JP4428240B2 - エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造に関するものである。

従来から、シリンダブロックに支承されるクランクジャーナルからコネクティングロッドを支承するクランクピンに潤滑油を供給するための、エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造が知られている。この潤滑油路構造は、例えば、クランクシャフトの内部にクランクジャーナルの外周面とクランクピンの外周面とを連通するように形成された直線状の油孔を備えている。そして、クランクシャフトの回転に伴う遠心力によって、潤滑油をクランクジャーナルの外周面から油孔を介してクランクピンの外周面に供給して、クランクピンとコネクティングロッドとの間の摺動面を潤滑する。

ここで、この油孔をクランクピンの軸芯に対して一方側にオフセットした場合、油孔のクランクピン側の端部における上記一方側の部分の形状が比較的先鋭となり、この先鋭部に応力集中が発生する。これは、クランクシャフトの捻り強度が低下して好ましくない。

そこで、特許文献１及び２のものでは、油孔のクランクピン側の端部に面取り部を形成している。これにより、油孔の先鋭部がなくなり、応力集中の発生が低減する。
実開平６−１５３８１８号公報 特開平１０−１２２２２８号公報

しかしながら、特許文献１及び２のものでは、上述の如く、面取り部を形成することで、油孔の先鋭部をなくしているものの、これら面取り部の形態等を原因として、潤滑油がクランクピンの軸芯方向に流れて漏れてしまいやすく、摺動面の潤滑性の低下を招いていた。

また、面取り部を大きくすると、潤滑油の漏れ量が増加してしまうため、面取り部は極力大きくしたくないという要望もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダブロックに支承されるクランクジャーナルからコネクティングロッドを支承するクランクピンに潤滑油を供給するための直線状の油孔を備えたエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造において、応力集中の発生を低減しながら、クランクピンとコネクティングロッドとの間の摺動面の潤滑性を向上させる技術を提供することにある。

第１の発明は、シリンダブロックに支承されるクランクジャーナルからコネクティングロッドを支承するクランクピンに潤滑油を供給するための直線状の油孔を備えたエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造であって、上記油孔は、上記クランクジャーナルから上記クランクピンの外周面近傍まで延び、軸芯の延長線が上記クランクピンの外周面の軸芯方向中心に対して上記クランクジャーナルとは反対側にオフセットした位置で上記クランクピンの外周面と交差する第１油孔と、軸芯が該クランクピンの軸芯方向中心位置を通り、該クランクピンの外周面からクランクピンの軸芯に向かって延びて上記第１油孔と連通する第２油孔とを有し、上記第２油孔は、軸芯が上記クランクピンの軸芯方向視で該クランクピンの外周面と垂直な垂線に対して所定角度だけ傾斜すべく、該軸芯の延長線が上記クランクピンの軸芯方向視で上記クランクピンの軸芯に対して上記クランクシャフトの回転方向側にオフセットした位置を通るように構成され、上記第２油孔の上記クランクピンの外周面側の端部には、幅が上記クランクシャフトの回転方向とは反対側に行くに従って広くなり、軸芯が上記第２油孔の軸芯と一致する面取り部が形成されていることを特徴とすることを特徴とするものである。

これにより、第２油孔及び面取り部を形成することで、第１油孔の先鋭部をなくすることができる。そのため、応力集中の発生を低減することができる。

また、第２油孔のクランクピンの外周面側の端部に、幅がクランクシャフトの回転方向とは反対側に行くに従って広くなる面取り部を形成しているので、面取り部におけるクランクシャフトの回転方向とは反対側の部分を比較的大きくすることができる。そのため、油孔からクランクピンの外周面に供給される潤滑油は、クランクシャフトの回転方向とは反対側に流れやすくなる。よって、面取り部を全体として大きくすることなく、潤滑油を、クランクピンの外周面におけるクランクシャフトの回転方向とは反対側に、すなわち、コネクティングロッドのクランクピンに対する摺動方向側に十分に供給することができる。したがって、クランクピンとコネクティングロッドとの間の摺動面における油膜の厚さを十分に確保することができ、摺動面の潤滑性を向上させることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１油孔の上記クランクピン側の部分が、上記クランクシャフトの軸芯方向視で上記クランクジャーナルの軸芯と上記クランクピンの軸芯とを結ぶ直線に対して上記クランクシャフトの回転方向側にオフセットした位置に配置されていることを特徴とするものである。

これにより、第１油孔のクランクピン側の部分を、クランクシャフトの軸芯方向視でクランクジャーナルの軸芯とクランクピンの軸芯とを結ぶ直線に対してクランクシャフトの回転方向側にオフセットした位置に配置しているので、潤滑油を、クランクピンの外周面におけるクランクシャフトの回転方向とは反対側に、すなわち、コネクティングロッドのクランクピンに対する摺動方向側により一層十分に供給することができる。そのため、摺動面の潤滑性をより一層向上させることができる。

本発明によれば、第２油孔及び面取り部を形成することで、第１油孔の先鋭部をなくすることができ、応力集中の発生を低減することができる。また、第２油孔のクランクピンの外周面側の端部に、幅がクランクシャフトの回転方向とは反対側に行くに従って広くなる面取り部を形成しているので、面取り部を全体として大きくすることなく、潤滑油を、クランクピンの外周面におけるクランクシャフトの回転方向とは反対側に、すなわち、コネクティングロッドのクランクピンに対する摺動方向側に十分に供給することができる。したがって、クランクピンとコネクティングロッドとの間の摺動面における油膜の厚さを十分に確保することができ、摺動面の潤滑性を向上させることができる。以上の結果、応力集中の発生を低減しながら、摺動面の潤滑性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施形態に係るエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造１０は、クランクシャフト３０のクランクジャーナル３１からクランクピン３２に潤滑油を供給するための直線状の油孔２０を備えている。

図１に示すように、クランクシャフト３０は、互いに所定間隔を開けて同一軸線Ａ_Ｊ上に配設された複数のクランクジャーナル３１と、相隣り合うクランクジャーナル３１間にそれぞれ配設された複数対のクランクウェブ３３と、各一対のクランクウェブ３３間にそれぞれ配設され、クランクジャーナル３１の軸芯Ａ_Ｊに対して所定量だけオフセットした複数のクランクピン３２とを一体的に結合して構成されている。クランクシャフト３０は、クランクジャーナル３１を中心として回転する。クランクジャーナル３１は、シリンダブロック（図示せず）に軸受（図示せず）を介して回転自在に支承されている。クランクピン３２は、コネクティングロッド（図示せず）の大端部を軸受けを介して回転自在に支承している。クランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐは、クランクジャーナル３１の軸芯Ａ_Ｊと平行である。尚、図１では、２つのクランクジャーナル３１と一対のクランクウェブ３３と１つのクランクピン３２が図示されている。

図１〜図４に示すように、油孔２０は、クランクシャフト３０の内部に後述の油孔２４とクランクピン３２の外周面とを連通するように形成されている。油孔２０は、第１油孔２１と第２油孔２２とを連結した２段通路によって構成されている。この第２油孔２２は、油孔２０の一部である一方、第１油孔２１の面取り部でもある。

第１油孔２１は、クランクジャーナル３１からクランクピン３２の外周面近傍まで延びている。第１油孔２１のクランクピン３２側の開口端２１ａは、第２油孔２２と接続されている（図３及び図４参照）。第１油孔２１の軸芯Ａ_１の延長線は、クランクピン３２の外周面の軸芯方向中心（つまりクランクピン３２の軸受け幅中心）に対してクランクジャーナル３１（図１で示すクランクジャーナル３１のうち右側のもの）とは反対側（図１では左側）に僅かにオフセットした位置でクランクピン３２の外周面と交差している。第１油孔２１は、クランクシャフト３０の側面視で、クランクジャーナル３１の軸芯Ａ_Ｊ及びクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐに対して傾斜している（図１参照）。第１油孔２１のクランクジャーナル３１側の部分（つまり、第１油孔２１におけるクランクジャーナル３１の内部に形成された部分）は、クランクシャフト３０（クランクジャーナル３１）の軸芯方向視で、クランクジャーナル３１の軸芯Ａ_Ｊ（中心）とクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐ（中心）とを結ぶ直線Ｌに対してクランクシャフト３０の回転方向とは反対側（図２では右側）にオフセットした位置に配設されている。第１油孔２１のクランクピン３２側の部分（つまり、第１油孔２１におけるクランクピン３２の内部に形成された部分）は、クランクシャフト３０（クランクピン３２）の軸芯方向視で、直線Ｌ（またはクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐ）に対してクランクシャフト３０の回転方向側（図２では左側）にオフセットした位置に配置されている。すなわち、第１油孔２１は、クランクシャフト３０の軸芯方向視で、クランクシャフト３０の回転方向側に傾いている。

第２油孔２２は、軸芯Ａ_２がクランクピン３２の軸芯方向中心位置を通っている（図１参照）。第２油孔２２は、クランクピン３２の外周面からクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐ（つまりクランクピン３２の内部）に向かって延びて第１油孔２１のクランクピン３２側の開口端２１ａと連通している。すなわち、第２油孔２２は、クランクピン３２の内部にクランクピン３２の外周面と第１油孔２１の開口端２１ａとを連通するように形成されている。第２油孔２２の開口面積は、第１油孔２１の開口端２１ａの開口面積よりも大きい（図３参照）。図５に示すように、第２油孔２２は、軸芯Ａ_２がクランクピン３２の軸芯方向視でクランクピン３２の外周面と垂直な垂線Ｐに対して所定角度θだけ傾斜するように、軸芯Ａ_２の延長線がクランクピン３２の軸芯方向視でクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐに対してクランクシャフト３０の回転方向側にオフセットした位置を通っている。図５では、垂線Ｐは、第２油孔２２の軸芯Ａ_２及びクランクピン３２の外周面の交点とクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐとを結ぶ直線である。

図１〜図５に示すように、第２油孔２２のクランクピン３２の外周面側の開口端部２２ａ（つまり油孔２０の出口端部）には、面取り幅がクランクシャフト３０の回転方向とは反対側（つまり、コネクティングロッドのクランクピン３２に対する摺動方向側。図３では右側）に行くに従って広くなる面取り部２３が形成されている。すなわち、この面取り部２３は、クランクシャフト３０の回転方向とは反対側の部分がクランクシャフト３０の回転方向側の部分よりも大きい。面取り部２３は、略三日月形の凹曲面に形成されていて（図３参照）、軸芯Ａ_３が第２油孔２２の軸芯Ａ_２と一致している（図５参照）。

クランクジャーナル３１の内部には、クランクジャーナル３１の径方向に延び、かつシリンダブロックからの潤滑油をクランクジャーナル３１とシリンダブロックとの間の摺動面に供給するための油孔２４がさらに形成されている。

−油孔の加工工程−
以下、図５及び図６を参照しながら、油孔２０の加工工程について説明する。まず、孔あけ加工を行う。すなわち、クランクシャフト３０の半製品に孔あけ用ドリル（図示せず）を用いて穿孔する。この孔あけ加工では、孔あけドリルの軸芯の延長線を、クランクピン３２の外周面の軸芯方向中心に対してクランクジャーナル３１とは反対側に僅かにオフセットした位置でクランクピン３２の外周面と交差させて穿孔し、それ以外は、従来の孔あけ加工とほぼ同様である。以上により、第１油孔２１が形成される。尚、孔あけ加工後、第１油孔２１のクランクピン３２側の端部には先鋭部が生じている。

次に、面取り加工を行う。すなわち、孔あけ加工後のクランクピン３２の外周面（詳細には、第１油孔２１のクランクピン３２側の端部付近）に面取り用ドリル４０（図６参照）を用いて穿孔する。この面取り用ドリル４０は、先端部が２段形状に形成されていて、１段目の部分４０ａで第２油孔２２を形成し、２段目の部分４０ｂで面取り部２３を形成するようになっている。この面取り加工は、面取り用ドリル４０の軸芯Ａ_Ｄをクランクピン３２の軸芯方向視で図５で示す垂線Ｐと一致させて穿孔するのが一般的であるが、本実施形態では、面取り用ドリル４０の軸芯Ａ_Ｄをクランクピン３２の軸芯方向視で垂線Ｐに対して所定角度θだけ傾けて（つまり、軸芯Ａ_Ｄの延長線を、クランクピン３２の軸芯方向視で、クランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐに対してクランクシャフト３０の回転方向側にオフセットさせて）穿孔する。以上により、第２油孔２２及び面取り部２３が同時に形成される。すなわち、２段形状の面取り部が形成される。

ここで、上述の如く、第２油孔２２及び面取り部２３が第１油孔２１の面取り部として形成されるので、第１油孔２１の先鋭部がなくなる。また、上述のように、面取り用ドリル４０の軸芯Ａ_Ｄがクランクピン３２の軸芯方向視で垂線Ｐに対して所定角度θだけ傾いた状態で穿孔されるので、軸芯Ａ_２がクランクピン３２の軸芯方向視で垂線Ｐに対して所定角度θだけ傾斜する第２油孔２２が形成され、さらに、その第２油孔２２の開口端部２２ａに、クランクシャフト３０の回転方向とは反対側の部分が幅広の面取り部２３が形成される。加えて、上述の如く、面取り用ドリル４０によって同時に第２油孔２２及び面取り部２３が形成されるので、第２油孔２２及び面取り部２３の軸芯Ａ_２，Ａ_３が一致する。尚、面取り加工の穿孔量を調整することで、面取り部２３の形成範囲や面取り部２３の大きさ等を調整することができる。

−エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造の潤滑油の供給動作−
以下、エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造１０の潤滑油の供給動作について説明する。まず、クランクシャフト３０が回転する。そして、クランクシャフト３０のその回転に伴う遠心力によって、潤滑油が、クランクジャーナル３１の外周面から油孔２４，２０を介してクランクピン３２の外周面に供給される。ここで、面取り部２３が、上述の如く、第２油孔２２の開口端部２２ａにおけるクランクシャフト３０の回転方向とは反対側に片寄るように形成されているので、油孔２０からクランクピン３２の外周面に供給される潤滑油は、クランクシャフト３０の回転方向とは反対側に流れやすくなる。

−効果−
以上により、本実施形態によれば、第２油孔２２及び面取り部２３を形成することで、第１油孔２１の先鋭部をなくすることができる。そのため、応力集中の発生を低減することができる。

また、第２油孔２２のクランクピン３２の外周面側の開口端部２２ａに、クランクシャフト３０の回転方向とは反対側に行くに従って面取り幅が広くなる面取り部２３を形成しているので、面取り部２３のクランクシャフト３０の回転方向とは反対側の部分を比較的大きくすることができる。そのため、油孔２０からクランクピン３２の外周面に供給される潤滑油は、クランクシャフト３０の回転方向とは反対側に流れやすくなる。よって、面取り部２３を全体として大きくすることなく、潤滑油を、クランクピン３２の外周面におけるクランクシャフト３０の回転方向とは反対側に、すなわち、コネクティングロッドのクランクピン３２に対する摺動方向側に十分に供給することができる。したがって、クランクピン３２とコネクティングロッドとの間の摺動面における油膜の厚さを十分に確保することができ、摺動面の潤滑性を向上させることができる。

以上の結果、応力集中の発生を低減しながら、摺動面の潤滑性を向上させることができる。

また、第２油孔２２は、軸芯Ａ_２がクランクピンの軸芯方向中心に対してオフセットした位置を通ることなく、クランクピン３２の軸芯方向中心位置を通っているので、上述のようにオフセットしている場合と比較して、潤滑油の漏れ量を抑制することができる。

また、第１油孔２１のクランクピン３２側の部分を、クランクシャフト３０の軸芯方向視でクランクジャーナル３１の軸芯Ａ_Ｊとクランクピン３２の軸芯Ａ_Ｐとを結ぶ直線Ｌに対してクランクシャフト３０の回転方向側にオフセットした位置に配置しているので、潤滑油を、クランクピン３２の外周面のクランクシャフト３０の回転方向とは反対側に、すなわち、コネクティングロッドのクランクピン３２に対する摺動方向側により一層十分に供給することができる。そのため、摺動面の潤滑性をより一層向上させることができる。

なお、本実施形態では、第１油孔２１のクランクピン３２側の部分は、クランクシャフト３０の軸芯方向視で、直線Ｌに対してクランクシャフト３０の回転方向側にオフセットした位置に配置されているが、これに限らず、例えば直線Ｌに対してクランクシャフト３０の回転方向とは反対側にオフセットした位置に配置されても良い。但し、摺動面の潤滑性の向上の見地から、直線Ｌに対してクランクシャフト３０の回転方向側にオフセットした位置に配置されるのが好ましい。

また、本実施形態では、油孔２０は、クランクシャフト３０の内部に油孔２４とクランクピン３２の外周面とを連通するように形成されているが、クランクジャーナル３１の外周面とクランクピン３２の外周面とを連通するように形成されても良い。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、シリンダブロックに支承されるクランクジャーナルからコネクティングロッドを支承するクランクピンに潤滑油を供給するための直線状の油孔を備えたエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造について有用である。

本発明の実施形態に係るクランクシャフトの側面図である。 クランクシャフトの正面図である。 クランクシャフトの平面図である。 クランクピン近傍の斜視図である。 面取り加工の様子を示す図である。 面取り用ドリルの正面図である。

１０ エンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造
２０ 油孔
２１ 第１油孔
２２ 第２油孔
２３ 面取り部
３０ クランクシャフト
３１ クランクジャーナル
３２ クランクピン
３３ クランクウェブ
４０ 面取り用ドリル
Ａ_１ 第１油孔の軸芯
Ａ_２ 第２油孔の軸芯
Ａ_３ 面取り部の軸芯
Ａ_Ｊ クランクジャーナルの軸芯
Ａ_Ｐ クランクピンの軸芯
Ａ_Ｄ 面取り用ドリルの軸芯
Ｌ クランクジャーナルの軸芯とクランクピンの軸芯とを結ぶ直線
Ｐ 垂線

Claims (2)

1. シリンダブロックに支承されるクランクジャーナルからコネクティングロッドを支承するクランクピンに潤滑油を供給するための直線状の油孔を備えたエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造であって、
   上記油孔は、上記クランクジャーナルから上記クランクピンの外周面近傍まで延び、軸芯の延長線が上記クランクピンの外周面の軸芯方向中心に対して上記クランクジャーナルとは反対側にオフセットした位置で上記クランクピンの外周面と交差する第１油孔と、軸芯が該クランクピンの軸芯方向中心位置を通り、該クランクピンの外周面からクランクピンの軸芯に向かって延びて上記第１油孔と連通する第２油孔とを有し、
   上記第２油孔は、軸芯が上記クランクピンの軸芯方向視で該クランクピンの外周面と垂直な垂線に対して所定角度だけ傾斜すべく、該軸芯の延長線が上記クランクピンの軸芯方向視で上記クランクピンの軸芯に対して上記クランクシャフトの回転方向側にオフセットした位置を通るように構成され、
   上記第２油孔の上記クランクピンの外周面側の端部には、幅が上記クランクシャフトの回転方向とは反対側に行くに従って広くなり、軸芯が上記第２油孔の軸芯と一致する面取り部が形成されていることを特徴とするエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造。
2. 請求項１記載のエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造において、
   上記第１油孔の上記クランクピン側の部分が、上記クランクシャフトの軸芯方向視で上記クランクジャーナルの軸芯と上記クランクピンの軸芯とを結ぶ直線に対して上記クランクシャフトの回転方向側にオフセットした位置に配置されていることを特徴とするエンジンのクランクシャフトの潤滑油路構造。

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