JP5701732B2 - 内燃機関の軸受構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフト支持用の主軸受を支持するための内燃機関の軸受構造に関する。

従来、エンジンのクランクシャフト支持用の主軸受を支持するための内燃機関の軸受構造としては、特開平８−１２１４５９号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この軸受構造は、フレームと、主軸受キャップと、主軸受キャップボルトと、サイドボルトとを備え、上記主軸受キャップボルトは、エンジンの高さ方向に延在して、上記主軸受キャップと、上記フレームとを固定している。また、上記サイドボルトは、クランクシャフトの延在方向と、上記主軸受キャップボルトの延在方向との両方に略垂直な方向に延在する一方、上記フレームを貫通すると共に、上記軸受キャップに螺合している。

上記従来の軸受構造は、主軸受キャップボルトがフレームに主軸受キャップを固定していて、かつ、サイドボルトが軸受キャップに螺合しているから、上記フレームに対する上記軸受キャップの相対移動を抑制できる。

しかしながら、上記従来の軸受構造では、燃焼室内での爆発力およびそれに伴う大きな上下方向の圧力で、さらにミスト圧による影響で各部材の間に潤滑油が浸入して、サイドボルトを伝って潤滑油が外部に流出する場合があり、運転やメンテナンスに支障を来すうえ、潤滑油の浪費につながるという問題がある。

特開平８−１２１４５９号公報（第１０図）

図５は、上記サイドボルトを伝って油が流出する現象を抑制できる参考例の内燃機関の軸受構造を示す図である。尚、図５においては、主軸受キャップボルトの図示を省略している。

この軸受構造では、サイドボルト４００は、サイドボルト４００の主軸受キャップとは反対側の端部に雄ねじ４０１を有し、この雄ねじ４０１にナット４０５の雌ねじを螺合して、フレーム４０８と主軸受キャップとを強固に締め付けるようになっている。

また、上記軸受構造は、キャップ４２０を有し、このキャップ４２０は、雌ねじと、環状のＯリング嵌入溝４２５とを有し、上記雌ねじは、キャップ４２０の内周面に存在する一方、上記Ｏリング嵌入溝４２５は、キャップ４２０の開口側の端面に存在している。

この軸受構造は、キャップ４２０の雌ねじを、サイドボルト４００の雄ねじに螺合して、キャップ４２０をフレーム４０８の上記端面４１０側に締め込むようになっている。そして、上記Ｏリング嵌入溝４２５に嵌入しているＯリングで、キャップ４２０の端面と、フレーム４０８の端面４１０との間をシールして、サイドボルト４００からの油漏れを防止するようになっている。

しかしながら、この軸受構造は、フレーム４０８から漏れた油をキャップ４２０内に収容するようにしただけであって、油漏れ対策としては、十分でない。また、キャップ４２０は、金属製のサイドボルト４００の雄ねじに螺合させる必要性と、Ｏリングの締め付けを行う必要性から金属製であることが不可欠になって、部品点数が増加してコストアップにつながるという問題に加えて、質量が大きくなるという問題もある。

そこで、本発明の課題は、油がフレーム外に漏れ出ることを防止できて、かつ、部品点数も低減できる内燃機関の軸受構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の内燃機関の軸受構造は、
クランクシャフトを支持する主軸受を、フレームと、主軸受キャップとによって支持し、上記主軸受キャップをフレームに固定する主軸受キャップボルトとサイドボルトとで固定した内燃機関の軸受構造において、
上記主軸受キャップは、
上記主軸受キャップボルトが挿通される主軸受キャップボルト挿通穴と、
上記主軸受キャップボルト挿通穴に直交する方向に延びるねじ穴と
を有し、
上記フレームは、
上記ボルト挿通穴に直交する方向に延びると共に、上記ねじ穴と連なるサイドボルト用穴と、
上記サイドボルト用穴に対して段部を形成して、上記サイドボルト用穴よりも大径のシール用穴と
を有し、
上記サイドボルトは、
上記ねじ穴に螺合する先端ねじ部と、
外側ねじ部と、
上記外側ねじ部の近傍に設けられると共に、上記シール用穴に位置する上記サイドボルト用穴よりも大径の大径部と
を有し、
上記段部と、上記大径部との間に位置して、上記サイドボルトと上記シール用穴の内周面との間をシールするＯリングと、
上記サイドボルトの上記外側ねじ部に螺合するナットと
を備え、
上記フレームは、上記シール用穴において、上記フレーム外に向かって内径が大きくなるテーパ穴を有し、
上記サイドボルトは、上記大径部から上記段部側に向かって、外径が徐々に小さくなる外周面部を有し、上記外周面部と、上記段部とで、上記Ｏリングを挟み込むことを特徴としている。

本発明によれば、油を、フレームのシール用穴の内周面と、上記サイドボルトの外周面との間に配置したＯリングでシールするようになっているから、油がフレームのシール用穴内におけるＯリングよりも外部側に漏れることを防止でき、油がフレーム外に漏れ出ることを防止できる。したがって、油漏れの問題を抜本的に解決できる。

また、本発明によれば、参考例の軸受構造とは異なり、金属製のキャップを必要としないから、軸受構造の部品点数を少なくできると共に、軸受構造を軽量化できる。

また、本発明によれば、フレームに、シール用穴の上記サイドボルト用穴側とは反対側の端部からシール用穴の上記サイドボルト用穴側とは反対側に行くにしたがって内径が大きくなるテーパ穴を形成すると共に、サイドボルトに、大径部の段部側の端部につながると共に、大径部側から段部側に行くにしたがって、外径が徐々に小さくなる外周面部を形成したから、サイドボルトの取付時において、Ｏリングをテーパ状の内周面部で外径が小さくなるように円滑かつ徐々に圧縮した際に、Ｏリングが上記外周面部の小径側に適宜移動することができて、上記Ｏリングがサイドボルトの大径部を乗り越えることの防止効果が非常に大きなものになる。したがって、上記Ｏリングを、フレームのシール用穴の内周面と、上記サイドボルトの外周面との間に嵌入する構成を、容易に実現することができる。

本発明によれば、油がフレーム外に漏れ出ることを抑制できて、かつ、部品点数も低減できる内燃機関の軸受構造を実現できる。

本発明の内燃機関の軸受構造の一実施形態であるディーゼル機関のクランクシャフト支持用の主軸受を支持するための軸受構造の概要を大局的に示す模式断面図である。 図１のサイドボルトの周辺を詳細に示す図である。 参考例の内燃機関の軸受構造の一部の模式図である。 参考例の内燃機関の軸受構造の一部の模式図である。 参考例の内燃機関の軸受構造の一部を示す図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の内燃機関の軸受構造の一実施形態であるディーゼル機関のクランクシャフト支持用の主軸受を支持するための軸受構造の概要を大局的に示す模式断面図である。尚、図１においては、サイドボルト６の据付構造の詳細については説明を省略し、それについては、図２〜４を用いて詳細に説明する。

このディーゼル機関の軸受構造（以下、単に軸受構造という）は、フレーム（シリンダブロック）１と、主軸受キャップ２と、主軸受３と、主軸受キャップ２をフレーム１に固定するボルトである主軸受キャップ固定用ボルト５と、サイドボルト６とを備える。上記フレーム１は、一体の鋳鉄製モノブロック構造を有し、フレーム１は、その内部においてクランク室を形成し、主要部品を潤滑した潤滑油が落ちてきて、その下部の潤滑油サンプタンク等に回収される。

上記主軸受３は、所謂吊りメタル方式によって形成されている。上記主軸受３は、上側軸受メタル２０と、下側軸受メタル２１とを有する。上記フレーム１のシリンダブロック隔壁１５の下面には、断面半円弧状のメタル嵌入凹部が形成され、上側軸受メタル２０は、このメタル嵌入凹部に嵌入されている。

上記主軸受キャップ２は、フレーム１のシリンダブロック隔壁１５の下面の下側に位置している。上記主軸受キャップ２の上面には、断面半円弧状のメタル嵌入凹部が形成され、下側軸受メタル２１は、このメタル嵌入凹部に嵌入されている。

上記主軸受キャップ２は、主軸受キャップ固定用ボルト５を挿通するための固定用ボルト挿通穴２５を有し、フレーム１は、主軸受キャップ固定用ボルト５を締め込むための有底の固定用ボルトねじ穴２６を有している。上記主軸受キャップ固定用ボルト５は、固定用ボルト挿通穴２５に挿通されると共に、フレーム１のシリンダブロック隔壁１５の固定用ボルトねじ穴２６にねじ込まれて、主軸受キャップ２と、フレーム１のシリンダブロック隔壁１５とを固定している。主軸受キャップ固定用ボルト５によって、主軸受キャップ２とフレームのシリンダブロック隔壁１５とが固定されている状態で、フレーム１の半円弧状のメタル嵌入凹部と、主軸受キャップ２の半円弧状のメタル嵌入凹部とは、互いに相俟って断面円状のクランクシャフト挿通穴２８を形成している。

上記サイドボルト６は、主軸受キャップ固定用ボルト５の延在方向と、クランクシャフト挿通穴２８の延在方向との両方に略垂直な方向に延在している。詳しくは、上記フレーム１は、サイドボルト挿通穴３０を有し、主軸受キャップ２は、サイドボルト挿通用ねじ穴３１を有している。上記主軸受キャップ２をフレーム１に固定している状態で、サイドボルト挿通穴３０は、サイドボルト挿通用ねじ穴３１と、一直線上に連通している。また、上記主軸受キャップ２のサイドボルト挿通用ねじ穴３１は、主軸受キャップ２の固定用ボルト挿通穴２５の延在方向に直交する方向に延在し、かつ、固定用ボルト挿通穴２５に連通している。

上記サイドボルト６は、フレーム１のサイドボルト挿通穴３０に挿通されると共に、主軸受キャップ２のサイドボルト挿通用ねじ穴３１に螺合している。また、上記サイドボルト６の先端は、主軸受キャップ固定用ボルト５の側面に当接して、主軸受キャップ２から反力を受けるようになっている。上記主軸受キャップ２は、主軸受キャップ固定用ボルト５およびサイドボルト６によって、フレーム１に強固に締め付けられるようになっている。

上記フレーム１は、油穴８を有し、図示しない潤滑油ポンプから、油穴８を介して主軸受３に潤滑油が圧送されるようになっている。上記上側軸受メタル２０と下側軸受メタル２１とにより、真円の主軸受３を構成し、その内部でクランクシャフトを回動自在に支持するようになっている。上記主軸受キャップ２は、上下方向は主軸受キャップ固定用ボルト５でフレーム１に強固に固定され、水平方向はサイドボルト６でフレーム１に強固に固定されている。

図２は、図１のサイドボルト６の周辺を詳細に示す図である。

図２に示すように、上記フレーム１のサイドボルト挿通穴３０は、大径円筒穴５０と、テーパ穴５２と、シール用穴５３と、サイドボルト穴５４とを有する。上記大径円筒穴５０は、円筒面からなり、サイドボルト挿通穴３０のサイドボルト６の挿通側の開口から主軸受キャップ２側に延在している。また、上記テーパ穴５２は、円錐面からなって、大径円筒穴５０の主軸受キャップ固定用ボルト５側の端部につながっている。上記テーパ穴５２の内径は、大径円筒穴５０の主軸受キャップ固定用ボルト５側の端部から主軸受キャップ２側に行くにしたがって徐々に小さくなっている。上記シール用穴５３は、大径円筒穴５０の内径よりも小さい内径を有する円筒面からなって、テーパ穴５２の小径側の端部につながっている。上記シール用穴５３は、テーパ穴５２の小径側の端部から主軸受キャップ固定用ボルト５側に一定距離延在している。また、上記サイドボルト穴５４は、シール用穴５３の主軸受キャップ固定用ボルト５側の端部に段部５５を介して連なっている。上記サイドボルト穴５４は、シール用穴５３の内径よりも小さい内径を有する円筒穴からなっている。上記サイドボルト穴５４は、段部５５の径方向の内径側の端部から主軸受キャップ固定用ボルト５側に一定距離延在している。

図２に示すように、上記サイドボルト６は、大径部としての鍔部７０と、外周面部７１と、円筒外周面部７２とを有し、鍔部７０は、シール用穴５３に径方向に重なる部分に存在している。上記鍔部７０の外径は、シール用穴５３の内径よりも小さくなっている。また、上記鍔部７０の外径は、サイドボルト用穴５４の内径よりも大きくなっている。上記外周面部７１は、鍔部７０の主軸受キャップ固定用ボルト５側の端部につながっている。上記外周面部７１の内径は、鍔部７０の主軸受キャップ固定用ボルト５側の端部から主軸受キャップ固定用ボルト５側に行くにしたがって徐々に小さくなっている。

また、上記円筒外周面部７２は、円筒面からなり、外周面部７１の主軸受キャップ２側の端部につながっている。上記円筒外周面部７２は、外周面部７１からサイドボルト６の中央部よりもサイドボルト６の先端側まで延在している。上記サイドボルト６におけるサイドボルト挿通穴３０に位置している部分において、鍔部７０よりも主軸受キャップ固定用ボルト５側とは反対側に存在している部分の最大外径は、鍔部７０の外径よりも小さくなっている。

図２に示すように、この内燃機関の軸受構造は、Ｏリング９０を備えている。上記Ｏリング９０の軸受構造への据付前において、Ｏリング９０の外径は、大径円筒穴５０の内径よりも小さい一方、シール用穴の内径よりも若干大きくなっている。また、上記Ｏリング９０の内径は、Ｏリング９０の軸受構造への据付前、サイドボルト６の円筒外周面部７２の外径よりも若干小さくなっている。上記Ｏリング９０は、サイドボルト６の鍔部７０と、サイドボルト挿通穴３０の段部５５との間に位置している。上記Ｏリング９０は、サイドボルト挿通穴３０のシール用穴５３と、サイドボルト６の鍔部７０につながる外周面部７１との間に嵌入され、シール用穴５３の内周面と、外周面部７１との間をシールしている。

図２に示すように、上記サイドボルト６の先端部は、先端ねじ部６７を有する一方、サイドボルト６の頭部は、外側ねじ部６８を有している。上記サイドボルト６の鍔部７０よりもサイドボルト６の先端側の軸部にＯリング９０を係止した後、サイドボルト６を、サイドボルト６の先端側からサイドボルト挿通穴３０に挿通し、サイドボルト６の先端部の先端ねじ部６７を、主軸受キャップ２のサイドボルト取付用ねじ穴３１に螺合させると共に、ナット８５を、サイドボルト６の頭部の外側ねじ部６８に螺合させるようになっている。このようにして、サイドボルト６を、フレーム１および主軸受キャップ２に固定するようになっている。

このとき、上記サイドボルト６を挿入して、Ｏリング９０が、テーパ穴５２に到達し、さらに、サイドボルト６を挿入すると、Ｏリング９０の外周面が、テーパ穴５２で徐々に圧縮されるようになっている。そして、上記サイドボルト６の鍔部７０が、シール用穴５３に重なる位置まで挿入されたときに、Ｏリング９０が、サイドボルト挿通穴３０のシール用穴５３と、サイドボルト６の外周面部７１との間に嵌入されるようになっている。

以上、この実施形態について簡潔にまとめると、この軸受構造は、主軸受キャップ２とフレーム１とを固定する主軸受キャップ固定用ボルト５と、サイドボルト挿通穴３０に貫通されると共に、主軸受キャップ２に螺合し、サイドボルト６とを備える。サイドボルト挿通穴３０は、サイドボルト６の挿入側の端部に軸受キャップボルト２側に行くにしたがって内径が徐々に小さくなるテーパ穴５２を有する。サイドボルト６は、テーパ穴５２よりも軸受キャップボルト２側に位置する鍔部７０と、鍔部７０から軸受キャップボルト２側に行くにしたがって、外径が徐々に小さくなる外周面部７１とを有する。サイドボルト挿通穴３０の内周面と、サイドボルト６の外周面部７１との間にＯリング９０を配置する。

上記実施形態の内燃機関の軸受構造によれば、潤滑油がサイドボルト６をつたってきても、フレーム１のサイドボルト挿通穴３０の内周面と、サイドボルト６の鍔部７０の先端側の外周面部７１との間に嵌入されているＯリング９０で封止するようになっているから、油がフレーム１のサイドボルト挿通穴３０内におけるＯリング９０よりも外部側に漏れることを防止でき、油がフレーム１外に漏れ出ることを防止できる。したがって、油漏れの問題を抜本的に解決できる。

また、上記実施形態の内燃機関の軸受構造によれば、参考例の軸受構造と異なり、金属製のキャップを必要としないから、軸受構造の部品点数も少なくできて、コストアップを防ぐことができると共に、軸受構造を軽量化できる。

また、上記実施形態の内燃機関の軸受構造によれば、フレーム１に、シール用穴５３のサイドボルト用穴５４側とは反対側の端部からシール用穴５３のサイドボルト用穴５４側とは反対側に行くにしたがって内径が大きくなるテーパ穴５２を形成すると共に、サイドボルト６に、大径部である鍔部７０の段部５５側の端部につながると共に、鍔部７０側から段部５５側に行くにしたがって、外径が徐々に小さくなる外周面部７１を形成したから、サイドボルト６の取付時において、Ｏリング９０をテーパ穴５２で外径が小さくなるように円滑かつ徐々に圧縮した際に、Ｏリング９０が外周面部７１の小径側に適宜移動することができて、Ｏリング９０がサイドボルト６の鍔部７０を乗り越えることの防止効果が非常に大きなものになる。したがって、上記Ｏリング９０を、フレーム１のシール用穴５３の内周面と、サイドボルト６の外周面との間に嵌入する構成を、容易に実現することができる。

また、上記実施形態の内燃機関の軸受構造は、ナット８５にＯリング挿通用の環状溝を設ける構成でなく、また、サイドボルト６の軸部にＯリング挿通用の環状溝を設ける構成でもないから、ナット８５の複雑化、大型化を招くことがなく、サイドボルト６の強度が小さくなることもない。

仮に、図３に示すように、ナット２０１の締結面２０２にＯリング嵌入用の環状溝２０３を形成したとすると、ナット２０１の締結面２０２の面積を確保するためにナット２０１が大型化してしまう。また、仮に、図４に示すように、サイドボルト３００の軸部にＯリング嵌入用の溝３０１を形成すると、その溝３０１に応力が集中して、サイドボルト３００が折損して、重大事故がおこる恐れがあるのである。

なお、上記実施形態では、内燃機関の軸受構造が、ディーゼル機関に適用されたが、この発明の内燃機関の軸受構造は、吊り下げ構造の内燃機関であれば、ディーゼル機関以外の如何なる内燃機関に適用されても良い。

１ フレーム
２ 主軸受キャップ
３ 主軸受
５ 主軸受キャップ固定用ボルト
６ サイドボルト
２５ 固定用ボルト挿通穴
２６ 固定用ボルトねじ穴
２８ クランクシャフト挿通穴
３０ サイドボルト挿通穴
３１ サイドボルト挿通用ねじ穴
５０ 大径円筒穴
５２ テーパ穴
５３ シール用穴
５４ サイドボルト用穴
５５ 段部
６７ 先端ねじ部
６８ 外側ねじ部
７０ 鍔部
７１ 外周面部
８５ ナット
９０ Ｏリング

Claims (1)

1. クランクシャフトを支持する主軸受を、フレームと、主軸受キャップとによって支持し、上記主軸受キャップをフレームに固定する主軸受キャップボルトとサイドボルトとで固定した内燃機関の軸受構造において、
   上記主軸受キャップは、
   上記主軸受キャップボルトが挿通される主軸受キャップボルト挿通穴と、
   上記主軸受キャップボルト挿通穴に直交する方向に延びるねじ穴と
   を有し、
   上記フレームは、
   上記ボルト挿通穴に直交する方向に延びると共に、上記ねじ穴と連なるサイドボルト用穴と、
   上記サイドボルト用穴に対して段部を形成して、上記サイドボルト用穴よりも大径のシール用穴と
   を有し、
   上記サイドボルトは、
   上記ねじ穴に螺合する先端ねじ部と、
   外側ねじ部と、
   上記外側ねじ部の近傍に設けられると共に、上記シール用穴に位置する上記サイドボルト用穴よりも大径の大径部と
   を有し、
   上記段部と、上記大径部との間に位置して、上記サイドボルトと上記シール用穴の内周面との間をシールするＯリングと、
   上記サイドボルトの上記外側ねじ部に螺合するナットと
   を備え、
   上記フレームは、上記シール用穴において、上記フレーム外に向かって内径が大きくなるテーパ穴を有し、
   上記サイドボルトは、上記大径部から上記段部側に向かって、外径が徐々に小さくなる外周面部を有し、上記外周面部と、上記段部とで、上記Ｏリングを挟み込むことを特徴とする内燃機関の軸受構造。

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