JP3003403B2 - Bearing structure of internal combustion engine - Google Patents
Bearing structure of internal combustion engineInfo
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関におけるクラ
ンクシャフトのクランクピンにコネクティングロッドの
大端部を連結する際の軸受構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing structure for connecting a large end of a connecting rod to a crankpin of a crankshaft in an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、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
箇所である大端部とクランクピンとの間に軸受メタル
（すべり軸受）が介在される。この軸受メタルは側面半
円形状をなし、上下一対で一組として使用される。そし
て、クランクピンが摺動する軸受メタルの内周面の潤滑
性を向上させるために、従来より種々の技術が提案され
ている。2. Description of the Related Art In general, in a connecting rod connected to a crankshaft of an internal combustion engine, a bearing metal (slide bearing) is interposed between a crankshaft and a large end portion of the connecting rod. This bearing metal has a semicircular shape on the side surface, and is used as a set of upper and lower pairs. In order to improve the lubrication of the inner peripheral surface of the bearing metal on which the crankpin slides, various techniques have been conventionally proposed.
【０００３】例えば、実開平３−９１５１５号公報で
は、図９で示すように、軸受メタル５１の内周面に多数
本の条痕状油溝５２と多数本の鋸歯状油溝５３とフラッ
ト面５４とを形成している。この技術によると、同図に
おいて矢印で示すような潤滑油の流れを生じさせ、クラ
ンクピン及び軸受メタル５１間の油膜圧力をほぼ均一に
し、潤滑性及び耐摩耗性を向上できる。また、鋸歯状油
溝５３によって潤滑油を保持して焼付きを防止できる。For example, in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 3-91515, as shown in FIG. 9, a large number of grooved oil grooves 52, a large number of serrated oil grooves 53 and a flat surface are formed on the inner peripheral surface of a bearing metal 51. 54 are formed. According to this technique, the flow of the lubricating oil as shown by the arrow in the figure is generated, the oil film pressure between the crankpin and the bearing metal 51 is made substantially uniform, and the lubricity and wear resistance can be improved. Further, the lubricating oil can be held by the serrated oil groove 53 to prevent seizure.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の高回
転、高負荷エンジンの開発にともない、コネクティング
ロッドの大端部及び軸受メタル間でのフレッティング摩
耗が問題となってきている。フレッティング摩耗は、巨
視的に静止状態で接触している接触面において、微小な
振動が加わったときに生ずる摩耗である。この場合、コ
ネクティングロッドの大端部と軸受メタル外周面との間
で微動すべりが発生し、両者が互いに凝着し、フレッテ
ィング摩耗に至るものと考えられる。そこで、このフレ
ッティング摩耗を防止する必要がある。With the recent development of high-speed, high-load engines, fretting wear between the large end of the connecting rod and the bearing metal has become a problem. Fretting wear is wear that occurs when a minute vibration is applied to a contact surface that is macroscopically stationary. In this case, it is considered that a fine sliding occurs between the large end of the connecting rod and the outer peripheral surface of the bearing metal, and the two adhere to each other, resulting in fretting wear. Therefore, it is necessary to prevent the fretting wear.
【０００５】しかし、前記従来技術では、クランクピン
及び軸受メタル内周面間の潤滑性、耐摩耗性等を向上で
きるものの、上記のフレッティング摩耗の防止に関して
は考慮されていない。このため、前記のフレッティング
摩耗が発生しやすい。フレッティング摩耗が発生する
と、その発生箇所を起点としてコネクティングロッドが
折損に至るおそれがある。このような現象は、軽量化に
ともない剛性が十分に高くないコネクティングロッドの
場合に特に問題となる。[0005] However, in the above prior art, although lubricity and wear resistance between the crankpin and the inner peripheral surface of the bearing metal can be improved, no consideration is given to the prevention of the fretting wear described above. For this reason, the fretting wear tends to occur. When fretting wear occurs, the connecting rod may be broken starting from the place where the fretting wear occurs. Such a phenomenon is particularly problematic in the case of a connecting rod whose rigidity is not sufficiently high due to weight reduction.
【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的はコネクティングロッドの大端部と
軸受メタルの外周面との間でフレッティング摩耗が発生
するのを未然に防止できる内燃機関の軸受構造を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to prevent the occurrence of fretting wear between the large end of a connecting rod and the outer peripheral surface of a bearing metal. An object of the present invention is to provide an engine bearing structure.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内燃機関のコネクティングロッドの大端部
に大端孔を設け、該大端孔に軸受メタルを嵌合させ、回
転可能に設けられた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た内燃
機関の軸受構造において、前記軸受メタルには、その内
外周面を連通させ、かつ、クランクピン側から供給され
た潤滑油を、同軸受メタル及び大端部の嵌合部分へ導く
ための通孔を設けるとともに、前記軸受メタルの外周面
及び前記大端孔の内周面のいずれか一方のほぼ全面に
は、前記嵌合部分において大端部の表面積に対する油溝
の占める面積比が０．１〜０．４で、かつ、幅が３０μ
ｍ〜１００μｍの多数本の油溝を形成し、さらに、前記
通孔を介して油溝に導入された潤滑油を前記嵌合部分外
へ導出するべく、前記油溝の両端を嵌合部分の軸方向端
部に開放させている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a connecting rod of an internal combustion engine having a large end hole at a large end, a bearing metal fitted into the large end hole, and a rotatable shaft. In the bearing structure of the internal combustion engine, wherein the crank pin of the crankshaft provided on the inner peripheral surface of the bearing metal is supported, the inner peripheral surface is communicated with the bearing metal, and the crank pin side And a through hole for guiding the lubricating oil supplied from the bearing metal to the fitting portion of the bearing metal and the large end portion, and at least one of the outer peripheral surface of the bearing metal and the inner peripheral surface of the large end hole. On the entire surface, the area ratio of the oil groove to the surface area of the large end in the fitting portion is 0.1 to 0.4, and the width is 30 μm.
m-100 μm are formed, and furthermore, both ends of the oil groove are connected to the fitting portion so that the lubricating oil introduced into the oil groove through the through hole is led out of the fitting portion. It is open to the axial end.
【０００８】[0008]
【作用】コネクティングロッドの大端孔と軸受メタルと
の嵌合部分では、両者が巨視的に静止状態で接触してお
り、その接触面にはクランクシャフトの回転にともない
微小な振動が加わる。この振動に起因してフレッティン
グ摩耗が発生するおそれがある。At the fitting portion between the large end hole of the connecting rod and the bearing metal, the two are macroscopically stationary in contact with each other, and a minute vibration is applied to the contact surface as the crankshaft rotates. Fretting wear may occur due to this vibration.
【０００９】しかし、クランクシャフトの回転時には、
クランクピン側から供給された潤滑油が軸受メタルの通
孔を通り、軸受メタル及び大端部の嵌合部分へ導かれ
る。この潤滑油は、軸受メタルの外周面及び大端孔の内
周面のいずれか一方に形成された油溝を通り、嵌合部分
の軸方向端部から外部へ導出される。油溝は、軸受メタ
ルの外周面又は大端部の内周面のほぼ全面に形成されて
いるので、嵌合部分には潤滑油が満遍なく行き渡る。従
って、嵌合部分には常に潤滑油が流通する。この潤滑油
によって軸受メタル及び大端部の直接接触が阻止され
る。However, when the crankshaft rotates,
The lubricating oil supplied from the crank pin side passes through the through hole of the bearing metal and is guided to the bearing metal and the fitting portion at the large end. The lubricating oil passes through an oil groove formed on one of the outer peripheral surface of the bearing metal and the inner peripheral surface of the large end hole, and is led out from the axial end of the fitting portion. Since the oil groove is formed on substantially the entire outer peripheral surface of the bearing metal or the inner peripheral surface of the large end portion, the lubricating oil spreads evenly over the fitting portion. Therefore, the lubricating oil always flows through the fitting portion. The lubricating oil prevents direct contact between the bearing metal and the large end.
【００１０】ここで、フレッティング摩耗の抑制の観点
からは、嵌合部分において大端部の表面積に対する油溝
の占める面積比が０．１〜０．４で、かつ、油溝の幅が
３０μｍ〜１００μｍである必要がある。Here, from the viewpoint of suppressing fretting wear, the ratio of the area occupied by the oil groove to the surface area of the large end in the fitting portion is 0.1 to 0.4, and the width of the oil groove is 30 μm. １００100 μm.
【００１１】前記面積比が０．１未満であると、油溝か
ら嵌合部分へ十分な量の潤滑油が供給されず、フレッテ
ィング摩耗の発生頻度及び摩耗量が急増する。これとは
逆に、面積比が０．４を越えると、軸受メタルと大端部
との接触面積が小さくなる。その結果、フレッティング
摩耗の発生頻度を少なくすることができるものの、高面
圧となり、軸受メタル及び大端部の摩耗が多くなる。If the area ratio is less than 0.1, a sufficient amount of lubricating oil is not supplied from the oil groove to the fitting portion, and the frequency of occurrence of fretting wear and the amount of wear increase rapidly. Conversely, if the area ratio exceeds 0.4, the contact area between the bearing metal and the large end decreases. As a result, although the frequency of occurrence of fretting wear can be reduced, the surface pressure becomes high, and the wear of the bearing metal and the large end increases.
【００１２】また、油溝の幅が３０μｍ未満では、潤滑
油中の異物が油溝に詰まり、この異物が潤滑油の流通の
障害となる。これとは逆に、油溝の幅が１００μｍを越
えると、コネクティングロッドの大端部のうち荷重を支
える箇所へ十分な量の潤滑油が供給されない。When the width of the oil groove is less than 30 μm, foreign matter in the lubricating oil clogs the oil groove, and this foreign matter hinders the flow of the lubricating oil. Conversely, if the width of the oil groove exceeds 100 μm, a sufficient amount of lubricating oil will not be supplied to the portion of the large end of the connecting rod that supports the load.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図７に従って説明する。図２に示すように、内燃機関内
にはクランクシャフト１が配設されている。クランクシ
ャフト１は、クランクジャーナル２と、クランクピン３
と、両者２，３をつなぐクランクアーム４と、回転のバ
ランスをとるためのカウンタウエイト５とを備えてい
る。クランクジャーナル２は、ベアリングキャップ６に
より内燃機関のシリンダブロック７に回転可能に取付け
られている。すなわち、シリンダブロック７及びベアリ
ングキャップ６にはそれぞれ側面半円状のクランクシャ
フトメタル８，９が嵌合され、これらがクランクジャー
ナル２を回転可能に支持している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a crankshaft 1 is provided in the internal combustion engine. The crankshaft 1 includes a crank journal 2 and a crankpin 3
And a crank arm 4 connecting the two 2 and 3, and a counterweight 5 for balancing rotation. The crank journal 2 is rotatably attached to a cylinder block 7 of the internal combustion engine by a bearing cap 6. That is, crankshaft metals 8 and 9 each having a semicircular side surface are fitted to the cylinder block 7 and the bearing cap 6, respectively, and these rotatably support the crank journal 2.
【００１４】クランクシャフト１上方のシリンダブロッ
ク７には、図３に示すようなシリンダ１１が形成されて
いる。シリンダ１１内にはピストン１２が上下方向への
往復動可能に収容されている。ピストン１２と上記クラ
ンクシャフト１のクランクピン３とは、コネクティング
ロッド１３によって連結されている。A cylinder 11 as shown in FIG. 3 is formed in the cylinder block 7 above the crankshaft 1. A piston 12 is accommodated in the cylinder 11 so as to be able to reciprocate up and down. The piston 12 and the crankpin 3 of the crankshaft 1 are connected by a connecting rod 13.
【００１５】コネクティングロッド１３は小端部１４と
大端部１５とを備えている。小端部１４はピストンピン
１６を介してピストン１２に連結されている。大端部１
５は、クランクピン３よりも若干大径状の大端孔１７を
有している。この大端孔１７を含む大端部１５は上下に
二分割されている。大端孔１７には、軸受メタルとして
のコンロッドメタル１８，１９が嵌合されている。コン
ロッドメタル１８，１９は上下一対で一組をなしてい
る。上下各コンロッドメタル１８，１９は、幅約２０ｍ
ｍの板材によって側面半円状に形成されている。そし
て、クランクピン３の外周に上下両コンロッドメタル１
８，１９を介して大端部１５が外嵌されている。二分割
された大端部１５は、一対のボルト２１によって相互に
締付けられている。このようにして、クランクシャフト
１及びピストン１２がコネクティングロッド１３によっ
て連結されている。The connecting rod 13 has a small end 14 and a large end 15. The small end 14 is connected to the piston 12 via a piston pin 16. Large end 1
5 has a large end hole 17 slightly larger in diameter than the crankpin 3. The large end 15 including the large end hole 17 is vertically divided into two parts. Connecting rod metals 18 and 19 as bearing metals are fitted into the large end holes 17. The connecting rod metals 18 and 19 form a pair as an upper and lower pair. Upper and lower connecting rod metals 18, 19 are about 20m wide
m is formed in a side semicircular shape. The upper and lower connecting rod metals 1 are provided on the outer periphery of the crank pin 3.
The large end 15 is externally fitted via 8, 19. The two divided large ends 15 are fastened to each other by a pair of bolts 21. Thus, the crankshaft 1 and the piston 12 are connected by the connecting rod 13.
【００１６】なお、前記の連結により、ピストン１２の
上下方向への往復運動は、コネクティングロッド１３を
介してクランクシャフト１に伝達されるが、その伝達過
程で回転運動に変換される。The reciprocating motion of the piston 12 in the up-down direction is transmitted to the crankshaft 1 via the connecting rod 13 by the above-mentioned connection.
【００１７】図２に示すように、シリンダブロック７内
には油路２２が設けられている。油路２２の一端（図２
の上端）はメインオイルギャラリに連通し、他端（図２
の下端）は、上側のクランクシャフトメタル８の通孔２
３に連通している。そして、オイルパン内の潤滑油がス
トレーナ、オイルポンプ、メインオイルギャラリ、油路
２２、通孔２３を順に通って、クランクジャーナル２の
外周面と上下両クランクシャフトメタル８，９の内周面
との隙間に供給される。この供給により、油膜が形成さ
れて潤滑が行われる。As shown in FIG. 2, an oil passage 22 is provided in the cylinder block 7. One end of the oil passage 22 (FIG. 2)
The upper end communicates with the main oil gallery and the other end (Fig. 2)
Is a through hole 2 of the upper crankshaft metal 8.
It communicates with 3. Then, the lubricating oil in the oil pan passes through the strainer, the oil pump, the main oil gallery, the oil passage 22 and the through hole 23 in order, and the outer circumferential surface of the crank journal 2 and the inner circumferential surfaces of the upper and lower crankshaft metals 8 and 9 are formed. Is supplied to the gap. By this supply, an oil film is formed and lubrication is performed.
【００１８】また、クランクシャフト１の内部には油路
２４が設けられている。この油路２４は、クランクジャ
ーナル２の半径方向へ延びる第１の油孔２５と、クラン
クピン３の半径方向へ延びる第２の油孔２６と、両油孔
２５，２６を繋ぐ連通孔２７とからなる。第１の油孔２
５の両端は、クランクジャーナル２の外周面に開口して
いる。また、第２の油孔２６の両端は、クランクピン３
の外周面に開口している。このため、クランクジャーナ
ル２と上下両クランクシャフトメタル８，９との間に供
給された潤滑油の一部は、第１の油孔２５、連通孔２
７、第２の油孔２６を通って、クランクピン３と上下両
コンロッドメタル１８，１９との隙間に導かれる。この
潤滑油の導入により、油膜が形成されて潤滑が行われ
る。An oil passage 24 is provided inside the crankshaft 1. The oil passage 24 includes a first oil hole 25 extending in the radial direction of the crank journal 2, a second oil hole 26 extending in the radial direction of the crank pin 3, and a communication hole 27 connecting the oil holes 25, 26. Consists of First oil hole 2
Both ends of 5 open to the outer peripheral surface of the crank journal 2. Both ends of the second oil hole 26 are connected to the crankpin 3
Is open on the outer peripheral surface of the. For this reason, part of the lubricating oil supplied between the crank journal 2 and the upper and lower crankshaft metals 8 and 9 is supplied to the first oil hole 25 and the communication hole 2.
7, through the second oil hole 26, is guided to the gap between the crankpin 3 and the upper and lower connecting rod metals 18, 19. By introducing this lubricating oil, an oil film is formed and lubrication is performed.
【００１９】図１に示すように、上下両コンロッドメタ
ル１８，１９には、その内外周面を連通させる複数の通
孔２８が、周方向へほぼ等角度毎に開けられている。こ
れらの通孔２８は、前記第２の油孔２６の開口端と一致
したときに、上下両コンロッドメタル１８，１９及び大
端部１５間へ潤滑油を導く（図２参照）。さらに、上下
各コンロッドメタル１８，１９の外周面には、幅ｗが約
２ｍｍ、深さｄが約１．５ｍｍのガイド溝２９が形成さ
れている。このガイド溝２９は、前記した全ての通孔２
８を繋いでおり、通孔２８から導入された潤滑油を上下
両コンロッドメタル１８，１９の周方向へ導く。As shown in FIG. 1, the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 are provided with a plurality of through holes 28 communicating the inner and outer peripheral surfaces thereof at substantially equal angles in the circumferential direction. These through holes 28 guide the lubricating oil between the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end 15 when they coincide with the opening ends of the second oil holes 26 (see FIG. 2). Further, a guide groove 29 having a width w of about 2 mm and a depth d of about 1.5 mm is formed on the outer peripheral surfaces of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19. The guide groove 29 is provided in all the through holes 2 described above.
The lubricating oil introduced from the through hole 28 is guided in the circumferential direction of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19.
【００２０】さらに、前記ガイド溝２９と対応して、大
端部１５の内周面には周方向へ延びる凹部３０が形成さ
れており、前記ガイド溝２９からの潤滑油がこの凹部３
０に一時溜められる。Further, a concave portion 30 extending in the circumferential direction is formed on the inner peripheral surface of the large end portion 15 in correspondence with the guide groove 29, and lubricating oil from the guide groove 29 is supplied to the concave portion 3.
It is temporarily stored at 0.
【００２１】大端孔１７の内周面には、そのほぼ全面に
わたって多数の油溝３１が形成されている。各油溝３１
は大端孔１７の軸線Ｌに対し斜めに交差し、全体として
網目状をなしている。油溝３１の一部は前記凹部３０を
横切っている。そして、油溝３１の両端は、大端部１５
の軸線方向端面１５ａ、あるいは大端部１５の周方向端
面１５ｂに至っている。ここで、周方向端面１５ｂは、
上下両コンロッドメタル１８，１９の接合箇所である。
この箇所には、通常、潤滑油の流通可能な隙間が存在す
る。従って、この隙間を含めると、油溝３１の両端は大
端部１５の軸線方向両端部に開放していることになる。A large number of oil grooves 31 are formed on the inner peripheral surface of the large end hole 17 over substantially the entire surface. Each oil groove 31
Is obliquely intersected with the axis L of the large end hole 17 and has a net shape as a whole. A part of the oil groove 31 crosses the recess 30. And both ends of the oil groove 31 are the large end 15
, Or the circumferential end surface 15b of the large end 15. Here, the circumferential end face 15b is
This is a joint between the upper and lower connecting rod metals 18 and 19.
In this location, there is usually a gap through which lubricating oil can flow. Therefore, when this gap is included, both ends of the oil groove 31 are open to both ends in the axial direction of the large end 15.
【００２２】図４で示すように、前記油溝３１は断面半
円状をなしている。これは、油溝３１を断面三角形状等
の底部の尖った断面形状とすると、いわゆるエッジロー
ドがかかりやすく、大端部１５の強度低下を招くおそれ
があるからである。As shown in FIG. 4, the oil groove 31 has a semicircular cross section. This is because, if the oil groove 31 has a cross-sectional shape with a sharp bottom such as a triangular cross-section, so-called edge load is likely to be applied, and the strength of the large end 15 may be reduced.
【００２３】さらに、前記大端孔１７の内周面（上下両
コンロッドメタル１８，１９及び大端部１５の嵌合部
分）において油溝３１が占める面積比をＣ、油溝３１の
幅をＢとすると、油溝３１は次の２つの条件を満たすよ
うに形成されている。 （１）Ｃ＝０．１〜０．４ （２）Ｂ＝３０μｍ〜１００μｍ 上記条件は、フレッティング摩耗を防止するのに必要な
条件である。すなわち、フレッティング摩耗を防止する
には、上下両コンロッドメタル１８，１９及び大端部１
５間での面圧と、潤滑油の保持量とが重要な要素であ
る。上記両条件は、この観点から実験により求められた
条件である。Further, the ratio of the area occupied by the oil groove 31 to the inner peripheral surface of the large end hole 17 (the fitting portion of the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end 15) is C, and the width of the oil groove 31 is B. Then, the oil groove 31 is formed so as to satisfy the following two conditions. (1) C = 0.1 to 0.4 (2) B = 30 μm to 100 μm The above conditions are necessary to prevent fretting wear. That is, in order to prevent fretting wear, both the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end 1 are required.
The surface pressure between the five and the amount of retained lubricating oil are important factors. The above two conditions are conditions experimentally determined from this viewpoint.
【００２４】前記面積比Ｃが０．１未満であると、上下
両コンロッドメタル１８，１９と大端部１５との間へ油
溝３１から十分量の潤滑油が供給されず、フレッティン
グ摩耗の発生率及び摩耗量が急増する。これとは逆に、
面積比Ｃが０．４を越えると、上下両コンロッドメタル
１８，１９と大端孔１７との接触面積が小さくなる。そ
の結果、フレッティング摩耗の発生率を抑えることがで
きるものの、高面圧となり、上下両コンロッドメタル１
８，１９及び大端部１５の摩耗が多くなる。If the area ratio C is less than 0.1, a sufficient amount of lubricating oil is not supplied from the oil groove 31 between the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 and the large end portion 15, resulting in fretting wear. The occurrence rate and the amount of wear increase rapidly. On the contrary,
When the area ratio C exceeds 0.4, the contact area between the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 and the large end hole 17 decreases. As a result, although the occurrence rate of fretting wear can be suppressed, the surface pressure becomes high, and the upper and lower connecting rod metal 1
8, 19 and the wear of the large end 15 increase.
【００２５】また、油溝３１の幅Ｂが３０μｍ未満で
は、潤滑油中の異物が油溝に詰まり、この異物が潤滑油
の流通の障害となる。これとは逆に、油溝３１の幅Ｂが
１００μｍを越えると、大端部１５において、荷重を支
える箇所への潤滑油の供給が十分に行われない。ここで
の荷重とは、ピストン１２の上下動にともない発生して
大端部１５に加わる力である。If the width B of the oil groove 31 is less than 30 μm, foreign matter in the lubricating oil clogs the oil groove, and this foreign matter hinders the flow of the lubricating oil. Conversely, if the width B of the oil groove 31 exceeds 100 μm, the lubricating oil is not sufficiently supplied to the portion supporting the load at the large end 15. Here, the load is a force applied to the large end 15 due to the vertical movement of the piston 12.
【００２６】さらに、上記フレッティング摩耗を確実に
防止するには、油溝３１の深さＮが３０μｍ〜２００μ
ｍであることが好ましい。深さＮが３０μｍ未満である
と、潤滑油中の異物が油溝３１に詰まり、十分な潤滑油
量を確保できないおそれがある。逆に、深さＮが２００
μｍを越えると、大端部１５の急激な強度低下を招く。Further, in order to reliably prevent the fretting wear, the depth N of the oil groove 31 should be 30 μm to 200 μm.
m is preferable. If the depth N is less than 30 μm, foreign matter in the lubricating oil may clog the oil groove 31 and a sufficient amount of lubricating oil may not be secured. Conversely, if the depth N is 200
If it exceeds μm, the strength of the large end 15 will be sharply reduced.
【００２７】上記の点を考慮して、本実施例では油溝３
１の面積比Ｃ、幅Ｂ、深さＮが、Ｃ＝０．２、Ｂ＝１０
０μｍ、Ｎ＝６０μｍにそれぞれ設定されている。次
に、前記のように構成された本実施例の作用及び効果に
ついて説明する。In consideration of the above points, in this embodiment, the oil grooves 3
The area ratio C, width B, and depth N of 1 are C = 0.2, B = 10
0 μm and N = 60 μm, respectively. Next, the operation and effect of the present embodiment configured as described above will be described.
【００２８】コネクティングロッド１３の大端孔１７と
上下両コンロッドメタル１８，１９とは、巨視的に静止
状態で接触しており、その接触面にはクランクシャフト
１の回転にともない微小な振動が加わる。この振動に起
因してフレッティング摩耗が発生するおそれがある。The large end hole 17 of the connecting rod 13 and the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 are macroscopically stationary in contact with each other, and a minute vibration is applied to the contact surface as the crankshaft 1 rotates. . Fretting wear may occur due to this vibration.
【００２９】しかし、図５で示すように、上下両コンロ
ッドメタル１８，１９の通孔２８が、クランクシャフト
１の第２の油孔２６の開口端と一致すると、オイルポン
プによって加圧された潤滑油が同通孔２８を通って上下
両コンロッドメタル１８，１９の外周面側へ供給され
る。この潤滑油は、ガイド溝２９を通り上下両コンロッ
ドメタル１８，１９の周方向へ導かれ、凹部３０内に一
時貯溜される。凹部３０内の潤滑油は、大端孔１７の内
周面に形成された油溝３１に導かれる。However, as shown in FIG. 5, when the through holes 28 of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 coincide with the open ends of the second oil holes 26 of the crankshaft 1, the lubrication pressurized by the oil pump is performed. Oil is supplied to the outer peripheral surfaces of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 through the through holes 28. This lubricating oil is guided in the circumferential direction of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 through the guide groove 29 and is temporarily stored in the recess 30. The lubricating oil in the concave portion 30 is guided to an oil groove 31 formed on the inner peripheral surface of the large end hole 17.
【００３０】ここで、油溝３１の両端が大端部１５の軸
線方向端面１５ａに開放されていないと、上下両コンロ
ッドメタル１８，１９と大端部１５との嵌合部分に供給
された潤滑油が、同嵌合部分から流れ出ない。そのた
め、潤滑油が高温となってスラッジ化し、潤滑作用が低
下し、フレッティング摩耗を引き起こす。Here, if both ends of the oil groove 31 are not open to the axial end surface 15a of the large end portion 15, the lubrication supplied to the fitting portion between the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end portion 15 is provided. Oil does not flow out of the mating part. Therefore, the lubricating oil becomes sludge due to high temperature, and the lubricating action is reduced, causing fretting wear.
【００３１】これに対し、本実施例では前記油溝３１の
両端が軸線方向端面１５ａに開放されているので、潤滑
油は油溝３１に沿って流れ、その油溝３１の両端開放部
分から上下両コンロッドメタル１８，１９の外方へ導出
される。そして、潤滑油はオイルパンへ流下する。この
ため、上記潤滑油のスラッジ化を防止し、潤滑作用の低
下を未然に阻止できる。On the other hand, in this embodiment, since both ends of the oil groove 31 are open to the axial end face 15a, the lubricating oil flows along the oil groove 31 and moves up and down from both ends open portions of the oil groove 31. It is led out of both connecting rod metals 18 and 19. Then, the lubricating oil flows down to the oil pan. Therefore, sludge of the lubricating oil can be prevented, and a decrease in lubricating action can be prevented.
【００３２】さらに、本実施例では、油溝３１が大端孔
１７の内周面のほぼ全面に形成されているので、上下両
コンロッドメタル１８，１９と大端部１５との嵌合部分
には、前記のように各油溝３１内に入り込んだ潤滑油が
満遍なく行き渡る。この潤滑油は、ピストン１２の上下
動にともない発生する荷重を受け止め、上下両コンロッ
ドメタル１８，１９及び大端部１５間を潤滑する。この
ため、上下両コンロッドメタル１８，１９及び大端部１
５の直接接触が阻止され、同接触によるフレッティング
摩耗の発生が抑制される。Further, in this embodiment, since the oil groove 31 is formed on substantially the entire inner peripheral surface of the large end hole 17, the oil groove 31 is formed at the fitting portion between the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end portion 15. As described above, the lubricating oil that has entered each oil groove 31 as described above is evenly distributed. The lubricating oil receives the load generated by the vertical movement of the piston 12 and lubricates between the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 and the large end 15. For this reason, the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end 1
5 is prevented, and occurrence of fretting wear due to the contact is suppressed.
【００３３】図６は、油溝３１の面積比Ｃとフレッティ
ン摩耗の発生率との関係、及び同じく油溝３１の面積比
Ｃと嵌合部分での摩耗量との関係を関係を示すグラフで
ある。グラフにおける値は、油溝３１の幅Ｂを１００μ
ｍに設定し、油溝３１の深さＮを１００μｍに設定した
ときの値である。図６からわかるように、油溝３１の面
積比Ｃが０．１〜０．４の範囲ではフレッティング摩耗
の発生率及び摩耗量がともに少ない。最も好ましい範囲
は面積比Ｃ＝０．２〜０．３である。これに対し、面積
比Ｃが０．１より小さい場合には、フレッティング摩耗
の発生率及び摩耗量が急増する。これは、上下両コンロ
ッドメタル１８，１９と大端部１５との間へ、油溝３１
から十分量の潤滑油が供給されないからである。逆に、
油溝３１の面積比Ｃが０．４を越えると、フレッティン
グ摩耗の発生率が小さくなるものの摩耗量が増加する。
これは、上下両コンロッドメタル１８，１９と大端孔１
７との接触面積が小さく、高面圧となるからである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the area ratio C of the oil groove 31 and the rate of occurrence of fretting wear, and also the relationship between the area ratio C of the oil groove 31 and the amount of wear at the fitting portion. is there. The value in the graph indicates that the width B of the oil groove 31 is 100 μm.
m and the depth N of the oil groove 31 is set to 100 μm. As can be seen from FIG. 6, when the area ratio C of the oil groove 31 is in the range of 0.1 to 0.4, both the occurrence rate and the amount of fretting wear are small. The most preferable range is the area ratio C = 0.2 to 0.3. On the other hand, when the area ratio C is smaller than 0.1, the rate of occurrence of fretting wear and the amount of wear increase rapidly. The oil groove 31 is provided between the upper and lower connecting rod metals 18 and 19 and the large end 15.
Is not supplied with a sufficient amount of lubricating oil. vice versa,
If the area ratio C of the oil groove 31 exceeds 0.4, the rate of occurrence of fretting wear decreases, but the amount of wear increases.
This is because the upper and lower connecting rod metals 18, 19 and the large end hole 1
This is because the contact area with the contact member 7 is small and the surface pressure is high.
【００３４】次に、油溝３１によるフレッティング防止
効果を確認するために、以下の試験を行い、フレッティ
ング摩耗の発生面積比を測定した。ここでの発生面積比
とは、コンロッドメタル及び大端部の嵌合部分におい
て、大端部の表面積に対するフレッティング摩耗の発生
した箇所（面積）の占める比である。この試験は実施例
と比較例とについて行った。実施例では、コネクティン
グロッド１３の大端部１５に上記した油溝３１が形成さ
れている。比較例では、コネクティングロッドの大端
孔、及びコンロッドメタルの外周面のいずれにも油溝が
形成されていない。Next, in order to confirm the fretting prevention effect of the oil groove 31, the following test was conducted, and the area ratio of fretting wear was measured. Here, the generation area ratio is the ratio of the area (area) where fretting wear occurs to the surface area of the large end in the connecting portion between the connecting rod metal and the large end. This test was performed for the example and the comparative example. In the embodiment, the oil groove 31 described above is formed in the large end 15 of the connecting rod 13. In the comparative example, neither the large end hole of the connecting rod nor the outer peripheral surface of the connecting rod metal has an oil groove.
【００３５】試験に際しては、図７で示すように、７．
５Ｗ−３０の潤滑油３５の貯溜された試験槽３４を用い
た。また、コネクティングロッド３２の大端部３２ａに
コンロッドメタル３３を装着し、油路４０の形成された
ピン３６を、同コンロッドメタル３３に挿通し、その両
端に下部把持機３７を装着した。同様に、コネクティン
グロッド３２の小端部３２ｂにピン３８を挿通し、その
両端に上部把持機３９を装着した。コネクティングロッ
ド３２の大端部３２ａ、ピン３６、下部把持機３７を前
記潤滑油３５中に浸漬した。At the time of the test, as shown in FIG.
A test tank 34 in which 5W-30 lubricating oil 35 was stored was used. A connecting rod metal 33 was attached to the large end 32a of the connecting rod 32, a pin 36 having an oil passage 40 was inserted through the connecting rod metal 33, and a lower gripper 37 was attached to both ends thereof. Similarly, a pin 38 was inserted into the small end 32b of the connecting rod 32, and upper grippers 39 were attached to both ends thereof. The large end 32 a of the connecting rod 32, the pin 36, and the lower gripper 37 were immersed in the lubricating oil 35.
【００３６】そして、上下両把持機３９，３７を上下動
させて、コネクティングロッド１３に対し、２トンの引
張荷重と４トンの圧縮荷重とを交互に加えた。ここで、
引張荷重の印加及び圧縮荷重の印加を１サイクルとする
と、この試験では、１秒間に１５サイクルの速度で、１
×１０6 サイクル、引張及び圧縮を繰り返した。さら
に、内燃機関の潤滑油の温度が、通常条件では最大で約
１３０℃となり、コンロッドメタル３３と大端部３２ａ
との嵌合部分では約１５０℃となる。この点から、試験
では試験槽３４内の潤滑油３５を加熱し、その潤滑油３
５の温度が１５０℃になったところで、オイルポンプ４
１を作動させて、１５０℃の潤滑油３５を油路４０から
コンロッドメタル３３と大端部３２ａとの間に供給する
ようにした。Then, both upper and lower grippers 39 and 37 were moved up and down, and a tensile load of 2 tons and a compressive load of 4 tons were alternately applied to the connecting rod 13. here,
Assuming that the application of the tensile load and the application of the compressive load are one cycle, in this test, the rate of 15 cycles per second is 1 cycle.
Tension and compression were repeated for × 10 6 cycles. Further, the temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine reaches a maximum of about 130 ° C. under normal conditions, and the connecting rod metal 33 and the large end 32 a
At about 150 ° C. From this point, in the test, the lubricating oil 35 in the test tank 34 was heated and the lubricating oil 3 was heated.
When the temperature of 5 reaches 150 ° C., the oil pump 4
1 was operated to supply the lubricating oil 35 at 150 ° C. from the oil passage 40 between the connecting rod metal 33 and the large end 32a.
【００３７】上記試験の結果、油溝のない比較例では、
フレッティング摩耗の発生面積比が０．７であるのに対
し、実施例では同発生面積比が０．０６にまで低下し
た。この低下の理由としては、実施例では、大端部３２
ａとコンロッドメタル３３との間に潤滑油が供給され、
凝着が防止されたためと考えられる。。実験によると、
コネクティングロッド３２において、大端部３２ａと小
端部３２ｂとを結ぶ線に対し３０〜４５°の範囲におい
てフレッティング摩耗が発生しやすい。このことから、
特に前記の範囲に形成された油溝が、フレッティング摩
耗の抑制に寄与しているものと考えられる。As a result of the above test, in the comparative example having no oil groove,
While the area ratio of the occurrence of fretting wear was 0.7, in the example, the area ratio was reduced to 0.06. The reason for this decrease is that the large end 32
a and lubricating oil is supplied between the connecting rod metal 33 and
It is considered that adhesion was prevented. . According to experiments,
In the connecting rod 32, fretting wear is likely to occur in a range of 30 to 45 degrees with respect to a line connecting the large end 32a and the small end 32b. From this,
In particular, it is considered that the oil groove formed in the above range contributes to suppression of fretting wear.
【００３８】このように、本実施例では、コネクティン
グロッド１３の大端部１５に適性な形状を有する油溝３
１を設けたので、大端孔１７と上下両コンロッドメタル
１８，１９との間でフレッティング摩耗が発生するのを
効果的に防止できる。これにともない、内燃機関の耐久
信頼性を大幅に向上できる。As described above, in the present embodiment, the oil groove 3 having an appropriate shape is formed on the large end 15 of the connecting rod 13.
Since 1, the fretting wear between the large end hole 17 and the upper and lower connecting rod metals 18, 19 can be effectively prevented. Along with this, the durability reliability of the internal combustion engine can be greatly improved.
【００３９】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。 （１）前記実施例ではコネクティングロッド１３の大端
孔１７に油溝３１を形成したが、上下両コンロッドメタ
ル１８，１９の外周面に油溝を形成してもよい。実験に
よると、前記実施例でのコンロッドメタル１８，１９の
ガイド溝２９を大端孔１７側に設け、前記実施例での大
端孔１７の網状油溝３１と同一条件（面積比Ｃ＝０．
２、幅Ｂ＝１００μｍ、深さＮ＝６０μｍ）の油溝をコ
ンロッドメタル１８，１９に設けた場合、フレッティン
グ摩耗の発生面積比が０．０６であった。従って、コン
ロッドメタル１８，１９に油溝を形成した場合にも、前
記実施例と同様にフレッティング摩耗の発生を大幅に低
減できる。It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and may be arbitrarily changed without departing from the spirit of the present invention, for example, as follows. (1) Although the oil groove 31 is formed in the large end hole 17 of the connecting rod 13 in the above embodiment, an oil groove may be formed on the outer peripheral surfaces of the upper and lower connecting rod metals 18 and 19. According to the experiment, the guide grooves 29 of the connecting rod metals 18 and 19 in the above embodiment are provided on the large end hole 17 side, and the same conditions (area ratio C = 0) as the mesh oil groove 31 of the large end hole 17 in the above embodiment are used. .
2. When oil grooves having a width B = 100 μm and a depth N = 60 μm) were provided in the connecting rod metals 18 and 19, the area ratio of fretting wear was 0.06. Therefore, even when the oil grooves are formed in the connecting rod metals 18 and 19, the occurrence of fretting wear can be significantly reduced as in the above-described embodiment.
【００４０】（２）油溝３１の延出方向は、大端孔１７
の軸線Ｌに対し直交する方向以外であれば特に限定を受
けない。例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、全
ての油溝３１が互いに平行して軸線Ｌに対し斜めに交差
していてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、全て
の油溝３１が軸線Ｌに対し平行であってもよい。(2) The extending direction of the oil groove 31 is
The direction is not particularly limited as long as the direction is other than the direction orthogonal to the axis L. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, all the oil grooves 31 may be parallel to each other and obliquely intersect the axis L. Further, as shown in FIG. 8C, all the oil grooves 31 may be parallel to the axis L.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、軸
受メタルの外周面及び大端孔の内周面のいずれか一方の
ほぼ全面に、軸受メタル及び大端部の嵌合部分において
大端部の表面積に対する油溝の占める面積比が０．１〜
０．４で、かつ、幅が３０μｍ〜１００μｍの多数本の
油溝を形成し、同油溝の両端を嵌合部分の軸方向端部に
開放させたので、コネクティングロッドの大端部とコン
ロッドメタルの外周面との間でフレッティング摩耗が発
生するのを未然に防止できる。これにともない、内燃機
関の耐久信頼性を大幅に向上できる。As described in detail above, according to the present invention, almost all of one of the outer peripheral surface of the bearing metal and the inner peripheral surface of the large end hole is provided at the fitting portion between the bearing metal and the large end. The area ratio of the oil groove to the surface area of the large end is 0.1 to
Since a large number of oil grooves having a width of 0.4 and a width of 30 μm to 100 μm were formed, and both ends of the oil grooves were opened to the axial ends of the fitting portions, the large end of the connecting rod was connected to the connecting rod. Fretting wear can be prevented from occurring with the outer peripheral surface of the metal. Along with this, the durability reliability of the internal combustion engine can be greatly improved.
【図１】本発明を具体化した一実施例におけるコネクテ
ィングロッド、上下両コンロッドメタル等の分解斜視図
である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a connecting rod, upper and lower connecting rod metals and the like according to an embodiment of the present invention.
【図２】一実施例におけるクランクシャフト、コネクテ
ィングロッドの大端部等の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a crankshaft, a large end of a connecting rod, and the like in one embodiment.
【図３】一実施例においてクランクシャフト及びピスト
ンをコネクティングロッドで連結した状態を示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a crankshaft and a piston are connected by a connecting rod in one embodiment.
【図４】一実施例において、コンロッドメタル及び大端
部の嵌合部分を示しており、図５のＤ−Ｄ線断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view taken along line DD of FIG. 5, showing a connecting rod metal and a fitting portion of a large end in one embodiment.
【図５】図３におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 3;
【図６】一実施例において、油溝の面積比とフレッティ
ング摩耗の発生率との関係、及び同じく油溝の面積比と
嵌合部分での摩耗量との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between an area ratio of an oil groove and an occurrence rate of fretting wear, and a relationship between an area ratio of an oil groove and a wear amount at a fitting portion in one example.
【図７】一実施例における試験装置の概略構成図であ
る。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a test apparatus according to one embodiment.
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は油溝の別例を示す展
開図である。FIGS. 8A, 8B, and 8C are development views showing another example of an oil groove.
【図９】従来の軸受メタルの平面図である。FIG. 9 is a plan view of a conventional bearing metal.
１…クランクシャフト、３…クランクピン、１３…コネ
クティングロッド、１５…大端部、１７…大端孔、１
８，１９…軸受メタルとしてのコンロッドメタル、２８
…通孔、３１…油溝、Ｂ…油溝の幅、Ｃ…嵌合部分にお
いて油溝の占める面積比DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crank shaft, 3 ... Crank pin, 13 ... Connecting rod, 15 ... Large end part, 17 ... Large end hole, 1
8, 19 ... connecting rod metal as bearing metal, 28
... Through hole, 31 ... Oil groove, B ... Width of oil groove, C ... Ratio of area occupied by oil groove in fitting part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平３−91515（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−53922（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/10 F16C 33/06 F16C 3/14 F16C 9/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A 3-91515 (JP, U) JP-A 63-53922 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16C 33/10 F16C 33/06 F16C 3/14 F16C 9/04
Claims (1)
部に大端孔を設け、該大端孔に軸受メタルを嵌合させ、
回転可能に設けられた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た内燃
機関の軸受構造において、 前記軸受メタルには、その内外周面を連通させ、かつ、
クランクピン側から供給された潤滑油を、同軸受メタル
及び大端部の嵌合部分へ導くための通孔を設けるととも
に、前記軸受メタルの外周面及び前記大端孔の内周面の
いずれか一方のほぼ全面には、前記嵌合部分において大
端部の表面積に対する油溝の占める面積比が０．１〜
０．４で、かつ、幅が３０μｍ〜１００μｍの多数本の
油溝を形成し、さらに、前記通孔を介して油溝に導入さ
れた潤滑油を前記嵌合部分外へ導出するべく、前記油溝
の両端を嵌合部分の軸方向端部に開放させたことを特徴
とする内燃機関の軸受構造。1. A large end hole is provided at a large end of a connecting rod of an internal combustion engine, and a bearing metal is fitted into the large end hole.
In a bearing structure of an internal combustion engine in which a crankpin of a rotatably provided crankshaft is supported by an inner peripheral surface of the bearing metal, the inner peripheral surface is communicated with the bearing metal, and
A through-hole for guiding the lubricating oil supplied from the crankpin side to the fitting portion of the bearing metal and the large end is provided, and any one of the outer peripheral surface of the bearing metal and the inner peripheral surface of the large end hole is provided. On the substantially whole surface, the area ratio of the oil groove to the surface area of the large end in the fitting portion is 0.1 to 0.1%.
0.4, and a number of oil grooves having a width of 30 μm to 100 μm are formed, and the lubricating oil introduced into the oil grooves through the through holes is led out of the fitting portion. A bearing structure for an internal combustion engine, wherein both ends of an oil groove are opened to axial ends of a fitting portion.
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