JP2009264465A - Thrust bearing structure for crankshaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、V型内燃機関に適用されるクランク軸のスラスト軸受構造に関する。 The present invention relates to a crankshaft thrust bearing structure applied to a V-type internal combustion engine.
クランク軸のスラスト軸受構造として、クランク軸を回転自在に支持する軸受部のシリンダブロック側とクランク軸受キャップ側とのそれぞれに半円状のスラスト軸受を配置し、そのスラスト軸受によってクランク軸のスラスト荷重を受けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2〜6が存在する。 As a thrust bearing structure for the crankshaft, a semicircular thrust bearing is arranged on each of the cylinder block side and the crank bearing cap side of the bearing portion that rotatably supports the crankshaft, and the thrust bearing of the crankshaft is provided by the thrust bearing. Have been known (see, for example, Patent Document 1). In addition, Patent Documents 2 to 6 exist as prior art documents related to the present invention.
高出力の過給機付きガソリンエンジン、あるいはディーゼルエンジンといった筒内圧力が高い内燃機関では、ピストンからコネクティングロッドを介してクランクピン部に入力される燃焼時の荷重により、クランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形し、その変形に伴ってスラスト軸受に高ピークのスラスト荷重が入力される場合がある。その高ピークの荷重を適切な大きさのスラスト軸受で受けるために、半円状のスラスト軸受を軸受部のシリンダブロック側のみに配置することがある。しかし、こうした軸受構造をV型内燃機関に適用した場合、直列型内燃機関と比較してクランクアーム部の弾性変形に伴うスラスト荷重の入力位置がクランク軸の周方向にずれるので、そのスラスト荷重を受けることができるスラスト軸受の面積が相対的に狭くなるおそれがある。 In an internal combustion engine with high in-cylinder pressure, such as a high-powered gasoline engine with a supercharger or a diesel engine, the crank arm part moves in the axial direction due to the combustion load input from the piston to the crank pin part via the connecting rod. There is a case where the elastic bearing is instantaneously deformed so as to be spread and a high peak thrust load is input to the thrust bearing along with the deformation. In order to receive the high peak load with a thrust bearing of an appropriate size, a semicircular thrust bearing may be disposed only on the cylinder block side of the bearing portion. However, when such a bearing structure is applied to a V-type internal combustion engine, the input position of the thrust load accompanying the elastic deformation of the crank arm portion is shifted in the circumferential direction of the crankshaft as compared with the in-line internal combustion engine. The area of the thrust bearing that can be received may be relatively narrow.
そこで、本発明は、適切な大きさのスラスト軸受を用いつつ、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができるクランク軸のスラスト軸受構造を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a crankshaft thrust bearing structure capable of receiving a thrust load when a crank arm portion is elastically deformed in a relatively wide area while using a thrust bearing of an appropriate size. Objective.
本発明のスラスト軸受構造は、複数の気筒のそれぞれと対をなすようにして複数のピストン連結部が設けられたクランク軸を有するV型内燃機関に適用され、前記クランク軸のジャーナル部を回転自在に支持する軸受部に、前記クランク軸のスラスト荷重を受ける半円状のスラスト軸受が配置されたクランク軸のスラスト軸受構造であって、前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記V型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾いているものである(請求項1)。 The thrust bearing structure of the present invention is applied to a V-type internal combustion engine having a crankshaft provided with a plurality of piston coupling portions so as to be paired with a plurality of cylinders, and the journal portion of the crankshaft is freely rotatable. A thrust bearing structure for a crankshaft in which a semicircular thrust bearing that receives a thrust load of the crankshaft is disposed in a bearing portion that supports the thrust shaft, the thrust bearing, and a piston coupling portion that faces the thrust bearing, The axis of the paired cylinders is inclined in the same direction with respect to the bisector of the bank angle of the V-type internal combustion engine (Claim 1).
本発明のスラスト軸受構造によれば、半円状のスラスト軸受と、そのスラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とを、V型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾けている。気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重が生じたとき、その荷重の入力位置は二等分線に対して気筒の軸線側にずれる。従って、こうしたスラスト荷重が生じたときには、クランク軸のスラスト軸受と接する面積が二等分線に対してスラスト軸受を傾けない場合と比較して相対的に広くなる。これにより、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができる。なお、本発明において、V型内燃機関には、W型内燃機関や水平対向型内燃機関も含まれる。 According to the thrust bearing structure of the present invention, the semicircular thrust bearing and the axis of the cylinder paired with the piston coupling portion facing the thrust bearing are bisected by the bank angle of the V-type internal combustion engine. They are tilted in the same direction. When a thrust load is generated due to momentary elastic deformation so that the crank arm is pushed and expanded in the axial direction by the combustion load in the cylinder, the load input position is the cylinder axis relative to the bisector. Shift to the side. Therefore, when such a thrust load is generated, the area of the crankshaft in contact with the thrust bearing is relatively wide as compared with the case where the thrust bearing is not inclined with respect to the bisector. Thereby, the thrust load when the crank arm portion is elastically deformed can be received in a relatively wide area. In the present invention, the V-type internal combustion engine includes a W-type internal combustion engine and a horizontally opposed internal combustion engine.
本形態のスラスト軸受構造の一形態においては、前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記二等分線に対して同一角度だけ傾いてもよい(請求項2)。本形態によれば、スラスト軸受と気筒の軸線とが同一角度だけ傾いているので、気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形性してスラスト荷重が生じたとき、そのスラスト荷重を受けることができる面積をより拡大できる。 In one form of the thrust bearing structure of the present embodiment, the thrust bearing and the axis of the cylinder paired with the piston coupling portion facing the thrust bearing are inclined at the same angle with respect to the bisector. Good (claim 2). According to this embodiment, the thrust bearing and the cylinder axis are inclined by the same angle, so that the crank arm is instantaneously elastically deformed so as to be expanded in the axial direction by the combustion load in the cylinder. When a thrust load is generated, the area that can receive the thrust load can be further expanded.
本形態のスラスト軸受構造の一形態において、前記ピストン連結部は、クランクピン部と、当該クランクピン部と前記ジャーナル部とを連結するクランクアーム部とを有し、前記スラスト軸受は、前記クランクアーム部と接触し得るように設けられてもよい(請求項3)。本形態によれば、燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように弾性変形したときにそのクランクアーム部をスラスト軸受と接触させてスラスト荷重を軸受部で受け止めることができる。 In one form of the thrust bearing structure of the present embodiment, the piston coupling portion includes a crankpin portion and a crank arm portion that couples the crankpin portion and the journal portion, and the thrust bearing includes the crank arm. It may be provided so that it may contact a part (Claim 3). According to this embodiment, when the crank arm portion is elastically deformed so as to be expanded in the axial direction by a load during combustion, the crank arm portion can be brought into contact with the thrust bearing and the thrust load can be received by the bearing portion.
以上に説明したように、本発明のスラスト軸受構造によれば、半円状のスラスト軸受と、そのスラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とを、V型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾けている。気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重が生じたとき、その荷重の入力位置は二等分線に対して気筒の軸線側にずれる。従って、こうしたスラスト荷重が生じたときには、クランク軸のスラスト軸受と接する面積が二等分線に対してスラスト軸受を傾けない場合と比較して相対的に広くなる。これにより、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができる。よって、スラスト軸受の耐疲労性を向上させることができる。 As described above, according to the thrust bearing structure of the present invention, the semicircular thrust bearing and the axis of the cylinder paired with the piston coupling portion facing the thrust bearing are connected to the bank of the V-type internal combustion engine. It is inclined in the same direction with respect to the angle bisector. When a thrust load is generated due to momentary elastic deformation so that the crank arm is pushed and expanded in the axial direction by the combustion load in the cylinder, the load input position is the cylinder axis relative to the bisector. Shift to the side. Therefore, when such a thrust load is generated, the area of the crankshaft in contact with the thrust bearing is relatively wide as compared with the case where the thrust bearing is not inclined with respect to the bisector. Thereby, the thrust load when the crank arm portion is elastically deformed can be received in a relatively wide area. Therefore, the fatigue resistance of the thrust bearing can be improved.
図1は本発明の一形態に係るクランク軸のスラスト軸受構造が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)1は不図示の車両に対して走行用動力源として搭載され、一対のバンク2R、2Lをクランク軸3の回りに適宜のバンク角だけ傾けて配置したV型エンジンとして形成されている。各バンク2R、2Lにはそれぞれ3つの気筒4が設けられている。図1では複数の気筒4のうち一部のみを示している。以下、図中の右側の気筒を第1気筒4R、左側の気筒を第2気筒4Lと区別して説明する場合がある。また、必要に応じて第1気筒4Rに対応することを意味する「R」を、第2気筒4Lに対応することを意味する「L」を各構成部材の符号に付加して説明する場合がある。特に左右を区別する必要がない場合はこれらの文字を省略する。
FIG. 1 shows a main portion of an internal combustion engine to which a crankshaft thrust bearing structure according to an embodiment of the present invention is applied. An internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 is mounted on a vehicle (not shown) as a driving power source, and a pair of
図2は、クランク軸3の部分拡大図を示している。図2に示すように、クランク軸3には、クランク軸3の回転中心線CL上に配置されるジャーナル部5と、第1気筒4Rと対をなす第1ピストン連結部6Rと、第2気筒4Lと対をなす第2ピストン連結部6Lとが設けられている。各ピストン連結部6には、ジャーナル部5に対して偏心したクランクピン部7と、ジャーナル部5とクランクピン部7とを連結するクランクアーム部8とが設けられている。クランクアーム部8は、バランスウエイト9を備えている。ジャーナル部5は、シリンダブロック側の軸受部10に回転自在に支持されている。軸受部10とジャーナル部5との間には軸受メタルが設けられるが、その図示は省略した。クランクピン部7には、不図示のコネクティングロッドが回転自在に取付けられる。
FIG. 2 shows a partially enlarged view of the
図1に戻って説明を続ける。軸受部10は、シリンダブロック11の下部に形成されたクランク受け部11aに、クランク軸受キャップ12がボルト(不図示)で固定されることにより構成されている。さらに、図2に示すように、軸受部10の表面には、第1ピストン連結部6Rのクランクアーム部8Rと対向するようにして第1スラスト軸受13Rが、第2ピストン連結部6Lのクランクアーム部8Lと対向するようにして第2スラスト軸受13Lがそれぞれ設けられている。各スラスト軸受13は、軸受けメタルに使用される各種の素材にて半円状に形成されている(図1も参照)。但し、クランク軸3の非変形時において、スラスト軸受13の表面とクランクアーム部8との間には適度な隙間が空くようにスラスト軸受13の表面の突出量を設定するとよい。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The
図1に示すように、第1スラスト軸受13Rは、バンク角の二等分線BIに対して第1気筒4Rの軸線AX1と同一方向に同一角度だけ傾いている。すなわち、第1スラスト軸受13Rは、第1スラスト軸受13Rを周方向に二等分する直線が第1気筒4Rの軸線AX1と一致するように配置されている。同様に第2スラスト軸受13Lは、バンク角の二等分線BIに対して第2気筒4Lの軸線AX2と同一方向に同一角度だけ傾いている。
As shown in FIG. 1, the first thrust bearing 13R is inclined by the same angle in the same direction as the axis AX1 of the
次に、本形態のスラスト軸受構造の作用について図1〜図3を参照しながら説明する。図3は、図2における第1ピストン連結部6Rのクランクアーム部8Rがクランク軸3の回転中心線CL方向に弾性変形した状態を示している。ここでは、第1スラスト軸受13Rを例に挙げて説明するが、第2スラスト軸受13Lについても同様に作用する。第1気筒4R内にて燃焼が生じる際、第1ピストン連結部6Rのクランクピン部7Rは第1気筒4Rの軸線AX1上に位置している。第1気筒4R内の燃焼圧力でピストンが押下げられることにより、クランクピン部7Rには荷重F1が作用する。その荷重F1により、クランクアーム部8Rが回転中心線CL方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形し、回転中心線CL方向のスラスト荷重F2が発生する。スラスト荷重F2の入力位置は、バンク角の二等分線BIに対して第1気筒4Rの軸線AX1側にずれる。そのスラスト荷重F2は、クランクアーム部8Rが第1スラスト軸受13Rと接触することにより、軸受部10にて受け止められる。このとき、第1スラスト軸受13Rをバンク角の二等分線BIに対して第1気筒4Rの軸線AX1と同一方向に傾けているので、クランクアーム部8Rの第1スラスト軸受13Rと接する面積が第1スラスト軸受13Rを傾けない場合と比較して広くなる。これにより、スラスト荷重F2を相対的に広い面積で受けることができる。よって、スラスト軸受13の耐疲労性を向上させることができる。
Next, the operation of the thrust bearing structure of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 shows a state in which the
本形態のスラスト軸受構造では、第1スラスト軸受13Rをバンク角の二等分線BIに対して第1気筒4Rの軸線AX1と同一角度だけ傾けているので、スラスト荷重F2を受けることができる面積をより拡大することができる。
In the thrust bearing structure of the present embodiment, the first thrust bearing 13R is inclined with respect to the bank angle bisector BI by the same angle as the axis AX1 of the
なお、本形態では二箇所の軸受部10にスラスト軸受13を設けているが、片方の軸受部10のみにスラスト軸受13を設けてもよいし、図示していない複数の軸受部10のそれぞれにスラスト軸受13を設けてもよい。後者の場合、スラスト軸受13は互い違いに傾くように配置される。
In this embodiment, the thrust bearings 13 are provided at the two bearing
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。スラスト軸受13の傾斜角度は上述した例に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、スラスト軸受13の傾斜角度をバンク角の半分以下の角度に設定した場合でも、クランクアーム部8が回転中心線CL方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重F2が生じたとき、クランク軸3とスラスト軸受13との接触する面積がバンク角の二等分線BIに対してスラスト軸受13を傾けない場合と比較して、相対的に広くすることができる。本発明は、各バンク2の気筒4の数が3つのV型エンジンに適用した例に限らず、各バンク2の気筒4の数を変更したV型エンジンにも適用が可能である。例えば、V型4気筒エンジンやV型8気筒エンジン等にも適用することができる。また、本発明は、W型エンジンや水平対向型エンジンにも適用することが可能である。
This invention is not limited to the form mentioned above, It can implement with a various form. The inclination angle of the thrust bearing 13 is not limited to the above-described example, and can be appropriately changed. For example, even when the inclination angle of the thrust bearing 13 is set to an angle equal to or less than half the bank angle, the thrust load F2 is generated due to the momentary elastic deformation so that the crank arm portion 8 is expanded in the direction of the rotation center line CL. In this case, the contact area between the
2R、2L バンク
3 クランク軸
4R 第1気筒
4L 第2気筒
5 ジャーナル部
6R 第1ピストン連結部
6L 第2ピストン連結部
7R、7L クランクピン部
8R、8L クランクアーム部
10 軸受部
13R 第1スラスト軸受
13L 第2スラスト軸受
CL クランク軸の回転中心線
AX 気筒の軸線
2R,
Claims (3)
前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記V型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾いているクランク軸のスラスト軸受構造。 Applied to a V-type internal combustion engine having a crankshaft provided with a plurality of piston coupling parts so as to be paired with each of a plurality of cylinders, the bearing part rotatably supporting the journal part of the crankshaft, A crankshaft thrust bearing structure in which a semicircular thrust bearing that receives the thrust load of the crankshaft is disposed,
The thrust of the crankshaft in which the thrust bearing and the axis of the cylinder paired with the piston coupling portion facing the thrust bearing are inclined in the same direction with respect to the bisector of the bank angle of the V-type internal combustion engine Bearing structure.
前記スラスト軸受は、前記クランクアーム部と接触し得るように設けられている請求項1又は2に記載のクランク軸のスラスト軸受構造。 The piston connecting part has a crankpin part, and a crank arm part that connects the crankpin part and the journal part,
The thrust bearing structure for a crankshaft according to claim 1 or 2, wherein the thrust bearing is provided so as to be in contact with the crank arm portion.
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JP2008113536A JP2009264465A (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Thrust bearing structure for crankshaft |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112798273A (en) * | 2020-12-22 | 2021-05-14 | 中国北方发动机研究所(天津) | Machine body part test method for accurately simulating loading of main bearing hole of engine |
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2008
- 2008-04-24 JP JP2008113536A patent/JP2009264465A/en active Pending
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CN112798273A (en) * | 2020-12-22 | 2021-05-14 | 中国北方发动机研究所(天津) | Machine body part test method for accurately simulating loading of main bearing hole of engine |
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