(57)【要約】【課題】クランク軸の回転抵抗の低減に好適な内燃機関のクランク軸支持構造を提供する。【解決手段】内燃機関のシリンダブロック１底部と、ベアリングキャップ５との間にクランク軸３のジャーナルを軸支させ、各ジャーナル４に隣接するクランクウェブ１１の側面がベアリンクキャップ５の側面に予め設定したクリアランスを持って対面する内燃機関のクランク軸支持構造において、前記クランクウェブ１１側面に対面するベアリングキャップ５の側面の下部領域に、下端がベアリングキャップ５下面に開放され且つ上下方向へ延在され、クランク軸３の回転方向の下流側の側壁がクランク軸３の軸方向に起立した油切り溝２０を形成した。【選択図】図１０
2007315310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダブロック底部とベアリングキャップとの間にクランク軸のジャーナルを軸支させ、各ジャーナルに隣接するクランクウェブの側面がベアリンクキャップの側面に予め設定したクリアランスを持って対面する内燃機関のクランク軸支持構造において、
前記クランクウェブ側面に対面するベアリングキャップの側面の下部領域に、下端がベアリングキャップ下面に開放され且つ上下方向へ延在され、クランク軸の回転方向の下流側の側壁がクランク軸の軸方向に起立した油切り溝を形成したことを特徴とする内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項２】
前記油切り溝は、クランク軸の回転方向上流側が浅く且つ回転方向下流側で深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項３】
前記油切り溝は、ベアリングキャップ側面の下端側で深く形成され、下端から上方へ離れるに連れて浅く形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項４】
前記ベアリングキャップは、その両端部が隣接するベアリングキャップの両端部に連結部を介して一体に形成されたラダーフレームを構成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項５】
前記油切り溝は、ベアリングキャップ若しくはラダーフレームの鋳造時の成形型のキャビティに予め形成された型面により鋳造時に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項６】
前記ベアリングキャップの側面は、シリンダブロックのバルクヘッドの側面と供にクランクウェブに対する逃げ面が形成され、前記油切り溝は前記逃げ面に対して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラダーフレームを備えた内燃機関のクランク軸支持構造に関し、特に、クランク軸の回転抵抗の低減に好適な内燃機関のクランク軸支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からクランク軸の支持剛性を高めてエンジンを低騒音化するため、クランク軸の各ジャーナル部を下方から支持すべく軸方向に間隔を隔てて配置されたベアリングキャップ部と、これらベアリングキャップ部の両端を連結する連結部とから一体的に構成するラダーフレームが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１２１２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このようなラダーフレームを用いる場合、エンジンの全長を少しでも詰めてコンパクトにすることでクランク軸の剛性を向上させるために、ジャーナルやクランクピンの長さは可能な限り短縮する必要がある。このため、ラダーフレームのベアリングキャップ部においても、その強度向上のためにある程度の幅寸法を備える部材としつつ、クランクジャーナル両端に位置するクランクウェブの側面との干渉を防止するために、そのベアリングキャップ部側面をバルクヘッドの側面と供に切削加工により窪ませて円形状のクランクウェブ逃げ部を形成し、クランクウェブ側面とベアリングキャップ側面との間に最低限のクリアランスが存在するようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記構造においては、クランクウェブ部とラダーフレームのウェブ逃げ部との間のクリアランスが狭いため、その隙間に潤滑オイルが介在されると、オイルの粘性による摩擦抵抗が増加すると共にこの潤滑オイルがクランク軸に掻き上げられてクランクケース内に飛散され、クランク内の気体密度を増加させてクランク軸の回転抵抗を増加させる不具合があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、クランク軸の回転抵抗の低減に好適な内燃機関のクランク軸支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関のシリンダブロック底部と、ベアリングキャップとの間にクランク軸のジャーナルを軸支させ、各ジャーナルに隣接するクランクウェブの側面がベアリンクキャップの側面に予め設定したクリアランスを持って対面する内燃機関のクランク軸支持構造において、前記クランクウェブ側面に対面するベアリングキャップの側面の下部領域に、下端がベアリングキャップ下面に開放され且つ上下方向へ延在され、クランク軸の回転方向の下流側の側壁がクランク軸の軸方向に起立した油切り溝を形成した。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、クランクウェブ側面に対面するベアリングキャップの側面の下部領域に、下端がベアリングキャップ下面に開放され且つ上下方向へ延在され、クランク軸の回転方向の下流側の側壁がクランク軸の軸方向に起立した油切り溝を形成したため、ベアリングキャップ側面とクランクウェブ側面との間に介在する潤滑油を油切り溝の特に回転方向下流側の縁により掻き落とすことができ、両者間に介在する潤滑油の粘性による抵抗を低減でき、また、潤滑油のクランクウェブによるクランクケース内への飛散を低減でき、潤滑油が飛散されることによるクランクケース内の気体密度の増加による回転抵抗の増加を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の内燃機関のクランク軸支持構造の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１は本発明を適用した内燃機関のクランク軸支持構造の第１実施形態を示す内燃機関の概略断面図、図２はクランク軸に沿うクランク軸支持構造の断面図、図３はクランク軸支持構造の下面図、図４および図５はラダーフレームの平面図および断面図、図６および図７はベアリングキャップ部の側面図および下面図、図８は油切り溝を含む要部断面図、図９は油切り溝の説明図、図１０はクランク軸支持構造の下面からの斜視図である。
【０００９】
図１〜図３に示すように、Ｖ型６気筒の内燃機関は、シリンダブロック１の底部には、軸方向に３つの収容室に仕切られたラダーフレーム２が、クランク軸３を挟んで取付けられている。ラダーフレーム２の底部には、図示しないオイルパンが取付けられる。
【００１０】
前記ラダーフレーム２は、図４、５に示すように、クランク軸３の各ジャーナル部４を下方から支持するための軸方向に間隔を隔てて配置された４個のベアリングキャップ部５と、これらのベアリングキャップ部５の両端を連結する連結部６と、を一体としてアルミニウム合金等によりダイキャスト鋳造により形成される。前記各ベアリングキャップ部５は、シリンダブロック１のバルクヘッド７の底部に形成されたベアリング部と合致し、それとの間にクランク軸３の各ジャーナル部４を軸受メタルを介在させて軸支する。また、前記連結部６はシリンダブロック１のスカート部８に下部から接合される。前記３個の収容室は、前記ベアリングキャップ部５と連結部６とにより、クランク軸３の軸方向に夫々形成される。
【００１１】
前記クランク軸３は、図２、３に示すように、６個のクランクピン１０をクランクウェブ１１およびジャーナル部４を介して直列に連結して備える。具体的には、２個のクランクピン１０、クランクピン１０の両端に配置される３個のクランクウェブ１１を一単位とし、これらの単位が直列に３組用いられて、各単位の両端をジャーナル部４（４個）で連結して備える。各クランクウェブ１１には夫々一体形成によりカウンタウェイト１２が配置されている。各ジャーナル部４はラダーフレーム２のベアリングキャップ部５に軸支され、各クランクピン１０及びその両側に設けられたクランクウェブ１１が、ラダーフレーム２の各収容室に夫々収容される。各クランクピン１０には、夫々の気筒のコンロッド（図示せず）が装着される。
【００１２】
前記ラダーフレーム２のベアリングキャップ部５およびそれが結合するバルクヘッド７の各両側面は、図６〜図８に示すように、クランクウェブ部１１の側面との干渉を避けるため、切削加工により円形領域が窪んだ形状に形成してクランクウェブ逃げ部１３が夫々形成される。このクランクウェブ逃げ部１３は、図８（Ｂ）に示すように、クランク軸３のウェブ部１１の側面との間に、予め設定した所定のクリアランスが存在するようにしている。
【００１３】
前記クランクウェブ逃げ部１３のラダーフレーム２下方に位置する部分には、図６〜図８に示すように、外周側（ラダーフレーム２下面側）から内周側（ジャーナル軸受側）に向かって油切り溝２０が形成される。前記油切り溝２０は、外周側（ラダーフレーム２下面側）が深く且つ内周側（ジャーナル軸受側）に向かうに連れて徐々に浅くなるよう形成している。図８（Ａ）は油切り溝２０を含む面による断面図であり、図８（Ｂ）は油切り溝２０を含まない面による断面図である。また、前記油切り溝２０は、図９に示すように、クランク軸３の回転方向の下流側の縁２１から急激に深くなり前記回転方向の上流側に移るに連れて浅くなる形状に形成している。したがって、前記回転方向上流側の縁２２は機械加工されたウェブ逃げ部１３の面に対して小さい角度で交差し、前記回転方向下流側の縁２１はウェブ逃げ面１３に対して大きい角度で交差している。
【００１４】
前記油切り溝２０は、ダイカスト鋳造されたラダーフレーム２のベアリングキャップ５に対して機械加工により形成することもできるが、予めダイカスト金型のキャビティの該当部分に油切り溝２０に対応する形状の突起を設けておくことで、ダイカスト鋳造されたワークとしてのラダーフレーム２に既に形成された状態としておくことが望ましい。このように鋳造で形成することにより、後工程でのウェブ逃げ部１３の機械加工を施すと、油切り溝２０の回転方向上流側の縁２２は緩やかに油切り溝２０とウェブ逃げ面１３とを接続し、油切り溝２０の回転方向下流側の縁２１は切立ち、油切り溝２０とウェブ逃げ面１３とを明確に分離させることができる。しかも、油切り溝２０はダイカスト鋳造の鋳肌で形成されるために、潤滑油の付着性を向上させることができる。
【００１５】
以上の構成の内燃機関のクランク軸支持構造においては、図９、１０に示すように、クランクウェブ部１１の側面がラダーフレーム２のベアリングキャップ部５の側面のウェブ逃げ面１３と対面する。内燃機関が運転されると、クランク軸３は矢印に示す方向に回転される。クランクウェブ１１とベアリングキャップ部５のウェブ逃げ面１３との間に入り込んだ潤滑油は、その表面張力によりクランクウェブ１１側面とウェブ逃げ面１３との両者に付着し、クランク軸３が回転することにより剪断力を受けつつその粘着性によりクランク軸３回転方向に流動するとともにクランク軸３の回転による遠心力により半径方向外方に移動される。
【００１６】
本実施形態においては、ウェブ逃げ面１３に前記した油切り溝２０が形成されているため、ウェブ１１側面に付着して引き摺られて回転しつつ半径方向外方に移動する潤滑油が油切り溝２０に流動する。ウェブ逃げ面１３から油切り溝２０への潤滑油の流動はウェブ１１側面との間の間隔を徐々に拡大するものであるため、潤滑油は円滑に油切り溝２０内に移動される。油切り溝２０内に移動した潤滑油は、油切り溝２０の溝底面とウェブ１１側面との間隔が徐々に拡大されているため、油切り溝２０内で潤滑油流れが拡大され、潤滑油はウェブ１１側面に一方が付着した状態を維持しつつその中心がウェブ１１側面から離れる。そして、油切り溝２０の回転方向下流側の切立った縁２１によりしごかれてその大部分が油切り溝２０内を下方に流れ落ちる。
【００１７】
潤滑油は、油切り溝２０が半径方向外側（下方）に移るに連れて溝底が深くなり回転方向下流側の縁２１との落差が大きくなっていることから、半径方向外側即ち下方ほど高い掻き取り機能を発揮する。したがって、潤滑油がクランクウェブ１１側面に付着して遠心力により半径方向外方に移動しようとしても、ウェブ１１側面の半径方向の外周縁に至るまでに確実に掻き取ることができ、ウェブ１１側面の最外周に至ってクランク室内に飛散されることが防止できる。上記作用は、クランク軸３の回転速度が上昇するに連れて増加される。以上の作動は、クランク軸３の回転中に継続されるため、ウェブ１１側面とベアリンクキャップ５のウェブ逃げ面１３との両面に付着して剪断力を受けるまでに成長した油膜が発生されるのを抑制する。
【００１８】
したがって、クランク軸３のウェブ１１側面とベアリングキャップ５のウェブ逃げ面１３との間の両者に付着してクランク軸３の回転により剪断作用を受けるまでに成長する油膜の発生が抑制され、潤滑油の粘性によるフリクションの増加が抑制される。また、クランクケース内へ潤滑油がオイルミストとして飛散されることも抑制することができ、クランクケース内の気体密度の上昇が抑制でき、クランク軸３の回転抵抗も低減できる。
【００１９】
また、油切り溝２０は、ラダーフレーム２のベアリングキャップ５側面において、下方において深く、ジャーナル軸受面に近づくに連れて浅く形成しているため、ベアリングキャップ５の軸受支持強度を低下させることなく潤滑油の掻き落し効果を発揮させることができる。また、油切り溝２０を機械加工でなくダイカスト金型のキャビティの形状によるダイカスト鋳造により形成することで、製造コストの上昇を招くことなく実施することができる。
【００２０】
なお、上記実施形態において、ベアリングキャップ部５として、その両端が隣接するベアリングキャップ５の両端と連結しているラダーフレーム２を用いるものについて説明したが、図示はしないが、一個毎若しくは２個毎に独立して形成されたベアリングキャップを用いるものであっても、同様に適用できるものである。
【００２１】
また、上記実施形態において、油切り溝２０として、ベアリングキャップ５の側面に下方の深さが深く上方へ移るに連れて浅くなり、且つ、クランク軸３の回転方向上流側で浅く下流側で深くなるものについて説明したが、図示はしないが、クランク軸３の回転方向の下流側の壁面が切立った形状とされていればよく、さらには、クランク軸３の回転方向上流側で浅く下流側で深くなるものであっても、および／また、下方の深さが深く上方へ移るに連れて浅くなるものであれば、さらに効果的である。
【００２２】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２３】
（ア）内燃機関のシリンダブロック１底部と、ベアリングキャップ５との間にクランク軸３のジャーナルを軸支させ、各ジャーナル４に隣接するクランクウェブ１１の側面がベアリンクキャップ５の側面に予め設定したクリアランスを持って対面する内燃機関のクランク軸支持構造において、前記クランクウェブ１１側面に対面するベアリングキャップ５の側面の下部領域に、下端がベアリングキャップ５下面に開放され且つ上下方向へ延在され、クランク軸３の回転方向の下流側の側壁がクランク軸３の軸方向に起立した油切り溝２０を形成した。このため、ベアリングキャップ５側面とクランクウェブ１１側面との間に介在する潤滑油を油切り溝２０の特に回転方向下流側の縁により掻き落すことができ、両者間に介在する潤滑油の粘性による抵抗を低減でき、また、潤滑油のクランクウェブ１１によるクランクケース内への飛散を低減でき、潤滑油が飛散されることによるクランクケース内の気体密度の増加による回転抵抗の増加を低減できる。
【００２４】
また、油切り溝２０をベアリングキャップ５の側面の下部領域に形成したので、ジャーナル部４を軸支するベアリングキャップ５の上部の肉厚を確保でき、ジャーナル部４を強固に支えることができる。
【００２５】
（イ）油切り溝２０として、クランク軸３の回転方向上流側が浅く且つ回転方向下流側で深く形成することにより、クランクウェブ１１に付着して流動してきた潤滑油を油切り溝２０内に導入しやすくでき、また油切り溝２０内に導入した後は下流側の深く形成した部分によりウェブ１１側面から潤滑油を切り離しやすくできる。
【００２６】
（ウ）油切り溝２０として、ベアリングキャップ５側面の下端側で深く形成され、下端から上方へ離れるに連れて浅く形成されていることにより、クランク軸３の回転速度が上昇するに連れて遠心力により半径方向外方での潤滑油の掻き落し効果を高めることができる。しかも、上方において浅くなるため、上方に位置するクランクジャーナル４支持部の強度を低下させることもない。
【００２７】
（エ）ベアリングキャップ５は、その両端部が隣接するベアリングキャップ５の両端部に連結部を介して一体に形成されたラダーフレーム２を構成することにより、シリンダブロック１と一体となってクランク軸３の支持強度を向上できる。
【００２８】
（オ）油切り溝２０として、ベアリングキャップ５若しくはラダーフレーム２の鋳造時の成形型のキャビティに予め形成された型面により鋳造時に形成されることにより、油切り溝２０のための加工コスト上昇が削減できる。
【００２９】
（カ）ベアリングキャップ５の側面は、シリンダブロック１のバルクヘッド７の側面と供にクランクウェブ１１に対する逃げ面１３が形成され、前記油切り溝２０は前記逃げ面１３に対して形成されていることにより、クランク軸３のジャーナル部４の長さを抑制してクランク軸３の強度を確保しつつ、ベアリングキャップ５の強度も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のクランク軸支持構造の概略断面図。
【図２】同じくクランク軸に沿うクランク軸支持構造の断面図。
【図３】クランク軸支持構造の下面図。
【図４】ラダーフレームの平面図。
【図５】ラダーフレームの平面図および断面図。
【図６】ベアリングキャップ部の側面図。
【図７】ベアリングキャップ部の下面図。
【図８】油切り溝を含む要部断面図（Ａ）および油切り溝を含まない面による要部断面図（Ｂ）。
【図９】油切り溝の説明図。
【図１０】クランク軸支持構造の下面からの斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１  シリンダブロック
２  ラダーフレーム
３  クランク軸
４  ジャーナル、ジャーナル部
５  ベアリングキャップ、ベアリングキャップ部
６  連結部
７  バルクヘッド
１０  クランクピン
１１  ウェブ、クランクウェブ、クランクウェブ部
１２  カウンタウェイト
１３  ウェブ逃げ面、ウェブ逃げ部
２０  油切り溝
２１、２２  縁
【図１】
2007315310.tif 000003
【図２】
2007315310.tif 000004
【図３】
2007315310.tif 000005
【図４】
2007315310.tif 000006
【図５】
2007315310.tif 000007
【図６】
2007315310.tif 000008
【図７】
2007315310.tif 000009
【図８】
2007315310.tif 000010
【図９】
2007315310.tif 000011
【図１０】
2007315310.tif 000012