ピストンロッド

ピストンエンジンでは、ピストンロッドがピストンをクロスヘッドに結合し、さらにクランクシャフトまたは（蒸気機関車の場合）駆動輪 を駆動するコネクティングロッドに結合します。

内燃機関、特に現在の自動車エンジンには、一般的にピストンロッドがありません。代わりにトランクピストンが使用され、ピストンとクロスヘッドが結合されているため、その間にロッドは必要ありません。ピストンロッドという用語は、これらのエンジンの文脈では「コネクティングロッド」の同義語として使用されています。^[要出典]

クロスヘッド付きのエンジンにはピストンロッドがあります。これには、ほとんどの蒸気機関車と一部の大型船舶用ディーゼルエンジンが含まれます。

ニューコメンのような最初の単動 ビームエンジンは、下向きに作用する単一の動力ストロークを持っていました。ピストンロッドの代わりに、鉄のチェーンが使用されました。これは引張力を伝えることはできましたが、上向きに押す圧縮力を伝えることはできませんでした。ピストンは縁の周りのシリンダー内に密閉されていましたが、シリンダーの上部は開いていました。後に、長い鍛造チェーンのコストを削減するために、単純なピストンロッドが使用されました。

ワットの蒸気エンジンの開発では、密閉された上部シリンダーが導入されました。これにより、ピストンロッドの周囲を密閉するスタッフィングボックスが必要になり、ピストンロッドは滑らかで正確な円筒形に機械加工されるようになりました。当時のエンジンはまだ単動式で、ロッドは依然として張力のみで動作していました。

その後、ワットが開発した複動式シリンダーが誕生しました。ピストンロッドは、押す力と引く力を交互に伝達する必要がありました。蒸気機関では、密閉式シリンダーが一般的に使用され、ほぼ常に複動式であったため、詰め物箱とピストンロッドに依存していました。

ピストン ロッドは通常、横方向のスロットと先細りのキーまたはジブによってクロスヘッドとピストンに取り付けられます。このキーを横方向に押し込むと、取り付けが締められます。横方向のキーを使用すると、メンテナンスのために比較的簡単に分解できます。一部の小型ピストンは、ねじ付きピストン ロッドと大きなナットで保持されますが、クロスヘッドではほぼ常にキーが使用されます。

ピストン ロッドの正確な長さはエンジンのバルブ ギアのタイミングにとって重要なので、アタッチメントはピストンをピストン ロッドの固定されたステップまたは位置に締め付け、長さ (およびバルブ タイミング) は調整できません。この長さには製造されたロッドの精度が必要ですが、バルブを駆動するロッドとは異なり、エンジンの組み立て時に フィッターがさらに正確に調整する必要はありません。

初期の蒸気技術者は、ピストンの重量がシリンダーの内腔にかかるため、水平シリンダーは過度の摩耗を起こすと確信していました。垂直シリンダーは、その後数年間は好まれていました。水平シリンダーが採用されたとき、ピストンの重量を支えるために使用された 1 つの方法は、ピストンの反対側に延長された、または 2 番目のピストン ロッドを配置することでした。これは、2 番目のスタッフィング ボックスから現れ、まれに (図) 2 番目のクロスヘッドによってサポートされていました。

テールロッド全体を密閉ケースに収めることで、スタッフィングボックスの必要性がなくなり、蒸気の漏れも防げました。しかし、これにより、凝縮水がケース内に溜まり、油圧ロックや機械の損傷につながるリスクもありました。

トランク エンジンは、船舶の推進用に開発されたコンパクトな蒸気エンジンです。クロスヘッドを中空の管状のトランクの形でピストンの横に配置することで、全長が短縮されました。そのため、ピストン ロッドは不要になりました。コネクティング ロッドとそのガジョン ピンは、このトランクの内側に取​​り付けられました。トランク エンジンのピストンの直径は非常に大きいため、ピストンの重量を支えてシリンダーの摩耗を防ぐという古い問題が再び懸念されました。トランク エンジンでは、大きなピストンを支えるために、2 番目のトランクをテール ロッドとして使用しました。

後期の蒸気エンジン、主に高速蒸気エンジンも単動式でした。これらもトランクピストンを使用していましたが、新しい形式でした。これらのエンジンは垂直で、独立したトランクがなく、細長いピストンの側面をクロスヘッドのベアリング面として使用する、単純なピストン設計を採用していました。

このトランクピストンの設計は、内燃機関ではほぼ普遍的なものとなりました。

ほぼすべての蒸気機関車は、シリンダーの隣にクロスヘッドスライドが取り付けられ、その間に短いピストンロッドがある同様のシリンダー設計を使用しています。

場合によっては、テール ロッドも使用されました。これは英国ではまれでしたが、ヨーロッパでは、少なくとも大型の機関車では比較的一般的でした。

内燃 (ピストン) エンジンは蒸気エンジンよりも高速で作動します。そのため、往復運動する質量が小さく、ピストンとコネクティング ロッド間の連結が短くて剛性が高いという利点があります。複動式エンジンも非常にまれですが、ピストン ロッドは使用されていました。高速蒸気エンジンの軽量トランク ピストンはすぐに採用され、現在も使用されています。主な変更点は、シール リングと、ピストンを軽量化するためのアルミニウム合金の採用です。

一部の大型低速ディーゼル エンジン、特に船舶用ディーゼル エンジンでは、クロスヘッドとピストン ロッドが使用されています。中速および高速ディーゼル エンジンはより高速で作動するため、より軽量のトランク ピストンが使用されています。

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