JPH0495608A - 内燃機関のプレーンベアリング - 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〕 本発明は内燃機関のコネクティングロッド大端部に設け
られたプレーンベアリングの潤滑に関す〔従来の技術〕 第１０図に従来の内燃機関のコネクティングロッド大端
部とクランクシャフトピン部近傍の断面図を示す。１０
はクランクシャフト、２０はコネクティングロッド、１
はクランクシャフトピン部、２はコネクティングロッド
大端部、３はプレーンベアリング（単にメタノペ又は親
メタルとも言う）を示し、クランクシャフトピン部１と
プレーンベアリング３との間隙Ｋにオイルポンプ（図示
せず）より潤滑油（以下オイルと言う）が圧送され潤滑
が行われる。このコネクティングロッド２０からクラン
クシャフト１０に動力が伝達されるときにプレーンベア
リング３とクランクシャフトピン部１との間にはオイル
による油膜４が形成されているが、動力伝達時の衝撃力
が大きい場合には、その衝撃力を受けたベアリング３と
ピン部１との接触部より油膜４のオイルが外部に押し比
され、いわゆるスクイズ（絞り出し）効果が発生してそ
の部分の油膜が薄くなり、その薄い油膜により流体潤滑
が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

エンジンが高負荷、低速回転の場合等で、特に上記ベア
リング３とピン部１が受ける衝撃力が大きい時には、前
記の流体潤滑の状態よりも更に油膜が薄くなり、オイル
の分子層の配列による境界潤滑の状態になり更にこれが
進むと、油膜が切れ金属接触が起こりはじｔｌこのため
、ベアリングが摩耗し、更に焼付きを起す危険性がある
。

したがって、衝撃的な力を受けて上記のスクイズ効果が
発生した時のベアリングとピン部との間の間隙よりオイ
ルが多量に流出すると流体潤滑に支障をきたし、ベアリ
ングが摩耗する。この摩耗を防ぐための方法として、従
来、更に油圧を高くするか又は油膜の面積を広くするこ
と等が考えられているが、前者はオイル消費量が多くな
り、また、後者については重量、容積が増す等種々の支
障が生ずる。

上記の問題点に鑑み、本発明においては、衝撃力を受け
てスクイズ効果が発生した場合に油膜が切れることのな
いようにその滞留時間を長くすることでプレーンベアリ
ングの摩耗を低減することを目的とする。

なお、従来、潤滑油の漏洩防止に関しては特公昭６１−
１４３８８号公報にも見られるように、種々の工夫が提
案されているが、本発明の課題とするスクイズ効果に対
する油膜保持の対策を講じたものは無い。

〔課題を解決するた約の手段〕

上記の課題を解決するた島に本発明においては、内燃機
関のクランクシャフトピン部と摺動するコネクティング
ロッド大端部に設けられたプレーンベアリングにおいて
、前記プレーンベアリングの両側端部の近傍の該ベアリ
ングの摺動面に、その円周方向に沿って所定の幅と深さ
とを有する細溝を刻設したことを特徴とする内燃機関の
プレーンベアリングを提供する。

また、前記細溝の深さを前記プレーンベアリングと前記
クランクシャフトピン部との間隙の大きさとはソ゛等し
くし、前記細溝の幅を０．１〜１．０ミリメートルとす
ると効果的である。

〔作　用〕

エンジンの回転中に、高負荷、低速時等に一時的に大き
な衝撃力がコネクティングロッドを経てクランクシャフ
トに伝わった時に、コネクティングロッド大端部のプレ
ーンベアリングよりその衝撃力がクランクシャフトピン
部に伝わり、このためにこの衝撃力がかかった部分に介
在している潤滑油が該ベアリングの摺動面に押されて外
部に押し出されスクイズ（絞り出し）効果が発生し、そ
の部分の油膜が薄くなる。このときに、その油膜内のオ
イルはベアリング摺動面に刻設された細溝の中に流れ込
み、反転して戻った後にベアリング側端部より外部に流
出し、これにより細溝の中をオイルが往復する分だけ油
膜内のオイルの滞留時間が長（なり、衝撃力のために油
膜が切れることがなく、ベアリングの摩耗や焼付きの発
生が低減する。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に本発明による第１実施例を示す。図は第１０図
におけるクランクシャフトピン部１とプレーンベアリン
グ３の部分を拡大した模式図で、第２図に第１図のＡ１
部拡大図を示す。図において第１０図と共通の部分につ
いては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

第１〜２図に示すようにプレーンベアリング３の両側端
部６の近くに円周方向に沿って細溝５が設けられている
。この細溝の深さは、油膜４の厚さ程度（３０−〜１ｌ
ｌｏ声）　　とし、その幅は１／４　ａｍ　（０，２５
諏）程度である。この溝の深さと幅はコネクティングロ
ッド２０の大きさやクランクシャフトのピン径によりそ
れぞれに対応して異った値となる。ここに示した数値は
一般の自動車用エンジンを対象とした一例である。

上記の構成を提案する根拠は流体有限要素法により得ら
れた計算結果に基いている。第３〜第５図にこの有限要
素法による油膜の流体解析の結果を示す。第３図は油膜
の要素による計算領域の分割図、第４図は油膜内のオイ
ルの流線図、第５図は油膜内の圧力分布図を示す。この
場合に、オイルの流れは、第１図に示すセンターライン
Ｃ−Ｃをはさんで左右対称と仮定し、第１図における右
半分のみを計算の領域とした。なお、第３〜５図は全て
、縦方向に油膜を引き伸ばした形に縦軸、横軸の比率を
定めて画いである。また、計算領域の長さしは９証、高
さＨ（これは前記間隙Ｋに等しい）は３０声である。ま
た細溝５の深さＤは３０声、幅Ｗは０．２５　ｍｍであ
る。第３〜５図の右上に示す突起が前記細溝５を示して
いる。

第３図に示す格子状の分割領域は有限要素法による計算
領域を示す。図において、衝撃力Ｆがベアリング３より
油膜４に加えられスクイズ効果が発生し、油膜４が押し
つぶされオイルは押し出されて図に示すＢの方向に流れ
右側のベアリング側端部６より外部に流出し、油膜４の
厚さが薄くなる。このとき従来のように、ベアリング３
に細溝５が設けられていない場合には、オイルはどこの
領域でもスムーズに流れて右端から流出する。このため
に、衝撃力を受けると油膜４が切れるおそれがある。と
ころが本発明による細溝５が設けであると第４図の流線
図に示すようにオイルは矢印に示すように右方に流れ細
溝５に近づくにつれて細溝５の中へ一旦流れ込むように
方向を変えた後で反転して戻り、右端より矢印Ｂの方向
に流出する。したがって細溝５の方向へオイルが往復す
る分だけ長い距離を流れることとなり、その効果は丁度
、右端近くにオイルの流れを妨げる物体を置いたのと等
価となる。したがって、オイルのベアリング３とピン部
１との間における滞留時間が溝が無い従来のものと比べ
て長くなっている。第５図には油膜４内の圧力分布を示
し、センターラインＣ−Ｃ側の圧力が高く、右端部に近
づくにつれて圧力が低くなり、オイルはこの圧力分布に
応じて第４図に示すように右方に、すなわち、矢印Ｂ方
向に流れる。

第９図にベアリング３とピン部１との間に隙間Ｋがあり
ここに油膜４が形成された状態の横断面の模式図を示す
。第９図（ａ）はエンジンが定常回転を続けて居り、油
膜４ははゾ等しい隙間Ｋを満たしてベアリング３の内面
全周に均等に分布されている状態を示す。エンジンが高
負荷低回転時等でピストンの爆発力が大きな衝撃力Ｆを
クランクビン１に与えると短時間に部分的に隙間Ｋが狭
くなり衝撃力Ｆを受けた部位では前記のスクイズ効果が
発生して油膜が極端に薄くなり、このスクイズ効果発生
中の短時間の間に油膜が保持しきれない場合には、前述
の通り油膜が切れベアリングの摩耗が増大する。この衝
撃力Ｆは瞬間的に作用し、その後は回転につれて楔効果
によりオイルが細くなった間隙Ｋに侵入充満された後第
９図（ａ）に示す定常回転の状態に戻り油膜４は切れる
おそれが無い。したがって、前記細溝を作ることにより
このスクイズ効果発生中の短時間の間に境界潤滑となり
、油膜が切れるおそれのある状態となった期間内におけ
るオイルの流出が抑制され、油膜保持に大きな効果があ
る。前記の有限要素法による計算によれば、上記の細溝
を付けることにより、スクイズ効果発生中におけるオイ
ルの漏れ量が約り％少くなり、その分だけ油膜保持の効
果がある。

本発明のその他の実施例を第６〜８図に示す。

第６図には第２実施例として片側に２つ以上の細溝（両
側で４つ以上の溝）が設けられている例を示し、第７図
は第６図Ａ２部の部分拡大図である。

その他の点については第１実施例と同じである。

この様にして溝の数を変えることにより、ベアリング３
とピン部１との間の隙間にオイルが滞留する時間を調整
することができる。例えば、第６図に示すように、片側
に５．．５．の２つの細溝を設けた場合には計算によれ
ばオイルの漏れ量は約り％少くなり、第１図の場合より
は若干性能が良くなる。また第８図に第３実施例による
ベアリング摺動図７の展開図を示すが、ここに示すよう
に細溝５゜を軸線方向に設けることによってもオイルの
滞留時間を調整することができる。なお第７〜８図に示
す細溝の中白側の細溝５ｂは連続しない破線の状態に細
溝を付けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、プレーンベアリングとク
ランクシャフトピン部との間の油膜の滞留時間が長くな
り、エンジンに重負荷低速回転時等において大きな衝撃
力が発生した場合にも油膜が切れて直接金属同志が接触
をすることがなく、ベアリングの摩耗が低減し、焼付き
が防止される。

また、装置が簡単であり、特別なスペースも必要とせず
、コスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示しコネクティングロッド大端部
のプレーンベアリングとクランクシャフトピン部との要
部断面図、第２図は第１図のＡ１部拡大断面図、第３〜
５図は有限要素法による油膜の流体解析図を示し、第３
図は、油膜の要素による計算領域の分割図、第４図は、
油膜内のオイルの流線図、第５図は油膜内の圧力分布図
を示す。 第６図は第２実施例を示しプレーンベアリングとクラン
クシャフトピン部との要部断面図、第７図は第６図のＡ
２　Ｂ拡大断面図、第８図は第３実施例を示しプレーン
ベアリング摺動面に設けた細溝の配置の展開図、第９図
はプレーンベアリングとクランクシャフトピン部との相
対位置と油膜との関係を示す模式断面図で、第９図（ａ
）は定常運転状態、第９図（ｂ）は衝撃力かが一つだ場
合の状態を示す。第１０図は従来技術によるプレーンベ
アリングとクランクシャフトピン部近傍の模式断面図を
示す。 １・・・クランクシャフトピン部、 ２・・・コネクティングロッド大端部、３・・・プレー
ンベアリング、 ４・・・油膜、　　　　　　５・・・細溝、６・・・プ
レーンベアリング側端部、 ７・・・プレーンベアリング摺動面、 Ｋ・・・間隙、　　　　　Ｄ・・・細溝の深さ、Ｗ・・
・細溝の幅。 弗 図 ［ （ａ） （ｂ） 弗 図 手 続 補 正 書 （自発） 平成２年７０月 ８７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のクランクシャフトピン部と摺動するコネ
   クティングロッド大端部に設けられたプレーンベアリン
   グにおいて、前記プレーンベアリングの両側端部近傍の
   該ベアリングの摺動面に、その円周方向に沿って所定の
   幅と深さとを有する細溝を刻設したことを特徴とする内
   燃機関のプレーンベアリング。 ２、前記細溝の深さを前記プレーンベアリングと前記ク
   ランクシャフトピン部との間隙の大きさとほゞ等しくし
   、前記細溝の幅を０．１〜１．０ミリメートルとした請
   求項１記載の内燃機関のプレーンベアリング。