JPH01255709A - Crankshaft bearing of engine - Google Patents

Crankshaft bearing of engine

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Publication number
JPH01255709A
JPH01255709A JP8105388A JP8105388A JPH01255709A JP H01255709 A JPH01255709 A JP H01255709A JP 8105388 A JP8105388 A JP 8105388A JP 8105388 A JP8105388 A JP 8105388A JP H01255709 A JPH01255709 A JP H01255709A
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JP
Japan
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crankshaft
reinforcing fibers
bearing
thermal expansion
coefficient
Prior art date
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Application number
JP8105388A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Yamamoto
幸男 山本
Yasushi Asai
裕史 浅井
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPH01255709A publication Critical patent/JPH01255709A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0002Cylinder arrangements
    • F02F7/0012Crankcases of V-engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053Crankshaft bearings fitted in the crankcase

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Abstract

PURPOSE:To eliminate the generation of thermal stress on an abutting surface and to prevent vibration, noise and lowering of hydraulic pressure, by forming a crankshaft bearing part from light metal containing reinforcing fibers, and by giving a specific relationship to the volumetric rate of the reinforcing fibers. CONSTITUTION:A crankshaft bearing structure 1 in an engine supports a crankshaft 5 made of steel, and is made of light metal containing reinforcing fibers. The volumetric rate Vf (abscissa) of an inner peripheral part 9 does not vary with the distance (I) (ordinate) from its innermost layer 6c, but the volumetric rate Vf of an outer peripheral part 10 linearly decreases with the distance (I). Thus, since no thermal stress occurs on an abutting surface and a necessary rigidity is ensured by reinforcing fibers, it is possible to prevent vibration, noise and lowering of hydraulic pressure.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの鋳鉄製クランクシャフトを支持する
エンジンのクランクシャフト軸受の構造の改良に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in the structure of an engine crankshaft bearing that supports a cast iron crankshaft of an engine.

(従来の技術) 例えばエンジンのクランクシャフトのジャーナルを支持
する軸受はベアリング形状でシリンダブロックの下部に
一体的に形成されている。従来、シリンダブロックおよ
びクランクシャフトは鋳鉄により形成されていたがエン
ジン軽量化の要求から軽合金製のシリンダブロックが普
及してきている。
(Prior Art) For example, a bearing that supports the journal of a crankshaft of an engine is shaped like a bearing and is integrally formed in the lower part of a cylinder block. Conventionally, cylinder blocks and crankshafts have been made of cast iron, but due to demands for lighter engines, cylinder blocks made of light alloys have become popular.

これに伴いシリンダブロックの主軸受部もAQJ合金等
の軽合金で形成される。しかしクランクシャフトは剛性
を保持するために鋳鉄により形成されており、両者の熱
膨張率の差が問題となる。すなわち1.鋳鉄製クランク
シャフトの熱膨張率が14XIO’/”Cであるのに対
し、アルミニウム合金の熱膨張率は22X 10−6 
/”Cと高く、軸と軸受間のメタルクリアランスか拡大
して振動騒音の増大および油圧低下という問題が発生す
る。
Accordingly, the main bearing portion of the cylinder block is also made of a light alloy such as AQJ alloy. However, the crankshaft is made of cast iron in order to maintain its rigidity, and the difference in thermal expansion coefficient between the two poses a problem. That is, 1. The coefficient of thermal expansion of a cast iron crankshaft is 14XIO'/"C, while the coefficient of thermal expansion of an aluminum alloy is 22X 10-6
/''C, which increases the metal clearance between the shaft and bearing, causing problems such as increased vibration noise and decreased oil pressure.

また、アルミニウムのヤング率の小さいことによる剛性
不足からクランクシャフト受部の真円度不良等の問題が
生ずる。
Furthermore, problems such as poor roundness of the crankshaft receiving portion arise due to insufficient rigidity due to the small Young's modulus of aluminum.

このような問題点を解決するため、A9J合金等の軽合
金製のクランクシャフト受部にクランクシャフトの熱膨
張率よりも低い熱膨張率を有する強化繊維を含有せしめ
て剛性を高めたクランクシャフトの軸受構造が開発され
ている。
In order to solve these problems, we have developed a crankshaft made of a light alloy such as A9J alloy that contains reinforcing fibers that have a coefficient of thermal expansion lower than that of the crankshaft to increase its rigidity. A bearing structure has been developed.

このようなりランクシャフトの軸受構造としては例えば
特願昭61−265474号公報に示されているように
、第6A図、および第6A図のF−F断面における測定
結果を示すグラフである第6B図に示すクランクシャフ
ト軸受部部材30のように、−定の繊維体積率で前記強
化繊維を含有せしめたものがある。すなわち鋳鉄製のク
ランクシャフト5の熱膨張係数に近い繊維体積率Vfl
値を設定し、Ai合金を母材とする部材30に均一に強
化繊維を含有せしめたものであり、軸受部最内周30a
であるクランクシャフト5当接面から部材外方側への距
!応(縦軸)に関わりなく、繊維体積率vr(横軸)は
一定(V「t )となる。
As shown in Japanese Patent Application No. 61-265474, for example, the bearing structure of such a rank shaft is shown in FIG. 6A and FIG. There is a crankshaft bearing member 30 shown in the figure, which contains the reinforcing fibers at a constant fiber volume percentage. In other words, the fiber volume fraction Vfl is close to the thermal expansion coefficient of the cast iron crankshaft 5.
The reinforcing fibers are uniformly contained in the member 30 whose base material is Ai alloy, and the innermost circumference 30a of the bearing part
The distance from the contact surface of the crankshaft 5 to the outer side of the member! The fiber volume fraction vr (horizontal axis) remains constant (V't) regardless of the response (vertical axis).

しかしこのような部材30からなる受部はシリンダブロ
ックとの接合界面30bにおいてシリンダブロックを形
成するA9J合金との熱膨張率の差異から熱応力が発生
し好ましくない。
However, in the receiving part made of such a member 30, thermal stress is generated at the joint interface 30b with the cylinder block due to the difference in coefficient of thermal expansion with the A9J alloy forming the cylinder block, which is not preferable.

このような不都合を解決するため特願昭6l−2G88
91号公報に示されているように第7A図、および第7
A図のG−Gttf面におけるA11l定結果を示すグ
ラフである第7B図に示すクランクシャフト軸受部部材
31のように最内周31aの強化繊維の体積率Vf  
(横軸)を前記設定値Vrlとし、クランクシャフト5
当接面から部材外方側への距離2(縦軸)が大きくなる
のに伴って体積率V「を所定の値VI’2まで直線的に
減少させて、クランクシャフト側の熱膨張率vrを低く
シリンダブロック側の熱膨張率を高くしクランクシャフ
トとシリンダブロックとの熱膨張率の各々に適合するよ
うにしたものがある。
In order to solve this inconvenience, patent application Sho 6l-2G88
As shown in Publication No. 91, FIGS. 7A and 7
The volume fraction Vf of the reinforcing fibers in the innermost periphery 31a of the crankshaft bearing member 31 shown in FIG.
(horizontal axis) is the set value Vrl, and the crankshaft 5
As the distance 2 (vertical axis) from the contact surface to the outer side of the member increases, the volume ratio V' is linearly decreased to a predetermined value VI'2, and the thermal expansion coefficient vr on the crankshaft side is There is one that has a low coefficient of thermal expansion on the cylinder block side and a high coefficient of thermal expansion on the cylinder block side to match the respective coefficients of thermal expansion of the crankshaft and cylinder block.

(発明が解決しようとする課題) しかしこのように部材31の強化繊維の体積率Vrを漸
減させていく方法では、部材31の剛性を低下させ、加
工時にクランクシャフト支持部分の充分な真円度をj)
ることが出来ない等の不都合が生じ精度的にも好ましく
ない。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in this method of gradually decreasing the volume fraction Vr of the reinforcing fibers of the member 31, the rigidity of the member 31 is reduced, and the crankshaft supporting portion is not sufficiently rounded during processing. j)
However, there are disadvantages such as not being able to perform accurate calculations, and it is not preferable in terms of accuracy.

本発明は前記事情に鑑み、剛性が確保され、他部材との
接合界面において熱応力が発生することのないエンジン
のクランクシャフト軸受の提供を目的とするものである
In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a crankshaft bearing for an engine that ensures rigidity and does not generate thermal stress at the joint interface with other members.

(課題を解決するための手段) 本発明のクランクシャフト軸受構造は鉄系材からなるク
ランクシャフトを支持するエンジンのクランクシャフト
軸受構造において、クランクシャフト軸受部が軽金属に
強化繊維が含有せしめられてなり、前記強化繊維の体積
率が前記軸受部最内周から設定範囲内側の内周部分は略
一定で、かつ設定範囲外側の外周部分は外方に向うにつ
れて漸減するように形成されていることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The crankshaft bearing structure of the present invention is an engine crankshaft bearing structure that supports a crankshaft made of iron-based material, in which the crankshaft bearing portion is made of a light metal containing reinforcing fibers. , the volume fraction of the reinforcing fibers is formed such that it is approximately constant in the inner circumferential portion inside the set range from the innermost circumference of the bearing portion, and gradually decreases toward the outside in the outer circumferential portion outside the set range. Features.

なお前記軸受部最内周とはクランクシャフトと当接せし
められこれを軸支する部分である。
Note that the innermost periphery of the bearing portion is a portion that comes into contact with and pivotally supports the crankshaft.

また、強化繊維は軽合金製の部材内に分散せしめられて
おり、この強化繊維の体積率が大きいとき熱膨張率が低
くなり体積率が小さいと熱膨張率は母材となる軽合金の
有する値に近づき高くなる。
In addition, the reinforcing fibers are dispersed within the light alloy member, and when the volume fraction of the reinforcing fibers is large, the thermal expansion coefficient is low, and when the volume fraction is small, the thermal expansion coefficient is lower than that of the light alloy that is the base material. It approaches the value and becomes higher.

(作  用) 本発明は前述したような構成をとるため軸受部 ・内周
部分のクランクシャフト支持側は所定量の強化繊維の含
有により熱膨張率を低くおさえることができ、かつ設定
範囲内側といろある程度の範囲において強化mIIが一
定量含Hせしめられているため剛性が保持され、外周部
分は例えばAi合金製のシリンダブロック等の接合部材
の熱膨張率に伴うよう熱膨張率を次第に高めることがで
きる。
(Function) Since the present invention adopts the above-mentioned configuration, the bearing part and the crankshaft support side of the inner peripheral part can suppress the coefficient of thermal expansion to a low level by containing a predetermined amount of reinforcing fibers, and are within the set range. Since the reinforcing mII contains a certain amount of H within a certain range, rigidity is maintained, and the coefficient of thermal expansion of the outer peripheral portion is gradually increased to match the coefficient of thermal expansion of the joining member, such as a cylinder block made of Al alloy. I can do it.

(実 施 例) 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第1
図に示すように本発明のエンジンのクランクシャフト軸
受1はアッパデツキ2aとロアデツキ2bとがボルト4
により締結されてなるアルミ合金製のシリンダブロック
2内に貫通せしめられたクランクシャフト5を支持する
クランクシャフト軸受部(ベアリング部)6からなる。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
As shown in the figure, in the engine crankshaft bearing 1 of the present invention, an upper deck 2a and a lower deck 2b are connected to each other by bolts 4.
It consists of a crankshaft bearing part (bearing part) 6 that supports a crankshaft 5 which is passed through a cylinder block 2 made of aluminum alloy and fastened by.

前記クランクシャフト5は鋳鉄品であり、シリンダブロ
ック2はアルミ合金からなり、(JIS ADC10相
当)Ai金合金組成はCu 3.0 、  Si 8.
5 、 Mg O,2。
The crankshaft 5 is made of cast iron, and the cylinder block 2 is made of an aluminum alloy (equivalent to JIS ADC10) with an Ai-gold alloy composition of Cu 3.0 and Si 8.
5, MgO,2.

Mn O,1、Fe O,5、Zn O,3(単位はv
t%)が適当である。このようなAi金合金溶湯鍛造法
により鍛造しシリンダブロック2が成形される。その際
溶出圧力400 kg/c♂溶湯温度740℃が適当で
ある。
Mn O,1, Fe O,5, Zn O,3 (unit: v
t%) is appropriate. The cylinder block 2 is formed by forging by such an Ai gold alloy molten metal forging method. In this case, an elution pressure of 400 kg/c♂ and a molten metal temperature of 740°C are appropriate.

またクランクシャフト5の材質について実例を示すと、
このクランクシャフト5はグラファイトが球状化された
ダクタイル鋳鉄で形成され、この素材をオーステンパー
処理した後、機械加工、ジャーナルおよびクランクピン
部のロール加工および研削仕上げ工程を経てクランクシ
ャフト5としたものである。前記オーステンパー処理で
は、例えば素材が890℃の温度で約2時間加熱されて
オーステナイト化され、次にこれが395℃の温度まで
急冷されて焼入れされ、かつこの温度に約2時間保持さ
れて組織の大部分がベイナイト化された後、室温まで冷
却され湯洗される。このオーステンパー処理により、強
靭で曲げ強度の大きいクランクシャフト5が得られる。
Also, to give an example of the material of the crankshaft 5,
The crankshaft 5 is made of ductile cast iron in which graphite is spheroidized, and after this material is austempered, the crankshaft 5 is made through machining, rolling of the journal and crank pin, and a finishing process of grinding. be. In the austempering treatment, for example, the material is heated at a temperature of 890°C for about 2 hours to austenite, then rapidly cooled to a temperature of 395°C, quenched, and held at this temperature for about 2 hours to change the structure. After most of it is turned into bainite, it is cooled to room temperature and washed with hot water. This austempering process provides a crankshaft 5 that is strong and has high bending strength.

また、クランクシャフト5のジャーナルおよびクランク
ピンのフィレット部に対するロール加工は、フィレット
部に残留圧縮応力を加えて組織をマルテンサイト化する
もので、これにより疲労強度を向上させている。
Further, the roll processing of the journal of the crankshaft 5 and the fillet portion of the crank pin applies residual compressive stress to the fillet portion to transform the structure into martensite, thereby improving fatigue strength.

かくて得られたクランクシャフト5は、炭素3.62%
、シリコン2.44%、マンガン0.4%、燐0.03
1%、硫黄0.001%、モリブデン0.31%、ニッ
ケルl、09%、マグネシウム0.039%を含有して
おり、その熱膨張率は前述したように17.IX 10
°6/’Cである。
The crankshaft 5 thus obtained contains 3.62% carbon.
, silicon 2.44%, manganese 0.4%, phosphorus 0.03
It contains 1% sulfur, 0.001% sulfur, 0.31% molybdenum, 09% nickel, and 0.039% magnesium, and its coefficient of thermal expansion is 17. IX 10
°6/'C.

一方、アルミニウム合金で作成されたシリンダブロック
1の熱膨張率は21.8 X 10−6 / ℃と前記
クランクシャフトより高い。
On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the cylinder block 1 made of aluminum alloy is 21.8 x 10-6/°C, which is higher than that of the crankshaft.

クランクシャフト5を保持する中央真円孔を有する前記
ベアリング部6はブロックベアリング部6aとベアリン
グキャップ6bとからなり、各々の部材は第2図に示す
ようにクランクシャフト5径に対応する内径D=50m
mの中央真円形成部7を有しシリンダブロック上下方向
にa−40mm、左右方向にb=25mmの厚みを有し
てなる。このベアリング部6はアルミナA9Jz 03
 、アルミナ、シリカ(A免z 03 、Sl 0□)
等のセラミック短繊維からなる強化繊維が含有せしめら
れた繊維成形体(プリフォーム)が成形されてなる。こ
の強化繊維の含有体積率は第3A図および第3A図のC
−C断面において測定した結果を示すグラフである第3
B図に示すように、軸受部最内周6cから設定範囲8の
境界線の内側の内周部分りは略一定で、かつ設定範囲8
外側の外周部分10は外方に向うにつれて漸減するよう
に形成されている。すなわち第3B図に示すように内周
部分9は最内周6cからの距離免(縦軸)に伴って体積
率Vf (横軸)が変化しないが、外周部分10は免に
伴ってVrが直線的に減少する。
The bearing part 6, which has a central circular hole that holds the crankshaft 5, is composed of a block bearing part 6a and a bearing cap 6b, and each member has an inner diameter D=corresponding to the diameter of the crankshaft 5, as shown in FIG. 50m
The cylinder block has a central perfect circle forming part 7 of m, and has a thickness of a-40 mm in the vertical direction and b=25 mm in the left-right direction. This bearing part 6 is made of alumina A9Jz 03
, alumina, silica (Amenz 03, Sl 0□)
A fiber molded body (preform) containing reinforcing fibers made of short ceramic fibers such as The content volume ratio of this reinforcing fiber is shown in Fig. 3A and C in Fig. 3A.
The third graph is a graph showing the results measured on the -C cross section.
As shown in Figure B, the inner circumferential portion from the innermost circumference 6c of the bearing part to the inside of the boundary line of the setting range 8 is approximately constant, and within the setting range 8
The outer peripheral portion 10 is formed so as to gradually decrease toward the outside. In other words, as shown in FIG. 3B, the volume fraction Vf (horizontal axis) of the inner circumferential portion 9 does not change as the distance from the innermost circumference 6c increases (vertical axis), but the volume ratio Vr of the outer circumferential portion 10 changes as the distance increases (vertical axis). Decrease linearly.

ただしベアリング部6の側面10aはシリンダブロック
2当接部であるため外周部分10となっている。
However, since the side surface 10a of the bearing portion 6 is a contact portion of the cylinder block 2, it forms the outer peripheral portion 10.

本f′、施例においては設定範囲8の境界線はクランク
シャフト5を囲む形状でベアリング部6の軸受部最内周
6Cから外側へ向って15mm内のところに形成され、
内周部分りは繊維体積率VrがVr3−20%(vol
 )で一定であり、外周部分10は設定範囲8境界線か
ら外方へ向うにつれて体積率vfが漸減せしめられ、最
外周付近はVf’A−7%(vol )となっている。
In this example f', the boundary line of the setting range 8 is formed in a shape surrounding the crankshaft 5 and within 15 mm outward from the innermost circumference 6C of the bearing part 6,
The fiber volume fraction Vr of the inner peripheral portion is Vr3-20% (vol.
), and the volume fraction vf of the outer circumferential portion 10 gradually decreases as it goes outward from the boundary line of the setting range 8, and is Vf'A-7% (vol) near the outermost circumference.

このため内周部分りは熱膨張率が低く外周部分10は外
方に行くに従って熱膨張率が上がる。
Therefore, the coefficient of thermal expansion is low in the inner circumferential portion, and the coefficient of thermal expansion in the outer circumferential portion 10 increases as it goes outward.

前述したアルミナ(A9Jz 03 ) 、アルミナ。Alumina mentioned above (A9Jz 03), alumina.

シリカ(Alz 03  φ5I02)等のセラミック
、短繊維による繊維成形体(プリフォーム)の製作は公
知の圧力鋳造法と略同様に行われる。その工程を簡単に
示す。
A fiber molded body (preform) using ceramic such as silica (Alz 03 φ5I02) or short fibers is produced in substantially the same manner as a known pressure casting method. The process is briefly shown below.

第4A図に示すようにセラミック短繊維13と有機バイ
ンダとしてカチオン化デンプンを1〜10%(vt)と
、無機バインダとしてシリカゾルを1〜1096 (v
t)含むバインダ、消泡剤、繊維凝集防止剤とを混練し
、スラリー状の溶液13aをつくり樹脂製プリフォーム
成形型11へ充填する。
As shown in FIG. 4A, ceramic short fibers 13, 1 to 10% (vt) of cationized starch as an organic binder, and 1 to 1096 (vt) of silica sol as an inorganic binder are used.
t) The binder, antifoaming agent, and fiber aggregation inhibitor are mixed to form a slurry solution 13a, which is filled into the resin preform mold 11.

樹脂製プリフォーム成形型IIは底部にフィルターll
aが配設されており、このフィルタllaを通して矢印
A方向へ吸引を行うサクションホース11bに連結され
ている。このサクションホースllbの吸引により成形
型11内へ溶湯が充填されフィルタIlaにより不用な
溶液が脱水されて短繊維13が所定形状に積層される。
The resin preform mold II has a filter II on the bottom.
A is provided, and is connected to a suction hose 11b that performs suction in the direction of arrow A through this filter lla. The mold 11 is filled with molten metal by the suction of the suction hose Ilb, unnecessary solution is dehydrated by the filter Ila, and the short fibers 13 are laminated in a predetermined shape.

前記設定範囲の外周部分IOにおける短繊維13の積層
量が外周へ行くに伴って漸減せしめられるようにこの成
形型11に外周部分lOの短繊維13の積層が外側に向
うにつれ少なくなる傾斜部lieが形成されている。し
たがってこの積層品を乾燥させ第3B図に示すようにプ
レス型12内に設置し上方より矢印B方向へのプレスを
行うとプレスの部位により圧下率が異なるため傾斜部分
である外周部分10は積層繊維密度を漸減させることが
できる。
The mold 11 has an inclined portion lie in which the amount of stacked short fibers 13 in the outer circumferential portion IO of the set range decreases toward the outside so that the amount of stacked short fibers 13 in the outer circumferential portion IO of the setting range gradually decreases toward the outer periphery. is formed. Therefore, when this laminated product is dried and placed in a press mold 12 as shown in FIG. 3B and pressed from above in the direction of arrow B, the rolling reduction rate differs depending on the part of the press, so the outer peripheral part 10, which is an inclined part, is not laminated. Fiber density can be tapered.

なおこの吸引は前記成形型12の底部に設けられたフィ
ルター12aを介して行われるため、フィルタ−12a
対抗底面に短繊維13が凝集する傾向となる。
Note that this suction is performed via the filter 12a provided at the bottom of the mold 12, so the filter 12a
Short fibers 13 tend to aggregate on the opposing bottom surface.

このプレスの後、バインダを焼失せしめ繊維同志のから
み合ったプリフォームが作成される。
After this pressing, the binder is burned off and a preform with intertwined fibers is created.

このようにして形成されたプリフォームからなるベアリ
ング部6の真円度測定を行った。なおこの測定方法とし
てはアッパデツキ2aとロアデツキ2bとをボルト4締
結して組付け、ベアリング部6を共加工しアッパデツキ
2aとロアデツキ2bを取りはずし再びアッパデツキ2
aとロアデツキ2bを組付はベアリング部6内径りの真
円度を測定する方法をとる。前述した本発明の実施例と
A9J合金のみからなり複合化および鉄系材料を鋳包ま
ないベアリング部の比較例とを比較した結果、実施例は
真円度誤差が8μmであったが、比較例は20μmと大
きく実際上使用不可であった。
The roundness of the bearing portion 6 made of the preform thus formed was measured. Note that this measurement method involves assembling the upper deck 2a and lower deck 2b by fastening them with bolts 4, co-processing the bearing part 6, removing the upper deck 2a and lower deck 2b, and then reinstalling the upper deck 2.
A and the lower deck 2b are assembled by measuring the roundness of the inner diameter of the bearing part 6. As a result of comparing the above-mentioned embodiment of the present invention with a comparative example of a bearing part made only of A9J alloy and without composite or iron-based materials, the roundness error in the embodiment was 8 μm, but in the comparative example was as large as 20 μm and was practically unusable.

また次に繊維体積率(Vf)と熱膨張係数αおよびヤン
グ率Eの関係を第5図に示す。なおA9J合金(ADC
IO)を母材とし95A9Jz 03  ・5S10゜
のアルミナ短繊維を含有せしめた軸受部により測定した
。グラフから繊維体積率(Vf )が高いほど熱膨張係
数α(左縦軸)が低下しヤング率E(右縦軸)は増加す
ることがわかる。このため熱膨張率αを高くすることが
できる。繊維体積率Vrが大きい内周部分9は熱膨張率
αが鋳鉄製クランクシャフトと同様に低く、ヤング率E
が高いため剛性に優れており、繊維体積率の小さい外周
部分IOは、シリンダブロックの熱膨張率に合わせて熱
膨張率αを高くすることができる。
Next, the relationship between the fiber volume fraction (Vf), the coefficient of thermal expansion α, and the Young's modulus E is shown in FIG. Note that A9J alloy (ADC
Measurements were made using a bearing part containing 95A9Jz 03 .5S10° alumina short fibers using IO) as a base material. It can be seen from the graph that as the fiber volume fraction (Vf) increases, the thermal expansion coefficient α (left vertical axis) decreases and the Young's modulus E (right vertical axis) increases. Therefore, the coefficient of thermal expansion α can be increased. The inner peripheral portion 9 with a large fiber volume ratio Vr has a low coefficient of thermal expansion α similar to that of a cast iron crankshaft, and a Young's modulus E
The outer circumferential portion IO has a high rigidity and has a low fiber volume fraction, and can have a high coefficient of thermal expansion α in accordance with the coefficient of thermal expansion of the cylinder block.

なお、このような軸受部のシリンダブロックへの配設を
行う際は、シリンダブロックを高圧鋳造法で作る場合は
前述した成形品を金型内にセットしブロック鋳造時に複
合すればよく、またブロックを重力鋳造または低圧鋳造
法で作る場合はベアリングパーツをあらかじめ複合部材
として製造しておき、これを型内にセットして鋳包む方
法が適当であり、いずれの方法によっても効果は同様で
  lある。
In addition, when installing such a bearing part in the cylinder block, if the cylinder block is made by high-pressure casting, it is sufficient to set the above-mentioned molded product in the mold and combine it when the block is cast. When making bearing parts using gravity casting or low-pressure casting, it is appropriate to manufacture the bearing parts in advance as a composite member, set it in a mold, and cast it in.Effects are the same with either method. .

(発明の効果) 本発明のクランクシャフト軸受は強化繊維の体櫃率が前
記軸受部最内周から設定範囲内側の内周部分は略一定で
、かつ設定範囲外側の外周部分は外周に向うにつれて漸
減するように形成されており、クランクシャフト側であ
る前記内周部分はクランクシャフトに近い熱膨張率を有
するため当接面に熱応力が発生せず、また強化繊維によ
り必要な剛性が確保されるため振動騒音や油圧低下の防
止が可能となる。
(Effects of the Invention) In the crankshaft bearing of the present invention, the body ratio of reinforcing fibers is approximately constant in the inner circumferential portion inside the set range from the innermost circumference of the bearing portion, and as it increases toward the outer circumference in the outer circumferential portion outside the set range. The inner circumferential portion on the crankshaft side has a coefficient of thermal expansion close to that of the crankshaft, so no thermal stress is generated on the contact surface, and the reinforcing fibers ensure the necessary rigidity. This makes it possible to prevent vibration noise and oil pressure drop.

また外周部分は外方へ向うにつれ次第に熱膨張率が高く
なるように形成することができるためシリンダブロック
の熱膨張率に近づけることができ、シリンダブロックと
の界面における熱膨張係数の差を緩和でき、熱応力の発
生を極めて軽減できる。
In addition, the outer peripheral part can be formed so that the coefficient of thermal expansion gradually increases as it goes outward, so it can be made close to the coefficient of thermal expansion of the cylinder block, and the difference in coefficient of thermal expansion at the interface with the cylinder block can be alleviated. , the occurrence of thermal stress can be significantly reduced.

また軸受部の設定範囲内側は前述したような剛性を有し
ているため内径の真円度をあげることができ精度的にも
好ましい。
Further, since the inner side of the setting range of the bearing part has the above-mentioned rigidity, the roundness of the inner diameter can be increased, which is also preferable in terms of accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はシリンダブロックにおけるクランクシャフト軸
受の一例を示す図、 第2図は本発明のクランクシャフト軸受の−実施例の一
部断面略図、 第3A図は前記実施例のグラフ対応断面図、第3B図は
第3A図に示す実施例の繊維体積率と最内周からの距離
を示すグラフ、 第4A図は前記実施例の製造方法の一例を示す説明図、 第4B図は第4A図に示す製造方法におけるプレス方法
を示す説明図、 第5図は繊維体積率と熱膨張率、ヤング率の関係を示す
グラフ、 第6A図は従来のクランクシャフト軸受の一例を示す断
面図、 第6B図は第6A図に示す従来例の繊維体積率と最内周
からの距離を示すグラフ、 ’M 7 A図は従来のクランクシャフト軸受の他の一
例を示す断面図、 第7B図は第7A図に示す従来例の繊維体積率と最内周
からの距離を示すグラフである。 クランクシャフト軸受構造・・・1 クランクシヤフト・・・5 クランクシャフト受部(ベアリング部)・・・6最内周
・・・6c          設定範囲・・・8内周
部分・・・9        外周部分・・・10強化
繊維(短繊維)・・・13 第1図 第2図 第34 @l    第°°図 第何図    第48図 第511 千1〜身1tイ奪倉hキ  vt  vo+ ラー第6
八ド1   第6B図 ゝ5
FIG. 1 is a diagram showing an example of a crankshaft bearing in a cylinder block, FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic diagram of an embodiment of the crankshaft bearing of the present invention, and FIG. 3A is a graph-corresponding cross-sectional diagram of the aforementioned embodiment. Figure 3B is a graph showing the fiber volume fraction and distance from the innermost periphery of the example shown in Figure 3A, Figure 4A is an explanatory diagram showing an example of the manufacturing method of the example, Figure 4B is the graph shown in Figure 4A. FIG. 5 is a graph showing the relationship between fiber volume fraction, thermal expansion coefficient, and Young's modulus; FIG. 6A is a sectional view showing an example of a conventional crankshaft bearing; FIG. 6B Figure 6A is a graph showing the fiber volume fraction and distance from the innermost circumference of the conventional example; Figure 7A is a sectional view showing another example of the conventional crankshaft bearing; Figure 7B is Figure 7A. 2 is a graph showing the fiber volume fraction and the distance from the innermost periphery of the conventional example shown in FIG. Crankshaft bearing structure...1 Crankshaft...5 Crankshaft receiving part (bearing part)...6 Innermost circumference...6c Setting range...8 Inner circumference...9 Outer circumference...・10 Reinforcing fiber (short fiber)...13 Figure 1 Figure 2 Figure 34 @l Figure 48 Figure 511
8d 1 Figure 6B 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 鉄系材からなるクランクシャフトを支持するエンジンの
クランクシャフト軸受構造において、クランクシャフト
軸受部が軽金属に強化繊維が含有せしめられてなり、前
記強化繊維の体積率が前記軸受部最内周から設定範囲内
側の内周部分は略一定で、かつ設定範囲外側の外周部分
は外方に向うにつれて漸減するように形成されているこ
とを特徴とするエンジンのクランクシャフト軸受。
In a crankshaft bearing structure for an engine that supports a crankshaft made of iron-based material, the crankshaft bearing portion is made of a light metal containing reinforcing fibers, and the volume percentage of the reinforcing fibers is within a set range from the innermost periphery of the bearing portion. 1. A crankshaft bearing for an engine, characterized in that an inner circumferential portion on the inside is substantially constant, and an outer circumferential portion on the outside of a setting range is formed so as to gradually decrease toward the outside.
JP8105388A 1988-04-01 1988-04-01 Crankshaft bearing of engine Pending JPH01255709A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024658A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Toyota Motor Corp Variable compression ratio internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024658A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Toyota Motor Corp Variable compression ratio internal combustion engine

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