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JP6398934B2 - Crankshaft support structure for internal combustion engines - Google Patents

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JP6398934B2 JP2015192702A JP2015192702A JP6398934B2 JP 6398934 B2 JP6398934 B2 JP 6398934B2 JP 2015192702 A JP2015192702 A JP 2015192702A JP 2015192702 A JP2015192702 A JP 2015192702A JP 6398934 B2 JP6398934 B2 JP 6398934B2
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Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフト支持構造に関し、特に、クランクシャフトの軸受けの油膜切れを防止して液体潤滑状態を維持する技術に関する。   The present invention relates to a crankshaft support structure for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for preventing oil film breakage of a crankshaft bearing and maintaining a liquid lubrication state.

一般に、内燃機関のクランクシャフトの軸受けには潤滑油が供給されて軸受けの内周面に薄い油膜が形成される。この油膜は、クランクシャフトと軸受けの摺動面の摩擦を低減するとともに、摩擦により発生する熱を冷却する役割を果たす。もし油膜切れを起こすと、クランクシャフトと軸受けの摺動面の摩擦熱で焼き付きを起こしてしまうおそれがある。したがって、内燃機関のクランクシャフトの軸受けでは、油膜切れによる固体潤滑を回避し、油膜が形成される液体潤滑状態を維持することが求められる。   Generally, lubricating oil is supplied to a bearing of a crankshaft of an internal combustion engine, and a thin oil film is formed on the inner peripheral surface of the bearing. This oil film serves to reduce the friction between the sliding surfaces of the crankshaft and the bearing and to cool the heat generated by the friction. If the oil film runs out, there is a risk that seizure will occur due to frictional heat between the sliding surfaces of the crankshaft and the bearing. Therefore, the bearing of the crankshaft of the internal combustion engine is required to avoid solid lubrication due to oil film breakage and maintain a liquid lubrication state in which an oil film is formed.

従来、クランクシャフトの軸受けの油膜切れを防止するために、軸受けに十分な流量の潤滑油を供給する軸受け装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a bearing device that supplies lubricating oil with a sufficient flow rate to a bearing in order to prevent an oil film breakage of the bearing of the crankshaft (see, for example, Patent Document 1).

特開平10−30419号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-30419

従来の軸受け装置では、潤滑油の供給量を増大させるためのオイルポンプの仕事が大きくなり、内燃機関全体としての機械抵抗が大きくなるという問題がある。一方で、過給エンジンや高圧縮比エンジンにおいては、内燃機関のクランクシャフトの軸受けに掛かる荷重が増大傾向にあり、軸受けでの油膜切れが懸念される。それにともない軸受けの負荷能力(耐摩耗性や耐焼き付き性など)を増大させる必要がある。   In the conventional bearing device, there is a problem that the work of the oil pump for increasing the supply amount of the lubricating oil is increased, and the mechanical resistance of the entire internal combustion engine is increased. On the other hand, in a supercharged engine or a high compression ratio engine, the load applied to the bearing of the crankshaft of the internal combustion engine tends to increase, and there is a concern that the oil film may break at the bearing. Accordingly, it is necessary to increase the load capacity of the bearing (wear resistance, seizure resistance, etc.).

上記問題に鑑み、本発明は、潤滑油の供給量を増大させるための機構を用いることなく、比較的な簡単な構造でクランクシャフトの軸受けの油膜切れを防止して液体潤滑状態を維持することを課題とする。   In view of the above problems, the present invention maintains a liquid lubrication state by preventing oil film breakage of a crankshaft bearing with a comparatively simple structure without using a mechanism for increasing the supply amount of lubricating oil. Is an issue.

本発明の一局面に従った内燃機関のクランクシャフト支持構造は、メインジャーナルおよびピンジャーナルを有するクランクシャフトと、メインジャーナルを回転自由に支持するクランクシャフト軸受けと、ピンジャーナルを回転自由に支持するコンロッド軸受けと、クランクシャフト軸受けおよびコンロッド軸受けに潤滑油を供給する油路とを備え、メインジャーナルおよびピンジャーナルの少なくとも一方が、軸方向垂直断面が楕円形の楕円ジャーナルであり、ピストンが死点位置にある状態で、前記楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸と前記ピストンの往復運動方向軸とのなす角が、前記ピストンの往復運動方向軸を0°として、前記楕円ジャーナルの回転方向に−50°以上20°以下の範囲にあるものである。 A crankshaft support structure for an internal combustion engine according to an aspect of the present invention includes a crankshaft having a main journal and a pin journal, a crankshaft bearing that rotatably supports the main journal, and a connecting rod that rotatably supports the pin journal. a bearing, and a oil path for supplying lubricating oil to the crankshaft bearings and connecting rod bearings, at least one of the main journals and pin journals, Ri Oh axial vertical cross section in oval journals oval piston dead point In this state, the angle formed between the minor axis of the elliptical cross section of the elliptical journal and the reciprocating direction axis of the piston is −50 in the rotational direction of the elliptical journal with the reciprocating direction axis of the piston being 0 °. It is in the range of not less than 20 ° and not more than 20 °.

これによると、楕円ジャーナルの外周面下端とその軸受けの内周面下端との間に形成される最小油膜厚領域を大きく確保することができ、従来よりもジャーナルと軸受けとの摩擦力を小さくしてジャーナルの負荷能力を増大させることができる According to this, it is possible to secure a large minimum oil film thickness region formed between the lower end of the outer peripheral surface of the elliptical journal and the lower end of the inner peripheral surface of the bearing, thereby reducing the frictional force between the journal and the bearing as compared with the prior art. Can increase the load capacity of the journal .

加えて、摩擦損失平均有効圧を小さくすることができ、摩擦損失低減効果を得ることができる。 In addition, the friction loss average effective pressure can be reduced, and a friction loss reduction effect can be obtained.

上記内燃機関のクランクシャフト支持構造において、前記楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸が前記楕円ジャーナルの回転方向に−30°以上0°未満の範囲で傾いていることがより好ましい。   In the crankshaft support structure of the internal combustion engine, it is more preferable that the minor axis of the elliptical cross section of the elliptical journal is inclined in the range of −30 ° to less than 0 ° with respect to the rotational direction of the elliptical journal.

これによると、摩擦損失平均有効圧を最も小さくすることができ、最大の摩擦損失低減効果を得ることができる。   According to this, the friction loss average effective pressure can be minimized, and the maximum friction loss reduction effect can be obtained.

また、本発明の別の局面に従った内燃機関のクランクシャフト支持構造は、メインジャーナルおよびピンジャーナルを有するクランクシャフトと、前記メインジャーナルを回転自由に支持するクランクシャフト軸受けと、前記ピンジャーナルを回転自由に支持するコンロッド軸受けと、前記クランクシャフト軸受けおよび前記コンロッド軸受けに潤滑油を供給する油路とを備え、前記メインジャーナルおよび前記ピンジャーナルの少なくとも一方が、軸方向垂直断面が楕円形の楕円ジャーナルであり、前記楕円ジャーナルの軸受けが、軸方向垂直断面が楕円形の楕円軸受けであり、前記楕円ジャーナルの最小曲率部分の曲率と前記楕円軸受けの最小曲率部分の曲率とが等しいものである。A crankshaft support structure for an internal combustion engine according to another aspect of the present invention includes a crankshaft having a main journal and a pin journal, a crankshaft bearing that rotatably supports the main journal, and the pin journal. An elliptical journal comprising a connecting rod bearing that freely supports and an oil passage that supplies lubricating oil to the crankshaft bearing and the connecting rod bearing, wherein at least one of the main journal and the pin journal has an elliptical vertical cross section. The elliptical journal bearing is an elliptical bearing having an elliptical cross section in the axial direction, and the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical journal is equal to the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical bearing.

これによると、楕円ジャーナルの外周面下端とその軸受けの内周面下端との間に形成される最小油膜厚領域をより大きく確保することができ、従来よりもジャーナルと軸受けとの摩擦力を小さくしてジャーナルの負荷能力を増大させることができる。According to this, it is possible to secure a larger minimum oil film thickness region formed between the lower end of the outer peripheral surface of the elliptical journal and the lower end of the inner peripheral surface of the bearing, and the frictional force between the journal and the bearing is smaller than before. Thus, the load capacity of the journal can be increased.

本発明によると、潤滑油の供給量を増大させるための機構を用いることなく、比較的な簡単な構造でクランクシャフトの軸受けの油膜切れを防止して液体潤滑状態を維持することができる。   According to the present invention, without using a mechanism for increasing the supply amount of lubricating oil, it is possible to maintain a liquid lubrication state by preventing oil film breakage of the bearing of the crankshaft with a comparatively simple structure.

本発明の一実施形態に係る内燃機関のクランクシャフト支持構造の側面断面図Side surface sectional drawing of the crankshaft support structure of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention 下部構造体(ロアブロック)を取り外した状態のクランクシャフト支持構造の斜視図Perspective view of crankshaft support structure with lower structure (lower block) removed 上部構造体(シリンダブロック)を取り外した状態のクランクシャフト支持構造の斜視図Perspective view of crankshaft support structure with upper structure (cylinder block) removed クランクシャフトの斜視図Crankshaft perspective view 図1のV−V断面図VV sectional view of FIG. 真円ジャーナル(従来例)と楕円ジャーナル(実施形態)の最小油膜厚領域を比較する図Diagram comparing the minimum oil film thickness area of a perfect circle journal (conventional example) and an elliptical journal (embodiment) ジャーナル軸受け周りの油膜圧力分布を示す模式図Schematic diagram showing oil film pressure distribution around the journal bearing 楕円ジャーナルの傾きと摩擦損失平均有効圧の関係を示すグラフA graph showing the relationship between the inclination of the elliptical journal and the friction loss mean effective pressure

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、発明者(ら)は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。   The inventor (s) provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present invention, and these are intended to limit the subject matter described in the claims. Not what you want. In addition, the dimensions, thicknesses, detailed shapes of details, and the like of each member depicted in the drawings may be different from actual ones.

図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関のクランクシャフト支持構造100の側面断面図である。クランクシャフト支持構造100はクランクシャフト10の軸中心で上部構造体(シリンダブロック20)と下部構造体(ロアブロック30)に分かれている。図2は、下部構造体(ロアブロック30)を取り外した状態のクランクシャフト支持構造100の斜視図である。図3は、上部構造体(シリンダブロック20)を取り外した状態のクランクシャフト支持構造100の斜視図である。   FIG. 1 is a side sectional view of a crankshaft support structure 100 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The crankshaft support structure 100 is divided into an upper structure (cylinder block 20) and a lower structure (lower block 30) at the axial center of the crankshaft 10. FIG. 2 is a perspective view of the crankshaft support structure 100 with the lower structure (lower block 30) removed. FIG. 3 is a perspective view of the crankshaft support structure 100 with the upper structure (cylinder block 20) removed.

本実施形態に係る内燃機関のクランクシャフト支持構造100は、4つの気筒(シリンダ21)が直列配置された直列4気筒4ストロークエンジン(内燃機関)のクランクシャフト支持構造である。クランクシャフト支持構造100の前方(図1の左側)から1番気筒、2番気筒、3番気筒、4番気筒の順に並んでおり、図1ないし図3は、1番気筒と4番気筒のピストン40が上死点位置にあり、2番気筒と3番気筒のピストン40が下死点位置にある状態(クランク角度0°の状態)を表している。   The crankshaft support structure 100 for an internal combustion engine according to this embodiment is a crankshaft support structure for an in-line four-cylinder four-stroke engine (internal combustion engine) in which four cylinders (cylinders 21) are arranged in series. The first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder are arranged in this order from the front (left side in FIG. 1) of the crankshaft support structure 100. FIGS. 1 to 3 show the first cylinder and the fourth cylinder. This represents a state where the piston 40 is at the top dead center position and the pistons 40 of the second and third cylinders are at the bottom dead center position (state where the crank angle is 0 °).

ピストン40はシリンダ21内を摺動して往復運動する。ピストン40にはコンロッド(コネクティングロッド)50の小端部が連結され、コンロッド50の大端部はクランクシャフト10のピンジャーナル12(図4参照)に連結されている。これにより、ピストン40の往復運動がコンロッド50を介してクランクシャフト10の回転運動に変換される。なお、ピストン40が死点位置(上死点または下死点)にあるとき、コンロッド50はピストン40の往復運動方向に対して真っ直ぐな状態、すなわち、直立した状態になる。   The piston 40 slides in the cylinder 21 and reciprocates. A small end portion of a connecting rod (connecting rod) 50 is connected to the piston 40, and a large end portion of the connecting rod 50 is connected to a pin journal 12 (see FIG. 4) of the crankshaft 10. Thereby, the reciprocating motion of the piston 40 is converted into the rotational motion of the crankshaft 10 via the connecting rod 50. When the piston 40 is at the dead center position (top dead center or bottom dead center), the connecting rod 50 is in a straight state with respect to the reciprocating direction of the piston 40, that is, in an upright state.

シリンダブロック20は、4つのシリンダ21と外壁を一体成型した構造体である。シリンダブロック20の下部にはクランクシャフト10を支持するための半円状の切り欠きが設けられている。当該切り欠き部分に半割り型の平軸受け(軸受けメタル)22aが設けられている。   The cylinder block 20 is a structure in which four cylinders 21 and an outer wall are integrally molded. A semicircular cutout for supporting the crankshaft 10 is provided in the lower part of the cylinder block 20. A halved flat bearing (bearing metal) 22a is provided in the notched portion.

ロアブロック30は、クランクシャフト10の軸受けと外壁を一体成型した構造体である。ロアブロック30の上部にはクランクシャフト10を支持するための半円状の切り欠きが設けられている。当該切り欠き部分に半割り型の平軸受け(軸受けメタル)22bが設けられている。   The lower block 30 is a structure in which a bearing of the crankshaft 10 and an outer wall are integrally formed. A semicircular cutout for supporting the crankshaft 10 is provided on the upper portion of the lower block 30. A halved flat bearing (bearing metal) 22b is provided in the notched portion.

シリンダブロック20側の軸受けメタル22aとロアブロック30側の軸受けメタル22bが上下に組み合わさってクランクシャフト軸受け22が形成される。クランクシャフト軸受け22は、クランクシャフト10のメインジャーナル11(図4参照)を回転自在に支持する軸受けである。   The crankshaft bearing 22 is formed by vertically combining the bearing metal 22a on the cylinder block 20 side and the bearing metal 22b on the lower block 30 side. The crankshaft bearing 22 is a bearing that rotatably supports the main journal 11 (see FIG. 4) of the crankshaft 10.

コンロッド50の大端部はコンロッド本体51とコンロッドキャップ53で上下に分割されている。コンロッド本体51に半割り型の平軸受け(軸受けメタル)52aが設けられている。コンロッドキャップ53に半割り型の平軸受け(軸受けメタル)52bが設けられている。コンロッド本体51側の軸受けメタル52aとコンロッドキャップ53側の軸受けメタル52bが上下に組み合わさってコンロッド軸受け52が形成される。コンロッド軸受け52は、クランクシャフト10のピンジャーナル12(図4参照)を回転自在に支持する軸受けである。   The large end of the connecting rod 50 is divided into a top and bottom by a connecting rod body 51 and a connecting rod cap 53. The connecting rod main body 51 is provided with a half-split flat bearing (bearing metal) 52a. The connecting rod cap 53 is provided with a split-type flat bearing (bearing metal) 52b. A connecting rod bearing 52 is formed by vertically combining a bearing metal 52a on the connecting rod body 51 side and a bearing metal 52b on the connecting rod cap 53 side. The connecting rod bearing 52 is a bearing that rotatably supports the pin journal 12 (see FIG. 4) of the crankshaft 10.

なお、クランクシャフト支持構造100の下部構造体として、ロアブロック30に代えてクランクケースを用いることもできる。その場合、当該クランクケースに軸受けビームと軸受けキャップを設けて、当該軸受けキャップに軸受けメタル22bが設けられる。   A crankcase may be used as the lower structure of the crankshaft support structure 100 in place of the lower block 30. In that case, a bearing beam and a bearing cap are provided on the crankcase, and a bearing metal 22b is provided on the bearing cap.

図4は、クランクシャフト10の斜視図である。クランクシャフト10は、5個のメインジャーナル11と4個のピンジャーナル12が交互に連なってできている。メインジャーナル11は、シリンダブロック20とロアブロック30が上下に組み合わさって形成される軸受け(クランクシャフト軸受け22)に支持される。ピンジャーナル12は、コンロッド41の大端部に形成される軸受け(コンロッド軸受け42)に支持される。コンロッド41の小端部にはピストン40が連結される(図1、図3参照)。   FIG. 4 is a perspective view of the crankshaft 10. The crankshaft 10 is composed of five main journals 11 and four pin journals 12 alternately arranged. The main journal 11 is supported by a bearing (crankshaft bearing 22) formed by combining the cylinder block 20 and the lower block 30 vertically. The pin journal 12 is supported by a bearing (a connecting rod bearing 42) formed at the large end of the connecting rod 41. A piston 40 is connected to the small end of the connecting rod 41 (see FIGS. 1 and 3).

メインジャーナル11とピンジャーナル12とはクランクアーム13で連結される。なお、一部のクランクアーム13に、ピンジャーナル12とは反対側にカウンターウェイト14が設けられている。   The main journal 11 and the pin journal 12 are connected by a crank arm 13. A part of the crank arm 13 is provided with a counterweight 14 on the side opposite to the pin journal 12.

メインジャーナル11およびピンジャーナル12の外周面に給油孔15が設けられている。メインジャーナル11の給油孔15とその隣のピンジャーナル12の給油孔15の2つはクランクシャフト10の内部において油路16(図1参照)でつながっており、油路16の端部はブラインドプラグ17(図1参照)で塞がれている。   Oil supply holes 15 are provided on the outer peripheral surfaces of the main journal 11 and the pin journal 12. The oil supply hole 15 of the main journal 11 and the oil supply hole 15 of the adjacent pin journal 12 are connected by an oil passage 16 (see FIG. 1) inside the crankshaft 10, and the end of the oil passage 16 is a blind plug. 17 (see FIG. 1).

シリンダブロック20に設けられた図略のメインギャラリから油路23(図5参照)を通ってメインジャーナル11の軸受け(クランクシャフト軸受け22)に潤滑油が圧送供給される。そして、その潤滑油の一部がメインジャーナル11の給油孔15に入り、油路16を通ってピンジャーナル12の給油孔15から噴出することで、ピンジャーナル12の軸受け(コンロッド軸受け42)にも潤滑油が供給されるようになっている。   Lubricating oil is supplied by pressure from a main gallery (not shown) provided in the cylinder block 20 to a bearing (crankshaft bearing 22) of the main journal 11 through an oil passage 23 (see FIG. 5). A part of the lubricating oil enters the oil supply hole 15 of the main journal 11, and is ejected from the oil supply hole 15 of the pin journal 12 through the oil passage 16, so that the bearing of the pin journal 12 (the connecting rod bearing 42) is also injected. Lubricating oil is supplied.

クランクシャフト10の前端にはスプロケットまたはクランクギアとしてのカムシャフト駆動部18が取り付けられている。クランクシャフト10の前端部は各種補機を駆動するための図略のクランクプーリが取り付け可能になっている。一方、クランクシャフト10の後端部には図略のフライホイールが締結されるフランジ19が設けられている。   A camshaft drive 18 as a sprocket or crank gear is attached to the front end of the crankshaft 10. A crank pulley (not shown) for driving various auxiliary machines can be attached to the front end of the crankshaft 10. On the other hand, a flange 19 to which a flywheel (not shown) is fastened is provided at the rear end portion of the crankshaft 10.

図5は、図1のV−V断面図である。同図に示したように、クランクシャフト10のメインジャーナル11の軸方向垂直断面は楕円形をしている。具体的には、メインジャーナル11の軸方向断面の形状は、50mmの真円の上下を5μmずつ短くし(短軸)、左右を5μmずつ長くした(長軸)ような楕円形である。また、後述するように、メインジャーナル11は、ピストン40が死点位置にある状態で軸方向垂直断面の楕円形がクランクシャフト10の回転軸回りにわずかに傾くように調整されている。なお、クランクシャフト10のピンジャーナル12もメインジャーナル11と同様に軸方向垂直断面を楕円形にしてもよい。   5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. As shown in the drawing, the vertical cross section in the axial direction of the main journal 11 of the crankshaft 10 is elliptical. Specifically, the shape of the cross section in the axial direction of the main journal 11 is an ellipse in which the upper and lower sides of a 50 mm perfect circle are shortened by 5 μm (short axis) and the left and right are lengthened by 5 μm (long axis). As will be described later, the main journal 11 is adjusted so that the elliptical shape of the axial vertical cross section is slightly inclined around the rotation axis of the crankshaft 10 in a state where the piston 40 is at the dead center position. Note that the pin journal 12 of the crankshaft 10 may have an elliptical vertical cross section in the same manner as the main journal 11.

以下、便宜のため、本実施形態のような軸方向垂直断面が楕円形のジャーナルを「楕円ジャーナル」と称する。これに対して、従来例のような軸方向垂直断面が円形のジャーナルを「真円ジャーナル」と称する。図6は、真円ジャーナル(従来例)と楕円ジャーナル(実施形態)の最小油膜厚領域を比較する図である。なお、便宜のため、ジャーナル(メインジャーナル11またはピンジャーナル12)と軸受け(クランクシャフト軸受け22またはコンロッド軸受け52)との間の空間を極端に広く描いている。また、同図に示したように、ジャーナル軸受け(クランクシャフト軸受け22またはコンロッド軸受け52)の軸方向垂直断面も楕円形にしてもよい。以下、これを「楕円軸受け」と称する。   Hereinafter, for convenience, a journal having an elliptical cross section in the axial direction as in the present embodiment is referred to as an “elliptical journal”. On the other hand, a journal having a circular vertical cross section in the axial direction as in the conventional example is referred to as a “perfect circle journal”. FIG. 6 is a diagram comparing minimum oil film thickness regions of a perfect circle journal (conventional example) and an elliptical journal (embodiment). For convenience, the space between the journal (main journal 11 or pin journal 12) and the bearing (crankshaft bearing 22 or connecting rod bearing 52) is drawn extremely wide. Further, as shown in the figure, the axial vertical cross section of the journal bearing (crankshaft bearing 22 or connecting rod bearing 52) may be elliptical. Hereinafter, this is referred to as “elliptical bearing”.

シリンダ21内への混合気の吸気および圧縮が終わった段階でピストン40は上死点位置にある。そして、混合気が点火されて燃焼すると、燃焼ガスが膨張してピストン40が下死点まで押し下げられる。このとき、クランクシャフト10に爆発荷重が掛かり、メインジャーナル11を支持するクランクシャフト軸受け22の内周面下端部に最も大きな荷重が掛かる。メインジャーナル11の外周面とクランクシャフト軸受け22の内周面との間隙に潤滑油の油膜が形成されるが、大きな荷重を受けるクランクシャフト軸受け22の内周面下端部の油膜厚が最も薄くなる(最小油膜厚領域)。   When the intake and compression of the air-fuel mixture into the cylinder 21 are finished, the piston 40 is at the top dead center position. When the air-fuel mixture is ignited and combusted, the combustion gas expands and the piston 40 is pushed down to the bottom dead center. At this time, an explosion load is applied to the crankshaft 10, and the largest load is applied to the lower end portion of the inner peripheral surface of the crankshaft bearing 22 that supports the main journal 11. An oil film of lubricating oil is formed in the gap between the outer peripheral surface of the main journal 11 and the inner peripheral surface of the crankshaft bearing 22, but the oil film thickness at the lower end portion of the inner peripheral surface of the crankshaft bearing 22 that receives a large load is the thinnest. (Minimum oil film thickness region).

従来の真円ジャーナルと本実施形態に係る楕円ジャーナルとを比較すると、真円ジャーナルはどの部分も曲率が同じであるため最小油膜厚領域が比較的小さいのに対して、楕円ジャーナルの場合、クランクシャフト10に爆発荷重が掛かるときに楕円ジャーナルの最小曲率部分がクランクシャフト軸受け22の内周面下端に接するようにすることで最小油膜厚領域を比較的大きく確保することができる。したがって、本実施形態によると、メインジャーナル11とクランクシャフト軸受け22とが摩擦する箇所の油膜切れを防止しつつ、従来よりもメインジャーナル11とクランクシャフト軸受け22との摩擦力を小さくしてメインジャーナル11の負荷能力を増大させることができる。   Comparing the conventional perfect circle journal and the elliptic journal according to the present embodiment, since the perfect circle journal has the same curvature in every part, the minimum oil film thickness region is relatively small. By making the minimum curvature portion of the elliptical journal contact the lower end of the inner peripheral surface of the crankshaft bearing 22 when an explosion load is applied to the shaft 10, a relatively large minimum oil film thickness region can be secured. Therefore, according to the present embodiment, the frictional force between the main journal 11 and the crankshaft bearing 22 is made smaller than before and the main journal 11 is made smaller while preventing the oil film from being cut off at the place where the main journal 11 and the crankshaft bearing 22 are rubbed. 11 load capacity can be increased.

特に、ジャーナル軸受け(クランクシャフト軸受け22またはコンロッド軸受け52)を楕円軸受けにして、楕円ジャーナルの最小曲率部分の曲率と楕円軸受けの最小曲率部分の曲率とを等しくすることが好ましい。これにより、最小油膜厚領域をより大きく確保することができ、メインジャーナル11とクランクシャフト軸受け22との摩擦力をより小さくしてメインジャーナル11の負荷能力をより増大させることができる。   In particular, it is preferable that the journal bearing (crankshaft bearing 22 or connecting rod bearing 52) is an elliptical bearing so that the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical journal is equal to the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical bearing. As a result, a larger minimum oil film thickness region can be secured, the frictional force between the main journal 11 and the crankshaft bearing 22 can be reduced, and the load capacity of the main journal 11 can be further increased.

メインジャーナル11およびクランクシャフト軸受け22を例に説明したが、ピンジャーナル12およびコンロッド軸受け52についても同様のことが言える。すなわち、ピンジャーナル12を楕円ジャーナルにすることで、ピンジャーナル12とコンロッド軸受け52とが摩擦する箇所の油膜切れを防止しつつ、従来よりもピンジャーナル12とコンロッド軸受け52との摩擦力を小さくしてピンジャーナル12の負荷能力を増大させることができる。さらに、コンロッド軸受け52を楕円軸受けにすることで、ピンジャーナル12とコンロッド軸受け52との摩擦力をより小さくしてピンジャーナル12の負荷能力をより増大させることができる。   Although the main journal 11 and the crankshaft bearing 22 have been described as examples, the same applies to the pin journal 12 and the connecting rod bearing 52. That is, by making the pin journal 12 an elliptical journal, the frictional force between the pin journal 12 and the connecting rod bearing 52 is made smaller than before, while preventing the oil film from being cut off at the location where the pin journal 12 and the connecting rod bearing 52 are frictioned. Thus, the load capacity of the pin journal 12 can be increased. Furthermore, by using the connecting rod bearing 52 as an elliptical bearing, the frictional force between the pin journal 12 and the connecting rod bearing 52 can be reduced, and the load capacity of the pin journal 12 can be further increased.

図7は、ジャーナル軸受け周りの油膜圧力分布を示す模式図である。楕円ジャーナル(メインジャーナル11またはピンジャーナル12)が回転しているとき、楕円ジャーナルの外周面と軸受け(クランクシャフト軸受け22またはコンロッド軸受け52)の内周面との間にある潤滑油は、その粘性によってジャーナルの回転方向の先細りの隙間に引き込まれる。これにより、軸受けの内周面下端部において潤滑油に図示したような圧力(くさび油膜圧力)が生じる。上述したように、クランクシャフト10に爆発荷重が掛かるときに楕円ジャーナルの最小曲率部分近傍が軸受けの内周面下端に接するようにすることで、油膜圧力が発達する領域で油膜厚さが小さい面積が増加して、最小油膜厚領域を増大させることができる。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the oil film pressure distribution around the journal bearing. When the elliptical journal (main journal 11 or pin journal 12) is rotating, the lubricating oil between the outer peripheral surface of the elliptical journal and the inner peripheral surface of the bearing (crankshaft bearing 22 or connecting rod bearing 52) has its viscosity. Is pulled into the tapered gap in the journal rotation direction. As a result, a pressure (wedge oil film pressure) as illustrated in the lubricating oil is generated at the lower end portion of the inner peripheral surface of the bearing. As described above, an area where the oil film pressure is small in the region where the oil film pressure develops by making the vicinity of the minimum curvature portion of the elliptical journal come into contact with the lower end of the inner peripheral surface of the bearing when an explosion load is applied to the crankshaft 10. Can be increased, and the minimum oil film thickness region can be increased.

ここで、楕円ジャーナルは、ピストン40の往復運動方向軸をAx_rec、ピストン40が死点位置にある状態での楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸をAx_mr、Ax_recとAx_mrとのなす角をφとして、φを±90°以外にすることが好ましい。φの具体的な範囲は後述する。   Here, in the elliptical journal, the axis of reciprocating motion of the piston 40 is Ax_rec, the short axis of the elliptical cross section of the elliptical journal with the piston 40 in the dead center position is Ax_mr, and the angle formed by Ax_rec and Ax_mr is φ , Φ is preferably other than ± 90 °. A specific range of φ will be described later.

図8は、楕円ジャーナルの傾きと摩擦損失平均有効圧(FMEP)の関係を示すグラフである。摩擦損失平均有効圧はジャーナルの摩擦損失に関連性があり、摩擦損失平均有効圧が小さいほどジャーナルの摩擦損失低減効果が大きい。なお、比較のため、真円ジャーナルの摩擦損失平均有効圧も示している。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the inclination of the elliptical journal and the friction loss mean effective pressure (FMEP). The friction loss average effective pressure is related to the friction loss of the journal. The smaller the friction loss average effective pressure, the greater the effect of reducing the journal friction loss. For comparison, the average effective pressure of friction loss of a perfect circle journal is also shown.

真円ジャーナルはどの部分も曲率が同じであるから摩擦損失平均有効圧は一定である。一方、楕円ジャーナルの場合には部分部分によって曲率が異なる。負値のφは、ピストン40が死点位置にある状態で楕円ジャーナルが回転逆方向に傾いていることを表す。正値のφは、ピストン40が死点位置にある状態で楕円ジャーナルが回転方向に傾いていることを表す。同図のグラフから、φが−50°から20°(両端値を含む)の範囲内のとき、従来例(真円ジャーナル)よりも摩擦損失平均有効圧が小さくなることがわかる。特に、φが−30°以上0°未満の範囲内のとき、摩擦損失平均有効圧を最も小さくすることができる。このことから、ピストン40の往復運動方向軸を0°として、楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸とピストン40の往復運動方向軸とのなす角を楕円ジャーナルの回転方向に−50°以上20°以下の範囲にすることが好ましく、さらに、楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸を楕円ジャーナルの回転方向に−30°以上0°未満の範囲で傾けることがより好ましいと言える。   Since every round journal has the same curvature, the average effective frictional loss pressure is constant. On the other hand, in the case of an elliptical journal, the curvature varies depending on the portion. A negative value φ represents that the elliptical journal is tilted in the opposite direction of rotation while the piston 40 is at the dead center position. A positive value φ indicates that the elliptical journal is tilted in the rotational direction with the piston 40 in the dead center position. It can be seen from the graph in the figure that when φ is in the range of −50 ° to 20 ° (including both end values), the friction loss average effective pressure is smaller than that of the conventional example (a perfect circle journal). In particular, when φ is in a range of −30 ° or more and less than 0 °, the friction loss average effective pressure can be minimized. Therefore, the reciprocating direction axis of the piston 40 is 0 °, and the angle formed by the short axis of the elliptical cross section of the elliptical journal and the reciprocating direction axis of the piston 40 is −50 ° or more and 20 ° in the rotational direction of the elliptical journal. The following range is preferable, and it can be said that it is more preferable to incline the minor axis of the elliptical cross section of the elliptical journal in the range of −30 ° to less than 0 ° in the rotational direction of the elliptical journal.

以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。   As described above, the embodiments have been described as examples of the technology in the present invention. For this purpose, the accompanying drawings and detailed description are provided.

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。   Accordingly, among the components described in the accompanying drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the above technique. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.

また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。   Moreover, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this invention, a various change, replacement, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.

10 クランクシャフト
11 メインジャーナル(楕円ジャーナル)
12 ピンジャーナル(楕円ジャーナル)
22 クランクシャフト軸受け(楕円軸受け)
40 ピストン
52 コンロッド軸受け(楕円軸受け)
53 油路
100 クランクシャフト支持構造
10 Crankshaft 11 Main Journal (Oval Journal)
12 pin journal (ellipse journal)
22 Crankshaft bearing (elliptical bearing)
40 Piston 52 Connecting rod bearing (Oval bearing)
53 Oil passage 100 Crankshaft support structure

Claims (3)

メインジャーナルおよびピンジャーナルを有するクランクシャフトと、
前記メインジャーナルを回転自由に支持するクランクシャフト軸受けと、
前記ピンジャーナルを回転自由に支持するコンロッド軸受けと、
前記クランクシャフト軸受けおよび前記コンロッド軸受けに潤滑油を供給する油路とを備え、
前記メインジャーナルおよび前記ピンジャーナルの少なくとも一方が、軸方向垂直断面が楕円形の楕円ジャーナルであり、
ピストンが死点位置にある状態で、前記楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸と前記ピストンの往復運動方向軸とのなす角が、前記ピストンの往復運動方向軸を0°として、前記楕円ジャーナルの回転方向に−50°以上20°以下の範囲にある
ことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト支持構造。
A crankshaft having a main journal and a pin journal;
A crankshaft bearing for freely supporting the main journal;
A connecting rod bearing that rotatably supports the pin journal;
An oil passage for supplying lubricating oil to the crankshaft bearing and the connecting rod bearing,
Wherein at least one of the main journals and the pin journals, axial vertical cross section Ri Oh elliptical journal oval,
In the state where the piston is at the dead center position, the angle formed between the minor axis of the elliptical cross section of the elliptical journal and the reciprocating direction axis of the piston is 0 ° with respect to the reciprocating direction axis of the piston. A crankshaft support structure for an internal combustion engine, wherein the crankshaft support structure is in a range of -50 [deg.] To 20 [deg.] In the rotational direction .
前記楕円ジャーナルの断面楕円形の短軸が前記楕円ジャーナルの回転方向に−30°以上0°未満の範囲で傾いている、請求項に記載の内燃機関のクランクシャフト支持構造。 2. The crankshaft support structure for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein a minor axis of the elliptical cross section of the elliptical journal is inclined in a range of −30 ° to less than 0 ° with respect to the rotational direction of the elliptical journal. メインジャーナルおよびピンジャーナルを有するクランクシャフトと、
前記メインジャーナルを回転自由に支持するクランクシャフト軸受けと、
前記ピンジャーナルを回転自由に支持するコンロッド軸受けと、
前記クランクシャフト軸受けおよび前記コンロッド軸受けに潤滑油を供給する油路とを備え、
前記メインジャーナルおよび前記ピンジャーナルの少なくとも一方が、軸方向垂直断面が楕円形の楕円ジャーナルであり、
前記楕円ジャーナルの軸受けが、軸方向垂直断面が楕円形の楕円軸受けであり、
前記楕円ジャーナルの最小曲率部分の曲率と前記楕円軸受けの最小曲率部分の曲率とが等しい
ことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト支持構造。
A crankshaft having a main journal and a pin journal;
A crankshaft bearing for freely supporting the main journal;
A connecting rod bearing that rotatably supports the pin journal;
An oil passage for supplying lubricating oil to the crankshaft bearing and the connecting rod bearing,
At least one of the main journal and the pin journal is an elliptical journal having an elliptical cross section in the axial direction,
The elliptical journal bearing is an elliptical bearing having an elliptical cross section in the axial direction,
The crankshaft support structure for an internal combustion engine, wherein the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical journal is equal to the curvature of the minimum curvature portion of the elliptical bearing .
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JPH06294413A (en) * 1993-04-02 1994-10-21 Toyota Motor Corp Bearing structure
JPH0821430A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Nissan Motor Co Ltd Bearing structure in connecting rod large end part for internal combustion engine
JP3890558B2 (en) * 2002-03-25 2007-03-07 株式会社ジェイテクト Crankshaft and engine
JP5287400B2 (en) * 2009-03-19 2013-09-11 株式会社豊田中央研究所 Radial plain bearing
JP5724808B2 (en) * 2011-09-30 2015-05-27 株式会社エクォス・リサーチ Camber angle adjustment device
JP6112019B2 (en) * 2014-01-07 2017-04-12 マツダ株式会社 Crank bearing device for multi-cylinder engine

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