JP2010174928A

JP2010174928A - 内燃機関の軸受構造

Info

Publication number: JP2010174928A
Application number: JP2009015559A
Authority: JP
Inventors: Takashi Saori; 高志佐織
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP5146338B2

Abstract

【課題】潤滑油中に含まれた異物を確実に排出できる簡易な構造の内燃機関の軸受構造を提供する。
【解決手段】軸部材１と軸受部材２との間に、分割されたリング状の軸受メタル３を挟持してなる内燃機関の軸受構造において、前記軸受メタル３には、前記軸部材１と軸受部材２に連通されたオイル通孔３３が開設されると共に、前記オイル通孔３３に連続して、当該軸受メタル３の側面方向に開放された排出穴４を開設してなり、潤滑油中に含まれた異物が、前記オイル通孔３３から前記排出穴４に誘導されて、前記軸受メタル３の側面方向へ排出されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸部材と軸受部材との間に、分割されたリング状の軸受メタルを挟持してなる内燃機関の軸受構造に関する。

従来から、内燃機関の軸受構造としては、軸部材と軸受部材との間に、分割されたリング状の軸受メタル（「メタルベアリング」とも呼ばれる。）を挟持したものが知られている。

例えば、内燃機関のクランクシャフトに連結されるコネクティングロッドにおいては、その連結箇所である前記軸部材（クランクピン）と、前記軸受部材（大端部）との間に、前記軸受メタルが挟持された構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

又、前記クランクシャフトにおいては、当該軸部材（クランクジャーナル）と、内燃機関の軸受部材（シリンダブロック）との間に、前記軸受メタルが挟持された構造のものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

このように内燃機関には、各所において前記軸受メタルが挟持された軸受構造を利用しているが、以下では、前記軸部材（クランクピン）と、前記軸受部材（大端部）との間に前記軸受メタルが挟持された軸受構造を代表例として説明し、他の軸受構造については、同様であるため省略する。

すなわち、従来の内燃機関の軸受構造は、前記コネクティングロッドの大端部に設けられた大端孔に、前記軸受メタルを嵌合させると共に、回転されるクランクシャフトのクランクピンを、前記軸受メタルの内周面で支持するようにして、前記軸受メタルが挟持されている。

ここで、図４は、従来の内燃機関の軸受構造を概略した分解斜視図であり、図５は、図４の要部を拡大した断面図である。

この内燃機関の軸受構造１００に用いられる軸受メタル１１０は、夫々半円形状に分割形成された上部メタル１１１及び下部メタル１１２からなり、上、下を一対にしてリング状に形成されてなる。

又、軸受メタル１１０の内周面には、クランクピン１２０に開設された油路１２１を通じて潤滑油Ｏが供給され、軸受メタル１１０とクランクピン１２０との摺動面の潤滑性を高めている。

この軸受メタル１１０には、内、外面に連通されるオイル通孔１１３が、少なくとも１以上開設されている。

そのため、クランクピン１２０から供給された潤滑油Ｏは、オイル通孔１１３を通じて、軸受メタル１１０の外周面にも供給され、軸受メタル１１０とコネクティングロッド１３０の大端孔１３１との摺動面の潤滑性も高めている。

このようにして、軸受メタル１１０の内、外周面である各摺動面には、クランクピン１２０の油路１２１から供給された潤滑油Ｏが満遍なく行き渡り、クランクピン１２０及びコネクティングロッド１３０の磨耗を軽減してスムーズな回転を確保している。

なお、潤滑油Ｏは、軸受メタル１１０とのクリアランス、或いは、コネクティングロッド１３０の大端孔１３１に形成された排出溝（不図示）を通って、外部に排出され、クランクピン１２０の下方に設置されたオイルパン（不図示）に貯留される。

特開平６−７４２３７号公報特開２００７−３２７３８８号公報

しかし、従来の内燃機関の軸受構造１００には、以下の問題があった。

すなわち、クランクピン１２０の油路１２１を通じて供給される潤滑油Ｏは、オイルフィルター（不図示）によって濾過されているが、この潤滑油Ｏ中には、前記オイルフィルターを透過して微細な異物が含まれている場合がある。

このような異物は、油路１２１の排出口縁部に引き摺られながら、通常は、オイル通孔１１３に到達したときに、当該オイル通孔１１３を通じて軸受メタル１１０の外周面に放出され、潤滑油Ｏの流れと共に、前記排出溝（不図示）を通って、外部に排出される。

ところが、潤滑油Ｏの流れと共にオイル通孔１１３に一旦入り込んだ前記異物が、軸受メタル１１０の外周面に上手く放出されずに、オイル通孔１１３に滞留し、この滞留された前記異物が、再び、クランクピン１２０との摺動面に侵入され易いという問題があった。

その結果、前記摺動面に侵入された前記異物が、軸受メタル１１０の内周面及びクランクピン１２０の外周面に、擦り傷を付けてしまうという問題があった。

更に、前記排出溝は、一般にコネクティングロッド１３０の大端孔１３１に形成されているため、前記異物を排出するためには、コネクティングロッド１３０に新たな加工を要し、構造が複雑になるという問題もあった。

本発明は、かかる課題を解決することを目的とし、潤滑油中に含まれた異物を排出可能な簡易な構造の内燃機関の軸受構造を提供する。

上記課題を解決するために、
本発明は、軸部材と軸受部材との間に、分割されたリング状の軸受メタルを挟持してなる内燃機関の軸受構造において、前記軸受メタルには、前記軸部材と軸受部材に連通されたオイル通孔が開設されると共に、前記オイル通孔に連続して、当該軸受メタルの側面方向に開放された排出穴を開設してなる。

そして、潤滑油中に含まれた異物が、前記オイル通孔から前記排出穴に誘導されて、前記軸受メタルの側面方向から排出されるようにしたことを特徴にしている。

そのため、本発明では、潤滑油の流れと共に前記オイル通孔に一旦入り込んだ異物は、軸受メタルの外周面に到達する前に、前記オイル通孔に連続された排出穴を通じて、軸受メタルの側面方向に排出することができる。

その結果、前記摺動面に前記異物が侵入することを確実に防止でき、特に、軸受メタル及びクランクピンの外周面に、擦り傷を付けることを確実に防止できる。

更に、本発明では、前記異物を排出するために、前記コネクティングロッドの大端孔に新たな加工を施す必要がなく、前記軸受メタルに前記排出穴を形成するだけの簡易な構造にできる。

又、前記排出穴は、前記オイル通孔に連続して、軸受メタルの側面方向に開放されているが、本発明は、この排出穴を、前記軸部材の回転方向（軸受メタルの周方向）に対して、斜め方向に開設することも可能である。

このような斜め方向に排出穴を開設すれば、前記潤滑油の流れと共に、前記オイル通孔に一旦入り込んだ異物が、軸受メタルの外周面に到達する前に、前記オイル通孔に連続された排出穴を通じて、軸受メタルの側面方向へ更にスムーズに排出することが十分期待できる。

更に、本発明は、前記軸受メタルが使用されている全ての内燃機関の軸受構造に利用できるが、前記軸部材がクランクピンであり、前記軸受部材がコンロッドである内燃機関の軸受構造に用いることが好適である。

本発明の内燃機関の軸受構造によれば、軸受メタルの排出穴を通じて、潤滑油中に含まれた異物を確実に排出して、軸受部材の摺動面の傷付きを防止できる。

本発明の一実施形態を概略した分解斜視図である。図１の要部を拡大した縦断面図である。図３は、図２のＸ部内を拡大した要部の動作説明図である。従来の内燃機関の軸受構造を概略した分解斜視図である。図４の要部を拡大した断面図である。

以下、本発明の内燃機関の軸受構造を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態を概略した分解斜視図であり、図２は、図１の要部を拡大した縦断面図である。図３は、図２のＸ部内を拡大した要部の動作説明図である。

本実施形態の内燃機関の軸受構造Ａは、軸部材１と軸受部材２との間に、分割されたリング状の軸受メタル３を挟持してなるものであって、ここでは、軸部材１がクランクピンであり、軸受部材２がコネクティングロッド（以下「コンロッド」と略する。）である場合を例示して説明する。

内燃機関にはクランクシャフト（不図示）が配設されている。

このクランクシャフトは、前記内燃機関に回転可能に取付けられるクランクジャーナル（不図示）と、クランクピン１と、両者を繋ぐクランクアーム（不図示）と、回転のバランスをとるためのカウンタウエイト（不図示）とより構成されてなる。

クランクピン１には、潤滑油が排出される油路１１が開設されている。

クランクピン１は、コンロッド２を介して、前記内燃機関内を上下方向に往復動するピストン（不図示）に連結されている。

コンロッド２は、前記ピストンに連結される小端部２１と、クランクピン１に連結される大端部２２とを備えている。

大端部２２は、クランクピン１の直径よりも若干大径の大端孔２３を有している。

この大端孔２３を含む大端部２２は、上下に二分割されており、一対のボルト２４によって相互に締付けられている。

この大端孔２３には、軸受メタル３が嵌合されており、軸受メタル３は、クランクピン１と大端孔２３との間に挟持されている。

軸受メタル３は、夫々半円形状に分割形成された上部メタル３１及び下部メタル３２からなり、上、下を一対にしてリング状に形成されてなる。

又、軸受メタル３の内周面には、クランクピン１に形成された油路１１を通じて潤滑油Ｏが供給され、軸受メタル３とクランクピン１との摺動面の潤滑性を高めている。

この軸受メタル３には、内、外面に連通されるオイル通孔３３が、少なくとも１以上開設されており、本実施形態の軸受メタル３では、クランクピン１と大端孔２３に連通するようにオイル通孔３３が開設されている。

又、本実施形態では、上部メタル３１及び下部メタル３２の対象位置に、夫々１つのオイル通孔３３を開設しているが、このオイル通孔３３は、上部メタル３１又は下部メタル３２の何れか１つに開設したものでも構わない。

具体的には、潤滑油Ｏ中の異物Ｐは、直径２ｍｍよりも小さいものであるため、オイル通孔３３は、直径２ｍｍ以上の丸孔に開設されている。

又、オイル通孔３３は、上部メタル３１と下部メタル３２との接合部から９．５ｍｍ以内の位置に開設するのが望ましい。

すなわち、本実施形態では、前記接合部には、側面方向に連続するクラッシュリリーフ３４が形成されており、このクラッシュリリーフ３４は、上部メタル３１と下部メタル３２との組み付け時の合わせ面のズレを防止して、クランクピン１との局部接触を防止すると共に、クランクピン１と軸受メタル３との摺動面の潤滑油Ｏを外部に排出するものである。

そのため、オイル通孔３３を、クラッシュリリーフ３４の近傍位置に開設しておけば、万一、オイル通孔３３から異物Ｐが排出されないことがあっても、クラッシュリリーフ３４を通じて、異物Ｐを排出することができる。

もっとも、実際には、異物Ｐは、後述される排出穴４を通じて排出されるため、このクラッシュリリーフ３４を通じて、異物Ｐが排出されることは、ないと考えられるが、より安全である。

このようなオイル通孔３３を開設することで、クランクピン１から供給された潤滑油Ｏは、オイル通孔３３を通じて、軸受メタル３の外周面にも供給され、軸受メタル３とコンロッド２の大端孔２３との摺動面の潤滑性も高めている。

このようにして、軸受メタル３の内、外周面である各摺動面には、クランクピン１の油路１１から供給された潤滑油Ｏが満遍なく行き渡り、クランクピン１及びコンロッド２の磨耗を軽減してスムーズな回転を確保している。

なお、軸受メタル３の外周面に供給された潤滑油Ｏは、従来同様、コンロッド２の大端孔２３に形成された排出溝（不図示）を通って、外部に排出され、クランクピン１の下方に設置されたオイルパン（不図示）に貯留される。

このように形成されたオイル通孔３３には、当該オイル通孔３３に連続して、軸受メタル３の側面方向に開放された排出穴４が開設されてなる。

排出穴４は、軸受メタル３の板厚よりも小さなトンネル状に形成され、具体的には、軸受メタル３の板厚が１．５ｍｍの場合、排出穴４の深さ（高さ）は、１．０ｍｍ以内に形成するのが望ましい。

又、排出穴４の幅は、オイル通孔３３の直径（２ｍｍ以上）以下の長さに形成されている。

又、本実施形態では、排出穴４は、オイル通孔３３から軸受メタル３の両側面の方向に夫々開放された２条の排出穴４を例示しているが、排出穴４は、片側の側面方向にのみ形成することも可能である。

このように構成された本実施形態の内燃機関の軸受構造Ａは、以下のように作用する。

すなわち、クランクピン１の油路１１を通じて供給される潤滑油Ｏ中に、異物Ｐが含まれている場合には、当該異物Ｐは、クランクピン１の回転と共に、油路１１の排出口縁部に引き摺られながら軸受メタル３の内周面を移動する〔図３（ａ）、参照。〕。

そして、クランクピン１の油路１１が、軸受メタル３のオイル通孔３３に重合されると、油路１１中の潤滑油Ｏは、オイル通孔３３に向けて排出されるが、このとき、潤滑油Ｏ中に含まれる異物Ｐも当該潤滑油Ｏと一緒にオイル通孔３３に向けて排出される〔図３（ｂ）、参照。〕。

このオイル通孔３３に排出された潤滑油Ｏの一部は、従来と同じく、オイル通孔３３を通じて軸受メタル３の外周面に放出され、軸受メタル３の外周面と、コンロッド２の大端孔２３との摺動面の潤滑性を高めるために作用する。

ところが、本実施形態では、オイル通孔３３に連続して排出穴４が開設されているため、オイル通孔３３に排出された潤滑油Ｏの多くは、オイル通孔３３から排出穴４に誘導されて、軸受メタル３の側面方向へ排出される。

そのため、潤滑油Ｏの流れと共にオイル通孔３３に一旦入り込んだ異物Ｐは、通常は、軸受メタル３の外周面に到達する前に、潤滑油Ｏと共に排出穴４を通じて軸受メタル３の側面方向へ排出される。

なお、仮に、異物Ｐが排出穴４からスムーズに排出されずに、オイル通孔３３に滞留された場合であっても、この滞留中の異物Ｐは、クランクピン１との摺動面に侵入する前に、排出穴４に誘導されてしまうため、何れにしても、最終的には、異物Ｐは、軸受メタル３の側面方向へ排出されるのである〔図３（ｃ）、参照。〕。

以上の通り、本実施形態の内燃機関の軸受構造Ａによれば、潤滑油Ｏの流れと共に前記オイル通孔３３に一旦入り込んだ異物Ｐは、軸受メタル３の外周面に到達する前に、オイル通孔３３に連続された排出穴４を通じて、軸受メタル３の側面方向に排出することができる。

従って、異物Ｐがオイル通孔３３に滞留することがなく、再び、当該異物Ｐがクランクピン１との摺動面に戻ってしまうこともない。

その結果、前記摺動面に異物Ｐが侵入することを確実に防止でき、軸受メタル３及びクランクピン１との摺動面に、擦り傷を付けることを確実に防止できる。

更に、本実施形態によれば、異物Ｐを確実に排出するために、従来のようにコンロッド２の大端孔に新たな加工を施す必要がなく、軸受メタル３に排出穴４を開設するだけの簡易な構造にできるものである。

又、本実施形態の排出穴４は、クランクピン１の回転方向（軸受メタル３の周方向）に対して、直交する方向に開設したものを例示したが、この排出穴４の他の実施形態として、当該排出穴４をクランクピン１の回転方向に対して、斜め方向に開設することも可能である。

ここで、前記斜め方向とは、本実施形態で図示された直交する方向に対して、軸受メタル３の周方向に、５度乃至４５度の範囲に傾斜された方向を意味しており、この傾斜される方向は、クランクピン１の回転方向に応じて適宜決定される。

このような斜め方向に開設された排出穴４であれば、潤滑油Ｏの流れと共に、オイル通孔３３に一旦入り込んだ異物Ｐが、排出穴４を通じて、軸受メタル３の側面方向へ更にスムーズに排出することが十分期待できる。

Ａ内燃機関の軸受構造
Ｏ潤滑油
Ｐ異物
１軸部材（クランクピン）
２軸受部材（コネクティングロッド）
３軸受メタル
３３オイル通孔
４排出穴

Claims

軸部材と軸受部材との間に、分割されたリング状の軸受メタルを挟持してなる内燃機関の軸受構造において、
前記軸受メタルには、前記軸部材と軸受部材に連通されたオイル通孔が開設されると共に、前記オイル通孔に連続して、当該軸受メタルの側面方向に開放された排出穴を開設してなり、
潤滑油中に含まれた異物が、前記オイル通孔から前記排出穴に誘導されて、前記軸受メタルの側面方向へ排出されるようにしたことを特徴とする内燃機関の軸受構造。
請求項１に記載の内燃機関の軸受構造において、
排出穴は、軸部材の回転方向に対して、斜め方向に開設されていることを特徴とする内燃機関の軸受構造。
請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の内燃機関の軸受構造において、
軸部材がクランクピンであり、軸受部材がコネクティングロッドであることを特徴とする内燃機関の軸受構造。