JP2000283143A - クランクシャフト用軸受け構造 - Google Patents

クランクシャフト用軸受け構造

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JP2000283143A
JP2000283143A JP11086654A JP8665499A JP2000283143A JP 2000283143 A JP2000283143 A JP 2000283143A JP 11086654 A JP11086654 A JP 11086654A JP 8665499 A JP8665499 A JP 8665499A JP 2000283143 A JP2000283143 A JP 2000283143A
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Japan
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crankshaft
block
flame
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JP11086654A
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Masahiko Katsu
雅 彦 勝
Shinichi Kiga
賀 新 一 木
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
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    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053Crankshaft bearings fitted in the crankcase
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダブロックに形成され、クランクシャ
フトを回転自在に支持するためのクランクシャフト用軸
受けにおいて、熱伝導性および冷却性に優れ、さらに部
品点数を削減することのできる軸受けの構造を提供す
る。 【解決手段】 15%以上のSiを含有するアルミニウ
ム合金からなるシリンダブロック1の所定箇所に設けた
クランク穴2の内面にAl−Pb系合金を溶射すること
によって、軸受け部4を一体的に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車用
のガソリンエンジンにおいて、クランクシャフトを回転
自在に支持するためにシリンダブロックに形成される軸
受け部の構造に係わり、さらに詳しくは、シリンダブロ
ックとの一体構造を有し、支持剛性および冷却性に優れ
たクランクシャフト用軸受け構造に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】例えば、自動車用のガ
ソリンエンジンにおいては、ピストンの往復運動を回転
運動に変換するためにクランクシャフトを備えており、
このクランクシャフトは、シリンダブロックに設けた軸
受けにより回転自在に支持されている。
【0003】このクランクシャフト用の軸受けは、従
来、シリンダブロックの所定箇所(クランクシャフト軸
受け部)に、軸受けメタルを嵌合して組み付けるように
していたことから、部品点数の増加が避けられないとい
う問題点と共に、軸受けメタルとの境界部において熱の
拡散が阻害されるために軸受け部の冷却性に劣り、軸受
け油膜が薄くなって摩擦が増すという問題点があり、こ
のような問題点の解消が従来のクランクシャフト用軸受
け構造における課題となっていた。
【0004】
【発明の目的】本発明は、従来のガソリンエンジンにお
いてクランクシャフトを支持する軸受け構造における上
記課題に着目してなされたものであって、熱伝導性およ
び冷却性に優れると共に、部品点数の削減をも可能にす
るクランクシャフト用軸受け構造を提供することを目的
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
るクランクシャフト用軸受け構造は、15%以上のSi
を含有するアルミニウム合金からなるシリンダブロック
のクランク穴の内面に溶射を施し、軸受け部を一体成形
してなる構成としたことを特徴としており、クランクシ
ャフト用軸受け構造におけるこのような構成を前述した
従来の課題を解決するための手段としている。
【0006】本発明による軸受け構造の実施態様として
請求項2に係わるクランクシャフト用軸受け構造におい
ては、前記溶射膜がAl−Pb系合金からなる構成と
し、同じく実施態様として請求項3に係わるクランクシ
ャフト用軸受け構造においては、前記溶射膜が固体潤滑
剤を含む樹脂材料からなる構成としたことを特徴として
いる。
【0007】
【発明の作用】本発明の請求項1に係わるクランクシャ
フト用軸受け構造においては、高Siアルミニウム合金
からなるシリンダブロックの所定部位に形成したクラン
ク穴の内面に溶射を施すことによって、当該部位に軸受
けメタル機能が付加されているので、別体構造の軸受け
メタルを嵌合する必要がなくなり、部品点数が削減され
ることになる。また当該軸受け部はシリンダブロックと
一体的に成形されていることから、クランクシャフトの
支持剛性が向上すると共に、熱の伝導性が向上して軸受
け部の冷却効率が高くなる。
【0008】また、シリンダブロックの素材として、S
iを15%以上含有するアルミニウム合金を使用してい
るので、鋳造時の凝固に際して高硬度(Hv900程
度)の初晶Siが析出し、耐摩耗性に優れたシリンダブ
ロックが得られる。このとき、Si含有量が15%に満
たない場合には、軸受け部として必要な耐摩耗性を確保
することができないので、Si含有量の下限値を15%
とすることが必要である。一方、Si含有量の上限値に
ついては、Si含有量が 25%を超えて多くなると、
初晶Siの析出量が多くなってシリンダブロックの加工
性が劣化することから、25%以下とすることが望まし
い。
【0009】本発明によるクランクシャフト用軸受け構
造の実施態様として請求項2に係わる軸受け構造におい
ては、前記溶射膜がAl−Pb系合金からなるものであ
るから、軸受けメタルとしての優れた機能を発揮すると
共に、母材であるシリンダブロックと同じAl系合金で
あることから、シリンダブロックへの密着性が向上す
る。なお、このAl−Pb系合金としては、例えば4.
5〜14%程度のPbを含有するものを用いることがで
きる。
【0010】また、Al−Pb系の他には、Al−Sn
系,Al−Sn−Si系合金などを使用してもよい。
【0011】同じく実施態様として請求項3に係わるク
ランクシャフト用軸受け構造においては、前記溶射膜が
固体潤滑剤を含む樹脂材料からなるものであるから、金
属系材料に比較して仕上げ加工が不要、あるいは容易で
あり、潤滑の初期なじみおよび潤滑性が向上し、耐摩耗
性が確保される。
【0012】なお、固体潤滑剤としては、公知の潤滑
剤、例えば、MoS2(2硫化モリブデン)やグラファ
イト、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン),ポリ
イミドなどの樹脂系潤滑剤、鉛,錫,亜鉛などの軟金属
固体潤滑剤などが用いられる。また、溶射樹脂材料とし
ては、例えば、ポリアミドイミドなどを用いることがで
きる。
【0013】
【発明の効果】本発明の請求項1に係わるクランクシャ
フト用軸受け構造は、上記構成、すなわち、高Siアル
ミニウム合金からなるシリンダブロックの所定部位に形
成したクランク穴の内面に溶射を施し、軸受け部を一体
成形したものであるから、軸受けメタルが不要になり部
品点数の削減が可能になると共に、一体成形によってク
ランクシャフトの支持剛性が向上して振動や騒音の低減
が可能となり、加えて、熱伝導性の向上によって軸受け
部の冷却効率を高まり、軸受け油膜を良好に保持して摩
擦力の増加を防止することができるという極めて優れた
効果がもたらされる。
【0014】本発明によるクランクシャフト用軸受け構
造の実施態様として請求項2に係わる軸受け構造におい
ては、溶射膜がシリンダブロック母材と同じAl系合金
であるAl−Pb系合金からなるものであるから、シリ
ンダブロックへの密着性を向上させることができ、同じ
く実施態様として請求項3に係わるクランクシャフト用
軸受け構造においては、溶射膜が固体潤滑剤を含む樹脂
材料からなるものであるから、潤滑の初期なじみおよび
潤滑性を向上させることができ、優れた耐摩耗性を得る
ことができるというさらなる効果がもたらされる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて、さらに具体
的に説明する。
【0016】実施例1 まず、Si15〜16%を含むアルミニウム合金を用い
て、低圧鋳造法によりシリンダブロックを鋳造した。こ
れにより、マトリックス中に高硬度の初晶Siを含み、
耐摩耗性に優れたシリンダブロックが得られる。
【0017】このようにして得られたシリンダブロック
1のあらかじめ定められた部位に、図1(a)に示すよ
うに、クランク穴2を加工し、所定の精度を確保したの
ち、当該クランク穴2の内周面にAl−11%Pb合金
によって、図1(b)に示すように溶射を施し、膜厚t
0=約0.3mmの溶射膜3を形成した。
【0018】次いで、得られた溶射膜3の表面に研削加
工を施し、図1(c)に示すように、最終的に膜厚t=
約0.1mmを確保することによって、軸受け部4が得
られた。
【0019】そして、このように軸受け部4が一体化さ
れたシリンダブロック1に、クランクシャフトやピスト
ンなどのエンジン部品を組み込み、実際にエンジンを組
み立てて運転を行い、軸受け部4の潤滑性や耐摩耗性な
どの軸受け性能を調査した結果、別構造の軸受けメタル
を嵌合した従来のエンジンに比べて遜色のない耐摩耗性
が得られると共に、軸受け部4の冷却性能向上による摩
擦低減、クランク支持剛性向上による音振低減など、軸
受け部4の一体化に基づく、従来のエンジンでは得るこ
とのできない顕著な効果が確認された。
【0020】すなわち、母材であるシリンダブロック1
に耐摩耗性の高い高Siアルミニウム合金を用い、溶射
膜3にAl−Pb系合金を使用しているので、溶射膜3
とシリンダブロック1との間の密着性が保持され、軸受
けメタルとして必要な耐摩耗性が母材シリンダブロック
1と溶射膜3とによって、潤滑性が溶射膜3によってそ
れぞれ確保することができる。
【0021】実施例2 上記実施例と同様の高Siアルミニウム合金によって同
様にシリンダブロックを鋳造したのち、その所定部位
に、同様にクランク穴2を加工した。
【0022】次いで、図2に示すように、前記クランク
穴2の内周面に固体潤滑剤としてのMoS2(2硫化モ
リブデン)を重量で35〜40%含む ポリアミドイミ
ド樹脂を溶射し、膜厚t=約0.1mmの溶射膜5を形
成し、そのまま加工することなく軸受け部6とした。
【0023】そして、このように軸受け部6が一体化さ
れたシリンダブロック1を用いて、上記実施例1と同様
にエンジンを組み立て、実際に運転を行うことによって
軸受け部5の性能を調査した。
【0024】その結果、上記実施例と同様の性能が得ら
れると共に、上記実施例に比べて、仕上げ加工の省略に
より簡単に一体構造を形成することができ、コスト低減
を図ることができることが確認された。
【0025】すなわち、軸受けメタルに求められる耐摩
耗性が母材シリンダブロック1により、初期なじみと潤
滑性が溶射膜5によって確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係わるクランクシャフ
ト用軸受け構造の成形過程を示す工程図であって、
(a)はシリンダブロックにクランク穴を形成した状
態、(b)は溶射を施した状態、(c)は得られた溶射
膜に仕上げ加工を施した状態を示すそれぞれ断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施例に係わるクランクシャフ
ト用軸受け構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダブロック 2 クランク穴 3,5 溶射膜 4,6 軸受け部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J011 AA09 AA20 BA20 CA05 DA01 DA02 KA02 MA02 NA01 QA03 QA05 SB04 SB05 SC03 SE06 3J033 AA05 AC01 FA20 GA07 GA20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 15%以上のSiを含有するアルミニウ
    ム合金からなるシリンダブロックのクランク穴の内面に
    溶射を施し、軸受け部を一体成形してなることを特徴と
    するクランクシャフト用軸受け構造。
  2. 【請求項2】 前記溶射膜がAl−Pb系合金からなる
    ことを特徴とする請求項1記載のクランクシャフト用軸
    受け構造。
  3. 【請求項3】 前記溶射膜が固体潤滑剤を含む樹脂材料
    からなることを特徴とする請求項1記載のクランクシャ
    フト用軸受け構造。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002014703A1 (fr) * 2000-08-15 2002-02-21 Taiho Kogyo Co., Ltd. Palier lisse
JP2007040126A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Teikoku Electric Mfg Co Ltd モータポンプ
US9109627B2 (en) 2007-12-28 2015-08-18 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding device including sliding bearing

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