JPH0438930B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関、コンプレツサ等の往復動ピ
ストン機械に於て、往復動部分と回転部分とを互
いに連結するための連接棒に関し、特にその小端
部或いは大端部に軸受またはライナとしてのスリ
ーブを圧入するのに適する連接棒に関する。

本発明に基づく連接棒によれば、このようなス
リーブを大端部或いは小端部に圧入する過程に於
て、内孔の外周部をなす環状部が半径方向に概ね
均一に変形することから、スリーブの内孔を実質
的に円形な形状に保持することができる。これ
は、ライナ、軸受等に対して半径方向に均一な圧
力が作用することによる。

＜従来の技術＞ 連接棒は、環状をなす小端部と、同じく環状を
なす大端部と、これら両環状部分を互いに結合す
る連結部とからなる。小端部は、ピストンピンを
回転自在に受容するための軸受を受容するための
内孔を有し、大端部はクランク軸を回転自在に受
容するライナを受容するための内孔を有する。従
つて、各環状部は、連結部により局部的に補強さ
れることとなる。

従来、ライナや軸受を小端部或いは大端部の内
孔に圧入する際、緊密な嵌合により発生する力
が、対応する環状部を半径方向について不均一に
変形させるという問題があつた。これは、環状部
が連結部により局部的に補強されることによるも
のである。言い換えると、大端部と小端部とを結
合する連結部が、環状部を局部的に補強すること
により、スリーブを圧入したときに環状部が均一
に変形することができないためである。一般に、
このような変形が最も抵抗の小さい部分に於て発
生することから、ライナ或いは軸受からなるスリ
ーブを内孔に圧入することにより環状部が一般に
非円形となる。これは、環状部が連結部以外の部
分に於て半径方向により一層大きく変形するため
である。このような非均一な変形により、クラン
ク軸またはピストンピンと対応する軸受との間の
空隙を十分に小さくすることができない。従つ
て、軸受の寿命、即ち内燃機関またはコンプレツ
サの耐久性が著しく損われることとなる。しか
も、連接棒、ピストン及びクランク軸間の力の伝
達が接触面に於て均一に伝達されないことによ
り、タイナ、軸受、連接棒、ピストンピン或いは
クランク軸等の耐久性が著しく損われる。

圧入した後のスリーブの内周面を機械加工し、
その真円度を高めることができる。しかしなが
ら、環状部に不均一な半径方向応力が存在するこ
とから、環状部の温度が高まるにつれて環状部が
非円形となる。しかも、各ライナまたは軸受の内
周を機械加工することは製造工程が煩雑化するこ
とを意味し、製造に要する時間を増大させると共
に、製造コストを高騰させる。従つて、圧入した
後のライナ等の内周を機械加工することは上記し
たような問題を十分に解決することができない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は従来の連接棒に附随する上記したよう
な問題を解消することにある。

本発明の第２の目的は、ピストンピン或いはク
ランク軸等を受容するためのライナまたは軸受を
圧入した後も良好な円形内孔を郭成するような経
済的な連接棒の構造を提供することにある。

圧入後のスリーブ等の内周面の真円度を従来技
術に基づく場合よりも高めることにより、クラン
ク軸またはピストンピンとライナまたは軸受との
間により均一な嵌合を可能にすることができる。
従つて、このような緊密な嵌合により摩耗を減少
させることができるため、往復動部分或いは回転
部分の寿命を延長することができる。また、嵌合
を緊密化することにより、両部分間の接触面に於
て一様な面圧をもつて力が伝達されるようにな
る。更に、緊密な嵌合により、機械騒音を低減さ
せる作用も得られる。

＜問題点を解決するための手段及び作用＞ 上記したような本発明の目的は、連接棒の小端
部或いは大端部の環状部の外周に隣接する領域に
空乏部を形成することにより達成される。これら
の空乏部により、ライナまたは軸受が圧入された
後も、環状部が半径方向に概ね均一に変形するこ
とから、ライナまたは軸受が実質的に円形な形状
を保持することができる。要するに、空乏部が、
連接棒の強度を犠牲にすることなく、連結部によ
り環状部が局部的に補強されるのを防止する。空
乏部により、環状部が、他の部分と同様に連結部
に向けても膨張することができることにより、対
応するクランク軸またはピストンピンを受容する
ためのより一層真円度の高い内孔を郭成すること
ができる。このように、環状部の内孔の真円度を
高めることにより、緊密な嵌合が可能になると共
に、接触面の面圧が均一化することにより、製造
コストを何等高めることなくすべての作動部分の
耐久性を改善することができる。

本発明の或る側面によれば、内燃機関に用いる
のに適する連接棒が提供される。この連接棒は、
負荷支持能力を有する連結部により互いに結合さ
れた環状部をなす大端部と小端部とを有する。各
環状部には、内孔が郭成されている。複数の空乏
部が、大端部の外周部に隣接する連結部に形成さ
れている。

本発明の別の側面によれば、内孔を有すること
により環状をなす大端部及び小端部を備える内燃
機関に用いるのに適する連接棒が提供される。両
環状部は、小端部の外周に隣接する部分に複数の
空乏部を有し、かつ負荷支持能力を有する連結部
により互いに結合されている。

本発明の更に別の側面によれば、内孔を郭成す
るべく環状をなす大端部及び小端部を有する連接
棒が提供される。両環状部は、３本のリブと、こ
れらのリブ間に延在するウエブとにより互いに結
合されている。両環状部に隣接するリブ部分間の
ウエブに複数の空乏部が形成されている。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図に示されている本発明に基づく連接棒１
０は、ピストン１２とクランク軸１４との間に連
結される。ニードル軸受１８が、連接棒１０とピ
ストン１２との間の結合部に用いられている。ニ
ードル軸受１８は、ヨーク式スラストワツシヤ１
９及びピストン肩部２０内に取着されたピストン
ピン１７（第４図）を回転自在に受容する。この
構造は、米国特許第4549445号明細書に詳しく説
明されている。連接棒１０とクランク軸１４との
結合部にはライナ１６が用いられている。ライナ
１６は、クランク軸の円筒形部分２２を受容しか
つその外周を自由に回転し得る。第３図及び第７
図に示されたように、ニードル２３を、ライナ１
６と円筒形部分２２との間に挟設し、これら両部
分間の摩擦を低減することもできる。連接棒１０
をニードル２３を介してクランク軸１４に組付け
る要領は、米国特許第4494286号明細書に詳しく
説明されている。

第２図〜第４図、第７図及び第８図に示されて
いるように、ニードル軸受１８はその内部に複数
のニードル２６を有する。ニードル軸受１８は任
意の温度に於て、同一温度にある連接棒１０の内
孔２４の内径よりもやや大きい外径を有する。第
８図に示されたように、ニードル軸受１８は、そ
の外周面が内孔２４内に緊密に嵌合するように、
内孔２４内に圧入される。ニードル軸受８は、ピ
ストンピン１７を回転自在に受容する。

円筒形をなすライナ１６はその一端部にライナ
リツプ３０を有する（第４図）。また、ライナ１
６は、円筒形の外周面３２及び内周面３６を有す
る。第８図に示されているように、ライナ１６は
連接棒１０の大端部の内孔３４内に圧入されるべ
く適合されている。ライナ１６の外周面３２の外
径は、任意の温度に於て、同一温度にあるクラン
ク軸の大端部の内孔３４よりもやや大きいため、
ライナ１６が内孔３４内に圧入されたとき、ライ
ナ１６が内孔３４内にて半径方向内向きの圧力を
受ける。上記したように、ニードル２３を、ライ
ナ１６の内周面３６とクランク軸の円筒形部分２
２の外周面との間に挟設することができる。この
ようにして、円筒形のライナ１６は、クランク軸
の円筒形部分２２を回転自在に受容する。

小端部の内孔２４は、符号３８により示される
環状部内に郭成されており、大端部の内孔３４
は、符号４０により示される環状部内に郭成され
ている。小端部側の環状部３８は外周面４２を有
し、大端部側の環状部４０は外周面４４を有す
る。これら両外周面４２，４４は２本の外側リブ
４６と中央リブ４８とにより互いに連結されてい
る。中央リブ４８は外周面４２，４４に対して概
ね直角に結合されており、中央リブ４８が主たる
負荷支持部材として機能する。一方、２本の外側
リブ４６は、曲げ力、捩り力等に対する補強部材
として機能し、負荷の一部を支持する。図示され
ているように、外側リブ４６と中央リブ４８とは
互いに平行をなす。更に、リブ４６，４８の端面
は、両環状部３８，４０の軸線方向端面とほぼ同
一面上にある。

特に第５図、第６図及び第１０図に良く示され
ているように、外側のリブ４６は、内面５０及び
外面５２を有し、中央リブ４８は、ウエブ５６に
接続する側面５４を有する。ウエブ５６は、外側
リブ４６と中央リブ４８とを連結するべくこれら
リブ間に延在する。詳しく云うと、ウエブ５６は
外側リブ４６の内面５０と中央リブ４８の側面５
４とを接続する。ウエブ５６はリブ４６，４８に
対して概ね直交する。

リブ４８，４６間に延在するウエブ５６の環状
部３８，４０の外周部に隣接する部分には空乏部
５８が設けられている。ウエブ５６のこれら空乏
部５８に隣接する部分には、両リブ４８，４６間
に延在する厚肉部５９が形成されている。厚肉部
５９は、曲げ力、捩り力に対して付加的な剛性を
付与するように外側リブ４６と中央リブ４８とを
結合するウエブの一部をなしている。

第９図は環状部４０を拡大して示す。Ｒ１は、
環状部４０の外周の半径であつて、Ｒ１よりも小
さいＲ２は、環状部４０の部分Ｂの外周の半径を
表す。従つて、環状部４０の部分Ｂは、環状部４
０の他の部分よりも半径方向に薄肉化されてい
る。即ち、空乏部５８に隣接する部分Ｂが、環状
部４０の他の部分よりも半径方向について薄肉化
されている。即ち、部分Ｂは、環状部４０の他の
部分よりもＲ１−Ｒ２だけ薄肉化されている。同
様にして、環状部３８の部分Ｂも、第３図に示さ
れているように、環状部３８の他の部分よりも薄
肉化されている。

連接棒１０はアルミニウム等の軽量金属からな
り、ライナ１６或いは軸受１８は、焼入れされた
鋼等の材料からなる。連接棒１０は一般に鋳造ま
たは鍛造により形成され、予めリブ４６，４８に
より両環状部３８，４０を互いに連結し、かつリ
ブ４６をウエブ５６により互いに連係してなる構
造として形成される。空乏部５８も連接棒１０の
鋳造または鍛造過程の間に形成される。大端部及
び小端部の内孔２４，３４は、実質的に円滑な円
形孔を有するように鋳造または鍛造後に機械加工
により形成される。第３図に示されているよう
に、空乏部５８は、ウエブ５６が環状部の外周部
４２，４４に接続されないことにより形成され
る。空乏部５８が存在するために、外周面４２，
４４が外側リブ４６及び中央リブ４８により３箇
所にて連結されることとなる。

ライナ１６及び軸受１８を、対応する内孔２
４，３４内に圧入すると、両環状部３８，４０に
対して半径方向外向きの力が作用するようにな
る。これらの半径方向力は、環状部３８，４０の
内の最も抵抗力の小さい部分を変形させる。従つ
て、大端部及び小端部の外周面４２，４４に隣接
して空乏部５８が設けられ、且つ空乏部５８に隣
接する環状部に薄肉部分Ｂを設けることにより、
環状部３８，４０の外周に作用する片持ち梁式の
抵抗力を均等化することにより、環状部３８，４
０の変形を均等化する。要するに、両環状部３
８，４０の部分Ｂは、空乏部５８が存在するた
め、また部分Ｂが環状部３８，４０の他の部分よ
りも薄肉化されているため、環状部３８，４０の
他の部分と同様に変形及び膨張することができ
る。部分Ｂが変形し伸長するに伴い、外側リブ４
６の両外周面４４，４２との結合部が、矢印Ａに
より示される向きに変形する。更に、外側リブ４
６は、矢印Ａにより示される向きに変形すること
により、矢印Ａ方向に対して片持ち梁式の抵抗力
を発生する。しかしながら、片持ち梁式の抵抗力
は、圧入過程により形成された半径方向外向きの
力と相殺されることにより、両環状部４０，４２
の形状が実質的に円形に保持される。即ち、内孔
２４及び３４の半径方向の変形が均等化される。
従つて、軸受１８及びライナ１６がそれぞれ圧入
された内孔２４，３４は実質的に円形に保持され
る。

内孔２４，３４を実質的に円形に保持すること
により、ライナ１６及び軸受１８が実質的に円形
に保持される。従つて、対応するライナ１６また
は軸受１８とクランク軸の円筒部２２またはピス
トンピン１７との間の嵌合を緊密化することがで
きる。しかも、嵌合を緊密化することにより、ピ
ストン１２、連接棒１０及びクランク軸１４間に
伝達される力が、軸受１８及びライナ１６を介し
て均一な面圧をもつて伝達されるため、対応する
接触部の寿命が大幅に延長される。要するに、接
触面を拡大することにより、ピストン１２、連接
棒１０及びクランク軸１４間に於いて、大きな接
触面積を介して力が伝達されることとなる。伝達
される力が大きい面積に分布するため、動的な状
態に於て各部材の変形が減少する。嵌合を緊密化
することにより動的状態下にある各部材の変形が
小さくなることから、これらの部材の耐久性が改
善される。しかも、伝達される力が広い面積に亘
つて分布することから、摩擦による不均一な摩耗
が防止される。従つて、本発明に基づく連接棒に
よれば、ライナ１６、軸受１８、連接棒１０、ピ
ストンピン１７及びクランク軸１４の耐久性が改
善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく連接棒をピストン及び
クランク軸と組合わせて示す斜視図である。第２
図は本発明に基づく連接棒にライナ及び軸受を圧
入した状態で示す斜視図である。第３図はウエ
ブ、空乏部、リブ、環状部、ライナ、軸受部等と
共に示す第２図の連接棒の正面図である。第４図
はウエブ、ライナ、軸受等を破線により示す第２
図の連接棒の側面図である。第５図はウエブ、リ
ブ等を示すように第３図の５−５線について見た
断面図である。第６図は環状部に隣接するリブ、
空乏部等を表すように第３図の６−６線について
見た断面図である。第７図は両環状部の内孔にラ
イナ及び軸受が嵌合した状態を表すように第３図
の７−７線について見た断面図である。第８図は
ライナ及び軸受が組付けられる要領を示す第２図
の連接棒の分解斜視図である。第９図は空乏部及
びリブに隣接する環状部を拡大して示す正面図で
ある。第１０図は厚肉化されたウエブを表すよう
に第３図の１０−１０線についてみた断面図であ
る。 １０……連接棒、１２……ピストン、１４……
クランク軸、１６……ライナ、１７……ピストン
ピン、１８……軸受、１９……スラストワツシ
ヤ、２０……肩部、２２……円筒部、２３……ニ
ードル、２４……内孔、２６……ニードル、２８
……外周面、３０……ライナリツプ、３２……外
周面、３４……内孔、３６……内周面、３８，４
０……環状部、４２，４４……外周面、４６，４
８……リブ、５０……内側面、５２……外側面、
５４……側面、５６……ウエブ、５８……空乏
部、５９……厚肉部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内孔と外周縁部とを有する第１環状端部と、
   内孔と外周縁部とを有する第２環状端部と、前記
   環状端部の前記各内孔にそれぞれ圧入された２個
   の円筒状部材とを有し、往復動部材と回転部材と
   を互いに連結するための一体的な連接棒であつ
   て、 前記第１環状端部と前記第２環状端部とを連結
   する連結部が、 互いに概ね平行をなし、かつ前記両環状端部と
   同一平面上にあり、それぞれに一方の端部で前記
   第１環状端部に結合しかつ他方の端部で前記第２
   環状端部に結合する３本のリブを有し、第１の前
   記リブが、他の２本の前記リブの間に配置され、
   かつ前記両環状端部の各外周面に概ね直交してお
   り、 前記リブの間に延在してそれらを結合し、前記
   内孔の軸線と平行な方向に於て前記リブより肉薄
   の２個のウエブと、 前記各ウエブの両端部の前記リブ間に前記各環
   状端部に隣接させて、前記ウエブを貫通するよう
   に設けられた複数の空乏部とを有することを特徴
   とする連接棒。 ２ 前記連接棒がアルミニウムからなり、前記円
   筒状部材が鋼からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の連接棒。 ３ 前記空乏部が、概ね前記環状端部の前記外周
   面に沿う一辺を有する略三角形をなすことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の連接棒。 ４ 前記ウエブが、前記空乏部に隣接する部分に
   て厚肉化されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の連接棒。 ５ 前記環状端部が、前記空乏部に隣接する部分
   にて薄肉化されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の連接棒。