知っているとオモシロイ!車の構造 ピストン・コンロッド

ピストンとコンロッド

ピストンとコンロッド

ピストンはシリンダーとともにエンジンの根幹部品となるパーツで、頭部が燃焼室の一部を構成しています。その形はまるでコップを逆さまにしたような形状になっています。
ピストンはコンロツドによってクランクシャフトに連結され、ピストンの往復運動がクランクシャフトの回転運動に変換されます
コンロッドは、コネクティングロッドを略したもので、連結棒という意味です。エンジンが動いている最中は、ピストンもコンロッドも非常に大きな力を受けるために高強度が求められるのですが、重量が大きいとエネルギーの損失が大きくなってしまうため、軽量化が求められるパーツです。

ピストン

ピストンは軽量で熱伝導性が高いアルミニウム合金で作られます。高温状態で圧力をかけて製造する鍛造ピストンは強度が高いのですがコストがかかるため、鋳造ピストンが一般的に使用されます。
ピストンは頭部をピストンヘツドまたはピストンクラウンといい、外周が下方に伸ばされた部分をピストンスカートと言います。外周のピストンヘッド近くには、ピストンリング溝(ピストンリンググルーブ)が設けられています。内部にはコンロツドと連結するピストンピンの穴があり、その周囲をピストンボスと言います。また、エンジンオイルを通す穴が開けられている場合もあります。ピストンスカートにはピストンの傾きを防止する役割があり、ピストンピンに直交する側にだけ備えられますが、最近では軽量化のためにスカートが短くなる傾向があり、ほとんどスカートがないピストンもあります。
ピストン

ピストンヘッドガソリンエンジンのピストンヘッドの形状は平迫なものが基本形ですが、圧縮比を高めるために中央部が盛り上がった形状を持つピストンヘッドもあります。
直噴式の場合は、噴射された燃料を誘導したり、シリンダー内に空気の流れを作るためにさまざまな形状の突出部や凹みが設けられることがあります。また、ディーゼルエンジンの場合は、燃焼を開始する空間として、ビストンヘッドに大きな凹みが設けられるのが一般的ですが、このようなピストンの凹みをキャビティと呼んでいます。また、吸排気バルブとの接触を避けるために三日月形の凹みが設けられることもありますが、この凹みをバルブリセスと言います。

ピストンリング

ピストンリング往復運動できるようにピストンの直径はシリンダーの直径よりごくわずかに小さくなっています。この隙間をピストンクリアランスと言いますが、隙間があったのでは燃焼室の気密性を保つことができません。隙間からエンジンオイルが燃焼室に入ったり、燃焼ガスがクランクケース側に入ったりすると問題が発生してしまいます。そのため、ピストンの外側にピストンリングが取り付けられています。
ピストンリングにはピストンの熱をシリンダーに伝える役割もあります。ピストソリングは気密性を保つコンプレッションリングとオイルをシリンダーからかき落とすオイルリングの2種類が取り付けられています。コンプレッションリング2本とオイルリング1本の組み合わせが一般的です。

コンロッド

コンロツドは、ピストンピンに連結される側をスモールエンド、クランクシャフトに連結される側をビッグエンドと呼びます。
非常に強い力を受けるため、軽量で強度の高い炭素鋼やニッケルクローム鋼、クロームモリブデン鋼などを鍛造レて造られます。口ッド部分は軽量化のために断面がH字形にされます。
ビッグエンドの部分は分割する事が可能で、コンロッドボルト(コネクティングロツドボルト)で結合されます。また、ビッググエンドの内側にはコンロツドベアリソグ(コネクティングロツドベアリング)スモールエンドの内側には摩耗防止のために円筒形のブッシュが挿入されています。

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