JPH06280849A

JPH06280849A - 繊維強化材製コネクチングロッド

Info

Publication number: JPH06280849A
Application number: JP5072061A
Authority: JP
Inventors: Junichi Noguchi; 順一野口
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、繊維強化材製コネクチングロッド
に関し、コネクチングロッドの大端部の結合をその強度
低下を招くことなく行なえて、コネクチングロッドを所
要の軌跡内に収めることができるようにすることを目的
とする。【構成】コネクチングロッド本体１とキャップ部材２
とを結合されてなる繊維強化材製コネクチングロッドロ
ッド１０において、コネクチングロッド本体１の内部
に、小端部１０Ａから連桿部１０Ｃを経て大端部構成部
１０Ｂに至るように強化用繊維８を埋設して、さらに、
この強化用繊維８の端部を、キャップ部材２の背面側に
露出させて、この端部に、強化用繊維８の引張反力を利
用して、止め部材７を係止させることで、コネクチング
ロッド本体１とキャップ部材２とを結合するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
（ＦＲＰ）等の繊維で強化された材料により形成され
た、繊維強化材製コネクチングロッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの性能を向上させるため
に、エンジンの可動部の重量軽減が推進されている。例
えば、ピストンとクランクシャフトとの間のコネクチン
グロッドを、繊維強化材料により形成することで、軽量
化を進めることも多数提案されている。

【０００３】この繊維強化材料としては、母材（マトリ
クス）としてプラスティック（以下、樹脂ともいう）を
用いた繊維強化プラスティック（以下、ＦＲＰという）
やマトリクスとして金属を用いた繊維強化金属（以下、
ＦＲＭという）等がある。このような材料では、強化用
繊維やマトリクスの材質の設定も重要であるが、特に、
強化用繊維をどの様に配向させるかが重要である。

【０００４】例えば、特開昭５８−９１９１９，特開昭
５８−９４６２０，特開昭５８−９４６２１の各提案
（以下、これらの各提案を上記の順に第１従来例，第２
従来例，第３従来例という）では、繊維強化材料製のコ
ネクチングロッドの強度及び耐磨耗性の向上を目的とし
た構造が開示されている。これらの従来例のうち、特開
昭５８−９４６２０の提案（第２従来例）について図４
に示す。

【０００５】図４に示すように、コネクチングロッド１
１は、ピストンピン（図示略）と回転自在に結合される
小端部１２と、クランクシャフト（図示略）と回転自在
に結合される大端部１３と、これらの小端部１２と大端
部１３とを連結する連桿部１４とから構成される。この
例のものは、大端部１３が２つ割れになっていて、小端
部１２，連桿部１４，大端部１３の一側を構成する大端
部構成部１５とを有するコネクチングロッド本体１１Ａ
と、大端部１３の他側を構成するキャップ部材１１Ｂと
からなっている。つまり、キャップ部材１１Ｂが、ボル
ト１６Ａ及びナット１６Ｂによって、大端部構成部１５
の左右両側端部に結合されることにより、クランクシャ
フト（図示略）のための軸受部をそなえた大端部１３が
形成される。クランクシャフト（図示略）を挟み込ん
で、大端部構成部１５の左右両側端部に結合される。

【０００６】このようなコネクチングロッド本体１１Ａ
及びキャップ部材１１Ｂは、いずれもＦＲＰ製のもので
あり、図４中において、符号１８は樹脂内に埋め込まれ
た強化用繊維を模式的に示したものである。図示するよ
うに、繊維１８は、小端部１２，大端部１３及び連桿部
１４のいずれにも埋め込まれているが、これらの繊維１
８としては主として長繊維が用いられており、この長繊
維は、コネクチングロッド１１の外形に沿うように配置
されている。

【０００７】つまり、長繊維１８は、連桿部１４ではそ
の長さ方向に配向され、小端部１２及び大端部１３では
軸受け穴回りの円周方向に環状に配向されている。これ
らの繊維により、各部の強度が確保されている。また、
小端部１２及び大端部１３の軸方向の両側には、短繊維
（図示略）又は一方向プリプレグのチョップをランダム
に積層した構造になっており、これにより、軸受け部分
としての耐磨耗性が確保されている。

【０００８】なお、第１従来例のものでは、小端部１２
及び大端部１３の軸方向の両側に、クロス状の強化用繊
維を厚さ方向に積層した構造になっており、第３従来例
のものでは、小端部１２及び大端部１３の軸方向の両側
に、強化用繊維を軸心から半径方向に配置した構造にな
っている。これにより、いずれも、軸受け部分としての
耐磨耗性が確保されている。

【０００９】また、特開昭６０−８４４１８，特開昭６
０−８４４１９の各提案（以下、これらの各提案を上記
の順に第４従来例，第５従来例という）では、繊維強化
金属（ＦＲＭ）製のコネクチングロッドにおいてその小
端部のピストンヘッド裏面との干渉を防止することや小
端部の厚さ方向の剛性の均一化を目的とした構造が開示
されている。

【００１０】これらの従来例のうち、特開昭６０−８４
４１９の提案（第５従来例）について図５に示す。図５
において図４と同符号は同様の部分を示すが、この第５
従来例のコネクチングロッド１１では、上述の各従来例
のものと同様に、連続した長繊維１９が、連桿部１４で
はその長さ方向に配向され、小端部１２及び大端部１３
では軸受け穴回りの円周方向に環状に配向されている
が、この長繊維１９は、連桿部１４から小端部１２のみ
ならず大端部１３も迂回するように連続した閉ループ
（第１の閉ループ）を形成するように配設されている。
なお、符号１９Ａ，１９Ｂ，１９０Ｃは、それぞれ小端
部１２，大端部１３，連桿部１４に配置される第１の閉
ループの長繊維１９部分である。

【００１１】さらに、大端部１３の軸受け穴回りには、
長繊維２０が、円周方向に環状に連続した閉ループ（第
２の閉ループ）を形成している。このように第１の閉ル
ープを形成する長繊維１９が、連桿部１４と小端部１２
との間で連続していることにより、小端部１２の強度が
確保され、小端部１２の外径を縮小できて、小端部１２
のピストンヘッド裏面との干渉を防止できるようになっ
ている。また、第２の閉ループを形成する長繊維２０に
より、大端部１３の強度や剛性が確保されている。

【００１２】そして、この従来例のものでは、長繊維１
９が、連桿部１４から小端部１２に向かった部分でその
軸方向（図５中、左右方向）に広げられており、小端部
の厚さ方向の剛性の均一化が促進されている。また、こ
の分だけその小端部１２の半径方向の厚みが削減され、
この点からも、小端部１２の外径が縮小できて、小端部
１２のピストンヘッド裏面との干渉を防止できるように
なっている。

【００１３】なお、図示しないが、特開昭６０−８４４
１８の提案（第４従来例）では、第５従来例のものと同
様に、第１の閉ループ及び第２の閉ループが設けられ
る。また、連桿部１４から小端部１２に向かう長繊維１
９の配向については示されていないが、小端部１２の軸
受け穴回りに、大端部１３の場合と同様に、長繊維によ
る第３の閉ループが配設されている。これにより、小端
部１２の強度が確保され、小端部１２のピストンヘッド
裏面との干渉を防止できるようになっている。

【００１４】また、特開昭５８−８８１９の提案（以
下、この提案を第６従来例という）では、第１〜３従来
例と同様に、コネクチングロッド１１を、その大端部１
３で２つ割れとして、小端部１２，連桿部１４，大端部
１３の一側とを有するコネクチングロッド本体１１Ａ
と、大端部１３の他側を構成するキャップ部材１１Ｂ
と、これらのコネクチングロッド本体１１Ａとキャップ
部材１１Ｂとを結合するループ部材２１とから構成して
いる。このうち、コネクチングロッド本体１１Ａ及びキ
ャップ部材１１Ｂは鋳鉄製であるが、ループ部材２１は
ＦＲＰ製になっている。

【００１５】このＦＲＰ製ループ部材２１は、炭素繊維
等の強化用繊維のロービングを液状樹脂に浸漬してルー
プ状に巻いて硬化させたもので、硬化後、軸方向へ拡張
した上で、このループ部材２１内にコネクチングロッド
本体１１Ａ及びキャップ部材１１Ｂを挿入して、コネク
チングロッド１１を組み立てる。つまり、ＦＲＰ製ルー
プ部材２１は、コネクチングロッド本体１１Ａとキャッ
プ部材１１Ｂとを結合するために用いられている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コネクチン
グロッドは、その大端部においてクランクシャフトとの
結合を容易にするために、上述の第１〜第３従来例及び
第６従来例のもののように、大端部でコネクチングロッ
ド本体１１Ａとキャップ部材１１Ｂとに２つ割れに形成
されるのが一般的である。逆に、上述の第４および第５
従来例のもののように、大端部１３側が２つ割れになっ
ていないと、クランクシャフトとの結合が困難になり一
般的ではない。

【００１７】しかし、大端部で２つ割れに形成する場
合、コネクチングロッド本体１１Ａとキャップ部材１１
Ｂとの結合が課題となる。つまり、上述の第１〜第３従
来例のものでは、ボルト１６Ａ及びナット１６Ｂの締結
により両者１１Ａ，１１Ｂを結合しているので、ボルト
１６Ａの軸力（圧縮力）が局部的にＦＲＰ等の繊維強化
材料の積層方向と垂直に働くので繊維強化材料が座屈し
やすく、積層間の層間剥離を招く恐れもあり、コネクチ
ングロッドの強度低下を招くという課題がある。勿論、
ボルト１６Ａの軸力は局部的に各繊維に圧縮力として作
用し、繊維は圧縮力には弱いので、この点からもコネク
チングロッドの強度低下を招く。

【００１８】一方、上述の第６従来例のものでは、コネ
クチングロッド本体１１Ａとキャップ部材１１Ｂとが金
属製なので圧縮力には強いが、ループ２１が本来のコネ
クチングロッドの外形よりも大きくはみだしてコネクチ
ングロッド軌跡内に収まらないという課題がある。ま
た、上述の第６従来例のものでは、ループ２１を除いて
一般的な（繊維強化されてない）金属製なので、繊維強
化材料によるコネクチングロッドの軽量化は部分的なも
のになってしまう。

【００１９】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、繊維強化材料によるコネクチングロッドの軽量化
を大きく推進できるとともに、コネクチングロッド本体
とキャップ部材との結合をコネクチングロッドの強度低
下を招くことなく行なえるようにし、さらには、コネク
チングロッドを所要の軌跡内に収めることができるよう
にした、繊維強化材製コネクチングロッドを提供するこ
とを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の繊維強化材製コネクチングロッドは、小端部
と、大端部の一側を構成する大端部構成部と、これらの
小端部側と大端部構成部側との間の連桿部とを有する繊
維強化材製のコネクチングロッド本体と、該大端部の他
側を構成し、該大端部構成部の両側部に結合される繊維
強化材製のキャップ部材とをそなえ、該コネクチングロ
ッド本体と該キャップ部材とを結合されてなる繊維強化
材製コネクチングロッドにおいて、該コネクチングロッ
ド本体の内部に、該小端部から該連桿部を経て該大端部
構成部に至るように埋設されて、その端部が、該大端部
構成部における該キャップ部材との結合端部から外部に
露出するように配設された強化用繊維と、該キャップ部
材における該大端部構成部分との結合端部から該キャッ
プ部材の背面側に亘って穿設されて、該強化用繊維の端
部を挿通される穴部とが設けられて、該コネクチングロ
ッド本体と該キャップ部材との結合時に、該強化用繊維
の端部が、該穴部の内部から該キャップ部材の背面側に
露出するように設定され、該キャップ部材の背面側に露
出した該強化用繊維の端部に、該強化用繊維の引張反力
を利用して該キャップ部材を該コネクチングロッド本体
への結合状態に保持する止め部材が係止されていること
を特徴としている。

【００２１】また、請求項２記載の本発明の繊維強化材
製コネクチングロッドは、請求項１記載の構成に加え
て、該強化用繊維が、その中間部分を、該小端部側の軸
受部に巻回されるとともに、その両端部側部分を、該小
端部側の軸受部の一側から該大端部構成部における結合
端部の他側へ及び該小端部側の軸受部の他側から該大端
部構成部における結合端部の一側へ向けて、対角線状に
互いに交差し且つ直線状に延設されていることを特徴と
している。

【００２２】また、請求項３記載の本発明の繊維強化材
製コネクチングロッドは、請求項１又は請求項２記載の
構成に加えて、該コネクチングロッド本体と該キャップ
部材とが、プラスチックを母材として該強化用繊維で強
化された、繊維強化プラスチックにより構成されている
ことを特徴としている。

【００２３】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の繊維強化材製コ
ネクチングロッドでは、コネクチングロッド本体とキャ
ップ部材との結合は、以下のように行なう。つまり、コ
ネクチングロッド本体の内部に埋設された強化用繊維の
端部の、大端部構成部におけるキャップ部材との結合端
部から外部に露出した部分を、キャップ部材の穴部に挿
通させながら、コネクチングロッド本体とキャップ部材
とを整合させる。そして、穴部からキャップ部材の背面
側に露出した強化用繊維の端部に、キャップ部材をコネ
クチングロッド本体への結合状態に保持するように、止
め部材を係止する。

【００２４】この結果、強化用繊維及び止め部材によ
り、キャップ部材がコネクチングロッド本体に結合する
ように拘束されるが、このときの結合拘束力には、強化
用繊維の引張反力（引張力に対する反力）が用いられ
る。強化用繊維は引張力に対してはその強度特性を十分
に発揮するので、キャップ部材とコネクチングロッド本
体との結合強度と同時に、コネクチングロッド全体の構
造強度を向上させることができ、勿論、繊維強化材料の
座屈等のおそれも回避される。

【００２５】また、請求項２記載のように強化用繊維を
配置すると、強化用繊維の両端部側部分が、連桿部内を
通る部分で、直線状に延設されながらも対角線状に互い
に交差した状態になるので、強化用繊維を十分に強度を
発揮しうる状態で所要の幅の連桿部内に収めることがで
きる。

【００２６】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１，２は本発明の第１実施例としての繊
維強化材製コネクチングロッドを示すもので、図１はそ
の分解斜視図、図２はその正面図及び縦断面図であり、
図３は本発明の第２実施例としての繊維強化材製コネク
チングロッドを示す正面図である。

【００２７】まず、第１実施例について説明すると、図
１に示すように、この繊維強化材製コネクチングロッド
１０は、小端部１０Ａと大端部１０Ｂと連桿部１０Ｃと
をそなえ、大端部１０Ｂで２つ割れになっている。つま
り、コネクチングロッド１０は、小端部１０Ａと大端部
１０Ｂの一側を構成する大端部構成部１Ｂと連桿部１０
Ｃとを有するコネクチングロッド本体１と、大端部１０
Ｂの他側を構成するキャップ部材（ベアリングキャッ
プ）２とを結合した構造になっている。

【００２８】コネクチングロッド本体１の小端部１０Ａ
には、図示しないピストンピンを挿入される軸穴（小端
穴）１Ａが形成され、この軸穴１Ａ内には軸受け３が圧
入等により装着されている。また、コネクチングロッド
本体１の大端部構成部１Ｂは、軸穴（大端穴）１Ｃを形
成しうるように二股状に形成されており、二股状に形成
された端部には、それぞれキャップ部材２と結合する結
合端面１Ｄが形成されている。

【００２９】一方、キャップ部材２にも、コネクチング
ロッド本体１の各結合端面１Ｄ，１Ｄと対応して結合端
面２Ｄ，２Ｄが設けられている。コネクチングロッド本
体１及びキャップ部材２は、いずれも強化用繊維として
の炭素繊維を母材（マトリクス）としての樹脂（プラス
ティック）で固めた炭素繊維強化プラスティック（ＣＦ
ＲＰ）である。このようなコネクチングロッド本体１及
びキャップ部材２は、例えば、母材としての樹脂に耐熱
性エポキシ樹脂等の熱に強い材料を用いて所要の方向に
炭素繊維を配向させた一方向プリプレグ（ＵＤプリプレ
グ）を積層して圧縮成型することで形成することができ
る。この場合の繊維の方向は、連桿部１０Ｃではコネク
チングロッドの軸方向とし小端部１０Ａ及び大端部１０
Ｂの軸穴１Ａ，１Ｃの回りでは周方向とするなど、各種
の従来構造を適用できる。

【００３０】ただし、このコネクチングロッド本体１の
内部には、上述の強化用繊維の他に、強化用繊維として
の炭素繊維ロービング８が埋設されている。この炭素繊
維ロービング８は、例えばプリプレグの積層厚さの中央
部分にプリプレグ一層分だけに配設されている。また、
この炭素繊維ロービング８は、小端部１０Ａから連桿部
１０Ｃを経て大端部構成部１Ｂに至るように埋設されて
いるが、図２に示すように、特に、その中間部８Ａを小
端部１０で軸穴１Ａ回りに巻回された上で、その両端部
８Ｂ，８Ｃ側をそれぞれ反対側の結合端面１Ｄへ向けて
直線状に配設されている。

【００３１】つまり、軸穴１Ａ回りの一側（例えば図２
中の左側）から大端部構成部１Ｂの方へ向かう炭素繊維
ロービング８の端部８Ｂ側部分は軸方向中心線に対して
反対側（図２中の右側）の結合端面１Ｄへ向けて配向さ
れ、軸穴１Ａ回りの他側（つまり図２中の右側）から大
端部構成部１Ｂの方へ向かう炭素繊維ロービング８の端
部８Ｃ側部分は軸方向中心線に対して反対側（図２中の
左側）の結合端面１Ｄへ向けて配向される。この結果、
炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃは、図２に示
すように、連桿部１０Ｃ内において互いに交差する対角
線状でしかも直線状に配設されることになる。

【００３２】なお、炭素繊維ロービング８の両端部８
Ｂ，８Ｃは、いずれも結合端面１Ｄ，１Ｄから所要量外
部に露出している。そして、キャップ部材２には、これ
らの炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃを通す穴
部２Ａ，２Ｂが穿設されている。この穴部２Ａ，２Ｂ
は、コネクチングロッド本体１の各結合端面１Ｄ，１Ｄ
の炭素繊維ロービング８の露出位置と対応したキャップ
部材２の結合端面２Ｄ，２Ｄの要部から、キャップ部材
２の背面側（軸穴１Ｃの外側、図１，２中の下方）に亘
って穿設されている。

【００３３】また、この第１実施例では、キャップ部材
２の背面側が曲面ではなく、結合端面２Ｄ，２Ｄの外側
面をそのまま平行に下方へ延設した側壁２Ｅ，２Ｅとこ
れら２Ｅ，２Ｅと互いに直交する下面２Ｆとからなる矩
形状に形成されており、穴部２Ａ，２Ｂは、コネクチン
グロッド１０の軸心線と平行又は略平行に設定されてい
る。

【００３４】炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃ
は、これらの各穴部２Ａ，２Ｂ内を挿通されて、キャッ
プ部材２の背面側からさらに所要量だけ露出され、この
露出部分に止め部材（以下、止め具という）７を係止さ
れている。なお、キャップ部材２の背面側には、端面プ
レート６が当接されており、炭素繊維ロービング８の両
端部８Ｂ，８Ｃは、この端面プレート６の外側から止め
具７を係止される。

【００３５】端面プレート６は、キャップ部材２の背面
側の下面２Ｆに当接する部材であり、下面２Ｆの形状に
沿うように形成されている。この端面プレート６には、
炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃを挿通される
とともに止め具７を当接される穴６Ａが穿設されてい
る。この穴６Ａは、炭素繊維ロービング８を挿通しうる
細穴部６Ｂの下方にテーパ状に拡径した円錐状穴部６Ｃ
の連続した構造になっている。

【００３６】一方、止め具７は、こまのような形状の部
材を二つ割れさせた２つの部材からなり、両部材を整合
させると、全体として、軸心に炭素繊維ロービング８を
挿通しうる細穴部７Ａが形成され、上部外面に端面プレ
ート６の円錐状穴部６Ｃと整合しうるようにテーパ状に
形成された円錐面部７Ｂが形成され、下部外面に円錐面
部７Ｂに連続する円筒面部６Ｃが形成されるようになっ
ている。

【００３７】また、細穴部７Ａは、止め具７の２つの部
材を接合させた際に最も内径が小さくなるが、この際に
炭素繊維ロービング８を把持できるように、炭素繊維ロ
ービング８の外径よりも適当に小さな内径になるように
設定されている。なお、このように、止め具７及び炭素
繊維ロービング８を通じてコネクチングロッド本体１に
キャップ部材２が結合されることで、大端部１０Ｂが形
成されるが、この大端部１０Ｂには、その軸穴１Ｃとク
ランクシャフトの外周との間に、軸受け４Ａ，４Ｂを介
装され、その軸方向両端面とクランクシャフトの対応面
との間には、スラストワッシャ５をそれぞれ介装され
る。

【００３８】このため、当然ながら、大端部１０Ｂの軸
穴１Ｃの内径は、クランクシャフトの軸径よりも軸受け
４Ａ，４Ｂの厚み分だけ大きく設定される。また、大端
部１０Ｂの軸方向両端面は、スラストワッシャ５の厚み
分だける削除された凹部１Ｅが形成されている。なお、
スラストワッシャ５はクランクシャフトの軸径よりもや
や小さい幅の開口部５Ａを有するが、このスラストワッ
シャ５は弾性変形により拡径されながらクランクシャフ
トへ装着される。

【００３９】なお、軸受け３，４Ａ，４Ｂ及びスラスト
ワッシャ５は、いずれも、軽量で且つ耐磨耗性の高い材
料で形成される。この実施例では、例えばポリイミド，
ポリアミドイミド，フェノール等の樹脂に、グラファイ
トや二硫化モリブデンなどを添加した材料を圧縮成型ま
たは射出成型することで軸受け３，４Ａ，４Ｂ及びスラ
ストワッシャ５を形成しているが、これらの材料として
は、このほか所謂コンロッドメタルと称される銅系合金
をはじめとうした金属系材料も考えられる。

【００４０】また、端面プレート６には、所要の硬度，
剛性及び強度が要求される。そこで、この実施例では、
端面プレート６をスチールで形成しているが、その他の
金属系材料や樹脂系材料で形成してもよい。本発明の第
１実施例としての繊維強化材製コネクチングロッドは、
上述のように構成されているので、このコネクチングロ
ッド１０のエンジンへの組み付けは、例えば以下のよう
に行なう。

【００４１】コネクチングロッド１０のクランクシャフ
トへの取り付けは、まず、コネクチングロッド本体１の
大端部構成部１Ｂ及びキャップ部材２を図示しないクラ
ンクシャフトの軸部の両側から装着する。このとき、大
端部構成部１Ｂの結合端面１Ｄ，１Ｄから露出した炭素
繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃを、キャップ部材
２の結合端面２Ｄ，２Ｄから穴部２Ａ，２Ｂに挿通す
る。

【００４２】そして、各穴部２Ａ，２Ｂから露出した炭
素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃに、止め具７を
係止させる。この際、キャップ部材２の背面側には、端
面プレート６を当接して、止め具７を、この端面プレー
ト６の外側から炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８
Ｃに係止させる。この際、大端部１０Ｂの軸穴１Ｃには
軸受け４Ａ，４Ｂを介装し、大端部１０Ｂの軸穴１Ｃ回
りの軸方向両端面とクランクシャフトの対応面との間に
はスラストワッシャ５をそれぞれ介装する。

【００４３】止め具７の装着を具体的に説明すると、端
面プレート６の外側から露出した炭素繊維ロービング８
の両端部８Ｂ，８Ｃを、例えば図示しないてこ等の治具
を利用しながら、適当な荷重で引張状態にしておき、そ
の両側から２つの止め具７，７を整合させる。このと
き、端面プレート６から露出した両端部８Ｂ，８Ｃの最
も基部に、それぞれ、端面プレート６の円筒面部６Ｃへ
止め具７の円錐面部７Ｂが当接するようにして、止め具
７，７を整合させる。ただし、止め具７，７の細穴部７
Ａは、止め具７，７の接合時に炭素繊維ロービング８の
外径よりも小さな内径になるように設定されているの
で、この時には、止め具７，７を互いに強く押しつける
などしない限り止め具７，７は相互に当接していない。

【００４４】この後、炭素繊維ロービング８の両端部８
Ｂ，８Ｃに加えた引張荷重を開放すると、炭素繊維ロー
ビング８が収縮して、その各端部８Ｂ，８Ｃが端面プレ
ート６の穴６Ａ内に戻り込もうとする。この時、止め具
７，７は、炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃと
摩擦係合しているので、端部８Ｂ，８Ｃとともに穴６Ａ
側に引き込まれ、円筒面部６Ｃへの円錐面部７Ｂの当接
（噛合）が強まる。これにより、円筒面部６Ｃから円錐
面部７Ｂへ作用する反力が、２つの止め具７，７を相互
に接近させるようにはたらく。

【００４５】止め具７，７が相互に接近すると、止め具
７，７の細穴部７Ａの内径が小さくなって、この細穴部
７Ａの内面が、炭素繊維ロービング８の端部８Ｂ，８Ｃ
を把持するようになる。つまり、炭素繊維ロービング８
が収縮しようとするほど、止め具７，７の端面プレート
６の穴６Ａへの結合及び止め具７，７と炭素繊維ロービ
ング８の端部８Ｂ，８Ｃとの結合が強まることになる。

【００４６】この結果、炭素繊維ロービング８に適当な
引張荷重が残存した状態で、炭素繊維ロービング８の端
部８Ｂ，８Ｃが止め具７，７を介して端面プレート６に
係止されることになる。そして、炭素繊維ロービング８
に加えられている引張力が、コネクチングロッド本体１
とキャップ部材２とを結合させる結合力（キャップ締付
力）として作用するので、この炭素繊維ロービング８を
通じて、コネクチングロッド本体１とキャップ部材２と
の結合が保持されるようになる。

【００４７】この炭素繊維ロービング８は、コネクチン
グロッド本体１には完全に埋設されて一体化されている
ので、炭素繊維ロービング８によるキャップ締付力は、
コネクチングロッド本体１とキャップ部材２との間で
は、各結合端面１Ｄ，１Ｄ，２Ｄ，２Ｄの全面で負担さ
れ、炭素繊維ロービング８の端部８Ｂ，８Ｃとキャップ
部材２との間では、端面プレート６を介してキャップ部
材２の背面側の下面２Ｆ全体で負担されることになる。

【００４８】このようにキャップ締付力が分散するた
め、キャップ締付力がコネクチングロッド本体１とキャ
ップ部材２との結合部で局部的に働くことが回避され、
繊維強化材料の座屈が回避され、積層間の層間剥離も回
避され、コネクチングロッドの強度及び耐久性が確保さ
れる。さらに、繊維は一般に引張力には強いので、炭素
繊維ロービング８に適当な引張力が残存していること
で、炭素繊維ロービング８による補強効果が高まり、コ
ネクチングロッドの強度が向上する。

【００４９】また、炭素繊維ロービング８は連桿部１０
Ｃ内において互いに交差する対角線状でしかも直線状に
配設されるので、強度上も有利となり、さらに、対角線
状の配設は炭素繊維ロービング８を本来のコネクチング
ロッドの外形内に十分に納めることができる利点があ
る。なお、このような、コネクチングロッド本体１とキ
ャップ部材２との結合時に、大端部１０Ｂの軸穴１Ｃと
クランクシャフトの外周との間に、軸受け４Ａ，４Ｂを
介装し、軸穴１Ｃの軸方向両端面とクランクシャフトの
対応面との間に、スラストワッシャ５をそれぞれ介装す
る。

【００５０】これらの軸受け４Ａ，４Ｂ及びスラストワ
ッシャ５により、クランクシャフトとの摺動による耗損
が抑制され、コネクチングロッド１０として十分な耐久
性が確保される。また、スラストワッシャ５により、大
端部１０Ｂのクランクシャフトの軸方向のずれが防止さ
れる効果もある。なお、クランクシャフトへの取り付け
とともに、コネクチングロッド１０のクランクシャフト
への取り付けは、ピストンピンへの取り付けも行なう。
この際に、コネクチングロッド本体１の小端部１Ａの軸
穴１Ａ内に軸受け３を装着する。この軸受け３には耐磨
耗性の高い材料が用いられているので、ピストンピンと
の摺動による耗損が抑制され、コネクチングロッド１０
として十分な耐久性が確保される。

【００５１】もちろん、本繊維強化材製コネクチングロ
ッドにおいても、ＣＦＲＰという繊維強化材料の採用に
より、コネクチングロッドの軽量化も十分に実現する。
次に、本発明の第２実施例としての繊維強化材製コネク
チングロッドについて説明すると、このコネクチングロ
ッド１０′は、図３に示すように、キャップ部材２′の
形状が第１実施例のものと異なっている。

【００５２】つまり、このキャップ部材２′の内部に形
成された穴部２Ａ′，２Ｂ′は、コネクチングロッド本
体１内の炭素繊維ロービング８の配向方向に向けて穿設
されている。即ち、炭素繊維ロービング８がコネクチン
グロッド本体１とキャップ部材２′との接合部分で屈曲
することなく一直線をなすように穴部２Ａ′，２Ｂ′が
形成されているのである。

【００５３】これに応じて、キャップ部材２′の外周側
の形状も第１実施例のものとは異なっている。つまり、
このキャップ部材２′の外周側は、第１実施例のキャッ
プ部材２の下面側の左右角部を削除されていて、穴部２
Ａ′，２Ｂ′の下部開口が炭素繊維ロービング８の配向
方向と直角をなす端面２Ｆ′，２Ｆ′にそれぞれ形成さ
れている。

【００５４】そして、端面プレート６′も端面２Ｆ′，
２Ｆ′に対応して２つに分割されており、端面プレート
６と同様に穴６Ａ′をそなえ、穴部２Ａ′，２Ｂ′から
露出した炭素繊維ロービング８の両端部８Ｂ，８Ｃに
は、この端面プレート６′の穴６Ａ′の外側から第１実
施例の場合と同様に止め具７を係止される。また、スラ
ストワッシャ５′もこのキャップ部材２′の形状に対応
して形成されている。

【００５５】なお、これらの他の部分は、第１実施例と
同様に構成されている。このような構成により、本発明
の第２実施例としての繊維強化材製コネクチングロッド
においても、第１実施例と同様の作用及び効果が得られ
る。つまり、キャップ締付力の分散により、繊維強化材
料の座屈、さらに、積層間の層間剥離が回避され、コネ
クチングロッドの強度及び耐久性が確保される。

【００５６】また、炭素繊維ロービング８に適当な引張
力が残存していることで、炭素繊維ロービング８を通じ
てコネクチングロッドの強度が向上する。さらに、炭素
繊維ロービング８が連桿部１０Ｃ内において互いに交差
する対角線状でしかも直線状に配設されていることで、
強度が向上し、炭素繊維ロービング８を本来のコネクチ
ングロッドの外形内に十分に納めることができる。

【００５７】また、軸受け３，４Ａ，４Ｂ及びスラスト
ワッシャ５′により、クランクシャフトとの摺動による
耗損が抑制され、コネクチングロッド１０として十分な
耐久性が確保され、スラストワッシャ５′により、大端
部１０Ｂのクランクシャフトの軸方向のずれが防止され
る。もちろん、ＣＦＲＰという繊維強化材料の採用によ
り、コネクチングロッドの軽量化も十分に実現する。

【００５８】そして、この実施例の構成では、炭素繊維
ロービング８がコネクチングロッド本体１とキャップ部
材２′との接合部分で屈曲することなく一直線をなすよ
うに配向されているので、上述の炭素繊維ロービング８
を通じたコネクチングロッドの強度の向上がより一層大
きなものになる。また、キャップ部材２′の外周側にお
いて、第１実施例のキャップ部材２よりも下面側の左右
角部を削除されているので、コネクチングロッド１０の
外形をよりコンパクトに形成できる。

【００５９】なお、炭素繊維ロービング８に相当する強
化用繊維としては、アラミド繊維やボロン繊維をはじめ
とした他の材料のものを用いてもよく、その繊維の形態
もロービング以外のものを用いてもよい。また、この強
化用繊維８の配置角度等の配置状態についても、この繊
維８の引張反力によってコネクチングロッド本体とキャ
ップ部材との結合を行なうようなものであればよく、上
述の各実施例の配置に限定されるものではない。

【００６０】さらに、本繊維強化材製コネクチングロッ
ドの各部の材料は、上述の各実施例のものに限定される
ものではなく、母材として、例えばポリエーテルエーテ
ルケトンやその他の種々の樹脂材料のほか、例えばアル
ミニウム合金等の金属径材料を採用しうるものである。
また、強化用繊維としても炭素繊維以外に例えばアラミ
ド繊維やボロン繊維をはじめとして他の種類の繊維を採
用しうる。また、長繊維や短繊維を適当に配合するなど
してもよい。

【００６１】また、上述の各実施例では、ＵＤプリプレ
グの積層によりコネクチングロッド本体やキャップ部材
を形成したが、クロス状の繊維の積層によりこれらを形
成するなど、その各部の繊維配向をはじめとした細部の
構成も各実施例のものには限定されない。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の繊維強化材製コネクチングロッドによれば、小端
部と、大端部の一側を構成する大端部構成部と、これら
の小端部側と大端部構成部側との間の連桿部とを有する
繊維強化材製のコネクチングロッド本体と、該大端部の
他側を構成し、該大端部構成部の両側部に結合される繊
維強化材製のキャップ部材とをそなえ、該コネクチング
ロッド本体と該キャップ部材とを結合されてなる繊維強
化材製コネクチングロッドにおいて、該コネクチングロ
ッド本体の内部に、該小端部から該連桿部を経て該大端
部構成部に至るように埋設されて、その端部が、該大端
部構成部における該キャップ部材との結合端面から外部
に露出するように配設された強化用繊維と、該キャップ
部材における該大端部構成部分との結合端面から該キャ
ップ部材の背面側に亘って穿設されて、該強化用繊維の
端部を挿通される穴部とが設けられて、該コネクチング
ロッド本体と該キャップ部材との結合時に、該強化用繊
維の端部が、該穴部の内部から該キャップ部材の背面側
に露出するように設定され、該キャップ部材の背面側に
露出した該強化用繊維の端部に、該強化用繊維の引張反
力を利用して該キャップ部材を該コネクチングロッド本
体への結合状態に保持する止め部材が係止されるという
構成により、以下のような効果が得られる。

【００６３】キャップ締付力が分散して、繊維強化材
料の座屈や積層間の層間剥離が回避され、コネクチング
ロッドの強度及び耐久性が確保される。強化用繊維に適当な引張力が残存していることで、コ
ネクチングロッドの強度が向上する。上記の強度及び耐久性の向上により、コネクチングロ
ッドの軽量化を大幅に促進できる。

【００６４】また、請求項２記載の本発明の繊維強化材
製コネクチングロッドによれば、該強化用繊維が、その
中間部分を、該小端部側の軸受部に巻回されるととも
に、その両端部側部分を、該小端部側の軸受部の一側か
ら該大端部構成部における結合端面の他側へ及び該小端
部側の軸受部の他側から該大端部構成部における結合端
面の一側へ向けて、対角線状に且つ直線状に延設される
という構成により、キャップ部材の結合部材としての強
化用繊維を、本来のコネクチングロッドの外形内に十分
に納めることができるようになる。

【００６５】また、請求項３記載の本発明の繊維強化材
製コネクチングロッドによれば、請求項１又は請求項２
記載の構成に加えて、該コネクチングロッド本体と該キ
ャップ部材とが、プラスチックを母材として該強化用繊
維で強化された、繊維強化プラスチックにより構成され
るという構成により、所要の強度や剛性を確保しながら
コネクチングロッドの軽量化を大幅に促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての繊維強化材製コネ
クチングロッドを示す分解斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例としての繊維強化材製コネ
クチングロッドを示す正面図及び縦断面図であって、
（Ａ）が正面図、（Ｂ）が（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面に相
当する縦断面図である。

【図３】本発明の第２実施例としての繊維強化材製コネ
クチングロッドを示す正面図である。

【図４】従来例の繊維強化材製コネクチングロッドを示
す模式的な正面図である。

【図５】従来例の繊維強化材製コネクチングロッドを示
す模式的な側面図及び埋め込まれる強化用繊維の模式的
な斜視図である。

【図６】従来例の繊維強化材製コネクチングロッドを示
す模式的な正面図である。

【符号の説明】

１コネクチングロッド本体１Ａ軸穴（小端穴）１Ｂ大端部構成部１Ｃ軸穴（大端穴）１Ｄ結合端面１Ｅ凹部２，２′ キャップ部材（ベアリングキャップ）２Ａ，２Ｂ，２Ａ′，２Ｂ′ 穴部２Ｄ，２Ｄ′ 結合端面２Ｅ側壁２Ｆ下面２Ｆ′ 端面３軸受け４Ａ，４Ｂ軸受け５、５′ スラストワッシャ５Ａ開口部６，６′ 端面プレート６Ａ，６Ａ′ 穴６Ｂ細穴部６Ｃ円錐状穴部７止め部材（止め具）７Ａ細穴部７Ｂ円錐面部８強化用繊維としての炭素繊維ロービング８Ａ中間部８Ｂ，８Ｃ両端部１０繊維強化材製コネクチングロッド１０Ａ小端部１０Ｂ大端部１０Ｃ連桿部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 31:06 4Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】小端部と、大端部の一側を構成する大端
部構成部と、これらの小端部側と大端部構成部側との間
の連桿部とを有する繊維強化材製のコネクチングロッド
本体と、該大端部の他側を構成し、該大端部構成部の両側部に結
合される繊維強化材製のキャップ部材とをそなえ、該コネクチングロッド本体と該キャップ部材とを結合さ
れてなる繊維強化材製コネクチングロッドにおいて、該コネクチングロッド本体の内部に、該小端部から該連桿部を経て該大端部構成部に至るよう
に埋設されて、その端部が、該大端部構成部における該
キャップ部材との結合端部から外部に露出するように配
設された強化用繊維と、該キャップ部材における該大端部構成部分との結合端部
から該キャップ部材の背面側に亘って穿設されて、該強
化用繊維の端部を挿通される穴部とが設けられて、該コネクチングロッド本体と該キャップ部材との結合時
に、該強化用繊維の端部が、該穴部の内部から該キャッ
プ部材の背面側に露出するように設定され、該キャップ部材の背面側に露出した該強化用繊維の端部
に、該強化用繊維の引張反力を利用して該キャップ部材
を該コネクチングロッド本体への結合状態に保持する止
め部材が係止されていることを特徴とする、繊維強化材
製コネクチングロッド。
【請求項２】該強化用繊維が、その中間部分を、該小端部側の軸受部に巻回されるとと
もに、その両端部側部分を、該小端部側の軸受部の一側から該
大端部構成部における結合端部の他側へ及び該小端部側
の軸受部の他側から該大端部構成部における結合端部の
一側へ向けて、対角線状に互いに交差し且つ直線状に延
設されていることを特徴とする、請求項１記載の繊維強
化材製コネクチングロッド。
【請求項３】該コネクチングロッド本体と該キャップ
部材とが、プラスチックを母材として該強化用繊維で強
化された、繊維強化プラスチックにより構成されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の繊維強化材製
コネクチングロッド。