JPH0650118A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の高負荷など発生熱量の大きい運転状態
でも、クランクシャフトのクランクジャーナルならびに
クランクピンの良好な潤滑性を維持するため、これらの
部位を冷却するに十分な潤滑油量を供給できるようにす
る。 【構成】 オイルポンプからの潤滑油をクランクシャフ
ト１の主軸受２に供給する油道８と、主軸受２の潤滑油
をクランクジャーナル３からクランクピン６に導く油穴
９を備える内燃機関の潤滑装置において、クランクシャ
フト１内部に一端から他端に連続する冷却用のオイルギ
ャラリ１１を油穴９と別系統に形成すると共に、このオ
イルギャラリ１１を油道８に連絡する給油通路１０，１
２と、同じくオイルギャラリ１１をオイルパン１４に連
通する戻し通路１３，１５，１６を設ける。戻し通路１
５には流量を制御するコントロールバルブ１７を介装す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の潤滑装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の各部を潤滑するための装置と
しては、一般的に図４〜図６のように構成したものが知
られている。

【０００３】潤滑油はシリンダブロック３０下部のオイ
ルパン３１内に溜められ、ここからオイルストレーナ３
２を通してオイルポンプ３３で吸い上げられる。オイル
ポンプ３３からの潤滑油はオイルフイルタ３４からシリ
ンダブロック３０のメインギャラリ３５に入り、その一
部は油道４５からクランクシャフト３６の主軸受３８
に、他の一部はカムシャフト３７およびバルブ機構の潤
滑に供給され、それぞれオイルパン３１に戻る。

【０００４】主軸受３８の一部潤滑油はクランクシャフ
ト３６内部の穴３９を通り、クランクジャーナル４０か
らクランクピン４１に送られ、コンロッド４３のベアリ
ング４４を潤滑すると共に、さらに一部がコンロッド４
３のスプレイホール４２から噴出され、シリンダとピス
トンを潤滑してオイルパン３１に戻るのである。

【０００５】この場合、機関の各部へ送る潤滑油には適
正な圧力を持たせておかないと、各部の小さな隙間へ入
らなかったり、潤滑油系路内を循環しずらくなる。一
方、潤滑油の温度が低いときには、油圧が非常に増大し
てポンプ駆動負荷が増加する。また、潤滑油の温度が正
常であってもポンプ３３の送油能力は機関で必要とする
油量の２〜３倍の容量を有しているため、そのままだと
必要以上に油圧が上昇することにもなる。そのため、機
関の運転状態に拘わらず、ポンプ３３の吐出圧力を適正
に保つ上で、図７のようにオイルプレッシャレギュレー
タ４６が設けられる。

【０００６】このレギュレータ４６は油圧が低いときに
ポンプ３３のバイパス通路を閉じ、油圧が設定圧力以上
に上昇するとバイパス通路を開いてポンプ３３の吐出油
の一部をポンプ吸込側に戻すようになっている。なお、
図７のオイルポンプ３３はアウタギヤ４７とインナギヤ
４８が内接しながら回転する内接ギヤ式で、４９は高圧
から低圧へ油が漏れるのを防止するクレッセント（仕切
板）を示す。図８はオイルポンプ３３の吐出量と機関の
循環量および油圧との関係を例示する特性図である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、機関各部へ
供給される潤滑油は燃焼室からシリンダブロック３０の
壁などを通して伝わる熱などに加えて、各部の摺動によ
り発生する摩擦熱を受ける、言い換えればこれらの熱を
奪って外部に放出する冷却作用を果たすことになるが、
それでも高速高負荷の運転条件が続いたりすると、例え
ばクランクシャフト３６のクランクピン４１およびクラ
ンクジャーナル４０では１５０℃以上の高温状態になる
こともあり、そのため潤滑油の粘度が極度に低下して、
メタルコンタクトにより摩耗の増加や出力の低下などを
招くという問題点が生じる。

【０００８】そこで、機関潤滑系の各部温度を低下させ
るため、潤滑油の供給量（循環量）を増加することが考
えられる。潤滑油の供給量は基本的に各オイルクリアラ
ンス（５０μｍ程度）からの流出条件で決まるため、供
給量を増加しようとすればオイルクリアランスを大きめ
に取るか、もしくはオイルポンプ３３の吐出圧力（オイ
ルプレッシャレギュレータ４６の設定圧力）を高めに調
整することが必要となる。しかし、オイルクリアランス
を大きくするとメタル打音などの悪化を、オイルポンプ
の吐出圧力を高めるとポンプ３３の駆動損失の増大によ
り出力燃費の低下を招くという不具合があった。

【０００９】この発明はこのような問題点に着目してな
されたもので、クランクシャフトのクランクジャーナル
ならびにクランクピンの良好な潤滑性を維持するため、
これらの部位を冷却するに十分な潤滑油量を供給できる
装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１の発
明はオイルポンプからの潤滑油をクランクシャフトの主
軸受に供給する油道と、主軸受の潤滑油をクランクジャ
ーナルからクランクピンに導く油穴を備える内燃機関の
潤滑装置において、クランクシャフト内部に一端から他
端に連続する冷却用のオイルギャラリを油穴と別系統に
形成すると共に、このオイルギャラリを油道に連絡する
給油通路と、同じくオイルギャラリをオイルパンに連通
する戻し通路を設ける。

【００１１】この場合、請求項２の発明では戻し通路の
流量を制御するコントロールバルブを設ける。請求項３
の発明では、コントロールバルブは機関の運転状態に基
づいて高負荷など発生熱量の大きいときに開くものとす
る。

【００１２】請求項４の発明では、クランクシャフトは
軸芯を通る平面にて半割り形成の素材を両者の接合面に
アモルファス合金シートを挟んで組み合わせ、これらを
加熱して一体化後で油穴などの加工などを行うことによ
り作られる。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によると、オイルポンプからク
ランクシャフト側へ送られる潤滑油は油道から主軸受
に、さらにシャフト内部の油穴を通してクランクピンに
供給され、これらをそれぞれ潤滑してオイルクリアラン
スからオイルパンに戻される一方で、油道から給油通路
を経てクランクシャフト内部の冷却用オイルギャラリに
も流入して戻し通路からオイルパンへと戻される。

【００１４】したがって、クランクシャフトの主軸受な
らびにクランクピン軸受への供給油量と別に、多量の潤
滑油がクランクシャフト内部の冷却用オイルギャラリを
循環するため、オイルギャラリを流れる潤滑油によって
クランクピンおよびクランクジャーナルなどの熱量が外
部へ効率良く持ち出され、主軸受ならびにクランクピン
軸受などの温度は適度に抑制されることになる。

【００１５】請求項２の発明により戻し通路の流量を制
御するコントロールバルブを設けると、機関の運転状態
に応じて必要なときにだけクランクシャフトの潤滑部分
を冷却するに十分な潤滑油が供給でき、それ以外（暖機
中など）では潤滑油の温度上昇つまり適度の粘度低下を
図れるため、クランクシャフト内部の循環量を減らすこ
とも可能となる。

【００１６】請求項３の発明によりコントロールバルブ
を機関の高負荷など発生熱量の大きいときに開くように
すると、既述の冷却作用により潤滑油粘度の極度な低下
に起因する摩耗の増加や出力の低下などを有効に防止で
きるのである。

【００１７】請求項４の発明によりクランクシャフトの
成形も半割りの素材をアモルファス合金シートで接合す
るようにすれば、簡単かつ容易に実現可能である。

【００１８】

【実施例】図１において、１はクランクシャフト、２は
そのクランクジャーナル３を支持する主軸受で、各軸受
２はシリンダ間を仕切るバルクヘッド４と、これらのそ
れぞれにボルトで締結するベアリングキャップ５とから
構成される。また、各クランクピン６は図示しないコン
ロッドを介してピストンに連結され、ピストンの往復運
動に伴って主軸受２を中心に回転運動する。

【００１９】シリンダブロック（図示せず）のメインギ
ャラリ７からの潤滑油をそれぞれ主軸受２（クランクシ
ャフト１中央の主軸受２を除く）に供給するのが油道８
で、クランクシャフト１内部には主軸受２の潤滑油をク
ランクジャーナル３からクランクピン４に導く油穴９
が、また主軸受２には油道８を常に油穴９と連通する環
状溝１０が形成される。なお、クランクシャフト１中央
の主軸受２についてはメインギャラリ７から潤滑油の供
給を受けるのではなく、後述する冷却用のオイルギャラ
リ１１から潤滑油が供給されるようになっている。

【００２０】クランクシャフト１内部には一端から他端
へ向けて連続するオイルギャラリ１１が油穴９と別系統
に形成され、両端のクランクジャーナル３外周にオイル
ギャラリ１１を環状溝１０に開口する導入孔１２が設け
られる。中央のクランクジャーナル３外周にはオイルギ
ャラリ１１を主軸受２に開口する導出孔１３が、同じく
主軸受２にはオイルパン１４につながる戻し通路１５
と、戻し通路１５をクランクジャーナル３の導出孔１３
と常に連通する環状溝１６が形成される。

【００２１】そして、メインギャラリ７からの潤滑油の
一部は油道８を介して主軸受２に、他の一部は従来と同
じくカムシャフトおよびバルブ機構の潤滑に供給される
のであり、主軸受２の潤滑油は環状溝１０から油穴８を
介してクランクジャーナル３からクランクピン６に導か
れると共に、両端の油道８から環状溝１０および導入孔
１２を通してクランクシャフト１内部の冷却用オイルギ
ャラリ１１に入り、シャフト１中央の導出孔１３から主
軸受２に供給され、これらをそれぞれ潤滑してオイルク
リアランスなどからオイルパンに戻される一方で、後述
するコントロールバルブ１７が開くとオイルギャラリ１
１内から導出孔１３および環状溝１６を通して戻し通路
１５からオイルパン１４に戻される。

【００２２】戻し通路１５の途中にはオイルパン１４へ
の潤滑油の流量を制御するコントロールバルブ１７が介
装される。コントロールバルブ１７はオイルポンプ（図
７参照）のオイルプレッシャレギュレータよりも低い設
定圧力で作動するリリーフバルブでも良いが、この例で
はマイクロコンピュータなどで構成されるコントロール
ユニット（図示省略）の指令に基づいて、例えば機関の
回転速度と負荷状態と冷却水温からクランクピン６など
の高温状態が判定される運転領域で戻し通路１５を開
き、それ以外では戻し通路１５を閉じるように構成され
る。

【００２３】なお、クランクシャフト１については図２
のように半割りの素材１Ａと１Ｂ（シャフト１の軸芯を
通る平面にてオイルギャラリ１１を含めてそれぞれ鋳造
により分割形成される）を、これら接合面の仕上げ加工
後にアモルファス合金シート１Ｃを挟んで組み合わせ、
その状態で１２００℃程度の高温条件（炉などに入れ
る）に一定時間だけ保つと共に、これらの接合一体化後
に油穴９などの加工などを行うことにより製作される。

【００２４】このような構成により、オイルパン１４内
の潤滑油は従前と同じくオイルポンプによりメインギャ
ラリ７に吸い上げられ、クランクシャフト１側とカムシ
ャフト側へと供給されるのであり、機関の回転速度が所
定値（例えば２０００ｒｐｍ）以上に上昇するとオイル
プレッシャレギュレータにより過剰な油量がポンプ吸込
側へ逃がされることになる（図８参照）。

【００２５】クランクシャフト１側への潤滑油は既述の
ように油道８を介して主軸受２に、さらにクランクシャ
フト１内部の油穴９を通してクランクピン６に供給され
る一方で、両端の油道８からクランクシャフト１内部の
冷却用オイルギャラリ１１に入ってシャフト１中央の主
軸受２に供給され、これらをそれぞれ潤滑すると共にそ
の一部が各コンロッドのスプレイホールから噴出され、
シリンダおよびピストンを潤滑してオイルクリアランス
からの流出油と一緒にオイルパン１４に戻される。

【００２６】この通常状態から、機関の高速高負荷域な
ど所定の運転状態へ移行するとコントロールユニットが
コントロールバルブ１７を開くのであり、これによりオ
イルギャラリ１１内の潤滑油は戻し通路１５を流れてオ
イルパン１１へと戻される。したがって、系内の油圧が
低下してオイルプレッシャレギュレータが閉じるため、
そのレギュレータ流量分だけクランクシャフト１内部の
オイルギャラリ１１を循環する潤滑油量は増加する。

【００２７】このため、クランクピン６およびクランク
ジャーナル３などの熱量がシャフト1内を流れる多量の
潤滑油によって外部へ効率良く持ち出されるので、図３
のようにクランクピン温度も低く抑えることが可能とな
る。つまり、発生熱量の大きい運転状態で潤滑油粘度の
極度な低下に起因する摩耗の増加や出力の低下などを未
然に防止できるのである。

【００２８】なお、暖機中およびその直後での中速低負
荷域などではコントロールバルブ１７が閉じ状態（機関
への循環油量はオイルプレッシャレギュレータで規制さ
れる）で、クランクシャフト１内部のオイルギャラリ１
１への循環量が減るため、潤滑油の温度上昇つまり適度
な粘度低下が促進され、各潤滑部分での摩擦損失を低減
することになる。

【００２９】

【発明の効果】以上要するにこの発明によれば、オイル
ポンプからの潤滑油をクランクシャフトの主軸受に供給
する油道と、主軸受の潤滑油をクランクジャーナルから
クランクピンに導く油穴を備える内燃機関の潤滑装置に
おいて、クランクシャフト内部に一端から他端に連続す
る冷却用のオイルギャラリを油穴と別系統に形成すると
共に、このオイルギャラリを油道に連絡する給油通路
と、同じくオイルギャラリをオイルパンに連通する戻し
通路を設けたので、クランクシャフトの主軸受ならびに
クランクピン軸受などを冷却するに十分な潤滑油量を供
給でき、したがって機関の高負荷など発生熱量の大きい
運転状態で潤滑油粘度の極度な低下に起因する摩耗の増
加や出力の低下などが未然に防止できるという効果が得
られる。

【００３０】戻し通路の流量を制御するコントロールバ
ルブを設ければ、機関の運転状態に応じて必要なとき
（例えば機関の高速高負荷域など）にだけクランクシャ
フトを冷却でき、それ以外（暖機中など）では潤滑油の
温度上昇つまり適度の粘度低下を図れるため、クランク
シャフト内部の循環量を減らすことも可能となる。

【００３１】なお、クランクシャフトは半割りの素材を
アモルファス合金シートで接合するようにすれば、簡単
かつ容易に製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す全体的な概略構成図で
ある。

【図２】同じくクランクシャフトの組成説明図である。

【図３】コントロールバルブの作動とクランクピンの温
度の関係を表す特性図である。

【図４】従来技術を説明する機関全体の概略構成図であ
る。

【図５】同じく一部断面図である。

【図６】同じくクランクシャフト側への潤滑油の供給構
造を示す説明図である。

【図７】同じくオイルポンプの断面図である。

【図８】同じくポンプ吐出量と機関の循環量および油圧
の関係を表す特性図である。

【符号の説明】

１ クランクシャフト ２ 主軸受 ３ クランクジャーナル ６ クランクピン ７ メインギャラリ ８ 油道 ９ 油穴 １０，１６ 環状溝 １１ 冷却用オイルギャラリ １２ 導入孔 １３ 導出孔 １４ オイルパン １５ 戻し通路 １７ コントロールバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルポンプからの潤滑油をクランクシ
   ャフトの主軸受に供給する油道と、主軸受の潤滑油をク
   ランクジャーナルからクランクピンに導く油穴を備える
   内燃機関の潤滑装置において、クランクシャフト内部に
   一端から他端に連続する冷却用のオイルギャラリを油穴
   と別系統に形成すると共に、このオイルギャラリを油道
   に連絡する給油通路と、同じくオイルギャラリをオイル
   パンに連通する戻し通路を設けたことを特徴とする内燃
   機関の潤滑装置。
2. 【請求項２】 戻し通路の流量を制御するコントロール
   バルブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃
   機関の潤滑装置。
3. 【請求項３】 コントロールバルブは機関の運転状態に
   基づいて高負荷など発生熱量の大きいときに開くことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 【請求項４】 クランクシャフトは軸芯を通る平面にて
   半割り形成の素材を両者の接合面にアモルファス合金シ
   ートを挟んで組み合わせ、これらを加熱して一体化後で
   油穴などの加工などを行うことにより成形したことを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。