JP2019157984A - Bearing device of crankshaft of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するための軸受装置に関する。 The present invention relates to a bearing device for supporting a crankshaft of an internal combustion engine.
内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、主軸受ハウジングの軸受保持穴に装着された主軸受に支承される。主軸受に対しては、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝内に送り込まれる。また、ジャーナル部の直径方向には第1潤滑油路が貫通形成され、この第1潤滑油路の両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通するようになっている。さらに、ジャーナル部の第1潤滑油路から、クランクアーム部を通る第2潤滑油路が分岐して形成され、この第2潤滑油路が、クランクピンの直径方向に貫通形成された第3潤滑油路に連通している。このようにして、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受の内周面に形成された潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第1潤滑油路、第2潤滑油路及び第3潤滑油路を経て、第3潤滑油路の末端に開口した吐出口から、クランクピン部とコンロッド軸受ハウジングの軸受保持穴に装着されたコンロッド軸受の摺動面間に供給される(例えば特許文献1参照)。 The crankshaft of the internal combustion engine is supported by a main bearing mounted in a bearing holding hole of the main bearing housing at a journal portion thereof. For the main bearing, the lubricating oil discharged by the oil pump is formed along the inner peripheral surface of the main bearing from the oil gallery formed in the cylinder block wall through the through-hole formed in the wall of the main bearing. Into the lubricating oil groove. Further, a first lubricating oil passage is formed through in the diameter direction of the journal portion, and both end openings of the first lubricating oil passage communicate with the lubricating oil groove of the main bearing. Further, a second lubricating oil passage that passes through the crank arm portion is formed by branching from the first lubricating oil passage of the journal portion, and this second lubricating oil passage is formed to penetrate in the diameter direction of the crank pin. It communicates with the oil passage. Thus, the lubricating oil sent from the oil gallery in the cylinder block wall into the lubricating oil groove formed on the inner peripheral surface of the main bearing through the through-hole is the first lubricating oil passage, the second lubricating oil passage, Through the third lubricating oil passage, the supply is made between the sliding surface of the connecting rod bearing mounted in the bearing holding hole of the connecting rod bearing housing from the discharge port opened at the end of the third lubricating oil passage (for example, Patent Document 1).
従来から、主軸受及びコンロッド軸受には、一対の半割軸受から構成されるすべり軸受が採用されており、半割軸受は、裏金層と摺動層から構成される。また、主軸受ハウジング及びコンロッド軸受ハウジングは、第1の分割体と第2の分割体からなり、第1の分割体と第2の分割体は、それぞれが半円筒面を有し、主軸受ハウジング及びコンロッド軸受ハウジングの軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成される。そして、一対の半割軸受は、一対の半円筒面に装着され軸受保持穴に保持されている。 Conventionally, a slide bearing including a pair of half bearings has been adopted as the main bearing and the connecting rod bearing, and the half bearing includes a back metal layer and a sliding layer. The main bearing housing and the connecting rod bearing housing include a first divided body and a second divided body, and each of the first divided body and the second divided body has a semicylindrical surface. The bearing holding hole of the connecting rod bearing housing is formed in a cylindrical shape by combining a pair of semi-cylindrical surfaces. The pair of half bearings are mounted on the pair of semi-cylindrical surfaces and are held in the bearing holding holes.
従来の内燃機関の構造的な課題として、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間にエンジンオイル及び不完全燃焼生成物(カーボンスラッジ等。以下、不完全燃焼生成物を生成物と記載する。)が堆積されやすく、エンジンオイル及び生成物の堆積に起因した半割軸受の損傷が発生しやすいことが挙げられる。 As a structural problem of a conventional internal combustion engine, engine oil and incomplete combustion products (carbon sludge, etc., hereinafter referred to as incomplete combustion products) are formed between the back metal layer surface of the half bearing and the semicylindrical surface of the bearing holding hole. Is described as a product), and damage to the half bearing caused by engine oil and product deposition is likely to occur.
具体的には、半割軸受は、多くの場合、プレス加工により平板から半円筒形状に成形されるが、プレス加工時の残留応力の影響により、半割軸受の軸線方向の裏金層表面は、摺動層側(径方向内側)に向かって凹状曲面に形成されている。また、内燃機関の運転に伴い発生する動荷重により軸受保持穴が変形した際には、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間には隙間が生成され、その隙間には周囲のエンジンオイル及び生成物が吸入されるが、従来の半割軸受は、裏金層表面に凹状曲面を有することから、隙間が半割軸受の軸線方向中央側に選択的に形成されてしまい、エンジンオイル及び生成物が隙間から排出されにくく、隙間内には次第に排出されないエンジンオイル及び生成物が堆積される。そして、堆積されたエンジンオイル及び生成物は、半割軸受の裏金層表面を押し上げ、堆積されたエンジンオイル及び生成物の径方向内側に位置する半割軸受の摺動層表面が部分的に***される。このため、***された摺動層表面は、クランク軸との直接接触の機会を増大させ、接触抵抗による発熱が増大し、最悪の場合には焼付き損傷に至る。 Specifically, in many cases, the half bearing is formed from a flat plate into a semi-cylindrical shape by pressing, but due to the influence of residual stress during pressing, the surface of the back bearing layer in the axial direction of the half bearing is A concave curved surface is formed toward the sliding layer side (inner side in the radial direction). Further, when the bearing holding hole is deformed by the dynamic load generated during the operation of the internal combustion engine, a gap is generated between the back metal layer surface of the half bearing and the semi-cylindrical surface of the bearing holding hole. The surrounding engine oil and products are sucked in, but the conventional half bearing has a concave curved surface on the surface of the back metal layer, so that a gap is selectively formed on the axial center side of the half bearing. Therefore, engine oil and products are not easily discharged from the gap, and engine oil and products that are not gradually discharged are accumulated in the gap. Then, the accumulated engine oil and product push up the surface of the half-bearing back metal layer, and the surface of the half-bearing sliding layer located inside the accumulated engine oil and product is partially raised. Is done. For this reason, the raised sliding layer surface increases the chance of direct contact with the crankshaft, heat generation due to contact resistance increases, and in the worst case, seizure damage occurs.
また、特許文献2においては、摺動層と、第1の裏金層と、摺動層と第1の裏金層の間に設けられる第2の裏金層と、から成る一対の半割軸受が提供されている。ここで、第2の裏金層の熱膨張率は、第1の裏金層の熱膨張率よりも高いことを特徴としている。本構成によれば、第1の裏金層と第2の裏金層の熱膨張率の差から、半割軸受の温度を変化させることで半割軸受の軸線方向の形状を変化させることが可能となる。即ち、半割軸受が低温であるときには、半割軸受の裏金層表面が裏金層側に向かう凸状曲面を有し、半割軸受が高温であるときには、半割軸受の裏金層表面が摺動層側に向かう凹状曲面を有することとなる。しかしながら、本構成によれば、一対の半割軸受が高温状態で軸受保持穴に保持された状態で、動荷重により軸受保持穴に変形が生じた際には、一対の半割軸受の裏金層表面が摺動層側に向かう凹状曲面を有することから、軸受保持穴の変形に伴い発生する隙間が一対の半割軸受の軸線方向中央側に選択的に形成されてしまい、依然としてエンジンオイル及び生成物を隙間から排出しにくい構造であることに変わりはなく、上記した構造的な課題は根本的に解決されていない。 Patent Document 2 provides a pair of half bearings including a sliding layer, a first back metal layer, and a second back metal layer provided between the sliding layer and the first back metal layer. Has been. Here, the thermal expansion coefficient of the second back metal layer is characterized by being higher than the thermal expansion coefficient of the first back metal layer. According to this configuration, it is possible to change the shape of the half bearing in the axial direction by changing the temperature of the half bearing from the difference in coefficient of thermal expansion between the first backing metal layer and the second backing metal layer. Become. That is, when the half bearing is at a low temperature, the back metal layer surface of the half bearing has a convex curved surface toward the back metal layer, and when the half bearing is at a high temperature, the back metal layer surface of the half bearing slides. It will have a concave curved surface which goes to the layer side. However, according to this configuration, when the pair of half bearings are held in the bearing holding holes at a high temperature and the bearing holding holes are deformed by a dynamic load, the back metal layer of the pair of half bearings Since the surface has a concave curved surface toward the sliding layer side, a gap generated with the deformation of the bearing holding hole is selectively formed on the center side in the axial direction of the pair of half bearings. There is no change in the structure that makes it difficult to discharge objects from the gap, and the above structural problems have not been fundamentally solved.
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との隙間にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、半割軸受の損傷を防止することが可能な軸受装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to prevent engine oil and products from being deposited in the gap between the back metal layer surface of the half bearing and the semi-cylindrical surface of the bearing holding hole. An object of the present invention is to provide a bearing device capable of preventing damage to a half bearing.
上記した目的を達成するために、請求項1に係る発明においては、内燃機関のクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持するすべり軸受と、該すべり軸受を保持する軸受保持穴を有する軸受ハウジングと、から成る軸受装置において、前記すべり軸受は、各々が裏金層及び摺動層を有する一対の半割軸受から構成され、前記軸受ハウジングは、各々が半円筒面を有する第1の分割体と第2の分割体とから構成され、前記軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成されると共に、該半円筒面が前記軸受保持穴の軸線方向と平行になされ、前記一対の半割軸受は、前記一対の半円筒面に装着され前記軸受保持穴に保持され、前記軸受保持穴に非装着状態の半割軸受は、最小で、該半割軸受の周方向両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度45°の位置P1を基準として−5°〜+5°の円周角度の範囲、最大で、該半割軸受の周方向全長に亘る範囲において、前記裏金層表面が、該裏金層表面における前記半割軸受の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Mから径方向の外側に向かう凸状曲面を有し、前記軸受保持穴に前記一対の半割軸受が装着された状態では、前記裏金層表面が、前記軸受保持穴の軸線方向と平行となることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a bearing having a crankshaft of an internal combustion engine, a slide bearing that rotatably supports the crankshaft, and a bearing holding hole that holds the slide bearing. In the bearing device comprising the housing, the sliding bearing is composed of a pair of half bearings each having a back metal layer and a sliding layer, and the bearing housing is a first divided body each having a semicylindrical surface. The bearing holding hole is formed in a cylindrical shape by combining a pair of semi-cylindrical surfaces, and the semi-cylindrical surface is parallel to the axial direction of the bearing holding hole. The pair of half bearings are mounted on the pair of semi-cylindrical surfaces and held in the bearing holding holes, and the half bearings not mounted in the bearing holding holes are at least the circumference of the half bearings. Direction from both end faces The surface of the back metal layer in a range of a circumferential angle of −5 ° to + 5 ° with respect to a position P1 having a circumferential angle of 45 ° toward the central portion, at most, in a range covering the entire circumferential length of the half bearing. However, it has a convex curved surface that extends radially outward from an imaginary line M connecting the axial end portions of the half bearing on the back metal layer surface, and the pair of half bearings are mounted in the bearing holding holes. In the state, the surface of the back metal layer is parallel to the axial direction of the bearing holding hole.
請求項2に係る発明においては、請求項1記載の軸受装置において、前記凸状曲面の頂部は、前記半割軸受の軸線方向の中央部に位置することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the bearing device according to the first aspect, the top portion of the convex curved surface is located at a central portion in the axial direction of the half bearing.
請求項3に係る発明においては、請求項1または請求項2記載の軸受装置において、前記凸状曲面の高さHは、0.001〜0.1mmであることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the bearing device according to claim 1 or 2, characterized in that a height H of the convex curved surface is 0.001 to 0.1 mm.
請求項4に係る発明においては、請求項1乃至請求項3のいずれに記載の軸受装置において、前記半割軸受は、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the bearing device according to any one of the first to third aspects, the bearing wall thickness of the half bearing is constant over the axial direction of the half bearing. Features.
請求項5に係る発明においては、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の軸受装置において、前記半割軸受は、該半割軸受の軸線方向の中央部を含み形成され、軸受壁厚が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成され、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域と、を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the bearing device according to any one of the first to third aspects, the half bearing is formed including a central portion in the axial direction of the half bearing, and has a bearing wall thickness. In which the bearing wall thickness is reduced toward the axial direction end portion side of the half bearing.
請求項6に係る発明においては、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の軸受装置において、前記すべり軸受は、前記クランク軸のクランクピン部を支承するコンロッド軸受であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the bearing device according to any one of the first to fifth aspects, the sliding bearing is a connecting rod bearing that supports a crankpin portion of the crankshaft. .
請求項7に係る発明においては、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の軸受装置において、前記すべり軸受は、前記クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受であることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明においては、内燃機関の運転に伴い発生する動荷重により、軸受保持穴が変形した際には、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間に隙間が生成され、同部には周囲のエンジンオイル及び生成物が吸入されるが、本発明の半割軸受が有する凸状曲面は、隙間内のエンジンオイル及び生成物に対して隙間外に排出される圧力を選択的に与えることから、隙間内にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。 In the invention according to claim 1, when the bearing holding hole is deformed due to a dynamic load generated during operation of the internal combustion engine, the space between the back metal layer surface of the half bearing and the semi-cylindrical surface of the bearing holding hole. A gap is generated, and surrounding engine oil and products are sucked into the same, but the convex curved surface of the half bearing according to the present invention is discharged outside the gap with respect to the engine oil and products in the gap. Since the applied pressure is selectively applied, engine oil and products are not easily accumulated in the gap, and damage to the half bearing can be suitably prevented.
また、請求項2に係る発明においては、一般的に半割軸受の軸線方向中央部が最も高い負荷を受けるが、凸状曲面の頂部が半割軸受の軸線方向の中央部に位置することから、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面の密着が軸線方向中央部で最も維持されやすく、同部はエンジンオイル及び生成物が吸入される可能性が最も低い。このため、同部にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。 Moreover, in the invention which concerns on Claim 2, although the axial direction center part of a half bearing generally receives the highest load, since the top part of a convex curved surface is located in the axial direction center part of a half bearing. The close contact between the back bearing layer surface of the half bearing and the semi-cylindrical surface of the bearing holding hole is most easily maintained at the central portion in the axial direction, and the portion is least likely to be inhaled with engine oil and products. For this reason, engine oil and a product are hard to accumulate in the same part, and damage to a half bearing can be prevented suitably.
また、請求項3に係る発明においては、凸状曲面の高さHが最小で0.001mm以上であることで、隙間内のエンジンオイル及び生成物に対し、半割軸受及び軸受保持穴の半円筒面の軸線方向端部側に向かう圧力を働かせることができる。また、凸状曲面の高さHが大きくなると、エンジンオイル及び生成物に働く圧力は大きくなるが、背反として、半割軸受の軸線方向端部が、クランクピン部側に近づくことになり、クランクピン部側との接触の機会が増大することから、凸状曲面の高さHは、最大で0.1mm以下に抑えることが望ましい。 In the invention according to claim 3, the height H of the convex curved surface is at least 0.001 mm, so that the half of the half bearing and the bearing holding hole are half of the engine oil and the product in the gap. A pressure directed toward the end of the cylindrical surface in the axial direction can be applied. Further, as the height H of the convex curved surface increases, the pressure acting on the engine oil and the product increases, but as a contradiction, the axial end portion of the half bearing approaches the crankpin portion side, Since the chance of contact with the pin portion side increases, the height H of the convex curved surface is desirably suppressed to 0.1 mm or less at maximum.
また、請求項4に係る発明においては、半割軸受の軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であることで、該半割軸受の摺動層表面に入力されるクランク軸の荷重を摺動層表面の広い範囲に分散させる(面圧を低く抑える)ことができるため、半割軸受への負荷が減少され、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。 Further, in the invention according to claim 4, the crankshaft that is input to the sliding layer surface of the half bearing, because the bearing wall thickness of the half bearing is constant over the axial direction of the half bearing. Therefore, the load on the half bearing can be reduced, and damage to the half bearing can be preferably prevented.
また、請求項5に係る発明においては、半割軸受は、該半割軸受の軸線方向の中央部を含み形成され、軸受壁厚が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成され、軸受壁厚が半割軸受の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域を有するため、半割軸受の軸線方向端部における半割軸受とクランク軸の距離を離すことができ、接触回避により、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。 In the invention according to claim 5, the half bearing is formed including a central portion in the axial direction of the half bearing, and has a smooth region having a constant bearing wall thickness, and both sides of the smooth region in the axial direction. Formed and having an inclined region in which the bearing wall thickness decreases toward the axial end of the half bearing, the distance between the half bearing and the crankshaft at the axial end of the half bearing can be separated, By avoiding contact, damage to the half bearing can be suitably prevented.
また、請求項6に係る発明のように、すべり軸受は、クランク軸のクランクピン部を支承するコンロッド軸受として用いることができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項7に係る発明のように、すべり軸受は、クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受として用いることができる。
Further, as in the invention according to
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(軸受装置の全体構成)
図1には、二つの軸受装置を含む構造体1が示されている。即ち、構造体1は、ジャーナル部6とクランクピン部5と図示されないクランクアーム部とを備えるクランク軸を有し、ジャーナル部6と軸受ハウジング(主軸受ハウジング)7と軸受保持穴75に装着される主軸受4とから成る一つ目の軸受装置と、クランクピン部5と軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)21と軸受保持穴26に装着されるコンロッド軸受3とから成る二つ目の軸受装置と、を含む。
(Overall configuration of bearing device)
FIG. 1 shows a structure 1 including two bearing devices. That is, the structure 1 has a crankshaft including a
クランク軸におけるジャーナル部6とクランクピン部5とは、それぞれ主軸受4とコンロッド軸受3に回転自在に支持される。
The
主軸受4に対しては、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック71の壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受4の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝41a内に送り込まれる。また、ジャーナル部6の直径方向には第1潤滑油路6aが貫通形成され、この第1潤滑油路6aの両端開口が主軸受4の潤滑油溝41aと連通するようになっている。さらに、ジャーナル部6の第1潤滑油路6aから、クランクアーム部を通る第2潤滑油路5aが分岐して形成され、この第2潤滑油路5aが、クランクピン部5の直径方向に貫通形成された第3潤滑油路5bに連通している。このようにして、シリンダブロック71の壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受4の内周面に形成された潤滑油溝41a内に送り込まれた潤滑油は、第1潤滑油路6a、第2潤滑油路5a及び第3潤滑油路5bを経て、第3潤滑油路5bの末端に開口した吐出口から、クランクピン部5とコンロッド軸受ハウジング21の軸受保持穴26に保持されたコンロッド軸受3の摺動面間に供給される
For the main bearing 4, the lubricating oil discharged by the oil pump passes through the through hole formed in the wall of the main bearing 4 from the oil gallery formed in the wall of the
軸受ハウジング(主軸受ハウジング)7は、半円筒面73を有する第1の分割体(主軸受ブロック側ハウジング)71と、半円筒面74を有する第2の分割体(主軸受キャップ側ハウジング)72と、から成り、軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)21は、半円筒面24を有する第1の分割体(コンロッド大端部側ハウジング)22と、半円筒面25を有する第2の分割体(コンロッドキャップ側ハウジング)23と、から成る。また、軸受保持穴75は、一対の半円筒面73、74が組み合されることで円筒形状に形成されると共に、半円筒面73、74がそれぞれ軸受保持穴75の軸線方向に平行になされる。同様に、軸受保持穴26は、一対の半円筒面24、25が組み合されることで円筒形状に形成されると共に、半円筒面24、25がそれぞれ軸受保持穴26の軸線方向に平行になされる。
The bearing housing (main bearing housing) 7 includes a first divided body (main bearing block side housing) 71 having a
主軸受4は、半割軸受41、42が一対となり形成され、それら一対の半割軸受41、42が一対の半円筒面73、74に装着され、軸受保持穴75に保持される。同様に、コンロッド軸受3は、半割軸受31、32が一対となり形成され、それら一対の半割軸受31、32が一対の半円筒面24、25に装着され、軸受保持穴26に保持される。
The main bearing 4 is formed of a pair of
図2に示すように、半割軸受41、42及び31、32は、裏金層81と摺動層91とから成り、裏金層表面82と摺動層表面92をそれぞれ備える。裏金層81は0.05〜0.35%の炭素を含む合金鋼等からなり、摺動層91は、ホワイト合金(錫合金)、アルミニウム合金、銅合金等の軸受合金からなる。なお、摺動層表面92には、電気めっき、真空蒸着、吹き付け等の手段を以って、更に鉛系、錫系、アルミニウム合金、合成樹脂等の表面層(オーバレイ層)が皮膜されることもある。
As shown in FIG. 2, the
(軸受装置の詳細な構成)
以下、本発明の詳細な構成及び作用効果について、クランクピン部5と軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)21と軸受保持穴26に装着されるコンロッド軸受3とから成る二つ目の軸受装置を例として説明するが、ジャーナル部6と軸受ハウジング(主軸受ハウジング)7と軸受保持穴75に装着される主軸受4とから成る一つ目の軸受装置に置き換えても同様の効果を奏する。
(Detailed configuration of bearing device)
Hereinafter, with respect to the detailed configuration and operational effects of the present invention, a second bearing device including the crank pin portion 5, the bearing housing (connecting rod bearing housing) 21, and the connecting rod bearing 3 mounted in the
図1に示されるコンロッド軸受3は、図3に示す半円筒形状を有する半割軸受31、32が一対となり形成される。ここで、図3の上図は、半割軸受31、32の摺動層表面92側から見た図を示し、図3の下図は、半割軸受31、32の側面側から見た図を示している。半割軸受31、32は、それぞれ裏金層81及び摺動層91を有し、裏金層81は、半割軸受31、32の径方向外側に裏金層表面82を形成すると共に、摺動層91は、半割軸受31、32の径方向内側に摺動層表面92を形成する。
The connecting rod bearing 3 shown in FIG. 1 is formed by a pair of
図4(A)は、本発明における半割軸受31、32の詳細な構造を示している。図4(A)の上図は、半割軸受31、32の摺動層表面92側から見た図を示し、図4(A)の下図は、図3に示す半割軸受31、32の周方向端面100から45°の位置の断面図を示している。図4(A)に示すように、半割軸受31、32は、軸受壁厚T1が半割軸受31、32の軸線方向に亘って一定となるように形成される。また、図4(A)に示すように、半割軸受31、32の裏金層表面82は、軸受保持穴26の半円筒面24、25に非装着状態にて、裏金層表面82における半割軸受31、32の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Mから径方向の外側(即ち、半割軸受31、32の裏金層81側(径方向外側))に向かって凸状曲面が、半割軸受31、32の周方向全長に亘って形成されている。また、凸状曲面の頂部は、半割軸受31、32の軸線方向の中央部に位置する。なお、図4(A)の下図に示される断面は、前述の通り、図3に示す半割軸受31、32の周方向端面100から45°の位置の断面として示されるが、断面の形状は、半割軸受31、32の周方向全長に亘って同じである。
FIG. 4A shows the detailed structure of the
図5(A)に示すように、半割軸受31、32が軸受保持穴26の半円筒面24、25に装着された状態では、組付応力により、半割軸受31、32の裏金層表面82は、半円筒面24、25に密着されるように弾性変形され、軸受保持穴26(半円筒面24、25)の軸線方向と平行となっている。
As shown in FIG. 5A, in the state where the
なお、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26(半円筒面24、25)が軸線方向で平行関係にあることを確認する手段の一つとしては、一般的にアタリ検査と呼ばれる手法を用いることができる。即ち、半割軸受31、32を装着前の半円筒面24、25に塗料(一般的にブルーペーストと呼ばれる青色の塗料)を塗布した上で、半割軸受31、32を半円筒面24、25に装着し、規定の締結トルクで組付する。この工程によって、半割軸受31、32の裏金層表面82には、半円筒面24、25との密着部分に塗料が転写される。その後、半割軸受31、32を取り出し、半割軸受31、32の裏金層表面82に転写された塗料を更に転写用紙や転写フィルムに転写させる。ここで、半割軸受31、32の軸線方向の中央から端部に亘る範囲まで、転写用紙や転写フィルムに塗料が同様に転写されていれば、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26(半円筒面24、25)は、半割軸受31、32が装着された状態で密着関係にあり、即ち平行な関係にあることを確認することができる。
As one means for confirming that the back
半割軸受31、32が装着される軸受保持穴26の半円筒面24、25には、内燃機関運転時の動荷重による変形が発生する。運転に伴う動荷重が小さい間には、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25は、組付応力による密着力により密着された関係が保たれた状態にある。しかし、動荷重が大きくなると、軸受保持穴26の半円筒面24、25の変形量が増大し、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25との密着力が低下する。
Deformation due to a dynamic load during operation of the internal combustion engine occurs on the
軸受保持穴26の半円筒面24、25の変形量が大きくなると、半割軸受31、32の裏金層表面82は、部分的に軸受保持穴26の半円筒面24、25の変形に追従できなくなり、軸受保持穴26の半円筒面24、25との密着の関係が部分的に失われる。即ち、組付応力により、軸受保持穴26の半円筒面24、25と軸線方向で平行関係になるように弾性変形されていた半割軸受31、32の裏金層表面82が、密着力低下により非装着時の形状(即ち、図4(A)に示される半割軸受31、32の状態)に復元され、図5(B)に示すように、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25の端部側との間に隙間110が生成される。この際、発生した隙間110は、周囲の雰囲気よりも低圧であるため、図6(A)に示すように、隙間110周辺のエンジンオイル111及び生成物112は、隙間110に吸引される。
When the deformation amount of the
隙間110が生成された後、軸受保持穴26の半円筒面24、25に働く動荷重が減少することにより、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25の密着が復元されるが、本実施形態の半割軸受31、32は、半割軸受31、32の裏金層81側(径方向外側)に向かって凸状曲面に形成されているため、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25の密着は、半割軸受31、32及び軸受保持穴26の半円筒面24、25の軸線方向中央側から復元されることになる。
After the
上記により、隙間110内のエンジンオイル111及び生成物112には、図6(B)に示すように、半割軸受31、32及び軸受保持穴26の半円筒面24、25の軸線方向端部側に向かう圧力F1が働くこととなり、隙間110からエンジンオイル111及び生成物112が良好に排出され、図6(C)に示される密着が完全に復元した状態において、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25の間にエンジンオイル111及び生成物112が堆積されにくく、好適に半割軸受31、32の損傷を防止することができる。
Due to the above, the
なお、半割軸受31、32では、一般的に軸線方向中央部が最も高い負荷を受ける。本実施形態では、凸状曲面の頂部が半割軸受31、32の軸線方向の中央部に位置されていることにより、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25の密着は、軸線方向中央部で最も維持されやすく、同部はエンジンオイル111及び生成物112が吸入される可能性が最も低い。即ち、同部にエンジンオイル111及び生成物112が堆積されにくく、好適に半割軸受31、32の損傷を防止することができる。
In the
また、隙間110内のエンジンオイル111及び生成物112に対し、半割軸受31、32及び軸受保持穴26の半円筒面24、25の軸線方向端部側に向かう圧力F1を働かせるために、凸状曲面の高さHは、最小でも0.001mm以上与えられることが望ましい。また、凸状曲面の高さHが大きくなると、エンジンオイル111及び生成物112に働く圧力F1は大きくなるが、背反として、半割軸受31、32の軸線方向端部が、クランクピン部5側に近づくことになり、クランクピン部5側との接触の機会が増大することから、凸状曲面の高さHは、最大で0.1mm以下に抑えることが望ましい。なお、凸状曲面の高さHとは、図4(A)の下図に示すように、裏金層表面82における半割軸受31、32の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Mから、凸状曲面の頂部までの高さとして表される。ここで、半割軸受31、32の外周面には、軸線方向両端の角縁部に面取を施すことも出来るが、このような面取を施す場合には、面取の表面は、本発明の「裏金層表面」には含まれない。
Further, a convex F1 is applied to the
更に、本発明の半割軸受31、32は、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であるため、該半割軸受31、32の摺動層表面92に入力されるクランクピン部5の荷重を摺動層表面92の広い範囲に分散させる(面圧を低く抑える)ことができるため、半割軸受31、32への負荷が減少され、好適に半割軸受31、32の損傷を防止することができる。
Further, since the bearing wall thickness of the
(従来技術の詳細な構成)
次に、本発明の実施例と対比させて、従来技術の詳細な構成について説明する。なお、軸受装置の全体構成は、本発明の実施例と同様であることから、説明を省略する。
(Detailed configuration of conventional technology)
Next, the detailed configuration of the prior art will be described in comparison with the embodiment of the present invention. The overall configuration of the bearing device is the same as that of the embodiment of the present invention, and thus the description thereof is omitted.
従来技術のコンロッド軸受は、図3に示す本発明の半割軸受31、32と同様に、半円筒形状を持つ半割軸受131、132が一対となり形成される。また、従来技術の半割軸受131、132は、本発明の半割軸受31、32と同様に、それぞれ裏金層及び摺動層を有し、裏金層は半割軸受131、132の径方向外側に裏金層表面182を形成すると共に、摺動層は、半割軸受131、132の径方向内側に摺動層表面192を形成する。
As in the case of the
図9に示すように、半割軸受131、132には、軸受壁厚T1が半割軸受131、132の軸線方向に亘って一定となるように形成される。ここで、図9の上図は、半割軸受131、132の摺動層表面192側から見た図を示し、図9の下図は、半割軸受131、132の周方向端面から45°の位置の断面図を示している。また、図9に示すように、半割軸受131、132の裏金層表面182には、軸受保持穴の半円筒面124、125に非装着状態にて、半割軸受131、132の軸線方向に、半割軸受131、132の摺動層側(径方向内側)に向かって凹状曲面が形成されている。また、凹状曲面の頂部は、半割軸受131、132の軸線方向の中央部に位置する。なお、図9の下図に示される断面は、前述の通り、半割軸受131、132の周方向端面から45°の位置の断面として示されるが、断面の形状は、半割軸受131、132の周方向全長に亘って同じである。
As shown in FIG. 9, the half bearings 131 and 132 are formed such that the bearing wall thickness T <b> 1 is constant over the axial direction of the half bearings 131 and 132. Here, the upper diagram in FIG. 9 shows a view seen from the sliding
図5に示す本発明の半割軸受31、32と同様に、半割軸受131、132が軸受保持穴の半円筒面124、125に装着された状態では、組付応力により、半割軸受131、132の裏金層表面182は、半円筒面124、125に密着されるように弾性変形され、軸受保持穴(半円筒面124、125)の軸線方向と平行となっている。
Similarly to the
半割軸受131、132が装着される軸受保持穴の半円筒面124、125には、内燃機関運転時の動荷重による変形が発生する。運転に伴う動荷重が小さい間には、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125は、組付応力による密着力により密着された関係が保たれた状態にある。しかし、動荷重が大きくなると、軸受保持穴の半円筒面124、125の変形量が増大し、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125のとの密着力が低下する。
Deformation due to a dynamic load during operation of the internal combustion engine occurs on the semi-cylindrical surfaces 124 and 125 of the bearing holding holes in which the half bearings 131 and 132 are mounted. While the dynamic load accompanying the operation was small, the relationship between the back
軸受保持穴の半円筒面124、125の変形量が大きくなると、半割軸受131、132の裏金層表面182は、部分的に軸受保持穴の半円筒面124、125の変形に追従できなくなり、軸受保持穴の半円筒面124、125との密着の関係が部分的に失われる。即ち、組付応力により、軸受保持穴の半円筒面124、125と軸線方向で平行関係になるように弾性変形されていた半割軸受131、132の裏金層表面182が、密着力低下により非装着時の形状(即ち、図9に示される半割軸受131、132の状態)に復元され、図10に示すように、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125の中央側との間に隙間210が生成される。この際、発生した隙間210は、周囲の雰囲気よりも低圧であるため、図11(A)に示すように、隙間210周辺のエンジンオイル211及び生成物212は、隙間210に吸引される。
When the deformation amount of the semi-cylindrical surfaces 124 and 125 of the bearing holding hole increases, the back
隙間210が生成された後、軸受保持穴の半円筒面124、125に働く動荷重が減少することにより、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125の密着が復元されるが、従来技術の半割軸受131、132は、半割軸受131、132の摺動層91側(径方向内側)に向かって凹状曲面に形成されているため、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125の密着は、半割軸受131、132及び軸受保持穴の半円筒面124、125の軸線方向端部側から復元されることになる。
After the
上記により、隙間210内のエンジンオイル211及び生成物212には、図11(B)に示すように、半割軸受131、132及び軸受保持穴の半円筒面124、125の軸線方向中央側に向かう圧力F2が働くこととなり、隙間210からエンジンオイル211及び生成物212が排出されにくく、図11(C)に示される密着が復元した状態において、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125の間にエンジンオイル211及び生成物212が堆積される。そして、堆積されたエンジンオイル211及び生成物212は、半割軸受131、132の裏金層表面182を押し上げるため、堆積されたエンジンオイル211及び生成物212の径方向内側に位置する半割軸受131、132の摺動層表面192が部分的に***される。このため、***された摺動層表面192は、クランクピン部との直接接触の機会を増大させ、接触抵抗による発熱が増大し、最悪の場合には焼付き損傷に至る。
As described above, the
なお、半割軸受131、132では、一般的に軸線方向中央が最も高い負荷を受ける。従来技術では、凹状曲面の頂部が半割軸受131、132の軸線方向の中央部に位置されていることより、半割軸受131、132の裏金層表面182と軸受保持穴の半円筒面124、125の密着は、軸線方向中央で最も失われやすく、同部はエンジンオイル211及び生成物212が吸入される可能性が最も高い。即ち、同部にエンジンオイル211及び生成物212が堆積されやすく、半割軸受の損傷131、132が発生しやすい。
In the half bearings 131 and 132, the center in the axial direction generally receives the highest load. In the prior art, the top of the concave curved surface is positioned at the center in the axial direction of the half bearings 131 and 132, so that the back
従来技術の半割軸受131、132と対比して、本発明の半割軸受31、32は、軸受保持穴26の半円筒面24、25に非装着状態にて、半割軸受31、32の裏金層81側(径方向外側)に向かって凸状曲面に形成されているため、好適に半割軸受31、32の損傷を防止する作用を有することを理解することができる。
In contrast to the prior art half bearings 131 and 132, the
(半割軸受の加工方法)
次に、本発明の半割軸受31、32の加工方法の一つの例を、図7を参照して説明する。本発明の半割軸受31、32については、以下の工程1〜6の手順で作成する。
(Half bearing machining method)
Next, one example of the processing method of the
まず、工程1では、摺動層91と裏金層81を有する合板(バイメタル)をプレス加工により短冊状の平板に成型する(図示せず)。そして、工程2では、図7(A)に示すように、短冊状の平板の裏金層表面82に、軸線方向に凹状曲面を有する凹状ローラ130を押し当て、裏金層表面82に凸状曲面を形成すると共に、平板を半円筒形状(成形品)に加工する。その後、工程3では、図7(B)に示すように、成形品の凸状曲面に形成された裏金層表面82側を冶具140の表面に設置する。この段階では、裏金層表面82と冶具140の表面は完全に密着していない。
First, in step 1, a plywood (bimetal) having a sliding
次いで、工程4では、図7(C)に示すように、所定の締結トルクにより、成形品の裏金層表面82と冶具140の表面を密着させる。この際、締結トルクにより成形品が変形し、裏金層表面82の凸状曲面は、摺動層表面92の凸状曲面に転換される。そして、工程5では、図7(D)に示すように、所定の締結トルクをかけた状態で、摺動層表面92を、冶具140の表面の軸線方向に平行となるように除去加工する。その後、工程6では、図7(E)に示すように、締結トルクを除去することにより、成形品の壁厚が軸線方向に亘って一定であり、且つ、軸線方向に、裏金層81側(径方向外側)に向かって凸状曲面を有する半割軸受31、32に成形される。
Next, in step 4, as shown in FIG. 7C, the back
(別実施例)
次に、本発明における別実施形態として第2実施形態及び第3実施形態を示す。なお、上記した実施形態と構成及び作用が同様である部分については、説明を省略する。また、別実施形態においても、クランクピン部5と軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)21と軸受保持穴26に装着されるコンロッド軸受3とから成る二つ目の軸受装置に提供されるコンロッド軸受3を例として説明するが、ジャーナル部6と軸受ハウジング(主軸受ハウジング)7と軸受保持穴75に装着される主軸受4とから成る一つ目の軸受装置に提供される主軸受4に置き換えても同様の効果を奏する。
(Another embodiment)
Next, 2nd Embodiment and 3rd Embodiment are shown as another embodiment in this invention. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which is the same as that of above-mentioned embodiment and an effect | action. In another embodiment, the connecting rod bearing 3 provided in the second bearing device including the crankpin portion 5, the bearing housing (connecting rod bearing housing) 21, and the connecting rod bearing 3 mounted in the
まず、第2実施形態について、図4(B)を参照して説明する。図4(B)の上図は、半割軸受31、32の摺動層表面92側から見た図を示し、図4(B)の下図は、図3に示す半割軸受31、32の周方向端面100から45°の位置の断面図を示している。図4(B)に示すように、コンロッド軸受3を構成する半割軸受31、32の少なくとも一方は、半割軸受31、32の軸線方向の中央部を含み形成される軸受壁厚T1が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成される軸受壁厚T2が半割軸受31、32の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域93と、を有する。
First, the second embodiment will be described with reference to FIG. 4B shows a view of the
また、図4(B)に示すように、半割軸受31、32の少なくとも一方は、軸受保持穴26の半円筒面24、25に非装着状態にて、裏金層表面82が、半割軸受31、32の軸線方向に、半割軸受31、32の裏金層81側(径方向外側)に向かって凸状曲面に形成されている。この凸状曲面は、半割軸受31、32の周方向全長に亘る範囲で施される。また、凸状曲面の頂部は、半割軸受31、32の軸線方向の中央部に位置する。
Further, as shown in FIG. 4B, at least one of the
軸受装置は、例えばクランク軸の剛性不足等の理由から、半割軸受31、32の軸線方向端部とクランクピン部5が接触しやすい。別実施形態では、半割軸受31、32の軸線方向両側に傾斜領域93を有するため、半割軸受31、32とクランクピン部5の距離を離すことができ、接触回避により、好適に半割軸受31、32の損傷を防止することができる。
In the bearing device, for example, due to insufficient rigidity of the crankshaft, the axial ends of the
また、第3実施形態について、図8を参照して説明する。図8の上図は、半割軸受31、32の摺動層表面92側から見た図を示し、図8の下図は、半割軸受31、32の側面側から見た図を示している。図8に示すように、半割軸受31、32の裏金層表面82は、軸受保持穴26の半円筒面24、25に非装着状態にて、半割軸受31、32の周方向端面100の両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度45°の位置P1を基準として−5°〜+5°の範囲Θ1において、凸状曲面を形成するようにしてもよい。ここで、Θ1以外の範囲における裏金層表面82は、凸状曲面である必要はなく、従来技術における凹状曲面でもよく、平滑面でもよい。一般的に軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)21は、半円筒面24、25の周方向両端部から45°位置(即ち、半割軸受31、32の周方向端面100から45°位置P1の位置)において、剛性が低く、特に同部では軸受保持穴26の半円筒面24、25の変形量が大きくなりやすいが、半割軸受31、32の周方向端面100の両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度45°の位置P1を基準として−5°〜+5°の範囲Θ1に凸状曲面が形成されることで、軸受保持穴26の半円筒部24、25の変形量が多い場合にも、半割軸受31、32の裏金層表面82と軸受保持穴26の半円筒面24、25との間の隙間にエンジンオイル111及び生成物112が堆積しにくい軸受装置を提供することができる。
The third embodiment will be described with reference to FIG. 8 shows a view of the
1 構造体
2 コンロッド
3 コンロッド軸受
4 主軸受
5 クランクピン部
6 ジャーナル部
7 軸受ハウジング(主軸受ハウジング)
21 軸受ハウジング(コンロッド軸受ハウジング)
22 第1の分割体(コンロッド大端部側ハウジング)
23 第2の分割体(コンロッドキャップ側ハウジング)
24、25 半円筒面
26 軸受保持穴
31、32 半割軸受
41、42 半割軸受
71 第1の分割体(主軸受ブロック側ハウジング)
72 第2の分割体(主軸受キャップ側ハウジング)
73、74 半円筒面
75 軸受保持穴
81 裏金層
82 裏金層表面
91 摺動層
92 摺動層表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Structure 2 Connecting rod 3 Connecting rod bearing 4 Main bearing 5
21 Bearing housing (Connecting rod bearing housing)
22 1st division body (connecting rod large end side housing)
23 Second divided body (connector cap side housing)
24, 25
72 Second divided body (main bearing cap side housing)
73, 74
Claims (7)
前記すべり軸受は、各々が裏金層及び摺動層を有する一対の半割軸受から構成され、
前記軸受ハウジングは、各々が半円筒面を有する第1の分割体と第2の分割体とから構成され、
前記軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成されると共に、該半円筒面が前記軸受保持穴の軸線方向と平行になされ、
前記一対の半割軸受は、前記一対の半円筒面に装着され前記軸受保持穴に保持され、
前記軸受保持穴に非装着状態の半割軸受は、最小で、該半割軸受の周方向両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度45°の位置P1を基準として−5°〜+5°の円周角度の範囲、最大で、該半割軸受の周方向全長に亘る範囲において、前記裏金層表面が、該裏金層表面における前記半割軸受の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Mから径方向の外側に向かう凸状曲面を有し、
前記軸受保持穴に前記一対の半割軸受が装着された状態では、前記裏金層表面が、前記軸受保持穴の軸線方向と平行となることを特徴とする軸受装置。 In a bearing device comprising a crankshaft of an internal combustion engine, a slide bearing that rotatably supports the crankshaft, and a bearing housing having a bearing holding hole that holds the slide bearing,
The plain bearing is composed of a pair of half bearings each having a back metal layer and a sliding layer,
The bearing housing is composed of a first divided body and a second divided body each having a semi-cylindrical surface;
The bearing holding hole is formed in a cylindrical shape by combining a pair of semi-cylindrical surfaces, and the semi-cylindrical surface is made parallel to the axial direction of the bearing holding hole,
The pair of half bearings are mounted on the pair of semi-cylindrical surfaces and held in the bearing holding holes,
The half bearings that are not mounted in the bearing holding holes are at least −5 ° to about the position P1 with a circumferential angle of 45 ° from the circumferential end surfaces of the half bearing toward the circumferential center. An imaginary line M connecting the surface of the back metal layer to both ends in the axial direction of the half bearing on the surface of the back metal layer in a range of a circumferential angle of + 5 °, and at the maximum, the range covering the entire circumferential length of the half bearing. Having a convex curved surface that extends radially outward from
In a state where the pair of half bearings are mounted in the bearing holding holes, the surface of the back metal layer is parallel to the axial direction of the bearing holding holes.
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WO2021039716A1 (en) | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 株式会社CUBICStars | Biological tissue staining reagent, biological tissue staining kit and biological tissue staining method |
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