JP4042311B2

JP4042311B2 - スラストメタルの取付構造

Info

Publication number: JP4042311B2
Application number: JP2000218340A
Authority: JP
Inventors: 海内藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2002039154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトのスラスト力を受けるスラストメタルの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のクランクシャフトのクランクジャーナルは、一般的に、互いに固定されるシリンダブロックのバルク部とベアリングキャップとの合せ面部に形成される半割型のジャーナルボアに回転可能に支持される。そして、少なくとも一対のバルク部とベアリングキャップとの軸方向両側面には、ジャーナルボアの周縁部に沿ってスラスト溝が形成され、このスラスト溝に、クランクシャフトのスラスト力を受けるスラストメタルが取り付けられる。
【０００３】
一例として、特開平０５−３０６７１０号公報には、半割型のスラストメタルを軸方向各側面に対して２枚、つまり両側面で合計４枚用いる技術が開示されている。この４枚化構造の場合、シリンダブロックとベアリングキャップの双方に形成されるスラスト溝が全体として円環状をなすこととなるため、ベアリングキャップをシリンダブロックに締結した状態でスラスト溝を供加工することができ、ジャーナルボアの軸心に対するスラスト溝の直角度等の精度が出しやすいという利点がある。しかし、部品点数が多くなり、コストが嵩むとともに、組付作業量も増える等の問題があった。
【０００４】
他の例として、ジャーナルボアに取り付けられるメインメタルの軸方向両端部に、上記のスラストメタルに相当するつば部を一体に形成するものも公知であるが、この場合、構成が複雑化し、やはりコスト的に不利である。
【０００５】
そこで、主にコストの低減化を図るために、一対のシリンダブロック及びベアリングキャップに対して、半割型のスラストメタルを２枚に抑制する２枚化の技術が知られている（実開昭６４−５７４１６号公報等参照）。この構成では、一般的に、シリンダブロック側にのみスラスト溝を形成し、ベアリングキャップにはスラスト溝を形成せず、ベアリングキャップの合せ面でスラストメタルの端面を押さえて回り止めするとともに、スラストメタルのガタツキを防止するようになっている。
【０００６】
しかしながら、このようにベアリングキャップ側にスラスト溝がない場合、上述したようにベアリングキャップをシリンダブロック側に締結した状態でスラスト溝の加工を行うことができない。このため、スラスト溝の加工精度が低下してしまう。つまり、ベアリングキャップをシリンダブロック側に締結していない状態でスラスト溝の加工を行うので、最終的にベアリングキャップをシリンダブロックへ締結，固定した際に、ボルト軸力等によりスラスト溝の近傍が不可避的に軸方向に膨張（拡大）することとなり、スラストメタルの局部当りを招聘するおそれがある。
【０００７】
そこで、特開平１１−１０８０３８号公報では、図８に示すように、シリンダブロック（のバルク部）１とベアリングキャップ３の双方にスラスト溝５，６を形成しつつ、スラストメタル７を両側面で２枚に抑制する技術が開示されている。つまり、略半円弧状のスラストメタル７の一方の端部に回り止め用の爪７ｃを設け、この爪７ｃをシリンダブロック１に形成される爪溝８に係合させることにより、スラストメタル７の回り止めを行うとともに、スラストメタル７の他方の端部に、ベアリングキャップ３のスラスト溝５内へ延びる延長部７ｂを設定し、スラストメタル７のガタツキを防止するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１０８０３８号公報の図４にも示すように、主に製造の簡素化を図るために、一般的に、全てのスラストメタル７は、表裏が規定された同一形状に形成される。このような同一形状のスラストメタル７をシリンダブロック１の軸方向両側面にそれぞれ取り付けた場合、少なくとも一方の軸方向側面では、図８に示すように、爪７ｃがクランクシャフトの回転方向βに対して上流側に位置することとなる。この場合、クランクシャフトの回転に伴って、スラストメタル７に、爪７ｃと爪溝８との係合部分を支点として、クランクシャフトへ向かう方向にモーメントＭ１が作用する。このため、スラストメタル７がクランクシャフトへ不用意に干渉し易く、かつ、これに起因してスラストメタル７の脱落及びクランクシャフトへの巻き込みを招き易くなってしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、請求項１に係る発明は、クランクシャフトのスラスト力を受けるスラストメタルの取付構造において、互いに固定されるシリンダブロックのバルク部とベアリングキャップとの合せ面部に、クランクシャフトのクランクジャーナルを回転可能に支持する半割型のジャーナルボアが形成され、少なくとも一対のバルク部及びベアリングキャップの軸方向両側面には、上記ジャーナルボアの周縁部に沿って半円弧状のスラスト溝がそれぞれ形成されるとともに、このバルク部の軸方向両側面にそれぞれ形成される回り止め溝の双方ともに、クランクシャフトの回転方向でスラスト溝の下流側端部より径方向外方へ張り出しており、上記バルク部の軸方向両側面に形成されるスラスト溝にそれぞれ嵌合するスラストメタルの双方ともに、半円弧状をなし、かつ、組付状態でクランクシャフトの回転方向で下流側となる下流側端部に、上記回り止め溝に嵌合する突起部が設けられており、かつ、上記バルク部の軸方向両側面にそれぞれ形成される一対の回り止め溝の形状を互いに異ならせるとともに、上記回り止め溝にそれぞれ嵌合する一対のスラストメタルの突起部の形状を互いに異ならせたていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、上記バルク部のジャーナルボアに、上記クランクシャフトのクランクジャーナルの外周に摺接するメインメタルが取り付けられ、このメインメタルの軸方向寸法を、上記バルク部のスラスト溝が形成されている部分の軸方向寸法よりも大きく設定したことを特徴としている。
【００１１】
請求項１の発明は、上記バルク部の軸方向両側面にそれぞれ形成される一対の回り止め溝の形状を互いに異ならせるとともに、上記回り止め溝にそれぞれ嵌合する一対のスラストメタルの突起部の形状を互いに異ならせたことを特徴としている。
【００１２】
つまり、仮に前側のスラストメタルを後側のスラスト溝へ組み付けようとしても、突起部が回り止め溝に適切に嵌合しないようになっており、スラストメタルの誤った組付を確実に抑制できる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、一対のバルク部及びベアリングキャップに対して、スラストメタルを２枚に抑制できるため、上記従来例の４枚用いる構造に比して、部品点数が少なくて済み、コスト的にも有利である。
【００１４】
また、このように２枚化構造を採用しつつ、バルク部及びベアリングキャップの双方にスラスト溝が形成されており、スラスト溝が全体として全周にわたって形成されている。従って、バルク部にベアリングキャップを締結した状態で、スラスト溝を供加工で行うことができ、スラスト溝の加工精度が向上する。これに対し、バルク部又はベアリングキャップの一方にのみスラスト溝を形成する場合には、このような供加工ができないため、スライド溝を別途加工した後にバルク部へベアリングキャップを締結したときに、ボルト軸力によるスラスト溝の変形を回避できず、加工精度が低下し、スラストメタルの局部当たり等を招くおそれがある。
【００１５】
更に、ベアリングキャップのスラスト溝には、スラストメタルが存在せず、空間が残されることとなるために、軸受部分で発生する熱の放熱性の面でも有利である。
【００１６】
加えて、各スラストメタルの突起部をスラスト溝の回り止め溝に嵌合させているため、突起部の端面とベアリングキャップの合せ面とが当接，係合することにより、クランクシャフトの回転に供なうスラストメタルの回転を防止できる。
【００１７】
そして、このようなスラストメタルの回り止め機能を有する突起部及び回り止め溝を、クランクシャフトの回転方向に対して下流側に配置している。このため、クランクシャフトの回転に伴ってスラストメタルに作用するモーメントが、軸方向両側面のスラストメタルともに、突起部を支点としてクランクシャフトから離れる方向へ向かう形となり、言い換えると、スラストメタルにクランクシャフトへ向かう方向のモーメントが作用することがない。このため、クランクシャフト側へ不要な荷重が作用したり、これに起因してスラストメタルの脱落あるいはクランクシャフトへの巻き込みを招聘するおそれがない。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、メインメタルによって、スラストメタルが内径側へ脱落したり、径方向にがたつくことが有効に防止される。
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、スラストメタルの誤った組付を確実に抑制できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスラストメタルの取付構造を、直列４気筒式の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜７を参照して詳細に説明する。なお、図３は図２のＣ部の拡大図、図４は図２の矢視Ａ対応図、図５は図２の矢視Ｂ対応図である。
【００２１】
クランクシャフト１０には、その回転軸心１１と同軸上にクランクジャーナル１２が気筒間及び気筒列両端の合計５箇所に設けられている。一方、シリンダブロック１４のバルク部１６には、このバルク部１６と略同一の軸方向寸法を有するベアリングキャップ１８が図外のボルトによって下方より締結固定されるようになっており、両者の合せ面部には、クランクジャーナル１２を回転可能に支持する半割型（全体として円孔状）のジャーナルボア２２，２４がそれぞれ形成されている。
【００２２】
各ジャーナルボア２２，２４には、クランクジャーナル１２の外周面に摺接する半円筒状（全体として円筒状）をなすメインメタル２６がそれぞれ取り付けられる。各メインメタル２６は、内周側に面取り部２６ａ（図３）が形成されており、好ましくは製造コストの低減化を図るために同一形状に形成される。なお、図示していないが、各メインメタル２６とバルク部１６，ベアリングキャップ１８とには、両者の相対移動を防止する爪及び溝等が設けられている。
【００２３】
ここで、気筒列の略中央に位置する一対のバルク部１６Ｃとベアリングキャップ１８Ｃの軸方向両側面、つまり軸方向前面１６Ｆ，１８Ｆ及び後面１６Ｒ，１８Ｒには、ジャーナルボア２２，２４の周縁部に沿って、それぞれ半円弧状（全体として円環状）をなすスラスト溝２８Ｆ，２８Ｒ，３０Ｆ，３０Ｒが合計４箇所に凹設されている。
【００２４】
また、図４，５にも示すように、バルク部１６Ｃの前面１６Ｆ及び後面１６Ｒには、クランクシャフト１０の回転方向αに対してスラスト溝２８Ｆ，２８Ｒの下流側端部より径方向外方へ張り出した回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒがそれぞれ凹設されている。この回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒは、スラスト溝２８Ｆ，２８Ｒと略同じ深さに形成されている。
【００２５】
そして、上記バルク部１６Ｃのスラスト溝２８Ｆ，２８Ｒにのみ、クランクシャフト１０のスラスト面１０ａを受ける半円弧状のスラストメタル３４Ｆ，３４Ｒがそれぞれ嵌合配置される。
【００２６】
図６，７は、それぞれ前側スラストメタル３４Ｆ，後側スラストメタル３４Ｒであり、クランクシャフト１０のスラスト面１０ａに対向する表面側を示している。各スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒには、組付状態でクランクシャフト１０の回転方向αに対して下流側となる下流側端部に、上記回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒにそれぞれ嵌合する突起部３６Ｆ，３６Ｒがそれぞれ径方向外方へ張出形成されている。つまり、両スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒで突起部３６Ｆ，３６Ｒの形成位置が互いに異なっている。
【００２７】
なお、組付時に前後のスラストメタルを間違えて組み付けることのないように、前側スラストメタル３４Ｆの突起部３６Ｆと、後側スラストメタル３４Ｒの突起部３６Ｒとで、形状を互いに異ならせている。これに伴って、各回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒの形状も互いに異ならせている。
【００２８】
また、各スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒのスラスト面１０ａに摺接する側面（図６，７に表れている側面）には、潤滑性を確保するために、２本の潤滑油溝４２Ｆ，４２Ｒがそれぞれ形成されている。
【００２９】
更に、各スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの両端部には、軸方向のずれを吸収するように、両端末へ向けて徐々に薄肉化したテーパ部３８Ｆ，３８Ｒがそれぞれ形成されている。
【００３０】
加えて、各スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの両端部の内周側には、主に製造時の材料取りの効率を向上させるために、それぞれ切欠部４０Ｆ，４０Ｒが形成されている。
【００３１】
このような本実施形態の取付構造によれば、軸方向両側面でスラスト溝２８Ｆ，３０Ｆ及び２８Ｒ，３０Ｒが全周にわたって形成されているので、ベアリングキャップ１８をバルク部１６に締結した状態で、ジャーナルボア２２，２４と同じように、スラスト溝を供加工することができる。従って、スラスト溝の加工精度が向上し、上記従来例のようなスラストメタルの局部当たりを確実に抑制できる。
【００３２】
また、一対のバルク部１６及びベアリングキャップ１８に対してスラストメタル３４Ｆ，３４Ｒを前後一枚ずつ装着する２枚化構造となっているため、上記従来例の４枚化構造に比して、部品点数が少なくて済み、コスト的にも有利である。加えて、ベアリングキャップ１８のスラスト溝３０Ｆ，３０Ｒにはスラストメタルが配設されないために、このスラスト溝３０Ｆ，３０Ｒが空間のまま残される形となり、この空間内の潤滑油を介して放熱が行われることになり、軸受部分で発生する熱の放熱性の面でも有利である。
【００３３】
更に、スラスト溝２８Ｆ，２８Ｒより外方へ張り出した回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒに突起部３６Ｆ，３６Ｒを嵌合させているため、突起部３６Ｆ，３６Ｒの端面とベアリングキャップ１８の合せ面とが当接，係合することにより、クランクシャフト１０の回転に供なうスラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの回転を防止できる。
【００３４】
そして、このようなスラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの回り止め機能を有する突起部３６Ｆ，３６Ｒ及び回り止め溝３２Ｆ，３２Ｒを、クランクシャフト１０の回転方向αに対して下流側に配設している。このため、スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒには、突起部３６Ｆ，３６Ｒを支点としてクランクシャフト１０から離れる方向へ向けてモーメントＭ２が作用するが、このモーメントＭ２は、スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの外周面に当接，係合するスラスト溝２８Ｆ，２８Ｒの内周面によって確実に受け止められる。
【００３５】
言い換えると、クランクシャフト１０の回転に伴って、スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒにクランクシャフト１０へ向かう方向のモーメント（図８のＭ１）が作用することがないため、クランクシャフト１０側へ不要な荷重が作用したり、これに起因してスラストメタル３４Ｆ，３４Ｒの脱落あるいはクランクシャフト１０側への巻き込みを招聘するおそれがない。
【００３６】
更に本実施形態では、図３にも示すように、メインメタル２６の軸方向寸法Ｄ１が、バルク部１６のスラスト溝２８Ｆ，２８Ｒが形成されている部分の軸方向寸法Ｄ２よりも大きく設定されており、このメインメタル２６によって、スラストメタル３４Ｆ，３４Ｒが内径側へ脱落したり、径方向にがたつくことが有効に防止される。
【００３７】
なお、メインメタル２６がクランクシャフト１０のスラスト面１０ａに干渉することのないように、メインメタル２６の軸方向寸法Ｄ１は、対向するスラスト面１０ａ間の軸方向寸法Ｄ３よりも小さく設定されている。
【００３８】
なお、上記の実施形態ではベアリングキャップ１８が５個の互いに独立したベアリングキャップであったが、この他に、複数のベアリングキャップ同士が連結部材にて連結されたタイプのものでもよく、また、全てのベアリングキャップがエンジン本体外壁部を含めて一体となった、所謂ラダーフレーム型のベアリングキャップであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスラストメタルの取付構造を示す分解斜視図。
【図２】本実施形態の取付構造を示す断面対応図。
【図３】図２のＣ部の拡大図。
【図４】本実施形態の前側スラストメタルの取付構造を示す図２の矢視Ａ対応図。
【図５】本実施形態の後側スラストメタルの取付構造を示す図２の矢視Ｂ対応図。
【図６】本実施形態の前側スラストメタルの正面図。
【図７】本実施形態の後側スラストメタルの正面図。
【図８】従来のスラストメタルの取付構造を示す正面図。
【符号の説明】
１０…クランクシャフト
１４…シリンダブロック
１６…バルク部
１８…ベアリングキャップ
２２，２４…ジャーナルボア
２６…メインメタル
２８Ｆ，２８Ｒ，３０Ｆ，３０Ｒ…スラスト溝
３２Ｆ，３２Ｒ…回り止め溝
３４Ｆ，３４Ｒ…スラストメタル
３６Ｆ，３６Ｒ…突起部

Claims

クランクシャフトのスラスト力を受けるスラストメタルの取付構造において、
互いに固定されるシリンダブロックのバルク部とベアリングキャップとの合せ面部に、クランクシャフトのクランクジャーナルを回転可能に支持する半割型のジャーナルボアが形成され、
少なくとも一対のバルク部及びベアリングキャップの軸方向両側面には、上記ジャーナルボアの周縁部に沿って半円弧状のスラスト溝がそれぞれ形成されるとともに、このバルク部の軸方向両側面にそれぞれ形成される回り止め溝の双方ともに、クランクシャフトの回転方向でスラスト溝の下流側端部より径方向外方へ張り出しており、
上記バルク部の軸方向両側面に形成されるスラスト溝にそれぞれ嵌合するスラストメタルの双方ともに、半円弧状をなし、かつ、組付状態でクランクシャフトの回転方向で下流側となる下流側端部に、上記回り止め溝に嵌合する突起部が設けられており、
かつ、上記バルク部の軸方向両側面にそれぞれ形成される一対の回り止め溝の形状を互いに異ならせるとともに、上記回り止め溝にそれぞれ嵌合する一対のスラストメタルの突起部の形状を互いに異ならせたことを特徴とするスラストメタルの取付構造。
上記バルク部のジャーナルボアに、上記クランクシャフトのクランクジャーナルの外周に摺接するメインメタルが取り付けられ、このメインメタルの軸方向寸法を、上記バルク部のスラスト溝が形成されている部分の軸方向寸法よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載のスラストメタルの取付構造。