(57)【要約】【課題】  メインベアリングのメタル割面での過剰な潤滑油の漏れを抑制した上で、コンロッドベアリング側に途切れることなく連続的に潤滑油を供給できるエンジンの油路構造を提供する。【解決手段】  クランクジャーナル１ａを支持するメインベアリング４のアッパメタル４ａの油溝６に絞り部８を形成し、絞り部８により潤滑油を圧損させてメタル割面５からの漏れを抑制する一方、クランクピンの両側に位置するクランクジャーナル１１ａに互いに反対側に偏心するジャーナル側貫通油路１１ａを貫設し、両ジャーナル側貫通油路１１ａからクランクピンのコンロッドベアリングに潤滑油を供給する。【選択図】      図３
2006009620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの軸受部にクランク軸のクランクジャーナルを回転可能に支持して、該クランク軸のクランクピンにコンロッドを連結し、上記軸受部の内周に油溝を形成して上記シリンダブロック側から該油溝に潤滑油を供給すると共に、該油溝に供給された潤滑油を上記クランク軸に形成した油路を介して上記クランクジャーナルから上記クランクピンに供給するエンジンの油路構造において、
上記軸受部の油溝は、周方向の特定箇所に潤滑油の圧損を増大させる絞り部が形成され、
上記油路は、上記クランクピンと該クランクピンの両側に位置するクランクジャーナルとをそれぞれ連通して、両クランクジャーナルを支持する上記軸受部の油溝からそれぞれ上記クランクピンに潤滑油を供給すると共に、上記両クランクジャーナルの外周面に開口した油路がそれぞれの上記油溝の絞り部に対して異なるクランク角で対応することを特徴とするエンジンの油路構造。
【請求項２】
上記油路は、上記クランクピンの両側に位置する上記クランクジャーナルに相互に略平行となるように貫設された貫通油路、及び両貫通油路をそれぞれ上記クランクピン側と連通する接続油路を有し、両貫通油路がそれぞれの上記クランクジャーナルの中心に対して反対側に偏心していることを特徴とする請求項１記載のエンジンの油路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの油路構造に係り、詳しくはシリンダブロック側からの潤滑油をクランクジャーナル及びクランクピンの軸受部に供給する油路構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックに対してクランク軸のクランクジャーナルを回転可能に支持するメインベアリング、及びクランク軸のクランクピンに対してコンロッドの大端部を揺動可能に連結するコンロッドベアリングは、ピストンが受ける燃焼圧に耐えながらクランク軸に回転力を伝達する役割を果たすことから、十分な潤滑及び冷却が必要とされている。このためメインベアリング及びコンロッドベアリングにシリンダブロック側から潤滑油を供給して潤滑及び冷却を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
当該特許文献１に開示された油路構造では、クランクピンに貫設したピン側貫通油路を、隣合う何れか一方のクランクジャーナルに貫設したジャーナル側貫通油路に対し接続油路を介して連通させて構成され、シリンダブロック側からメインベアリングの油溝内に潤滑油を供給してクランクジャーナルとメインベアリングとの間に油膜を形成すると共に、供給された潤滑油の一部をジャーナル側貫通油路、接続油路、ピン側貫通油路を介してコンロッドベアリング側に供給している。
【０００４】
ところで、メインベアリング及びコンロッドベアリングは半円状のメタルを上下から結合して形成され、メタル間の当接箇所であるメタル割面から潤滑油を漏らしながら、油膜を形成する潤滑油を適度に循環させて良好な潤滑及び冷却を図っている。しかしながら、メインベアリング側には下流の油路やコンロッドベアリング等の圧損が作用することから、メタル割面から潤滑及び冷却に要する以上に潤滑油が漏れてしまう傾向があり、その対策としてオイルポンプの容量を増大する必要が生じて、必然的にエンジン出力の低下や燃費悪化等を引き起こすという問題が生じた。
【０００５】
そこで、油溝内を流れる潤滑油をメタル割面近傍で圧損させて、メタル割面からの潤滑油の漏れを抑制する対策が実施されている。図５，６に示すように、当該対策では上記特許文献１と同じくクランクピン２のピン側貫通油路１２を隣合う一方のクランクジャーナル１０１のジャーナル側貫通油路１０１ａに対し接続油路１３を介して連通させた上で、メインベアリング４のアッパメタル４ａの油溝６を下方に従って次第に浅くなるように形成している。尚、図５図中の１４は、接続油路１３の開口端を閉塞するプラグボールである。このような形状設定により油溝６のメタル割面５近傍は絞り部８として機能して内部を流れる潤滑油の圧損を急増させ、これによりメタル割面５からの潤滑油の漏れを抑制して上記不具合を解消している。
【特許文献１】特開２０００−１８６５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図６に示すようにクランク軸の回転に伴ってクランクジャーナル１０１に貫設したジャーナル側貫通油路１０１ａが水平角度になったときには、ジャーナル側貫通油路１０１ａの両端が油溝６の絞り部８に対して同時に対応するため、絞り部８の圧損によりジャーナル側貫通油路１０１ａへの潤滑油の供給が一時的に急減してしまう。結果としてコンロッドベアリング側への潤滑油の供給は間欠的なものとなってしまい、例えば高回転高負荷域を多用する高性能エンジン等では、コンロッドベアリングの潤滑不足によりエンジンを破損させてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、メインベアリングのメタル割面での過剰な潤滑油の漏れを抑制した上で、コンロッドベアリング側に途切れることなく連続的に潤滑油を供給して良好な潤滑状態を実現することができるエンジンの油路構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、シリンダブロックの軸受部にクランク軸のクランクジャーナルを回転可能に支持して、クランク軸のクランクピンにコンロッドを連結し、軸受部の内周に油溝を形成してシリンダブロック側から油溝に潤滑油を供給すると共に、油溝に供給された潤滑油をクランク軸に形成した油路を介してクランクジャーナルからクランクピンに供給するエンジンの油路構造において、軸受部の油溝に、周方向の特定箇所に潤滑油の圧損を増大させる絞り部が形成され、油路が、クランクピンとクランクピンの両側に位置するクランクジャーナルとをそれぞれ連通して、両クランクジャーナルを支持する軸受部の油溝からそれぞれクランクピンに潤滑油を供給すると共に、両クランクジャーナルの外周面に開口した油路がそれぞれの油溝の絞り部に対して異なるクランク角で対応するものである。
【０００９】
従って、軸受部の油溝にはシリンダブロック側から潤滑油が供給され、供給された潤滑油はクランク軸の油路を介してクランクピンに供給される。油溝の周方向の特定箇所では絞り部により潤滑油の圧損が増大し、例えば軸受部のアッパメタルとロアメタルとが当接するメタル割面の近傍が特定箇所として設定されて、圧損の増大によりメタル割面からの過剰な潤滑油の漏れが抑制される。
【００１０】
そして、クランク軸の回転に伴ってクランクジャーナルの外周面に開口した油路が油溝の絞り部と対応すると、圧損の増大に伴ってクランクピンに供給される潤滑油が減少するが、クランクピンは両側のクランクジャーナルから油路を介して潤滑油を供給され、且つ、両クランクジャーナルの外周面の油路がそれぞれの油溝の絞り部に対して異なるクランク角で対応するため、一方の油路から供給される潤滑油が急減しても他方の油路から十分に潤滑油が供給され、結果としてクランクピンには途切れることなく連続的に潤滑油が供給される。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、油路が、クランクピンの両側に位置するクランクジャーナルに相互に略平行となるように貫設された貫通油路、及び両貫通油路をそれぞれクランクピン側と連通する接続油路を有し、両貫通油路がそれぞれのクランクジャーナルの中心に対して反対側に偏心しているものである。
従って、両クランクジャーナルに貫設された貫通油路は、相互に略平行で且つクランクジャーナルの中心に対して反対側に偏心しているため、クランク軸の回転に伴って両貫通油路の両端はそれぞれの油溝の絞り部に対して異なるクランク角で対応し、クランクピンに途切れることなく連続的に潤滑油が供給される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１，２の発明のエンジンの油路構造によれば、クランクピンに両側のクランクジャーナルから油路を介して潤滑油を供給し、且つ、両クランクジャーナルの外周面の油路がそれぞれの油溝の絞り部に対して異なるクランク角で対応するため、絞り部により潤滑油が圧損して一方の油路から供給される潤滑油が減少しても他方の油路から十分に潤滑油が供給され、結果としてクランクピンに途切れることなく連続的に潤滑油を供給して良好な潤滑状態を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化したエンジンの油路構造の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの油路構造が適用されたクランク軸の断面図、図２はクランク軸に形成されたジャーナル側貫通油路とピン側貫通油路との接続状態を示す断面図、図３はメインベアリングの油溝と対応したときのクランク軸のジャーナル側貫通油路を示す図１のIII−III線断面図、図４はメインベアリングの油溝と対応しないときのクランク軸のジャーナル側貫通油路を示す図１のIV−IV線断面図である。尚、図２は図３と同一箇所の全体的な断面を示している。
【００１４】
本実施形態のエンジンは直列４気筒５ベアリングのガソリン機関として構成され、図１に示すようにクランク軸には５箇所にクランクジャーナル１ａ，１ｂが形成されると共に、各クランクジャーナル１ａ，１ｂ間の４箇所にクランクウェブ３を介して各気筒のクランクピン２が形成されている。エンジンは１８０°CA毎に等間隔爆発する仕様のため、＃１及び＃４気筒のクランクピン２と＃２及び＃３気筒のクランクピン２とは、クランクジャーナル１ａ，１ｂを中心として反対側（図１の上下方向）に偏心し、相互に１８０°CA位相を相違させている。
【００１５】
クランク軸の各クランクジャーナル１ａ，１ｂは、図示しないシリンダブロックに形成されたクランク支持部とこのクランク支持部に下方よりボルト締結されるクランクキャップとの間で回転可能に支持されている。詳しくは、図３，４に示すようにクランク支持部には下方に開口する半円状のアッパメタル４ａが嵌め込まれ、クランクキャップには上方に開口する半円状のロアメタル４ｂが嵌め込まれ、これらのアッパメタル４ａ及びロアメタル４ｂにより環状のメインベアリング４（軸受部）が形成され、このメインベアリング４内にクランク軸のクランクジャーナル１ａ，１ｂが所定のオイルクリアランスを形成した状態で保持されている。以下の説明では、アッパメタル４ａとロアメタル４ｂとの当接箇所をメタル割面５と称する。
【００１６】
アッパメタル４ａの内周には周方向全体に１条の油溝６が形成され、油溝６の一側はアッパメタル４ａを貫通する油孔７を介してシリンダブロック側の図示しないメインギャラリと連通し、オイルポンプからの潤滑油がメインギャラリから油孔７を経て油溝６内に供給される。アッパメタル４ａの油溝６は、アッパメタル４ａの最上部において最も深く、下方に従って次第に浅くなり、最下部のメタル割面５近傍が最も浅くなっている。このため、油溝６の断面積はメタル割面５近傍で急激に縮小し、当該箇所は内部を流れる潤滑油に圧損を生じさせる絞り部８として機能する。尚、このように油溝６が形成されたアッパメタル４ａに対して、ロアメタル４ｂの内周は油溝が形成されずに平坦に形成されている。
【００１７】
クランク軸の各クランクジャーナル１ａ，１ｂ及び各クランクピン２には、クランクジャーナル１ａ，１ｂに対するクランクピン２の偏心方向（図１の上下方向）と直交する方向（図１の紙面と直交する方向）にそれぞれ油路が貫設され、以下、クランクジャーナル１ａ，１ｂの油路をジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂと称し、クランクピン２の油路をピン側貫通油路１２と称する。クランク軸の各クランクウェブ３には接続油路１３が斜状に穿設され、隣合うジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂとピン側貫通油路１２とは接続油路１３を介して相互に連通し、図２に示すように各油路１１ａ，１１ｂ，１２，１３は全体として略Ｈ状をなしている。尚、各接続油路１３がクランクウェブ３に開口している箇所はプラグボール１４が圧入されて閉塞されている。
【００１８】
ここで、図５，６に示す従来技術のピン側貫通油路１２が接続油路１３を介して隣合う両側のジャーナル側貫通油路１０１ａの何れか一方のみと連通しているのに対し、本実施形態のピン側貫通油路１２は両側に位置するジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの何れに対しても接続油路１３を介して連通している。そして、図１に示すようにクランクジャーナル１ａとクランクジャーナル１ｂとはクランク軸の長手方向に交互に配列され、クランクジャージャーナル１ａに形成されたジャーナル側貫通油路１１ａとクランクジャーナル１ｂに形成されたジャーナル側貫通油路１１ｂとは、相互に平行で且つ反対側に偏心している。
【００１９】
即ち、図１に示すクランク軸の配置状態において、図３に示すようにジャーナル側貫通油路１１ａはクランクジャーナル１ａの中心に対してオフセット量Ｌだけ上方に偏心し、図４に示すようにジャーナル側貫通油路１１ｂはクランクジャーナル１ｂの中心に対してオフセット量Ｌだけ下方に偏心している。従って、各ピン側貫通油路１２の両側に位置するジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂはクランクジャーナル１ａ，１ｂの中心に対して相互に反対側に偏心し、これらのジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂが共通のピン側貫通油路１２と連通していることになる。
【００２０】
尚、このようにジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂが偏心して形成されたクランクジャーナル１ａ，１ｂに対して、ピン側貫通油路１２はクランクピン２の中心と一致するように形成されている。
一方、詳細は説明しないが、クランク軸の各クランクピン２には各気筒のコンロッドの大端部がそれぞれ連結され、コンロッドの大端部は、上記メインベアリング４と同様の構成のコンロッドベアリングを介してクランクピン２に対して揺動し得るようになっている。
【００２１】
次に、以上のように構成された本実施形態のエンジンの油路構造において、エンジン運転中の潤滑油の供給状況を説明する。
エンジンの運転中において、各気筒のピストンは順次燃焼圧を受けてコンロッドを介してクランクピン２を上方から押圧し、これによりクランク軸に回転力が付与されて回転駆動される。そして、このときのクランク軸のクランクジャーナル１ａ，１ｂはメインベアリング４内で回転し、クランク軸のクランクピン２はコンロッドベアリング内で回転する。
【００２２】
一方、エンジンの運転に伴ってオイルポンプからは潤滑油が吐出されてメインギャラリに供給され、潤滑油の一部はメインギャラリから各メインベアリング４のアッパメタル４ａの油孔７を経て油溝６内に供給される。供給された潤滑油は各メインベアリング４の内周とクランク軸のクランクジャーナル１ａ，１ｂの外周との間で油膜を形成して潤滑及び冷却作用を奏すると共に、潤滑油の一部はアッパメタル４ａとロアメタル４ｂとのメタル割面５の微小な間隙を介して外部、即ちシリンダブロック内に漏れてオイルパンに回収される。このようにメタル割面５からの漏れにより油膜を形成する潤滑油は適度に循環するため、常に温度の低い潤滑油により良好な潤滑及び冷却作用が奏される。
【００２３】
又、メタル割面５から漏れなかった残りの潤滑油はクランクジャーナル１ａ，１ｂのジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂ内に導入され、更に接続油路１３を経てピン側貫通油路１２からクランクピン２の外周に供給される。メインベアリング４の場合と同じく、供給された潤滑油はクランクピン２の外周とコンロッドベアリングの内周との間で油膜を形成して潤滑及び冷却に供された後に、コンロッドベアリングのメタル割面から外部に漏れる。
【００２４】
ここで、メインベアリング４には下流側の各油路１１ａ，１１ｂ，１２，１３やコンロッドベアリングにより発生した圧損が作用することから、コンロッドベアリング側に比較してメインベアリング４のメタル割面５からは潤滑及び冷却に要する以上に潤滑油が漏れる傾向がある。しかしながら、上記のように本実施形態ではアッパメタル４ａの油溝６のメタル割面５近傍に絞り部８を設けて潤滑油に圧損を生じさせているため、必然的にメタル割面５からの過剰な潤滑油の漏れが抑制されることになり、結果として潤滑油の漏れ対策としてオイルポンプの容量を増大する必要がなくなって、これによるエンジン出力の低下や燃費悪化を未然に回避できる。
【００２５】
そして、本実施形態では、各クランクピン２のピン側貫通油路１２が両側に位置するジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの何れに対しても接続油路１３を介して連通すると共に、両側に位置するジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂがクランクジャーナル１ａ，１ｂの中心に対して互いに反対側に偏心していることから、メインベアリング４側からコンロッドベアリング側への潤滑油の供給は、以下に述べるように行われる。
【００２６】
例えば、クランク軸の回転に伴って、クランクピン２の両側に位置する一方のジャーナル側貫通油路１１ａが図３に実線で示すようにクランクジャーナル１ａの中心より上側に位置しているとき、他方のジャーナル側貫通油路１１ｂは図４に実線で示すようにクランクジャーナル１ｂの中心より下側に位置する。このとき、他方のジャーナル側貫通油路１１ｂの両端はロアメタル４ｂと対応して油溝６から直接的に潤滑油が供給されなくなるものの、一方のジャーナル側貫通油路１１ａの両端はアッパメタル４ａの油溝６と対応し、しかも、クランクジャーナル１ａの中心から上方に偏心することで絞り部８から離間しているため、絞り部８による圧損の影響を受けることなく油溝６から十分な量の潤滑油を供給される。
【００２７】
又、上記角度からクランク軸が図３の白抜きの矢印方向に更に回転すると、破線で示すように一方のジャーナル側貫通油路１１ａの一端は下方に移動するため、ロアメタル４と対応して潤滑油が供給されなくなるものの、ジャーナル側貫通油路１１ａの他端は上方に移動して油溝６の更に深い箇所と対応するため、一方のジャーナル側貫通油路１１ａには継続して十分な量の潤滑油が供給される。
【００２８】
一方、説明当初の角度からクランク軸が１８０°CA相当回転した時点では、図３，４に示す両ジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの位置関係が逆転するため、一方のジャーナル側貫通油路１１ａの両端はロアメタル４ｂと対応して潤滑油が供給されなくなるものの、他方のジャーナル側貫通油路１１ｂの両端は絞り部８から離間して圧損に影響されることなく油溝６から十分な量の潤滑油を供給される。
【００２９】
以上のように両ジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの両端は、クランク軸の回転に伴ってそれぞれの油溝６の絞り部８に対して異なるクランク角（クランク軸の回転角度）で対応する。換言すれば、クランク角に関わらず、何れかのジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの少なくとも一方の端部は常に絞り部８から離間してアッパメタル４ａの油溝６と対応し、この対応したジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂを介してコンロッドベアリングへの潤滑油の供給が行われる。
【００３０】
即ち、ジャーナル側貫通油路１０１ａの両端が同時に油溝６の絞り部８と対応する図５，６の従来技術のように、潤滑油の供給が間欠的になってしまう虞は一切なく、コンロッドベアリングに途切れることなく連続的に潤滑油を供給して良好な潤滑状態を実現できる。よって、譬え高回転高負荷域を多用する高性能エンジンに適用した場合でも、コンロッドベアリングの潤滑不足に起因するエンジンの破損を未然に回避することができる。
【００３１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、直列４気筒５ベアリングのガソリン機関としてエンジンを構成したが、適用するエンジンの形式はこれに限らず種々に変更可能であり、例えば気筒数や気筒配列を変更したり、ディーゼルエンジンに適用したりしてもよい。
又、上記実施形態では、ピン側貫通油路１２の両側のジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂを相互に平行で且つ反対側に偏心させたが、これに限ることはなく、例えば両ジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂを偏心させることなくクランクジャーナル１ａ，１ｂの中心に一致させた上で、相互に異なる角度に形成してもよい。この場合でもクランク軸の回転に伴って、両ジャーナル側貫通油路１１ａ，１１ｂの両端は異なるクランク角で油溝６の絞り部８と対応するため、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態のエンジンの油路構造が適用されたクランク軸の断面図である。
【図２】クランク軸に形成されたジャーナル側貫通油路とピン側貫通油路との接続状態を示す側断面図である。
【図３】メインベアリングの油溝と対応したときのクランク軸のジャーナル側貫通油路を示す図１のIII−III線断面図である。
【図４】メインベアリングの油溝と対応しないときのクランク軸のジャーナル側貫通油路を示す図１のIV−IV線断面図である。
【図５】従来技術のエンジンの油路構造が適用されたクランク軸の部分断面図である。
【図６】メインベアリングの油溝の絞り部と対応したときのクランク軸のジャーナル側貫通油路を示す図５のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ，１ｂ      クランクジャーナル
２              クランクピン
４              メインベアリング（軸受部）
６              油溝
８              絞り部
１１ａ，１１ｂ  ジャーナル側貫通油路（油路）
１２            ピン側貫通油路（油路）
１３            接続油路（油路）
【図１】
2006009620.tif 000003
【図２】
2006009620.tif 000004
【図３】
2006009620.tif 000005
【図４】
2006009620.tif 000006
【図５】
2006009620.tif 000007
【図６】
2006009620.tif 000008