JP5933041B2 - コネクティングロッド用の軸受アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、コネクティングロッドと対応するクランクシャフトとの間で使用される軸受に関するものであり、さらに詳細には、半径方向（ラジアル方向）荷重及び軸線方向荷重の両方を支持することが可能な軸受に係るものである。

往復機関においては、ピストンが、シリンダ内を往復運動する。ピストンは、コネクティングロッドによってクランクシャフトに連結され、それにより、ピストンの移動によりクランクシャフトが駆動される。コネクティングロッドとクランクシャフトとの相対移動により発生する半径方向の力を吸収するために、軸受がコネクティングロッドとクランクシャフトとの間に設けられる。軸受の軸線方向端部は、クランクシャフト表面に接触する。軸受の軸線方向端部は、コネクティングロッド及びクランクシャフトの対向する表面同士の間に配置されるように軸受の保持器の両端部から半径方向外方に延在したフランジであることが多い。コネクティングロッド面とクランクシャフトとの接触により、境界表面の摩耗が芳しくないものとなる虞がある。また、コネクティングロッドと軸受との間、及びクランクシャフトとコネクティングロッドとの間に生じる摩擦により熱が発生し、この熱により、軸受又はその構成要素に損傷が生ずる虞がある。

先行技術には、コネクティングロッドとクランクシャフトとの間に発生する摩擦量を低減させるように設計された様々な試みがあり、それには、例えばスプレー注油などによりコネクティングロッドとクランクシャフトとの境界部を潤滑することがある。しかし、コネクティングロッドとコネクティングロッドに連結されるクランクシャフト部分との間に存在する間隙は、これらの間隙内を外方に延在する軸受の保持器の半径方向フランジにより、通常は縮小される。さらに、厳格な公差のために、軸受のころ要素を配置するためのクランクシャフトの軌道に対して潤滑を施すことのできる能力が制限され得る。

本発明は、先行技術の構造及び方法の検討を認識し、それらに対処するものである。

本開示による軸受アセンブリの一具体例は、
第１の端部及び第２の端部を有するコネクティングロッドであって、第１の端部がそこから半径方向内方に垂下するスラスト・リングを有する円筒形状の開口を画定し、それにより、円筒形状の開口がスラスト・リングの両側に第１の外側軌道及び第２の外側軌道を画定する、コネクティングロッドと、
一対の対向する内側壁の間に位置する円筒形状の内側軌道を画定するクランクシャフトと、
第１の外側軌道と内側軌道との間に位置する第１の複数のラジアルころ要素であって、第１のラジアルころ要素がそれぞれ第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、第１の端面と第２の端面との間に軸線方向長さを画定する、第１の複数のラジアルころ要素と、
第２の外側軌道と内側軌道との間に位置する第２の複数のラジアルころ要素であって、第２のラジアルころ要素がそれぞれ第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、第１の端面と第２の端面との間に軸線方向長さを画定する、第２の複数のラジアルころ要素とを備える。第１の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の軸線方向長さが、第１の外側軌道の軸線方向長さよりも長く、第２の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の軸線方向長さが、第２の外側軌道の軸線方向長さよりも長い。

外側軌道を画定するコネクティングロッドと内側軌道を画定するクランクシャフトとの間で使用される軸受アセンブリの別の具体例は、
外側軌道と内側軌道との間に位置する第１の複数のラジアルころ要素であって、第１の複数のラジアルころ要素のそれぞれが第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、第１の端面と第２の端面との間に軸線方向長さを画定する、第１の複数のラジアルころ要素と、
外側軌道と内側軌道との間に位置する第２の複数のラジアルころ要素であって、第２の複数のラジアルころ要素のそれぞれが第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、第１の端面と第２の端面との間に軸線方向長さを画定する、第２の複数のラジアルころ要素と、
第１の複数のラジアルころ要素と第２の複数のラジアルころ要素との間に位置するスラスト・リングとを備える。コネクティングロッドの外側軌道の最大軸線方向長さは、第１の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の軸線方向長さ、第２の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の軸線方向長さ、及びスラスト・リングの軸線方向長さにより規定される、全軸線方向長さよりも短い。

本発明の他の態様が、詳細な説明及び添付の図面を考察することにより自明となろう。

当業者を対象とする、最良の実施態様を含む本発明の完全且つ実施可能な開示を、添付の図面を参照とする本明細書において提示する。

図２の線１−１に沿った、コネクティングロッドとクランクシャフトとの間で使用される軸受アセンブリの一実施例の断面図。 図１の線２−２に沿った、軸受アセンブリの断面図。 図１に示す軸受アセンブリの部分断面図。 図１に示す軸受アセンブリの部分断面図。 本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例の部分斜視図。 本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例の部分斜視図。 本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例の部分斜視図。 本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例の部分斜視図。 図８に示す軸受アセンブリの部分断面図。 図８に示す軸受アセンブリの部分斜視断面図。

本明細書及び図面における符号の繰り返しの使用は、本開示による本発明の同一又は類似の構成又は要素を表すように意図される。

以下、添付の図面に１つ又は複数の例が示される本発明の現時点において好ましい実施例を詳細に参照する。各例は、本発明の限定ではなく例示として示される。実際に、本発明の範囲及び原理から逸脱することなく、本発明において修正及び変更が成し得ることは、当業者には自明であろう。例えば、一実施例の一部として図示又は説明される構成が、別の実施例に使用されることにより、さらなる他の実施例が生み出されることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に含まれるような修正及び変更をその範囲に含むように意図される。

次に図面を参照すると、本開示による軸受アセンブリ５０の一実施例が、図１〜図５に示される。往復機関（図示せず）では、ピストンが、シリンダ内を往復運動し、クランクシャフト１０を駆動する。ピストンは、クランクシャフト１０がピストンの移動により駆動されるように、コネクティングロッド３０によってクランクシャフト１０に連結され、軸受アセンブリ５０は、クランクシャフト１０とコネクティングロッド３０との間に受けられることにより、摩擦を低減させる。ピストン、クランクシャフト１０、及びコネクティングロッド３０の移動により、軸線方向の力及び半径方向の力が、軸受アセンブリ５０を介してコネクティングロッド３０とクランクシャフト１０との間に印加される。

図１及び図２に最も良く示すように、コネクティングロッド３０は、第１の端部３２、棒部分３４、及び第２の端部３６を備える。第１の端部３２は、第１の開口３８を画定し、この第１の開口３８を貫通するピストン・ピンによりピストンに対して連結される。枢動軸線４０が、第１の開口３８の中心を通るように規定され、第１の端部３２及びコネクティングロッド３０は、ピストンがシリンダ内を往復運動する際に、ピストン・ピンを中心として枢動する。コネクティングロッド３０の第２の端部３６は、第２の開口４２を画定する。クランクシャフト１０の一部分は、クランクシャフト１０がコネクティングロッド３０に結合されるように、第２の開口４２を貫通して回転自在に受けられる。軸受アセンブリ５０は、コネクティングロッド３０の第２の開口４２と、第２の開口４２を貫通するクランクシャフト１０の部分との間に位置決めされて、それらの間に発生する半径方向の力及び軸線方向の力を吸収する。

図４に最も良く示すように、軸受アセンブリ５０は、第１の複数のころ要素５２ａと、第２の複数のころ要素５２ｂと、第１の複数のころ要素５２ａと第２の複数のころ要素５２ｂとの間に位置するスラスト・リング６０とを備える。図示するように、コネクティングロッド３０の第２の開口４２の内周面は、外側軌道４４と、外側軌道４４からコネクティングロッド３０の第２の端部３６内へと半径方向外方に延在する環状溝４６とを有する。環状溝４６は、軸受アセンブリ５０のスラスト・リング６０を受けるように構成され、第１の外側軌道４４ａ及び第２の外側軌道４４ｂに外側軌道４４を分割する。さらに、コネクティングロッド３０の第２の開口４２内に受けられるクランクシャフト１０の一部分が、クランクシャフト１０の対向する内側壁１６ａと１６ｂとの間に円筒形状の内側軌道１４を画定する。

図示する実施例においては、軸受アセンブリ５０は、中実のクランクシャフト１０と共に使用される。しかし、軸受アセンブリ５０は、図１０に示すような組立型のクランクシャフト１０ａと共に使用してもよい。図５に示すように、スラスト・リング６０及びコネクティングロッド３０の第２の端部３６は、第２の開口４２内に受けられるクランクシャフト１０の部分の周囲に位置決めされ得るように、少なくとも２つの別個の部品から形成される。スラスト・リング６０は、コネクティングロッド３０の環状溝４６内に受けられる外周面６４を備え、対向する軸受表面６２ａ及び６２ｂを形成する一対の平行な側面を備える。図４に最も良く示すように、第１の複数のころ要素５２ａ及び第２の複数のころ要素５２ｂは、それぞれ、内側軌道１４と外側軌道４４との間に画定される環状空間内に受けられる。より具体的には、第１の複数のころ要素５２ａは、第１の内側軌道１４ａと第１の外側軌道４４ａとの間に位置し、第２の複数のころ要素５２ｂは、第２の内側軌道１４ｂと第２の外側軌道４４ｂとの間に位置し、２つの複数のころ要素５２ａ及び５２ｂは、スラスト・リング６０の両側に位置する。

第１の複数のころ要素の各ころ要素５２ａは、スラスト・リング６０の軸受表面６２ａに隣接する第１の端面５４と、クランクシャフト１０の内側壁１６ａに隣接する第２の端面５６と、第１の内側軌道１４ａ及び第１の外側軌道４４ａに接触する円筒形状の外側表面５８とを備える。同様に、第２の複数のころ要素の各ころ要素５２ｂは、スラスト・リング６０の軸受表面６２ｂに隣接する第１の端面５４と、クランクシャフト１０の内側壁１６ｂに隣接する第２の端面５６と、第２の内側軌道１４ｂ及び第２の外側軌道４４ｂに接触する外周面６４とを備える。図４に示すように、第１の複数のころ要素の各ころ要素５２ａの軸線方向長さは、第１の外側軌道４４ａの軸線方向長さよりも長いことが好ましい。それにより、第１のころ要素５２ａの第１の端面５４にスラスト・リング６０の軸受表面６２ａが当接することによって、コネクティングロッド３０の第１の外側面４８ａがクランクシャフト１０の内側壁１６ａに接触することが防止される。同様に、第２の複数のころ要素の各ころ要素５２ｂの軸線方向長さは、第２の外側軌道４４ｂの軸線方向長さよりも長い。そのため、第２のころ要素５２ｂの第１の端面５４にスラスト・リング６０の軸受表面６２ｂが当接することによって、コネクティングロッド３０の外側表面４８ｂがクランクシャフト１０の内側壁１６ｂに接触することが防止される。第１の複数のころ要素５２ａ及び第２の複数のころ要素５２ｂの両方が、総ころ要素（ｆｕｌｌ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｏｌｌｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を備えることが好ましい。

図４に最も良く示すように、クランクシャフト１０の最外側部の対向する内側壁１６ａ及び１６ｂの高さは、それぞれ、第１のころ要素５２ａ及び第２のころ要素５２ｂの各直径よりも小さく、これによりコネクティングロッド３０の第２の端部３６とクランクシャフト１０との間に間隙が形成される。そのため、スプレー・システムが、軸受アセンブリ５０に潤滑流体を供給するために使用できる。クランクシャフト１０は、内側軌道１４と連通状態にある潤滑経路２４を形成するために穿孔されることが好ましい。潤滑経路２４は、第１の内側軌道１４ａと第２の内側軌道１４ｂとの間の内側軌道１４の一部分で終端することが好ましい。そのため、潤滑経路２４は、第１の複数のころ要素５２ａと第２の複数のころ要素５２ｂとの間に位置する領域に潤滑流体を供給する。

図６に示すように、本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例は、コネクティングロッド３０ａを備え、スラスト・リング６０ａが、コネクティングロッド３０ａの第２の端部３６と一体的に形成される。一体的に形成されたスラスト・リング６０ａを備える軸受アセンブリは、図１〜図５に関連して論じたような軸受アセンブリ５０の実施例と同様の機能を奏する。

図７に示すように、本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例は、コネクティングロッド３０ｂの第２の端部３６により画定された環状溝４６内に受けられる単体成形されたスラスト・リング６０ｂを備える。単体成形されたスラスト・リング６０ｂを備える軸受アセンブリは、図１〜図５に関連して論じた実施例とは、図１０に示すような組立型クランクシャフト１０ａと共にのみ使用可能である点において異なる。

次に図８〜図１０を参照すると、本開示による軸受アセンブリの代替的な一実施例が示される。軸受アセンブリ５０ｃは、コネクティングロッド３０ｃの第２の端部３６が、一体的に成形されたスラスト・リング６０ｃを備える連続リングである点において、図１〜図５に関連して論じた実施例と主に異なる。そのため、軸受アセンブリ５０ｃは、組立型クランクシャフト１０ａと共に使用され、コネクティングロッド３０ｃの第２の端部３６は、それらを貫通するクランク・ピン１２によりクランクシャフト１０ａに対して固定される。

以上、本発明の１つ又は複数の好ましい例を記載したが、本発明の範囲及び原理から逸脱することなく、本発明においては様々な変更及び変形を行うことができることを当業者には理解されたい。例えば、第１の複数のころ要素及び第２の複数のころ要素内の各ころ要素の長さは、同一である必要はない。本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲及び原理並びにそれらの均等物内の変更及び変形を含むように意図される。

Claims (10)

1. コネクティングロッド、クランクシャフト、第１の複数のラジアルころ要素および第２の複数のラジアルころ要素を備える軸受アセンブリにおいて、
   前記コネクティングロッドが、第１の端部及び第２の端部を有し、前記第２の端部は、円筒形状の開口から半径方向内方に垂下する、一対の対向する軸受表面を有するスラスト・リングを有する円筒形状の開口を画定し、それにより、前記円筒形状の開口は、前記スラスト・リングの両側に第１の外側軌道及び第２の外側軌道を画定し、前記スラスト・リングは、前記円筒形状の開口の内側表面から半径方向外方に延在する環状溝内に受けられ、
   前記クランクシャフトは、一対の対向する内側壁の間に位置する円筒形状の内側軌道を画定し、
   前記第１の複数のラジアルころ要素は、前記第１の外側軌道と前記内側軌道との間に位置し、前記第１のラジアルころ要素はそれぞれ、前記スラスト・リングの軸受表面に接触する第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、前記第１の端面と前記第２の端面との間に軸線方向長さを画定し、
   前記第２の複数のラジアルころ要素は、前記第２の外側軌道と前記内側軌道との間に位置し、前記第２のラジアルころ要素はそれぞれ、前記スラスト・リングの軸表受面に接触する第１の端面及び対向側の第２の端面を有し、前記第１の端面と前記第２の端面との間に軸線方向長さを画定し、
   前記第１の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の前記軸線方向長さが、前記第１の外側軌道の軸線方向長さよりも長く、前記第２の複数のラジアルころ要素のうちの少なくとも１つのラジアルころ要素の前記軸線方向長さが、前記第２の外側軌道の軸線方向長さよりも長い、軸受アセンブリ。
2. 前記第１の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第２の端面が、前記第１の外側軌道を越えて軸線方向外方に延在する、請求項１に記載された軸受アセンブリ。
3. 前記第２の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第２の端面が、前記第２の外側軌道を越えて軸線方向に外方に延在する、請求項２に記載された軸受アセンブリ。
4. 前記第１の複数のラジアルころ要素の各ラジアルころ要素の前記第２の端面は、前記第１の複数のラジアルころ要素の各ラジアルころ要素の前記第１の端面が前記スラスト・リングに接触する場合に、前記第１の外側軌道を越えて軸線方向に外方に延在する、請求項３に記載された軸受アセンブリ。
5. 前記第２の複数のラジアルころ要素の各ラジアルころ要素の前記第２の端面は、前記第２の複数のラジアルころ要素の各ラジアルころ要素の前記第１の端面が前記スラスト・リングに接触する場合に、前記第２の外側軌道を越えて軸線方向に外方に延在する、請求項４に記載された軸受アセンブリ。
6. 前記第１の複数のラジアルころ要素及び前記第２の複数のラジアルころ要素のそれぞれが、総ラジアルころ要素をさらに備える、請求項１に記載の軸受アセンブリ。
7. 前記コネクティングロッドの前記第２の端部の最大軸線方向長さが、前記第１の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記軸線方向長さ、前記第２の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記軸線方向長さ、及び前記スラスト・リングの軸線方向長さにより規定される、全軸線方向長さよりも短い、請求項１に記載された軸受アセンブリ。
8. 前記内側軌道は、第１の内側軌道及び第２の内側軌道をさらに備え、前記クランクシャフトは、第１の端部及び第２の端部を有する潤滑経路を備え、前記第２の端部は、前記第１の内側軌道と前記第２の内側軌道との間に位置する、請求項１に記載された軸受アセンブリ。
9. 前記第１の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第１の端面は、前記スラスト・リングに接触し、前記第１の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第２の端面は、前記クランクシャフトの一対の対向する内側壁のうちの一方に接触する、請求項１に記載された軸受アセンブリ。
10. 前記第２の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第１の端面は、前記スラスト・リングに接触し、前記第２の複数のラジアルころ要素のうちの前記少なくとも１つのラジアルころ要素の前記第２の端面は、前記クランクシャフトの前記一対の対向する内側壁のうちの別の一方に接触する、請求項９に記載された軸受アセンブリ。

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