(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連接棒小端部と連接棒本体部と連接棒脚部とを有し、連接棒脚部が連接棒大端部キャップと共に軸受金で構成された軸受ブッシュがはめ込まれる連接棒大端部軸受を形成し、軸受ブッシュの中に小室と孔とから形成された油案内室が特に軸受ブッシュの周囲に存在し、油案内室がクランクピンおよびそこに存在する油案内通路からの油で貫流され、軸受ブッシュがクランクピンを残留隙間を形成した状態で包囲して滑り接触し、大端部軸受の部位に存在する油案内室が少なくとも一つの通気孔を介して周囲雰囲気に連通している往復動内燃機関の連接棒において、
クランクピン（８）と軸受ブッシュ（７）の間の残留隙間（９）が、軸受ブッシュ（７）内の少なくとも少なくとも一つの通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）を用いて、連接棒脚部（３）の内部で軸受ブッシュ（７）が最も大きな衝撃および引張り荷重を受ける部位において周囲雰囲気に連通していることと、
油溝（２０）および通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）が、油溝（２０）が通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）の直径のほぼ二倍の直径を有するように設計されていることと、
通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）の直径が、連接棒（１）の油案内室のための孔（１０、１１、１２、１３、１４）の直径の５分の１〜１０分の１であることと、
軸受ブッシュ（７）が内周面に環状の油溝（２０）を備え、通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）が軸受ブッシュ（７）の壁をその円周から貫通して油溝（２０）に開口し、この油溝（２０）が空気の案内装置として使用されること
を特徴とする往復動内燃機関の連接棒。
【請求項２】
軸受ブッシュ（７）における通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）の直径が、軸受ブッシュ（７）とクランクピン（８）との間の残留空間（９）に規定の空気量が導かれるように設計されていることを特徴とする請求項１記載の連接棒。
【請求項３】
軸受ブッシュ（７）の連接棒本体部（２）側の上側軸受金（７ａ）が少なくとも一つの通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の連接棒。
【請求項４】
上側軸受金（７ａ）が少なくとも一つの通気孔（５０）を備え、上側軸受金（７ａ）をつかむ連接棒脚部（３）が上側軸受金（７ａ）の上に位置して軸線方向に延びる孔（５１）を有し、この孔（５１）がその中心軸線に対して垂直に延びる別の孔（５２）によって周囲雰囲気に連通し、少なくとも部分的に通気孔（５０）と一直線になっていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の連接棒。
【請求項５】
連接棒脚部（３）の部位に存在し周囲雰囲気に連通している油案内室（１３）が、軸受ブッシュ（７）に向かって分岐し軸受ブッシュ（７）を貫通する通気孔（４１）と少なくとも部分的に一直線になっている孔（４０）を有していることを特徴とする請求項１又は３記載の連接棒。
【請求項６】
上側軸受金（７ａ）をつかむ連接棒脚部（３）が連接棒本体部（２）への移行部位に切欠き（２１）とこの切欠き（２１）の１つから出発し上側軸受金（７ａ）の通気孔（４１、５０）に直接通じている少なくとも一つの貫通孔（２３、５１、５２）とを有していることを特徴とする請求項１又は４記載の連接棒。
【請求項７】
連接棒脚部（３）でつかまれた上側軸受金（７ａ）が連接棒本体部（２）の中心軸線に対して対称に位置する二つの通気孔（２２ａ、２２ｂ）を有し、これらの通気孔（２２ａ、２２ｂ）が切欠き（２１）から出発している貫通孔（２３）によって周囲雰囲気に連通していることを特徴とする請求項１又は６記載の連接棒。
【請求項８】
軸受ブッシュ（７）の少なくとも一つの軸受金（７ａ）がその円周面に軸線方向に延び両端が周囲雰囲気に連通している少なくとも一つの通し溝（３０）を備え、この溝（３０）から少なくとも一つの通気孔（２２ａ、２２ｂ）が軸受金（７ａ）を貫通して分岐していることを特徴とする請求項１記載の連接棒。
【請求項９】
連接棒脚部（３）でつかまれた上側軸受金（７ａ）が連接棒本体部（２）の中心軸線に対して対称に位置しその円周面に軸線方向に延び両端が周囲雰囲気に連通している二つの溝（３０ａ、３０ｂ）を有し、これらの両溝（３０ａ、３０ｂ）から、軸受金（７ａ）を貫通するそれぞれ一つの中央に位置する通気孔（２２ａ、２２ｂ）が分岐していることを特徴とする請求項８記載の連接棒。
【請求項１０】
軸受ブッシュ（７）の内周面にある油溝（２０）が、軸受ブッシュ（７）を貫通する通気孔（２２ａ、２２ｂ、４１、５０）の部位では軸受ブッシュ（７）を貫通する油孔（１０）の部位の幅の５〜１０分の１の幅を有するように、円周方向に異なった幅で形成されていることを特徴とする請求項１記載の連接棒。
【請求項１１】
通気孔（２２ａ、２２ｂ）が軸受ブッシュ（７）の最大の衝撃および引張り荷重を受ける部位から約１００〜１５０ｍｍ離れて位置していることを特徴とする請求項１、３、７〜１０の１つに記載の連接棒。
【請求項１２】
クランク軸が主軸受（６０）内で回転するジャーナル付きのクランクと連接棒（１）用クランクピン（８）とクランク軸及びクランクピン（８）を結合するクランクウェブとから成っているクランク機構に利用され、主軸受（６０）が軸受金（６１ａ、６１ｂ）から構成された軸受ブッシュ（６１）を有し、主軸受（６０）内に小室と孔とから形成された油案内室が特に軸受ブッシュ（６１）の周囲に存在し、油案内室がジャーナルおよびそこに存在する油案内通路からの油で貫流されて、軸受ブッシュ（６１）がジャーナルを残留隙間を形成した状態で包囲して滑り接触し、主軸受（６０）の軸受ブッシュ（６１）が連接棒（１）の軸受ブッシュ（７）に類似してその最大の衝撃および引張り荷重を受ける部位に少なくとも一つの通気孔（６２）を備え、この通気孔（６２）が軸受ブッシュ（６１）の壁を貫通して構造的に最短経路で周囲雰囲気に連通していることを特徴とする請求項１記載の連接棒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の往復動内燃機関の連接棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の連接棒は既にドイツ特許第３５０５９６４号明細書で知られている。公知のように連接棒は連接棒小端部、連接棒本体部および連接棒大端部軸受を有し、従ってクランク機構（ピストン）の直線案内部分とクランク軸との間の連結構成要素となっている。連接棒大端部は閉鎖形あるいは分割形に形成される。分割形大端部の軸受キャップは少なくとも二本のはめ合いボルトによって連接棒脚部に結合されている。連接棒脚部と軸受キャップとによって形成された大端部軸受の中に、完全な軸受ブッシュを形成しクランクピンを受けるために考慮されている軸受金がはめ込まれている。この大端部軸受は圧力変動の際に衝撃的な荷重を受け、その際に大きな軸受荷重が生ずる。
【０００３】
この冒頭に述べた形式の連接棒の場合、潤滑用および冷却用の油は加圧状態でクランクピンにある案内通路から軸受ブッシュに供給され、ここから開口を通して軸受ブッシュの外で大端部軸受内に形成された集合室に到達し、そこから大端部軸受、連接棒本体部および連接棒小端部にある孔を介して並びにピストンピン内にないしはピストンピンの周りにおける通路を介して、ピストンピンに接続されているプランジャの冷却室に供給される。
【０００４】
下死点から上死点まで正の加速度で加速する際、油案内室に生ずる油柱に通常の油搬送圧力に比べて非常に大きな過圧が生じ、この過圧によって油柱が大端部軸受の方向に押圧されるという問題も既に対処されている。その潤滑油柱は連接棒がこの正の加速度から制動される際にちぎれる。そして真空が生じ、この結果、ちぎれた油柱は上死点の範囲において大端部軸受の方向に跳ね返され、これによって油案内室を画成する壁にキャビテーション現象が生ずる。
【０００５】
大端部軸受の範囲に存在する油案内室を少なくとも一つの通気孔を介して周囲雰囲気に連通させることによって、そのキャビテーション現象に対処している。
【０００６】
最新形の往復動内燃機関の場合のように一層高い回転数および大きな点火圧の場合、慣性力および点火力によるクランクピンの振動によっても遊び、即ち軸受ブッシュとクランクピンとの間のいわゆる残留隙間が非常に急速に変化する。これは、この残留隙間内における油圧も急速に変化し、従って少なくとも最大の衝撃および引張り荷重を受ける部位における軸受ブッシュの内周面と、軸受ブッシュのこの部位に対向して位置するクランクピンの外周面部分とにキャビテーション現象が生ずることを意味する。
【０００７】
キャビテーションとは液体（ここでは油）の中における蒸気泡の発生とその衝撃的な凝縮を意味する。その蒸気泡は静圧が局所的に油の蒸気圧以下に低下したときに生ずる。静圧が再び蒸気圧以上に上昇すると、蒸気泡を取囲む油を激しくちぢ込ませるキャビテーションが生ずる。これにより軸受ブッシュの壁材料ないしクランクピンの材料は機械的並びに化学的に攻撃される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の連接棒を、大端部軸受の軸受ブッシュとクランクピンとの間の残留隙間内における油圧が急速に変化し、油内に蒸気泡が形成され、これに基づいて残留隙間内にキャビテーション現象が生ずることが防止されるように形成することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に基づいて冒頭に述べた形式の連接棒において、軸受ブッシュが少なくとも最も大きな衝撃および引張り荷重を受ける部位に少なくとも一つの通気孔を備え、この通気孔が軸受ブッシュの壁を貫通して構造的に最短経路で周囲雰囲気に連通していることによって解決される。
【００１０】
本発明に基づく処置によって、軸受ブッシュとクランクピンとの間の残留隙間内における油は、軸受ブッシュの壁にある通気孔によって油内に気泡が封入されるので「弾性媒体」となり、従ってあらゆる圧力変動の際に圧力衝撃は脈動する気泡によって減衰され、即ち脈動する気泡は蒸気泡の発生および爆縮に基づく油の容積変化を補償し、これによって大きな負圧の発生は防止される。
【００１１】
本発明の有利な実施態様は各従属請求項に記載されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図を参照して本発明に基づく連接棒の種々の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
分かり易くするために各図において同一ないし相当部分には同一符号が付されている。
【００１４】
図１〜図４にはそれぞれ往復動内燃機関の連接棒１の一部が示されている。それらの図１ａ、図２ａ、図３ａ、図４ａは図１ｂ、図２ｂ、図３ｂ、図４ｂに対して９０°ずれた方向から見た図である。連接棒１は公知であるので本発明に関係する部分に限定してしか示されておらず、公知のようにピストンピンを受けるための横孔を備えた連接棒小端部と、これに続く連接棒本体部２と、これに続く連接棒脚部３とから成り、この連接棒脚部３はこれに二本のくびれボルト４ａ、４ｂを介して固定されている連接棒大端部キャップ５と一緒に連接棒大端部軸受を形成している。この大端部軸受は公知のように横孔で貫通され、この横孔の上側半部は連接棒脚部３における分割面６の上側を延び、下側半部は大端部キャップ５における分割面６の下側を延びている。
【００１５】
大端部軸受の横孔の中に完全な軸受ブッシュ７を形成する二つの軸受金７ａ、７ｂが置かれ、これらの軸受金７ａ、７ｂはクランクピン８を残留隙間９を残して包囲し滑り接触している。
【００１６】
潤滑用並びに冷却用の油は公知のように導入路を通してクランクピン８を貫流して加圧状態でまず軸受金７ａ、７ｂに供給され、油はそこから軸受ブッシュ７にある油孔１０を通って、軸受ブッシュ７の外側に配置され連接棒脚部３内および大端部キャップ５内に広がっている少なくとも一つの集合室１１に到達する。油はこの集合室１１から互いに連通している孔１２、１３を介して、連接棒脚部３から出発して連接棒本体部２を貫通して連接棒小端部（図示せず）まで延びている孔１４に到達する。
【００１７】
連接棒脚部３と大端部キャップ５とによって形成されている大端部軸受の部位に存在する潤滑油案内室１１、１２、１３、１４は少なくとも一つの通気孔１５を介して周囲雰囲気に連通している。
【００１８】
封じ込まれた油柱がちぎれると、この通気孔１５を通って空気が周囲からほぼ大気圧で油案内室１１、１２、１３、１４の中に吸い込まれて、その油案内室の中に空気・油混合体が生ずる。いま連接棒１が下死点に向かって移動するとき、再び凝集する油柱部分は先に吸い込まれていた空気をある程度圧縮し、その場合、封入された空気の一部が絞り作用を行う通気孔１５を通って再び周囲雰囲気に吹き出される。即ち油・空気柱は圧縮性を有している。これによって油案内室１１、１２、１３、１４内に封じ込まれた油柱の跳ね返りの際におけるそれらの壁への衝撃は十分に減衰されて、そこにおけるキャビテーションの発生は防止され、即ち爆縮は防止される。
【００１９】
既に冒頭に述べたように、内燃機関の高速回転中に軸受ブッシュ７とクランクピン８との間の残留隙間内における油圧が非常に急速に変化し、このために従来においては、この残留隙間に通気孔１５を通して油案内室１１、１２、１３、１４を介して周囲雰囲気から空気を供給することが十分にできない。即ちもっと高い回転数においては残留隙間内におけるこの圧力変動の時間的経過は、従来における比較的長い空気導入経路のために空気導入によるキャビテーションの防止を不可能にしている。
【００２０】
本発明においては、軸受ブッシュ７とこれによってつかまれたクランクピン８の円周との間の残留隙間において起こり得る冒頭に述べたキャビテーション現象も防止するために、軸受ブッシュ７は少なくともその最も大きく衝撃荷重および引張り荷重を受ける部位に、できるだけ構造的に最短距離で周囲雰囲気に連通している軸受ブッシュ７の壁を貫通する少なくとも一つの通気孔を備えている。
【００２１】
図１〜図４から理解できるように、軸受ブッシュ７は内周面に環状の油溝２０が形成され、この油溝２０は好適には軸受ブッシュ７の幅の中央を延びている。実施例においてすべての通気孔は軸受ブッシュ７の円周から出発して油溝２０に開口しているが、その通気孔は別の位置に置くこともできる。
【００２２】
実施例において軸受ブッシュ７の油溝２０は、通気孔２２ａ、２２ｂ、４１、５０が開口している部位と、残留隙間９に油を供給するための油孔１０が設けられている部位とに分けられている。他の有利な実施態様において軸受ブッシュ７の内周面にある油溝２０は、軸受ブッシュ７を貫通する通気孔が存在する部位において軸受ブッシュ７を貫通する油孔１０が存在する部位における幅の好適には５分の１〜１０分の１の幅を有するように円周方向に異なった幅で実現されている。
【００２３】
油溝２０および通気孔２２ａ、２２ｂ、４１、５０は、油溝２０が通気孔２２ａ、２２ｂ、４１、５０の約２倍の直径を有するように設計されていると有利である。これによって油溝２０は吸い込まれた空気のための案内装置として利用でき、最大に負荷される領域に空気を的確に案内することができる。
【００２４】
軸受ブッシュ７における通気孔２２ａ、２２ｂ、４１、５０の直径が、軸受ブッシュ７の内部空間に規定した空気量が導入されるように設計されていると特に有利である。多くの実験および計算によって、軸受ブッシュ７における通気孔の直径を油案内室１１、１２、１３、１４のための孔の直径並びに軸受ブッシュ７を貫通する油孔１０の直径の５分の１〜１０分の１に小さく設計すると特に有利であることが確認されている。この通気孔の直径に対する絶対的な数値はその都度の往復動内燃機関の大きさないし設計に左右されるが、常に孔１０、１１、１２、１３、１４に関して上述の寸法関係を考慮に入れねばならない。
【００２５】
そのように規定できる空気量の導入によって、空気導入部位において油が排除されることおよび軸受ブッシュ７の内側面における面荷重が軸受が場合によって接してしまうほどに大きくなることが回避される。なおこの空気量の導入は、大端部軸受の油案内室に対する従来技術において既に述べたように残留隙間９内の油における圧力変動によって制御される。
【００２６】
経験によって、軸受ブッシュ７の連接棒本体部２側の、つまり連接棒脚部３でつかまれた上側軸受金７ａが残留隙間９内において特に上側の軸線に近い部位が最大の衝撃および引張り荷重を受けることが分かっている。
【００２７】
図１ａから明らかなように、上側軸受金７ａをつかむ連接棒脚部３は、連接棒本体部２への移行部位に両側の切欠き２１と、この片側の切欠き２１から出発し上側軸受金７ａの少なくとも一つの通気孔２２に直接通じている貫通孔２３とを有している。大端部軸受を図１ａに対して９０°ずれた断面図で示している図１ｂから分かるように、連接棒脚部３をつかむ上側軸受金７ａは連接棒本体部２の中心軸線２４に対して対称に位置された二つの通気孔２２ａ、２２ｂを有している。これらの通気孔２２ａ、２２ｂは切欠き２１（図１ａ参照）から出発している貫通孔２３ａ、２３ｂによって周囲雰囲気に直接連通している。
【００２８】
図２ｂは図１ｂと同じ連接棒１の実施例を示している。図２ａにおいては軸受ブッシュ７の上側軸受金７ａは、各通気孔２２ａ、２２ｂのための孔２３ａ、２３ｂの代わりにその外周面を軸線方向に延び両端が周囲雰囲気に通じている通し溝３０（図２の３０ａ、３０ｂ）を備え、この溝３０から通気孔２２ａ、２２ｂが分岐している。
【００２９】
軸受ブッシュ７がその最大荷重領域において接し、これによって乾燥摩擦が生ずることを確実に防止するために、好適には通気孔２２ａ、２２ｂはそれぞれ軸受ブッシュ７の最大の衝撃および引張り荷重を受ける部位から約１００〜１５０ｍｍ隔てられて位置するように考慮されている。
【００３０】
図３ａおよび図３ｂに上側軸受金７ａのための通気孔の異なった位置付けが示されている。連接棒脚部３の部位に存在して周囲雰囲気に連通している油案内室１３は、軸受金７ａの方向に分岐し特に連接棒本体部２の中心軸線２４に対して同軸的に位置する孔４０を有している。この孔４０は通気孔１５を通して空気を急速に導入および排出することができるように少なくとも部分的に軸受金７ａを貫通する一つあるいは複数の通気孔４１と一直線になっている。
【００３１】
図４ａおよび図４ｂに異なった実施例が示されている。上側軸受金７ａは少なくとも一つの通気孔５０を有している。上側軸受金７ａをつかむ連接棒脚部３は上側軸受金７ａの上に位置して軸線方向に延びる孔５１を備えている。この孔５１はその中心軸線に対して垂直に延びる別の孔５２によって周囲雰囲気に連通している。孔５１は少なくとも部分的に上側軸受金７ａにおける通気孔５０と一直線になっている。上側軸受金７ａの通気孔５０を周囲雰囲気に連通する孔５２は好適には連接棒脚部３の連接棒本体部２への移行部位にある切欠き２１において周囲雰囲気に開口している。
【００３２】
軸受ブッシュ７とクランクピン８との間の残留隙間９内におけるキャビテーションを防止するために軸受ブッシュ７における通気孔を通して空気を供給する上述のすべての実施例は、軸受ブッシュ７とクランクピン８との間の残留隙間９に空気を供給する時間をできるだけ短くできるようにするために、構造的にできるだけ短い経路にすることを考慮に入れて実施されている。しかし本発明は上述の実施例だけに限定されず、上述の要件を満足する別のあらゆる実施形態も利用できる。
【００３３】
少なくとも大出力の大形ディーゼル機関の場合、各クランクピン間にジャーナルが存在している。ｎ個のシリンダを有する場合、ｎ＋１個の主軸受が存在している。即ちクランク軸は主軸受内を回転するジャーナル付きのクランクと、連接棒用のクランクピンと、クランクピンを結合するためのクランクウェブとから成っている。
【００３４】
本発明に基づく連接棒１（図１〜４参照）はいまや図５に基づいてそのようなクランク機構に利用できる。連接棒１の大端部軸受と全く同様に、主軸受６０は軸受金６１ａ、６１ｂから構成された軸受ブッシュ６１を有している。この軸受ブッシュ６０もそのジャーナルを包囲し滑り接触するように、連接棒１の場合と同様に主軸受６０内に特に軸受ブッシュ６０の周囲に、小室および孔によって形成されクランク軸およびそこに存在する油案内通路からの油で貫流される油案内室が存在している。
【００３５】
連接棒１に類似して軸受ブッシュ６１はその最大の衝撃および引張り荷重を受ける領域に少なくとも一つの通気孔６２が形成されている。この軸受ブッシュ６１の壁を貫通する通気孔６２は、軸受ブッシュ６１とジャーナルとの間の残留隙間内におけるキャビテーションを防止するために、同様に構造的にできるだけ最短経路で周囲雰囲気に連通している。本発明に基づく連接棒１のすべての実施例も同様に転用でき、この主軸受６０の場合、連接棒１に対して鏡面対称に好適には下側軸受金６１ｂに適用される。
【００３６】
図６には、二つの軸受金７ａ、７ｂから構成され上側軸受金７ａに内周面にある油溝２０と連接棒本体部の中心軸線に対して対称に位置された二つの通気孔２２ａ、２２ｂとを備えた軸受ブッシュ７がもう一度示されている。上側軸受金７ａの円周において通気孔２２ａ、２２ｂ間に全軸受ブッシュ７の最大負荷領域１００が位置している。通気孔２２ａ、２２ｂの位置は、これらが最大負荷領域１００から約１００〜１５０ｍｍ離れて位置し、内周面にあり中央を延びる油溝２０に開口するように選定され、これによって油溝は吸い込まれた空気に対する案内装置として利用され、最大負荷領域１００に的確に空気を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく連接棒の第１の実施例の断面図（図１ａおよび図１ｂは互いに９０°ずれた方向から見た断面図）。
【図２】本発明に基づく連接棒の第２の実施例の断面図（図２ａおよび図２ｂは互いに９０°ずれた方向から見た断面図）。
【図３】本発明に基づく連接棒の第３の実施例の断面図（図３ａおよび図３ｂは互いに９０°ずれた方向から見た断面図）。
【図４】本発明に基づく連接棒の第４の実施例の断面図（図４ａおよび図３４は互いに９０°ずれた方向から見た断面図）。
【図５】クランク軸が主軸受内を回転するクランクから成っているクランク機構に本発明に基づく連接棒を利用した実施例の斜視図。
【図６】内周面にある油溝と連接棒本体部の中心軸線に対して対称に位置された二つの通気孔とを備えた軸受ブッシュの概略斜視図。
【符号の説明】
１            連接棒
２            連接棒本体部
３            連接棒脚部
４ａ、４ｂ    ボルト
５            連接棒大端部キャップ
７            軸受ブッシュ
７ａ、７ｂ    軸受金
８            クランクピン
９            残留隙間
１０            油孔
２０            油溝
２１            切欠き
２２ａ、２２ｂ  通気孔
２３            貫通孔
３０            通し溝
４１            通気孔
５０            通気孔
５２            貫通孔
６０            主軸受
６１            軸受ブッシュ
６１ａ、６１ｂ  軸受金
６２            通気孔
【図１】
0004431205.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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