(57)【要約】【解決手段】メイン軸受を介してコンロッド軸受に潤滑油を供給する潤滑油通路を備え、上記潤滑油通路よりコンロッド軸受に供給される潤滑油が断続的なものとなるエンジンの軸受装置において、コンロッド軸受９の内周面に、円周方向に伸びる環状溝１６を軸方向に多数隣接させて設け、それぞれの環状溝１６の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上となるように設定している。【効果】コンロッド軸受９に供給される潤滑油が断続的となる場合にはキャビテーションが発生しやすく、そのキャビテーションによるキャビティがコンロッド軸受９とクランクピンとの間に供給されると、それによりコンロッド軸受がエロージョンによって損傷されるが、コンロッド軸受９に多数の環状溝１６を設けてそれぞれの断面積を上記値とすることで、エロージョンを抑制することができる。【選択図】　　図３
2004019682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの本体部に設けられてクランクシャフトの主軸部を軸支し、その内周面の略半周にわたって円周方向に伸びる油溝が形成されているメイン軸受と、コンロッドに設けられて上記クランクシャフトのクランクピンを軸支するコンロッド軸受と、上記メイン軸受を介してコンロッド軸受に潤滑油を供給する潤滑油通路とを備え、
上記潤滑油通路は、上記クランクシャフトの主軸部に直径方向に形成されて上記油溝に連通する貫通孔と、上記クランクシャフトに形成されて上記貫通孔に連通するとともに上記クランクピンの外周面に開口した通路とを備え、上記油溝に供給された潤滑油を上記貫通孔及び通路を介して上記コンロッド軸受の内周面に供給するようにしたエンジンの軸受装置において、
上記コンロッド軸受の内周面に円周方向に伸びる微小断面の環状溝を軸方向に多数隣接させて形成し、かつ各環状溝の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上に設定したことを特徴とするエンジンの軸受装置。
【請求項２】
上記コンロッド軸受は半割りすべり軸受からなり、これらの部材における接合部にはクラッシリリーフが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの軸受装置。
【請求項３】
上記環状溝の断面形状が円弧形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの軸受装置。
【請求項４】
上記環状溝の断面形状が三角形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの軸受装置。
【請求項５】
上記環状溝の断面形状が台形形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの軸受装置に関し、より詳しくはメイン軸受とコンロッド軸受とを備えるとともに、上記メイン軸受を介してコンロッド軸受に潤滑油を供給する潤滑油通路を備えたエンジンの軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの軸受装置として、エンジンの本体部に設けられてクランクシャフトの主軸部を軸支し、その内周面の略半周にわたって円周方向に伸びる油溝が形成されているメイン軸受と、コンロッドに設けられて上記クランクシャフトのクランクピンを軸支するコンロッド軸受と、上記メイン軸受を介してコンロッド軸受に潤滑油を供給する潤滑油通路とを備えたものが知られている。
そして上記潤滑油通路としては、上記クランクシャフトの主軸部に直径方向に形成されて上記油溝に連通する貫通孔と、上記クランクシャフトに形成されて上記貫通孔に連通するとともに上記クランクピンの外周面に開口した通路とを備えており、上記油溝に供給された潤滑油を上記貫通孔及び通路を介して上記コンロッド軸受の内周面に供給するようにしている。
このような構成の軸受装置によれば、上記メイン軸受に設けられた油溝に供給された潤滑油は、クランクシャフトに形成した貫通孔及び通路を介してコンロッド軸受の内周面へ供給されてその部分を潤滑することとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した構成のエンジンの軸受装置においては、上記メイン軸受の油溝は略半周にわたって形成されているだけなので、上記クランクシャフトの主軸部に穿設された貫通孔の開口部は、クランクシャフトの回転に伴って一方のみが油溝に連通するようになる。
すなわち、一方の開口部が油溝に連通している状態ではその油溝から開口部を介して貫通孔に潤滑油が流通しているが、次の瞬間には当該開口部と油溝との連通が遮断されるので、この瞬間には当該開口部近傍には負圧が発生されやすくなる。そしてこれに引き続き他方の開口部が油溝に連通するので、当該開口部近傍には他方の開口部からの油圧（正圧）が作用するようになる。
このように、貫通孔の両端の開口部が交互に油溝に連通するので、各開口部分における潤滑油の流れが断続的になり、それによってキャビテーションが発生されやすくなる。そしてこのキャビテーションによるキャビティが上記貫通孔及び通路を介してコンロッド軸受の内周面へ供給され、この部分で圧潰されるとキャビテーション・エロージョンを発生させてコンロッド軸受の内周面を損傷させることとなる。
このような問題に鑑み、本発明は上記構成を有するエンジンの軸受装置において、効果的にエロージョンの発生を防止することができるようにしたものである
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、エンジンの本体部に設けられてクランクシャフトの主軸部を軸支し、その内周面の略半周にわたって円周方向に伸びる油溝が形成されているメイン軸受と、コンロッドに設けられて上記クランクシャフトのクランクピンを軸支するコンロッド軸受と、上記メイン軸受を介してコンロッド軸受に潤滑油を供給する潤滑油通路とを備え、
上記潤滑油通路は、上記クランクシャフトの主軸部に直径方向に形成されて上記油溝に連通する貫通孔と、上記クランクシャフトに形成されて上記貫通孔に連通するとともに上記クランクピンの外周面に開口した通路とを備え、上記油溝に供給された潤滑油を上記貫通孔及び通路を介して上記コンロッド軸受の内周面に供給するようにしたエンジンの軸受装置において、
上記コンロッド軸受の内周面に円周方向に伸びる微小断面の環状溝を軸方向に多数隣接させて形成し、かつ各環状溝の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上に設定したものである。
【０００５】
後述する試験結果より明らかなように、上記コンロッド軸受の内周面に多数の環状溝を形成し、かつ各環状溝の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上に設定することにより、上記貫通孔の開口部分で発生したキャビティが潤滑油とともにコンロッド軸受の内周面に供給されたとしても、該キャビティが圧潰される前にこれをコンロッド軸受の内周面から外部に速やかに流出させることができるようになる。したがって、キャビティの圧潰によって生じるエロージョンを効果的に防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について説明すると、図１、図２はエンジンの軸受装置１を示すものであり、このエンジンの軸受装置１は本体部としてのシリンダブロック２と、クランクシャフト３と、コンロッド４とを備えている。上記クランクシャフト３は主軸部５とクランクピン６とを備えており、これら主軸部５とクランクピン６とは互いに偏心するようにフィレット７によって連結されている。
上記シリンダブロック２にはメイン軸受８が設けられており、このメイン軸受８は上記クランクシャフト３の主軸部５を軸支している。またコンロッド４の大端部にはコンロッド軸受９が設けられており、このコンロッド軸受９はクランクシャフト３のクランクピン６を軸支している。
そしてよく知られているように、コンロッド４の小端部に設けられた図示しないピストンが往復動すると、これに連動してコンロッド４がクランクシャフト３を回転させ、それによってエンジンが駆動力を発生するようになる。
【０００７】
つぎに、上記メイン軸受８は半割りすべり軸受からなり、アッパ側メイン軸受８ａとロア側メイン軸受８ｂとを備えている。そして、アッパ側メイン軸受８ａの内周面の中央部に所定形状の油溝８ｃが形成されている。つまり両メイン軸受８ａ、８ｂのうち、アッパ側メイン軸受８ａのみに油溝８ｃが形成されており、したがって油溝８ｃはメイン軸受８の内周面の略半周にわたって円周方向に形成されている。
また、上記コンロッド軸受９も半割りすべり軸受からなり、アッパ側コンロッド軸受９ａとロア側コンロッド軸受９ｂとを備えている。
【０００８】
上記メイン軸受８の油溝８ｃ内に潤滑油を供給する潤滑油通路１０は、アッパ側メイン軸受８ａに穿設されて油溝８ｃに連通する貫通孔８ｄを備えており、この貫通孔８ｄはシリンダブロック２に形成された第１通路１１を介して図示しないオイルポンプに連通している。
また上記潤滑油通路１０は、クランクシャフト３の主軸部５を直径方向に貫通して上記油溝８ｃにそれぞれ連通する２つの開口部１２ａを有する貫通孔１２と、クランクシャフト３に形成されて一端が上記貫通孔１２に連通するとともに、他端が上記クランクピン６の外周面に開口する開口部１３ａを有する第２通路１３とを備えている。
さらに上記潤滑油通路１０は、上記コンロッド４のアッパ側コンロッド軸受９ａに穿設された貫通孔９ｃと、コンロッド４内に形成されて図示しないピストンピンに潤滑油を供給する第３通路１４とを備えている。
【０００９】
したがって、上記オイルポンプからの潤滑油は、第１通路１１からアッパ側メイン軸受８ａの貫通孔８ｄを介して油溝８ｃに流入し、ここからメイン軸受８の内周面に供給される。
そして、クランクシャフト３が回転することによって貫通孔１２の開口部１２ａのうち、一方の開口部１２ａは交互に上記アッパ側メイン軸受８ａの油溝８ｃに連通することになるので、上記油溝８ｃから貫通孔１２には連続して潤滑油が供給されるようになる。
そして貫通孔１２に供給された潤滑油は第２通路１３を流通して開口部１３ａよりコンロッド軸受９の内周面に供給され、またアッパ側コンロッド軸受９ａの貫通孔９ｃおよび第３通路１４を介して図示しないピストンロッドに供給されるようになる。
ところで、前述したようにクランクシャフト３の貫通孔１２は、その両端の開口部１２ａが交互に油溝８ｃに連通するので、各開口部１２ａにおける潤滑油の流れが断続的になり、それによってキャビテーションが発生されやすくなる。そしてこのキャビテーションによるキャビティが上記貫通孔１２及び第２通路１３を介してコンロッド軸受９の内周面へ供給され、この部分で圧潰されるとキャビテーション・エロージョンを発生させてコンロッド軸受９の内周面を損傷させることとなる。
【００１０】
本発明は、上記貫通孔１２及び第２通路１３を介してコンロッド軸受９の内周面へ供給されたキャビティを速やかにコンロッド軸受９の内周面から外部に流出させることにより、コンロッド軸受９の軸受面におけるエロージョンを防止できるようにしたものである。
すなわち、図３はコンロッド軸受９の正面から見た断面図を拡大して示したものであり、コンロッド軸受９の内周面には円周方向に螺旋状に伸びる環状突起１５が軸方向に多数設けられており、これら環状突起１５の間にはそれぞれ円周方向に伸びる微小な環状溝１６が形成されている。この環状溝１６はボーリング加工によって形成されており、その断面形状は円弧形状となっている。上記環状溝１６は軸方向に多数隣接されて設けられており、隣接する環状溝１６間に軸方向に沿った平坦部が形成されることはない。そして上記各環状溝１６の断面積は、それぞれ５×１０−４（ｍｍ２）以上に設定されている。
また図４はコンロッド軸受９を側面から見た断面図を示したものであり、アッパ側コンロッド軸受９ａとロア側コンロッド軸受９ｂの接合部には従来公知のクラッシリリーフ１７が形成されている。なお、図示しないが上記アッパ側メイン軸受８ａとロア側メイン軸受８ｂにもクラッシリリーフが形成されている。
【００１１】
以上の構成を有するエンジンの軸受装置１において、上記コンロッド軸受９の内周面に多数の環状溝１６を形成し、かつ各環状溝１６の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上に設定することにより、キャビティの圧潰によって生じるエロージョンを効果的に防止することができる。
図５〜７は本発明の効果を説明するための実験結果を示す図である。
この実験には直列４気筒、３．０リットルのディーゼルエンジンを用い、以下の条件の下で行った。
回転数　：３２００ｒｐｍ
運転時間：２００Ｈｒ昼夜連続運転
潤滑油　：１０Ｗ−３０
油温　　：９６〜９８℃
油圧　　：３．３〜３．６ｋｇ／ｃｍ２
　負荷　　：全負荷
また、本実験で用いたコンロッド軸受９の材料としては銅鉛合金を用い、図５に示すように、上記環状突起１５間のピッチをＰ、環状溝１６の深さをｈとして、それらを異ならせた３種の本発明品１〜３を用意した。また比較材として、上記ピッチＰや深さｈを異ならせた３種類の比較材ａ〜ｅと、環状溝１６を形成しない比較材ｆ、ｇとを用意した。
さらに、上記環状溝１６は断面形状が円弧形状となるように形成し、その円弧半径Ｒは、上記ピッチＰと深さｈとの関係により、次式（１）で表される大きさとした。
Ｒ＝Ｐ２／８ｈ・・・・（１）
またこのとき、各環状溝１６の断面積Ｓは次式（２）で求められる。
Ｓ＝Ｒ２ｓｉｎ−１（Ｐ／２Ｒ）−（Ｐ／２）√（Ｒ２−（Ｐ２／４）・・・・・（２）
この断面積の値は、図５の右側の列に記載してある。
【００１２】
図６において、横軸には実験を行ったコンロッド軸受９の種類を、縦軸には各コンロッド軸受９がエロージョンによって侵食された量を示しており、この侵食量は各コンロッド軸受９の実験前後の重量を比較することで求めている。
図６より明らかなように、比較材ｈ、ｇのように環状溝１６を有さないコンロッド軸受９に対し、比較材ａ〜ｅのように環状溝１６を備えるコンロッド軸受９のほうが侵食量が少なくなっているが、それでも３ｍｇを超える相対的に大きな侵食量となっている。
これに対し、本発明品１〜３は、いずれも侵食量が３ｍｇ未満となっており、効果的にエロージョンによるコンロッド軸受９の損傷を防止できていることが認められる。
【００１３】
図７は、横軸が環状溝１６の１本あたりの断面積を、縦軸がエロージョンによる侵食量を示したもので、同図によれば環状溝１６の断面積が５×１０−４（ｍｍ２）以上であれば、エロージョンによる侵食量を小さくできることが理解される。
したがって、エロージョンを効果的に抑制することのできるコンロッド軸受９の環状溝１６は、環状溝１６の深さｈや環状突起１ａのピッチＰにかかわらず、環状溝１６の断面積Ｓが５×１０−４（ｍｍ２）以上であればよいことがわかる。
上述した本発明品１〜３の３種のコンロッド軸受９においては、各環状溝１６の断面積Ｓが相対的に大きいので、環状溝１６内に相対的に多量の潤滑油が供給されるようになり、環状溝１６内にキャビティが供給されても、このキャビティは圧潰される前に速やかに環状溝１６から排出されてしまうので、結果としてコンロッド軸受９がエロージョンによって損傷するのが抑制されることとなる。
【００１４】
また、前述したようにコンロッド軸受９にはアッパ側コンロッド軸受９ａとロア側コンロッド軸受９ｂとの接合部にクラッシリリーフ１７を設けているが、このクラッシリリーフ１７とクランクピン６によって形成される空間において負圧が発生しやすくなる。その結果、この空間においてもキャビテーションが発生しやすくなり、これによってエロージョンによる損傷がコンロッド軸受９ａに生じる危険性がある。
しかしながら、上述したように本発明においては環状溝１６内に相対的に多量の潤滑油が供給されるため、コンロッド軸受９とクランクピン６との間に生じる負圧が低く抑えることができる。したがって、それによってキャビテーションが生じにくくなるので、この点においてもコンロッド軸受９がエロージョンによって損傷されるのを抑制することができる。
また仮に、クラッシリリーフ１７の部分にキャビテーションが発生しても、貫通孔１２の開口部１２ａ部分で発生したキャビティと同様に、速やかにコンロッド軸受９の外部に排出させることができるのは勿論であり、したがってコンロッド軸受９がエロージョンによって損傷するのを防止することができる。
【００１５】
なお、上記実施例においては環状溝１６の断面形状を円弧形状としているが、これに限定されるものではない。環状溝１６の断面積が５×１０−４（ｍｍ２）以上であれば、三角形状であっても、台形形状であってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コンロッド軸受の内周面に、円周方向に伸びる環状溝を軸方向に多数隣接させて設け、かつ各環状溝の断面積を５×１０−４（ｍｍ２）以上としているので、コンロッド軸受９がエロージョンにより損傷するのを効果的に防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジンの軸受装置１を示す部分断面側面図。
【図２】図１と異なる部分での断面図。
【図３】図２のコンロッド軸受９の要部の拡大断面図。
【図４】図２のコンロッド軸受９の側面から見た断面図。
【図５】実験に用いたコンロッド軸受の寸法を示した図。
【図６】実験による侵食量を示した実験結果図。
【図７】環状溝１６の断面積と侵食量の関係を示した実験結果図。
【符号の説明】
１　エンジンの軸受装置　　　　３　クランクシャフト
４　コンロッド　　　　　　　　６　クランクピン
８　メイン軸受　　　　　　　　８ｃ　油溝
９　コンロッド軸受　　　　　　１０　潤滑油通路
１２　貫通孔　　　　　　　　　１３　開口部
１５　環状突起　　　　　　　　１６　環状溝
Ｐ　環状突起１ａ間のピッチ　　　　ｈ　環状溝１６の深さ
Ｒ　環状溝１６の底面の円弧半径　　　Ｓ　環状溝１６の断面積
【図１】
2004019682.tif 000003
【図２】
2004019682.tif 000004
【図３】
2004019682.tif 000005
【図４】
2004019682.tif 000006
【図５】
2004019682.tif 000007
【図６】
2004019682.tif 000008
【図７】
2004019682.tif 000009