JP4612072B2 - 内燃機関のコンロッド軸受 - Google Patents
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この理由として、一般に、コンロッド軸受を保持するハウジングは、機関運転時の変形が大きいため、運転時におけるクランクピンとコンロッド軸受間の間隙が、クランク軸ジャーナル部と主軸受との間の間隙に比して大きく、潤滑油溝内に保持された異物が軸受摺動面全体に広がり易く、主荷重部になる「半円形軸受の円周方向中央部」における摺動面部分にも異物が分布し、前記円周方向潤滑油溝を設けない従来タイプのコンロッド軸受を使用した場合よりも、軸受損傷が増すからである。このことは試験によって確認された。
クランク軸を支える主軸受の内周面に供給された潤滑油が、クランク軸のジャーナル部からクランクピンの直径方向貫通孔に至る内部潤滑油路を経て、コンロッドとクランク軸を連結するクランクピンを回転自在に支承するコンロッド軸受の内周面に供給されるように構成された内燃機関のコンロッド軸受であって、
該コンロッド軸受が一対の半円形軸受から成り、その一方がコンロッド大端部ハウジングのロッド側に位置する上側半円形軸受であり、他方がコンロッド大端部ハウジングのキャップ側に位置する下側半円形軸受として構成され、上側の半円形軸受は、その半円形の円周方向中心部分がコンロッドの中心軸線と一致するように組立てられる形式の前記コンロッド軸受において、
少なくとも一方の前記半円形軸受の内周面に、対をなす相手側半円形軸受との2つの突き合せ端面のうちの少なくとも一方である、コンロッド軸受に対するクランクピンの相対回転方向前方側の突き合せ端面から円周方向中央部に向かって最大円周角45度の範囲内で形成された円周方向溝と、
前記一対の半円形軸受の突き合せ端面を互いに突き合わせて組立てた状態で、前記円周方向溝が形成された側の前記突き合せ端面に沿って、かつ、前記コンロッド軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺間の全長に亘って前記両半円形軸受の少なくとも一方の内周面に形成され、潤滑油流路として前記円周方向溝と連通する軸線方向溝とを有し、
前記円周方向溝の溝断面積が、前記内周面の円周方向中央側から前記突き合せ端面に向かって大きくなされている内燃機関のコンロッド軸受。
前記円周方向溝の好適サイズは、溝幅=1〜7mm、溝深さ=0.1〜0.5mmである。
また、前記軸線方向溝の好適サイズは、溝幅=2mm未満、溝深さ=0.1〜0.5mmである。
また、本発明のコンロッド軸受では、一対の半円形軸受の突き合せ端面を互いに突き合わせて組立てた状態で、前記円周方向溝が形成された側の前記突き合せ端面に沿って、かつ、軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺間の全長に亘って前記両半円形軸受の少なくとも一方の内周面に軸線方向溝が形成され、潤滑油流路として前記円周方向溝と連通する構成を採用したので、円周方向溝と軸線方向溝とがT字形に交差連通しており、円周方向溝内を流れる潤滑油が、対をなす相手側半円形軸受の摺動面部分に向かうことなく軸線方向溝内に方向を変えて流れ、コンロッド軸受の前記両側辺部分から外部に排出される。
よって、内燃機関のシリンダブロックからクランク軸のジャーナル部を経てコンロッド軸受部に送られる潤滑油に付随する異物を速やかにコンロッド軸受部から排出して軸受の損傷を防ぐという本発明の目的を達成することができる。
以下、添付図面を見ながら本発明の実施例について説明する。
ジャーナル10は、一対の半円形軸受18A、18Bを介して、内燃機関のシリンダブロック下部に支持されている。図面で上側に位置する半円形軸受18Aは、その内周面全長に亘って潤滑油溝18aが形成されている。
また、ジャーナル10は、その直径方向貫通孔10aを有し、ジャーナル10が矢印X方向に回転すると、貫通孔10aの両端開口が交互に潤滑油溝18aに連通する。
さらに、ジャーナル10、図示されないクランクアーム、および、クランクピン12を貫通して潤滑油路20が、クランク軸内部に形成されている。
図1は、好適例として、円周方向両端面24A、26Aに傾斜面を設けているが、必ずしもこの例に限定されるわけではなく、両半円形軸受のうちの少なくとも一方にのみ、傾斜面を設けてもよい。
図2において、半円形軸受24の円周方向溝24Cは、クランクピン12の回転方向(矢印Z)前方に位置する端面24A側に形成されている。
また、傾斜面26Dが形成されているのは、半円形軸受26の円周方向端面26A、26Bのうちの一方の端面26A側である。
(1)クランクピン12を横断貫通する潤滑油路20の孔径:Ф5〜7mm。
(2)円周方向溝24C、26Fの幅:1〜7mm。
(3)円周方向溝24C、26Fの深さ:0.1〜0.5mm(このサイズは、異物サイズを考慮したものである)。半円形軸受では、一般に、開放側の両端部(対をなす相手側半円形軸受との突き合せ端部)の肉厚を円周方向中央部分の肉厚よりも薄肉であって、しかも端部に向かって次第に薄肉になるようなオイルリリーフや、両方の突き合せ端部の肉厚を局部的に薄肉となるようなクラッシュリリーフを形成するが、この場合、円周方向溝24C、26Fの深さは、オイルリリーフやクラッシュリリーフによる、円周方向中央部の肉厚を基準とする減肉量分を超えて大きくしてもよい。
(4)円周方向溝24C、26Fの長さ:半円形軸受の円周方向端面のうちの一方の端面から円周方向中央部に向かって円周角45度以内の円周方向長に相当する。この角度は、半円形軸受22の円周方向中央部が荷重負荷の最も大きい箇所であることを考慮し、これを避けるように定めた。
(5)軸線方向溝24E、26Hの溝幅(L1):2mm未満。
(6)軸線方向溝24E、26Hの溝深さ(L2):0.1〜0.5mm。
(7)クラッシュリリーフ:円周方向端面24A、24B、26A、26Bの軸受内周面側の縁部分のクラッシュリリーフ寸法は、軸受の突き合せ端面から円周方向中央側に向かって延在する円周方向長さ3mm〜15mm、円周方向中央部の肉厚を基準とする減肉量0.01〜0.05mmである。
機関作動中、シリンダブロックに設けたオイルギャラリーから、ジャーナル10を支承する主軸受を構成する一対の半円形軸受18A、18Bのうち、内周面に潤滑油溝18aが形成された半円形軸受18Aの壁を貫通して形成された開口を通じて、潤滑油溝18a内に潤滑油が供給される。回転するジャーナル10に形成された直径方向貫通孔10aの両端開口が潤滑油溝18aと間欠的に連通するが、その連通時に貫通孔10a内に潤滑油圧が作用し、更には貫通孔10aに連通する潤滑油路20にも潤滑油供給圧力が作用し、クランクピン12の外周面に存在する潤滑油路20の出口(開口)から、クランクピン12とコンロッド軸受22の間の摺動面部に潤滑油が供給される。しかしながら、クランクピン12の回転に応じて、潤滑油路20の出口(開口)が間欠的に円周方向溝24C、26Fに連通する時、それら円周方向溝24C、26F内に多量の潤滑油が流入し、潤滑油に付随する異物28、および円周方向溝24C、26F内に既に存在していた異物28が円周方向溝に沿って押し流される。この流れは、円周方向溝24C、26Fに連通する軸線方向溝24E、26Hの存在によって保証される。円周方向溝24C、26Fを流れて、軸線方向溝24E、26Hに達した異物28は、相手側半円形軸受に円周方向溝が存在しないため、相手側半円形軸受の摺動面部には流入し難く、もっぱら軸線方向溝24E、26Hに流入して、軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺部から軸受外部に排出される。
また、円周方向溝24C、26Fが、クランクピン12の回転順方向側にある、半円形軸受24、26の円周方向端面側に存在するため、円周方向溝24C、26F内にある異物28の排出を促進する傾向になる。
ながれてきた潤滑油および異物の流速が軸線方向溝24E、26H内で増大して、軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺部から軸受外部に速やかに排出される。
実施例1〜3のコンロッド軸受、および、円周方向溝および軸線方向溝を有しない在来型のコンロッド軸受、および、比較例1〜3のコンロッド軸受について、異物排出性確認試験を行なった。比較例1は在来型のコンロッド軸受に実施例と同様な形状の軸線方向溝のみを有するようにしたコンロッド軸受、比較例2は実施例2と同様な形状の円周方向溝を有するが軸線方向溝を有しないコンロッド軸受、比較例3は内周面の全周方向長に亘って深さおよび幅が一定の円周方向溝を有するが軸線方向溝を有しないコンロッド軸受であった。試験対象および試験条件は以下のとおりである。
各1時間の回転試験後、上下一対から成る円筒形軸受の内周面に付着、埋収して残留していた異物粒子の個数を数えた。異物粒子の残留個数は、少ないほどよく、より多くの異物粒子が潤滑油と共に軸受から排出されたことを示す。試験の結果、残留個数の平均値が、在来型=約280、実施例1=約140、実施例2=約175、実施例3=約160、比較例1=約260、比較例2=約290、比較例3=320であった。ここで、在来型=約260を基準値(100)として、前記平均個数の減少率を見ると、比較例1=マイナス7%、比較例2=プラス4%、比較例3=プラス14%、実施例1=マイナス46%、実施例3=マイナス38%、実施例2=マイナス32%である。この結果から、図1〜図6に示す実施例1の異物排出性が最もよく、図8に示す実施例3の異物排出性が次によく、図7に示す実施例2の異物排出性が3番目の成績であった。いずれの例も、在来型に比して、30%以上の良好な異物排出効果が得られることを確認した。
10a ジャーナルの直径方向貫通孔
12 クランクピン
14 コンロッド
16 大端部ハウジング
16A コンロッド側大端部ハウジング
16B キャップ側大端部ハウジング
18A 半円形軸受
18B 半円形軸受
18a 潤滑油溝
20 潤滑油路
22 コンロッド軸受
24 半円形軸受
24A 円周方向端面
24B 円周方向端面
24C 円周方向溝
24D 傾斜面
24E 軸線方向溝
24G 傾斜面
24a 軸線方向側辺
24b 軸線方向側辺
26 半円形軸受
26A 円周方向端面
26B 円周方向端面
26D 傾斜面
26F 円周方向溝
26G 傾斜面
26H 軸線方向溝
28 異物
30 半円形軸受
30A、30B 円周方向溝
32 半円形軸受
32A、32B 円周方向溝
34 半円形軸受
36 半円形軸受
36A、36B 円周方向溝
Claims (7)
- クランク軸を支える主軸受の内周面に供給された潤滑油が、クランク軸の内部潤滑油路を経て、コンロッドとクランク軸を連結するクランクピンを回転自在に支承するコンロッド軸受の内周面に供給されるように構成された内燃機関のコンロッド軸受であって、
前記コンロッド軸受が一対の半円形軸受から成り、その一方がコンロッド大端部ハウジングのコンロッド側に位置する上側半円形軸受であり、他方がコンロッド大端部ハウジングのキャップ側に位置する下側半円形軸受として構成され、上側の半円形軸受は、その半円形の円周方向中心部分がコンロッドの中心軸線と一致するように組立てられる形式の前記コンロッド軸受において、
少なくとも一方の前記半円形軸受の内周面に、対をなす相手側半円形軸受との2つの突き合せ端面のうちの少なくとも一方である、前記コンロッド軸受に対するクランクピンの相対回転方向前方側の突き合せ端面から円周方向中央部に向かって最大円周角45度の範囲内で形成された円周方向溝と、
前記一対の半円形軸受の突き合せ端面を互いに突き合わせて組立てた状態で、前記円周方向溝が形成された側の前記突き合せ端面に沿って、かつ、前記コンロッド軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺間の全長に亘って前記両半円形軸受の少なくとも一方の内周面に沿って形成され、潤滑油流路として前記円周方向溝と連通する軸線方向溝とを有し、
前記円周方向溝と前記軸線方向溝との連通部における前記コンロッド軸受の周方向から見た前記円周方向溝の溝断面積が、前記コンロッド軸受の軸線方向から見た前記軸線方向溝の溝断面積よりも大きくなっており、
前記円周方向溝の溝断面積が、前記内周面の円周方向中央側から前記突き合せ端面に向かって大きくなされている内燃機関のコンロッド軸受。 - 前記円周方向溝が、前記コンロッド軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺間の中央位置に形成されている請求項1に記載された内燃機関のコンロッド軸受。
- 前記円周方向溝の溝幅が1〜7mm、溝深さが0.1〜0.5mmである請求項1または請求項2に記載された内燃機関のコンロッド軸受。
- 前記軸線方向溝の溝幅が2mm未満、溝深さが0.1〜0.5mmである請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された内燃機関のコンロッド軸受。
- 前記軸線方向溝が、前記半円形軸受の突き合せ端面に隣接する軸受内周面に形成されたオイルリリーフおよび/またはクラッシュリリーフを包含することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された内燃機関のコンロッド軸受。
- 前記円周方向溝および前記軸線方向溝が、前記一対の半円形軸受の両方に、前記コンロッド軸受の軸線を中心として線対称的に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された内燃機関のコンロッド軸受。
- クランク軸を支える主軸受の内周面に供給された潤滑油が、クランク軸の内部潤滑油路を経て、コンロッドとクランク軸を連結するクランクピンを回転自在に支承するコンロッド軸受の内周面に供給されるように構成された内燃機関のコンロッド軸受であって、
前記コンロッド軸受が一対の半円形軸受から成り、その一方がコンロッド大端部ハウジングのコンロッド側に位置する上側半円形軸受であり、他方がコンロッド大端部ハウジングのキャップ側に位置する下側半円形軸受として構成され、上側の半円形軸受は、その半円形の円周方向中心部分がコンロッドの中心軸線と一致するように組立てられる形式の前記コンロッド軸受において、
少なくとも一方の前記半円形軸受の内周面に、対をなす相手側半円形軸受との2つの突き合せ端面のうちの一方である、前記コンロッド軸受に対するクランクピンの相対回転方向前方側の突き合せ端面から円周方向中央部に向かって最大円周角45度の範囲内で形成された円周方向溝と、
前記一対の半円形軸受の突き合せ端面を互いに突き合わせて組立てた状態で、前記円周方向溝が形成された側の前記突き合せ端面に沿って、かつ、前記コンロッド軸受の軸線と直角に交差する平面と平行な両側辺間の全長に亘って前記両半円形軸受の少なくとも一方の内周面に沿って形成され、潤滑油流路として前記円周方向溝と連通する軸線方向溝とを有し、
前記円周方向溝と前記軸線方向溝との連通部における前記コンロッド軸受の周方向から見た前記円周方向溝の溝断面積が、前記コンロッド軸受の軸線方向から見た前記軸線方向溝の溝断面積よりも大きくなっており、
前記円周方向溝の溝断面積が、前記内周面の円周方向中央側から前記突き合せ端面に向かって大きくなされている内燃機関のコンロッド軸受。
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