JP2010121719A - コネクティングロッド軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクティングロッドジ軸受において、異物が早期にしかも確実に排出されるようにすること。
【解決手段】本コネクティングロッド軸受１０は、クランクシャフトピンとコネクティングロッドの大端部との間に取り付けられ、半円状のアッパ側及びロア側の軸受メタル１２，１４を組み合わせてなり、各軸受メタル１２，１４の軸受摺動面の端部にクラッシリリーフ部１６，１８を有するものであって、アッパ側及びロア側の軸受メタル１２，１４の各クラッシリリーフ部１６，１８内において、異物排出油溝２０，２２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン内に使用されるコネクティングロッド軸受に関する。

特許文献１において、軸受部内の異物を好適に排出することのできるクランク軸受が提案されている（従来例１）。

このクランク軸受は、半円状のアッパ軸受メタル及びロア軸受メタルの組み合わせを通じてクランクジャーナルを回転可能に支持するためのものであって、図７に示すように、各軸受メタルの端部の内周面１１５，１２３には、クラッシリリーフ部１１８，１２４及び面取り部１１９，１２６が形成されている。アッパ軸受メタルの内周面１１５には、同軸受メタルの一方の端面１１６から他方の端面１１６まで周方向に沿って給油溝１１３が形成されている。そして、給油溝１１３の開口面１１３ｏにおいて最大直径を有する仮想円Ｃｏの面積を、クラッシリリーフ部１１８，１２４と面取り部１１９，１２６とクランクジャーナル外周面１４１ｏとにより囲まれて形成されるリリーフ通路Ｒ５において最大直径を有する仮想円Ｃｒの面積よりも大きく設定し且つ仮想円Ｃｒの面積を「０」よりも大きく設定している。

また、特許文献２において、軸受本体の充分な強度と油膜形成能力とを確保しつつ、種々の粒径の異物を軸受本体外へ確実に排出するようにしたすべり軸受が提案されている（従来例２）。

このすべり軸受においては、図８に示すように、油を介してクランクシャフト２０１を回転自在に支持する軸受本体２０４は、クランクシャフト２０１からの荷重を受ける荷重部位Ｂ１と同荷重を受けない非荷重部位Ｃ１，Ｄ１とからなる。軸受本体２０４の内面には、軸方向に延びる複数条の異物排出溝２０５，２０６，２０７，２０８が形成され、ここから油中に含有される異物２０９が排出される。複数条の異物排出溝２０５〜２０８は、軸受本体２０４内面の非荷重部位Ｃ１に形成されている。クランクシャフト２０１と軸受本体２０４との間において、非荷重部位Ｃ１からクランクシャフト２０１の回転方向Ａ１前方の荷重部位Ｂ１へ向けて漸減する間隙に応じて、上記異物排出溝２０５〜２０８の断面積が荷重部位Ｂ１へ向けて漸減している。

さらに、特許文献３において、マルチボーリング加工に基づく油のリークを防止すること、及び軸受への給油量を低減することという利点を維持しつつ、異物の排出を効果的に行なうことができるすべり軸受が提案されている（従来例３）。

このすべり軸受においては、図９に示すように、上半割軸受メタル３０２の主軸の回転先方向の端部内側、及びこの端部内側と対面する下半割軸受メタル３０３の端部内側にＣ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるような切欠３０５，３０７を形成しているで、油孔から半割軸受メタル３０２，３０３に形成される油溝３０４内に供給される油によって流れてきた異物を速やかに切欠３０５，３０７からすべり軸受の外部に排出することができる。
特開２００５−０６９２８３号公報 特開平０５−２０２９３６号公報 特開２００８−０８２３５５号公報

ところで、コネクティングロッド軸受は、クランクジャーナル、即ちクランク軸受を経由してオイルが供給されるため、潤滑油量が少なくクランク軸受に比較して異物に対する感度が高い。

そこで、各エンジン部品の製造過程及び組み付け工程で取り込まれた異物がコネクティングロッド軸受にオイルと共に流入した際、早期に軸受の摺動面から排出されることが望まれる。

このような要望があるのは、（１）クランクシャフトピンの油孔から出た異物がコネクティングロッド軸受の摺動面から早期に排出されずに周回するため、異物により大きく深い傷が摺動面に発生すること、及び（２）異物傷を起点として傷の周囲が盛り上がりその部分がクランクシャフトピンと接触することにより油膜切れが生じ、最終的に温度上昇から焼付に至ることに起因している。

しかし、細溝や部分溝などのこれまでに見られる技術において、異物が早期にしかも確実に排出されるコネクティングロッド軸受の構造は見当たらないのが実情である。

本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、異物が早期にしかも確実に排出しうるコネクティングロッド軸受の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかるコネクティングロッド軸受は、クランクシャフトピンとコネクティングロッドの大端部との間に取り付けられ、半円状の第１及び第２の軸受メタルを組み合わせてなり、各軸受メタルの軸受摺動面にクラッシリリーフ部を有するコネクティングロッド軸受であって、前記第１及び第２の軸受メタルの少なくとも一方の前記クラッシリリーフ部内において、異物排出用の油溝が設けられている。

また、上記コネクティングロッド軸受において、前記油溝は、前記クランクシャフトピンの摺動方向に対して直角方向に形成されている。

さらに、上記コネクティングロッド軸受において、前記油溝の幅Ｗ及び深さＤは、以下のように設定されている。

０．５ｍｍ≦Ｗ≦１．５ｍｍ
０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．１５ｍｍ
このような寸法諸元としたのは、異物のサイズはφ０．１０ｍｍ×ｔ０．１５ｍｍ以下であることが多いことから、溝幅Ｗが０．５ｍｍ及び溝深さＤが０．１ｍｍ未満では不十分である一方、溝幅Ｗが１．０ｍｍ及び溝深さがＤ０．１５ｍｍを超えると油溝からのオイル漏れが多くなり、油圧が低下するからである。

本発明によると、異物が早期にしかも確実に排出できるコネクティングロッド軸受の提供が可能となる。

本発明にかかるコネクティングロッド軸受は、クランクシャフトピンとコネクティングロッドの大端部との間に取り付けられるものであって、クラッシリリーフ部から合わせ部の間で異物を積極的に排出する油溝（以下、「異物排出油溝」という。）を形成したことを骨子としている。

具体的には、このコネクティングロッド軸受は、半円状のアッパ側及びロア側の軸受メタルを組み合わせてなり、各軸受メタルの軸受摺動面の端部にクラッシリリーフ部を有する。

そして、アッパ側及びロア側の軸受メタルの少なくとも一方のクラッシリリーフ部内において（クラッシリリーフ部から合わせ部の間に）、上記の異物排出油溝が設けられる。この異物排出油溝は、クランクシャフトピンの摺動方向に対して直角方向に形成される。

異物排出油溝の寸法諸元は、異物のサイズはφ０．１０ｍｍ×ｔ０．１５ｍｍ以下であることが多く、溝幅Ｗが０．５ｍｍ及び溝深さＤが０．１ｍｍ未満では不十分である一方、溝幅Ｗが１．０ｍｍ及び溝深さがＤ０．１５ｍｍを超えると異物排出油溝からのオイル漏れが多くなり、油圧が低下することに鑑み、幅Ｗ及び深さＤが以下のように設定される。

０．５ｍｍ≦Ｗ≦１．５ｍｍ
０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．１５ｍｍ

以下、具体的な実施例について説明する。

＜実施例１＞
図１は本発明の実施例１にかかるコネクティングロッド軸受１０の構成を示す断面図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿う拡大断面図である。なお、図１においては、コネクティングロッド軸受１０をその軸受摺動面側（内周面側）から視た状態が示されている。

図１及び図２を参照して、本実施例１のコネクティングロッド軸受１０は、アッパ側及びロア側の軸受メタル１２，１４の各クラッシリリーフ部１６，１８内に、上記異物排出油溝２０，２２がクランクシャフトピンの摺動方向２４に対して直角に形成されている。

各クラッシリリーフ部１６，１８は、長さが３ｍｍ〜５ｍｍに設定されており、深さが５０μｍ〜１００μｍに設定されている。

異物排出油溝２０，２２は、プレス型及びバイトなどの機械加工又は放電加工にて形成される。この異物排出油溝２０，２２においては、幅が０．５ｍｍに設定されていると共に深さが０．１５ｍｍに設定されている。

図３は異物排出油溝２０，２２の形成位置を示す図である。

図３を参照して、上記異物排出油溝２０，２２は、各々が属する軸受メタル１２，１４内でのクランクシャフトピンの回転方向３０，３２の下流側に配置されている。具体的には、アッパ側の軸受メタル１２の異物排出油溝２０は、図３において楕円で囲むａ領域に形成される一方、ロア側の軸受メタル１４の異物排出油溝２２は、図３において楕円で囲むｂ領域に形成される。

換言すると、アッパ側及びロア側の軸受メタル１２，１４の各異物排出油溝２０，２２は、半割り線３４を挟んで左右方向に離間して配置されている。

＜実施例２＞
図４は本発明の実施例２にかかるコネクティングロッド軸受１０の構成を示す断面図である。この図においては、コネクティングロッド軸受１０をその軸受摺動面側（内周面側）から視た状態が示されている。

図４を参照して、本実施例２のコネクティングロッド軸受１０では、アッパ側の軸受メタル１２のクラッシリリーフ部１６内に、異物排出油溝２０ではなく、異物をクラッシリリーフ部１６に取り込むための案内溝４０がクランクシャフトピンの摺動方向２４と同じ向きに形成されており、その他の構成は実施例１と同様である。

案内溝４０の寸法諸元は、幅が１ｍｍ〜５ｍｍに設定され、深さが１５０μｍに設定され、長さが３ｍｍ〜５ｍｍに設定されている。

図５は異物排出油溝２２及び案内溝４０の形成位置を示す図である。

図５を参照して、異物排出溝２２は、実施例１と同様に、これが属するロア側の軸受メタル１４内でのクランクシャフトピンの回転方向３２の下流側のｂ領域に配置されている。

一方、案内溝４０は、これが属するアッパ側の軸受メタル１２内のクランクシャフトピンの回転方向３０の上流側に形成されている。具体的には、この案内溝４０は、図５において矢印Ｄで示す位置に形成される。

換言すると、アッパ側の軸受メタル１２の案内溝４０とロア側の軸受メタル１４の異物排出油溝２２とは、コネクティングロッド軸受１０の半割り線３４を挟んで同じ側（図５において右側）において対向している。

ここで、上述した実施例による作用・効果について述べる。

表１は、Ｌ４（２．０ｌ）ガソリンエンジンを用いてφ０．６ｍｍのＦｅ系異物を意図的に油路の途中に入れ、４０００ｒｐｍでのモータリング試験を行なった後の軸受摺動面の損傷を示したものである。なお、比較例は、特に図示していないが、アッパ側及びロア側の軸受メタル１２，１４の各クラッシリリーフ部１６，１８内には異物排出油溝２０，２２は形成されていない。

表１から明らかなように、異物排出油溝がない比較例では、４気筒中２気筒に異物による焼付が発生し、焼付が発生していない気筒でも深さ１００μｍ以上の傷大が多数発生した。

これに対し、実施例１及び２では、アッパ側及びロア側の軸受メタル又はロア側の軸受メタルに異物排出油溝を設けたことにより焼付はまったく無かった。しかも、傷の深さも１０μｍ以下と非常に浅く、良好なことが分かる。特に、実施例２では、傷の発生はほとんどなかった。

上記のように実施例で優れた効果が得られたのは、投入していた異物が、クランクシャフトピンとの隙間が大きくなるクラッシリリーフ部付近からオイルに乗って軸受面に出て、クラッシリリーフ部内に設けたクランクシャフトピンの摺動方向と直角方向の異物排出油溝を通過し、コネクティングロッド軸受の摺動面から排出され、それによって異物が周回するのを防止できたことによると考えられる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

上記実施例１においては、アッパ側及びロア側の軸受メタルのクラッシリリーフ部内に異物排出油溝を設けた例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。アッパ側の軸受メタル又はロア側の軸受メタルのクラッシリリーフ部のみに異物排出油溝を設けても、本発明の目的は十分に達成しうる。

また、上記実施例２では、ロア側の軸受メタルのクラッシリリーフ部内に異物排出油溝を設け、アッパ側の軸受メタルのクラッシリリーフ部内に案内溝を設けた例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。アッパ側の軸受メタルのクラッシリリーフ部内に異物排出油溝を設け、ロア側の軸受メタルのクラッシリリーフ部内に案内溝を設けてもよい。この場合、異物排出油溝及び案内溝の形成位置は図６のようになる。即ち、異物排出溝は、これが属するアッパ側の軸受メタル１２内でのクランクシャフトピンの回転方向３０の下流側のａ領域に形成されると共に、案内溝は、これが属するロア側の軸受メタル１４内のクランクシャフトピンの回転方向３２の上流側の矢印Ｃで示す位置に形成され、それによってアッパ側の軸受メタル１２の異物排出油溝とロア側の軸受メタル１４の案内溝とは、コネクティングロッド軸受１０の半割り線３４を挟んで同じ側（図６において左側）において対向することになる。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加えうることは勿論である。

本発明の実施例１にかかるコネクティングロッド軸受の構成を示す断面図である。 図１のＡ―Ａ線に沿う拡大断面図である。 異物排出油溝の形成位置を示す図である。 本発明の実施例２にかかるコネクティングロッド軸受の構成を示す断面図である。 異物排出油溝及び案内溝の形成位置を示す図である。 実施例２の変形例にかかるコネクティングロッド軸受の異物排出油溝及び案内溝の形成位置を示す図である。 従来例１にかかるクランク軸受の構成を示す図であって、（ａ）は給油溝構造を示しており、（ｂ）は要部を拡大して示している。 従来例２にかかるすべり軸受によりクランクシャフトを支持した状態を示す正面図である。 従来例３にかかるすべり軸受の切欠における異物の排出メカニズムを説明するための拡大図である。

符号の説明

１０ コネクティングロッド軸受
１２，１４ 軸受メタル
１６，１８ クラッシリリーフ部
２０，２２ 異物排出油溝
４０ 案内溝

Claims (3)

1. クランクシャフトピンとコネクティングロッドの大端部との間に取り付けられ、半円状の第１及び第２の軸受メタルを組み合わせてなり、各軸受メタルの軸受摺動面の端部にクラッシリリーフ部を有するコネクティングロッド軸受であって、
   前記第１及び第２の軸受メタルの少なくとも一方の前記クラッシリリーフ部内において、異物排出用の油溝が設けられていることを特徴とするコネクティングロッド軸受。
2. 請求項１に記載のコネクティングロッド軸受において、
   前記油溝は、前記クランクシャフトピンの摺動方向に対して直角方向に形成されていることを特徴とするコネクティングロッド軸受。
3. 請求項１又は２に記載のコネクティングロッド軸受において、
   前記油溝の幅Ｗ及び深さＤは、以下のように設定されていることを特徴とするコネクティングロッド軸受。
   ０．５ｍｍ≦Ｗ≦１．５ｍｍ
   ０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．１５ｍｍ

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