JP3111086B2

JP3111086B2 - エンジンのクランクシャフトの軸受メタル組込方法

Info

Publication number: JP3111086B2
Application number: JP03152872A
Authority: JP
Inventors: 真史谷口
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH051713A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのクランクシ
ャフトの軸部とこれに対する軸受部分との間のギャップ
に一対の半円状の軸受メタルを組み込むエンジンのクラ
ンクシャフトの軸受メタル組込方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、クランクシャフトの軸部に対
する軸受部分には一対の半円状の軸受メタルが組み込ま
れており、例えば実開昭６０−８５６６３号公報に示さ
れるように、クランクピンとコンロッドとの結合部分に
おいては、クランクピンとコンロッドハウジングとの間
にギャップが形成され、このギャップに上下一対の半円
状の軸受メタルが組み込まれている。そして、クランク
ピンとの間のオイルクリアランスが適度に調整され、良
好な潤滑性が得られるようになっている。この種の構造
では一般に、上記一対の軸受メタルは同一肉厚のもので
形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の構
造においては、上記クランクピン（軸部）およびコンロ
ッドハウジング（軸受部分）の各公差により両者の間の
ギャップにはある程度のばらつきが生じる。従って、潤
滑性等の機能を満足するには、軸受メタルの組付けにあ
たり、上記ギャップに応じて軸受メタルの肉厚を選定す
ることにより、軸受メタルとクランクピンとの間のクリ
アランスを一定範囲内に調整する必要がある。このよう
な調整として、上記ギャップのばらつきを等間隔で複数
のレンジに区分し、その区分に応じた複数種の肉厚の軸
受メタル予め用意し、組付け時に調べられるレンジに応
じ、上記複数種の中からギャップに適合する軸受メタル
を選択して用いることは、一般に行われている。しかし
このようにする場合に、従来では同一肉厚の軸受メタル
が一対とされてギャップに組み込まれるため、上記ギャ
ップのレンジ区分数と同数種類の異なった肉厚の軸受メ
タルを用意しておく必要があり、軸受メタルの種類が多
くなって、製造上不利である。

【０００４】また、エンジンの爆発力及びピストン等の
慣性力などによって軸受部分に作用する応力は、上半部
側と下半部側とで異なるため、振動抑制作用および信頼
性等の面からは、必ずしも上記一対の軸受メタルを同一
肉厚とすることが最適であるとはいえず、この点からも
改善の余地があった。

【０００５】本発明は、これらの事情に鑑み、軸受メタ
ルの種類数を少なくしつつ、軸部との間のオイルクリア
ランスを適正に調整することができるとともに、振動抑
制作用及び軸受メタルの信頼性を向上することができる
軸受メタル組込方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンのクラ
ンクシャフトの軸受メタル組込方法は、クランクシャフ
トの軸部とこれに対する軸受部分との間に形成されるギ
ャップのばらつきを等間隔で複数のレンジに区分し、組
付け時に調べられるレンジに応じ、予め用意した複数種
の肉厚の半円状の軸受メタルの中から軸受メタルと上記
クランクシャフトの軸部との間が所定のオイルクリアラ
ンスになるよう選択した一対の軸受メタルを上記ギャッ
プに組み込む方法であって、同一肉厚の軸受メタルを一
対として用いる場合にはギャップの小さい側もしくは大
きい側から数えて奇数番目のレンジのギャップに適合す
るように、上記レンジ区分数よりも少ない所定数種の肉
厚の軸受メタルを用意し、偶数番目のレンジのギャップ
に対しては、このレンジを挾んだ両隣のレンジにそれぞ
れ対応する異なった肉厚の軸受メタルを一対とし、か
つ、軸受部分に作用する引張応力が大きくなる側に肉厚
の大きい軸受メタルを、他の側に肉厚の小さい軸受メタ
ルを配置するようにしてギャップに組み込むことを特徴
とする。

【０００７】特にクランクピンとコンロッドとの結合部
分に適用する場合は、シリンダブロック下端に支承され
るクランクシャフトのクランクピンと上端側がピストン
に結合されるコンロッドの下端側のコンロッドハウジン
グとの間に形成されるギャップに一対の軸受メタルを組
み込むものとし、かつ、全ての軸受において上半部側の
軸受メタルの厚さが下半部側の軸受メタルの厚さ以上と
なるように配置するものである。

【０００８】

【０００９】

【作用】上記の方法によると、上記ギャップに応じて一
対の軸受メタルの組合せが変えられることにより、上記
レンジ区分数よりも少ない所定数種の肉厚の軸受メタル
によりながら、各ギャップに適合するように肉厚が管理
され、オイルクリアランスが適正に調整される。しか
も、偶数番目のレンジのギャップに対してこのレンジを
挾んだ両隣のレンジにそれぞれ対応する異なった肉厚の
軸受メタルを一対として用いる場合に、軸受部分に作用
する引張応力が大きくなる側に肉厚の大きい軸受メタル
を、他の側に肉厚の小さい軸受メタルを配置するように
しているため、振動抑制作用及び軸受メタルの信頼性が
高められる。

【００１０】また、クランクピンとコンロッドとの結合
部分に適用する場合は、上半部側の軸受メタルの厚さが
下半部側の軸受メタルの厚さ以上とされ、つまり上半部
側の軸受メタルの厚さが下半部側の軸受メタルの厚さと
等しいか（ギャップの小さい側もしくは大きい側から数
えて奇数番目のレンジのギャップに対して、同一肉厚の
軸受メタルを一対として用いる場合）、それより厚くな
る（偶数番目のレンジのギャップに対して、異なった肉
厚の軸受メタルを一対として用いる場合）ことにより、
上記のような作用が得られる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２はクランクシャフト軸受構造の一実施例
を示している。これらの図において、１はクランクピン
であり、これとクランクジャーナル２およびクランクア
ーム（図示せず）等でクランクシャフトが構成されてい
る。上記クランクジャーナル２は、エンジンのシリンダ
ブロック３下端に設けられたメインベアリング４に支承
されている。

【００１２】６はコンロッドであり、その上端側の小端
部７がピストン５に結合されるとともに、下端側の大端
部で構成されるコンロッドハウジング８が上記クランク
ピン１と結合されている。上記コンロッドハウジング８
は、コンロッド本体と一体の上半部に対してコンロッド
キャップ９がボルト１０で連結されることにより構成さ
れ、上記クランクピン１を取り囲んでいる。

【００１３】上記クランクピン１の外周面とコンロッド
ハウジング８の内周面との間にはギャップが存在し、こ
のギャップに上下一対の半円状の軸受メタル１１，１２
が組み込まれている。この一対の軸受メタル１１，１２
には肉厚の異なるものが用いられている。これらの軸受
メタル１１，１２の配置としては、軸受部分に作用する
引張応力が大きくなる側に肉厚の大きい軸受メタル１
１、他の側に肉厚の小さい軸受メタル１２が配設され
る。当実施例のようにクランクピン１とコンロッドハウ
ジング８との結合部分に適用される場合は、上半部側に
肉厚の大きい軸受メタル１１が位置し、下半部側に肉厚
の小さい軸受メタル１２が位置するように配設されてい
る。そして、このように異なる肉厚の軸受メタル１１，
１２が用いられつつ、クランクピン１との間に適度のオ
イルクリアランスＣが残されるように、軸受メタル１
１，１２の肉厚が設定されている。

【００１４】このような構造によると、引張応力が大き
くなる側に肉厚の大きい軸受メタル１１が配置されるこ
とにより、応力および衝撃力に対して強度的に有利とな
り、かつ振動低減作用が高められる。

【００１５】すなわち、エンジン作動中にピストン５が
上死点付近となったときには、図１中に矢印で示すよう
に、クランクピン１がコンロッドハウジング８の下半部
側に押し付けられた状態で、コンロッドハウジング８の
上半部側に、ピストン５およびコンロッド６の上向きの
慣性力による大きな引っ張り応力が作用する。従ってこ
のときには、図１中に一点鎖線で示すように、上半部側
のコンロッドハウジング８および軸受メタル１１が伸び
方向に変形して、この方向にオイルクリアランスＣが増
大する傾向が生じ、また、この直後には爆発荷重がピス
トンに下向きに加わることにより、上半部側のコンロッ
ドハウジング８および軸受メタル１１が急激にクランク
ピン１に押し付けられる傾向が生じる。このような傾向
に対し、上半部側の軸受メタル１１の肉厚が大きくされ
ていることにより、その剛性が高められて上記変形が抑
制され、これに伴い、爆発荷重でクランクピン１に押し
付けられるときの衝撃も軽減され、振動が抑制されるこ
ととなる。

【００１６】なお、ピストン５が下死点付近となったと
きには、クランクピン１がコンロッドハウジング８の上
半部側に押し付けられた状態で、下半部側にコンロッド
キャップ４の慣性力が作用するが、コンロッドキャップ
４のみの慣性力は小さいため、下半部側の軸受メタル１
２は上半部側の軸受メタル１１に比べて肉厚を小さくし
ても差し支えない。

【００１７】このように、クランクシャフト軸受構造と
しては、肉厚の異なる軸受メタルを組み合わせて用いる
ことも有効となる。そこで、製造段階で上記ギャップＧ
に組み込む一対の軸受メタル１１，１２を選定する場合
に、同一肉厚のものを用いることと異なる肉厚のものを
組み合わせることのいずれをも許容することにより、軸
受メタルの種類を少なくしつつ有効にオイルクリアラン
スＣを調整することが可能となる。この方法の実施例を
次に説明する。

【００１８】この方法においては、予め、クランクピン
１の径Ｄａの公差とコンロッドハウジング８の内径Ｄｂ
の公差とに基づいて、両者の間のギャップＧのばらつき
が等間隔で複数のレンジに区分される。つまり、オイル
クリアランスＣの規制範囲を考慮した所定間隔Ａでレン
ジを区分するものとして、例えばクランクピン１の径Ｄ
a およびコンロッドハウジング８の内径Ｄb が、それぞ
れの公差に基づいて、ともに三つのレンジ（Ｄa1−Ａ，
Ｄa1，Ｄa1＋ＡおよびＤb1−Ａ，Ｄb1，Ｄb1＋Ａ）に区
分される場合、次の表１に示すように、ギャップＧは５
種類のレンジ（Ｇ１〜Ｇ５）に区分される。

【００１９】

【表１】

【００２０】ここで、Ｄa1およびＤb1はそれぞれ径Ｄa
およびＤb の標準値であり、また、Ｇ１はギャップＧの
標準値、Ｇ２〜Ｇ４はＧ２＝Ｇ１−ＡＧ３＝Ｇ１−２ＡＧ４＝Ｇ１＋ＡＧ５＝Ｇ１＋２Ａである。これらギャップに対し、同一肉厚の軸受メタル
を一対として用いるとした場合、一定のクリアランスＣ
を得るためには表２の５種類の軸受メタルＭ１〜Ｍ５が
必要となる。

【００２１】

【表２】

【００２２】当実施例ではこれらのうちで、ギャップの
小さい側もしくは大きい側から数えて奇数番目のレンジ
のギャップＧ３，Ｇ１，Ｇ５に対応するものであるＭ
３，Ｍ１，Ｍ５の３種類の肉厚の軸受メタルが用意され
る。そして、組付け時に、実際のギャップのレンジに応
じ、上記３種類の肉厚の軸受メタルの中から、一対のメ
タルの組合せが次のように選択される。

【００２３】実際のギャップのレンジがＧ３，Ｇ１，Ｇ
５のいずれかであれば、それに対応して、Ｍ３，Ｍ１，
Ｍ５の３種類のうちから選択された同一肉厚の軸受メタ
ルが一対とされて、ギャップに組み込まれる。一方、実
際のギャップのレンジがＧ２またはＧ４であれば、その
レンジを挾んだ両隣のレンジに対応する２種類の軸受メ
タルが組み合わされ、つまり、Ｇ２のレンジのギャップ
に対してはＭ３とＭ１の２種類の軸受メタルが一対とし
てギャップに組み込まれ、Ｇ４のレンジのギャップに対
してはＭ１とＭ５の２種類の軸受メタルが一対としてギ
ャップに組み込まれる。これにより、Ｍ２，Ｍ４の軸受
メタルを用いなくても、所定のクリアランスＣが得られ
る。そしてこのように肉厚が異なる二種類の軸受メタル
が組み合わされる場合は、図２のように上半部側に肉厚
の大きい軸受メタル１１が位置し、下半部側に肉厚の小
さい軸受メタル１２が位置する状態に組み込まれる。

【００２４】なお、このような肉厚管理により、オイル
クリアランスＣは０．０２８〜０．０４６mm程度の範囲
に調整される。

【００２５】本発明の方法において、ギャップのレンジ
区分数は、上記実施例に限定されずクランクピンおよび
コンロッドハウジング公差等に応じて定められ、そのレ
ンジ区分数が奇数の場合は上記実施例に準じた方法で軸
受メタルを選定すればよい。また、レンジ区分数が偶数
の場合にも本発明の方法を適用することができる。

【００２６】例えば、クランクピンの径のばらつきが５
種類に区分され、コンロッドハウジングの径のばらつき
が４種類に区分される場合は、表３のように、ギャップ
は８種類のレンジ（Ｇ１〜Ｇ８）に区分される。

【００２７】

【表３】

【００２８】この場合、表４のように、各レンジのギャ
ップに対応する８種類の肉厚の軸受メタルのうちで、肉
厚の小さい側か大きい側のいずれかから奇数番目、例え
ば肉厚の小さい側から奇数番目であるＭ５，Ｍ３，Ｍ
１，Ｍ７と、Ｍ８よりさらに大きい肉厚としたＭ９と
の、都合５種類の軸受メタルを用意すれば、偶数番目の
ギャップに対しては肉厚の異なる軸受メタルを組み合わ
せることで、所定のクリアランスに調整することができ
る。

【００２９】

【表４】

【００３０】この例において、上記Ｍ９の軸受メタルの
代りにＭ８の軸受メタルを用意し、Ｇ８のギャップに対
してはＭ８の軸受メタルを一対として用いてるようにし
てもよい。

【００３１】なお、上記各実施例ではクランクピンとコ
ンロッドハウジングとの結合部分に適用する場合を説明
したが、本発明の構造および方法は、クランクジャーナ
ルとメインベアリングとの間のギャップに一対の軸受メ
タルを組み込む場合にも適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の軸受メタル選定方法によると、
クランクシャフトの軸部とこれに対する軸受部分との間
に形成されるギャップのばらつきを等間隔で複数のレン
ジに区分し、これに対して、レンジ区分数よりも少ない
所定数種の肉厚の軸受メタルを用意し、ギャップによっ
ては異なった肉厚の軸受メタルを一対としてギャップに
組み込むようにしているので、軸受メタルの種類数を少
なくしつつ、各レンジのギャップに適合するように肉厚
管理を行って、オイルクリアランスを適正に調整するこ
とができる。とくに、同一肉厚のものを用いることと異
なる肉厚のものを組み合わせることのいずれをも許容し
つつ、異なった肉厚の軸受メタルを一対としてギャップ
に組み込む場合には軸受部分に作用する引張応力が大き
くなる側に肉厚の大きい軸受メタルを、他の側に肉厚の
小さい軸受メタルを配置するようにしているため、数少
ない軸受メタルの種類で振動抑制及び信頼性の向上を図
ることができる。

【００３３】

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すクランクシャフト軸受
構造の全体図である。

【図２】要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１クランクピン６コンロッド８コンロッドハウジング１１，１２軸受メタル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 9/00 F16C 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトの軸部とこれに対する
軸受部分との間に形成されるギャップのばらつきを等間
隔で複数のレンジに区分し、組付け時に調べられるレン
ジに応じ、予め用意した複数種の肉厚の半円状の軸受メ
タルの中から軸受メタルと上記クランクシャフトの軸部
との間が所定のオイルクリアランスになるよう選択した
一対の軸受メタルを上記ギャップに組み込む方法であっ
て、同一肉厚の軸受メタルを一対として用いる場合には
ギャップの小さい側もしくは大きい側から数えて奇数番
目のレンジのギャップに適合するように、上記レンジ区
分数よりも少ない所定数種の肉厚の軸受メタルを用意
し、偶数番目のレンジのギャップに対しては、このレン
ジを挾んだ両隣のレンジにそれぞれ対応する異なった肉
厚の軸受メタルを一対とし、かつ、軸受部分に作用する
引張応力が大きくなる側に肉厚の大きい軸受メタルを、
他の側に肉厚の小さい軸受メタルを配置するようにして
ギャップに組み込むことを特徴とするエンジンのクラン
クシャフトの軸受メタル組込方法。
【請求項２】シリンダブロック下端に支承されるクラ
ンクシャフトのクランクピンと上端側がピストンに結合
されるコンロッドの下端側のコンロッドハウジングとの
間に形成されるギャップに一対の軸受メタルを組み込む
ものとし、かつ、全ての軸受において上半部側の軸受メ
タルの厚さが下半部側の軸受メタルの厚さ以上となるよ
うに配置することを特徴とする請求項1記載のエンジン
のクランクシャフトの軸受メタル組込方法。