JPH0754831A - 内燃機関の潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランクピン部のシャフト中心側の摺動面の
冷却効果を高める。 【構成】 ピストンの往復動をコネクティングロッドを
介して回転に変換するクランクシャフト１０を有する内
燃機関において、クランクシャフト１０にシャフト１０
の主軸受側からクランクピン部２３〜２６のコネクティ
ングロッド摺動面に潤滑油を供給する潤滑用の油路２８
を形成すると共に、この潤滑用油路２８とは別にシャフ
ト１０の主軸受側からクランクピン部２３〜２６のシャ
フト中心側のコネクティングロッド摺動面に近い部分を
通って大気圧に開放する冷却用の油路３０を形成し、こ
の冷却用油路３０への供給油量を増減する潤滑油制御機
構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関のクランク
シャフトに潤滑油を供給する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のクランクシャフトには、メイ
ンギャラリからシャフトの主軸受に供給された潤滑油
を、シャフトの内部を通してクランクピン部分に送り込
むオイル通路が形成され、主軸受部分ならびにコネクテ
ィングロッド（コンロッド）を装着するクランクピン摺
動面の潤滑が行われる。

【０００３】この潤滑によって冷却も行われるのである
が、そのクランクピン摺動面の温度特性を図８のような
測定装置（熱電対２，３をクランクピン１の摺動面中央
に埋め込んである）によって測定してみると、図９のよ
うに機関の回転数と共に急激に上昇し、特にクランクピ
ン１の内側つまりクランクシャフト４の中心側の摺動面
５の温度上昇が大となっている。

【０００４】この理由は、機関の高回転時には、ピスト
ン、コンロッド等の慣性力が回転数の２乗に比例して増
大するため、クランクピン１の内側に荷重がかかる割合
が大となり、潤滑油膜が薄くなり、発熱が増加すると共
に、冷却作用も果している潤滑油のクランクピン１の内
側への供給量が制約されることによる。

【０００５】コンロッドの軸受メタルの耐久性は温度へ
の依存度が高く、クランクピン１の内側の温度レベルに
よって、回転数の上限が決められたり、あるいはオイル
クーラ等の装着が必要とされ、クランクピン１の内側の
温度レベルが潤滑性能を確保する上でのポイントとなっ
ている。

【０００６】そこで、このクランクピンの内側部分の冷
却を強化するものとして、例えば実開昭６３ー２８９１
３号公報に示されたように、クランクピン部分に潤滑油
を送るオイル通路をクランクピンの内側（クランクシャ
フトの中心側）の摺動面近くに設けて、摺動面に潤滑油
を供給すると共に、クランクピンの内側を冷却するよう
にしたものが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、オイル通路を流れる潤滑油によ
ってそれなりの冷却効果はあるが、コンロッド側とのわ
ずかな隙間（例えば５０ミクロン程度）から摺動面に流
出されるつまり洩れる油量だけでは、実際オイル通路を
流れる潤滑油量も少なく、このためクランクピンの内側
の冷却効果に限界があった。

【０００８】この場合、冷却効果を増大させようとし
て、オイル通路を流れる潤滑油量を増やすように摺動面
の隙間を拡大したのでは、軸受メタルの打音の問題がト
レードオフとして発生してくる。

【０００９】この発明は、クランクピンのシャフト中心
側の摺動面を的確に冷却できる潤滑油供給装置を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ピストン
の往復動をコネクティングロッドを介して回転に変換す
るクランクシャフトを有する内燃機関において、クラン
クシャフトにシャフトの主軸受側からクランクピン部の
コネクティングロッド摺動面に潤滑油を供給する潤滑用
の油路を形成すると共に、この潤滑用油路とは別にシャ
フトの主軸受側からクランクピン部のシャフト中心側の
コネクティングロッド摺動面に近い部分を通って大気圧
に開放する冷却用の油路を形成し、この冷却用油路への
供給油量を増減する潤滑油制御機構を設ける。

【００１１】第２の発明は、前記潤滑用油路に潤滑油を
導く供給路および冷却用油路に潤滑油を導く供給路を、
それぞれクランクシャフトの複数の異なる主軸受に別々
に設ける。

【００１２】第３の発明は、コネクティングロッドを４
個、クランクシャフトの主軸受を５個有する４気筒内燃
機関の場合に、端から偶数番目に位置する主軸受に冷却
用油路に潤滑油を導く供給路を設ける。

【００１３】第４の発明は、前記潤滑油制御機構が、機
関の高回転時に冷却用油路への供給油量を増大するよう
に構成する。

【００１４】第５の発明は、前記潤滑油制御機構が、機
関駆動のオイルポンプの吐出圧に応動して冷却用油路に
潤滑油を導く供給路を開く構成にする。

【００１５】

【作用】第１の発明によると、潤滑用油路から供給され
る潤滑油によって、クランクピン部の摺動面（コネクテ
ィングロッド摺動面）の潤滑、冷却が行われ、冷却用油
路を流れる潤滑油によって、クランクピン部のシャフト
中心側の摺動面の冷却が行われると共に、その冷却用油
路が潤滑油路と別系統に形成されかつ大気圧に開放され
ているので、冷却用油路への供給油量にしたがって冷却
用油路に十分量の潤滑油を流すことができ、これによっ
て熱負荷の大きいクランクピン部のシャフト中心側の摺
動面が的確に冷却される。

【００１６】第２の発明では、潤滑用油路に潤滑油を導
く供給路および冷却用油路に潤滑油を導く供給路を、そ
れぞれクランクシャフトの複数の異なる主軸受に別々に
設けることで、潤滑用油路、冷却用油路が容易に形成さ
れる。

【００１７】この場合、供給路からの潤滑油によって主
軸受部分の潤滑が行われると共に、潤滑油が主軸受部分
の熱によって加温されるが、第３の発明では、コネクテ
ィングロッドを４個、クランクシャフトの主軸受を５個
有する４気筒内燃機関の場合に、端から偶数番目に位置
する主軸受につまり比較的負荷条件の軽い主軸受に冷却
用油路への供給路を設けることで、潤滑油がそれほど加
温されずに適正温度で冷却用油路に供給される。

【００１８】第４の発明では、機関の高回転時に潤滑油
制御機構によって冷却用油路への供給油量が増大される
ので、クランクピン部のシャフト中心側の摺動面の温度
上昇が確実に防止される第５の発明のように、潤滑油制
御機構を機関駆動のオイルポンプの吐出圧に応動して供
給路を開く構造にすれば、冷却用油路への油量制御を機
械的に行える。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２０】図１〜図３は４気筒エンジンの例を示すも
ので、クランクシャフト１０は＃１〜＃５のジャーナル
部１１〜１５をそれぞれ＃１〜＃５の主軸受１６〜２０
によって支持されている。

【００２１】＃１〜＃５の各主軸受１６〜２０の軸受メ
タル内周面には、所定の溝形状の全周グルーブ２１が形
成されている。

【００２２】クランクシャフト１０の＃１，＃３，＃５
のジャーナル部１１，１３，１５には、＃１，＃３，＃
５の主軸受１６，１８，２０のグルーブ２１に開口する
油穴２２が形成され、コネクティングロッド（コンロッ
ド）４８が装着される＃１〜＃４のクランクピン部２３
〜２６には、所定の位置にてピン外周面（摺動面）に開
口する油穴２７が形成される。

【００２３】＃１のジャーナル部１１の油穴２２は内側
の＃１のクランクピン部２３の油穴２７に、＃３のジャ
ーナル部１３の油穴２２は両側の＃２，＃３のクランク
ピン部２４，２５の油穴２７に、＃５のジャーナル部１
５の油穴２２は内側の＃４の油穴２７に接続され、それ
ぞれピン外周面への潤滑用油路２８が形成される。

【００２４】クランクシャフト１０の＃２，＃４のジャ
ーナル部１２，１４には、＃２，＃４の主軸受１７，１
９のグルーブ２１に開口する油穴２９が２つずつ所定の
対称位置に形成される。

【００２５】＃２のジャーナル部１２の片方の油穴２９
に続いて、＃１のクランクピン部２３のシャフト中心側
のピン外周面近くを通る冷却用の油路が、その他方の油
穴２９に続いて、＃２のクランクピン部２４のシャフト
中心側のピン外周面近くを通る冷却用の油路が形成さ
れ、＃４のジャーナル部１４の片方の油穴２９に続い
て、＃３のクランクピン部２５のシャフト中心側のピン
外周面近くを通る冷却用の油路が、その他方の油穴２９
に続いて、＃４のクランクピン部２６のシャフト中心側
のピン外周面近くを通る冷却用の油路が形成される。

【００２６】これらの冷却用油路３０の下流端３１はシ
ャフト１０外部に開口される。冷却用油路３０と潤滑用
油路２８とは交差しないように設けられる。

【００２７】一方、＃１〜＃５の主軸受１６〜２０に
は、主軸受１６〜２０を通してそれぞれグルーブ２１に
潤滑油を送る供給路３２，３３が形成される。

【００２８】図４はこれらの供給路３２，３３にオイル
ポンプ３４から潤滑油を送る潤滑油制御機構で、オイル
ポンプ３４はエンジンにより駆動され、オイルポンプ３
４の吐出側のオイル通路に油圧供給制御弁３５が介装さ
れる。４７はオイルパンである。

【００２９】油圧供給制御弁３５の第１オイル供給通路
３６が、＃１，＃３，＃５の主軸受１６，１８，２０に
形成された供給路３２ならびに＃２，＃４の主軸受１
７，１９に形成された供給路３３に、それぞれ所定のオ
リフィス３７，３８を介して接続される。また、油圧供
給制御弁３５の第２オイル供給通路３９が、＃２，＃４
の主軸受１７，１９に形成された供給路３３に、所定の
オリフィス４０を介して接続される。

【００３０】油圧供給制御弁３５には、図５のように常
開の第１オイル供給孔４１（第１オイル供給通路３６に
つながる）と、圧力に応動する弁体４２によって開閉さ
れる第２オイル供給孔４３（第２オイル供給通路３９に
つながる）および第１リリーフ孔４４、第２リリーフ孔
４５が設けられる。

【００３１】オイルポンプ３４の吐出量がそれほど多く
ないときは、第１オイル供給孔４１のみが開かれ、潤滑
油が第１オイル供給通路３６に送られる。この場合、オ
イルポンプ３４の吐出量が増え、吐出圧が高くなってく
ると、弁体４２がスプリング４６に抗して後退して第１
リリーフ孔４４が開かれることで、吐出圧が所定圧に維
持される。

【００３２】そして、さらにオイルポンプ３４の吐出量
が増え、吐出圧が設定値を越えてくると、さらに弁体４
２がスプリング４６に抗して後退して第２オイル供給孔
４３が開かれ（第１リリーフ孔４４は閉じられる）、潤
滑油が第２オイル供給通路３９にも送られる。この場
合、吐出圧が設定上限圧を越えるようなときは、図６の
ように第１リリーフ孔４４と共に第２リリーフ孔４５が
開かれ、その設定圧に維持される。

【００３３】即ち、エンジンの回転が低く、オイルポン
プ３４の吐出量が所定値以下のときは、潤滑油が第１オ
イル供給通路３６に供給され、エンジンの回転が高くな
り、オイルポンプ３４の吐出量が所定値を越えてくる
と、第１、第２オイル供給通路３６，３９の双方に潤滑
油が供給される。

【００３４】なお、第１オイル供給通路３６から潤滑油
はエンジンの動弁系にも送られるようになっている。

【００３５】このような構成により、エンジンの回転が
低いときは、オイルポンプ３４からの潤滑油が油圧供給
制御弁３５を介して第１オイル供給通路３６から供給路
３２、３３に送られる。

【００３６】供給路３２に送られた潤滑油は、＃１，＃
３，＃５の主軸受１６，１８，２０のグルーブ２１に導
かれ、主軸受部を潤滑すると共に、そのグルーブ２１に
通じるクランクシャフト１０のジャーナル部１１，１
３，１５の油穴２２から潤滑用油路２８に流入して、ク
ランクピン部２３〜２６の油穴２７からピン外周面に供
給され、コンロッドとの摺動面を潤滑する。

【００３７】供給路３３に送られた潤滑油は、＃２，＃
４の主軸受１７，１９のグルーブ２１に導かれ、主軸受
部を潤滑すると共に、そのグルーブ２１に通じるクラン
クシャフト１０のジャーナル部１２，１４の油穴２９か
ら、クランクピン部２３〜２６のシャフト中心側のピン
外周面近くに形成された冷却用油路３０を流れ、シャフ
ト外部に排出する。これにより、クランクピン部２３〜
２６のシャフト中心側の摺動面を冷却する。

【００３８】この場合、エンジンの回転が低いときは、
オイルポンプ３４からの潤滑油が油圧供給制御弁３５を
介して第１オイル供給通路３６から供給路３２、３３に
送られるが、エンジンの回転が所定値以上に高くなる
と、オイルポンプ３４からの潤滑油が油圧供給制御弁３
５を介して第２オイル供給通路３９にも送られ、第２オ
イル供給通路３９からも供給路３３に送られる。即ち、
エンジンの高回転時には図７のように供給路３３への潤
滑油量が増大される。

【００３９】この潤滑油量の増大により、＃２，＃４の
主軸受１７，１９のグルーブ２１からクランクシャフト
１０のジャーナル部１２，１４の油穴２９に流入する潤
滑油が増量されると共に、その冷却用油路３０の下流端
３１が大気圧に開放されていることによって、クランク
ピン部２３〜２６のシャフト中心側のピン外周面近くに
形成された冷却用油路３０を流れる潤滑油が十分に増量
されるのである。

【００４０】これにより、エンジンの高回転時にも、ク
ランクピン部２３〜２６のシャフト中心側の摺動面を的
確に冷却することができ、その温度レベルを良好な状態
に保つことができ、したがって潤滑用油路２８からの潤
滑油によるクランクピン部２３〜２６の潤滑性も向上す
る。

【００４１】一方、潤滑用油路２８に潤滑油を導く供給
路３２および冷却用油路３０に潤滑油を導く供給路３３
を、異なる主軸受１６，１８，２０および１７，１９に
形成するので、潤滑用油路２８、冷却用油路３０および
供給路３２，３３の形成が容易になると共に、主軸受１
６〜２０のグルーブ２１を介しての潤滑用油路２８、冷
却用油路３０への潤滑油の導入を容易に行える。

【００４２】また、主軸受を５個有する４気筒エンジン
の場合、端から偶数番目の主軸受につまり比較的負荷の
軽い＃２，＃４の主軸受１７，１９に冷却用油路３０へ
の供給路３３を設けるので、潤滑油による良好な冷却作
用を維持できる。即ち、冷却用油路３０に導かれる潤滑
油は、主軸受部の熱を受けるが、＃２，＃４の主軸受１
７，１９では負荷が軽い分、潤滑油が受ける熱が少な
く、それほど加温されずに潤滑油が冷却用油路３０に供
給される。

【００４３】また、冷却用油路３０への油量制御を、オ
イルポンプ３４の吐出圧に応動する油圧供給制御弁３５
によって機械的に行うため、制御回路等が不要であり、
低コストを実現できる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように第１の発明は、ピストンの
往復動をコネクティングロッドを介して回転に変換する
クランクシャフトを有する内燃機関において、クランク
シャフトにシャフトの主軸受側からクランクピン部のコ
ネクティングロッド摺動面に潤滑油を供給する潤滑用の
油路を形成すると共に、この潤滑用油路とは別にシャフ
トの主軸受側からクランクピン部のシャフト中心側のコ
ネクティングロッド摺動面に近い部分を通って大気圧に
開放する冷却用の油路を形成し、この冷却用油路への供
給油量を増減する潤滑油制御機構を設けたので、潤滑用
油路からの潤滑油によりクランクピン部の摺動面の潤
滑、冷却を行う一方、冷却用油路に十分量の潤滑油を流
して熱負荷の大きいクランクピン部のシャフト中心側の
摺動面を的確に冷却できる。

【００４５】第２の発明は、この場合潤滑用油路に潤滑
油を導く供給路および冷却用油路に潤滑油を導く供給路
を、クランクシャフトの複数の異なる主軸受に設けるの
で、各油路、供給路の形成が容易になる。

【００４６】第３の発明は、コネクティングロッドを４
個、クランクシャフトの主軸受を５個有する４気筒内燃
機関の場合に、端から偶数番目に位置して比較的負荷の
軽い主軸受に冷却用油路に潤滑油を導く供給路を設ける
ことで、主軸受の熱によってそれほど加温されない適正
温度の潤滑油を冷却用油路に供給できる。

【００４７】第４の発明は、機関の高回転時に冷却用油
路への供給油量を増大することで、クランクピン部のシ
ャフト中心側の摺動面を確実に冷却することができ、機
関の高回転時にその温度レベルを良好な状態に保つこと
ができる。

【００４８】第５の発明は、機関駆動のオイルポンプの
吐出圧に応動して冷却用油路に潤滑油を導く供給路を開
くことで、機械的に冷却用油路への油量制御を行うの
で、低コストを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のクランクシャフトの断面図である。

【図２】主軸受を含む部分断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。

【図４】潤滑油制御機構の構成図である。

【図５】油圧供給制御弁の断面図である。

【図６】油圧供給制御弁の動作状態を示す断面図であ
る。

【図７】潤滑油の供給量の特性図である。

【図８】クランクピン摺動面の温度測定図である。

【図９】従来のクランクピン摺動面の温度特性図であ
る。

【符号の説明】

１０ クランクシャフト １１〜１５ ジャーナル部 １６〜２０ 主軸受 ２１ グルーブ ２２ 油穴 ２３〜２６ クランクピン部 ２７ 油穴 ２８ 潤滑用油路 ２９ 油穴 ３０ 冷却用油路 ３２，３３ 供給路 ３４ オイルポンプ ３５ 油圧供給制御弁 ３６ 第１オイル供給通路 ３９ 第２オイル供給通路 ４８ コネクティングロッド（コンロッド）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの往復動をコネクティングロッ
   ドを介して回転に変換するクランクシャフトを有する内
   燃機関において、クランクシャフトにシャフトの主軸受
   側からクランクピン部のコネクティングロッド摺動面に
   潤滑油を供給する潤滑用の油路を形成すると共に、この
   潤滑用油路とは別にシャフトの主軸受側からクランクピ
   ン部のシャフト中心側のコネクティングロッド摺動面に
   近い部分を通って大気圧に開放する冷却用の油路を形成
   し、この冷却用油路への供給油量を増減する潤滑油制御
   機構を設けたことを特徴とする内燃機関の潤滑油供給装
   置。
2. 【請求項２】 前記潤滑用油路に潤滑油を導く供給路お
   よび冷却用油路に潤滑油を導く供給路を、それぞれクラ
   ンクシャフトの複数の異なる主軸受に別々に設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑油供給装
   置。
3. 【請求項３】 コネクティングロッドを４個、クランク
   シャフトの主軸受を５個有する４気筒内燃機関におい
   て、端から偶数番目に位置する主軸受に冷却用油路に潤
   滑油を導く供給路を設けたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
4. 【請求項４】 前記潤滑油制御機構は、機関の高回転時
   に冷却用油路への供給油量を増大することを特徴とする
   請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
5. 【請求項５】 前記潤滑油制御機構は、機関駆動のオイ
   ルポンプの吐出圧に応動して冷却用油路に潤滑油を導く
   供給路を開くことを特徴とする請求項１または４に記載
   の内燃機関の潤滑油供給装置。