JP2008151271A

JP2008151271A - エンジンのすべり軸受

Info

Publication number: JP2008151271A
Application number: JP2006340478A
Authority: JP
Inventors: Taku Kondo; 近藤　　卓; Yukiyasu Taguchi; 幸保田口; Norio Miyahara; 憲隆宮原
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-07-03
Also published as: WO2008075567A1

Abstract

【課題】フライホイールの隣接位置のすべり軸受の焼付き防止。
【解決手段】クランクシャフト１は複数のすべり軸受４によってシリンダブロック５に回転自在に軸支されている。クランクシャフト１の一端１Ａはシリンダブロック５の外部へ突出されてフライホイール１２の中心部に嵌着されている。フライホイール１２の外周部に外部ウエイト１３が連結されている。また、クランクシャフト１の他端１Ｂには内部ウエイト１４が連結されている。フライホイール１２の隣接位置となるすべり軸受４の摺動面２４には、軸方向の一端側（外方側）の領域に傾斜面からなるクラウニングが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンのすべり軸受に関し、より詳しくは例えばＶ型多気筒エンジンのクランクシャフトの主軸受として好適なすべり軸受に関する。

自動車用エンジンのクランクシャフトには、その所要位置にカウンタウエイトを設けて釣合いを取るようにしたものがあるが、近年、自動車用エンジンの高出力化と小型軽量化が要望されており、エンジンを小型化するための様々な提案がなされている。例えば、そのような提案の１つとして、図１に示すように、クランクシャフト１の一端を嵌着したフライホイール１２の外周部に外部ウエイト１３を取り付けるとともに、クランクシャフト１の他端に内部ウエイト１４を取り付けることが提案されている。従来、このようにシリンダブロックの内外にアンバランスウエイトを設けたクランクシャフト１は大型トラック用エンジン等に採用されている。
一方で、クランクシャフトを軸支するすべり軸受は高い耐摩耗性や耐焼付性が要求されており、こうした要求に対応するために、例えば摺動面における軸方向の両端側にクラウニング（退没部）を形成したすべり軸受が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２、非特許文献１）。
特開２００２−２６６８４８号公報特開平４−５４３１１号公報２００６年１１月刊行「自動車技術」Ｖｏｌ．６０の第５０頁〜第５５頁「すべり軸受の鉛フリー化対応技術」

ところで、上述したようにクランクシャフトの内外に一対のウエイトを設けた構成においては、クランクシャフトを軸支する複数のすべり軸受のうち、フライホイールに最も近い位置のすべり軸受に焼付きや疲労が生じやすいという欠点があった。
本願の発明者が研究した結果、外部ウエイト１３がフライホイール１２の外周部の一箇所に設けられているために、外部ウエイト１３を取り付けたフライホイール１２が回転することに伴って、図６に誇張して示すようにフライホイール１２の隣接位置のすべり軸受４の外方側となるクランクシャフト１およびフライホイール１２が半径方向に撓んで振れ回っていることが判明した。そのために、フライホイール１２の隣接位置となるすべり軸受４は、その摺動面における外方側（図６にＡで示す箇所）が片当りしてそこが焼付いたり、疲労が発生することが判明した。
なお、上記特許文献１、２に開示されているような軸方向の両端側にクラウニングを設けた軸受を図１に示すクランクシャフトのすべり軸受として採用することも考えられる。しかしながら、その場合には摺動面の軸方向の両端側にクラウニングが存在することで摺動面の負荷容量が低下することになり、かえって摺動面に焼付が生じる虞がある。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、複数のクランクジャーナルとそれらの間に設けたクランクピンとを有するクランクシャフトと、シリンダブロックに装着されて上記クランクシャフトのクランクジャーナルを回転自在に軸支する複数のすべり軸受と、上記シリンダブロックの外方に突出させたクランクシャフトの端部に連結されるフライホイールと、このフライホイールに取り付けた第１ウエイトと、上記シリンダブロックの内方側となるクランクシャフトの端部に連結された第２ウエイトとを備えたエンジンにおいて、
上記各すべり軸受は、上方側部材と下方側部材を抱き合わせて全体として円筒状に形成されており、また、上記フライホイールに最も近い位置となるすべり軸受は、その上方側部材と下方側部材の摺動面における第１ウエイト側となる端部側に本来の摺動面よりも退没するクラウニングが形成されているものである。

このような構成によれば、上記第１ウエイトに隣接する位置の上記すべり軸受が片当りすることを抑制して、該すべり軸受の摺動面に焼付きや疲労が生じることを良好に防止することができる。

以下、本発明を自動車用エンジンのクランクシャフトの主軸受に用いた実施例について説明すると、図１はＶ型８気筒の自動車用ディーゼルエンジンにおけるクランクシャフト１とその周辺の構成を簡略化して示したものである。
クランクシャフト１は、円柱状をした複数のクランクジャーナル２と、隣り合う各クランクジャーナル２の間に配置された複数のクランクピン３とを備えており、各クランクジャーナル２は後述するすべり軸受４を介してシリンダブロック５に回転自在に軸支されている。
また、各クランクピン３の外周部にはそれぞれすべり軸受６を介して２本のコンロッド７、８の基部を隣接させて、かつ背中合わせに取り付けている。

各コンロッド７、８の上端部はピストン１１に連結されており、各ピストン１１と両コンロッド７、８は図示しない燃焼室での燃料の爆発に伴って往復動されるようになっており、それによりクランクシャフト１が回転されるようになっている。
クランクシャフト１の一端１Ａはシリンダブロック５の外方へ突出させてあり、この一端１Ａはフライホイール１２の中心部に嵌着されている。また、このフライホイール１２の外周部の所定箇所には第１ウエイトとしての外部ウエイト１３を連結している。
他方、シリンダブロック５内に位置するクランクシャフト１の他端１Ｂには、上記外部ウエイト１３に対してクランクシャフト１の円周方向に１８０度ずれた位置に第２ウエイトとしての内部ウエイト１４を連結している。

しかして、図２〜図５示すように、各すべり軸受４は、半径方向の断面が円弧状となる上方側部材２１と下方側部材２２とからなり、それらを抱き合わせて全体として軸方向に短い円筒状に形成されている。なお、図２は下方側部材２２の平面図であり、図５は上方側部材２１の底面図である。
上方側部材２１と下方側部材２２は、それらの左右一対の円周方向の端面である突合せ部２３が水平となるようにしてシリンダブロック５に装着されており、両部材２１、２２の内周面からなる摺動面２４によってクランクジャーナル２を摺動自在に軸支するようになっている。
また、図５に示すように、上方側部材２１の内周面の軸方向中央部には、円周方向全域にわたって潤滑油溝２１Ａが形成されており、この潤滑油溝２１Ａ内の所要位置には半径方向の貫通孔からなる油孔２１Ｂが形成されている。

図１に示した各すべり軸受４は上述した構成を備えているが、本実施例においては、外部ウエイト１３を設けたフライホイール１２に最も近い位置のすべり軸受４の摺動面２４を改良することで、該フライホイール１２の隣接位置のすべり軸受４の焼付きや疲労の発生を防止できるようにしたものである。
すなわち、図２〜図３は、フライホイール１２の隣接位置となるすべり軸受４の下方側部材２２を示したものであり、この下方側部材２２における摺動面２４（内周面）の軸方向におけるフライホイール１２側（図１の右方側）となる領域にクラウニング２５を設けている（図２に斜線で示す領域参照）。
このクラウニング２５は、図４に示すように、軸方向の一端側（右方側）が低くなる傾斜面から構成されて、本来の摺動面２４（内周面）よりも退没している。この傾斜面からなるクラウニング２５は、下方側部材２２の摺動面２４における円周方向の中央部とその前後５０°の領域に形成されている（図３参照）。また、傾斜面からなるクラウニング２５の軸方向寸法は４．５ｍｍに設定してあり、クラウニング２５の深さ（半径方向の最大退没量）は０．００５ｍｍ（５μｍ）に設定している。
なお、図４は理解しやすいようにクラウニング２５の勾配と深さの関係を誇張して表現してあるが、実際の下方側部材２２に設けた傾斜面からなるクラウニング２５は肉眼では他の内周面の箇所との違いを認識できない程度の僅かな退没量となっている。
また、上記クラウニング２５の幅、深さおよび円周方向の領域等の各寸法は軸受の大きさや片当たりの量に応じて適宜設定することができる。自動車用エンジンの場合は、軸方向寸法は２〜１０ｍｍ程度、深さは０．００１〜０．０１５ｍｍ（１〜１５μｍ）程度、円周方向の領域は３０°〜７０°程度が好ましい範囲である。

また、図５に示すように、上方側部材２１の摺動面２４についても、軸方向におけるフライホイール１２側（図１の右方側）に上記下方側部材２２と同様の傾斜面からなるクラウニング２５を形成している（斜線で示す箇所参照）。このように、本実施例においては、上方側部材２１と下方側部材２２の摺動面の対向する箇所にそれぞれ上記クラウニング２５を形成している。
このように本実施例においては、クランクシャフト１のクランクジャーナル２を軸支する５個のすべり軸受４のうち、フライホイール１２に最も近い位置のすべり軸受４の摺動面２４に上述したクラウニング２４を形成している。
なお、残りの４箇所のすべり軸受４の摺動面２４には、クラウニングを形成する必要は特にはないが、場合によっては内部ウエイト１４に最も近い位置となるすべり軸受４の摺動面２４の軸方向における内部ウエイト１４側（図１の左方側）となる領域にクラウニング２５を設けてもよい。

以上のように構成した本実施例によれば、クランクシャフト１およびそれに設けたフライホイールが高速回転された際において、フライホイール１２に外部ウエイト１３を設けてあるために、クランクシャフト１の一端１Ａがその隣接位置のクランクジャーナル２に対して半径方向に撓んでフライホイール１２が振れ回るようになる（図６参照）。
このような状況において、フライホイール１２の隣接位置となるすべり軸受４の両部材２１、２２の摺動面２４には上記クラウニング２５が形成されているので、クランクジャーナル２とすべり軸受４の摺動面２４における軸方向の外方側の領域が片当りすることを抑制することができる。それにより、フライホイール１２の隣接位置のすべり軸受４の摺動面２４に焼付きが生じることを良好に抑制することができる。
このように、本実施例によれば、図１に示したような外部ウエイト１３および内部ウエイト１４を設けた構成において、焼付きが生じにくいクランクシャフト１用のすべり軸受４を提供することができる。

次に、図７は本発明の第２実施例を示したものである。上記第１実施例においては、すべり軸受４の上方側部材２１と下方側部材２２の摺動面２４における円周方向の所定領域だけにクラウニング２５を形成していたが、この第２実施例においては、上方側部材２１および下方側部材２２の摺動面２４における円周方向の全域にわたって図４と同様の断面を有するクラウニング２５を形成したものである。なお、この図７においては下方側部材２２のみを図示している。

また、図８は本発明の第３実施例を示したものである。この第３実施例においては、すべり軸受４の上方側部材２１と下方側部材２２の摺動面２４における円周方向の中央部とその前後にわたる半円状の領域に図４と同様の断面を有するクラウニング２５を形成したものである。なお、図８においては下方側部材２２のみを図示している。

また、上記各実施例においては、クラウニング２５の断面形状は傾斜面となっていたが、図９に示すように断面が滑らかなＲ形状のクラウニング２５を採用しても良い。

本発明の一実施例を示すエンジンの概略の構成図。図１の最も右側に位置するすべり軸受４の下方側部材２２の平面図。図２の右側面図。図２のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。図１の最も右側に位置するすべり軸受４の上方側部材２１の底面図。図１に示したフライホイール１２とクランクシャフト１の回転中の状態を誇張して表現した構成図。本発明の第２実施例であるすべり軸受４の下方側部材２２の平面図。本発明の第３実施例であるすべり軸受４の下方側部材２２の平面図。本発明の他の実施例を示すすべり軸受４のクラウニング２５の断面図。

符号の説明

１…クランクシャフト２…クランクジャーナル
３…クランクピン４…すべり軸受
１２…フライホイール１３…外部ウエイト（第１ウエイト）
１４…内部ウエイト（第２ウエイト）２１…上方側部材
２２…下方側部材２４…摺動面
２５…クラウニング

Claims

複数のクランクジャーナルとそれらの間に設けたクランクピンとを有するクランクシャフトと、シリンダブロックに装着されて上記クランクシャフトのクランクジャーナルを回転自在に軸支する複数のすべり軸受と、上記シリンダブロックの外方に突出させたクランクシャフトの端部に連結されるフライホイールと、このフライホイールに取り付けた第１ウエイトと、上記シリンダブロックの内方側となるクランクシャフトの端部に連結された第２ウエイトとを備えたエンジンにおいて、
上記各すべり軸受は、上方側部材と下方側部材を抱き合わせて全体として円筒状に形成されており、また、上記フライホイールに最も近い位置となるすべり軸受は、その上方側部材と下方側部材の摺動面における第１ウエイト側となる端部側に本来の摺動面よりも退没するクラウニングが形成されていることを特徴とするエンジンのすべり軸受。
上記クラウニングは、上記上部側部材および下部側部材における円周方向の全域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのすべり軸受。
上記クラウニングは、上記上部側部材および下部側部材における円周方向の中央部とその前後にわたる半円状の所定領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのすべり軸受。
上記クラウニングの軸方向の断面は軸方向の端部側が低くなる傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンのすべり軸受。
上記クラウニングの軸方向の断面は軸方向の端部側が低くなる滑らかなＲ形状となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンのすべり軸受。
上記第２ウエイトに最も近い位置となるすべり軸受は、その上方側部材と下方側部材の摺動面における第２ウエイト側となる端部側に本来の摺動面よりも退没するクラウニングが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンのすべり軸受。