JP6233438B2

JP6233438B2 - エンジンの回転部支持構造

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Publication number: JP6233438B2
Application number: JP2016062611A
Authority: JP
Inventors: 正明岡川; 今村　悟志; 悟志今村; 昇平木村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: US10753313B2; CN109072972B; JP2017172780A; DE112017000088T5; CN109072972A; US20190048823A1; WO2017163921A1

Description

本発明は、エンジンの回転部支持構造に関する。

従来より、シリンダブロック及び軸受キャップに支持されるクランクジャーナルと、コンロッド本体及びキャップで構成されたコンロッド大端部を支持するクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結するクランクアームとを備えたクランク軸が知られている。このようなクランク軸は、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンを回転可能に支持するための回転部支持構造によって支持された状態でエンジンに配設されている。

特許文献１に記載の回転部支持構造は、シリンダブロックに装着されて上記クランクジャーナルを回転自在に軸支するすべり軸受と、シリンダブロックの外方に突出させたクランク軸の端部に連結されるフライホイールと、該フライホイールに取り付けられた第１ウエイトと、シリンダブロックの内方側となるクランク軸の端部に連結された第２ウエイトとを備え、上記各すべり軸受は、上方側部材と下方側部材とを抱き合わせて全体として円筒状に形成されており、上記フライホイールに最も近い位置におけるすべり軸受は、その上方側部材と下方側部材との摺動面における第１ウエイト側の端部側に本来の摺動面よりも退没するクラウニング部が形成されているものである。

特開２００８−１５１２７１号公報

ところで、特許文献１に記載されたようなクランク軸において、クランクピンは、コンロッド小端部に接続されたピストンの往復運動によって、クランクジャーナルの軸心周りに回転する一方、クランクジャーナルは、その軸心がずれないようにシリンダブロック及び軸受キャップに支持された状態でその軸心回りに回転する。

一般に、上記クランクピンは、コンロッドを介してピストンと接続されており、エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において、上記ピストンが上死点から下死点まで一気に下がったときには、上記クランクピンに比較的大きな荷重がかかる。また、上記爆発行程において上記クランクピンに荷重がかかったときには、クランクアームを介して上記クランクジャーナルにも荷重がかかる。

このとき、上記クランクピンには、クランク軸方向に対して略垂直な方向に荷重がかかる一方、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとが交互に設けられている場合は、上記クランクジャーナルには、上記クランクジャーナルにおける上記クランクピンと接続されている側の部分にのみ荷重がかかることになる。そのため、上記クランクピンに荷重がかかるとき、上記クランクジャーナルは、荷重がかけられたクランクピンに向かって下側に傾斜した状態になる。

上記クランクジャーナルが下側に傾斜した状態となるとき、上記クランクジャーナル部分に設けられた軸受の内周面がクランク軸方向に平坦であると、上記クランクジャーナルは、クランク軸方向の端面と内周面との間の角部に接触し、該角部に支持されるような状態になる。この状態では、上記角部に荷重がかかることになるため、該角部に過剰な面圧がかかるようになる。つまり、上記クランクジャーナルが上記角部に押し付けられるようになるため、これにより、上記クランクジャーナルに作用する摺動抵抗が増大するおそれがある。

特許文献１に記載の回転部支持構造では、フライホイールに最も近い位置における軸受には、その上方側部材と下方側部材との摺動面における第１ウエイト側の端部側に本来の摺動面よりも退没するクラウニング部が設けられているため、該クラウニング部が形成された軸受が設けられた部分のクランクジャーナルについては、荷重を上記クラウニング部で拡散させながら受けて、上記荷重による面圧を低減することができるが、その他の部分のクランクジャーナルについては、何ら対策がとられておらず改良の余地がある。

また、クランク軸全体における摺動抵抗の増大を抑えるという観点では、上記クランクジャーナル部分の軸受のみでなく、上記クランクピン部分の軸受についても考慮する必要がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗が、エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において増大するのを抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と複数の軸受キャップとそれぞれに挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側に設けられたロッド側軸受部とキャップとで構成されたコンロッド大端部に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設されたエンジンの回転部支持構造を対象として、上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間及び上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクジャーナル側軸受メタルと、上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間及び上記クランクピンと上記キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクピン側軸受メタルとを備え、上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルは、上記エンジンに組み付けられた状態において、クランク軸方向から見た内周面の形状がそれぞれ円形又は楕円形をなしており、各クランクジャーナル側軸受メタルは、クランク軸方向の両端面と内周面と間の角部にそれぞれ設けられた面取り部と、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に設けられ、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部と、を有する一方、各クランクピン側軸受メタルは、上記面取り部と上記クラウニング部のうちの上記面取り部のみを有する、構成とした。

この構成によると、上記エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において、上記クランクピンに荷重がかかる際に、上記クランクジャーナルに荷重がかかったとしても摺動抵抗が増大するのを抑えることができる。

具体的には、上記クランクジャーナル側軸受メタルには、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内径を拡大させるようにクラウニング加工されたクラウニング部が形成されているため、上記爆発行程において、上記クランクピンに荷重がかかって、上記クランクジャーナルが、該荷重がかかったクランクピンに向かって下側に傾いたときには、上記クランクジャーナルは上記クラウニング部と接触する。すなわち、上記クランクジャーナル側軸受メタルは、上記クランクジャーナルにかかる荷重を上記クラウニング部で受けることになる。換言すると、クラウニング部がクランクジャーナル１１にかかる荷重を受けるための面部としての役割を果たすようになる。これにより、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおけるクランク軸方向の端面と内周面との間の角部で荷重を受けるときのように、一点で荷重を受けるのではなく、上記クラウニング部の面で受けるようになるため、上記クランクジャーナル側軸受メタルにかかる面圧が小さくなる。この結果、上記爆発行程における、上記クランクジャーナルの摺動抵抗の増大を抑えることができる。

また、上記クランクピン側軸受メタルには、上記面取り部及び上記クラウニング部のうちの上記面取り部のみが設けられており、上記クラウニング部に相当するものが設けられていない。上記クランクピン側軸受メタルは、上記クランクピンと上記コンロッド大端部との間に配設されているため、上記爆発行程では、上記クランクピン側軸受メタルには、クランク軸方向と略垂直な方向（以下、単に略垂直方向という）に荷重がかかる。そのため、上記クランクピン側軸受メタルについては、略垂直方向にかかる荷重を受けるための面の面積を出来る限り広く確保しておかなければ、上記荷重がかかる際の面圧によって、上記クランクピンに作用する摺動抵抗を低減するために、クランクピン側軸受メタルとクランクピンとの間に形成されている油膜が切れてしまい、上記クランクピンに作用する摺動抵抗の増大を招いてしまう。そこで、上記クランクピン側軸受メタルには上記面取り部のみを設けるようにすることで、略垂直方向にかかる荷重を受けるための面の面積を出来る限り広く確保することができる。この結果、上記爆発行程における、上記クランクピンの摺動抵抗の増大についても抑えることができる。

上記エンジンの回転部支持構造の一実施形態において、上記クラウニング部は、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けられている、ことが望ましい。

すなわち、一般に、上記クランクピンは、上記クランクジャーナルのクランク軸方向両側にそれぞれ配置される。そのため、両側にあるクランクピンのうちの一方のクランクピンに荷重がかかる場合と、他方のクランクピンに荷重がかかる場合との両方を考慮する必要がある。

したがって、上記クラウニング部を、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けることによって、上記クランクジャーナルの両側にあるクランクピンのどちらに荷重がかかったとしても、上記クランクジャーナルにかかる荷重を上記クラウニング部でそれぞれ受けることができる。これにより、上記爆発行程における、上記クランクジャーナルの摺動抵抗の増大をより確実に抑えることができる。

本発明の別の態様では、シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と複数の軸受キャップとそれぞれに挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側に設けられたロッド側軸受部とキャップとで構成されたコンロッド大端部に回転可能に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設されたエンジンの回転部支持構造を対象として、上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間及び上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクジャーナル側軸受メタルと、上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間及び上記クランクピンと上記キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクピン側軸受メタルとを備え、上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルは、上記エンジンに組み付けられた状態において、クランク軸方向から見た内周面の形状がそれぞれ円形又は楕円形をなしており、各クランクジャーナル側軸受メタルは、クランク軸方向の両端面と内周面と間の角部にそれぞれ設けられた面取り部と、内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に設けられ、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部と、を有する一方、各クランクピン側軸受メタルは、上記面取り部と上記クラウニング部とを有し、上記クランクピン側軸受メタルにおけるクラウニング部の傾斜角度は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおけるクラウニング部の傾斜角度よりも小さい、構成としている。

この構成でも、上記クランクジャーナル側軸受メタルは、上記エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において、上記クランクジャーナルにかかる荷重を上記クラウニング部で受けることができるため、上記爆発行程における、上記クランクジャーナルの摺動抵抗の増大を抑えることができる。

また、上記爆発行程では、上記クランクピンに垂直に荷重がかからず、若干傾いて荷重がかかることがある。これに対して、上記クランクピン側軸受メタルにも、上記クラウニング部が設けられていれば、上記爆発行程において、上記クランクピンが傾いたとしても、上記クラウニング部で荷重を受けることができる。すなわち、上記クランクピン側軸受メタルに形成されたクラウニング部が、上記クランクピンが傾いた際に、上記荷重を受けるための面部としての役割を果たす。

さらに、上記クランクピン側軸受メタルにおける上記クラウニング部の傾斜角度が、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける上記クラウニング部の傾斜角度よりも小さいため、上記クランクピン側軸受メタルにおける上記クラウニング部は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおける上記クラウニング部に比べて平坦になっている。これにより、上記クランクピン側軸受メタルに、荷重がかかる時には、上記クラウニング部でも該荷重を受けることができる。すなわち、荷重を受けるための面の面積を出来る限り広くすることができる。したがって、上記爆発行程における、上記クランクピンの摺動抵抗の増大についても抑えることができる。

上記クランクジャーナル側及び上記クランクピン側軸受メタルの両方に上記クラウニング部が設けられている上記エンジンの回転部支持構造において、上記クラウニング部は、上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けられている、ことが望ましい。

すなわち、上記クラウニング部を、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けることによって、上記爆発行程において、上記クランクジャーナルに対して、クランク軸方向両側に配置されたクランクピンのうちのどちらのクランクピンに荷重がかかったとしても、上記クランクジャーナルにかかる荷重を上記クラウニング部で受けることができる。

また、上記クランクピン側軸受メタルについても、上記クラウニング部を上記クランクピン側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けることによって、上記爆発行程において、上記クランクピンに対して、クランク軸方向のどちら側にブレが生じたとしても、上記クランクピンにかかる荷重を上記クラウニング部で受けることができる。

これにより、上記爆発行程における、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンの摺動抵抗の増大をより確実に抑えることができる。

上記エンジンの回転部支持構造において、上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の大きさと、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の大きさとは互いに異なる、ことが望ましい。

すなわち、上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとは、一般的に、同じ材質で形成され、外観も類似していることから、シリンダブロック等への組み付けの際に間違えやすい。また、クラウニング部の有無やクラウニング部の形状の違いがあるとしても、それら違いから上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとを見分けることは非常に困難である。

そこで、上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の大きさと、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の大きさとが互いに異なるようにすることで、上記クランクジャーナル側軸受メタルと上記クランクピン側軸受メタルとが、外観で判別しやすくなり、組み付け時の間違いを防止することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの回転部支持構造によると、エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において、クランクピンに荷重がかかる際に、クランクジャーナル側軸受メタルは、クラウニング部でクランクジャーナルにかかる荷重を受けることができるため、クランクジャーナル側軸受メタルにおける、クランク軸方向の端面と内周面との角部で上記荷重を受ける場合と比較して、クランクジャーナル側軸受メタルにかかる面圧が小さくなる。この結果、上記爆発行程における、クランクジャーナルに作用する摺動抵抗の増大を抑えることができる。また、クランクピン側軸受メタルについては、クラウニング部を形成しないか、又は、クランクジャーナル側軸受メタルに形成したクラウニング部よりも傾斜角度の小さいクラウニング部を形成することで、クランク軸方向に対して略垂直な方向にかかる荷重を受けるための面の面積を出来る限り広く確保することができる。これにより、上記爆発行程における、クランクピンに作用する摺動抵抗の増大についても抑えることができる。この結果、クランクジャーナル及びクランクピンに作用する摺動抵抗が、エンジンの燃焼サイクルにおける爆発行程において増大するのを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る回転部支持構造を有する、エンジンのクランク軸の断面図である。図１におけるII-II線相当の断面図である。クランクピン、コンロッド及びクランクピン側軸受メタルの断面図である。クランクジャーナル側軸受メタルへのオイル供給路を示す斜視図である。クランクジャーナル側軸受メタルを径方向に沿って切った断面図である。クランクピン側軸受メタルを径方向に沿って切った断面図である。クラウニング部におけるクランクジャーナル側軸受メタルの径方向の大きさとクランクジャーナルに作用する摺動抵抗との関係を示すグラフである。本発明の実施形態２に係る回転部支持構造におけるクランクピン側軸受メタルを径方向に沿って切った断面図である。実施形態２において、第２のクラウニング部におけるクランクピン側軸受メタルの径方向の大きさとクランクピンに作用する摺動抵抗との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る回転部支持構造を有する多気筒エンジン（以下、エンジン２という）のクランク軸１を示す断面図である。このエンジン２は、４つの気筒３が互いに隣接して一列に配置された直列４気筒エンジンであり、自動車等の車両に搭載される。図示は省略するが、エンジン２の気筒列方向の一側（図１の右側）には変速機が配設されており、クランク軸１の回転による出力は、該変速機によって所定の変速比でもって変換されて、車両の駆動輪に伝達されるようになっている。

エンジン２は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４の上部に組み付けられるシリンダヘッド（図示省略）と、シリンダブロック４の下部に組み付けられるオイルパン（図示省略）とによって構成されている。

シリンダブロック４はアッパブロック４ａとロアブロック４ｂとによって構成されている。アッパブロック４ａの下面には、ロアブロック４ａが取り付けられている。さらにロアブロック４ｂの下面には、上記オイルパンが取り付けられている。

アッパブロック４ａの上部には、４つの気筒３が互いに壁を隔てて一列に配設されており、各気筒３内には、気筒３の内周面を摺動可能に嵌挿されたピストン５及びピストン５とクランク軸１とを連結するためのコンロッド６がそれぞれ配設されている。

また、アッパブロック４ａの下部は、クランク室の上部を区画している。該クランク室の下部はロアブロック４ｂによって区画されている。すなわち、上記クランク室は、アッパブロック４ａとロアブロック４ｂとが組み合わされることによって区画される。上記クランク室は、気筒列方向に互いに連通しており、上記クランク室内にクランク軸１が配設されている。

クランク軸１は、シリンダブロック４及び軸受キャップ７に支持される複数（図１では５つ）のクランクジャーナル１１と、コンロッド６の大端部６ａを支持する複数（図１では４つ）のクランクピン２１と、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１を連結する複数（図１では８つ）のクランクアーム３１とを備えている。

クランクジャーナル１１は、クランク軸１において、クランク軸方向にそれぞれ等間隔に配置されている。具体的には、５つのクランクジャーナル１１のうち２つは、クランク軸方向両端部に１つずつ配置され、該両端部のクランクジャーナル１１の間に残り３つのクランクジャーナル１１がクランク軸方向にそれぞれ等間隔に配置されている。クランクジャーナル１１は、クランク軸１が上記クランク室に配設された状態で、上記クランク室における気筒列方向の両端の位置及び気筒３同士の間の壁に相当する位置にそれぞれ位置するようになっている。以下の説明において、５つのクランクジャーナル１１を、上記変速機側（図１の右側）から上記変速機とは反対側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクジャーナル１１ａ、第２クランクジャーナル１１ｂ、第３クランクジャーナル１１ｃ、第４クランクジャーナル１１ｄ及び第５クランクジャーナル１１ｅという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクジャーナル１１ということがある）。

クランクジャーナル１１は、図２に示すように、クランク軸方向から見た断面が円状、すなわち、全体で円柱状をなしている。クランクジャーナル１１は、アッパブロック４ａの下端部と軸受キャップ７とに上下に挟まれるようにして、シリンダブロック４及び軸受キャップ７に支持されている。具体的には、アッパブロック４ａの下端部には各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅに対応する位置に下端から上側に向かってに凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたブロック側軸受部１２が形成される一方、軸受キャップ７の上端部には、上端から下側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなした軸受キャップ側軸受部１３が形成されている。各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅは、アッパブロック４ａの下端部及び軸受キャップ７に上下に挟まれるようにして、ブロック側及び軸受キャップ側軸受部１２，１３に、クランクジャーナル側軸受メタル１４を介して、回転可能にそれぞれ軸支されている。

クランクジャーナル側軸受メタル１４は、ブロック側軸受部１２に取り付けられる半円筒状のブロック側軸受メタル１４ａと、軸受キャップ側軸受部１３に取り付けられる半円筒状の軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、を互いに上下に突き合わせ接合させてなる、円筒状をなした軸受メタルである。クランクジャーナル側軸受メタル１４は、図２に示すように、軸受キャップ７がシリンダブロック４に取り付けられた状態では、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとが互いに押し付け合うことで、上下方向に扁平した楕円筒状に変形する。このとき、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂは、周方向の両端が楕円の長軸端となっている。すなわち、軸受キャップ７がシリンダブロック４に取り付けられた状態で、クランクジャーナル側軸受メタル１４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、上下方向が楕円の短軸、上下方向及びクランク軸方向に垂直な方向が楕円の長軸となる楕円形状をなしている。

クランクジャーナル側軸受メタル１４が、上述のような形状に変形することで、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との接触面積が減少して、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗を減少させる効果を得ることができる。尚、詳しくは後述するが、このクランクジャーナル側軸受メタル１４におけるブロック側軸受メタル１４ａには、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間に潤滑油としてのオイルを供給するためのオイル溝１５が形成されている一方、クランクジャーナル側軸受メタル１４における軸受キャップ側軸受メタル１４ｂには、エンジン２の燃焼サイクルにおける爆発行程（以下、単に爆発行程という）において、クランクジャーナル１１に荷重がかかる際に、該荷重を受け止めるためのクラウニング部１７が形成されている。

また、クランクジャーナル側軸受メタル１４が、エンジン２に配設された状態で楕円筒状をなしていることから、クランクジャーナル側軸受メタル１４がクランクジャーナル１１の周囲に配置された状態で、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクジャーナル１１との間には、隙間ができるようになっている。詳しくは後述するが、クランクジャーナル側軸受メタル１４の内周面側に供給されたオイルは、上記隙間を伝ってクランクジャーナル１１の周囲全体に広がって、クランクジャーナル側軸受メタル１４の内周面に、クランクジャーナル１１の潤滑のための油膜を形成するようになっている。

クランクピン２１は、クランク軸１における隣接するクランクジャーナル１１同士の間にそれぞれ位置している。各クランクピン２１は、クランク軸１が上記クランク室に配設された状態で、各気筒３の下方にそれぞれ位置する。各クランクピン２１は、各気筒３にそれぞれ設けられたピストン５とコンロッド６を介してそれぞれ接続されている。以下の説明において、４つのクランクピン２１を、上記変速機側（図１の右側）から上記変速機とは反対側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクピン２１ａ、第２クランクピン２１ｂ、第３クランクピン２１ｃ及び第４クランクピン２１ｄという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクピン２１ということがある）。

クランクピン２１は、図３に示すように、クランク軸方向から見た断面が円状、すなわち全体で円柱状をなしている。クランクピン２１は、各コンロッド大端部６ａにそれぞれ回転可能に連結されている。各コンロッド小端部（図示省略）は、各気筒３内にそれぞれ嵌挿されたピストン５にそれぞれ接続されている。エンジン２の燃焼サイクルによって、ピストン５が気筒３内を往復運動すると、該往復運動に応じて、クランクピン２１が、クランク軸１の軸心（すなわち、クランクジャーナル１１の軸心）周りに回転する。これにより、ピストン５の往復運動が、クランク軸１の回転運動に変換される。本実施形態では、爆発行程は、二気筒以上で同時に行われることはなく、一気筒ずつ順次行われるため、各気筒３における爆発行程のタイミングに合うように、各クランクピン２１ａ〜２１ｄは、それぞれクランクジャーナル１１の周方向に所定の角度ずつずれて配置されている。

コンロッド６は、図３に示すように、コンロッド本体６０とキャップ６１とを有している。詳しくは、各コンロッド本体６０の下端部（すなわち、反ピストン側の端部）とキャップ６１とでコンロッド大端部６ａが構成されており、各コンロッド本体６０の下端部とキャップ６１とで各クランクピン２１ａ〜２１ｄを挟むようにして、各コンロッド大端部６ａが各クランクピン２１ａ〜２１ｄとそれぞれ連結されている。具体的には、コンロッド本体６０の下端部には、上記小端部側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたロッド側軸受部２２が形成される一方、及びキャップ６１にはコンロッド本体６０側からコンロッド本体６０とは反対側に向かって凹みかつクランク軸方向から見た形状が半楕円状をなしたキャップ側軸受部２３が形成されており、ロッド側及びキャップ側軸受部２２，２３に、クランクピン側軸受メタル２４を介して、クランクピン２１を配置させ、キャップ６１をコンロッド本体６０に固定することで、各コンロッド大端部６ａが各クランクピン２１ａ〜２１ｄにそれぞれ取り付けられる。

クランクピン側軸受メタル２４は、ロッド側軸受部２２に取り付けられる半円筒状のロッド側軸受メタル２４ａと、キャップ側軸受部２３に取り付けられる半円筒状のキャップ側軸受メタル２４ｂと、を互いに上下に突き合わせ接合させてなる円筒状をなした軸受メタルである。クランクピン側軸受メタル２４は、図３に示すように、キャップ６１がコンロッド本体６０の下端部に取り付けられた状態では、ロッド側軸受メタル２４ａとキャップ側軸受メタル２４ｂとが互いに押し付け合うことで、上下方向に扁平した楕円筒状に変形する。このとき、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂは、周方向の両端が楕円形の長軸端となっている。すなわち、クランクピン側軸受メタル２４における、クランク軸方向から見た内周面の形状は、キャップ６１がコンロッド本体６０の下端部に取り付けられた状態で、上下方向が楕円の短軸、上下方向及びクランク軸方向に垂直な方向が楕円の長軸となる楕円形状をなしている。クランクピン側軸受メタル２４が、上述のような形状に変形することで、クランクピン２１とクランクピン側軸受メタル２４との接触面積が減少して、クランクピン２１に作用する摺動抵抗を減少させる効果を得ることができる。尚、クランクピン側軸受メタル２４のその他の詳細な構造については後述する。

クランクアーム３１は、クランクジャーナル１１の端部と、クランクピン２１における、上記クランクジャーナル１１の端部に近い側の端部とをそれぞれ連結させて（例えば、第１クランクジャーナル１１ａについては、第１クランクピン２１ａにおける第１クランクジャーナル１１ａ側の端部とを連結させて）、クランク軸１として一体回転するようにする部分である。以下の説明において、８つのクランクアーム３１を、上記変速機側（図１の右側）から上記変速機とは反対側（図１の左側）に向かって順番に、第１クランクアーム３１ａ、第２クランクアーム３１ｂ、第３クランクアーム３１ｃ、第４クランクアーム３１ｄ、第５クランクアーム３１ｅ、第６クランクアーム３１ｆ、第７クランクアーム３１ｇ及び第８クランクアーム３１ｈという（尚、これらを区別しない場合には、単にクランクアーム３１ということがある）。

各クランクアーム３１ａ〜３１ｈは、各クランクピン２１ａ〜２１ｄがクランクジャーナル１１の周方向に対して所定の角度ずつずれて配置されるように、各クランクジャーナル１１ａ〜１１ｅと各クランクピン２１ａ〜２１ｄとを連結させている。

また、図１に示すように、第１、第３、第６及び第８クランクアーム３１ａ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｈ内には、後述するクランクピン側連通油路５５がそれぞれ形成されている。

次に、図１〜図４を参照しながら、クランクジャーナル側軸受メタル１４及びクランクピン側軸受メタル２４に潤滑油としてのオイルを供給する経路について説明する。

図４は、クランクジャーナル側軸受メタル１４へ潤滑油を供給するためのオイル供給路４０を示す。オイル供給路４０は、シリンダブロック４を気筒列方向に延びるメインギャラリ５１と、メインギャラリ５１から５つのクランクジャーナル側軸受メタル１４へそれぞれ延び、各クランクジャーナル側軸受メタル１４へオイルをそれぞれ供給するための５つのクランクジャーナル側連通油路５２とが設けられている。クランクジャーナル側連通油路５２は、図２及び図４に示すように、クランクジャーナル側軸受メタル１４のブロック側軸受メタル１４ａに接続されている。

ブロック側軸受メタル１４ａには、クランクジャーナル側連通油路５２を通ってきたオイルを、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間に流入させるための給油孔５３が穿設されている。また、ブロック側軸受メタル１４ａにおけるクランク軸方向中央部には、ブロック側軸受メタル１４ａの全周にわたってオイル溝１５が形成されている。給油孔５３はオイル溝１５に形成されており、給油孔５３から流入したオイルは、先ず、オイル溝１５内に広がる。上述したように、クランクジャーナル１１とクランクジャーナル側軸受メタル１４との間には隙間があるため、オイル溝１５内に広がったオイルは、上記隙間へと流れ込む。上記隙間へと流れ込んだオイルは、クランクジャーナル１１の回転によって引き込まれて、クランクジャーナル１１と軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとの間全体に広がる。

また、図２に示すように、第１、第２、第４及び第５クランクジャーナル１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅ（図２では、第２クランクジャーナル１１ｂのみを記載）には、クランクジャーナル１１の径方向に穿設されたクランクジャーナル側分岐油路５４が設けられている。このクランクジャーナル側分岐油路５４は、クランクジャーナル側軸受メタル１４に供給されたオイルの一部が流入する油路である。さらに、クランクジャーナル側分岐油路５４には、隣接するクランクピン２１に向かって、隣接するクランクアーム１１を貫通して延びるクランクピン側連通油路５５が接続されている。クランクピン側連通油路５５は、クランクジャーナル側分岐油路５４に流入したオイルをクランクピン側軸受メタル２４側へ供給するための油路である。

本実施形態では、クランクピン側連通油路５５は、隣接するクランクアーム３１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第１クランクアーム３１ａ）を貫通して、隣接するクランクピン２１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第１クランクピン２１ａ）を斜めに貫通した後、隣接するクランクピン２１に対して上記隣接するクランクアーム３１と反対側のクランクアーム３１（例えば、第１クランクジャーナル１１ａから延びるクランクピン側連通油路５５の場合は、第２クランクアーム３１ｂ）を貫通してクランク軸１の外部に臨んでいる。クランクピン側連通油路５５におけるクランク軸１の外部に臨む位置には、シール部材５７が設けられている。

また、クランクピン側連通油路５５における、クランクピン２１に対応する位置からは、クランクピン２１の軸心から径方向に穿設されたクランクピン側分岐油路５６が延びている。クランクピン側分岐油路５６は、クランクピン２１の周面からクランクピン２１の外部へ臨んでいる。

例として、第１クランクジャーナル１１ａ側から、第１クランクピン２１ａ側にオイルが供給されるまでについて説明すると、先ず、第１クランクジャーナル１１ａに供給されたオイルが、第１クランクジャーナル１１ａのクランクジャーナル側分岐油路５４に流入する。該クランクジャーナル側分岐油路５４に流入したオイルは、接続されたクランクピン側連通油路５５（第１クランクジャーナル１１ａから第１クランクピン２１ａへ向かって延びるクランクピン側連通油路５５）に流入して、該クランクピン側連通油路５５内を流れる。該クランクピン側連通油路５５内を流れるオイルは、第１クランクピン２１ａのクランクピン側分岐油路５６を通って、第１クランクピン２１ａと該第１クランクピン２１ａに設けられたクランクピン側軸受メタル２４との間に供給される。供給されたオイルは、クランク軸１の回転やコンロッド６が第１クランクピン２１ａを摺動することで、上記クランクピン側軸受メタル２４の内周面全体に広がり油膜を形成する。他の第２〜第４クランクピン２１ｂ〜２１ｄに設けられたクランクピン側軸受メタル２４も、同様にしてオイルが供給され、その内周面に油膜が形成される。

尚、クランクピン１１に作用する摺動抵抗を減らすためには、クランクピン側軸受メタル２４に適切な厚さの油膜を形成する必要である。そして、適切な厚さの油膜を形成するためには、適切な油圧（油量）のオイルを供給する必要がある。この点について、本実施形態では、クランクピン側連通油路５５におけるクランク軸１の外部に臨む位置には、シール部材５７が設けられているため、クランクピン側連通油路５５内を流れるオイルはクランク軸１の外部に流出することがなく、クランクピン側連通油路５５内がオイルで満たされれば、油圧がかかるようになっている。そのため、クランクジャーナル側軸受メタル１４に供給するオイルの油量を適切なものにすれば、クランクピン側軸受メタル２４に適切な厚さの油膜を形成することが可能である。

ここで、爆発行程では、燃料を燃焼させることによって、ピストン５を上死点から下死点まで一気に下降させるため、コンロッド６を介してピストン５と連結されたクランクピン２１には、クランク軸方向と略垂直な方向に荷重がかかる。クランクピン２１に荷重がかかるとクランクアーム３１を介してクランクジャーナル１１にも荷重がかかる。上述したように、本実施形態では、爆発行程は二気筒以上で同時に行われることはないため、クランクジャーナル１１には、爆発行程が行われた気筒３側の部分にのみ荷重がかかることになる。すなわち、クランクジャーナル１１における片側の部分のみに荷重がかかるため、クランクジャーナル１１は、爆発行程が行われた気筒３のピストン５と接続されたクランクピン２１に向かって下側に傾いた状態となる。つまり、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、軸心が下側に斜めに傾いた状態のクランクジャーナル１１からの荷重を受けることになる。

このとき、クランクジャーナル側軸受メタル１４が、クランクジャーナル１１からの荷重を適切に受けなければ、クランクジャーナル１１からクランクジャーナル側軸受メタル１４に過剰な面圧がかかってしまい、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が増大するおそれがある。

そこで、本実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の両端面と内周面との角部に面取り部をそれぞれ設け、さらに、内周面のクランク軸方向両端部における該面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分に、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かってクランクジャーナル側軸受メタル１４の内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部１７をそれぞれ設けるようにしている。尚、以下の説明において、クランクジャーナル側軸受メタル１４に形成された面取り部を第１の面取り部１６という。

具体的には、図５に示すように、クランクジャーナル側軸受メタル１４のブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂのクランク軸方向の両端面と内周面との角部に、ブロック側及びキャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂの全周に亘って第１の面取り部１６を形成する。この第１の面取り部１６は、例えばＣ面取りであって、傾斜角度は４５°程度、クランク軸方向及び径方向の大きさは共に、２００μｍ〜５００μｍ程度である。さらに、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂには、内周面のクランク軸方向両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの全周に亘って、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かってクランクジャーナル側軸受メタル１４の内径を拡大させるように、第１の面取り部１６よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部１７を形成する。

クラウニング部１７は、その傾斜角度が、クランクジャーナル１１が上記荷重によって下側に傾いた際に、上記荷重をクラウニング部１７全体で受けることができる程度の角度となるように形成されている。具体的には、クラウニング部１７は、クランク軸方向の大きさが３ｍｍ程度、クラウニング部１７を形成したことによる内径の増大量の最大値（以下、クラウニング量という）が２〜４μｍ程度となるように形成されている。つまり、クラウニング部１７は、約０．０４°の傾斜角度で形成されている。すなわち、クラウニング部１７の傾斜角度は、第１の面取り部１６の傾斜角度の約１０００分の１程度である。

このようにクラウニング部１７を形成することによって、クランクピン２１に荷重がかかった時に、クランクジャーナル１１が荷重のかかったクランクピン２１に向かって下側に斜めに傾いたときには、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、クラウニング部１７で、クランクジャーナル１１からの荷重を受けることができる。すなわち、クランクジャーナル１１がクランクピン２１からの荷重によって斜めに傾いたときに、クランクジャーナル側軸受メタル１４におけるクラウニング部１７全体がクランクジャーナル１１と油膜を介して接触することで、クランクジャーナル１１にかかる荷重を受ける。換言すると、クラウニング部１７がクランクジャーナル１１にかかる荷重を受けるための面部としての役割を果たす。この結果、クランクジャーナル側軸受メタル１４にクラウニング部１７が形成されていない場合と比較して、クランクジャーナル側軸受メタル１４にかかる面圧が低減される。この結果、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗の増大を抑えることができる。

図７は、クラウニング量とクランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗との関係をシミュレーションにより算出した結果を示している。図６において縦軸は、爆発行程において、クランクピン２１に荷重が加えられたときに、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗の大きさを示し、横軸はクラウニング量を示している。尚、クランクジャーナル側軸受メタル１４におけるクラウニング部１７のクランク軸方向の大きさは３ｍｍとしている。

図７によると、クラウニング量が０、すなわち、クラウニング部１７が形成されていない状態からクラウニング量を増大させていくと、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗が減少していく。これは、クラウニング部１７を形成したことにより、クランクジャーナル側軸受メタル１４にかかる面圧が減少するためである。そして、クラウニング量が２μｍのときに上記摺動抵抗が最小となり、ここから、さらにクラウニング量を増大させていくと、クラウニング量が増大するにつれて摺動抵抗が増大する。これは、クラウニング量を増大させることによって、クラウニング部１７よりもさらにクランク軸方向内側の部分、すなわち、加工を施していない平坦な部分（以下、平面部１１８という）とクラウニング部１７とが切り換わる位置に僅かなエッジが形成され、爆発行程において、該僅かなエッジの部分に比較的大きな面圧がかかるためである。さらにクラウニング量を増大させていくと、上記平面部１１８とクラウニング部１７との僅かなエッジの影響が大きくなって、クラウニング量が約４．５μｍよりも大きいときには、クラウニング部１７を形成しないときよりも摺動抵抗が大きくなる。

すなわち、クラウニング部１７のクラウニング量を２μｍ程度にすると、爆発行程における、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗の増大を抑えることができる。

一方で、本実施形態では、図７に示すようにクランクピン側軸受メタル２４には、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂのクランク軸方向の両端面と内周面との角部に、第１の面取り部１６と同程度の傾斜を有する面取り部（以下、第２の面取り部２６という）のみをそれぞれ設け、クラウニング部１７に相当する部分は形成しない。

クランクピン側軸受メタル２４は、クランクピン２１とコンロッド本体６０との間及びクランクピン２１とキャップ６１との間に設けられているため、爆発行程において、ピストン５上死点から下死点まで一気に下降したときには、クランクピン側軸受メタル２４には、クランク軸方向に対して略垂直な方向（以下、単に略垂直方向という）に荷重がかかる。このとき、略垂直方向の荷重を受けるための面を出来る限り広く確保しておくことが望ましい。

すなわち、クラウニング部１７に相当する部分を形成すると、その部分を形成した分だけ、クランクピン側軸受メタル２４における平坦な部分、つまり、略垂直方向の荷重を受けるための面の面積が減少することになる。この面の面積が減少すると、爆発行程でクランクピン２１にかかる荷重により、クランクピン側軸受メタル２４にかかる面圧が大きくなる。面圧が大きくなると、クランクピン側軸受メタル２４とクランクピン２１との間の油膜が切れやすくなる。そして、この油膜切れによってクランクピン２１に作用する摺動抵抗が増大するおそれがある。

そのため、本実施形態では、クランクピン側軸受メタル２４については、上記面取り部と上記クラウニング部のうち、上記面取り部のみを形成し、上記クラウニング部を形成しないようにして、略垂直方向の荷重を受けるための面の面積を、爆発行程において油膜切れが発生しない程度に、出来る限り広くするようにしている。これにより、爆発行程において、クランクピン２１にかかる荷重を、クランクピン側軸受メタル２４で適切に受けることができ、クランクピン側軸受メタル２４の油膜切れを防止することができる。この結果、爆発行程における、クランクピン２１についても摺動抵抗の増大を抑えることができる。尚、以下の説明において、クランクピン側軸受メタル２４における面取り部を第２面取り部２６という。また、該第２の面取り部２６は、第１の面取り部１６と同様に、例えばＣ面取りであって、傾斜角は４５°程度、クランク軸方向及び径方向の大きさは共に、２００μｍ〜５００μｍ程度である。

さらに、本実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさとクランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさとが異なるようにしている。具体的には、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしている。

上述したように、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、半円筒状のブロック側軸受メタル１４ａと半円筒状の軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを組み合わせたものであり、クランクピン側軸受メタル２４は、半円筒状のロッド側軸受メタル２４ａと半円筒状のキャップ側軸受メタル２４ｂとを組み合わせたものである。このうち、ブロック側軸受メタル１４ａについては、クランク軸方向中央部に全周に亘ってオイル溝１５が形成されているため、外観で判別可能であるが、他の軸受メタル１４ｂ、２４ａ，２４ｂについては、軸受キャップ側軸受メタル１４ａにクラウニング部１７が形成されているものの、該クラウニング部１７は、傾斜角度が０．０４°程度であるため、外観では判別が困難である。もし、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを、ロッド側又はキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂと誤って取り付けてしまうと、クランクジャーナル１１では、爆発行程において、クランクジャーナル１１が傾いたときに第２の面取り部２６と内周面との角部でクランクジャーナル１１からの荷重を受けることになり、上記角部に過剰な面圧がかかる結果、摺動抵抗が増大する。一方で、クランクピン２１でも、クラウニング部１７が形成されている分だけ、爆発行程において、略垂直方向にかかる荷重を受けるための面の面積が減少しているため、爆発行程時に油膜切れが発生しやすくなり、摺動抵抗が増大するおそれがある。すなわち、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１の両方において、爆発行程における、摺動抵抗の増大を抑制する効果が得られないばかりか、逆に摺動抵抗を増大させてしまうおそれがある。

そこで、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにすることで、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクピン側軸受メタル２４、特に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとを外観で判別を可能にして、これらの軸受メタルを誤って取り付けてしまうのを防止している。

次に、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４の製造方法について説明する。

先ず、帯状に加工された鉄合金等をプレス切断して板状にし、切断された金属板をプレス加工によって曲げて、半円筒状にする。

半円筒状に曲げた後、半円筒状に曲げた金属板における軸方向の両端面と内周面との角部を削る面取り加工を行う。このとき、面取り加工は、例えばＣ面取りであって、傾斜角度が４５°程度、軸方向の大きさ及び径方向の大きさは共に約２００μｍ〜５００μｍになるように行う。これにより、第１及び第２の面取り部１６，２６がそれぞれ形成される。

面取り加工の後は、ブロック側軸受メタル１４ａと、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂとで製法がそれぞれ異なる。

先ず、ブロック側軸受メタル１４ａについて説明する。

ブロック側軸受メタル１４ａは、面取り加工が終了した後、軸方向の中央かつ周方向の所定の部分にドリル等で給油孔５３を空ける。

給油孔５３を形成した後は、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部１８（図４参照）を形成する。この突出部１８は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを突き合わせる際に用いられるものである。

突出部１８を形成した後は、オイル溝１５を形成する。該オイル溝１５は、給油孔５３を通るように、軸方向の中央部分に周方向の全周に亘って形成される。

オイル溝１５を形成した後は肉厚加工を施し、その後、表面処理として表面にメッキを施す。これにより、ブロック側軸受メタル１４ａが完成する。尚、ブロック側軸受メタル１４ａにメッキを施すことなく、ブロック側軸受メタル１４ａを完成としてもよい。

次に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂについて説明する。

軸受キャップ側軸受メタル１４ｂは、面取り加工が終了した後、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部１９（図４参照）を形成する。このとき、該突出部１９は、ブロック側軸受メタル１４ａと軸受キャップ側軸受メタル１４ｂとを突き合わせる際に、ブロック側軸受メタル１４ａの突出部１８とは軸方向にずれるような位置に形成される。

突出部１９を形成した後は、肉厚加工として、クラウニング部１７を形成するクラウニング加工を行う。該クラウニング加工は、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを所定の治具に固定した後、内周面の軸方向両端部にそれぞれ形成された第１の面取り部１６よりも軸方向内側に位置する２つの部分を削ることによって行われる。クラウニング量は、２μｍ程度である。

上記クラウニング加工後は、表面処理として表面にメッキを施す。これにより、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂが完成する。尚、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂにメッキを施すことなく、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを完成としてもよい。

次に、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂについて説明する。

ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂは、面取り加工が終了した後、周方向の両端部の一方に、径方向の外側に向かって突出する突出部（図示省略）を形成する。このとき、ロッド側軸受メタル２４ａとキャップ側軸受メタル２４ｂとを突き合わせる際に、互いの突出部がクランク軸方向にずれるように、それぞれ形成される。これにより、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂが完成する。尚、ロッド側軸受メタル２４ａ及びキャップ側軸受メタル２４ｂのそれぞれにメッキを施してから、ロッド側軸受メタル２４ａ及びキャップ側軸受メタル２４ｂをそれぞれ完成としてもよい。

クランクジャーナル側軸受メタル１４を、クランク軸１のクランクジャーナル１１の位置に取り付けるときには、先ず、ブロック側軸受部１２にブロック側軸受メタル１４ａを取り付ける一方、軸受キャップ側軸受部１３に軸受キャップ側軸受メタル１４ｂを取り付ける。そして、クランクジャーナル１１を、アッパブロック４ａの下端部と軸受キャップ７とで挟むように、軸受キャップ７をアッパブロック４ａに取り付ける。このとき、ブロック側軸受メタル１４ａの突出部１８がある側に、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの突出部１９が来るようにするとともに、ブロック側軸受メタル１４ａの周方向の両端部と軸受キャップ側軸受メタル１４ｂの周方向の両端部とがそれぞれ互いに突き合わせられるように、それぞれの位置を合わせて取り付ける。その後、軸受キャップ７をボルトによって固定する。このとき、ブロック側及び軸受キャップ側軸受メタル１４ａ，１４ｂが互いに押し付け合うことで、図２に示すように、クランクジャーナル側軸受メタル１４が楕円筒状に変形する。軸受キャップ７の取り付けが完了すれば、クランクジャーナル側軸受メタル１４の取り付けが完了する。

一方、クランクピン側軸受メタル２４を、クランク軸１のクランクピン２１の部分に取り付けるときには、先ず、ロッド側軸受部２２にロッド側軸受メタル２４ａを取り付ける一方、キャップ側軸受部２３にキャップ側軸受メタル２４ｂを取り付ける。そして、クランク軸１のクランクピン２１にコンロッド本体６０の下端部を取り付けてで、クランクピン２１を挟むようにキャップ６１を取り付ける。このとき、ロッド側軸受メタル２４ａの突出部がある側に、キャップ側軸受メタル２４ｂの突出部が来るように位置を合わせるとともに、ロッド側軸受メタル２４ａの周方向の両端部とキャップ側軸受メタル２４ｂの周方向の両端部とがそれぞれ互いに突き合わせられるように、それぞれの位置を合わせてキャップ６１を取り付ける。その後、キャップ６１をボルトによって固定する。このとき、ロッド側及びキャップ側軸受メタル２４ａ，２４ｂが互いに押し付け合うことで、図３に示すように、クランクピン側軸受メタル２４が楕円筒状に変形する。キャップ６１の取り付けが完了すれば、クランクピン側軸受メタル２４の取り付けが完了する。

したがって、実施形態１によると、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、クランク軸方向の両端面と内周面との角部にそれぞれ設けられた第１の面取り部１６と、内周面のクランク軸両端部における第１の面取り部１６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けられ、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かってクランクジャーナル側軸受メタル１４の内径を拡大させるように、第１の面取り部１６よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部１７とを有するため、クランクジャーナル側軸受メタル１４は、爆発行程においてクランクジャーナル１１に入力される荷重をクラウニング部１７で受けることができ、該クラウニング部１７が形成されていない場合と比較して、クランクジャーナル側軸受メタル１４にかかる面圧が小さくなる。この結果、爆発行程における、クランクジャーナル１１に作用する摺動抵抗の増大を抑えることができる。一方、クランクピン側軸受メタル２４は、第２の面取り部２６及びクラウニング部のうち、第２の面取り部２６のみを有するため、クランクピン側軸受メタル２４については、爆発行程において、略垂直方向にかかる荷重を受けるための面の面積を確保することができる。これにより、爆発行程における、クランクピン２１に作用する摺動抵抗の増大についても抑えることができる。この結果、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１に作用する摺動抵抗が、エンジン２の燃焼サイクルにおける爆発行程において増大をするのを抑制することができる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、実施形態２は、クランクピン側軸受メタル１２４の構成のみが実施形態１と異なっており、その他の部分については実施形態１と共通であるため、実施形態１と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図８に、実施形態２に係るクランクピン側軸受メタル１２４を径方向に沿って切った断面を示す。

実施形態１では、クランクピン側軸受メタルには、第２の面取り部２６及びクラウニング部のうちの第２の面取り部２６のみを有していたが、実施形態２では、クランクピン側軸受メタル１２４、特にキャップ側軸受メタル１２４ｂの内周面のクランク軸方向両端部における第２の面取り部２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分に、第２の面取り部２６よりも小さい角度で、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かってクランクピン側軸受メタル２４の内径を拡大させるように傾斜したクラウニング部（以下、第２のクラウニング部１２７という）がそれぞれ形成されている。また、第２のクラウニング部１２７の傾斜角度は、爆発行程において、クランクピン１２１に荷重がかかった際に、クランクピン２１に生じるブレを吸収できる程度の角度となっている。詳しくは、第１のクラウニング部１７の傾斜角度よりも小さくなるようになっている。さらに詳しくは、第２のクラウニング部１２７は、クラウニング量（すなわち、第２のクラウニング部１２７を形成したことによる内径の増大量の最大値）が、第１のクラウニング部１７のクラウニング量の半分以下になるように形成されている。

実施形態１で説明したように、クランクピン側軸受メタル２１には、爆発行程において、略垂直方向に荷重がかかる。このとき、略垂直方向から若干傾いて荷重がかかることがあり、このように荷重のかかる方向が傾くと、クランクピン２１がクランクピン側軸受メタル２４に対して傾いた状態で、該クランクピン２１がクランクピン側軸受メタル２４に対して摺動することとなる。この場合、第２の面取り部２６と内周面との角部で上記荷重を受けるようになる。この結果、上記内周面における平坦な部分（以下、平面部１２８という）で上記荷重を受ける場合と比較して摺動面積が減少するため、クランクピン２１に作用する摺動抵抗が増大するおそれがある。そのため、クランクピン側軸受メタル２１には、上述のような場合であっても、摺動抵抗の増大を抑制可能な形状を設けておくことが望ましい。

しかしながら、実施形態１で述べたように、クランクピン側軸受メタル１２４にクラウニング部を形成すると、平面部１２８の面積が減少するため、爆発行程において、クランクピン２１からクランクピン側軸受メタル２４に対して垂直に上記荷重が入力された際に、クランクピン側軸受メタル１２４にかかる荷重による面圧が高くなり、クランクピン側軸受メタル１２４が油膜切れを発生させる問題がある。この点について、以下に図９を参照しながら説明する。

図９には、第２のクラウニング部１２７のクラウニング量とクランクピン２１に作用する摺動抵抗との関係をシミュレーションにより算出した結果を示している。図９において縦軸は、爆発行程において、クランクピン２１に荷重が加えられたときに、該クランクピン１１に作用する摺動抵抗の大きさを示し、横軸はクラウニング量を示している。尚、第２のクラウニング部１２７のクランク軸方向の大きさは３ｍｍとしている。

図９によると、クラウニング量が０、すなわち、第２のクラウニング部１２７が形成されていない状態からクラウニング量を増加させていくと、クランクピン２１に作用する摺動抵抗が減少する。これは、第２のクラウニング部１２７を形成したことにより、クランクピン２１のブレが吸収されるためである。そして、クラウニング量が１μｍのときに上記摺動抵抗が最小となり、ここからさらにクラウニング量を増大させていくと、クラウニング量が増大するにつれて摺動抵抗が増大する。これは、クラウニング量が１μｍ程度の場合は、第２のクラウニング部１２７の傾斜角度は０．０２°程度であり、平坦に近い形状であることから、第２のクラウニング部１２７でも、略垂直方向にかかる荷重を受けることができ、該荷重による面圧が油膜切れを発生させるほどの大きさにならないためである。一方で、クラウニング量を１μｍよりも増大させていくと、第２のクラウニング部１２７の傾斜が大きすぎて、該第２のクラウニング部１２７では略垂直方向にかかる荷重を受けにくくなる。すなわち、該荷重を面積の減少した平面部１２８のみで受けることとなり、クランクピン側軸受メタル１２４に油膜切れが発生する可能性が上昇する。そして、クラウニング量が約２μｍよりも大きいときには、第２のクラウニング部１２７を形成しないときよりもクランクピン２１に作用する摺動抵抗が大きくなる。これは、クラウニング量が約２μｍよりも大きくなると、第２のクラウニング部１２７では、略垂直方向にかかる荷重を吸収できなくなり、該荷重による面圧によって、クランクピン側軸受メタル１２４に油膜切れが発生してしまうためである。

すなわち、第２のクラウニング部１２７のクラウニング量が１μｍ程度、つまり、第１のクラウニング部１７よりも小さいクラウニング量、具体的には、第１のクラウニング部１７の半分程度のクラウニング量であれば、クランクピン側軸受メタル１２４に油膜切れが発生する可能性が小さいため、爆発行程における、クランクピン２１に作用する摺動抵抗の増大を抑えることができる。

これにより、クランクジャーナル１１に加えて、クランクピン２１に作用する摺動抵抗の増大について、より確実に抑えることができる。

また、実施形態２においても、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしている。

実施形態２では、クランクジャーナル側軸受メタル１４及びクランクピン側軸受メタル１２４の両方にクラウニング部を設けているため、実施形態１のときよりも、さらに両者を判別しにくくなっている。そこで、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル１２４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにすることで、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクピン側軸受メタル１２４とを誤って取り付けてしまうのを防止している。

尚、クランクピン側軸受メタル１２４に第２のクラウニング部１２７を形成するため、クランクピン側軸受メタル１２４、特にキャップ側軸受メタル１２４ｂの製造方法は実施形態１とは異なる。具体的には、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと同様に、突出部を形成した後に、肉厚加工として、第２のクラウニング部１２７を形成するクラウニング加工を行う。このときのクラウニング加工についても、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂと同様に、キャップ側軸受メタル１２４ｂを所定の治具に固定した後、第２の面取り部２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分を削ることによって形成される。ただし、クラウニング量は、１μｍ程度の大きさである。これにより、キャップ側軸受メタル１２４ｂが完成する。尚、クラウニング加工の後に、キャップ側軸受メタル１２４ｂにメッキを施すようにしてもよい。

その他、クランクピン側軸受メタル１２４のクランクピン２１への取り付け等は、実施形態１と同様である。

したがって、実施形態２では、クランクピン側軸受メタル１２４は、クランク軸方向の両端面と内周面との角部に設けられかつ第１の面取り部１６と同等の角度で傾斜した第２の面取り部２６と、内周面のクランク軸方向両端部における第２の面取り部２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分にそれぞれ設けられ、第２の面取り部２６よりも小さい角度で、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かってクランクピン側軸受メタル１２４の内径を拡大させるように傾斜した第２のクラウニング部１２７とを有し、第２のクラウニング部１２７における傾斜角度は、第１のクラウニング部１７における傾斜角度よりも小さいため、実施形態１と同様の効果を得ることができるとともに、爆発行程における、クランクピン２１に作用する摺動抵抗の増大をより確実に抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４及びクランクピン側軸受メタル１２４の両方とも、内周面のクランク軸方向内側における第１及び第２の面取り部１６，２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれクラウニング部が設けられていたが、これに限らず、内周面のクランク軸方向内側における第１及び第２の面取り部１６，２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの一方にのみ設けるようにしてもよい。特に、第１クランクジャーナル１１ａ及び第５クランクジャーナル１１ｅについては、クランク軸方向一側、具体的には、隣接する気筒３側にしか荷重がかからないため、第１クランクジャーナル１１ａ及び第５クランクジャーナル１１ｅに設けられているクランクジャーナル側軸受メタル１４については、上記隣接する気筒３側にのみクラウニング部を設けるようにしてもよい。クラウニング部は精密な加工が求められるため、クラウニング部を設ける部分を減少させることで、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，１２４の製造を容易にすることができる。また、クラウニング部を設けるために必要な加工費用についても抑えることができる。

また、上述の実施形態では、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４のうち、下側に位置する軸受メタルである軸受キャップ側軸受メタル１４ｂ及びキャップ側軸受メタル２４ｂにのみクラウニング部を形成していたが、これに限らず、上側に位置する軸受メタルであるブロック側軸受メタル１４ａ及びロッド側軸受メタル２４ａにもクラウニング部を形成するようにしてもよい。この場合、ブロック側軸受メタル１４ａ及びロッド側軸受メタル２４ａのクラウニング部も、軸受キャップ側軸受メタル１４ｂ及びキャップ側軸受メタル２４ｂのクラウニング部（すなわち、第１及び第２のクラウニング部１７，１２７）と同様に、内周面のクランク軸方向両端部における第１及び第２の面取り部１６，２６よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分にそれぞれ形成する。これにより、爆発行程において、クランクジャーナル１１では、ブロック側軸受メタル２４ａも、爆発行程におけるクランクジャーナル１１が下側に傾いた状態に適応した形状となり、クランクピン２１では、ロッド側軸受メタル２４ａでも、爆発行程におけるクランクピン２１のブレを吸収することができるため、クランクジャーナル１１及びクランクピン２１に作用する摺動抵抗が、爆発行程において増大するのをより確実に抑えることができる。

さらに、上述の実施形態では、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさが、クランクピン側軸受メタル２４（１２４）のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしているが、これに限らず、クランクピン側軸受メタル２４（１２４）のクランク軸方向の大きさが、クランクジャーナル側軸受メタル１４のクランク軸方向の大きさよりも大きくなるようにしてもよい。さらに、クランク軸方向の大きさを変える方法以外の方法によって、クランクジャーナル側軸受メタル１４とクランクピン側軸受メタル２４（１２４）とを判別する場合には、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４（１２４）のクランク軸方向の大きさを同じにするようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４（１２４）はともに、エンジン１に配設されていない状態では円筒状である一方、エンジン１に配設された状態では楕円筒状であったが、これに限らず、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４の一方又は両方が、エンジン１に組み付けられていない状態で楕円筒状であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、クランクジャーナル側及びクランクピン側軸受メタル１４，２４（１２４）は、それぞれ、円筒状であったが、これに限らず、クランク軸方向から見た内周面の形状が、円形又は楕円形であれば、外周面の形状としては任意の形状を採用することができる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、シリンダブロック及び軸受キャップに支持されるクランクジャーナルと、コンロッド本体及びキャップを有するコンロッド大端部を支持するクランクピンと、上記クランクジャーナル及び上記クランクピンを連結するクランクアームとを備えたクランク軸を有するエンジンの回転部支持構造として有用である。

１クランク軸
２エンジン
４シリンダブロック
５ピストン
６コンロッド
６ａコンロッド大端部
７軸受キャップ
１１クランクジャーナル
１２ブロック側軸受部
１４クランクジャーナル側軸受メタル
１６第１の面取り部（クランクジャーナル側軸受メタルの面取り部）
１７クラウニング部、第１のクラウニング部（クランクジャーナル側軸受メタルのクラウニング部）
２１クランクピン
２２ロッド側軸受部
２４クランクピン側軸受メタル
２６第２の面取り部（クランクピン側軸受メタルの面取り部）
３１クランクアーム
６０コンロッド本体
６１キャップ
１２４クランクピン側軸受メタル
１２７第２のクラウニング部（クランクピン側軸受メタルのクラウニング部）

Claims

シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と複数の軸受キャップとそれぞれに挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側に設けられたロッド側軸受部とキャップとで構成されたコンロッド大端部に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設されたエンジンの回転部支持構造であって、
上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間及び上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクジャーナル側軸受メタルと、
上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間及び上記クランクピンと上記キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクピン側軸受メタルとを備え、
上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルは、上記エンジンに組み付けられた状態において、クランク軸方向から見た内周面の形状がそれぞれ円形又は楕円形をなしており、
各クランクジャーナル側軸受メタルは、
クランク軸方向の両端面と内周面と間の角部にそれぞれ設けられた面取り部と、
内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に設けられ、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部と、を有する一方、
各クランクピン側軸受メタルは、
上記面取り部と上記クラウニング部のうちの上記面取り部のみを有する
ことを特徴とするエンジンの回転部支持構造。
請求項１に記載のエンジンの回転部支持構造において、
上記クラウニング部は、上記クランクジャーナル側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けられている
ことを特徴とするエンジンの回転部支持構造。
シリンダブロックに設けられた複数のブロック側軸受部と複数の軸受キャップとそれぞれに挟まれて、それぞれ回転可能に支持される複数のクランクジャーナルと、ピストンに連結されたコンロッド本体における反ピストン側に設けられたロッド側軸受部とキャップとで構成されたコンロッド大端部に回転可能に連結された複数のクランクピンと、上記クランクジャーナルと上記クランクピンとを連結する複数のクランクアームとを備えたクランク軸が配設されたエンジンの回転部支持構造であって、
上記クランクジャーナルと上記ブロック側軸受部との間及び上記クランクジャーナルと上記軸受キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクジャーナル側軸受メタルと、
上記クランクピンと上記ロッド側軸受部との間及び上記クランクピンと上記キャップとの間に配設されかつ筒状をなしたクランクピン側軸受メタルとを備え、
上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルは、上記エンジンに組み付けられた状態において、クランク軸方向から見た内周面の形状がそれぞれ円形又は楕円形をなしており、
各クランクジャーナル側軸受メタルは、
クランク軸方向の両端面と内周面と間の角部にそれぞれ設けられた面取り部と、
内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分のうちの少なくとも一方に設けられ、クランク軸方向内側からクランク軸方向外側に向かって、内径を拡大させるように、上記面取り部よりも小さい角度で傾斜したクラウニング部と、を有する一方、
各クランクピン側軸受メタルは、
上記面取り部と上記クラウニング部とを有し、
上記クランクピン側軸受メタルにおけるクラウニング部の傾斜角度は、上記クランクジャーナル側軸受メタルにおけるクラウニング部の傾斜角度よりも小さい
ことを特徴とするエンジンの回転部支持構造。
請求項３に記載のエンジンの回転部支持構造において、
上記クラウニング部は、上記クランクジャーナル側軸受メタル及び上記クランクピン側軸受メタルの内周面のクランク軸方向両端部における上記面取り部よりもクランク軸方向内側に位置する２つの部分の両方にそれぞれ設けられている
ことを特徴とするエンジンの回転部支持構造。
請求項１〜４に記載のいずれか１つに記載のエンジンの回転部支持構造において、
上記クランクジャーナル側軸受メタルのクランク軸方向の大きさと、上記クランクピン側軸受メタルのクランク軸方向の大きさとは互いに異なる
ことを特徴とするエンジンの回転部支持構造。