JPH01268842A - エンジンのクランクシャフト軸受 - Google Patents

エンジンのクランクシャフト軸受

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JPH01268842A
JPH01268842A JP9605288A JP9605288A JPH01268842A JP H01268842 A JPH01268842 A JP H01268842A JP 9605288 A JP9605288 A JP 9605288A JP 9605288 A JP9605288 A JP 9605288A JP H01268842 A JPH01268842 A JP H01268842A
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JP
Japan
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crankshaft
cast iron
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graphite
bearing
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JP9605288A
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Yasushi Asai
裕史 浅井
Takeshi Okazaki
健 岡崎
Yasuo Uosaki
靖夫 魚崎
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0065—Shape of casings for other machine parts and purposes, e.g. utilisation purposes, safety
    • F02F7/008—Sound insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
（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、さらに出力向上に伴うクランクシャフトの疲労強
度向上をはかるため、クランクシャフトをオーステンバ
処理を施した球状黒鉛鋳鉄（ＡＤりにより形成する方法
が多くとられている。このＡＤＩクランクシャフトを支
持する軸受部材はシリンダブロックと一体的に形成され
るが、この軸受部材が鋳鉄製であるとＡＤＩクランクシ
ャフトとの熱膨張率に差が生ずる。すなわち前記ＡＤＩ
の熱膨張率が１７ＸｌＯ″６／”Ｃであるのに対し鋳鉄
の熱膨張率は１２×１０″６／”Ｃと低いため、両者の
熱膨張率の差によるメタルクリアランスが拡大し振動、
騒音の増大および油圧低下につながる。このため熱膨張
率が２１ＸｌＯ°６／”Ｃであるアルミ合金で軸受を形
成することにより熱膨張率の差を小さくする方法が考え
られる。
（発明が解決しようとする課題） しかしアルミ合金製の軸受部材は、アルミニウムのヤン
グ率が８５０ＯＮｆｆ　ｒ／ｍｍ２と鋳鉄に比べて小さ
いことによる剛性不足から真円度不良となりボルト組付
時、振動、騒音が悪化するため好ましくない。
本発明は前述したように課題を解決するために剛性が高
く性能的にも優れ振動、騒音発生が防止された軸受部材
からなるエンジンのクランクシャフト軸受を提供するこ
とを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、残留オーステナイト量が３０〜８０ＶｏＬ％
の球状黒鉛鋳鉄製のクランクシャフトを支持する軸受部
材が残留オーステナイｈａが３０〜６０ＶｏＬ％、ＡＳ
ＴＭ規格のＤ型形状からなる共晶黒鉛組織を有する鋳鉄
からなることを特徴とする。
（作　　用） 本発明は前述したような構成をとるため、クランクシャ
フトと軸受部材との熱膨張率の差を低くおさえることが
出来る。また、軸受部材は前述したような鋳鉄で形成さ
れることにより、黒鉛の分散性に優れかつ、ヤング率が
高いという特性を有する。
（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材（ベアリング部）６から
なる。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　ＡＤＣ
１０相当）Ｃｕ　　３．０　　、　　Ｓｌ　　ｇ、５　
　、　　Ｍｇ　　０．２　　、　　Ｍｎ　　Ｏ，１、Ｆ
ｅＯ，５、Ｚｎ　ＯＪ（単位はｖｔ％）を有するＡ１合
金を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。
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ビン
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３８０℃の温度まで
急冷されて焼入れされ、かっこの温度に約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。
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。
かくて得られたクランクシャフト５は、例えば炭素３．
６％、シリコン２．６％、マンガン０．４％、燐０．０
２％、硫黄０．０１％、モリブデン０．４％、ニッケル
１．２％を含有しており、残留オーステナイト量は３０
〜６０ＶｏＬ％であり、その熱膨張率は前述したように
１７．　Ｉ　Ｘ　１０−６　／　’Ｃである。
このようなりランクシャフト５を支持する軸受部材６は
ＡＳＴＭ規格のＤ型形状からなる共晶黒鉛組織を有する
鋳鉄により形成される。このＤ型の黒鉛とは黒鉛の形状
が微細な片状をなすもので、一定の冷却速度による冷却
を行うことによりＤ型形状に形成されるものである。詳
しくは例えばＣ３，５％、Ｓｊ２．５％、　Ｍｎ　０．
８％、　　Ｐ　Ｏ，０３％、５Ｏ１０１％、ＣｕＯ，５
％の組成を有し残部はＦｅからなる鋳鉄を平均冷却速度
１０℃／Ｓ以上で冷却することにより微細なり型黒鉛が
形成される。前記組成の範囲はＣ：　３．３〜３．８％
、　　Ｓｊ　２．０〜３．０％、　　Ｍｎ　０．５〜０
．９　％、　Ｐ≦０．１　％、Ｓ≦０．１　％が適当で
ある。すなわち、Ｃは３，３％以下では黒鉛化が不十分
となりセメンタイトの発生を防止することができなくな
り、また鋳巣の発生など鋳造性も悪化するためこれを下
限とする。また、３．８％以上ではＤ型黒鉛が得られに
＜＜、粗大な片状黒鉛の生成により、ヤング率の低下お
よび強度の著しい低下が生じるため、これを上限とする
。
またＳｉは黒鉛化促進元素であり、２．０％以下ではセ
メンタイトとの生成が促進されるためこれを上限とする
。また３、０％以上では粗大な片状黒鉛が生成しやすく
なりヤング率強度の低下が著しくなるためこれを上限と
する。
さらにＭｎはセメンタイト安定化元素であるが、０．５
％以下ではオーステンパ処理時の焼入性が悪化するため
これを下限とする。また０、９％以上ではセメンタイト
の生成が著しく促進されるためこれを上限とする。
Ｐは０．１％以上では共晶セル境界にステダイト（リン
化鉄共品）を生成し加工性を著しく悪化させるためこれ
を上限とする。
Ｓは０．１％以上ではセメンタイトの生成が著しく加工
性を悪化させるためこれを上限とするものである。
このような組成範囲の鋳鉄を前述したように凝固時の平
均冷却速度を■０℃／Ｓ以上とすることでＤ型の黒鉛鋳
鉄を得ることができる。すなわち第２図に示すようにＳ
ｌ含有率２．０〜３．０％の範囲内であり、Ｃの含有率
が３．３％〜３．８％の範囲内であり、かつ凝固冷却速
度がｌＯ℃／Ｓ以上である鎖線内の範囲においてＤ型の
黒鉛鋳鉄が形成され、この範囲から脱すると図に示すよ
うにねずみ鋳鉄（Ａ型形状の黒鉛鋳鉄）やセメンタイト
が形成される。
Ａ型形状の黒鉛鋳鉄は片状の黒鉛を有するがヤンク率カ
１１０００〜１４０００　Ｋ９　ｒ／ｍｍ２と１４００
０　Ｋｇｆ’／＃２のＤ型に比べ低いことからＤ型が適
当である。
また前述したように１０℃／Ｓ以上の凝固速度は金型鋳
造により得られるため砂型鋳鉄の鋳造物より精度が高く
効果的である。
このようにして形成されたＤ型形状の共晶黒鉛組織は、
８９０℃で２時間加熱されてオーステナイト化され、次
にこれが３８０℃の温度まで冷却されて２時間焼入れさ
れオーステンパ処理が施されて軸受部材６が金型鋳造さ
れる。このとき前述したような組成および焼入条件によ
り軸受部材６の残留オーステナイト量は３０〜８０Ｖｏ
Ｌ％となり、熱膨張率は１５．５〜１８．５Ｘ　ｔｏ’
　／’Ｃである。このため前述したクランクシャフト５
の熱膨張率とほぼ等しく軸受部材６とクランクシャフト
５とのメタルクリアランスの拡大を防止することができ
る。
またＤ型形状の共晶黒鉛組織は前述したように黒鉛が微
細であるため分散性がよく加工性がよい。
例えば工具を使用して１２０孔を開ける際の工具の摩耗
量をオーステンパ処理がされていない一般的な鋳鉄（Ｆ
ＣＤＢ５Ｆ）とＡＤＩとＤ型形状のオーステンパ処理済
の鋳鉄において調べた結果、第３図に示すようにＤ型の
黒鉛を有する鋳鉄は工具摩耗量がＦＣＤＢ５ＦやＡＤＩ
に比べ低い。このためアルミ合金の鋳ぐるみ時アルミ合
金と鋳鉄を同時研削することが可能である。
（発明の効果） 本発明は残留オーステナイト量が３０〜８０ＶｏＬ％の
球状黒鉛鋳鉄製のクランクシャフトを支持する軸受部材
をアルミ合金で鋳ぐるんで成るエンジンのクランクシャ
フト軸受において、上記軸受部材が残留オーステナイト
量が３０〜８０ＶｏＬ％、ＡＳＴＭ規格のＤ型形状から
なる共晶黒鉛組織を有する鋳鉄からなることを特徴とす
るため、クランクシャフトとの熱膨張率の差が少なく両
者のメタルクリアランスの差による、振動、騒音を防止
することができる。
また、前記共晶黒鉛組織を有する鋳鉄は黒鉛の分散性が
よいため、加工時の工具の寿命が長い等の加工性がよい
。またヤング率が高いため剛性が高く、鋳鉄製クランク
シャフトの支持に適しており効果的である。
【図面の簡単な説明】
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Ｄ型形状の黒鉛を有する鋳鉄を形成する際の組
成と冷却速度範囲の関連性を示すグラフ、第３図は前記
鋳鉄と他の鋳鉄との加工性の比較を示すグラフである。 １・・・クランクシャフト軸受構造 ５・・・クランクシャフト ６・・・軸受部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 残留オーステナイト量が３０〜８０ＶｏＬ％の球状黒鉛
    鋳鉄製のクランクシャフトを支持する軸受部材をアルミ
    合金で鋳ぐるんで成るエンジンのクランクシャフト軸受
    において、上記軸受部材が残留オーステナイト量が３０
    〜６０ＶｏＬ％、ＡＳＴＭ規格のＤ型形状からなる共晶
    黒鉛組織を有する鋳鉄からなることを特徴とするエンジ
    ンのクランクシャフト軸受。
JP9605288A 1988-04-19 1988-04-19 エンジンのクランクシャフト軸受 Pending JPH01268842A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995031637A1 (en) * 1994-05-17 1995-11-23 Zenith Sintered Products, Inc. Bearing support insert
JP2013199946A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Nsk Ltd 軸受装置

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