JP2005282391A - エンジンの潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の潤滑構造では、多量の潤滑油がオイルシールへ供給されることとなり、長時間使用すると、潤滑油中の金属や化学異物によりメインリップ部やクランク軸の先端部の摩耗が促進されてシール状態の信頼性に影響を与える恐れがある。
【解決手段】 エンジンブロック１端部のクランク軸受部において、軸受部に装着されるオイルシール５２の内側に、エンジンブロック１側からオイルシール５２側へ供給される潤滑油を遮蔽する部材を設け、前記潤滑油を遮蔽する部材は、フライホイールハウジング３のオイルシール装着孔１３に形成される鍔１３ａである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンのクランク軸における軸受部の潤滑構造に関する。

一般的に、エンジンのクランク軸は、ジャーナル部が軸受けを介してエンジンブロックに支持されており、ジャーナル部と軸受けの内周面との間には潤滑油が供給されている。
例えば、特許文献１に示されるエンジンでは、クランク軸のジャーナル部をボールベアリングにより支持し、ボールベアリングの外側にオイルシールを設けている。ボールベアリングとオイルシールとの間には隙間が設けられており、クランクケース側壁のボス部に形成された油孔を通じてボールベアリングとオイルシールとの隙間に潤滑油を供給して、軸受部の潤滑を行っている。

また、図１３に示すクランク軸の軸受部では、クランク軸１０２のジャーナル部１２１が、メタルベアリング１５１を介してエンジンブロック１０１に支持されており、クランク軸１０２の端部１２２はエンジンブロック１０１の外部に突出している。
エンジンブロック１０１の外側にはフライホイールハウジング１０３が取り付けられており、フライホイールハウジング１０３に形成されたオイルシール取付孔１１３をクランク軸１０２の端部１２２が貫通している。
オイルシール取付孔１１３にはオイルシール１５２が取り付けられており、該オイルシール１５２により、オイルシール取付孔１１３の内周面とクランク軸１０２の端部１２２との間をシールしている。
このように構成される軸受部では、図１３に矢印で示すように、メタルベアリング１５１の部分からオイルシール１５２のメインリップ１５２ａの部分へ潤滑油が供給されるように構成している。

特開平９−３２５２３号公報

前述の図１３に示したような潤滑構造では、オイルシール１５２のメインリップ１５２ａの部分へ供給される潤滑油量を制御することができないため、多量の潤滑油がメインリップ１５２ａ部に供給されることとなり、長時間使用すると、潤滑油中の金属や化学異物によりメインリップ１５２ａ部やクランク軸１０２の先端部１２２の摩耗が促進されてシール状態の信頼性に影響を与える恐れがある。
特に、過酷な条件で使用される産業機械に用いられるエンジンの場合、潤滑油が劣化するのも速く、摩耗の促進度合いが高くなる。
そこで、本発明においては、オイルシール１５２のメインリップ１５２ａ部へ供給される潤滑油量を調整し、適正な量の潤滑油を供給して、メインリップ１５２ａ部やクランク軸１０２の摩耗を低減することができるエンジンの潤滑構造を提供するものである。

上記課題を解決するエンジンの潤滑構造は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、エンジンブロック端部のクランク軸受部において、軸受部に装着されるオイルシールの内側に、エンジンブロック側からオイルシール側へ供給される潤滑油を遮蔽する部材を設けた。
これにより、オイルシールに供給される潤滑油量を減少させることができ、劣化した油によりクランク軸やオイルシールのメインリップの摩耗を低減することができる。
これにより、オイルシールの寿命を延ばすことができる。

また、請求項２記載の如く、前記潤滑油を遮蔽する部材は、フライホイールハウジングのオイルシール装着孔に形成される鍔である。
これにより、部品点数が増えることもなく、潤滑油の遮蔽部材を設けることによるコストアップを抑えることができる。

また、請求項３記載の如く、前記潤滑油を遮蔽する部材は、オイルシールケースのオイルシール装着孔に形成される鍔である。
これにより、部品点数が増えることもなく、潤滑油の遮蔽部材を設けることによるコストアップを抑えることができる。

また、請求項４記載の如く、前記潤滑油を遮蔽する部材に、潤滑油逃がし用の切り欠き部を形成した。
これにより、オイルシールに供給された余分な潤滑油が、切り欠き部からエンジンブロック側に戻ることができるので、オイルシールの下部に供給された潤滑油が過剰に溜まることがなく、適正な潤滑油量を保持することができる。

また、請求項５記載の如く、前記鍔を内側へ傾斜させた。
これにより、鍔に当たった潤滑油が、鍔の傾斜に沿ってエンジンブロック側へ戻されることとなり、効率良く潤滑油を遮蔽することができる。
そして、オイルシールに供給される潤滑油量を減少させることができ、劣化した油によりクランク軸やオイルシールのメインリップの摩耗を低減することができ、オイルシールの寿命を延ばすことができる。

また、請求項６記載の如く、エンジンブロック端部のクランク軸受部において、
エンジンブロック端部の、クランク軸が貫通する孔の周縁部には、他部よりも凹んだ凹部が形成され、該凹部と他部との段差部を傾斜面に形成した。
これにより、オイルシールに供給される潤滑油量を減少させることができ、劣化した油によりクランク軸やオイルシールのメインリップの摩耗を低減することができ、オイルシールの寿命を延ばすことができる。

また、請求項７記載の如く、エンジンブロック端部のクランク軸受部において、エンジンブロックと、エンジンブロック端部の外側に配置されるオイルシールの支持部材との間に所定の間隙を設け、エンジンブロックには、該間隙とオイルパンとを連通する孔を形成する。
これにより、オイルシールへ供給される潤滑油の圧力変動幅を小さくすることができ、オイルシールに対するポンピング効果も減少することができる。そして、オイルシール５２部からの油漏れを防ぐことが可能となる。
また、きり孔によりオイルシールにかかる圧力の脈動を減少することが可能であり、オイルシールの油密寿命を向上させることができる。

本発明によれば、オイルシールに供給される潤滑油量を減少させることができ、劣化した油によりクランク軸やオイルシールのメインリップの摩耗を低減することができ、オイルシールの寿命を延ばすことができる。
オイルシールへ供給される潤滑油の圧力変動幅を小さくして、圧力脈動を減少させることで、オイルシールに対するポンピング効果を減少して、オイルシール部からの油漏れを防ぐとともに、オイルシールの油密寿命を向上させることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１には、本発明の潤滑構造を備えたエンジンにおけるクランク軸２の軸受部を示している。
この軸受部では、クランク軸２のジャーナル部２１が、メタルベアリング５１を介してエンジンブロック１に支持されており、クランク軸２の端部２２はエンジンブロック１の外部に突出している。

エンジンブロック１の外側にはフライホイールハウジング３が取り付けられており、フライホイールハウジング３に形成されたオイルシール取付孔１３をクランク軸２の端部２２が貫通している。クランク軸２の端部２２における先端部分にはフライホイール４が装着されている。
オイルシール取付孔１３にはオイルシール５２が取り付けられており、該オイルシール５２により、オイルシール取付孔１３の内周面とクランク軸２の端部２２との間をシールしている。

図２、図３に示すように、オイルシール取付孔１３の内周面からは、鍔１３ａが略全周にわたって、オイルシール取付孔１３の中心側へ向って突出しており、該鍔１３ａはオイルシール５２よりも内側（図１における左側）に配置されている。鍔１３ａの突出方向は、フライホイールハウジング３のエンジンブロック１への取付側面３ａと並行な方向となっている。
また、鍔１３ａの、オイルシール取付孔１３の下端部に位置している部分には、その一部を切り欠かいた切り欠き部１３ｂが形成されている。

このように構成される軸受部は、図１に矢印で示すように、メタルベアリング５１の部分からオイルシール５２側へ潤滑油が供給されるように構成されている。
エンジンブロック１側から供給される潤滑油は、エンジンブロック１の端部に形成される凹部１ａからオイルシール５２側へ向うが、その多くはオイルシール取付孔１３に形成される鍔１３ａに当たって、オイルシール５２へ到達することができない。
また、鍔１３ａの下端と、クランク軸２のフランジ部２３との間には隙間ｄが形成されており、エンジンブロック１側から供給される潤滑油の一部がこの隙間ｄからオイルシール５２側へ供給される。
つまり、エンジンブロック１側からの潤滑油は鍔１３ａにより遮蔽されて、一部の潤滑油のみが隙間ｄからオイルシール５２へ供給されることとなる。

このように、オイルシール５２の内側に潤滑油の遮蔽部材となる鍔１３ａを形成することで、オイルシール５２に供給される潤滑油量を減少させることができ、劣化した油によりクランク軸１やオイルシール５２のメインリップ５２ａの摩耗を低減することができる。これにより、オイルシールの寿命を延ばすことができる。

また、鍔１３ａの、オイルシール取付孔１３の下端部に位置している部分には切り欠き部１３ｂが形成されており、オイルシール５２に供給された余分な潤滑油は切り欠き部１３ｂからエンジンブロック１側に戻ることができるので、オイルシール５２の下部に供給された潤滑油が過剰に溜まることがなく、適正な潤滑油量を保持することができる。

また、鍔１３ａは、オイルシール取付孔１３の内周面を突出させて、フライホイールハウジング３と一体的に形成されているので、部品点数を増やすこともなく、潤滑油の遮蔽部材を設けることによるコストアップを抑えることができる。

また、隙間ｄを通過してオイルシール５２へ供給される潤滑油の油量は、隙間ｄの大きさにより変化させることができ、隙間ｄが大きくなるように鍔１３ａの長さを設定すると供給される潤滑油量は増加し、隙間ｄが小さくなるように鍔１３ａの長さを設定すると供給される潤滑油量は減少する。
このように、鍔１３ａの長さを調節することにより、オイルシール５２へ供給される潤滑油の油量を制御することができ、適正な量の潤滑油をオイルシール５２へ供給することが可能となる。

図４は、鍔１３ａを形成しない従来の潤滑構造の場合と、鍔１３ａを形成した本発明の潤滑構造の場合とのオイルシール５２部への実際の注油量を比較したものであるが、鍔１３ａを形成した場合は鍔１３ａを形成しない場合に比べて、注油量が大幅に減少していることがわかる。
また、鍔１３ａを形成した場合は、３種類の隙間ｄ１・ｄ２・ｄ３（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）の場合の注油量を示しており、隙間ｄが大きくなる程、注油量が増加することがわかる。

また、図５には、エンジン速度とオイルシール５２の温度との関係を示している。注油量が減少すると、エンジン運転中のオイルシール５２の温度上昇が懸念されるが、図５に示すように、エンジンに対する負荷が有るときと無いときとにかかわらず、鍔１３ａを形成した場合と鍔１３ａを形成しない場合とのオイルシール５２の温度は略同じである。
さらに、全てのエンジン速度において、オイルシール５２の温度は、オイルシール５２に品質保証温度の上限温度である温度Ｔ１よりも低くなっており、鍔１３ａを形成して注油量を減少させても、オイルシール５２によるシール状態の信頼性に影響を与えることはない。

また、図６、図７に示すように、オイルシール取付孔に潤滑油遮蔽用の鍔を形成するのは、フライホイールハウジング３の他にオイルシールケース６においても可能であり、オイルシールケース６のオイルシール取付孔１６の内周面からは、鍔１６ａが略全周にわたって、オイルシール取付孔１６の中心側へ向って突出している。
該鍔１６ａは、オイルシール取付孔１６に装着されたオイルシール５２よりも前記エンジンブロック１側に位置するように配置されている。
また、鍔１６ａの、オイルシール取付孔１６の下端部に位置している部分には、その一部を切り欠いた切り欠き部１６ｂが形成されている。

このように、オイルシールケース６においてもフライホイールハウジング３の場合と同様に鍔１６ａおよびオイルシールケース６を形成することができる。
この場合も、鍔１６ａは、オイルシール取付孔１６の内周面を突出させて、オイルシールケース６と一体的に形成されているので、部品点数を増やすこともなく、潤滑油の遮蔽部材を設けることによるコストアップを抑えることができる。

また、図８に示すように、フライホイールハウジング３のオイルシール取付孔１３に形成される鍔１３ａは、前記取付側面３ａに対してエンジンブロック１側へ傾斜させて突出させることもできる。
このように、鍔１３ａをエンジンブロック１側へ傾斜させることで、鍔１３ａに当たった潤滑油が、鍔１３ａの傾斜に沿ってエンジンブロック１側へ戻されることとなり、効率良く潤滑油を遮蔽することができる。
この場合も、鍔１３ａとクランク軸２のフランジ部２３との間に形成される隙間ｄの大きさを調節することで、オイルシール５２への注油量を制御することができる。

また、オイルシール５２への注油量の制御は、以下のように行うこともできる。
つまり、図９に示すように、エンジンブロック１の端部に形成される凹部１ａとその周囲の他部１ｃとの段差部１ｂを外側に傾斜する傾斜面に形成している。
このように、段差部１Ｂを傾斜させることで、エンジンブロック１側から供給される潤滑油が段差部１ｂに沿って流れ易くなり、エンジンブロック１とフライホイールハウジング３との間に流れる潤滑油量が多くなって、オイルシール５２への注油量を減少することができる。

図１０には、段差部１ｂがエンジンブロック１の側面に対して垂直である場合のオイルシール５２への注油量と、傾斜している場合の注油量とを示しているが、段差部１ｂが垂直である場合よりも、段差部１ｂを傾斜させた場合の方が、注油量が大幅に減少している。
これにより、クランク軸２とオイルシール５２のメインリップ５２ａとの摩耗を低減することができ、オイルシール５２の寿命を延ばすことができる。

また、通常、シリンダブロック１とフライホイールハウジング３との間の隙間は狭いため、エンジンの運転中にオイルシール５２の近傍にかかる圧力は大きく変動し、エンジンが高速回転するにつれて変動幅が大きくなる。
このようにオイルシール５２にかかる圧力が脈動すると、オイルシール５２に負荷がかかり、油漏れの原因となる可能性がある。

しかし、図１１に示すような潤滑構造をとることで、オイルシール５２にかかる圧力の脈動を減少することができる。
すなわち、図１１に示すエンジンでは、エンジンブロック１とフライホイールハウジング３との隙間ｃ２が、図１３に示す従来のエンジンにおける隙間ｃ１よりも大きく構成されている。
このように、エンジンブロック１とフライホイールハウジング３との隙間ｃ２を大きく構成することで、オイルシール５２へ供給される潤滑油の圧力変動幅を小さくすることができ、オイルシール５２に対するポンピング効果も減少することができる。
これにより、オイルシール５２部からの油漏れを防ぐことが可能となる。
また、エンジンブロック１には、隙間ｃ２とオイルパン（図示せず）とを連通するきり孔１ｄが形成されており、このきり孔１ｄによりオイルシール５２にかかる圧力の脈動を減少することが可能となっている。そして、オイルシール５２の油密寿命を向上させることができる。

図１２は、エンジンブロック１とフライホイールハウジング３との隙間がｃ１の場合にオイルシール５２にかかる圧力と、隙間がｃ２の場合にオイルシール５２にかかる圧力とを比較したものであり、オイルシール５２の上部で測定した場合も下部で測定した場合も、全てのエンジン回転数において、隙間が大きな隙間ｃ２である場合に圧力が低くなっている。

本発明のエンジンの潤滑構造を示す側面断面図である。 フライホイールハウジングを示す正面図である。 フライホイールハウジングを示す側面断面図である。 鍔を形成した場合と形成しない場合とのオイルシールへの注油量を示す図である。 エンジン速度によるオイルシール温度の変化を示す図である。 オイルシールケースを示す正面図である。 オイルシールケースを示す側面断面図である。 エンジンの潤滑構造の第二実施例を示す側面断面図である。 エンジンの潤滑構造の第三実施例を示す側面断面図である。 エンジンブロックの段差部がエンジンブロックの側面に対して垂直である場合のオイルシールへの注油量と、傾斜している場合のオイルシールへの注油量との差を示す図である。 エンジンの潤滑構造の第四実施例を示す側面断面図である。 エンジン回転数によるオイルシールへかかる圧力の変化を示すである。 従来のエンジンの潤滑構造を示す側面断面図である。

符号の説明

１ エンジンブロック
２ クランク軸
３ フライホイールハウジング
１３ オイルシール取付孔
１３ａ 鍔
５２ オイルシール

Claims (7)

1. エンジンブロック端部のクランク軸受部において、
   軸受部に装着されるオイルシールの内側に、エンジンブロック側からオイルシール側へ供給される潤滑油を遮蔽する部材を設けたことを特徴とするエンジンの潤滑構造。
2. 前記潤滑油を遮蔽する部材は、フライホイールハウジングのオイルシール装着孔に形成される鍔であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑構造。
3. 前記潤滑油を遮蔽する部材は、オイルシールケースのオイルシール装着孔に形成される鍔であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑構造。
4. 前記潤滑油を遮蔽する部材に、潤滑油逃がし用の切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエンジンの潤滑構造。
5. 前記鍔を内側へ傾斜させたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のエンジンの潤滑構造。
6. エンジンブロック端部のクランク軸受部において、
   エンジンブロック端部の、クランク軸が貫通する孔の周縁部には、他部よりも凹んだ凹部が形成され、該凹部と他部との段差部を傾斜面に形成したことを特徴とするエンジンの潤滑構造。
7. エンジンブロック端部のクランク軸受部において、
   エンジンブロックと、エンジンブロック端部の外側に配置されるオイルシールの支持部材との間に所定の間隙を設け、エンジンブロックには、該間隙とオイルパンとを連通する孔を形成することを特徴とするエンジンの潤滑構造。
   

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