JPH04110215U - 内燃機関のクランク軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 潤滑油の流量を多くして潤滑性能を向上、軸
受部の摩耗を少なくし、小型化で高出力の内燃機関に有
用なクランク軸を得る。 【構成】 すべり軸受を介するクランクジャーナルおよ
びクランクピンの外周に、クランク軸内に形成した油路
に連通する油溝を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高出力の内燃機関に用いて、潤滑油の流量を多くして軸受性能を向 上して軸受部の摩耗を少なくするクランク軸に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの多気筒内燃機関用クランク軸を 図２により説明する。 クランク軸１は、クランクケース８のすべり軸受１４により軸支するクランク ジャーナル２とすべり軸受１５を介してコンロッド９と連結するクランクピン３ を備えている。そして一般に、上記各すべり軸受１４、１５は、溝１２を有する 半割りすべり軸受と溝を有しない半割りすべり軸受を組み合わせ構成している。

【０００３】 各クランクジャーナル２および各クランクピン３と各すべり軸受１４、１５に は、内燃機関が起動回転するときに各クランクジャーナル２および各クランクピ ン３と各すべり軸受１４、１５が固体接触して生じる焼き付きや過大な摩耗を、 適性な油膜を形成して防ぐため、潤滑油が供給されている。即ち、潤滑油は、内 燃機関内に組み込まれたオイルポンプ（図示せず）により圧送され、クランクケ ース８ほかに設けたオイルギャラリー１６よりすべり軸受１４の溝１２へ連通す る潤滑油の通路を経由して各クランクジャーナル２に到達する。そして潤滑油の 一部は、各クランクジャーナル２からクランク軸１内に穿設した油路１１を介し て各クランクピン３へも供給される。

【０００４】 近年、エンジンにはファンやダイナモだけでなく、エアコン用のコンプレッサ やパワーステアリング用のポンプ、或いはスーパーチャージャー用のエアコンプ レッサ等の補機類を多く取付けるようになってきている。これに伴い、クランク 軸の補機取付け側端部のクランクジャーナルとすべり軸受に、比較的大きな負荷 が加わる傾向にあり、焼き付きや過大な摩耗を発生する恐れがある。

【０００５】 これを対策するものとして、特開昭６３−１０９２１５号公報には、補機をク ランク軸よりも燃焼室側に配置し、溝を有する半割りすべり軸受および溝を有し ない半割りすべり軸受をそれぞれキャップ側および燃焼室側に対して適性配置し て、補機からの負荷により生じる打音を抑制する開示がある。

【０００６】 また、水平対向エンジンやＶ型エンジンのように、クランク軸が短く、軸受に かかる面圧が比較的高いエンジンに対して、特開昭６２−１５１６１７号公報に は、クランクジャーナルを軸支する半割りすべり軸受の非荷重部に溝を形成し、 クランクジャーナルにクランク軸の回動状態でも半割りすべり軸受の溝に交代的 に連通開口する油孔を形成し、絶えず潤滑油をクランクジャーナルに供給する開 示がある。

【０００７】 その他、特開昭６３−１９５３９４号公報には、密閉型回転圧縮機のクランク ジャーナルに螺旋状の油溝と更に下方に分岐油溝を設け、潤滑油をクランクジャ ーナルに一様に分布させる開示がある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

内燃機関は、燃料消費率の向上ほかを目的にますます高出力でしかも小型化の 傾向にあり、前記補機類の負荷の増加に加え、各クランクジャーナルや各クラン クピンも過酷な潤滑状態になっており、潤滑効果を上げるため多量に潤滑油を軸 受部に供給する必要がある。

【０００９】 上記、特開昭６２−１５１６１７号公報や特開昭６３−１０９２１５号公報に 示す構造のすべり軸受では、すべり軸受溝の断面積が小さいため潤滑油を多量に 流すことが難しい。流量が少ないと、高い軸受負荷を受けたときの過熱を十分に 冷却することができず、最小油膜厚さが更に減少し、クランクジャーナル部およ びクランクピン部と各すべり軸受とが金属接触を起こし、軸受部の焼き付きや過 大な摩耗を生じる危険性ある。

【００１０】 すべり軸受の溝を大きくして流量を多くすることはできるが、すべり軸受の厚 さや長さをより大きくする必要があり、クランク軸やエンジン全体が大きくなっ て、小型化と逆行することになる。

【００１１】 また、特開昭６３−１９５３９４号公報のクランク軸は、密閉型回転圧縮機用 として、軸方向に長い回転圧縮機のクランク軸のクランクジャーナルに、潤滑油 を均一に供給する目的のもので、潤滑油の流量を増大させる効果はない。また、 高速回転する内燃機関用クランク軸に軸方向の油溝を設けることは、キャビテー ション発生の恐れがあり、適用することはできない。

【００１２】 本考案は、小型化で高出力の内燃機関に対応して、潤滑油の流量を多く流して 潤滑性能を向上し、軸受部の焼き付きや摩耗を少なくする内燃機関のクランク軸 を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案は上述した事情に鑑み、高出力の内燃機関のクランク軸１において、ク ランクケースのすべり軸受１４により軸支するクランクジャーナル２の外周４、 およびすべり軸受１５を介してコンロッド９と連結するクランクピン３の外周５ の少なくともいずれか一方に、クランク軸１に形成した油路１１に連通する油溝 ６、７を設けたことを特徴とする。そして、クランク軸１に形成した油溝６、７ は、外周５の全周にわたるものである。

【００１４】

【作用】

図１を用いて説明する。 上述の構成によれば、各クランクジャーナル２および各クランクピン３の外周 ４、５に設けた油溝６、７により潤滑油の通路断面積が大きくなり、潤滑油の流 量を多くすることができる。

【００１５】 オイルポンプ（図示せず）から圧送された潤滑油（図１における矢印）は、ク ランクケース８に形成して各すべり軸受１４の溝１２へ連通する潤滑油の通路を 経由してクランクジャーナル２に充分に供給される。潤滑油の一部はクランクジ ャーナル２部のしゅう動の潤滑の役目を果たし、クランクケース８、キャップ１ ０およびウェブ１７の隙間を抜けてオイルパン（図示せず）に落下する。

【００１６】 また、クランクジャーナル２に届いた潤滑油の一部は、クランクジャーナル２ の油溝６からクランク軸１内に穿設した油路１１を介し、外周５に油溝７を有す る各クランクピン３に充分供給される。多量の潤滑油を流すことによって冷却能 力が向上し、高い潤滑性能を達成、維持することができる。

【００１７】 各クランクジャーナル２および各クランクピン３の外周４、５に油溝６、７を 設けたため、すべり軸受１４、１５との軸受負荷面積は小さくなり、単位面積当 たりの負荷は大きくなるが、供給油圧を低下させないように考慮し、多量の潤滑 油を流すことにより、油溝６、７を有しない従来のものに比べて軸受能力が向上 る。

【００１８】 他に、油溝６、７部の疲労強度低下が懸念されるが、クランク軸１の最大応力 部位はクランクピン３の付け根１８部分で、一方油溝６、７を設ける中央部分の 応力は低く、油溝を設けることによっても約２０％程度応力が上昇するに過ぎず 、問題の発生は少ない。

【００１９】 従って、本考案の内燃機関のクランク軸１の強度は、油溝６、７なしのものと 殆ど差異がないので、高出力で小型の内燃機関用として用いることができる。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１の組立図により説明する。 ガソリンエンジンのクランク軸１のクランクジャーナル２に幅３．５ｍｍ、半 径２．０ｍｍ、深さ約１．５ｍｍの半月状の油溝６を旋削加工して設けた。

【００２１】 クランクジャーナル２の半割りすべり軸受１４は、クランクケース８側および キャップ１０とも溝１２付きとした。クランクピン３とコンロッド９間の半割り すべり軸受１５は溝なしとした。

【００２２】 ガソリンエンジンの仕様および試験の条件は以下の通りで、油溝６付きと油溝 なしについて試験を行い、潤滑油の流路抵抗および連続運転後の軸受部の摩耗量 を求めた。 エンジンの型式：４ストローク３気筒 排気量 ：０．５５リットル 過給方式 ：インタークーラー付きタ−ボチャージャ 回転数 ：７０００ｒ／ｍ 負荷 ：最高出力 試験時間 ：各１００時間 クランク軸材質：球状黒鉛鋳鉄 クランクジャーナル部すべり軸受：アルミニウム合金 クランクピン部すべり軸受：オーバレイ付ケルメット

【００２３】 （１）流路抵抗 オイルギャラリー１６内の潤滑油の圧力が油溝なしのクランクジャーナル２の 場合には、約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2 であったが、油溝６付きクランクジャーナル ２では約２．９ｋｇｆ／ｃｍ2 に低下した。これは、油溝６により潤滑油通路の 断面積が大きくなり、流路抵抗が減少したためである。

【００２４】 （２）軸受部の摩耗量 クランクジャーナル２の外周４に油溝６を設けた本考案と，油溝なしの従来の ものを、１００時間連続運転後の各軸受部２０、２１の摩耗量を調査比較した。 今回の実験では試験結果を相対的に比較するために、油溝６付きのクランクジャ ーナル２の試験は、油圧減圧弁を調整し、油溝なしクランクジャーナル２と同等 レベルまて油圧を上昇して行った。軸受部２０の摩耗量の結果をクランクジャー ナル２とそのすべり軸受１４について表１に、軸受部２１の結果をクランクピン ３とすべり軸受１５について表２に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】 表１および表２より、本考案の油溝６付きのクランクジャーナル２では、クラ ンクジャーナル２、クランクピン３およびすべり軸受１４、１５の摩耗量とも、 油溝なしよりも少なく軸受耐久性に優れていることが判る。

【００２８】 上記試験はガソリンエンジンについて行ったが、ガソリンエンジンよりも過酷 なディーゼルエンジンでは、更に油溝６、７付きが軸受耐久性の効果が顕著に出 てくる。

【００２９】

【考案の効果】

以上詳述のとおり、本考案の内燃機関のクランク軸は、クランクケースのすべ り軸受により軸支するクランクジャーナルの外周、およびすべり軸受を介してコ ンロッドと連結するクランクピンの外周の少なくともいずれか一方に、クランク 軸に形成した油路に連通する油溝を設けたので、潤滑油の通路断面積が大きく、 潤滑油の流量を多くすることができ、従って潤滑性能を向上して軸受部の摩耗を 少なくし、高出力の内燃機関に極めて有用である。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るクランク軸の一実施例を示す組立
図の一部断面図である。

【図２】従来のクランク軸の組立図の断面図である。

【符号の説明】 １ クランク軸 ２ クランクジャーナル ３ クランクピン ４、５ 外周 ６、７ 油溝 ８ クランクケース ９ コンロッド １０、１９ キャップ １１ 油路 １２ 溝 １４、１５ すべり軸受 １６ オイルギャラリ １７ ウェブ １８ 付け根 ２０、２１ 軸受部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクケース８のすべり軸受１４によ
   り軸支するクランクジャーナル２の外周４、およびすべ
   り軸受１５を介してコンロッド９と連結するクランクピ
   ン３の外周５の少なくともいずれか一方に、クランク軸
   １に形成した油路１１に連通する油溝６、７を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関のクランク軸。
2. 【請求項２】 クランク軸１に形成した油溝６、７が、
   外周５全周にわたることを特徴とする請求項１記載の内
   燃機関のクランク軸。