JPS58156714A - 内燃機関の連接棒 - 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】 本発明は、内燃機関の連接棒に関する。

近時、内燃機関は次第に高速運転されるよちになってお
り、この高速運転に伴ない、振動及び騒音を低減するこ
とを目的として、連接棒等往復動部分を軽量化すること
が要請されている。そして、最近、このような目的のた
めに、従来の鉄鋼に代わ９アルミニウム合金やマグネシ
ウム合金等の軽量材料を用いて軽量化することが行なわ
れている。

しかしながら、この種の軽量材料は鋼に比較して強度が
落ち、しかも高温になるとより強度が落ちるため、肉厚
を大きくしなければならず、必ずしも比重差程の軽量化
は図れない欠点があった０本発明は上記の点に鑑み、こ
のような連接棒材料を強化繊維で強化することによって
、軽量化を図ることを目的としてなされたもので、特に
本発明は、この強化繊維を、機関の爆発力と慣性力によ
る荷重を有効に支持するよう巧みに配することによって
連接棒の強度を更に増大させ、より軽量化することを可
能にした。ものである０以下、本発明の構成を一実施例
を示す図面に基づいて説明すると、第１図及び第２図は
、本発明によって得られた連接棒の一例を示しており、
図において（１）は、小端部（２）と大端部（３）を結
ぶステム（４）部分において、該ステム（４）の白肉部
を構成し、かつ、繊維強化複合材料からなるステムコラ
ム、（５）は、同じくステム（４）の左右両側外肉部と
小端部（２）を構成し、かつ、繊維強化複合材料からな
る薄肉のステムプレート、（６ａ）（６ｂ）（６ｃ）は
、小端部（２）及び大端部（３）の残余部分に配される
残余部材である。また、（７）は、大端部（３）の本体
より分割されたキャップ（８）の残余部材、（９）は、
該残余部材（７）の下端面へ配置されてキャップ（８）
の一部を構成し、かつ、繊維強化複合材料からなるキャ
ッププレート、（１０）は、キャップ（８）を大端部（
３）本体へ取付けるだめの締付はボルトである。

上記において、繊維強化複合材料からなるステムコラム
（１）は、第３図に示すように断面方形の棒状であって
、その一端は、小端部（２）における第１図のピストン
ピン孔（１１）に適合するよう、該ピストンピン孔（１
１）の半径Ｒｅと同じ曲率半径を有する半円形の凹状部
（１２）に形成され、他端は、大端部（３）のクランク
ピン孔（１３）に適合するよう、該クランクピン孔（１
３）の半径Ｒｅと同じ曲率半径を有するご　　　同様の
凹状部（１４）に構成されている。

ところで、前述のように、とのステムコラム（１）は、
小端部（２）から大端部（３）に至るステム（４）部分
の内肉部に配されるが、この部分には、主として機関の
爆発力が作用する。そこで、本発明においては、ステム
コラム（１）を強化する繊維は、該爆発力による圧縮荷
重を受けるよう即わちその方向に配列するもので、これ
によって該圧縮荷重に対する強度を有効に確保する。こ
のような強化繊維としては、ガラス、カーボン、炭化硅
素等が挙げられ、また、その母材としては、ＡＩ！又は
鳩等の軽合金材料やエポキシ樹脂等のプラスチック材料
が挙げられるが、その他の材料でもよい。ここで、爆発
力による圧縮荷重をＷｐ１コラム（１）材料の圧縮許容
応力をσＣとすると、第３図に示すコラム（１）の寸法
ａ１ｂは次式によって定められる。

なお、上記一方向の繊維配列に加え、圧縮荷重に対する
横歪強度を保持させるため、該圧縮荷重方向の繊維方向
と直角な方向或いは斜め方向に配列した繊維を含ませて
もよい。

ステムプレート（５）は、第４図に示すように、薄肉板
状であり、小端部（２）を構成させるためその中央部を
、半円形に折曲（１５）　して全体を略Ｕ字形に形成し
ている。この場合の中央折曲部（１５）の内周半径はピ
ストンピン孔（１１）の半径Ｒ８と同じである。

他方、ステム（剖の両性側面を形成しつつ大端部（３）
側に延長されたステムプレート（５）の両端部（１６）
（１６）は、外方に折曲されている。そして、この両端
部（１６）（１６）が大端部（３）の一部を構成するが
、本実施例において、この両端部（１，６）（１６）は
、第１図で示すように、大端部（３）の上面肩部を構成
する前記の残余部材（６ｃ）（６ｃ）の下側へ配置され
て、外端側まで延長されるとともに、同じくキャップ（
８）の接合部を構成するもう１つの残余部材（６ｂ）と
で挾持された状態に保持されて、引張に対する接合強度
を増加させている。すなわち、この両端部（１６）（１
６）を大端部（３）の肩部上面へ配置することも考えら
れ、この場合、該両端部（１６）（１６）は、キャップ
（８）の締付はポル）　（１０）頭部によって一応押え
られているのであるが、それでも往復慣性力によって上
方への引張荷重が作用したとき、この両端部（１６）（
１６）が剥離して上方へ抜は出す虞れがあるのに対し、
このように残余部材（６ｃ）の下側に配置することによ
って、かかる離脱を防止し強固に保持できるものである
。それ故、この両端部（１６）（１６）は、第１図の２
点鎖線の如く、キャップ（８）との接合面に露出させて
配置してもよいが、この場合：ステムプレート（５）の
内側面がクランクピン孔（１３）側に露出しないように
することが望ましい。なお、その他の残余部材（６ａＸ
６ａ）は、ピストンピン孔（１１）下半部におけるステ
ムコラム（１）表裏の角部と、クランクピン孔（１３）
上部のステムコラム（１）表裏の角部を構成する。但し
、クランクピン孔（１３）側の残余部材（６ａ）（６ａ
）は、大端部（３）におけるキャップ（８）との接合部
残余部材（６ｂ）と連続する。更に、残余部材（６ｂ）
（６ｃ）は、前記両端部（１６）（１６）の保持力を強
化するため互いに連続させる場合もある。

なお、第１図及び第４図の２点鎖線の如く、ステムプレ
ート（５）の両端部（１６）（１６）を、上方へ彎曲テ
ムプレート（５）両端部（１６Ｘ１６）の保持力がよシ
増大される。

以上の如く、このステムプレート（５）は、小端部（２
）、ステム（４）外肉部、大端部（３）を構成するが、
この部分には、主としてピストン等の慣性力による引張
荷重が作用し、本発明では、このステムプレー　）　（
５１の強化繊維をそのような引張荷重を受ける方向に配
列し、これによって該引張荷重に対する有効な強度を確
保する。この場合の強化繊維及び母材材料はステムコラ
ム（１）の場合と同様である。

ここで、慣性力による引張荷重をＷ１１複合強化された
ステムプレート（５）の引張許容応力をσｔとすると、
第４図におけるステムプレート（５）の幅及び厚さＢ、
Ｔは、次式によって定められる。

ｌｌ なお、ステムコラム（１）の場合と同様に、強化繊維は
引張荷重を受けるよう即わちその方向に一方向配列する
のを基本とするが、横歪に対する強度を保持させる必要
がある部分については、更に直角方向或いは斜め方向の
繊維を追加して含ませてもよい。

図で示すように、ステムプレート（５）とステムコラム
（１）は、大端部（３）側を拡開もしくは広幅状として
いるが、これは上下同一幅としてもよい。

次に、キャッププレート（９）は、第５図で示すように
、薄肉板状であって、その中央部にキャップ（８）の残
余部材（７）下面形状に適合すべく凹状とし、その両端
を締付はポル）　（１０）の座面（１７）とすべく偏平
としたものであって、強化繊維は、慣性力によるキャッ
プ（８）の曲げ応力の方向に一方向配列し、これによっ
て慣性力荷重に対する強度と剛性を持だせ、かつ、締付
はポル）　（１０）座面（１７）を強化するものである
。この場合の繊維及び母材は、ステムコラム（１）の場
合と同様である。但し、このキャッププレート（９）は
、場合によっては省略してもよ　　　　□いＯ 製造に際しては、上記繊維複合強化材料からなるステム
コラム（１）、ステムプレート１５）及ヒキャッププレ
ート（９）は、所定の形状に予め成形され、これを連接
棒成形用の金型内にセントし、その上に残余の部材（６
ａ）（６ｂ）（６ｃ）ｉ力を構成するマトリクス材を前
記＋ＩＨ５１および（９）の接着も兼ねて加圧、注入す
ることによって成品を得ることができる。なお、本実施
例において、残余部材［６１（７１は、ピストンピン孔
（１１）下部におけるステムコラム（１）上下面、大端
部（３）におけるクランクピン孔（１３）左右両側及び
ステムコラム（１）上下両面、連接棒キャンプ（８）に
おけるクランクピン孔（１３）周シの大部分に配されて
いるが、この残余部材＋６１ｆ７）部分にも、短く切っ
たランダム配列の強化繊維を含ませて同様の複合体とす
ることも可能である。

なお、第３図及び第４図におけるステムプレート（５）
及びステムコラム（１）の小端部（２）側の幅は他と同
一であるが、第２図実施例においては、この小端部（２
）の表裏両面を先端に向って狭幅となるテーパ形とし、
ピストンの慣性力を受ける先端側を該慣性力を受けるの
に充分なだけの厚さとし、これによってより軽量化した
構造となっている。また、ピストンピン孔（１１）には
ピンを受けるだめのメタルを嵌合させてもよい。

本発明は上記の通シであシ、このように本発明において
は、少なくとも連接棒ステム部分を繊維によって強化さ
れたステムコラムとステムプレートとによって形成し、
これらの繊維配列を、夫々爆発力による圧縮荷重と慣性
力による引張荷重を有効に受けるように構成しているか
ら、それらの荷重に対する強度が高く、シたがって従来
のものに比較してステム部分の寸法を小としてより軽量
化することが出来たものである。特に、本ｉ明によれば
、引張荷重を受けるステムプレートの端部を、他の部材
である大端部上面部材の下側に配置して押圧支持してい
るから、前記引張荷重によってとのステムプレートが抜
けるのを防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明連接棒の中央縦断正面図、第２図は同
じく中央縦断側面図、第３図はステムコラムの斜視図、
第４図はステムプレートの斜視図、第５図はキャッププ
レートの斜視図である。 （１１，、、ステムコラム、　＋２）、、、小端部、＋
３）、、、大端部、　（４１，、、ステム、　１５）、
、、ステムプレート、（１６）、、、ステムプレート端
部、　（６ｃ）、、、残余部材（大端部上面部材）。 特許出願人　　　　ヤンマーディーゼル株式会社代理人
弁理士　　　　樽　　　本　　　久　　　幸Ｖ　　　！
：）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連接棒大端部と小端部を結ぶステム部分に、少なくとも
   繊維強化複合材料よりなる内側のステムコラムと外側の
   ステムプレートとを有し、前記ステムコラムは、主とし
   て爆発時の圧縮荷重を支持するように繊維が配列され、
   ステムプレートは、主として引張の慣性力を支持するよ
   うに繊維が配列されるとともに、連接棒大端部側に延長
   された前記ステムプレートの端部が、その他の部材によ
   って構成される大端部上面部材の下側に配置されている
   ことを特徴とする内燃機関の連接棒