WO2011096140A1 - エンジンの潤滑装置 - Google Patents

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WO2011096140A1
WO2011096140A1 PCT/JP2010/072855 JP2010072855W WO2011096140A1 WO 2011096140 A1 WO2011096140 A1 WO 2011096140A1 JP 2010072855 W JP2010072855 W JP 2010072855W WO 2011096140 A1 WO2011096140 A1 WO 2011096140A1
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oil supply
oil
connecting rod
supply path
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昭彦 片山
貴則 寺田
春樹 山田
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Ntn株式会社
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    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof

Definitions

  • the present invention relates to a lubricating device for an engine such as an automobile, and particularly relates to a reduction in the amount of lubricating oil.
  • a conventional lubrication system lubrication system for a two-cylinder or more four-cycle engine will be described with reference to FIG.
  • the bearings to be lubricated are the journal bearing 3 fitted to the journal 2 of the crankshaft 1, the connecting rod large end bearing 6 fitted to the crankpin 4 between the crankpin 4 and the connecting rod 5, and the piston 9.
  • This is a connecting rod small end bearing 8 fitted to the piston pin 7.
  • the cam shaft 10 is the cam shaft bearing 11 and the balance shaft 12 is the balance shaft bearing 38 (Patent Documents 1, 2, and 3).
  • the sliding parts to be supplied with lubricating oil are a piston sliding part 14 between the piston 9 and the cylinder inner wall 13 and a cam sliding part 17 between the cam 15 and the tappet 16 of the camshaft 10. is there.
  • the oil supply system includes a main oil supply 19 connected to an oil pump 18 built in the engine, a bearing oil supply path 21 for each cylinder on the crankshaft 1 side, and a bearing oil supply path 22 on the camshaft 10 side.
  • a sliding portion oil supply path 23 is provided for each cylinder.
  • a bearing oil supply path 39 is provided on the balance shaft 12 side.
  • the bearing oil supply path 21 supplies oil to the journal bearing 3 through a path that passes through the journal 2 in the radial direction from the oil hole 25 of the jar bearing 3 through the shaft support portion 24 and reaches the inner peripheral surface on the opposite side of the journal bearing 3. To do.
  • This bearing oil supply path 21 is branched inside the journal 2, and the branch path 26 reaches the inner diameter surface of the connecting rod large end bearing 6 and supplies oil thereto.
  • the connecting rod large end bearing 6 has an oil hole 25.
  • the bearing oil supply path 21, the branch path 26, and the oil hole 25 are set to have a diameter of about ⁇ 5 to 6 mm, and the oil hole 25 does not have a function of limiting the oil supply amount.
  • a path that enters the connecting rod large end portion 28 through the oil hole 25 of the connecting rod large end bearing 6 is opened to the outside, and an arrow 29 is provided to the piston sliding portion 14 and the connecting rod small end bearing 8 from the opening 29.
  • the lubricating oil is injected by the centrifugal force at the time of rotation (Patent Document 2).
  • oil is supplied to the cam shaft bearing 11 from the bearing oil supply path 22 through the oil hole 25. Oil is supplied also to the cam sliding portion 17 between the cam 15 and the tappet 16 from the sliding portion oil supply path 23.
  • oil is supplied from the bearing oil supply path 39 to the balance shaft bearing 38 through the oil hole 25.
  • the bearing oil supply paths 22 and 39 and the oil hole 25 are all set to a diameter of about ⁇ 5 to 6 mm, and the oil hole 25 does not have a function of limiting the oil supply amount.
  • the needle bearing has a high load capacity and high rigidity for a small bearing projected area, and has excellent characteristics that it can be operated with a small amount of lubricating oil as well as low friction compared to a sliding bearing. . Focusing on this point, proposals for using a needle bearing as a journal bearing for a crankshaft have been made early (Patent Document 4).
  • journal bearing 3 In order to take advantage of the characteristics of the needle bearing, all or one of the journal bearing 3, the connecting rod large end bearing 6, the connecting rod small end bearing 8, the cam shaft bearing 11 and the balance shaft bearing 38 of the crankshaft 1 in the engine lubrication device. It is conceivable that the portion is constituted by a needle bearing.
  • the needle bearing can be operated with a small amount of lubricating oil, so that the connecting rod small end bearing 8 constituted by the needle bearing can ensure an operable amount of oil supply even with a small amount. There is no hindrance.
  • the piston sliding part 14 if the amount of oil supply is such that the needle bearing can be operated, the oil supply may be insufficient and poor lubrication may occur.
  • the present invention reduces the amount of lubricating oil by using a needle bearing in place of a conventional sliding bearing in an engine lubricating device, while lubricating the engine without causing insufficient lubrication in the piston sliding portion. It is an object to provide an apparatus.
  • the present invention provides a main gallery with an oil supply path for a journal bearing, a connecting rod large end bearing, a connecting rod small end bearing, and a piston sliding portion for each cylinder in a four-cycle engine having two or more cylinders.
  • the oil supply path is constituted by a bearing oil supply path and a sliding part oil supply path connected in parallel to the main gallery, and is arranged on the upstream side by the bearing oil supply path.
  • a path for supplying oil to the journal shaft and the connecting rod large end bearing disposed on the downstream side, and a path for supplying oil to the connecting rod small end bearing and the piston sliding part are configured by the sliding part oil supply path, respectively.
  • the connecting rod large end bearing is constituted by a needle bearing, and the connecting rod large end portion is provided in the bearing oil supply path. Oil supply limiting means for limiting the fuel supply amount for the needle bearing which constitutes the receive enable range operation employing the configuration provided.
  • the sliding portion oil supply path is independent from the bearing oil supply path, even if the oil supply amount of the bearing oil supply path is limited by the oil supply restricting means, the oil supply amount of the sliding portion oil supply path is affected. There is nothing.
  • FIG. 2 is an oil supply route diagram of the first embodiment. These are a partially-omission expanded sectional view which shows an example of a journal bearing same as the above. These are a partially-omission expanded sectional view which shows the other example of the journal bearing same as the above. These are a partially-omission expanded sectional view which shows the other example of the journal bearing same as the above. These are a partially-omission expanded sectional view which shows the other example of the journal bearing same as the above. These are a partially-omission expanded sectional view which shows the other example of the journal bearing same as the above.
  • FIG. 3 is a partially omitted enlarged cross-sectional view of the same connecting rod large end bearing.
  • FIG. 3 is a partially omitted enlarged cross-sectional view of the same connecting rod small end bearing.
  • FIG. 4 is a partially omitted enlarged cross-sectional view of the cam shaft bearing of the above.
  • FIG. These are oil supply path
  • FIG. These are the oil supply path
  • FIG. These are the oil supply path
  • FIG. These are the oil supply path
  • FIG. These are oil supply path
  • FIGS. 1 to 9 The basic configuration of the engine lubrication apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 is the same as that shown in FIG. 14 described in the above-mentioned “Background Art”, and is therefore common for the sake of convenience of understanding. Parts will be denoted by the same reference numerals.
  • the engine is a four-cycle engine having two or more cylinders, and the bearings to be lubricated are fitted to the journal bearing 3 and the crank pin 4 provided in the journal 2 of the crankshaft 1 for each cylinder.
  • the bearings to be lubricated on the camshaft 10 and balance shaft 12 side are the camshaft bearing 11 and the balance shaft bearing 38, respectively.
  • the sliding part to which the lubricating oil is supplied is the piston sliding part 14 between the piston 9 and the cylinder inner wall 13 and the cam 15 between the cam shaft 10 and the tappet 16 as in the conventional case. It is a sliding part 17.
  • journal bearing 3, the connecting rod large end bearing 6, the connecting rod small end bearing 8, the cam shaft bearing 11 and the balance shaft bearing 38 are all needle bearings 40, 41, 42, 43, 44, the reference numerals of the needle bearings 40 to 44 corresponding to the bearings 3, 6, 8, 11, and 38 are shown in parentheses in the accompanying drawings and the following description.
  • the lubricating oil supply system includes a main gallery 19 connected to an oil pump 18 built in the engine, a bearing oil supply path 21 for each cylinder corresponding to the crankshaft 1, and a bearing. It differs from the conventional case in that a sliding portion oil supply path 33 for each cylinder independent from the oil supply path 21 is provided in parallel. On the camshaft 10 side, a bearing oil supply path 22 and a sliding part oil supply path 23 are provided in parallel to the main gallery 19 as in the prior art, and a bearing oil supply path 39 is provided in the balance shaft 12 as well.
  • the bearing oil supply path 21 passes through the journal 2 in the radial direction from the oil hole 48 of the journal bearing 3 (40) through the shaft support portion 24, and reaches the opposite inner peripheral surface of the journal bearing 3. 3 (40) is refueled.
  • the bearing oil supply path 21 is branched inside the journal 2, and the branch path 26 reaches the inner diameter surface of the connecting rod large end bearing 6 (41) to supply oil.
  • oil is supplied from the bearing oil supply path 22 to the camshaft bearing 11 (43), and between the cam 15 and the tappet 16 from the sliding part oil supply path 23 for each cylinder. Oil is supplied to the cam sliding portion 17.
  • oil is supplied from the bearing oil supply path 39 to the balance shaft bearing 38 (44).
  • the inner diameter of the bearing oil supply passage 21 is set to about ⁇ 5 to 6 mm as in the conventional case.
  • the oil hole 48 is reduced as compared with the inner diameter of the bearing oil supply path 21, and as much as possible within a range in which the journal bearing 3 (40) and the connecting rod large end bearing 6 (41) are limited to an amount of oil that can be operated.
  • a small inner diameter that is, ⁇ 0.5 to 3 mm (cross-sectional area 0.2 mm 2 to 7 mm 2 ) is set.
  • the oil hole 48 having the reduced inner diameter corresponds to “oil supply limiting means” in the claims.
  • the connecting rod large end bearing 6 (41) itself is not provided with an oil supply limiting means. However, the amount of oil supplied to the connecting rod large end bearing 6 (41) by the oil hole 48 of the upstream journal bearing 3 (40). Is limited.
  • the path that has entered the connecting rod large end portion 28 via the connecting rod large end bearing 6 (41) is opened to the outside, and the piston sliding portion 14 and the connecting rod small end bearing 8 (42) are opened from the opening 29 thereof.
  • the lubricating oil is injected by the centrifugal force at the time of rotation to supply the oil.
  • the oil supply amount in this case is limited in the oil hole 48 as described above, the lubrication of the piston sliding portion 14 and the connecting rod small end bearing 8 is considerably insufficient.
  • the main gallery 19 is provided with a sliding portion oil supply passage 33 for each cylinder separately, and the sliding is provided from the oil supply nozzle 37 at the tip thereof.
  • the portion 14 and the connecting rod small end bearing 8 (42) are supplied with an amount of oil necessary for lubrication (see arrow B). Since the sliding portion oil supply path 33 is independent of the bearing oil supply path 21, the amount of oil supplied from the oil supply nozzle 37 is not affected by the restriction of the oil supply amount in the bearing oil supply path 21.
  • the sliding part 14 and the connecting rod small end bearing 8 (42) have two oil supply paths 21, 33 as shown by arrows A and B. Lubricating oil is supplied. As described above, since the amount of oil indicated by the arrow A is considerably small, the required amount of oil can be provided only by the oil supply from the sliding portion oil supply path 33 indicated by the arrow B.
  • the inner diameters of the oil hole 48 of the cam shaft bearing 11 (43) and the oil hole 48 of the balance shaft bearing 38 (44) are also set to ⁇ 0.5 to 3 mm.
  • the needle bearing 40 shown in FIG. 2 includes an outer ring 45, needle rollers 46, and a cage 47 that guides the needle rollers 46.
  • Each of the outer ring 45 and the cage 47 constitutes a divided needle bearing formed in an annular shape by abutting a semi-annular member divided in two on the radial dividing surface.
  • the outer ring 45 is provided with the oil hole 48 penetrating in the radial direction.
  • the oil hole 48 has the diameter ( ⁇ 0.5 to 3 mm).
  • the flanges 49, 49 projecting in an L shape in the outer diameter direction and facing the axial direction are provided on the entire outer circumference on the outer diameter surfaces of the end portions on both side edges of the cage 47.
  • the opposing inner surface of each flange 49 protrudes to a position approaching both end surfaces of the outer ring 45.
  • the size of the outer ring side narrowed portion 51 is set to be 0.2 mm.
  • journal 2 by forming the inner diameter of both side edges of the cage 47 smaller than that of a normal needle bearing, a small diameter inner diameter surface 52 close to the journal 2 is provided.
  • the narrow-side inner diameter surface 52 and the journal 2 form journal side constricted portions 53 and 53.
  • the needle bearing 40 is used as the journal bearing 3 positioned on the upstream side of the bearing oil supply path 21, and the outer ring side constricted portion 51 and the journal side constricted portion 53 suppress leakage of the lubricating oil. ing.
  • the needle bearing 40 shown in FIG. 3 has a seal member 54 interposed between the outer ring 45 and the retainer 47 and a seal member 55 interposed between the retainer 47 and the journal 2 as means for suppressing leakage of the lubricating oil. ing.
  • the needle bearing 40 shown in FIG. 4 is provided with L-shaped flange portions 49 on both side edges of the retainer 47, and between the flange portion 49 and the outer ring 45, a seal member 56, A seal member 57 is interposed between the cage 47 and the journal 2.
  • the needle bearing 41 constituting the connecting rod large end bearing 6 is constituted by a needle roller 46 and a cage 47 that guides the needle roller 46. Without being provided, it is directly interposed between the connecting rod large end portion 28 and the crank pin 4. Refueling is performed directly from the branch path 26.
  • the needle bearing 42 constituting the connecting rod small end bearing 8 is constituted by the needle roller 46 and its retainer 47, and has no outer ring, and the connecting rod small end 62 It is interposed between the piston pins 7. No oil hole is provided, and oil supply is performed from a gap between the retainer 47 and the piston pin 7 or the like.
  • the needle bearing 43 constituting the camshaft bearing 11 is a normal one constituted by an outer ring 45, a needle roller 46, and a cage 47 that guides the needle roller 46. It is interposed between the support portion 61 and the cam shaft 10.
  • the oil hole 48 provided in the outer ring 45 is formed with a smaller diameter than the conventional case so as to supply the amount of lubricating oil necessary for the operation of the needle bearing 43, and constitutes an “oil supply amount limiting means”.
  • the needle bearing 44 constituting the balance shaft bearing 38 is configured in the same manner.
  • Table 1 shows the relationship between the lubrication amount of the slide bearing and the needle bearing and the operation availability.
  • Table 2 shows the results of the life test of the needle bearing alone.
  • the needle bearing can be operated even with a small amount of oil supply of about 1/10 to 1/100 compared with the sliding bearing, and the oil supply amount of about 10 ml / min is small. It can also be seen that a life similar to that in the case of an oil supply amount of 100 ml / min can be obtained.
  • the total oil supply amount in the conventional case and that in the first embodiment is compared with the conventional case of 1000 ml / min, whereas in the case of the first embodiment, 400 ml. It can be seen that the oil supply amount is reduced by 60%.
  • the amount of oil supply can be reduced to 1/10 to 1/100.
  • a throttle valve 64 is interposed on the entry side.
  • the diameter of the throttle valve 64 is set to ⁇ 0.5 to 3 mm.
  • the diameter of the oil hole 48 is set to be approximately the same as the diameter of the oil supply paths 21, 22, and 39.
  • Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
  • the “oil supply amount limiting means” is the bearing oil supply path 21 of the crankshaft 1, the bearing oil supply path 22 of the camshaft 10, and the bearing oil supply of the balance shaft 12.
  • the oil supply amount is limited by forming the inner diameter of the path 39 to a small diameter of ⁇ 0.5 to 3 mm. These oil holes 48 are also formed in the same small diameter.
  • Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.
  • FIG. 12 shows the case of the engine lubrication device of the fourth embodiment.
  • all the bearings of the journal bearing 3, the connecting rod large end bearing 6, the connecting rod small end bearing 8, the cam shaft bearing 11 and the balance shaft bearing 38 are needle bearings (40 to 44).
  • the effect of reducing the amount of lubricating oil by using a needle bearing does not necessarily require that all the bearings be needle bearings. Reduction effect can be expected.
  • a sub oil pump 18b is provided in addition to the main oil pump 18a.
  • the main oil pump 18a is connected to the main gallery 19a and the sliding portion oil supply path 23 connected in parallel to the main gallery 19a.
  • the sub oil pump 18b is provided corresponding to the sub gallery 19b and the bearing oil supply passages 21, 22, 39 connected in parallel to the sub gallery 19b.
  • the bearing oil supply paths 21, 22, and 39 limit the oil supply to the needle bearings 40, 41, 43, and 44 by reducing the inner diameter as in the third embodiment (see FIG. 11).
  • the main oil pump 18a is only supplied to the sliding portion oil supply passages 23 and 33, and the amount of oil supply is reduced. Therefore, the main oil pump 18a can be made smaller than the conventional oil pump 18. Further, the sub oil pump 18b only supplies oil to the bearing oil supply paths 21, 22, and 39, and the amount of oil supply is limited. In this case as well, the sub oil pump 18b can be made smaller than the conventional oil pump 18.
  • the amount of oil supply is reduced as compared with the conventional case, so that the oil pumps 18, 18a, 18b are small electric motors installed outside the engine instead of the pump built in the engine.
  • a pump can be used.

Abstract

　エンジンの潤滑装置において、ニードル軸受を使用することによって潤滑油量を低減する一方、ピストン摺動部において給油不足を来すことがないようにすることを課題とする。　上流側に配置されたジャーナル軸３と、下流側に配置されたコンロッド大端部軸受６に給油する軸受給油経路２１とは別にコンロッド小端部軸受８とピストン摺動部１４に給油する摺動部給油経路３３を設け、前記ジャーナル軸受３及びコンロッド大端部軸受６をそれぞれニードル軸受４０、４１により構成し、上流側のニードル軸受４０の油穴４８を縮径することによってこれらのニードル軸受４０、４１に対する給油量を制限するようにした。

Description

エンジンの潤滑装置
　この発明は、自動車等のエンジンの潤滑装置に関し、特に、潤滑油量の低減に関するものである。
　従来の２気筒以上４サイクルエンジンにおける潤滑装置の給油系統を図１４に基づいて説明する。潤滑対象となる軸受は、クランク軸１のジャーナル２に嵌合されたジャーナル軸受３、クランクピン４とコンロッド５との間においてクランクピン４に嵌合されたコンロッド大端部軸受６及びピストン９のピストンピン７に嵌合されたコンロッド小端部軸受８である。カム軸１０においてはカム軸軸受１１、バランス軸１２においてはバランス軸軸受３８である（特許文献１、同２、同３）。
　一方、潤滑油を供給する対象となる摺動部は、ピストン９とシリンダ内壁１３との間のピストン摺動部１４、カム軸１０のカム１５とタペット１６との間のカム摺動部１７である。
　給油系統は、図示のように、エンジンに内蔵されたオイルポンプ１８に接続されたメインギャラリ１９に、クランク軸１側の１気筒ごとの軸受給油経路２１、カム軸１０側に軸受給油経路２２と１気筒ごとの摺動部給油経路２３が設けられる。バランス軸１２側においては、軸受給油経路３９が設けられる。
　前記の軸受給油経路２１は、軸支持部２４を経てジャール軸受３の油穴２５からジャーナル２を径方向に貫通し、そのジャーナル軸受３の反対側内周面に達する経路によりジャーナル軸受３に給油する。この軸受給油経路２１は、ジャーナル２の内部で分岐され、その分岐経路２６がコンロッド大端部軸受６の内径面に達しこれに給油する。コンロッド大端部軸受６は油穴２５を有する。軸受給油経路２１、分岐経路２６及び油穴２５はφ５～６ｍｍ程度の径に設定され、油穴２５は給油量を制限する機能はもっていない。
　コンロッド大端部軸受６の前記油穴２５を経てコンロッド大端部２８に入った経路は外部に開放され、その開放口２９から前記ピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８に対し、矢印Ａで示したように、回転時の遠心力により潤滑油を噴射することにより給油する（特許文献２）。
　また、カム軸１０においては、軸受給油経路２２から油穴２５を経てカム軸軸受１１に対し給油される。摺動部給油経路２３からカム１５とタペット１６との間のカム摺動部１７にも給油される。バランス軸１２においては、油穴２５を経て軸受給油経路３９からバランス軸軸受３８に対し給油される。前記の軸受給油経路２２、３９及び油穴２５は、いずれもφ５～６ｍｍ程度の径に設定され、油穴２５は給油量を制限する機能はもっていない。
　前記ジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８は、従来はいずれもブッシュやメタルにより構成された滑り軸受５０が使用されていた（特許文献１）。図１４において、各軸受３、６、８、１１及び３８にそれぞれかっこ書きで符号５０を付して示す。
　一方、ニードル軸受は、軸受投影面積が小さい割には高負荷容量及び高剛性であり、滑り軸受に比べて低摩擦であるとともに、少ない潤滑油量で運転が可能であるという優れた特性を有する。この点に着目して、クランク軸のジャーナル軸受としてニードル軸受を使用する提案が早くからなされている（特許文献４）
特開平７－２７１２６号公報 特開２０００－１６１３３４号公報 特開２０００－２１３３２３号公報 米国特許第１９２１４８８号明細書及び図面
　ニードル軸受の前記特性を活かすべく、エンジンの潤滑装置において、クランク軸１のジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８の全部又は一部をニードル軸受によって構成することが考えられる。
　しかし、ニードル軸受は、隣り合うころ同士のすきまから潤滑油が軸受外部に漏れ易い傾向がある。このため、クランク軸１に関わる軸受給油経路２１においては、相対的に上流に位置するジャーナル軸受３及びコンロッド大端部軸受６をそれぞれニードル軸受によって構成し、その運転が可能な程度に給油量を絞った場合、最下流に位置するピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８に対する給油量が不足する問題がある。
　この場合、前述のように、ニードル軸受は少ない潤滑油量で運転可能なので、ニードル軸受によって構成されたコンロッド小端部軸受８は、少量であっても運転可能な量の給油が確保される限り支障はない。これに対し、ピストン摺動部１４においては、ニードル軸受の運転可能な程度の給油量では、給油が不足し潤滑不良を生じるおそれがある。
　そこで、この発明は、エンジンの潤滑装置において、従来の滑り軸受に代えてニードル軸受を使用することによって潤滑油量を低減する一方、ピストン摺動部において給油不足を来すことがないエンジンの潤滑装置を提供することを課題とする。
　前記の課題を解決するために、この発明は、２気筒以上の４サイクルエンジンにおいて１気筒ごとにジャーナル軸受、コンロッド大端部軸受、コンロッド小端部軸受及びピストン摺動部に対する給油経路がメインギャラリに接続されたエンジンの潤滑装置において、前記給油経路は、前記メインギャラリに対して並列に接続された軸受給油経路と摺動部給油経路とによって構成され、前記軸受給油経路によって上流側に配置された前記ジャーナル軸と下流側に配置された前記コンロッド大端部軸受に給油する経路、前記摺動部給油経路によって前記コンロッド小端部軸受とピストン摺動部に給油する経路がそれぞれ構成され、少なくとも前記コンロッド大端部軸受がニードル軸受により構成され、前記軸受給油経路に前記コンロッド大端部軸受を構成するニードル軸受に対する給油量を運転可能な範囲に制限する給油制限手段が設けられた構成を採用した。
　前記の構成によると、摺動部給油経路は軸受給油経路から独立しているので、軸受給油経路の給油量を給油制限手段によって制限しても、摺動部給油経路の給油量に影響を及ぼすことがない。
　この発明によれば、軸受給油経路においては、給油制限手段を経てニードル軸受に必要な比較的少量の給油を行えばよいので、全体の潤滑油量が減少し、オイルポンプの小型化が可能となる。その一方、ピストン摺動部に対しては摺動部給油経路を通じて必要な量の給油を行うことができるので、潤滑不良が防止される。
は、実施形態１の給油経路図である。 は、同上のジャーナル軸受の一例を示す一部省略拡大断面図である。 は、同上のジャーナル軸受の他の例を示す一部省略拡大断面図である。 は、同上のジャーナル軸受の他の例を示す一部省略拡大断面図である。 は、同上のジャーナル軸受の他の例を示す一部省略拡大断面図である。 は、同上のコンロッド大端部軸受の一部省略拡大断面図である。 は、同上のコンロッド小端部軸受の一部省略拡大断面図である。 は、同上のカム軸軸受の一部省略拡大断面図である。 は、従来例の場合の実験結果の数値を記入した説明図である。 は、実施形態１の場合の実験結果の数値を記入した説明図である。 は、実施形態２の給油経路図である。 は、実施形態３の給油経路図である。 は、実施形態４の給油経路図である。 は、実施形態５の給油経路図である。 は、従来例の給油経路図である。
　以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
 [実施形態1]
　図１から図９に示した実施形態１に係るエンジンの潤滑装置の基本的な構成は、前述の「背景技術」において説明した図１４にしたものと同じであるので、理解の便宜上、共通する部分には同一符号を付して示すこととする。
　この実施形態１の場合も、エンジンは２気筒以上の４サイクルエンジンであり、潤滑対象となる軸受は、クランク軸１のジャーナル２に気筒ごとに設けられたジャーナル軸受３、クランクピン４に嵌合されたコンロッド大端部軸受６及びピストンピン７に嵌合されたコンロッド小端部軸受８である。また、カム軸１０、バランス軸１２側において潤滑対象となる軸受は、それぞれカム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８である。
　一方、潤滑油を供給する対象となる摺動部は、従来の場合と同様に、ピストン９とシリンダ内壁１３との間のピストン摺動部１４及びカム軸１０のカム１５とタペット１６とのカム摺動部１７である。
　この実施形態１においては、前記のジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８は、いずれもニードル軸受４０、４１、４２、４３、４４、によって構成されているので、添付図面及び以下の説明においては、各軸受３、６、８、１１、３８にそれぞれ対応するニードル軸受４０～４４の符号をかっこ書きで示す。
　潤滑油の給油系統は、図１に示したように、エンジンに内蔵されたオイルポンプ１８に接続されたメインギャラリ１９に、クランク軸１に対応して１気筒ごとの軸受給油経路２１と、軸受給油経路２１から独立した１気筒ごとの摺動部給油経路３３が並列に設けられる点が従来の場合と異なる。カム軸１０側は従来と同様に軸受給油経路２２、摺動部給油経路２３がメインギャラリ１９に対して並列に設けられ、バランス軸１２においても同様に軸受給油経路３９が設けられる。
　前記の軸受給油経路２１は、軸支持部２４を経てジャーナル軸受３（４０）の油穴４８からジャーナル２を径方向に貫通し、そのジャーナル軸受３の反対側内周面に達する経路によりジャーナル軸受３（４０）に給油を行う。軸受給油経路２１は、ジャーナル２の内部で分岐され、その分岐経路２６がコンロッド大端部軸受６（４１）の内径面に達しこれに給油を行う。
　カム軸１０においては、従来の場合と同様に、軸受給油経路２２からカム軸軸受１１（４３）に対し給油され、１気筒ごとの摺動部給油経路２３からカム１５とタペット１６との間のカム摺動部１７に対し給油される。バランス軸１２においては、軸受給油経路３９からバランス軸軸受３８（４４）に給油される。
　前記の軸受給油経路２１の内径は、従来の場合と同様にφ５～６ｍｍ程度に設定される。これに対し油穴４８は、軸受給油経路２１の内径より縮小され、ジャーナル軸受３（４０）及びコンロッド大端部軸受６（４１）が運転可能な範囲の給油量に制限する範囲において可能な限り小さい内径、即ち、φ０．５～３ｍｍ（断面積０．２ｍｍ２～７ｍｍ２）に設定される。この縮小された内径をもった油穴４８が特許請求の範囲にいう「給油制限手段」に相当する。
　コンロッド大端部軸受６（４１）自体には給油制限手段は設けられていないが、上流側のジャーナル軸受３（４０）の前記油穴４８によってコンロッド大端部軸受６（４１）への給油量が制限される。
　前記コンロッド大端部軸受６（４１）を経てコンロッド大端部２８に入った経路は外部に開放され、その開放口２９から前記ピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８（４２）に対し、矢印Ａで示したように、回転時の遠心力により潤滑油を噴射することにより給油を行う。ただし、この場合の給油量は前記のように油穴４８において制限されているので、ピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８の潤滑には相当不足する。
　前記の不足を補うべく、この発明においては、図１に示したように、メインギャラリ１９に、別に１気筒ごとに摺動部給油経路３３を設け、その先端部の給油ノズル３７から、摺動部１４とコンロッド小端部軸受８（４２）に対し、これらの潤滑に必要な量の給油を行うようにしている（矢印Ｂ参照）。摺動部給油経路３３は軸受給油経路２１から独立しているから、給油ノズル３７から供給される給油量は、軸受給油経路２１における給油量の制限の影響を受けない。
　前記の摺動部給油経路３３を設けたことにより、摺動部１４とコンロッド小端部軸受８（４２）には、矢印Ａ、Ｂで示したように、２系統の給油経路２１、３３から潤滑油が供給される。前記のように、矢印Ａで示した給油量は相当少ないので、実質的には矢印Ｂで示した摺動部給油経路３３からの給油のみで必要量の給油が賄われる。
　なお、カム軸軸受１１（４３）の油穴４８、バランス軸軸受３８（４４）の油穴４８の内径もφ０．５～３ｍｍに設定される。
　次に、図２から図８に基づき、前記のジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８を構成するニードル軸受４０～４４の具体的な構成について説明する。他の実施形態におけるニードル軸受も同様である。
　図２から図５は、ジャーナル軸受３を構成するニードル軸受４０の諸例を示す。図２に示したニードル軸受４０は、外輪４５と針状ころ４６及び針状ころ４６を案内する保持器４７により構成される。外輪４５と保持器４７はいずれも径方向の分割面で二分割された半環状のものを突き合わせることにより環状に形成された分轄型ニードル軸受を構成している。外輪４５に、径方向に貫通した前記の油穴４８が設けられる。油穴４８は前記の径（φ０．５～３ｍｍ）を有する。
　保持器４７の両側縁の端部外径面に外径方向にＬ形に突き出し軸方向に対向する鍔部４９、４９が全周に設けられる。各鍔部４９の対向内面は、それぞれ外輪４５の両端面に接近する位置まで突き出す。
　前記の鍔部４９と外輪４５の対向端面間に従来のニードル軸受の場合に比べて顕著に小さいスキマ、即ち、外輪側狭窄部５１、５１が形成される。前記外輪側狭窄部５１の大きさは０．２ｍｍであるように設定される。外輪側狭窄部５１の大きさを前記のように設定することにより、ニードル軸受４０の回転トルクの増加を抑えながら、外輪４５と保持器４７の間のスキマから軸受外部に漏出する潤滑油の量を少なく抑えることができる。
　また、保持器４７の両側縁の内径を通常のニードル軸受より小さく形成することにより、ジャーナル２に接近した小径内径面５２を設けている。この小径内径面５２とジャーナル２とによりジャーナル側狭窄部５３、５３が形成される。
　前記のニードル軸受４０は、軸受給油経路２１の上流側に位置するジャーナル軸受３として使用されるものであり、前記外輪側狭窄部５１及びジャーナル側狭窄部５３によって潤滑油の漏れを抑制するようにしている。
　図３に示したニードル軸受４０は、潤滑油の漏れを抑制する手段として、外輪４５と保持器４７の間にシール部材５４、保持器４７とジャーナル２の間にシール部材５５を介在するようにしている。
　図４に示したニードル軸受４０は、前述の図２の場合と同様に、保持器４７の両側縁にＬ形の鍔部４９を設け、その鍔部４９と外輪４５の間にシール部材５６、保持器４７とジャーナル２との間にシール部材５７を介在している。
　図５に示したニードル軸受４０は、外輪４５とクランクアームボス部５８との間及び外輪４５とカウンタウェイトボス部５９の間にそれぞれシール部材６０を介在している。
　次に、コンロッド大端部軸受６を構成するニードル軸受４１は、図６に示したように、針状ころ４６及び針状ころ４６を案内する保持器４７により構成されたものであり、外輪を持たず、コンロッド大端部２８とクランクピン４の間に直接介在される。給油は分岐経路２６から直接行われる。
　コンロッド小端部軸受８を構成するニードル軸受４２は、図７に示したように、針状ころ４６とその保持器４７によって構成されたものであり、外輪を持たず、コンロッド小端部６２とピストンピン７との間に介在される。油穴を持たず、給油は、保持器４７とピストンピン７との間のすき間等から行われる。
　カム軸軸受１１を構成するニードル軸受４３は、図８に示したように、外輪４５と針状ころ４６及びその針状ころ４６を案内する保持器４７により構成された通常のものであり、軸支持部６１とカム軸１０との間に介在される。外輪４５に設けられた油穴４８は、そのニードル軸受４３の運転に必要な量の潤滑油が供給できるように従来の場合より小径に形成され、「給油量制限手段」を構成している。バランス軸軸受３８を構成するニードル軸受４４もこれと同様に構成される。
　ここで、滑り軸受とニードル軸受の給油量と運転可否の関係を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　前記ニードル軸受単体の寿命試験の結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　前記の表１及び表２から、ニードル軸受は滑り軸受に比べ１／１０～１／１００程度の少ない給油量であっても運転が可能であること、１０ml/min程度の少ない給油量であっても１００ml/minの給油量の場合と同程度の寿命が得られることがわかる。
実験例
　次に、クランク軸１に関連する部分のジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６及びコンロッド小端部軸受８のいずれも滑り軸受５０を使用した従来の場合（図１４参照）と、いずれもニードル軸受４０、４１、４２使用した実施形態１の場合（図１参照）について、ジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、ピストン摺動部１４・コンロッド小端部軸受８における潤滑油量を測定した実験結果を表３に示すとともに、図９Ａ（従来例）、図９Ｂ（実施形態１）にその数値を付記して示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図９Ａに示したように、従来の場合は、メインギャラリ１９から軸受給油経路２１を経てジャーナル軸受３（５０）に１０００ml/minの給油を行うことにより、コンロッド大端部軸受６（５０）において運転可能な量の油量６００ml/minが供給される。その下流側のピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８（５０）に対しては３００ml/minの油量を供給することができ、ピストン摺動部１４の潤滑不良の発生を防止することができる。
　一方、図９Ｂに示したように、実施形態１の場合は、ピストン摺動部１４・コンロッド小端部軸受８（４２）には摺動部給油経路３３を経て３００ml/minが直接供給され、これによりピストン摺動部１４の潤滑不良の発生を防止することができる。ジャーナル軸受３（４０）に対しては１００ml/minの給油を行うだけで、コンロッド大端部軸受６（４１）に運転可能な量の油量３５ml/minが供給される。ピストン摺動部１４及びコンロッド小端部軸受８（４２）に対しては１７．５ml/min及び前記の摺動部給油経路３３からの給油量（３００ml/min）の総和となる量の給油が行われる。厳密には、摺動部給油経路３３からの給油量（３００ml/min）は、１７．５ml/minだけ少なくてもよい。
　前記のように、クランク軸１に関わる部分について、従来の場合と実施形態１の場合の総給油量を比較すると、従来の場合が１０００ml/minであるのに対し、実施形態１の場合は４００ml/minとなり、給油量が６０％低減されていることがわかる。
　なお、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８においては、従来の滑り軸受５０を使用する場合に比べ、ニードル軸受４３、４４を使用し給油量を運転可能な量の油量に制限することにより、先に表１及び表２に示したように、給油量を１／１０～１／１００に低減することができる。
 [実施形態２]
　図１０に示した実施形態２のエンジンの潤滑装置の場合は、「給油量制限手段」として、前記実施形態１におけるジャーナル軸受３（４０）、カム軸軸受１１（４３）、バランス軸軸受３８（４４）の入側に絞り弁６４を介在したものである。絞り弁６４の径はφ０．５～３ｍｍに設定される。この場合の油穴４８の径は、それぞれ給油経路２１、２２、３９の径と同程度に設定される。その他の構成及び作用は、実施形態１の場合と同じである。
 [実施形態３]
　図１１に示した実施形態３のエンジンの潤滑装置の場合は、「給油量制限手段」として、クランク軸１の軸受給油経路２１、カム軸１０の軸受給油経路２２、及びバランス軸１２の軸受給油経路３９の内径をそれぞれφ０．５～３ｍｍの小径に形成することで、給油量を制限するようにしたものである。これらの油穴４８も同様の小径に形成される。その他の構成は、前記実施形態１、２の場合と同様である。
 [実施形態４]
　図１２は、実施形態４のエンジンの潤滑装置の場合を示す。前述の実施形態１から３においては、ジャーナル軸受３、コンロッド大端部軸受６、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８のすべての軸受をニードル軸受（４０～４４）によって構成する場合について述べたが、ニードル軸受を使用することによる潤滑油量の削減効果は、必ずしもすべての軸受をニードル軸受とする必要はなく、滑り軸受とニードル軸受を組み合わせて用いることによってもある程度の削減効果が期待できる。
　滑り軸受とニードル軸受を組み合わせて用いる場合、クランク軸1の軸受給油経路２１に属する軸受、即ち、ジャーナル軸受３及びコンロッド大端部軸受６においては、上流側のジャーナル軸受３に滑り軸受を用い、下流側のコンロッド大端部軸受６にニードル軸受を用いる組み合わせにする必要がある。これとは逆に、ニードル軸受を上流に配置すると、そのニードル軸受において制限された給油量では、下流に配置された滑り軸受の運転には不足する。
　そこで、図１２に示した実施形態４の場合は、上流側のジャーナル軸受３として滑り軸受５０を用い、コンロッド大端部軸受６としては前記の場合と同様にニードル軸受４１を用いた例を示している。コンロッド大端部軸受６（４１）に対する給油制限手段としては分岐経路２６の内径を縮小する構成を用いる。分岐経路２６の出口に絞り弁を取り付けてもよい。この場合、他のすべての軸受、即ち、コンロッド小端部軸受８、カム軸軸受１１及びバランス軸軸受３８を滑り軸受５０によって構成したとしても、コンロッド大端部軸受６（４１）に対する給油量が制限されることにより全体の給油量削減効果に寄与することができる。
 [実施形態５]
　図１３に示した実施形態５は、メインオイルポンプ１８ａの他にサブオイルポンプ１８ｂを設け、メインオイルポンプ１８ａは、メインギャラリ１９ａ及びそのメインギャラリ１９ａに並列に接続された摺動部給油経路２３、３３に対応し、サブオイルポンプ１８ｂは、サブギャラリ１９ｂ及びそのサブギャラリ１９ｂに並列に接続された軸受給油経路２１、２２、３９に対応して設けられる。軸受給油経路２１、２２、３９は、前記実施形態３（図１１参照）と同様にその内径を縮小することによりニードル軸受４０、４１、４３、４４への給油を制限している。
　このような構成をとると、メインオイルポンプ１８ａは、摺動部給油経路２３、３３に対する給油のみとなり給油量が減少するので、従来のオイルポンプ１８より小型化することができる。また、サブオイルポンプ１８ｂは、軸受給油経路２１、２２、３９に対する給油のみとなり、しかも給油量が制限されているので、この場合も従来のオイルポンプ１８より小型化することができる。
　実施形態１から５のいずれの場合においても、従来の場合に比べ給油量が削減されるので、オイルポンプ１８、１８ａ、１８ｂは、エンジン内蔵のポンプに代えて、エンジン外部に設置する小型の電動ポンプを使用することができる。
１　　クランク軸
２　　ジャーナル
３　　ジャーナル軸受
４　　クランクピン
５　　コンロッド
６　　コンロッド大端部軸受
７　　ピストンピン
８　　コンロッド小端部軸受
９　　ピストン
１０　カム軸
１１　カム軸軸受
１２　バランス軸
１３　シリンダ内壁
１４　ピストン摺動部
１５　カム
１６　タペット
１７　カム摺動部
１８　オイルポンプ
１８ａ　メインオイルポンプ
１８ｂ　サブオイルポンプ
１９　メインギャラリ
１９ａ　メインギャラリ
１９ｂ　サブギャラリ
２１、２２　軸受給油経路
２３　摺動部給油経路
２４　軸支持部
２５　油穴
２６　分岐経路
２８　コンロッド大端部
２９　開放口
３３　摺動部給油経路
３７　給油ノズル
３８　バランス軸軸受
３９　軸受給油経路
４０、４１、４２、４３、４４　ニードル軸受
４５　外輪
４６　針状ころ
４７　保持器
４８　油穴
４９　鍔部
５０　滑り軸受
５１　外輪側狭窄部
５２　小径内径面
５３　ジャーナル側狭窄部
５４、５５、５６、５７　シール部材 
５８　クランクアームボス部
５９　カウンタウェイトボス部
６０　シール部材
６１　軸支持部
６２　コンロッド小端部
６４　絞り弁

Claims (10)

  1. 　２気筒以上の４サイクルエンジンにおいて１気筒ごとにジャーナル軸受、コンロッド大端部軸受、コンロッド小端部軸受及びピストン摺動部に対する給油経路がメインギャラリに接続されたエンジンの潤滑装置において、前記給油経路は、前記メインギャラリに対して並列に接続された軸受給油経路と摺動部給油経路とによって構成され、前記軸受給油経路によって上流側に配置された前記ジャーナル軸と下流側に配置された前記コンロッド大端部軸受に給油する経路、前記摺動部給油経路によって前記コンロッド小端部軸受とピストン摺動部に給油する経路がそれぞれ構成され、少なくとも前記コンロッド大端部軸受がニードル軸受により構成され、前記軸受給油経路に前記コンロッド大端部軸受を構成するニードル軸受に対する給油量を運転可能な範囲に制限する給油制限手段が設けられたことを特徴とするエンジンの潤滑装置。
  2. 　前記ジャーナル軸受及びコンロッド小端部軸受がニードル軸受により構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。
  3. 　前記給油制限手段は、前記コンロッド大端部軸受の上流側に配置されたジャーナル軸受がニードル軸受により構成され、かつそのジャーナル軸受を構成するニードル軸受の外輪に設けた油穴の内径が前記軸受給油経路の内径より小さく設定された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの潤滑装置。
  4. 　前記給油制限手段は、前記コンロッド大端部軸受の上流側に配置されたジャーナル軸受がニードル軸受により構成され、かつそのジャーナル軸受を構成するニードル軸受の外輪の油穴の入側に絞り弁が設けられた構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの潤滑装置。
  5. 　前記給油制限手段は、前記コンロッド大端部軸受の上流側に配置されたジャーナル軸受がニードル軸受により構成され、かつメインギャラリから前記ジャーナル軸受を構成するニードル軸受に至る軸受給油経路の内径が所定の大きさに制限された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの潤滑装置。
  6. 　前記メインギャラリにカム軸軸受に対する軸受給油経路と、カム摺動部に対する摺動部給油経路が設けられ、前記カム軸軸受の少なくとも１か所のカム軸軸受がニードル軸受によって構成され、前記軸受給油経路に前記カム軸軸受を構成するニードル軸受に対する給油量を運転可能な範囲に制限する給油制限手段が設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエンジンの潤滑装置。
  7. 　前記給油制限手段は、前記カム軸軸受を構成するニードル軸受の油穴の内径の大きさ、その油穴の入側に設けられた絞り弁、又は前記軸受給油経路の内径の大きさのいずれかによって給油量を制限するものであることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの潤滑装置。
  8. 　前記コンロッド小端部軸受及びピストン摺動部に対する摺動部給油経路とカム摺動部に対する摺動部給油経路に対応したメインオイルポンプと、前記クランク軸側の軸受給油経路とカム軸側の軸受給油経路に対応したサブオイルポンプが独立に設けられたことを特徴とする請求項６又は７に記載のエンジンの潤滑装置。
  9. 　前記ニードル軸受が分割型であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のエンジンの潤滑装置。
  10. 　前記オイルポンプが、エンジン外部に設置された電動オイルポンプであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のエンジンの潤滑装置。
     
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