JP2972083B2 - Bearing structure of two-stroke internal combustion engine - Google Patents
Bearing structure of two-stroke internal combustion engineInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、2サイクル内燃機関
の軸受構造に関し、特に2サイクル内燃機関のクランク
室内を回転運動するクランク軸、または内燃機関のシリ
ンダ内を往復運動するピストンの少なくともいずれか一
方を連接棒に連結するために用いられる軸受構造に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing structure for a two-stroke internal combustion engine, and more particularly, to at least one of a crankshaft rotating in a crank chamber of a two-stroke internal combustion engine and a piston reciprocating in a cylinder of the internal combustion engine. The present invention relates to a bearing structure used for connecting one to a connecting rod.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の2サイクル内燃機関のクランク軸またはピストンと連
接棒との連結構造は図6に示される。2サイクルエンジ
ン100はシリンダ50とクランク室60とを備える。
クランク軸1はクランク室60内を回転運動する。ピス
トン2はシリンダ50内を往復運動する。クランク軸1
とピストン2はコンロッド(連接棒)3によって連結さ
れている。コンロッド3とクランクピン4、コンロッド
3とピストンピン5との連結構造において、高速回転化
の目的で転がり軸受構造が採用されている。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a connection structure between a connecting rod and a crankshaft or piston of a conventional two-stroke internal combustion engine. The two-stroke engine 100 includes a cylinder 50 and a crank chamber 60.
The crankshaft 1 rotates within the crank chamber 60. The piston 2 reciprocates in the cylinder 50. Crankshaft 1
The piston 2 is connected to the piston 2 by a connecting rod 3. In the connection structure between the connecting rod 3 and the crank pin 4 and between the connecting rod 3 and the piston pin 5, a rolling bearing structure is adopted for the purpose of high-speed rotation.
【0003】具体的には、クランクピン4を内輪とし、
コンロッド3の大端部6を外輪とするように針状ころ軸
受構造8が装着されている。また、ピストンピン5を内
輪とし、コンロッド3の小端部7の内面を外輪とするよ
うに針状ころ軸受構造9が装着されている。Specifically, the crank pin 4 is used as an inner ring,
A needle roller bearing structure 8 is mounted so that the large end 6 of the connecting rod 3 is an outer ring. Further, a needle roller bearing structure 9 is mounted so that the piston pin 5 is an inner ring and the inner surface of the small end 7 of the connecting rod 3 is an outer ring.
【0004】この針状ころ軸受構造8,9は、図7に示
すように、針状ころ10と保持器11とからなる。針状
ころ10が径方向内外に抜け出ないようにかつ回転自在
に保持されるように、複数のポケット部11aが保持器
11の円周上において等間隔に形成されている。[0004] The needle roller bearing structures 8 and 9 comprise a needle roller 10 and a retainer 11 as shown in FIG. A plurality of pockets 11a are formed at equal intervals on the circumference of the retainer 11 so that the needle rollers 10 are not rotatable inward and outward and are rotatably held.
【0005】通常、針状ころ10、保持器11、コンロ
ッド3、クランクピン4、およびピストンピン5は金属
材料を用いて製造される。たとえば、針状ころ10は軸
受鋼、保持器11は肌焼き鋼、コンロッド3、クランク
ピン4およびピストンピン5はCr−Mo鋼から形成さ
れる。Usually, the needle roller 10, the retainer 11, the connecting rod 3, the crankpin 4, and the piston pin 5 are manufactured using a metal material. For example, the needle rollers 10 are made of bearing steel, the cage 11 is made of case hardened steel, and the connecting rod 3, the crankpin 4 and the piston pin 5 are made of Cr-Mo steel.
【0006】また、国際公開第89/12760号パン
フレット(1989)においては、コンロッドの大端部
に用いられる針状ころ軸受構造の針状ころを窒化ケイ素
を主体とするセラミックスから形成することが開示され
ている。[0006] Also, WO 89/12760 bread
Fret (1989) discloses that the needle rollers of the needle roller bearing structure used for the large end of the connecting rod are formed from a ceramic mainly composed of silicon nitride.
【0007】上記のような2サイクルエンジンの軸受構
造における当接摺動部の潤滑作用は、気化された燃料と
潤滑油の混合気によって行なわれるため、非常に過酷で
ある。そのため、軸受構造の摺動部に潤滑膜が十分に形
成されず、使用中にコンロッド部分が異常摩耗し、焼付
が発生する懸念がある。特に7千〜1万数千rpmの高
速回転の条件下では、軸受部の温度が上昇する。そのた
め、軸受部の摺動面を構成する部材が鋼から形成されて
いると、その材料が焼き戻し軟化し、結果として焼付が
発生するメカニズムが考えられる。[0007] The lubricating action of the contact sliding portion in the bearing structure of the two-cycle engine as described above is extremely severe because it is performed by a mixture of vaporized fuel and lubricating oil. Therefore, the lubricating film is not sufficiently formed on the sliding portion of the bearing structure, and there is a concern that the connecting rod portion may be abnormally worn during use and seizure may occur. In particular, under conditions of high-speed rotation of 7000 to 10,000 thousands rpm, the temperature of the bearing portion rises. Therefore, if the member constituting the sliding surface of the bearing portion is made of steel, a mechanism may be considered in which the material is tempered and softened, resulting in seizure.
【0008】さらに、図7に示されるようなケージ型保
持器11は、特に高速回転時において転動体としての針
状ころ10による攻撃のため、コーナ部または側面より
破壊し、転動体を保持し得なくなり、使用できなくなる
という懸念がある。Further, the cage type cage 11 as shown in FIG. 7 is broken from the corner portion or the side surface, particularly at the time of high speed rotation, due to the attack by the needle rollers 10 as the rolling elements, and holds the rolling elements. There is a concern that it cannot be obtained and cannot be used.
【0009】一方、国際公開第89/12760号パン
フレット(1989)においては、窒化ケイ素を主体と
するセラミックスからなる針状ころを用いることによ
り、混合気による腐食環境下での転動体の高寿命化が提
案されている。しかしながら、転動体の損傷以外の原因
によるコンロッド部の軸受寿命の改善、機関回転数が7
000rpm以上の高速回転下における窒化ケイ素転動
体の破損に対しては、上記の公報では窒化ケイ素焼結体
の信頼性は十分に考慮されていない。On the other hand, WO 89/12760 bread
In the fret (1989) , the use of needle rollers made of ceramics mainly composed of silicon nitride has been proposed to prolong the life of the rolling elements in a corrosive environment due to an air-fuel mixture. However, the life of the bearing in the connecting rod is improved due to causes other than damage to the rolling elements, and the engine speed is reduced by 7
The above publication does not sufficiently consider the reliability of the silicon nitride sintered body with respect to breakage of the silicon nitride rolling element under high-speed rotation of 000 rpm or more.
【0010】そこで、この発明の目的は、高速回転時、
高温作動時、潤滑油の供給不足などのために摺動面を構
成する部材の焼戻し軟化、ケージ型保持器の破損が問題
となる軸受構造に対して、焼付と異常摩耗を生じさせな
いだけの耐久性と信頼性に優れた軸受構造、特に2サイ
クル内燃機関の軸受構造を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a high-speed rotation
Durability that does not cause seizure and abnormal wear on bearing structures where the components that make up the sliding surface may be softened by tempering and the cage type cage may be damaged due to insufficient lubrication oil supply during high temperature operation. An object of the present invention is to provide a bearing structure excellent in reliability and reliability, particularly a bearing structure for a two-cycle internal combustion engine.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段および発明の作用効果】こ
の発明に従った軸受構造は、2サイクル内燃機関のクラ
ンク室内を回転運動するクランク軸、または内燃機関の
シリンダ内を往復運動するピストンの少なくともいずれ
か一方を連接棒に連結するために用いられる。その軸受
構造を構成する転動体は窒化ケイ素系焼結体で形成され
る。その焼結体は、α相とβ相とを含む2相混合組織を
備える。α相はα−Si3 N4 またはα′サイアロンの
少なくともいずれか一方を有する。β相はβ−Si3 N
4 またはβ′サイアロンの少なくともいずれか一方を有
する。X線回折法による回折強度の相対強度比で表わし
たα相とβ相の構成比率は0<α/(α+β)≦0.3
である。投影面で楕円近似した長軸径で表わしたα相の
結晶粒径は0.5μm以下、β相の結晶粒径は5μm以
下である。A bearing structure according to the present invention comprises at least a crankshaft rotating in a crank chamber of a two-cycle internal combustion engine or a piston reciprocating in a cylinder of the internal combustion engine. Used to connect either one to the connecting rod. The rolling elements constituting the bearing structure are formed of a silicon nitride based sintered body. The sintered body has a two-phase mixed structure including an α phase and a β phase. The α phase has at least one of α-Si 3 N 4 and α ′ sialon. β phase is β-Si 3 N
It has at least one of 4 or β 'sialon. The composition ratio of the α phase and the β phase represented by the relative intensity ratio of the diffraction intensity by the X-ray diffraction method is 0 <α / (α + β) ≦ 0.3
It is. The crystal grain diameter of the α phase represented by the major axis diameter approximated to the ellipse on the projection plane is 0.5 μm or less, and the crystal grain diameter of the β phase is 5 μm or less.
【0012】機械要素において軸の回転により、たとえ
ば図6のクランクピン4またはピストンピン5とコンロ
ッド3との間の締結部のような軸受部が発熱することは
知られている。この発熱により、特に高速回転する機械
要素においては転動面の温度が上昇し、結果的に鋼材料
の焼戻し軟化による耐焼付性低下が考えられる。It is known that rotation of a shaft in a mechanical element generates heat in a bearing portion such as a fastening portion between the crank pin 4 or the piston pin 5 and the connecting rod 3 in FIG. Due to this heat generation, especially in a machine element rotating at a high speed, the temperature of the rolling surface increases, and as a result, the seizure resistance may be reduced due to the tempering softening of the steel material.
【0013】また、ケージ型の保持器は、保持器自体で
転動体を保持しないため、回転による機械損失が低い反
面、転動時に転動体がケージを攻撃するため、特に高速
回転域ではケージの損傷が激しくなり、軸受の寿命が短
くなることが懸念される。Further, the cage type cage does not hold the rolling element by the cage itself, so that the mechanical loss due to rotation is low, but the rolling element attacks the cage at the time of rolling. There is a concern that the damage will be severe and the life of the bearing will be shortened.
【0014】そこで、本願発明者らは軸受構造の機械的
作用の点から鋭意検討を行なった結果、軸受部の発熱は
軸受構造全体を高剛性化することにより抑制することが
できることを見出した。この検討によれば、たとえば、
軸受が締結された軸に偏心が生じると、軸受構成部材に
ねじれ変形が生じる。ねじれ変形は、ケージ型の保持器
と軸受内外輪軌道面との直接接触や、転動軌道の不均
一、不均一荷重による転動面の局所変形などにより、転
動体の運動に滑り運動の発生を引き起こす。このため、
通常の転動状態以上の摩擦損失が発生する。摩擦損失は
熱に変換されるため、転動面の表面近傍が異常発熱し、
接触面が焼戻しを受ける。これにより、転動面が軟化
し、転動体の端部による『かじり』等を起こし、焼付に
至るものと考えられる。したがって、構成部材の負荷に
対する変形量を小さくする、すなわち軸受構造体の剛性
を大きくすることにより、軸受部の発熱に起因する焼付
を防止することが可能となる。The inventors of the present application have conducted intensive studies from the viewpoint of the mechanical action of the bearing structure, and as a result, have found that heat generation in the bearing portion can be suppressed by increasing the rigidity of the entire bearing structure. According to this study, for example,
When eccentricity occurs in the shaft to which the bearing is fastened, torsional deformation occurs in the bearing constituent member. Torsional deformation is caused by sliding contact with the rolling element due to direct contact between the cage type cage and the raceway surface of the inner and outer races of the bearing, and uneven deformation of the rolling raceway and local deformation of the rolling surface due to uneven load. cause. For this reason,
A friction loss greater than a normal rolling state occurs. Since the friction loss is converted into heat, abnormal heat is generated near the surface of the rolling surface,
The contact surface undergoes tempering. It is considered that this causes the rolling surface to soften, causing "galling" or the like by the end portion of the rolling element, resulting in seizure. Therefore, by reducing the amount of deformation of the components with respect to the load, that is, by increasing the rigidity of the bearing structure, it is possible to prevent seizure due to heat generation of the bearing portion.
【0015】上述のように軸受構造を高剛性化する方法
としては、ハウジングであるコンロッドの端部円環の剛
性の向上、転動体の剛性の向上が挙げられる。特に転動
体を高剛性化することが好ましい。この理由は、コンロ
ッドの端部円環の高剛性化がその肉厚を増加させること
により行なわれるため、コンロッドの慣性質量が増加
し、高速回転域での追従性が低下するためである。As described above, methods for increasing the rigidity of the bearing structure include improving the rigidity of the end ring of the connecting rod, which is the housing, and improving the rigidity of the rolling elements. In particular, it is preferable to increase the rigidity of the rolling elements. The reason for this is that the rigidity of the end ring of the connecting rod is increased by increasing its thickness, so that the inertial mass of the connecting rod increases, and the followability in the high-speed rotation range decreases.
【0016】そこで、剛性の高い転動体の材料について
検討した結果、従来の鋼材料と比較して剛性が高く、低
比重であるセラミックス系の材料が有効であることが判
明した。Therefore, as a result of examining the material of the rolling element having high rigidity, it was found that a ceramic material having higher rigidity and lower specific gravity than the conventional steel material was effective.
【0017】セラミックス系の材料は非金属材料であ
り、特に軸受構造材料として使用される鉄系材料との反
応性に乏しい。そのため、摺動部材間の化学的作用によ
る焼付現象である凝着が起こり難い。その結果、従来の
鋼材料と比較して焼付限界が高くなる。したがって、発
熱により摺動面間が活性化される高速回転域まで凝着を
起こさないコンロッド端部用軸受を提供することが可能
となる。これにより、高速回転で信頼性の高い2サイク
ルエンジンの設計が可能となる。Ceramic materials are non-metallic materials, and have poor reactivity with iron-based materials used as bearing structural materials. Therefore, adhesion, which is a seizure phenomenon due to a chemical action between the sliding members, is unlikely to occur. As a result, the seizure limit becomes higher as compared with conventional steel materials. Therefore, it is possible to provide a connecting rod end bearing that does not cause adhesion up to a high-speed rotation region in which the sliding surfaces are activated by heat generation. This makes it possible to design a two-cycle engine with high speed and high reliability.
【0018】しかしながら、コンロッド端部用軸受構造
に脆性材料であるセラミックス系材料を適用すれば、特
に即時破壊に対する信頼性が問題となる。そこで、耐熱
性を有し、かつ高強度である窒化ケイ素セラミックスに
ついて転動体の圧砕荷重を検討したところ、従来の窒化
ケイ素材料であるJIS R1601準拠の3点曲げ試
験強度が100kgf/mm2 レベルの材料では、0.
03%の不信頼度が80kgf/mm2 と実際の負荷荷
重に対して信頼性が不十分であり、現在の軸受鋼レベル
にするには15%の足切りが必要であった。However, if a ceramic-based material, which is a brittle material, is applied to the connecting rod end bearing structure, reliability against immediate destruction becomes a problem. Therefore, when the crushing load of the rolling element was examined for silicon nitride ceramics having heat resistance and high strength, the three-point bending test strength based on JIS R1601, which is a conventional silicon nitride material, was 100 kgf / mm 2 level. In the material, 0.
The unreliability of 03% was 80 kgf / mm 2, which was insufficient for an actual applied load, and a 15% cut-off was required for the current bearing steel level.
【0019】これを解決するため、窒化ケイ素系材料の
圧縮破壊に対する信頼性について本願発明者らは鋭意検
討した。その結果、窒化ケイ素系焼結体のマトリックス
がα相(α−Si3 N4 またはα′サイアロンの少なく
ともいずれかを含む)とβ相(β−Si3 N4 または
β′サイアロンの少なくともいずれかを含む)の2相混
合組織であり、α相とβ相の構成比率がX線回折法によ
る回折強度の相対強度比としてα/(α+β)が0<α
/(α+β)≦0.3を満たし、それらの結晶粒径は結
晶粒を投影面で楕円近似した長軸径でα相が0.5μm
以下、β相が5μm以下である焼結体が、圧縮破壊に対
して優れた信頼性を示すことがわかった。In order to solve this problem, the present inventors diligently studied the reliability of silicon nitride-based materials against compression fracture. As a result, the matrix of the silicon nitride-based sintered body has an α phase (including at least one of α-Si 3 N 4 and α ′ sialon) and a β phase (at least one of β-Si 3 N 4 and β ′ sialon). And α / (α + β) is 0 <α as a relative intensity ratio of the diffraction intensity by the X-ray diffraction method.
/(Α+β)≦0.3, the crystal grain size of which is 0.5 μm in the α-phase with the major axis diameter obtained by approximating the crystal grain to the ellipse on the projection plane.
Hereinafter, it was found that a sintered body having a β phase of 5 μm or less has excellent reliability against compression fracture.
【0020】この焼結体の組織はα相とβ相の2相構造
を有する。α相結晶粒子は等軸晶であり、β相結晶粒子
は針状晶である。本発明の焼結体が優れた圧砕荷重の特
性を示すのは、微粒で等軸晶のα相結晶と柱状化したβ
相結晶を複合させることにより、従来の柱状化したβ′
サイアロン結晶相のみで構成された焼結体と比較してヤ
ング率、硬度が向上するためである。これらは材料の変
形抵抗を示す物性値であり、セラミックス材料のような
脆性材料では、これらの値を向上させることが広義では
材料の強度向上につながる。The structure of the sintered body has a two-phase structure of α phase and β phase. The α-phase crystal particles are equiaxed, and the β-phase crystal particles are acicular. The sintered compact of the present invention exhibits excellent crushing load characteristics because it has fine and equiaxed α-phase crystals and β-columnarized β-phase crystals.
By combining phase crystals, conventional columnar β '
This is because Young's modulus and hardness are improved as compared with a sintered body composed of only the sialon crystal phase. These are physical property values indicating the deformation resistance of the material. For a brittle material such as a ceramic material, improving these values leads to an improvement in the strength of the material in a broad sense.
【0021】さらに、脆性材料の破壊の基本概念である
Griffithの理論に従えば、焼結体の破壊強度σfは以下
の式で与えられる。Further, the basic concept of fracture of brittle material is
According to Griffith's theory, the fracture strength σf of the sintered body is given by the following equation.
【0022】[0022]
【数1】 (Equation 1)
【0023】ここで、γsは粒界相の組成と厚みに比例
すると考えられるため、特に厚みの点で結晶粒の存在密
度を向上させる結晶粒の複合化は破壊強度σfを向上さ
せる上で有利である。また、上記の式に従えば、圧砕荷
重の向上、すなわち破壊応力を向上させるためには、E
の増大とaの減少が必要となる。aは製造工程において
不可避な欠陥を排除すれば結晶粒径に依存するため、微
細な結晶粒で充填性を向上させた本発明の焼結体の組織
はEとγsの点で破壊応力の向上に有利である。このこ
とから、本発明の窒化ケイ素焼結体からなる転動体の圧
縮破壊に対する抵抗が高まり、結果としてその信頼性が
高まるものと考えられる。Here, since γs is considered to be proportional to the composition and thickness of the grain boundary phase, compounding of crystal grains, which improves the density of crystal grains in terms of thickness, is particularly advantageous in improving the fracture strength σf. It is. According to the above equation, to improve the crushing load, that is, to improve the fracture stress, E
Needs to be increased and a must be decreased. Since a depends on the crystal grain size if unavoidable defects are eliminated in the manufacturing process, the structure of the sintered body of the present invention, in which the filling property is improved by fine crystal grains, has an improved fracture stress in terms of E and γs. Is advantageous. From this, it is considered that the resistance to the compressive fracture of the rolling element made of the silicon nitride sintered body of the present invention increases, and as a result, its reliability increases.
【0024】セラミックス系材料を実際に軸受部材へ適
用するにあたり、その材質の寿命に対する信頼性が問題
となる。現在の金属材料では軸受の寿命は転動面の剥離
により支配されることが一般に知られている。種々の材
料について剛性、寿命および損傷形態について検討を加
えた結果、転動面を備える軸受材料として本発明の組織
を有する窒化ケイ素系焼結体が優れた寿命特性を示すこ
とを見出した。In actually applying a ceramic material to a bearing member, there is a problem of reliability with respect to the life of the material. It is generally known that the life of a bearing is governed by the peeling of a rolling surface in current metallic materials. As a result of examining the rigidity, life, and damage mode of various materials, it was found that a silicon nitride-based sintered body having the structure of the present invention exhibits excellent life characteristics as a bearing material having a rolling surface.
【0025】この組織を有する窒化ケイ素系焼結体の剥
離寿命特性が優れている第1の理由は、従来から市販の
窒化ケイ素系焼結体と比較して組織が微細化されている
点である。The first reason that the silicon nitride-based sintered body having this structure has excellent peeling life characteristics is that the structure is finer than that of a conventional silicon nitride-based sintered body. is there.
【0026】窒化ケイ素系焼結体の破壊は、一般に亀裂
進展速度v=A×Xn (K:応力拡大係数,A:定数)
で示される亀裂進展則に従うことが明らかにされてい
る。そのため、窒化ケイ素系焼結体の繰返し応力による
剥離破壊の抑制は、亀裂進展抵抗を増加させることが有
効と考えられる。内在亀裂からの亀裂進展を考えた場
合、内在亀裂先端での弾性歪エネルギがある上限値に達
すると、内在亀裂先端より亀裂が進展するとされてい
る。セラミックス焼結体のような脆性多結晶体では、亀
裂の進展が一度に1個の結晶粒子分進展し、粒界3重点
で停止し、進展した亀裂先端に接する結晶粒に対して、
再び同様の過程で亀裂が進展するものと考えられる。こ
のことから、焼結体を構成する結晶粒子を微細化するこ
とは、微小領域での亀裂進展量、すなわち、内在亀裂先
端より亀裂が延びた長さを低減することとなり、巨視的
にはある単位長さの亀裂が進展するのに必要なエネルギ
が増加するものと考えられる。したがって、転動剥離の
ような繰返し応力による破壊に対する抵抗が増加し、転
動を伴う部材への適用が有効であると考えられる。The fracture of a silicon nitride-based sintered body is generally caused by a crack growth rate v = A × X n (K: stress intensity factor, A: constant)
It has been clarified that the crack growth rule shown in Fig. 1 is obeyed. Therefore, it is considered effective to suppress the peeling failure due to the repeated stress of the silicon nitride based sintered body by increasing the crack propagation resistance. When considering the crack growth from an internal crack, it is said that when the elastic strain energy at the internal crack tip reaches a certain upper limit, the crack propagates from the internal crack tip. In a brittle polycrystalline material such as a ceramic sintered body, the cracks grow one crystal grain at a time and stop at the grain boundary triple point.
It is thought that the crack propagated again in the same process. From this, making the crystal grains constituting the sintered body finer means that the amount of crack propagation in the minute region, that is, the length of the crack extending from the end of the intrinsic crack is reduced, which is macroscopic. It is believed that the energy required to propagate a unit length crack increases. Therefore, resistance to destruction due to repetitive stress such as rolling separation increases, and it is considered that application to members involving rolling is effective.
【0027】第2の理由は、本発明の窒化ケイ素系焼結
体の組織がα相とβ相の2相構造を有することである。
α相結晶粒子は等軸晶であり、β相結晶粒子は針状晶で
ある。固体中の亀裂の進展は最大主応力に対して垂直に
進展することが知られている。また、セラミックス焼結
体では、亀裂進展経路として粒界と粒内の2通りが考え
られるが、本発明の焼結体を構成するα相とβ相は高い
強度を有するため、より強度の低い粒界相を介して亀裂
が伝搬しやすい特性がある。このことから、本発明の窒
化ケイ素系焼結体はα相とβ相が複雑に絡み合った構造
を有するため、亀裂の進展が針状晶の延びる方向に分散
されやすく、亀裂の先端が最大主応力方向からずれるた
め、結果として亀裂進展に対する抵抗が高まるものと考
えられる。The second reason is that the structure of the silicon nitride sintered body of the present invention has a two-phase structure of α phase and β phase.
The α-phase crystal particles are equiaxed, and the β-phase crystal particles are acicular. It is known that crack growth in solids grows perpendicular to the maximum principal stress. In the case of a ceramic sintered body, two types of crack propagation paths can be considered, a grain boundary and an intragranular. However, since the α phase and β phase constituting the sintered body of the present invention have high strength, they have lower strength. There is a characteristic that cracks easily propagate through the grain boundary phase. From this, since the silicon nitride-based sintered body of the present invention has a structure in which the α phase and the β phase are intertwined in a complicated manner, the growth of the cracks is easily dispersed in the direction in which the acicular crystals extend, and the tip of the crack is the largest. It is considered that the resistance to the crack growth increases as a result of the deviation from the stress direction.
【0028】一方、摩耗による軸受寿命も、セラミック
ス系材料を軸受部材に適用するにあたって重大な検討項
目となる。本願発明者らは、転動体材料として窒化ケイ
素系材料が優れた耐摩耗性、相手材に対する低い攻撃性
を有することを見出した。特に、前述のように窒化ケイ
素焼結体のマトリックスがα相とβ相の2相混合組織か
らなり、α相とβ相の構成比率がX線回折法による回折
強度の相対強度比としてα/(α+β)が0<α/(α
+β)≦0.3を満たし、それらの結晶粒径は結晶粒を
投影面で楕円近似した長軸径でα相が0.5μm以下、
β相が5μm以下である焼結体であれば、上記の特性が
特に優れていることがわかった。On the other hand, the bearing life due to wear is also an important consideration when applying a ceramic material to a bearing member. The present inventors have found that a silicon nitride-based material as a rolling element material has excellent wear resistance and low aggressiveness to a counterpart material. In particular, as described above, the matrix of the silicon nitride sintered body has a two-phase mixed structure of α phase and β phase, and the composition ratio of α phase and β phase is α / α as the relative intensity ratio of the diffraction intensity by the X-ray diffraction method. (Α + β) is 0 <α / (α
+ Β) ≦ 0.3, and their crystal grain diameter is a major axis diameter obtained by approximating the crystal grain to an ellipse on the projection plane, the α phase is 0.5 μm or less,
It was found that the above characteristics were particularly excellent when the sintered body had a β phase of 5 μm or less.
【0029】従来、金属と窒化ケイ素との摺動や転動に
おいては、通常、窒化ケイ素焼結体から摩耗粒子が脱落
し、その硬質粒子が接触面間に噛み込み、相手材の鋼が
大きく摩耗するものと考えられる。Conventionally, in sliding or rolling between metal and silicon nitride, generally, wear particles fall off from the silicon nitride sintered body, the hard particles bite between the contact surfaces, and the mating steel becomes large. It is considered to be worn.
【0030】これに対して、本発明の窒化ケイ素系焼結
体は、焼結体の組織がα相とβ相の2相から構成される
ため、互いに複雑に絡み合った構造を有する。さらに、
焼結体の構造において、α相を構成する結晶粒径が0.
5μm以下、β相を構成する結晶粒径が5μm以下に制
御されているため、本発明の窒化ケイ素系焼結体は著し
く優れた耐摩耗性と耐相手攻撃性特性を示す。これは、
結晶粒を微細化することにより、2相の結晶粒子の絡み
合いがより密になるため、転動時のヘルツ応力(弾性接
触応力)に起因する表面の引張応力と衝撃接触などで摩
耗粒子の脱落が容易に生じず、焼結体自身と相手材の過
剰な摩耗を引き起こさないものと考えられる。On the other hand, the silicon nitride-based sintered body of the present invention has a complexly entangled structure because the structure of the sintered body is composed of two phases, α phase and β phase. further,
In the structure of the sintered body, the crystal grain size constituting the α phase is 0.
Since the crystal grain size constituting the β phase is controlled to 5 μm or less, the silicon nitride sintered body of the present invention exhibits remarkably excellent wear resistance and anti-attack property. this is,
By making the crystal grains finer, the entanglement of the two-phase crystal particles becomes denser, and the wear particles fall off due to the tensile stress on the surface caused by the Hertz stress (elastic contact stress) during rolling and the impact contact. Is not easily generated and does not cause excessive wear of the sintered body itself and the mating material.
【0031】このような窒化ケイ素焼結体について、J
IS R1601に準拠した3点曲げ試験を実施したと
ころ、平均強度は140〜170kgf/mm2 、その
ワイブル係数は14〜21であった(ただし、n数は2
0)。また、SEPB法による破壊靱性は5.5〜6.
2MPa mであった。このことから、本発明の微細構
造を有する窒化ケイ素系焼結体は、高い強度でかつ高い
靱性を有し、燃料と空気の混合気の爆発による衝撃荷重
を受ける2サイクル内燃機関の軸受構造材料に好適であ
ると考えられる。For such a silicon nitride sintered body,
When a three-point bending test according to IS R1601 was performed, the average strength was 140 to 170 kgf / mm 2 and the Weibull coefficient was 14 to 21 (however, the number of n was 2
0). Further, the fracture toughness according to the SEPB method is 5.5-6.
It was 2 MPa. Accordingly, the silicon nitride-based sintered body having a microstructure of the present invention has high strength and high toughness, and is a bearing structure material of a two-cycle internal combustion engine which is subjected to an impact load due to an explosion of a mixture of fuel and air. It is considered to be suitable.
【0032】もう一方の故障因子として、ケージ型の保
持器が使用中にコーナ部と側面部において破損するとい
う問題がある。これに対して、ケージ型の保持器と本発
明の窒化ケイ素系焼結体の転動体とを組合せることによ
り、ケージ型の保持器の損傷寿命を大幅に延ばすことが
できる。これは、転動体の軽量化により、保持器への衝
撃負荷が軽減され、損傷が軽減になること、さらに組織
の微細化と高靱性化により、ケージ型保持器に対してア
ブレーシブに作用する窒化ケイ素系焼結体の転動体の摩
耗粉の発生が大きく改善されることから、これら2つの
作用の相乗効果によるものと考えられる。As another failure factor, there is a problem that the cage-type cage is broken at the corners and side surfaces during use. On the other hand, by combining the cage-type cage with the rolling element of the silicon nitride-based sintered body of the present invention, the damage life of the cage-type cage can be greatly extended. This is because the weight reduction of the rolling elements reduces the impact load on the cage and reduces the damage. Furthermore, the microstructure and toughness make the cage-type cage have an abrasive effect on the cage type cage. Since the generation of abrasion powder on the rolling element of the silicon-based sintered body is greatly improved, it is considered that this is due to a synergistic effect of these two actions.
【0033】また、ケージ型保持器の側面部の破損原因
としてコンロッドのスラスト方向への倒れによる、ケー
ジ側面に対する転動体端面の当たりが挙げられる。これ
に対して、本発明の軸受構造において、転動体の端部を
クラウニング加工することにより、転動体の端面エッジ
によるケージ型保持器に対する攻撃を緩和することがで
き、ケージ型保持器の破損寿命を向上させることができ
る。Further, as a cause of breakage of the side portion of the cage type cage, the contact of the rolling element end face with the side surface of the cage due to the falling of the connecting rod in the thrust direction can be cited. On the other hand, in the bearing structure of the present invention, by performing the crowning process on the end of the rolling element, it is possible to mitigate an attack on the cage-type cage due to the end face edge of the rolling element, and the life of the cage-type cage is reduced. Can be improved.
【0034】以上のように、この発明によれば、2サイ
クルエンジンのコンロッド(連接棒)における軸受構造
において軸受部の剛性を増加させることにより、高速回
転での焼付の発生を防止することができる。特に、特定
の組織を有する窒化ケイ素系焼結体から軸受構造を構成
する転動体を形成することにより、焼付性、寿命および
それらに対する信頼性を大きく向上させることが可能に
なる。これにより、特に高速回転での焼付および寿命に
対する信頼性に優れた軸受構造を提供することができ
る。As described above, according to the present invention, by increasing the rigidity of the bearing portion in the bearing structure of the connecting rod (connecting rod) of the two-cycle engine, it is possible to prevent seizure at high speed rotation. . In particular, by forming the rolling elements constituting the bearing structure from a silicon nitride based sintered body having a specific structure, it becomes possible to greatly improve the seizure property, the life, and the reliability thereof. Thereby, it is possible to provide a bearing structure excellent in reliability with respect to seizure and life especially at high speed rotation.
【0035】また、コンロッド円環の剛性が同じであれ
ば、本発明の特定の組織を有する窒化ケイ素焼結体から
転動体を形成することにより、従来の鋼と比較してコン
ロッドの慣性重量を低減することができるため、より高
速回転での追従性に優れたコンロッドを提供することが
できる。If the rigidity of the connecting rod ring is the same, the rolling element is formed from the silicon nitride sintered body having the specific structure according to the present invention, whereby the inertial weight of the connecting rod is reduced as compared with the conventional steel. Since it can be reduced, it is possible to provide a connecting rod having excellent followability at higher rotation speed.
【0036】[0036]
実施例1 平均粒径0.4μm、α結晶化率96%、酸素量1.4
重量%の窒化ケイ素原料粉末と、平均粒径0.8μm、
0.4μm、0.5μm、 のY2 O 3 、Al
2 O3 、AlN、MgOの各粉末をエタノール中で10
0時間、ナイロン製ボールミルを用いて湿式混合した。
その後、乾燥して得られた混合粉末を3000kgf/
cm2 の圧力でCIP成形した。この成形体を1気圧の
N2 ガス中で温度1500℃で6時間、温度1650℃
で3時間、一次焼結した。得られた焼結体を温度160
0℃、1000気圧のN2 ガス雰囲気中で二次焼結し
た。 Example 1 Average particle size 0.4 μm, α crystallization ratio 96%, oxygen content 1.4
Weight% silicon nitride raw material powder, average particle size 0.8 μm,
0.4 μm, 0.5 μm, YTwoO Three, Al
TwoOThree, AlN, and MgO powders in ethanol for 10
For 0 hour, wet mixing was performed using a nylon ball mill.
Then, the mixed powder obtained by drying was 3,000 kgf /
cmTwoCIP molding was performed under the following pressure. This molded body is
NTwo6 hours at 1500 ° C in gas, 1650 ° C in gas
For 3 hours. The obtained sintered body was heated to a temperature of 160.
0 ° C, 1000 atm NTwoSecondary sintering in a gas atmosphere
Was.
【0037】このようにして得られた窒化ケイ素焼結体
中の結晶相の比率は、図1に示されるX線回折法により
求められた各結晶相の回折強度(I)のピーク高さか
ら、以下の式を用いて算出した。The ratio of the crystal phase in the silicon nitride sintered body thus obtained is determined from the peak height of the diffraction intensity (I) of each crystal phase obtained by the X-ray diffraction method shown in FIG. Was calculated using the following equation.
【0038】[0038]
【数2】 (Equation 2)
【0039】また、結晶粒径については、焼結体の組織
を透過電子顕微鏡を用いて観察することにより算出し
た。得られた焼結体の結晶相の比率、結晶粒径、3点曲
げ強度、および破壊靱性を表1に示す。The crystal grain size was calculated by observing the structure of the sintered body using a transmission electron microscope. Table 1 shows the crystal phase ratio, crystal grain size, three-point bending strength, and fracture toughness of the obtained sintered body.
【0040】なお、3点曲げ強度はJIS R1601
に準拠して測定された平均破壊強度であり、表1には、
同時に破壊に対する信頼性の指標であるワイブル係数m
(n数は20)を併せて示した。また、破壊靱性はSE
PB法によるモードI破壊靱性値KIcである。The three-point bending strength is in accordance with JIS R1601.
Table 1 shows the average breaking strength measured in accordance with
At the same time, the Weibull coefficient m, which is an index of reliability against fracture
(N is 20) is also shown. The fracture toughness is SE
It is a mode I fracture toughness value KIc by the PB method.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】上述のようにして得られた窒化ケイ素焼結
体で作製したニードル転動体の圧砕荷重を旧JIS B
1501に準拠して測定した。ニードルの形状は直径φ
3mm×12mmの大きさであった。ニードルの表面は
#800ダイヤモンド砥石を用いて研削加工による仕上
げを施した。圧砕試験は各材料で15本ずつ実施した。
その結果は表2に示される。本発明の窒化ケイ素焼結体
からなるニードル転動体の圧砕荷重とそのワイブル係数
は比較例と比較して、改善されることがわかる。The crushing load of the needle rolling element made of the silicon nitride sintered body obtained as described above was changed according to JIS B
It was measured according to 1501. Needle shape is diameter φ
The size was 3 mm × 12 mm. The surface of the needle was finished by grinding using a # 800 diamond grindstone. The crushing test was carried out for 15 pieces of each material.
The results are shown in Table 2. It can be seen that the crushing load and the Weibull coefficient of the needle rolling element made of the silicon nitride sintered body of the present invention are improved as compared with the comparative example.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】また、これらのニードル転動体を2サイク
ルエンジンのコンロッド大端部に組み込んだ。図2に示
されるように、コンロッド3の大端部6にはニードル転
動体12が組み込まれている。矢印で示す方向に引張荷
重を付加し、そのときの大端部6のハウジング外周面の
歪を歪ゲージ13を介して測定した。その結果は、図3
に示される。図3から明らかなように、ニードル転動体
に本発明の窒化ケイ素系焼結体を用いることにより、荷
重に対する歪量が低減され、大端部の剛性が向上するこ
とが認められる。These needle rolling elements were incorporated into the large end of a connecting rod of a two-cycle engine. As shown in FIG. 2, a needle rolling element 12 is incorporated in the large end 6 of the connecting rod 3. A tensile load was applied in the direction indicated by the arrow, and the strain on the outer peripheral surface of the large end 6 at that time was measured via the strain gauge 13. The result is shown in FIG.
Is shown in As is clear from FIG. 3, it is recognized that the use of the silicon nitride-based sintered body of the present invention for the needle rolling element reduces the amount of strain with respect to load and improves the rigidity of the large end.
【0045】実施例2 実施例1で評価した材料1〜16について摩耗試験と転
動寿命試験を実施した。試験は、図4に示されるよう
に、スラスト板15の上に転動体14が転動するように
潤滑油18の中にそれらを配置し、その上にベアリング
レース17を置き、回転軸16をさらにその上に配置す
ることにより行なわれた。矢印19の方向にスラスト荷
重が加えられ、回転軸16は矢印20の方向に回転させ
た。スラスト板15の上には3個の転動体14を配置し
た。Example 2 The materials 1 to 16 evaluated in Example 1 were subjected to a wear test and a rolling life test. In the test, as shown in FIG. 4, the rolling elements 14 are arranged in the lubricating oil 18 so as to roll on the thrust plate 15, the bearing race 17 is placed thereon, and the rotating shaft 16 is moved. This was done by placing it further on it. A thrust load was applied in the direction of arrow 19, and the rotating shaft 16 was rotated in the direction of arrow 20. Three rolling elements 14 are arranged on the thrust plate 15.
【0046】試験条件はスラスト荷重が500kgf、
回転数が1200rpmであった。まず、各材料1〜1
6から転動体を形成した場合の単位時間当たりの摩耗量
を測定した。このとき、スラスト板15は軸受鋼から形
成し、転動体14とスラスト板15の摩耗量を測定し
た。その結果は表3に示される。The test conditions were that the thrust load was 500 kgf,
The number of revolutions was 1200 rpm. First, each material 1-1
From No. 6, the amount of wear per unit time when a rolling element was formed was measured. At this time, the thrust plate 15 was formed from bearing steel, and the amount of wear of the rolling elements 14 and the thrust plate 15 was measured. The results are shown in Table 3.
【0047】表3から明らかなように、本発明例では、
窒化ケイ素系焼結体自身と相手材としての軸受鋼の摩耗
が十分抑制されていることがわかる。また、試験後の摺
動面を観察すると、比較例では軸受鋼側にスクラッチが
多く認められ、窒化ケイ素側には試験前には存在しなか
った結晶粒の脱落痕が多く観察された。一方、本発明例
では、軸受鋼側の傷は減少しており、窒化ケイ素側でも
その表面は緻密で脱落痕などは認められなかった。As is clear from Table 3, in the present invention,
It can be seen that the wear of the silicon nitride-based sintered body itself and the bearing steel as the mating material is sufficiently suppressed. Further, when the sliding surface after the test was observed, in the comparative example, many scratches were observed on the bearing steel side, and many drops of crystal grains which did not exist before the test were observed on the silicon nitride side. On the other hand, in the example of the present invention, the number of scratches on the bearing steel side was reduced, and the surface was dense on the silicon nitride side, and no dropout marks were observed.
【0048】[0048]
【表3】 [Table 3]
【0049】次に、各材料1〜16の寿命試験を実施し
た。寿命試験は、それぞれの材料からスラスト板15を
形成し、転動体14を軸受鋼から形成して実施した。試
験片の寿命はワイブル統計理論より推定される10%累
積損傷時間(L10)により評価した。なお、寿命試験
は1×108 回で打切りとした。Next, a life test of each of the materials 1 to 16 was performed. The life test was performed by forming the thrust plate 15 from each material and forming the rolling elements 14 from bearing steel. The test piece life was evaluated by 10% cumulative damage time (L10) estimated from Weibull statistical theory. The life test was terminated at 1 × 10 8 times.
【0050】その結果は表3に示される。表3から明ら
かなように、本発明の窒化ケイ素系焼結体では一様に寿
命の向上が認められ、軸受構造の信頼性を向上させるこ
とができることがわかる。The results are shown in Table 3. As is clear from Table 3, the life of the silicon nitride-based sintered body of the present invention was uniformly improved, and it was found that the reliability of the bearing structure could be improved.
【0051】実施例3 本発明の窒化ケイ素系焼結体を軸受部の転動体に適用し
たコンロッドを組み込んだ2サイクルエンジンについて
機関回転数8000rpmで1000hr打切りのエン
ジンベンチ耐久試験を実施した。転動体に用いられた材
料は表1に示される窒化ケイ素系焼結体と軸受鋼であっ
た。その結果は表4に示される。Example 3 A two-cycle engine incorporating a connecting rod in which the silicon nitride-based sintered body of the present invention was applied to a rolling element of a bearing portion was subjected to an engine bench endurance test at 1,000 rpm for an engine speed of 8,000 rpm. The materials used for the rolling elements were a silicon nitride-based sintered body and bearing steel shown in Table 1. The results are shown in Table 4.
【0052】軸受鋼と比較例としたNo.1〜11の窒
化ケイ素系焼結体からなる転動体では、試験途中で焼付
と転動体の損傷が発生した。特に表4において※を施し
たものは転動体の破断により焼付を起こしたものであ
り、その他は転動体の剥離による焼付が発生した。The bearing steel and the comparative example No. In the rolling elements made of silicon nitride sintered bodies Nos. 1 to 11, seizure and damage to the rolling elements occurred during the test. In particular, those marked with * in Table 4 were caused by seizure due to the breakage of the rolling elements, and in others, seizure was caused by peeling of the rolling elements.
【0053】これに対し、本発明例では1000hrの
耐久試験をクリアした。さらに高速回転下での軸受構造
の信頼性を確認するために機関回転数が15000rp
mで耐久試験を実施した。その結果、α相が100%、
β相が100%のような従来の微細構造を有する窒化ケ
イ素焼結体を用いたものは、試験の初期に転動体の破壊
を起こし、焼付に至った。これに対し、本発明の窒化ケ
イ素焼結体を用いたものについては、100hr以上の
寿命を示し、高速回転下でも高い信頼性を示した。On the other hand, in the example of the present invention, the durability test of 1000 hours was cleared. Furthermore, in order to confirm the reliability of the bearing structure under high-speed rotation, the engine speed was set to 15,000 rpm.
m, a durability test was performed. As a result, the α phase is 100%,
In the case of using a conventional silicon nitride sintered body having a microstructure having a β phase of 100%, the rolling element was destroyed at the beginning of the test, resulting in seizure. On the other hand, the one using the silicon nitride sintered body of the present invention exhibited a life of 100 hours or more, and exhibited high reliability even under high-speed rotation.
【0054】したがって、本発明の窒化ケイ素焼結体の
ように2相構造を有し、微細化した組織を有する焼結体
をコンロッドの軸受構造の転動体に適用することによ
り、高い衝撃荷重が繰返し作用し、かつ潤滑条件が過酷
な環境下で高い信頼性を示すことがわかった。Therefore, by applying a sintered body having a two-phase structure and a fine structure like the silicon nitride sintered body of the present invention to a rolling element having a connecting rod bearing structure, a high impact load can be obtained. It was found that it works repeatedly and shows high reliability under severe lubrication conditions.
【0055】[0055]
【表4】 [Table 4]
【0056】実施例4 表1で示される本発明の窒化ケイ素系焼結体と従来の軸
受鋼の転動体を2サイクルエンジンのコンロッドに組み
込み、実施例3と同様のエンジンベンチ試験により、n
=15で寿命試験を実施した。その評価結果は図5に示
される。Example 4 The silicon nitride-based sintered body of the present invention shown in Table 1 and a conventional rolling element of bearing steel were assembled in a connecting rod of a two-cycle engine, and the same engine bench test as in Example 3 was carried out.
= 15 and a life test was performed. The evaluation result is shown in FIG.
【0057】図5は軸受部の寿命をワイブルプロットし
たものである。図5によれば、軸受鋼の転動体を用いた
ものは回帰曲線が変曲しており、故障モードによる層別
解析を実施したところ、長寿命側では転動面軟化に伴う
焼付によるものであったが、短寿命側ではケージ型保持
器の破損によるものであった。これに対して、窒化ケイ
素系焼結体の転動体を用いたものでは、100hrで打
切りとなり、軸受鋼からなるケージ型の保持器の損傷は
認められなかった。このため、軸受鋼からなるケージ型
の保持器と本発明の窒化ケイ素系焼結体からなる転動体
との組合せは、信頼性の高い軸受を提供することがわか
った。FIG. 5 is a Weibull plot of the life of the bearing. According to FIG. 5, the regression curve of the one using the rolling element of the bearing steel is inflected, and the stratified analysis by the failure mode was performed. However, on the short life side, it was due to breakage of the cage type cage. On the other hand, in the case of using the rolling element of the silicon nitride-based sintered body, the rolling was discontinued at 100 hours, and no damage of the cage type cage made of the bearing steel was observed. Therefore, it has been found that the combination of the cage-type cage made of bearing steel and the rolling element made of the silicon nitride-based sintered body of the present invention provides a highly reliable bearing.
【図1】実施例1において窒化ケイ素焼結体の結晶相の
比率を求めるための各結晶相の回折強度のピーク高さを
示す図である。FIG. 1 is a view showing a peak height of diffraction intensity of each crystal phase for obtaining a ratio of crystal phases of a silicon nitride sintered body in Example 1.
【図2】2サイクルエンジンのコンロッド大端部の剛性
を測定するための方法を概念的に示す図である。FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating a method for measuring the rigidity of a large end of a connecting rod of a two-cycle engine.
【図3】実施例1で測定されたコンロッド大端部の剛性
の測定結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of rigidity of a large end of a connecting rod measured in Example 1.
【図4】実施例2で用いられた摩耗試験装置を概念的に
示す図である。FIG. 4 is a view conceptually showing a wear test apparatus used in Example 2.
【図5】実施例4で得られた故障要因分析結果を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a failure factor analysis result obtained in Example 4.
【図6】本発明が適用される従来の2サイクルエンジン
における連結構造を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a connection structure in a conventional two-stroke engine to which the present invention is applied.
【図7】ケージアンドローラ型の針状ころ軸受構造を示
す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cage and roller type needle roller bearing structure.
8,9:針状ころ軸受構造 10:針状ころ 11:保持器 8, 9: Needle roller bearing structure 10: Needle roller 11: Cage
フロントページの続き (72)発明者 村部 馨 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 三宅 雅也 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 国際公開89/12760(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16C 9/04 F16C 33/34 Continued on the front page (72) Inventor Kaoru Murabe 1-1-1, Koyokita, Itami-shi, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Masaya Miyake 1-1-1, Konokita, Itami-shi, Hyogo No. 1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References WO 89/12760 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F16C 9/04 F16C 33/34
Claims (1)
転運動するクランク軸、または前記内燃機関のシリンダ
内を往復運動するピストンの少なくともいずれか一方を
連接棒に連結するために用いられる2サイクル内燃機関
の軸受構造において、 当該軸受構造を構成する転動体が窒化ケイ素系焼結体で
形成され、その焼結体は、α−Si3 N4 またはα′サ
イアロンの少なくともいずれか一方を有するα相と、β
−Si3 N4 またはβ′サイアロンの少なくともいずれ
か一方を有するβ相とを含む2相混合組織を備えてお
り、 X線回折法による回折強度の相対強度比で表わした前記
α相と前記β相の構成比率が0<α/(α+β)≦0.
3であり、 投影面で楕円近似した長軸径で表わした前記α相の結晶
粒径が0.5μm以下、前記β相の結晶粒径が5μm以
下であることを特徴とする、2サイクル内燃機関の軸受
構造。1. A two-stroke internal combustion engine used to connect a connecting rod to at least one of a crankshaft rotating in a crank chamber of a two-stroke internal combustion engine and a piston reciprocating in a cylinder of the internal combustion engine. In the bearing structure of (1), the rolling elements constituting the bearing structure are formed of a silicon nitride-based sintered body, and the sintered body includes an α-phase having at least one of α-Si 3 N 4 and α ′ sialon. , Β
And a β phase having at least one of —Si 3 N 4 and β ′ sialon, and the α phase and the β phase represented by the relative intensity ratio of diffraction intensity by X-ray diffraction. The phase composition ratio is 0 <α / (α + β) ≦ 0.
3. The two-cycle internal combustion engine according to claim 2, wherein the α-phase has a crystal grain diameter of 0.5 μm or less and the β-phase has a crystal grain diameter of 5 μm or less, expressed by a major axis diameter approximated to an ellipse on a projection plane. Engine bearing structure.
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