JP2021113548A - 台板 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクシャフトの軸受部に対する相対的な傾きを低減できる台板を提供すること。【解決手段】舶用ディーゼルエンジンのクランクシャフトを収容するクランクケースを構成する台板において、クランクシャフトを回転自在に支持する軸受部と、軸受部を下方から支持する軸受台と、軸受台の両側端部に接続され、クランクシャフトの軸方向に対して交差する方向に延在する隔壁と、を備える。軸受台には、クランクシャフトの中心軸よりも下方の位置に重心を有する貫通孔が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、舶用ディーゼルエンジンの台板に関するものである。

従来、船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンの分野では、シリンダ内のピストンの往復動によって回転動するクランクシャフト等の部品を動作可能に収容する台板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一般に、舶用ディーゼルエンジンにおいて、台板は、架構の下に設けられている。この架構の内部には、シリンダ内のピストンの往復動を台板内のクランクシャフトのクランクに伝えるためのクロスヘッドおよびロッド等の部品が動作可能に収容されている。また、この架構の上部には、複数のシリンダを支持するシリンダジャケットが設けられている。

上記のような台板は、例えば、クランクシャフトを回転自在に支持する軸受部と、この軸受部を下方から支持する軸受台と、この軸受台の両側端に接続される隔壁と、隔壁等と接続される天板、底板および側板とを備えている。舶用ディーゼルエンジンにおいて、複数のシリンダ内の各ピストンの往復動は、各々、架構内のクロスヘッドおよびロッド等を介して台板内のクランクシャフトの各クランクに伝わり、各クランクの回転動に変換される。クランクシャフトは、台板の軸受部に軸支された状態で、各クランクと一体に回転動する。

特開２０１２−２０２２９６号公報

ところで、複数のシリンダを有する舶用ディーゼルエンジンでは、従来、隣り合うシリンダ間で着火タイミングが相違するため、ピストンの往復動の際にピストン側からクランクに荷重が加わるタイミングが、クランクシャフトの隣り合うクランク間で相違する。それ故、クランクシャフトには、軸受部を境にしたクランク間での荷重の不均衡が発生し、この結果、クランクシャフトが軸受部に対して相対的に傾いてしまう恐れがある。このようなクランクシャフトの軸受部に対する相対的な傾きは、クランクシャフトと軸受部との各接触面間に供給されている潤滑油の油膜厚さを低減させ、クランクシャフトと軸受部との摩擦による損傷を引き起こす原因となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、クランクシャフトの軸受部に対する相対的な傾きを低減することができる台板を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る台板は、舶用ディーゼルエンジンのクランクシャフトを収容するクランクケースを構成する台板において、前記クランクシャフトを回転自在に支持する軸受部と、前記軸受部を下方から支持する軸受台と、前記軸受台の両側端部に接続され、前記クランクシャフトの軸方向に対して交差する方向に延在する隔壁と、を備え、前記軸受台には、前記クランクシャフトの中心軸よりも下方の位置に重心を有する貫通孔が形成されている、ことを特徴とする。

また、本発明に係る台板は、上記の発明において、前記貫通孔の重心は、前記軸受台のうち、前記クランクシャフトの中心軸から前記軸受部の軸受面下端部を通る下方向軸に対して前記中心軸回りに−５０度以上＋５０度以下の角度をなす領域内に位置する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る台板は、上記の発明において、前記貫通孔は、弧形状部を含む形状に形成されている、ことを特徴とする。

また、本発明に係る台板は、上記の発明において、前記貫通孔の前記隔壁側の端部は、前記隔壁から前記弧形状部の曲率半径以上離間している、ことを特徴とする。

また、本発明に係る台板は、上記の発明において、前記貫通孔の前記軸受部側の端部は、前記軸受部から前記弧形状部の曲率半径以上離間している、ことを特徴とする。

また、本発明に係る台板は、上記の発明において、前記貫通孔は、前記軸受台に複数形成されている、ことを特徴とする。

本発明に係る台板によれば、クランクシャフトの軸受部に対する相対的な傾きを低減することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る台板が適用された舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る台板の一構成例を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係る台板を軸方向から見た図である。 図４は、本発明の実施形態における軸受台の接続部と貫通孔との離間状態の一例を示す模式図である。 図５は、本発明の実施形態におけるクランクシャフトの軸受部に対する傾きの低減を説明するための図である。 図６は、本発明の実施形態における軸受台端部の応力緩和を説明するための図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る台板の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

（舶用ディーゼルエンジンの構成）
まず、本発明の実施形態に係る台板が適用された舶用ディーゼルエンジンの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る台板が適用された舶用ディーゼルエンジンの一構成例を示す模式図である。この舶用ディーゼルエンジン１０は、クロスヘッド式内燃機関の一例であり、プロペラ軸を介して船舶の推進用プロペラ（いずれも図示せず）を回転駆動させる推進用の機関（主機関）である。例えば、舶用ディーゼルエンジン１０は、ユニフロー掃排気式のクロスヘッド式ディーゼルエンジン等の２ストロークディーゼルエンジンである。

本実施形態において、図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１０は、高さ方向Ｄ１の下側に位置する台板１と、台板１上に設けられる架構５と、架構５上に設けられるシリンダジャケット１１とを備える。これらの台板１と架構５とシリンダジャケット１１とは、舶用ディーゼルエンジン１０の高さ方向Ｄ１（すなわち上下方向）に延在する複数のタイボルト２５およびナット２６等の連結部材により、一体に締結されて固定されている。また、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダジャケット１１に設けられるシリンダ１２と、シリンダ１２内に設けられるピストン１５と、ピストン１５の往復動に連動して回転するクランクシャフト２とを備える。

台板１は、舶用ディーゼルエンジン１０のクランクシャフト２を収容するクランクケースを構成するものである。図１に示すように、台板１内には、クランク４を有するクランクシャフト２と軸受部３とが設けられる。クランクシャフト２は、船舶の推進力を出力する出力軸の一例であり、軸受部３によって回転自在に支持されている。このクランクシャフト２には、クランク４を介して連接棒６の下端部が回動自在に連結されている。

架構５には、図１に示すように、連接棒６と、摺動板７と、クロスヘッド８とが設けられる。本実施形態において、架構５は、ピストン軸方向に沿って設けられる摺動板７が舶用ディーゼルエンジン１０の幅方向Ｄ２に間隔を空けて一対をなすように配置されている。連接棒６は、その下端部がクランクシャフト２に連接された態様で、一対の摺動板７の間に配置されている。クロスヘッド８には、ピストン棒１６の下端部に接続されるクロスヘッドピン９と、連接棒６の上端部に接続されるクロスヘッド軸受（図示せず）とが、クロスヘッドピン９の下半部においてそれぞれ回動自在に連結される。このクロスヘッド８は、図１に示すように一対の摺動板７の間に配置され、この一対の摺動板７に沿って往復動自在に支持されている。

シリンダジャケット１１は、図１に示すように、架構５の上部に設けられ、シリンダ１２を支持する。本実施形態において、シリンダ１２は、シリンダライナ１３とシリンダカバー１４とによって構成される筒状の構造体（気筒）であり、燃料を燃焼させるための燃焼室１７を有する。シリンダライナ１３は、例えば円筒形状の構造体であり、シリンダジャケット１１内に配置される。シリンダライナ１３の上部にはシリンダカバー１４が固定され、これにより、シリンダライナ１３内の空間部（燃焼室１７等）が区画される。このシリンダライナ１３の空間部内には、ピストン１５がピストン軸方向（図１では高さ方向Ｄ１）に往復動自在に設けられる。このピストン１５の下端部には、図１に示すように、ピストン棒１６の上端部が連結されている。

また、シリンダカバー１４には、図１に示すように、排気弁１８と動弁装置１９とが設けられている。排気弁１８は、シリンダ１２内の燃焼室１７に通じる排気管２１の排気口（排気ポート）を開閉可能に閉止する弁である。動弁装置１９は、排気弁１８を開閉駆動させる装置である。燃焼室１７は、このような排気弁１８と、上述したシリンダライナ１３、シリンダカバー１４およびピストン１５とによって囲まれた空間である。また、舶用ディーゼルエンジン１０は、シリンダ１２の近傍に、排気マニホールド２０を備える。排気マニホールド２０は、シリンダ１２の燃焼室１７から排気管２１を通じて排ガスを受け入れ、受け入れた排ガスを一時貯留して、この排ガスの動圧を静圧に変える。

また、舶用ディーゼルエンジン１０は、空気等の燃焼用気体を過給する過給機２２と、圧縮後の燃焼用気体を冷却する冷却器２３と、冷却後の燃焼用気体（圧縮ガス）を一時貯留する掃気トランク２４とを備える。過給機２２は、排ガスの圧力を利用してタービンとともに圧縮機（いずれも図示せず）を回転させ、これにより、燃焼用気体を圧縮する。冷却器２３は、過給機２２によって圧縮された燃焼用気体を冷却する。掃気トランク２４は、過給機２２によって圧縮され且つ冷却器２３によって冷却された燃焼用気体を一時貯留する。この燃焼用気体は、掃気トランク２４から掃気ポート等（図示せず）を通じてシリンダライナ１３の内部空間（例えばシリンダ１２内の燃焼室１７）に送給される。

特に図示しないが、舶用ディーゼルエンジン１０は、燃料噴射弁および燃料噴射ポンプを備える。舶用ディーゼルエンジン１０において、燃料噴射ポンプは、配管等を通じて燃料噴射弁に燃料を圧送する。また、舶用ディーゼルエンジン１０は、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する設備として、排ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムや選択式触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）システムを備えていてもよい。

上述したような構成を有する舶用ディーゼルエンジン１０において、シリンダ１２内の燃焼室１７には、燃料噴射弁から燃料が供給され、且つ、掃気トランク２４から掃気ポート等を通じて燃焼用気体が供給される。これにより、燃焼室１７内においては、供給された燃料が燃焼用気体によって着火して燃焼する。そして、燃焼室１７での燃料の燃焼によって発生したエネルギーにより、ピストン１５は、シリンダライナ１３内をピストン軸方向に往復動する。このとき、動弁装置１９によって排気弁１８が作動してシリンダ１２の排気ポートが開放されると、燃料の燃焼後にシリンダライナ１３内に残留する残留ガスが排ガスとして排気管２１に排出される。これとともに、シリンダライナ１３の内部空間には、掃気トランク２４から掃気ポート等を通じて新たに燃焼用気体が導入される。

また、ピストン１５が上述したようにピストン軸方向に往復動すると、ピストン１５とともにピストン棒１６がピストン軸方向に往復動する。これに連動して、クロスヘッド８は、摺動板７に沿ってピストン軸方向に往復動する。これにより、クロスヘッド８のクロスヘッドピン９は、クロスヘッド軸受を介して連接棒６に回転駆動力を加える。この回転駆動力により、連接棒６の下端部に接続されるクランク４がクランク運動（回転動）し、この結果、クランクシャフト２が回転する。クランクシャフト２は、このようにピストン１５の往復動をクランク４によって回転動に変換して、プロペラ軸とともに船舶の推進用プロペラを回転させる。これにより、クランクシャフト２は、船舶の推進力を出力する。

なお、本実施形態において、舶用ディーゼルエンジン１０の高さ方向Ｄ１は、上下方向であり、例えば、ピストン１５の往復動の方向に対して平行である。舶用ディーゼルエンジン１０の幅方向Ｄ２は、高さ方向Ｄ１および軸方向Ｄ３に対して垂直な方向である。舶用ディーゼルエンジン１０の軸方向Ｄ３は、図１に示すクランクシャフト２の長手方向（すなわち出力軸方向）に対して平行である。すなわち、これらの高さ方向Ｄ１、幅方向Ｄ２および軸方向Ｄ３は、互いに垂直な方向である。なお、高さ方向Ｄ１、幅方向Ｄ２および軸方向Ｄ３は、舶用ディーゼルエンジン１０については勿論、舶用ディーゼルエンジン１０を構成する各構成部（例えば台板１、架構５およびシリンダ１２等）についても同様である。また、単に「排ガス」といえば、舶用ディーゼルエンジン１０のシリンダ１２から排出された排ガスを意味する。

（台板の構成）
つぎに、本発明の実施形態に係る台板の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る台板の一構成例を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る台板を軸方向から見た図である。図２、３には、本実施形態に係る台板１を説明し易くするために、この台板１を構成する単位ユニットが図示されている。すなわち、台板１は、図２、３に示されるような単位ユニットを軸方向Ｄ３に複数連結することによって形成される。このような台板１の単位ユニットの数は、図１に示す舶用ディーゼルエンジン１０が保有するシリンダ１２の数に「１」を加算した数と一致する。例えば、舶用ディーゼルエンジン１０におけるシリンダ１２の保有数が６つである場合、台板１は、７つの上記単位ユニットによって構成される。

台板１は、上述したようにクランクシャフト２を収容するクランクケースを構成するものであり、図２、３に示すように、天板３１と、底板３２と、側板３３と、クランクシャフト２を回転自在に支持する軸受部３とを備える。また、図２、３に示すように、台板１は、軸受部３を下方から支持する軸受台３６と、軸受台３６の両側端部に接続される隔壁３７ａ、３７ｂと、舶用ディーゼルエンジン１０内において潤滑油を受けるためのオイルパン３８とを備える。また、この台板１において、軸受台３６には、図２、３に示すように、貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている。

天板３１は、台板１における高さ方向Ｄ１の頂部を構成する板材である。図２、３に示すように、天板３１には、タイボルト２５（図１参照）を挿通する挿通孔３１ａが複数形成されている。天板３１は、これら複数の挿通孔３１ａに挿通したタイボルト２５等により、上部の架構５（図１参照）と接続される。

底板３２は、台板１の各種構成部材を支持する底部をなす板材である。図２、３に示すように、底板３２の上面（高さ方向Ｄ１の上側の面）には、軸受台３６、隔壁３７ａ、３７ｂおよび側板３３等が設けられている。また、底板３２の下面（高さ方向Ｄ１の下側の面）には、オイルパン３８が設けられている。本実施形態において、底板３２は、オイルパン３８の上方の位置に、軸受台３６、隔壁３７ａ、３７ｂおよび側板３３等の部材を支持する。

側板３３は、台板１における幅方向Ｄ２の両側の外壁を構成する板材である。図２、３に示すように、側板３３は、矩形状の板材によって構成され、隔壁３７ａ、３７ｂにおける幅方向Ｄ２の各端部（具体的には、軸受台３６とは反対側の各端部）に、例えば隔壁３７ａ、３７ｂと直交するように接続される。側板３３の上端部は天板３１に接続され、側板３３の下端部は底板３２に接続される。また、側板３３の外壁面には、図２、３に示すように、側板３３を補強する補強部材の一例である水平リブ３３ａおよび鉛直リブ３３ｂが設けられている。水平リブ３３ａは、水平方向（本実施形態では軸方向Ｄ３）に延在する板部材であり、鉛直リブ３３ｂよりも高さ方向Ｄ１の上側の位置に、側板３３と直交するように接続される。鉛直リブ３３ｂは、鉛直方向（本実施形態では高さ方向Ｄ１）に延在する板部材であり、底板３２および側板３３と直交するように接続される。これら側板３３の各部と天板３１、底板３２、隔壁３７ａ、３７ｂ、水平リブ３３ａおよび鉛直リブ３３ｂとは、例えば、溶接等によって接合されている。

軸受部３は、上述したように、クランクシャフト２を回転自在に支持するものであり、例えば図２、３に示すように、下側軸受部３４と、上側軸受部３５と、軸受部材３９とによって構成される。

下側軸受部３４は、軸受部３のうち、クランクシャフト２を高さ方向Ｄ１の下側から回転自在に支持する部分である。本実施形態において、下側軸受部３４は、図２に示すように、軸受台３６よりも肉厚であり、例えば鋳造等によって軸受台３６と一体に形成されている。また、図３に示すように、下側軸受部３４の上端部には、天板３１が溶接等によって接続されている。下側軸受部３４の上部には、上述したタイボルト２５（図１参照）を螺着するためのねじ穴３４ａが、天板３１の挿通孔３１ａと連通するように設けられている。一方、上側軸受部３５は、軸受部３のうち、クランクシャフト２を高さ方向Ｄ１の上側から回転自在に支持する部分である。本実施形態において、上側軸受部３５は、図２、３に示すように、ボルト等の締結部材によって下側軸受部３４に着脱可能に固定されている。また、軸受部材３９は、円筒形状をなす金属製部材であり、下側軸受部３４および上側軸受部３５の各内周面とクランクシャフト２の外周面との間に介設されている。

このような構成を有する軸受部３の軸受面３９ａとクランクシャフト２の外周面（摺動面）との間には、クランクシャフト２の回転を円滑にするための潤滑油（図示せず）が供給され、この潤滑油による油膜が形成されている。本実施形態において、軸受部３がクランクシャフト２を回転自在に支持する軸受面３９ａは、軸受部材３９の内周面である。

軸受台３６は、軸受部３を支持するものである。詳細には、図２に示すように、軸受台３６は、上述した下側軸受部３４よりも薄い板状部であり、例えば鋳造等によって下側軸受部３４と一体に形成される。また、図３に示すように、軸受台３６は、下側軸受部３４が高さ方向Ｄ１の上側に位置するように、底板３２上に設けられる。具体的には、軸受台３６の下端部は、溶接等によって底板３２と接続される。軸受台３６の幅方向Ｄ２の両側端部は、溶接等によって隔壁３７ａ、３７ｂと各々接続される。このような軸受台３６は、軸受部３を下方（本実施形態では高さ方向Ｄ１の下側）から支持する。

隔壁３７ａ、３７ｂは、台板１の内部空間を軸受台３６と協同してクランクシャフト２のクランク４毎の空間に区画する板状構造体である。なお、当該クランク４毎の空間は、クランクシャフト２の長手方向の中心軸Ｃ１回りにクランク４が回転し得る空間である。図２、３に示すように、隔壁３７ａ、３７ｂは、各々、平面板によって構成され、クランクシャフト２の軸方向Ｄ３に対して交差する方向（例えば垂直な方向）に延在するように台板１に設けられる。具体的には、隔壁３７ａ、３７ｂの各上端部は天板３１に接続され、隔壁３７ａ、３７ｂの各下端部は底板３２に接続される。また、隔壁３７ａ、３７ｂにおける幅方向Ｄ２の両端部のうち、クランクシャフト２側（内側）の各端部は軸受台３６に各々接続され、クランクシャフト２とは反対側（外側）の各端部は側板３３に各々接続される。これら隔壁３７ａ、３７ｂの各部と天板３１、底板３２、側板３３および軸受台３６とは、例えば、溶接等によって接合されている。このような隔壁３７ａ、３７ｂは、側板３３と軸受台３６との間に介在する壁板を構成する。

オイルパン３８は、舶用ディーゼルエンジン１０内の各種摺動部分で使用された潤滑油を受けるものである。図２、３に示すように、オイルパン３８は、箱形状をなすように構成され、底板３２の下面（高さ方向Ｄ１の下側の面）に接続される。例えば、オイルパン３８は、クランクシャフト２と軸受部３との間から零れ落ちた潤滑油を受ける。

また、本実施形態に係る台板１において、軸受台３６には、例えば、複数（図３では２つ）の貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている。これらの貫通孔４０ａ、４０ｂは、クランクシャフト２の軸受部３に対する相対的な傾きを低減する等のために軸受台３６に形成された貫通孔の一例である。

詳細には、図３に示すように、一方の貫通孔４０ａは、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１よりも下方の位置に重心Ｇ１を有し、軸受台３６における軸受部３の下側軸受部３４と一方（図３では左側）の隔壁３７ａとの間に形成されている。他方の貫通孔４０ｂは、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１よりも下方の位置に重心Ｇ２を有し、軸受台３６における軸受部３の下側軸受部３４と他方（図３では右側）の隔壁３７ｂとの間に形成されている。本実施形態において、貫通孔４０ａの重心Ｇ１は、貫通孔４０ａと同形状（図３では円形状）に形成された板状構造体の重心に対応する貫通孔４０ａ内の位置として定義される。すなわち、貫通孔４０ａの重心Ｇ１は、この貫通孔４０ａに嵌め込まれた上記板状構造体の重心と同じ位置である。他方の貫通孔４０ｂの重心Ｇ２は、上記貫通孔４０ａの重心Ｇ１と同様に定義される。また、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１よりも上方の位置は、当該中心軸Ｃ１よりも高さ方向Ｄ１の上側の位置、具体的には、クランク４と連動するピストン１５側（天板３１側）の位置である。クランクシャフト２の中心軸Ｃ１よりも下方の位置は、当該中心軸Ｃ１よりも高さ方向Ｄ１の下側の位置、具体的には、ピストン１５とは反対側（底板３２側）の位置である。

本実施形態では、クランクシャフト２から軸受部３を介して軸受台３６に加わる荷重の分布を加味すると、貫通孔４０ａ、４０ｂは、軸受台３６のうち当該荷重が比較的大きく加わる特定領域３６ａに形成されることが好ましい。軸受台３６の特定領域３６ａは、図３中の破線によって示されるように、軸受台３６における上記中心軸Ｃ１よりも下方の領域であって、クランクシャフト２からの下方向軸Ｃ２に対して中心軸Ｃ１回りに角度θ１、θ２をなす領域である。下方向軸Ｃ２は、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１から軸受部３の軸受面下端部３９ｂ（軸受面３９ａの下端部）を通る下向きの軸線である。角度θ１、θ２は、互いに方向（符号）が異なる角度である。

例えば、角度θ１は、クランク４の回転方向と同じ順方向の角度（正の角度）である。角度θ２は、この角度θ２とは逆方向の角度（負の角度）である。これらの角度θ１、θ２としては、例えば、−５０度以上＋５０度以下が好ましい。すなわち、貫通孔４０ａ、４０ｂの各重心Ｇ１、Ｇ２は、軸受台３６のうちクランクシャフト２からの下方向軸Ｃ２に対して中心軸Ｃ１回りに−５０度以上＋５０度以下の角度をなす領域内に位置することが好ましい。中でも、貫通孔４０ａ、４０ｂの各重心Ｇ１、Ｇ２は、当該下方向軸Ｃ２に対して中心軸Ｃ１回りに−５０度以上−４０度以下の角度をなす第１の領域内と、当該下方向軸Ｃ２に対して中心軸Ｃ１回りに＋４０度以上＋５０度以下の角度をなす第２の領域内とに各々位置することが特に好ましい。本実施形態において、貫通孔４０ａ、４０ｂの各重心Ｇ１、Ｇ２は、例えば、当該下方向軸Ｃ２について対称に位置している。

また、本実施形態では、クランクシャフト２側から軸受台３６の接続部（具体的には隔壁３７ａ、３７ｂまたは底板３２と軸受台３６との接続部）に掛かる応力を低減するという観点から、貫通孔４０ａ、４０ｂは、弧形状部を含む形状に形成されていることが好ましい。このような貫通孔４０ａ、４０ｂの形状としては、例えば、図３に示されるような円形状、互いに反対方向に凸の弧形状部と直線形状部とを含むオーバル形状（長孔形状）等が挙げられる。本実施形態において、貫通孔４０ａ、４０ｂは、例えば、クランクシャフト２からの下方向軸Ｃ２について対称な形状をなすように形成されている。

図４は、本発明の実施形態における軸受台の接続部と貫通孔との離間状態の一例を示す模式図である。図４には、軸受台３６における貫通孔４０ａの形成部分の断面構造が模式的に示されている。

貫通孔４０ａは、軸受台３６と隔壁３７ａとの接続部３６ｂに生じる応力集中を緩和するという観点から、この接続部３６ｂから所定の距離以上離間していることが好ましい。例えば、軸受台３６と隔壁３７ａとの接続部３６ｂには、クランク４の回転に伴いクランクシャフト２（図２、３参照）から軸受部３の下側軸受部３４を介して軸受台３６に伝わる荷重により、応力が集中する場合がある。このような接続部３６ｂでの応力集中を緩和するためには、図４に示すように、貫通孔４０ａの隔壁３７ａ側の端部は、この隔壁３７ａから貫通孔４０ａの弧形状部の曲率半径ｒ以上離間していることが好ましい。すなわち、貫通孔４０ａの隔壁３７ａ側端部と軸受台３６および隔壁３７ａの接続部３６ｂとの距離Ｌ１は、この曲率半径ｒ以上であることが好ましい。

また、貫通孔４０ａは、軸受部３の下側軸受部３４と軸受台３６との境界部に生じる応力集中を緩和するという観点から、当該境界部から所定の距離以上離間していることが好ましい。例えば、図４に示す下側軸受部３４と軸受台３６との境界部３４ｂには、クランク４の回転に伴いクランクシャフト２から軸受部３の下側軸受部３４を介して軸受台３６に伝わる荷重により、応力が集中する場合がある。本実施形態において、境界部３４ｂは、互いに一体形成されている軸受台３６と下側軸受部３４との間において、軸受台３６の厚さが肉厚の下側軸受部３４の厚さに変わり始める部位である。このような境界部３４ｂでの応力集中を緩和するためには、図４に示すように、貫通孔４０ａの軸受部３側の端部は、この軸受部３から貫通孔４０ａの弧形状部の曲率半径ｒ以上離間していることが好ましい。すなわち、貫通孔４０ａの軸受部３側端部と下側軸受部３４の境界部３４ｂとの距離Ｌ２は、この曲率半径ｒ以上であることが好ましい。

特に図示しないが、他方の貫通孔４０ｂ（図３参照）の隔壁３７ｂおよび下側軸受部３４に対する離間状態は、上述した貫通孔４０ａの場合と同様である。すなわち、貫通孔４０ｂの隔壁３７ｂ側の端部は、この隔壁３７ｂから貫通孔４０ｂの弧形状部の曲率半径以上離間していることが好ましい。貫通孔４０ｂの軸受部３側の端部は、この軸受部３（詳細には下側軸受部３４と軸受台３６との境界部３４ｂ）から貫通孔４０ｂの弧形状部の曲率半径以上離間していることが好ましい。なお、この貫通孔４０ｂの弧形状部の曲率半径は、上述した貫通孔４０ａの弧形状部の曲率半径ｒと同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。

（クランクシャフトの傾動）
つぎに、上述したクランクシャフト２が軸受部３に対して相対的に傾く現象（すなわちクランクシャフト２の傾動）と、このクランクシャフト２の軸受部３に対する相対的な傾きの低減とについて説明する。図５は、本発明の実施形態におけるクランクシャフトの軸受部に対する傾きの低減を説明するための図である。図５には、本実施形態に係る台板１のうち軸受部３および軸受台３６を含む部分を幅方向Ｄ２から見た断面構造が模式的に図示されている。

図５に示すように、クランクシャフト２は、軸方向Ｄ３に沿って複数（シリンダ１２と同数）のクランク４を有し、台板１の軸受部３によって回転自在に支持されている。なお、図５には、これら複数のクランク４のうちの一つが図示されている。クランクシャフト２の外周面と軸受部３の軸受面３９ａ（軸受部材３９の内周面）との間には、クランクシャフト２の回転を円滑にするための潤滑油の油膜が形成されている。また、複数のクランク４の各々は、上述した図１に示したように、連接棒６、クロスヘッド８およびピストン棒１６等（以下、これらを総称して「連動部材」と適宜称する）を介してピストン１５と連動可能に接続されている。すなわち、複数のクランク４の各々は、上述したシリンダ１２内の燃焼室１７での燃料の燃焼（着火）によるピストン１５の往復動に連動して、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１回りに回転する。この際、各クランク４には、ピストン１５から連動部材を介して荷重が加わる。

ここで、複数のシリンダ１２を有する舶用ディーゼルエンジン１０では、隣り合うシリンダ１２同士の間で燃焼室１７での燃料の着火タイミングが相違する。このため、ピストン１５から連動部材を介してクランク４に荷重が加わるタイミングは、クランクシャフト２において軸方向Ｄ３に隣り合う各クランク４間で相違する。例えば、図５に例示するクランク４にピストン１５からの荷重Ｆ１が加わるタイミングは、このクランク４と軸受部３を境に隣り合う別のクランク４（図示せず）とは相違する。故に、クランクシャフト２には、図５に示す片方のクランク４側に偏って荷重Ｆ１が加わる。この結果、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１は、図５の矢印Ｙ１によって例示されるように、軸受部３を境にして荷重Ｆ１の方向と同じ側（図５では紙面に向かって右下側）に傾く。

仮に、台板１の軸受台３６に上述した貫通孔４０ａ、４０ｂ（図３参照）が形成されていない場合、軸受台３６は、クランクシャフト２から軸受部３を介して荷重Ｆ１を受けたとしても、この荷重Ｆ１による変形を起こし難い。この場合、軸受部３は、クランクシャフト２の傾動に抗して、元の状態（例えば傾く前のクランクシャフト２の軸方向Ｄ３に対して軸受面３９ａが平行な状態）を維持する。この結果、クランクシャフト２は、軸受部３に対して相対的に傾いた状態となってしまう。

これに対し、本実施形態に係る台板１では、上述したように軸受台３６に貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている（図３、５参照）。このような軸受台３６は、例えば図５に示すように、クランクシャフト２から軸受部３を介して荷重Ｆ１を受けた場合、貫通孔４０ａ、４０ｂを荷重Ｆ１の方向に押し潰すように変形する。この軸受台３６の変形に伴い、軸受部３は、図５の矢印Ｙ２によって例示されるように、クランクシャフト２の傾動に追従して傾動する。この結果、軸受部３の軸受面３９ａがクランクシャフト２の中心軸Ｃ１に対して平行となるように傾くから、クランクシャフト２の軸受部３に対する相対的な傾きが低減される。

（軸受台端部の応力緩和）
つぎに、上述した軸受台３６の端部に生じる応力の緩和について説明する。図６は、本発明の実施形態における軸受台端部の応力緩和を説明するための図である。図６には、本実施形態に係る台板１のうち軸受部３、軸受台３６および隔壁３７ａ、３７ｂを含む部分を軸方向Ｄ３から見た構造が模式的に図示されている。以下では、軸受台３６の端部として、軸受台３６と隔壁３７ａ、３７ｂとの接続部３６ｂと、軸受台３６と軸受部３の下側軸受部３４との境界部３４ｂを例示して、これらの接続部３６ｂおよび境界部３４ｂにおける応力の緩和を説明する。

図６に示すように、軸受台３６には、弧形状部を有する貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている。詳細には、軸受台３６の特定領域３６ａ（図３参照）内であって下側軸受部３４と隔壁３７ａとの間の部分に、一方の貫通孔４０ａが形成されている。軸受台３６の特定領域３６ａ内であって下側軸受部３４と隔壁３７ｂとの間の部分に、他方の貫通孔４０ｂが形成されている。これらの貫通孔４０ａ、４０ｂは、クランクシャフト２から軸受部３を介して軸受台３６に荷重（例えば図５に例示した荷重Ｆ１）が加えられた場合、この荷重の方向（図６中の実線矢印参照）に押し潰されるように変形する。

例えば、元々円形状の貫通孔４０ａは、加えられた荷重により、この荷重の方向に対して垂直な方向に長くなるように変形する。このように変形した貫通孔４０ａの弧形状部４１ａ、４２ａの近傍には、上記荷重による応力が集中する（図６中のハッチング部分参照）。これにより、本来クランクシャフト２側から軸受台３６と隔壁３７ａとの接続部３６ｂに伝わろうとしていた荷重による応力が、軸受台３６のうち貫通孔４０ａの弧形状部４１ａ、４２ａの近傍部分に吸収された状態となる。この結果、軸受台３６と隔壁３７ａとの接続部３６ｂに生じる応力が低減される。また、本実施形態において、貫通孔４０ａは、軸受台３６と隔壁３７ａとの接続部３６ｂから所定の距離（例えば変形前の貫通孔４０ａにおける弧形状部の曲率半径ｒ）以上離間した部分に形成されている。このため、変形後の貫通孔４０ａから当該接続部３６ｂに及ぶ応力が抑制される。

また、貫通孔４０ａが上述したように変形することにより、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂに生じる応力は、軸受台３６のうち弧形状部４１ａ、４２ａの近傍部分に吸収された状態となる。この結果、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂに生じる応力が低減される。また、本実施形態において、貫通孔４０ａは、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂから所定の距離（例えば変形前の貫通孔４０ａにおける弧形状部の曲率半径ｒ）以上離間した部分に形成されている。このため、変形後の貫通孔４０ａから当該境界部３４ｂに及ぶ応力が抑制される。

上記貫通孔４０ａと同様に、元々円形状の貫通孔４０ｂは、加えられた荷重により、この荷重の方向に対して垂直な方向に長くなるように変形する。このように変形した貫通孔４０ｂの弧形状部４１ｂ、４２ｂの近傍には、上記荷重による応力が集中する（図６中のハッチング部分参照）。これにより、本来クランクシャフト２側から軸受台３６と隔壁３７ｂとの接続部３６ｂに伝わろうとしていた荷重による応力が、軸受台３６のうち貫通孔４０ｂの弧形状部４１ｂ、４２ｂの近傍部分に吸収された状態となる。この結果、軸受台３６と隔壁３７ｂとの接続部３６ｂに生じる応力が低減される。また、本実施形態において、貫通孔４０ｂは、軸受台３６と隔壁３７ｂとの接続部３６ｂから所定の距離（例えば変形前の貫通孔４０ｂにおける弧形状部の曲率半径）以上離間した部分に形成されている。このため、変形後の貫通孔４０ｂから当該接続部３６ｂに及ぶ応力が抑制される。

また、貫通孔４０ｂが上述したように変形することにより、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂに生じる応力は、軸受台３６のうち弧形状部４１ｂ、４２ｂの近傍部分に吸収された状態となる。この結果、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂに生じる応力が低減される。また、本実施形態において、貫通孔４０ｂは、軸受台３６と下側軸受部３４との境界部３４ｂから所定の距離（例えば変形前の貫通孔４０ｂにおける弧形状部の曲率半径）以上離間した部分に形成されている。このため、変形後の貫通孔４０ｂから当該境界部３４ｂに及ぶ応力が抑制される。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る台板１では、クランクシャフト２を回転自在に支持する軸受部３と、軸受部３を下方から支持する軸受台３６と、軸受台３６の両側端部に接続される隔壁３７ａ、３７ｂとが設けられ、軸受台３６には、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１よりも下方の位置に重心を有する貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている。

上記の構成により、クランクシャフト２を回転自在に軸支する軸受部３を下方から支持し得る範囲内で軸受台３６の剛性を適度に下げることができる。このため、ピストン１５の往復動に連動してクランクシャフト２がクランク４と一体に回転する際、ピストン１５から連動部材を介してクランク４に加えられた荷重により、クランクシャフト２が軸受部３を境に当該クランク４（上記荷重が加えられたクランク４）側へ偏って傾動しても、このクランクシャフト２の傾動に追従して、軸受台３６を貫通孔４０ａ、４０ｂが潰れるように変形させるとともに軸受部３の軸受面３９ａを傾動させることができる。これにより、クランクシャフト２の軸受部３（詳細には軸受面３９ａ）に対する相対的な傾きを低減することができる。この結果、クランクシャフト２と軸受面３９ａとの間に供給されている潤滑油の油膜厚さの低減を抑制できることから、クランクシャフト２および軸受部３の摩擦による損傷を防止することができる。

また、上記の作用効果に加え、ピストン１５からクランクシャフト２および軸受部３等を介して軸受台３６に伝わる荷重により、例えば軸受台３６と隔壁３７ａ、３７ｂとの接続部３６ｂや軸受台３６と軸受部３との境界部３４ｂ等の軸受台３６の端部に発生する応力を、軸受台３６における貫通孔４０ａ、４０ｂの近傍部分に集中させて吸収することができる。このため、上記荷重による軸受台３６の端部での応力集中を抑制することができ、この結果、軸受台３６の端部の応力を低減できることから、当該軸受台３６の端部の損傷を防止することができる。

また、本発明の実施形態に係る台板１では、軸受台３６のうち、クランクシャフト２の中心軸Ｃ１から軸受部３の軸受面下端部３９ｂを通る下方向軸Ｃ２に対して中心軸Ｃ１回りに−５０度以上＋５０度以下の角度をなす特定領域３６ａ内に貫通孔４０ａ、４０ｂの各重心Ｇ１、Ｇ２が位置するように、貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されている。このため、軸受台３６のうち、ピストン１５からクランクシャフト２および軸受部３等を介して軸受台３６に伝わる荷重が比較的大きい部分に、貫通孔４０ａ、４０ｂを位置させることができる。これにより、クランクシャフト２の傾動に追従して、軸受台３６の変形とともに軸受部３の軸受面３９ａを効率よく傾動させることができる。

また、本発明の実施形態に係る台板１では、貫通孔４０ａ、４０ｂを、弧形状部を含む形状に形成している。このため、軸受台３６の端部に発生する応力を、軸受台３６における貫通孔４０ａ、４０ｂの弧形状部の近傍部分に効率よく集中させて吸収することができる。これにより、上述の荷重による軸受台３６の端部での応力集中を効率よく抑制できることから、軸受台３６の端部の応力をより低減することができる。

また、本発明の実施形態に係る台板１では、貫通孔４０ａの隔壁３７ａ側の端部を、貫通孔４０ａの弧形状部の曲率半径以上、隔壁３７ａから離間させ、貫通孔４０ｂの隔壁３７ｂ側の端部を、貫通孔４０ｂの弧形状部の曲率半径以上、隔壁３７ｂから離間させている。このため、貫通孔４０ａ、４０ｂの各弧形状部の近傍に上述の荷重による応力を集中させるとともに、このように応力を集中させた各弧形状部から軸受台３６と隔壁３７ａ、３７ｂとの各接続部３６ｂに及ぶ応力の影響を低減することができる。これにより、上述の荷重による軸受台３６と隔壁３７ａ、３７ｂとの各接続部３６ｂでの応力集中をより効率よく抑制できることから、当該各接続部３６ｂの応力をより一層低減して当該各接続部３６ｂの損傷を防止することができる。

また、本発明の実施形態に係る台板１では、貫通孔４０ａ、４０ｂの軸受部３側の各端部を、貫通孔４０ａ、４０ｂの弧形状部の曲率半径以上、軸受部３（詳細には軸受台３６と軸受部３との境界部３４ｂ）から離間させている。このため、貫通孔４０ａ、４０ｂの各弧形状部の近傍に上述の荷重による応力を集中させるとともに、このように応力を集中させた各弧形状部から軸受台３６と軸受部３との境界部３４ｂに及ぶ応力の影響を低減することができる。これにより、上述の荷重による軸受台３６と軸受部３との境界部３４ｂでの応力集中をより効率よく抑制できることから、当該境界部３４ｂの応力をより一層低減して当該境界部３４ｂの損傷を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、円形状の貫通孔４０ａ、４０ｂが軸受台３６に形成された場合を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、貫通孔４０ａ、４０ｂの各形状は、円形状に限らず、オーバル形状、楕円形状、半円弧形状、矩形状、多角形状、弧形状と矩形状とを組み合わせた形状等、様々な形状であってもよい。貫通孔４０ａ、４０ｂの弧形状部を含む形状は、円形状、オーバル形状、楕円形状、半円弧形状、弧形状と矩形状とを組み合わせた形状等、様々な形状であってもよい。また、貫通孔４０ａ、４０ｂの形状および面積は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよいし、貫通孔４０ａ、４０ｂはクランクシャフト２に対する下方向軸Ｃ２について線対称であってもよいし、線対称でなくてもよい。

また、上述した実施形態では、軸受台３６に２つの貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、軸受台３６に形成する貫通孔の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。

また、上述した実施形態では、軸受台３６のうち、隔壁３７ａ、３７ｂと軸受部３との間の部分に貫通孔４０ａ、４０ｂが形成されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、軸受台３６のうち、軸受部３と底板３２との間の部分に貫通孔が形成されていてもよい。この場合、当該貫通孔の底板３２側の端部は、当該貫通孔の弧形状部の曲率半径以上、底板３２から離間していてもよく、軸受台３６の端部の一例として、軸受台３６と底板３２との接続部に生じる応力を、上記貫通孔の形成によって低減してもよい。

また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 台板
２ クランクシャフト
３ 軸受部
４ クランク
５ 架構
６ 連接棒
７ 摺動板
８ クロスヘッド
９ クロスヘッドピン
１０ 舶用ディーゼルエンジン
１１ シリンダジャケット
１２ シリンダ
１３ シリンダライナ
１４ シリンダカバー
１５ ピストン
１６ ピストン棒
１７ 燃焼室
１８ 排気弁
１９ 動弁装置
２０ 排気マニホールド
２１ 排気管
２２ 過給機
２３ 冷却器
２４ 掃気トランク
２５ タイボルト
２６ ナット
３１ 天板
３１ａ 挿通孔
３２ 底板
３３ 側板
３３ａ 水平リブ
３３ｂ 鉛直リブ
３４ 下側軸受部
３４ａ ねじ穴
３４ｂ 境界部
３５ 上側軸受部
３６ 軸受台
３６ａ 特定領域
３６ｂ 接続部
３７ａ、３７ｂ 隔壁
３８ オイルパン
３９ 軸受部材
３９ａ 軸受面
３９ｂ 軸受面下端部
４０ａ、４０ｂ 貫通孔
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ 弧形状部
Ｃ１ 中心軸
Ｃ２ 下方向軸
Ｄ１ 高さ方向
Ｄ２ 幅方向
Ｄ３ 軸方向
Ｇ１、Ｇ２ 重心

Claims (6)

1. 舶用ディーゼルエンジンのクランクシャフトを収容するクランクケースを構成する台板において、
   前記クランクシャフトを回転自在に支持する軸受部と、
   前記軸受部を下方から支持する軸受台と、
   前記軸受台の両側端部に接続され、前記クランクシャフトの軸方向に対して交差する方向に延在する隔壁と、
   を備え、
   前記軸受台には、前記クランクシャフトの中心軸よりも下方の位置に重心を有する貫通孔が形成されている、
   ことを特徴とする台板。
2. 前記貫通孔の重心は、前記軸受台のうち、前記クランクシャフトの中心軸から前記軸受部の軸受面下端部を通る下方向軸に対して前記中心軸回りに−５０度以上＋５０度以下の角度をなす領域内に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の台板。
3. 前記貫通孔は、弧形状部を含む形状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の台板。
4. 前記貫通孔の前記隔壁側の端部は、前記隔壁から前記弧形状部の曲率半径以上離間している、
   ことを特徴とする請求項３に記載の台板。
5. 前記貫通孔の前記軸受部側の端部は、前記軸受部から前記弧形状部の曲率半径以上離間している、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の台板。
6. 前記貫通孔は、前記軸受台に複数形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の台板。

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