(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の径方向段部を介して軸端方向に順次連なる大径部と中径部を少なくとも有してフレームから突出するクランク軸の端部の外周を、フレーム端面に取り付けた油切カバーで覆ってシールするクランク軸端のシール構造において、
上記大径部の外周に隙間をあけて嵌合する穴を有して、上記フレームに取り付けられた仕切板と、
上記径方向段部に軸方向の隙間をあけて対向する径方向対向面を有して、上記油切カバーに設けられた油切フランジと、
この油切フランジのクランク軸端側の内周と上記中径部の外周との間に形成された環状室と、
上記油切カバー内に径方向に設けられ、一端が上記環状室の下部に開口し、他端がこの開口より径方向外側おいて上記フレーム内に開口してＵ字管をなす連通油路とを備えたことを特徴とするクランク軸端のシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のクランク軸端のシール構造において、上記中径部のクランク軸端側に第２の径方向段部を介して小径部を設ける一方、上記第２の径方向段部に軸方向の隙間をあけて対向する第２の径方向対向面を上記油切カバーに設けたことを特徴とするクランク軸端のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特にディーゼル機関のクランク軸端のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、小形のディーゼル機関のクランク軸後端部は、連結用カップリングのフランジ部を有さずにフレームから突出しており、オイルシールを装着した油切カバーを上記クランク軸の後端から挿通してフレームの端面に固定することによって、フレーム内のクランク室からクランク軸を伝わって外部へ漏れる潤滑油をオイルシールで封止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、中形,大形のディーゼル機関においては、クランク軸の後端にフライホイール連結用の大径のフランジ部があるため、小径のオイルシールを軸端から挿通することができず、オイルシール以外の封止手段によらなければ潤滑油の漏れ出しを防げないという問題がある。また、オイルシールは、構造が比較的に簡単で安価である反面、回転するクランク軸の外周に接触して潤滑油を封止するものであるため、接触部であるリップ部などの摩耗が激しく、特に出力の大きい中,大形ディーゼル機関では、耐用期間が短縮するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記フランジ部を有するクランク軸端を非接触で封止する構造を工夫することによって、大出力のディーゼル機関などにおいても潤滑油の外部への漏れ出しを長期間に亘って防止することができるクランク軸端のシール構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の径方向段部を介して軸端方向に順次連なる大径部と中径部を少なくとも有してフレームから突出するクランク軸の端部の外周を、フレーム端面に取り付けた油切カバーで覆ってシールするクランク軸端のシール構造において、上記大径部の外周に隙間をあけて嵌合する穴を有して、上記フレームに取り付けられた仕切板と、上記径方向段部に軸方向の隙間をあけて対向する径方向対向面を有して、上記油切カバーに設けられた油切フランジと、この油切フランジのクランク軸端側の内周と上記中径部の外周との間に形成された環状室と、上記油切カバー内に径方向に設けられ、一端が上記環状室の下部に開口し、他端がこの開口より径方向外側おいて上記フレーム内に開口してＵ字管をなす連通油路とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１のクランク軸端のシール構造において、フレーム内の潤滑油は、回転しているクランク軸の表面を軸端方向に伝わって漏れ出そうとする。漏れ出そうとする潤滑油は、フレームに取り付けられ、クランク軸の大径部の外周に隙間をあけて嵌合する仕切板で堰き止められ、一部が遠心力により径方向外方へ飛ばされてフレーム内に戻され、仕切板を通過した残りの潤滑油は、軸端側の中径部に連なる第１の径方向段部に向かう。第１の径方向段部は、回転するクランク軸によって潤滑油に働く遠心力とは逆に径方向内側に向かって段をなすとともに、フレーム端面に取り付けられた油切カバーに設けられた油切フランジの径方向対向面が軸方向に隙間をあけて対向している。そのため、潤滑油は、大部分が遠心力により径方向外方へ飛ばされてフレーム内に戻り、一部のみが径方向段部を通過して、中径部の外周と油切フランジの内周との間に形成された環状室に入る。
環状室に入ったミスト状で微量の潤滑油は、次第に液となって環状室の下部に溜まり、この下部に一端が開口したＵ字管をなす連通油路を満たす。ここで、連通油路は、他端が上記一端より径方向外側においてフレーム内に開口しているので、連通油路を満たす潤滑油は、上記他端からフレーム内に戻されるとともに、上記環状室内が、Ｕ字管としての連通油路の油柱差だけフレーム内より低い略大気圧に等しい圧力に維持される。従って、内燃機関の運転条件や大気圧の変動によるフレーム内外の圧力差の増減を、連通油路を満たす潤滑油の油柱差の増減で自動的に調整できるとともに、フレーム外へ漏れ出す潤滑油の量を、大幅に減少させることができる。
【０００７】
請求項２のクランク軸端のシール構造は、上記中径部のクランク軸端側に第２の径方向段部を介して小径部を設ける一方、上記第２の径方向段部に軸方向の隙間をあけて対向する第２の径方向対向面を上記油切カバーに設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２のクランク軸端のシール構造では、中径部と軸端側の小径部との間に第２の径方向段部が設けられ、この第２の径方向段部は、回転するクランク軸によって潤滑油に働く遠心力とは逆に径方向内側に向かって段をなすとともに、上記油切カバーに設けられた第２の径方向対向面が軸方向に隙間をあけて対向している。そのため、環状室に入ったミスト状で微量の潤滑油は、遠心力によって径方向外方へ飛ばされ、かつ上記隙間によって外部への漏れ出しが阻止され、大部分が液となって環状室の下部の開口からＵ字管をなす連通油路に入って捕集され、他端の開口からフレーム内に戻される。従って、フレーム外へ漏れ出す潤滑油の量を、更に大幅に減少させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明のクランク軸端のシール構造を採用したディーゼル機関の要部側面図である。このディーゼル機関のフレーム１の後端面１aからは、先端に連結用のフランジ３を有するクランク軸２の端部が突出しており、このクランク軸２の端部外周を、フレームの後端面１aおよびオイルパン４の上面に固定された油切カバー５で覆ってシールしている。
【００１０】
上記クランク軸２の端部は、ラジアル方向の荷重を受けるラジアルメタル軸受６および軸方向の荷重を受ける両側のスラストメタル軸受７,７を介してフレーム１で支承される支承部８と、この支承部８の後方に連なり、フレーム１の後端面１a近傍に位置する大径部９と、この大径部９の後方に第１径方向段部１０を介して連なる中径部１１と、この中径部１１の後方に第２径方向段部１２を介して連なる小径部１３とからなり、小径部１３の先端が上記フランジ３となっている。
上記大径部９は、クランク軸２の軸心と略平行な平行部９aと、この後方に末広がりの円錐面をなして連なる拡径部９bからなり、中径部１１は、アール状に湾入する縮径部１１aと、この後方に末広がりの円錐面をなして連なる拡径部１１bからなり、小径部１３は、中央の平行部１３bと両側の小アール部１３a,大アール部１３cからなる一方、第１,第２径方向段部１０,１２は、クランク軸２の軸心に直交する環状面からなる。
【００１１】
上記大径部９の平行部９aには、フレーム１の後端面１aにボルト１５で上部を固定した仕切板１４の中心穴１４aを僅かな隙間をあけて挿通して、クランク軸２の大径部９を伝わって後方へ流れる潤滑油を阻止するとともに、フレーム１および油切カバー５の上部空間を前室１６と後室１７に分離している。なお、フレーム１内の下部は、仕切板１４で分離されないクランク室１８になっている。
【００１２】
一方、上記油切カバー５は、図１の紙面により両側(紙面に垂直な方向)に２分割でき、中径部１１および小径部１３の略中央までを覆ってクランク軸２に外嵌する。油切カバー５には、クランク軸２の第１径方向段部１０に軸方向に僅かな隙間をあけて対向する第１径方向対向面１９aを有する油切フランジ１９を設け、この油切フランジ１９の後方外周に、潤滑油を下方へ導く環状溝２０を、油切フランジ１９の後方内周とクランク軸２の中径部１１の外周との間に末広がりの円錐面をなして広がる環状室２１を夫々設けている。
また、油切カバー５の環状室２１の後方には、クランク軸２の第２径方向段部１２に軸方向に僅かな隙間をあけて対向する第２径方向対向面２２と、小径部１３の小アール部１３aと平行部１３bを取り囲む内周面に３本の環状のラビリンス溝２３を設けて、潤滑油のフレーム１外への漏れ出しを阻止している。
【００１３】
さらに、油切カバー５の内部に、一端２４aが上記環状室２１の最下部に開口し、他端２４bが上記一端２４aより径方向外側においてフレーム１内のクランク室１８に開口してＵ字管をなす連通油路２４を設けている。
【００１４】
上記ディーゼル機関におけるクランク軸端のシール構造は、次のように作用する。ディーゼル機関が運転されると、オイルパン４から給油系を経てピストンやクランクピンに供給された潤滑油の一部が、回転するクランク軸２の表面を軸端方向へ伝わって、クランク室１８からフレーム１外へ漏れ出そうとする。漏れ出そうとする潤滑油は、フレームの後端面１aに取り付けられ、大径部９の平行部９aの外周に僅かな隙間をあけて嵌合する仕切板１４によって、堰き止められ、遠心力によって一部が径方向外方へ前室１６およびクランク室１８に戻るように飛ばされ、仕切板１４を通過した潤滑油のみが拡径部９bから第１径方向段部１０に向かう。
【００１５】
潤滑油は、回転する拡径部９bが末広がりの円錐面をなしているので、遠心力によって後方へ向かうほど径方向外側へ一層加速され、第１径方向段部１０が、遠心力とは逆の径方向内側に向かって段をなし、この第１径方向段部１０に、油切カバー５に設けた油切フランジ１９の径方向対向面１９aが軸方向に僅かな隙間をおいて対向しているので、大部分が後室１７を経て、あるいは油切フランジ１９の環状溝２０を伝ってクランク室１８に戻るように遠心力によって飛ばされ、一部のみが上記隙間を通過して、中径部１１の外周と油切フランジ１９の内周との間に形成された環状室２１に入る。
【００１６】
環状室２１の後端は、中径部１１の拡径部１１bが末広がりの円錐面を成すうえ、第２径方向段部１２とこれに対向する第２径方向対向面２２とが作る上述と同様の環状の僅かな隙間と、その後方の小径部１３と油切カバー５の間に作られた３本のラビリンス溝２３になっているので、環状室２１に入った微量の潤滑油は、遠心力によって径方向外方へ飛ばされ、かつ上記僅かな隙間によってフレーム１外への漏れ出しが殆ど阻止され、次第に液となって環状室２１の最下部の開口２４aからＵ字管をなす連通油路２４に入って捕集,蓄積され、他端の開口２４bからクランク室１８に戻される。ここで、連通油路２４は、他端２４aが一端２４aよりも鉛直方向下方においてクランク室１８に開口しているので、環状室２１の内圧は、クランク室１８の内圧に比して油柱差ΔＨだけ低く、かつ、ラビリンス溝２３のシール作用による所定圧力だけ大気圧よりも高い圧力に維持される。そして、ディーゼル機関の運転条件や大気圧の変動で、フレーム内外の圧力差が増えれば、より多くの潤滑油が溜まってΔＨが増え、圧力差が減れば、その分潤滑油がクランク室１８に戻されてΔＨが減る。こうして、フレーム１外へ漏れ出す潤滑油の量は、大幅に減少する。
【００１７】
このように、クランク軸の突出端部に大径のフランジ３があるため、オイルシールの使用の難しい内燃機関においても、上述の非接触形のクランク軸端シール構造で潤滑油の漏れ出しを確実に阻止でき、オイルシールの場合のような摩耗の問題もないので、シール構造の耐用寿命が大幅に延びるのは勿論である。
上記実施形態では、大径部９の後半を末広がりの円錐面をなす拡径部１９aにしているので、潤滑油を径方向外方へより勢いよく飛び散らして、第１径方向段部１１に達するのを阻止できるから、フレーム１外への潤滑油の漏れ出しを一層抑えることができる。また、第１径方向段部１１の後方に同様の第２径方向段部１２を設け、小径部１３の周りにラビリンス溝２３を設けているので、環状室２１の内圧をラビリンス溝２３のシール作用による所定圧力だけ大気圧よりも高い圧力に維持できるとともに、フレーム１外への潤滑油の漏れ出しを更に抑えることができる。
なお、本発明は、実施形態のディーゼル機関に限らず、種々の内燃機関のクランク軸端のシールに適用できるのはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１は、第１の径方向段部を介して軸端方向に順次連なる大径部と中径部を少なくとも有してフレームから突出するクランク軸の端部の外周を、フレーム端面に取り付けた油切カバーで覆ってシールするクランク軸端のシール構造において、上記大径部の外周に隙間をあけて嵌合する穴を有する仕切板を上記フレームに取り付け、上記径方向段部に軸方向に隙間をあけて対向する径方向対向面を有する油切フランジを上記油切カバーに設ける一方、油切フランジのクランク軸端側の内周と上記中径部の外周との間に環状室を形成するとともに、一端が環状室の下部に開口し、他端がこの開口より径方向外側において上記フレーム内に開口してＵ字管をなす連通油路を、上記油切カバー内に径方向に設けているので、クランク軸の表面を軸端方向に伝わって漏れ出そうとする潤滑油は、仕切板で堰き止められて一部のみが穴を通過し、続いて径方向段部とこれに対向する油切フランジの径方向対向面との間の隙間で通過を阻止されるから、潤滑油の外部への漏れ出しが、非接触の封止構造で効果的かつ長期に亘って防止できるうえ、上記隙間を通過して環状室に入ったごく一部の潤滑油も、Ｕ字管をなす連通油路に溜まって油柱差だけ環状室内をフレーム内よりも低い圧力に維持してフレーム内外の圧力の変動を自動調整しつつ、連通油路の他端からフレーム内に戻される。
【００１９】
本発明の請求項２のクランク軸端のシール構造は、上記中径部のクランク軸端側に第２の径方向段部を介して小径部を設ける一方、第２の径方向段部に軸方向の隙間をあけて対向する第２の径方向対向面を上記油切カバーに設けているので、フレーム外へ漏れ出す潤滑油を更に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のクランク軸端のシール構造を採用してディーゼル機関の要部側面図である。
【符号の説明】
１  フレーム
２  クランク軸
３  フランジ
４  オイルパン
５  油切カバー
６  ラジアルメタル軸受
７  スラストメタル軸受
８  支承部
９  大径部
１０  第１径方向段部
１１  中径部
１２  第２径方向段部
１３  小径部
１４  仕切板
１４a  中心穴
１６  前室
１７  後室
１８  クランク室
１９  油切フランジ
２０  環状溝
２１  環状室
２２  第２径方向対向面
２３  ラビリンス溝
２４  連通油路
２４a  一端の開口
２４b  他端の開口
【図１】
0003713251.tif 000002