JP2006097819A - 軸受メタルの取付け構造および取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受メタルおよび軸受部の製造が容易で、特別な加工が不要であり、取付け作業が容易な軸受メタルの取付け構造を提供する。
【解決手段】 一対の断面半円弧状のメタル半体１１，１１により構成されるクランクメタル１０を、一対の断面半円弧状の円周受面２２，３１を有する下受部２１とベアリングキャップ３０とからなる軸受部２０に取付ける。メタル半体１１は内周滑り面１２と、内周滑り面に連続する垂直側面１４と、外周面１３とを備えており、軸受部２０はメタル半体１１，１１の外周面を受ける円周受面２２，３１と、垂直側面１４が当接する位置決めリブ２３，３２を円周受面と同心に備えている段付面で形成されている。クランクメタル１０の垂直側面１４を位置決めリブの垂直面２４，３３に当接させてから、外周面１３を円周受面２２，３１に密着させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンのクランク軸等を支持する軸受メタルの取付け構造および取付け方法に係り、特に、軸受メタルへの位置決め突起や軸受部への受部等の加工が不要で容易に取付できる軸受メタルの取付け構造および取付け方法に関する。

従来、この種の軸受メタルを取り付けるための位置決め構造として、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、分割型コンロッドの大端部に軸受メタルを取り付けるための位置決め構造であって、軸受メタルは、一対の断面半円弧状の軸受メタル半体により構成され、一対の軸受メタル半体同志を突き合わせて円筒状となる各軸受メタル半体の合わせ面部には、軸線方向両端部に半径方向外方に突出する一対の突起部が形成され、一対の突起部の各々と係合する係止溝が、分割型コンロッドの型形成時に一体に型形成されている。

また、従来のこの種のメタルの取り付け構造として、特許文献２に記載の技術がある。この技術は、クランク軸のジャーナル部および／またはピン部を軸支持部に回転自在に支持する軸受けメタルを軸支持部に取り付ける構造であって、軸受けメタルがジャーナル部および／またはピン部を回転自在に支持する状態では軸受けメタルが軸支持部に移動不能に取り付けられ、軸受けメタルがジャーナル部および／またはピン部に焼き付くと、軸受けメタルがクランク軸に付加されるエンジンの動力により軸支持部に対して回転する構成としている。

特開２０００−１７９５３５号公報 特開２００３−８３３４９号公報

ところで、特許文献１に記載の軸受メタルの取付け構造は、半径方向外方に突出する位置決め用の一対の突起部が形成され、軸受部には位置決め用の突起部が係合する係止溝が形成されているため、突起部および係止溝を形成する必要があった。このため、軸受メタルと軸受部の両方の加工が必要であり、軸受メタルと軸受部の製造が煩雑となり、取付け作業も煩雑となっている。

また、特許文献２に記載のメタルの取り付け構造は、軸受けメタルの外周面に係合凸部が形成されており、軸受けキャップの内周面には係合凸部に対応して係合溝が内周面の全周にわたって形成されており、特許文献１に記載の技術と同様に、軸受けメタルの外周面と軸受キャップの内周面の製造が煩雑となり、取付け作業も煩雑となっている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、クランクメタル等の軸受メタルへの位置決め突起等の加工が不要であり、軸受メタルを支持する軸受部にも係止溝等の加工が不要であり、構成が簡単で組み立てが容易な軸受メタルの取付け構造および取付け方法を提供することにある。また、軸受メタルに潤滑油を供給するクランク給油孔とメタル油孔との位置決めが容易な軸受メタルの取付け構造を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る軸受メタルの取付け構造は、一対の断面半円弧状の軸受メタル半体により構成される軸受メタルを、一対の断面半円弧状の円周受面を有する軸受部に取付ける構造であって、軸受メタルは内周滑り面と、該内周滑り面に連続する垂直側面と、外周面とを備えており、軸受部は軸受メタルの外周面を受ける円周受面と、前記垂直側面が当接する位置決めリブとを前記円周受面と同心に備えている段付面で形成されていることを特徴とする。すなわち、軸受部の軸受メタルが挿入される円周受面は、内周側に向けて位置決めリブを突設した段付き形状に形成され、この段差面に軸受メタルの垂直側面を押し当てて位置決めしている。

前記のごとく構成された本発明の軸受メタルの取付け構造は、軸受メタルの垂直側面を位置決めリブに当接して位置決めするため、軸受メタルは位置決め用の突起が不要となり製造が容易となる。軸受部も軸受メタルの突起が嵌合する凹部が不要なため、製造が容易となる。また、軸受メタルの外周側面を位置決め面に当接させて位置決めがなされるため、取付け作業は容易となる。

本発明に係る軸受メタルの取付け方法は、断面半円弧状で内周滑り面と、外周面、およびこれらの面と連続する垂直側面を備えている軸受メタル半体を、一対向き合わせて軸受部に取付ける方法であって、前記軸受部は、円周受面およびこの円周受面と垂直な位置決めリブを有し、軸受メタルの垂直側面を軸受部の位置決めリブに当接させ、軸受メタルの外周面を軸受部の円周受面に密着させて取付けることを特徴としている。

前記のように構成された軸受メタルの取付け方法によれば、軸受メタルの垂直側面を軸受部の位置決めリブに当接させ、軸受メタルを軸受部に押し込んで軸受メタルの外周面を軸受部の円周受面に密着させることで、軸受メタルを軸受部に容易に取付けることができる。また、軸受部のクランク給油孔と軸受メタルの内周滑り面に形成されたメタル油孔との位置が精度良く一致するため、軸受部に軸受メタルを容易に取付けることができ、軸受メタルの取付け後に潤滑油の供給量が不足することがない。

本発明によれば、一対の軸受メタル半体を軸受部に取付ける構造を簡略化することができ、軸受メタル、軸受部の加工、製造が容易となる。また、加工、製造が容易で、取付け作業が容易であるため、コストダウンを達成できる。さらに、潤滑油を供給する軸受メタルのメタル油孔と軸受部のクランク給油孔との位置決めが容易に行えるため、取付け作業が容易となる。また、軸受メタル取付け後に潤滑油の供給量が低下することを防止できる。

以下、本発明に係る軸受メタルの取付け構造の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る軸受メタルの取付け構造をエンジンに適用した要部断面図、図２は図１のシリンダブロックの軸受部とクランクメタルとの分解状態を示す斜視図、図３は締め代を示す要部正面図、図４は軸受メタル取付け後の潤滑油の供給系路を示す要部断面図と、Ａ矢視図、図５は図２の動作状態を示しクランクメタルを組み込んだ斜視図、図６は図５のＢ矢視図とＣ矢視図である。

図１〜４において、クランクメタル１０は例えばエンジン１のシリンダブロック２の軸受部にクランク軸３のジャーナル部３ａを回転可能に支持する軸受メタルであり、一対の断面半円弧状のメタル半体１１，１１により構成されている。このクランクメタル１０はクランク軸３のピン部４にコンロッド５を連結する部分にも使用することができる。断面半円弧状とは、メタル半体１１を支持する回転軸の中心軸と直交する面方向に切断した形状が半円弧状であることをいう。

メタル半体１１は略半円筒状をしており、内周側の滑り面１２および外周面１３を有している。そして、内周滑り面１２に垂直に連続する垂直側面１４，１４を備えており、突き当て端面１５，１５を備えている。外周面１３は軸受部やコネクチングロッドの円周受面と密着する面であり、内周滑り面１２はクランク軸のジャーナル部３ａやピン部４と摺接する面である。クランクメタル１０は断面が略半円弧状のメタルを２個使用して回転軸部を挟んで支持する軸受材である。クランクメタル１０は、ホワイトメタル、ケルメットメタル、アルミニウムメタル等の材料から形成される。

前記のクランクメタル１０が固定される軸受部２０は、クランクメタルの下側のメタル半体１１をうける下受部２１と、上側のメタル半体１１を受ける上受部としてベアリングキャップ３０とから構成される。下受部２１には上方に開口する円周受面２２が形成されており、この円周受面の半径はメタル半体１１の外周面１３の半径と同等、あるいは僅かに大きく設定され、円周受面２２の幅Ｗ２はクランクメタル１０の幅Ｗ１より大きく形成されている。

円周受面２２の外周端には位置決めリブ２３が内側に向けて突出して形成してあり、位置決めリブ２３の内周面は円周受面２２と同心に形成され段付き形状となっている。位置決めリブ２３は円周受面２２と垂直な垂直面２４が形成されており、位置決めリブ２３の高さはクランクメタル１０の厚さより小さく設定され、厚さの半分程度の高さ０．５〜０．８ｍｍ程度にすると好ましい。位置決めリブ２３の垂直面２４は、メタル半体１１を軸受部である下受部２１に取付けるときにメタル半体１１の垂直側面１４が当接して位置決めされる面である。

軸受部２０の下受部２１のクランクメタルを挿入する半円弧状の円周受面２２を形成するクランク穴を仕上げ加工するとき、通常は貫通させて円周面のみとするが、クランク穴の加工終了の位置を貫通させずに少し前の位置とすることで、円周受面２２と位置決めリブ２３を形成することができ、垂直面２４を有する段付き形状とすることができる。すなわち、通常のクランク穴加工の作業で位置決めリブを形成して段付き形状とすることができる。このように段付き形状を形成するため、位置決めリブの位置精度を±０．５ｍｍ程度とすることができる。円周受面２２を形成するクランク穴を挟んで、ベアリングキャップ３０を取付けるねじ穴２５，２５が形成されている。

軸受部２０の上部を覆うベアリングキャップ３０は同様に半円弧状の凹みの円周受面３１を形成するクランク穴が形成されており、このクランク穴の円周受面３１がクランクメタル１０のメタル半体１１の外周面１３と接合する。このベアリングキャップ３０にも、位置決めリブ３２が形成されており、位置決めリブ３２には円周受面３１と直角に連続する垂直面３３が形成される。垂直面３３にはクランクメタル１０のメタル半体１１の垂直側面１４が当接する。

ベアリングキャップ３０には、円周受面３１を形成する凹状のクランク穴を挟む位置にベアリングキャップを軸受部２０に固定する一対の貫通孔３４，３４が形成されている。この貫通孔にボルト３５（図３参照）を挿入して下受部２１のねじ穴２５，２５にねじ込むことにより、ベアリングキャップ３０を軸受部２０の下受部２１に固定することができる構成となっている。

メタル半体１１の外周面１３の円周に沿う長さは、軸受部２０の円周受面２２，３１の円周に沿う長さより僅かに大きく設定されており、０．５〜１ｍｍ程度長く形成され、図３に示すように取付け時の締め代ｃとなっている。クランクメタル１０は一対のメタル半体１１，１１が１セットで使用されるものであり、前記の締め代部分が互いに圧縮されることで、軸受部２０の円周受面２２，３１とメタル半体１１，１１の外周面１３，１３とが密着し、移動不能に取付けられる構成となっている。

クランクメタル１０は前記のように半円筒状のメタル半体１１，１１を突き合わせて構成され、位置決め突起等は形成されない形状であるため、製造が容易で後加工も不要となっている。また、軸受部２０は下受部２１およびベアリングキャップ３０に位置決めリブ２３，３２が形成されるのみで、従来のように位置決め突起等が嵌合する凹部や係止溝等を形成する必要がなく、製造が容易となる。しかも、位置決めリブ２３，３２の形成は、円周受面２２，３１を形成する際に工具を貫通させずに手前の状態で工具送りを停止するだけで容易に形成することができる。

クランクメタル１０には、円周上に複数のメタル油孔１６がメタル半体１１を貫通して形成されている。一方、軸受部２０にはクランクメタル１０の内周滑り面１２に潤滑油を供給するクランク給油孔２６が形成され、この給油孔２６と連通するように円周方向にジャーナル油溝２７が形成されている。ジャーナル油溝２７の円周方向長さは、複数のメタル油孔１６が連通できる長さとなっている。したがって、クランク給油孔２６から供給された潤滑油はジャーナル油溝２７を通して複数のメタル油孔１６に供給され、複数のメタル油孔を通して内周滑り面１２に供給される構成となっている。なお、ベアリングキャップ３０にはクランク給油孔が形成されないが、メタル油孔１６を形成したメタル半体１１を使用しても問題はない。

ここで、図４を参照して、下受部２１側のメタル油孔１６とジャーナル油溝２７との関係およびクランク給油孔２６とメタル油孔１６との関係について説明する。クランクメタル１０のメタル半体１１を貫通するメタル油孔１６の孔径Ｄ２は、潤滑油を供給するクランク給油孔２６の孔径Ｄ１より大きく設定され、ジャーナル油溝２７の幅ｄはメタル油孔１６の孔径Ｄ２より大きく設定されている。

この構成により、クランク給油孔２６から供給された潤滑油はジャーナル油溝２７内に進入して溜められ、複数のメタル油孔１６から徐々に供給されて内周滑り面１２に潤滑油を切れることなく供給する構成となっている。そして、ジャーナル油溝２７は円周方向に形成されているため、円周方向に沿って複数個が形成された複数のメタル油孔１６と全てが一致し、複数のメタル油孔に潤滑油を確実に供給できる構成となっている。

前記の如く構成された本実施形態のクランクメタルの取付け構造の動作について以下に説明する。軸受部２０にクランクメタル１０を取付けるときは、図５，６に示すように、クランクメタル１０のメタル半体１１の垂直側面１４を軸受部２０の下受部２１の位置決めリブの垂直面２４に当接させ、外周面１３を軸受部の円周受面２２に対接させる。クランクメタル１０は上下対称に取付けられるものであり、上方のベアリングキャップ３０の位置決めリブの垂直面３３にもメタル半体１１の垂直側面１４を当接させ、上方のベアリングキャップ３０と下方の下受部２１とをボルト３５で締め付ける。ボルト３５を締め付けることによりクランクメタル１０のメタル半体１１，１１はその突き当て端面１５，１５同士が押圧され、締め代ｃが押し込まれることでメタル半体１１，１１の外周面１３と下受部２１の円周受面２２およびベアリングキャップ３０の円周受面３１とが密着して移動不能な状態となる。このため、メタル半体１１がクランク軸の中心軸方向に移動することが防止され、クランク軸のジャーナル部壁面と干渉することが防止される。

このように、軸受部２０にクランクメタル１０を取付けるときには、クランクメタル１０のメタル半体１１，１１を中心軸方向に位置決めリブ２３，３２の垂直面２４，３３に押し付けるだけで容易に位置決めして取付けることができ、取付け作業時間を短縮することができる。また、軸受部２０のクランク給油孔２６とクランクメタル１０のメタル油孔１６との連通もジャーナル油溝２７により容易に行え、位置ずれによる潤滑油の給油量が低下することを防止できる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、軸受メタルは軸受部の下受部であるシリンダブロックとベアリングキャップで挟んで固定する例を示したが、シリンダブロックとロアケース等の別部材で挟んで固定するように構成してもよい。軸受メタルの固定は、締め代ｃを押し込む締りばめでなく、他の固定方法でもよい。

また、潤滑油を供給する系路については、実施の形態で説明した形状のものに限られず、油圧ポンプで圧送するものでもよい。軸受メタルに潤滑油を供給するクランク給油孔は軸受部の下受部側に形成したが、ベアリングキャップ側にも形成してもよい。

本発明の活用例として、軸受メタルとしてシリンダブロックにクランクメタルを取付ける例に限らず、軸受メタルの取付け構造を用いてピストンとクランク軸とを連結するコンロッドと、クランク軸のクランクピンとの接合部に取付けるクランクメタルにも適用できる。また、他の回転軸を支持する滑り軸受構造にも適用できる。

本発明に係る軸受メタルの取付け構造の一実施形態をシリンダブロックとクランク軸のジャーナル部との軸受に用いた要部断面図。 図１の軸受部とベアリングキャップを開き、クランクメタルを分解した状態の要部斜視図。 本実施形態の取付け状態において、締め代を示す要部正面図。 （ａ）は軸受メタル取付け後の潤滑油の供給系路を示す要部断面図、（ｂ）はそのＡ矢視図。 軸受部に一対のメタル半体を装着した状態の分解斜視図。 （ａ）は図５のＢ矢視図、（ｂ）はＣ矢視図。

符号の説明

３：クランク軸（回転軸）、１０：クランクメタル（軸受メタル）、１１：メタル半体、１２：内周滑り面、１３：外周面、１４：垂直側面、１６：メタル油孔、２０：軸受部、２１：下受部、２２：円周受面、２３：位置決めリブ、２４：位置決めリブの垂直面、２６：クランク給油孔、２７：ジャーナル油溝、３０：ベアリングキャップ、３１：円周受面、３２：位置決めリブ、３３：位置決めリブの垂直面、３５：ボルト、Ｄ２：メタル油孔の孔径、ｄ：ジャーナル油溝の幅、Ｄ１：クランク給油孔の孔径、ｃ：締め代

Claims (2)

1. 一対の断面半円弧状の軸受メタル半体により構成される軸受メタルを、一対の断面半円弧状の円周受面を有する軸受部に取付ける構造であって、
   前記軸受メタルは内周滑り面と、該内周滑り面に連続する垂直側面と、外周面とを備えており、前記軸受部は軸受メタルの外周面を受ける円周受面と、前記垂直側面が当接する位置決めリブとを前記円周受面と同心に備えている段付面で形成されていることを特徴とする軸受メタルの取付け構造。
2. 断面半円弧状で内周滑り面と、外周面、およびこれらの面と連続する垂直側面を備えている軸受メタル半体を、一対向き合わせて軸受部に取付ける方法であって、
   前記軸受部は、円周受面およびこの円周受面と垂直な位置決めリブを有し、前記軸受メタルの垂直側面を軸受部の位置決めリブに当接させ、軸受メタルの外周面を軸受部の円周受面に密着させて取付けることを特徴とする軸受メタルの取付け方法。

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