本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的軸承蓋，特別是涉及局部地采用輕合金材料的軸承蓋的改良。

背景技術(shù)：

近年來，內(nèi)燃機(jī)的氣缸體大多由鋁合金等輕合金形成。與此相對(duì)，曲軸由熱膨脹率相對(duì)較低的鋼形成，因此如果由鋁合金等輕合金形成軸承蓋，則存在如下問題，即，在加熱時(shí)因二者的熱膨脹差而使得軸承間隙擴(kuò)大，因燃燒力而產(chǎn)生敲擊音。

專利文獻(xiàn)1、2中公開了如下結(jié)構(gòu)，即，為了抑制這種軸承間隙的擴(kuò)大，將鐵系部件插入于由輕合金構(gòu)成的氣缸體的半圓形凹部和同樣由輕合金構(gòu)成的軸承蓋這兩者。在這些部件中，鐵系部件將主軸承部的整周包圍而抑制主軸承部的熱膨脹。

然而，對(duì)于這樣將鐵系部件還插入于氣缸體側(cè)的結(jié)構(gòu)而言，存在如下問題，即，導(dǎo)致氣缸體的重量增加，并且氣缸體的制造工序變得復(fù)雜。

本發(fā)明的目的在于提供一種以輕合金為主體的軸承蓋，其能夠抑制加熱時(shí)的軸承間隙的擴(kuò)大而無需特別對(duì)輕合金制的氣缸體側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平9-126223號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2002-349342號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的軸承蓋經(jīng)由螺栓而安裝于由輕金屬構(gòu)成的氣缸體的隔板，在與氣缸體側(cè)的半圓形凹部之間形成主軸承部，其中，

該軸承蓋具有：框架，其由鐵系金屬構(gòu)成；以及輕合金部，其是以將該框架鑄入內(nèi)部的方式鑄造而得到的，

上述框架具有：一對(duì)直線狀的柱部，它們具有使上述螺栓插入的螺栓貫通孔；以及圓弧形的曲拱部，其將該一對(duì)柱部的前端部相互連結(jié)。

與由鐵系金屬構(gòu)成的框架相比，輕合金制的氣缸體以及輕合金部的熱膨脹率相對(duì)較高。因此，如果溫度升高，則對(duì)軸承蓋進(jìn)行固定的隔板的螺栓間的跨距擴(kuò)大、且輕合金部也進(jìn)行熱膨脹，因此框架的一對(duì)柱部以相互分離的方式擴(kuò)張。其結(jié)果，曲拱部的中央部向半徑方向內(nèi)側(cè)移位。由此，沿著上下方向的軸承間隙的擴(kuò)大得到抑制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的軸承蓋的半剖面圖。

圖2是該軸承蓋的俯視圖。

圖3是沿著圖1中的A-A線的剖面圖。

圖4是框架的斜視圖。

圖5是表示安裝于缸體的狀態(tài)的剖面圖。

圖6是夸張地表示由熱膨脹引起的變形狀態(tài)的剖面圖。

圖7是對(duì)框架從(A)常溫時(shí)向(B)高溫時(shí)的形狀變化進(jìn)行說明的說明圖。

圖8是對(duì)比表示本實(shí)施例與對(duì)比例中因溫度變化而產(chǎn)生的直徑擴(kuò)大量的曲線圖。

圖9是表示伴隨著框架的變形的軸承面的變化的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1～圖3表示本發(fā)明所涉及的軸承蓋1的一個(gè)實(shí)施例。該軸承蓋1是將由鐵系金屬構(gòu)成的框架2鑄入由鋁合金等輕合金材料構(gòu)成的輕合金部3的內(nèi)部得到的結(jié)構(gòu)，將預(yù)先形成的框架2配置于模具內(nèi)而進(jìn)行基于輕合金材料的輕合金部3的鑄造，由此使得二者實(shí)現(xiàn)一體化。

軸承蓋1具有構(gòu)成主軸承部的下半部的由半圓筒面構(gòu)成的軸承面4，并且在該軸承面4的兩側(cè)具有實(shí)施了機(jī)械加工的一對(duì)接合面5。而且，以將各接合面5分別貫通的方式設(shè)置有一對(duì)螺栓貫通孔6。一對(duì)螺栓貫通孔6相互平行地延伸、且位于軸承面4的兩側(cè)。另外，前后各端面7基本上形成為沿著與曲軸軸向相正交的平面的平坦面。

框架2通過以鑄鐵、鋼等鐵系金屬為材料的鑄造、鍛造等而形成為規(guī)定形狀的一個(gè)部件，還如圖4所示，該框架2具有：一對(duì)柱部9，它們具有螺栓貫通孔6a；以及圓弧形的曲拱(arch)部10，其將上述一對(duì)柱部9相互連結(jié)。

上述柱部9形成為與螺栓貫通孔6a平行(即，在與接合面5相正交的方向上)地以直線狀延伸的長方體形狀，在其前端部9a的側(cè)面連接有上述曲拱部10。在該柱部9的與曲軸軸向面對(duì)的各端面9b，為了實(shí)現(xiàn)與輕合金部3的物理性的卡合而分別形成有凹部11。

如圖1所示，上述曲拱部10以與軸承面4的同心狀而延伸。更詳細(xì)而言，還如圖3所示，曲拱部10具有由內(nèi)周面10a以及外周面10b和一對(duì)端面10c包圍的矩形的剖面形狀，并且內(nèi)周面10a與外周面10b之間的半徑方向上的壁厚設(shè)定為比兩端面10c、10c之間的軸向長度小，其中，所述內(nèi)周面10a以及外周面10b相對(duì)于軸承面4分別形成為同心的圓筒面，所述一對(duì)端面10c沿著與曲軸軸向相正交的平面。即，除了與柱部9的連接部分以外，沿著半徑線的各部分的剖面形狀恒定，構(gòu)成為在曲軸軸向上較長的矩形形狀。

這里，如果將曲拱部10的內(nèi)周面10a假設(shè)為以180°延長的半圓，則一對(duì)柱部9的彼此相對(duì)的內(nèi)側(cè)面9c比該虛擬的半圓向內(nèi)周側(cè)伸出。即，圓弧形的曲拱部10處于比180°小的角度范圍，內(nèi)周面10a的兩端部與向內(nèi)周側(cè)伸出的柱部9的內(nèi)側(cè)面9c相連續(xù)。此外，一對(duì)內(nèi)側(cè)面9c在與曲拱部10的接合部處相互平行地延伸。

輕合金部3將上述框架2的整體覆蓋，作為軸承蓋1的軸承面4、接合面5、端面7均由輕合金部3形成。即，根據(jù)圖1及圖3明確可知，框架2埋設(shè)于輕合金部3的內(nèi)部而未在軸承蓋1的外部露出。但是，在螺栓貫通孔6中，框架2的螺栓貫通孔6a作為軸承蓋1的螺栓貫通孔6的一部分而與輕合金部3的局部的螺栓貫通孔6b相連續(xù)。換言之，框架2的螺栓貫通孔6a的內(nèi)周面未由輕合金部3覆蓋。此外，在螺栓貫通孔6的接合面5側(cè)的開口端部設(shè)置有直徑擴(kuò)大的大徑部6c，該大徑部6c形成為跨越框架2的柱部9和將接合面5覆蓋的輕合金部3這二者。

上述輕合金部3是以將框架2鑄入內(nèi)部的方式進(jìn)行鑄造而得到的，因此在框架2的柱部9的凹部11中輕合金部3以進(jìn)入凹部11內(nèi)的方式而固化。因此，輕合金部3和框架2在該凹部11處物理性且牢固地卡合，特別是對(duì)沿著框架2的柱部9的端面9b的方向上的力進(jìn)行傳遞。

如圖1所示，在沿著與曲軸軸向相正交的平面的剖面中觀察軸承蓋1時(shí)，輕合金部3和框架2的內(nèi)周側(cè)的邊界13由上述的框架2的曲拱部10的內(nèi)周面10a和柱部9的內(nèi)側(cè)面9c劃定。因此，作為從軸承面4至上述邊界13的距離(換言之，為存在于框架2的內(nèi)周側(cè)的輕合金部3的半徑方向的厚度)，在曲拱部10中在各部分處均恒定，在柱部9中比該曲拱部10的距離短。

另外，如圖3所示，在沿著曲軸軸向的半徑方向的剖面中，以遍及整周地將呈矩形剖面的曲拱部10的周圍包圍的方式將輕合金部3鑄造為矩形剖面形狀。軸承面4形成于輕合金部3的內(nèi)周面，在該軸承面4的曲軸軸向的中間部埋設(shè)有曲拱部10。即，大致遍及軸承蓋1的曲軸軸向尺寸全長地形成的軸承面4與曲拱部10的兩端面10c相比在曲軸軸向(圖3中的左右方向)上分別更凸出。

然后，圖5表示將以上述方式構(gòu)成的軸承蓋1安裝于氣缸體21的隔板22下緣的狀態(tài)。利用鋁合金等輕合金材料并通過壓鑄制造法等對(duì)氣缸體21進(jìn)行鑄造，在隔板22下緣形成有構(gòu)成主軸承部的上半部的半圓形凹部23。軸承蓋1經(jīng)由一對(duì)螺栓24而固定于該隔板22下緣，與隔板22側(cè)的半圓形凹部23一起構(gòu)成主軸承部。螺栓24將軸承蓋1的螺栓貫通孔6貫通、且與隔板22的螺孔25螺合。此外，作為螺栓24而使用雙頭螺栓，還能夠?qū)⑵渑c在軸承蓋1的外側(cè)配置的螺母組合。另外，在圖示的例子中，在曲軸軸向上將多個(gè)主軸承部連結(jié)的梁部件26與軸承蓋1的下表面重疊地配置，利用一對(duì)螺栓24對(duì)該梁部件26和軸承蓋1一起進(jìn)行所謂的共同緊固，但該梁部件26在本發(fā)明中并非必不可少。

這里，螺栓貫通孔6(6a、6b)的口徑設(shè)定為使得與螺栓24的軸部外周面之間的間隙最小。即，在將螺栓24插入于螺栓貫通孔6(6a、6b)內(nèi)的狀態(tài)下，其內(nèi)周面實(shí)質(zhì)上與螺栓24的軸部外周面接觸。此外，與螺栓貫通孔6上端的大徑部6c相對(duì)應(yīng)地在氣缸體21側(cè)的螺孔25的開口端也形成有大徑部25a，配置有跨越二者的較短的金屬管27。

在如上所述的結(jié)構(gòu)中，與由鐵系金屬構(gòu)成的框架2相比，由鋁合金等輕合金構(gòu)成的氣缸體21以及輕合金部3的熱膨脹率相對(duì)較高。因此，如果溫度隨著內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而升高，則將軸承蓋1固定的隔板22的一對(duì)螺栓24之間的跨距(圖5中的左右方向上的間隔)擴(kuò)大。同時(shí)，占據(jù)軸承蓋1的大多部分的輕合金部3也進(jìn)行熱膨脹，因此熱膨脹幅度相對(duì)較小的框架2的一對(duì)柱部9以相互分離的方式擴(kuò)張。其結(jié)果，將一對(duì)柱部9連結(jié)的曲拱部10的中央部向上方即半徑方向內(nèi)側(cè)移位。由此，沿著上下方向的軸承間隙的擴(kuò)大得到抑制。

圖6是通過模擬而將由熱膨脹引起的各部分的變形放大描述的說明圖，如圖所示，一對(duì)柱部9以相互分離的方式擴(kuò)張的結(jié)果，曲拱部10的中央部向上方移位，將曲拱部10包圍的輕合金部3向上方升起。因此，構(gòu)成主軸承部的下半部的軸承蓋1的軸承面4變形為橢圓形。由此，與圖6中的左右方向上的直徑的擴(kuò)大(熱膨脹)相比，主軸承部在圖中上下方向上的直徑的擴(kuò)大程度小，例如抑制了因過度的軸承間隙引起的敲擊音的惡化。

圖7是示意地表示框架2的變形的說明圖，在圖(A)的常溫時(shí)(例如20℃)，保持圖4等所示的初始狀態(tài)。隨著溫度的升高，伴隨著氣缸體21的熱膨脹的箭頭A1所示的力、和伴隨著輕合金部3的熱膨脹的箭頭A2所示的力在張開方向上作用于一對(duì)柱部9。隨著該柱部9的張開，在圖(B)所示的高溫時(shí)(例如80℃)，在曲拱部10的中央部產(chǎn)生箭頭B所示的朝向上方的力。

圖8表示利用了上述結(jié)構(gòu)的軸承蓋1的、伴隨著主軸承部的熱膨脹的直徑的擴(kuò)大的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這里，作為對(duì)比例，一并示出了使用整體由與輕合金部3相同的鋁合金構(gòu)成的軸承蓋的情況下的直徑擴(kuò)大量。另外，示出了在圖(C)所示的D1、D2、D3這3個(gè)方向上溫度從20℃向80℃升高了60℃時(shí)的直徑擴(kuò)大量(圖(A))、以及溫度從20℃向100℃升高了80℃時(shí)的直徑擴(kuò)大量(圖(B))。如這些圖所示，與使用整體由鋁合金構(gòu)成的軸承蓋的情況相比，在使用實(shí)施例的軸承蓋1的情況下，上下方向(D1)上的直徑的擴(kuò)大幅度顯著變小。另外，在D2、D3的傾斜方向上，也獲得了直徑的幅度擴(kuò)大減半的結(jié)果。

因此，根據(jù)上述實(shí)施例的軸承蓋1，通過由輕合金材料形成軸承蓋1的相當(dāng)大的部分而能夠?qū)崿F(xiàn)軸承蓋的輕量化，并且能夠抑制加熱時(shí)的軸承間隙的增加。

此外，構(gòu)成軸承蓋1的輕合金部3的輕合金材料無需與構(gòu)成氣缸體21的輕合金材料相同，能夠分別使用適當(dāng)?shù)妮p合金材料。

另外，圖9表示如上所述在曲拱部10在加熱時(shí)向上方移位時(shí)的沿著曲軸軸向的剖面。如上所述，曲拱部10位于軸承面4的軸向的中間部，因此在曲拱部10向上方移位時(shí)，軸承面4的軸向的中央部主要被向上方按壓。因此，如圖9中作為虛擬線4A夸張所示，由輕合金部3構(gòu)成的軸承面4的軸向的中央部成為向內(nèi)周側(cè)鼓出的凸面。因此，即使曲軸的軸頸部31因各氣缸的交替的燃燒載荷或者慣性力而傾斜，軸承面4的軸向兩端的端緣4a即兩端的邊緣也不會(huì)與軸頸部31外周面局部地接觸。

這樣，在上述實(shí)施例中，只要在常溫下將軸承面4本身加工成單純的圓筒面即可，因此無需軸承面4的繁瑣的凸面加工，在實(shí)際的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為軸承面4而能夠獲得理想的凸面形狀。