JPH0510826U - 連接棒用針状ころ軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】針状ころの焼き付き防止およびピストンピンの
摩耗低減と、安定的な高速回転動作とを達成すること。 【構成】針状ころ６は、窒化けい素を主体とした焼結体
からなるセラミックスで形成されており、その軸方向両
端部分には、その軸方向全長にわたるフルクラウニング
の軸方向両端部分の形状に対応した部分クラウニング８
が形成されていて、針状ころ６の中間部分が平坦に形成
されている。これにより、高硬度、高耐熱性、軽量化が
可能となる他、局部への荷重負担が軽減されるようにな
るので、内燃機関の高速回転域での安定的な運転が実現
できるようになる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば内燃機関において、連接棒の小端部とピストンピンとの間に 設けられる連接棒用針状ころ軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年では内燃機関の高回転化に伴い、コネクティングロッドとピストンピンと の連結部分に転がり軸受を装着することが試みられている。この転がり軸受とし ては、ピストンピンを内輪とし、コネクティングロッドの大端部や小端部を外輪 とする内外軌道輪なしの針状ころ軸受（ケージアンドローラ）が採用されている 。通常、針状ころと保持器はいずれも金属材料で形成されており、針状ころは、 ＳＵＪ２など、保持器はＳＣＭなどの材料とされる。また、最近では、大端部の 針状ころをセラミックス製とすることが試みられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記小端部に使用される針状ころ軸受においては、高速回転で使用 すること、燃焼室内の爆発に伴い高荷重が作用すること、高温雰囲気にさらされ ること、さらにはクランク機構により回転速度が加減変動されることなど厳しい 条件下で使用されるため、早期段階で針状ころに各種の損傷が発生し、焼付き寿 命が短くなる、という問題が発生している。

【０００４】 また、保持器と針状ころの両方が金属製であって総重量が重いため、高速回転 域での回転バランスが不安定になりやすいことが指摘される。

【０００５】 このような不具合を解消するため、大端部に使用されるようなセラミックス製 の針状ころ軸受も考えられているが、小端部は大端部のような回転運動ではなく 、揺動運動であるために、セラミックス製の針状ころにより、ピストンピンのこ ろ端面対応部での段摩耗が激しく、上記と同様、早期に軸受寿命に陥っていた。 本考案はこのような事情に鑑みて創案されたもので、ピストンピンの段摩耗防 止と、安定的な高速回転動作とを達成することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案はこのような課題を達成するために、連接棒の小端部を外輪とし、ピス トンピンを内輪とする連接棒用針状ころ軸受装置において、次のような構成をと る。

【０００７】 本考案の連接棒用針状ころ軸受装置は、複数の針状ころと、針状ころを保持し 連接棒の大端部または小端部の内周面で案内される保持器とからなり、 かつ、前記針状ころが窒化けい素を主体とするセラミックスで形成されている とともに、該針状ころの軸方向両端部分にクラウニングが施されていることに特 徴を有する。

【０００８】 なお、前記保持器を耐熱性を有する合成樹脂で形成してもよいし、また、前記 ピストンピンをセラミックスで形成してもよい。

【０００９】

【作用】

セラミックスで形成した針状ころは、一般的な金属製の針状ころに比べて高硬 度，軽重量，耐熱性といった点で優れる。これにより、ＰＶ値が減少し、針状こ ろが転接するピストンピンとの間での昇温が抑制され、針状ころの各種損傷が従 来よりも長期間発生しにくくなるなどで有利となる。針状ころの軸方向両端部分 にクラウニングを施しているから、ピストンピンに対する接触応力の局部集中が 抑制されることになる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】 図１および図２に本考案の一実施例を示している。図中、１はコネクティング ロッド、２はピストン、３はピストンピン、４は針状ころ軸受である。

【００１２】 針状ころ軸受４はコネクティングロッド１の小端部５とピストンピン３との間 に設けられるもので、複数のセラミックス製の針状ころ６と、針状ころ６を保持 しコネクティングロッド１の小端部５の内周面で案内される耐熱性のプラスチッ ク製の保持器７とからなる内外軌道輪無しのいわゆるケージアンドローラと呼ば れるものである。

【００１３】 針状ころ６は、窒化けい素を主体とした焼結体からなるセラミックスで形成さ れており、その軸方向両端部分には、その軸方向全長にわたるフルクラウニング の軸方向両端部分の形状に対応した部分クラウニング８が形成されていて、針状 ころ６の中間部分が平坦に形成されている。このような部分クラウニング８は、 図３に示すような超研磨装置を用いて以下のように形成される。すなわち、まず 、図４に示すような形状の一対のローラ２０、２０の波形部分中央谷部に針状こ ろ６を載せ、この針状ころ６に対して先端が部分円弧状に凹んだ砥石２１を押し 付けた状態で一対のローラ２０、２０を回転させることにより、針状ころ６の周 面にフルクラウニングを形成する。このフルクラウニングが形成された針状ころ ６を一対のローラ２０、２０上の平坦部分へ移動させ、この針状ころ６に対して 先端が平坦な砥石２２を押し付けた状態で一対のローラ２０、２０を回転させる ことにより、針状ころ６の中央部分を平坦に研磨する。これにより針状ころ６の 軸方向両端部分に部分クラウニング８が残る。

【００１４】 保持器７は、そのポケット９に針状ころ６が径方向内外に抜け出し自由な状態 でかつ回動自在に保持される構造であり、例えばＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サ ルファイド）、４６ナイロン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポ リアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）などの選択さ れたひとつの耐熱性プラスチックからなる。なお、この保持器７に対して針状こ ろ６を保持させたまま取り扱うためには、実願平２−１００３８６号および実願 平２−１００３８７号に記載の脱落防止具などが用いられる。

【００１５】 本実施例の針状ころ軸受４において、セラミックス製の針状ころ６の硬度は金 属製のものよりも大幅に高く、針状ころ重量も金属製針状ころの約１／２以下で あるとともに耐熱性で優れている。この針状ころ６の重量軽減に伴い、ＰＶ値（ Ｐ＝軸受平均圧力ｋｇｆ/ｃｍ²、Ｖ＝周速度ｍ／ｓ）を小さくでき、針状ころ６ が高硬度ゆえに耐荷重性能を向上できる。しかも、針状ころ６の軸方向両端部分 に部分クラウニング８を形成しているから、エッジロードを抑制することができ る。すなわち、単に、セラミックス製の針状ころ６を用いただけでは、ピストン ピン３のころ端部対応箇所がエッジロードにより段付き状に摩耗し早期焼き付き の原因となる。このため、針状ころ６の軸方向両端部分に部分クラウニング８を 施している。

【００１６】 そして、針状ころ６をセラミックス製とした他に、保持器７を合成樹脂製とし ているので、針状ころ軸受の総重量を軽減できる。例えば従来の金属製の針状こ ろ軸受は約１８ｇとなるのに対し、本実施例のものは約５ｇとなる。また、この ことに加えて、本実施例では、ピストンピン３についても、窒化けい素を主体と した焼結体からなるセラミックスで中実に形成することにより、軽量化と剛性ア ップおよび段摩耗の防止とを図っている。したがって、コネクティングロッド１ の小端部５側すなわち往復運動上端側での重量軽減が達成されるので、高速回転 域での運転を安定的に行えるようになる。さらに、本実施例のセラミックス製針 状ころ６を採用した場合、金属製針状ころを用いている場合に剥離を起こす領域 での使用に十分耐えることができる。したがって、２サイクルエンジンのコネク ティングロッド支持部などのように混合気の潤滑油分が少なくなっている厳しい 条件下で使用しても、従来の金属製針状ころ使用の場合に比べ針状ころ６の焼付 き寿命を延ばすことができる結果となる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案では、セラミックス製の針状ころを用いることで 、高硬度、高耐熱性、軽重量化を実現しているとともに、針状ころの軸方向両端 部分に部分クラウニングを形成しているから、針状ころおよびピストンピンに生 ずる各種損傷の発生を一般的な金属製の針状ころよりも長期間にわたって防止す ることができるとともに、針状ころとそれの接触相手との間でのエッジロードを 抑制することができる。したがって、たとえ、希薄な潤滑油使用環境および厳し い使用条件下においても、長期間安定的に動作できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のコネクティングロッド支持
構造を略示した断面図。

【図２】針状ころ軸受を略示した縦断面図。

【図３】針状ころの周面処理に用いる超研磨装置の構成
模式図。

【図４】図３の超研磨装置の砥石およびローラを示す側
面図。

【符号の説明】

１ コネクティングロッド ２ ピストン ３ ピストンピン ４ 針状ころ軸受装置 ６ 針状ころ ７ 保持器 ８ 部分クラウニング

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】連接棒の小端部を外輪とし、ピストンピン
   を内輪とする連接棒用針状ころ軸受装置であって、 複数の針状ころと、針状ころを保持し連接棒の小端部の
   内周面で案内される保持器とからなり、 かつ、前記針状ころが窒化けい素を主体とするセラミッ
   クスで形成されているとともに、該針状ころの軸方向両
   端部分にクラウニングが施されている、ことを特徴とす
   る連接棒用針状ころ軸受装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の連接棒用針状ころ軸受装
   置において、前記保持器が耐熱性を有する合成樹脂で形
   成されている、ことを特徴とする連接棒用針状ころ軸受
   装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の連接棒用針状ころ軸受装
   置において、前記ピストンピンがセラミックスで形成さ
   れている、ことを特徴とする連接棒用針状ころ軸受装
   置。