(57)【要約】      （修正有）【課題】フライホイールから最も近い第１ベアリングを介してパワープラントへと伝えられる振動を小さくして、パワープラントの振動を効果的に抑制すること。【解決手段】複数のベアリングのうちフライホイール２０に最も近い第１ベアリングは、クランクシャフト１８からエンジンブロックへと伝わる振動を低減し、かつ、第１ベアリング以外の他のベアリングよりも第１ベアリングの振動の低減率を高くする。【選択図】図６
2014088815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンブロックと、
前記エンジンブロック内に配置されたクランクシャフトと、
前記エンジンブロックに支持されるとともに、前記クランクシャフトを支持する複数の軸受部と、
前記クランクシャフトに接続されたフライホイールとを有する内燃機関であって、
前記複数の軸受部のうち前記フライホイールに最も近い第１の軸受部は、前記クランクシャフトから前記エンジンブロックへと伝わる振動を低減し、かつ、前記第１の軸受部は前記第１の軸受部以外の他の軸受部よりも振動の低減率が高いことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関であって、
前記複数の軸受部のうち前記他の軸受部にのみ、前記クランクシャフトと対向する対向面に溝が設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関であって、
前記複数の軸受部には、前記クランクシャフトと対向する対向面に溝が設けられており、
前記第１の軸受部に設けられた溝の範囲は、前記他の軸受部に設けられた溝の範囲よりも狭いことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の内燃機関であって、
前記内燃機関は、駆動用の電動機を有するハイブリット車両用の内燃機関であり、
前記電動機は、前記エンジンブロックが連結されたパワープラント内に配置されており、
前記パワープラントの固有振動数と、前記クランクシャフトおよび前記フライホイールからなる部品の固有振動数とが、共振を生じる範囲内にあることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関、特にクランクシャフトが複数の軸受部に支持されており、クランクシャフトにフライホイールが接続されている内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クランクシャフトの複数の軸受部のうち、両端に位置する軸受部を鉄により形成し、両端以外に位置する軸受部をアルミニウム合金により形成した、シリンダブロック構造が開示されている。このように、軸受部のうち、両端に位置する軸受部の硬度を両端以外の軸受部の硬度よりも高くすることにより、フライホイールの面揺れを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のシリンダブロック構造では、フライホイールの面揺れを防止することが困難な場合がある。フライホイールの面揺れが発生した場合は、この面揺れに伴いクランクシャフトが振動する。また、特許文献１のシリンダブロック構造は、クランクシャフトから、エンジンおよびトランスミッションとから構成されるパワープラントへと振動が伝わることに関しては、その振動の伝達を抑制するものではない。このため、クランクシャフトの振動は、軸受部を介してパワープラントへと伝わり、パワープラントが振動する。この振動により、パワープラントが備えられた車両の乗員に騒音が伝わることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る内燃機関は、エンジンブロックと、前記エンジンブロック内に配置されたクランクシャフトと、前記エンジンブロックに支持されるとともに、前記クランクシャフトを支持する複数の軸受部と、前記クランクシャフトに接続されたフライホイールとを有する内燃機関であって、前記複数の軸受部のうち前記フライホイールに最も近い第１の軸受部は、前記クランクシャフトから前記エンジンブロックへと伝わる振動を低減し、かつ、前記第１の軸受部は前記第１の軸受部以外の他の軸受部よりも振動の低減率が高いことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、フライホイールに最も近い軸受部からパワープラントへと伝わる振動を小さくすることができ、パワープラントの振動を抑制することができる。
【０００７】
また、本発明に係る内燃機関は、前記複数の軸受部のうち前記他の軸受部にのみ、前記クランクシャフトと対向する対向面に溝が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、フライホイールに最も近い軸受部にクランクシャフトから振動が伝わった場合に、潤滑油が軸受部の対向面の溝に入り込むことがなくなるので、潤滑油の油膜圧力の低下を抑制することができる。このため、フライホイールに最も近い軸受部において、効果的にクランクシャフトの振動を吸収することができる。
【０００９】
また、本発明に係る内燃機関は、前記複数の軸受部には、前記クランクシャフトと対向する対向面に溝が設けられており、前記第１の軸受部に設けられた溝の範囲は、前記他の軸受部に設けられた溝の範囲よりも狭いことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、軸受部の形状のみを変更することにより、フライホイールに最も近い軸受部からパワープラントへ伝わる振動を小さくすることができる。このため、パワープラントの振動を抑制する際に、追加部材等を必要としない。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関は、駆動用の電動機を有するハイブリット車両用の内燃機関であり、前記電動機は、前記エンジンブロックが連結されたパワープラント内に配置されており、前記パワープラントの固有振動数と、前記クランクシャフトおよび前記フライホイールからなる部品の固有振動数とが、共振を生じる範囲内にあることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、パワープラントと、クランクシャフトおよびフライホイールとの共振によって、パワープラントの振動が増幅することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フライホイールに最も近い軸受部を介して伝わるクランクシャフトの振動を、パワープラントに伝わりにくくすることができる。このため、フライホイールの面揺れが発生した場合であっても、パワープラントの振動を抑制することができる。これにより、パワープラントが備えられた車両の乗員へと伝わる騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例のパワープラントの構成と、フライホイールの面揺れについて表す図である。
【図２】第１の実施例のクランクシャフトおよび潤滑油の供給経路を表す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を表す断面図である。
【図４】第１の実施例の第１アッパーベアリングの投影図である。
【図５】第１の実施例の第５アッパーベアリングの投影図である。
【図６】第２の実施例のクランクシャフトおよび潤滑油の供給経路を表す図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面を表す断面図である。
【図８】第２の実施例の第５アッパーベアリングの投影図である。
【図９】パワープラントの固有振動数（図中のＣ）と、クランクシャフトおよびフライホイールの固有振動数（図中のＤ）の値の一例を、横軸を周波数として、ＨＶ車、ＭＴ車、ＡＴ車ごとに表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施例について、図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて、内燃機関を含むパワープラント全体について説明する。図１に示すように、パワープラント１０は、エンジンブロック１４とトランスミッションケース１６とを有する。エンジンブロック１４は、内燃機関１２の外枠を構成する部材である。エンジンブロック１４内には、クランクシャフト１８が配置される。クランクシャフト１８にはフライホイール２０が接続されている。
【００１６】
次に、図２および図３を用いて、クランクシャフト１８について詳しく説明する。なお、図３は図２のＡ−Ａ断面の断面図である。図２に示すように、クランクシャフト１８には、第１ジャーナル２２ａ、第２ジャーナル２２ｂ、第３ジャーナル２２ｃ、第４ジャーナル２２ｄ、第５ジャーナル２２ｅが形成されている。また、図３に示すように、第１ジャーナル２２ａとエンジンブロック１４との間には第１ベアリング２４ａが配置されている。この第１ベアリング２４ａは、エンジンブロック１４に支持されるとともに、第１ジャーナル２２ａを支持している。第２ベアリング２４ｂ、第３ベアリング２４ｃ、第４ベアリング２４ｄ、第５ベアリング２４ｅについても同様に配置されている。
【００１７】
また、クランクシャフト１８には、図２に示すように、第１クランクピン２６ａ、第２クランクピン２６ｂ、第３クランクピン２６ｃ、第４クランクピン２６ｄが形成されている。これら第１クランクピン２６ａ、第２クランクピン２６ｂ、第３クランクピン２６ｃ、第４クランクピン２６ｄには、内燃機関１２の運転時に各気筒の爆発力が伝えられる。具体的には、例えばフライホイール２０に最も近い気筒内にて爆発があった場合、図示しないピストン、コネクティングロッドを介して、図１中の白色の矢印の方向から第４クランクピン２６ｄに力が作用する。この力により、クランクシャフト１８が回転する。
【００１８】
次に、図３および図４を用いて、第１ジャーナル２２ａの支持構造について詳しく説明する。第１ベアリング２４ａは、図３に示すように、半円形の第１アッパーベアリング３２ａと第１ロアベアリング３４ａとに分割される半割型のすべり軸受として構成されている。第１アッパーベアリング３２ａには、図４に示すように、２つの第１孔３６ａおよび第１溝３８ａが設けられている。第１溝３８ａは、第１アッパーベアリング３２ａの内面側に、周方向に沿って設けられている。また、第１アッパーベアリング３２ａの外面側のエンジンブロック１４には、第１アッパーベアリング３２ａの周方向に沿って油路２８が形成されている。また、第１ジャーナル２２ａには、第１ジャーナル２２ａを径方向に貫通する油路３０ａが形成されている。なお、第２ジャーナル２２ｂ、第４ジャーナル２２ｄの支持構造は、第１ジャーナル２２ａの支持構造と同様の構造である。また、第３ジャーナル２２ｃの支持構造は、第３ジャーナル２２ｃを径方向に貫通する油路が設けられていない点以外は、第１ジャーナル２２ａの支持構造と同様の構造である。
【００１９】
次に、クランクシャフト１８における潤滑油の供給経路について、図２および図３を用いて説明する。クランクシャフト１８には、図示しないオイルポンプから吐出された潤滑油が油路２８を通って供給される。油路２８から第１ジャーナル２２ａに供給された潤滑油は、第１孔３６ａ、第１溝３８ａ、第１油路３０ａを通り、第１クランクピン２６ａに供給される。なお、第２クランクピン２６ｂ、第３クランクピン２６ｃ、第４クランクピン２６ｄにも同様に、それぞれ第２油路３０ｂ、第３油路３０ｃ、第４油路３０ｄを通った潤滑油が供給される。なお第１油路３０ａは、第１ジャーナル２２ａを径方向に貫通する油路と、第１ジャーナル２２ａから第１クランクピン２６ａまでにわたりクランクシャフト１８内を貫通する油路とからなる。また、第２油路３０ｂ、第３油路３０ｃ、第４油路３０ｄも同様に、それぞれ２つの油路からなる。
【００２０】
なお、第５ジャーナル２２ｅの支持構造は基本的には第１ジャーナル２２ａの支持構造と同じである。しかし、図４および図５に示すように、第５アッパーベアリング３２ｅの内面に設けられた第５溝３８ｅの幅は、第１溝３８ａの幅よりも狭い。
【００２１】
次に、パワープラント１０の振動が発生する原因と、内燃機関１２におけるその振動の抑制効果について詳しく説明する。内燃機関１２の駆動時、図示しない気筒内にて燃料が爆発する。例えば、フライホイール２０に最も近い気筒において爆発があった場合、図１中の白色の矢印の方向から力が作用する。この力によってクランクシャフト１８には曲げ応力が発生し、図１の黒い矢印が示すようなフライホイール２０の面揺れを誘発する。このフライホイール２０の面揺れにより、第５ジャーナル２２ｅおよび第５ベアリング２４ｅを介して、パワープラント１０に振動が伝わる。このようにして、パワープラント１０が振動する。
【００２２】
第１の実施例の内燃機関１２では、第５溝３８ｅの幅を狭くすることにより、クランクシャフト１８が振動した場合、すべり軸受である第５ベアリング２４ｅのくさび効果を高めることができ、第５ジャーナル２２ｅに作用する油膜圧力を増大させることができる。このため、第５ベアリング２４ｅによって、より効果的にクランクシャフト１８の振動を吸収することができ、パワープラント１０の振動を抑制することができる。これにより、パワープラント１０が搭載された車両において、乗員に騒音が伝わりにくくなり、車両の静粛性が向上する。
【００２３】
なお、第１の実施例では、第５溝３８ｅの幅を第１溝３８ａの幅よりも狭くしているが、本発明の内燃機関１２はこの構成に限られない。すなわち、フライホイール２０に最も近い軸受部を介してパワープラント１０に伝わる振動を、他の一つの軸受部を介してパワープラント１０に伝わる振動よりも小さくするように、フライホイール２０に最も近い軸受部における振動の吸収能力を高める構成であればよい。例えば、第５溝３８ｅの周方向の長さを、第１溝３８ａの周方向の長さよりも短くしてもよい。これにより、クランクシャフト１８が振動した場合の第５ジャーナル２２ｅに作用する油膜圧力を増大させ、第５ベアリング２４ｅの振動吸収能力を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の内燃機関１２におけるクランクシャフト１８の軸受部は、ベアリングと潤滑油とからなるすべり軸受としたが、これに限定されない。例えば、一部または全部の軸受部が転がり軸受であってもよい。
【００２５】
次に、第２の実施例について説明する。なお、第２の実施例は基本的には第１の実施例と同じ構成だが、潤滑油の供給経路と、第５アッパーベアリング３２ｅに設けられる第５溝３８ｅの形状とが、第１の実施例と異なる。
【００２６】
まず、潤滑油の供給経路について、図６を用いて説明する。第２の実施例では、油路２８から、第１クランクピン２６ａおよび第２クランクピン２６ｂに潤滑油を供給する経路は、第１の実施例と同じである。一方、油路２８から、第３クランクピン２６ｃおよび第４クランクピン２６ｄに潤滑油を供給する経路は第１実施例と異なる。具体的には、第３クランクピン２６ｃに潤滑油を供給する第３油路３０ｃは、第３ジャーナル２２ｃと第３クランクピン２６ｃとの間に形成される。また、第４クランクピン２６ｄに潤滑油を供給する第４油路３０ｄは、第４ジャーナル２２ｄと第４クランクピン２６ｄとの間に形成される。
【００２７】
また、図７および図８に示すように、第５アッパーベアリング３２ｅの内面には溝が設けられていない点において、第２の実施例の構成は第１の実施例の構成と異なる。
【００２８】
このような構成とすることにより、クランクシャフト１８から第５ベアリング２４ｅに振動が伝わった場合に、潤滑油が溝に入り込むことがなくなるので、すべり軸受である第５ベアリング２４ｅのくさび効果を高めることができる。これにより、フライホイール２０の面揺れに伴い、第５ジャーナル２２ｅおよび第５ベアリング２４ｅを介してパワープラント１０に伝わる振動を小さくことができる。したがって、パワープラント１０の振動の抑制効果を向上させることができる。
【００２９】
また、第２の実施例のように第５ベアリング２４ｅの内周面に溝を設けない場合であっても、第４油路３０ｄが第４ジャーナル２２ｄと第４クランクピン２６ｄとの間に形成されることにより、クランクピン２６ｄに従来どおり潤滑油を供給することができる。
【００３０】
なお、第１の実施例および第２の実施例では４気筒の内燃機関について説明したが、本発明の内燃機関の気筒数はこれに限定されない。
【００３１】
また、第１の実施例および第２の実施例では、第１ベアリング２４ａの内周面のうち、第１溝３８ａが設けられるのは、第１アッパーベアリング３２ａの内周面のみとした。しかし、第１溝３８ａが設けられる範囲はこれに限定されない。例えば、第１ロアベアリング３４ａの内周面に第１溝３８ａが設けられていてもよいし、第１アッパーベアリング３２ａの内周面の一部および第１ロアベアリング３４ａの内周面の一部に第１溝３８ｅが設けられていてもよい。同様に、第２ベアリング２４ｂ、第３ベアリング２４ｃ、第４ベアリング２４ｄ、第５ベアリング２４ｅの内周面にそれぞれ設けられる溝についても、その範囲および形状は第１の実施例および第２の実施例の構成に限定されない。
【００３２】
また、パワープラント１０内には図示しない電動機が配置されるとともに、パワープラント１０は電動機または内燃機関１２によって駆動されるハイブリット車両に搭載されていてもよい。この場合、電動機がパワープラント１０内に配置されることによりパワープラント１０の重量が増加し、電動機を備えないパワープラント１０に比べて固有振動数が小さくなる。その結果、図９に示すように、パワープラント１０の固有振動数と、フライホイール２０およびクランクシャフト１８からなる部品の固有振動数とが比較的狭い範囲におさまり、共振を起こしやすくなる。なお、図９中のＣはパワープラントの固有振動数、図中のＤはクランクシャフトおよびフライホイールからなる部品の固有振動数を表す。図中の横軸は周波数であり、Ｅは低周波側、Ｆは高周波側の値を表す。パワープラント１０と、フライホイール２０およびクランクシャフト１８とが共振を起こした場合、従来の内燃機関ではパワープラント１０の振動が増幅され、パワープラント１０は大きく振動していた。これに対し、第１の実施例または第２の実施例の内燃機関１２においては、クランクシャフト１８の振動をパワープラント１０に伝わりにくくしている。したがって、共振によるパワープラント１０の振動の増幅を抑制することができる。なお、図９に示す固有振動数の値はあくまで一例である。パワープラント１０と、フライホイール２０およびクランクシャフト１８からなる部品とが共振を起こしうる構成であれば、本発明によってパワープラント１０の振動の増幅を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０・・・パワープラント、１２・・・内燃機関、１４・・・エンジンブロック、１６・・・トランスミッションケース、１８・・・クランクシャフト、２０・・・フライホイール、２２ａ・・・第１ジャーナル、２２ｂ・・・第２ジャーナル、２２ｃ・・・第３ジャーナル、２２ｄ・・・第４ジャーナル、２２ｅ・・・第５ジャーナル、２４ａ・・・第１ベアリング、２４ｂ・・・第２ベアリング、２４ｃ・・・第３ベアリング、２４ｄ・・・第４ベアリング、２４ｅ・・・第５ベアリング、２６ａ・・・第１クランクピン、２６ｂ・・・第２クランクピン、２６ｃ・・・第３クランクピン、２６ｄ・・・第４クランクピン、２８・・・油路、３０ａ・・・第１油路、３０ｂ・・・第２油路、３０ｃ・・・第３油路、３０ｄ・・・第４油路、３２ａ・・・第１アッパーベアリング、３２ｅ・・・第５アッパーベアリング、３４ａ・・・第１ロアベアリング、３４ｅ・・・第５ロアベアリング、３６ａ・・・第１孔、３６ｅ・・・第５孔、３８ａ・・・第１溝、３８ｅ・・・第５溝。
【図１】
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【図２】
2014088815.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014088815.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014088815.tif 000008
【図７】
2014088815.tif 000009
【図８】
2014088815.tif 000010
【図９】
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