JP2017180523A - ベアリングキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングキャップに加えられる応力を効果的に分散することにより、軸受の損傷を低減できるようにする。【解決手段】シリンダブロック２の下方側に取り付けられ、軸受を介してクランクシャフト１１のクランクジャーナル１１Ａを回転可能に支持するベアリングキャップ１５において、下方側のクランクシャフト１１の軸方向に垂直なベアリングキャップ１５の長手方向の両端に形成され、シリンダブロック２に取り付けるためのボルトが挿通される貫通孔１７が形成されたボルト取付部１８と、ボルト取付部１８間を連結するとともに、上方側に軸受１６の下方を取り囲む半円筒形状の軸受保持面１９が形成された支持壁部２０とを備え、支持壁部２０を、ベアリングキャップ１５の第１壁部２０ａの範囲において、支持壁部２０のクランクシャフト１１の軸方向の中央位置から軸方向の両方の端部に近づくほど壁厚が厚くなるように形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダブロックの下方側に取り付けられ、軸受を介してクランクシャフトのクランクジャーナルを回転可能に支持するベアリングキャップに関する。

従来、エンジンに設けられるクランクシャフトのクランクジャーナルは、シリンダブロックとベアリングキャップとにより構成された円筒部分に軸受を介して回転可能に支持されている。

クランクシャフトは、エンジンのピストンの上下運動を回転運動に変換する部材であり、クランクシャフトのクランクジャーナルには、ピストンの上下運動による力が加えられた状態となる。このため、クランクジャーナルからベアリングキャップに対して力が加えられ、これによりベアリングキャップが変形することがある。ベアリングキャップの変形が大きいと、ベアリングキャップに保持されている軸受に偏摩耗や端部疲労等の損傷を発生させてしまう虞がある。

例えば、ベアリングキャップとしては、クランクシャフトの軸方向の両端部に近い部分を凸状にしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５６−１５１５２１号公報

例えば、特許文献１のように、ベアリングキャップのクランクシャフトの軸方向の両端部に近い部分のみを凸状にすると、凸状にした部分の剛性が高くなるので、この部分の応力を低減することができるが、それ以外の剛性の低い部分に応力が集中して変形が発生してしまうので、軸受の損傷を発生させてしまう虞がある。

本発明は、ベアリングキャップに加えられる応力を効果的に分散でき、軸受の損傷を低減することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るベアリングキャップは、シリンダブロックの下方側に取り付けられ、シリンダブロックとの間に形成される円筒部分に軸受を介してクランクシャフトのクランクジャーナルを回転可能に支持するベアリングキャップにおいて、ベアリングキャップの下方側のクランクシャフトの軸方向に垂直なベアリングキャップの長手方向の両端に形成され、ベアリングキャップをシリンダブロックに取り付けるためのボルトが挿通される貫通孔が形成されたボルト取付部と、両端のボルト取付部間を連結するとともに、上方側に軸受の下方を取り囲む半円筒形状の軸受保持面が形成された支持壁部とを備え、支持壁部は、支持壁部のベアリングキャップの長手方向の少なくとも一部の第１範囲において、支持壁部の前記クランクシャフトの軸方向の中央位置から軸方向の両方の端部に近づくほど軸受保持面から下方側の面までの壁厚が厚くなるように形成されている。

上記ベアリングキャップにおいて、支持壁部のベアリングキャップの長手方向の第１範囲の下方側の面のクランクシャフトの軸方向における断面形状が、クランクシャフトの軸方向の中央位置を含む一部の範囲は上方側に凸状の曲面であり、軸方向のそれぞれの端部を含む一部の範囲は、下方側に凸状の曲面であってもよい。

また、上記ベアリングキャップにおいて、第１範囲は、一方のボルト取付部に近い部分から他方のボルト取付部に近い部分までの範囲であってもよい。

また、上記ベアリングキャップにおいて、支持壁部の第１範囲とボルト取付部とを繋ぐ第２範囲において、ボルト取付部側に近づく程、壁厚が徐々に厚くなるように形成されていてもよい。

本発明によれば、ベアリングキャップに加えられる応力を効果的に分散でき、軸受の損傷を低減することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るベアリングキャップの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るベアリングキャップの断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るベアリングキャップを備えるエンジンを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの一部の模式的な断面図である。

内燃機関の一例としてのエンジン１は、シリンダブロック２と、クランクケース３とを備える。シリンダブロック２の内部には、上下方向に延びる複数のシリンダボア５が、バルク壁６を挟んで後述するクランクシャフト１１の軸方向（ＸＹ方向）に直列に配置されている。各シリンダボア５には、ピストン７が往復運動可能な状態で収容されている。

クランクケース３は、シリンダボア５の下端、すなわち、ピストン７の下死点側の端に設けられている。クランクケース３には、クランクシャフト１１が回転可能な状態で配置されている。

クランクシャフト１１は、ピストン７の往復運動を回転運動に変換する回転軸であり、複数のクランクジャーナル１１Ａと、クランクジャーナル１１Ａに固定されたクランクアーム１３と、対向する一対のクランクアーム１３間に取り付けられたクランクピン１２と、クランクアーム１３のクランクピン１２とは反対側に設けられたバランスウエイト１３Ａとを備えている。

クランクピン１２には、コネクティングロッド８の大端部が回転可能な状態で取り付けられている。なお、コネクティングロッド８の小端部は、ピストン７に設けられるピストンピン７ａに回転可能な状態で取り付けられている。

バルク壁６の下端には、バルク壁６に連続したクランクジャーナル壁９が形成されている。クランクジャーナル壁９の下端には、クランクジャーナル１１Ａを支持するための半円筒状の軸受（滑り軸受）１０を保持する半円筒状の凹部が形成されている。また、クランクジャーナル壁９の下端には、クランクジャーナル１１Ａを支持するための半円筒状の軸受（滑り軸受）１６を保持する半円筒状の凹部が形成されたベアリングキャップ１５が接続される。クランクジャーナル壁９の半円筒状の凹部と、ベアリングキャップ１５の半円筒状の凹部とが組み合わされて形成される円筒状の空間には、軸受１０，１６とが組み合わされることにより構成される円筒状の軸受と、クランクジャーナル１１Ａとが収容される。

次に、ベアリングキャップ１５について詳細に説明する
図２は、本発明の一実施形態に係るベアリングキャップの斜視図である。図２では、図１に示すベアリングキャップ１５を、下方側から見た状態を示している。なお、図２の説明においては、図２中の矢印に示すように、図１に示す状態での方向（上方及び下方）を用いて説明する。

ベアリングキャップ１５は、クランクシャフト１１の軸方向（ＸＹ方向：以下、軸方向という）に垂直なベアリングキャップ１５の長手方向（以下、長手方向という）の両側端部に形成され、ベアリングキャップ１５をシリンダブロック２のクランクジャーナル壁９に締結するための図示しないボルトを挿通させるための貫通孔１７が形成されたボルト取付部１８と、両端のボルト取付部１８とを連結する支持壁部２０とを有する。ボルト取付部１８と、支持壁部２０との軸方向の厚さは、略同じ厚さとなっている。

ボルト取付部１８の下方側の取付面１８ａは、平面状である。

支持壁部２０の上方側には、軸受１６の下方を取り囲む半円筒形状の軸受保持面１９が形成されている、支持壁部２０は、長手方向の中央を含む範囲（第１範囲）に形成された第１壁部２０ａと、第１壁部２０ａからボルト取付部１８に繋がる範囲（第２範囲）に形成された第２壁部２０ｂとを備える。

第１壁部２０ａは、軸方向の中央位置から軸方向の両方の端部に近づくほど軸受保持面１９から下方側の面までの壁厚が厚くなるように形成されている。本実施形態では、第１壁部２０ａは、長手方向における一方のボルト取付部１８に近い位置から他方のボルト取付部１８に近い位置までの範囲に形成されている。なお、第１壁部２０ａの壁厚の詳細については後述する。

第２壁部２０ｂは、ボルト取付部１８に長手方向に沿って近づく程、壁厚が徐々に厚くなるように形成されている。なお、ボルト取付部１８の取付面１８ａの形状により影響されるが、第２壁部２０ｂは、長手方向のできるだけ広範囲に亘って、軸方向の中央位置から軸方向に離れた位置における壁厚が、軸方向の中央位置の壁厚以上となるように形成することが好ましい。

次に、ベアリングキャップ１５の第１壁部２０ａの壁厚について詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係るベアリングキャップの断面図である。図３は、ベアリングキャップ１５を図２の面Ｐにおいて切断した断面図である。面Ｐは、クランクシャフト１１の軸方向に延びる面であって、ベアリングキャップ１５の長手方向の中央を通る面である。

ベアリングキャップ１５の第１壁部２０ａにおいては、軸方向の中央の位置Ｃにおける軸受保持面１９から下方側の面までの壁厚が最も薄く、位置Ｃから軸方向側（Ｘ方向側、又はＹ方向側）に離れるほど壁厚が厚く、軸方向側の端部である位置Ａ，Ｅが最も壁厚が厚くなっている。本実施形態では、第１壁部２０ａの中央の位置Ｃを含む位置Ｂと位置Ｄとの間での下方側面の断面形状は、上方に凸状の曲面３２となっており、位置Ｂと位置Ａとの間での下方側面の断面形状は、下方側に凸状の曲面３１となっており、位置Ｄと位置Ｅとの間での下方側面の断面形状は、下方側に凸状の曲面３３となっている。なお、図３は、ベアリンキャップ１５の長手方向の中央を通る面における断面図を示しているが、第１壁部２０ａにおいては、長手方向のいずれの位置を通る軸方向に延びる面においても、図３と同様な断面形状となっている。

以上説明したように、本実施形態に係るベアリングキャップ１５では、軸方向の中央位置から軸方向の両方の端部に近づくほど軸受保持面１９から下方側の面までの壁厚が厚くなるように形成されているので、軸方向の中央位置から軸方向の端部に行くほどベアリングキャップ１５の剛性を徐々に高くすることができる。このため、ベアリングキャップ１５に加えられる軸方向の応力を効果的に分散させることができ、ベアリングキャップ１５の全体としての剛性を効果的に高め、ベアリングキャップ１５における変形を効果的に低減することができる。このため、ベアリングキャップ１５の変形によりもたらされる軸受の損傷を効果的に低減することができる。

さらに、本実施形態に係るベアリングキャップ１５では、第２壁部２０ｂが、ボルト取付部１８に近づく程、壁厚が徐々に厚くなるように形成されているので、ボルト支持部１８と支持壁部２０との間の剛性を高めることができ、ボルト支持部１８と支持壁部２０との間に生じる応力を効果的に分散させることができる。このため、ボルト取付部１８と支持壁部２０との間の変形を適切に低減することができ、軸受の損傷を効果的に低減することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、第１壁部２０ａの長手方向の範囲を、一方のボルト取付部１８の近傍から他方のボルト取付部１８の近傍までの範囲としていたが、本発明はこれに限られず、第１壁部２０ａの範囲を、長手方向の中央を含むより狭い範囲としてもよく、また、長手方向における複数の離れた範囲としてもよい。

また、上記実施形態では、第１壁部２０ａの断面形状を、上方に凸状の曲面３２と、下方に凸状の曲面３１，３３とが直接連続する形状としていたが、本発明はこれに限られず、例えば、第１壁部２０ａの断面形状を、上方に凸状の曲面と、下方に凸状の曲面との間に、それらを繋ぐ直線が存在する形状としてもよい。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ クランクケース
５ シリンダボア
６ バルク壁
７ ピストン
８ コネクティングロッド
９ クランクジャーナル壁
１０ 軸受
１１ クランクシャフト
１１Ａ クランクジャーナル
１２ クランクピン
１３ クランクアーム
１３Ａ バランスウエイト
１５ ベアリングキャップ
１６ 軸受
１７ 貫通孔
１８ ボルト取付部
１８ａ 取付面
１９ 軸受保持面
２０ 支持壁部
２０ａ 第１壁部
２０ｂ 第２壁部
３１，３２，３３ 曲面

Claims (4)

1. シリンダブロックの下方側に取り付けられ、前記シリンダブロックとの間に形成される円筒部分に軸受を介してクランクシャフトのクランクジャーナルを回転可能に支持するベアリングキャップにおいて、
   前記ベアリングキャップの下方側の前記クランクシャフトの軸方向に垂直な前記ベアリングキャップの長手方向の両端に形成され、前記ベアリングキャップを前記シリンダブロックに取り付けるためのボルトが挿通される貫通孔が形成されたボルト取付部と、
   両端の前記ボルト取付部間を連結するとともに、上方側に前記軸受の下方を取り囲む半円筒形状の軸受保持面が形成された支持壁部とを備え、
   前記支持壁部は、前記支持壁部の前記ベアリングキャップの前記長手方向の少なくとも一部の第１範囲において、前記支持壁部の前記クランクシャフトの前記軸方向の中央位置から前記軸方向の両方の端部に近づくほど前記軸受保持面から下方側の面までの壁厚が厚くなるように形成されている
   ベアリングキャップ。
2. 前記支持壁部の前記ベアリングキャップの前記長手方向の前記第１範囲の下方側の面の前記クランクシャフトの前記軸方向における断面形状が、前記クランクシャフトの前記軸方向の中央位置を含む一部の範囲は上方側に凸状の曲面であり、軸方向のそれぞれの端部を含む一部の範囲は、下方側に凸状の曲面である
   請求項１に記載のベアリングキャップ。
3. 前記第１範囲は、一方の前記ボルト取付部に近い部分から他方の前記ボルト取付部に近い部分までの範囲である
   請求項１又は請求項２に記載のベアリングキャップ。
4. 前記支持壁部の前記第１範囲と前記ボルト取付部とを繋ぐ第２範囲において、前記ボルト取付部側に近づく程、前記壁厚が徐々に厚くなるように形成されている
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のベアリングキャップ。

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