WO2016104171A1 - コンロッド及びその潤滑構造 - Google Patents

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WO2016104171A1
WO2016104171A1 PCT/JP2015/084701 JP2015084701W WO2016104171A1 WO 2016104171 A1 WO2016104171 A1 WO 2016104171A1 JP 2015084701 W JP2015084701 W JP 2015084701W WO 2016104171 A1 WO2016104171 A1 WO 2016104171A1
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WO
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connecting rod
peripheral surface
piston
small end
engine
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PCT/JP2015/084701
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎司 上野
好正 谷口
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J7/00—Piston-rods

Definitions

  • the present invention relates to a connecting rod for connecting a piston and a crankshaft of an internal combustion engine and a lubricating structure thereof.
  • the internal combustion engine transmits the reciprocating motion of the piston to the crankshaft by the connecting rod and outputs it as a rotational driving force.
  • the small end of the connecting rod and the piston are connected by a piston pin.
  • Lubricating oil injected from the cylinder block and piston and lubricating oil scraped up by the crankshaft adhere to the outer peripheral surface of the small end portion of the connecting rod.
  • Patent Document 1 an oil reservoir is provided in the connecting rod, an oil hole communicating from the oil reservoir to the piston pin is formed, and a piston that supplies cooling oil supplied dropwise from the passage hole through the oil hole to the piston pin.
  • a pin lubricating oil supply device is disclosed.
  • piston cooling oil flowing down from the oil outlet passage and the guide end through the hollow portion is provided at two locations formed in the connecting rod corresponding to the oil outlet passage and the guide end, respectively.
  • An oil supply device for a piston received by an oil hole is disclosed.
  • the present invention provides a connecting rod that can be lubricated to the inner peripheral surface of the small end portion over a wide crank angle, is small and lightweight, and does not require a new mold.
  • the connecting rod of the engine of the present invention includes a small end portion, a concave portion, and a through hole.
  • the small end portion can be coupled to the piston of the engine, has an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and is connected to the rod portion.
  • a recessed part is formed in an outer peripheral surface, and is extended along the circumferential direction between the front end side of a small end part, and the root side to which the rod part was connected.
  • the through hole is formed so as to penetrate from the end portion on the root side of the recess toward the inner peripheral surface.
  • the concave portion may be formed in a region excluding the tip of the small end portion.
  • the connecting rod may be formed in a region closer to the piston than the connection center axis connected to the piston.
  • you may form with a fixed depth. You may form so that it may become shallow as it goes to the edge part on the front end side from the edge part on the root side. Or the storage part which stores lubricating oil near the edge part of the front end side may be formed.
  • the convex part which protrudes in the radial direction of a small end part and is extended in the circumferential direction of a small end part is formed in an outer peripheral surface, the recessed part may be formed in the convex part.
  • the engine lubrication structure of the present invention includes the connecting rod.
  • a cooling channel through which lubricating oil flows is formed in the piston along the circumferential direction of the piston.
  • a lubricating oil injection hole is formed in the middle of the cooling channel.
  • the through hole is formed at a position facing the injection hole at the bottom dead center of the piston.
  • the recess may be formed so as to be included in a region facing the injection hole while the piston decelerates toward the bottom dead center on the outer peripheral surface.
  • the concave portion has a length in the circumferential direction, and the lubricating oil adhering to the outer peripheral surface of the small end corresponding to a wide crank angle can be collected and guided to the through hole. Since the lubricating oil collected in the recess is additionally supplied, the amount of lubricating oil supplied from the through hole to the inner peripheral surface is increased. Furthermore, in the present invention, the through-hole is formed at a position that is biased toward the end on the root side, not the center of the recess. When the inertial force works and the lubricating oil moves from the tip side to the base side, the lubricating oil can be efficiently poured into the through hole.
  • the concave portion is processed using the outer peripheral surface of the small end portion, the small end portion of the connecting rod and the piston can be formed small and light. Furthermore, it is not necessary to prepare a new mold for forming the recess.
  • the recess is formed in the region excluding the tip of the small end, the mechanical strength of the tip portion where the load is most applied can be ensured. Further, if the concave portion is formed in the region closer to the piston than the center of the small end portion, the lubricating oil collected in the concave portion can be poured into the through hole by the inertial force acting when the connecting rod ascends.
  • the concave portion has a certain depth, the concave portion can be easily formed by a machine tool or the like. If the concave portion is made shallower as it goes away from the through hole, the movement of the lubricating oil from the concave portion to the through hole can be promoted by the inertial force. If it is set as the recessed part in which the storage part was formed, the capacity
  • the concave portion is formed in the convex portion that is thicker than the other portion of the small end portion, the mechanical strength of the portion can be ensured even if the concave portion is formed. In addition, it is not necessary to prepare a new mold to form the convex portion.
  • the lubricating oil injected from the injection hole can be guided from the through hole to the inner peripheral surface of the small end portion, and lubrication of the inner peripheral surface can be promoted.
  • the lubricating oil is injected into a region facing the injection hole. If such a region includes a recess, the lubricating oil can be collected in the recess more efficiently.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the lubricating structure of the first embodiment cut along a plane perpendicular to the crankshaft.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the connecting rod shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the piston shown in FIG. 1 viewed from the back side.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the positions of the piston and connecting rod that have started to decelerate toward bottom dead center.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the positions of the piston and connecting rod moved to the bottom dead center.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing the relationship between position A and position B and one end and the other end.
  • FIG. 7 is a developed view of the outer peripheral surface showing the first embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view of a small end portion showing the first embodiment.
  • FIG. 9 is a developed view of the outer peripheral surface showing the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the small end portion showing the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a small end portion showing a modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a developed view of the outer peripheral surface showing the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the small end portion showing the third embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a small end portion showing a modification of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view of a connecting rod showing a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lubricating structure 10 assembled to a cylinder block 2 of an internal combustion engine 1 cut in a vertical direction.
  • FIG. 2 is a front view of the connecting rod 11.
  • the lubrication structure 10 includes a connecting rod 11 and a piston 12 as shown in FIG.
  • the connecting rod 11 has a concave portion 33 and a through hole 34 communicating with the concave portion 33 formed on the outer peripheral surface 31 of the small end portion 21.
  • the recess 33 extends from the one end 35 to the other end 36 in the circumferential direction of the small end portion 21.
  • the through hole 34 communicates with the recess 33 at one end 35.
  • the concave portion 33 has a length in the circumferential direction of the small end portion 21 and can collect lubricating oil corresponding to a wide crank angle.
  • the through hole 34 is arranged to be biased toward the one end 35, and the lubricating oil can be efficiently supplied by the one-way flow from the other end 36 toward the one end 35. Since the concave portion 33 is formed so as to be recessed from the surface of the outer peripheral surface 31, the small end portion 21 and the piston 12 of the connecting rod 11 can be formed in a small size and light weight, and the mold need not be remade. Each configuration will be described in detail.
  • the bottom dead center side is defined as “lower” and the opposite side from the bottom dead center side is defined as “up” based on the movement of the piston 12 assembled to the cylinder block 2.
  • “upper” and “lower” do not necessarily coincide with the direction of gravity.
  • the connecting rod 11 is formed in a substantially rod shape as shown in FIG. 2, and includes a small end portion 21, a large end portion 22, and a rod portion 23.
  • the small end portion 21 is formed at the tip of the connecting rod 11 and is formed in a cylindrical shape having an outer peripheral surface 31 and an inner peripheral surface 32.
  • the outer peripheral surface 31 is formed with a recess 33 and a through hole 34.
  • the recess 33 is formed to be recessed toward the inner peripheral surface 32 on the outer peripheral surface 31, and extends from one end 35 to the other end 36 along the circumferential direction of the small end portion 21.
  • the through hole 34 penetrates from the outer peripheral surface 31 to the inner peripheral surface 32 and communicates with one end 35 of the recess 33.
  • the large end portion 22 is formed at the proximal end of the connecting rod 11 and is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the small end portion 21.
  • the rod portion 23 is formed in a substantially rod shape that connects the small end portion 21 and the large end portion 22.
  • a portion of the small end portion 21 connected to the rod portion 23 is referred to as a root of the small end portion 21.
  • One end 35 of the concave portion 33 is an end portion closer to the root of the small end portion of the both end portions of the concave portion 33.
  • the other end 36 of the concave portion 33 is an end portion closer to the tip C of the small end portion 21 among the both end portions of the concave portion 33.
  • the one end 35 may be referred to as a root end and the other end 36 may be referred to as a tip end.
  • the shape of the recess 33 and the tip C of the small end 21 will be described in detail later.
  • the small end 21 is connected to the piston 12 through the piston pin 15 having a certain oil clearance.
  • the large end 22 is connected to the crankshaft 13.
  • the central axis of the piston pin 15 coincides with the connecting central axis of the connecting rod 11 connected to the piston 12.
  • the piston 12 includes a crown portion 41, a pin boss 42, a skirt portion 43, a sidewall portion 44, and a cooling channel 47.
  • the crown portion 41 constitutes the combustion chamber 3 together with the cylinder bore 14 of the cylinder block 2.
  • a pair of pin bosses 42 are disposed opposite to each other on the back surface 46 of the crown portion 41 located on the side opposite to the combustion chamber 3.
  • the pin bosses 42 are respectively formed with pin holes 45 on concentric axes.
  • the skirt portion 43 extends from the outer peripheral edge of the crown portion 41 toward the side opposite to the combustion chamber 3.
  • the sidewall portion 44 extends around the pin boss 42 and is continuous with the skirt portion 43.
  • a hollow annular cooling channel 47 extending in the circumferential direction of the piston 12 is formed inside the crown portion 41.
  • the cooling channel 47 has an oil inlet 48 and an oil outlet 49 that open to the back surface 46.
  • the oil inlet 48 and the oil outlet 49 are disposed at a position separated by about 180 ° in the circumferential direction, that is, at a position symmetric with respect to the central axis of the piston 12.
  • an injection hole 50 penetrating to the back 46 is opened.
  • the injection hole 50 is disposed on the far side from the oil inlet 48 at two locations where the surface and the cooling channel 47 intersect when the piston 12 is divided into two equal parts by a surface perpendicular to the axis of the piston pin 15.
  • the injection hole 50 may be arrange
  • the lubrication structure 10 will be described in a state where the connecting rod 11 and the piston 12 are assembled to the cylinder block 2. As indicated by an arrow L in FIG. 1, lubricating oil is injected from an oil jet 16 provided in the cylinder block 2 toward an oil inlet 48. The lubricating oil introduced from the oil inlet 48 to the cooling channel 47 is divided into two clockwise and counterclockwise directions, flows through the cooling channel 47 and cools the piston 12.
  • a part of the lubricating oil flowing through the cooling channel 47 is injected from the injection hole 50 toward the outer peripheral surface 31 of the small end portion 21 of the connecting rod 11.
  • the remaining lubricating oil not injected from the injection hole 50 is discharged from the oil outlet 49 and falls into the crank chamber.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the movement of the piston 12 that has started to decelerate toward the bottom dead center.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the movement of the piston 12 moved to the bottom dead center.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the small end portion 21 showing each position in FIGS. 4 and 5.
  • the position A shown in FIG. 4 is a position where the lubricating oil ejected from the injection hole 50 and the outer peripheral surface 31 intersect at a timing of 90 ° before the bottom dead center where the deceleration starts toward the bottom dead center.
  • a position B shown in FIG. 5 is a position where the lubricating oil ejected from the injection hole 50 and the outer peripheral surface 31 intersect at the bottom dead center timing.
  • the other end 36 is arranged so as to be included in the region from the position A to the position B.
  • One end 35 is disposed at position B. At this time, the one end 35 is positioned relatively below the other end 36.
  • the position C shown in FIG. 2 is a position where the outer peripheral surface 31 intersects with a surface along the central axis of the small end portion 21 and the central axis of the large end portion 22.
  • the tip of the small end portion 21 means the position C.
  • a position D shown in FIG. 4 is a position where the surface H perpendicular to the central axis of the piston 12 intersects with the outer peripheral surface 31 along the central axis of the small end portion 21 at the timing when the vehicle starts to decelerate toward the bottom dead center.
  • the position C and the position D are arranged on the same side with respect to the surface H even at the timing of the bottom dead center.
  • the upper surface E means the outer peripheral surface 31 in the region from the position C to the position D as shown in FIG.
  • the upper surface E is included in a region on the piston 12 side of the outer peripheral surface 31 of the small end portion 21 with respect to the central axis of the piston pin 15. If the design of the position and angle of the injection hole 50 is changed, the arrangement of the position A and the position B can be variously changed. Regardless of how the position A and the position B are changed, the one end 35 and the other end 36 are preferably arranged so as to be included in the upper surface E.
  • the concave portion 33 has a length in the circumferential direction of the small end portion 21. Therefore, the lubricating oil adhering to the outer peripheral surface 31 corresponding to the wide crank angle shown in FIGS. 4 and 5 can be collected. Furthermore, since the lubricating oil collected in the recess 33 can be additionally supplied, the amount of lubricating oil supplied to the inner peripheral surface 32 can be increased.
  • the small end portion 21 of the connecting rod 11 starts to move upward in conjunction with the crankshaft 13.
  • the lubricating oil collected in the recess 33 continues to move downward due to inertial force. Therefore, the lubricating oil accumulated between the other end 36 and the one end 35 is relatively accelerated from the other end 36 toward the one end 35. Since the through hole 34 is formed at the end 35 where the lubricating oil cannot move, the lubricating oil can be efficiently poured into the through hole 34.
  • the concave portion 33 is formed so as to be recessed from the surface of the outer peripheral surface 31, the small end portion 21 and the piston 12 of the connecting rod 11 can be formed small and light. Furthermore, it is not necessary to remake a mold to form the recess 33. Since the concave portion 33 has a constant depth, the concave portion 33 can be easily processed by a machine tool such as an end mill.
  • the recess 33 is arranged so as to be included in the upper surface E. That is, the concave portion 33 is formed in a region excluding the tip (position C) where the load is applied most at the small end portion 21. Therefore, even if the recess 33 is formed, the mechanical strength of the connecting rod 11 at the tip can be ensured.
  • the upper surface E on which the concave portion 33 is disposed is always located above the surface H while the small end portion 21 swings in conjunction with the crankshaft 13. That is, on the upper surface E, the direction from the outer peripheral surface 31 toward the inner peripheral surface 32 is always downward with respect to the surface H.
  • the through hole 34 is disposed on the lowermost side of the upper surface E.
  • the lubricating oil flows into the through hole 34 disposed at the destination.
  • the inner peripheral surface 32 is relatively lower than the outer peripheral surface 31, so that the lubricating oil flows from the outer peripheral surface 31 toward the inner peripheral surface 32.
  • the lubricating oil can be efficiently supplied to the inner peripheral surface 32 of the small end portion 21.
  • second to fourth embodiments and modifications thereof will be described.
  • the second and third embodiments and modifications thereof are different from the first embodiment in the shape of the recess 33.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in the shape of the outer peripheral surface 31.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the second to fourth embodiments and the modifications thereof, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the recess 33 is formed so as to become shallower from the one end 35 toward the other end 36. Further, the recess 33 is formed narrower than the diameter of the through hole 34.
  • the recess 33 may be formed so that the depth changes nonlinearly as shown in FIG. 10, that is, changes in an arc shape, or the depth changes linearly as shown in FIG. It may be formed. When such a recess 33 is formed, the movement of the lubricating oil from the other end 36 to the one end 35 can be promoted by an inertial force.
  • a storage portion 37 having a width in the direction along the central axis of the piston pin 15 is formed at a position biased toward the other end 36.
  • the reservoir 37 may be formed at a certain depth as shown in FIG. 13, or may be formed as a spherical surface as shown in FIG. If the storage part 37 is formed, the capacity
  • the connecting rod 11 is formed by forging, burrs are formed along the dividing surface of the upper die and the lower die.
  • the burrs are removed by cutting or polishing.
  • the burr may not be completely removed and may remain on the outer peripheral surface 31 as a convex portion 38 that rises in a thin band shape.
  • the small end of the connecting rod may further include a bush such as copper.
  • the through hole is formed so as to penetrate from the outer peripheral surface of the small end portion to the inner peripheral surface of the bush.
  • the arrangement of the oil outlet may be changed to a position facing the recess, and the oil outlet may also function as an injection hole. You may comprise so that the lubricating oil scraped up by the crankshaft may adhere to the outer peripheral surface of a small end part.
  • SYMBOLS 10 Lubrication structure, 11 ... Connecting rod, 12 ... Piston, 21 ... Small end part, 31 ... Outer peripheral surface, 32 ... Inner peripheral surface, 33 ... Recessed part, 34 ... Through-hole, 35 ... One end (end part of root side), 36 ... the other end (end portion on the front end side), 37 ... a storage portion, 38 ... a convex portion, 47 ... a cooling channel, 50 ... an injection hole.

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Abstract

本発明は、広いクランク角に亘って小端部（２１）の内周面（３２）に給油可能でありながら、小型かつ軽量に形成され、しかも、新たに金型を用意する必要がないコンロッド（１１）に関する。コンロッド（１１）は、小端部（２１）と、凹部（３３）と、貫通孔（３４）と、を具備している。凹部（３３）は、外周面（３１）に形成され、小端部（２１）の先端（Ｃ）と根元側との間で周方向に沿って延びている。貫通孔（３４）は、一端（３５）から内周面（３２）まで貫通するように形成されている。

Description

コンロッド及びその潤滑構造
　本発明は、内燃機関のピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッド及びその潤滑構造に関する。
　内燃機関は、コンロッドによってピストンの往復運動をクランクシャフトに伝達し、回転駆動力として出力する。コンロッドの小端部とピストンとは、ピストンピンによって連結される。ピストンを円滑に往復運動させるには、ピストンピンと摺動する小端部の内周面に効率よく潤滑油を供給し潤滑を促進する必要がある。シリンダブロックやピストンから噴射される潤滑油や、クランクシャフトに掻き上げられた潤滑油が、コンロッドの小端部の外周面に付着する。そのような潤滑油を利用して小端部の内周面に給油する構造がある。
　特許文献１には、コンロッドに油溜部を設け、この油溜部からピストンピンに連通する油穴を穿設し、油穴を通して通路穴から滴下供給される冷却油をピストンピンに供給するピストンピンの潤滑油供給装置が開示されている。また、特許文献２には、空洞部を通ってオイル出口通路及びガイド端部から流下したピストン冷却オイルを、このオイル出口通路とガイド端部とにそれぞれ対応してコンロッドに穿設された２箇所のオイル穴で受けるピストンの給油装置が開示されている。
実開昭５６－４９２１３号公報 実開平４－３０２４８号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された潤滑油供給装置では、コンロッドの小端部に外周面から突出した油溜部を形成している。このような形状を外周面に追加すると、小端部の重量が増加しＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）が悪化する。さらに、小端部が大きくなるため、ピストンのコンプレッションハイトも大きくなり、ピストンの重量が増加する。しかも、金型を新たに作り直さなければならない。
　また、特許文献２に開示された給油装置では、オイル穴以外の部位に落下したオイルはピストンピンに届かない。そのため、ピストン冷却オイルの落下点とオイル穴とが一致する特定のタイミングでなければ、ピストンピンに給油することができない。
　そこで、本発明は、広いクランク角に亘って小端部の内周面に給油可能でありながら、小型かつ軽量に形成され、しかも、新たに金型を用意する必要がないコンロッドを提供する。
　本発明のエンジンのコンロッドは、小端部と、凹部と、貫通孔と、を具備している。小端部は、エンジンのピストンに連結可能であり、外周面と内周面とを有し、ロッド部に接続されている。凹部は、外周面に形成され、小端部の先端側とロッド部が接続された根元側との間で周方向に沿って延びている。貫通孔は、凹部の根元側の端部から内周面に向けて貫通するように形成されている。
　このとき、凹部は、小端部の先端を除く領域に形成されてもよい。また、コンロッドがピストンに連結される連結中心軸よりもピストン側の領域に形成されてもよい。また、一定の深さで形成されてもよい。根元側の端部から先端側の端部に向かうに従い浅くなるように形成されてもよい。あるいは、先端側の端部寄りに潤滑油を貯留する貯留部が形成されてもよい。また、外周面に小端部の径方向に突出し小端部の周方向に延びる凸部が形成されるとき、凹部は、凸部に形成されていてもよい。また、本発明のエンジンの潤滑構造は、前記コンロッドを具備している。ピストンの内部には、ピストンの周方向に沿って、潤滑油が流れるクーリングチャンネルが形成されている。クーリングチャンネルの途中には、潤滑油の噴射孔が形成されている。貫通孔は、ピストンの下死点において噴射孔と対向する位置に形成されている。このとき、凹部は、外周面においてピストンが下死点に向かって減速する間に噴射孔と対向する領域に含まれるように形成されてもよい。
　本発明のコンロッドによれば、凹部が周方向に長さを有し広いクランク角に対応して小端部の外周面に付着する潤滑油を集め貫通孔に導くことができる。凹部に集めた潤滑油が追加して供給されるため、貫通孔から内周面に供給される潤滑油が増量する。さらに、本発明では、貫通孔が凹部の中央ではなく根元側の端部に偏った位置に形成されている。慣性力が働いて潤滑油が先端側から根元側へ移動する際、効率よく貫通孔へ潤滑油を流し込むことができる。しかも、本発明では、小端部の外周面を利用して凹部を加工するため、コンロッドの小端部やピストンを小型かつ軽量に形成できる。さらに、凹部を形成するために新たに金型を用意する必要がない。
　また、凹部が小端部の先端を除く領域に形成されていれば、最も負荷がかかる先端の部位の機械的強度を確保することができる。また、凹部が小端部の中心よりもピストン側の領域に形成されていれば、コンロッドが上昇する際に働く慣性力によって、凹部に集めた潤滑油を貫通孔に流し込むことができる。
　また、一定の深さの凹部にすると、工作機械等によって簡易に凹部を形成できる。貫通孔から離れるに従い浅くなる凹部にすると、凹部から貫通孔への潤滑油の移動を慣性力によって促進できる。貯留部が形成された凹部にすると、凹部に受け取ることができる潤滑油の容量を増やすことができる。また、外周面を完全な平坦にする必要がない場合、上型と下型との分割面に沿って形成されるバリの一部が凸部として残っていてもよい。小端部のうち他の部位よりも肉厚である凸部に凹部を形成すれば、凹部を形成してもその部位の機械的強度を確保することができる。しかも、この凸部を形成するために新たに金型を用意する必要がない。
　本発明の潤滑構造によれば、噴射孔から噴射した潤滑油を貫通孔から小端部の内周面へ導き、内周面の潤滑を促進することができる。この潤滑構造では、ピストンが下死点に向かって減速する間、噴射孔と対向する領域に潤滑油が噴射される。このような領域に凹部が含まれていれば、より効率よく凹部に潤滑油を集めることができる。
図１は、第１の実施形態の潤滑構造をクランクシャフトに垂直な面で切断した断面図である。 図２は、図１に示されたコンロッドの小端部を一部切り欠いて示す断面図である。 図３は、図１に示されたピストンを背面側から見た斜視図である。 図４は、下死点に向かって減速し始めたピストン及びコンロッドの位置を示す模式図である。 図５は、下死点に移動したピストン及びコンロッドの位置を示す模式図である。 図６は、位置Ａ及び位置Ｂと一端及び他端との関係を示す拡大図である。 図７は、第１の実施形態を示す外周面の展開図である。 図８は、第１の実施形態を示す小端部の断面図である。 図９は、第２の実施形態を示す外周面の展開図である。 図１０は、第２の実施形態を示す小端部の断面図である。 図１１は、第２の実施形態の変形例を示す小端部の断面図である。 図１２は、第３の実施形態を示す外周面の展開図である。 図１３は、第３の実施形態を示す小端部の断面図である。 図１４は、第３の実施形態の変形例を示す小端部の断面図である。 図１５は、第４の実施形態を示すコンロッドの斜視図である。
　本発明の第１の実施形態に係るコンロッド１１及び潤滑構造１０について、図１から図８を参照して説明する。図１は、内燃機関１のシリンダブロック２に組み付けられた潤滑構造１０を鉛直方向に切断した断面図である。図２は、コンロッド１１の正面図である。
　潤滑構造１０は、図１に示すように、コンロッド１１とピストン１２とを備えている。コンロッド１１は、図２に示すように、凹部３３と、凹部３３に連通する貫通孔３４とが小端部２１の外周面３１に形成されている。凹部３３は一端３５から他端３６まで小端部２１の周方向に延びている。貫通孔３４は一端３５において凹部３３と連通している。
　凹部３３が小端部２１の周方向に長さを有しており、広いクランク角に対応して潤滑油を集められる。貫通孔３４が一端３５側に偏って配置されており、他端３６から一端３５に向かう一方通行の流れにより効率よく潤滑油を供給できる。凹部３３は外周面３１の表面から窪むように形成されるので、コンロッド１１の小端部２１やピストン１２を小型軽量に形成でき、しかも、金型を作り直さなくてよい。各構成について詳しく説明する。
　実施形態の説明の便宜上、シリンダブロック２に組み付けられたピストン１２の動きを基準に下死点側を「下」、下死点側とは反対側を「上」と定義する。内燃機関１を傾けて配置する場合、「上」及び「下」は重力方向と必ずしも一致しない。
　コンロッド１１は、図２に示すように略棒状に形成され、小端部２１と、大端部２２と、ロッド部２３とを備えている。小端部２１は、コンロッド１１の先端に形成され、外周面３１と内周面３２とを有する円筒状に形成されている。
　外周面３１には、凹部３３と、貫通孔３４とが形成されている。凹部３３は、外周面３１において内周面３２に向かって窪むように形成され、小端部２１の周方向に沿って一端３５から他端３６まで延びている。貫通孔３４は、外周面３１から内周面３２まで貫通し、凹部３３の一端３５と連通している。
　大端部２２は、コンロッド１１の基端に形成され、小端部２１より大径の円筒状に形成されている。ロッド部２３は、小端部２１と大端部２２とを連結する略棒状に形成されている。以降、小端部２１において、ロッド部２３と接続された部位を小端部２１の根本と呼ぶ。
　凹部３３の一端３５は、凹部３３の両端部のうち小端部の根本により近い方の端部である。凹部３３の他端３６は、凹部３３の両端部のうち小端部２１の先端Ｃにより近い方の端部である。本明細書において、一端３５を根元側の端部、他端３６を先端側の端部と呼ぶことがある。凹部３３の形状及び小端部２１の先端Ｃについては後で詳しく説明する。
　図１に示すように、小端部２１は、ピストンピン１５が一定のオイルクリアランスを有して挿通され、ピストン１２と連結される。大端部２２は、クランクシャフト１３と連結される。ピストンピン１５の中心軸は、ピストン１２と連結されたコンロッド１１の連結中心軸と一致する。
　ピストン１２は、図３に示すように、クラウン部４１と、ピンボス４２と、スカート部４３と、サイドウォール部４４と、クーリングチャンネル４７と、を備えている。
　クラウン部４１は、図１に示すように、シリンダブロック２のシリンダボア１４とともに燃焼室３を構成する。図３に示すように、燃焼室３と反対側に位置するクラウン部４１の背面４６には、一対のピンボス４２が互いに対向して配置されている。ピンボス４２には、ピン孔４５が同心軸上にそれぞれ形成されている。スカート部４３は、クラウン部４１の外周縁から燃焼室３と反対側に向かってそれぞれ延びている。サイドウォール部４４は、ピンボス４２の周囲に広がりスカート部４３と連続している。
　クラウン部４１の内部には、ピストン１２の周方向に延びる中空円環状のクーリングチャンネル４７が形成されている。クーリングチャンネル４７は、背面４６に開口するオイル入口４８及びオイル出口４９を有している。オイル入口４８とオイル出口４９とは周方向に約１８０°離間した位置、すなわちピストン１２の中心軸に対して対称の位置に配置されている。
　オイル入口４８からオイル出口４９までの途中には、背面４６まで貫通する噴射孔５０が開口している。噴射孔５０は、ピストンピン１５の軸に垂直な面によりピストン１２を二等分したとき、面とクーリングチャンネル４７とが交わる２箇所のうちのオイル入口４８から遠い側に配置されている。なお、噴射孔５０は、前記２箇所のうちのオイル入口４８から近い側に配置されてもよい。
　潤滑構造１０について、コンロッド１１及びピストン１２がシリンダブロック２に組み付けられた状態で説明する。図１に矢印Ｌで示すように、シリンダブロック２に設けられたオイルジェット１６からオイル入口４８に向けて潤滑油が噴射されている。オイル入口４８からクーリングチャンネル４７に導入された潤滑油は、時計回り及び反時計回りの二手に分かれてクーリングチャンネル４７を流れピストン１２を冷却する。
　クーリングチャンネル４７を流れる潤滑油のうち一部は、噴射孔５０からコンロッド１１の小端部２１の外周面３１に向かって噴射される。噴射孔５０から噴射されなかった残りの潤滑油は、オイル出口４９から排出されクランク室内に落ちる。
　凹部３３の形状について、図４から図８を参照してさらに詳しく説明する。図４は、下死点に向かって減速し始めたピストン１２の動きを表す模式図である。図５は、下死点に移動したピストン１２の動きを表す模式図である。図６は、図４及び図５の各位置を示す小端部２１の拡大図である。
　図４に示す位置Ａは、下死点に向かって減速し始めた下死点前９０°のタイミングにおいて、噴射孔５０から噴出する潤滑油と外周面３１が交わる位置である。図５に示す位置Ｂは、下死点のタイミングにおいて、噴射孔５０から噴出する潤滑油と外周面３１が交わる位置である。図６に示すように、他端３６は位置Ａから位置Ｂまでの領域に含まれるように配置されている。一端３５は位置Ｂに配置されている。このとき一端３５は他端３６よりも相対的に下方に位置している。
　図２に示す位置Ｃは、小端部２１の中心軸及び大端部２２の中心軸に沿う面に外周面３１が交わる位置である。本明細書において小端部２１の先端とは位置Ｃのことを意味している。図４に示す位置Ｄは、下死点に向かって減速し始めたタイミングにおいて、小端部２１の中心軸に沿いピストン１２の中心軸に垂直な面Ｈと外周面３１が交わる位置である。図５に示すように、下死点のタイミングにおいても位置Ｃ及び位置Ｄは面Ｈに対して同じ側に配置される。
　本明細書において上面Ｅとは、図６に示すように位置Ｃから位置Ｄの領域の外周面３１のことを意味している。上面Ｅは、小端部２１の外周面３１のうちピストンピン１５の中心軸よりもピストン１２側の領域に含まれる。噴射孔５０の位置や角度の設計を変更すれば、位置Ａ及び位置Ｂの配置を種々に変更できる。位置Ａ及び位置Ｂをどのように変更しても、一端３５及び他端３６は上面Ｅに含まれるように配置することが好ましい。
　本実施形態のコンロッド１１及び潤滑構造１０は、凹部３３が小端部２１の周方向に長さを有する。そのため、図４及び図５に示す広いクランク角に対応して外周面３１に付着する潤滑油を集めることができる。さらに、凹部３３に集めた潤滑油を追加して供給できるため、内周面３２に供給する潤滑油を増量することができる。
　図５に示す下死点のタイミングにおいて、コンロッド１１の小端部２１はクランクシャフト１３と連動して上昇運動に転じる。一方、凹部３３に集められた潤滑油は慣性力により下方に向かって移動し続ける。そのため、他端３６と一端３５との間に溜められた潤滑油は、他端３６から一端３５に向かって相対的に加速される。潤滑油が移動できない行き止まりとなる一端３５に貫通孔３４が形成されているため、潤滑油を効率よく貫通孔３４へ流し込むことができる。
　しかも、凹部３３を外周面３１の表面から窪ませるように形成しているため、コンロッド１１の小端部２１やピストン１２を小型かつ軽量に形成できる。さらに、凹部３３を形成するために新たに金型を作り直さなくてよい。凹部３３が一定の深さであるため、エンドミル等の工作機械によって簡易に凹部３３を加工することができる。
　また、上面Ｅに含まれるように凹部３３が配置されている。つまり、小端部２１において最も負荷がかかる先端（位置Ｃ）を除いた領域に凹部３３が形成されている。そのため、凹部３３を形成しても先端におけるコンロッド１１の機械的強度を確保することができる。
　また、凹部３３が配置された上面Ｅは、小端部２１がクランクシャフト１３に連動して揺動する間、面Ｈより常に上側に位置している。つまり、上面Ｅでは、外周面３１から内周面３２に向かう方向は面Ｈよりも常に下向きになる。貫通孔３４はそのような上面Ｅのうちの最も下側に配置されている。
　下向きの慣性力が潤滑油に働くとき、移動先に配置された貫通孔３４へと潤滑油が流入する。貫通孔３４近傍において内周面３２は外周面３１よりも相対的に下方となるため外周面３１から内周面３２に向かって潤滑油が流れ込む。その結果、小端部２１の内周面３２に効率よく潤滑油を供給することができる。
　続いて、第２から第４の実施形態及びその変形例について説明する。第２及び第３の実施形態及びその変形例は、凹部３３の形状が第１の実施形態と相違している。第４の実施形態は、外周面３１の形状が第１の実施形態と相違している。それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。そのため、第２から第４の実施形態及びその変形例において、第１の実施形態と同一の構成については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
　第２の実施形態及びその変形例は、図９から図１１を参照して説明する。第２の実施形態及びその変形例では、一端３５から他端３６に向かうに従って凹部３３が浅くなるように形成されている。また、凹部３３は貫通孔３４の直径よりも幅狭に形成されている。凹部３３は、図１０に示すように深さが非線形に変化する、すなわち円弧状に変化するように形成されてもよいし、図１１に示すように深さが線形に変化する、すなわち直線に形成されてもよい。このような凹部３３を形成すると、他端３６から一端３５への潤滑油の移動を慣性力によって促進することができる。
　さらに、第３の実施形態及びその変形例について、図１２から図１４を参照して説明する。第３の実施形態では、他端３６に偏った位置にピストンピン１５の中心軸に沿う方向に幅を有した貯留部３７が形成されている。貯留部３７は、図１３に示すように一定の深さに形成してもよいし、図１４に示すように球面に形成してもよい。貯留部３７を形成すると、凹部３３に受け取ることができる潤滑油の容量を増やすことができる。
　さらに、本発明の第４の実施形態について、図１５を参照して説明する。コンロッド１１を鍛造で成形した場合、上型と下型との分割面に沿ってバリが形成される。コンロッド１１の外周面３１を仕上げるとき、このバリを切断や研磨により除去する。外周面３１を完全な平坦にする必要がない場合、バリが完全に除去されず、薄く帯状に盛り上がった凸部３８として外周面３１に残っていてもよい。小端部２１のうち他の部位よりも若干肉厚である凸部３８に凹部３３を形成することで、凹部３３を形成しても機械的強度を確保することができる。しかも、この凸部３８を形成するために新たに金型や工数増加を必要としない。
　上記した各実施形態は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、コンロッドの小端部が銅等のブッシュをさらに備えてもよい。ブッシュを備える場合、貫通孔は小端部の外周面からブッシュの内周面まで貫通するように形成される。また、オイル出口の配置を凹部と対向する位置に変更し、オイル出口が噴射孔の機能を兼ねるように構成してもよい。クランクシャフトに掻き上げられた潤滑油が小端部の外周面に付着するように構成してもよい。
　１０…潤滑構造、１１…コンロッド、１２…ピストン、２１…小端部、３１…外周面、３２…内周面、３３…凹部、３４…貫通孔、３５…一端（根元側の端部）、３６…他端（先端側の端部）、３７…貯留部、３８…凸部、４７…クーリングチャンネル、５０…噴射孔。

Claims (9)

  1. 　エンジンのコンロッドであって、
    　前記エンジンのピストンに連結可能であり、外周面と内周面とを有し、ロッド部に接続された小端部と、
    　前記外周面に形成された、前記小端部の先端側と前記ロッド部が接続された根元側との間で周方向に沿って延びる凹部と、
    　前記凹部の前記根元側の端部から前記内周面に向けて貫通するよう形成された貫通孔と、を具備することを特徴とするエンジンのコンロッド。
  2. 　前記凹部は、前記小端部の先端を除く領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのコンロッド。
  3. 　前記凹部は、前記コンロッドが前記ピストンに連結される連結中心軸よりも前記ピストン側の領域に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのコンロッド。
  4. 　前記凹部は、前記一端から前記他端まで一定の深さで形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンのコンロッド。
  5. 　前記凹部は、前記根元側の端部から前記先端側の端部に向かうに従い浅くなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンのコンロッド。
  6. 　前記凹部は、前記先端側の端部寄りに潤滑油を貯留する貯留部が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンのコンロッド。
  7. 　前記外周面には、前記小端部の径方向に突出し、前記小端部の周方向に延びる凸部が形成され、
    　前記凹部は、前記凸部に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエンジンのコンロッド。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のエンジンのコンロッドを具備するエンジンの潤滑構造であって、前記ピストンの内部には、該ピストンの周方向に沿って、潤滑油が流れるクーリングチャンネルが形成され、
    　前記クーリングチャンネルの途中には、潤滑油の噴射孔が形成され、
    　前記貫通孔は、前記ピストンの下死点において前記噴射孔と対向する位置に形成されていることを特徴とするエンジンの潤滑構造。
  9. 　前記凹部は、前記外周面において前記ピストンが下死点に向かって減速する間に前記噴射孔と対向する領域に含まれるように形成されることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの潤滑構造。
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