JPS6343014A - エンジンのコネクテイングロツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンのコネクティングロッドに関するもの
である。

（従来技術） 近年、自動車用エンジンにおいてはエンジンの軽量化を
図る一環として、従来鋼製とされていたコネクティング
ロッドをアルミ合金等の軽合金製としてその重量軽減を
図ることが試みられている（例えば、実開昭４９−１２
０９０９号公報参照）。

ところで、このようにコネクティングロッドを軽合金で
構成した場合において最も問題となるのは強度性能と熱
膨張対策である。即ち、軽合金は鋼に比べてその材料強
度が大幅に劣るため、例えば爆発荷重を受けてロッド本
体の大端部が拡開変形を起こすとか、また軽合金の熱膨
張率は鋼のそれに比べて大きいところから大端部あるい
は小端部が大きく熱膨張しクランクビンあるいはピスト
ンピンに対する嵌合性が悪化する等、種々の問題が発生
するおそれがある。

このような軽合金製コネクティングロッドに特有の不具
合に対して、従来はコネクティングロッド各部の形状あ
るいは寸法の変更選定により対処していたが、これはコ
ネクティングロッドを軽合金製としてその小型軽量化を
図るという趣旨に反するものであり、好適な手段とは言
い難い。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとするもので、軽合金製のコネクティングロッドにお
いて、その大型大重量化を招くことなくその強度性能及
び耐熱膨張性能の向上を図ることを目的としてなされた
ものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、環状
の小端部と半円弧状の大端部とを有し軽合金により一体
的に鋳造成形されるロッド本体と、該ロッド本体の上記
大端部に衝合固定されるキャップとを備えたエンジンの
コネクティングロッドにおいて、上記ロッド本体の内部
に、該ロッド本体の母材よりも熱膨張率の小さい材料か
らなる捕強部材が共鋳込みにより鋳包るむとともに、上
記捕強部材を、上記小端部に対応する部分においては該
小端部の周囲を囲繞し得るような形状としまた上記大端
部に対応する部分においては該大端部の略中心位置から
その両側に分岐延出する略二又形状としたものである。

（作　用） 本発明では上記の手段により、ロッド本体の小端部にお
いては捕強部材によりその熱膨張か抑制され、また大端
部においては捕強部材により熱膨張とともに爆発荷重に
よる大端部の拡開変形が抑制される。

（実施例） 以下、第１図ないし第６図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

第１図には本発明の実施例に係るコネクティングロッド
ｌが示されている。このコネクティングロッド１は、ア
ルミ合金により一体形成されるロッド本体２を有してい
る。このロッド本体２は、その一端２ａをピストンピン
受穴１５を有する環状の小端部１１とし、他端２ｂを半
円弧状の大端部１３とするとともに、この小端部１１と
大端部１３の間をコラム部１２により連結して構成され
ている。この大端部１３の外端面１３ａには、半円弧状
のキャップ３がキャップボルト（図示省略）により締着
固定され、この両者間にクランクピン受穴１６が形成さ
れる。

さらに、この実施例においては、本発明を適用して、上
記ロッド本体２の内部に後述する捕強部材５を埋設して
いる。この捕強部材５は、ロッド本体２の鋳造成形時に
共鋳込みにより母材中に鋳包まれるものであり、その形
状等は下記の如く設定されている。即ち、この捕強部材
５は、第２図に示すようにアルミ合金よりも熱膨張率の
小さい帯鋼をその長手方向中央部５ａを略Ｕ字状に折曲
させた後、その両側の中間部５　ｂ、　５　ｃをそのま
ま平行状態で引き出すとともに、その両端部５ｄ、５ｅ
をＸ形に交差させて構成されている。尚、この捕強部材
５の両端部５　ｄ、　５　ｅは、その交差部において連
結固定されている。まｆ二、この実施例においては、こ
の捕強部材５の両端部５ｄ、５ｅをｔｏ互に四囲嵌合さ
せることにより交差結合しているが、本発明の他の実施
例においては例えば第３図に示すように該両端部５　ｄ
、　５　ｅを相互に背合せ状態に接触させてこれを溶接
等の接合手段により結合させるようにしてもよい。

このように構成された捕強部材５はロッド本体２に対し
て、その中央部５ａを該ロッド本体２の小端部１１に、
また中間部５　ｂ、　５　ｃをコラム部１２に、さらに
両端部５　ｄ、　５　ｅを大端部１３にそれぞれ対応さ
せた状態でロッド本体２とともに共鋳込みされる。そし
て、この捕強部材５のロッド本体２への鋳包み状態にお
いては、該捕強部材５の中央部５ａは小端部１１の周囲
を囲繞し、また中間部５　ｂ、　５　ｃはコラム部１２
の軸方向に沿って配置され、さらに両端部５　ｄ、　５
　ｅは大端部１３の中央部からその両側に延出配置され
ている。従って、ロッド本体２の小端部１１とコラム部
１２と大端部１３の各部分においては、該小端部！■の
周囲に配置された捕強部材５の熱膨張率がロッド本体２
の母材の熱膨張率よりも小さいところからそれぞれ実質
的な熱膨張率が母材のみの場合よりも大幅に低減され、
その熱膨張変形が可及的に抑制される。従って、小端部
１１と大端部１３部分においてはピストンピンあるいは
クランクピンとの嵌合性能が好適に維持される。また、
コラム部１２部分の熱膨張変形の抑制によりコネクティ
ングロッドのビン間距離の変化が未然に防止されること
になる。

さらに、大端部１３部分においては第１図において矢印
Ｆで示すように混合気の燃焼に伴って爆発荷重が作用し
、この爆発荷重を受けて該大端部１３かその中央部から
両側へ拡開変形する傾向があるが、この実施例において
は上記捕強部材５の両端部によりこの大端部１３部分の
剛性（特に曲げ剛性）が高められているため、上記の如
き爆発荷重による大端部１３の拡開変形が可及的に抑制
されることとなる。

即ち、この実施例のものにおいては、アルミ合金製のロ
ッド本体２内に鋼製の捕強部材５を鋳包むという簡単な
手段によりその重量アップ及び形状拡大をほとんど招く
ことなく該ロッド本体２の強度性能及び耐熱膨張性能の
向上を実現したものである。

尚、ここで、捕強部材５を設けたことによるロッド本体
２の大端部１３部分の耐熱膨張性能の向上効果を計算に
より求める。

先ず、第４図、第５図及び第６図に示すように捕強部材
を設けない状態のロッド本体（第４図参照）と、−相互
に分離された構成の捕強部材５′を設けたロッド本体（
第５図参照）と、本発明を適用して捕強部材５が設けら
れたロッド本体（第６図参照）の３つの場合についてそ
れぞれ大端部１３の荷重伝達経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄにおけ
る熱膨張量（伸びｍ）を算出する。

ここでアルミ合金の線膨張係数をα＾ｏ１・捕強部材５
の線膨張係数をαｈとする。

（１）　　捕強部材を設けない場合（第１の場合）伸び
量Ｌ＝α＾ｏ　ａｂ＋α＾ｏ−ａ＋αＡｏ　＠ｂ＝αＡ
Ｑ・（ａ＋　２　ｂ）　　　　・・・・■（２）両端部
を連結しない捕強部材を設けた場合（第２の場合） 伸び量Ｑ２＝α・ｂ＋α＾ｑ−ｂ＋α・ｂ＝α＾Ｑ１ａ
＋２・α・ｂ−・・・■ 但し、αｈ〈α〈α＾Ｑ０ （３）両端部を連結した捕強部材を設けた場合（本発明
の場合） 伸び量１１３−α・ｂ＋α′　・ａ＋α・ｂ＝α′　・
ａ＋２・α・ｂ・・・骨■ 但し、αｈ〈α′　〈α〈αＡＯ０これは、αｈくα＾
０であるため、アルミ合金母材中に捕強部材を鋳包んだ
場合、捕強部材の断面積が増加すればするほど全体とし
ての線膨張係数は捕強部材の、線膨張係数αｈに近づく
ことによる。

ここで、 （■式−■式） α＾ＱＩａ＋２ｅα−αＡＱ　−（ａ＋　２　ｂ）＝２
（α−α八〇へ・ｂ＜ｏ　　　　　　・　・　・　・■
（■式−■式） α′　ａａ−１−２ｊαΦｂ−（α＾Ｑ−ａ＋２・α・
ｂ）＝（α′　−α＾Ｑ）・ａ＜Ｏ・　・　・　・■従
って、ロッド本体２の大端部１３部分の熱変形量（伸び
）は、（本発明の場合）＜（第２の場合）〈（第１の場
合）の順になることがわかる。即ち、捕強部材を設ける
ことによりアルミ母材のみよりも大端部の熱変形量を抑
えることができ、しかもその場合、捕強部材の両端部が
相互に連結していないものよりも本発明の如くその両端
部が相互に連結したものの方がより一層効果的に熱変形
を抑えることができるということであり、このことから
本発明の捕強部材は耐熱膨張性という点において理論的
に実証された好適な構造であるといえる。

（発明の効果） 本発明は、環状の小端部と半円弧状の大端部とを有し軽
合金により一体的に鋳造成形されるロッド本体と、該ロ
ッド本体の上記大端部に衝合固定されるキャップとを備
えたエンジンのコネクティングロッドにおいて、上記ロ
ッド本体の内部に、該ロッド本体の母材よりも熱膨張率
の小さい材料からなる捕強部材が共鋳込みにより鋳包る
むとともに、上記捕強部材を、上記小端部に対応する部
分においては該小端部の周囲を囲繞し得るような形状と
しまた上記大端部に対応する部分においては該大端部の
略中心位置からその両側に分岐延出する略二又形状とし
たことを特徴とするものである。

従って、本発明のエンジンのコネクティングロッドによ
れば、 （１）　　ロッド本体の小端部においては、該小端部の
周囲を囲繞する如く配置された捕強部材により該小端部
の熱膨張が抑制され、該小端部の熱膨張によるピストン
ピンのガタつき等が未然に防止される、 （２）　コネクティングロッドの大端部においては、該
大端部の両側へ延出する捕強部材によって該大端部の熱
膨張及び爆発荷重による該大端部の拡開変形が未然に防
止され、該大端部とクランクピンとの嵌合性能が良好に
維持される、 等、コネクティングロッドの強度性能及び耐熱膨張性能
が向上するという効果が得られる。

さらに、ロッド本体の内部に捕強部材を鋳包むことによ
りその強度アップ及び耐熱膨張性のアップを図っている
ため、例えば従来のようにロッド本体の形状・寸法の変
更設定によりこれを実現する場合に比べてより一層コネ
クティングロッドの小型軽量化を促進し得るという効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るコネクティングロッドの
正面図、第２図は第１図に示した捕強部材の斜視図、第
３図は第２図に示した捕強部材の変形例に係る捕強部材
の要部斜視図、第４図ないし第６図はコネクティングロ
ッドの熱膨張量を算出するための模式図である。 １・・・・・コネクティングロッド ２・・・・・ロッド本体 ３・・・・・キャップ ５・・・・・捕強部材 １１・・・・小端部 １２・φ・φコラム部 １３・・・・大端部 １５・・・・ピストンピン受穴 １６・・・・クランクピン受穴 第２図 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．環状の小端部と半円弧状の大端部とを有し軽合金に
   より一体的に鋳造成形されるロッド本体と、該ロッド本
   体の上記大端部に衝合固定されるキャップとを備えたエ
   ンジンのコネクティングロッドであって、上記ロッド本
   体の内部には、該ロッド本体の母材よりも熱膨張率の小
   さい材料からなる補強部材が共鋳込みにより鋳包るまれ
   ており、さらに上記捕強部材は、上記小端部に対応する
   部分においては該小端部の周囲を囲繞し得るような形状
   とされまた上記大端部に対応する部分においては該大端
   部の略中心位置からその両側に分岐延出する略二又形状
   とされていることを特徴とするエンジンのコネクティン
   グロッド。