JPH116518A - コネクティングロッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部品点数を増やすことなくコネクティン
グロッドの形状を改善し、コンロッドボルトに加わる曲
げモーメントを低減する。 【解決手段】 コネクティングロッド本体４とキャップ
５の間にクランクピンをはめ込んだ状態で、ボルト６を
大端部３両側のボルト孔８にそれぞれ挿通し、両側のボ
ルト６をナット７で締め付けることで、コネクティング
ロッド本体４及びキャップ５の傾斜した合わせ面４ａ，
５ａを互いに当接させ、両ボルト６，６に、それぞれ、
大端部３内側に湾曲させようとする曲げモーメントを予
め発生させておく。これにより、エンジン運転時のピス
トン系の慣性力による曲げモーメントを相殺してボルト
６，６に加わる曲げモーメントを低減することができ、
構成部品点数を増やすことなく、耐久性を向上すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンロッドボルト
に加わる曲げモーメントを低減するコネクティングロッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンのピストンとクランク
シャフトとを連結するコネクティングロッドは、大端部
がコネクティングロッド本体とキャップとに二分割され
ており、コネクティングロッド本体とキャップとをコン
ロッドボルトを介して締結することでクランクシャフト
のクランクピンを挟持するようになっている。

【０００３】上記コンロッドボルトには、締め付け力及
び運転時のピストン系の慣性力による引っ張り力と、こ
の慣性力に起因する曲げモーメントとが加わる。すなわ
ち、図３に示すように、ピストン系の慣性力Ｆにより、
クランクピン１０を挟持する大端部に発生する曲げモー
メントは、大端部内側で引っ張り方向、大端部外側で圧
縮方向の応力としてコンロッドボルト１１に作用し、コ
ンロッドボルト１１が大端部外側に湾曲する。

【０００４】この場合、コンロッドボルトの強度のアッ
プのため、ボルト径を太くすることは、重量、スペー
ス、コストの面から不利となり、特に、近年のエンジン
では、高回転化によってピストン系の慣性力が増大する
反面、軽量化が要求されるため、むやみにボルト径を太
くすることはできず、強度的に厳しい状況にある。

【０００５】上記コンロッドボルトに加わる力のうち、
ピストン系の慣性力による引っ張り力は、エンジンの構
造自体によるもので低減させることは困難である。この
ため、従来から、ピストン系の慣性力に起因する曲げモ
ーメントを低減することでコンロッドボルトにかかる負
荷を低減し、コンロッドボルトの耐久性を向上する技術
が種々提案されている。

【０００６】例えば、特開昭５７−４３０１０号公報に
は、ボルト自体の応力集中係数を鈍化させることで、ボ
ルトの疲労強度を高める技術が開示されており、また、
特開平７−６３２１６号公報には、コネクティングロッ
ドのロッド本体とキャップとの接合面を一対のノックピ
ンで位置決めするとともに、運転時に発生する曲げモー
メントを上記ノックピンで受けることにより、ボルトに
加わる曲げモーメントを低減する技術が開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボルト
自体の応力集中係数を鈍化させる技術では、特別な形状
のボルトが必要となり、この特別な形状のボルトのため
に精密な加工を要するばかりでなく、製造工数が増加
し、コストが上昇する。

【０００８】また、大端部で発生する曲げモーメントを
位置決め用のノックピンに負担させる技術では、構成部
品の増加によって、ノックピンを挿入する孔の加工が必
要となり、製造工数が増加してコスト上昇を招く。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、構成部品点数を増やすことなくコネクティングロッ
ドの形状を改善し、コンロッドボルトに加わる曲げモー
メントを低減して耐久性を向上することのできるコネク
ティングロッドを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ピストンピンに連結される小端部とクランクピンに連結
される大端部とを有し、この大端部が、コネクティング
ロッド本体と、このコネクティングロッド本体に一対の
ボルトを介して締結されるキャップとからなるコネクテ
ィングロッドにおいて、上記大端部の両側にボルト孔を
穿設するとともに、上記ボルト孔の中心軸と直交する平
面を基準とする上記コネクティングロッド本体と上記キ
ャップとの合わせ面を、上記一対のボルトによる締結前
に上記大端部内側に所定のクリアランスが生じるよう傾
斜させて形成することを特徴とする。

【００１１】すなわち、本発明のコネクティングロッド
では、大端部を形成するコネクティングロッド本体とキ
ャップとの合わせ面を、ボルト孔の中心軸と直交する平
面を基準として、一対のボルトによる締結前に大端部内
側に所定のクリアランスが生じるよう傾斜させて形成し
ておき、組み付け締結時にクリアランスを無くして合わ
せ面を当接させることで、ピストン系の慣性力によって
生じる曲げモーメントと逆の曲げモーメントを予め大端
部両側のボルトに与え、エンジン運転時にピストン系の
慣性力によって生じる曲げモーメントを相殺する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施の一
形態に係わり、図１はコネクティングロッドの一部断面
正面図、図２はコネクティングロッドを締結した状態の
概念図である。

【００１３】図１（ａ）において、符号１は、図示しな
いエンジンのピストンとクランクシャフトとを連結する
コネクティングロッドであり、一端に、ピストンピンに
連結される軸受孔２ａを有する小端部２を備えるととも
に、他端に、クランクピンに連結される軸受孔３ａを有
する大端部３を備えている。

【００１４】上記大端部３は、上記小端部２を有するコ
ネクティングロッド本体４とキャップ５とによって二分
割されており、上記コネクティングロッド本体４と上記
キャップ５とを当接・締結することで、上記軸受孔３ａ
にクランクピンを挟持するようになっている。

【００１５】本形態では、上記コネクティングロッド本
体４と上記キャップ５とを、一対のボルト（コンロッド
ボルト）６及びナット７を使用して締結するようになっ
ており、上記大端部３の両側に、上記小端部２の中心と
上記大端部３の中心とを結ぶ中心軸線Ｌｖｏに平行で、
且つ、上記大端部３を形成するコネクティングロッド本
体４と上記キャップ５とで同軸のボルト孔８が穿設され
ている。このボルト孔８は、上記ボルト６の外径と同程
度か僅かに大きい径の内径となっている。

【００１６】尚、上記ボルト６を植え込みボルトとする
場合には、上記ナット７は不要であり、上記コネクティ
ングロッド本体４側あるいは上記キャップ５側のボルト
孔８の一部に雌ねじを螺設する。

【００１７】上記コネクティングロッド本体４と上記キ
ャップ５との合わせ面は、図１（ｂ）の拡大図に示すよ
うに、上記コネクティングロッド本体４側の面４ａ、上
記キャップ５側の面５ａが、上記ボルト孔８の中心軸線
Ｌｖｂに直交する基準平面Ｐｈに対し、それぞれ僅かな
傾斜角を有しており、互いを当接した締結前の状態で
は、大端部３内側に所定のクリアランスδが生じるよう
になっている。

【００１８】すなわち、本コネクティングロッド１は、
上記小端部２の中心と上記大端部３の中心とを結ぶ中心
軸と直交する平面で上記大端部３が二分割される、いわ
ゆる水平割りの構造に対し、上記コネクティングロッド
本体４と上記キャップ５とを締結することで初めて上記
大端部３の合わせ面４ａ，５ａが密着し、水平割りの構
造と同等になるように構成されている。

【００１９】以上のコネクティングロッド１をクランク
シャフトに連結するには、図２に示すように、コネクテ
ィングロッド本体４とキャップ５の間にクランクピン９
をはめ込んだ状態で、大端部３両側のボルト孔８，８に
挿通したボルト６，６を、それぞれナット７，７で締め
付ける。

【００２０】このボルト６及びナット７による締結によ
り、コネクティングロッド本体４とキャップ５との合わ
せ面４ａ，５ａによる大端部３内側のクリアランスδが
０となり、合わせ面４ａ，５ａが互いに密着する。

【００２１】このとき、大端部３両側のボルト孔８、８
は、その軸中心線Ｌｖｂが大端部３合わせ面の部位を中
心として湾曲し、コネクティングロッド本体４側及びキ
ャップ５側で大端部３内側方向に変形する。このため、
両ボルト６，６には、ボルト孔８，８に倣った変位が生
じ、大端部３内側で圧縮方向、大端部３外側で引っ張り
方向の応力が作用する。すなわち、図２に示すように、
両ボルト６，６には、それぞれ、大端部３内側に湾曲さ
せようとする曲げモーメントが発生する。尚、図２は、
便宜上、この曲げモーメントによる作用を誇張して示し
ている。

【００２２】このボルト６，６に予め作用させる曲げモ
ーメントの大きさは、エンジン型式によって異なるピス
トン系の慣性力の大きさ、コネクティングロッド１（大
端部３）の材質、形状や、ボルト６の材質、径、長さ等
を考慮し、コネクティングロッド本体４とキャップ５と
の合わせ面４ａ，５ａの傾斜を、それぞれ最適値に設定
することで決定される。

【００２３】そして、コネクティングロッド１の小端部
２がピストンに連結され、エンジンへの組み付けが完了
してエンジンを運転すると、大端部３には、ピストン系
の慣性力により、大端部３内側で引っ張り方向、大端部
３外側で圧縮方向の応力が作用し、大端部３両側のボル
ト６，６に、大端部３外側に湾曲させようとする曲げモ
ーメントが発生する。

【００２４】このピストン系の慣性力による曲げモーメ
ントは、コネクティングロッド本体４とキャップ５とを
締結した時点で予めボルト６，６に作用している曲げモ
ーメントによって相殺され、結果的に、エンジン運転時
にボルト６，６に加わる曲げモーメントが大幅に低減さ
れる。

【００２５】これにより、同一仕様（強度、寸法、形状
等）のコンロッドボルトで比較すると、等価的に強度が
向上し、構成部品点数を増やすことなく、強度を高めて
耐久性を向上することができる。逆に、同一強度とする
には、コンロッドボルトの仕様をダウンさせることも可
能であり、コストダウンを図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
端部を形成するコネクティングロッド本体とキャップと
の合わせ面を、ボルト孔の中心軸と直交する平面を基準
として、一対のボルトによる締結前に大端部内側に所定
のクリアランスが生じるよう傾斜させて形成しておき、
組み付け締結時にクリアランスを無くして合わせ面を当
接させることで、ピストン系の慣性力によって生じる曲
げモーメントと逆の曲げモーメントを予め大端部両側の
ボルトに与えるため、エンジン運転時にピストン系の慣
性力によって生じる曲げモーメントを相殺することがで
き、構成部品点数を増やすことなく、結果的にボルトの
強度を高めて耐久性を向上することができる。また、逆
に、従来のコネクティングロッドに適用される同一仕様
のボルトと比較し、ボルトの仕様をダウンさせても同一
強度を得ることが可能であり、コストダウンを図ること
ができる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係わり、コネクティン
グロッドの一部断面正面図

【図２】同上、コネクティングロッドを締結した状態の
大端部を示す概念図

【図３】従来のコネクティングロッドを締結した状態の
大端部を示す概念図

【符号の説明】

１ …コネクティングロッド ２ …小端部 ３ …大端部 ４ …コネクティングロッド本体 ５ …キャップ ６ …ボルト ４ａ，５ａ …合わせ面 ８ …ボルト孔 Ｌｖｏ，Ｌｖｂ…中心軸線 Ｐｈ …基準平面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンピンに連結される小端部とクラ
   ンクピンに連結される大端部とを有し、この大端部が、
   コネクティングロッド本体と、このコネクティングロッ
   ド本体に一対のボルトを介して締結されるキャップとか
   らなるコネクティングロッドにおいて、 上記大端部の両側にボルト孔を穿設するとともに、上記
   ボルト孔の中心軸と直交する平面を基準とする上記コネ
   クティングロッド本体と上記キャップとの合わせ面を、
   上記一対のボルトによる締結前に上記大端部内側に所定
   のクリアランスが生じるよう傾斜させて形成することを
   特徴とするコネクティングロッド。