JP2023129825A - 往復移動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷部における金属接触を抑制することが可能な往復移動ユニットを提供すること。【解決手段】往復移動ユニット１は、ピストン１０と、コンロッド２０と、コンロッドベアリング３０と、を備える。コンロッドベアリング３０には、高負荷部３０Ｈが形成される。コンロッドベアリング３０は、オイルを介してクランクシャフト２に接する軸受面Ｓを有する。高負荷部３０Ｈにおける軸受面Ｓには、径方向における外向きに窪む形状を有し、オイルを保持可能なオイル保持凹部３２が形成されている。オイル保持凹部３２は、軸受面Ｓのうちコンロッドベアリングの軸方向における端部から離間した位置に形成された縁部を有する。【選択図】図１

Description

この開示は、往復移動ユニットに関する。

例えば、特開２０１８－１２８０７０号公報には、半割軸受が開示されている。この半割軸受は、他の半割軸受と突き合わされて円筒状のすべり軸受を形成する。半割軸受の内周面には、複数の溝が設けられている。

特開２０１８－１２８０７０号公報

特開２０１８－１２８０７０号公報に記載されるような半割軸受がコンロッドベアリングとして用いられる場合、金属接触が生じる懸念がある。具体的に、コンロッドベアリングには、シリンダ内での爆発に起因してピストン及びコンロッドに爆発荷重が作用したときに高負荷が作用する高負荷部が形成される。この高負荷部では、クランクシャフト及びコンロッドベアリング間に適切に油膜が保持されない場合があり、この場合、金属接触が生じ得る。

本発明の目的は、高負荷部における金属接触を抑制することが可能な往復移動ユニットを提供することである。

この開示の一局面に従った往復移動ユニットは、シリンダ内を往復移動するピストンと、前記ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドと、円筒状に形成されており、前記コンロッドを受けるコンロッドベアリングと、を備え、前記コンロッドベアリングには、前記シリンダ内での爆発に起因して前記ピストン及び前記コンロッドに爆発荷重が作用したときに高負荷が作用する高負荷部が形成され、前記コンロッドベアリングは、オイルを介して前記クランクシャフトに接する軸受面を有し、前記高負荷部における前記軸受面には、前記コンロッドベアリングの径方向における外向きに窪む形状を有し、前記オイルを保持可能なオイル保持凹部が形成されており、前記オイル保持凹部は、前記軸受面のうち前記コンロッドベアリングの軸方向における端部から離間した位置に形成された縁部を有する。

この開示によれば、高負荷部における金属接触を抑制することが可能な往復移動ユニットを提供することができる。

本開示の一実施形態における往復移動ユニットを概略的に示す図である。 第１半割軸受の背面図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。 図２及び図３におけるＩＶ－ＩＶ線での断面図である。 往復移動ユニットの変形例を概略的に示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態における往復移動ユニットを概略的に示す図である。この往復移動ユニット１は、エンジンの一部を構成している。

図１に示されるように、往復移動ユニット１は、ピストン１０と、コンロッド２０と、コンロッドベアリング３０と、を備えている。

ピストン１０は、図示略のシリンダ内を直線状に（図１における上下方向に）往復移動する。

コンロッド２０は、ピストン１０とクランクシャフト２とを連結している。ピストン１０の往復移動がコンロッド２０を介してクランクシャフト２に伝達されることにより、クランクシャフト２が回転する。

コンロッドベアリング３０は、円筒状に形成されており、コンロッド２０を受ける。コンロッドベアリング３０は、オイルを介してクランクシャフト２に接する軸受面Ｓを有している。軸受面Ｓは、コンロッドベアリング３０の内周面で構成されている。コンロッドベアリング３０の中心軸ＡＸ１は、クランクシャフト２の中心軸ＡＸ１と実質的に一致している。図２及び図３に示されるように軸受面Ｓは、コンロッドベアリング３０の軸方向における中央に位置する中央部ＳＣを有している。

図１に示されるように、コンロッドベアリング３０は、第１半割軸受３０Ａと、第２半割軸受３０Ｂと、を有している。各半割軸受３０Ａ，３０Ｂは、半割の円筒状に形成されたいわゆるプレーンベアリングで構成されている。第１半割軸受３０Ａは、クランクシャフト２とコンロッド２０との間に配置されている。第２半割軸受３０Ｂは、第１半割軸受３０Ａとともにクランクシャフト２の周囲を包囲している。

コンロッドベアリング３０には、シリンダ内での爆発に起因してピストン１０及びコンロッド２０に爆発荷重が作用したときに高負荷が作用する高負荷部３０Ｈが形成される。本実施形態では、第１半割軸受３０Ａに高負荷部３０Ｈが形成される。高負荷部３０Ｈは、第１半割軸受３０Ａのうちコンロッド２０を介してピストン１０と対向する領域に形成される。なお、各部材の設計により、高負荷部３０Ｈは、上記領域とは異なる領域にも形成され得る。

図１～図４に示されるように、高負荷部３０Ｈにおける軸受面Ｓには、オイルを保持可能なオイル保持凹部３２が形成されている。オイル保持凹部３２は、コンロッドベアリング３０の径方向における外向き（図３及び図４における上向き）に窪む形状を有している。図３及び図４に示されるように、オイル保持凹部３２は、径方向における外向きに凸となるように湾曲する形状を有している。図２に示されるように、オイル保持凹部３２は、軸受面Ｓの中央部ＳＣを跨ぐ範囲に形成されている。コンロッドベアリング３０の周方向におけるオイル保持凹部３２の長さは、軸方向におけるオイル保持凹部３２の長さよりも大きい。図２に示されるように、クランクシャフト２の中心軸ＡＸ１からオイル保持凹部３２を見たときにおけるオイル保持凹部３２の外形は、楕円形である。ただし、オイル保持凹部３２の外形は、楕円形に限られない。

図２～図４に示されるように、オイル保持凹部３２は、前記径方向における外向きへの窪み量Ｔが最も大きな最深部３２ａを有している。最深部３２ａは、軸受面Ｓの中央部ＳＣに位置している。図４に示されるように、窪み量Ｔは、軸受面Ｓの仮想面Ｓ１（軸受面Ｓにオイル保持凹部３２が形成されていないと仮定した場合における面）と最深部３２ａとの距離を意味する。例えば、窪み量Ｔは、１００μｍ以下に設定される。

図２及び図４に示されるように、オイル保持凹部３２は、縁部３２ｂを有している。縁部３２ｂは、軸受面Ｓのうちコンロッドベアリング３０の軸方向における端部から離間した位置に形成されている。軸受面Ｓのうちコンロッドベアリング３０の軸方向における端部と縁部３２ｂとの間の距離Ｌ２（図４を参照）は、例えば、軸方向における軸受面Ｓの長さＬ１の５％～２０％程度に設定される。

以上に説明したように、本実施形態の往復移動ユニット１では、高負荷部３０Ｈにおける軸受面Ｓにオイル保持凹部３２が形成されており、そのオイル保持凹部３２の縁部３２ｂがコンロッドベアリング３０の端部から離間しているため、高負荷部３０Ｈとクランクシャフト２との間に有効に油膜が保持される。よって、高負荷部３０Ｈにおける金属接触が抑制される。

なお、上記実施形態において、第２半割軸受３０Ｂにオイル保持凹部３２が形成されていてもよい。また、軸受面Ｓのうちオイル保持凹部３２以外の部位に溝等が形成されていてもよい。

図５に示されるように、往復移動ユニット１におけるコンロッド２０は、いわゆる斜め割りコンロッドで構成されてもよい。この場合、高負荷部３０Ｈは、第１半割軸受３０Ａのうちコンロッド２０を介してピストン１０と対向する領域に形成され、その高負荷部３０Ｈの軸受面Ｓにオイル保持凹部３２が形成される。

［態様］
上述した例示的な実施形態及び実施例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

この開示の一局面に従った往復移動ユニットは、シリンダ内を往復移動するピストンと、前記ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドと、円筒状に形成されており、前記コンロッドを受けるコンロッドベアリングと、を備え、前記コンロッドベアリングには、前記シリンダ内での爆発に起因して前記ピストン及び前記コンロッドに爆発荷重が作用したときに高負荷が作用する高負荷部が形成され、前記コンロッドベアリングは、オイルを介して前記クランクシャフトに接する軸受面を有し、前記高負荷部における前記軸受面には、前記コンロッドベアリングの径方向における外向きに窪む形状を有し、前記オイルを保持可能なオイル保持凹部が形成されており、前記オイル保持凹部は、前記軸受面のうち前記コンロッドベアリングの軸方向における端部から離間した位置に形成された縁部を有する。

この往復移動ユニットでは、高負荷部における軸受面にオイル保持凹部が形成されており、そのオイル保持凹部の縁部がコンロッドベアリングの端部から離間しているため、高負荷部とクランクシャフトとの間に有効に油膜が保持される。よって、高負荷部における金属接触が抑制される。

また、前記軸受面は、前記軸方向における中央に位置する中央部を有し、前記オイル保持凹部は、前記中央部を跨ぐ範囲に形成されていることが好ましい。

この態様では、高負荷部とクランクシャフトとの間により確実に油膜が保持される。

この場合において、前記オイル保持凹部は、前記径方向における外向きへの窪み量が最も大きな最深部を有し、前記最深部は、前記中央部に位置していることが好ましい。

また、前記コンロッドベアリングの周方向における前記オイル保持凹部の長さは、前記軸方向における前記オイル保持凹部の長さよりも大きいことが好ましい。

このようにすれば、高負荷部とクランクシャフトとの間により確実に油膜が保持される。

この場合において、前記クランクシャフトの中心軸から前記オイル保持凹部を見たときにおける前記オイル保持凹部の外形は、楕円形であることが好ましい。

また、前記オイル保持凹部は、前記径方向における外向きに凸となるように湾曲する形状を有することが好ましい。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 往復移動ユニット、２ クランクシャフト、１０ ピストン、２０ コンロッド、３０ コンロッドベアリング、３０Ａ 第１半割軸受、３０Ｂ 第２半割軸受、３０Ｈ 高負荷部、３２ オイル保持凹部、３２ａ 最深部、３２ｂ 縁部、Ｓ 軸受面、ＡＸ１ 中心軸、ＳＣ 中央部。

Claims (6)

1. シリンダ内を往復移動するピストンと、
   前記ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドと、
   円筒状に形成されており、前記コンロッドを受けるコンロッドベアリングと、を備え、
   前記コンロッドベアリングには、前記シリンダ内での爆発に起因して前記ピストン及び前記コンロッドに爆発荷重が作用したときに高負荷が作用する高負荷部が形成され、
   前記コンロッドベアリングは、オイルを介して前記クランクシャフトに接する軸受面を有し、
   前記高負荷部における前記軸受面には、前記コンロッドベアリングの径方向における外向きに窪む形状を有し、前記オイルを保持可能なオイル保持凹部が形成されており、
   前記オイル保持凹部は、前記軸受面のうち前記コンロッドベアリングの軸方向における端部から離間した位置に形成された縁部を有する、往復移動ユニット。
2. 前記軸受面は、前記軸方向における中央に位置する中央部を有し、
   前記オイル保持凹部は、前記中央部を跨ぐ範囲に形成されている、請求項１に記載の往復移動ユニット。
3. 前記オイル保持凹部は、前記径方向における外向きへの窪み量が最も大きな最深部を有し、
   前記最深部は、前記中央部に位置している、請求項２に記載の往復移動ユニット。
4. 前記コンロッドベアリングの周方向における前記オイル保持凹部の長さは、前記軸方向における前記オイル保持凹部の長さよりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の往復移動ユニット。
5. 前記クランクシャフトの中心軸から前記オイル保持凹部を見たときにおける前記オイル保持凹部の外形は、楕円形である、請求項４に記載の往復移動ユニット。
6. 前記オイル保持凹部は、前記径方向における外向きに凸となるように湾曲する形状を有する、請求項１から５のいずれかに記載の往復移動ユニット。

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