JP2019094864A - オイル供給機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ内へのオイル供給量を増加させることができるオイル供給機構を提供する。【解決手段】クランクウェブ９にクランクピン５と同軸の環状に形成され、クランクピン５からのオイルを受け入れるオイル溝１９と、クランクウェブ９に形成され、オイル溝１９内のオイルをシリンダ１に向けて噴出させるためのオイル噴出穴２０と、大端部１１に設けられ、オイル溝１９内に突起される突起部２１とを備え、突起部２１は、オイル噴出穴２０の出口２０ｂがシリンダ１の方向に向いたとき、オイル噴出穴２０の入口２０ａに接近するように配置され、突起部２１には、突起部２１がオイル噴出穴２０の入口２０ａに接近したとき入口２０ａの方向に向く傾斜面２２ａが形成されたものである。【選択図】図２

Description

本開示はエンジンのシリンダ内にオイルを供給するオイル供給機構に関する。

エンジンのシリンダ内ではピストンがシリンダ内面に沿って摺動する。このため、エンジンには、シリンダ内面にオイルを供給するための機構等が設けられる。例えば、シリンダ内面にオイルを供給する機構としては、クランクシャフトにクランクピンに通じる油路を形成し、この油路に潤沢にオイルを供給するものがある。かかる機構によれば、クランクピンを潤滑した後のオイルをクランクシャフトの回転で跳ね上げてシリンダ内面に供給することができる。

特開２０１６−２１７５０１号公報 特開２０１３−７９６３０号公報 特開２００６−２９５２３号公報

しかしながら、オイルをクランクシャフトの回転で跳ね上げる機構では、シリンダ内面に十分な量のオイルを供給できない場合も考えられる。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、シリンダ内面へのオイル供給量を増加させることができるオイル供給機構を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
コネクティングロッドの大端部と重なるクランクウェブの内側面にクランクピンと同軸の環状に形成され、前記クランクピンからのオイルを受け入れるオイル溝と、
前記クランクウェブに形成され、前記オイル溝内のオイルをシリンダに向けて噴出させるためのオイル噴出穴と、
前記大端部に設けられ、前記オイル溝内に突起される突起部とを備え、
前記突起部は、前記オイル噴出穴の出口が前記シリンダの方向に向いたとき、前記オイル噴出穴の入口に接近するように配置され、
前記突起部のクランクウェブ回転方向後方の端部には、前記突起部が前記オイル噴出穴の入口に接近したとき前記入口の方向に向く傾斜面が形成された
ことを特徴とするオイル供給機構が提供される。

好ましくは、前記オイル噴出穴の入口は、前記オイル溝の底面に形成されるとよい。

また、前記オイル噴出穴の入口は、前記オイル溝の外周面に形成されてもよい。

好ましくは、前記オイル噴出穴の出口部は、前記クランクピンの軸方向外方に傾斜されるとよい。

好ましくは、前記オイル噴出穴は、前記クランクウェブの先端部に形成されるとよい。

好ましくは、前記オイル噴出穴の入口部は、前記クランクウェブの回転方向とは反対方向に傾斜されるとよい。

好ましくは、前記オイル噴出穴の出口には、流路を絞る絞り部が形成されるとよい。

好ましくは、前記オイル溝には、前記オイル噴出穴内の圧力を高めるべく前記オイル溝を堰き止めるゲート部材が開閉自在に設けられるとよい。

本開示によれば、シリンダ内面へのオイル供給量を増加させることができる。

本発明の一実施の形態に係るオイル供給機構が適用されるエンジンの要部模式図である。 クランクシャフトとコネクティングロッドの要部断面図である。 コネクティングロッドの正面図である。 コネクティングロッドの要部斜視図である。 図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。 オイル供給機構の動作を説明する正面断面図である。 オイル供給機構の動作を説明する正面断面図である。 オイル供給機構の動作を説明する正面断面図である。 図８のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 他の実施の形態を示すオイル供給機構の要部拡大図である。 他の実施の形態を示すオイル供給機構の要部拡大図である。 他の実施の形態を示すオイル供給機構の要部拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態においては説明の便宜上、圧縮行程時のピストンの移動方向を上方とし、反対方向を下方とする。また、図１における紙面左方を前方とし、紙面右方を後方とする。

図１は、本実施形態に係るオイル供給機構が適用されるエンジンの要部を模式的に表した要部模式図である。図２は、オイル供給機構を示すクランクシャフト及びコンロッドの断面図であり、上死点の状態を示す。エンジン（内燃機関）Ｅは、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。図示例は直列４気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。また、エンジンＥはガソリンエンジンであってもよい。

まず、本実施形態に係るオイル供給機構が適用されるエンジンについて説明する。

エンジンＥは、シリンダ１が形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２にジャーナル軸受３を介して回転自在に支持されるクランクシャフト４と、クランクシャフト４のクランクピン５に下端部を回転自在に連結されるコネクティングロッド６と、コネクティングロッド６の上端部に回転自在に連結されると共にシリンダ１内に収容されるピストン７とを備える。

クランクシャフト４は、ジャーナル軸受３に回転自在に支持されると共に軸方向に間隔を隔てて配置される複数のジャーナル８と、それぞれのジャーナル８の端部に径方向に延びて設けられるクランクウェブ９と、対向するクランクウェブ９間にジャーナル８に対して偏心して設けられるクランクピン５と、クランクウェブ９にクランクウェブ９とは反対方向に延びて設けられるカウンターウェイト１０とを備える。クランクシャフト４は、ジャーナル８を中心として回転方向Ｒ（図５参照）に回転される。

コネクティングロッド６は、下端部に形成されクランクピン５に回転自在に連結される大端部１１と、上端部に形成されピストン７に回転自在に連結される小端部１２と、大端部１１及び小端部１２間に形成されるロッド状のロッド本体部１３とを備える。

シリンダブロック２はエンジンＥの外殻を構成する。シリンダブロック２には、メインギャラリ１４が形成されると共に、メインギャラリ１４からジャーナル軸受３にオイルを供給するための第１油路１５が形成される。メインギャラリ１４にはポンプＰが接続される。ポンプＰは、オイルパン１６からのオイルをメインギャラリ１４に供給するものであり、クランクシャフト４からの動力で駆動される。なお、ポンプＰは、モーター等の駆動装置で駆動されるものであってもよい。

クランクシャフト４には、第１油路１５からのオイルをクランクピン５に導くための第２油路１７が形成される。

次に、本実施形態に係るオイル供給機構について説明する。

図２及び図３に示すように、オイル供給機構１８は、クランクシャフト４のクランクウェブ９に形成されクランクピン５からのオイルを受け入れるオイル溝１９と、クランクウェブ９に形成されオイル溝１９内のオイルをシリンダ１（図１参照）の内面に向けて噴出させるためのオイル噴出穴２０と、コネクティングロッド６の大端部１１に設けられオイル溝１９内に突起される突起部２１とを備える。

オイル溝１９は、大端部１１と重なるクランクウェブ９の内側面９ａに形成されると共に、クランクピン５と同軸の環状に形成される。また、オイル溝１９は断面矩形に形成される。なお、オイル溝１９の断面形状はこれに限るものではない。例えばオイル溝１９は断面半円状に形成されてもよい。

図２及び図５に示すように、オイル噴出穴２０は、クランクウェブ９の先端部９ｂに形成される。ここで、クランクウェブ９の先端部９ｂとは、クランクピン５に臨むクランクウェブ９のうちジャーナル８の回転中心からの距離がクランクピン５の中心より遠い部分をいう。また、オイル噴出穴２０の入口２０ａは、クランクウェブ先端部９ｂのオイル溝１９内に形成されると共に、オイル溝１９の底面１９ａに形成される。オイル噴出穴２０の出口２０ｂは、クランクウェブ９の先端部外面に開口して形成される。

また、オイル噴出穴２０は、クランクウェブ９の回転方向Ｒとは反対方向に傾斜されると共に、クランクピン５の軸方向においてクランクピン５の中心側から端部側に向かう方向（以下、クランクピン５の軸方向外方という）に傾斜される。特に、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃ、すなわち、オイル溝１９から分岐される部分のオイル噴出穴２０は、クランクウェブ９の回転方向Ｒとは反対方向に傾斜されることが好ましい。これにより、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃは、オイル溝１９に対して相対的に回転する突起部２１の回転方向に傾斜されることとなる。このため、突起部２１によって押されるオイルがオイル噴出穴２０からクランクウェブ９外に効率よく噴出される。

また、オイル噴出穴２０の出口部２０ｄ、すなわち、出口２０ｂ近傍のオイル噴出穴２０は、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃと同じ方向に延びる。特にオイル噴出穴２０の出口部２０ｄは、クランクピン５の軸方向外方に傾斜されることが好ましい。クランクシャフト４の回転で跳ね上げられるオイルは、主にクランクウェブ９の径方向外方に飛ぶ。このため、エンジンＥによっては、クランクウェブ９よりクランクピン５の軸方向外方のシリンダ１内面にてオイルが不足しがちになることも考えられる。しかし、オイル噴出穴２０の出口部２０ｄがクランクピン５の軸方向外方に傾斜されることにより、クランクウェブ９よりクランクピン５の軸方向外方にオイルを飛ばすことができ、クランクウェブ９よりクランクピン５の軸方向外方のシリンダ１内面にもオイルを潤沢に供給することができる。なお、オイル噴出穴２０は、全体が同じ方向に延びるものを図示するが、これに限るものではない。例えば、入口部２０ｃの延長方向と出口部２０ｄの延長方向は異なっていてもよい。

図４及び図５に示すように、突起部２１は、オイル溝１９内のオイルをオイル溝１９の周方向に押すためのものであり、大端部１１からクランクピン５の軸方向に突起される。また、突起部２１は、オイル溝１９の周方向に延びて正面視（図３）弧状に形成されると共に、側面視（図９）台形状に形成される。すなわち、突起部２１の周方向の両端部には、傾斜面２２ａ、２２ｂが形成される。傾斜面２２ａ、２２ｂは、オイル溝１９の底面１９ａの方向に向くように傾斜されると共に、オイル溝１９の周方向に向く。また、突起部２１は、オイル溝１９に遊嵌すると共に、オイル溝１９の底面１９ａ、外周面１９ｂ及び内周面１９ｃに微小な隙間を隔てて接近され、オイル溝１９内を周方向に仕切る。また特に、突起部２１は、オイル噴出穴２０の出口２０ｂがシリンダ１の方向、すなわち上方に向いたときオイル噴出穴２０の入口２０ａに接近するように配置される。なお、傾斜面２２ａ、２２ｂは、突起部２１の周方向の両端部に形成されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、クランクウェブ９の回転方向Ｒ前方側の傾斜面２２ｂは省略されてもよい。

本実施の形態の作用について説明する。

図５は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図であり、上死点における突起部２１及びオイル噴出穴２０の位置関係を示す。図６は、図５の状態からクランクシャフト４が回転方向Ｒに９０°回転された状態を示す。図７は、図６の状態からクランクシャフト４が回転方向Ｒに１８０°回転された状態を示す。図８は、図７の状態からクランクシャフトがさらに回転方向Ｒに９０°未満の角度回転されて突起部２１がオイル噴出穴２０の入口２０ａに接近された上死点直前の状態を示す。

図１に示すように、クランクシャフト４が回転されると、ポンプＰが駆動される。ポンプＰは、オイルパン１６からオイルを吸い上げ、そのオイルをメインギャラリ１４に供給する。メインギャラリ１４に供給されたオイルは、第１油路１５、ジャーナル軸受３及び第２油路１７を介してクランクピン５の表面に供給される。図２に示すように、オイルは、第２油路１７からクランクピン５の表面に連続的かつ潤沢に供給され、クランクピン５の全周に行き渡ると共に、クランクピン５の両端に向かって流れる。これにより、クランクピン５及び大端部１１間が潤滑される。クランクピン５の両端に至ったオイルは、クランクウェブ９及び大端部１１間の隙間に沿ってクランクピン５の径方向外方に拡がる。これにより、オイルがクランクウェブ９及び大端部１１間に行き渡ると共にオイル溝１９内に溜まる。そして、オイル溝１９内に溜まったオイルのごく一部は、径方向外方に溢れ、オイル溝１９より外周側のクランクウェブ９及び大端部１１間に行き渡る。

また図５及び図６に示すように、クランクシャフト４が回転されることにより、クランクピン５はジャーナル８を中心として回転される。これにより、クランクピン５と同軸に配置されるオイル溝１９もジャーナル８を中心として回転される。

コネクティングロッド６は、小端部１２の運動方向をピストン７及びシリンダ１によって上下方向のみに規制される。このため、コネクティングロッド６は、大端部１１側をジャーナル８を中心として回転されつつも起立した姿勢を維持する。これにより、大端部１１はクランクピン５及びクランクウェブ９に対して相対的に回転されることとなり、大端部１１に設けられた突起部２１もクランクウェブ９に形成されたオイル溝１９に対してその周方向に沿うように相対的に回転される。

突起部２１は、オイル溝１９に対して相対回転することで回転方向前方のオイルを傾斜面２２ａで押す。このとき、突起部２１はオイル溝１９に対し比較的高速で相対回転される。また、オイルは、オイル溝１９内に連続的かつ潤沢に供給され、比較的高粘度である。このため、突起部２１の回転方向前方のオイルは回転方向後方のオイルより高い油圧になる。

図７及び図８に示すように、この状態で突起部２１がオイル噴出穴２０の入口２０ａに接近すると、オイル噴出穴２０の入口２０ａの油圧は上昇する。そして図９に示すように、傾斜面２２ａがオイル噴出穴２０の入口２０ａに対して対向する位置に至ると、入口２０ａの油圧は急激に上昇し、オイル噴出穴２０の出口２０ｂから比較的大量のオイルが勢いよく噴出される。このとき、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃは、クランクウェブ９の回転方向とは反対方向に傾斜されるため、傾斜面２２ａの垂線Ｖに対して浅い角度となる。すなわち、傾斜面２２ａの垂線Ｖと入口部２０ｃが略同一方向となる。このため、傾斜面２２ａに押されたオイルは、その押された方向のままオイル噴出穴２０内に導入されることとなり、オイル噴出穴２０内に円滑に導入される。

また、図８に示すように、オイル噴出穴２０は出口２０ｂを上方に向けた姿勢となっており、ピストン７は上死点近傍にある。このため、オイル噴出穴２０の出口２０ｂから噴出されたオイルは上方に飛び、ピストン７より下方のシリンダ１内面に潤沢に供給される。

この後、突起部２１がオイル噴出穴２０の入口２０ａを通過すると、オイル噴出穴入口２０ａの油圧は急激に落ち、オイルの噴出は一時的に停止又は減少する。

以後、ピストン７が上死点に接近する度にオイル噴出穴２０の出口２０ｂから大量のオイルが勢いよく噴出され、これ以外のタイミングではオイル噴出穴２０の出口２０ｂからのオイル噴出が停止又は減少されるという動作を繰り返す。

このように、オイル供給機構１８は、クランクウェブ９に環状に形成されクランクピン５からのオイルを受け入れるオイル溝１９と、クランクウェブ９に形成されオイル溝１９内のオイルをシリンダ１の内面に向けて噴出させるためのオイル噴出穴２０と、大端部１１に設けられオイル溝１９内に突起される突起部２１とを備え、突起部２１は、オイル噴出穴２０の出口２０ｂがシリンダ１の方向に向いたとき、オイル噴出穴２０の入口２０ａに接近するように配置され、突起部２１のクランクウェブ９回転方向後方の端部には、突起部２１がオイル噴出穴２０の入口２０ａに接近したとき入口２０ａの方向に向くように傾斜される傾斜面２２ａが形成される。このため、オイル溝１９内に供給されるオイルをクランクシャフト４の回転と同期させてオイル噴出穴２０からシリンダ１に向けて噴出させることができ、シリンダ１内へのオイル供給量を増加させることができる。そして、オイル噴出穴２０の入口２０ａが傾斜面２２ａと対向する位置になったとき、オイル噴出穴２０からオイルを効率よく噴出させることができる。

また、オイル噴出穴２０の出口部２０ｄは、クランクピン５の軸方向外方に傾斜される。このため、クランクウェブ９よりクランクピン５の軸方向外方にオイルを飛ばすことができ、クランクウェブ９よりクランクピン５の軸方向外方のシリンダ１内面にもオイルを潤沢に供給することができる。

また、オイル噴出穴２０は、クランクウェブ９の先端部９ｂに形成される。このため、ピストン７が上死点近傍に位置されたときオイル噴出穴２０からオイルを噴出させることができ、シリンダ１内面に確実にオイルを供給できる。

また、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃは、クランクウェブ９の回転方向とは反対方向に傾斜される。このため、突起部２１がオイルを押す方向に、オイル噴出穴２０の入口部２０ｃの方向を近づけることができ、オイル溝１９内のオイルをオイル噴出穴２０内に円滑に導くことができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）図１０に示すように、オイル噴出穴２０の出口２０ｂには、流路を絞る絞り部３０が形成されてもよい。これによれば、オイル噴出穴２０から噴出されるオイルの勢いを強めることができ、シリンダ１の内面にオイルをより確実に到達させることができる。

（２）図１１に示すように、オイル溝１９には、オイル噴出穴２０内の圧力を高めるべくオイル溝１９を堰き止めるゲート部材３１が開閉自在に設けられてもよい。この場合、ゲート部材３１は、オイル噴出穴２０の入口２０ａより突起部２１の相対回転方向側のオイル溝１９内に配置されるとよい。また、ゲート部材３１はオイル溝１９を区画するクランクウェブ９に突起部２１の相対回転方向側に傾倒可能に枢支されるとよい。そして、オイル溝１９を区画するクランクウェブ９には、ゲート部材３１を起立方向、すなわち、オイル溝１９を塞ぐ方向に付勢するスプリング３２が設けられるとよい。

またさらに、クランクウェブ９には、倒れたゲート部材３１を収容し突起部の通過を許容するための凹部３３が形成されるとよい。また、スプリング３２は、突起部２１がオイル噴出穴２０の位置に重なったときの圧力ではゲート部材３１が倒れない程度のバネ強さに設定されるとよい。これによれば、突起部２１がオイル噴出穴２０の位置に重なるまでは相対回転方向前方の圧力を高め続けることができ、オイル噴出穴２０から噴出されるオイルの勢いを強めることができる。そして、シリンダ１の内面にオイルをより確実に到達させることができる。また、突起部２１がオイル噴出穴２０の位置を越えた後は、突起部２１がゲート部材３１に当たり、あるいは、突起部２１の相対移動方向前方の圧力がゲート部材３１に作用し、ゲート部材３１が開く。

（３）図１２に示すように、オイル噴出穴２０の入口２０ａは、オイル溝１９の外周面１９ｂに形成されてもよい。この場合、傾斜面２２ａは、オイル溝１９の周方向に向くと共に、オイル溝１９の外周面１９ｂに向くように形成されるとよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ シリンダ
５ クランクピン
６ コネクティングロッド
９ クランクウェブ
９ａ 内側面
１１ 大端部
１８ オイル供給機構
１９ オイル溝
２０ オイル噴出穴
２０ａ 入口
２０ｃ 出口
２１ 突起部
２２ａ 傾斜面

Claims (8)

1. コネクティングロッドの大端部と重なるクランクウェブの内側面にクランクピンと同軸の環状に形成され、前記クランクピンからのオイルを受け入れるオイル溝と、
   前記クランクウェブに形成され、前記オイル溝内のオイルをシリンダに向けて噴出させるためのオイル噴出穴と、
   前記大端部に設けられ、前記オイル溝内に突起される突起部とを備え、
   前記突起部は、前記オイル噴出穴の出口が前記シリンダの方向に向いたとき、前記オイル噴出穴の入口に接近するように配置され、
   前記突起部のクランクウェブ回転方向後方の端部には、前記突起部が前記オイル噴出穴の入口に接近したとき前記入口の方向に向く傾斜面が形成された
   ことを特徴とするオイル供給機構。
2. 前記オイル噴出穴の入口は、前記オイル溝の底面に形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイル供給機構。
3. 前記オイル噴出穴の入口は、前記オイル溝の外周面に形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイル供給装置。
4. 前記オイル噴出穴の出口部は、前記クランクピンの軸方向外方に傾斜された
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオイル供給機構。
5. 前記オイル噴出穴は、前記クランクウェブの先端部に形成された
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のオイル供給機構。
6. 前記オイル噴出穴の入口部は、前記クランクウェブの回転方向とは反対方向に傾斜された
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のオイル供給機構。
7. 前記オイル噴出穴の出口には、流路を絞る絞り部が形成された
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のオイル供給機構。
8. 前記オイル溝には、前記オイル噴出穴内の圧力を高めるべく前記オイル溝を堰き止めるゲート部材が開閉自在に設けられた
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のオイル供給機構。

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