JPH07145811A - 内燃機関のクランク軸 - Google Patents

内燃機関のクランク軸

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JPH07145811A
JPH07145811A JP29546293A JP29546293A JPH07145811A JP H07145811 A JPH07145811 A JP H07145811A JP 29546293 A JP29546293 A JP 29546293A JP 29546293 A JP29546293 A JP 29546293A JP H07145811 A JPH07145811 A JP H07145811A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crank pin
groove
shaft
main shaft
crankpin
Prior art date
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Pending
Application number
JP29546293A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Tazaki
豊 田崎
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のクランク軸において、クランクピ
ンの潤滑性を高める。 【構成】 内燃機関のクランク軸1において、クランク
ピン5の外周に軸内部オイル通路4に連通するグルーブ
7を形成し、このグルーブ7をロールを圧し当てる押圧
加工により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のクランク軸
の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車用機関は高速化により出力
の向上がはかられているが、機関のクランク軸とコンロ
ッドは高速、大荷重のもとで摺動するため、潤滑的に非
常に厳しい条件となる。
【0003】クランク軸の主軸を支持する主軸受部分お
よびクランク軸とコンロッドの連結部分を潤滑するた
め、実開平61−53505号公報に開示されたような
潤滑装置が知られている。
【0004】これについて説明すると、図9に示すよう
に、クランク軸1は、機関の主軸受に回転自在に支持さ
れる主軸2と、コンロッドの大端部が回転自在に結合す
るクランクピン5を備え、ピストンの往復動をコンロッ
ドを介して回転運動に変換する働きをする。
【0005】図10に示すように、主軸2は図示しない
オイルギャラリから主軸受に導かれた潤滑油で潤滑さ
れ、図2に示すように、さらにクランク軸1の内部に形
成された軸内部オイル通路4を経由してクランクピン5
に潤滑油を送り込み、これらの摺接部を強制的に潤滑す
るようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような潤
滑装置では、軸内部オイル通路4からクランクピン5の
外周に流入する過程で潤滑油の圧力損失が大きく、クラ
ンクピン5の潤滑が不十分になりがちであるため、クラ
ンクピン5に必要量の潤滑油を供給するには、オイルギ
ャラリの供給圧力を上昇させなければならず、この場合
にはオイルポンプの吐出圧の上昇により動力損失を増大
させるという問題点があった。
【0007】この対策として、クランクピンの外周に潤
滑油が導かれるグルーブを形成し、このグルーブに軸内
部オイル通路を直接的に連通させる構造が考えられる。
しかしながら、クランクピンの外周にグルーブを切削加
工により形成すると、グルーブによってクランク軸の剛
性が低下するという問題点が生じる。
【0008】また、クランクピンの主軸に近接する主軸
側領域は、反主軸領域に比べ、高回転時にピストン、コ
ンロッド等の慣性力が増大するのに伴って、潤滑油膜が
薄くなり、発熱量が大きくなる傾向があり、この部分で
焼き付き等が生じる可能性がある。
【0009】本発明は上記の問題点に着目し、内燃機関
のクランク軸において、クランクピンの潤滑性を高める
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
機関本体側に回転自在に支持される主軸と、コンロッド
の大端部が回転自在に結合されるクランクピンと、主軸
からクランクピンに潤滑油を導く軸内部オイル通路とを
備える内燃機関のクランク軸において、前記クランクピ
ンの外周に前記軸内部オイル通路に連通するグルーブを
形成し、このグルーブをロールを圧し当てる押圧加工に
より形成する。
【0011】請求項2記載の発明は、機関本体側に回転
自在に支持される主軸と、コンロッドの大端部が回転自
在に結合されるクランクピンと、主軸からクランクピン
に潤滑油を導く軸内部オイル通路とを備える内燃機関の
クランク軸において、前記クランクピンの外周に前記軸
内部オイル通路に連通するグルーブを形成し、グルーブ
をクランクピンの外周において主軸に近接する主軸側領
域に限定して配置する。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記グルーブをクランクピンの外周におい
て主軸に最も近接する領域を除いて配置する。
【0013】
【作用】請求項1記載の発明において、軸内部オイル通
路からクランクピンの外周に送り込まれる潤滑油は、ク
ランクピンの外周に開口したグルーブに抵抗なく導か
れ、グルーブを経てクランクピンの外周に導かれ、コン
ロッドの摺接部を潤滑した後、この摺接隙間からクラン
クケースの内部空間へと排出される。
【0014】潤滑油がグルーブを経てクランクピンの外
周に導かれることにより、潤滑油の圧力低下は少なく、
オイルポンプの吐出圧力を上げることなく、クランクピ
ンに効率よく必要量の潤滑油を導くことができる。オイ
ルポンプの吐出圧力が同じならクランクピンにグルーブ
を持たない従来装置に比べてクランクピンに供給される
潤滑油量が増加し、クランクピンの平均温度を低下させ
てフリクションの低減がはかれるとともに、焼き付き等
の発生を防止することができる。
【0015】クランクピンの外周にロールを圧し当てる
押圧加工によってグルーブを形成する構造により、グル
ーブの近傍部分に圧縮残留応力が生じる。この圧縮残留
応力が機関運転時にクランク軸にグルーブを拡げるよう
に働く引張応力を緩和するため、クランク軸の剛性を高
められ、疲労強度の向上がはかれる。
【0016】請求項2記載の発明は、グルーブをクラン
クピンの外周において主軸に近接する主軸側領域に限定
して配置したため、軸内部オイル通路から送り込まれる
低温の潤滑油がグルーブを介してクランクピンの主軸側
領域に速やかに導かれる。これにより、クランクピンの
高温となりやすい主軸側領域の温度上昇が有効に抑えら
れ、クランクピンの最高温度を下げられる。
【0017】請求項3記載の発明は、グルーブをクラン
クピンの外周において主軸に最も近接する領域を除いて
配置したため、グルーブによってピストン、コンロッド
等の慣性力が最も大きくなる部位の軸受面積を削減する
ことがなく、クランクピンに生じる面圧の最高値が増大
することを避けられる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0019】図1に示すように、4気筒機関に備えられ
るクランク軸1は、機関の主軸受に回転自在に支持され
る5つの主軸2と、コンロッドの大端部が回転自在に結
合する4つのクランクピン5とを備え、ピストンの往復
動をコンロッドを介して回転運動に変換する働きをす
る。
【0020】主軸2は図示しないオイルギャラリから主
軸受に導かれた潤滑油で潤滑され、図2に示すように、
主軸2からクランク軸1の内部に形成された軸内部オイ
ル通路4を経由してクランクピン5に潤滑油を送り込
み、クランクピン5とコンロッドの摺接部を強制的に潤
滑するようになっている。
【0021】クランクピン5が上死点位置にあるとき、
クランクピン5の中心軸を通り、シリンダ中心線と直交
する線分を境界線とし、クランクピン5の外周において
この境界線より主軸2に近い側を主軸側領域とし、境界
線より主軸2に遠い側を反主軸側領域と定義する。
【0022】クランクピン5の中央部には軸内部オイル
通路4を構成する通孔6がその中心部を貫通して形成さ
れる。通孔6は境界線に沿って、すなわちクランクピン
5が上死点位置にあるとき、シリンダ中心線と直交する
ように配置される。
【0023】クランクピン5の主軸側領域には通孔6の
開口端から周方向に延びる一対のグルーブ7が形成され
る。各グルーブ7は、両者の間に主軸2に最も近接する
領域を残すように、所定の角度範囲に渡って形成され
る。
【0024】グルーブ7を形成するにあたって、図3に
示すように、クランクピン5の外周面にフィレットロー
ル15を圧し当てる押圧加工が施される。クランクピン
5の外周面は、フィレットロール15が回転しながら所
定の荷重Fで圧し当てられる部分が圧縮応力をかけられ
て凹状に窪む変形をすることにより、所定の溝深さをも
つグルーブ7が形成される。
【0025】各グルーブ7の溝深さは通孔6の開口端か
ら主軸2に近づくにしたがって漸次浅くなるように形成
される。
【0026】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【0027】軸内部オイル通路4からクランクピン5の
外周に送り込まれる潤滑油は、クランクピン5の外周に
開口したグルーブ7に抵抗なく導かれる。このグルーブ
7に供給された潤滑油は、クランクピン5とコンロッド
の摺接部を潤滑した後、この摺接隙間からクランクケー
スの内部空間へと排出される。
【0028】潤滑油がグルーブ7を経てクランクピン5
の外周に導かれることにより、潤滑油の圧力低下は少な
く、オイルポンプの吐出圧力を上げることなく、クラン
クピン5に効率よく必要量の潤滑油を導くことができ
る。
【0029】オイルポンプの吐出圧力が同じならクラン
クピンにグルーブを持たない従来装置に比べてクランク
ピン5に供給される潤滑油量が増加し、クランクピン5
の平均温度を図4に示すように低下させることができ
る。例えば、軸内部オイル通路4から導かれる給油温度
がtのとき、クランクピン5の平均温度をbからaに低
下させることができる。
【0030】クランクピン5の平均温度とフリクション
との間には図5に示すような関係があることから、図4
の特性と図5の特性を勘案すると、軸内部オイル通路4
から導かれる給油温度とクランクピン5のフリクション
の関係は図6に示すようになる。すなわち、機関の高速
高負荷運転域では給油温度がtのときにクランクピン5
の平均温度がbからaに低下することにより、クランク
ピン5に働くフリクションがFbからFaへと低下す
る。これは、クランクピン5の温度低下に伴ってクラン
クピン5の潤滑状態が混合潤滑から流体潤滑になるため
である。
【0031】ところで、クランクピン5の主軸2に近接
する主軸側領域は、反主軸領域に比べ、高回転時にピス
トン、コンロッド等の慣性力が増大するのに伴って、潤
滑油膜が薄くなり、発熱量が大きくなる傾向がある。
【0032】この対策として、グルーブ7をクランクピ
ン5の主軸側領域に形成したことにより、軸内部オイル
通路4から送り込まれる低温の潤滑油がグルーブ7を介
してクランクピン5の主軸側領域に速やかに導かれるた
め、クランクピン5の主軸側領域の温度上昇を抑えら
れ、クランクピン5の最高温度を下げて、この部分に焼
き付き等が生じることを防止できる。
【0033】また、グルーブ7をクランクピン5の外周
において主軸2に最も近接する領域を除いて配置したた
め、ピストン、コンロッド等の慣性力が最も大きくなる
部位の軸受面積を削減することがなく、グルーブ7によ
ってクランクピン5に生じる面圧の最高値が増大するこ
とを避けられ、この部分に焼き付き等が生じることを防
止できる。
【0034】クランクピン5の外周にフィレットロール
15を圧し当てる押圧加工によってグルーブ7を形成す
る構造により、グルーブ17の近傍部分に圧縮残留応力
が生じる。この圧縮残留応力が機関運転時にクランク軸
1にグルーブ7を拡げるように働く引張応力を緩和する
ため、クランク軸1の剛性を高められ、疲労強度の向上
がはかれる。
【0035】次に、図7、図8に示す他の実施例につい
て説明する。なお、図1との対応部分には同一符号を用
いて説明する。
【0036】グルーブ8がクランクピン5の主軸側領域
に半円弧状に形成される。グルーブ8が通孔6の開口端
を結び、一定の溝深さをもっている。前述したように、
グルーブ8はクランクピン5の外周面にフィレットロー
ル15を圧し当てる押圧加工によって形成される。
【0037】この場合、半円弧状のグルーブ8を介して
クランクピン5に供給される潤滑油量を増加させること
ができる。軸内部オイル通路4から送り込まれる低温の
潤滑油がグルーブ8を介してクランクピン5の主軸側領
域に速やかに導かれるため、クランクピン5の主軸側領
域の温度上昇を抑えられ、クランクピン5の最高温度を
下げて、この部分に焼き付き等が生じることを防止でき
る。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、内燃機関のクランク軸において、クランクピンの外
周に軸内部オイル通路に連通するグルーブを形成し、こ
のグルーブをロールを圧し当てる押圧加工により形成し
たため、グルーブを介してクランクピンに供給する潤滑
油の圧力損失を低減することにより、クランクピンに供
給される潤滑油量が増加し、クランクピンの平均温度を
低下させてフリクションの低減がはかれるとともに、焼
き付き等の発生を防止することができる。またグルーブ
の近傍に生じる圧縮残留応力によりクランク軸の剛性を
高められ、疲労強度の向上がはかれる。
【0039】請求項2記載の発明は、内燃機関のクラン
ク軸において、クランクピンの外周に軸内部オイル通路
に連通するグルーブを形成し、グルーブをクランクピン
の外周において主軸に近接する主軸側領域に限定して配
置したため、軸内部オイル通路から送り込まれる低温の
潤滑油がグルーブを介してクランクピンの主軸側領域に
速やかに導かれことにより、クランクピンの高温となり
やすい主軸側領域の温度上昇が有効に抑えられ、この部
分で焼き付き等が生じることを防止できる。
【0040】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、グルーブをクランクピンの外周において主
軸に最も近接する領域を除いて配置したため、グルーブ
によってピストン、コンロッド等の慣性力が最も大きく
なる部位の軸受面積を削減することがなく、この部分で
焼き付き等が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すクランク軸の側面図。
【図2】同じく図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】同じくグルーブの加工説明図。
【図4】同じく給油温度とクランクピンの温度の関係を
示す線図。
【図5】同じくクランクピンの温度とフリクションの関
係を示す線図。
【図6】同じく給油温度とフリクションの温度の関係を
示す線図。
【図7】他の実施例を示すクランク軸の側面図。
【図8】同じく図7のA−A線に沿う断面図。
【図9】従来例を示すクランク軸の側面図。
【図10】同じく図9のA−A線に沿う断面図。
【符号の説明】
1 クランク軸 2 主軸 4 軸内部オイル通路 5 クランクピン 7 グルーブ 8 グルーブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関本体側に回転自在に支持される主軸
    と、コンロッドの大端部が回転自在に結合されるクラン
    クピンと、主軸からクランクピンに潤滑油を導く軸内部
    オイル通路とを備える内燃機関のクランク軸において、
    前記クランクピンの外周に前記軸内部オイル通路に連通
    するグルーブをロールを圧し当てる押圧加工により形成
    したことを特徴とする内燃機関のクランク軸。
  2. 【請求項2】 機関本体側に回転自在に支持される主軸
    と、コンロッドの大端部が回転自在に結合されるクラン
    クピンと、主軸からクランクピンに潤滑油を導く軸内部
    オイル通路とを備える内燃機関のクランク軸において、
    前記クランクピンの外周に前記軸内部オイル通路に連通
    するグルーブを形成し、グルーブをクランクピンの外周
    において主軸に近接する主軸側領域に限定して配置した
    ことを特徴とする内燃機関のクランク軸。
  3. 【請求項3】 前記グルーブをクランクピンの外周にお
    いて主軸に最も近接する領域を除いて配置したことを特
    徴とする請求項2記載の内燃機関のクランク軸。
JP29546293A 1993-11-25 1993-11-25 内燃機関のクランク軸 Pending JPH07145811A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011163499A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Kondo Kosakusho Co Ltd 自動車エンジン用の組立式クランクシャフトおよび組立方法
WO2017029018A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kurbelwelle mit ölnut

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