JPH07113368B2 - Engine crankshaft bearing structure - Google Patents
Engine crankshaft bearing structureInfo
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- JPH07113368B2 JPH07113368B2 JP26869186A JP26869186A JPH07113368B2 JP H07113368 B2 JPH07113368 B2 JP H07113368B2 JP 26869186 A JP26869186 A JP 26869186A JP 26869186 A JP26869186 A JP 26869186A JP H07113368 B2 JPH07113368 B2 JP H07113368B2
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- thermal expansion
- coefficient
- crankshaft
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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クランクシャフト軸受構造に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an engine crankshaft bearing structure.
（従来技術） レシプロエンジンにおいて、クランクシャフトのジャー
ナルを支持する主軸受は、シリンダブロックの下部に一
体に形成される主軸受部と、この主軸受部にボルトによ
って締結されるシリンダブロックとは別体の主軸受キャ
ップと、これら主軸受部および主軸受キャップとクラン
クシャフトのジャーナルとの間にそれぞれ介装される平
軸受メタルとによって構成されている。(Prior Art) In a reciprocating engine, a main bearing that supports a crankshaft journal is formed separately from a main bearing portion integrally formed in a lower portion of the cylinder block and a cylinder block fastened to the main bearing portion by a bolt. Main bearing cap, and a plain bearing metal interposed between the main bearing portion and the journal of the crankshaft.
ところで、従来、上記シリンダブロックおよびクランク
シャフトは一般に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シリンダブロックの軽合金化がなさ
れるようになった。しかしながら、シリンダブロックの
軽合金化に伴って、シリンダブロックと一体の主軸受部
も軽合金で形成され、さらに主軸受キャップもエンジン
軽量化のために軽合金で形成された場合、クランクシャ
フトは強度上の問題から依然として鋳鉄製であるから、
両者の熱膨張率の差が問題となる。すなわち、従来の鋳
鉄製シリンダブロックに組合わせられる鋳鉄製クランク
シャフトの熱膨張率が14×10-6/℃程度であるのに対し
て、アルミニウム合金の熱膨張率は22×10-6/℃程度で
あるから、両者の熱膨張率の差により、軸−軸受間のメ
タルクリアランスが拡大して振動騒音の増大および油圧
低下といった問題が発生する。By the way, conventionally, the cylinder block and the crankshaft have generally been formed of cast iron, but the demand for weight reduction of the engine has made the cylinder block a light alloy. However, when the cylinder block is made of a light alloy, the main bearing part integrated with the cylinder block is also made of a light alloy, and if the main bearing cap is also made of a light alloy to reduce the engine weight, the crankshaft will become stronger. Due to the above problems, it is still made of cast iron,
The difference in the coefficient of thermal expansion between the two becomes a problem. That is, the coefficient of thermal expansion of a cast iron crankshaft combined with a conventional cast iron cylinder block is about 14 × 10 -6 / ° C, while the coefficient of thermal expansion of aluminum alloy is 22 × 10 -6 / ° C. However, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two, the metal clearance between the shaft and the bearing expands, causing problems such as an increase in vibration noise and a decrease in hydraulic pressure.
さらに、主軸受部は主軸受キャップよりもエンジンの燃
焼室に近い側にあるから、主軸受部と主軸受キャップと
が同一の熱膨張率を有する場合、両者の膨張度合に差を
生じる。すなわち、この熱膨張により主軸受部の内径が
主軸受キャップの内径より大きくなるため、やはりメタ
ルクリアランスに差を生じて平軸受メタルに対し部分的
に大きな圧力が加わることから、平軸受メタルの摩耗あ
るいは焼付を招来するおそれもあった。Furthermore, since the main bearing portion is closer to the combustion chamber of the engine than the main bearing cap, if the main bearing portion and the main bearing cap have the same coefficient of thermal expansion, a difference occurs in the degree of expansion between the two. In other words, this thermal expansion causes the inner diameter of the main bearing portion to become larger than the inner diameter of the main bearing cap, which also causes a difference in metal clearance and exerts a large partial pressure on the plain bearing metal. Alternatively, there was a risk of causing printing.
因みに、先行技術としては、実開昭59−125614号公報に
開示されているように、主軸受部と主軸受キャップとの
少なくとも一方に、軽合金よりも熱膨張率の低い膨張抑
制部材を埋設してクランクシャフトのジャーナルと対向
する受圧面の変形を抑制したものが知られている。Incidentally, as a prior art, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-125614, an expansion suppressing member having a thermal expansion coefficient lower than that of a light alloy is embedded in at least one of the main bearing portion and the main bearing cap. It is known that the deformation of the pressure receiving surface facing the journal of the crankshaft is suppressed.
（発明の目的） 本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたもの
で、軽合金製の主軸受部および主軸受キャップの熱膨張
率をクランクシャフトの熱膨張率にマッチするように低
下させてクランクシャフトの軸受クリアランスがエンジ
ンのあらゆる温度において常に一定になるようにしたク
ランクシャフト軸受構造を提供することを目的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and reduces the coefficient of thermal expansion of a main bearing portion and a main bearing cap made of a light alloy so as to match the coefficient of thermal expansion of a crankshaft. An object of the present invention is to provide a crankshaft bearing structure in which the bearing clearance of the crankshaft is always constant at all engine temperatures.
（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明では、軽合金製シリ
ンダブロックと一体に形成される主軸受部に、クランク
シャフトの熱膨張率よりも低い第１の熱膨張率を有する
強化繊維を含有させて熱膨張率を低下させるとともに、
主軸受キャップに、クランクシャフトの熱膨張率よりも
低くかつ上記第１の熱膨張率よりも高い第２の熱膨張率
を有する第２の強化繊維を含有させることにより、主軸
受部および主軸受キャップの双方の熱膨張率を低下さ
せ、さらに、主軸受部の熱膨張率を主軸受キャップの熱
膨張率よりも低下させている。(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, in the present invention, the main bearing portion formed integrally with the light alloy cylinder block has a first coefficient of thermal expansion lower than that of the crankshaft. Including a reinforcing fiber to reduce the coefficient of thermal expansion,
The main bearing cap and the main bearing are made to contain a second reinforcing fiber having a second coefficient of thermal expansion that is lower than the coefficient of thermal expansion of the crankshaft and higher than the first coefficient of thermal expansion. The coefficient of thermal expansion of both the caps is reduced, and the coefficient of thermal expansion of the main bearing portion is lower than the coefficient of thermal expansion of the main bearing cap.
（発明の効果） 本発明によれば、軽合金製シリンダブロックと一体の軽
合金製主軸受部の熱膨張と、上記シリンダブロックと別
体の軽合金製主軸受キャップの熱膨張とを、クランクシ
ャフトの熱膨張にほぼ等しくすることができるから、ク
ランクシャフトの軸受クリアランスが、エンジンの冷間
温度から動作温度範囲の全域に亘ってほぼ一定になる。
したがって、主軸受における騒音発生および平軸受メタ
ルの摩耗、焼付き等を防止することができる。また、軽
合金製の主軸受部および主軸受キャップの双方に強化繊
維が含有されているから、これら主軸受部および主軸受
キャップの機械的強度および耐熱性を向上させることが
できる。(Effect of the Invention) According to the present invention, the thermal expansion of the light alloy main bearing portion integrated with the light alloy cylinder block and the thermal expansion of the light alloy main bearing cap separate from the cylinder block are performed by the crank. Since it can be approximately equal to the thermal expansion of the shaft, the bearing clearance of the crankshaft will be approximately constant over the entire cold to operating temperature range of the engine.
Therefore, it is possible to prevent noise generation in the main bearing and wear and seizure of the plain bearing metal. Further, since the reinforcing fiber is contained in both the main bearing part and the main bearing cap made of light alloy, the mechanical strength and heat resistance of these main bearing part and main bearing cap can be improved.
（実 施 例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。(Examples) Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図において、１はアルミニウム合金製のシリンダブロッ
ク、２はシリンダ、３は主軸受、４はこの主軸受３によ
って平軸受メタル（図示は省略）を介して支持されるク
ランクシャフトである。主軸受３はシリンダブロック１
と一体に形成された主軸受部５と、この主軸受部５に２
本のボルト（図示は省略）によって締結されるアルミニ
ウム合金製の主軸受キャップ６とよりなる。In the figure, 1 is a cylinder block made of aluminum alloy, 2 is a cylinder, 3 is a main bearing, and 4 is a crankshaft supported by this main bearing 3 through a plain bearing metal (not shown). Main bearing 3 is cylinder block 1
And a main bearing portion 5 formed integrally with the main bearing portion 5
The main bearing cap 6 is made of an aluminum alloy and fastened by a bolt (not shown).
主軸受部５および主軸受キャップ６には、クランクシャ
フト４の熱膨張率よりも低い熱膨張率を有するカーボン
繊維あるいはセラミック繊維等よりなる耐熱性強化繊維
を含有させて、熱膨張率を低めているが、これら主軸受
部５および主軸受キャップ６に含有される強化繊維の種
類およびその含有量は、主軸受部５および主軸受キャッ
プ６の熱膨張率がクランクシャフト４の熱膨張率に対し
所定の関係となるように選択されるものであり、一般に
主軸受キャップ６の熱膨張率をクランクシャフト４の熱
膨張率にほぼ等しくするのが好ましい。また、主軸受部
５の熱膨張率については、シリンダブロック１の体積、
形状によってその望ましい値が変わるものであるが、主
軸受キャップ６の熱膨張率に対し10％程度低い値とする
のがよいことが判明している。The main bearing portion 5 and the main bearing cap 6 are made to contain a heat resistant reinforcing fiber such as carbon fiber or ceramic fiber having a thermal expansion coefficient lower than that of the crankshaft 4 to lower the thermal expansion coefficient. However, the type and content of the reinforcing fibers contained in the main bearing portion 5 and the main bearing cap 6 are such that the thermal expansion coefficient of the main bearing portion 5 and the main bearing cap 6 is larger than that of the crankshaft 4. The coefficient of thermal expansion of the main bearing cap 6 is preferably set to be substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the crankshaft 4. Regarding the coefficient of thermal expansion of the main bearing portion 5, the volume of the cylinder block 1,
Although the desired value changes depending on the shape, it has been found that the value should be about 10% lower than the coefficient of thermal expansion of the main bearing cap 6.
ここでまず、クランクシャフト４の材質について実例を
示すと、このクランクシャフト４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４としたものである。上記オーステンパ
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が得られ
る。また、クランクシャフト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４は、炭素3.62％、シリコ
ン2.44％、マンガン0.43％、燐0.031％、硫黄0.001％、
モリブデン0.31％、ニッケル1.09％、マグネシウム0.03
9％を含有しており、その熱膨張率は17.1×10-6/℃に高
められている。First, an example of the material of the crankshaft 4 will be described. The crankshaft 4 is made of ductile cast iron in which graphite is spheroidized. After this material is austempered, machining, journaling and crankpin part The crankshaft 4 is obtained through roll processing and grinding finishing steps. In the above-mentioned austempering treatment, for example, the material is heated at a temperature of 890 ° C for about 2 hours to be austenitized, then it is rapidly cooled to a temperature of 395 ° C and quenched, and then held at this temperature for about 2 hours to obtain the structure of the structure. After most of it is bainized, it is cooled to room temperature and washed with hot water. By this austempering treatment, a crankshaft that is tough and has a high bending strength can be obtained. Rolling of the journal of the crankshaft and the fillet of the crankpin applies residual compressive stress to the fillet to make the structure martensitic, which improves fatigue strength. The crankshaft 4 thus obtained has carbon 3.62%, silicon 2.44%, manganese 0.43%, phosphorus 0.031%, sulfur 0.001%,
Molybdenum 0.31%, Nickel 1.09%, Magnesium 0.03
It contains 9% and its coefficient of thermal expansion has been increased to 17.1 × 10 -6 / ℃.
一方、アルミニウム合金（ADC12）で作成されたシリン
ダブロック１の熱膨張率は21.8×10-6/℃であるが、こ
のシリンダブロック１と一体の主軸受部５には、その熱
膨張率が15.4×10-6/℃まで低下するように強化繊維が
含有されている。また主軸受部５と同じアルミニウム合
金で作成される主軸受キャップ６には、その熱膨張率が
クランクシャフト４の熱膨張率17.1×10-6/℃とほぼ等
しくなるように強化繊維が含有されている。主軸受部５
および主軸受キャップ６に対し強化繊維を含有させる方
法は圧力鋳造法は呼ばれそれ自体公知であるから、詳細
な説明は省略するが、強化繊維で形成したプリフォーム
を鋳造金型内に配設し、アルミニウム合金を圧力充填す
ることにより達成される。したがって、強化繊維はアル
ミニウム溶融温度で劣化しないように耐熱性を有するも
のが選ばれる。On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the cylinder block 1 made of aluminum alloy (ADC12) is 21.8 × 10 -6 / ° C, but the coefficient of thermal expansion is 15.4 in the main bearing portion 5 integrated with the cylinder block 1. Reinforcing fibers are contained so as to decrease to × 10 -6 / ° C. Further, the main bearing cap 6 made of the same aluminum alloy as the main bearing portion 5 contains reinforcing fibers so that the coefficient of thermal expansion thereof is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the crankshaft 4, 17.1 × 10 −6 / ° C. ing. Main bearing part 5
The method of incorporating reinforcing fibers into the main bearing cap 6 is known as a pressure casting method and is known per se. Therefore, a detailed description thereof will be omitted, but a preform formed of reinforcing fibers is disposed in a casting mold. And pressure filling an aluminum alloy. Therefore, the reinforcing fiber is selected to have heat resistance so as not to deteriorate at the melting temperature of aluminum.
本発明において用いられる強化繊維の種類およびその含
有量（繊維体積率）は下記の表の通りである。The types of reinforcing fibers used in the present invention and their contents (fiber volume ratio) are as shown in the table below.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シリ
ンダブロック１および主軸受キャップ６を構成するアル
ミニウム合金（ADC12）の熱膨張率が21.8×10-6/℃であ
ったのに対し、主軸受部５および主軸受キャップ６に含
有させる強化繊維の種類と含有量を上記の表のように選
ぶことによって、主軸受部５の熱膨張率を15.4×10-6/
℃に、また主軸受キャップ６の熱膨張率をクランクシャ
フト４の熱膨張率17.1×10-6/℃に等しい値にそれぞれ
低下させることができた。 As is clear from the above description, according to the present invention, the coefficient of thermal expansion of the aluminum alloy (ADC12) constituting the cylinder block 1 and the main bearing cap 6 was 21.8 × 10 −6 / ° C. The coefficient of thermal expansion of the main bearing part 5 is selected to be 15.4 × 10 -6 / by selecting the kind and content of the reinforcing fiber contained in the main bearing part 5 and the main bearing cap 6 as shown in the table above.
C. and the coefficient of thermal expansion of the main bearing cap 6 could be reduced to a value equal to the coefficient of thermal expansion of the crankshaft 4, 17.1 × 10 −6 / ° C., respectively.
なお、実際のエンジンでクランクシャフトを回転数5000
rpmで５時間運転して試験したところ、主軸受部および
主軸受キャップが強化繊維を含有していない場合、上下
の平軸受メタルの内面に、主軸受の熱膨張に基因する強
い当たりが見られたが、本発明による主軸受では平軸受
メタルに何等の異常をも発見することはできなかった。In addition, the actual engine crankshaft speed 5000
When tested at 5 rpm for 5 hours, when the main bearing and the main bearing cap do not contain reinforcing fibers, a strong contact due to the thermal expansion of the main bearing was found on the inner surface of the upper and lower plain bearing metals. However, in the main bearing according to the present invention, no abnormality was found in the plain bearing metal.
図面は本発明によるクランクシャフト軸受構造を示す断
面図である。 １……シリンダブロック、３……主軸受 ４……クランクシャフト、５……主軸受部 ６……主軸受キャップThe drawings are sectional views showing a crankshaft bearing structure according to the present invention. 1 ... Cylinder block, 3 ... Main bearing 4 ... Crank shaft, 5 ... Main bearing part 6 ... Main bearing cap
Claims (2)
部に前記シリンダブロックとは別体の軽合金製主軸受キ
ャップを締結してクランクシャフトを支持するようにし
たクランクシャフト軸受構造において、 前記主軸受部に、前記クランクシャフトの熱膨張率より
も低い第１の熱膨張率を有する第１の強化繊維を含有さ
せるとともに、前記主軸受キャップに、前記クランクシ
ャフトの熱膨張率よりも低くかつ前記第１の熱膨張率よ
りも高い第２の熱膨張率を有する第２の強化繊維を含有
させたことを特徴とするエンジンのクランクシャフト軸
受構造。1. A crankshaft bearing structure, comprising: a main bearing portion integrated with a light alloy cylinder block; and a light alloy main bearing cap, which is separate from the cylinder block, is fastened to support a crankshaft. The main bearing portion contains a first reinforcing fiber having a first coefficient of thermal expansion lower than that of the crankshaft, and the main bearing cap has a coefficient of thermal expansion lower than that of the crankshaft. A crankshaft bearing structure for an engine, comprising a second reinforcing fiber having a second coefficient of thermal expansion higher than the first coefficient of thermal expansion.
ャフトの熱膨張率よりも低くなるように、前記第１の強
化繊維とその含有量とが選択され、かつ、前記主軸受キ
ャップの熱膨張率が前記クランクシャフトの熱膨張率に
ほぼ等しくなるように、前記第２の強化繊維とその含有
量とが選択されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のクランクシャフト軸受構造。2. The first reinforcing fiber and its content are selected such that the coefficient of thermal expansion of the main bearing portion is lower than the coefficient of thermal expansion of the crankshaft, and the main bearing cap has The crankshaft according to claim 1, wherein the second reinforcing fiber and its content are selected so that the coefficient of thermal expansion is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the crankshaft. Bearing structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26869186A JPH07113368B2 (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Engine crankshaft bearing structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26869186A JPH07113368B2 (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Engine crankshaft bearing structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63125815A JPS63125815A (en) | 1988-05-30 |
| JPH07113368B2 true JPH07113368B2 (en) | 1995-12-06 |
Family
ID=17462043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26869186A Expired - Lifetime JPH07113368B2 (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Engine crankshaft bearing structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113368B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0648176Y2 (en) * | 1989-06-26 | 1994-12-12 | ダイハツ工業株式会社 | Crankshaft bearing device for internal combustion engine |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP26869186A patent/JPH07113368B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63125815A (en) | 1988-05-30 |
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