(57)【要約】【課題】コネクティングロッドの小端部貫通孔の上部側におけるピストンピンとの嵌合部分の潤滑性を向上させつつ、小端部貫通孔の下部側の強度、耐摩耗性を向上させること。【解決手段】コネクティングロッド１０の小端部１１には、貫通孔１４が形成されている。小端部１１の貫通孔１４には、ブッシュ１６が圧入されており、ブッシュ１６の貫通孔１７にピストンピン３０の中間部が挿入されている。ブッシュ１６の貫通孔１７の内周面には、多数の条痕４３が形成されている。条痕４３は、貫通孔１７の上部側の部分にだけ形成されており、下部側の部分には形成されていない。また、条痕４３は、貫通孔１７に対し上方側に偏心させた円弧に沿って形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが連結される小端部に、そのピストンを連結するためのピストンピンが挿入される小端部貫通孔が設けられたコネクティングロッドであって、
前記小端部貫通孔には、その内周面に沿って油溝が形成されており、
前記油溝は、前記内周面の上部側に形成されている一方で、下部側には形成されていないことを特徴とするコネクティングロッド。
【請求項２】
前記油溝は、前記貫通孔に対し上方に偏心させた円弧に沿って形成されていることを特徴とする請求項１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、内燃機関においてクランクシャフトとピストンとを連結するためのコネクティングロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）において、クランクシャフトとピストンとはコネクティングロッドを介して連結される。コネクティングロッドは、ピストンピンを介してピストンに連結される小端部と、クランクピンを介してクランクシャフトに連結される大端部と、両者を接続するロッド部とから構成される。小端部には、ピストンピンが挿入される貫通孔（ピストンピン孔）が形成されるとともに、大端部には、クランクピンが挿入される貫通孔（クランクピン孔）が形成されている。
【０００３】
コネクティングロッドの大端部では、クランクピンとの間の摩擦を低減するために、大端部の貫通孔とクランクピンとの間にベアリングを介装するようにしている。一方、コネクティングロッドの小端部では、ベアリングを設ける代わりに、ピストン冷却用の潤滑油を小端部の貫通孔とピストンピンとの嵌合部分に供給して油膜を形成するようにしている。これにより、小端部とピストンピンとの間での摩擦を低減させ、焼き付き、打音等を防止するようにしている。
【０００４】
また、従来では、小端部の貫通孔の内周面に、潤滑油供給用の油溝が設けられたコネクティングロッドが公開されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、コネクティングロッドの小端部の貫通孔の内周面に周方向に延びる第１の油溝と、小端部の貫通孔の内周面の頂部および底部を除く部分にピストンピンの挿入方向に延びる第２の油溝とを形成することが示されている。特許文献２には、コネクティングロッドの小端部の貫通孔に圧入されるブッシュを廃止する代わりに、小端部の貫通孔の内周面に油溝を形成した後、軟窒化処理によって窒化層を形成することが示されている。
【０００５】
なお、コネクティングロッドの小端部の貫通孔には、直接ピストンピンが挿入される場合だけでなく、小端部の貫通孔にブッシュが圧入され、このブッシュの貫通孔にピストンピンが挿入される場合もあり、この場合には、ブッシュの貫通孔の内周面に油溝が設けられることになる。
【特許文献１】特開平６−２５７６１４号公報
【特許文献２】特開昭６１−１３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、エンジンの高速回転化が進んできており、これに対応するためには、コネクティングロッドの小端部の貫通孔、または、上述のブッシュが介在された場合にはこのブッシュに形成された貫通孔（以下、両者を併せて、「小端部貫通孔」という。）とピストンピンとの嵌合部分の潤滑性を向上させる必要がある。この場合、コネクティングロッドの小端部貫通孔とピストンピンとの嵌合部分で、ピストンの上死点前後に（具体的には、４サイクルエンジンの場合、エンジンが圧縮行程から爆発行程に移る際、および、排気行程から吸気行程に移る際）、ピストンの往復運動にともなうピストンおよびピストンピンの上向きの慣性力による荷重を受け止めつつ、コネクティングロッドの揺動による荷重をも受け止めて、コネクティングロッドのスムーズな揺動を確保する必要がある。したがって、エンジンの高速回転化を図るには、コネクティングロッドの小端部貫通孔とピストンピンとの嵌合部分のうち、特に、上部側の部分における潤滑性を向上させる必要がある。
【０００７】
一方、エンジンの爆発行程中は、燃焼圧による荷重をコネクティングロッドの小端部貫通孔とピストンピンとの嵌合部分で受け止める必要がある。燃焼圧による荷重は、上述のピストンおよびピストンピンの上向きの慣性力による荷重や、コネクティングロッドの揺動による荷重に比べると、非常に大きい。このため、コネクティングロッドの小端部貫通孔の下部側の部分における強度や耐摩耗性を向上させる必要がある。
【０００８】
本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、小端部貫通孔の上部側におけるピストンピンとの嵌合部分の潤滑性を向上させつつ、小端部貫通孔の下部側における強度、耐摩耗性を向上させることができるようなコネクティングロッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ピストンが連結される小端部に、そのピストンを連結するためのピストンピンが挿入される小端部貫通孔が設けられたコネクティングロッドであって、前記小端部貫通孔には、その内周面に沿って油溝が形成されており、前記油溝は、前記内周面の上部側に形成されている一方で、下部側には形成されていないことを特徴としている。
【００１０】
ここで、ピストンピンが挿入される「小端部貫通孔」は、コネクティングロッドのピストンが連結される小端部の貫通孔に、直接ピストンピンが挿入される場合には、その小端部の貫通孔を意味し、また、コネクティングロッドのピストンが連結される小端部の貫通孔にブッシュが圧入され、このブッシュの貫通孔にピストンピンが挿入される場合には、そのブッシュの貫通孔を意味する。
【００１１】
上記構成によれば、コネクティングロッドの小端部貫通孔の油溝には、外部からの潤滑油が入り込み、保持される。油溝は、小端部貫通孔の内周面の上部側の部分にだけ設けられているので、油溝が設けられていない場合に比べて、その上部側の部分には多くの潤滑油が供給されることになり、その上部側の部分の油膜厚さが厚くなる。このため、油溝が設けられていない場合に比べて、小端部貫通孔の上部側におけるピストンピンとの嵌合部分の潤滑性が向上される。これにより、油溝が設けられていない場合に比べ、ピストンの上死点前後でコネクティングロッドのスムーズな揺動が可能になり、エンジンの高速回転化にも対応できる。そして、エンジンの高速回転時にも、ピストンピンとの間での摩擦を低減でき、焼き付き、打音等を防止できる。
【００１２】
一方、油溝は、小端部貫通孔の内周面の下部側の部分には設けられていない。油溝が設けられた部分では、設けられていない部分に比べて、強度、耐摩耗性等が低下する。したがって、小端部貫通孔の下部側の部分では、条痕が設けられた場合に比べて、強度、耐摩耗性等も向上することになる。これにより、小端部貫通孔の下部側におけるピストンピンとの嵌合部分に、エンジンの爆発行程中の燃焼圧による荷重がかかっても、その荷重による小端部貫通孔の下部側の部分の摩耗を低減することができる。
【００１３】
上記構成において、前記油溝を、前記貫通孔に対し上方に偏心させた円弧に沿って形成することが好ましい。こうすれば、小端部貫通孔の内周面への溝加工を容易に行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コネクティングロッドの小端部貫通孔の上部側におけるピストンピンとの嵌合部分の潤滑性を向上させつつ、小端部貫通孔の下部側における強度、耐摩耗性を向上させることができる。そして、エンジンの高速回転時にも、ピストンピンとの間での摩擦を低減でき、焼き付き、打音等を防止できる。また、エンジンの爆発行程中の燃焼圧による荷重がかかっても、その荷重による小端部貫通孔の下部側の部分の摩耗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、コネクティングロッドの概略構成について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本発明に係るコネクティングロッドの一実施形態で、ピストンアッセンブリを分解して示す斜視図である。図２は、図１のピストンアッセンブリの組立状態を示しており、ピストンピンの中心軸線に沿って径方向から断面にした図である。
【００１７】
図１、図２に示すように、コネクティングロッド１０は、ピストンピン３０を介してピストン２０に連結される円筒状の小端部１１と、クランクピンを介してクランクシャフト（図示略）に連結される円筒状の大端部１２と、両端部１１，１２を接続するロッド部１３とから構成されている。エンジンにおいては、このようなコネクティングロッド１０を介して、クランクシャフトとピストン２０とが連結されるようになっている。そして、コネクティングロッド１０およびクランクシャフトを介して、エンジンのシリンダ１内を往復動するピストン２０の往復運動が回転運動に変換されるようになっている。
【００１８】
コネクティングロッド１０は、金属製（例えば、アルミニウム合金製）であって、大端部１２には、クランクピンが挿入される貫通孔１５が形成されている。小端部１１には、貫通孔１４が形成されている。この小端部１１の貫通孔１４には、ブッシュ１６が相対回転不能な状態で圧入されており、このブッシュ１６の貫通孔１７にピストンピン３０の中間部が挿入されている。つまり、ブッシュ１６が小端部１１の貫通孔１４とピストンピン３０との間に介在されている。ブッシュ１６は、金属製（例えば、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ合金製）の円筒部材であって、ピストンピン３０を軸受け支持する軸受け部材として設けられている。なお、ピストンピン３０は、金属製（例えば、クロム鋼製）の円筒部材であって、このピストンピン３０の両端は、ピストン２０のピンボス部２１，２１に形成されたピン孔２２，２２に挿入されており、係止溝２３，２３に装着されるサークリップ等の止め輪３１，３１によってピストンピン３０が抜け止めされている。
【００１９】
次に、コネクティングロッド１０の小端部１１およびブッシュ１６について、図１〜図５を用いて詳しく説明する。図３は、ブッシュに形成される条痕を示す側面図である。図４は、ブッシュの貫通孔の内周面を展開して示す図、図５は、図４のＡ−Ａ断面の一部を示す図である。なお、図３では、条痕を誇張して示している。
【００２０】
コネクティングロッド１０の小端部１１の軸方向中央部の頂部（上部）およびブッシュ１６の軸方向中央部の頂部（上部）には、径方向に貫通する給油孔４１，４２がそれぞれ形成されている。給油孔４１，４２は互いに連通する位置に設けられている。ここで、ブッシュ１６の貫通孔１７とピストンピン３０との嵌め合い部分（嵌合部分）は、正の隙間を持つようにすきま嵌めとされている。その隙間には、給油孔４１，４２を介して、ピストン２０の冷却用の潤滑油等の外部からの潤滑油が供給される。潤滑油の供給によって、ブッシュ１６の貫通孔１７とピストンピン３０との嵌合部分に油膜が形成され、これにより、ブッシュ１６およびピストンピン３０間での摩擦が低減され、焼き付き、打音等が防止されるようになっている。
【００２１】
また、ブッシュ１６の貫通孔１７の内周面には、多数（図４では１０個）の条痕４３が形成されている。条痕４３は、ブッシュ１６の貫通孔１７とピストンピン３０との嵌合部分を潤滑するための油溝（油溜め）として設けられている。この例では、多数の条痕４３は、貫通孔１７の内周面の周方向に延びており、互いに平行に形成されている。各条痕４３は、貫通孔１７の内周面の軸方向に連続して形成されている。
【００２２】
そして、各条痕４３は、貫通孔１７の内周面の上部側（燃焼室側）の部分にだけ形成されており、下部側（クランクシャフト側）の部分には形成されていない。具体的には、条痕４３は、側面視で円弧状に設けられており、貫通孔１７の内周面の全周のうち、上部側１８０度の角度範囲にわたって設けられている。より具体的には、条痕４３は、貫通孔１７に対し上方側に偏心させた円弧に沿って形成されている（その偏心円を図３の二点鎖線で示す）。つまり、条痕４３の中心Ｃ１が、貫通孔１７の中心Ｃ０に対し上方に距離Ｌ１だけ偏心している。このため、条痕４３の頂部の深さが最も深くなっており、その頂部から両端にかけて深さが次第に浅くなっている。条痕４３の頂部の深さＤ１（頂部での深さ）は、例えば、数μｍ〜数１０μｍ程度になっている。
【００２３】
この例では、上述のような条痕４３が、ピストンピン３０を支持する軸受け部材としてのブッシュ１６に設けられているので、次のような作用効果が得られる。
【００２４】
条痕４３には、給油孔４１，４２を介して供給された潤滑油の一部が供給される。そして、供給された潤滑油が条痕４３内に入り込み、保持される。条痕４３は、ブッシュ１６の貫通孔１７の内周面の上部側の部分にだけ設けられているので、条痕４３が設けられていない場合に比べて、その上部側の部分には多くの潤滑油が供給されることになり、その上部側の部分の油膜厚さが厚くなる。このため、条痕４３が設けられていない場合に比べて、貫通孔１７の上部側におけるピストンピン３０との嵌合部分の潤滑性が向上される。
【００２５】
これにより、条痕４３が設けられていない場合に比べ、ピストン２０の上死点前後でコネクティングロッド１０のスムーズな揺動が可能になる。詳しく言えば、ピストン２０の上死点前後（エンジンが圧縮行程から爆発行程に移る際、および、排気行程から吸気行程に移る際）には、貫通孔１７の上部側におけるピストンピン３０との嵌合部分に、ピストン２０の往復運動にともなうピストン２０およびピストンピン３０の上向きの慣性力による荷重と、コネクティングロッド１０の揺動による荷重とがかかる。この例では、条痕４３が設けられているので、それらの荷重が貫通孔１７の上部側におけるピストンピン３０との嵌合部分で容易に受け止められるようになる。その結果、ピストン２０の上死点前後でコネクティングロッド１０のスムーズな揺動が可能になり、エンジンの高速回転化にも対応できる。そして、エンジンの高速回転時にも、ブッシュ１６およびピストンピン３０間での摩擦を低減でき、焼き付き、打音等を防止できる。
【００２６】
一方、条痕４３は、ブッシュ１６の貫通孔１７の内周面の下部側の部分には設けられていない。ここで、条痕４３が設けられた部分では、設けられていない部分に比べて、強度、耐摩耗性等が低下する。したがって、貫通孔１７の下部側の部分では、条痕が設けられた場合に比べて、強度、耐摩耗性等も向上することになる。これにより、貫通孔１７の下部側におけるピストンピン３０との嵌合部分に、エンジンの爆発行程中の燃焼圧による荷重がかかっても、その荷重による貫通孔１７の下部側の部分の摩耗を低減することができる。
【００２７】
また、条痕４３が、ブッシュ１６の貫通孔１７に対し上方側に偏心させた円弧に沿って形成されているので、貫通孔１７の内周面への条痕加工（溝加工）を容易に行うことができる。さらに、ブッシュ１６をコネクティングロッド１０の小端部１１に取り付けた後でも、条痕加工を容易に行うことが可能になる。そして、条痕４３の頂部の深さＤ１が偏心量Ｌ１に等しくなるので、条痕４３の深さの設定も容易になる。
【００２８】
次に、変形例について説明する。
【００２９】
上述した例において、ブッシュ１６の条痕４３の形状、数、幅（軸方向の幅）、深さ（径方向の深さ）、軸方向の間隔、角度範囲、大きさ（円弧状の場合にはその径）、貫通孔１７の中心Ｃ０に対する偏心量Ｌ１等は適宜変更することが可能である。
【００３０】
例えば、条痕の形状をだ円状等としてもよい。また、例えば、条痕の深さを全域にわたって均一な深さとしてもよい。また、例えば、条痕の角度範囲を１２０度や９０度等としてもよい。また、図６に示すように、ブッシュ１６’の貫通孔１７’の内周面の軸方向に間隔をあけて条痕４３’を設けてもよい。
【００３１】
なお、ブッシュ１６は、円筒状の部材をコネクティングロッド１０の小端部１１の貫通孔１４内に圧入させてもよいし、平板状の部材を円筒状に曲げて貫通孔１４内に圧入させてもよい。また、ブッシュ１６への条痕加工（溝加工）は、ブッシュ１６をコネクティングロッド１０の小端部１１に取り付ける前に行ってもよいし、取り付けた後に行ってもよい。
【００３２】
また、全ての条痕の形状、幅、深さ、角度範囲等が均一でなくてもよい。例えば、ブッシュ１６の潤滑油の給油孔４２から所定距離内に位置する条痕の幅を狭くして、給油孔４２から所定距離を超えて位置する条痕の幅を広くしてもよい。ブッシュ１６の潤滑油の給油孔４２および小端部１１の潤滑油の給油孔４１についても、その位置、数等を適宜変更することが可能である。
【００３３】
上述した例では、ブッシュ１６の貫通孔１７とピストンピン３０との嵌合部分を潤滑するための油溝が、貫通孔１７の内周面に形成された条痕４３である場合について説明したが、油溝は、外部から供給される潤滑油を保持できるものであれば条痕以外であってもよい。
【００３４】
上述した例では、コネクティングロッド１０の小端部１１とピストンピン３０との間にブッシュ１６が介在されている場合について説明したが、ブッシュを介在させずに、コネクティングロッド１０の小端部１１の貫通孔１４に、直接ピストンピン３０を挿入する構成としてもよい。この場合には、上述した例の場合と同様の条痕が、コネクティングロッド１０の小端部１１の貫通孔１４の内周面に形成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るコネクティングロッドの一実施形態で、ピストンアッセンブリを分解して示す斜視図である。
【図２】図１のピストンアッセンブリの組立状態を示しており、ピストンピンの中心軸線に沿って径方向から断面にした図である。
【図３】ブッシュに形成される条痕を示す側面図である。
【図４】ブッシュの貫通孔の内周面を展開して示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面の一部を示す図である。
【図６】ブッシュの条痕の変形例を示す図５相当図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    コネクティングロッド
１１    小端部
１４    貫通孔
１６    ブッシュ
１７    貫通孔
２０    ピストン
３０    ピストンピン
４３    条痕
【図１】
2008115936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008115936.tif 000007
【図６】
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