピストン（不図示）の往復運動をクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換させるための部品である。図１～図２に示すように、コネクティングロッド１は、エンジンのクランクシャフト（不図示）が連結される大端部２と、ピストン（不図示）に連結（固定）されたピストンピン８が連結される小端部３と、大端部２と小端部３とを連結する連接棒４と、小端部３に設けられる軸受メタル５と、を備える。

図１～図２に示す実施形態では、小端部３と連接棒４とが一体的に製造（造形）されており、連接棒４と大端部２とがボルト１ｂで締結されるよう構成されているが、大端部２、小端部３、または連接棒４の少なくとも２つが一体的に製造されても良い。また、連接棒４は、周囲との干渉防止などのために部分的に厚さが減少（減肉）された部分を有している（図２～図５では、幅ｄだけ減肉）。なお、本実施形態では、大端部２と連接棒４との境界や、小端部３と連接棒４との境界は、上記の減肉が開始される箇所であるものとする。

また、上記の小端部３は、図１～図７に示すように、ピストンピン８が挿通されるピン孔を形成するピン孔部３１を有している。このピン孔の内周面には上記の軸受メタル５が設けられる（嵌合される）ことで、ピストンピン８（図３～図５参照）に対する摺動面５ｓが形成される。そして、この摺動面５ｓに給油孔７を通って潤滑油が供給されることで、潤滑油によりピストンピン８が挿通された小端部３が、ピストンピン８に対して滑らかに摺動（回転）することが可能となる。

図１～図７に示す実施形態では、小端部３のピン孔部３１は、真円状のピン孔を形成している。また、給油孔７は、連接棒４および小端部３の各々の内部に跨って、コネクティングロッド１の軸方向（連接棒４の延在方向。以下、ロッド軸方向Ｄｓ）に沿って延在するように形成されている。より具体的には、連接棒４の内部にロッド軸方向Ｄｓに沿って延在すると共に、ロッド軸方向Ｄｓに直交する方向である径方向に沿ったコネクティングロッド１の厚みの方向（以下、適宜、ロッド径厚方向Ｄｒ）に沿って切断した連接棒４の断面における重心を含む所定の範囲を占める中芯部４２を有している（図２～図５参照）。そして、給油孔７は、連接棒４の内部の中芯部４２において、連接棒４の長手方向に沿って直線状に形成されると共に、そのまま直線状に小端部３の内部に連続的に形成されている。そして、軸受メタル５に形成された貫通穴５ｈを介して、軸受メタル５の摺動面５ｓに潤滑油が供給されるようになっている。なお、他の幾つかの実施形態では、給油孔７は、連接棒４における中芯部４２以外の部分に形成されても良い。

上述した構成を有するコネクティングロッド１において、小端部３または連接棒４の少なくとも一方の一部には、周囲の部分より低い剛性を有することにより、軸受メタル５の軸方向（後述する中心線ＣＬの延在方向）における両方の端部側を弾性変形可能に支持する柔支持部６が形成されている。より詳細には、柔支持部６は、ピストンピン８が曲がることにより受ける荷重の向きに弾性変形する。例えば、図３～図５に示す断面視においては、図示のように、ピストンピン８の両端がロッド軸方向Ｄｓの大端部２側に向けて曲がった場合には、曲がっていない場合よりも、柔支持部６の断面積が小さくなるように変形する。そして、ピストンピン８の曲がりがなくなり、ピストンピン８が直線状の状態に戻ると、柔支持部６の断面積は、曲がる前の元の大きさに戻る。なお、図１～図７に示すように、柔支持部６と軸受メタル５の間には、柔支持部６ではない小端部３の部分を設けても良い。他の幾つかの実施形態では、柔支持部６と軸受メタル５が接するように、柔支持部６を設けても良い。

より詳細には、図１～図７に示すように、上述した柔支持部６は、小端部３または連接棒４の少なくとも一方における、ピン孔部３１により形成されるピン孔の断面中心を通る中心線ＣＬよりも、大端部２の側に設けられても良い。これは、エンジンでの燃料の燃焼により生じる大きな圧力は、中心線ＣＬよりも大端部２の側に作用し易いことによる。図１～図７に示す実施形態では、柔支持部６は、上記の中心線ＣＬよりも大端部２の側にのみ設けられており、その反対側には設けられていない。

また、図１、図６～図７に示すように、正面視において、柔支持部６は、軸受メタル５の内周面に沿って延在するように設けられても良い。これによって、ピストンピン８の片当たりによる比較的大きな荷重を受ける部分をカバーするように、柔支持部６を設けることを図ることが可能となる。図１、図６～図７に示す柔支持部６は、給油孔７をかわすように、給油孔７のない部分に設けられている。より具体的には、柔支持部６は、側面断面視（図３～図５参照）で視認した場合には、連接棒４の中芯部４２あるいは給油孔７を挟んだ両側に設けられている。なお、柔支持部６は、軸受メタル５の外周面に沿って延在するように設けられても良い。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、柔支持部６は、正面視において直線状に設けられていても良い。

一方、上記の剛性は、単位体積当たりの剛性である。剛性が小さいほど、その分だけ同じ荷重に対する変形量が大きくなり、逆に剛性が大きいほど、その分だけ同じ荷重に対する変形量が小さくなる。図１～図７に示す実施形態では、柔支持部６は、ラティス（ポーラス）構造を有することによって軸受メタル５を弾性変形可能に支持するように構成されている。このラティス構造は、格子状（網目状）の構造であり、格子点同士を結ぶ部分（連結部分）の間には空洞部が形成される。この空洞部の体積割合（粗密）によって、柔支持部６の剛性が異なってくる。よって、ラティス構造が、小端部３または連接棒４の少なくとも一方の適切な部分に設けられることで、軸受メタル５の端部側が軸受荷重に応じて弾性的に曲がることを可能にすることができる。なお、柔支持部６は、空洞部を有していれば良く、ラティス構造を有する本実施形態に本発明は限定されない。

また、図１～図７に示す実施形態では、柔支持部６は、小端部３に設けられている。また、小端部３および連接棒４の両方は、３Ｄプリンタなどの三次元造形装置などで一体的に造形されている。そして、小端部３および連接棒４における柔支持部６以外の部分は、柔支持部６とは異なる構造を有するように造形されるなど、柔支持部６よりも剛性が高くなるように造形されている。例えば、柔支持部６はラティス構造を有するように造形され、小端部３および連接棒４における柔支持部６以外の部分は造形材の一様の層を単純に順次積層させて造形するなど、ラティス構造よりも剛性が高くなるように造形される。柔支持部６の周囲にある隣接部分（小端部３または連接棒４の少なくとも一方）を一体的に造形することで、両者が適切に接合された状態を容易に形成することが可能となる。

なお、他の幾つかの実施形態では、柔支持部６によって、軸受メタル５の上記の両方の端部側を弾性変形可能に支持できれば、柔支持部６は連接棒４に設けられても良いし、小端部３および連接棒４の両方に設けられても良い。また、柔支持部６の構造は、ラティス構造に限定されない。例えば、他の幾つかの実施形態では、柔支持部６は、薄肉構造あるいは切り欠き構造を有していても良い。さらに、柔支持部６を、薄肉構造あるいは切り欠き構造にした上で、他の剛性の低い部材を設置あるいは嵌め込むなどして、柔支持部６の剛性が調整されていても良い。

上記の構成によれば、この柔支持部６によって、ピストンピン８が曲がると、ピストンピン８から受ける荷重により軸受メタル５の端部側も荷重の向きに曲がることができるので、軸受メタル５の端部にピストンピン８が片当たりすることにより、軸受荷重が軸受メタル５の端部に片寄るのを防止することができる。したがって、軸受メタル５の摩耗や焼き付きを防止することができ、エンジンのさらなる軽量化や高出力化を行うことができる。

次に、上述した柔支持部６が設けられる位置について、主に図３～図７を用いてより詳細に説明する。

幾つかの実施形態では、図３～図５に示すように、上述した柔支持部６は、ロッド軸方向Ｄｓ、且つ、上記の中心線ＣＬに沿った断面（図２～図５参照。以下、側面断面視。）において、連接棒４の中芯部４２または給油孔７よりもロッド径厚方向Ｄｒに沿った外側に設けられている。換言すれば、柔支持部６は、連接棒４の中芯部４２または給油孔７を挟んだ両側に設けられている。また、柔支持部６は、小端部３の表面から連接棒４の中芯部４２または給油孔７に向けて、所定の距離（奥行幅Ｗ）の所まで設けられている（図３参照）。なお、図３～図５に示す柔支持部６は、正面視（図６～図７参照）で視認した場合には、軸受メタル５の内周面に沿って延在するように設けられている。

この柔支持部６の奥行幅Ｗは、ピストンピン８の想定される曲がり具合に応じて定めても良い。また、ピストンピン８の剛性および小端部３の剛性との兼ね合いで決めても良い。図３～図５に示す実施形態では、図３に示すように、ロッド径厚方向Ｄｒに沿った小端部３の表面と給油孔７との間の距離をＷａとすると、柔支持部６の奥行幅Ｗは、Ｗ＜Ｗａとなっている。また、奥行幅Ｗは、連接棒４（ロッド軸方向Ｄｓ）の周方向に沿った位置において同じであっても良いし、異なっていても良い。例えばピン孔の中心線ＣＬから給油孔７に下した垂線が通る柔支持部６の付近から、軸受メタル５の内周面に沿って離れるに従って奥行幅Ｗを小さくするなど、周方向に沿って異ならせても良い。奥行幅Ｗを周方向で変えることで、柔支持部６の剛性の調整を行うことが可能となる。

また、図３～図５に示すように、柔支持部６の給油孔７側の端部（両端部）にアールＲが付けられても良い。このように、側面断面視において、柔支持部６におけるロッド軸方向Ｄｓに沿った長さ（高さ幅Ｈ）を給油孔７に向かうに従って短くし、柔支持部６の厚みを給油孔７に近づくに従って小さくすることで、柔支持部６の剛性が給油孔７に向かうに従って高くなるようにしている。

上記の構成によれば、柔支持部６は、小端部３に設けられた軸受メタル５における、ピストンピン８の片当たりによる大きな荷重を受ける領域を支持する小端部３等の部分に設けられる。すなわち、軸受荷重は、片当たり状態において軸受メタル５の両方の端部に作用するので、側面断面視において、給油孔７よりもロッド径厚方向Ｄｒ外側に柔支持部６を設けることで、軸受メタル５の端部にピストンピン８が片当たりした状態になるのを防止することができる。また、給油孔７が形成されている部分（中芯部４２）は上記のロッド軸方向Ｄｓの力を適切に伝達する必要がある。よって、給油孔７よりもロッド径厚方向Ｄｒ外側に柔支持部６を設けることにより、連接棒４の芯部分に柔支持部６を設けておらず、適切にエンジンの燃焼による荷重をクランクシャフトに伝達することができる。

また、上述した実施形態において、幾つかの実施形態では、柔支持部６は、側面断面視におけるロッド径厚方向Ｄｒに沿って、軸受メタル５を支持（下支え）する力が同じではなく、その方向に沿って変化する部分を少なくとも一部に有するように構成されても良い。これにより、エンジンの駆動時における軸受メタル５の変形量は、側面断面視において、ロッド径厚方向Ｄｒ外側に向かうにつれて大きくなるように構成される。これによって、軸受メタル５において、側面断面視におけるロッド径厚方向Ｄｒの外側にある部分ほど曲がり易くすることができ、軸受荷重が軸受メタル５の端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することが可能となる。

具体的には、側面断面視において、柔支持部６の任意の部分を第１部分Ｐａとし、その第１部分Ｐａよりもロッド径厚方向Ｄｒ外側に位置する部分を第２部分Ｐｂと呼ぶとする。すなわち、柔支持部６は、側面断面視において、第１部分Ｐａと、第１部分Ｐａよりもロッド径厚方向Ｄｒ外側に位置する第２部分Ｐｂとを含む。

この際、幾つかの実施形態では、図３～図４に示すように、上記の第２部分Ｐｂ（相対的にロッド径厚方向Ｄｒの外側の部分）の剛性は、上記の第１部分Ｐａ（相対的にロッド径厚方向Ｄｒの内側の部分）の剛性よりも低い。すなわち、柔支持部６の各部の剛性をロッド径厚方向Ｄｒで調節しており、片当たりによる軸受荷重の大きさに合わせて、片当たりによる軸受荷重の大きい領域から小さい領域に向かって、柔支持部６の各部の剛性が高くなるようにする。これによって、柔支持部６は、相対的にロッド径厚方向Ｄｒの外側の部分の方が、相対的に内側の部分よりも弾性変形し易いようになっている。図３～図４に示す実施形態では、柔支持部６はラティス構造を有しているが、ラティス構造により形成される空洞部の粗密を変えることにより、剛性の大きさを変えている。

より具体的には、ラティス構造を形成する単位格子の構造は第１部分Ｐａおよび第２部分Ｐｂで同じとしつつ、単位格子のサイズを変えても良い。換言すれば、単位格子の対応する連結部分の長さを比較すると、第２部分Ｐｂの方が第１部分Ｐａよりも長い。このように、第２部分Ｐｂサイズを第１部分Ｐａのサイズよりも大きくすれば、ラティス構造の内部に形成される空洞部が占める体積は、単位体積あたりで、第２部分Ｐｂの方が第１部分Ｐａよりも大きくなり、第２部分Ｐｂの空洞部を第１部分の空洞部よりも疎に設けることができる。あるいは、第２部分Ｐｂの単位格子の構造を、第１部分Ｐａの単位格子の構造よりも、空洞部が大きいものにしても良い。そして、空洞部の体積が大きいほど（空洞部が疎であるほど）、その部分の剛性が小さくなる。

図３に示す実施形態では、柔支持部６におけるロッド軸方向Ｄｓにおける長さ（高さ幅Ｈ）は、アールＲが付けられた両端部以外ではロッド径厚方向Ｄｒに沿って概ね同じとなっている。他方、図４に示す実施形態では、柔支持部６の高さ幅Ｈは、ロッド径厚方向Ｄｒを給油孔７に向かうに従って大きくなっている。柔支持部６の高さ幅Ｈが長いほど、小端部３における軸受メタル５のロッド径厚方向Ｄｒに沿った各部を支持する部分（具体的には、ロッド軸方向Ｄｓに沿った、ピン孔部３１の内周面から柔支持部６を含む部分）の剛性が小さくなるので、同じ荷重に対して軸受メタル５が弾性変形し易くなる。この図４に示すように、空洞部の粗密に加えて、高さ幅Ｈをロッド径厚方向Ｄｒに沿って変えることで、ロッド径厚方向Ｄｒにおける軸受メタル５を支持する力に変化をつけても良い。すなわち、柔支持部６における空洞部の粗密と、高さ幅Ｈ（厚み）とを同時に調整することで、目的とする剛性を設定することが可能となる。

上記の構成によれば、側面断面視において、柔支持部６の剛性は、ロッド径厚方向Ｄｒの外側の方が内側（中芯部４２側）よりも小さい。これによって、側面断面視における柔支持部６の厚さ（高さ幅Ｈ）が同じであったとしても、軸受メタル５が、ロッド径厚方向Ｄｒの外側にある部分ほど曲がり易くすることができる。よって、軸受荷重が軸受メタル５の端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することができる。

他の幾つかの実施形態では、図５に示すように、上記の第２部分Ｐｂ（相対的にロッド径厚方向Ｄｒの外側）の剛性は、第１部分Ｐａ（相対的にロッド径厚方向Ｄｒの内側）の剛性と等しい。図５に示す実施形態では、柔支持部６はラティス構造を有しているが、第１部分Ｐａおよび第２部分Ｐｂを形成する単位格子は、同じ構造を有することで、第１部分Ｐａおよび第２部分Ｐｂの剛性が等しいようにしても良い。

この実施形態では、ピストンピン８の片当たりによる軸受荷重の小さい領域から大きい領域に向かって、柔支持部６のロッド径厚方向Ｄｒに沿った各位置での同一の荷重に対する弾性変形量が大きくなるようにするためには、柔支持部６の高さ幅Ｈをロッド径厚方向Ｄｒに沿って調節する必要がある。ここで、柔支持部６の高さ幅Ｈが長いほど、上述したように、軸受メタル５を支持する小端部３の部分が同じ荷重に対して弾性変形しやすくなる。このため、図５に示すように、第２部分Ｐｂの位置における高さ幅Ｈｂは、第１部分Ｐａの位置における高さ幅Ｈａよりも長くする（Ｈｂ＞Ｈａ）。

上記の構成によれば、側面断面視（図３～図５参照）において、柔支持部６の剛性は、ロッド径厚方向Ｄｒの外側と内側（中芯部４２側）とで等しい。これによって、側面断面視における柔支持部６の厚さ（高さ幅Ｈ）を変えるなどすることにより、軸受メタル５が、ロッド径厚方向Ｄｒの外側にある部分ほど曲がり易くすることができる。よって、軸受荷重が軸受メタル５の端部（両端部）に片寄るのをより適切に防止することができる。

同様に、幾つかの実施形態では、柔支持部６は、正面視におけるロッド径厚方向Ｄｒに沿って、軸受メタル５を支持（下支え）する力が同じではなく、その方向に沿って変化する部分を少なくとも一部に有するように構成されても良い。これにより、エンジンの駆動時における軸受メタル５の変形量は、正面視において、ロッド径厚方向Ｄｒ外側に向かうにつれて小さくなるように構成される。これは、正面視で視認した場合に、軸受メタル５に作用する軸受荷重は、ピン孔の中心線ＣＬから給油孔７に下した垂線が通る軸受メタル５の部分付近が最も高く、そこからロッド径厚方向Ｄｒの外側に向かうほど軸受荷重が小さくなることによる。そして、軸受荷重が小さい部分は、大きい部分よりも剛性を高めることで、柔支持部６を設けない場合の剛性に近づけるようにする。

具体的には、正面視において、柔支持部６の任意の部分を第３部分Ｐｃとし、その第３部分Ｐｃよりも、ロッド径厚方向Ｄｒ外側に位置する部分を第４部分Ｐｄと呼ぶとする。すなわち、柔支持部６は、正面視（図６～図７参照）において、第３部分Ｐｃと、第３部分Ｐｃよりもロッド径厚方向Ｄｒの外側に位置する第４部分Ｐｄとを含む。なお、図６～図７に示すように、正面視における柔支持部６の端部（両端部）にはアールＲが付けられても良い。

この際、幾つかの実施形態では、図６に示すように、上記の第４部分Ｐｄの剛性は、上記の第３部分Ｐｃの剛性よりも高い。これによって、柔支持部６は、相対的にロッド径厚方向Ｄｒの内側の方が弾性変形し易いようになっている。具体的には、図６に示す実施形態では、柔支持部６はラティス構造を有しているが、上述したのと同様に、ラティス構造により形成される空洞部の粗密を変えることにより、剛性の大きさを変えても良い。これによって、上記の正面視における柔支持部６の剛性を適切に設定することができる。

他の幾つかの実施形態では、図７に示すように、第４部分Ｐｄの剛性は、第３部分Ｐｃの剛性と等しい。この場合、柔支持部６の高さ幅Ｈが長いほど、軸受メタル５が同じ荷重に対して弾性変形しやすくなる。このため、図７に示すように、第４部分Ｐｄの位置における高さ幅Ｈは、第３部分Ｐｃの位置における高さ幅Ｈよりも短い。また、図７に示す実施形態では、柔支持部６はラティス構造を有しているが、第３部分Ｐｃおよび第４部分Ｐｄを形成する単位格子は、同じ構造を有することで、第３部分Ｐｃおよび第４部分Ｐｄの剛性が等しいようにしても良い。これによって、上記の正面視における柔支持部６の剛性を適切に設定することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ コネクティングロッド
１ｂ ボルト
２ 大端部
３ 小端部
４ 連接棒
４２ 中芯部
５ 軸受メタル
５ｈ 貫通穴
５ｓ 摺動面
６ 柔支持部
Ｒ 柔支持部の端部に付けられたアール
７ 給油孔
８ ピストンピン
３１ ピン孔部
ＣＬ 中心線
Ｄｒ ロッド径厚方向
Ｄｓ ロッド軸方向
Ｈ 柔支持部の高さ幅
Ｗ 柔支持部の奥行幅
Ｗａ 小端部の表面から給油孔までの距離
ｄ 減肉幅
Ｐａ 柔支持部の第１部分
Ｐｂ 柔支持部の第２部分
Ｐｃ 柔支持部の第３部分
Ｐｄ 柔支持部の第４部分

Claims (7)

1. エンジンのクランクシャフトが連結される大端部と、
   ピストンピンが挿通されるピン孔部を有する小端部と、
   前記小端部における前記ピン孔部の内周面に設けられ、前記ピストンピンに対する摺動面を形成する軸受メタルと、
   前記大端部と前記小端部とを連結する連接棒と、を備えるコネクティングロッドであって、
   前記小端部または前記連接棒の少なくとも一方の一部には、周囲の部分よりも低い剛性を有することにより、前記軸受メタルの両方の端部側を弾性変形可能に支持する柔支持部が形成され、
   前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記コネクティングロッドの径方向に沿った前記連接棒の断面における重心を含む中芯部よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に設けられ、
   前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、第１部分と、前記第１部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第２部分とを含み、
   前記第２部分の剛性は、前記第１部分の剛性よりも低いことを特徴とするコネクティングロッド。
2. 前記柔支持部は、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線よりも、前記大端部の側に設けられてい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. 前記小端部および前記連接棒には、前記小端部および前記連接棒の各々の内部に跨って前記コネクティングロッドの軸方向に沿って延在する給油孔が形成されており、
   前記柔支持部は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記給油孔よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に設けられてい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。
4. 前記エンジンの駆動時における前記軸受メタルの変形量は、前記コネクティングロッドの軸方向、且つ、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿った断面視において、前記コネクティングロッドの径方向外側に向かうにつれて大きくなるように構成され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。
5. エンジンのクランクシャフトが連結される大端部と、
   ピストンピンが挿通されるピン孔部を有する小端部と、
   前記小端部における前記ピン孔部の内周面に設けられ、前記ピストンピンに対する摺動面を形成する軸受メタルと、
   前記大端部と前記小端部とを連結する連接棒と、を備えるコネクティングロッドであって、
   前記小端部または前記連接棒の少なくとも一方の一部には、周囲の部分よりも低い剛性を有することにより、前記軸受メタルの両方の端部側を弾性変形可能に支持する柔支持部が形成され、
   前記柔支持部は、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿って視認した正面視において、前記軸受メタルの内周面に沿って延在するように設けられ、
   前記柔支持部は、前記ピン孔部の断面中心を通る中心線に沿って視認した正面視において、第３部分と、前記第３部分よりも前記コネクティングロッドの径方向外側に位置する第４部分とを含み、
   前記第４部分の剛性は、前記第３部分の剛性よりも高いことを特徴とするコネクティングロッド。
6. エンジンのクランクシャフトが連結される大端部と、
   ピストンピンが挿通されるピン孔部を有する小端部と、
   前記小端部における前記ピン孔部の内周面に設けられ、前記ピストンピンに対する摺動面を形成する軸受メタルと、
   前記大端部と前記小端部とを連結する連接棒と、を備え、
   前記小端部または前記連接棒の少なくとも一方の一部には、周囲の部分よりも低い剛性を有することにより、前記軸受メタルの両方の端部側を弾性変形可能に支持する柔支持部が形成され、
   前記柔支持部は、ポーラス構造を有することを特徴とするコネクティングロッド。
7. 前記柔支持部は、前記ピストンピンが曲がることにより受ける荷重の向きに弾性変形することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のコネクティングロッド。
   
   

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