JP5781096B2 - ベアリングブッシュ - Google Patents

Description

本発明は、ベアリング、特に、つまり限定されるものではないが、内燃機関のコネクティングロッドと対応するピストンとを接続するのに使用される小端ベアリングに関する。

小端ベアリングは一般的に、巻かれたバイメタルブッシュとして形成されており、このバイメタルブッシュは、鋼のような強い裏材料と、この裏材料に結合されていて、しばしば錫青銅のような銅ベースの材料から成るベアリングライニング合金とから成るバイメタル材料から製造されている。択一的に、しかしながらさほど多くはないが、このようなベアリングブッシュは時々、例えば青銅管のようなモノリシックな材料から切削加工のような機械加工によって製造することも可能である。

圧力下で潤滑オイルが連続的に供給されて、ハイドロダイナミック式のオイル潤滑フィルムが生ぜしめられ、これにより、クランクシャフト又はコネクティングロッドがオイルフィルムに十分に支えられて、金属表面が互いに接触することが十分に回避されている、内燃機関における主ベアリング及び大端ベアリングとは異なり、小端ブッシュは、主としていわゆるスプラッシュ潤滑が頼みであり、この場合オイルは例えば回転するクランクシャフトによってピストンキャビティ内に跳ね上げられる。例えばコネクティングロッドの端部に、端部において開口するオイル通流孔が形成されていて、この孔がピストンピン摺動面とブッシュ摺動面との接触面に通じている、というような他の方法もまた、使用されている。しかしながら一般的に、ピストンピンと小端ブッシュ作用面との間の摺動面には、制限された量の潤滑オイルしか供給されない。この問題は次のような事実によってさらに大きくなる。すなわちこの場合相対運動が、主ベアリング及び大端ベアリングにおけるような回転よりも振動であり、小端ブッシュの下側面が高い燃焼負荷にさらされ、これによって潤滑オイルが押し出されてしまい、負荷がベアリングブッシュの特定領域に集中して、優先的な摩耗を生ぜしめる。

このような欠点を排除するために本発明によるベアリングブッシュでは、ブッシュの軸方向における両端部に隣接したブッシュ孔が、ブッシュの全周の少なくとも一部に亘って延在する凹部を備えており、該凹部が、孔表面における溝として形成されている。

ブッシュは巻かれたブッシュとして形成されていてよく、この場合ブッシュは、最初ほぼフラットなブランクから形成されていて、このブランクは、例えば鋼のような強い裏材料から成っていて、この裏材料に設けられた例えば銅ベース材料のようなベアリング合金製のライニングを有している。本発明による凹部は例えば、フラットなブランクの第１のエンボス加工によって形成されても、又は機械加工のように汎用の工作機械によって形成されてもよい。

このような態様の代わりに、ブッシュを、例えば管のような固いモノリシックな材料、つまり一個の材料から形成することも可能であり、この場合凹部は、ブッシュを形成するための機械加工中に形成される。

ブッシュはほぼ通常の真っ直ぐな円筒形状であっても、又は、ブッシュ軸線に対して垂直な方向から見た場合に、テーパされた形状であってもよく、この場合広幅部分は、ピストン燃焼負荷を受け止めるためにコネクティングロッドに配置されている。

凹設された溝部分の目的は、ブッシュ軸受面に対するオイルの有効性を改善するために、潤滑オイルを捕集しかつ滞留させることである。凹設された溝部分は、オイルリザーバとして働き、焼き付きや摩耗損傷のような生じ得る問題の解決を促進する。オイルは例えば、機関運転中における回転するクランクシャフトからの跳ね飛ばしによって、又は例えばコネクティングロッドのシャンクを貫く穿孔を介してブッシュに供給されるオイルに基づく、ブッシュ自体からの側部における漏れによって、供給することができる。好ましい態様では、ブッシュの軸方向端部に形成されている溝は、主ピストンピンを支持する孔と当該溝の軸方向外側にブッシュ材料から成る起立した壁部分を有しており、この壁部分はオイルを滞留させるため及びオイルが直ぐに流出することを回避するための壁又は堰として働く。溝の軸方向外側における残っている起立した部分の孔の直径は、溝内へのオイルの比較的自由なアクセスを可能にするために、主ピストンピンを支持する孔の直径よりも大きくてよい。

ブッシュ縁部に維持された起立した壁部分は、支持ブッシュ孔に対して高さを減じられていて、使用時において、壁部分の頂部と対応するピストンピンの表面との間における間隙が、例えば溝内への潤滑オイルの進入を可能にするようになっている。起立した壁部分は、巻かれる前のブランク形状において高さを減じられても、又は成形後の巻かれたブッシュにおいて高さを減じられてもよい。

オイル溜溝の軸方向外側における起立した壁部分は、偏心的に、ピストンピンと起立した壁部分の縁部との間に（使用時において）頂部では大きな間隙を備えて形成されていて、この間隙は、底部においては小さな間隙又は極めて小さな間隙に減じられていてよく、このように構成されていると、最大量のオイルを最も望まれている場所に滞留させることができる。

テーパされたブッシュ型式では、溝の軸方向外側における起立した壁部分は、ブッシュの下側の広幅部分にだけ設けられていてよく、それというのは、テーパされたブッシュ縁部は、ブッシュの各軸方向端部における溝への比較的自由なオイルアクセスを可能にするからである。

凹部である溝は、ブッシュ周囲の３６０°にわたって延在していても又は延在していなくてもよい。最終的に巻かれたブッシュがテーパされた型式の場合、溝は、ブッシュの下側における広幅部分に形成されているだけでよい。しかしながら直円柱もしくは円筒形のブッシュでは、溝は３６０°にわたって延在しておらず、使用時に最大摺動負荷を受ける範囲又は領域になるブランク部分又はブッシュ部分に限定されてよい。

凹部である溝は、軸受ライニング層内にだけ延びていても、又はその代わりに軸受合金ライニングを貫通して、強い裏材料内にまで延びていてもよい。

ブッシュ端部に形成されたオイル溜溝はまた、場合によっては軸受ブッシュの軸方向長さに沿って完全に延在している軸受ブッシュ表面に形成された溝と接続していてよい。

次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

溝を形成されたブッシュブランクを巻かれていない状態で示す平面図である。 図１に示した型式のブランクから形成された本発明による小端ブッシュと、ピストンピンと小端アッセンブリとを断面して示す図である。 一形態による溝形状を有する本発明による小端ブッシュの端部を示す断面図である。 別の形態による溝形状を有する本発明による小端ブッシュの端部を示す断面図である。 さらに別の形態による溝形状を有する本発明による小端ブッシュの端部を示す断面図である。 さらに別の形態による溝形状を有する本発明による小端ブッシュの端部を示す断面図である。 テーパされた小端ブッシュを形成するためのブッシュブランクを巻かれていない状態で示す平面図である。 図４に示したブッシュブランクにおける溝とは異なった溝形態を有するブッシュブランクを示す平面図である。 さらに別の択一的な溝配置構成を有する本発明による、テーパされた巻かれた小端ブッシュの下側における広幅の負荷支持部分を示す断面図である。 図６に示した小端ブッシュを形成するためのブランクを示す平面図である。 別の実施形態による小端ブッシュを示す端面図である。 平行な側部を有する円筒形ブッシュを次に製造するための方形のブランクを示す平面図である。

以下において同じ部材は同一の参照符号で示されている。

図１には、巻かれていないフラットな小端ブッシュブランク１０が平面図で示されており、このブッシュブランク１０は溝１２を有していて、これらの溝１２は、縁部に起立した壁部分１４を残して縁部の近傍に形成されている。溝１２は例えばエンボス加工又は機械加工のような適宜な技術によって形成することができる。ブランク１０は通常、例えば鋼のような強い裏材料１６から成っていてよく、この裏材料１６は、例えば錫青銅のようなベアリング材料１８のライニングを有している（図２参照）。図２に示すように、ブッシュブランク１０が円筒形の小端ブッシュ２０を形成するために巻かれる場合に、起立した壁部分１４の一部は、壁部分の縁部とピストンピンの表面との間に間隙が生じるように除去され、これによって溝１２内におけるオイルの捕集が可能になる。

図２には、図１に示したようなブランクから形成された小端ブッシュ３０が、コネクティングロッドの小端アイ３２に取り付けられた状態で、断面図で示されている。図２にはさらに、軸線３５を有するピストンピン３４が示されており、このピストンピン３４はブッシュ３０の孔３６を貫いて挿入されている。上に述べたように、起立した壁部分１４の一部は、ピストンピン表面４０と起立した壁部分１４との間に間隙３８が生じるように除去され、これによって溝１２内への跳ねかけによるオイル（図示せず）の進入が可能になる。

別の択一的な実施形態では、オイル供給孔４２（図２に破線で図示）がコネクティングロッドシャンク４４に設けられていてもよく、このオイル供給孔４２は、ブッシュにおける対応するオイル孔４６（図２においてブッシュ３０に示された破線参照）と整合している。シャンクに穿孔されたオイル供給孔４２からのオイル供給は、エンジン運転中に軸線方向においてブッシュの外に押し出され、供給されたオイルの一部は、ブッシュの溝１２内に留まり、これによってオイルリザーバが形成される。

図３Ａ〜図３Ｄには、本発明による小端ブッシュにおける択一的な溝形態が断面図で示されている。

図３Ａに示した溝５０の例では、ベアリングライニング材料１８は、溝５０が単に強い裏材料１６だけから成る起立した壁部分１４と共に残るように、除去されている。溝５０の断面形状は該溝の底部５２においてほぼ円形である。

図３Ｂに示した溝６０の択一的な形状では、断面形状は、大きなオイル容積を提供するために長方形形状６２を有している。

図３Ｃに示した実施形態では、溝７０がブッシュに形成されていて、この場合起立した壁部分１４のところにはベアリングライニング材料１８が残されており、これによってオイルをより確実に滞留させる実質的にシールされた溝が得られる。この実施形態では１つのオイル孔７２がブッシュに形成されていて、このオイル孔７２には、コネクティングロッドシャンク（別の択一的な実施形態を示す図２参照）における穿孔を介してオイルが供給され、供給されたオイルは、矢印７４で示されているように軸方向において両側に拡がる。

図３Ｃに示した小端ブッシュの実施形態の変化形では、オイル孔７２が省かれていてもよく（この場合コネクティングロッドはシャンク内にオイル供給孔を有していない）、後で述べる図５に示されているような複数の間隙を有しているか又は後で述べる図８に示す溝の配置構成を有している。

図３Ｄには、図３Ｃの実施形態の変化態様が示されており、この変化態様では、起立した壁部分１４のベアリングライニング材料１８の頂面が、ベアリングの主部分におけるベアリングライニング材料１８の表面よりも僅かに低い。言い換えれば、ベアリングの縁部における小さな部分は、軸受面の幾分下に位置している。この構成は、オイルの滞留することを助成し、かつ小さな幅の製造に関連して場合によっては生じる製造上の問題を減じることができる。

図４には、巻かれた後にテーパ部を有する、もしくはテーパされた小端ブッシュを形成するためのブランク１００が平面図で示されている。このブランク１００の縁部もまたは、オイル溜溝１０２と、巻かれた後で軸方向においてこのオイル溜溝１０２の外側に位置する起立した壁部分１０４とから成っている。この壁部分１０４は図１、図２及び図３に示した壁部分１４のように高さを減じられていてもよく、このようになっていると、壁部分１０４の頂部と対応するピストンピン表面との間に間隙を形成することができる。

図５には、図４に示したブランク１００に類似したブランク２００の一部が平面図で示されており、このブランク２００は図４のブランク１００とは異なり、起立した壁部分２０４に形成された間隙２０２を有していて、これにより溝２０６内へのオイルの容易な進入を可能にしている。残っている起立した壁部分２０８は、オイルが直ぐに流出することを阻止し、かつ一般的に、ブッシュ孔とピストンピン表面との間における作業面へのオイル供給を目的として、ブッシュ縁部におけるオイル供給を維持するために働く。

図６には、テーパ部を有する、もしくはテーパされた巻かれたブッシュ３００の、より強く負荷される下側における広幅の部分が示されている。この実施形態ではオイル溜溝３０２は、ブッシュ両端部に、ブッシュ軸線３０４に対してほぼ垂直に位置するように形成されている。起立した壁部分３０６は高さを減じられておらず、この起立した壁部分３０６の孔直径は、壁部分３０６が延在する全周にわたって、主負荷支持孔３０８の直径とほぼ同じ値を有していてよい。図７には、図６に示したブッシュ３００を形成することができるブランク３２０が平面図で示されている。溝３０２は、ブランクの長手方向軸線３２２に対してほぼ平行に形成されている。巻かれてテーパされたブッシュが形成されると、ブランク縁部に隣接した間隙３２４は、低い軸受面３１０に対して持ち上げられ、溝３０２は、内部にオイルを受容しかつ保持する円弧状の槽を提供する。溝３０２が形成されるブランク３２０内への距離に依存して、オイル溜槽の周方向長さを変化させることができる。

ブランク３２０に真っ直ぐな溝３０２を設ける代わりに、図４に示した溝に類似した湾曲した形状で形成することも可能であるが、この場合溝は、図７の破線３３２で表された溝３３０によって示されているように、起立する壁を貫いて中断されている。このようになっていると、起立した壁部分が主ブッシュ孔と同じ孔直径を有していることにより、多量のオイルを滞留させる長いオイル溜溝を得ることができる。

図８には巻かれたブッシュ４００が端面図で示されている。このブッシュ４００の主負荷支持孔は符号４０２で示され、オイル溜溝は符号４０４で示されている。この実施形態において起立した壁部分４０６の直径は、ブッシュの（使用時における）下側部分において主負荷支持孔４０２の直径とほぼ同じである。しかしながら起立した壁部分４０６の上側部分４０８は偏心的に除去されていて（図８の斜線部分４１０参照）、オイル進入間隙が形成されており、これによって、ブッシュの下側の最大負荷支持領域における溝４０４において最大量のオイルを受容しかつ滞留させることができる。

図９には、互いに平行な側部を備えていて円筒形に巻かれるブッシュを次に製造するための方形のブランク５００が示されている。このブランク５００は、エンボス加工された溝５０２と、結果として生じるオイル溜壁部分５０４と、オイル流入開口５０６とを有していて、このオイル流入開口５０６はオイル溜壁部分５０４を貫通しており、これによって、巻かれたブッシュの運転時において溝５０２内におけるオイルの捕集が可能になる。

当業者によって正当に評価されるように、上に実施形態として記載及び図示されたオイル溜溝の形状及び輪郭は、本発明の実施形態をすべて網羅するものではなく、単に例を示すものであり、他の多くの形状及び輪郭が、本発明の思想を逸脱することなしに形成可能である。

明細書の記載及び特許請求の範囲の記載を通して、「・・・から成っている」もしくはこれに類した表現は、「・・・を含むが、それに限定されない」ということを意味しており、他の成分、添加物、構成要素、特徴又はステップの排除を意図するものではない。

明細書の記載及び特許請求の範囲の記載を通して、コンテクストが他のことを要求するのでない限り、単数は複数をも包含する。特に、不定冠詞が使用されているところでは、明細書の記載は、コンテクストが他のことを要求するのでない限り、複数と単数の両方を意味するものと理解すべきである。

本発明の特定の観点、実施形態又は例に関連して記載された、特徴、構成、特性、化合物、化学的な成分又はグループは、互いに矛盾しないならば、他の観点、実施形態又は例にも適用可能であると理解されるべきである。

Claims (6)

1. ベアリングブッシュ（３０）であって、該ベアリングブッシュの軸方向端部に隣接したブッシュ孔が、前記ベアリングブッシュ（３０）の全周の少なくとも一部に亘って延在する凹部を有し、該凹部は、孔表面における溝（１２）として形成されており、前記凹部と前記ブッシュ軸方向端部との間に起立した壁部分（１４）が設けられており、前記起立した壁部分（１４）は、主負荷支持孔（４０２）表面に対して偏心的に高さを減じられていることを特徴とするベアリングブッシュ。
2. 前記ベアリングブッシュ（３０）は、強い裏材料（１６）と該裏材料に結合されたベアリング材料（１８）のライニングとから成っている、請求項１記載のベアリングブッシュ。
3. 前記凹部は、前記ベアリング材料（１８）ライニング内に延びている、請求項２記載のベアリングブッシュ。
4. 前記凹部は、前記ベアリング材料（１８）ライニングを貫いて前記強い裏材料（１６）内に延びている、請求項２記載のベアリングブッシュ。
5. 前記ベアリングブッシュ（３０）は、モノリシックな材料から製造されている、請求項１記載のベアリングブッシュ。
6. 前記ベアリングブッシュ（３０）はテーパされたブッシュである、請求項１から５までのいずれか１項記載のベアリングブッシュ。

Images