JP2018004013A - 内燃機関のクランク軸の軸受装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数のジャーナル部は、前記クランク軸のクランクピン部へ油を送るための潤滑油路(63a)を有する第1のジャーナル部(61)と、前記潤滑油路を有さない第2のジャーナル部(62)とを有し、
前記第1のジャーナル部(61)は、第1の主軸受(41)により支承され、前記第1の主軸受(41)は、一対の半円筒形状の上側半割軸受(41U)および下側半割軸受(41L)から構成され、
前記第2のジャーナル部(62)は、第2の主軸受(42)により支承され、前記第2の主軸受(42)は、一対の半円筒形状の上側半割軸受(42U)および下側半割軸受(42L)から構成され、
前記軸受ハウジング(8)は、Al合金製の上側ハウジング(81)およびFe合金製の下側ハウジング(82)から構成され、前記上側ハウジングは、前記上側半割軸受の外周面と整合する半円筒面(83a)を有し、前記下側ハウジングは、前記下側半割軸受の外周面と整合する半円筒面(83b)を有し、前記上側ハウジングの前記半円筒面(83a)に前記上側半割軸受(41U、42U)が保持され、前記下側ハウジングの前記半円筒面(83b)に前記下側半割軸受(42L、42L)が保持されるようになっており、
前記上側ハウジングの内部には、前記第1および第2の主軸受へ油を供給するための内部油路(G2)が形成され、前記内部油路(G2)の開口(G2c)が、前記上側ハウジングの前記半円筒面(83a)に形成されており、
一対の半割軸受のうち前記上側半割軸受(41U、42U)のみが、内周面に形成された油溝(41G、42G)および少なくとも一つの油穴(45)を有し、
前記油穴(45)は、前記上側半割軸受(41U、42U)の軸受壁厚を貫通し、外周面に開口しており、
前記上側ハウジング(81)の前記内部油路(G2)の前記開口(G2c)と前記油溝(41G、42G)は、油穴(45)によって連通するようになっており、
前記上側および下側半割軸受(41U、41L、42U、42L)には、内周面の周方向両端部にクラッシュリリーフ(70)が形成されており、
前記第1の主軸受(41)の前記上側半割軸受(41U)の前記油溝(41G)が周方向に形成される範囲は、前記油溝(41G)の周方向両端部のそれぞれが、最小で前記クラッシュリリーフ(70)に連通し、最大で前記上側半割軸受(41U)の周方向端面(72)に開口するようになされており、
前記上側半割軸受(41U、42U)の周方向中央部を基準として±45°の円周角度の領域を±45°領域(θ1)として定義すると、前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)が周方向に形成される範囲は、前記±45°領域(θ1)内で少なくとも円周角度20°の範囲を含み、前記油溝(42G)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側の周方向端部が、最小で前記上側半割軸受(42U)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ(70)に連通し、最大で前記上側半割軸受(42U)前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側の周方向端面(72)に開口し、前記油溝(42G)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端部が、前記上側半割軸受(42U)のジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端面(72)よりも、前記上側半割軸受(42U)の周方向中央部側に位置しており(油溝(42G)のジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端部は、クラッシュリリーフ(70)または内周面(摺動面)(71)に位置している)、
前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の少なくとも前記±45°領域(θ1)における溝深さ(D2)は、前記第1の主軸受(41)の前記上側半割軸受(41U)の前記油溝(41G)の前記±45°領域(θ1)における溝深さ(D1)の半分以下である。
なお、「上側」および「下側」の用語は、本発明の構成の配置を限定するものではなく、本発明は、任意の配向で配置可能である。
油溝42Gのジャーナル部62の回転方向の前方側の周方向端部が、最小で前記上側半割軸受42Uの前記ジャーナル部62の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ70に連通し、最大で前記上側半割軸受42U前記ジャーナル部62の回転方向の前方側の周方向端面72に開口しているので、油溝42Gが周方向に形成される範囲が±45°領域θ1内で少なくとも円周角度20°の範囲を含むということは、ジャーナル部の回転方向の前方側の±45°領域θ1の境界から少なくとも円周角度20°の範囲に油溝42Gが形成されているということを意味する。
図1は、直列4気筒の内燃機関に適用された本発明のクランク軸3の軸受装置1を示す概略図である。図2は、図1に示す軸受装置1のクランクピン部5へ油を供給するための潤滑油路63aを有するジャーナル部61(図1において2番、4番ジャーナル部(61A、61B))における軸受構造を示す(以下、「潤滑油路を有するジャーナル部」は、「第1のジャーナル部」と記す)。図3は、図1に示す軸受装置1のクランクピン部5へ油を供給するための潤滑油路を有さないジャーナル部62(図1において1番、3番、5番ジャーナル部(62A、62B、62C))における軸受構造を示す(以下、「潤滑油路を有さないジャーナル部」は、「第2のジャーナル部」と記す)。
図1に示すように、本実施例の軸受装置1は、シリンダブロックに支承される5箇所のジャーナル部6(61A、61B、62A、62B、62C)と、4箇所のクランクピン部5(5A〜5D)を有するクランク軸3を備えている。クランクピン部5は、ジャーナル部6同士の間にジャーナル部6と一体に形成されており、ジャーナル部6を中心として回転する。そして、軸受装置1は、クランク軸3を支承するすべり軸受として、各ジャーナル部6(61A、61B、62A、62B、62C)を回転自在に支承する5つの主軸受4と、各クランクピン部5(5A〜5D)を回転自在に支承する4つのコンロッド21およびコンロッド軸受24(図1では図示せず)とをさらに備えている。乗用車用の小型の内燃機関のクランク軸3は、Fe合金製であり、ジャーナル部6の直径は、40mm〜100mm程度である。複数のジャーナル部6は、通常は、同じ直径を有する。
以下、図11および図12を用いて、実施例1とは別の形態の上側半割軸受42AUを備える、第2のジャーナル部62を支承する第2の主軸受42Aについて説明する。なお、実施例1で説明した内容と同一または均等な部分の説明については、同一符号を付して説明する。
まず、構成について説明する。本実施例の第1のジャーナル部61を支承する第1の主軸受41の構成は、実施例1と同様である。第2の主軸受42Aの構成は、上側半割軸受42AUの油溝42Gの形状を除いて、実施例1と概ね同様である。
内燃機関の低温始動時、上側半割軸受42AUの±45°領域θ1における油溝42G内で粘度が低くなった油は、油溝42Gの第2のジャーナル部62の回転方向(図11の矢印X方向)の前方側の周方向端部から上側半割軸受42AUの第2のジャーナル部62の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ70および下側半割軸受42Lの第2のジャーナル部62の回転方向の後方側のクラッシュリリーフ70と第2ジャーナル部62の表面との間の隙間を介し、下側半割軸受42Lの内周面71への供給が早期に行われ、また、給油量も多くなる。
以下、図13および図14を用いて、実施例1および2とは別の形態の上側半割軸受42BUを備える、第2のジャーナル部62を支承する第2の主軸受42Bについて説明する。なお、実施例1および2で説明した内容と同一または均等な部分の説明については、同一符号を付して説明する。
まず、構成について説明する。本実施例の第1のジャーナル部61を支承する第1の主軸受41の構成は、実施例1と同様である。第2の主軸受42Bの構成は、上側半割軸受42BUの油溝42Gの形状を除いて、実施例1と概ね同様である。
内燃機関の低温始動時、上側半割軸受42BUの±45°領域θ1における油溝42G内で粘度が低くなった油は、油溝42Gの第2のジャーナル部62の回転方向(図13の矢印X方向)の前方側の周方向端部へ向かって流れるが、油溝42Gの溝深さD2は、ジャーナル部62の回転方向の前方側の周方向端部へ向かって大きくすることで、油溝42Gの溝深さD2が周方向で一定である場合や、油溝42Gの溝深さD2が、ジャーナル部62の回転方向の前方側の周方向端部に向かって溝深さD2が小さくする場合に比べ、油溝42G内を流れる油に対する流路抵抗が小さくなる。このため、上側半割軸受42BUの油溝42Gから、下側半割軸受42Lの内周面への油の供給が早期に行われ、また、給油量も多くなる。
以下、図15、図16を用いて、実施例1〜3とは別の形態の上側半割軸受42CUを備える、第2のジャーナル部62を支承する第2の主軸受42Cについて説明する。なお、実施例1〜3で説明した内容と同一または均等な部分の説明については、同一符号を付して説明する。
まず、構成について説明する。本実施例の第1のジャーナル部61を支承する第1の主軸受41の構成は、実施例1と同様である。第2の主軸受42Cの構成は、上側半割軸受42CUの油溝42Gの形状を除いて、実施例1〜3と概ね同様である。
半割軸受42CUは、溝深さが油溝42Gの周方向長さの中央部で最大となり、周方向両端部側へ向かって小さくなる構成であり、また、油溝42Gのクランク軸の回転方向の後方側の周方向端部は、上側半割軸受42CUの内周面71に位置する構成であり、本実施例の軸受装置が用いられる内燃機関の常用運転時に、油溝42G内に供給された油が、油溝42G周方向両端部から過度に流出してしまうことを防ぐことができる。このため、オイルポンプの小型化に好適である。
以下、図17、図18および図19を用いて、実施例1〜4とは別の形態の上側半割軸受42DUを備える、第2のジャーナル部62を支承する第2の主軸受42Dについて説明する。なお、実施例1〜4で説明した内容と同一または均等な部分の説明については、同一符号を付して説明する。
まず、構成について説明する。本実施例の第1のジャーナル部61を支承する第1の主軸受41の構成は、実施例1と同様である。第2の主軸受42Dの構成は、上側半割軸受42DUの油溝42Gの形状、油穴45の位置及び形状を除いて、実施例1〜4と概ね同様である。
半割軸受42DUは、油穴45が油溝42Gの周方向長さの中央部位置よりもジャーナル回転方向の後方側に位置し、油溝42Gが第2のジャーナル部62の回転方向の後方側の周方向端部が油穴45と連通する構成であり、油穴45から油溝42Gに導入された油は、油溝42G内をジャーナル62の回転方向の前方側に流れやすくなり、さらに、第2のジャーナル部62の表面との間の隙間の変化量が最も大きくなる半割軸受42DUの周方向中央部に42Gの溝底面が形成される(油穴45Gの開口部がない)ので、特に、内燃機関の低温始動時に早期に油の温度を高くし、粘度を低くする効果が高くできる。
なお、第1の主軸受41の上側半割軸受41Uの油穴45は、上側半割軸受42DUの油穴45と同じ長穴形状とすることもできる。
2 コンロッド
3 クランク軸
4 主軸受
5 クランクピン部
5c 吐出口
6 ジャーナル部
8 軸受ハウジング
41 第1の主軸受
41G 油溝
41U 上側半割軸受
41L 下側半割軸受
42、42A、42B、42C、42D 第2の主軸受
42G 油溝
42U、42AU、42BU、42CU、42DU 上側半割軸受
42L 下側半割軸受
45 油穴
51a 第2の潤滑油路
51b 第3の潤滑油路
61 第1のジャーナル部(潤滑油路を有するジャーナル部)
62 第2のジャーナル部(潤滑油路を有さないジャーナル部)
63a 第1の潤滑油路
70 クラッシュリリーフ
70c クラッシュリリーフ隙間
71 内周面(摺動面)
72 端面
81 Al合金製の上側ハウジング
82 Fe合金製の下側ハウジング
83 軸受保持穴
83a、83b 半円筒面
84 ボルト
85 凹部(分配油路)
P ポンプ
G1 オイルギャラリー
G2 内部油路
G2c 開口
θ1 ±45°領域
D1、D2 溝深さ
Claims (5)
- 複数のジャーナル部(61、62)および複数のクランクピン部(5)を有するクランク軸(3)と、前記クランク軸(3)を支承する主軸受(41、42)と、前記主軸受(41、42)を保持する軸受ハウジング(8)とを含む、内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)であって、
前記複数のジャーナル部は、前記クランク軸のクランクピン部へ油を送るための潤滑油路(63a)を有する第1のジャーナル部(61)と、前記潤滑油路を有さない第2のジャーナル部(62)とを有し、
前記第1のジャーナル部(61)は、第1の主軸受(41)により支承され、前記第1の主軸受(41)は、一対の半円筒形状の上側半割軸受(41U)および下側半割軸受(41L)から構成され、
前記第2のジャーナル部(62)は、第2の主軸受(42)により支承され、前記第2の主軸受(42)は、一対の半円筒形状の上側半割軸受(42U)および下側半割軸受(42L)から構成され、
前記軸受ハウジング(8)は、Al合金製の上側ハウジング(81)およびFe合金製の下側ハウジング(82)から構成され、前記上側ハウジングは、前記上側半割軸受の外周面と整合する半円筒面(83a)を有し、前記下側ハウジングは、前記下側半割軸受の外周面と整合する半円筒面(83b)を有し、前記上側ハウジングの前記半円筒面(83a)に前記上側半割軸受(41U、42U)が保持され、前記下側ハウジングの前記半円筒面(83b)に前記下側半割軸受(41L、42L)が保持されるようになっており、
前記上側ハウジングの内部には、前記第1および第2の主軸受へ油を供給するための内部油路(G2)が形成され、前記内部油路(G2)の開口(G2c)が、前記上側ハウジングの前記半円筒面(83a)に形成されており、
一対の半割軸受のうち前記上側半割軸受(41U、42U)のみが、内周面に形成された油溝(41G、42G)および少なくとも一つの油穴(45)を有し、
前記油穴(45)は、前記上側半割軸受(41U、42U)の軸受壁厚を貫通し、外周面に開口しており、
前記上側ハウジング(81)の前記内部油路(G2)の前記開口(G2c)と前記油溝(41G、42G)は、油穴(45)によって連通するようになっており、
前記上側および下側半割軸受(41U、41L、42U、42L)には、内周面の周方向両端部にクラッシュリリーフ(70)が形成されており、
前記第1の主軸受(41)の前記上側半割軸受(41U)の前記油溝(41G)が周方向に形成される範囲は、前記油溝(41G)の周方向両端部のそれぞれが、最小で前記クラッシュリリーフ(70)に連通し、最大で前記上側半割軸受(41U)の周方向端面(72)に開口するようになされており、
前記上側半割軸受(41U、42U)の周方向中央部を基準として±45°の円周角度の領域を±45°領域(θ1)として定義すると、前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)が周方向に形成される範囲は、前記±45°領域(θ1)内で少なくとも円周角度20°の範囲を含み、前記油溝(42G)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側の周方向端部が、最小で前記上側半割軸受(42U)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ(70)に連通し、最大で前記上側半割軸受(42U)前記ジャーナル部(62)の回転方向の前方側の周方向端面(72)に開口し、前記油溝(42G)の前記ジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端部が、前記上側半割軸受(42U)のジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端面(72)よりも、前記上側半割軸受(42U)の周方向中央部側に位置しており、
前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の少なくとも前記±45°領域(θ1)における溝深さ(D2)は、前記第1の主軸受(41)の前記上側半割軸受(41U)の前記油溝(41G)の前記±45°領域(θ1)における溝深さ(D1)の半分以下である、内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)。 - 前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の溝深さ(D2)は、周方向の全長において、周方向で対応する位置での前記第1の主軸受(41)の前記上側半割軸受(41U)の前記油溝(41G)の溝深さ(D1)の半分以下である、請求項1に記載の内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)。
- 前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の溝深さ(D2)は、少なくとも前記±45°領域(θ1)において最大で0.5mmである、請求項1または2に記載の内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)。
- 前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の溝深さ(D2)は、前記油溝(42G)の前記第2のジャーナル部(62)の回転方向の後方側の周方向端部で最小となり、前記第2のジャーナル部(62)の回転方向の前方側の周方向端部側へ向かって大きくなる、請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)。
- 前記第2の主軸受(42)の前記上側半割軸受(42U)の前記油溝(42G)の溝深さ(D2)は、前記油溝(42G)の周方向長さの中央部で最大となり、周方向両端部へ向かって小さくなる、請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関のクランク軸の軸受装置(1)。
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