(57)【要約】本発明は、内燃エンジン用のスラストワッシャ（１）に関する。このスラストワッシャ（１）は、エンジンブロックに対応する接触面（２）および滑り面（３）を有する金属ベースを備える。滑り面（３）は、少なくとも１つの傾斜部（４）と、少なくとも１つの平坦部（５）と、少なくとも１つのオイルチャネル（６）とを含む表面形状を有する。傾斜部（４）と平坦部（５）とは、漸近曲線によって接続されており、傾斜部（４）は、平坦部（５）に向かって漸近的に近づいている。そのため、変曲点または頂点がなく、均一な動圧支持がもたらされ、移行効果が相殺される。したがって、スラストワッシャ（１）は、高い耐摩耗性および優れた性能を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン用のスラストワッシャ（１）であって、
エンジンブロックに対応する接触面（２）と滑り面（３）とを有する金属ベースを備えており、
上記滑り面（３）は、少なくとも１つの傾斜部（４）と、少なくとも１つの平坦部（５）と、少なくとも１つのオイルチャネル（６）とを含む表面形状を有し、
上記傾斜部（４）と上記平坦部（５）とは、漸近曲線によって接続されており、
上記傾斜部（４）は、上記平坦部（５）に向かって漸近的に近づいている
ことを特徴とするスラストワッシャ。
【請求項２】
請求項１に記載のスラストワッシャ（１）を少なくとも１つ備えた内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変曲点または頂点のない均一な表面形状を有する少なくとも１つの滑り面を有する金属ベースを備えた内燃エンジン用スラストワッシャに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、大半の自動車で用いられるエネルギー変換機構であって、基本的に２つの主部品、すなわち１つ以上のシリンダヘッドおよびエンジンブロックを備える。シリンダヘッドの下には燃焼室およびシリンダが設けられる一方、エンジンブロック内にはクランクシャフトアセンブリが設けられる。
【０００３】
クランクシャフトは、内燃エンジンの機能における重要な部品であって、空気と燃料の混合物の燃焼によって生じるエネルギーをトルクに変換する役割を担う。クランクシャフトは、支持軸受によってブロックに取り付けられるものであって、通常は鋳造炭素鋼でできており、クランクピンに連結されたコネクティングロッドを有する。そして、それらの形状は、並べて設けられた複数のクランクによく似ている。
【０００４】
クランクシャフトをエンジンブロックに取り付けるための部品にはブッシュやスラストワッシャがある。スラストワッシャは、歯車装置またはギアシフト装置によって生じる軸方向荷重を支える役割を担う。
【０００５】
スラストワッシャは、一般に１つ以上の軸受位置に設けられるものであって、基本的に軸受の頂部および底部に配置される２つの半月状部品または２つの半ワッシャを備える。これらのワッシャは、クランクシャフトに作用する軸方向力を相殺するように機能し、そのため、クランクシャフトに軸方向荷重がかかるときに生じる力はエンジンブロックに直接作用しない。なぜなら、ワッシャが荷重の支持面を提供するためであり、それによりブロックの摩耗が抑止される。
【０００６】
図１に示すように、スラストワッシャは、２つの面を有する実質的に半円環状の金属ベースを備える。接触面は、エンジンブロックに対応しており、ワッシャとブロックとの間に相対運動はない一方、滑り面は、クランクシャフトと接触する面であって、ワッシャとクランクシャフトの間の相対運動を生じさせる。加わる荷重によっては、相対運動において滑り面とクランクシャフトとの間の接触部に大きな負荷がかかり、滑り面は、生じる軸方向荷重を支持する。これに加えて、スラストワッシャは、シャフトに対応する内径と、オイル用のチャネルとを有する。
【０００７】
オイルチャネルは、スラストワッシャが適切に機能するために重要であり、表面の潤滑を確保して軸受の摩耗を抑制する。これらのチャネルはオイルで満たされており、当該オイルは、回転運動によって生じる引力によって表面全体に分散する。
【０００８】
オットーエンジンおよびディーゼルエンジンは、両方とも軸方向荷重を受ける。また、これらの荷重は、自動ギア転換装置を備えるエンジンの方が大きい。これらのギアは、自動車における燃料消費量を低減する一方で荷重を増大させる。そのため、今日では、スラストワッシャは、使用において、力に耐えることができずに摩耗したり他の欠陥を有するようになる。
【０００９】
ワッシャが生じる荷重を支持するためには、ワッシャの滑り面とクランクシャフトとの間に油膜が形成される必要がある。この油膜は、厚みを保つ必要があり、動圧支持（hydrodynamic support）として知られる現象によって作り出される。この動圧支持は、２つの要因、すなわち表面形状および速度に依存する。
【００１０】
ワッシャは、金属間接触がない場合、すなわち表面間に距離があるときに動圧支持されていると言うことができ、当該距離は油膜の厚さに相当する。動圧支持が生じるためには、油膜の厚さが表面粗さの３倍を上回っている必要がある。
【００１１】
十分な動圧支持を実現するために、特定の回転速度と、その条件に対して最良の表面とが確保される必要がある。回転速度は車速に対応して変化するため、表面は、大きな軸方向荷重および力を十分に支持できるように変わってもよい。
【００１２】
従来技術によると、平ワッシャと、凸ワッシャと、ランプアンドパッドワッシャ（ramp-and-pad washers）とが存在している。ランプアンドパッドワッシャは、基本的に、少なくとも１つの傾斜部と、少なくとも１つの平坦部と、少なくとも１つのチャネルとを有する。
【００１３】
平坦滑り面を有するワッシャは、その名称が示唆するように、滑り面に幾何学的な形状が存在せず、オイルチャネルのみを備える。このようなワッシャは耐摩耗性が低く、低負荷のエンジンにのみ適している。
【００１４】
凸ワッシャは、打抜き加工によって製造され、曲線状の滑り面を備える。それらは安価であるが、滑り面の形状変化が大きく平坦部を有しないために耐摩耗性が低い。なお、平坦部は、動圧支持を維持するために不可欠である。
【００１５】
また、ランプアンドパッドワッシャは、機械加工によって製造され、一定の傾斜を伴う少なくとも１つの傾斜部と、少なくとも１つの平坦面と、少なくとも１つのオイルチャネルとを備える。このようなワッシャによると、高いレベルの動圧支持が可能となる。なぜなら、機械加工によってワッシャの寸法安定性が確保され、かつ平坦部によって高いレベルの動圧支持が保証されるためであり、それによりワッシャの性能が改善される。
【００１６】
ランプアンドパッドワッシャは優れた耐摩耗性および性能を有するが、傾斜部と平坦部との間の接続部では形状が急激に変化する。数学的に述べると、この接続箇所は、滑り面へのオイル分散を妨げる変曲点または頂点の元になり、当該箇所における動圧支持を弱める。このような変曲点または頂点は、圧力挙動の変化をもたらし、不安定性の元になる。
【００１７】
この欠点を補う１つの方法は、傾斜部と平坦部とを接続する上記頂点に小径の丸みをもたせることである。これによりワッシャの不安定性は改善されるが、一方で性能が向上するわけではない。
【００１８】
上記の観点から、移行効果（transition effect）に影響されない均一な動圧支持をもたらすと共に高い耐摩耗性および優れた性能をワッシャに与える表面を有するスラストワッシャは未だ開発されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、１つの滑り面を有するベースを備え、滑り面は、少なくとも１つの傾斜部と、少なくとも１つの平坦部と、少なくとも１つのオイルチャネルと、変曲点または頂点を有しない傾斜部と平坦部との間の接続部とを有する、スラストワッシャを提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、表面間における変化のない均一な動圧支持を保証するスラストワッシャを提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、高い耐摩耗性を有し、特に高負荷のエンジンにおいて優れた性能を発揮するスラストワッシャを提供することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、滑り面の寸法安定性と、滑り面の表面粗さの３倍を上回る油膜厚さとを有するスラストワッシャを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の目的は、内燃エンジン用のスラストワッシャであって、エンジンブロックに対応する接触面および滑り面を有する金属ベースを備え、滑り面は、少なくとも１つの傾斜部と、少なくとも１つの平坦部と、少なくとも１つのオイルチャネルとを含む表面形状を有し、傾斜部と平坦部とは、少なくとも１つの漸近曲線を介して接続され、傾斜部は、平坦部に向かって漸近的に近づいている、スラストワッシャによって達成される。
【００２４】
また、本発明の目的は、上述したスラストワッシャを少なくとも１つ備える内燃エンジンによって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、スラストワッシャの全構成部品を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係るスラストワッシャの正面図である。
【図３】図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った細部断面図である。
【図４】図４は、従来技術および本発明に係るスラストワッシャによって生じる動圧を比較して示すグラフである。
【図５】図５は、従来技術および本発明に係るスラストワッシャによって生じる動圧を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本発明は、内燃エンジン用のスラストワッシャ１に関する。このスラストワッシャ１は、変曲点または頂点のない均一な表面を有する少なくとも１つの滑り面３を有する金属ベースを備える。
【００２８】
従来技術に関して上述したように、スラストワッシャ１は、クランクシャフトを内燃エンジンのブロックに取り付けるための部品であって、歯車装置またはギアチェンジ装置によって生じる軸方向荷重を支える役割を担う。
【００２９】
図１に示すように、スラストワッシャ１は、２つの面を有する実質的に半円環状の金属ベースを備える。接触面２は、エンジンブロックに対応し、ワッシャ１と当該ブロックとの間の相対運動を生じさせない。一方、滑り面３は、クランクシャフトと接触し、ワッシャ１とクランクシャフトとの間の相対運動を生じさせる。加わる荷重によっては、相対運動によって滑り面３とクランクシャフトとの間の接触部に高い負荷がかかり、滑り面３は、生じる軸方向荷重を支える。これに加え、スラストワッシャ１は、軸受に対応する直径と、少なくとも１つのオイルチャネル６とを有する。
【００３０】
ワッシャ１が生じる荷重を支持するためには、ワッシャ１の滑り面３とクランクシャフトとの間に油膜が形成される必要がある。そのような油膜は、厚みを保つ必要があり、動圧支持として知られる現象によって作り出される。この動圧支持は、２つの要因、すなわち表面形状とクランクシャフトの回転速度とに依存する。
【００３１】
ワッシャ１は、金属間接触がない場合、すなわち表面間に距離が存在する場合に動圧支持を保っていると言うことができ、当該距離は油膜の厚さに相当する。
【００３２】
十分な動圧支持を得るために、特定の回転速度と、この条件に対して最良な表面とを確保する必要がある。回転速度は車速に対応して変化するので、滑り面の表面は、大きな荷重および軸方向力を十分に支持できるように変わらなければならない。
【００３３】
この点に関して、本発明は、図２および図３に示すようなスラストワッシャ１の好ましい構成を提供する。この構成のスラストワッシャ１は、少なくとも１つの傾斜部４と、少なくとも１つの平坦部５と、少なくとも１つのオイルチャネル６とを含みかつ傾斜部４と平坦部５とが漸近曲線によって接続された滑り面３の表面形状を有する。
【００３４】
傾斜部４は、上記曲線の傾きを伴って始まり、平坦部５に向かって漸近的に近づく。このことは、傾斜部４と平坦部５とが滑らかに調和する一定の曲線を介して接続されていることを意味し、それにより当該接続部に変曲点または頂点が形成されない。
【００３５】
従来技術に関して上述したように、傾斜部４と平坦部５との間の接続部に変曲点または頂点が存在していると、油圧挙動に変化が生じてワッシャ１の動圧支持が不安定になる。
【００３６】
本発明は、より均一な動圧支持を保証し、変曲点または頂点によって生じる移行効果を相殺するスラストワッシャ１を提供する。
【００３７】
より均一な動圧支持とは、滑り面３とクランクシャフトとの間に金属間接触がないことを意味し、それにより表面間の距離または表面粗さの少なくとも３倍の油膜厚みが確保される。
【００３８】
また、本発明に係るワッシャ１は、表面の寸法誤差の影響を受けにくい。従来技術に係る直線的な傾斜部の角度誤差は、動圧支持および荷重支持に影響する。本発明に係るワッシャ１における誤差変化は、これらの特性に影響しにくい。
【００３９】
図４には、滑り面３の角度位置および当該面において維持される油圧に関する滑り面３の表面形状の影響が示されている。これに加え、図５には、面３の角度位置にしたがって形成される滑り面３の形状が示されている。
【００４０】
従来技術１は、凸ワッシャの表面形状を示している。一方、従来技術２は、直線的な傾斜部を備えたランプアンドパッドワッシャの表面形状を示している。
【００４１】
図４および図５から、本発明によって提供される滑り面３の表面形状は、より小さな油圧を生じさせるが、より優れた動圧支持およびより厚い油膜をもたらすことがわかるだろう。
【００４２】
上記の観点から、本発明に係るスラストワッシャ１は、最大支持荷重の増大、耐摩耗性の向上、そしてそれらによる優れた性能を提供する。
【００４３】
好ましい実施形態について説明したが、本発明の範囲は、他の実施可能な変形例をも包含するものであって、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ制限され、その等価物を含むものであることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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