(57)【要約】【課題】クランクウェブからシリンダへオイルを直接供給することができ、以ってシリンダの潤滑状態を向上させることができる内燃機関のシリンダへのオイル供給機構を提供する。【解決手段】内燃機関のシリンダへのオイル供給機構５０は、クランクウェブ１１を備えるクランクシャフト６と、クランクシャフトのクランク主軸１０を軸支する軸受２０と、を有する内燃機関１のシリンダ２へオイルを供給する機構であって、軸受の内周面に設けられ、軸受に供給されたオイルが導入される軸受オイル溝５１と、クランク主軸に設けられたオイル入口５３から軸受オイル溝のオイルを取り込み、取り込まれたオイルをクランク主軸とクランクウェブに設けられたオイル通過孔５５を経由させて、クランクウェブに設けられたオイル噴射口５４に導いて、オイル噴射口からシリンダへ向けて噴射するオイル噴射部５２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクウェブを備えるクランクシャフトと、前記クランクシャフトのクランク主軸を軸支する軸受と、を有する内燃機関のシリンダへオイルを供給する機構であって、
前記軸受の内周面に設けられ、前記軸受に供給されたオイルが導入される軸受オイル溝と、
前記クランク主軸に設けられたオイル入口から前記軸受オイル溝の前記オイルを取り込み、取り込まれた前記オイルを前記クランク主軸と前記クランクウェブに設けられたオイル通過孔を経由させて、前記クランクウェブに設けられたオイル噴射口に導いて、前記オイル噴射口から前記シリンダへ向けて噴射するオイル噴射部と、を備えることを特徴とする内燃機関のシリンダへのオイル供給機構。
【請求項２】
前記オイル噴射口は、前記オイルを前記シリンダのスラスト側へ向けて噴射する請求項１記載の内燃機関のシリンダへのオイル供給機構。
【請求項３】
前記軸受オイル溝及び前記オイル入口は、前記内燃機関のピストンが上昇している期間においてのみ、前記軸受オイル溝の前記オイルが前記オイル入口に取り込まれるように設定されている請求項１又は２に記載の内燃機関のシリンダへのオイル供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダへのオイル供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のクランクシャフトとして、クランクアームとカウンターウェイトとが一体化したクランクウェブを有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、一般に、このようなクランクシャフトを有する内燃機関において、クランクシャフトのクランク主軸を軸支する軸受には、潤滑用のオイルが供給されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３９１２５号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０３８１８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したクランクシャフトを有する内燃機関の場合、例えばクランク主軸を軸支する軸受に供給されたオイルの一部をクランク主軸と軸受との間から漏出させてクランクウェブの側面に付着させ、この付着したオイルをクランクウェブの遠心力によって飛散させてシリンダに付着させることで、間接的にシリンダにオイルを供給することは可能である。しかしながら、このようなシリンダへの間接的なオイル供給では、シリンダに多量のオイルを供給することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、クランクウェブからシリンダへオイルを直接供給することができ、以ってシリンダの潤滑状態を向上させることができる内燃機関のシリンダへのオイル供給機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る内燃機関のシリンダへのオイル供給機構は、クランクウェブを備えるクランクシャフトと、前記クランクシャフトのクランク主軸を軸支する軸受と、を有する内燃機関のシリンダへオイルを供給する機構であって、前記軸受の内周面に設けられ、前記軸受に供給されたオイルが導入される軸受オイル溝と、前記クランク主軸に設けられたオイル入口から前記軸受オイル溝の前記オイルを取り込み、取り込まれた前記オイルを前記クランク主軸と前記クランクウェブに設けられたオイル通過孔を経由させて、前記クランクウェブに設けられたオイル噴射口に導いて、前記オイル噴射口から前記シリンダへ向けて噴射するオイル噴射部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クランク主軸を軸支する軸受に供給されたオイルを軸受オイル溝に導入し、この軸受オイル溝のオイルをクランクウェブに設けられたオイル噴射口からシリンダへ向けて噴射することができる。このように本発明によれば、クランクウェブからシリンダに直接オイルを供給することができるので、シリンダに供給されるオイル量を多くすることができ、以ってシリンダの潤滑状態を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は実施形態に係る内燃機関の内部構造を示す模式図である。図１（ｂ）はクランクシャフトとその周辺構成を説明するための模式図である。
【図２】クランクウェブの側面の形状を説明するための模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は軸受の構成を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）はクランクシャフトの外観を示す模式図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ付近を拡大した模式的拡大図である。
【図５】図５（ａ）はオイル噴射口からのオイル噴射が開始されたときの状態を示す模式図である。図５（ｂ）はオイル噴射口からのオイル噴射が終了する直前の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関のシリンダへのオイル供給機構５０（以下、オイル供給機構５０と略称する）について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように模式的に図示しており、各部材の板厚や幅や長さなどの比率は必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。
【００１０】
まず、オイル供給機構５０が適用された内燃機関１の概略構成について説明し、次いでオイル供給機構５０の詳細について説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る内燃機関１の内部構造を示す模式図である。本実施形態に係る内燃機関１は、シリンダブロックに複数個のシリンダ２が形成された多気筒型の内燃機関であるが、図１（ａ）では複数個のシリンダ２のうち１個のシリンダ２に対応する箇所の内部構造が模式的に図示されている。内燃機関１は、シリンダ２の他に、ピストン３と、コンロッド４と、クランクケース５と、クランクシャフト６とを備えている。
【００１１】
ピストン３はシリンダ２の内部に配置されて、シリンダ２の内部を上下方向（Ｚ軸に沿った方向）に摺動する。コンロッド４は、ピストン３とクランクシャフト６とを連結している。クランクケース５は、その内部にクランクシャフト６を収容している。クランクケース５はシリンダ２の下部に接続されている。
【００１２】
図１（ｂ）はクランクシャフト６とその周辺構成を説明するための模式図である。クランクシャフト６は、クランク主軸１０と、クランクウェブ１１と、クランクピン１２とを備えている。また内燃機関１は、クランク主軸１０を軸支する軸受２０を備えている。クランクシャフト６は、そのクランク主軸１０を軸支する軸受２０によって軸支されて、クランク主軸１０の軸線（中心軸）を中心として回転する。本実施形態に係るシリンダ２は、一例として、＃１〜＃４の合計４個設けられているので、クランクピン１２も、＃１〜＃４のシリンダ２に対応するように、４個設けられている。各々のクランクピン１２には、コンロッド４のピストン接続側とは反対側の端部（大端部）が接続される。これにより、各々のクランクピン１２は、コンロッド４を介して、各々のシリンダ２に配置されたピストン３と接続されている。
【００１３】
クランクウェブ１１は、クランクアーム（クランク主軸１０とクランクピン１２とを接続する部材）と、カウンターウェイトとが一体化した部材である。クランクウェブ１１は、クランク主軸１０を中心として回転する。また、各々のクランクウェブ１１は、各々のシリンダ２の下方に配置されている。
【００１４】
図２は、クランクウェブ１１の側面の形状を説明するための模式図であり、具体的には図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した断面（Ａ−Ａ線断面図）を模式的に図示している。なお図２のクランクウェブ１１は、＃１のシリンダ２のピストン３が上死点位置にある場合のクランクウェブ１１の側面を正面から視認した図となっている。クランクウェブ１１の側面の具体的な形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るクランクウェブ１１の側面の外周縁は、一例として、クランク主軸１０からの径方向距離（径方向の距離）が相対的に長い長手方向端部１３ａ及び長手方向端部１３ｂと、相対的に短い短手方向端部１４ａ及び短手方向端部１４ｂとを有する形状となっている。
【００１５】
なお、長手方向端部１３ａと長手方向端部１３ｂのうち、長手方向端部１３ａの方がクランクピン１２に近い側の端部であり、長手方向端部１３ｂはクランクピン１２から遠い側の端部（一般にカウンターウェイト側の端部と称されている）である。また、長手方向端部１３ａの方が長手方向端部１３ｂよりもクランク主軸１０からの径方向距離が長い。また、本実施形態においては、短手方向端部１４ａ及び短手方向端部１４ｂのクランク主軸１０からの径方向距離は同じである。
【００１６】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は軸受２０の構成を説明するための模式図である。具体的には図３（ａ）は軸受２０をクランクシャフト６の軸線に沿った方向から視認した側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の上部軸受２１の内周側をＢ方向から視認した底面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）の上部軸受２１をクランクシャフト６の軸線を法線とする面で切断した断面図である。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る軸受２０は、上部軸受２１と下部軸受２２とを備えている。上部軸受２１及び下部軸受２２は、それぞれ半円筒状の軸受メタルによって構成されている。上部軸受２１はクランク主軸１０を上方側から軸支し、下部軸受２２はクランク主軸１０を下方側から軸支している。上部軸受２１及び下部軸受２２は、その内周面がクランク主軸１０の外周面に接触する摺動面になっている。なお、上部軸受２１及び下部軸受２２は、これらの部材を支持する軸受支持部材（図示せず）によって支持されており、上部軸受２１及び下部軸受２２の位置は固定されている。そのため、上部軸受２１及び下部軸受２２は、クランク主軸１０と一緒に回転しないようになっている。
【００１８】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、上部軸受２１の内周面には、上部軸受２１の周方向に延在する第１軸受オイル溝２４が設けられている。また、上部軸受２１の内周面の一部には、第２軸受オイル溝５１も設けられている。第２軸受オイル溝５１は、第１軸受オイル溝２４に接するように、第１軸受オイル溝２４に対して並列に配置されている。また第１軸受オイル溝２４には、軸受オイル孔２３が設けられている。軸受オイル孔２３は、第１軸受オイル溝２４に供給されるオイルが流入するための孔（すなわち、上部軸受２１用のオイル供給口）である。
【００１９】
なお、図３（ｂ）に図示されている「Ｌ」は第２軸受オイル溝５１の溝長さであり、「Ｗ」は第２軸受オイル溝５１の溝幅である。また、図３（ｃ）に図示されている「ｔ」は第１軸受オイル溝２４の溝深さである。なお、本実施形態において第２軸受オイル溝５１の溝深さは、第１軸受オイル溝２４の溝深さ（ｔ）と同じである。但し、第２軸受オイル溝５１の溝深さは、これに限定されるものではなく、第１軸受オイル溝２４の溝深さと異なる値であってもよい。
【００２０】
また図示は省略するが、下部軸受２２にも、上部軸受２１と同様に、周方向に延在する第１軸受オイル溝２４が設けられている。そして、この下部軸受２２に設けられている第１軸受オイル溝２４は、上部軸受２１の第１軸受オイル溝２４と連通している。但し、下部軸受２２には、軸受オイル孔２３は設けられておらず、第２軸受オイル溝５１も設けられていない。
【００２１】
潤滑用のオイルを圧送するオイルポンプから圧送されたオイルは、軸受オイル孔２３から軸受２０の内部に供給される。この軸受２０の内部に供給されたオイルは第１軸受オイル溝２４に導入される。また、この第１軸受オイル溝２４に導入されたオイルの一部は、第１軸受オイル溝２４に隣接する第２軸受オイル溝５１にも導入される。第１軸受オイル
溝２４に導入されたオイルは、主として軸受２０の潤滑に供される。すなわち、本実施形態に係る第１軸受オイル溝２４は、軸受２０とクランク主軸１０との間の潤滑用オイルを溜めるための軸受オイル溝としての機能を有している。
【００２２】
一方、第２軸受オイル溝５１は、後述するオイル供給機構５０の構成部材の一部を成しており、具体的にはクランクウェブ１１からシリンダ２に供給されるオイルを溜めるための軸受オイル溝としての機能を有している。
【００２３】
続いてオイル供給機構５０の詳細について説明する。まず、図３（ｂ）で前述したように、オイル供給機構５０は、軸受２０の内周面に設けられ、軸受２０に供給されたオイルが導入される軸受オイル溝（具体的には第２軸受オイル溝５１）を備えている。
【００２４】
図４（ａ）はクランクシャフト６の外観を示す模式図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ付近を拡大した模式的拡大図である。オイル供給機構５０は、上述した第２軸受オイル溝５１の他に、オイル噴射部５２を備えている。このオイル噴射部５２は、クランクシャフト６のクランク主軸１０に設けられたオイル入口５３から第２軸受オイル溝５１のオイルを取り込んで、取り込まれたオイルをクランクウェブ１１に設けられたオイル噴射口５４からシリンダ２へ向けて噴射する部位である。
【００２５】
具体的には、本実施形態に係るオイル噴射部５２は、一端側にオイル入口５３を有し、他端側にオイル噴射口５４を有するオイル通過孔５５によって構成されている。このオイル通過孔５５は、クランク主軸１０及びクランクウェブ１１を貫通するように設けられている。またオイル噴射部５２（オイル入口５３、オイル通過孔５５及びオイル噴射口５４）は、＃１〜＃４のシリンダ２に対応するように、クランクシャフト６に合計４組設けられている。このオイル噴射部５２の各構成の詳細は次のとおりである。
【００２６】
オイル噴射部５２のオイル入口５３は、第２軸受オイル溝５１のオイルがこのオイル入口５３に取り込まれるように、クランク主軸１０に設けられている。また、本実施形態において、第２軸受オイル溝５１及びオイル入口５３は、ピストン３が上昇している期間（下死点から上死点に向かっている期間）においてのみ、軸受２０の第２軸受オイル溝５１に供給されたオイルがクランク主軸１０のオイル入口５３に取り込まれるように、その位置関係が設定されている。
【００２７】
具体的には、本実施形態に係る第２軸受オイル溝５１及びオイル入口５３は、ピストン３が上昇している期間においてのみ、第２軸受オイル溝５１にオイル入口５３が対向し、それ以外の期間は軸受２０の第２軸受オイル溝５１が設けられていない部分の内周面がオイル入口５３を塞ぐように、その位置関係が設定されている。これにより、第２軸受オイル溝５１のオイルは、ピストン３の上昇期間においてのみオイル入口５３に取り込まれる。この結果、オイル噴射部５２は、ピストン３の上昇期間においてのみオイル噴射口５４からオイルを噴射する。
【００２８】
本実施形態に係るオイル噴射口５４の噴射方向は、このオイル噴射口５４から噴射されたオイルがシリンダ２の具体的にはスラスト側に向けて噴射されるように設定されている。なお、シリンダ２のスラスト側とは、ピストン３が下降するときにコンロッド４の下端が水平方向に移動する側とは反対の側をいい、前述した図１（ａ）においてはシリンダ２の左側の内周面の部分がこれに相当する。このシリンダ２のスラスト側の部分は、ピストン３が強く押し付けられる側であり、オイルによる潤滑が特に要求される部位である。
【００２９】
なお、オイル噴射口５４のオイルの噴射先は、シリンダ２（具体的にはシリンダ２の内周面）であればよく、シリンダ２のスラスト側に限定されるものではない。他の例を挙げ
ると、オイル噴射口５４は、シリンダ２のスラスト側とは反対の側（反スラスト側）に向けてオイルを噴射するように設定されていてもよい。
【００３０】
図２を再び参照して、本実施形態に係るオイル噴射口５４は、クランクウェブ１１の外周面のうち、短手方向端部１４ａ，１４ｂよりも大きな遠心力が得られる箇所である長手方向端部１３ａの近傍（具体的には長手方向端部１３ａと短手方向端部１４ａとの間の部分のうち、長手方向端部１３ａに近い部分）に設けられている。これにより、オイル噴射口５４は、クランクウェブ１１の回転時の遠心力を効果的に利用して、オイルを効果的に噴射している。なお、図２においては、オイル噴射部５２のうちオイル噴射口５４の部分のみが模式的に図示されており、オイル通過孔５５の図示は省略されている。
【００３１】
図５（ａ）はオイル噴射口５４からのオイル噴射が開始されたときの状態を示す模式図であり、図５（ｂ）はオイル噴射口５４からのオイル噴射が終了する直前の状態を示す模式図である。本実施形態に係るオイル供給機構５０は、ピストン３が上昇している期間において、図５（ａ）に示すように、シリンダ２のスラスト側の具体的には下端部（クランクケース５との接続部）に向けてオイル噴射を開始し、図５（ｂ）に示すように、ピストン３が上昇している期間の終了時（ピストン３が上死点位置になった時）にシリンダ２のスラスト側へのオイル噴射を終了するように、設定されている。このように本実施形態に係るオイル供給機構５０は、ピストン３の上昇期間において、シリンダ２のスラスト側部分のうち上死点位置にあるピストン３のスカート部よりも下方側の部分に、全体的にオイルが噴射されるように、設定されている。
【００３２】
具体的には、ピストン３の上昇期間においてオイル噴射口５４がシリンダ２のスラスト側の下端部に向いたときに、オイル入口５３が第２軸受オイル溝５１に対向している状態となって、第２軸受オイル溝５１のオイルのオイル入口５３への取込が開始し、その後、ピストン３が上死点位置になったときにオイル入口５３が第２軸受オイル溝５１から外れた状態となって、第２軸受オイル溝５１のオイルのオイル入口５３への取込が終了するように、第２軸受オイル溝５１とオイル入口５３との位置関係が設定されている。これにより、上述した図５（ａ）及び図５（ｂ）のようなオイル噴射態様が実現されている。
【００３３】
なお、オイル入口５３及び第２軸受オイル溝５１の具体的な寸法は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、オイル入口５３の径（ｄ）（図４（ｂ）参照）は１ｍｍ以上であり、第２軸受オイル溝５１の溝幅（Ｗ）（図３（ｂ）参照）はオイル入口５３の径（ｄ）以上の大きさであり、第２軸受オイル溝５１の溝深さ（ｔ）（図３（ｃ）参照）は０．５ｍｍ以上に設定されている。
【００３４】
なお、図１（ａ）では図示されていないが、本実施形態に係る内燃機関１は、ピストン３の下面に向けてピストン３の下方側からオイルを噴射するオイルジェットも備えている。このオイルジェットからピストン３に向けて噴射されたオイルは、ピストン３のスカート部を伝わってシリンダ２に付着する。
【００３５】
続いて、以上説明した本実施形態に係るオイル供給機構５０の作用効果について、比較例と比較しつつ説明する。まず、比較例として、本実施形態に係るオイル供給機構５０を備えていない内燃機関を想定する。この比較例に係る内燃機関の場合、クランク主軸を軸支する軸受に供給されたオイルの一部をクランク主軸と軸受との間から漏出させてクランクウェブの側面に付着させ、この付着したオイルをクランクウェブの遠心力によって飛散させてシリンダに付着させることで、間接的にシリンダにオイルを供給することは可能である。また、この比較例に係る内燃機関の場合、オイルジェットからピストンに向けて噴射されたオイルがピストンのスカート部を伝わってシリンダに付着することで、間接的にシリンダにオイルを供給することも可能である。しかしながら、このようなシリンダへの
間接的なオイル供給では、シリンダに多量のオイルを供給することは困難である。
【００３６】
これに対して本実施形態に係るオイル供給機構５０によれば、クランク主軸１０を軸支する軸受２０に供給されたオイルを第２軸受オイル溝５１に導入し、この第２軸受オイル溝５１のオイルをオイル入口５３からオイル通過孔５５を経由させてクランクウェブ１１に設けられたオイル噴射口５４に導いて、このオイル噴射口５４からシリンダ２に向けて噴射することができる。このように本実施形態によれば、クランクウェブ１１からシリンダ２に直接オイルを供給することができるので、シリンダ２に供給されるオイル量を多くすることができ、以ってシリンダ２の潤滑状態を向上させることができる。
【００３７】
またオイル供給機構５０によれば、オイル噴射口５４がオイルをシリンダ２のスラスト側に向けて噴射しているので、オイルによる潤滑が特に要求されるシリンダ２のスラスト側に直接オイルを供給することができる。これにより、シリンダ２のスラスト側に供給されるオイル量を多くすることができるので、シリンダ２のスラスト側の潤滑状態を向上させることができる。
【００３８】
またオイル供給機構５０によれば、ピストン３の上昇期間においてのみ、第２軸受オイル溝５１及びオイル入口５３が対向して第２軸受オイル溝５１のオイルがオイル入口５３に取り込まれるように設定されているので、ピストン３の上昇期間においてのみ第２軸受オイル溝５１のオイルをオイル入口５３に取り込んで、オイル噴射口５４からシリンダ２へ噴射することができる。これにより、シリンダ２へオイルが付着した状態でピストン３が下降することができるので、ピストン３が下降する際におけるシリンダ２とピストン３との間の潤滑を効果的に行うことができる。また、ピストン３が上昇している場合のみならず下降している場合においてもオイル噴射口５４からオイルが噴射される場合に比較して、オイル噴射口５４からのオイルの噴射量を抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、オイル噴射量の増加をできるだけ抑制しつつピストン３の潤滑状態を向上させることができる。これにより、内燃機関１によって駆動されるオイルポンプの吐出量を低減させることができるので、内燃機関１の燃費を向上させることができる。
【００３９】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  内燃機関
２  シリンダ
３  ピストン
６  クランクシャフト
１０  クランク主軸
１１  クランクウェブ
１２  クランクピン
２０  軸受
５０  内燃機関のシリンダへのオイル供給機構
５１  第２軸受オイル溝（軸受オイル溝）
５２  オイル噴射部
５３  オイル入口
５４  オイル噴射口
５５  オイル通過孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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