エンジン内部でピストンとクランクシャフトをつなぐ棒状の部品がコンロッド(連接棒)です。コンロッドは略称で、正式には「コネクティングロッド」、大型エンジンでは日本語で「連接棒」と呼ぶことが多いです。今回は、コンロッドの基本的な仕組みや構造についてわかりやすく解説します。
コンロッド(連接棒)の仕組み
コンロッドとは、ピストンとクランクシャフトをつなぐ役割を果たしていて、エンジン部品の中では運動部品に該当します。コンロッドの両端には穴があいており、上部の穴は、ピストンピンという部品を通して、ピストンとつないでいます。下部の穴は、大端部という部品でクランクシャフトと接続しています。ピストンとつながる小さい穴の側を小端部、クランクシャフトとつながる大きい穴の側を大端部と呼びます。
ピストンは上下運動をしますが、コンロッドによって、上下の直線運動を回転運動に変換して、クランクシャフトに力を伝達しています。この力の伝達によりクランクシャフトが回転し、エンジンの動力となっています。
コンロッドの構造
コンロッドは小端部とロッド部が一体になっていて、大端部は分割できる構造になっています。
小端部(スモールエンド)
ピストンに接続される部分で、ピストンピンを介してピストンと結合されています。連接棒には、軸受が付いていて、小端部軸受もしくはピストンピン軸受と呼ばれます。
大端部(ビックエンド)
クランクシャフトに取り付けられる部分で、クランクピン(クランクシャフトの腕部)に固定するために、大端部は半円型の部品2つの組み合わせでできており、ボルトで固定されています。大端部の内側には、クランクシャフトが滑らかに回転できるように円形のベアリング(軸受)が挟み込まれていて、大端部軸受もしくはクランクピン軸受と呼ばれます。
コンロッドの材質
コンロッドには、数えきれない回数の首振りに耐える強度が要求されますが、ピストンと同じ理由から、できるだけ軽量であることが望ましいです。この条件を満たす素材として、軽くて頑丈な炭素鋼やクロムモリブデン鋼(鍛造品)が使われます。また、コンロッドのロッド部はH字型にへこませて、軽量化を実現するとともに、コンロッド本体にかかる力を分散させて破損を防ぐ狙いもあります。
小端部と大端部の中心を結んだ長さが「コンロッド長」です。コンロッド長が長いと、コンロッドの左右の首振りが小さくなるため、ピストンピンにかかる負担が減少します。しかし、その代わりに慣性力が強まり、また、コンロッド自体の重さも増えます。このため、ピストンピンの強度を上げた上で、コンロッドを短めにすることが多いです。
まとめ
今回はコンロッドの仕組みや構造について、解説しました。コンロッドは主運動系の部品で、あまり使用温度は厳しくないですが、強度と軽量化が求められます。損傷した時は大きな事故につながる重要な部品ですので、機械設計に興味がある方は特に強度設計に注意して頂ければ幸いです。
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