JP5036604B2 - Crankshaft bearing structure - Google Patents
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Description
本発明は、多気筒型の内燃機関(エンジンともいう)のクランクシャフトを支持する軸受構造に関する。 The present invention relates to a bearing structure that supports a crankshaft of a multi-cylinder internal combustion engine (also referred to as an engine).
一般的に、クランクシャフトのジャーナル部がシリンダブロックに回転自在に支持されていて、クランクシャフトのクランクピンにコネクティングロッドが揺動自在に支持されるようになっており、クランクシャフトのジャーナル部の回転支持部分とコネクティングロッドの揺動支持部分とに、すべり軸受としてのメタルがそれぞれ介装されるようになっている。 Generally, the journal part of the crankshaft is rotatably supported by the cylinder block, and the connecting rod is swingably supported by the crankpin of the crankshaft. Metals as slide bearings are interposed between the support portion and the swing support portion of the connecting rod.
ここでは、クランクシャフトのジャーナル部における回転支持部分に着目して説明する。 Here, a description will be given focusing on the rotation support portion in the journal portion of the crankshaft.
つまり、クランクシャフトのジャーナル部は、シリンダブロックの下側に設けられる断面略U字形の凹部を有する台座と、それにボルト等で取り付けられる断面略U字形の凹部を有するクランクキャップとの間に挟まれた状態で回転自在に支持されるようになっている。 That is, the journal portion of the crankshaft is sandwiched between a pedestal having a substantially U-shaped recess provided on the lower side of the cylinder block and a crank cap having a substantially U-shaped recess attached to the base with a bolt or the like. It is designed to be supported in a freely rotating state.
このクランクシャフトのジャーナル部の外周面と、前記台座の凹部内面およびクランクキャップの凹部内面との対向間には、すべり軸受としてのメタルが介装される。 A metal as a slide bearing is interposed between the outer peripheral surface of the journal portion of the crankshaft and the concave inner surface of the pedestal and the concave inner surface of the crank cap.
このメタルは、一般的に、円筒形のものを二つ割りとしたような形状であり、二つ一対で使用される。これら二つのメタルのうち、シリンダブロックの台座側に配置されるメタルをアッパーメタル、また、クランクキャップ側に配置されるメタルをロアーメタルと一般的に呼んでいる。 This metal is generally shaped like a cylinder divided into two parts and used in pairs. Of these two metals, the metal disposed on the pedestal side of the cylinder block is generally referred to as an upper metal, and the metal disposed on the crank cap side is generally referred to as a lower metal.
従来では、一般的に、アッパーメタルとロアーメタルとについて軸方向全幅が同一に設定されているが、アッパーメタルの内周面の軸方向中間領域には、油溝が設けられている。この油溝は、例えば一定深さつまり溝底面が外径面と同心円形状となっている。 Conventionally, the upper metal and the lower metal are generally set to have the same overall width in the axial direction, but an oil groove is provided in an intermediate region in the axial direction of the inner peripheral surface of the upper metal. For example, the oil groove has a constant depth, that is, the groove bottom surface is concentric with the outer diameter surface.
このような油溝を設けている関係より、アッパーメタルとロアーメタルとは、軸方向全幅を同一に設定していても、アッパーメタルの有効軸受幅が、ロアーメタルの有効軸受幅より小さくなる。 Due to the relationship in which such oil grooves are provided, the upper metal and the lower metal have an effective bearing width of the upper metal that is smaller than the effective bearing width of the lower metal even if the entire axial width is set to be the same.
近年では、例えばジャーナル部の指定はないものの、ロアーメタルの有効軸受幅を、油溝付のアッパーメタルの有効軸受幅より小さくするということが考えられている(例えば特許文献1参照。)。 In recent years, for example, although there is no designation of the journal portion, it has been considered that the effective bearing width of the lower metal is made smaller than the effective bearing width of the upper metal with an oil groove (see, for example, Patent Document 1).
参考までに、各メタルについて、有効軸受幅を大きくするほど、油膜厚さを厚くするうえで有利になる反面、フリクションが大きくなる傾向となる。 For reference, the larger the effective bearing width for each metal, the more advantageous it is to increase the oil film thickness, but the friction tends to increase.
この他、直列4気筒型エンジンにおいて、1番ジャーナル部の外径およびそれに用いるメタルの外径を他より大きく設定すること(例えば特許文献2参照)や、特定のジャーナル部を支持するシリンダブロック側の断面係数を他より大きく設定すること(例えば特許文献2参照)も考えられている。
上記従来例では、いずれも、局部的な不具合を考慮して、その点のみに対処するようにした技術である。しかしながら、本願発明者は、クランクシャフトの動きに応じて各ジャーナル部に作用する圧力を考慮して、各部を最適設計することが好ましいと考え、本発明を提案するに至った。 In the above-described conventional examples, all of these are techniques that deal with only that point in consideration of local problems. However, the present inventor has considered that it is preferable to optimally design each part in consideration of the pressure acting on each journal part according to the movement of the crankshaft, and has proposed the present invention.
このような事情に鑑み、本発明は、多気筒型内燃機関のクランクシャフトにおける多数のジャーナル部をアッパーメタルおよびロアーメタルを介して支持する軸受構造において、クランクシャフトのジャーナル部毎に、油膜厚さの最適化ならびにフリクションの低減化をバランスよく両立可能とすることを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention provides a bearing structure that supports a large number of journal portions in a crankshaft of a multi-cylinder internal combustion engine via an upper metal and a lower metal. The objective is to achieve both optimization and reduction of friction in a balanced manner.
本発明は、直列4気筒型内燃機関のクランクシャフトにおける多数のジャーナル部をアッパーメタルおよびロアーメタルを介して支持する軸受構造であって、前記アッパーメタルの凹状面の軸方向中間領域には、油溝が設けられており、1番、3番、5番ジャーナル部のアッパーメタルの有効軸受幅が、ロアーメタルの有効軸受幅より大きく設定されている、ことを特徴としている。 The present invention is a bearing structure for supporting a large number of journal portions in a crankshaft of an in- line four- cylinder internal combustion engine via an upper metal and a lower metal, and an oil groove is provided in an axial intermediate region of the concave surface of the upper metal. And the effective bearing width of the upper metal of the first, third, and fifth journal portions is set to be larger than the effective bearing width of the lower metal .
なお、有効軸受幅とは、各メタルにおいてジャーナル部の外周面を滑り案内する面の軸方向幅のことである。 The effective bearing width is an axial width of a surface that slides and guides the outer peripheral surface of the journal portion in each metal.
ちなみに、アッパーメタルやロアーメタルの凹状面の軸方向中央に油溝が設けられている場合には、当該メタルにおいて軸方向全幅から前記油溝を差し引いた分が有効軸受幅となる。また、アッパーメタルやロアーメタルの凹状面に前記のような油溝が無く、軸方向全域が面一である場合には、当該メタルの軸方向全幅が有効軸受幅となる。 Incidentally, when an oil groove is provided in the center of the concave surface of the upper metal or the lower metal in the axial direction, an effective bearing width is obtained by subtracting the oil groove from the entire axial width of the metal. Further, when there is no oil groove as described above on the concave surface of the upper metal or the lower metal and the entire axial direction is flush, the entire axial width of the metal is the effective bearing width.
ここで、有効軸受幅を大きくする程、受圧面積が大きくなるので、油膜が保持されやすくなって耐焼付き性が向上する傾向となる反面、フリクションが大きくなる傾向となる。一方、有効軸受幅を小さくする程、受圧面積が小さくなるので、フリクションが小さくなる傾向となる反面、耐焼付き性が低下する傾向となる。 Here, as the effective bearing width is increased, the pressure receiving area is increased, so that the oil film is easily retained and the seizure resistance is improved, but the friction tends to be increased. On the other hand, the smaller the effective bearing width, the smaller the pressure receiving area, so that the friction tends to decrease, but the seizure resistance tends to decrease.
一般的に、多気筒型内燃機関の場合、気筒内圧が最大となる圧縮行程においてクランクシャフトの各ジャーナル部に過大な圧力が作用するが、その作用時期が燃焼タイミングに応じてずれる関係上、ジャーナル部それぞれで回転偏心量に差が生じる。そのため、回転偏心量の大きいジャーナル部では、アッパーメタルとの間の油膜厚さがロアーメタル側より薄くなる一方、回転偏心量の小さいジャーナル部では、アッパーメタルとの間の油膜厚さがロアーメタル側より余裕のある厚さになる。 In general, in the case of a multi-cylinder internal combustion engine, excessive pressure is applied to each journal portion of the crankshaft in the compression stroke at which the cylinder internal pressure becomes maximum. Differences in rotational eccentricity occur in each part. Therefore, in the journal part with a large amount of rotational eccentricity, the oil film thickness with the upper metal is thinner than that on the lower metal side, whereas in the journal part with a small amount of rotational eccentricity, the oil film thickness with the upper metal is smaller than that on the lower metal side. Thickness can be afforded.
このような知見に基づき、上記のような構成を採用している。上記構成では、例えば、回転偏心量の大きいジャーナル部に用いるアッパーメタルの有効軸受幅について、十分な油膜厚さを確保するように大きく設定する一方で、回転偏心量の大きいジャーナル部に用いるロアーメタルの有効軸受幅について、フリクションを低減するように小さく設定することが可能になる。また、回転偏心量の小さいジャーナル部に用いるアッパーメタルの有効軸受幅について、フリクションを小さくするように小さく設定する一方で、回転偏心量の小さいジャーナル部に用いるロアーメタルの有効軸受幅について、十分な油膜厚さを確保するように大きく設定することが可能になる。 Based on such knowledge, the above configuration is adopted. In the above configuration, for example, the effective bearing width of the upper metal used for the journal part having a large amount of rotational eccentricity is set large so as to ensure a sufficient oil film thickness, while the lower metal used for the journal part having a large amount of rotational eccentricity is set. The effective bearing width can be set small so as to reduce friction. In addition, the effective bearing width of the upper metal used for the journal portion having a small amount of rotational eccentricity is set to be small so as to reduce friction, while the effective bearing width of the lower metal used for the journal portion having a small amount of rotational eccentricity is sufficient for an oil film. It becomes possible to set large so as to ensure the thickness.
例えば、直列4気筒型の内燃機関では、1番、3番、5番ジャーナル部の回転偏心量が大きく、また、2番、4番ジャーナル部の回転偏心量が小さくなる。その関係より、回転偏心量の大きい1番、3番、5番ジャーナル部では、アッパーメタルとの間の油膜厚さがロアーメタル側より薄くなる一方、回転偏心量の小さい2番、4番ジャーナル部では、アッパーメタルとの間の油膜厚さがロアーメタル側より余裕のある厚さになる。 For example, in an in-line four-cylinder internal combustion engine, the rotational eccentricity of the first, third, and fifth journal portions is large, and the rotational eccentricity of the second and fourth journal portions is small. Due to this relationship, the No. 1, No. 3, and No. 5 journals with large rotational eccentricity have a thinner oil film between the upper metal and the No. 2 and No. 4 journals with lower rotational eccentricity. Then, the oil film thickness between the upper metal and the lower metal side has a sufficient margin.
このような知見において、少なくとも1番、3番、5番ジャーナル部に用いるアッパーメタルおよびロアーメタルの有効軸受幅を最適設計することを重要視して、本発明では、前記内燃機関を直列4気筒型とし、1番、3番、5番ジャーナル部のアッパーメタルの有効軸受幅を、ロアーメタルの有効軸受幅より大きく設定している。 In this knowledge, it is important to optimally design the effective bearing width of the upper metal and the lower metal used for at least the first, third, and fifth journal portions. In the present invention, the internal combustion engine is an in-line four-cylinder type. The effective bearing width of the upper metal of the first, third, and fifth journal portions is set larger than the effective bearing width of the lower metal .
上記構成では、クランクシャフトのジャーナル部のうち、回転偏心量が大きくなりがちな1番、3番、5番用のアッパーメタルの有効軸受幅について、十分な油膜厚さを確保するために大きく設定する一方で、1番、3番、5番用のロアーメタルの有効軸受幅について、フリクションを軽減可能とするために小さく設定している。 In the above configuration, the effective bearing width of the upper metal for No. 1, No. 3, No. 5 and No. 5 tends to be large in the journal part of the crankshaft is set large to ensure a sufficient oil film thickness. On the other hand, the effective bearing width of the first, third, and fifth lower metals is set to be small in order to reduce the friction.
これにより、1番、3番、5番ジャーナル部における耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減をバランスよく両立することが可能になる。 As a result, it is possible to balance the improvement in seizure resistance and the reduction of friction in the first, third, and fifth journal portions.
さらに好ましくは、2番、4番ジャーナル部のアッパーメタルの有効軸受幅が、ロアーメタルの有効軸受幅より小さく設定される、ものとすることができる。 More preferably, the effective bearing width of the upper metal of the second and fourth journal portions can be set smaller than the effective bearing width of the lower metal.
ここでは、上述した1番、3番、5番ジャーナル部に用いるアッパーメタルおよびロアーメタルの有効軸受幅を最適に設計することに加えて、回転偏心量の小さい2番、4番ジャーナル部に用いるアッパーメタルおよびロアーメタルの有効軸受幅を最適に設計するようにしている。 Here, in addition to optimally designing the effective bearing width of the upper metal and lower metal used for the first, third, and fifth journal parts described above, the upper used for the second and fourth journal parts having a small amount of rotational eccentricity. The effective bearing width of metal and lower metal is designed optimally.
上記構成で示した大小関係は、例えば油膜厚さに余裕のある2番、4番用アッパーメタルの有効軸受幅を小さくすることによって達成される。その場合、2番、4番ジャーナル部とアッパーメタルとの間のフリクションを小さくすることが可能になり、また、2番、4番ジャーナル部とロアーメタルとの間の油膜厚さを必要十分に確保することが可能になる。 The magnitude relationship shown in the above configuration is achieved, for example, by reducing the effective bearing width of the No. 2 and No. 4 upper metal having a sufficient oil film thickness. In that case, it is possible to reduce the friction between the 2nd and 4th journal parts and the upper metal, and to secure the necessary and sufficient oil film thickness between the 2nd and 4th journal parts and the lower metal. It becomes possible to do.
これにより、2番、4番ジャーナル部における耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減をバランスよく両立することが可能になる。したがって、直列4気筒型内燃機関のクランクシャフトにおけるすべてのジャーナル部において耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減をバランスよく両立することが可能になる。 As a result, it is possible to balance the improvement of seizure resistance and the reduction of friction in the second and fourth journal portions in a balanced manner . Therefore, it is possible to achieve both the improvement of seizure resistance and the reduction of friction in a balanced manner in all journal portions of the crankshaft of the in-line four-cylinder internal combustion engine .
本発明に係るクランクシャフトの軸受構造によれば、クランクシャフトのジャーナル部毎に、油膜厚さの最適化ならびにフリクションの低減化をバランスよく両立することが可能になる。これにより、多気筒型内燃機関の燃費性能ならびに出力特性を改善するうえで有利となる。 According to the crankshaft bearing structure of the present invention, it is possible to balance the optimization of the oil film thickness and the reduction of the friction in a balanced manner for each journal portion of the crankshaft. This is advantageous in improving the fuel efficiency and output characteristics of the multi-cylinder internal combustion engine.
以下、本発明に係る最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1から図7に、本発明の一実施形態を示している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment according to the present invention will be described in detail based on the drawings. 1 to 7 show an embodiment of the present invention.
まず、図1から図5を参照して、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの軸受構造の概略を説明する。 First, an outline of a crankshaft bearing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図に示す実施形態では、直列4気筒型の内燃機関を例に挙げている。図中、1はシリンダブロック、2はクランクシャフト、3はコネクティングロッド、4はピストンである。 In the embodiment shown in the figure, an in-line four-cylinder internal combustion engine is taken as an example. In the figure, 1 is a cylinder block, 2 is a crankshaft, 3 is a connecting rod, and 4 is a piston.
クランクシャフト2は、直列4気筒型用とされる関係より、四つのクランクピン21と、五つのジャーナル部22A〜22Eとを有している。
The
このクランクシャフト2のジャーナル部22A〜22Eは、シリンダブロック1の下側の台座11とそれにボルト(符号省略)等で結合されるクランクキャップ5との間に挟まれた状態で回転自在に支持される。
The
台座11には、シリンダブロック1の上側へ向けて断面略U字形に凹む凹部12が設けられている。また、クランクキャップ5には、シリンダブロック1側へ向けて断面略U字形に凹む凹部51が設けられている。
The
そして、クランクシャフト2の各ジャーナル部22A〜22Eの回転支持部分、詳しくはクランクシャフト2のジャーナル部22A〜22Eの外周面と、台座11の凹部12内面およびクランクキャップ5の凹部51内面との対向間には、すべり軸受としてのメタル7A〜7E,8A〜8Eが介装されるようになっている。
And the rotation support part of each
このクランクジャーナル用のメタル7A〜7E,8A〜8Eは、一般的に、円筒形のものを二つ割りとしたような形状であり、二つ一対で使用される。
The
これら二種のメタルのうち、一方のメタル7A〜7Eは台座11の凹部12内面に嵌合装着され、他方のメタル8A〜8Eはクランクキャップ5の凹部51内面に嵌合装着される。この装着関係に応じて、以下では、シリンダブロック1の台座11側に配置されるメタル7A〜7Eをアッパーメタル、また、クランクキャップ5側に配置されるメタル8A〜8Eをロアーメタルと言う。
Of these two types of metals, one
アッパーメタル7A〜7Eは、その凹状面の軸方向中間領域に一定深さの油溝71が設けられたタイプとされており、この油溝71の底において周方向二箇所には、厚み方向に貫通する油孔72(図3から図5のみ記載)が設けられている。
The
このアッパーメタル7A〜7Eの油孔72には、シリンダブロック1の下側に取り付けられるオイルパン(図示省略)内のエンジンオイルが適宜の油通路(図示省略)を介して供給されるようになっている。
Engine oil in an oil pan (not shown) attached to the lower side of the
ロアーメタル8A〜8Eは、一般的に、アッパーメタル7A〜7Eのような油溝71や油孔72が設けられていないタイプとされている。
The
なお、クランクシャフト2のクランクピン21には、コネクティングロッド3が揺動可能に取り付けられており、このコネクティングロッド3の揺動支持部分にも、上記ジャーナル部22A〜22Eと同様にすべり軸受としてのメタル(図示省略)が介装されるようになっている。
The connecting
一般的に、クランクシャフト2のジャーナル部22A〜22Eの回転支持部分に対して、シリンダブロック1の油路12,13(図4および図5のみ記載)や、アッパーメタル7A〜7Eの油溝71および油孔72を経てエンジンオイルが供給されるようになっているとともに、前記回転支持部分に供給されたエンジンオイルをさらにクランクピン21の揺動支持部分に対しても供給させるようにしている。
In general, the
図1および図2に示す実施形態において、クランクシャフト2の五つのジャーナル部22A〜22Eについて、そのフロント(Fr)側からリア(Rr)側へ向けて1番から5番まで番号を付けると、1番ジャーナル部22Aから1番クランクピン21へ、2番ジャーナル部22Bから2番クランクピン21へ、また、4番ジャーナル部22Dから3番クランクピン21へ、5番ジャーナル部22Eから4番クランクピン21へ、それぞれエンジンオイルを供給可能とするための通路が設けられている。
In the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, the five
このエンジンオイル通路は、クランクシャフト2の五つのジャーナル部22A〜22Eのうち、軸方向中央の3番ジャーナル部22Cを除いた四つのジャーナル部22A,22B,22D,22Eに径方向に貫通して設けられる径方向孔24と、四つのクランクピン21すべてにおける各端面側から外周面へ貫通して設けられる傾斜孔25と、これら径方向孔24と傾斜孔25とを上述した関係で連通するよう対応するバランスウェイト23の厚み方向に貫通して設けられる傾斜連通孔26とを組み合わせて構成されている。クランクシャフト2の3番ジャーナル部22Cには、径方向孔24が設けられていない。
This engine oil passage penetrates through four
このようなエンジンオイル通路によって、クランクジャーナル用のアッパーメタル7A〜7Eの油孔72に供給されるエンジンオイルは、まずクランクシャフト2の四つのジャーナル部22A,22B,22D,22Eと各メタル7A,7B,7D,7E,8A,8B,8D,8Eとの間や、クランクピン21とクランクピンメタル(図示省略)との間に供給されて、そこの潤滑、冷却を行ってから、コネクティングロッド3に設けられてあるオイルジェットノズル(図示省略)からピストン4の裏面や気筒内周面へ噴射されるようになっている。
The engine oil supplied to the oil holes 72 of the crank journal
次に、本発明の特徴を適用した部分について、図6から図11を参照して、詳細に説明する。 Next, portions to which the features of the present invention are applied will be described in detail with reference to FIGS.
そもそも、この実施形態で例示している直列4気筒型の内燃機関では、図1に示すように、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22Eの回転偏心量が大きく、また、2番、4番ジャーナル部22B,22Dの回転偏心量が小さくなる。
In the first place, in the in-line four-cylinder internal combustion engine exemplified in this embodiment, as shown in FIG. 1, the rotational eccentricity of the first, third,
その関係より、仮にすべての油溝付きアッパーメタル7A〜7Eと油溝無しのロアーメタル8A〜8Eとの軸方向全幅を同一に設定している場合、回転偏心量の大きい1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22Eにおいてアッパーメタル7A,7C,7Eとの間の油膜厚さがロアーメタル8A,8C,8E側より比較的厳しい薄さになって、回転偏心量の小さい2番、4番ジャーナル部22B,22Dにおいてアッパーメタル7B,7Dとの間の油膜厚さがロアーメタル8B,8D側より比較的余裕のある厚さになる。
From this relationship, if all of the
参考までに、前記のようにすべての油溝付きアッパーメタル7A〜7Eと油溝無しのロアーメタル8A〜8Eとの軸方向全幅を同一に設定している場合について、各気筒の圧縮上死点(TDC)における各ジャーナル部22A〜22Eとアッパーメタル7A〜7Eまたはロアーメタル8A〜8Eとの間に保持される油膜厚さを調べているので、その結果を図8から図11に示して説明する。
For reference, in the case where all the
なお、図8から図11に示すデータは、例えば直列4気筒型のディーゼルエンジンを車両非搭載状態で運転することによって得ている。エンジン排気量は、1400cc、エンジンオイルは、10W/30、燃焼順序は、1→3→4→2である。図において、実線で記載のデータは、フルロード状態を、また、一点鎖線で記載のデータは、モータリング状態を示している。 The data shown in FIGS. 8 to 11 is obtained by operating, for example, an in-line four-cylinder type diesel engine in a vehicle non-mounted state. The engine displacement is 1400 cc, the engine oil is 10 W / 30, and the combustion order is 1 → 3 → 4 → 2. In the figure, data indicated by a solid line indicates a full load state, and data indicated by a one-dot chain line indicates a motoring state.
フルロード状態とは、アクセル全開(例えば4500rpm)にした状態のことである。また、モータリング状態とは、燃料噴射せずにクランクシャフト2を外力でクランキングした状態のことであり、車両走行中においてはアクセルオン状態からアクセルオフ状態に切り替えた状態に相当する。
The full load state is a state where the accelerator is fully opened (for example, 4500 rpm). The motoring state is a state in which the
まず、図8に示すように、3番ジャーナル部22Cのアッパーメタル7C側については、3番気筒や2番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さが薄くなり、1番気筒や4番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さに余裕がある。
First, as shown in FIG. 8, on the
また、図9に示すように、3番ジャーナル部22Cのロアーメタル8C側については、前記と逆に、3番気筒や2番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さに余裕があり、1番気筒や4番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さが薄くなる。
Further, as shown in FIG. 9, on the side of the
なお、1番、5番ジャーナル部22A,22Eのアッパーメタル7A,7E側およびロアーメタル8A,8E側も、前記の3番ジャーナル部22Cの場合と略同様となる。
The
一方、図10に示すように、2番ジャーナル部22Bのアッパーメタル7B側については、1番気筒、3番気筒ならびに2番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さに余裕があり、4番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さが若干薄くなるものの、3番用のアッパーメタル7C側に比べると余裕のある厚さである。
On the other hand, as shown in FIG. 10, for the
また、図11に示すように、2番ジャーナル部22Bのロアーメタル8B側については、前記と逆に、3番気筒、4番気筒ならび2番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さが比較的余裕があり、1番気筒が圧縮上死点(TDC)のときに、フルロード状態およびモータリング状態共に油膜厚さが薄くなる。
Further, as shown in FIG. 11, on the side of the
なお、4番ジャーナル部22Dのアッパーメタル7D側およびロアーメタル8D側も、前記の2番ジャーナル部22Bの場合と略同様となる。
Note that the
このような知見において、すべてのジャーナル部22A〜22Eに用いるアッパーメタル7A〜7Eおよびロアーメタル8A〜8Eの有効軸受幅Wu1,Wu2,Wr1,Wr2を最適設計することを重要視して、下記するような工夫をしている。
In this knowledge, it is important to optimally design the effective bearing widths Wu1, Wu2, Wr1, and Wr2 of the
なお、すべてのアッパーメタル7A〜7Eに油溝21を設けているので、有効軸受幅Wu1,Wu2(図6、図7に示していない)は、図6や図7に示すように、各アッパーメタル7A〜7Eの軸方向全幅Wから油溝21の軸方向幅Wgを差し引くことにより求められる。
Since the
具体的に、まず、クランクシャフト2の全ジャーナル部22A〜22Eのうち、回転偏心量が大きくなりがちな1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22E用のアッパーメタル7A,7C,7Eの有効軸受幅Wu1を大きく設定する一方で、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22E用のロアーメタル8A,8C,8Eの有効軸受幅Wu2を小さく設定する。
Specifically, first, among all the
また、回転偏心量の小さい2番、4番ジャーナル部22B,22D用のアッパーメタル7B,7Dの有効軸受幅Wu2を小さく設定する一方で、2番、4番ジャーナル部22B,22D用のロアーメタル8B,8Dの有効軸受幅Wu2を大きく設定する。
Further, while setting the effective bearing width Wu2 of the
このように設定することにより、図6に示すように、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22Eのアッパーメタル7A,7C,7Eの有効軸受幅Wu1が、ロアーメタル8A,8C,8Eの有効軸受幅Wr1より大きくなり、また、図7に示すように、2番、4番ジャーナル部22B,22Dのアッパーメタル7B,7Dの有効軸受幅Wu2が、ロアーメタル8B,8Dの有効軸受幅Wr2より小さくなる、という大小関係を成立させるようにする。この大小関係において、有効軸受幅の大きい方を、小さい方の1.2〜1.5倍に設定することが好ましい。
By setting in this way, as shown in FIG. 6, the effective bearing width Wu1 of the
ところで、アッパーメタル7A〜7Eおよびロアーメタル8A〜8Eの有効軸受幅Wu1,Wu2,Wr1,Wr2を大きくする程、受圧面積が大きくなるので、油膜が保持されやすくなって耐焼付き性が向上する傾向となる反面、フリクションが大きくなる傾向となる。一方、有効軸受幅Wu1,Wu2,Wr1,Wr2を小さくする程、受圧面積が小さくなるので、フリクションが小さくなる傾向となる反面、耐焼付き性が低下する傾向となる。
By the way, as the effective bearing widths Wu1, Wu2, Wr1, and Wr2 of the
このことからすると、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22E用のアッパーメタル7A,7C,7Eの有効軸受幅Wu1を大きく設定しているから、十分な油膜厚さを確保することが可能になり、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22E用のロアーメタル8A,8C,8Eの有効軸受幅Wu2を小さく設定しているから、フリクションを軽減することが可能になる。また、回転偏心量の小さい2番、4番ジャーナル部22B,22D用のアッパーメタル7B,7Dの有効軸受幅Wu2を小さく設定しているから、フリクションを軽減することが可能になり、2番、4番ジャーナル部22B,22D用のロアーメタル8B,8Dの有効軸受幅Wu2を大きく設定しているから、十分な油膜厚さを確保することが可能になる。
From this, since the effective bearing width Wu1 of the
これにより、1番、3番、5番ジャーナル部22A,22C,22Eについては、アッパーメタル7A,7C,7E側とロアーメタル8A,8C,8E側とでトータル的にみると、耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減がバランスよく両立できるようになる。また、2番、4番ジャーナル部22B,22Dについても、アッパーメタル7B,7D側とロアーメタル8B,8D側とでトータル的にみると、耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減がバランスよく両立できるようになる。
As a result, for the first, third, and
したがって、本発明の特徴を適用した実施形態によれば、直列4気筒型の内燃機関において、クランクシャフト2のすべてのジャーナル部22A〜22Eにおける耐焼付き性の向上ならびにフリクションの軽減をバランスよく両立することが可能になり、ひいては、内燃機関の燃費性能ならびに出力特性を改善するうえで有利となる。
Therefore, according to the embodiment to which the features of the present invention are applied, in an in-line four-cylinder internal combustion engine, improvement in seizure resistance and reduction of friction in all the
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, All the deformation | transformation and application included in the range equivalent to the claim and the said range are possible. Examples are given below.
(1)上記実施形態では、直列4気筒型の内燃機関を例に挙げて説明しているが、本発明は、気筒数や気筒の配列形態に特に限定されず、例えば直列6気筒型やV型等のような内燃機関にも適用することが可能である。また、本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、あらゆるタイプの内燃機関にも適用することが可能である。 (1) In the above embodiment, an in-line four-cylinder internal combustion engine is described as an example. However, the present invention is not particularly limited to the number of cylinders or the arrangement of cylinders. The present invention can also be applied to an internal combustion engine such as a mold. The present invention can also be applied to all types of internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines.
(2)上記実施形態では、クランクシャフト2に備える複数のジャーナル部22A〜22Eそれぞれを支持するために、シリンダブロック1の台座11に個別のクランクキャップ5を結合する例を挙げている。しかし、本発明は、複数のクランクキャップ5の代わりに、各クランクキャップ5を一体に連結したような、いわゆるラダービーム構造のクランクケースを用いることも可能である。
(2) In the said embodiment, in order to support each of
(3)上記実施形態では、アッパーメタル7A〜7Eに油溝71を設けた例を挙げているが、本発明は、アッパーメタル7A〜7Eとして油溝71を設けていないタイプとすることも可能である。
(3) In the above embodiment, an example in which the
(4)上記実施形態において、クランクシャフト2の2番、4番ジャーナル部22B,22Dのアッパーメタル7B,7Dの有効軸受幅とロアーメタル8B,8Dの有効軸受幅とを同一に設定した場合も、本発明の他の実施形態として含まれる。
(4) In the above embodiment, even when the effective bearing width of the
1 シリンダブロック
2 クランクシャフト
3 コネクティングロッド
5 クランクキャップ
7A〜7E アッパーメタル
8A〜8E ロアーメタル
11 シリンダブロックの台座
22A〜22E クランクシャフトのジャーナル部
51 クランクキャップの凹部
1 Cylinder block
2 Crankshaft
3 Connecting rod
5
11
51 Crank cap recess
Claims (2)
前記アッパーメタルの凹状面の軸方向中間領域には、油溝が設けられており、
1番、3番、5番ジャーナル部のアッパーメタルの有効軸受幅が、ロアーメタルの有効軸受幅より大きく設定されている、ことを特徴とするクランクシャフトの軸受構造。 A bearing structure that supports a number of journal portions in a crankshaft of an in- line four- cylinder internal combustion engine via an upper metal and a lower metal,
An oil groove is provided in the axially intermediate region of the concave surface of the upper metal,
A bearing structure for a crankshaft , wherein the effective bearing width of the upper metal of the first, third, and fifth journal parts is set to be larger than the effective bearing width of the lower metal .
2番、4番ジャーナル部のアッパーメタルの有効軸受幅が、ロアーメタルの有効軸受幅より小さく設定される、ことを特徴とするクランクシャフトの軸受構造。 The crankshaft bearing structure according to claim 1,
A bearing structure for a crankshaft, characterized in that the effective bearing width of the upper metal of the second and fourth journal portions is set smaller than the effective bearing width of the lower metal .
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