(57)【要約】【課題】適切な大きさのスラスト軸受を用いつつ、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができるクランク軸のスラスト軸受構造を提供する。【解決手段】複数の気筒４のそれぞれと対をなすようにして複数のピストン連結部６が設けられたクランク軸３を有するＶ型内燃機関１に適用され、クランク軸３のジャーナル部５を回転自在に支持する軸受部１０に、クランク軸３のスラスト荷重Ｆ２を受ける半円状のスラスト軸受１３が配置されたクランク軸３のスラスト軸受構造であって、スラスト軸受１３と、そのスラスト軸受１３に対向するピストン連結部６と対をなす気筒４の軸線ＡＸとが、Ｖ型内燃機関１のバンク角の二等分線ＢＩに対して同一方向に傾いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒のそれぞれと対をなすようにして複数のピストン連結部が設けられたクランク軸を有するＶ型内燃機関に適用され、前記クランク軸のジャーナル部を回転自在に支持する軸受部に、前記クランク軸のスラスト荷重を受ける半円状のスラスト軸受が配置されたクランク軸のスラスト軸受構造であって、
前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記Ｖ型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾いているクランク軸のスラスト軸受構造。
【請求項２】
前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記二等分線に対して同一角度だけ傾いている請求項１に記載のクランク軸のスラスト軸受構造。
【請求項３】
前記ピストン連結部は、クランクピン部と、当該クランクピン部と前記ジャーナル部とを連結するクランクアーム部とを有し、
前記スラスト軸受は、前記クランクアーム部と接触し得るように設けられている請求項１又は２に記載のクランク軸のスラスト軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｖ型内燃機関に適用されるクランク軸のスラスト軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク軸のスラスト軸受構造として、クランク軸を回転自在に支持する軸受部のシリンダブロック側とクランク軸受キャップ側とのそれぞれに半円状のスラスト軸受を配置し、そのスラスト軸受によってクランク軸のスラスト荷重を受けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜６が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実開平５−６７８１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８００号公報
【特許文献３】特開平１１−１０８０３８号公報
【特許文献４】特開平５−６０１２４号公報
【特許文献５】特開２００３−１４８４５６号公報
【特許文献６】特開平８−１２１４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高出力の過給機付きガソリンエンジン、あるいはディーゼルエンジンといった筒内圧力が高い内燃機関では、ピストンからコネクティングロッドを介してクランクピン部に入力される燃焼時の荷重により、クランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形し、その変形に伴ってスラスト軸受に高ピークのスラスト荷重が入力される場合がある。その高ピークの荷重を適切な大きさのスラスト軸受で受けるために、半円状のスラスト軸受を軸受部のシリンダブロック側のみに配置することがある。しかし、こうした軸受構造をＶ型内燃機関に適用した場合、直列型内燃機関と比較してクランクアーム部の弾性変形に伴うスラスト荷重の入力位置がクランク軸の周方向にずれるので、そのスラスト荷重を受けることができるスラスト軸受の面積が相対的に狭くなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、適切な大きさのスラスト軸受を用いつつ、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができるクランク軸のスラスト軸受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】
本発明のスラスト軸受構造は、複数の気筒のそれぞれと対をなすようにして複数のピストン連結部が設けられたクランク軸を有するＶ型内燃機関に適用され、前記クランク軸のジャーナル部を回転自在に支持する軸受部に、前記クランク軸のスラスト荷重を受ける半円状のスラスト軸受が配置されたクランク軸のスラスト軸受構造であって、前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記Ｖ型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾いているものである（請求項１）。
【０００７】
本発明のスラスト軸受構造によれば、半円状のスラスト軸受と、そのスラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とを、Ｖ型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾けている。気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重が生じたとき、その荷重の入力位置は二等分線に対して気筒の軸線側にずれる。従って、こうしたスラスト荷重が生じたときには、クランク軸のスラスト軸受と接する面積が二等分線に対してスラスト軸受を傾けない場合と比較して相対的に広くなる。これにより、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができる。なお、本発明において、Ｖ型内燃機関には、Ｗ型内燃機関や水平対向型内燃機関も含まれる。
【０００８】
本形態のスラスト軸受構造の一形態においては、前記スラスト軸受と、当該スラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とが、前記二等分線に対して同一角度だけ傾いてもよい（請求項２）。本形態によれば、スラスト軸受と気筒の軸線とが同一角度だけ傾いているので、気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形性してスラスト荷重が生じたとき、そのスラスト荷重を受けることができる面積をより拡大できる。
【０００９】
本形態のスラスト軸受構造の一形態において、前記ピストン連結部は、クランクピン部と、当該クランクピン部と前記ジャーナル部とを連結するクランクアーム部とを有し、前記スラスト軸受は、前記クランクアーム部と接触し得るように設けられてもよい（請求項３）。本形態によれば、燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように弾性変形したときにそのクランクアーム部をスラスト軸受と接触させてスラスト荷重を軸受部で受け止めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明のスラスト軸受構造によれば、半円状のスラスト軸受と、そのスラスト軸受に対向するピストン連結部と対をなす気筒の軸線とを、Ｖ型内燃機関のバンク角の二等分線に対して同一方向に傾けている。気筒内の燃焼時の荷重でクランクアーム部が軸線方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重が生じたとき、その荷重の入力位置は二等分線に対して気筒の軸線側にずれる。従って、こうしたスラスト荷重が生じたときには、クランク軸のスラスト軸受と接する面積が二等分線に対してスラスト軸受を傾けない場合と比較して相対的に広くなる。これにより、クランクアーム部が弾性変形する際のスラスト荷重を相対的に広い面積で受けることができる。よって、スラスト軸受の耐疲労性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態に係るクランク軸のスラスト軸受構造が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は不図示の車両に対して走行用動力源として搭載され、一対のバンク２Ｒ、２Ｌをクランク軸３の回りに適宜のバンク角だけ傾けて配置したＶ型エンジンとして形成されている。各バンク２Ｒ、２Ｌにはそれぞれ３つの気筒４が設けられている。図１では複数の気筒４のうち一部のみを示している。以下、図中の右側の気筒を第１気筒４Ｒ、左側の気筒を第２気筒４Ｌと区別して説明する場合がある。また、必要に応じて第１気筒４Ｒに対応することを意味する「Ｒ」を、第２気筒４Ｌに対応することを意味する「Ｌ」を各構成部材の符号に付加して説明する場合がある。特に左右を区別する必要がない場合はこれらの文字を省略する。
【００１２】
図２は、クランク軸３の部分拡大図を示している。図２に示すように、クランク軸３には、クランク軸３の回転中心線ＣＬ上に配置されるジャーナル部５と、第１気筒４Ｒと対をなす第１ピストン連結部６Ｒと、第２気筒４Ｌと対をなす第２ピストン連結部６Ｌとが設けられている。各ピストン連結部６には、ジャーナル部５に対して偏心したクランクピン部７と、ジャーナル部５とクランクピン部７とを連結するクランクアーム部８とが設けられている。クランクアーム部８は、バランスウエイト９を備えている。ジャーナル部５は、シリンダブロック側の軸受部１０に回転自在に支持されている。軸受部１０とジャーナル部５との間には軸受メタルが設けられるが、その図示は省略した。クランクピン部７には、不図示のコネクティングロッドが回転自在に取付けられる。
【００１３】
図１に戻って説明を続ける。軸受部１０は、シリンダブロック１１の下部に形成されたクランク受け部１１ａに、クランク軸受キャップ１２がボルト（不図示）で固定されることにより構成されている。さらに、図２に示すように、軸受部１０の表面には、第１ピストン連結部６Ｒのクランクアーム部８Ｒと対向するようにして第１スラスト軸受１３Ｒが、第２ピストン連結部６Ｌのクランクアーム部８Ｌと対向するようにして第２スラスト軸受１３Ｌがそれぞれ設けられている。各スラスト軸受１３は、軸受けメタルに使用される各種の素材にて半円状に形成されている（図１も参照）。但し、クランク軸３の非変形時において、スラスト軸受１３の表面とクランクアーム部８との間には適度な隙間が空くようにスラスト軸受１３の表面の突出量を設定するとよい。
【００１４】
図１に示すように、第１スラスト軸受１３Ｒは、バンク角の二等分線ＢＩに対して第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１と同一方向に同一角度だけ傾いている。すなわち、第１スラスト軸受１３Ｒは、第１スラスト軸受１３Ｒを周方向に二等分する直線が第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１と一致するように配置されている。同様に第２スラスト軸受１３Ｌは、バンク角の二等分線ＢＩに対して第２気筒４Ｌの軸線ＡＸ２と同一方向に同一角度だけ傾いている。
【００１５】
次に、本形態のスラスト軸受構造の作用について図１〜図３を参照しながら説明する。図３は、図２における第１ピストン連結部６Ｒのクランクアーム部８Ｒがクランク軸３の回転中心線ＣＬ方向に弾性変形した状態を示している。ここでは、第１スラスト軸受１３Ｒを例に挙げて説明するが、第２スラスト軸受１３Ｌについても同様に作用する。第１気筒４Ｒ内にて燃焼が生じる際、第１ピストン連結部６Ｒのクランクピン部７Ｒは第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１上に位置している。第１気筒４Ｒ内の燃焼圧力でピストンが押下げられることにより、クランクピン部７Ｒには荷重Ｆ１が作用する。その荷重Ｆ１により、クランクアーム部８Ｒが回転中心線ＣＬ方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形し、回転中心線ＣＬ方向のスラスト荷重Ｆ２が発生する。スラスト荷重Ｆ２の入力位置は、バンク角の二等分線ＢＩに対して第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１側にずれる。そのスラスト荷重Ｆ２は、クランクアーム部８Ｒが第１スラスト軸受１３Ｒと接触することにより、軸受部１０にて受け止められる。このとき、第１スラスト軸受１３Ｒをバンク角の二等分線ＢＩに対して第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１と同一方向に傾けているので、クランクアーム部８Ｒの第１スラスト軸受１３Ｒと接する面積が第１スラスト軸受１３Ｒを傾けない場合と比較して広くなる。これにより、スラスト荷重Ｆ２を相対的に広い面積で受けることができる。よって、スラスト軸受１３の耐疲労性を向上させることができる。
【００１６】
本形態のスラスト軸受構造では、第１スラスト軸受１３Ｒをバンク角の二等分線ＢＩに対して第１気筒４Ｒの軸線ＡＸ１と同一角度だけ傾けているので、スラスト荷重Ｆ２を受けることができる面積をより拡大することができる。
【００１７】
なお、本形態では二箇所の軸受部１０にスラスト軸受１３を設けているが、片方の軸受部１０のみにスラスト軸受１３を設けてもよいし、図示していない複数の軸受部１０のそれぞれにスラスト軸受１３を設けてもよい。後者の場合、スラスト軸受１３は互い違いに傾くように配置される。
【００１８】
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。スラスト軸受１３の傾斜角度は上述した例に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、スラスト軸受１３の傾斜角度をバンク角の半分以下の角度に設定した場合でも、クランクアーム部８が回転中心線ＣＬ方向に押し広げられるように瞬間的に弾性変形してスラスト荷重Ｆ２が生じたとき、クランク軸３とスラスト軸受１３との接触する面積がバンク角の二等分線ＢＩに対してスラスト軸受１３を傾けない場合と比較して、相対的に広くすることができる。本発明は、各バンク２の気筒４の数が３つのＶ型エンジンに適用した例に限らず、各バンク２の気筒４の数を変更したＶ型エンジンにも適用が可能である。例えば、Ｖ型４気筒エンジンやＶ型８気筒エンジン等にも適用することができる。また、本発明は、Ｗ型エンジンや水平対向型エンジンにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一形態に係るクランク軸のスラスト軸受構造が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】クランク軸の部分拡大図。
【図３】図２における第１ピストン連結部のクランクアーム部がクランク軸の回転中心線方向に弾性変形した状態を示した図。
【符号の説明】
【００２０】
２Ｒ、２Ｌ  バンク
３  クランク軸
４Ｒ  第１気筒
４Ｌ  第２気筒
５  ジャーナル部
６Ｒ  第１ピストン連結部
６Ｌ  第２ピストン連結部
７Ｒ、７Ｌ  クランクピン部
８Ｒ、８Ｌ  クランクアーム部
１０  軸受部
１３Ｒ  第１スラスト軸受
１３Ｌ  第２スラスト軸受
ＣＬ  クランク軸の回転中心線
ＡＸ  気筒の軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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