JP6873819B2 - クランクワッシャ - Google Patents

Description

本発明は、クランクワッシャに関する。

スラストワッシャの表面に保持される潤滑油の量を増加させる発明として、例えば特許文献１に開示されたスラストワッシャがある。このスラストワッシャは、上下方向に沿った油溝を有し、規則性のある凹凸部によって形成されたヘリングボーン形状のテクスチャが軸方向外側に設けられている。このテクスチャにより、スラストワッシャの表面に保持される潤滑油の量が増加して油膜圧力が発生するため、クランクシャフトのスラスト面とスラストワッシャとの接触を防止し、焼付きを防ぐことができる。

特開２０１５−１６９２９３号公報

クランクシャフトにたわみが生じた場合、クランクシャフトにおいてスラストワッシャに接するスラスト面がスラストワッシャの外周側に片寄って当たり、焼付きが発生する虞がある。

本発明は、クランクシャフトがクランクワッシャに対して片寄って当たっても、焼付きを抑えることを目的とする。

本発明は、回転軸の軸方向の力を受ける摺動面を有する半円環形状のクランクワッシャであって、外周面と前記摺動面との間に形成された第１傾斜面を備えるクランクワッシャを提供する。

本発明においては、前記第１傾斜面は、周方向の全体に設けられている構成であってもよい。

また、本発明においては、周方向の所定部分に前記第１傾斜面が設けられている構成であってもよい。

また、本発明においては、内周面と前記摺動面との間に形成された第２傾斜面を備える構成であってもよい。

本発明によれば、クランクシャフトがクランクワッシャに対して片寄って当たっても、焼付きを抑えることができる。

内燃機関におけるクランクシャフト１を例示する図。 クランクワッシャ３０の正面図および断面図。 変形例に係るクランクワッシャ３０Ａの正面図。 変形例に係るクランクワッシャ３０Ｂの正面図。 変形例に係るクランクワッシャ３０Ｃの正面図。 変形例に係るクランクワッシャ３０Ｄの正面図。 クランクワッシャ３０Ｄの断面図。 変形例に係るクランクワッシャ３０Ｅの正面図。

［実施形態］
図１は、内燃機関におけるクランクシャフト１を例示する図である。回転軸の一例であるクランクシャフト１においては、主軸受１０、コンロッド軸受２０、およびクランクワッシャ３０が用いられる。主軸受１０は、シリンダブロック（図示略）のハウジング（図示略）に装着してクランクシャフト１のジャーナルを把持し、クランクシャフト１を支える軸受である。コンロッド軸受２０は、コネクティングロッド２に装着してクランクシャフト１のピンを把持し、コネクティングロッド２を支える軸受である。本発明に係るスラストワッシャの一例であるクランクワッシャ３０は、主軸受１０と組み合わせて使用され、クランクシャフト１の軸方向の力を支える軸受である。クランクワッシャ３０は、クランクシャフト１およびシリンダブロックの軸方向の位置決めをする機能も有する。

図２の（ａ）は、クランクワッシャ３０の正面図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図においては、直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸で方向を示し、クランクシャフト１の回転方向を矢印ａで示している。図において座標系を表す記号のうち、円の中に交差する２本線が描かれた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を表し、円の中に黒の円が描かれた記号は、紙面奥側から手前に向かう矢印を表す。また、図面の座標系においては、ｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向と定義する。

クランクワッシャ３０は、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１と、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２で構成されている。上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２は、本発明に係るクランクワッシャの一例である。クランクワッシャ３０は２枚で一組であり、後述する摺動面３１０および摺動面３２０の反対側の面同士を向かい合わせ、これらの間に図示しないハウジングを挟んで組付けられる。なお、クランクワッシャ３０は、下部ワッシャ３２を含まず、上部ワッシャ３１のみであってもよい。

上部ワッシャ３１は、摺動面３１０、油溝３１７、切欠き３１２および傾斜面３１６を有する。油溝３１７は、上部ワッシャ３１の−ｙ方向の端面において、ｚ軸方向に沿って所定の幅および深さで設けられた溝である。なお、切欠き３１２は、＋ｘ方向および−ｘ方向にそれぞれ減肉されて設けられていてもよく、また、＋ｙ方向にも減肉されて設けられていてもよい。摺動面３１０は、クランクシャフト１と摺動する面であり、スラスト荷重を受けてクランクシャフト１を支持する部位である。

本発明に係る第１傾斜面の一例である傾斜面３１６は、上部ワッシャ３１の−ｙ方向の端面の外周面３１５側に形成された傾斜面である。傾斜面３１６は、＋ｙ方向に見ると、径方向の幅が予め定められた幅ｗとなっている。また、傾斜面３１６は、内周面３１４側から外周面３１５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。

下部ワッシャ３２は、回り止め３２１、油溝３２７、摺動面３２０、切欠き３２２および傾斜面３２６を有する。油溝３２７は、上部ワッシャ３１の−ｙ方向の端面において、ｚ軸方向に沿って所定の幅および深さで設けられた溝である。回り止め３２１は、図示しないハウジングに設けられた回り止め溝に掛かり、下部ワッシャ３２がクランクシャフト１の回転に伴って回ることを防ぐ。また、回り止め３２１がハウジングの回り止め溝に掛かって下部ワッシャ３２の回転が抑制されることで、上部ワッシャ３１の回転も抑制される。なお、回り止め３２１の根元には回り止め溝との干渉を防止するための「逃がし」が設けられていてもよい。

切欠き３２２は、＋ｘ方向および−ｘ方向にそれぞれ減肉されて設けられていてもよく、また、＋ｙ方向にも減肉されて設けられていてもよい。摺動面３２０は、クランクシャフト１と摺動する面であり、スラスト荷重を受けてクランクシャフト１を支持する部位である。

本発明に係る第１傾斜面の一例である傾斜面３２６は、下部ワッシャ３２の−ｙ方向の端面の外周面３２５側に形成された傾斜面である。傾斜面３２６は、＋ｙ方向に見ると、径方向の幅が予め定められた幅ｗとなっている。また、傾斜面３２６は、内周面３２４側から外周面３２５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。

上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２の製造方法としては、複数の方法が適用可能である。例えば、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２の素材が金属である場合、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２は、板状の金属に対してプレス加工または切削加工を行うことにより得られる。なお、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２の素材が金属である場合、傾斜面３１６および傾斜面３２６は、プレス加工を行う際の金型または切削により形成される。また、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２の素材が樹脂である場合、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２は、射出成型または圧縮成形により得られる。なお、上部ワッシャ３１および下部ワッシャ３２の素材が樹脂である場合、傾斜面３１６および傾斜面３２６は、射出成型または圧縮成形の金型により形成される。

本実施形態によれば、クランクシャフト１のたわみによってクランクシャフト１のスラスト面が摺動面３１０や摺動面３２０に対して傾いたとしても、傾いたスラスト面に傾斜面３１６や傾斜面３２６の表面が当たるため、傾斜面３１６および傾斜面３２６がない場合と比較すると、クランクワッシャ３０に対するスラスト面の当たりが緩和され、焼付きの発生を抑えることができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。

（変形例１）
図３は、本発明の変形例に係るクランクワッシャ３０Ａの正面図である。クランクワッシャ３０Ａは、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１Ａと、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２Ａで構成されている。上部ワッシャ３１Ａは、傾斜面３１６に替えて傾斜面３１６Ａを有し、下部ワッシャ３２Ａは、傾斜面３２６に替えて傾斜面３２６Ａを有する。なお、以下の説明においては、上部ワッシャ３１Ａにおいて上部ワッシャ３１と同じ構成、および下部ワッシャ３２Ａにおいて下部ワッシャ３２と同じ構成については、図面において同じ符号を付し、その説明を省略する。

傾斜面３１６Ａは、上部ワッシャ３１Ａの−ｙ方向の端面の外周面３１５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３１６Ａにおいては、内周面３１４側から外周面３１５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。上部ワッシャ３１Ａを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３１６Ａは、ｘ軸方向の中央部に設けられている。

傾斜面３２６Ａは、下部ワッシャ３２Ａの−ｙ方向の端面の外周面３２５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３２６Ａにおいては、内周面３２４側から外周面３２５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。上部ワッシャ３１Ａを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３２６Ａは、ｘ軸方向の中央部に設けられている。

クランクシャフト１のスラスト面は、エンジンの種類によっては、傾いてクランクワッシャのｘ軸方向の中央付近に片当たりするが、クランクワッシャ３０Ａにおいては、ｘ軸方向の中央付近に傾斜面３１６Ａと傾斜面３２６Ａが設けられているため、スラスト面の当たりが緩和され、焼付きの発生を抑えることができる。

なお、クランクワッシャにおいて傾いたスラスト面が片当たりする位置は、エンジンの種類によって異なる。このため、エンジンの種類に応じて、傾斜面の位置を図４や図５に示した位置に設けてもよい。

図４は、本発明の変形例に係るクランクワッシャ３０Ｂの正面図である。クランクワッシャ３０Ｂは、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１Ｂと、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２Ｂで構成されている。上部ワッシャ３１Ｂは、傾斜面３１６に替えて傾斜面３１６Ｂ−１と傾斜面３１６Ｂ−２を有し、下部ワッシャ３２Ｂは、傾斜面３２６に替えて傾斜面３２６Ｂ−１と傾斜面３２６Ｂ−２を有する。なお、以下の説明においては、上部ワッシャ３１Ｂにおいて上部ワッシャ３１と同じ構成、および下部ワッシャ３２Ｂにおいて下部ワッシャ３２と同じ構成については、図面において同じ符号を付し、その説明を省略する。

傾斜面３１６Ｂ−１および傾斜面３１６Ｂ−２は、上部ワッシャ３１Ｂの−ｙ方向の端面の外周面３１５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３１６Ｂ−１および傾斜面３１６Ｂ−２においては、内周面３１４側から外周面３１５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。上部ワッシャ３１Ｂを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３１６Ｂ−１は、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面から周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。また、傾斜面３１６Ｂ−２は、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面から周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。

傾斜面３２６Ｂ−１および傾斜面３２６Ｂ−２は、下部ワッシャ３２Ｂの−ｙ方向の端面の外周面３２５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３２６Ｂ−１および傾斜面３２６Ｂ−２においては、内周面３２４側から外周面３２５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。下部ワッシャ３２Ｂを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３２６Ｂ−１は、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面から周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。また、傾斜面３２６Ｂ−２は、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面から周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。

図５は、本発明の変形例に係るクランクワッシャ３０Ｃの正面図である。クランクワッシャ３０Ｃは、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１Ｃと、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２Ｃで構成されている。上部ワッシャ３１Ｃは、傾斜面３１６に替えて傾斜面３１６Ｃを有し、下部ワッシャ３２Ｃは、傾斜面３２６に替えて傾斜面３２６Ｃを有する。なお、以下の説明においては、上部ワッシャ３１Ｃにおいて上部ワッシャ３１と同じ構成、および下部ワッシャ３２Ｃにおいて下部ワッシャ３２と同じ構成については、図面において同じ符号を付し、その説明を省略する。

傾斜面３１６Ｃは、上部ワッシャ３１Ｃの−ｙ方向の端面の外周面３１５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３１６Ｃにおいては、内周面３１４側から外周面３１５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。上部ワッシャ３１Ｃを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３１６Ｃは、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面とｘ軸方向の中央部との間において、周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。

傾斜面３２６Ｃは、下部ワッシャ３２Ｂの−ｙ方向の端面の外周面３２５側で周方向の一部（所定部分）に形成された傾斜面である。傾斜面３２６Ｃにおいては、内周面３２４側から外周面３２５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。下部ワッシャ３２Ｃを＋ｙ方向に見たとき、傾斜面３２６Ｃは、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面とｘ軸方向の中央部との間において、周方向に沿って予め定められた範囲に設けられている。

（変形例２）
図６は、本発明の変形例に係るクランクワッシャ３０Ｄの正面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図、Ｄ−Ｄ線断面図、Ｅ−Ｅ線断面図、Ｆ−Ｆ線断面図およびＧ−Ｇ線断面図である。クランクワッシャ３０Ｄは、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１Ｄと、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２Ｄで構成されている。上部ワッシャ３１Ｄは、傾斜面３１６に替えて傾斜面３１６Ｄを有し、下部ワッシャ３２Ｄは、傾斜面３２６に替えて傾斜面３２６Ｄを有する。なお、以下の説明においては、上部ワッシャ３１Ｄにおいて上部ワッシャ３１と同じ構成、および下部ワッシャ３２Ｄにおいて下部ワッシャ３２と同じ構成については、図面において同じ符号を付し、その説明を省略する。

傾斜面３１６Ｄは、上部ワッシャ３１Ｄの−ｙ方向の端面の外周面３１５側に形成された傾斜面である。傾斜面３１６Ｄは、ｙ軸方向で見ると、径方向の幅が予め定められた幅ｗとなっている。また、傾斜面３１６Ｄは、内周面３１４側から外周面３１５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。

また、外周面３１５の位置における傾斜面３１６Ｄの＋ｙ方向の深さを見ると、図６のＢ−Ｂ線の位置、即ち、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側の位置では、図７の（ａ）に示したようにｄ１の深さであり、図６のＣ−Ｃ線の位置、即ち、ｘ軸方向の中央部では、図７の（ｂ）に示したようにｄ２の深さであり、図６のＤ−Ｄ線の位置、即ち、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面側の位置では、図７の（ｃ）に示したようにｄ３の深さとなっている。ｄ１、ｄ２およびｄ３の関係は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３となっており、傾斜面３１６Ｄは、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側から下流側の合わせ面側に向かうにつれて深さが浅くなっている。換言すると、傾斜面３１６Ｄの表面は、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側から下流側の合わせ面側に向かうにつれて摺動面３１０とのなす角度が小さくなっている。

傾斜面３２６Ｄは、下部ワッシャ３２Ｄの−ｙ方向の端面の外周面３２５側に形成された傾斜面である。傾斜面３２６Ｄは、ｙ軸方向で見ると、径方向の幅が予め定められた幅ｗとなっている。また、傾斜面３２６Ｄは、内周面３２４側から外周面３２５側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。

また、外周面３２５の位置における傾斜面３２６Ｄの＋ｙ方向の深さを見ると、図６のＧ−Ｇ線の位置、即ち、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側の位置では、図７の（ｄ）に示したようにｄ１の深さであり、図６のＦ−Ｆ線の位置、即ち、ｘ軸方向の中央部では、図７の（ｅ）に示したようにｄ２の深さであり、図６のＥ−Ｅ線の位置、即ち、クランクシャフト１の回転方向下流側の合わせ面側の位置では、図７の（ｆ）に示したようにｄ３の深さとなっている。つまり、傾斜面３２６Ｄは、傾斜面３１６Ｄと同じく、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側から下流側の合わせ面側に向かうにつれて深さが浅くなっている。換言すると、傾斜面３２６Ｄの表面は、クランクシャフト１の回転方向上流側の合わせ面側から下流側の合わせ面側に向かうにつれて摺動面３２０とのなす角度が小さくなっている。

クランクシャフト１のスラスト面は、エンジンの種類によっては、傾いてクランクワッシャに強く当たるが、クランクワッシャ３０Ｄのように、傾斜面３１６Ｄおよび傾斜面３２６Ｄについて、スラスト面の傾きが大きくなる部分の深さを深くすれば、スラスト面の当たりが緩和され、焼付きの発生を抑えることができる。

（変形例３）
図８は、本発明の変形例に係るクランクワッシャ３０Ｅの正面図である。クランクワッシャ３０Ｅは、半円環形状で平板の上部ワッシャ３１Ｅと、同じく半円環形状で平板の下部ワッシャ３２Ｅで構成されている。上部ワッシャ３１Ｅは、上部ワッシャ３１と比較すると、傾斜面３１３をさらに有し、下部ワッシャ３２Ｅは、下部ワッシャ３２と比較すると、傾斜面３２３をさらに有する。なお、以下の説明においては、上部ワッシャ３１Ｅにおいて上部ワッシャ３１と同じ構成、および下部ワッシャ３２Ｅにおいて下部ワッシャ３２と同じ構成については、図面において同じ符号を付し、その説明を省略する。

本発明に係る第２傾斜面の一例である傾斜面３１３は、上部ワッシャ３１の−ｙ方向の端面の内周面３１４側に形成された傾斜面である。傾斜面３１３は、＋ｙに方向で見ると、径方向の幅が予め定められた幅となっている。また、傾斜面３１３は、外周面３１５側から内周面３１４側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。本発明に係る第２傾斜面の一例である傾斜面３２３は、下部ワッシャ３２の−ｙ方向の端面の内周面３２４側に形成された傾斜面である。傾斜面３２３は、＋ｙ方向に見ると、径方向の幅が予め定められた幅となっている。また、傾斜面３２３は、外周面３２５側から内周面３２４側へ向かうにつれてｙ軸方向の厚みが減少している。

クランクワッシャ３０において傾斜面３１３および傾斜面３２３を設けず、摺動面３１０および摺動面３２０に油溝を設けた構成の場合、潤滑油は油溝を通ってクランクワッシャの外周へ逃げやすくなる。一方、本変形例においては、傾斜面３１３および傾斜面３２３から摺動面３１０および摺動面３２０の全体に潤滑油が供給されるため、傾斜面３１３および傾斜面３２３を設けず且つ油溝を設けた場合より摺動面３１０および摺動面３２０の全体に供給される潤滑油の量が増え、焼付きを抑えることができる。また、本変形例においては、潤滑油を保持する表面加工を摺動面３１０および摺動面３２０に行わなくても、摺動面３１０および摺動面３２０の全体に潤滑油を供給することができ、表面加工を行う構成と比較すると、製造の工数およびコストを減らすことができる。なお、傾斜面３１３と傾斜面３２３は、周方向の全体ではなく、周方向の一部に設ける構成であってもよい。

また、上部ワッシャと下部ワッシャに油溝を設けず、傾斜面３１３と傾斜面３２３を設ける構成においては、傾斜面３１６および傾斜面３２６において傾いたスラスト面が当たる位置の径方向の幅を他の部分より広くする構成としてもよい。

（変形例４）
上述した実施形態および変形例に係るクランクワッシャは、切欠き３１２および切欠き３２２を有しているが、切欠き３１２および切欠き３２２を有していない構成であってもよい。

（変形例５）
上述した実施形態および変形例においては、上部ワッシャと下部ワッシャの両方に傾斜面が設けられているが、上部ワッシャと下部ワッシャのいずれか一方にのみ傾斜面を設ける構成としてもよい。

１…クランクシャフト
２…コネクティングロッド
１０…主軸受
２０…コンロッド軸受
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ…クランクワッシャ
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ…上部ワッシャ
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ…下部ワッシャ
３１０…摺動面
３２０…摺動面
３１２…切欠き
３１３…傾斜面
３１４…内周面
３１５…外周面
３１６Ａ、３１６Ａ、３１６Ｂ−１、３１６Ｂ−２、３１６Ｃ、３１６Ｄ…傾斜面
３１７…油溝
３２０…摺動面
３２１…回り止め
３２２…切欠き
３２３…傾斜面
３２４…内周面
３２５…外周面
３２６、３２６Ａ、３２６Ｂ−１、３２６Ｂ−２、３２６Ｃ、３２６Ｄ…傾斜面
３２７…油溝

Claims (6)

1. 回転軸の軸方向の力を受ける摺動面を有する半円環形状のワッシャであって、
   外周面と前記摺動面との間に形成され、内周面と当該摺動面との間とは非対称な形状の第１傾斜面
   を備えるクランクワッシャ。
2. 前記第１傾斜面は、周方向の全体に設けられている
   請求項１に記載のクランクワッシャ。
3. 周方向の一部分にのみ前記第１傾斜面が設けられている
   請求項１に記載のクランクワッシャ。
4. 前記内周面と前記摺動面との間に形成された第２傾斜面を備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクワッシャ。
5. 前記内周面と前記摺動面との間には傾斜面を有さない
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクワッシャ。
6. 前記第１傾斜面の深さが、前記回転軸の周方向において異なっている
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランクワッシャ。

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