JP4023588B2

JP4023588B2 - Bearing device

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Publication number: JP4023588B2
Application number: JP2002030129A
Authority: JP
Inventors: 敦雄北條; 博篤乾; 貴則大須賀; 正志小柳
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003232332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸、例えば内燃機関のクランク軸を回転自在に支持するすべり軸受を備える軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転軸、例えば内燃機関のクランク軸を回転自在に支持するすべり軸受では、すべり軸受に供給された高圧の潤滑油は、クランク軸とすべり軸受との間の径方向の間隙を満たして油膜を形成し、該油膜により、クランク軸はすべり軸受から浮き上がった状態で回転する。そのため、クランク軸はすべり軸受と接触することが回避されて、クランク軸とすべり軸受との間の摩擦が減少する。
【０００３】
そして、図６に示されるように、すべり軸受01が分割面03により二分割された半円筒状の軸受半体02，02から構成される場合、潤滑油が満たされる前記間隙04（この図では、間隙04は誇張して描かれている。）は、クランク軸05の回転軸線06とすべり軸受01の内周面に内接する円の中心線07とを一致させた状態（以下、「基準状態」という。）で、分割面03を含む平面08上で最大間隙04aとなり、該平面08に直交すると共に回転軸線06を含む平面09上で最小間隙04iとなるように、周方向に徐々に変化するように設定される。そして、軸受半体02，02の周方向端部02a，02a；02b，02bには、その内周面側に面取りが施されて、クランク軸05と主軸受01との間に更に付加的な間隙を形成するクラッシュリリーフ04c，04cが設けられる。このクラッシュリリーフ04c，04cにより、すべり軸受01が機関本体に組み付けられたとき、その組付け誤差等により、軸受半体02，02の互いに突き合わされる周方向端部02a，02a；02b，02bが径方向内方に突出してクランク軸05と接触することが防止される。
【０００４】
さらに、クランク軸とすべり軸受との間の間隙に潤滑油が満たされた状態で、クランク軸が回転すると、潤滑油はその粘性によりクランク軸と共に流動して、クランク軸に作用する荷重の向きでクランク軸とすべり軸受との間に、くさび形の油膜を形成する。クランク軸はこの油膜のくさび作用で発生する圧力により浮き上がり、クランク軸の回転軸線は、荷重方向から回転方向にある角度で、かつある距離だけ離れた位置に移動する。そして、すべり軸受における油膜の圧力分布は、計算上は、油膜内の圧力分布に関するレイノルズ方程式を解くことにより求められるが、通常、その最大圧力が生じるのは、前記基準状態における荷重の方向からクランク軸の回転方向に変位した位置になる。
【０００５】
また、二分割されるすべり軸受に適正な油膜を形成するための技術として、例えば特公平５−３１０３９号公報に開示された軸受装置が知られている。この軸受装置は、前気筒および後気筒を有するＬ型多気筒エンジンのクランク軸をクランクケースに回転自在に支持するすべり軸受を備える。軸受ハウジングと該軸受ハウジングの内側に設けられるライニングとを備えるすべり軸受は、前気筒および後気筒の中心線の側面視交角を二等分する線にほぼ直角な面上にある分割面により二分割され、該すべり軸受を通るほぼ水平な割線により上下に分割可能とされたクランクケースに保持される。すべり軸受の分割面の位置をこのように設定することにより、爆発荷重がすべり軸受の分割部を避けた位置に作用するので、適正な油膜が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
１対の軸受半体から構成されるすべり軸受において、油膜の最大圧力が作用する位置は、クランク軸に作用する荷重の大きさ、その回転速度、潤滑油の粘度などに依存するため、最大圧力の位置の変化にも拘わらず、軸受半体の、分割面の近傍部分である周方向端部に作用する油膜の圧力を小さく抑えて、適正な油膜を形成し、すべり軸受の損傷を抑制するためには、油膜の最大圧力が作用する位置から分割面までのすべり軸受の内周面に沿う距離を長くすることが好ましい。
【０００７】
また、内燃機関のクランク軸を回転自在に支持するすべり軸受には、ピストンに作用する爆発荷重および慣性力による周期的な変動荷重が、ピストンからクランク軸を介して加わる。この変動荷重により発生するクランク軸の振動は、クランク軸とすべり軸受との間の油膜を介してすべり軸受に伝達され、さらにすべり軸受を保持するクランクケースなどの機関本体に伝達されて、内燃機関の振動・騒音を発生させる原因となり、またすべり軸受を摩耗させる原因となっている。そして、この振動・騒音の発生およびすべり軸受の摩耗に大きく影響するのは、燃焼室での混合気の燃焼により周期的に発生して、変動荷重のうちの最大荷重である爆発荷重であり、この爆発荷重の方向は、シリンダのシリンダ軸線方向とほぼ一致する。
【０００８】
そこで、前記特公平５−３１０３９号公報に開示された軸受装置をみると、すべり軸受の分割面は、前気筒および後気筒の配置から決められており、クランク軸に作用する荷重により生じる油膜の最大圧力の位置を考慮したものとなっていない。さらに、前記基準状態で、クランク軸の回転軸線を通るシリンダ軸線方向は、クランク軸とすべり軸受との間の前記最小間隙が存する方向から大きくずれているので、シリンダ軸線方向には比較的大きな前記間隙がある。そのため、シリンダ軸線方向とほぼ同じ方向の前記最大荷重により、すべり軸受に支持されるクランク軸の部分であるジャーナル部の曲げ振動、すなわち振れ回りが大きくなって、この大きな振動が油膜を介してすべり軸受を振動させる結果、振動・騒音が発生し易く、しかもすべり軸受は摩耗し易くなっていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１ないし請求項２記載の発明は、油膜の最大圧力の位置を考慮してすべり軸受の分割面の位置を規定することにより、すべり軸受の損傷を一層抑制することができる回転軸の軸受装置を提供すること、さらに、変動荷重として爆発荷重が作用するクランク軸を備えるＶ内燃機関において、振動・騒音の低減およびすべり軸受の摩耗や損傷の抑制を図ることを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、部品点数を削減し、すべり軸受の組付け性を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、変動荷重を受ける回転軸を回転自在に支持するすべり軸受と、前記回転軸と前記すべり軸受との間の径方向の間隙に潤滑油を供給する給油路とを備え、前記すべり軸受が分割面により二分割された軸受半体から構成される、機器の軸受装置において、前記分割面は、前記間隙の潤滑油により形成される油膜の、前記機器の全運転域における最大圧力の方向に対してほぼ直交する平面上にあり、前記機器は内燃機関であり、前記回転軸は、シリンダ内で往復動するピストンにより回転駆動される前記内燃機関のクランク軸であり、前記クランク軸の回転軸線と前記滑り軸受の軸受中心線とを一致させた状態で、前記間隙の最小間隙が、前記最大圧力の方向に形成され、前記内燃機関はＶ型内燃機関であり、前記クランク軸は１対の前記すべり軸受のみにより支持される軸受装置である。
【００１１】
これによれば、油膜の最大圧力が作用する位置から分割面までのすべり軸受の内周面に沿って比較的長い距離を確保することができて、油膜の最大圧力の位置が、回転軸に作用する荷重や回転軸の回転速度などの要因で移動したとしても、最大圧力または最大圧力付近の大きな圧力が、軸受半体の分割面の近傍部分である周方向端部に作用することが極力回避される。
【００１２】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、すべり軸受は、回転軸とすべり軸受との間隙の潤滑油により形成される油膜の最大圧力の方向に対してほぼ直交する平面上にある分割面により二分割された軸受半体から構成されることにより、油膜の最大圧力が作用する位置から分割面までのすべり軸受の内周面に沿って比較的長い距離を確保することができて、油膜の最大圧力の位置が、回転軸に作用する荷重や回転軸の回転速度などの要因で移動したとしても、最大圧力または最大圧力付近の大きな圧力が、軸受半体の分割面の近傍部分である周方向端部に作用することが極力回避されるので、最大圧力の方向での回転軸とすべり軸受との間の間隙が過大になることが回避され、さらに場合によっては生じる可能性がある、油膜を形成する潤滑油がクラッシュリリーフに存する分割面の間から流出することが回避されて、すべり軸受に適正な油膜を形成することができ、すべり軸受の損傷が抑制されて、すべり軸受の耐久性が向上する。
【００１４】
さらに、クランク軸とすべり軸受との間の最小間隙は、油膜の最大圧力の方向にあり、しかもクランク軸の回転中は、油膜の圧力により、クランク軸がシリンダ軸線方向に対して回転方向側に変位して、変動荷重の方向が前記最小間隙の位置に近づくことから、すべり軸受により支持されるクランク軸のジャーナル部の曲げ振動（振れ回り）が一層低減される。
【００１５】
この結果、次の効果が奏される。すなわち、すべり軸受に支持される回転軸が、シリンダ内で往復動するピストンにより回転駆動される内燃機関のクランク軸であり、前記クランク軸の回転軸線と前記滑り軸受の軸受中心線とを一致させた状態で、前記間隙の最小間隙が、最大圧力の方向に形成されるにより、該最小間隙は油膜の最大圧力の方向にあり、しかもクランク軸の回転中は、油膜の圧力により、クランク軸がシリンダ軸線方向に対して回転方向側に変位して、変動荷重の方向が前記最小間隙の位置に近づくことから、すべり軸受により支持されるクランク軸のジャーナル部の曲げ振動（振れ回り）が一層低減されるので、ピストンからクランク軸に作用する最大荷重によりクランク軸に発生する曲げ振動に起因する内燃機関の振動・騒音が低減されるうえ、該曲げ振動に起因するすべり軸受の摩耗や損傷が抑制されて、この点でもすべり軸受の耐久性が向上する。
【００１７】
また、Ｖ型内燃機関において、シリンダ軸線の傾斜角度が異なるにも拘わらず、クランク軸は請求項１で規定されるすべり軸受のみで支持されて、該すべり軸受で曲げ振動が低減される。
【００１８】
この結果、Ｖ型内燃機関のクランク軸は、１対のすべり軸受のみで回転自在に支持されることにより、両すべり軸受での油膜の最大圧力の方向が異なるにも拘わらず、クランク軸を支持するすべてのすべり軸受で曲げ振動が低減されるので、内燃機関の振動・騒音を効果的に低減でき、またすべてのすべり軸受の摩耗や損傷が抑制されて、軸受装置の耐久性が向上する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の軸受装置において、前記内燃機関は、第１および第２ケース部分に前記クランク軸の軸方向に分割されるクランクケースを備え、前記すべり軸受は、前記第１および前記第２ケース部分にそれぞれ圧入されたものである。
【００２０】
これによれば、クランクケースを構成する第１，第２ケース部分に圧入されるすべり軸受は、第１，第２ケース部分に圧入されて固定される。この結果、請求項２記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、内燃機関は、第１および第２ケース部分にクランク軸の回転軸線方向に分割されるクランクケースを備え、すべり軸受は、第１および第２ケース部分にそれぞれ圧入されることにより、すべり軸受が第１，第２ケース部分に直接固定されるので、前記公報に開示された従来技術の軸受装置の軸受ハウジングが不要となり、各すべり軸受をクランクケースに固定するための部品点数および組立工数が削減されて、内燃機関のコスト削減ができる。しかも、油膜の最大圧力がいかなる方向にあっても、油膜の最大圧力の方向とほぼ直交する平面上にある分割面を有するすべり軸受を容易にクランクケースに固定することができる。
【００２１】
なお、この明細書において、「基準状態」とは、クランク軸の回転軸線とすべり軸受の内周面に内接する円の中心線（すなわち、すべり軸受の軸受中心線）とを一致させた状態を意味する。また、この明細書において、「ほぼ直交する」とは、厳密に直交する場合も含み、「ほぼ一致する」とは、厳密に一致する場合も含み、「ほぼ同じ」とは、厳密に同じ場合も含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図５を参照して説明する。
図１，図２には、本発明の軸受装置が適用された内燃機関Ｅが示される。該内燃機関Ｅは、クランク軸５が左右方向を指向するように横置きされて車両としての自動二輪車に搭載される空冷式のＶ型２気筒内燃機関であり、図１において反時計回りの回転方向Ｒに回転するクランク軸５の回転軸線Lcの方向、すなわち軸方向で並設される前後１対の第１，第２シリンダ２_１，２_２がＶ字をなすシリンダブロック１と、第１，第２シリンダ２_１，２_２の上端にそれぞれ結合される１対のシリンダヘッド３，３と、シリンダブロック１の下端に結合されて、シリンダブロック１の下部と共にクランク室を形成するクランクケース４とを備える。
【００２３】
該クランクケース４内には、クランク軸５および該クランク軸５の動力を前記自動二輪車の駆動輪に伝達するクラッチや変速機が収納される。また、クランクケース４は、回転軸線Lcとほぼ直交する分割面Dcにより前記軸方向に二分割された左右１対の第１ケース部分４_１および第２ケース部分４_２から構成される。そして、第１，第２シリンダ２_１，２_２およびシリンダヘッド３，３により、Ｖ字をなす前後１対のバンクが構成される。また、シリンダブロック１、シリンダヘッド３，３およびクランクケース４は機関本体を構成する。
【００２４】
クランク軸５は、その左右の端部5a，5bに位置するジャーナル部5a1，5b1にて、第１，第２ケース部分４_１，４_２にそれぞれ固定される１対の主軸受である第１，第２すべり軸受10_１，10_２を介してクランクケース４に回転自在に支持される。そして、クランク軸５には、両ジャーナル部5a1，5b1の間に、ジャーナル部5a1に隣接する第１ウェブ5c1と、ジャーナル部5b1に隣接する第２ウェブ5c2と、第１，第２ウェブ5c1，5c2の間に位置する第３ウェブ5c3とが前記軸方向での間隔をおいて並設され、第１，第３ウェブ5c1，5c3の間に第１シリンダ２_１に嵌合されるピストン６に連結されるコンロッド７が連結されるクランクピン5dが設けられ、第２，第３ウェブ5c2，5c3の間に第２シリンダ２_２に嵌合されるピストン６に連結されるコンロッド７が連結されるクランクピン5dが設けられる。
【００２５】
ピストン６は、各シリンダ２_１，２_２に形成されたシリンダ孔内で摺動自在であり、シリンダヘッド３，３には、シリンダ２_１，２_２毎に前記シリンダ孔の上端に連なる燃焼室８が形成される。そして、燃焼室８内の混合気が点火栓で点火されて燃焼して発生する燃焼圧力により駆動されて往復動する各ピストン６が、コンロッド７を介してクランク軸５を回転駆動する。
【００２６】
また、クランク軸５の左端部5a，5bは、ジャーナル部5a1と、該ジャーナル部5a1よりも先端側の自由端部5a2とから構成され、該自由端部5a2には交流発電機Ｇが設けられる。一方、クランク軸５の右端部5a，5bは、ジャーナル部5b1と、該ジャーナル部5b1よりも先端側の自由端部5b2とから構成され、該自由端部5b2にはクランク軸５の捩り振動を低減するためのダンパＴが設けられる。
【００２７】
図３を併せて参照すると、第１，第２ケース部分４_１，４_２にそれぞれ形成された軸受保持部11_１，11_２の円孔に圧入されて固定される第１，第２すべり軸受10_１，10_２は、それぞれ、プレーンメタルからなる円筒状のもので、分割面D_１，D_２により周方向に二分割された半円筒状の１対の軸受半体12，12から構成される。
【００２８】
図４を併せて参照すると、各軸受半体12，12の内周面には前記軸方向での中央部に位置して分割面D_１，D_２において相互に連通する半円環状の油溝13が設けられ、さらに軸受半体12，12の外周面と油溝13とを連通する複数、この実施例では３つの油孔14，…が設けられる。軸受保持部11_１，11_２には、円孔を形成する壁面に設けられた円環状の油溝15および該油溝15に連通する油孔16から構成される保持部側給油路が形成される。該保持部側給油路には、クランク軸５の動力により駆動されるオイルポンプから吐出された高圧の潤滑油が、図示されない油路を介して供給され、該潤滑油は、前記保持部側給油路から油孔14，…を経て油溝13に流入し、両ジャーナル部5a1，5b1と、それらに対応する第１，第２すべり軸受10_１，10_２との間に供給される。
【００２９】
そして、各すべり軸受10_１，10_２に供給された高圧の潤滑油は、両ジャーナル部5a1，5b1と第１，第２すべり軸受10_１，10_２との間の径方向の間隙20を満たして油膜を形成し、該油膜により、クランク軸５は両すべり軸受10_１，10_２から浮き上がった状態で回転し、クランク軸５はすべり軸受10_１，10_２と接触することが回避されて、クランク軸５とすべり軸受10_１，10_２との間の摩擦が減少する。それゆえ、油溝13および油孔14，…から構成される軸受側給油路および前記保持部側給油路により、間隙20に潤滑油を供給する給油路が構成される。そして、軸受装置は、第１，第２すべり軸受10_１，10_２、両軸受保持部11_１，11_２、前記給油路を備える。
【００３０】
ところで、第１，第２すべり軸受10_１，10_２には、ピストン６に作用する爆発荷重および慣性力による周期的な変動荷重が、クランク軸５を介して作用する。そして、各すべり軸受10_１，10_２に変動荷重を加えるピストン６のうち、最も影響を与えるのは、各すべり軸受10_１，10_２に前記軸方向で最も近接した位置にある、すなわち各すべり軸受10_１，10_２に前記軸方向で隣接するシリンダに嵌合するピストンである。また、変動荷重のうちの最大荷重Ｗは、燃焼室８での混合気の燃焼により周期的に発生する爆発荷重であり、その爆発荷重の方向は、各シリンダ２_１，２_２のシリンダ軸線方向K_１，K_２とほぼ一致する。
【００３１】
さらに、回転するクランク軸５と各すべり軸受10_１，10_２との間に形成される油膜の圧力を説明するための図である図５を参照すると、クランク軸５と各すべり軸受10_１，10_２との間の間隙20に潤滑油が満たされた状態で、クランク軸５が回転すると、その粘性によりクランク軸５と共に流動する潤滑油は、爆発荷重を含む変動荷重が作用する向きでクランク軸５とすべり軸受10_１，10_２との間に（図５ではクランク軸５の下方に）、くさび形の油膜を形成する。クランク軸５はこの油膜のくさび作用で発生する圧力ｐにより浮き上がり、クランク軸５の回転軸線Lcは、前記基準状態における変動荷重の方向から回転方向Ｒにある角度、すなわち偏心角度φで、偏心距離ｅだけ離れた位置に移動する。
【００３２】
そして、すべり軸受10_１，10_２において、油膜の最大圧力が生じるのは、前述のように、通常、前記基準状態における変動荷重の方向からクランク軸５の回転方向Ｒに変位した位置になるが、この実施例では、その最大圧力が発生する位置を、例えば圧入されたすべり軸受10_１，10_２に沿って軸受保持部11_１，11_２の円孔の近傍に貼りつけた歪みゲージを利用し、油膜の圧力を実測して求める。このようにすることで、クランク軸５に最大荷重Ｗが作用したときに、潤滑油の種類や温度の変化による潤滑油の粘度をも考慮して、内燃機関Ｅのすべての回転域およびすべての負荷域における、すなわち内燃機関Ｅの全運転域における最大の圧力である最大圧力ｐ_ＭＡＸの位置を求めることができ、さらには最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向も特定することができる。
【００３３】
図５には、このようにして求めた油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸ、その方向およびその作用する位置Ａが示されており、最大圧力ｐ_ＭＡＸは、前記基準状態における回転軸線Lcを中心として、前記基準状態における最大荷重Ｗの方向から回転方向に角度θだけ回転した方向を有する。そして、第１，第２すべり軸受10_１，10_２の分割面D_１，D_２は、各すべり軸受10_１，10_２におけるこの最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向を基準として、該方向とほぼ直交すると共に回転軸線Lcを含む平面P_１，P_２上にあるように設定される。なお、図中の二点鎖線は、回転していないときのクランク軸５の位置を示す。
【００３４】
具体的には、分かり易くするために間隙20が誇張して描かれた図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、第１すべり軸受10_１の分割面D_１は、該すべり軸受10_１に前記軸方向で隣接するシリンダである第１シリンダ２_１のシリンダ軸線L_１（図１参照）とほぼ同じ方向を持つ最大荷重Ｗからクランク軸５の回転方向Ｒに角度θだけ回転した方向に作用する最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１とほぼ直交する平面P_１上にあり、第２すべり軸受10_２の分割面D_２は、該すべり軸受10_２に前記軸方向で隣接するシリンダである第２シリンダ２_２の第２シリンダ軸線L_２（図１参照）とほぼ同じ方向を持つ最大荷重Ｗからクランク軸５の回転方向Ｒに角度θだけ回転した方向に作用する最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_２とほぼ直交する平面P_２上にある。なお、図３には、前記基準状態、すなわちクランク軸５の回転軸線Lcと各すべり軸受10_１，10_２の軸受中心線Lbとを一致させた状態にあるときのクランク軸５に作用する最大荷重Ｗが示されている。
【００３５】
さらに、円柱面からなる外周面を有する各ジャーナル部5a1，5b1とそれらに対応する各すべり軸受10_１，10_２との径方向の間隙20は、各すべり軸受10_１，10_２の１対の軸受半体12，12が軸受保持部11_１，11_２にそれぞれ圧入されたとき、前記基準状態で、分割面D_１，D_２を含む平面P_１，P_２上で最大間隙20aとなり、また該平面P_１，P_２に直交すると共にクランク軸５の回転軸線Lc（すなわち軸受中心線Lb）を通る平面P_３，P_４上で最小間隙20iとなるように、周方向に徐々に変化するように設定される。その結果、各すべり軸受10_１，10_２の内周面の回転軸線Lcと直交する平面での断面形状は、ほぼ楕円形状を呈する。そして、前記基準状態にある第１，第２すべり軸受10_１，10_２のそれぞれにおいて、最小間隙20iは、最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２が回転軸線Lc（軸受中心線Lb）を通る方向、換言すると、前記平面P_３，P_４上での最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２に形成される。そして、１対の軸受半体12，12の、分割面D_１，D_２の近傍部分である周方向端部12a，12a；12b，12bには、クランク軸5と各主軸受10_１，10_２との間に更に付加的な間隙を形成するクラッシュリリーフ12c，12cが形成され、第１，第２主軸受10_１，10_２が軸受保持部11_１，11_２の円孔に圧入されたとき、相互に突き合わされる周方向端部12a，12a；12b，12bが、組付け誤差等により径方向内方に突出して、各ジャーナル部5a1，5b1と接触することが防止される。
【００３６】
なお、クランク軸５をクランクケース４に組み付けるには、先ず、第１，第２すべり軸受10_１，10_２が軸受保持部11_１，11_２にそれぞれ圧入され、その後、クランク軸５の各端部5a，5bが対応する第１，第２すべり軸受10_１，10_２の内側に挿入される。
【００３７】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅが運転されて、クランク軸５が回転すると、オイルポンプから吐出される潤滑油が、保持部側給油路を経て第１，第２すべり軸受10_１，10_２に供給されて、両ジャーナル部5a1，5b1と第１，第２すべり軸受10_１，10_２との間の間隙20が高圧の潤滑油で満たされる。そのため、各ジャーナル部5a1，5b1は、間隙20の潤滑油が形成する油膜により浮動状態で支持される。
【００３８】
そして、第１すべり軸受10_１には、該第１すべり軸受10_１に前記軸方向で隣接するシリンダである第１シリンダ２_１のシリンダ軸線方向K_１とほぼ同じ方向の爆発荷重である最大荷重Ｗが作用し、第２すべり軸受10_２には、該第２すべり軸受10_２に前記軸方向で隣接するシリンダである第２シリンダ２_２のシリンダ軸線方向K_２とほぼ同じ方向の爆発荷重である最大荷重Ｗが作用する。
【００３９】
ここで、すべり軸受10_１，10_２は、クランク軸５とすべり軸受10_１，10_２との間隙20の潤滑油により形成される油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向に対してほぼ直交する平面P_１，P_２上にある分割面D_１，D_２により二分割された軸受半体12，12から構成されることにより、最大圧力ｐ_ＭＡＸが作用する位置から分割面D_１，D_２までのすべり軸受10_１，10_２の内周面に沿って比較的長い距離を確保することができて、最大圧力ｐ_ＭＡＸの位置が、クランク軸５に作用する荷重、その回転速度および潤滑油の粘度などの要因で移動したとしても、最大圧力ｐ_ＭＡＸまたは最大圧力ｐ_ＭＡＸ付近の大きな圧力が、軸受半体12，12の分割面D_１，D_２の近傍部分である周方向端部12a，12a；12b，12bに作用することが極力回避されるので、最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２での間隙20が過大になること、および潤滑油がクラッシュリリーフ12c，12cに存する分割面D_１，D_２の間から流出することが回避されて、各すべり軸受10_１，10_２に適正な油膜を形成することができ、すべり軸受10_１，10_２の損傷が抑制されて、すべり軸受10_１，10_２の耐久性が向上する。
【００４０】
前記基準状態で、クランク軸５と各すべり軸受10_１，10_２との間の最小間隙20iは、最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２に形成されることにより、前記基準状態で該最小間隙20iは最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２にあり、しかもクランク軸５の回転中は、油膜の圧力ｐにより、クランク軸５が、軸受中心線Lbを通るシリンダ軸線方向K_１，K_２に対して回転方向Ｒ（図３（Ａ），（Ｂ）では、シリンダ軸線方向K_１，K_２に対して右側）に変位して、最大荷重Ｗの方向が最小間隙20iの位置に近づくことから、すべり軸受10_１，10_２により支持されるクランク軸５のジャーナル部5a1，5b1の曲げ振動（振れ回り）が一層低減されるので、ピストン６からクランク軸５に作用する最大荷重Ｗによりクランク軸５に発生する曲げ振動に起因する内燃機関Ｅの振動・騒音が低減されるうえ、該曲げ振動に起因するすべり軸受10_１，10_２の摩耗や損傷が抑制されて、この点でもすべり軸受10_１，10_２の耐久性が向上する。
【００４１】
内燃機関Ｅのクランク軸５は、１対のすべり軸受10_１，10_２のみで回転自在に支持されることにより、両すべり軸受10_１，10_２での油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２が異なるにも拘わらず、クランク軸５を支持するすべてのすべり軸受10_１，10_２で曲げ振動が低減されるので、内燃機関Ｅの振動・騒音を効果的に低減でき、またすべてのすべり軸受10_１，10_２の摩耗や損傷が抑制されて、軸受装置の耐久性が向上する。
【００４２】
さらに、クランク軸５の両端部5a，5bは自由端となっているために、それら端部5a，5bには比較的大きな曲げ振動が発生する。そのため、クランク軸５の両端部5a，5bをそれぞれ支持する両すべり軸受10_１，10_２によりクランク軸５の自由端部5a2，5b2の曲げ振動をも低減することが、内燃機関Ｅの振動・騒音を低減するうえで効果的であり、自由端部5a2，5b2での曲げ振動による各すべり軸受10_１，10_２の摩耗を抑制することが、すべり軸受10_１，10_２の耐久性を向上させるうえで好ましい。この点についても、第１，第２すべり軸受10_１，10_２が、油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２に対してほぼ直交する平面P_１，P_２上にある分割面D_１，D_２により二分割された軸受半体12，12から構成され、間隙20の最小間隙20iが最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２に形成されることにより、自由端部5a2，5b2の曲げ振動が低減されるので、自由端部5a2，5b2に発生する曲げ振動に起因する内燃機関Ｅの振動・騒音が低減されるうえ、すべり軸受10_１，10_２の摩耗が抑制されて、その耐久性が向上する。
【００４３】
内燃機関Ｅは、第１，第２ケース部分４_１，４_２とに前記軸方向に分割されるクランクケース４を備え、両すべり軸受10_１，10_２は、第１，第２ケース部分４_１，４_２にそれぞれ圧入されることにより、両すべり軸受10_１，10_２が第１，第２ケース部分４_１，４_２にそれぞれ直接固定されるので、前記公報に開示された従来技術の軸受装置の軸受ハウジングが不要となり、各すべり軸受10_１，10_２をクランクケース４に固定するための部品点数および組立工数が削減されて、内燃機関Ｅのコスト削減ができる。しかも、油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸがいかなる方向にあっても、油膜の最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向H_１，H_２とほぼ直交する平面P_１，P_２上にある分割面D_１，D_２を有するすべり軸受10_１，10_２を容易にクランクケース４に固定することができる。
【００４４】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、すべり軸受10_１，10_２に支持されるのは内燃機関のクランク軸であったが、該すべり軸受10_１，10_２は、内燃機関以外の機器のクランク軸、または内燃機関を含む機器のクランク軸以外の回転軸を支持するものであってもよい。
【００４５】
内燃機関は、前記実施例ではＶ型２気筒内燃機関であったが、単気筒内燃機関、Ｖ型２気筒以外の多気筒内燃機関、例えば直列２気筒内燃機関、３気筒以上の直列内燃機関またはＶ型内燃機関であってもよい。そして、単気筒の場合は、両すべり軸受に隣接するシリンダは同一のシリンダとなる。また、２気筒以上の多気筒内燃機関では、両端部を支持する端部すべり軸受の間でクランク軸を支持する中間すべり軸受が、端部すべり軸受と同様に、分割面により分割可能な１対の軸受半体により構成される場合、該分割面は、該中間すべり軸受に作用するピストンからの最大荷重により生じる最大圧力ｐ_ＭＡＸの方向とほぼ直交する平面P_１，P_２上にあるように設定される。
【００４６】
前記実施例では、クランクケース４はクランク軸５の軸方向に分割されたが、回転軸線Lcを含み、かつ軸受保持部の円孔と交差する平面からなる分割面により、分割されるものであってもよい。そして、この場合は、１対の軸受半体からなるすべり軸受がクランク軸のジャーナル部に装着され、該すべり軸受が、その外周を覆う二分割可能な円筒状の軸受ハウジングに固定された後、すべり軸受および軸受ハウジングが組み付けられたクランク軸がクランクケースに固定される。
【００４７】
クランク軸５とすべり軸受10_１，10_２との間の間隙20に潤滑油を供給するための給油路は、前記実施例のように前記軸受保持部に設けられる油路の代わりに、クランク軸５の内部に設けられる油路から構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示し、本発明の軸受装置が適用されるＶ型内燃機関のシリンダ軸線を含む平面での部分断面図である。
【図２】クランク軸の回転軸線を含む平面での図１の内燃機関の部分断面図である。線断面図である。
【図３】クランク軸およびすべり軸受が基準状態にあるときの断面図であり、（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、（Ｂ）は、図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。
【図４】図１の軸受装置のすべり軸受の分解斜視図である。
【図５】回転するクランク軸とすべり軸受との間に形成される油膜の圧力を説明するための図である。
【図６】従来技術を示し、クランク軸およびすべり軸受が基準状態にあるときのすべり軸受の、クランク軸の回転軸線と直交する平面での概略断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダブロック、２_１，２_２…シリンダ、３…シリンダヘッド、４…クランクケース、５…クランク軸、６…ピストン、７…コンロッド、８…燃焼室、 10_１，10_２…すべり軸受、11_１，11_２…軸受保持部、12…軸受半体、13，15…油溝、14，16…油孔、
20…間隙、20i…最小間隙、
Ｅ…内燃機関、Ｒ…回転方向、Lc…回転軸線、L_１，L_２…シリンダ軸線、Lb…中心線、Dc，D_１，D_２…分割面、Pc，P_１〜P_４…平面、Ｇ…交流発電機、Ｔ…ダンパ、φ，θ…角度、ｅ…偏心距離、ｐ…圧力、ｐ_ＭＡＸ…最大圧力、Ａ…位置、Ｗ…最大荷重、H_１，H_２…方向。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing device including a slide bearing that rotatably supports a rotating shaft, for example, a crankshaft of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a slide bearing that rotatably supports a rotary shaft, for example, a crankshaft of an internal combustion engine, the high-pressure lubricating oil supplied to the slide bearing fills a radial gap between the crankshaft and the slide bearing and forms an oil film. The crankshaft is rotated in a state of being lifted from the slide bearing by the oil film. Therefore, the crankshaft is prevented from coming into contact with the slide bearing, and the friction between the crankshaft and the slide bearing is reduced.
[0003]
As shown in FIG. 6, when the slide bearing 01 is composed of semi-cylindrical bearing halves 02 and 02 divided into two by a dividing surface 03, the gap 04 (in this figure) filled with lubricating oil. , The gap 04 is exaggeratedly drawn) in a state in which the rotation axis 06 of the crankshaft 05 and the center line 07 of the circle inscribed on the inner peripheral surface of the slide bearing 01 coincide with each other (hereinafter referred to as “reference state”). )), And gradually changes in the circumferential direction so that the maximum gap 04a is formed on the plane 08 including the dividing surface 03 and the minimum gap 04i is orthogonal to the plane 08 and on the plane 09 including the rotation axis 06. Set to do. Further, the circumferential end portions 02a, 02a; 02b, 02b of the bearing halves 02, 02 are chamfered on the inner peripheral surface side, and further additional between the crankshaft 05 and the main bearing 01 is provided. Crush reliefs 04c and 04c that form gaps are provided. When the slide bearing 01 is assembled to the engine body by the crash reliefs 04c, 04c, the circumferential ends 02a, 02a; 02b, 02b of the bearing halves 02, 02 that are brought into contact with each other due to an assembly error or the like. Protruding radially inward is prevented from contacting the crankshaft 05.
[0004]
Further, when the crankshaft rotates in a state where the gap between the crankshaft and the plain bearing is filled with lubricant, the lubricant flows along with the crankshaft due to its viscosity, and the direction of the load acting on the crankshaft A wedge-shaped oil film is formed between the crankshaft and the slide bearing. The crankshaft is lifted by the pressure generated by the wedge action of the oil film, and the rotation axis of the crankshaft moves to a position away from the load direction by an angle and a certain distance. The pressure distribution of the oil film in the slide bearing is calculated by solving the Reynolds equation related to the pressure distribution in the oil film. Normally, the maximum pressure is generated from the direction of the load in the reference state. The position is displaced in the rotation direction of the shaft.
[0005]
Further, as a technique for forming an appropriate oil film on a sliding bearing divided into two, for example, a bearing device disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-31039 is known. This bearing device includes a slide bearing that rotatably supports a crankshaft of an L-type multi-cylinder engine having a front cylinder and a rear cylinder on a crankcase. A plain bearing having a bearing housing and a lining provided inside the bearing housing is divided into two by a dividing surface on a plane substantially perpendicular to a line that bisects the side view angle of the center line of the front cylinder and the rear cylinder. And is held in a crankcase that can be divided vertically by a substantially horizontal dividing line passing through the slide bearing. By setting the position of the split surface of the slide bearing in this way, the explosion load acts on the position avoiding the split portion of the slide bearing, so that an appropriate oil film is formed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a plain bearing composed of a pair of bearing halves, the position where the maximum pressure of the oil film acts depends on the magnitude of the load acting on the crankshaft, its rotational speed, the viscosity of the lubricating oil, etc. Regardless of the change in the position of the bearing, the pressure of the oil film acting on the end of the bearing half in the circumferential direction, which is the vicinity of the split surface, is reduced to form an appropriate oil film, and damage to the slide bearing is suppressed. For this purpose, it is preferable to increase the distance along the inner peripheral surface of the slide bearing from the position where the maximum pressure of the oil film acts to the dividing surface.
[0007]
In addition, the sliding bearing that rotatably supports the crankshaft of the internal combustion engine is subjected to an explosive load acting on the piston and a periodically fluctuating load due to inertial force from the piston via the crankshaft. The vibration of the crankshaft generated by this fluctuating load is transmitted to the slide bearing through an oil film between the crankshaft and the slide bearing, and further transmitted to the engine body such as a crankcase that holds the slide bearing. Cause vibration and noise, and wear of the slide bearing. The generation of vibration / noise and the wear of slide bearings are greatly influenced by the explosion load, which is the maximum load among the fluctuating loads, periodically generated by the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber. The direction of this explosion load substantially coincides with the cylinder axial direction of the cylinder.
[0008]
Therefore, in the bearing device disclosed in the above Japanese Patent Publication No. 5-31039, the split surface of the sliding bearing is determined from the arrangement of the front cylinder and the rear cylinder, and the oil film generated by the load acting on the crankshaft is determined. It does not take into account the position of the maximum pressure. Further, in the reference state, the cylinder axis direction passing through the rotation axis of the crankshaft is greatly deviated from the direction in which the minimum gap between the crankshaft and the slide bearing exists. There is a gap. Therefore, due to the maximum load in the same direction as the cylinder axial direction, the bending vibration of the journal part, which is the crankshaft part supported by the slide bearing, that is, the whirling increases, and this large vibration slips through the oil film. As a result of vibrating the bearing, vibration and noise are likely to occur, and the sliding bearing is easily worn.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and claims 1 to 2 The described invention provides a bearing device for a rotary shaft that can further prevent damage to the sliding bearing by defining the position of the split surface of the sliding bearing in consideration of the position of the maximum pressure of the oil film, and , Equipped with a crankshaft with an explosive load acting as a variable load V In an internal combustion engine, an object is to reduce vibration and noise and to suppress wear and damage of a slide bearing. The invention according to claim 2 further includes , Department The purpose is to reduce the number of parts and improve the ease of assembly of plain bearings.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The invention according to claim 1 includes a slide bearing that rotatably supports a rotating shaft that receives a variable load, and an oil supply passage that supplies lubricating oil to a radial gap between the rotating shaft and the slide bearing. The sliding bearing is composed of a bearing half that is divided into two by a dividing surface. In the bearing device of the device, the dividing surface is an oil film formed by lubricating oil in the gap in the entire operation region of the device. On a plane substantially perpendicular to the direction of maximum pressure, the device is an internal combustion engine, and the rotary shaft is a crankshaft of the internal combustion engine that is rotationally driven by a piston that reciprocates in a cylinder, The minimum gap of the gap is formed in the direction of the maximum pressure in a state where the rotation axis of the crankshaft and the bearing center line of the slide bearing are aligned. The internal combustion engine is a V-type internal combustion engine, and the crankshaft is supported only by a pair of the slide bearings. This is a bearing device.
[0011]
According to this, it is possible to secure a relatively long distance along the inner peripheral surface of the slide bearing from the position where the maximum pressure of the oil film acts to the dividing surface, and the position of the maximum pressure of the oil film is on the rotating shaft. Even if it moves due to factors such as the acting load and the rotational speed of the rotating shaft, it is possible for a maximum pressure or a large pressure near the maximum pressure to act on the circumferential end, which is near the split surface of the bearing half, as much as possible. Avoided.
[0012]
As a result, according to the first aspect of the present invention, the following effects can be obtained. That is, the sliding bearing is composed of a bearing half that is divided into two by a dividing surface on a plane substantially perpendicular to the direction of the maximum pressure of the oil film formed by the lubricating oil in the gap between the rotating shaft and the sliding bearing. As a result, a relatively long distance can be secured along the inner peripheral surface of the slide bearing from the position where the maximum pressure of the oil film acts to the split surface, and the position of the maximum pressure of the oil film acts on the rotating shaft. Even if it moves due to factors such as the load to be rotated and the rotation speed of the rotating shaft, it is avoided as much as possible that the maximum pressure or a large pressure near the maximum pressure acts on the end in the circumferential direction, which is the vicinity of the split surface of the bearing half Therefore, it is avoided that the clearance between the rotating shaft and the slide bearing in the direction of the maximum pressure is excessive, and the lubricating oil that forms an oil film that may occur in some cases exists in the crash relief. You Is avoided that flows out from between the dividing plane, it is possible to form a proper oil film slide bearing, and damage to the sliding bearing is suppressed, the durability of the sliding bearing can be improved.
[0014]
further The minimum gap between the crankshaft and the plain bearing is in the direction of the maximum oil film pressure. During the rotation of the crankshaft, the crankshaft is displaced in the rotational direction with respect to the cylinder axis due to the oil film pressure. Thus, since the direction of the variable load approaches the position of the minimum gap, the bending vibration (swinging) of the journal portion of the crankshaft supported by the slide bearing is further reduced.
[0015]
As a result ,Next The effect of. That is, the rotating shaft supported by the slide bearing is a crankshaft of an internal combustion engine that is rotationally driven by a piston that reciprocates in the cylinder, and the rotating shaft line of the crankshaft and the bearing centerline of the sliding bearing are made to coincide. In this state, the minimum gap of the gap is formed in the direction of the maximum pressure, so that the minimum gap is in the direction of the maximum pressure of the oil film, and the crankshaft is rotated by the oil film pressure during the rotation of the crankshaft. Displacement toward the rotational direction with respect to the cylinder axis direction and the direction of variable load approaches the position of the minimum gap, further reducing bending vibration (swinging) of the journal portion of the crankshaft supported by the slide bearing Therefore, the maximum load acting on the crankshaft from the piston reduces the vibration and noise of the internal combustion engine caused by the bending vibration generated on the crankshaft, and the bending. Wear and damage of the sliding bearing resulting from the movement is suppressed, thereby improving the durability of the even sliding bearing in this regard.
[0017]
In a V-type internal combustion engine, Although the inclination angle of the cylinder axis is different, the crankshaft is supported only by the sliding bearing defined in claim 1 and bending vibration is reduced by the sliding bearing.
[0018]
As a result , V The crankshaft of the internal combustion engine is supported rotatably by only one pair of slide bearings, so that all the slides that support the crankshaft are supported even though the direction of the maximum pressure of the oil film in the both slide bearings is different. Since the bending vibration is reduced by the bearing, the vibration and noise of the internal combustion engine can be effectively reduced, and wear and damage of all the sliding bearings are suppressed, and the durability of the bearing device is improved.
[0019]
Claim 2 The described invention is claimed. 1 In the above-described bearing device, the internal combustion engine includes a crankcase that is divided in an axial direction of the crankshaft in first and second case portions, and the sliding bearing is provided in each of the first and second case portions. It has been press-fitted.
[0020]
According to this, the slide bearing press-fitted into the first and second case portions constituting the crankcase is press-fitted into the first and second case portions and fixed. As a result, the claims 2 According to the described invention, in addition to the effects of the invention described in the cited claims, the following effects are produced. That is, the internal combustion engine includes a crankcase that is divided in the rotation axis direction of the crankshaft in the first and second case portions, and the slide bearing is press-fitted into the first and second case portions, respectively. Is directly fixed to the first and second case portions, the bearing housing of the prior art bearing device disclosed in the above publication is not required, and the number of parts and assembly man-hours for fixing each slide bearing to the crankcase are reduced. The cost of the internal combustion engine can be reduced. In addition, regardless of the direction in which the maximum pressure of the oil film is in any direction, it is possible to easily fix the slide bearing having a split surface on a plane substantially orthogonal to the direction of the maximum pressure of the oil film to the crankcase.
[0021]
In this specification, the “reference state” means a state in which the rotation axis of the crankshaft and the center line of the circle inscribed on the inner peripheral surface of the slide bearing (that is, the bearing center line of the slide bearing) are matched. means. Further, in this specification, “substantially orthogonal” includes a case where they are strictly orthogonal, “substantially match” includes a case where they exactly match, and “substantially the same” is a case where they are exactly the same. Including.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 show an internal combustion engine E to which a bearing device of the present invention is applied. The internal combustion engine E is an air-cooled V-type two-cylinder internal combustion engine that is mounted on a motorcycle as a vehicle so that the crankshaft 5 is horizontally oriented so as to rotate counterclockwise in FIG. A pair of first and second cylinders 2 arranged in parallel in the direction of the rotation axis Lc of the crankshaft 5 rotating in the direction R, that is, in the axial direction. ₁ , 2 ₂ Is a V-shaped cylinder block 1 and first and second cylinders 2 ₁ , 2 ₂ A pair of cylinder heads 3 and 3 coupled to the upper ends of the cylinder block 1 and a crankcase 4 coupled to the lower end of the cylinder block 1 and forming a crank chamber together with the lower portion of the cylinder block 1.
[0023]
The crankcase 4 houses a crankshaft 5 and a clutch or transmission that transmits the power of the crankshaft 5 to the driving wheels of the motorcycle. The crankcase 4 includes a pair of left and right first case portions 4 that are divided into two in the axial direction by a dividing surface Dc that is substantially orthogonal to the rotational axis Lc. ₁ And second case portion 4 ₂ Consists of And the first and second cylinders 2 ₁ , 2 ₂ The cylinder heads 3 and 3 constitute a pair of front and rear banks forming a V shape. The cylinder block 1, the cylinder heads 3, 3 and the crankcase 4 constitute an engine body.
[0024]
The crankshaft 5 includes first and second case portions 4 at journal portions 5a1 and 5b1 located at left and right ends 5a and 5b. ₁ , 4 ₂ First and second plain bearings 10 which are a pair of main bearings fixed to ₁ ,Ten ₂ Is rotatably supported by the crankcase 4 via The crankshaft 5 includes a first web 5c1 adjacent to the journal portion 5a1, a second web 5c2 adjacent to the journal portion 5b1, and a first and second web 5c1, between the journal portions 5a1 and 5b1. A third web 5c3 positioned between 5c2 is juxtaposed with an interval in the axial direction, and the first cylinder 2 is interposed between the first and third webs 5c1 and 5c3. ₁ A crank pin 5d to which a connecting rod 7 to be connected to a piston 6 fitted to the cylinder 6 is connected is provided, and the second cylinder 2 is provided between the second and third webs 5c2, 5c3. ₂ A crank pin 5d to which a connecting rod 7 to be connected to the piston 6 fitted to is connected is provided.
[0025]
The piston 6 is connected to each cylinder 2 ₁ , 2 ₂ Is slidable in the cylinder hole formed in the cylinder head 3, ₁ , 2 ₂ Each time a combustion chamber 8 is formed which is connected to the upper end of the cylinder hole. Each piston 6 driven by the combustion pressure generated by burning the air-fuel mixture in the combustion chamber 8 by the spark plug reciprocates the crankshaft 5 via the connecting rod 7.
[0026]
Further, the left end portions 5a and 5b of the crankshaft 5 are composed of a journal portion 5a1 and a free end portion 5a2 on the front end side of the journal portion 5a1, and an AC generator G is provided at the free end portion 5a2. . On the other hand, the right end portions 5a and 5b of the crankshaft 5 are composed of a journal portion 5b1 and a free end portion 5b2 on the tip side of the journal portion 5b1, and the free end portion 5b2 is subjected to torsional vibration of the crankshaft 5. A damper T for reduction is provided.
[0027]
Referring also to FIG. 3, the first and second case portions 4 ₁ , 4 ₂ Bearing holding portions 11 formed respectively on the ₁ , 11 ₂ The first and second plain bearings 10 are fixed by being pressed into the circular holes of ₁ ,Ten ₂ Are each cylindrical, made of plain metal, and have a dividing plane D ₁ , D ₂ Is formed of a pair of semi-cylindrical bearing halves 12 and 12 divided into two in the circumferential direction.
[0028]
Referring also to FIG. 4, the inner peripheral surfaces of the bearing halves 12, 12 are located at the central portion in the axial direction and are divided surfaces D. ₁ , D ₂ Are provided with semi-annular oil grooves 13 that communicate with each other, and a plurality of, in this embodiment, three oil holes 14,... That communicate with the outer peripheral surfaces of the bearing halves 12 and 12 and the oil grooves 13. . Bearing holder 11 ₁ , 11 ₂ In this case, a holding portion side oil supply passage is formed which is composed of an annular oil groove 15 provided on a wall surface forming a circular hole and an oil hole 16 communicating with the oil groove 15. High pressure lubricating oil discharged from an oil pump driven by the power of the crankshaft 5 is supplied to the holding portion side oil supply passage through an oil passage (not shown), and the lubricating oil is supplied to the holding portion side oil supply passage. It flows into the oil groove 13 through the oil holes 14,... From the road, and both journal portions 5a1, 5b1 and the first and second sliding bearings 10 corresponding to them. ₁ ,Ten ₂ Supplied between.
[0029]
And each sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The high-pressure lubricant supplied to the two journal parts 5a1, 5b1 and the first and second slide bearings 10 ₁ ,Ten ₂ An oil film is formed by filling the radial gap 20 between the crankshaft 5 and the crankshaft 5 by means of the oil film. ₁ ,Ten ₂ The crankshaft 5 is a plain bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Contact with the crankshaft 5 and the sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The friction between is reduced. Therefore, the bearing-side oil supply passage constituted by the oil grooves 13 and the oil holes 14, and the holding portion-side oil supply passage constitute an oil supply passage for supplying lubricating oil to the gap 20. The bearing device includes first and second slide bearings 10. ₁ ,Ten ₂ , Double bearing holder 11 ₁ , 11 ₂ The oil supply passage is provided.
[0030]
By the way, the first and second plain bearings 10 ₁ ,Ten ₂ In this case, an explosive load acting on the piston 6 and a periodically fluctuating load due to an inertial force act via the crankshaft 5. And each sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Of the pistons 6 that apply variable loads to the bearings, the most influential are the plain bearings 10. ₁ ,Ten ₂ In the axial direction, that is, each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ And a piston fitted to a cylinder adjacent in the axial direction. The maximum load W among the fluctuating loads is an explosion load that is periodically generated by the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 8. ₁ , 2 ₂ Cylinder axial direction K ₁ , K ₂ Almost matches.
[0031]
Furthermore, the rotating crankshaft 5 and each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Referring to FIG. 5 for explaining the pressure of the oil film formed between the crankshaft 5 and each of the slide bearings 10. ₁ ,Ten ₂ When the crankshaft 5 rotates in a state where the gap 20 is filled with the lubricating oil, the lubricating oil flowing together with the crankshaft 5 due to the viscosity of the crankshaft 5 is in a direction in which a variable load including an explosion load acts. Sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ (In FIG. 5, below the crankshaft 5), a wedge-shaped oil film is formed. The crankshaft 5 is lifted by the pressure p generated by the wedge action of the oil film, and the rotation axis Lc of the crankshaft 5 is an angle in the rotational direction R from the direction of the variable load in the reference state, that is, an eccentric angle φ, and an eccentric distance. Move to a position separated by e.
[0032]
And slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ In this embodiment, the maximum pressure of the oil film is normally generated at a position displaced in the rotational direction R of the crankshaft 5 from the direction of the variable load in the reference state as described above. For example, press-fitted slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Along the bearing holder 11 ₁ , 11 ₂ Near the hole Pasted on Using the attached strain gauge, the oil film pressure is actually measured. In this way, when the maximum load W is applied to the crankshaft 5, all the rotational regions of the internal combustion engine E and all the viscosities of the internal combustion engine E are considered in consideration of the viscosity of the lubricating oil due to the type and temperature change of the lubricating oil. Maximum pressure p which is the maximum pressure in the load range, that is, in the entire operating range of the internal combustion engine E _MAX Of the maximum pressure p _MAX The direction of can also be specified.
[0033]
FIG. 5 shows the maximum pressure p of the oil film obtained in this way. _MAX , Its direction and its working position A are shown and the maximum pressure p _MAX Has a direction rotated about the rotation axis Lc in the reference state by an angle θ in the rotation direction from the direction of the maximum load W in the reference state. The first and second plain bearings 10 ₁ ,Ten ₂ Split surface D ₁ , D ₂ Each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ This maximum pressure at _MAX A plane P that is substantially orthogonal to the direction and includes the rotation axis Lc. ₁ , P ₂ Set to be above. In addition, the dashed-two dotted line in a figure shows the position of the crankshaft 5 when not rotating.
[0034]
Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B in which the gap 20 is exaggerated for the sake of clarity, the first plain bearing 10 ₁ Split surface D ₁ The sliding bearing 10 ₁ The first cylinder 2 is a cylinder adjacent to the shaft in the axial direction ₁ Cylinder axis L ₁ Maximum pressure p acting in a direction rotated by an angle θ in the rotation direction R of the crankshaft 5 from the maximum load W having substantially the same direction as (see FIG. 1). _MAX Direction H ₁ Plane P almost perpendicular to ₁ 2nd plain bearing 10 ₂ Split surface D ₂ The sliding bearing 10 ₂ The second cylinder 2 which is a cylinder adjacent to the shaft in the axial direction ₂ Second cylinder axis L ₂ Maximum pressure p acting in a direction rotated by an angle θ in the rotation direction R of the crankshaft 5 from the maximum load W having substantially the same direction as (see FIG. 1). _MAX Direction H ₂ Plane P almost perpendicular to ₂ It's above. FIG. 3 shows the reference state. , That is, the rotation axis Lc of the crankshaft 5 and each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The maximum load W acting on the crankshaft 5 when the bearing center line Lb is in agreement is shown.
[0035]
Further, each journal portion 5a1, 5b1 having an outer peripheral surface made of a cylindrical surface and each of the slide bearings 10 corresponding thereto. ₁ ,Ten ₂ The radial gap 20 between each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ A pair of bearing halves 12 and 12 is a bearing holding portion 11. ₁ , 11 ₂ In the reference state, the split surface D ₁ , D ₂ Plane P containing ₁ , P ₂ The maximum gap is 20a above, and the plane P ₁ , P ₂ Plane P passing through the rotation axis Lc of the crankshaft 5 (that is, the bearing center line Lb) ₃ , P ₄ It is set so as to gradually change in the circumferential direction so as to be the minimum gap 20i. As a result, each sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The cross-sectional shape of the inner peripheral surface on a plane orthogonal to the rotation axis Lc is substantially elliptical. The first and second plain bearings 10 in the reference state ₁ ,Ten ₂ , The minimum gap 20i is the maximum pressure p. _MAX Direction H ₁ , H ₂ Is a direction passing through the rotation axis Lc (bearing center line Lb), in other words, the plane P ₃ , P ₄ Maximum pressure p above _MAX Direction H ₁ , H ₂ Formed. And the split surface D of the pair of bearing halves 12 and 12 ₁ , D ₂ The circumferential ends 12a, 12a; 12b, 12b, which are the vicinity of the ₁ ,Ten ₂ Crush reliefs 12c, 12c are formed to form additional gaps between the first main bearing 10 and the first main bearing 10. ₁ ,Ten ₂ The bearing holder 11 ₁ , 11 ₂ The circumferential ends 12a, 12a; 12b, 12b that are abutted against each other protrude inward in the radial direction due to assembly errors, etc., and come into contact with the journal portions 5a1, 5b1. Is prevented.
[0036]
In order to assemble the crankshaft 5 to the crankcase 4, first, the first and second sliding bearings 10 are used. ₁ ,Ten ₂ The bearing holder 11 ₁ , 11 ₂ And then the first and second plain bearings 10 to which the ends 5a and 5b of the crankshaft 5 correspond respectively. ₁ ,Ten ₂ Inserted inside.
[0037]
Next, operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.
When the internal combustion engine E is operated and the crankshaft 5 rotates, the lubricating oil discharged from the oil pump passes through the holding portion side oil supply passages and the first and second sliding bearings 10. ₁ ,Ten ₂ The two journal parts 5a1 and 5b1 and the first and second slide bearings 10 ₁ ,Ten ₂ The gap 20 is filled with high-pressure lubricant. Therefore, each journal portion 5a1, 5b1 is supported in a floating state by an oil film formed by the lubricating oil in the gap 20.
[0038]
And the first slide bearing 10 ₁ The first plain bearing 10 ₁ The first cylinder 2 is a cylinder adjacent to the shaft in the axial direction ₁ Cylinder axial direction K ₁ The maximum load W, which is the explosion load in almost the same direction as that of the second slide bearing 10 ₂ The second plain bearing 10 ₂ The second cylinder 2 which is a cylinder adjacent to the shaft in the axial direction ₂ Cylinder axial direction K ₂ The maximum load W, which is an explosion load in almost the same direction, acts.
[0039]
Here, slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The crankshaft 5 and the slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The maximum pressure p of the oil film formed by the lubricating oil in the gap 20 _MAX Plane P approximately perpendicular to the direction of ₁ , P ₂ Upper split plane D ₁ , D ₂ The maximum pressure p is obtained by comprising the bearing halves 12 and 12 divided in two by _MAX Dividing plane D from the position where the ₁ , D ₂ Plain bearings up to 10 ₁ ,Ten ₂ A relatively long distance can be secured along the inner peripheral surface of the _MAX Even if the position of the cylinder moves due to factors such as the load acting on the crankshaft 5, its rotational speed, and the viscosity of the lubricating oil. _MAX Or maximum pressure p _MAX The large pressure in the vicinity causes the split surface D of the bearing halves 12 and 12 ₁ , D ₂ Since it is avoided as much as possible to act on the circumferential ends 12a, 12a; _MAX Direction H ₁ , H ₂ The gap 20 becomes excessive, and the split surface D where the lubricant is present in the crash reliefs 12c and 12c. ₁ , D ₂ Each sliding bearing 10 is prevented from flowing out between ₁ ,Ten ₂ A suitable oil film can be formed on the slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Damage to the sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Improves durability.
[0040]
In the reference state, the crankshaft 5 and each slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The minimum gap 20i between the _MAX Direction H ₁ , H ₂ In the reference state, the minimum gap 20i has a maximum pressure p. _MAX Direction H ₁ , H ₂ In addition, during the rotation of the crankshaft 5, the crankshaft 5 passes through the bearing center line Lb by the oil film pressure p. ₁ , K ₂ Rotational direction R (in FIGS. 3A and 3B, in the cylinder axial direction K ₁ , K ₂ The right side) and the direction of the maximum load W approaches the position of the minimum gap 20i. ₁ ,Ten ₂ Since the bending vibration (swinging) of the journal portions 5a1 and 5b1 of the crankshaft 5 supported by the cylinder 6 is further reduced, it is caused by the bending vibration generated in the crankshaft 5 by the maximum load W acting on the crankshaft 5 from the piston 6. The vibration and noise of the internal combustion engine E is reduced, and the sliding bearing 10 resulting from the bending vibration 10 ₁ ,Ten ₂ In this respect as well, the sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Improves durability.
[0041]
The crankshaft 5 of the internal combustion engine E has a pair of slide bearings 10 ₁ ,Ten ₂ Double-slide bearing 10 by being supported rotatably only by ₁ ,Ten ₂ Oil film maximum pressure p _MAX Direction H ₁ , H ₂ All of the plain bearings 10 that support the crankshaft 5 despite their different ₁ ,Ten ₂ Because the bending vibration is reduced by this, the vibration and noise of the internal combustion engine E can be reduced effectively, and all the sliding bearings 10 ₁ ,Ten ₂ Wear and damage are suppressed, and the durability of the bearing device is improved.
[0042]
Furthermore, since both end portions 5a and 5b of the crankshaft 5 are free ends, relatively large bending vibrations are generated at these end portions 5a and 5b. Therefore, the double slide bearing 10 for supporting the both ends 5a and 5b of the crankshaft 5 respectively. ₁ ,Ten ₂ Reducing the bending vibrations of the free ends 5a2 and 5b2 of the crankshaft 5 is effective in reducing the vibration and noise of the internal combustion engine E. Each of the bending vibrations at the free ends 5a2 and 5b2 is effective. Plain bearing 10 ₁ ,Ten ₂ It is possible to suppress wear of the slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ It is preferable for improving the durability. In this respect as well, the first and second plain bearings 10 ₁ ,Ten ₂ Is the maximum pressure p of the oil film _MAX Direction H ₁ , H ₂ Plane P approximately perpendicular to ₁ , P ₂ Upper split plane D ₁ , D ₂ The bearing halves 12 and 12 are divided into two parts, and the minimum gap 20i of the gap 20 is the maximum pressure p. _MAX Direction H ₁ , H ₂ Since the bending vibration of the free end portions 5a2 and 5b2 is reduced, the vibration and noise of the internal combustion engine E caused by the bending vibration generated at the free end portions 5a2 and 5b2 is reduced and slipping is caused. Bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Wear is suppressed, and its durability is improved.
[0043]
The internal combustion engine E includes first and second case parts 4. ₁ , 4 ₂ Are provided with a crankcase 4 that is divided in the axial direction. ₁ ,Ten ₂ The first and second case parts 4 ₁ , 4 ₂ Double-slide bearing 10 ₁ ,Ten ₂ Is the first and second case part 4 ₁ , 4 ₂ Since the bearing housing of the prior art bearing device disclosed in the above publication is not required, each sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The number of parts and the number of assembly steps for fixing the engine to the crankcase 4 can be reduced, and the cost of the internal combustion engine E can be reduced. Moreover, the maximum pressure p of the oil film _MAX Oil film maximum pressure p no matter what direction _MAX Direction H ₁ , H ₂ Plane P almost perpendicular to ₁ , P ₂ Upper split plane D ₁ , D ₂ Plain bearings with 10 ₁ ,Ten ₂ Can be easily fixed to the crankcase 4.
[0044]
Hereinafter, an example in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
In the above embodiment, the sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The crankshaft of the internal combustion engine is supported by the sliding bearing 10 ₁ ,Ten ₂ May support a crankshaft of a device other than the internal combustion engine or a rotation shaft other than a crankshaft of a device including the internal combustion engine.
[0045]
The internal combustion engine is a V-type two-cylinder internal combustion engine in the above-described embodiment, but a single-cylinder internal combustion engine, a multi-cylinder internal combustion engine other than the V-type two-cylinder, for example, an in-line two-cylinder internal combustion engine, a three-cylinder in-line internal combustion engine, or It may be a V-type internal combustion engine. In the case of a single cylinder, the cylinders adjacent to the slide bearings are the same cylinder. In a multi-cylinder internal combustion engine having two or more cylinders, a pair of intermediate slide bearings that support a crankshaft between end slide bearings that support both ends can be divided by a split surface in the same manner as the end slide bearings. The split surface has a maximum pressure p generated by the maximum load from the piston acting on the intermediate slide bearing. _MAX Plane P approximately perpendicular to the direction of ₁ , P ₂ Set to be above.
[0046]
In the above embodiment, the crankcase 4 is divided in the axial direction of the crankshaft 5, but is divided by a dividing surface that includes the rotation axis Lc and is a plane that intersects with the circular hole of the bearing holding portion. May be. And in this case, after a slide bearing consisting of a pair of bearing halves is mounted on the journal portion of the crankshaft, and the slide bearing is fixed to a cylindrical bearing housing that can be divided into two parts covering its outer periphery, A crankshaft in which the slide bearing and the bearing housing are assembled is fixed to the crankcase.
[0047]
Crankshaft 5 and plain bearing 10 ₁ ,Ten ₂ The oil supply passage for supplying the lubricating oil to the gap 20 between them is composed of an oil passage provided in the crankshaft 5 instead of the oil passage provided in the bearing holding portion as in the above embodiment. May be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view in a plane including a cylinder axis line of a V-type internal combustion engine to which an embodiment of the present invention is applied and to which a bearing device of the present invention is applied.
2 is a partial cross-sectional view of the internal combustion engine of FIG. 1 in a plane including a rotation axis of a crankshaft. It is line sectional drawing.
3 is a cross-sectional view when the crankshaft and the plain bearing are in a reference state, (A) is a cross-sectional view taken along the line IIIA-IIIA in FIG. 2, and (B) is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB in FIG. It is sectional drawing.
4 is an exploded perspective view of a plain bearing of the bearing device of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the pressure of an oil film formed between a rotating crankshaft and a slide bearing.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a plain bearing in a plane perpendicular to the rotation axis of the crankshaft when the crankshaft and the plain bearing are in a reference state according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 ... Cylinder block, 2 ₁ , 2 ₂ ... Cylinder, 3 ... Cylinder head, 4 ... Crankcase, 5 ... Crankshaft, 6 ... Piston, 7 ... Connecting rod, 8 ... Combustion chamber, 10 ₁ ,Ten ₂ ... Slide bearings, 11 ₁ , 11 ₂ ... bearing holder, 12 ... bearing half, 13, 15 ... oil groove, 14, 16 ... oil hole,
20 ... Gap, 20i ... Minimum gap,
E ... Internal combustion engine, R ... Rotation direction, Lc ... Rotation axis, L ₁ , L ₂ ... Cylinder axis, Lb ... Center line, Dc, D ₁ , D ₂ ... Partition plane, Pc, P ₁ ~ P ₄ ... Plane, G ... Alternator, T ... Damper, φ, θ ... Angle, e ... Eccentric distance, p ... Pressure, p _MAX ... Maximum pressure, A ... Position, W ... Maximum load, H ₁ , H ₂ …direction.

Claims

A sliding bearing that rotatably supports a rotating shaft that receives a variable load; and an oil supply passage that supplies lubricating oil to a radial gap between the rotating shaft and the sliding bearing. In an apparatus bearing device composed of two divided bearing halves,
The split surface is on a plane substantially perpendicular to the direction of the maximum pressure of the oil film formed by the lubricating oil in the gap in the entire operation region of the device,
The device is an internal combustion engine, and the rotation shaft is a crankshaft of the internal combustion engine that is rotationally driven by a piston that reciprocates in a cylinder,
In a state where the rotation axis of the crankshaft and the bearing center line of the slide bearing are aligned, the minimum gap of the gap is formed in the direction of the maximum pressure ,
The internal combustion engine is a V-type internal combustion engine;
The crank shaft is supported only by the sliding bearing of the pair bearing apparatus according to claim Rukoto.

The internal combustion engine includes a crankcase that is divided in an axial direction of the crankshaft in first and second case portions, and the sliding bearing is press-fitted into the first and second case portions, respectively. to claim 1 Symbol mounting of the bearing device.