JPH01268843A - エンジンのクランクシャフト軸受 - Google Patents

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紅白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パ
処理を施した球状黒鉛鋳鉄（ＡＤＩ）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
支持する軸受はシリンダブロックに一体的に鋳包まれて
配設されるが、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１７Ｘ　１０’　／’Ｃであるの
に対し鋳鉄の熱膨張率は１２Ｘｌｏ°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２１Ｘ１０−６／”Ｃであるアルミ合金
で軸受を形成することにより軸と軸受の熱膨張率の差を
小さくする方法が考えられる。

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８５００Ｋｇｒ／ｒｒａ２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。

このためクランクシャフト軸と同様のオーステンバ処理
を施した球状黒鉛鋳鉄で形成し、剛性を高めさらに軸、
軸受間のメタルクリアランス拡大を防止する方法がとら
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかしこのようなオーステンパー理をした球状黒鉛鋳鉄
（ＡＤＩ）は残留オーステナイトが熱により分解しやす
＜４００℃以上に熱されると残留オーステナイトに熱分
解が生じ熱膨張率が１２ＸｌＯ’／℃に低下する。

一般に軸受部材をシリンダブロックと一体化せしめるに
は軸受部材を鋳型内へ設置しこの鋳型内へアルミ溶湯を
注入することにより鋳包む方法がとられる。したがって
軸受部材が溶融熱により４００℃以上となると前述した
ような熱膨張率の低下が発生し、目的とする熱膨張率が
得られずメタルクリアランス拡大の防止や剛性向上等の
オーステンバ処理を施すことによる利点を得ることがで
きない。

本発明は、前述したような課題を解決するためにアルミ
合金鋳口みによっても高剛性やクランクシャフト軸との
メタルクリアランスを適正に保つことができるエンジン
のクランクシャフト軸受の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明はエンジンのクランクシャフト軸受の軸受部材が
ＣＥ値３．６〜４．３の範囲内にある片状黒鉛鋳鉄から
なることを特徴とする。

ここで前記ＥＣ値３．６〜４．３の片状黒鉛鋳鉄とはＡ
ＳＴＭ規格のＡ型形状の黒鉛を有する鋳鉄をさす。

（作　　用） 本発明のクランクシャフト軸受の軸受部材は、前述した
ように黒鉛の形状が片状である。特にＣＥ値３．６〜４
，３範囲内のＡ型形状の黒鉛を有する鋳鉄は細長く連続
した黒鉛が分散してなるため熱が逃げやすい特性を有す
る。したがってこのような鋳鉄からなる軸受部材は熱伝
導率が高い。

（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）Ｃｕ３．０．Ｓｌ　ｇ、５．ＭｇＯ，２，Ｍ
ｎＯ，ｌ、ＦｅＯ，５、Ｚｎ　Ｏ，３（単位はｗｔ％）
を有するＡ９Ｊ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。その際溶湯圧力４００　Ｋｌ
／ｄ溶湯温度７４０℃が適当である。

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３８０℃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。

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
〜８０ＶｏＬ％であり、その熱膨張率は前述したように
１７．ＩＸ　１０’　／’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
黒鉛形状がＡＳＴＭ規格のＡ型形状からなる片状黒鉛鋳
鉄からなる。このＡ型の黒鉛形状とは第２図に示すよう
に連続した細長い黒鉛７が分散されてなるもので、詳し
くは例えばｃ　ａ、ｏ。

〜３．５０％、　　ＳＩ　ＩＪＯ〜２．００％、　Ｍｎ
　０．５〜０．９％。

Ｐ≦０．１％、Ｓ≦０．１％の組成を有し残部はＦｅか
らなる鋳鉄であり、ＣＥ値が３．６〜４．３の範囲内に
ある。このＣ，Ｅ値とはＣ＋１／３ＳＩの値を示すもの
であり、このＣＥ値とヤング率との関連による材料特性
を第３図に示す。このグラフから明らかなように、ＣＥ
値３，６以下ではヤング率（Ｅ）は高いが組成上セメン
タイトが形成され、鋳造時ヒケの発生率が高く強度が低
下する。４．３以上になるとヤング率が低下し、アルミ
合金（ＡＤＣＩＯ）のヤング率８０００８９　ｆ／ｍ２
に近接し剛性が落ちる。

このためＣＥ値が３，６〜４．３の範囲内となる組成と
する必要がある。

また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バ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
化鉄共晶）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。

前記組成範囲内、例えばＣ３，３％、Ｓ１１．７％。

Ｍｎ　０．７　％、　　Ｐ　　０．０２　％、　　Ｓ　
　０．０１　％、Ｃｒ０．０７％、ＣＥ値３．９の組成
を有する片状黒鉛鋳鉄を８９０℃で２時間加熱しオース
テナイト化させた後３８０℃で２時間焼入れオーステナ
イト化を施し軸受部材６が鋳造される。すなわち前述し
たような組成および焼入れ条件によりこの軸受部材６の
残留オーステナイト量は３０〜６０ＶｏＬ％で、熱膨張
率は１５．５〜１８．５Ｘ　１０″６／”Ｃである軸受
部材６が形成さ　。

れる。このため前述したＡＤＩのクランクシャフト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
。

また本実施例における軸受部材とオーステンバ処理済の
球状黒鉛鋳鉄（ＡＤＩ）製の軸受部材との熱伝導率の差
を第４図に示すとＡＤＩ軸受部材の熱伝導率が０５８Ｊ
／ａＲ−８−にであるのに対し、本実施例の軸受部材は
０．１２〜０．１０Ｊ　／ｃｍ−ｓ　−にの範囲内であ
り熱伝導率が高い。

このため鋳型内に配設された本実施例の軸受部材は鋳型
内に７４０℃と高温のアルミ合金溶湯が注入されても熱
を吸収しにくく高温化による残留オーステナイトの熱分
解を防止する。

（発明の効果） 本発明のエンジンのクランクシャフト軸受は、残留オー
ステナイト量が３０〜６０ＶｏＬ％のＣＥ値３．６〜４
．３の片状黒鉛鋳鉄からなる軸受部材からなるため、ア
ルミ合金に比ベヤフグ率が高く剛性も高い。また前述し
たように鋳鉄は熱伝導率が高いためこのような鋳鉄から
なる軸受部材を鋳造型内に設置し型内ヘアルミ合金溶湯
を注入した場合も熱による残留オーステナイトの分解が
抑制され、熱膨張率が低下を防止することができる。こ
のため、熱膨張率の低下により他部材との熱膨張率の差
が生じメタルクリアランスが拡大し、振動、騒音の原因
となる等の該を防止することができ、軸受部材の強度、
靭性等の低下を抑制できオーステンパ処理済鋳鉄の要求
機能が保たれる。また片状黒鉛は球状の黒鉛に比べ加工
性が良好であり軸受部材の加工時工具の摩耗量も少なく
なる。さらに球状黒鉛鋳鉄に比べ実質的に低コストとな
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図は本発明の一実施例を形成する鋳鉄の黒鉛形状を
示す拡大図、 第３図はヤング率とＣＥ値の関連による鋳鉄の素材特性
を示すグラフ、 第４図は鋳包み時本実施例の鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄の熱伝
導率の差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 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 残留オーステナイト量が３０〜６０ＶｏＬ％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％、ＣＥ値３．６〜４．３の片状黒鉛鋳鉄
   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。