(57)【要約】【課題】プレイグニッションが発生したときの焼き付きを抑えつつ、ピストンピンの歪みを抑えることができるコネクティングロッドを提供する。【解決手段】コネクティングロッドは、ピストンピンが挿通される小端孔１２が形成された小端部１１と、クランクシャフトに連結される大端部１０とを有し、小端部１１において小端孔１２を形成する内周面１３には、小端孔１２の中心軸の軸方向における両端に小端孔１２の外側に向かって拡径する傾斜面１４が内周面１３の周方向の全周にわたって設けられている。そして、コネクティングロッドが内燃機関に組み付けられた状態において、ＴＤＣから５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角が±２０°ＣＡの範囲で変化するときに内周面１３においてピストンの往復動方向で最下部となる領域における傾斜面１４の傾斜方向の長さが、内周面１３の他の部位における傾斜面１４の傾斜方向の長さよりも長い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンが挿通される小端孔が形成された小端部と、クランクシャフトに連結される大端部とを有し、
前記小端部において前記小端孔を形成する内周面には、同小端孔の中心軸の軸方向における両端に前記小端孔の外側に向かって拡径する傾斜面が同内周面の周方向の全周にわたって形成され、
コネクティングロッドが内燃機関に組み付けられた状態において、圧縮上死点から５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角が±２０°ＣＡの範囲で変化するときに前記内周面においてピストンの往復動方向で最下部となる領域における前記傾斜面の傾斜方向の長さが、前記内周面の他の部位における傾斜面の傾斜方向の長さよりも長い
コネクティングロッド。
【請求項２】
前記内周面の前記領域では、前記内周面の両端に形成された各傾斜面によって挟まれる頂面の軸方向の長さが同内周面の他の部位における頂面の軸方向における長さに比して短い
請求項１に記載のコネクティングロッド。
【請求項３】
前記内周面の前記領域では、前記傾斜面の傾斜角度が他の部位における傾斜面の傾斜角度に比して大きい
請求項１又は２に記載のコネクティングロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のコネクティングロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のコネクティングロッドは、クランクシャフトとピストンとを連結し、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。コネクティングロッドには、クランクシャフトに連結される大端部と、ピストンに連結される小端部とが設けられている。小端部には、ピストンピンが挿通される小端孔が形成され、このピストンピンによってコネクティングロッドとピストンとが連結される。
【０００３】
ところで、燃焼時には、ピストンを通じてピストンピンの両端部を押し下げる荷重が作用するため、ピストンピンは弓状に湾曲する。そして、このように弓状に湾曲することにより、ピストンピンは、小端孔を形成する内周面において、同小端孔の中心軸の軸方向における両端の周縁に接触するようになる。その結果、ピストンピンと小端部の内周面との接触面積が小さくなり、その接触面圧が上昇する。
【０００４】
こうした不都合に対して、特許文献１に記載のコネクティングロッドでは、小端部の内周面の上記軸方向の両端に周方向の全周にわたって延びる傾斜面を設けている。このため、燃焼圧が作用してピストンピンが湾曲しても、その両端部が小端部の傾斜面に接触する。これにより、ピストンピンの両端部と小端部の内周面との接触面積が確保され、その接触面圧の上昇が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７‐１５８６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関においてプレイグニッションが発生した場合には、通常の燃焼に比べて燃焼圧が高くなる。こうした燃焼が発生すると、上述した傾斜面を設けた構成であっても、同傾斜面の接触面圧が増大し、焼き付きが発生するおそれがある。
【０００７】
ここで、傾斜面の面積を小端部の内周面の全周にわたって大きくすれば、プレイグニッションが生じたときのピストンピンと傾斜面の接触面圧の増大を抑制することはできる。しかしながら、こうした場合には、通常運転時においてピストンピンの両端部における変形量が大きくなってしまうため、ピストンピンに歪みが生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンピンの歪みを抑えつつ、プレイグニッションが発生したときの焼き付きを抑えることができるコネクティングロッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するコネクティングロッドは、ピストンピンが挿通される小端孔が形成された小端部と、クランクシャフトに連結される大端部とを有し、小端部において小端孔を形成する内周面には、小端孔の中心軸の軸方向における両端に小端孔の外側に向かって拡径する傾斜面が同内周面の周方向の全周にわたって形成されている。そして、コネクティングロッドが内燃機関に組み付けられた状態において、圧縮上死点から５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角が±２０°ＣＡの範囲で変化するときに前記内周面においてピストンの往復動方向で最下部となる領域における前記傾斜面の傾斜方向の長さが、前記内周面の他の部位における傾斜面の傾斜方向の長さよりも長い。
【００１０】
本発明者等は、圧縮上死点から５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角が±２０°ＣＡの範囲で変化するときにプレイグニッションが発生し易いことを実験により確認した。そのため、上記構成では、コネクティングロッドが内燃機関に組み付けられた状態において、圧縮上死点から５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角が±２０°ＣＡの範囲で変化するときに、小端部の内周面においてピストンの往復動方向で最下部となる領域における傾斜面の傾斜方向の長さを、内周面の他の部位における傾斜面の傾斜要項の長さよりも長くしている。このため、プレイグニッションによってピストンピンが変形したときに同ピストンピンと傾斜面との接触面積が大きくなり、その接触面圧を小さくすることができる。さらに、傾斜面の傾斜方向の長さを、内周面の周方向において部分的に長くしたため、通常燃焼時におけるピストンピンの変形量が過度に大きくなることを抑制することができる。したがって、上記構成によれば、ピストンピンの歪みを抑えつつ、プレイグニッションが発生したときの焼き付きを抑えることができるようになる。
【００１１】
ここで、内周面の上記領域では、内周面の両端に形成された各傾斜面によって挟まれる頂面の軸方向の長さを内周面の他の部位における頂面の軸方向の長さに比して短くすることにより、その傾斜面の傾斜方向の長さを長くしてもよいし、傾斜面の傾斜角度を内周面の他の部位における傾斜面の傾斜角度に比して大きくすることにより、その傾斜面の傾斜方向の長さを長くしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コネクティングロッドの正面図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】燃焼圧の変動態様の一例を示すグラフ。
【図４】小端部を拡大した正面図。
【図５】ピストンピンの変形態様を模式的に示す断面図。
【図６】コネクティングロッドの他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、コネクティングロッドの一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、コネクティングロッドには、クランクシャフトに連結される大端部１０と、ピストンに連結される小端部１１とが設けられている。小端部１１には、ピストンピンが挿通される小端孔１２が形成されている。小端部１１において小端孔１２を形成する内周面１３には、小端孔１２の中心軸の軸方向（図１の奥行き方向）の両端に小端孔１２の外側に向かって拡径する傾斜面１４が内周面１３の周方向の全周にわたって形成されている。一方、大端部１０にはその内周面にベアリング１６が設けられている。このベアリング１６によって、コネクティングロッドとクランクシャフトとが摺動可能に連結される。
【００１４】
図２に示すように、小端部１１の内周面１３には、上記軸方向（図２の左右方向）の両端に設けられた傾斜面１４と、これら傾斜面１４によって挟まれた頂面１５とが設けられている。傾斜面１４の傾斜角度θは、周方向において同一である。また、傾斜面１４は、通常燃焼時にピストンピンの両端部が湾曲して同傾斜面１４に接触しても、ピストンピンとコネクティングロッドとに焼き付きが生じないように、その周方向における単位長さ当たりの面積が予め実験等により設定されている。
【００１５】
また、図３に一点鎖線で示すように、プレイグニッションが生じると、通常燃焼の場合（図３の実線）に比べて早期に燃焼圧が最大となる。また、プレイグニッションの発生時における最大燃焼圧は通常燃焼時における最大燃焼圧よりも高い。ここで、本発明者等は、プレイグニッションが発生し易いクランク角範囲は、圧縮上死点（以下、ＴＤＣという。）から５°ＣＡ進んだクランク角を中心に同クランク角で±２０°ＣＡの範囲であることを実験により確認した。この点に鑑み、本実施形態のコネクティングロッドでは以下の構成を採用するようにしている。
【００１６】
図４は、コネクティングロッドが内燃機関に組み付けられた状態において、ピストンがＴＤＣにあるときの状態を示している。なお、図４に示す位置Ｐｃは、クランク角がＴＤＣから５°進んだときに内周面においてピストンの往復動方向で最下部となる位置である。また、位置Ｐｒは、クランク角がＴＤＣから５°進んだときを基準としてそれよりもクランク角が２０°ＣＡ戻ったときに同じく最下部となる位置である。一方、位置Ｐｆは、クランク角がＴＤＣから５°進んだときを基準としてそれよりもクランク角が２０°ＣＡ進んだときに同じく最下部となる位置である。そして、小端部１１の内周面１３において位置Ｐｒから位置Ｐｆまでの領域Ｒがプレイグニッションが発生したときにその荷重が作用するおそれのある領域に対応する。
【００１７】
そこで、図２及び図４に示すように、本実施形態では、小端部１１の内周面１３において上記領域Ｒに位置する部位では、その頂面１５の軸方向における長さＬ１を内周面１３の他の部位における頂面１５の軸方向における長さＬ２よりも短くしている。そしてこれにより、領域Ｒにおける傾斜面１４１の傾斜方向における長さＬ３を、内周面１３の他の部位における傾斜面１４の傾斜方向における長さＬ４よりも長くしている。
【００１８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、このコネクティングロッドでは、プレイグニッションが生じることによりピストンピンの端部が下方に湾曲した際に、同ピストンピンと傾斜面１４１との接触面積が大きくなるため、ピストンピンとコネクティングロッドとの接触面圧の増大が抑制される。さらに、小端部１１の内周面１３の両端に形成される傾斜面１４の傾斜方向の長さを、内周面１３の周方向においてプレイグニッションが発生したときにその荷重が作用するおそれのある領域Ｒのみ長くしたため、通常燃焼時におけるピストンピンの変形量が大きくなることが抑制される。
【００１９】
以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）小端部１１の内周面１３においてプレイグニッションが発生したときにその荷重が作用するおそれのある領域Ｒでは、他の部位と比較して傾斜面１４の傾斜方向の長さを長くした（Ｌ３＞Ｌ４）。このため、ピストンピンの歪みを抑えつつ、プレイグニッションが発生したときのピストンピンと小端部１１との焼き付きを抑えることができる。
【００２０】
なお、上記一実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・ピストンピンの歪みの影響が無視できるのであれば、上記領域Ｒを含み同領域Ｒよりも広い領域において、傾斜面１４の傾斜方向の長さを他の部位に比して長くするようにしてもよい。こうした構成によっても上記（１）と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
・上記各実施形態では、内周面１３の頂面１５の軸方向における長さを短くすることによって傾斜面１４１の傾斜方向における長さＬ３を他の部位における傾斜面１４の傾斜方向における長さＬ４よりも長くするようにしたが、例えば、図６に示すように小端部１１の形状を変更することで傾斜面１４１の傾斜方向における長さを長くしてもよい。
【００２２】
図６に示すように、内周面１３の頂面１５における軸方向における長さＬ７を、周方向において同一とする。そして、小端部１１の内周面１３において大端部１０側の半周に位置する一部の傾斜面１４１の傾斜角度θ１を、他の部位における傾斜面１４の傾斜角度θ２よりも大きくする（θ１＞θ２）。こうした構成によれば、小端部１１の内周面１３において、領域Ｒに設けられた傾斜面１４１の傾斜方向における長さが他の部位に設けられた傾斜面１４の傾斜方向における長さよりも長くなるため、ピストンピンの両端部がプレイグニッションにより下方に湾曲した際に、傾斜面１４１との接触面積が大きくなる。したがって、こうした構成によっても、上記（１）と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
・上記各実施形態では、小端部１１の内周面１３において頂面１５の軸方向の長さを他の部位における頂面１５の軸方向の長さに比して短くするか、傾斜面１４１の傾斜角度を他の部位における傾斜面１４の傾斜角度に比して大きくすることによって傾斜面１４１の傾斜方向における長さを長くした。なお、これらの構成は組み合わせることが可能であり、こうした構成を組み合わせて傾斜面１４１の長さを長くするようにしてもよい。こうした構成によっても、上記（１）と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０…大端部、１１…小端部、１２…小端孔、１３…内周面、１４，１４１…傾斜面、１５…頂面、１６…ベアリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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