JP2022114875A - エンジンのクランクシャフト支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクシャフトが曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減する。【解決手段】エンジンのクランクシャフトをシリンダブロックに回転可能に支持するエンジンのクランクシャフト支持構造は、シリンダブロックの軸受部材２０にクランクシャフトのジャーナル部１３が支持されたクランクシャフト軸受部８を備え、クランクシャフト軸受部８は、オイルに対する濡れ性がクランクシャフトの軸方向に変化された濡れ性変化部３０を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフト支持構造に関する。

自動車等の車両に搭載されるエンジンにおいて、クランクシャフトは、ピストンの往復運動を回転運動に変換するように、ピン部がピストンにコンロッドを介して連結され、ジャーナル部がシリンダブロックの下部に設けられた軸受部材に回転自在に支持されている。

クランクシャフトのジャーナル部がシリンダブロックの軸受部材に支持されたクランクシャフト軸受部には、オイルパンからオイルポンプによって吸い上げたオイルがシリンダブロックの軸受部材を通じて供給され、ジャーナル部と軸受部材との間が潤滑されるようになっている。

例えば特許文献１には、シリンダブロックの軸受部材を通じてクランクシャフトのジャーナル部と軸受部材との間にオイルを供給すると共にオイルの一部をクランクシャフトのジャーナル部からピン部に供給して、クランクシャフトのジャーナル部とシリンダブロックの軸受部材との間及びクランクシャフトのピン部とコンロッドの大端部に設けられた軸受部材との間を潤滑する潤滑装置が開示されている。

特開２０２０－３３９１５号公報

自動車等のエンジンでは、気筒内における燃焼による爆発力がピストン及びコンロッドを介してクランクシャフトのピン部に作用してクランクシャフトが曲げ変形されるおそれがある。かかる場合、ピン部に隣接するクランクシャフトのジャーナル部が軸受部材に対して傾斜し、ピン部に隣接するジャーナル部の軸方向一端部側が反ピン部側に下方に傾斜して軸受部材の端部に接触して支持されるおそれがある。

ピン部に隣接するクランクシャフトのジャーナル部の軸方向一端部側が下方に傾斜して軸受部材の端部に接触して支持されるとき、ジャーナル部と軸受部材とで構成されるクランクシャフト軸受部に供給されたオイルは、ジャーナル部の軸方向他端部側から外部に漏れ出てジャーナル部の軸方向一端部側に供給されるオイルが少なくなって潤滑性能が低下し、ジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗の増加を引き起こし得る。特に、摩擦抵抗を低下させて燃費性能の向上を図るためなど、オイルの粘度が低い低粘度オイルを使用する場合、このような問題が顕著になり得る。

そこで、本発明は、クランクシャフトが曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができるエンジンのクランクシャフト支持構造を提供することを課題とする。

本発明は、エンジンのクランクシャフトをシリンダブロックに回転可能に支持するエンジンのクランクシャフト支持構造であって、前記シリンダブロックの軸受部材に前記クランクシャフトのジャーナル部が支持されたクランクシャフト軸受部を備え、前記クランクシャフト軸受部は、オイルに対する濡れ性が前記クランクシャフトの軸方向に変化された濡れ性変化部を有しているエンジンのクランクシャフト支持構造を提供する。

本発明によれば、濡れ性変化部によって、クランクシャフト軸受部においてオイルに対する濡れ性をクランクシャフトの軸方向に変化させることができる。親油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性を変化させることで、クランクシャフト軸受部においてジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けてオイルを移動させてジャーナル部の軸方向端部側にオイルを保持することができ、ジャーナル部の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

ピン部に燃焼による爆発力が作用してクランクシャフトが曲げ変形され、ピン部に隣接するジャーナル部の軸方向端部側が軸受部材に接触して支持される場合においても、ジャーナル部の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

したがって、クランクシャフトが曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができる。低粘度オイルを使用する場合においても、クランクシャフト軸受部においてジャーナル部の軸方向端部側にオイルを保持することができ、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができる。

前記濡れ性変化部は、軸受部材の内周面及びジャーナル部の外周面の少なくとも一方に親油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部を備えている。

本構成により、濡れ性変化部に、軸受部材の内周面及びジャーナル部の外周面の少なくとも一方に複数の溝部が形成されるので、複数の溝部の形成による比較的簡単な構成によって、親油性をジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くしてジャーナル部の軸方向端部側にオイルを保持することができ、ジャーナル部の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

前記複数の溝部は、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成され得る。

本構成により、軸受部材の内周面及びジャーナル部の外周面の少なくとも一方にジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成される複数の溝部によって、親油性をジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くすることができる。

前記複数の溝部は、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて幅が大きく形成され得る。

本構成により、軸受部材の内周面及びジャーナル部の外周面の少なくとも一方にジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて幅が大きく形成される複数の溝部によって、親油性をジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けてさらに高くすることができる。

前記ジャーナル部の軸方向一端部側にのみクランクシャフトのピン部が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部は、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された複数の溝部を備え、前記ジャーナル部の軸方向両端部側にそれぞれクランクシャフトのピン部が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部は、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向両端部側に向けてそれぞれ深さが深く形成された複数の溝部を備え得る。

本構成により、ジャーナル部の軸方向一端部側にのみピン部が配置されるクランクシャフト軸受部に、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深くなる複数の溝部が備えられるので、ピン部に燃焼による爆発力が作用してピン部に隣接するジャーナル部の軸方向一端部側が軸受部材に接触して支持される場合に、ジャーナル部の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、ジャーナル部の軸方向両端部側にそれぞれピン部が配置されるクランクシャフト軸受部に、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向両端部側に向けてそれぞれ深さが深くなる複数の溝部が備えられるので、ピン部に燃焼による爆発力が作用してピン部に隣接するジャーナル部の軸方向一端部側及び軸方向他端部側がそれぞれ軸受部材に接触して支持される場合に、ジャーナル部の軸方向一端部側及び軸方向他端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

前記軸受部材及び前記ジャーナル部は、金属材料によって形成され、ジャーナル部の軸方向一端部側にのみクランクシャフトのピン部が配置されるクランクシャフト軸受部は、軸受部材の内周面及びジャーナル部の外周面の少なくとも一方に親油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるようにジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された複数の溝部として複数の第１溝部を備えると共に、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側における外周面に設けられたフッ素樹脂からなる層を備える。そして、フッ素樹脂からなる層に、撥油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて深さが深く形成された複数の第２溝部が設けられることが好ましい。

本構成により、ジャーナル部の軸方向一端部側にのみピン部が配置されるクランクシャフト軸受部では、親油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるように複数の第１溝部が設けられるので、ジャーナル部の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側における外周面にフッ素樹脂からなる層が設けられるので、フッ素樹脂からなる層によってクランクシャフト軸受部に供給されたオイルがジャーナル部の軸方向他端部側に向かうことを抑制することができる。さらに、フッ素樹脂からなる層には撥油性がジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて深さが深くなる複数の第２溝部が設けられるので、クランクシャフト軸受部に供給されたオイルがジャーナル部の軸方向端部側に向かうことをさらに抑制することができる。ジャーナル部の軸方向一端部側にのみピン部が配置されるクランクシャフト軸受部において、ジャーナル部の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部と軸受部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

前記ジャーナル部の軸方向端部にフッ素樹脂からなる層が設けられることが好ましい。

本構成により、ジャーナル部の軸方向端部に設けられたフッ素樹脂からなる層によって、クランクシャフト軸受部に供給されたオイルがジャーナル部の軸方向端部から外部に漏れることを抑制することができ、クランクシャフト軸受部に供給するオイルの供給量を少なくすることができる。

本発明に係るエンジンのクランクシャフト支持構造によれば、クランクシャフトが曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができる。

本発明の実施形態に係るクランクシャフト支持構造を備えたエンジンの概略図である。 クランシャフト軸受部を示す図である。 クランクシャフトのジャーナル部が傾斜した状態を示す図である。 図２に示すクランクシャフト軸受部の断面図である。 オイルに対する濡れ性を説明するための説明図である。 別のクランシャフト軸受部を示す図である。 図６に示すクランシャフト軸受部の断面図である。 図４に示すクランシャフト軸受部の変形例を示す図である。 図７に示すクランシャフト軸受部の変形例を示す図である。 図７に示すクランシャフト軸受部の別の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るクランクシャフト支持構造を備えたエンジンの概略図である。図１に示す本発明の実施形態に係るクランクシャフト支持構造を備えたエンジン１は、自動車等の車両に搭載されるものであり、これに限定されるものではないが、４つの気筒が直列に配置された直列４気筒型のエンジン１である。

エンジン１は、４つの気筒が形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の下部に回転可能に支持されるクランクシャフト１０とを備えている。クランクシャフト１０は、軸方向一端部側としての前端部側の端部１１にタイミングギヤなどが取り付けられ、軸方向他端部側としての後端部側の端部１２にフライホイールなどが取り付けられる。

クランクシャフト１０は、炭素鋼などの金属材料によって形成され、軸方向に交互に配置された５つのジャーナル部１３と４つのピン部１４とを有している。クランクシャフト１０は、前端部側から順に配置される第１～第５ジャーナル部Ｊ１～Ｊ５と、隣り合うジャーナル部Ｊ１～Ｊ５の間に前端部側から順に配置される第１～第４ピン部Ｐ１～Ｐ４とを有している。

５つのジャーナル部１３は、クランクシャフト１０の中心軸Ｃ１上に配置され、外周面が円筒状若しくは略円筒状に形成されてクランクシャフト１０の軸方向に延びている。４つのピン部１４は、クランクシャフト１０の中心軸Ｃ１に対してオフセットして配置され、外周面が円筒状若しくは略円筒状に形成されてクランクシャフト１０の軸方向に延びている。第１及び第４ピン部Ｐ１，Ｐ４と、第２及び第３ピン部Ｐ２，Ｐ３とは、クランクシャフト１０の中心軸Ｃ１に対して１８０度対称位置に配置されている。

クランクシャフト１０は、軸方向に隣接するジャーナル部１３とピン部１４とをそれぞれ接続する８つのクランクアーム部１５を有し、クランクアーム部１５には、ピン部１４に対応してカウンタウェイト部１６が設けられている。クランクアーム部１５は、前端部側から順に第１～第８クランクアーム部Ａ１～Ａ８を有し、カウンタウェイト部１６は、前端部側から順に第１～第８カウンタウェイトＢ１～Ｂ８を有している。

ジャーナル部１３は、シリンダブロック２の下部に設けられた軸受部材２０に回転可能に支持されている。軸受部材２０は、アルミニウム合金などの金属材料によって形成され、ジャーナル部１３の外周面に沿って配置される内周面を有して円筒状若しくは略円筒状に形成されている。

シリンダブロック２は、アルミニウム合金などの金属材料によって形成され、エンジン１の上側に配置されるアッパブロック３と、エンジン１の下側に配置されるロアブロック４とを備えている。軸受部材２０は、アッパブロック３の下面とロアブロック４の上面との間に配置されてシリンダブロック２の下部に設けられている。

ピン部１４は、気筒内に配置されるピストン５にコンロッド６を介して連結されている。コンロッド６の小端部がピストン５に連結され、コンロッド６の大端部がピン部１４に連結されている。コンロッド６の大端部とピン部１４とは、軸受部材７を介して回転可能に連結されている。軸受部材７は、ピン部１４の外周面に沿って配置される内周面を有して円筒状若しくは略円筒状に形成されている。

クランクシャフト１０は、ピン部１４がピストン５にコンロッド６を介して連結され、ジャーナル部１３がシリンダブロック２の下部に設けられた軸受部材２０に回転自在に支持され、気筒内における燃焼による爆発力がピストン５及びコンロッド６を介してピン部１４に作用してピストン５の往復運動を回転運動に変換するようになっている。

エンジン１では、図示されていないが、シリンダブロック２の下面に取り付けられたオイルパンに貯留されたオイルをオイルポンプによって吸い上げ、シリンダブロック２のアッパブロック３に設けられたオイル通路３ａを通じて、ジャーナル部１３が軸受部材２０に回転自在に支持されたクランクシャフト軸受部８に供給されて潤滑されるようになっている。軸受部材２０の軸方向中央側にはオイル通路３ａに対応してオイル穴が設けられ、前記オイル穴を通じて軸受部材２０とジャーナル部１３との間にオイルが供給されるようになっている。

クランクシャフト軸受部８に供給されたオイルの一部は、クランクシャフト１０内にジャーナル部１３とピン部１４とを連通するように設けられたオイル通路を通じてジャーナル部１３からピン部１４に供給され、クランクシャフト１０のピン部１４とコンロッド６の大端部に設けられた軸受部材７との間に供給されるようになっている。

図２は、クランシャフト軸受部を示す図である。図２では、ジャーナル部Ｊ２が軸受部材２０に支持されたクランクシャフト軸受部８及びその近傍を示している。図２に示すクランクシャフト軸受部８では、ジャーナル部Ｊ２の軸方向一端部側に、クランクアーム部Ａ２を介してピン部Ｐ１が隣接して配置され、ジャーナル部Ｊ２の軸方向他端部側には、クランクアーム部Ａ３を介してピン部Ｐ２が隣接して配置されている。ジャーナル部Ｊ２の軸方向両端部側に配置されるピン部Ｐ１及びＰ２は、クランクシャフト１０の周方向に１８０度対称位置に配置されている。

ジャーナル部Ｊ２が支持される軸受部材２０は、それぞれ断面半円状に形成された上側軸受部材２１及び下側軸受部材２２を組み合わせて円筒状に形成されている。上側軸受部材２１は、ジャーナル部１３のピストン側の外周面に沿って配置されるようにアッパブロック３に取り付けられ、下側軸受部材２２は、ジャーナル部１３の反ピストン側の外周面に沿って配置されるようにロアブロック４に取り付けられている。上側軸受部材２１には、前記オイル穴が設けられている。

図３は、クランクシャフトのジャーナル部が傾斜した状態を示す図である。図３では、気筒内における燃焼による爆発力がピストン５及びコンロッド６を介してクランクシャフト１０のピン部１４に作用してクランクシャフト１０が曲げ変形されるとき、ピン部１４に隣接するクランクシャフト１０のジャーナル部１３が軸受部材２０の中心軸Ｃ２に対して傾斜した状態を示している。

図３（ａ）に示すように、燃焼による爆発力がジャーナル部Ｊ２の軸方向一端部側にクランクアーム部Ａ２を介して隣接して配置されるピン部Ｐ１に作用する場合、ジャーナル部Ｊ２の軸方向一端部側が反ピン部側に下方に傾斜して、矢印Ｐ１で示すように軸受部材２０の端部に接触して支持される。

また、図３（ｂ）に示すように、燃焼による爆発力がジャーナル部Ｊ２の軸方向一端部側にクランクアーム部Ａ３を介して隣接して配置されるピン部Ｐ２に作用する場合、ジャーナル部Ｊ２の軸方向一端部側が反ピン部側に下方に傾斜して、矢印Ｐ２で示すように軸受部材２０の端部に接触して支持される。

このように、ピン部１４に隣接するジャーナル部１３の軸方向一端部側が反ピン部側に下方に傾斜して軸受部材２０の端部に接触して支持されるとき、オイルは、ジャーナル部Ｊ２の軸方向他端部側から外部に漏れ出てジャーナル部１３の軸方向一端部側に供給されるオイルが少なくなって潤滑性能が低下し得る。これに対し、本実施形態では、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性をクランクシャフト１０の軸方向に変化させることで、ジャーナル部１３の軸方向端部側における潤滑性能を向上させる。

図４は、図２に示すクランクシャフト軸受部の断面図である。図４に示すように、クランクシャフト１０のジャーナル部１３がシリンダブロック２の軸受部材２０に回転自在に支持されたクランクシャフト軸受部８には、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０が設けられている。

濡れ性変化部３０は、軸受部材２０の内周面２３に親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備えている。複数の溝部３１はそれぞれ、ジャーナル部１３の周方向全体に亘ってジャーナル部１３の周方向に延びるように形成され、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側にそれぞれ離間して形成されている。

複数の溝部３１はそれぞれ、所定幅Ｗ１を有すると共に所定深さＤ１を有する断面三角形状、具体的には二等辺三角形状に形成されている。複数の溝部３１の幅Ｗ１は、同一に設定され、複数の溝部３１の深さＤ１は、軸受部材２０の軸方向中心Ｃ３より軸方向一方側においてジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向かうに方向に深くなるように設定されている。

このように、複数の溝部３１は、深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向かうに方向に深くなるように形成され、これにより、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるように形成されている。

クランクシャフト軸受部８には、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側についても、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側と同様に、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０が設けられている。

ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側についても、濡れ性変化部３０は、軸受部材２０の内周面２３に親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備え、複数の溝部３１は、深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向かうに方向に深くなるように形成されている。図４では、図を見やすくするために溝部３１を拡大して示しているが、溝部３１は、例えば幅が数μｍ～数十μｍの範囲内で形成される微細な溝部である。

クランクシャフト軸受部８には、ジャーナル部１３の軸方向端部１３ｂにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂からなる層４０が設けられている。ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂにフッ素樹脂からなる層４０が設けられ、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂにフッ素樹脂からなる層４０が設けられている。

ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層４０は、軸受部材２０より軸方向一端部側に設けられている。フッ素樹脂からなる層４０は、ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂにおける外周面１３ａに接続されるクランクアーム部１５の軸方向他端部側の端面１４ａにも形成され、軸受部材２０の内周面２３より径方向外側まで設けられている。

ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層４０についても同様に、軸受部材２０より軸方向他端部側に設けられ、フッ素樹脂からなる層４０は、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂにおける外周面１３ａに接続されるクランクアーム部１５の軸方向一端部側の端面１４ａにも形成され、軸受部材２０の内周面２３より径方向外側まで設けられている。フッ素樹脂からなる層４０は、例えば厚さが数百μｍで形成される。

フッ素樹脂からなる層４０は、撥油性を有している。ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層４０によって、オイルがジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂから外部に漏れることを抑制し、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層４０によって、オイルがジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂから外部に漏れることを抑制する。

図５は、オイルに対する濡れ性を説明するための説明図である。図５（ａ）は、オイル１００が壁面１０１に付着した状態を示し、図５（ｂ）は、オイル１００が壁面１０１に設けられた溝部１０２に侵入した状態を示している。図５では、溝部１０２の幅をＷとし、溝部１０２の深さをＤとし、溝部１０２の開口面積をａ１とし、溝部１０２の面積をａ２として示している。

オイル１００が図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示す状態に変形し、オイル１００が新しい表面を作るときに必要なエネルギーをＥ１とすると、エネルギーＥ１は、次式：Ｅ１＝Ｅｓｕｒｆ×（ａ２－ａ１）によって表すことができる。ここで、Ｅｓｕｒｆはオイル１００の表面自由エネルギーを示している。

また、オイル１００が図５（ｂ）に示す状態から図５（ａ）に示す状態に変形し、オイル１００を壁面１０１、具体的には溝部１０２の壁面１０１から引き剥がすときに必要なエネルギーをＥ２とすると、エネルギーＥ２は、次式：Ｅ２＝Ｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ×ａ２によって表すことができる。ここで、Ｅｉｎｔｅｒｆａｃｅはオイル１００の界面相互作用エネルギーを示している。

壁面１０１に対するオイル１００の親油性の度合いである親油度は（Ｅ２－Ｅ１）で表すことができ、Ｅ１＜Ｅ２の場合には図５（ｂ）に示すようにオイル１００が壁面１０１の溝部１０２に侵入した状態が安定し（親油）、エネルギーＥ１とエネルギーＥ２との差（Ｅ２－Ｅ１）が大きいほど親油度が高くなる。Ｅ１＞Ｅ２の場合には図５（ａ）に示すようにオイル１００が壁面１０１に付着した状態が安定する（撥油）。

親油度（Ｅ２－Ｅ１）は、（Ｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ－Ｅｓｕｒｆ）×ａ２＋Ｅｓｕｒｆ×ａ１として表され、溝部１０２が次式：Ｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ＞Ｅｓｕｒｆである金属材料によって形成される場合、溝部１０２の深さＤを大きくすると溝部１０２の面積ａ２が大きくなることから、親油度が高くなって親油性が高くなる。

一方、溝部１０２が、次式：Ｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ＜Ｅｓｕｒｆであるフッ素樹脂材料によって形成される場合、溝部１０２の深さＤを大きくすると溝部１０２の面積ａ２が大きくなることから、親油度が低くなって親油性が低くなり撥油性が高くなる。

また、溝部１０２の幅Ｗを大きくすると溝部１０２の面積ａ２と溝部１０２の開口面積ａ１との差が小さくなってエネルギーＥ１が小さくなることから、溝部１０２が金属材料又はフッ素樹脂材料のいずれの材料によって形成される場合についても、親油度が高くなって親油性が高くなる。

図４に示すクランクシャフト軸受部８では、複数の溝部３１は、深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向かうに方向に深くなるように形成され、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成されている。

このように、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性をクランクシャフト１０の軸方向に変化させることで、ジャーナル部１３の軸方向端部側における潤滑性能を向上させることができる。

クランクシャフト１０では、ジャーナル部１３の軸方向両端部側にそれぞれピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８は、第２ジャーナル部Ｊ２のクランクシャフト軸受部８と同様に形成され、第３ジャーナル部Ｊ３及び第４ジャーナル部Ｊ４のクランクシャフト軸受部８はそれぞれ同様に形成される。第３ジャーナル部Ｊ３のクランクシャフト軸受部８は、ジャーナル部１３の軸方向両端部側にそれぞれ隣接して配置されるピン部Ｐ２，Ｐ４がクランクシャフト１０の中心軸Ｃ１に対して周方向に同一位置に配置され、濡れ性変化部及びフッ素樹脂からなる層を設けないようにすることも可能である。

図６は、別のクランシャフト軸受部を示す図である。図６では、ジャーナル部Ｊ１が軸受部材２０に支持されたクランクシャフト軸受部８及びその近傍を示している。図６に示すように、ジャーナル部Ｊ１が支持されるクランクシャフト軸受部８では、ジャーナル部Ｊ１の軸方向他端部側にのみ、クランクアーム部Ａ１を介してピン部Ｐ１が隣接して配置されている。

ジャーナル部Ｊ１が支持される軸受部材２０についても、ジャーナル部Ｊ２が支持される軸受部材２０と同様に、上側軸受部材２１及び下側軸受部材２２を組み合わせて円筒状に形成され、上側軸受部材２１には、前記オイル穴が設けられている。

図７は、図６に示すクランクシャフト軸受部の断面図である。図７に示すクランクシャフト軸受部８についても、図４に示すクランクシャフト軸受部８と同様に、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０が設けられている。

濡れ性変化部３０は、軸受部材２０の内周面２３に親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備え、複数の溝部３１はそれぞれ、ジャーナル部１３の周方向全体に亘ってジャーナル部１３の周方向に延びるように形成され、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側にそれぞれ離間して形成されている。

複数の溝部３１はそれぞれ、所定幅Ｗ１を有すると共に所定深さＤ１を有する断面三角形状に形成され、複数の溝部３１の幅Ｗ１は、同一に設定され、複数の溝部３１の深さＤ１は、軸受部材２０の軸方向中心Ｃ３より軸方向他方側においてジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向かうに方向に深くなるように設定されている。

このように、複数の溝部３１は、深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向かうに方向に深くなるように形成され、これにより、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるように形成されている。クランクアーム部Ａ１を介してピン部Ｐ１が隣接して配置されるジャーナル部Ｊ１の軸方向他端部側にのみ濡れ性変化部３０が設けられている。

図７に示すクランクシャフト軸受部８についても、図４に示すクランクシャフト軸受部８と同様に、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂにフッ素樹脂からなる層４０が設けられている。フッ素樹脂からなる層４０は、軸受部材２０より軸方向他端部側に設けられ、クランクアーム部１５の軸方向他端部側の端面１４ａにも形成され、軸受部材２０の内周面２３より径方向外側まで設けられている。

ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂにもフッ素樹脂からなる層５０が設けられている。フッ素樹脂からなる層５０は、ジャーナル部１３の外周面１３ａに軸受部材２０の軸方向中心Ｃ３から軸受部材２０より軸方向一端部側に、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂまで設けられている。

ジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層５０によって、オイルがジャーナル部１３の軸方向一端部１３ｂから外部に漏れることを抑制し、ジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層４０によって、オイルがジャーナル部１３の軸方向他端部１３ｂから外部に漏れることを抑制する。

クランクシャフト１０では、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８は、第１ジャーナル部Ｊ１のクランクシャフト軸受部８と同様に形成され、第５ジャーナル部Ｊ５のクランクシャフト軸受部８は同様に形成される。

図８は、図４に示すクランシャフト軸受部の変形例を示す図である。図８に示すように、ジャーナル部１３の軸方向両端部側にそれぞれピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８において、ジャーナル部１３の外周面１３ａに親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０を設けるようにしてもよい。

かかる場合についても、濡れ性変化部３０は、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備え、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成される。

図９は、図７に示すクランシャフト軸受部の変形例を示す図である。図９に示すように、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８において、ジャーナル部１３の外周面１３ａに親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０を設けるようにしてもよい。

かかる場合についても、濡れ性変化部３０は、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備え、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成される。

図１０は、図７に示すクランシャフト軸受部の別の変形例を示す図である。図１０に示すように、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８において、ジャーナル部１３の外周面１３ａに軸受部材２０の軸方向中心Ｃ３から軸受部材２０より軸方向端部側に、ジャーナル部１３の軸方向端部１３ｂまで設けられるフッ素樹脂からなる層７０の外周面７１に、撥油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部７２を備えるようにしてもよい。

フッ素樹脂からなる層７０の外周面７１に形成された複数の溝部７２はそれぞれ、ジャーナル部１３の周方向全体に亘ってジャーナル部１３の周方向に延びるように形成され、複数の溝部７２は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側にそれぞれ離間して形成されている。

複数の溝部７２はそれぞれ、所定幅Ｗ２を有すると共に所定深さＤ２を有する断面三角形状、具体的には二等辺三角形状に形成されている。複数の溝部７２の幅Ｗ２は、同一に設定され、複数の溝部７２の深さＤ２は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向かうに方向に深くなっている。

複数の溝部７２は、深さＤ２がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向かう方向に深くなるように形成され、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて低くなるように、すなわち撥油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成されている。

このように、ジャーナル部１３の軸方向端部１３ｂに設けられるフッ素樹脂からなる層７０に撥油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように複数の溝部７２を形成することで、オイルがジャーナル部１３の軸方向端部１３ｂから外部に漏れることをさらに抑制する。

クランクシャフト１０のクランクシャフト軸受部８に形成される複数の溝部３１は、幅Ｗ１が同一に設定されて深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向かうに方向に深くなるように形成されているが、幅Ｗ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて大きく形成されてもよい。

クランクシャフト軸受部８において、フッ素樹脂からなる層７０の外周面７１に形成された複数の溝部７２は、幅Ｗ１が同一に設定されて深さＤ１がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向かうに方向に深くなるように形成されているが、幅Ｗ２がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて小さく形成されてもよい。

本実施形態では、濡れ性変化部３０は、軸受部材２０の内周面２３又はジャーナル部１３の外周面１３ａに設けられるが、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面１３ａに設けるようにしてもよい。また、シリンダブロック２に軸受部材２０が取り付けられているが、軸受部材２０としてシリンダブロック２を用いるようにしてもよい。

本実施形態では、複数の溝部３１，７２は、断面三角形状に形成されているが、断面矩形状などの他の断面形状に形成することも可能である。複数の溝部３１，７２は、ジャーナル部１３の周方向全体に亘ってジャーナル部１３の周方向に延びるように形成されているが、ジャーナル部１３の周方向において上側及び下側にのみジャーナル部１３の周方向に延びるように形成するようにしてもよい。

このように、本実施形態に係るエンジンのクランクシャフト支持構造によれば、シリンダブロック２の軸受部材２０にクランクシャフト１０のジャーナル部１３が支持されたクランクシャフト軸受部８は、オイルに対する濡れ性がクランクシャフト１０の軸方向に変化された濡れ性変化部３０を有している。

これにより、濡れ性変化部３０によって、クランクシャフト軸受部８においてオイルに対する濡れ性をクランクシャフト１０の軸方向に変化させることができる。親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるようにオイルに対する濡れ性を変化させることで、クランクシャフト軸受部８においてジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けてオイルを移動させてジャーナル部１３の軸方向端部側にオイルを保持することができ、ジャーナル部１３の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

ピン部１４に燃焼による爆発力が作用してクランクシャフト１０が曲げ変形され、ピン部１４に隣接するジャーナル部１３の軸方向端部側が軸受部材２０に接触して支持される場合においても、ジャーナル部１３の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

したがって、クランクシャフト１０が曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部８における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができる。低粘度オイルを使用する場合においても、クランクシャフト軸受部８においてジャーナル部１３の軸方向端部側にオイルを保持することができ、クランクシャフト軸受部８における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することができる。

また、濡れ性変化部３０は、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面１３ａの少なくとも一方に親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部３１を備えている。これにより、濡れ性変化部３０に、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面の少なくとも一方に複数の溝部３１が形成されるので、複数の溝部３１の形成による比較的簡単な構成によって、親油性をジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くしてジャーナル部１３の軸方向端部側にオイルを保持することができ、ジャーナル部１３の軸方向端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成される。これにより、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面１３ａの少なくとも一方にジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成される複数の溝部３１によって、親油性をジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くすることができる。

また、複数の溝部３１は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて幅が大きく形成される。これにより、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面１３ａの少なくとも一方にジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて幅が大きく形成される複数の溝部３１によって、親油性をジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向端部側に向けてさらに高くすることができる。

また、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみクランクシャフト１０のピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された複数の溝部３１を備え、ジャーナル部１３の軸方向両端部側にそれぞれクランクシャフト１０のピン部１４が隣接して配置されるクランクシャフト軸受部８は、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向両端部側に向けてそれぞれ深さが深く形成された複数の溝部３１を備える。

これにより、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が配置されるクランクシャフト軸受部８に、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深くなる複数の溝部３１が備えられるので、ピン部１４に燃焼による爆発力が作用してピン部１４に隣接するジャーナル部１３の軸方向一端部側が軸受部材２０に接触して支持される場合に、ジャーナル部１３の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、ジャーナル部１３の軸方向両端部側にそれぞれピン部１４が配置されるクランクシャフト軸受部８に、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向両端部側に向けてそれぞれ深さが深くなる複数の溝部３１が備えられるので、ピン部１４に燃焼による爆発力が作用してピン部１４に隣接するジャーナル部１３の軸方向一端部側及び軸方向他端部側がそれぞれ軸受部材２０に接触して支持される場合に、ジャーナル部１３の軸方向一端部側及び軸方向他端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、軸受部材２０及びジャーナル部１３は、金属材料によって形成され、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が配置されるクランクシャフト軸受部８は、軸受部材２０の内周面２３及びジャーナル部１３の外周面１３ａの少なくとも一方に親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるようにジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された複数の溝部３１として複数の第１溝部３１を備えると共に、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側における外周面１３ａに設けられたフッ素樹脂からなる層７０を備える。そして、フッ素樹脂からなる層７０に、撥油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて深さが深く形成された複数の第２溝部７２が設けられる。

これにより、ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が配置されるクランクシャフト軸受部８では、親油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるように複数の第１溝部３１が設けられるので、ジャーナル部１３の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、ジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側における外周面１３ａにフッ素樹脂からなる層７０が設けられるので、フッ素樹脂からなる層７０によってクランクシャフト軸受部８に供給されたオイルがジャーナル部１３の軸方向他端部側に向かうことを抑制することができる。さらに、フッ素樹脂からなる層７０には撥油性がジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるようにジャーナル部１３の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて深さが深くなる複数の第２溝部７２が設けられるので、クランクシャフト軸受部８に供給されたオイルがジャーナル部１３の軸方向端部側に向かうことをさらに抑制することができる。ジャーナル部１３の軸方向一端部側にのみピン部１４が配置されるクランクシャフト軸受部８において、ジャーナル部１３の軸方向一端部側における潤滑性能を向上させてジャーナル部１３と軸受部材２０との間の摩擦抵抗を低減することができる。

また、ジャーナル部１３の軸方向端部１３ｂにフッ素樹脂からなる層４０が設けられる。これにより、ジャーナル部１３の軸方向端部に設けられたフッ素樹脂からなる層４０によって、クランクシャフト軸受部８に供給されたオイルがジャーナル部１３の軸方向端部から外部に漏れることを抑制することができ、クランクシャフト軸受部８に供給するオイルの供給量を少なくすることができる。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

以上のように、本発明によれば、クランクシャフトが曲げ変形される場合においても、クランクシャフト軸受部における潤滑性能を向上させて摩擦抵抗を低減することが可能となるから、クランクシャフトをシリンダブロックに回転可能に支持するエンジンないしエンジンが搭載される車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１ エンジン
２ シリンダブロック
８ クランクシャフト軸受部
１０ クランクシャフト
１３ ジャーナル部
１４ ピン部
２０ 軸受部材
３０ 濡れ性変化部
３１ 第１溝部
７２ 第２溝部

Claims (7)

1. エンジンのクランクシャフトをシリンダブロックに回転可能に支持するエンジンのクランクシャフト支持構造であって、
   前記シリンダブロックの軸受部材に前記クランクシャフトのジャーナル部が支持されたクランクシャフト軸受部を備え、
   前記クランクシャフト軸受部は、オイルに対する濡れ性が前記クランクシャフトの軸方向に変化された濡れ性変化部を有している
   エンジンのクランクシャフト支持構造。
2. 前記濡れ性変化部は、前記軸受部材の内周面及び前記ジャーナル部の外周面の少なくとも一方に親油性が前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて高くなるように形成された複数の溝部を備えている
   請求項１に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
3. 前記複数の溝部は、前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて深さが深く形成されている
   請求項２に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
4. 前記複数の溝部は、前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向端部側に向けて幅が大きく形成されている
   請求項３に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
5. 前記ジャーナル部の軸方向一端部側にのみ前記クランクシャフトのピン部が隣接して配置される前記クランクシャフト軸受部は、前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された前記複数の溝部を備え、
   前記ジャーナル部の軸方向両端部側にそれぞれ前記クランクシャフトのピン部が隣接して配置される前記クランクシャフト軸受部は、前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向両端部側に向けてそれぞれ深さが深く形成された前記複数の溝部を備えている
   請求項３又は請求項４に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
6. 前記軸受部材及び前記ジャーナル部は、金属材料によって形成され、
   前記ジャーナル部の軸方向一端部側にのみ前記クランクシャフトのピン部が隣接して配置される前記クランクシャフト軸受部は、前記軸受部材の内周面又は前記ジャーナル部の外周面に親油性が前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて高くなるように前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向一端部側に向けて深さが深く形成された前記複数の溝部として複数の第１溝部を備えると共に、前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側における外周面に設けられたフッ素樹脂からなる層を備え、
   前記フッ素樹脂からなる層に、撥油性が前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて高くなるように前記ジャーナル部の軸方向中央側から軸方向他端部側に向けて深さが深く形成された複数の第２溝部が設けられている
   請求項３から請求項５の何れか１項に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
7. 前記ジャーナル部の軸方向端部にフッ素樹脂からなる層が設けられている
   請求項２から請求項６の何れか１項に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。

Images