JPH11201166A - コネクティングロッドのピストンピン用軸受ブシュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コネクティングロッドのピストンピン用軸受
ブシュにおいて、エンジン始動時における潤滑性を改善
する。 【解決手段】 軸受ブシュ５の内周面のうち、ピストン
に作用する燃料の爆発圧力を受ける高荷重側とは反対側
の軽荷重側に多数のインデント６を形成し、このインデ
ント６に潤滑油が溜められるようにする。エンジンの始
動時には、インデント６に溜められた潤滑油が軸受ブシ
ュ５とピストンピントの間のすべり面間に供給されるの
で、エンジン始動時の潤滑不良の問題を解消できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのコネクテ
ィングロッドの小端側に設けられるピストンピン用軸受
ブシュに係り、特に、エンジン始動時の潤滑性の向上を
図ったものに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】エンジン、例えばディ
ーゼルエンジンでは、そのコネクティングロッドのピス
トンピン用の軸受としては、ブシュが採用される例が多
く、その軸受ブシュは、通常、コネクティングロッドの
小端部に嵌着した後、軸受面（内周面）を旋削加工など
により所定の内径寸法、表面粗さに仕上げて使用され
る。

【０００３】ところで、コネクティングロッドの大端部
に取り付けられる軸受に対しては、シリンダーブロック
や主軸受、クランク軸に形成された油路を通じて潤滑ポ
ンプからの潤滑油を供給する強制潤滑方式が採用されて
いる。これに対し、小端部の軸受ブシュへの給油につい
ては、油路の一部に設けられたノズルからジェットにし
て油をかけるノズル方式を採用したもの、大端部の軸受
からコネクティングロッドの油路を通じて潤滑ポンプか
らの潤滑油を供給する強制潤滑方式を採用したもの、或
いは、ノズル方式と強制潤滑方式とを併用したものなど
がある。

【０００４】しかるに、ノズル方式のものでは、エンジ
ンが始動してからコネクティングロッドの小端部にはね
かけられた潤滑油が軸受ブシュの軸受面にまで侵入して
くるには時間がかかる。また、強制潤滑方式のもので
は、小端部の軸受ブシュは潤滑油ポンプからの油路の末
端に位置するため、エンジン始動時には潤滑油の供給が
ほとんどない状態となる。このように、ノズル方式、強
制潤滑方式のいずれを採用するにしても、小端部の軸受
ブシュは、エンジン始動時、給油不足となって潤滑性に
劣るという問題を生ずる。

【０００５】この解決策として、従来は、軸受ブシュの
軸受面に油溝を形成したりしていた。しかしながら、最
近のディーゼルエンジンが、高出力化、或いは排気ガス
対策の観点から、燃焼圧力を高める傾向にあることを考
慮すると、油溝を設けるものでは、受圧面積が減少する
ので、高燃焼圧力化に対応できなくなる。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、エンジン始動時における潤滑性を改善
することができるコネクティングロッドのピストンピン
用軸受ブシュを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、エンジンのコネクティングロッドの小
端側に嵌着され、ピストンピンを支持するコネクティン
グロッドのピントンピン用軸受ブシュにおいて、すべり
面のうち軽負荷側にインデントを形成したことを特徴と
する。この場合、前記インデントには、固体潤滑剤を埋
設しておくことができる。

【０００８】上記手段によれば、エンジンの停止状態に
おいて、インデントには、前回のエンジンの運転時に軸
受ブシュとピストンピンとのすべり面間に供給された潤
滑油が溜められており、或いは固体潤滑剤が存在してい
る。このため、エンジンを再び始動させた時、そのイン
デント内の潤滑油或いは固体潤滑剤が軸受ブシュとピン
トンピンとのすべり面間に供給される。また、インデン
トは軽荷重側に設けられていて、ピストンに作用する燃
料の爆発圧力を受ける高荷重側にはそのようなインデン
トは設けられていないので、高荷重側の受圧面積を減少
させるような不具合は生じない。

【０００９】本発明では、上記インデントを加工し易く
するために、その形状を軸受面において円形とすること
ができる。また、インデントの面積率を高めるために、
その形状を軸受面において菱形とするすことができる。
また、本発明では、軸受ブシュの軸受面をＣｕ系または
Ａｌ系の軸受合金で、Ｐｂを含まない（不純物程度は許
容）軸受合金により構成することができる。ピストンピ
ン用軸受ブシュでは、一般に軸受合金には、Ｃｕ系の例
えばＣｕ−10％Ｓｎ−10％Ｐｂのものが用いられてきて
いる。しかしながら、Ｃｕ系合金中のＰｂは余り荷重を
受け持たないし、劣化油に対し腐食され易く、もし腐食
された場合、軸受合金の負荷能力が著しく低下する。そ
して、最近のエンジン、特にディーゼルエンジンでは、
燃焼圧力がますます増大し、軸受面圧も上昇する傾向に
あって、中には１００〜１２０ＭＰａに達するものもあ
る。これに伴い、軸受合金の耐疲労性、耐摩耗性を高め
る必要があるが、それにはＰｂを無くして強度を確保す
る方法もある。また、Ｐｂの含有量を減少させること
は、環境に悪影響を及ぼさないこととなり、本発明は強
度向上、環境対策の両方に優れたものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
〜図３を参照しながら説明する。図２には、例えばディ
ーゼルエンジンのコネクティングロッド１が示されてい
る。このコネクティングロッド１は、ピストンとクラン
ク軸のクランクピン２とを接続するもので、クランク軸
側に取り付けられる大端部には、クランク軸のクランク
ピン２を受ける二分割形の軸受３が設けられ、ピストン
側に取り付けられる小端部には、ピントンピン４を受け
る軸受ブシュ５が取り付けられている。

【００１１】この軸受ブシュ５の内周の軸受面である軸
受合金層の表面のうち、高荷重側、すなわちシリンダ内
に噴射された燃料が爆発する際、ピストンに作用する燃
料の爆発圧力を受ける大端部側（図２で下側）は、図１
（ｂ）に示すように平坦な円筒面をなしているが、その
反対側の軽荷重側（図２で上側）には、図１（ａ）に示
すように多数のインデント６が形成されている。このイ
ンデント６は、球状に窪み、軸受面において円形の外形
状を有している。

【００１２】上記の軸受ブシュ５は、いわゆる巻きブシ
ュ形のものである。この巻きブシュ形の軸受ブシュ５
は、鋼製の裏金の表面に例えばリン青銅からなる軸受合
金（いずれも図示せず）をライニングしてなるバイメタ
ルを図３に示すように短冊状に切断し、その短冊状バイ
メタルを円筒状に成形して製造されたもので、上記イン
デント６は、短冊状のバイメタルを円筒状に成形する前
の工程で例えばプレス成形により形成される。この場
合、軸受ブシュ５の軸受合金としては、Ｃｕ系の軸受合
金でＰｂを含まない（不純物としての含有は許容）、例
えばリン青銅（Ｃｕ−0.05Ｐ− 5Ｓｎ）が用いられる。

【００１３】インデント６が形成されて円筒状に成形さ
れた上記の軸受ブシュ５は、コネクティングロッド１の
小端部に形成されたハウジング穴７内に、インデント６
の形成面側が大端部とは反対側に位置するように圧入さ
れる。このとき、軸受ブシュ５が正規の位置にハウジン
グ穴７内に圧入されると、軸受ブシュ５に形成された油
穴８がコネクティングロッド１の小端部に形成された油
穴９と連通状態になる。その後、軸受ブシュ５の軸受面
の全周が旋削などにより加工され、所定の内径寸法およ
び表面粗さに仕上げられる。

【００１４】このような軸受ブシュ５を有したコネクテ
ィングロッド１では、エンジンの運転中、クランクピン
２用の軸受３に対しては、潤滑ポンプからの潤滑油がク
ランク軸に形成された油路（図示せず）を通じて供給さ
れる。一方、エンジンが始動し潤滑ポンプからブロック
の油路を経由した潤滑油がノズルからコネクティングロ
ッド１の小端部にはねかけられる。そして、小端部には
ねかけられた潤滑油は、小端部の油穴９および軸受ブシ
ュ５の油穴８を通ってピストンピン４と軸受ブシュ５の
すべり面間に浸入し、或いは軸受ブシュ５の両端の隙間
からピストンピン４と軸受ブシュ５のすべり面間に浸入
し、そのすべり面を潤滑する。

【００１５】エンジンが停止すると、ピストンピン４と
軸受ブシュ５のすべり面に存在する潤滑油の一部は、両
すべり面間の隙間から逃げ出てオイルパンに戻るが、多
数のインデント６内に溜まっている潤滑油は、逃げ出る
ことなくそのままインデント６内に止まるようになる。
そして、エンジンが再始動すると、インデント６内の潤
滑油がピストンピン４と軸受ブシュ５のすべり面間に供
給され、そのすべり面を潤滑する。

【００１６】このように本実施例によれば、軸受ブシュ
５にインデント６を形成したので、エンジンが停止する
際、それまでピストンピン４と軸受ブシュ５のすべり面
に供給されていた潤滑油がインデント６内に溜められた
状態となる。このため、エンジンの再始動時、インデン
ト６内の潤滑油がピストンピン４と軸受ブシュ５のすべ
り面に供給されるようになり、エンジン始動時における
潤滑油不足の問題を解消し、焼き付き事故等の発生を未
然に防止することができる。

【００１７】また、インデント６は、軸受ブシュ５の軸
受面のうち、大端部とは反対側の部分に形成したので、
ピストンに作用する燃焼圧力を直接的に受ける大端部側
の軸受面の受圧面積を減らすことがなく、エンジンの高
燃焼圧力化に効果的に対処できる。その上、軽荷重側の
軸受面積も適度に減少できるので、ピストンピン４との
余計な摩擦も軽減でき、エンジンの効率が向上する。

【００１８】更に、本実施例では、インデント６の形状
を円形に定めたので、インデント６を成形するプレス型
を製造し易く、そのプレス型を用いてインデント６を成
形する際も成形し易い。しかも、インデント６の窪み形
状が球形であるので、プレス成形の際に、角形の場合と
は異なり、短冊状バイメタルの変形量が少なく、円筒状
に成形する加工もし易くなる。

【００１９】また、本実施例では、軸受ブシュ５の軸受
合金として、Ｃｕ系の軸受合金、例えばリン青銅を採用
した。このリン青銅は、Ｐｂを含まず、強度が高い。こ
のため、最近のディーゼルエンジンの高燃焼圧力化に対
処でき、耐疲労性、耐摩耗性に優れたものとすることが
できる。また、Ｐｂを含まないことにより、環境に悪影
響を与えることも無くなる。

【００２０】図４〜図７は本発明の第２〜第５の各実施
例を示す。まず、図４の第２実施例は、インデント１０
を楕円形、或いは長円形に形成したものである。図５の
第３実施例は、インデント１１を菱形に形成したもので
ある。このようにインデント１１を菱形とした場合に
は、インデント１１が球形に窪むのではなく、角形に窪
むので、その内容積を大きくすることができ、インデン
ト１１で捕捉する潤滑油量を多くすることができる。ま
た、軸受ブシュ５の揺動方向に菱形インデント１１の対
角線方向を一致させれば、潤滑油の供給がより円滑にな
る。

【００２１】図６の第４実施例は、軸受ブシュ５の軸受
面に油穴８に連通する油溝１２を両端間にわたって形成
したもの、図７の第５実施例は、軸受ブシュ５の軸受面
のうち、インデント６形成の一部分に油穴８に連通する
油溝１３を形成したものである。このように軸受面に油
溝１２，１３を形成すれば、エンジンの運転中の潤滑性
をより良好に確保できる。

【００２２】図８は本発明の第６実施例を示すもので、
これは図８（ｃ）インデント６内にＳｎ、Ｓｎ合金、グ
ラファイト、ポリアミドイミド等の樹脂、二硫化モリブ
デン等の固体潤滑剤１４を設けたものである。図８
（ｃ）に示すような状態に固体潤滑剤１４を埋め込む場
合の加工手順の一例を説明すると、まず、図８（ａ）に
示すように軸受ブシュ５の軸受面にインデント６を形成
し、次に図８（ｂ）に示すように軸受ブシュ５の軸受面
の全体に固体潤滑剤１４を電気めっき、コーティング等
によって付着させ、そして、軸受ブシュ５をコネクティ
ングロッド１のハウジング穴７内に圧入した後、その軸
受ブシュ５の内周面を旋削してインデント６内にだけ固
体潤滑剤１４が残るように仕上げ加工する。これによ
り、図８（ｃ）に示すように固体潤滑剤１４がインデン
ト６に埋め込まれた状態となる。

【００２３】このようにインデント６に固体潤滑剤１４
を設ければ、エンジンの始動時に固体潤滑剤１４が軸受
ブシュ５とピストンピン４とのすべり面間に供給される
ようになり、潤滑性を確保することができる。この場
合、本実施例のように、固体潤滑剤１４の層厚を比較的
薄くしてインデント６内の固体潤滑剤１４に窪みが生ず
るようにすれば、その窪み１４ａに潤滑油が溜められる
ようになるので、エンジンの始動時に固体潤滑剤１４と
潤滑油との双方によって軸受ブシュ５とピストンピン４
とのすべり面間を潤滑することができる。また、インデ
ント６に固体潤滑剤１４が設けられている場合には、軸
受ブシュ５の軸受面を旋削する場合、バイトの刃先が軸
受面からインデント６に移る際のバリの発生を極力防止
でき、傷付き事故の発生を防ぐことができる。

【００２４】インデント６内に固体潤滑剤１４を埋め込
む場合、図９に示す本発明の第７実施例のように、イン
デント６が固体潤滑剤１４によって完全に埋め尽くされ
るようにしても良いことはもちろんである。

【００２５】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、次のような拡張或いは変
更が可能である。インデントの形状は、三角形、長方
形、多角形、その他種々考えられる。インデントを形成
する範囲は、軸受面の軽荷重側の半分全体に形成するも
のに限られず軽荷重側の軸受面の一部に形成するもので
あっても良い。また、主荷重部を除いて半分以上にわた
って形成しても良い。本発明は、ディーゼルエンジン用
に限られず、ガソリンエンジンのコネクティングロッド
のピントンピン用軸受ブシュに適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、（ａ）は軸
受ブシュの軸受面の片側半分を示す斜視図、（ｂ）は残
る片側半分を示す斜視図

【図２】コネクティングロッドの正面図

【図３】軸受ブシュの内面展開図

【図４】本発明の第２実施例を示す図３相当図

【図５】本発明の第３実施例を示す図３相当図

【図６】本発明の第４実施例を示す図３相当図

【図７】本発明の第５実施例を示す図３相当図

【図８】本発明の第６実施例を示すもので、インデント
に固体潤滑剤を付着させるための工程を順に示す断面図

【図９】本発明の第７実施例を示す断面図

【符号の説明】

図中、１はコネクティングロッド、２はクランクピン、
４はピストンピン、５は軸受ブシュ、６，１０，１１は
インデント、１４は固体潤滑剤である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのコネクティングロッドの小端
   側に嵌着され、ピストンピンを支持する軸受ブシュにお
   いて、 軸受面のうち軽負荷側にインデントを形成したことを特
   徴とするコネクティングロッドのピストンピン用軸受ブ
   シュ。
2. 【請求項２】 前記インデント内に固体潤滑剤が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載のコネクティン
   グロッドのピストンピン用軸受ブシュ。
3. 【請求項３】 前記インデントは軸受面において円形で
   あることを特徴とする請求項１または２記載のコネクテ
   ィングロッドのピストンピン用軸受ブシュ。
4. 【請求項４】 前記インデントは軸受面において菱形で
   あることを特徴とする請求項１または２記載のコネクテ
   ィングロッドのピストンピン用軸受ブシュ。
5. 【請求項５】 前記軸受面はＣｕ系またはＡｌ系の軸受
   合金で、Ｐｂを含まない（不純物程度は許容）軸受合金
   により構成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載のコネクティングロッドのピストン
   ピン用軸受ブシュ。