JP6457368B2 - エンジンの軸受構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの軸受構造に係り、詳しくは、エンジン機壁に形成されているラジアル軸受孔に回転軸のジャーナル部が相対回転可能に内嵌され、前記回転軸の端部に取付けられる転動輪と前記ジャーナル部との間における前記回転軸にスラスト軸受板が嵌装されるとともに、前記スラスト軸受板が前記エンジン機壁に取付けられているエンジンの軸受構造に関する。

この種の軸受構造としては、特許文献１において開示されたものが知られている。即ち、特許文献１の図１に示されるように、回転軸（１）の前端部（１ａ）にキー（２）でギヤ（３）を固定し、エンジン機壁（４）に開けられている軸受け孔（５）に回転軸（１）のジャーナル部（１ｂ）がラジアル軸受けされている。

回転軸（１）に外嵌されているスラスト軸受板（６）のうち、軸嵌合孔（７）の周縁部（７ａ）を、ギヤ（３）とジャーナル部（１ｂ）との間に挟み、スラスト軸受板（６）を取付ボルト（９ａ），（９ｂ）でエンジン機壁（４）に固定し、スラスト軸受板（６）で回転軸（１）をスラスト軸受けしている。スラスト軸受板（６）は、平坦な鋼板などにより構成されている。なお、括弧付きの符号は、特許文献１のものを指す。

引用文献１の前記スラスト軸受板付近の構造を詳しく示した拡大図を図６に示す。この図６に示されるように、回転軸３〔特許文献１の回転軸（１）に相当〕におけるスラスト軸受板４〔特許文献１のスラスト軸受板（６）に相当〕が外嵌される部分である軸遊部３Ａには、この軸遊部３Ａとジャーナル部３ａ〔特許文献１のジャーナル部（１ｂ）に相当〕の側面に跨る隅加工部９が形成されている。隅加工部９は、応力集中を避けるべく滑らかに断面変化させるものであり、研削加工によって断面形状が湾曲面とされている。

隅加工部９のジャーナル部３ａ側の端部は、軸遊部３Ａの径より大きくなる部分が形成されるので、スラスト軸受板４の内周部４Ａには、その隅加工部９との干渉を避けるために、内周部４Ａの角を斜め削った形状を持つ面取り部１６が設けられている。このようなきめ細かな構造工夫により、スラスト軸受板４による回転軸３とのスラスト軸受の機能が円滑で良好に発揮されるように構成されている。

特開２００２−２３５７２８号公報

図６に示す従来例においては、スラスト軸受板４は、スラスト面である両側面４ｓ，４ｓが研磨された鍛造製であって、内周部４Ａに施される面取り部１６は切削加工によりなることからコスト的には不利であった。その上、２箇所のボルト止めによってスラスト軸受板４が位置決めされる構造上、ある程度の寸法誤差を考慮して軸嵌合孔及び面取り部は大きめに設ける必要があり、さらにコスト高になるとともに、軸嵌合孔４ａの寸法設定自由度が低いという問題があった。

この問題を解決するには、例えば、スラスト軸受板４の機能はスラスト軸受であって回転軸受の機能は不要であるから、回転軸受の軸嵌合孔４ａを、面取り部１６を見越した大き目の径に設定して、隅加工部９との干渉を避ける、という軸孔大径手段を採ることが考えられる。
但し、この軸孔大径手段を検討するに当たっては、回転軸の端部にギヤなどの転動輪を圧入して取付ける転動輪装着作業を考慮する必要がある。

転動輪装着作業（図示省略）は、回転軸３をエンジン機壁１のラジアル軸受孔２に装填する前に行われ、その作業は、スラスト軸受板４を軸遊部３Ａに嵌装して回転軸３を不用意に振れ動かないように支持する状態で行われる。従って、軸嵌合孔４ａをあまり大きな径とすることもできないから、軸遊部３Ａとスラスト軸受板４とは嵌合される構成としておく必要がある。
従って、スラスト軸受板４の軸嵌合孔４ａを十分大きくする、という前記軸孔大径手段を採用することは困難であり、さらなる改善の余地が残されているものであった。

本発明の目的は、スラスト軸受板を含む軸受構造のさらなる工夫により、スラスト軸受板による回転軸の嵌合支持機能は維持しながらも、従来よりもコストダウンすることが可能となるようにして、より合理的に改善されたエンジンの軸受構造を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、エンジン機壁１に形成されているラジアル軸受孔２に回転軸３のジャーナル部３ａが相対回転可能に内嵌され、前記回転軸３の端部３ｂに取付けられる転動輪５と前記ジャーナル部３ａとの間における前記回転軸３にスラスト軸受板４が嵌装されているとともに、前記スラスト軸受板４が前記エンジン機壁１に取付けられているエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４における前記回転軸３に外嵌される内周部４Ａに、前記スラスト軸受板４の厚みが減じられる状態の段付部８が設けられ、
前記段付部８により、前記回転軸３における前記スラスト軸受板４が外嵌される軸遊部３Ａと前記ジャーナル部３ａとに跨って形成される隅加工部９と前記スラスト軸受板４との干渉がない状態に構成され、
前記スラスト軸受板４は、前記内周部４Ａの両面それぞれに互いに同じものとして設けられている前記段付部８，８を有していることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４は鋼板製であって、プレス成形よりなる前記段付部８を有していることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４は、前記内周部４Ａの周方向へ間隔をあけて分散配置される複数の段付部８を有していることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４は、前記内周部４Ａの全周に亘る前記段付部８を有するとともに、前記段付部８は、径方向に延びる溝１５を有していることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、エンジン機壁１に形成されているラジアル軸受孔２に回転軸３のジャーナル部３ａが相対回転可能に内嵌され、前記回転軸３の端部３ｂに取付けられる転動輪５と前記ジャーナル部３ａとの間における前記回転軸３にスラスト軸受板４が嵌装されているとともに、前記スラスト軸受板４が前記エンジン機壁１に取付けられているエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４における前記回転軸３に外嵌される内周部４Ａに、前記スラスト軸受板４の厚みが減じられる状態の段付部８が設けられ、
前記段付部８により、前記回転軸３における前記スラスト軸受板４が外嵌される軸遊部３Ａと前記ジャーナル部３ａとに跨って形成される隅加工部９と前記スラスト軸受板４との干渉がない状態に構成され、
前記スラスト軸受板４は、前記内周部４Ａの全周に亘る前記段付部８を有するとともに、前記段付部８は、径方向に延びる溝１５を有していることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のエンジンの軸受構造において、
前記スラスト軸受板４は鋼板製であって、プレス成形よりなる前記段付部８を有していることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、スラスト軸受板の厚みが減じられる状態の段付部を内周部に設けてあるので、その段付部の存在により、軸遊部とジャーナル部とに跨って形成される隅加工部とスラスト軸受板との干渉がない状態に構成することが可能になる。そして、その段付部は、前記干渉がない程度にある程度の径を持って板厚を減じれば良いから、例えば、段付部をプレス成形、鍛造、鋳造など、切削加工以外の廉価な加工手段を採用できるので、その分コストダウンが可能になる。加えて、これらの切削加工以外の加工手段によれば、軸遊部に外嵌できる精度を有する軸嵌合孔の加工も行うことができる。

つまり、鍛造に加えて切削加工を行うことで作製される従来のスラスト軸受板に比べて、製作容易でコストダウンができ、軸嵌合孔の寸法設定の自由度も向上するようにしながら、回転軸の隅加工部とスラスト軸受板との干渉がない状態の維持ができる。
その結果、スラスト軸受板を含む軸受構造のさらなる工夫により、スラスト軸受板による回転軸の嵌合支持機能は維持しながらも、従来よりもコストダウンすることが可能となるようにして、より合理的に改善されたエンジンの軸受構造を提供することができる。

請求項１の発明によれば、表裏の両面それぞれに互いに同じ段付部が形成されているので、内周部が、即ち、スラスト軸受板が表裏対称の形状となり、エンジン機壁への表裏の取付け間違いが生じないようになる利点がある。

請求項２の発明によれば、スラスト軸受板を鋼板製として、プレス成形による段付部を有する構成とされているので、従来よりも大きくコストダウンでき、かつ、製作時間も短縮できて生産効率に優れるようになる利点が得られる。

請求項３の発明によれば、段付部は周方向に間隔をおいて複数分散配置される構成であるから、段付部が全周に設けられる場合に比べて軽量化できるとともに、例えば、プレス金型の圧力が軽減できるなど、段付部の生成加工条件が楽になったり、内径の精度が出し易いといった利点がある。

請求項４の発明によれば、段付部は内周部の全周に亘って設けられているので、例えばプレス金型の形状が単純な円形のものでよいなど、加工手段のシンプル化が図れるという利点があるとともに、径方向に伸びる溝により、潤滑用オイルの流れが促進されて潤滑効率が向上する利点も得られる。

請求項５の発明によれば、スラスト軸受板の厚みが減じられる状態の段付部を内周部に設けてあるので、その段付部の存在により、軸遊部とジャーナル部とに跨って形成される隅加工部とスラスト軸受板との干渉がない状態に構成することが可能になる。そして、その段付部は、前記干渉がない程度にある程度の径を持って板厚を減じれば良いから、例えば、段付部をプレス成形、鍛造、鋳造など、切削加工以外の廉価な加工手段を採用できるので、その分コストダウンが可能になる。加えて、これらの切削加工以外の加工手段によれば、軸遊部に外嵌できる精度を有する軸嵌合孔の加工も行うことができる。

つまり、鍛造に加えて切削加工を行うことで作製される従来のスラスト軸受板に比べて、製作容易でコストダウンができ、軸嵌合孔の寸法設定の自由度も向上するようにしながら、回転軸の隅加工部とスラスト軸受板との干渉がない状態の維持ができる。
その結果、スラスト軸受板を含む軸受構造のさらなる工夫により、スラスト軸受板による回転軸の嵌合支持機能は維持しながらも、従来よりもコストダウンすることが可能となるようにして、より合理的に改善されたエンジンの軸受構造を提供することができる。

請求項５の発明によれば、段付部は内周部の全周に亘って設けられているので、例えばプレス金型の形状が単純な円形のものでよいなど、加工手段のシンプル化が図れるという利点があるとともに、径方向に伸びる溝により、潤滑用オイルの流れが促進されて潤滑効率が向上する利点も得られる。

請求項６の発明によれば、請求項５の発明による前述の効果に加えて、スラスト軸受板を鋼板製として、プレス成形による段付部を有する構成とされているので、従来よりも大きくコストダウンでき、かつ、製作時間も短縮できて生産効率に優れるようになる利点が得られる。

エンジンの軸受構造の例としてカム軸の軸受構造を示す断面図 カム軸ストッパを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図 （ａ）は図１における要部の構造を示す拡大断面図、（ｂ）は図２（ｂ）におけるＸ部及びその付近の拡大図 別形状のカム軸ストッパを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図 （ａ）は図４（ｂ）におけるＹ部の拡大図、（ｂ）は図４（ａ）における矢視Ｚを示す拡大図 従来のカム軸の軸受構造を示す要部の断面図

以下に、本発明によるエンジンの軸受構造の実施の形態を、ディーゼルエンジンの動弁カム軸の軸受構造の場合について、図面を参照しながら説明する。

〔実施例１〕
軸受構造は、図１に示すように、エンジン機壁１に形成されているラジアル軸受孔２に回転軸３のジャーナル部３ａが相対回転可能に内嵌され、回転軸３の端部３ｂに取付けられる入力ギヤ（転動輪の一例）５とジャーナル部３ａとの間における回転軸３にスラスト軸受板４が嵌装されている。入力ギヤ５のボス部５ａと回転軸３のジャーナル部３ａとの隙間に嵌入されるスラスト軸受板４は、一対のボルト６，６によりエンジン機壁１に取付けられている。なお、入力ギヤ５はカバーケース１７により覆われていることが多い。

エンジン機壁１はシリンダブロックの壁である。回転軸３は動弁カム軸である。回転軸３に形成されている潤滑油の圧送通路３ｃとジャーナル部３ａの周面に形成されている周溝路３ｅとは、径方向に伸びる連通孔３ｄにより連通されている。エンジン機壁１には、ジャーナル部３ａの周溝路３ｅに連通されるようにラジアル軸受孔２に開口する内部通路１ａが形成されており、これら周溝路３ｅや内部通路１ａから、ジャーナル部３ａとラジアル軸受孔２との間の僅かな隙間７に潤滑油を供給可能に構成されている。

ハスバ歯車でなる入力ギヤ５は、クランクギヤ（図示省略）やアイドルギヤ（図示省略）とともに調時伝動装置（図示省略）を構成し、この調時伝動装置を介してクランク軸（図示省略）で回転軸３を駆動回転させる。調時伝動装置を構成するギヤはいずれもハスバ歯車で、入力ギヤ５と噛合するクランクギヤ寄りのアイドルギヤで入力ギヤ５が回転される間、入力ギヤ５は、歯の傾斜により、噛合するアイドルギヤからスラスト軸受板４に近接する方向のスラスト力を受ける。そのスラスト力は、入力ギヤ５のボス部５ａによりスラスト軸受板４の側面（スラスト面）４ｓで受け止められる。

また、クランク軸（図示省略）の減速により入力ギヤ５の回転が、これと噛合するアイドルギヤよりも速くなると、入力ギヤ５は歯の傾きにより、噛合するアイドルギヤからスラスト軸受板４から離間する方向へのスラスト力を受け、回転軸３のジャーナル部３ａがスラスト軸受板４の側面４ｓで受け止められるようになる。なお、調時伝動装置は、シリンダブロックの壁に取り付けられた調時伝動ケース（図示省略）に収容されている。
鋼板製のスラスト軸受板４は、その側面４ｓはもともと表面精度に優れるものであって、加工せずともスラスト面として使用可能であるが、研削加工などを行い、より精度を高めた面に構成してもよい。

潤滑油の圧送通路３ｃから、ジャーナル部３ａとラジアル軸受孔２との隙間７に供給された潤滑油は、この隙間７から調時伝動ケース内にリークされる成分もあり、調時伝動装置を構成するハスバ歯車に当たってオイルミストとなる。スラスト軸受板４は板金製の板材でなり、回転軸３におけるスラスト軸受板４の軸嵌合孔４ａに内嵌される軸遊部３Ａと軸嵌合孔４ａとは、芯出し状態となるように相対回転可能に密嵌合されている。なお、エンジン機壁１へボルト止めされた状態のスラスト軸受板４の軸嵌合孔４ａと、ジャーナル部３ａがラジアル軸受孔２に内嵌された状態の回転軸３（軸遊部３Ａ）とが、互いに同一軸心を有する状態に構成されるのが望ましい。

次に、回転軸３とスラスト軸受板４との嵌合構造について説明する。
図１、図３（ａ）に示されるように、軸遊部３Ａは、ジャーナル部３ａよりも小径で、かつ、入力ギヤ５が嵌装される端部３ｂよりも大径であり、径一定で均一な円形を呈する本体部１８と、前述の隅加工部９と、端部側面取り部１４とを有している。隅加工部９は、本体部１８側に本体部１８よりも若干径が小さくなる部分を有して、径方向の断面形状が円弧などの凹入湾曲面を有するＲ形状に形成されており、本体部１８より径の大きい状態でジャーナル部３ａの側周面１０に接するように構成されている。

図２、図３に示されるように、スラスト軸受板４における回転軸３に外嵌される内周部４Ａに、スラスト軸受板４の厚みが減じられる状態の段付部８が設けられている。図３（ｂ）に示されるように、スラスト軸受板４の元の板厚Ｄから、両面共にｔずつ減じられた薄い厚みｄを有する状態に段付部８が構成されている。厚みがｄである段付部８の根元には、根元Ｒ部８ａが厚み方向の両側に形成されており、その結果、スラスト軸受板４は、表裏で対称となる形状に構成されている。この表裏の対称により、組付け間違いが生じないという利点がある。

内周部４Ａに段付部８が存在することにより、図３（ａ）に示されるように、回転軸３におけるスラスト軸受板４が外嵌される軸遊部３Ａとジャーナル部３ａの側周面１０とに跨って形成される隅加工部（研削逃げＲ部）９と、スラスト軸受板４と、の干渉が避けられる状態に構成されている。もし、内周部４Ａの厚さもＤのままであると、内周部４Ａの厚さ方向の端部が隅加工部９に乗り上がる状態に干渉するが、厚みが減じられている段付部８は軸方向（回転軸３の軸方向）で隅加工部９と離れており、干渉しない。

図２に示すように、スラスト軸受板４は、炭素鋼鋼板や抗張力鋼板などの金属板製であって、回転軸３の軸遊部３Ａに相対回転可能に密外嵌する軸嵌合孔４ａを含む内周部４Ａと、ボルト６を通すための一対のボルト用孔１１，１１とを有している。
軸嵌合孔４ａは、６箇所の段付部８の突出内周面１２と、円弧でなる６箇所の基本内周面１３とで形成される略花弁形状を呈する孔である。突出内周面１２と基本内周面１３とは、周方向で互いに交互に形成されており、これによって、段付部８は、内周部４Ａの周方向へ間隔をおいての複数個所に分散形成されている。
６箇所の突出内周面１２の各先端部により、図２（ａ）に示されるように、軸遊部３Ａとの間に殆ど遊びが無い、又は極少ない状態に密嵌合される。

スラスト軸受板４は、プレス成形によりなる段付部８を有している。例えば、鋼板のプレス成形により前記略花弁形状の孔（軸嵌合孔４ａ）と２箇所のボルト用孔１１とを含む外郭形状を打ち抜く打抜き工程を行い、次に、まだ厚みが圧縮されていない状態の６箇所の段付部８に相当する部分のみに作用する状態のプレス成形により、図３（ｂ）に示す状態に形成される押圧工程とにより作製される。即ち、スラスト軸受板４の元の板厚Ｄから、両面共にｔずつ減じられた薄い厚みｄを有する段付部８が形成される。

また、前述の打抜き工程と押圧工程とが一挙に行われる一体化工程を行うことも可能である。なお、段付部８は、鍛造や鋳造など、プレス成形以外の加工によりなるものでも良い。段付部８がプレス成形によりなるものであるから、切削加工によりなる従来の面取り部１６（図６参照）に比べて、明確なコストダウンが可能になっている。

〔別実施形態〕
スラスト軸受板４は、図４、図５に示されるように、内周部４Ａの全周に亘る段付部８を有するとともに、前記段付部８は、径方向に延びる溝１５を有している構造のものでも良い。即ち、段付部８は、図３（ｂ）に示す実施形態１のスラスト軸受板４の段付部８と互いに同じ断面形状を有しており、その全周に亘る段付部８の内周面により、軸遊部３Ａに密外嵌可能な軸嵌合孔４ａが構成されている。

溝１５は、スラスト軸受板４の厚み方向に凹入する状態で、かつ、軸嵌合孔４ａに臨んで径方向に延びる状態の形状を有しており、段付部８の表裏の両側において、互いに同じ周方向の位置となる状態で６箇所ずつ形成されている。この周方向で角度６０度ごとに設けられている溝１５により、オイルの流れを促進させるガイドになるとか、オイル溜り部になるといった作用効果が期待できる利点がある。なお、溝１５の深さや大きさ、幅、或いは数などは、適宜に変更設定することが可能である。

〔まとめ〕
以上述べたことにより、本発明によるエンジンの軸受構造は、スラスト軸受板４における回転軸３に外嵌される内周部４Ａに、スラスト軸受板４の厚みが減じられる状態の段付部８が設けられ、段付部８により、回転軸３におけるスラスト軸受板４が外嵌される軸遊部３Ａとジャーナル部３ａとに跨って形成される隅加工部９とスラスト軸受板４との干渉が避けられる状態に構成されていることを特徴とする。このように、段付部８を持つスラスト軸受板４を有する本発明のエンジンの軸受構造により、次の１．〜８．の効果を奏することができる。

１．加工の容易化が図れる。
２．金型寿命の延長化が図れる。
３．回転軸３の軸強度向上が図れる（隅加工部９のＲ部分の径を従来よりも大きくすることが可能、による）。
４．表裏が対称形状により誤組付けが防止できる。
５．部品（スラスト軸受板４）の軽量化が可能になる。
６．連続成形が可能であり、また同軸度を出し易い利点がある。
７．回転軸３とスラスト軸受板４との間に保持できるオイル量を無理なく増やせる。
８．段付部８の配置構造によっては、段付部８の形成時に外径及び内径の変形を抑制することができる。
また、プレス成形による段付部８では、駄肉が内径部に逃げる量が削減され、内径変形量を抑制することができるとか、段付部８を周方向に断続的に設けること（図２参照）により、プレス成形時に金型の角度を変えて、再利用が可能となるといった利点もある。

〔別実施例〕
段付部８の根元Ｒ部８ａに代えて、図示は省略するが階段状の形状としてもよく、この階段状の形状により、プレス成形時におけるダレ面の識別用とすることが可能である。

１ エンジン機壁
２ ラジアル軸受孔
３ 回転軸
３Ａ 軸遊部
３ａ ジャーナル部
３ｂ 端部
４ スラスト軸受板
４Ａ 内周部
５ 転動輪
８ 段付部
９ 隅加工部
１５ 溝

Claims (6)

1. エンジン機壁に形成されているラジアル軸受孔に回転軸のジャーナル部が相対回転可能に内嵌され、前記回転軸の端部に取付けられる転動輪と前記ジャーナル部との間における前記回転軸にスラスト軸受板が嵌装されているとともに、前記スラスト軸受板が前記エンジン機壁に取付けられているエンジンの軸受構造であって、
   前記スラスト軸受板における前記回転軸に外嵌されている内周部に、前記スラスト軸受板の厚みが減じられる状態の段付部が設けられ、
   前記段付部により、前記回転軸における前記スラスト軸受板が外嵌される軸遊部と前記ジャーナル部とに跨って形成される隅加工部と前記スラスト軸受板との干渉がない状態に構成され、
   前記スラスト軸受板は、前記内周部の両面それぞれに互いに同じものとして設けられている前記段付部を有しているエンジンの軸受構造。
2. 前記スラスト軸受板は鋼板製であって、プレス成形よりなる前記段付部を有している請求項１に記載のエンジンの軸受構造。
3. 前記スラスト軸受板は、前記内周部の周方向へ間隔をあけて分散配置される複数の段付部を有している請求項１又は２に記載のエンジンの軸受構造。
4. 前記スラスト軸受板は、前記内周部の全周に亘る前記段付部を有するとともに、前記段付部は、径方向に延びる溝を有している請求項１又は２に記載のエンジンの軸受構造。
5. エンジン機壁に形成されているラジアル軸受孔に回転軸のジャーナル部が相対回転可能に内嵌され、前記回転軸の端部に取付けられる転動輪と前記ジャーナル部との間における前記回転軸にスラスト軸受板が嵌装されているとともに、前記スラスト軸受板が前記エンジン機壁に取付けられているエンジンの軸受構造であって、
   前記スラスト軸受板における前記回転軸に外嵌されている内周部に、前記スラスト軸受板の厚みが減じられる状態の段付部が設けられ、
   前記段付部により、前記回転軸における前記スラスト軸受板が外嵌される軸遊部と前記ジャーナル部とに跨って形成される隅加工部と前記スラスト軸受板との干渉がない状態に構成され、
   前記スラスト軸受板は、前記内周部の全周に亘る前記段付部を有するとともに、前記段付部は、径方向に延びる溝を有しているエンジンの軸受構造。
6. 前記スラスト軸受板は鋼板製であって、プレス成形よりなる前記段付部を有している請求項５に記載のエンジンの軸受構造。

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