JP2883073B1 - クロスヘッドピンの軸受け機構 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 損傷が防止され且つ摺接面へのゴミの侵入も
防止されるクロスヘッドピンの軸受け機構の提供。 【解決手段】 連接棒頂部２の半円状断面の軸受け面２
ａとでクロスヘッドピン４を挟持するための半円状断面
の軸受け面３ａを有する軸受けキャップ３と、該軸受け
キャップ３の上記軸受け面３ａとクロスヘッドピン４の
外周面とのあいだにクロスヘッドピン４の軸方向に相互
に離間して介装された一対の上部軸受けシェル６とを備
えており、軸受けキャップ３の軸受け面３ａに、上記一
対の上部軸受けシェル６同士のあいだに位置して下部軸
受けシェル５の上端に当接しうる押圧部１１が突設され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロスヘッドピンの
軸受け機構に関する。さらに詳しくは、クロスヘッド式
の内燃機関においてその連接棒とピストンとの連結部で
あるクロスヘッドピンの軸受け機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクロスヘッドピンの軸受け機構と
しては、実開平１−１４１９２１号公報（従来技術１と
いう）、特開平４−１６０２１７号公報（従来技術２と
いう）および特開平７−１８０７２０号公報（従来技術
３という）に開示されたものが知られている。

【０００３】従来技術１においては、円柱状のクロスヘ
ッドピンをその上方の軸受け冠の軸受け面と下方の連接
棒頂部のハウジング面とにより包蔵し、ボルトによって
軸受け冠と連接棒頂部とを締結している。クロスヘッド
ピンには軸受け冠の窓部を貫入したピストンロッドの下
端（以下、脚部という）が接続されている。上記連接棒
頂部のハウジング面にはクロスヘッドピンからの荷重を
受けつつ摺接する半円筒状の薄肉シェルメタルが介装さ
れている。この薄肉シェルメタルは組み立てるときに連
接棒頂部の上端面から僅かに上端辺が飛び出す大きさに
されている。そして、前述のごとく軸受け冠と連接棒頂
部とをボルトによって締結することにより、薄肉シェル
メタルの上端辺は軸受け冠の下面の外縁近傍によって押
され、クロスヘッドピンの外周面と連接棒頂部のハウジ
ング面とのあいだに押し込まれてクラッシュさせられ
る。それによって薄肉シェルメタルが連接棒頂部のハウ
ジング面に一定の面圧で押圧され、均一な内周面を保持
するとともにフレッティングコロージョン等の防止が図
られている。これはクロスヘッドピンの軸受け機構とし
ては基本的な構造である。そして、上記軸受け冠の軸受
け面の内周面にはクロスヘッドピンの外周面と摺接する
ように軸受け用の金属材料（たとえば、ホワイトメタル
等）が鋳込まれている。

【０００４】従来技術２においては、上記軸受け冠がク
ロスヘッドピンの軸方向に二分割されている。そして、
この二分割された軸受け冠同士のあいだには連接棒頂部
のハウジング面に介装された薄肉シェルメタルの上端辺
を押圧するための押さえ金物を取り付けたりもする。上
記軸受け冠の軸受け面の内周面にも軸受け用の金属材料
を鋳込む必要がある。

【０００５】従来技術３においても、軸受け冠（上メタ
ルと呼んでいる）がクロスヘッドピンの軸方向に二分割
されている。また、連接棒頂部のハウジング面に介装さ
れた薄肉シェルメタルの上端縁に切欠き部が形成されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術１ではそ
の軸受け冠の内周面に軸受け用の金属材料が鋳込まれて
いる。しかし、軸受け冠には前述のとおりピストンロッ
ドの脚部が貫入する窓部が形成されているため、湯のこ
ぼれを防止するためにこの窓部を閉止する堰等の治具が
必要となり、鋳込み作業も複雑になる。そこで、軸受け
用金属材料の鋳込みに代えて、図７に示すような、軸受
け冠の内面に一致した形状の上部軸受け用の薄肉シェル
メタル５１も採用されているが、必要によって連接棒の
揺動角度を大きくした場合にピストンロッドの脚部が貫
入する窓部５１が大きくなり、軸受け冠と連接棒頂部と
のボルト締結時や使用時にこの窓部５１ａの隅からクラ
ックが生じることがある。

【０００７】また、従来技術２や従来技術３のように二
分割の軸受け冠とした場合には、下部の薄肉シェルメタ
ルの上端縁を均一に押圧することができない。従来技術
３のように薄肉シェルメタルに切欠き部を形成した場合
にはなおさらであり、薄肉シェルメタルに異常な変形を
生じてしまう。さらに、二分割された軸受け冠同士の間
からクロスヘッドピンの外周面と下部薄肉シェルメタル
の内周面との間にゴミが侵入するおそれがある。

【０００８】また、従来技術２のように二分割された軸
受け冠同士のあいだに押さえ金具を取り付けるもの（特
開平４−１６０２１７号公報の第９図参照）では、部品
点数が増加することはもとより、組立時間が長くなり、
押さえ金具の締め付け力の調節にも細心の注意が必要と
なる。

【０００９】如上のとおり、従来の二分割型軸受け冠で
は、その軸受け金属を軸受け冠の内周面に鋳込もうと、
分割型の上部薄肉シェルメタルを採用しようと、下部薄
肉シェルメタルの不均一なクラッシュやゴミの侵入等の
問題が生じるのであり、従来の一体型軸受け冠では、そ
の軸受け金属を軸受け冠の内周面に鋳込もうとすると非
常に高価なものとなり、一方、一体型の上部薄肉シェル
メタルを採用すれば窓部を大きくしたときにクラック等
の不具合発生のおそれがある。

【００１０】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、安価に製造することができ、組立も容
易であり、しかも下部の薄肉シェルを均一に押圧して適
正にクラッシュさせうる軸受け機構を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の軸受け機構は、
連接棒頂部の軸受け面とでクロスヘッドピンを挟持する
ための軸受け面を有する軸受けキャップと、該軸受けキ
ャップの上記軸受け面とクロスヘッドピンの外周面との
あいだにクロスヘッドピンの軸方向に相互に離間して介
装された一対の上部軸受けシェルとを備えており、軸受
けキャップの軸受け面に、上記上部軸受けシェル同士の
あいだに位置した下部軸受けシェルの端部に当接しうる
押圧部が突設されてなることを特徴としたものである。

【００１２】したがって、従来のものとは異なって二分
割にされた上部軸受けシェルを用いているので、組立時
や運転時などにクラックの要因ともなりうる円周方向の
狭い部分が回避されているので、寿命の延長が実現され
るとともにメンテナンスも容易となる。さらに、上記押
圧部によって、軸受け機構が組み立てられるときに、相
互に離間した上部軸受けシェル同士のあいだに対応する
下部軸受けシェルの端部の部分を、この押圧部の下端面
が上部軸受けシェルに代わって押すことになる。したが
って、下部軸受けシェルは適当にクラッシュして摺接面
に均一な面圧が生じる。

【００１３】そして、上記押圧部のクロスヘッドピンに
向く方向の高さを上記上部軸受けシェルの厚さより小さ
く形成し、それにより、組立時にそのクロスヘッドピン
の外周面に対向する面とクロスヘッドピンの外周面との
あいだに隙間が形成されるようにすることにより、この
隙間から潤滑油は流入するがゴミは押圧部の上面に留ま
り、クロスヘッドピンの外周面と軸受けシェルとのあい
だ、並びに軸受けシェルと連接棒頂部および軸受けキャ
ップとのあいだに侵入することが大幅に制限される。つ
まり、クロスヘッドピンが上部軸受けシェルに押しつけ
られても、クロスヘッドピンとこの押圧部とが接触しな
い最小の隙間を形成することにより、小さなゴミでもそ
の侵入が防止される。

【００１４】また、各上部軸受けシェルの内周面に、上
記隙間と上部軸受けシェルの端縁の外方とを連通するよ
うに潤滑油溝を形成することにより、たとえ上記隙間内
に小さなゴミが侵入しても潤滑油とともにこの潤滑油溝
を通して効果的に排出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】添付図面に示される実施形態に基
づいて本発明の軸受け機構を説明する。

【００１６】図１は本発明の軸受け機構の一実施形態の
組立前を示す斜視図である。図２は図１の軸受け機構の
組立後を示す一部断面正面図である。図３は図１の軸受
け機構における軸受けキャップの一例を示しており、図
３(ａ)がその平面図であり、図３(ｂ)が図３(ａ)のＢ−
Ｂ線断面図であり、図３(ｃ)が底面図であり、図３(ｄ)
が図３(ａ)のＤ−Ｄ線断面図である。図４は図１の軸受
け機構における軸受けシェルの一例を示しており、図４
(ａ)がその側面図であり、図４(ｂ)が図４(ａ)のＩＶ−
ＩＶ線矢視図である。図５(ａ)は図１の軸受け機構の組
立後の要部断面を示し、図３(ｂ)におけるＶ部に対応す
る拡大図であり、図５(ｂ)はその斜視図である。図６は
本発明の軸受け機構が適用されうるクロスヘッド式ディ
ーゼルエンジンの一例の要部を示す透視図である。

【００１７】図６に示すクロスヘッド式ディーゼルエン
ジンＤにおいて、Ｋがクランクシャフトであり、Ｃが連
接棒、Ｒがピストンロッド、Ｐがピストンである。連接
棒Ｃの頂部とピストンロッドＲの脚部とは軸受け機構１
によって連結されている。

【００１８】この軸受け機構１は、連接棒Ｃの頂部２と
軸受けキャップ３とでクロスヘッドピン４をその軸回り
に回転自在に包蔵しており、このクロスヘッドピン４に
はピストンロッドＲの脚部（脚部を併せて符号Ｒで示
す）が接続されている。したがって、クロスヘッドピン
４の軸回りに連接棒ＣとピストンロッドＲとが相互に揺
動することができる。

【００１９】図１および図２にこの軸受け機構１の詳細
が示されている。クロスヘッドピン４は円柱状を呈して
おり、連接棒頂部２および軸受けキャップ３にはそれぞ
れクロスヘッドピン４を包蔵するための半円形断面の凹
状軸受け面２ａ、３ａが形成されている。

【００２０】さらに、クロスヘッドピン４の外周面下部
と連接棒頂部２の凹状軸受け面２ａとのあいだには薄肉
半円筒状の下部軸受けシェル５が介装され、クロスヘッ
ドピン４の外周面上部と軸受けキャップ３の凹状軸受け
面３ａとのあいだには一対の薄肉半円筒状の上部軸受け
シェル６が介装されている。

【００２１】上記下部軸受けシェル５は、連接棒頂部２
の凹状軸受け面２ａに嵌合されたときに、図示のごとく
その上端が連接棒頂部２の上端面から僅かに突出する寸
法にされている。そして、連接棒頂部２と軸受けキャッ
プ３とは、クロスヘッドピン４と各軸受けシェル５、６
とを挟圧するようにボルト７によって締結される。この
ときに下部軸受けシェル５は、その上端が上部軸受けシ
ェル６の下端面および後述の押圧部１１の下面によって
押され、クロスヘッドピン４の外周面と連接棒頂部２の
凹状軸受け面２ａとのあいだに押し込まれて適正にクラ
ッシュし、クロスヘッドピン４の外周面および連接棒頂
部２の凹状軸受け面２ａとのあいだで均一な面圧で摺接
しうることになる。

【００２２】軸受けキャップ３は実質的に半円筒状を呈
しており、その上部にはピストンロッドの脚部Ｒが貫通
する窓部８が開口されている。

【００２３】図３および図５に示すように、この窓部８
の両下端における内側には斜面８ａが形成されている。
クロスヘッドピン４の上面には上記ピストンロッド脚部
Ｒの下面に当接して取り付く平面部９が形成されてい
る。９ａはボルト孔である。

【００２４】このようにして、ピストンロッドＲはクロ
スヘッドピン４と一体となって、軸受けキャップ３と一
体となった連接棒Ｃに対して、クロスヘッドピン４の軸
回りに回転できる。

【００２５】１０は一対のリング状滑り金であり、クロ
スヘッドピン４にその両端側から外嵌されて軸受けキャ
ップ３の側端面３ｂおよび連接棒頂部２の側端面２ｂに
当接した状態でディーゼルエンジンのシリンダ内に組み
込まれる。

【００２６】上記上部軸受けシェル６は軸受けキャップ
の窓部８を挟んだ両側の凹状軸受け面３ａそれぞれに対
応する形状を呈し、その両端に軸受けキャップ３におけ
る窓部８下方の内面に沿う突片６ａが形成されている。
このように、上部軸受けシェル６は従来のものとは異な
って二分割にされているため、上記ボルト７の締結時や
運転時などにクラックが生じるおそれのある狭い部分を
有していない。

【００２７】軸受けキャップの凹状軸受け面３ａのう
ち、窓部８の下方には内側に僅かの高さ突出する押圧部
１１が形成されている（図３も併せて参照）。軸受け機
構１が組み立てられるときに、二分割され且つ離間した
上部軸受けシェル６では下部軸受けシェル５の上端面の
うち押せない部分が生じるが、この押圧部１１の下端面
が上部軸受けシェル６に代わってその部分を押すことに
なる。したがって、上述のごとく下部軸受けシェル５は
適当にクラッシュして均一な面圧を生ぜしめる。上記押
圧部１１の側面には上部軸受けシェル６の突片６ａの端
縁が当接する。

【００２８】この押圧部１１の高さＨは上部軸受けシェ
ル６の厚さより僅かに小さい値にされている。本実施形
態では０．１〜０．４ｍｍ程度である。したがって、図
５に示すように組立状態にあっては、押圧部１１の内側
の面とクロスヘッドピン４の外周面とのあいだには０．
１〜０．５ｍｍ程度の隙間Ｓが生じており、運転中にク
ロスヘッドピン４が上部軸受けシェル６に押しつけられ
た場合でも押圧部１１に直接接触することはない。その
結果、上方から落ちてきた潤滑油にゴミが混入していて
もこの狭い隙間Ｓによって大きいゴミの侵入は防止され
る。

【００２９】上記押圧部１１の上面から下面にまで、斜
め方向に排油孔１２が軸受けキャップ３内に穿孔されて
いる。そして、連接棒頂部２にも、その上端面における
上記排油孔１２の下端に対向する部位から斜め方向に、
外部に連通する排油孔１３が穿孔されている。すなわ
ち、組み立てられた状態で両排油孔１２、１３は連続す
る。それによって、押圧部１１の上面に留まったゴミは
両排油孔１２、１３を通って外部に排出される。

【００３０】また、とくに上記排油孔１３を連接棒頂部
２に設けずに、軸受けキャップ３の排油孔１２を押圧部
１１の上面から軸受けキャップ３の側面に抜けるように
斜め下方に向けて穿孔してもよい。

【００３１】図１および図４に示すように、上部軸受け
シェル６の内周面には周方向の潤滑油通路１４ａと軸方
向の潤滑油通路１４ｂとが交差するように形成されてい
る。軸方向の潤滑油通路１４ｂは、組み立てられたとき
に上記隙間Ｓと外部と連通しうるように、上部軸受けシ
ェル６における上記突片６ａの端縁から反対側の端縁ま
で延設されている。そうすることにより、潤滑油に混入
している小さいゴミがたとえ軸受けキャップ３の窓部８
から侵入してきても軸方向の潤滑油通路１４ｂを通って
外部に排出される。

【００３２】図１に示すように、下部軸受けシェル５の
内周面にはその中央周方向に沿って潤滑油溝１５が形成
されている。

【００３３】また、下部軸受けシェル５は一枚物に限定
されることはなく、たとえば、図示しないが、幅の狭い
二枚の下部軸受けシェルを、潤滑油通路を形成する僅か
な間隙を相互間において配設してもよい。

【００３４】そして、下部軸受けシェル５の下端中央に
は上記潤滑油溝１５と連通する潤滑油孔１６が穿孔され
ており、図２に示すように連接棒頂部２内にも潤滑油通
路１７が穿孔されており、この凹状軸受け面２ａにおけ
る潤滑油通路１７の開口が上記下部軸受けシェル５の潤
滑油孔１６に対応している。

【００３５】したがって、連接棒頂部２内の潤滑油通路
１７は下部軸受けシェル５の潤滑油孔１６および潤滑油
溝１５を通して上記押圧部１１の下面にまで連通してい
る。

【００３６】そして、図３(ｄ)および図５に示すよう
に、上記押圧部１１の内側の面の下部には傾斜した上下
方向の潤滑油溝１８が形成されており、さらにこの潤滑
油溝１８から両側に向けて横方向の潤滑油溝１９が形成
されている。この潤滑油溝１９はその端部において上記
上部軸受けシェル６の軸方向潤滑油通路１４ｂと連通し
ている。それにより、上記下部軸受けシェル５の潤滑油
溝１５は押圧部１１の潤滑油溝１８、１９および上部軸
受けシェル６の軸方向潤滑油通路１４ｂを通して外部に
連通している。すなわち、潤滑油の供給通路がこのよう
に連通している。

【００３７】また、クロスヘッドピン６の内部にも潤滑
油通路２０が形成されている。この潤滑油通路２０は、
上記下部軸受けシェル５の潤滑油溝１５と対向するよう
にクロスヘッドピン６の下面中央に接線方向に形成され
た潤滑油溝２０ａと、この潤滑油溝２０ａと連通して上
下方向に貫通するように形成された潤滑油孔２０ｂとを
有している。さらに、図示しない潤滑油通路がクロスヘ
ッドピン６内部に穿孔されている。

【００３８】

【発明の効果】本発明の軸受け機構によれば、従来のも
のとは異なって二分割にされた上部軸受けシェルを用い
ているので、軸受け用金属の鋳込みの必要がなく、製造
がコストが低廉である。さらに、従来の一体型軸受けシ
ェルにおけるピストンロッド脚部の取り付け用窓部を形
成する必要がないので、組立時や運転時などにクラック
の要因ともなりうる円周方向の狭い部分が回避される。
したがって、寿命の延長が実現されるとともにメンテナ
ンスも容易となる。

【００３９】さらに、押圧部によって、軸受け機構が組
み立てられるときに、相互に離間した上部軸受けシェル
同士のあいだに対応する下部軸受けシェルの上端面の部
分を、この押圧部の下端面が代わってその部分を押すこ
とになる。したがって、下部軸受けシェルは適当にクラ
ッシュして均一な面圧を生ぜしめ、フレッティングコロ
ージョン等が防止される。

【００４０】また、上記押圧部とクロスヘッドピンの外
周面との間に形成される隙間をできる限り小さくするこ
とにより、ゴミの侵入が防止される。

【００４１】さらに、上部軸受けシェルの内周面に潤滑
油溝を形成することにより、たとえ上記隙間にゴミが侵
入してきても効果的に外部に排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の軸受け機構の一実施形態の
組立前を示す斜視図である。

【図２】図１の軸受け機構の組立後を示す一部断面正面
図である。

【図３】図１の軸受け機構における軸受けキャップの一
例を示しており、図３(ａ)がその平面図であり、図３
(ｂ)が図３(ａ)のＢ−Ｂ線断面図であり、図３(ｃ)が底
面図であり、図３(ｄ)が図３(ａ)のＤ−Ｄ線断面図であ
る。

【図４】図１の軸受け機構における軸受けシェルの一例
を示しており、図４(ａ)がその側面図であり、図４(ｂ)
が図４(ａ)のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。

【図５】図５(ａ)は図１の軸受け機構の組立後の要部断
面を示し、図３(ｂ)におけるＶ部に対応する拡大図であ
り、図５(ｂ)はその斜視図である。

【図６】本発明の軸受け機構が適用されうるクロスヘッ
ド式ディーゼルエンジンの一例の要部を示す透視図であ
る。

【図７】従来の軸受け機構の一例における上部軸受け用
薄肉シェルメタルを示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・軸受け機構 ２・・・連接棒頂部 ２ａ・・凹状軸受け面 ２ｂ・・側端面 ３・・・軸受けキャップ ３ａ・・凹状軸受け面 ３ｂ・・側端面 ４・・・クロスヘッドピン ５・・・下部軸受けシェル ６・・・上部軸受けシェル ６ａ・・突片 ７・・・ボルト ８・・・窓部 ８ａ・・斜面 ９・・・平面部 ９ａ・・ボルト孔 １０・・・滑り金 １１・・・押圧部 １２・・・排油孔 １３・・・排油孔 １４ａ・・潤滑油通路 １４ｂ・・潤滑油通路 １５・・・潤滑油溝 １６・・・潤滑油孔 １７・・・潤滑油通路 １８、１９・・・潤滑油溝 ２０・・・潤滑油通路 ２０ａ・・潤滑油溝 ２０ｂ・・潤滑油孔 Ｃ・・・連接棒 Ｄ・・・ディーゼルエンジン Ｈ・・・押圧部高さ Ｋ・・・クランクシャフト Ｐ・・・ピストン Ｒ・・・ピストンロッド Ｓ・・・隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−109016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16C 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連接棒頂部の軸受け面とでクロスヘッド
   ピンを挟持するための軸受け面を有する軸受けキャップ
   と、該軸受けキャップの上記軸受け面とクロスヘッドピ
   ンの外周面とのあいだにクロスヘッドピンの軸方向に相
   互に離間して介装された一対の上部軸受けシェルとを備
   えており、 軸受けキャップの軸受け面に、上記上部軸受けシェル同
   士のあいだに位置した下部軸受けシェルの端部に当接し
   うる押圧部が突設されてなるクロスヘッドピンの軸受け
   機構。
2. 【請求項２】 上記押圧部のクロスヘッドピンに向く方
   向の高さが上記上部軸受けシェルの厚さより小さくされ
   ており、それにより、組立時にそのクロスヘッドピンの
   外周面に対向する面とクロスヘッドピンの外周面とのあ
   いだに隙間が形成されてなる請求項１記載のクロスヘッ
   ドピンの軸受け機構。
3. 【請求項３】 各上部軸受けシェルの内周面に、上記隙
   間と上部軸受けシェルの端縁の外方とを連通するように
   潤滑油溝が形成されてなる請求項２記載のクロスヘッド
   ピンの軸受け機構。