JP2017040341A

JP2017040341A - コンロッド軸受

Info

Publication number: JP2017040341A
Application number: JP2015163812A
Authority: JP
Inventors: 悠一朗梶木; Yuichiro Kajiki
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-02-23

Abstract

【課題】コンロッド軸受において、軸の回転方向の上流側の合せ面近傍からの潤滑油のサイドフローを防止する。【解決手段】コンロッド軸受１は、クランクシャフトと摺動する内周面１１１を有するアッパ軸受１１と、アッパ軸受１１と組み合わせて用いられ、クランクシャフトと摺動する内周面１２１を有するロア半割軸受１２と、内周面１２１のうちクランクシャフトの回転方向の上流側において周方向の一部に設けられた溝１２５および溝１２６とを有する。【選択図】図６

Description

本発明はコンロッド軸受に関する。

自動車等のエンジンにおいて用いられる軸受としてコンロッド軸受（コネクティングロッド軸受またはピン軸受と言われる場合もある）が知られている。例えば特許文献１は、クランク軸の油孔から供給される潤滑油を外部に排出する油孔を軸受に設けたクランクピン軸受（コンロッド軸受）において、油穴の周囲部分に生ずるキャビテーションによる浸食、油切れによる損傷を防止するため、油孔の周辺に凹部を設けることを開示している。

また、コンロッド軸受に関するものではないが、特許文献２は、流出油量を低減するため、内周面において軸の回転方向の下流側に溝を設けた主軸受を開示している。さらに、特許文献３は、油循環量を増大させて耐焼付き性を向上させるため、内周面において軸の回転方向の下流側に油溝を設けた軸受を開示している。

特開２００４−３４０２４９号公報特開２０１５−９４４２７号公報特開平３−４８０１７号公報

特許文献１に記載の技術においては、そもそも軸受に設けられた油孔により潤滑油が外部に排出されてしまい、摺動面の潤滑油が不足する問題があった。

これに対し本発明は、コンロッド軸受において、軸の回転方向の上流側の合せ面近傍から潤滑油が軸方向に漏れてしまうこと（いわゆるサイドフロー）を防止する技術を提供する。

本発明は、クランクシャフトと摺動する第１内周面を有するアッパ半割軸受と、前記アッパ半割軸受と組み合わせて用いられ、前記クランクシャフトと摺動する第２内周面を有するロア半割軸受と、前記第２内周面のうち前記クランクシャフトの回転方向の上流側において周方向の一部に設けられた溝とを有するコンロッド軸受を提供する。

前記ロア半割軸受は、前記アッパ半割軸受と接する合せ面を有し、前記溝は、前記合せ面まで達していてもよい。

前記ロア半割軸受は、前記第２内周面においてクラッシリリーフを有し、前記溝は、前記クラッシリリーフ内に設けられていてもよい。

前記クランクシャフトは、前記第２内周面に対し潤滑油を供給するための油孔を有し、前記溝は、前記油孔と重ならない位置に設けられていてもよい。

本発明によれば、コンロッド軸受において、軸の回転方向の上流側の合せ面近傍における潤滑油のサイドフローを防止することができる。

一実施形態に係るコンロッド軸受１の概要を示す図アッパ軸受１１の斜視図アッパ軸受１１の断面構造を例示する図クラッシリリーフを例示する図ロア軸受１２の斜視図ロア軸受１２の正面図を示す図油溝１２５の軸方向に垂直な断面形状を例示する図油溝１２５の軸方向に平行な断面形状を例示する図油溝１２５の近傍における潤滑油の流れを例示する図図９のＡ−Ａ断面図実施例および比較例におけるサイドフロー油量を示す図

１．構造
図１は、一実施形態に係るコンロッド軸受１の概要を示す図である。コンロッド軸受１は、コネクティングロッドのラージエンドボア５およびキャップ６の間に装着される。以下、ラージエンドボア５およびキャップ６をまとめて「ハウジング」という。コンロッド軸受１は、クランクシャフト７のピン（以下単に「クランクシャフト」という）を支持する。クランクシャフト７は、コンロッド軸受１の内周面を摺動する相手軸である。コンロッド軸受１は、アッパ軸受１１およびロア軸受１２を有する。なお図１は、クランクシャフト７の軸方向に垂直な断面を示している。

クランクシャフト７の内部には、潤滑油の供給経路となる油孔７１が設けられている。油孔７１は、主軸受（図示略）の摺動面まで達している。オイルポンプ（図示略）により主軸受の摺動面に供給された潤滑油は、油孔７１を介してコンロッド軸受１の摺動面に供給される。

図２は、アッパ軸受１１の斜視図である。アッパ軸受１１は、円筒を軸方向に半分に割ったような形状を有する、いわゆる半割軸受である。アッパ軸受１１は、内周面１１１、外周面１１２、合せ面１１３、および合せ面１１４を有する。内周面１１１は、クランクシャフトと摺動する。この例で、内周面１１１には、油溝および油孔は設けられていない。外周面１１２は、ハウジングに接する。合せ面１１３および合せ面１１４は、ロア軸受１２と接する。

図３は、アッパ軸受１１の断面構造を例示する図である。図３（Ａ）は、合せ面１１３および１１４に垂直な方向からアッパ軸受１１を見た外観図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。この断面は、軸方向に垂直な断面（摺動方向に平行な断面）である。この例で、この断面において、アッパ軸受１１の肉厚は一様ではなく、中心部ほど厚く、中心部から端部（合せ面）に向かうにつれ薄くなっている。これは、内径円（内周面１１１の描く円）の中心が、外径円（外周面１１２が描く円）の中心から外側に偏心している（ずれている）ためである。この偏心により、いわゆるオイルリリーフが形成される。オイルリリーフとは、半割軸受内周面の中心部を基準とする円（内周面の中心部を通る円）に対する、内周面の隙間をいう。オイルリリーフの深さ（量）は、合せ面から所定の高さ（例えば６〜１３ｍｍ）を基準として測定され、例えば、０．００５〜０．０２５ｍｍである。オイルリリーフは、合せ面付近のオイルクリアランスを拡大し、くさび膜圧力の形成を助ける。また、さらに、オイルリリーフは、油膜の形成を助け、油量を増加させ軸受を冷却させる。

さらに、アッパ軸受１１には、クラッシリリーフが設けられている。クラッシリリーフとは、内周面１１１のうち合せ面１１３および合せ面１１４に接する部分において、アッパ軸受１１の幅全体に対して設けた逃がしをいう。

図４は、クラッシリリーフ１１５を例示する図である。なおここでは説明のため、実際よりもクラッシリリーフを誇張して図示している。合せ面の位置における、内周面１１１のうちクラッシリリーフ以外の部分が描く円と内周面１１１との位置の差をクラッシリリーフの深さｄといい、内周面１１１のうちクラッシリリーフが形成されている部分の長さをクラッシリリーフの長さＬという。クラッシリリーフ１１５の深さｄは、例えば０．０１〜０．０６ｍｍであり、クラッシリリーフ１１５の長さＬは、例えば４〜９．５ｍｍである。クラッシリリーフ１１５は、軸受をハウジングに組付けたときに合せ面近傍の内周面１１１が相手軸側にわずかに倒れ込んでも、軸との接触を防ぐものである。また、クラッシリリーフ１１５は、合せ面近傍において潤滑油を排出させ、軸受を冷却する効果、および摺動面に侵入した異物を排出する効果を有する。

図５は、ロア軸受１２の斜視図である。ロア軸受１２は、内周面１２１、外周面１２２、合せ面１２３、および合せ面１２４を有する。内周面１２１は、クランクシャフトと摺動する摺動面である。外周面１２２は、ハウジングに接する。合せ面１２３および合せ面１２４は、アッパ軸受１１の合せ面１１３および合せ面１１４と接する面である。アッパ軸受１１とロア軸受１２とは、合せ面同士が接するように組み合わせることで円筒形状の軸受として用いられる。

図６は、ロア軸受１２の正面図を示す図である。内周面１２１には、油溝１２５および油溝１２６の２本の油溝が形成されている。油溝１２５および油溝１２６は、内周面１２１の軸方向の中心線を基準として左右対称に形成されている。油溝１２５および油溝１２６は、互いに平行に延びている。油溝１２５および油溝１２６が延びる方向と合せ面１２４とがなす角は９０°である。すなわち、油溝１２５および油溝１２６は、周方向に真っ直ぐ延びている。油溝１２５および油溝１２６は、一端が合せ面１２４まで達し、他端がクラッシリリーフ内に収まっている。すなわち、油溝１２５および油溝１２６は、クラッシリリーフ内に形成されている。なおこの例で、内周面１２１においては、油溝１２５および油溝１２６以外に溝は設けられていない。また、図では油溝１２５および油溝１２６を誇張して大きく描いている。

図７は、油溝１２５の軸方向に垂直な断面形状を例示する図である。この例で、油溝１２５は、中央部側の一端において中央部に向かって徐々に浅くなっているが、それ以外の部分はほぼ一定の深さを有する。

図８は、油溝１２５の軸方向に平行な断面形状を例示する図である。この例で、油溝１２５は、断面形状が矩形である。油溝１２６の形状は油溝１２５と同じである。

また、油溝１２５および油溝１２６は油孔７１と重ならない位置に設けられている。油孔７１と重ならない位置とは、クランクシャフト７の回転に伴って内周面１２１に対して油孔７１が相対的に移動するとき、油孔７１が掃く軌跡と油溝１２５および油溝１２６とが重ならないことをいう。油孔７１の軌跡と油溝１２５または油溝１２６とが重なると、油孔７１から供給された潤滑油が油溝１２５または油溝１２６を介して内周面１２１の外に漏れてしまう可能性がある。油溝１２５および油溝１２６が油孔７１と重ならない位置に設けられることにより、潤滑油の漏れを低減することができる。

図９は、油溝１２５の近傍における潤滑油の流れを例示する図である。図９Ａは摺動面に垂直な方向から見た図を、図９Ｂは周方向に平行な断面（Ａ−Ａ断面）の図を示している。シャフト７の回転に伴ってアッパ軸受１１からロア軸受１２に進入した潤滑油は、まず回転方向に沿って油溝１２５および油溝１２６内をロア軸受１２の中心部に向かって流れる。油溝１２５および油溝１２６の端部に達した潤滑油は、油溝１２５および油溝１２６内を合せ面１２４に向かって、すなわち回転方向と逆向きに流れる。合せ面１２４に達した潤滑油は、内周面１２１上を回転方向に沿って流れ、一部はサイドフローする。

このように溝１２５および溝１２６が無い場合と比較すると、潤滑油の流れる経路が長くなっており、その分、サイドフローまでの時間が長くなっていると言える。これにより圧力損失の増加と同じ効果が得られ、潤滑油の供給油圧が同じであるならば、油溝１２５および油溝１２６がある方がサイドフローする油量が低減する。サイドフローする油量が低減すると、摺動面の油量が増加し、耐焼付き性が向上する。また、サイドフローする油量が低減すると摺動面の発熱による温度上昇が増加し、潤滑油の粘度低下によるフリクショントルクの低減という効果が得られる。

なお、上記で説明したアッパ軸受１１およびロア軸受１２の形状は例示であり、本発明はこれに限定されない。例えば、アッパ軸受１１およびロア軸受１２は、クラッシリリーフ、オイルリリーフ等を有していなくてもよい。また、油溝１２５および油溝１２６の位置、形状、長さ、および深さは、あくまで例示であり、これに限定されない。例えば、油溝１２５および油溝１２６は、合せ面１２４まで達していなくてもよい。

２．実施例
油溝の効果を確認するため、本願の発明者らは、実施例（油溝あり）および比較例（油溝なし）のコンロッド軸受について、サイドフローする潤滑油の油量をコンピュータシミュレーションにより評価した。シミュレーションには、一般的な３Ｄ−ＣＦＤソフトウェアを用いた。シミュレーションの際の条件は以下のとおりである。
回転速度：２０００ｒｐｍ
油温度：２５℃

実施例および比較例として、クラッシリリーフを有する、同一寸法の軸受を用いた。実施例と比較例とは、油溝の有無のみが異なっている（比較例は油溝なし）。

図１０は、実施例および比較例におけるサイドフロー油量を示す図である。比較例と比べ、実施例ではサイドフローする油量を約２６％低減できた。

１…コンロッド軸受
１１…アッパ軸受
１１１…内周面
１１２…外周面
１１３…合せ面
１１４…合せ面
１１５…クラッシリリーフ
１２…ロア軸受
１２１…内周面
１２２…外周面
１２３…合せ面
１２４…合せ面
１２５…油溝
１２６…油溝
５…ラージエンドボア
６…キャップ
７…クランクシャフト

Claims

クランクシャフトと摺動する第１内周面を有するアッパ半割軸受と、
前記アッパ半割軸受と組み合わせて用いられ、前記クランクシャフトと摺動する第２内周面を有するロア半割軸受と、
前記第２内周面のうち前記クランクシャフトの回転方向の上流側において周方向の一部に設けられた溝と
を有するコンロッド軸受。
前記ロア半割軸受は、前記アッパ半割軸受と接する合せ面を有し、
前記溝は、前記合せ面まで達している
ことを特徴とする請求項１に記載のコンロッド軸受。
前記ロア半割軸受は、前記第２内周面においてクラッシリリーフを有し、
前記溝は、前記クラッシリリーフ内に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコンロッド軸受。
前記クランクシャフトは、前記第２内周面に対し潤滑油を供給するための油孔を有し、
前記溝は、前記油孔と重ならない位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のコンロッド軸受。