JP2012189130A

JP2012189130A - 内燃機関用コネクティングロッド

Info

Publication number: JP2012189130A
Application number: JP2011052589A
Authority: JP
Inventors: Akiteru Ogawa; 明輝小川
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】コネクティングロッドのフレッチング摩耗を抑え、コネクティングロッドの破損を防止すること。
【解決手段】ピストンピン５を介してピストンに回転可能に結合する小端部２と、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に結合する大端部３と、小端部２及び大端部３を結ぶ棹部４とを備える内燃機関用コネクティングロッド１において、コネクティングロッド１の中心線Ｌ１の小端中心とクランクシャフト中心とを結ぶ中心線を基準線として設定し、コネクティングロッドが組み付けられている気筒の燃焼行程時、棹部４は基準線に近い側に位置する第１リブ部１５と基準線に対して第１リブ部よりも遠い側に位置する第２リブ部１６とを備え、第１リブ部の一部の断面積は第２リブ部の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は内燃機関用コネクティングロッドに係り、特に、耐フレッチング破損性能を向上させた内燃機関用コネクティングロッドに関する。

図４に示すように、内燃機関用コネクティングロッド（以下「コネクティングロッド」と記す。）１０１は、ピストン側の小端部１０２と、クランクシャフト側の大端部１０３と、小端部１０２及び大端部１０３を結ぶ棹部１０４とを備えている。小端部１０２には、ピストンピン孔１０５を形成している。小端部１０２は、図５・図６に示すように、ピストンピン孔１０５にピストンピン１０６を挿通し、このピストンピン１０６を介してピストン１０７に回転可能に結合される。
大端部１０３には、クランク軸受孔１０８を形成している。また、大端部１０３は、棹部１０４に連続する大端部本体１０９と大端部本体１０９に着脱可能なキャップ１１０とに分割され、締結ボルト１１１によりキャップ１１０を大端部本体１０９に連結している。大端部１０３は、図５に示すように、大端部本体１０９及びキャップ１１０間に形成されるクランク軸受孔１０８にベアリング１１２（図７参照）を装着し、このベアリング１１２を介して矢印方向Ｄに回転するクランクシャフト１１３のクランクピン１１４に回転可能に結合される。
図４に示すコネクティングロッド１０１は、小端部１０２の小端中心Ｃ１と大端部１０３の大端中心Ｃ２とを結ぶコネクティングロッド１０１の中心線Ｌ１に対して、左右対称の形状である。大端部１０３の剛性（変形）を決定する大端部本体１０９の第１リブ部１１５の肉厚Ｔ_Ａ１と断面積Ｓ_Ａ１、第２リブ部１１６の肉厚Ｔ_Ａ２と断面積Ｓ_Ａ２は、同じ（Ｔ_Ａ１＝Ｔ_Ａ２、Ｓ_Ａ１＝Ｓ_Ａ２）であり、ともに左右対称の形状であった。
コネクティングロッド１０１に作用する荷重は、主に燃焼荷重と、慣性力が存在する。図５に、燃焼行程時の荷重（燃焼荷重）が作用する場合を記載する。この場合、上死点から若干（１０°〜３０°前後）回転したクランク位相にて、最大の燃焼荷重が作用する。そこで、実際のコネクティングロッド１０１では、図５に記載するような荷重（鞭ふり荷重）が発生する。この荷重により、コネクティングロッド１０１の大端部本体１０９においても、実際には図５の左側の第１リブ部１０５に作用する荷重Ｆ１が右側の第２リブ部１１６に作用する荷重Ｆ２よりも大きくなる（Ｆ１＞Ｆ２）。

これに対し、従来の内燃機関用コネクティングロッドには、コネクティングロッドの中心線に対し、内燃機関の気筒の燃焼行程時において大端部がクランクピンに対して相対的に移動する方向側（コネクティングロッドの小端中心とクランクシャフトの中心とを結ぶ中心線に対して近い側）の剛性が、反対方向側（コネクティングロッドの小端中心とクランクシャフトの中心とを結ぶ中心線に対して遠い側）の剛性よりも低くなるような形状に、棹部を形成することで、大端部とクランクピンとの間で油膜が薄くなる領域への荷重伝達を抑制する一方、油膜が十分に確保されている領域への荷重伝達量を多くし、油膜を均一に且つ十分に確保するようにしたものがある。（特許文献１）。

特開２００８−８２５２２号公報

一方、コネクティングロッド１０１に作用する荷重は、前記燃焼荷重だけでなく、慣性力が存在する。図６に、排気行程時の上向きの慣性力が作用する場合を記載する。この場合、上向きの最大の慣性力は上死点で作用するので、大端部本体１０９の第１リブ部１１５、第２リブ部１１６に作用する荷重は左右同じと考えられる。
ここで、コネクティングロッド１０１のフレッチングによる破損について述べると、図７に示すように、フレッチング破損はベアリング１１２がコネクティングロッド１０１の局所的な変形（大端部本体１０９の変形）に追従できず、クランク軸受孔１０８との界面にずれが生じることから、フレッチングによる摩耗が発生し、フレッチング摩耗の発生部よりコネクティングロッドの破損が発生する現象である。
図５・図６に示すように、コネクティングロッド１０１に作用する荷重は、図の左側の第１リブ部１１５のほうが燃焼行程及び排気行程間の荷重の変動が大きく、コネクティングロッド１０１の局所的な変形量（大端部本体１０９の変形量）も大きい。このため、ベアリング１１２がコネクティングロッド１０１の変形に追従できず、図７に示すように、大端部本体１０９の第１リブ部１１５とベアリング１１２とにずれを生じる。よって、コネクティングロッド１０１のフレッチング破損は、大端部本体１０９の左側の第１リブ部１１５で発生することになる。

この発明は、コネクティングロッドのフレッチング摩耗を抑え、コネクティングロッドの破損を防止することを目的とする。

この発明は、ピストンピンを介してピストンに回転可能に結合する小端部と、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に結合する大端部と、前記小端部及び大端部を結ぶ棹部とを備える内燃機関用コネクティングロッドにおいて、前記コネクティングロッドの中心線の小端中心とクランクシャフト中心とを結ぶ中心線を基準線として設定し、前記コネクティングロッドが組み付けられている気筒の燃焼行程時、前記棹部は前記基準線に近い側に位置する第１リブ部と前記基準線に対して第１リブ部よりも遠い側に位置する第２リブ部とを備え、前記第１リブ部の一部の断面積は前記第２リブ部の断面積よりも大きいことを特徴とする。

この発明の内燃機関用コネクティングロッドは、コネクティングロッドにおいてもっとも荷重が掛かる箇所を補強することで、コネクティングロッドの大端部の局所的な変形を抑え、大端部内側の油膜厚さを確保し、コネクティングロッドとクランクシャフトとのフレッチング摩耗を抑えることができ、コネクティングロッドの破損を防止することができる。

図１（Ａ）はコネクティングロッドの正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ１−Ｂ１線による断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ２−Ｂ２線による断面図である。（実施例）図２はコネクティングロッド周辺の斜視図である。（実施例）図３は燃焼行程時のコネクティングロッドの正面図である。（実施例）図４（Ａ）はコネクティングロッドの正面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ１−Ａ１線による断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＡ２−Ａ２線による断面図である。（従来例）図５は燃焼行程時のコネクティングロッドの正面図である。（従来例）図６は排気行程時のコネクティングロッドの正面図である。（従来例）図７はコネクティングロッドに作用する荷重を示す大端部の拡大正面図である。（従来例）

以下、図面に基づいて実施例を説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図１に示すように、内燃機関用コネクティングロッド（以下「コネクティングロッド」と記す。）１は、ピストン側の小端部２と、クランクシャフト側の大端部３と、小端部２及び大端部３を結ぶ棹部４とを備えている。小端部２には、ピストンピン孔５を形成している。小端部２は、図５に示すように、ピストンピン孔５にピストンピン６を挿通し、このピストンピン６を介してピストン７に回転可能に結合される。
大端部３には、クランク軸受孔８を形成している。また、大端部３は、棹部４に連続する大端部本体９と大端部本体９に着脱可能なキャップ１０とに分割され、締結ボルト１１によりキャップ１０を大端部本体８に連結している。大端部３は、図２に示すように、大端部本体９及びキャップ１０間に形成されるクランク軸受孔８にベアリング１２を装着し、このベアリング１２を介して矢印方向Ｄに回転するクランクシャフト１３のクランクピン１４に回転可能に結合される。

コネクティングロッド１は、小端部２の小端中心Ｃ１と大端部３の大端中心Ｃ２とを結ぶコネクティングロッド１の中心線Ｌ１に対して左右非対称の形状であり、大端部３の剛性（変形）を決定する大端部本体９の第１リブ部１５、第２リブ部１６の断面積を左右非対称の形状としている。
コネクティングロッド１は、図３に示すように、中心線Ｌ１の小端中心Ｃ１とクランクシャフト１３のクランクシャフト中心Ｃ３とを結ぶ中心線を基準線Ｌ２として設定した場合に、コネクティングロッド１が組み付けられている気筒の燃焼行程時、棹部４は基準線Ｌ２に近い側に位置する第１リブ部１５と基準線Ｌ２に対して第１リブ部１５よりも遠い側に位置する第２リブ部１６とを備えている。第１リブ部１５の一部の肉厚Ｔ_Ｂ１と断面積Ｓ_Ｂ１は、図１に示すように、第２リブ部１６の肉厚Ｔ_Ｂ２と断面積Ｓ_Ｂ２よりも大きく形成している（Ｔ_Ｂ１＞Ｔ_Ｂ２、Ｓ_Ｂ１＞Ｓ_Ｂ２）。
また、第１リブ部１５の一部の肉厚Ｔ_Ｂ１と断面積Ｓ_Ｂ１は、図４の従来の第１リブ部１１５の一部の肉厚Ｔ_Ａ１と断面積Ｓ_Ａ１に対して、Ｔ_Ｂ１＞Ｔ_Ａ１、Ｓ_Ｂ１＞Ｓ_Ａ１の関係を有している。第２リブ部１６の肉厚Ｔ_Ｂ２と断面積Ｓ_Ｂ２は、図４の従来の第２リブ部１１６の肉厚Ｔ_Ａ２と断面積Ｓ_Ａ２に対して、Ｔ_Ｂ２＜Ｔ_Ａ２、Ｓ_Ｂ２＜Ｓ_Ａ２の関係を有している。
このように、コネクティングロッド１は、コネクティングロッド１においてもっとも荷重が掛かる箇所の第１リブ部１５を補強することで、コネクティングロッド１の大端部３の局所的な変形を抑え、大端部３内側の油膜厚さを確保し、コネクティングロッド１とクランクシャフト１３とのフレッチング摩耗を抑えることができ、コネクティングロッド１の破損を防止することができる。

この発明は、コネクティングロッドのフレッチング摩耗を抑え、コネクティングロッドの破損を防止することができ、コネクティングロッドだけでなく、往復運動を回転運動に変換する機械部品にも適用できる。

１内燃機関用コネクティングロッド
２大端部
３小端部
４棹部
５ピストンピン孔
６ピストンピン
７ピストン
８クランク軸受孔
９大端部本体
１０キャップ
１１締結ボルト
１２ベアリング
１３クランクシャフト
１４クランクピン
１５第１リブ部
１６第２リブ部

Claims

ピストンピンを介してピストンに回転可能に結合する小端部と、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に結合する大端部と、前記小端部及び大端部を結ぶ棹部とを備える内燃機関用コネクティングロッドにおいて、前記コネクティングロッドの中心線の小端中心とクランクシャフト中心とを結ぶ中心線を基準線として設定し、前記コネクティングロッドが組み付けられている気筒の燃焼行程時、前記棹部は前記基準線に近い側に位置する第１リブ部と前記基準線に対して第１リブ部よりも遠い側に位置する第２リブ部とを備え、前記第１リブ部の一部の断面積は前記第２リブ部の断面積よりも大きいことを特徴とする内燃機関用コネクティングロッド。