JP2017180568A - 内燃機関の軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクジャーナル１１及びクランクピンに作用する摺動抵抗が、エンジンの燃焼サイクルにおける燃焼行程において増大するのを抑制しつつ、クランクジャーナル１１及びクランクピンに作用する摺動抵抗を低減させる。
【解決手段】クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしている一方、クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタルの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状は、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、扁平率の低い楕円形状である。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の軸受装置に関する。

従来より、シリンダブロック及び軸受キャップに支持されるクランクジャーナルと、コンロッド本体及びキャップを有するコンロッド大端部を支持するクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結するクランクアームとを備えたクランク軸を回転可能に支持する、内燃機関の軸受装置が知られている。

特許文献１には、シリンダブロックに取り付けられる半円筒形の軸受メタルと、軸受キャップに取り付けられる半円筒形の軸受メタルとを突き合わせてなる、断面円状の主軸部（クランクジャーナル）を支持する主軸受（クランクジャーナル側軸受）であって、シリンダブロック及び軸受キャップに取り付けられた状態で軸方向に垂直な方向の断面が楕円形状となるような軸受メタルを有する軸受装置が開示されている。

特開平１０−３０４１９号公報

ところで、クランク軸におけるクランクジャーナルやクランクピンに作用する摺動抵抗は、該クランクジャーナル等の周囲に設けられた軸受メタルとの接触面積が小さいほど小さくなる傾向にある。すなわち、特許文献１に記載の軸受装置のように断面円状のクランクジャーナルを、楕円筒状の軸受メタルで支持すると、クランクジャーナル等と軸受メタルとの接触面積が減少するため、クランクジャーナル等に作用する摺動抵抗を低減する効果が期待される。

しかしながら、上記クランクピンには、コンロッドを介して接続されたピストンが、内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上死点から下死点まで一気に下がったときに荷重がかかる。このとき、上記クランクピンには、その軸方向に対して略垂直な方向に荷重が入力される。そのため、上記クランクピンに設けられる軸受メタルは、上記略垂直な方向に入力される荷重を受けるための面の面積を出来る限り広くしておかなければ、上記荷重による面圧が大きくなりすぎてしまい、上記クランクピンに設けられた軸受メタルに形成された油膜が切れて、かえって摺動抵抗の増大を招いてしまう。

すなわち、上記燃焼行程において上記クランクピンに荷重がかかる際の影響についても考慮した上で、上記クランクジャーナル側の軸受メタルと上記クランクピン側の軸受メタルとを形成する必要がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗が、内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において増大するのを抑制しつつ、クランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗を低減させることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と、複数の軸受キャップとにそれぞれ挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側の端部に設けられたロッド側軸受部と、軸受部を有するコンロッドキャップとにより構成されたコンロッド大端部が回転可能に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設された内燃機関の軸受装置を対象として、上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間に配設されるブロック側軸受メタルと、上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設される軸受キャップ側軸受メタルとを、筒状をなすように互いに接合させてなるクランクジャーナル側軸受メタルと、上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間に配設されるロッド側軸受メタルと、上記クランクピンと上記コンロッドキャップの上記軸受部との間に配設されるコンロッドキャップ側軸受メタルとを、筒状をなすように互いに接合させてなるクランクピン側軸受メタルとを備え、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ブロック側軸受メタルと上記軸受キャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ロッド側軸受メタルと上記コンロッドキャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、扁平率（１−（短径／長径））の低い楕円形状である、構成とした。

この構成によると、上記クランクジャーナルについては、上記クランクジャーナル側軸受メタルとの接触面積を減少させて、上記クランクジャーナルに作用する摺動抵抗を減少させることができる一方、上記クランクピンについては、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンに荷重がかかる際に、該荷重を受けるための面を出来るだけ広く上記クランクピン側軸受メタルに設けて、上記荷重がかかる際に、上記クランクピンに作用する摺動抵抗が増大するのを抑制することができる。

具体的には、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ブロック側軸受メタルと上記軸受キャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状である一方、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ブロック側軸受メタルと上記軸受キャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状であるため、上記クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状が円形状の場合と比較して、上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルと、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンとの接触面積が減少する。これにより、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンに作用する摺動抵抗が減少する。

また、クランク軸方向から見た上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状は、クランク軸方向から見た上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面の形状よりも、上記扁平率が低い楕円形状をなしているため、クランク軸方向から見た上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状は、相対的に円形に近い形状をなしている。上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状をこのような形状にすることで、上記クランクピン側軸受メタルについては、上記クランクピンとの接触面積を出来る限り広くすることができる。すなわち、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンに上記コンロッドを介して荷重が入力されたときに、上記クランクピン側軸受メタルに形成された油膜が切れない程度の、上記接触面積を確保するように内周面の楕円形状の上記扁平率を調整すれば、上記クランクピン側軸受メタルに形成された油膜が切れるのを防止しつつ、上記接触面積を減らして、上記クランクピンに作用する摺動抵抗を減少させる効果を得ることができる。

また、上記クランクジャーナルについては、クランク軸方向から見た内周面の形状を、上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状よりも上記扁平率の高い楕円形状をなすようにすることで、上記クランクジャーナルと上記クランクジャーナル側軸受メタルとの接触面積を減少させて、摺動抵抗を低減させることができる。

したがって、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンに荷重が入力される際の、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンに作用する摺動抵抗の増大を抑制しつつ、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンに、上記燃焼行程以外の行程において作用する摺動抵抗を低減させることができる。

上記内燃機関の軸受装置の一実施形態において、上記ブロック側軸受メタル、上記軸受キャップ側軸受メタル、上記ロッド側軸受メタル及び上記コンロッドキャップ側軸受メタルは、それぞれ、クランク軸方向から見た外周面の形状が半円形又は半楕円形をなしているとともに、径方向の肉厚が、周方向の中央部から該周方向の端部に向かうにつれて薄く形成されており、上記ロッド側軸受メタル及び上記コンロッドキャップ側軸受メタルにおける、周方向の中央部における径方向の肉厚に対する周方向の端部における径方向の肉厚の差である肉厚減少量は、上記ブロック側軸受メタル及び上記軸受キャップ側軸受メタルにおけるそれぞれの上記肉厚減少量よりも小さい、構成とした。

この構成によると、上記ブロック側軸受メタル、上記軸受キャップ側軸受メタル、上記ロッド側軸受メタル及び上記コンロッドキャップ側軸受メタルは、それぞれ、径方向の肉厚が、周方向の中央部から周方向の端部に向かうにつれて徐々に薄くなるように形成されているため、クランク軸方向から見たときの、上記クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタルの内周面の形状は、上記径方向の肉厚が周方向で一定の場合と比較して、上記扁平率の高い楕円形状になる。

このとき、上記ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタルにおける、周方向の中央部における径方向の肉厚に対する周方向の端部における径方向の肉厚の差である肉厚減少量は、上記ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタルにおける、上記肉厚減少量よりも小さいため、クランク軸方向から見た上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状は、クランク軸方向から見た上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面の形状よりも、上記扁平率の低い楕円、つまり、相対的に円形に近い形状をなすようになる。これにより、クランク軸方向から見た上記クランクピン側軸受メタルの内周面の形状を、クランク軸方向から見た上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面の形状よりも、上記扁平率の低い楕円形状とすることができる。

そして、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンに上記コンロッドを介して荷重が入力されたときに、上記クランクピン側軸受メタルに形成された油膜が切れない程度の、上記接触面積を確保するように上記肉厚減少量を調整すれば、上記クランクピン側軸受メタルに形成された油膜が切れるのを防止しつつ、上記接触面積を減らすことによって、上記クランクピンに、上記燃焼行程以外の行程において作用する摺動抵抗を減少させる効果を得ることができる。

また、クランク軸方向から見た外周面の形状が、半円形又は半楕円形をなしていることから、１枚の金属板等を半円筒状又は半楕円筒状に曲げて、その内周面の削ることで、上記クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタルにおける内周面の形状を所望の形状とすることができる。これにより、クランク軸方向から見た外周面の形状が、矩形状等の場合と比較すると、上記クランクジャーナル及びクランクピン側軸受メタルの製造が容易になる。

上記内燃機関の軸受装置において、上記ブロック側軸受メタル及び上記軸受キャップ側軸受メタルは、クランク軸方向の両端面と内周面との角部に面取り部をそれぞれ有し、少なくとも上記軸受キャップ側軸受メタルは、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部を有する、ことが望ましい。

すなわち、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンに荷重がかかった時には、上記クランクアームを介して上記クランクジャーナルにも荷重がかかる。上記クランクジャーナルと上記クランクピンとが交互に設けられている場合には、上記クランクジャーナルには、上記クランクジャーナルにおける上記クランクピンと接続されている側の部分にのみ荷重が加えられることになり、上記クランクジャーナルは上記荷重の入力されたクランクピンに向かって下側に傾いた状態になる。

上記クランクジャーナルが下側に傾くとき、上記クランクジャーナル軸受メタルのクランク軸方向の端面と内周面との間に角部が形成されていると、該角部で上記荷重を受けることになる。このように、上記角部で上記荷重を受けると、該角部に過剰な面圧がかかるため、該面圧によって、上記クランクジャーナルに作用する摺動抵抗が増大するおそれがある。

そこで、上記クランクジャーナル側軸受メタルに、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内径を拡大させるようにクラウニング加工されたクラウニング部を形成する。これにより、上記クランクジャーナルが上記クランクピンに向かって下側に傾いたときには、上記クランクジャーナルは上記クラウニング部と接触するようになる。つまり、上記クランクジャーナルにかかる荷重を上記クラウニング部で受けることができるようになる。これにより、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける上記角部で荷重を受けるときのように、一点で荷重を受けるのではなく、上記クラウニング部の面で受けるようになるため、上記クランクジャーナル側軸受メタルにかかる面圧が小さくなる。この結果、上記内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程における、上記クランクジャーナルの摺動抵抗の増大をより確実に抑えることができる。

上記内燃機関の軸受装置において、上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の大きさと、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の大きさとは互いに異なる、ことが望ましい。

すなわち、上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとは、一般的に、同じ材質で形成され、外観も類似していることから、シリンダブロック等への組み付けの際に間違えやすい。また、クラウニング部の有無やクラウニング部の形状の違いから上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとを見分けることは非常に困難である。

そこで、上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の幅と、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の幅とが互いに異なるようにすることで、上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとが判別しやすくなり、組み付け時の間違いを防止することができる。

以上説明したように、本発明の軸受装置によると、クランクジャーナル側軸受メタルは、ブロック側軸受部に配設されるブロック側軸受メタルと、軸受キャップに配設される軸受キャップ側軸受メタルとを、筒状をなすように互いに接合させてなるものであり、クランクピン側軸受メタルは、コンロッド本体に配設されるロッド側軸受メタルと、コンロッドキャップに配設されるコンロッドキャップ側軸受メタルと、筒状をなすように互いに接合させてなるものであり、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ブロック側軸受メタルと上記軸受キャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ロッド側軸受メタルと上記コンロッドキャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、扁平率の低い楕円形状であるため、上記クランクピン側軸受メタルについては、内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、上記クランクピンにかかる荷重を受けるための面の面積については確保しつつ、上記クランクピンとの接触面積を減らすことができる。この結果、上記燃焼行程において、上記クランクピンに作用する摺動抵抗が増大することを抑制しつつ、上記燃焼行程以外の行程において上記クランクピンに作用する摺動抵抗を低減させることができる。また、クランクジャーナル側軸受メタルについては、クランクジャーナルとクランクジャーナル側軸受メタルとの接触面積を減らして、クランクジャーナルに作用する摺動抵抗を低減させることができる。

この結果、内燃機関の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、クランクピンに荷重が入力される際の、クランクジャーナル又はクランクピンに作用する摺動抵抗の増大を抑制しつつ、クランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る軸受装置を有する、エンジンのクランク軸の断面図である。 図１におけるII-II線相当の断面図である。 クランクジャーナル及びクランクジャーナル側軸受メタルを、オイル溝を含まない位置で、クランク軸方向と直交する方向に沿って切った断面図である。 クランクジャーナル側軸受メタルを径方向に沿って切った断面図である。 クランクピン、コンロッド及びクランクピン側軸受メタルの断面図である。 図５におけるクランクピン及びクランクピン側軸受メタルの部分を拡大した図である。 クランクピン側軸受メタルを径方向に沿って切った断面図である。 クランクジャーナル側軸受メタルへのオイル供給路を示す斜視図である。 肉厚減少量とクランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る軸受装置を有する、内燃機関としての多気筒エンジン（以下、エンジン２という）のクランク軸１を示す断面図である。このエンジン２は、４つの気筒３が互いに隣接して一列に配置された直列４気筒エンジンであり、自動車等の車両に搭載される。図示は省略するが、エンジン２の気筒列方向の一側（図１の右側）には変速機が配設されており、クランク軸１の回転による出力は、該変速機によって所定の変速比でもって変換されて、車両の駆動輪に伝達されるようになっている。尚、以下の説明では、気筒３内に嵌挿されたピストン５の往復する方向を上下方向といい、クランク軸１の延びる方向（図１の左右方向）をクランク軸方向という。

エンジン２は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４の上に組み付けられるシリンダヘッド（図示省略）と、シリンダブロック４の下側に組み付けられるオイルパン（図示省略）とによって構成されている。

シリンダブロック４はアッパブロック４ａとロアブロック４ｂとによって構成されている。アッパブロック４ａの下面には、ロアブロック４ａが取り付けられている。さらにロアブロック４ｂの下面には、上記オイルパンが取り付けられている。

アッパブロック４ａの上部には、４つの気筒３が互いに壁を隔てて一列に配設されており、各気筒３内には、気筒３の内周面を摺動可能に嵌挿されたピストン５及びピストン５とクランク軸１とを接続するコンロッド６がそれぞれ配設されている。

また、アッパブロック４ａの下部は、クランク室の上部を区画している。該クランク室の下部はロアブロック４ｂによって区画されている。すなわち、上記クランク室は、アッパブロック４ａとロアブロック４ｂとが組み合わされることによって区画される。上記クランク室は、気筒列方向に互いに連通しており、上記クランク室内にクランク軸１が配設されている。

クランク軸１は、シリンダブロック４及び軸受キャップ７に支持される複数（図１では５つ）のクランクジャーナル１１と、コンロッド本体６０及びコンロッドキャップ６１（図５参照）により構成されたコンロッド大端部６ａ（図５参照）が回転可能に連結された複数（図１では４つ）のクランクピン２１と、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１を連結する複数（図１では８つ）のクランクアーム３１とを備えている。

クランクジャーナル１１は、クランク軸１において、クランク軸方向にそれぞれ等間隔に配置されている。具体的には、５つのクランクジャーナル１１のうち２つは、クランク軸方向両端部に１つずつ配置され、該両端部のクランクジャーナル１１の間に残り３つのクランクジャーナル１１がクランク軸方向にそれぞれ等間隔に配置されている。クランクジャーナル１１は、クランク軸１が上記クランク室に配設された状態で、上記クランク室における気筒列方向の両端の位置及び気筒３同士の間の壁に相当する位置にそれぞれ位置するようになっている。以下の説明において、５つのクランクジャーナル１１を、上記変速機側（図１の右側）から上記変速機とは反対側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクジャーナル１１ａ、第２クランクジャーナル１１ｂ、第３クランクジャーナル１１ｃ、第４クランクジャーナル１１ｄ及び第５クランクジャーナル１１ｅという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクジャーナル１１ということがある）。

クランクジャーナル１１は、図２に示すように、クランク軸方向から見た断面が円状、すなわち、全体で円柱状をなしている。クランクジャーナル１１は、アッパブロック４ａの下端部と軸受キャップ７とに上下に挟まれるようにして、シリンダブロック４及び軸受キャップ７に支持されている。具体的には、アッパブロック４ａの下端部には各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅに対応する位置に下端から上側に向かってに凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたブロック側軸受部１２が形成される一方、軸受キャップ７の上端部には、上端から下側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなした軸受キャップ側軸受部１３が形成されている。各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅは、アッパブロック４ａの下端部及び軸受キャップ７に上下に挟まれるようにして、ブロック側及び軸受キャップ側軸受部１２，１３に、クランクジャーナル側軸受メタル１４を介して、回転可能にそれぞれ軸支されている。

図３は、クランクジャーナル１１及びクランクジャーナル側軸受メタル１４を、後述するオイル溝１５を含まない位置で、すなわち、クランクジャーナル１１がクランクジャーナル側軸受メタル１４に支持されている位置で、クランク軸方向と直交する面で切った断面図を示す。クランクジャーナル側軸受メタル１４は、ブロック側軸受部１２に取り付けられる半円筒状のブロック側軸受メタル１４ａにおける周方向両端部と、軸受キャップ側軸受部１３に取り付けられる半円筒状の軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにおける周方向両端部とを、互いに上下に突き合わせ接合させてなる、円筒状をなした軸受メタルである。クランクジャーナル側軸受メタル１４は、図３に示すように、軸受キャップ７がシリンダブロック４に取り付けられた状態では、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとが互いに押し付け合うことで、上下方向に扁平した楕円筒状に変形する。

図３に示すように、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂは、エンジン２に配設された状態で、周方向の両端、すなわち互いの接合部分が楕円形の長軸端となっている。つまり、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、軸受キャップ７がシリンダブロック４に取り付けられた状態で、上下方向が楕円の短軸、上下方向及びクランク軸方向に垂直な方向が楕円の長軸となる楕円形状をなしている。

さらに、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂは、径方向の肉厚（以下、単に肉厚という）が、周方向における中央部から該周方向における両端部に向かうにつれて徐々に薄くなるように、換言すると、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの内径における、周方向における中央部から該周方向における両端部に向かうにつれての径方向外側への拡大率が、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの外径における上記拡大率よりも大きくなるように形成されている。すなわち、ブロック側軸受メタル１４ａは、ブロック側軸受部１２に取り付けられた状態で、ブロック側軸受部１２における上端部に位置する部分の肉厚が最も厚く、そこから、周方向の両端部、すなわち、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとの接合部分に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなり、該接合部分における肉厚が最も薄くなっている。一方、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂは、軸受キャップ側軸受部１３に取り付けられた状態で、軸受キャップ側軸受部１３における下端部に位置する部分の肉厚が最も厚く、そこから、周方向の両端部、すなわち、ブロック側軸受メタル１４ａとの接合部分に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなり、該接合部分における肉厚が最も薄くなっている。

ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂを上述のような形状とすることで、クランクジャーナル側軸受メタル１４おける、クランク軸方向から見たときの内周面の形状は、肉厚が周方向で一定の場合と比較して、扁平率（１―（短径／長径））が高い楕円形状となる。尚、ブロック側軸受メタル１４ａにおける、後述するオイル溝１５が形成されている部分については、上述のような形状ではなく、周方向全体で均一な肉厚になっている。

図４に示すように、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂには、クランク軸方向の両端面と内周面との角部に面取り部１６（以下、第１の面取り部１６という）がそれぞれ形成されている。

また、ブロック側軸受メタル１４ａにおけるクランク軸方向中央部には、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間に潤滑油としてのオイルを流通するためのオイル溝１５が周方向全体に亘って形成されている。さらに、図２に示すように、該オイル溝１５の周方向の所定位置には、オイルを流入させるための給油孔５３が設けられている。該給油孔５３から流入したオイルはオイル溝１５を通って軸受キャップ側軸受メタル１４ｂに流れ込み、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂに流れ込んだオイルは、クランクジャーナル１１の回転によって、クランクジャーナル側軸受メタル１４の内周面全体に広がる。これにより、クランクジャーナル側軸受メタル１４の内周面に油膜が形成されるようになっている。

さらに、図４に示すように、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂには、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、第１の面取り部１６よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部１７がそれぞれ形成されている。詳しくは後述するが、クラウニング部１７は、エンジン２の燃焼サイクルにおける燃焼行程（以下、単に燃焼行程という）において、クランクピン２１に荷重がかかった際に、クランクアーム３１を介してクランクジャーナル１１にかかる荷重を受けるための部分である。尚、本実施形態では、面取り部１６は、例えばＣ面取りであって、傾斜角度は４５°程度、クランク軸方向及び径方向の大きさは共に、２００μｍ〜５００μｍ程度である。クラウニング部１７は、加工を施していない平坦な部分である平面部１１８の面積が過剰に減少しないようにするとともに、その傾斜角度が、クランクジャーナル１１が上記荷重によって下側に傾いた際に、上記荷重をクラウニング部１７全体で受けることができる程度の角度となるように形成されている。具体的には、クラウニング部１７は、クランク軸方向の大きさが３ｍｍ程度、クラウニング部１７を形成したことによる内径の増大量の最大値（以下、クラウニング量という）が２〜４μｍ程度となるように形成されている。

クランクピン２１は、クランク軸１における隣接するクランクジャーナル１１同士の間にそれぞれ位置している。各クランクピン２１は、クランク軸１が上記クランク室に配設された状態で、各気筒３の下方にそれぞれ位置する。各クランクピン２１は、各気筒３にそれぞれ設けられたピストン５とコンロッド６を介してそれぞれ接続されている。以下の説明において、４つのクランクピン２１を、上記変速機とは反対側（図１の右側）から上記変速機側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクピン２１ａ、第２クランクピン２１ｂ、第３クランクピン２１ｃ及び第４クランクピン２１ｄという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクピン２１ということがある）。

クランクピン２１は、図５に示すように、クランク軸方向から見た断面が円状、すなわち全体で円柱状をなしている。クランクピン２１には、各コンロッド大端部６ａがそれぞれ回転可能に連結されている。各コンロッド小端部（図示省略）は、気筒３内に嵌挿されたピストン４に接続されている。エンジン２の燃焼サイクルによって、ピストン４が気筒３内を往復運動すると、該往復運動に合わせて、クランクピン２１が、クランク軸１の軸心（すなわち、クランクジャーナル１１の軸心）周りに回転する。これにより、ピストン４の往復運動が、クランク軸１の回転運動に変換される。本実施形態では、燃焼行程は二気筒以上で同時に行われることはなく、一気筒ずつ所定の順序で行われるため、各気筒３における燃焼行程のタイミングに合うように、各クランクピン２１ａ〜２１ｄは、それぞれクランクジャーナル１１の周方向に所定の角度ずつずれて配置されている。

コンロッド６は、図５に示すように、コンロッド本体６０とコンロッドキャップ６１とを有している。詳しくは、各コンロッド本体６０における反ピストン側端部である下端部とコンロッドキャップ６１とによりコンロッド大端部６ａが構成されており、各コンロッド本体６０の下端部とコンロッドキャップ６１とで各クランクピン２１ａ〜２１ｄを挟むようにして、各コンロッド大端部６ａが各クランクピン２１ａ〜２１ｄにそれぞれ回転可能に連結されている。具体的には、コンロッド本体６０の下端部には、上記小端部側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたロッド側軸受部２２が形成される一方、コンロッドキャップ６１にはコンロッド本体６０側からコンロッド本体６０とは反対側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたコンロッドキャップ側軸受部２３が形成されており、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受部２２，２３に、クランクピン側軸受メタル２４を介して、クランクピン２１を配置させ、コンロッドキャップ６１をコンロッド本体６０に固定することで、各コンロッド大端部６ａが各クランクピン２１ａ〜２１ｄにそれぞれ連結される。

クランクピン側軸受メタル２４は、ロッド側軸受部２２に取り付けられる半円筒状のロッド側軸受メタル２４ａにおける周方向両端部と、コンロッドキャップ側軸受部２３に取り付けられる半円筒状のコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂにおける周方向両端部とを、互いに上下に突き合わせ接合させてなる円筒状をなした軸受メタルである。クランクピン側軸受メタル２４は、図６に示すように、コンロッドキャップ６１がコンロッド本体６０の下端部に取り付けられた状態では、ロッド側軸受メタル２４ａとコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂとが互いに押し付け合うことで、上下方向に扁平した楕円筒状に変形する。

また、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂは、クランクピン２１に取り付けられた状態で、周方向の両端、すなわち互いの接合部分が楕円形の長軸端となっている。つまり、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向からみた内周面の形状は、コンロッドキャップ６１がコンロッド本体６０の下端部に取り付けられた状態で、クランク軸方向から見たときに、上下方向が楕円の短軸、上下方向及びクランク軸方向に垂直な方向が楕円の長軸となる楕円形状をしている。

さらに、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂは、その肉厚が、周方向における中央部から該周方向における両端部に向かうにつれて徐々に薄くなるように、換言すると、内周面が、周方向における中央部から該周方向における両端部に向かうにつれて径方向外側に広がるように形成されている。すなわち、ロッド側軸受メタル２４ａは、ロッド側軸受部２２に取り付けられた状態で、ロッド側軸受部２２における上端部に位置する部分の肉厚が最も厚く、そこから、周方向の両端、すなわち、コンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂとの接合部分に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなり、該接合部分における肉厚が最も薄くなっている。一方、コンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂは、コンロッドキャップ側軸受部２３に取り付けられた状態で、コンロッドキャップ側軸受部２３における下端部に位置する部分の肉厚が最も厚く、そこから、周方向の両端、すなわち、ブロック側軸受メタル２４ａとの接合部分に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなり、該接合部分における肉厚が最も薄くなっている。詳しくは後述するが、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂにおける、周方向の中央部における肉厚に対する周方向の両端部における肉厚の差である肉厚減少量は、ブロック側及び軸受けキャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂにおける上記肉厚減少量よりも小さい。

ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂを上述のような形状とすることで、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、クランクジャーナル側軸受メタル１４における内周面の形状よりも、上記扁平率の低い楕円形状になる。

また、図７に示すように、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂには、クランク軸方向の両端面と内周面との角部に面取り部２６（以下、第２の面取り部２６という）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、第２の面取り部２６は、第１の面取り部１６と同様に、例えばＣ面取りであって、傾斜角度は４５°程度、クランク軸方向及び径方向の大きさは共に、２００μｍ〜５００μｍ程度である。

尚、詳しくは後述するが、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４との径方向の隙間には、クランクジャーナル側軸受メタル１４に供給されたオイルの一部が供給されるようになっており、該オイルによって、クランクピン側軸受メタル２４の内周面に油膜が形成されるようになっている。

クランクアーム３１は、クランクジャーナル１１の端部と、クランクピン２１における、上記クランクジャーナル１１の端部に近い側の端部とをそれぞれ連結させて（例えば、第１クランクジャーナル１１ａについては、第１クランクピン２１ａにおける第１クランクジャーナル１１ａ側の端部とを連結させて）、クランク軸１として一体回転するようにする部分である。以下の説明において、８つのクランクアーム３１を、上記変速機側（図１の右側）から上記変速機とは反対側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクアーム３１ａ、第２クランクアーム３１ｂ、第３クランクアーム３１ｃ、第４クランクアーム３１ｄ、第５クランクアーム３１ｅ、第６クランクアーム３１ｆ、第７クランクアーム３１ｇ及び第８クランクアーム３１ｈという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクアーム３１ということがある）。

各クランクアーム３１ａ〜３１ｈは、各クランクピン２１ａ〜２１ｄがクランクジャーナル１１の周方向に対して所定の角度ずつずれて配置されるように、各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅと各クランクピン２１ａ〜２１ｄとを連結させている。

また、図１に示すように、第１、第３、第６及び第８クランクアーム３１ａ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｈ内には、後述するクランクピン側連通油路５５がそれぞれ形成されている。

次に、クランクジャーナル側軸受メタル１４及びクランクピン側軸受メタル２４に潤滑油としてのオイルを供給する経路について説明する。

図８は、クランクジャーナル側軸受メタル１４へ潤滑油を供給するためのオイル供給路４０を示す。オイル供給路４０は、シリンダブロック４を気筒列方向に延びるメインギャラリ５１と、メインギャラリ５１から５つのクランクジャーナル側軸受メタル１４へそれぞれ延び、各クランクジャーナル側軸受メタル１４へオイルをそれぞれ供給するための５つのクランクジャーナル側連通油路５２とが設けられている。クランクジャーナル側連通油路５２は、図２及び図８に示すように、クランクジャーナル側軸受メタル１４のブロック側軸受メタル１４ａに接続されている。

ブロック側軸受メタル１４ａには、クランクジャーナル側連通油路５２を通ってきたオイルを、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間に流入させるための給油孔５３が形成されている。また、ブロック側軸受メタル１４ａにおけるクランク軸方向中央部には、ブロック側軸受メタル１４ａの周方向全体にわたってオイル溝１５が形成されている。給油孔５３はオイル溝１５に形成されており、給油孔５３から流入したオイルは、先ず、オイル溝１５内に広がる。上述したように、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間には隙間があるため、オイル溝１５内に広がったオイルは、上記隙間へと流れ込む。上記隙間へと流れ込んだオイルは、クランクジャーナル１１の回転によって引き込まれて、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの全体に広がる。

また、図２に示すように、第１、第２、第４及び第５クランクジャーナル１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅ（図２では、第２クランクジャーナル１１ｂのみを記載）には、クランクジャーナル１１の径方向に穿設されたクランクジャーナル側分岐油路５４が設けられている。このクランクジャーナル側分岐油路５４は、クランクジャーナル側軸受メタルに供給されたオイルの一部が流入する油路である。さらに、クランクジャーナル側分岐油路５４には、隣接するクランクピン２１に向かって、隣接するクランクアーム１１を貫通して延びるクランクピン側連通油路５５（図１参照）が接続されている。クランクピン側連通油路５５は、クランクジャーナル側分岐油路５４に流入したオイルをクランクピン側軸受メタル２４へ供給するための油路である。

本実施形態では、クランクピン側連通油路５５は、図１に示すように、隣接するクランクアーム３１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第１クランクアーム３１ａ）を貫通して、隣接するクランクピン２１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第１クランクピン２１ａ）を斜めに貫通した後、隣接するクランクピン２１に対して隣接するクランクアーム３１と逆側のクランクアーム３１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第２クランクアーム３１ｂ）を貫通してクランク軸１の外部に臨んでいる。クランクピン側連通油路５５におけるクランク軸１の外部に臨む位置には、シール部材５６が設けられている。

また、クランクピン側連通油路５５における、クランクピン２１に対応する位置からは、クランクピン２１の軸心から径方向外側に延びるように穿設されたクランクピン側分岐油路５６が延びている。クランクピン側分岐油路５６は、クランクピン２１の周面からクランクピン２１の外部へ臨んでいる。

第１クランクジャーナル１１ａのクランクジャーナル側軸受メタル１４から、第１クランクピン２１ａのクランクピン側軸受メタル２４にオイルが供給されるまでについて説明すると、先ず、クランクジャーナル側軸受メタル１４に供給されたオイルが、第１クランクジャーナル１１ａのクランクジャーナル側分岐油路５４に流入する。該クランクジャーナル側分岐油路５４に流入したオイルは、接続されたクランクピン側連通油路５５（第１クランクジャーナル１１ａから第１クランクピン２１ａへ向かって延びるクランクピン側連通油路５５）に流入して、該クランクピン側連通油路５５内を流れる。該クランクピン側連通油路５５内を流れるオイルは、第１クランクピン２１ａのクランクピン側分岐油路５６を通って、クランクピン側軸受メタル２４に供給される。他の第２〜第４クランクピン２１ｂ〜２１ｄのクランクピン側軸受メタル２４にも同様にしてオイルが供給される。

尚、クランクピン１１に作用する摺動抵抗を減らすためには、クランクピン側軸受メタル２４に適切な厚さの油膜を形成する必要である。そして、適切な厚さの油膜を形成するためには、適切な油圧（油量）のオイルを供給する必要がある。この点について、本実施形態では、クランクピン側連通油路５５におけるクランク軸１の外部に臨む位置には、シール部材５６が設けられているため、クランクピン側連通油路５５内を流れるオイルはクランク軸１の外部に流出することがなく、クランクピン側連通油路５５内がオイルで満たされれば、油圧がかかるようになっている。そのため、クランクジャーナル側軸受メタル１４に供給するオイルの油量を適切なものにすれば、クランクピン側軸受メタル２４に適切な厚さの油膜を形成することが可能である。

ここで、ピストン５の往復運動をクランク軸１の回転運動に無駄なく変換するためには、各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅ及び各クランクピン２１ａ〜２１ｄに作用する摺動抵抗を出来る限り小さくする必要がある。クランクジャーナル１１及びクランクピン２１に作用する摺動抵抗を小さくするには、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１とクランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４との接触面積（厳密には、油膜を介して接触する面積）を出来る限り小さくすることが望ましい。

本実施形態にかかるクランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４は、そのクランク軸方向から見た内周面の形状が、上下方向を楕円の短軸とする楕円形状をなしており、さらに、クランクジャーナル側軸受メタル１４を構成するブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂと、クランクピン側軸受メタル２４を構成するロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとは、径方向の肉厚（以下、単に肉厚という）が、周方向における中央部から該周方向における両端部に向かうにつれて徐々に薄くなるように形成されているため、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４におけるクランクジャーナル１１及びクランクピン２１と接触する部分の曲率は、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４における、クランク軸方向から見た内周面の形状が円形である場合と比べて小さくなる。上述したように、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１は円柱状であるため、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４における上記接触部分の曲率が小さければ、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１とクランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４との接触面積は小さくなる。これにより、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１に作用する摺動抵抗が減少する。

しかしながら、燃焼行程では、燃料を燃焼させることによって、ピストン４を上死点から下死点まで一気に下降させるため、コンロッド６を介してピストン４と連結されたクランクピン２１には、クランク軸方向に略垂直な方向（以下、略垂直方向という）に荷重がかかる。このとき、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４との接触面積が小さすぎると、上記荷重によって接触部分にかかる面圧が大きくなりすぎてしまい、クランクピン側軸受メタル２４に形成された油膜が切れるおそれがある。該油膜が切れてしまうと、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４とが直接接触することになり、かえって摺動抵抗の増大を招いてしまう。つまり、クランクピン側軸受メタル２４については、油膜切れを発生させない程度の接触面積を確保しておく必要がある。

本実施形態では、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状を、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、上記扁平率の低い楕円形状とすることによって、具体的には、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂにおける上記肉厚減少量を、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂにおける上記肉厚減少量よりも小さくすることによって、クランクピン側軸受メタル２４に形成された油膜が切れない程度の接触面積を確保するようにして、燃焼行程における、クランクピン２１に作用する摺動抵抗の増加を防止している。

図９は、上記肉厚減少量とクランクジャーナル１１及びクランクピン２１にそれぞれ作用する摺動抵抗との関係をシミュレーションによって算出した結果を示すグラフである。図９において、横軸は上記肉厚減少量を示し、縦軸は摺動抵抗の変化率を示している。尚、図９に示す摺動抵抗の変化率は、燃焼行程における摺動抵抗の変化についても考慮した平均的な摺動抵抗に基づいて計算されたものである。

先ず、クランクピン２１に作用する摺動抵抗に注目すると、上記肉厚減少量が０、つまり、肉厚が周方向全体で均一な状態から上記肉厚減少量を増加させると、クランクピン２１に作用する摺動抵抗が減少する。これは、上記肉厚減少量を増加させたことによって、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４との接触面積が減少するためである。しかし、さらに上記肉厚減少量を増加させると、摺動抵抗が増大する。これは、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４との接触面積が小さすぎて、燃焼行程においてクランクピン２１にかかる荷重による面圧が大きくなりすぎてしまい、ロッド側軸受メタル２４ａとクランクピン２１との間の油膜が切れるためである。そして、上記肉厚減少量を増加させ続けると、該油膜切れの影響が顕著になり、摺動抵抗は増大し続ける。

一方、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗に注目すると、肉厚減少量が０の状態から肉厚減少量を大きくすると、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が減少する。これは、肉厚減少量を増加させたことによって、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との接触面積が減少するためである。ここから、さらに肉厚減少量を大きくすると、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗がさらに減少し、所定の肉厚減少量になったときに摺動抵抗が最小となる。そして、該所定の肉厚減少量からさらに肉厚減少量を大きくすると、肉厚減少量が大きくなるにつれて、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が増大していく。これは、上記燃焼行程において、クランクピン２１に荷重がかかった際に、クランクアーム３１を介してクランクジャーナル１１にも荷重がかかり、該荷重による面圧によって、クランクジャーナル側軸受メタル１４に形成された油膜が切れるためである。

上述のように、燃焼行程においては、クランクジャーナル１１にも荷重がかかる。しかしながら、図１に示すように、クランクジャーナル１１は、クランクピン２１のクランク軸方向両側にクランクアーム３１を介してそれぞれ接続されている（例えば、第１クランクピン２１ａには、第１クランクジャーナル１１ａと第２クランクジャーナル１１ｂとがそれぞれ接続されている）ため、上記燃焼行程において、クランクジャーナル１１にかかる荷重は、クランクピン２１にかかる荷重の約半分になる。つまり、上記燃焼行程において、クランクジャーナル側軸受メタル１４にかかる面圧（特に軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにかかる面圧）は、クランクピン側軸受メタル２４（特にロッド側軸受メタル２４ａにかかる面圧）にかかる面圧よりも小さくなる。そのため、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、上記燃焼行程においてクランクジャーナル１１に荷重がかかった場合でも、油膜切れを起こしにくい。したがって、クランクジャーナル側軸受メタル１４を構成するブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの上記肉厚減少量については、クランクピン側軸受メタル２４を構成するロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂの上記肉厚減少量よりも大きくすることができる。

したがって、クランクピン側軸受メタル２４を構成するロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂについては、上記肉厚減少量を０よりも大きくして、クランクピン１１とクランクピン側軸受メタル２４との接触面積を減少させつつ、上記肉厚減少量を、クランクジャーナル側軸受メタル１４の肉厚減少量よりも小さくして、具体的には、燃焼行程において油膜切れを発生させない程度の接触面積を確保するような上記肉厚減少量にすることで、燃焼行程において、クランクピン２１に作用する摺動抵抗が増大するのを抑制しつつ、上記燃焼行程以外の行程において、クランクピン２１に作用する摺動抵抗を減少させることができる。

一方で、クランクジャーナル側軸受メタル１４については、クランクジャーナル側軸受メタル１４を構成するブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの上記肉厚減少量を、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂの上記肉厚減少量よりも大きくして、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との接触面積を減らすことで、該接触面積を減らすことによる摺動抵抗の低減効果を最大限に得ることができる。

尚、図９では具体的に示していないが、クランクピン側軸受メタル２４における上記肉厚減少量は、クランクジャーナル側軸受メタル１４における上記肉厚減少量の半分程度にすることが望ましい。

また、本実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４には、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にクラウニング部１７がそれぞれ形成されているため、上記燃焼行程において、クランクジャーナル１１に荷重がかかった際に、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が増大するのをさらに抑制することができる。

すなわち、上述したように、本実施形態では、燃焼行程は二気筒以上で同時に行われることはないため、クランクジャーナル１１には、燃焼行程が行われた気筒３側の部分にのみ荷重がかかることになる。つまり、燃焼行程において、クランクジャーナル１１は、燃焼行程が行われた気筒３のピストン６と接続されたクランクピン２１に向かって下側に傾いた状態となる。これにより、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、下側に傾いた状態のクランクジャーナル１１からの荷重を受けることになる。このとき、クラウニング部１７が設けられていれば、クランクジャーナル１１が下側に傾いたときには、クランクジャーナル１１はクラウニング部１７と接触する。そして、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、クラウニング部１７全体でクランクジャーナル１１からの荷重を受けるようになる。すなわち、クランクジャーナル１１が下側に傾いたとしても、クラウニング部１７が上記荷重を受けるための面部としての役割を果たすため、クランクジャーナル側軸受メタル１４、特に軸受キャップ側軸受メタル１４ｂが上記荷重を面で受けることができるようになる。これにより、クランクジャーナル側軸受メタル１４にかかる面圧を抑えることができる。この結果、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗の増大をさらに抑えることができる。

さらに、本実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさと、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさとが異なるようにしている。具体的には、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしている。

上述したように、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを互いに接合させてなるものであり、クランクピン側軸受メタル２４は、ロッド側軸受メタル２４ａとコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂとを互いに接合させてなるものである。このうち、ブロック側軸受メタル１４ａについては、クランク軸方向中央部に全周に亘ってオイル溝１５が形成されているため、外観で判別可能であるが、他の軸受メタル１４ｂ、２４ａ，２４ｂについては、上記肉厚減少量が異なっていたり、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにのみクラウニング部１７が設けられていたりするものの、外観での判別が困難である。もし、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、ロッド側又はコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとを逆に取り付けてしまうと、クランクジャーナル１１では、クランクジャーナル１１と軸受メタル（ロッド側又はコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂ）との接触面積が大きくなるため、摺動抵抗が増大する一方、クランクピン２１でも、クランクピン２１と軸受メタル（軸受キャップ側軸受メタル１４ｂ）との接触面積が小さくなるため、上記燃焼行程において、油膜切れが発生しやすくなり摺動抵抗が増大するおそれがある。すなわち、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１の両方において、摺動抵抗の増大を抑制する効果が得られないばかりか、逆に摺動抵抗を増大させてしまう。

そこで、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにすることで、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクピン側軸受メタル２４、特に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとを外観で判別を可能にして、これらの軸受メタルを誤って取り付けてしまうのを防止している。

次に、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４の製造方法について説明する。

先ず、帯状に加工された鉄合金等をプレス切断して板状にし、切断された金属板をプレス加工によって曲げて、半円筒状にする。

半円筒状に曲げた後、半円筒状に曲げた金属板における軸方向の両端面と内周面との角部を削る面取り加工を行う。このとき、面取り加工は、例えばＣ面取りであって、傾斜角度が４５°程度、軸方向の大きさ及び径方向の大きさは共に約２００μｍ〜５００μｍになるように行う。これにより、第１及び第２の面取り部１６，２６がそれぞれ形成される。

面取り加工の後は、ブロック側軸受メタル１４ａと、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとで製法がそれぞれ異なる。

先ず、ブロック側軸受メタル１４ａについて説明する。

ブロック側軸受メタル１４ａは、面取り加工が終了した後、軸方向の中央かつ周方向の所定の部分にドリル等で給油孔５３を空ける。

給油孔５３を形成した後は、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部１８（図８参照）を形成する。この突出部１８は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを突き合わせる際に用いられるものである。

突出部１８を形成した後は、オイル溝１５を形成する。給油孔５３を通るように、軸方向中央部に周方向の全周に亘って形成される。

オイル溝１５を形成した後は肉厚加工を行う。この肉厚加工において、肉厚が、周方向の中央部から該周方向の端部に向かうにつれて徐々に薄くなるように、内周面を径方向外側に向かって広げる処理（以下、端部肉厚減少処理という）を行う。具体的には、ブロック側軸受メタル１４ａを所定の治具に固定した後、肉厚が、周方向の中央部から該周方向の端部に向かうにつれて徐々に小さくなるように、内周側を削る。

肉厚加工後は、表面処理として表面にメッキを施す。これにより、ブロック側軸受メタル１４ａが完成する。尚、ブロック側軸受メタル１４ａにメッキを施すことなく、ブロック側軸受メタル１４ａを完成としてもよい。

次に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂについて説明する。

軸受キャップ側軸受メタル１４ｂは、面取り加工が終了した後、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部１９（図８参照）を形成する。このとき、該突出部１９は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを突き合わせる際に、ブロック側軸受メタル１４ａの突出部１８とは軸方向にずれるような位置に形成される。

突出部１９を形成した後は、肉厚加工として、先ず、端部肉厚減少処理を行う。具体的な処理方法は、ブロック側軸受メタル１４ａと同様であるため省略する。尚、この端部肉厚減少処理は、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの肉厚減少量が、ブロック側軸受メタル１４ａの肉厚減少量と同等になるように行う。

上記端部肉厚減少処理が終了した後は、クラウニング部１７を形成するクラウニング加工を行う。該クラウニング加工は、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを所定の治具に固定した後、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりも軸方向内側に位置する２つの部分をそれぞれ削ることによって行われる。このとき、クラウニング量が２〜４μｍ程度になるように加工する。

上記クラウニング加工後は、表面処理として表面にメッキを施す。これにより、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂが完成する。尚、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにメッキを施すことなく、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを完成としてもよい。

次に、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂについて説明する。

ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂは、面取り加工が終了した後、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部（図示省略）を形成する。このとき、ロッド側軸受メタル２４ａとコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂとを突き合わせる際に、互いの突出部が軸方向にずれるように、それぞれ形成される。

上記突出部を形成した後は、肉厚加工として、上記端部肉厚減少処理を行う。具体的な処理方法は、ブロック側軸受メタル１４ａと同様であるため省略する。尚、この端部肉厚減少処理は、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂの肉厚減少量が、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの肉厚減少量よりも小さくになるように、具体的には、半分程度になるように行う。これにより、ロッド側軸受メタル２４ａ及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂが完成する。尚、ロッド側軸受メタル２４ａ及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂのそれぞれにメッキを施してから、ロッド側軸受メタル２４ａ及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂをそれぞれ完成としてもよい。

クランクジャーナル側軸受メタル１４を、クランク軸１のクランクジャーナル１１の位置に取り付けるときには、先ず、ブロック側軸受部１２にブロック側軸受メタル１４ａを取り付ける一方、軸受キャップ側軸受部１３に軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを取り付ける。そして、クランクジャーナル１１を、アッパブロック４ａの下端部と軸受キャップ７とで挟むように、軸受キャップ７をアッパブロック４ａに取り付ける。このとき、ブロック側軸受メタル１４ａの突出部１８がある側に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの突出部１９が位置するようにするとともに、ブロック側軸受メタル１４ａにおける周方向両端部と軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにおける周方向両端部とがそれぞれ互いに突き合わせられるように、それぞれの位置を合わせて取り付ける。その後、軸受キャップ７をボルトによって固定する。このとき、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂが互いに押し付け合うことで、図３に示すように、クランクジャーナル側軸受メタル１４が楕円筒状に変形する。軸受キャップ７の取り付けが完了すれば、クランクジャーナル側軸受メタル１４の取り付けが完了する。

一方、クランクピン側軸受メタル２４を、クランク軸１のクランクピン２１の部分に取り付けるときには、先ず、ロッド側軸受部２２にロッド側軸受メタル２４ａを取り付ける一方、コンロッドキャップ側軸受部２３にコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂを取り付ける。そして、クランク軸１のクランクピン２１にコンロッド本体６０の下端部を取り付けて、クランクピン２１を挟むようにコンロッドキャップ６１を取り付ける。このとき、ロッド側軸受メタル２４ａの突出部がある側に、コンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂの突出部が位置するように位置を合わせるとともに、ロッド側軸受メタル２４ａにおける周方向両端部とコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂにおける周方向両端部とがそれぞれ互いに突き合わせられるように、それぞれの位置を合わせてコンロッドキャップ６１を取り付ける。その後、コンロッドキャップ６１をボルトによって固定する。このとき、ロッド側及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂが互いに押し付け合うことで、図６に示すように、クランクピン側軸受メタル２４が楕円筒状に変形する。コンロッドキャップ６１の取り付けが完了すれば、クランクピン側軸受メタル２４の取り付けが完了する。

したがって、本実施形態によると、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、シリンダブロック４のロアブロック４ａに配設されるブロック側軸受メタル１４ａにおける周方向両端部と、軸受キャップ７に配設される軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにおける周方向両端部とを、互いに上下に接合させてなるものであり、クランクピン側軸受メタル２４は、コンロッド本体６０に配設されるロッド側軸受メタル２４ａにおける周方向両端部と、コンロッドキャップ６１に配設されるコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂにおける周方向両端部とを、互いに上下に接合させてなるものであり、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしている一方、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、ロッド側軸受メタル２４ａとコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状は、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、上記扁平率の低い楕円形状であるため、クランクピン側軸受メタル２４のロッド側軸受メタル２４ａは、燃焼行程において、クランクピン２１にかかる荷重を受けるための面の面積については確保しつつ、クランクピン２１との接触面積を減らすことができる。この結果、燃焼行程において、クランクピン２１に作用する摺動抵抗が増大することを抑制しつつ、燃焼行程以外の行程においてクランクピン２１に作用する摺動抵抗を減少させることができる。また、クランクジャーナル側軸受メタル１４については、クランク軸方向から見た内周面の形状を楕円状にすることで、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との接触面積を減らして、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗を低減させることができる。

この結果、エンジン２の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、クランクピン２１に荷重が入力される際の、クランクジャーナル１１又はクランクピン２１に作用する摺動抵抗の増大を抑制しつつ、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１に作用する摺動抵抗を低減させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４にのみクラウニング部１７が設けられていたが、クランクピン側軸受メタル２４にもクラウニング部を設けるようにしてもよい。このとき、エンジン２の燃焼サイクルにおける燃焼行程において、クランクピン２１にかかる荷重を受けるための面（クランクジャーナル側軸受メタル１４における平面部１１８に相当する面）の面積が過剰に減少しないように、クランクジャーナル側軸受メタル１４に設けられたクラウニング部１７よりも、クラウニング量を小さくすることが望ましい。

また、クランクジャーナル側軸受メタル１４の、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方に、クラウニング部１７がそれぞれ設けられていたが、これに限らず、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの一方にのみ設けるようにしてもよい。特に、第１クランクジャーナル１１ａ及び第５クランクジャーナル１１ｅについては、クランク軸方向の一側（他側）の部分、具体的には、隣接する気筒３側にしか荷重がかからないため、第１クランクジャーナル１１ａ及び第５クランクジャーナル１１ｅに設けられているクランクジャーナル側軸受メタル１４については、上記隣接する気筒３側にのみクラウニング部１７を設けるようにしてもよい。クラウニング部１７を設けるには，面取り部１６よりも精密な加工が求められるため、クラウニング部１７を設ける部分を減少させることで、クランクジャーナル側１４の製造を容易にすることができる。また、クラウニング部１７を設けるために必要な加工費用についても抑えることができる。

さらに、上述の実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のうち、下側に位置する軸受メタルである軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにのみクラウニング部１７を形成していたが、これに限らず、上側に位置する軸受メタルであるブロック側軸受メタル１４ａにもクラウニング部を形成するようにしてもよい。この場合、ブロック側軸受メタル１４ａのクラウニング部も、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂのクラウニング部１７と同様に、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分に形成する。これにより、ブロック側軸受メタル１４ａも、燃焼行程におけるクランクジャーナル１１が下側に傾いた状態に適応した形状となるため、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が、燃焼行程において増大するのをより確実に抑えることができる。また、クランクピン側軸受メタル２４にもクラウニング部を形成する場合には、下側に位置する軸受メタルであるコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂだけでなく、上側に位置する軸受メタルであるロッド側軸受メタル２４ａにもクラウニング部を形成してもよい。

また、上述の実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしているが、これに限らず、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさが、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしてもよい。さらに、クランク軸方向の大きさを変える方法以外の方法によって、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクピン側軸受メタル２４とを判別する場合には、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４のクランク軸方向の大きさを同じにするようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、ブロック側軸受メタル１４ａ、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂ、ロッド側軸受メタル２４ａ及びコンロッドキャップ側軸受メタル２４ｂは、それぞれ、半円筒状であったが、これに限らず、クランク軸方向から見た内周面の形状が、周方向の両端を楕円の長軸端とする半楕円形であれば、外周面の形状としては任意の形状を採用することができる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、シリンダブロック及び軸受キャップに支持されるクランクジャーナルと、コンロッド本体及びキャップを有するコンロッドの大端部を支持するクランクピンと、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンを連結するクランクアームとを備えたクランク軸を有する内燃機関の軸受装置として有用である。

１ クランク軸
２ エンジン（内燃機関）
４ シリンダブロック
５ ピストン
６ コンロッド
６ａ コンロッド大端部
７ 軸受キャップ
１１ クランクジャーナル
１２ ブロック側軸受部
１４ クランクジャーナル側軸受メタル
１４ａ ブロック側軸受メタル
１４ｂ 軸受キャップ側軸受メタル
１６ 第１の面取り部（クランクジャーナル側軸受メタルの面取り部）
１７ クラウニング部
２１ クランクピン
２２ ロッド側軸受部
２３ コンロッドキャップ側軸受部（コンロッドキャップの軸受部）
２４ クランクピン側軸受メタル
２４ａ ロッド側軸受メタル
２４ｂ コンロッドキャップ側軸受メタル
３１ クランクアーム
６０ コンロッド本体
６１ コンロッドキャップ

Claims (4)

1. シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と、複数の軸受キャップとにそれぞれ挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側の端部に設けられたロッド側軸受部と、軸受部を有するコンロッドキャップとにより構成されたコンロッド大端部が回転可能に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設された内燃機関の軸受装置であって、
   上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間に配設されるブロック側軸受メタルと、上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設される軸受キャップ側軸受メタルとを、筒状をなすように互いに接合させてなるクランクジャーナル側軸受メタルと、
   上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間に配設されるロッド側軸受メタルと、上記クランクピンと上記コンロッドキャップの上記軸受部との間に配設されるコンロッドキャップ側軸受メタルとを、筒状をなすように互いに接合させてなるクランクピン側軸受メタルとを備え、
   上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ブロック側軸受メタルと上記軸受キャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上記ロッド側軸受メタルと上記コンロッドキャップ側軸受メタルとの接合部分を楕円の長軸端とする楕円形状をなしており、
   上記クランクピン側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向から見た内周面の楕円形状よりも、扁平率の低い楕円形状である
   ことを特徴とする内燃機関の軸受装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の軸受装置において、
   上記ブロック側軸受メタル、上記軸受キャップ側軸受メタル、上記ロッド側軸受メタル及び上記コンロッドキャップ側軸受メタルは、それぞれ、クランク軸方向から見た外周面の形状が半円形又は半楕円形をなしているとともに、径方向の肉厚が、周方向の中央部から該周方向の端部に向かうにつれて薄く形成されており、
   上記ロッド側軸受メタル及び上記コンロッドキャップ側軸受メタルにおける、周方向の中央部における径方向の肉厚に対する周方向の端部における径方向の肉厚の差である肉厚減少量は、上記ブロック側軸受メタル及び上記軸受キャップ側軸受メタルにおけるそれぞれの上記肉厚減少量よりも小さい
   ことを特徴とする内燃機関の軸受装置。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関の軸受装置において、
   上記ブロック側軸受メタル及び上記軸受キャップ側軸受メタルは、クランク軸方向の両端面と内周面との角部に面取り部をそれぞれ有し、
   少なくとも上記軸受キャップ側軸受メタルは、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部を有する
   ことを特徴とする内燃機関の軸受装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の軸受装置において、
   上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の大きさと、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の大きさとは互いに異なる
   ことを特徴とする内燃機関の軸受装置。

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