コンロッド (機械式)について詳しく解説

コンロッドとそのピストン

コネクティングロッドは、可動軸の2つの関節を接続し、力を伝達する機械部品です。これは、コネクティングロッドクランクシステムのクランクに関連付けられており、連続回転運動を交互の回転運動または並進運動に変換することができます。

起源

コネクティングロッドクランクシステムは間違いなく15^世紀の最も重要な革新を表しています。この時期のドイツの技術思想は、「フス戦争の匿名」と呼ばれる 1430 年頃の匿名の原稿を残しました⁽¹⁾ 。これには、この機構の最初の具体的な表現を構成するハンドミルの図面がいくつか含まれています。アームによって操作されるコンロッドとクランクがはっきりとわかります。

さらに、技術者はおそらく、システムをブロックする可能性のある 2 つの死点があることをすぐに認識したため、すぐに回転軸にフライホイール、つまり木槌が取り付けられたホイールまたは角棒からなるフライホイールを関連付けました。ボールレギュレーター。

一般性

熱機関で使用されるコネクティング ロッドは、ピストンの直線往復運動をクランクシャフトの連続的な (またはほぼ!) 回転運動に変換します。

自動車エンジンのコンロッドには 2 つの円形の穴があり、1 つは大端と呼ばれる小径のもの、もう 1 つは大端と呼ばれる大径のものです。

コネクティングロッドはピストンピンの周囲に係合します。ピストン ピンは、ピストン内でフリーでスモール エンドで固定、ピストンでタイトでスモール エンドでフリー、またはピストン内でフリーでスモール エンドでフリーにすることもできます (最も一般的な配置)。コネクティングロッドとアクスルの間の摩擦は、減摩金属（青銅など）で覆われた円形リング、またはベアリング（ほとんどの場合ニードルローラー）でできた円形リングの 2 つの可動部分の間に介在することによって軽減されます。

コネクティングロッドの大端部がクランクシャフトのクランクピンを掴みます。組み立てられたクランクシャフトの場合に組み立てを可能にするために、ヘッドは、部品の一般軸に垂直な直径方向の平面で 2 つに切断されます。カットされた部分をコンロッドキャップと呼びます。組み立て後、キャップ (またはブリッジ) はボルトを使用してコネクティング ロッドの残りの部分に再組み立てされます。逆に、クランクシャフトがコネクティングロッドの組み立て後に組み立てられた部品で構成されている場合、コネクティングロッドを一体にすることができます。これは、タイトフィッティングによって組み立てられる 2CV 2 気筒エンジンの場合です。クランクシャフト（クランクとコンロッド）は分解できなくなりました。

コネクティングロッド/キャップとクランクピンアセンブリの間の摩擦は、内面が減摩金属 (通常はピンク色または通常の金属) またはベアリングで覆われた 2 つの鋼製ハーフベアリングの可動部品間に介在することによって軽減されます。

潤滑不足や過度の加熱の結果、減摩金属が溶け、可動部品間で減摩金属が消失すると遊びが生じ、ノッキングや破壊的な衝撃が発生します。コンロッドは鋳造されていると言われます（実際には、溶けて流れた柔らかい金属です）… 。エンジンがノッキング現象を起こすとコンロッドにも衝撃が加わります。これによりコネクティングロッドが破損する可能性がありますが、数年前にはまだよくあったこのような不便を回避するために、コネクティングロッドの頭と端には、エンジンオイルが循環し、金属を潤滑し、冷却できるようにするための小さな導管が開けられています。接触している。燃焼室の最新の設計により、ノッキング現象が制限されます。ただし、これらはガソリン エンジンでコンプレッサー システムを使用すると再発する可能性があります (ディーゼル エンジンは影響を受けません)。

デザイン

軸に対するアンバランスの影響を軽減するには、コネクティング ロッドをできるだけ軽くする必要があります。コネクティングロッド + ピストンアセンブリには、クランクにあるバランスウェイトが必要です。コネクティングロッドは力伝達装置として機能するため、牽引/圧縮応力 (ほとんどの場合は圧縮) を受けます。その長さは、座屈抵抗を考慮して制限されます。したがって、その断面は可能な限り細くなります（慣性モーメントが大きい）。一方、コネクティングロッドクランク機構が十分に規則的な動きを観察するためには、可能な限り長くする必要があります。明らかに、すべてが賢い組み合わせです。コンロッドが長いと、エンジンのコンパクトさが損なわれ、必然的に重量も重くなります。そこで私たちは、軽さ、長さ、抵抗を考慮した最適な形状を模索しています。この作業はピストンの開発と同時に行われ、ピストンの強度を犠牲にすることなくコンロッドの長さを最大限に長くすることができます。

工事

コンロッドは鍛造品です。ピストンは成型品です。ダイは、小さめのアイカップを備えたコネクティング ロッドを打ち抜きます。アイカップは機械加工され、その後、クランクシャフトに取り付けられるようにコネクティングロッドの大端がギロチンを使って切断されます（取り外し可能なコネクティングロッドのみ）。その後、パッドを取り付けることができます。コネクティングロッドを鋳造するという表現は、潤滑不足により加熱して溶解するこれらのベアリングに関するものです。また、通常の方向(シリンダー ヘッドが上) に取り付けられた熱エンジンでは、大きな端が下になることにも注意してください。

未来

新しい MCE-5 システムはコンロッドに革命を起こす準備をしており、実際に可変圧縮比を可能にします。さらに、推力はほぼ常に軸内に存在するため、ピストンのスカートの長さを減らすことができます (したがって、摩擦が減少します)。