JP5157966B2 - コネクティングロッド支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、Ｖ型エンジンのクランクシャフトのクランクピンに２つのコネクティングロッドが軸方向隣り合わせに支持されるとともに、２つのコネクティングロッドとクランクピンとの各間に２つ割りのすべり軸受が介装されている構造に関する。より詳しくは、２つ割りのすべり軸受の改良に関する。

例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関として、Ｖ型エンジンがあるが、このようなＶ型エンジンにおいて、クランクシャフトにおける１つのクランクピンに２つのコネクティングロッドを支持させるようにする場合がある（例えば特許文献１参照。）。

そのような場合には、クランクピンと２つのコネクティングロッドとの各間に、それぞれ２つ割りのすべり軸受が介装されている。

この２つ割りのすべり軸受は、一対の半円筒形部材を抱き合わせることで全体として軸方向に短い円筒形とされる。

そして、アッパー側半円筒形部材は、コネクティングロッドの大端部の凹状面に嵌合固定され、また、ロアー側半円筒形部材は、コネクティングロッドの大端部にボルト留めされる大端キャップの凹状面に嵌合固定される。これにより、クランクピンの外周面と一対の半円筒形部材の内面との間で、すべり接触が起こるようになる。

このような構成において、前記すべり接触面には、オイルが供給されるようになっているが、このオイルに異物が混入していると、この異物が前記すべり接触面に入り込むことがある。このように異物がすべり接触面に長期にわたって入り込んでいると、クランクピンの外周面やすべり軸受の内面を傷つけるおそれがあるので、速やかに排除することが望まれる。

ところで、前記のようなすべり軸受を構成する一対の半円筒形部材において円周方向での各合わせ面の内径側に、それぞれ面取りが軸方向全長に設けられている（例えば特許文献２参照。）。なお、この従来例の場合、前記面取りの径方向での幅が、軸方向全長にわたって一定になっている。

このようなすべり軸受をクランクピンと２つのコネクティングロッドとの各間に組み込むと、クランクピンの外周面と各組のすべり軸受を構成する一対の半円筒形部材の各面取りとによって断面略三角形の空間が作られる。

このため、クランクピンとすべり軸受とのすべり接触面等に、オイル中の異物が入り込んだときに、この異物が前記三角形の空間を経て外部へ排出されるようになるという作用が期待できる。

特開２００８−１４４９３２号公報 特開２００８−９５８５８号公報

上記特許文献２に係る従来例では、すべり軸受の面取りによる異物の排出作用が不十分であることが指摘される。

つまり、例えばＶ型エンジンのように、１つのクランクピンに２つのコネクティングロッドを取り付けるような場合には、万一、クランクピンといずれか一方組のすべり軸受との間のすべり接触面にオイルと共に異物が入り込むと、この異物が、即座に外側に排出されずに、２組のすべり軸受の軸方向合わせ部分へ移動してから、前記一方組のすべり軸受の隣に位置する他方組のすべり軸受とクランクピンとの間のすべり接触面に入り込むことが起こりうる。

しかも、従来例の場合、面取りの径方向での幅が軸方向全長にわたって一定になっている関係より、仮に前記三角形の空間に異物が入ったとしても、この異物が外側へ移動するかどうかは不明である等、異物の移動方向が定まらないことが指摘される。そのために、前記のようにすべり接触面から異物を排除できないことが起こりうると言える。ここに改良の余地がある。

本発明は、Ｖ型エンジンのクランクシャフトのクランクピンに２つのコネクティングロッドが軸方向隣り合わせに支持されるとともに、２つのコネクティングロッドとクランクピンとの各間に２つ割りのすべり軸受が介装されている構造において、万一、クランクピンと一方組のすべり軸受とのすべり接触面にオイルと共に異物が入り込んだとしても、この異物を、クランクピンと他方組のすべり軸受とのすべり接触面へ移動させずに外部へ速やかに排除可能とすることを目的としている。

本発明は、Ｖ型エンジンのクランクシャフトのクランクピンに２つのコネクティングロッドが軸方向隣り合わせに支持されるとともに、２つのコネクティングロッドとクランクピンとの各間に２つ割りのすべり軸受が介装されている構造であって、前記すべり軸受を構成する一対の半円筒形部材において円周方向での各合わせ面の内径側角部に、それぞれ面取りが軸方向全長に設けられており、この面取りの径方向での幅が、前記隣り合う２組のすべり軸受の合わせ部分から軸方向外側へ向けて漸次大きく設定されている、ことを特徴としている。

この構成では、すべり軸受をクランクピンと２つのコネクティングロッドとの各間に組み込むと、クランクピンの外周面とすべり軸受を構成する一対の半円筒形部材の各面取りとによって断面略三角形の空間が作られることになる。

しかも、前記面取りの径方向での幅を軸方向外側へ向けて漸次大きくしていると、当該面取りが、軸方向内端側から外端側へ向けて徐々に大きく傾斜する面になる。

これにより、万一、クランクピンと一方組のすべり軸受とのすべり接触面にオイルと共に異物が入り込んだとしても、この異物が前記三角形の空間内に入ると、この異物に作用するオイルの流動圧力やクランクピンの偏心回転に伴う遠心力等によって、当該異物が、前記傾斜している面取りに沿って軸方向外側へ送り出されることになる。

このように、２組のすべり軸受をそれぞれ構成する一対の半円筒形部材における円周方向での合わせ面に設ける面取りを、軸方向一方へ向けて徐々に大きく傾斜する面にすることにより、オイルの流動圧力やクランクピン１ｂの偏心回転に伴う遠心力等と協同して、異物を２組のすべり軸受の軸方向外側へ送り出す作用が得られるのであり、それによって異物を速やかに外部へ排出させることが可能になる。

好ましくは、前記面取りは、平坦面とされる。この場合、前記異物の送り出し作用がより確実に得られるようになる。

本発明は、Ｖ型エンジンのクランクシャフトのクランクピンに２つのコネクティングロッドが軸方向隣り合わせに支持されるとともに、２つのコネクティングロッドとクランクピンとの各間に２つ割りのすべり軸受が介装されている構造において、万一、クランクピンと一方組のすべり軸受とのすべり接触面にオイルと共に異物が入り込んだとしても、この異物を、クランクピンと他方組のすべり軸受とのすべり接触面へ移動させずに外部へ速やかに排除することが可能になる。

これにより、クランクピンの外周面やコネクティングロッド用のすべり軸受の内面が損傷することを回避可能になって、コネクティングロッドを長期にわたって安定的に支持することが可能になる。

本発明に係るコネクティングロッド支持構造の一実施形態で、クランクシャフトの１つのクランクピン周辺を示す断面図である。 図１の（２）−（２）線断面の矢視図である。 図１の（３）−（３）線断面の矢視図である。 図１の要部を拡大して示す図で、異物の排除作用を説明するために用いる図である。 図４のコネクティングロッドの支持に用いる２組のすべり軸受のみを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図５に本発明の一実施形態を示している。ここでは、自動車等の車両に搭載されるＶ型８気筒エンジンを本発明の適用対象としている。

図中、１はクランクシャフトである。このクランクシャフト１は、多数のクランクジャーナル１ａと、隣り合う各クランクジャーナル１ａの間に配置される多数のクランクピン１ｂとを備えている。図１では、一部のクランクジャーナル１ａとクランクピン１ｂとを示している。

各クランクジャーナル１ａは、シリンダブロック２およびクランクキャップ３にすべり軸受４を介して回転自在に支持されている。

各クランクピン１ｂには、第１コネクティングロッド５および第２コネクティングロッド６の各大端部５ａ，６ａがすべり軸受７，８を介して回転自在に支持されている。これら第１、第２コネクティングロッド５，６は、軸方向に隣り合う状態で配置されている。

また、第１、第２コネクティングロッド５，６は、図３に示すように、クランクシャフト１の前方側（図中の左方側）から見ると、クランクピン１ｂの軸心を通る鉛直線Ｌを挟んで一方側と他方側とにＶ型８気筒エンジンのバンク角（例えば９０度）に対応して傾斜されている。

なお、図示していないが、第１、第２コネクティングロッド５，６の各小端部（上端部）には、ピストンが連結され、各ピストンが図示していない燃焼室での爆発に伴って下降されて各コネクティングロッド５，６が往復運動されて、クランクピン１ｂが偏心回転するようになっている。

クランクジャーナル用のすべり軸受４およびコネクティングロッド用のすべり軸受７，８は、いずれも、２つ割りとされており、それらが抱き合わされることで全体として軸方向に短い円筒形になる。

図２に示すように、クランクジャーナル用のすべり軸受４において、アッパー側半円筒形部材４ａは、シリンダブロック２の凹状面に嵌合固定され、また、ロアー側半円筒形部材４ｂは、シリンダブロック２にボルト留めされるクランクキャップ３の凹状面に嵌合固定される。これにより、クランクジャーナル１ａの外周面と一対の半円筒形部材４ａ，４ｂの内面との間ですべり接触が起こるようになる。

一方、図３に示すように、コネクティングロッド用のすべり軸受７，８において、アッパー側半円筒形部材７ａ，８ａは、コネクティングロッド５，６の大端部５ａ，６ａの凹状面に嵌合固定され、また、ロアー側半円筒形部材７ｂ，８ｂは、大端キャップ９，９の凹状面に嵌合固定される。これにより、クランクピン１ｂの外周面と一対の半円筒形部材７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの内面との間ですべり接触が起こるようになる。なお、図３では、一方のすべり軸受８が見えていない。

そこで、これらのすべり軸受４，７，８は、一般的に公知のすべり軸受に用いられる適宜の金属や樹脂等で形成されている。さらに、すべり軸受４とクランクジャーナル１ａとの間、ならびにすべり軸受７，８とクランクピン１ｂとの各間には、オイルが供給されるようになっている。このオイル供給経路は以下で説明する。

つまり、シリンダブロック２には、図示していないメインジャーナルに連通される通路９ａが設けられている。クランクジャーナル１ａには、径方向に貫通する貫通孔９ｂが設けられているとともに、斜めの連通孔９ｃが設けられている。また、クランクピン１ｂには、斜めの傾斜孔９ｄ，９ｅが設けられている。

そして、前記メインジャーナルに供給されるオイルは、通路９ａから貫通孔９ｂに送られてから、クランクジャーナル１ａとクランクジャーナル用のすべり軸受４との間へ供給されるとともに、連通孔９ｃおよび傾斜孔９ｄ，９ｅを介してクランクピン１ｂとクランクピン用のすべり軸受７，８との間へ供給される。

なお、図１および図２に示すように、クランクジャーナル用のすべり軸受４のアッパー側半円筒形部材４ａの内面における軸方向中間領域には、溝４ｃが設けられている。この溝４ｃは、シリンダブロック２の通路９ａとクランクジャーナル１ａの貫通孔９ｂとを連通させるための中継路となる。

一般的に、コネクティングロッド用のすべり軸受７，８を構成する一対の半円筒形部材７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂにおける各合わせ面の内径側角部には、それぞれ面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄが軸方向全長に設けられている。

この面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄは、平坦面に形成されているとともに、その径方向での幅については、隣り合う２組のすべり軸受７，８の軸方向合わせ部分から軸方向外側へ向けて漸次大きくなるように設定されている。

このように、面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄの径方向での幅を軸方向外側へ向けて漸次大きくすると、当該面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄが、軸方向内端側から外端側へ向けて徐々に大きく傾斜する面になる。

なお、図４では、面取り７ｃ，８ｃを見やすくするために、便宜上、アッパー側半円筒形部材７ａ，８ａの円周方向の一端面をクランクピン１ｂの上下に配置した状態にして記載している。実際には、先に説明したように、アッパー側半円筒形部材７ａ，８ａが、コネクティングロッド５，６の大端部５ａ，６ａの凹状面に嵌合固定され、また、ロアー側半円筒形部材７ｂ，８ｂが、大端キャップ９，９の凹状面に嵌合固定されるので、一対の半円筒形部材７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの円周方向の合わせ面は、図３の状態になる。

このように傾斜する面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄは、後で詳細に説明するが、クランクピン１ｂとコネクティングロッド用のすべり軸受７，８とのすべり接触面に、オイルと共に異物が入り込んだときに、この異物を速やかに排出させるような役割を果たす。

そこで、面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄの径方向での幅は、オイルに混入する可能性のある異物の大きさを考慮し、この異物を排除可能とするように、実験等により適宜設定される。

ちなみに、前記のような異物としては、例えばオイル中のスラッジや各部の摩耗物、あるいはクランクシャフト１のクランクジャーナル１ａに貫通孔９ｂや連通孔９ｃを形成するときの切り粉やクランクピン１ｂの傾斜孔９ｄ，９ｅを形成するときの切り粉等が考えられる。前記切り粉は、クランクシャフト１の製造時に孔９ｂ〜９ｅ内に残留することがある。通常、クランクシャフト１を単品で清浄することにより前記切り粉を除去しているものの、孔９ｂ〜９ｅ内に前記切り粉が残留する可能性がないとは言い切れない。

ここで、面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄの作用について説明する。

そもそも、クランクピン１ｂと２つのコネクティングロッド５，６との各間にすべり軸受７，８を組み込んだ状態では、例えば図３に示すように、クランクピン１ｂの外周面と、すべり軸受７，８を構成する一対の半円筒形部材７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの各面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄとによって断面略三角形の空間が作られることになる。

例えばクランクピン１ｂとコネクティングロッド用すべり軸受７，８とのすべり接触面等に前記各孔９ａ〜９ｅを経てオイルが供給されるが、このオイル中に異物が混入していることがある。この異物が、前記すべり接触面から前記三角形の空間内に移動すると、例えば図４に示すように、面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄの幅狭側（軸方向内端側）に位置する異物２０が、オイルの流動圧力やクランクピン１ｂの偏心回転に伴う遠心力等２１を受けることによって、傾斜している面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄに案内されて、矢印２２方向、つまり面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄの幅広側（軸方向外端側）へ向けて送り出されるようになる。

このように、すべり軸受７，８を構成する一対の半円筒形部材７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂにおいて円周方向での各合わせ面に設ける面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄを、軸方向一方へ向けて徐々に大きく傾斜する面にしているから、この面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄが、オイルの流動圧力やクランクピン１ｂの偏心回転に伴う遠心力等と協同して、異物２０を２組のすべり軸受７，８の軸方向外側へ送り出す役割を果たすようになるのである。それによって異物２０をクランクピン１ｂとすべり軸受７，８とのすべり接触面から外部へ速やかに排除させることが可能になる。このように外部に排除された異物２０は、図示していないオイルフィルタ等に取り込まれる。

したがって、クランクピン１ｂの外周面やコネクティングロッド５，６用のすべり軸受７，８の内面が損傷することが回避されることになって、コネクティングロッド５，６を長期にわたって安定的に支持することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。

例えば上記実施形態では、本発明の適用対象として９０度バンクのＶ型８気筒エンジンとする場合を例に挙げているが、要するに、１つのクランクピン１ｂに２つのコネクティングロッド５，６を軸方向隣り合わせに支持させるタイプであれば、気筒数やバンク角は特に限定されるものではない。

また、例えば上記実施形態では、隣り合わせに設けられるすべり軸受７，８の面取り７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄを平坦面にした場合を例に挙げているが、丸く凹んだ湾曲面にすることも可能である。

１ クランクシャフト
１ａ クランクジャーナル
１ｂ クランクピン
５ 第１コネクティングロッド
６ 第２コネクティングロッド
７，８ すべり軸受
７ａ，８ａ アッパー側半円筒形部材
７ｂ，８ｂ ロアー側半円筒形部材
７ｃ，８ｃ アッパー側半円筒形部材の面取り
７ｄ，８ｄ ロアー側半円筒形部材の面取り

Claims (2)

1. Ｖ型エンジンのクランクシャフトのクランクピンに２つのコネクティングロッドが軸方向隣り合わせに支持されるとともに、２つのコネクティングロッドとクランクピンとの各間に２つ割りのすべり軸受が介装されている構造であって、
   前記すべり軸受を構成する一対の半円筒形部材において円周方向での各合わせ面の内径側角部に、それぞれ面取りが軸方向全長に設けられており、
   この面取りの径方向での幅が、前記隣り合う２組のすべり軸受の合わせ部分から軸方向外側へ向けて漸次大きく設定されている、ことを特徴とするコネクティングロッド支持構造。
2. 請求項１に記載のコネクティングロッド支持構造において、
   前記面取りは、平坦面とされる、ことを特徴とするコネクティングロッド支持構造。

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