(57)【要約】【課題】クランク軸の耐久性を向上し得るクランク軸の潤滑装置を提供する。【解決手段】クランク軸１１はクランクケース１２に回転自在に装着され、ピストン１４にコネクティングロッド１７を介して連結される。クランク軸１１はジャーナル部４１ａと一体に設けられたクランクウェブ４２ａとを有し、クランクウェブ４２ａにはクランクピン１６が設けられている。クランク軸１１には潤滑油供給油路５５が形成され、この潤滑油供給油路５５の開口部５４はクランクウェブ４２ａの端面に形成されて、軸受５０の端部に対向している。この軸受５０には開口部５４から吐出される潤滑油が軸受５０の端部から供給され、クランクピン１６の外周面には潤滑油吐出用の開口部は形成されておらず、外周面全体はフラットとなっている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースに回転自在に装着され、シリンダ内のピストンにコネクティングロッドを介して連結されるクランク軸と前記コネクティングロッドとの連結部を潤滑するクランク軸の潤滑装置であって、
ジャーナル部と一体に設けられたクランクウェブに取り付けられ、前記クランク軸を形成するクランクピンと、
前記コネクティングロッドの端部に装着され、前記クランクピンに嵌合する軸受と、
前記クランク軸に形成された潤滑油供給油路に連通し、前記クランクウェブの端面に形成された潤滑油吐出用の開口部とを有し、
前記開口部から前記軸受の端部に潤滑油を吐出することを特徴とするクランク軸の潤滑装置。
【請求項２】
請求項１記載のクランク軸の潤滑装置において、前記軸受は回転体を有する転がり軸受であることを特徴とするクランク軸の潤滑装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のクランク軸の潤滑装置において、それぞれジャーナル部とこれと一体のクランクウェブとを有する複数の軸要素と、それぞれのクランクウェブに形成された取付孔に取り付けられ軸要素を連結するクランクピンとにより前記クランク軸を形成することを特徴とするクランク軸の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクランク軸のクランクピンとコネクティングロッドとの間を潤滑するクランク軸の潤滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンはシリンダ内を往復動するピストンと、クランクケースに回転自在に装着されるクランク軸とを有し、ピストンとクランク軸はコネクティングロッドにより連結されている。エンジンを構成する各部材の接触部分に潤滑油を供給するために、クランク軸によりオイルポンプを駆動するようにしており、４サイクルエンジンにおいては、クランク軸のクランクピンとコネクティングロッドの端部に組み込まれた軸受との接触部にもオイルポンプからの潤滑油を供給するようにしている。
【０００３】
クランク軸を複数の部材により形成し、これらをクランクピンにより連結するようにした組立式のクランク軸においては、中空のクランクピンを用いることができる。このように、中空のクランクピンを使用したクランク軸にあっては、特許文献１に記載されるように、クランクピンにその中空孔と外周面とを連通させる径方向の連通孔を形成し、クランクピンに嵌合される転がり軸受とクランクピンとの間の接触部に、オイルポンプからの潤滑油を中空孔および連通孔を介して供給するようにしており、潤滑油は転がり軸受の回転体の外周面に向けて直接吐出される。
【０００４】
一方、クランク軸とコネクティングロッドのクランク軸側の端部との間に滑り軸受を組み込むようにしたタイプのコネクティングロッドにおいては、特許文献２に記載されるように、滑り軸受の内周面とピストンピンが嵌合される嵌合孔の内周面とを連通させるように潤滑油の供給孔をコネクティングロッドに形成するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１１９４２８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−１０６６３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、クランクピンとこれに嵌合される軸受との間の接触部に潤滑油を供給するために、軸受の内周面に対向させてクランクピンの外周面に潤滑油供給油路の開口部を形成するようにしたクランク軸を備えたエンジンの耐久試験を行った。エンジンを長期間に渡って駆動させた後に、クランク軸を観察したところ、クランクピンに形成された潤滑油供給油路の開口部の縁部つまりエッジ部にフレーキング現象が発生することが判明した。このフレーキング現象は、開口部の縁部が摩耗する現象であって、フレーキング現象が発生すると、潤滑油を接触部に適正に供給することができなくなる。
【０００８】
このフレーキング現象発生の原因を追及したところ、クランクピンにローラベアリングなどの転がり軸受を装着した場合には、転がり軸受のローラなどの回転体がクランクピンの外周面に転動接触することになり、この回転体からクランクピンの外周面に加わる面圧は、開口部の縁部が他の部分に比して数倍にもなっているからであると判明した。このように、開口部の縁部に大きな面圧が加わると、大きな面圧によって縁部に真っ先にフレーキングが発生すると考えられる。このように縁部に真っ先にフレーキングが発生すると、他の部位には全く損傷がなくとも、所望の潤滑性能を維持することができなくなり、クランク軸の耐久性を損なうことになる。
【０００９】
本発明の目的は、クランク軸の耐久性を向上し得るクランク軸の潤滑装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のクランク軸の潤滑装置は、クランクケースに回転自在に装着され、シリンダ内のピストンにコネクティングロッドを介して連結されるクランク軸と前記コネクティングロッドとの連結部を潤滑するクランク軸の潤滑装置であって、ジャーナル部と一体に設けられたクランクウェブに取り付けられ、前記クランク軸を形成するクランクピンと、前記コネクティングロッドの端部に装着され、前記クランクピンに嵌合する軸受と、前記クランク軸に形成された潤滑油供給油路に連通し、前記クランクウェブの端面に形成された潤滑油吐出用の開口部とを有し、前記開口部から前記軸受の端部に潤滑油を吐出することを特徴とする。
【００１１】
本発明のクランク軸の潤滑装置は、前記軸受が回転体を有する転がり軸受であることを特徴とする。また、本発明のクランク軸の潤滑装置は、それぞれジャーナル部とこれと一体のクランクウェブとを有する複数の軸要素と、それぞれのクランクウェブに形成された取付孔に取り付けられ軸要素を連結するクランクピンとにより前記クランク軸を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、クランク軸に形成された潤滑油供給油路の開口部をクランクウェブの端面に形成したので、クランクピンに嵌合する軸受とクランクピンとの摺動部に軸受の端部から潤滑油を供給することができる。したがって、クランクピンの外周面には潤滑油供給路の開口部を形成する必要がなくなり、軸受からクランクピンに加わる面圧はクランクピンの外周面全体にほぼ均一となる。これにより、クランクピンの外周面にフレーキングが発生することなく、クランク軸の耐久性を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるクランク軸の潤滑装置が組み込まれたエンジンを示す概略図であり、図２は図１の一部を拡大して示す断面図である。
【００１４】
このエンジンは４サイクルの単気筒ガソリンエンジンであり、たとえば、バギー車とも言われるＡＴＶつまり全地形走行車のエンジンとして適用することができる。このエンジンは図１に示されるように、クランク軸１１を回転自在に支持するクランクケース１２を有し、クランクケース１２に装着されるシリンダ１３にはピストン１４が往復動自在に組み込まれている。ピストン１４の往復動をクランク軸１１の回転運動に伝達するために、ピストン１４に固定されるピストンピン１５と、クランク軸１１に固定されたクランクピン１６との間にはコネクティングロッド１７が連結されている。
【００１５】
シリンダ１３にはシリンダヘッド１８が装着され、シリンダヘッド１８とピストン１４とによりシリンダ１３内には燃焼室１９が形成される。この燃焼室１９に連通させて混合気を供給する吸気ポートと、燃焼ガスを排出する排気ポートとがシリンダヘッド１８に形成されており、吸気ポートを開閉するための図示しない吸気弁と排気ポートを開閉するための図示しない排気弁がそれぞれシリンダヘッド１８に設けられている。吸気弁と排気弁とを開閉駆動するために、シリンダヘッド１８にはカムシャフト２０が回転自在に取り付けられており、このカムシャフト２０に固定されたスプロケット２１はクランク軸１１に固定されたスプロケット２２にチェーン２３を介して連結されている。これにより、カムシャフト２０はクランク軸１１により駆動される。
【００１６】
シリンダヘッド１８にはカムシャフト２０に平行となってロッカシャフト２４が回動自在に装着され、このロッカシャフト２４には吸気弁を開閉駆動するロッカアーム２５と、排気弁を開閉駆動するロッカアーム２６とが回動自在に装着されている。それぞれのロッカアーム２５，２６の一端部はカムシャフト２０に設けられた動弁カム２７，２８に接触しており、他端部には吸気弁と排気弁とが取り付けられている。
【００１７】
図１に示すエンジンはクランクケース１２に発電体ケース３１が取り付けられており、この発電体ケース３１内には発電体３２が装着されている。発電体３２はマグネット３３が設けられたアウターロータ３４と、コイル３５が設けられたステータ３６とを有しており、アウターロータ３４はクランク軸１１に固定され、ステータ３６は発電体ケース３１に固定されている。この発電体３２からは、クランク軸１１の回転により発電された電力が図示しないバッテリに供給されてバッテリの充電が行われる。
【００１８】
図２に示すように、クランク軸１１はクランクケース１２に取り付けられる軸受３７，３８によりクランクケース１２に回転自在に装着されている。図２に示すクランク軸１１は、２つの軸要素１１ａ，１１ｂを有しており、一方の軸要素１１ａを示すと、図３の通りである。この軸要素１１ａは図３に示すように軸受３８により回転自在に支持されるジャーナル部４１ａと、これの端部に一体に形成されたクランクウェブ４２ａとを備えており、このクランクウェブ４２ａは径方向に突出したクランクアーム部４３ａとこのクランクアーム部４３ａに対して逆方向に突出したバランスウェイト部４４ａとを有し、クランクアーム部４３ａには取付孔４５ａが形成されている。他方の軸要素１１ｂも同様に、ジャーナル部４１ｂに一体となったクランクウェブ４２ｂはクランクアーム部４３ｂとバランスウェイト部４４ｂとを備え、クランクアーム部４３ｂには取付孔４５ｂが形成されている。
【００１９】
このクランク軸１１は取付孔４５ａ，４５ｂに嵌合されるクランクピン１６によって２つの軸要素１１ａ，１１ｂを連結することにより形成され、クランクピン１６はその内部に連通孔４７が形成されて中空となっている。クランク軸１１とピストン１４とを連結するコネクティングロッド１７には、ピストン１４に固定されたピストンピン１５に嵌合する嵌合孔４９ａを有する連結端部４９が一端に設けられ、他端に設けられた連結端部５１にはクランクピン１６に嵌合される軸受５０が嵌合する嵌合孔５１ａが形成されている。この軸受５０は複数の回転体としてのローラ５２と、それぞれのローラ５２を回転自在に収容する溝が形成されたリテーナ５３とを備えている。
【００２０】
クランク軸１１の軸要素１１ａにはクランクウェブ４２ａの端面に開口部５４を有する潤滑油供給油路５５が形成されており、この潤滑油供給油路５５は図示しないオイルポンプの吐出口に連通している。潤滑油供給油路５５とオイルポンプの吐出口との連通は、クランクケース１２に形成された油路を介して行うようにしても良く、クランク軸１１の端部にジョイントを設け、そのジョイント部を介して連通するようにしても良い。潤滑油供給油路５５の開口部５４は軸受５０の端面に対向して形成されており、潤滑油供給源としてのオイルポンプから吐出された潤滑油は軸受５０に端面側から軸受５０の内部に供給され、クランクピン１６の外周面とこれに沿って転動するローラ５２は油膜を介して接触する。
【００２１】
潤滑油供給油路５５はクランク軸１１に形成された連通油路５６とこれに連通させてクランクピン１６に形成された連通孔５６ａとによりクランクピン１６内部の連通孔４７に連通しており、連通孔４７に潤滑油が供給される。クランクピン１６の連通孔４７の両端にはプラグ５７ａ，５７ｂが固定されており、一方のプラグ５７ａには、軸受３７に潤滑油を供給するための吐出孔５８が形成されている。ただし、軸受３７に他の油路から潤滑油を供給するようにすれば、連通油路５６および連通孔４７を設けることは不要である。
【００２２】
上述のように、クランクピン１６のうち、ローラ５２が転動する部分の外周面には潤滑油を吐出するための開口部が形成されておらず、クランクピン１６の外周面は全体的にフラットとなっている。この結果、クランクピン１６の外周面には、ローラ５２から加わる負荷によって局所的に面圧が大きくなることなく、全体的に均一な面圧がクランクピン１６の外周面に加わることになる。これにより、エンジンを長期間使用しても、クランクピン１６の外周面にフレーキングが発生することなく、クランク軸１１の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
図４は、比較例として示すクランクピン１６とコネクティングロッド１７の一部を示す断面図である。この比較例では、従来のように、連通孔４７から軸受５０に潤滑油を供給するために、軸受５０のローラ５２の外周面に開口する潤滑油供給油路６０がクランクピン１６に形成されている。このようにローラ５２の外周面に開口させてクランクピン１６に潤滑油供給路６０を形成すると、ローラ５２が開口部の縁部に大きな面圧で接触することになるので、クランクピン１６の経年変化により開口部の縁部にフレーキング６１が発生し、潤滑性能が変化するが、本発明のクランク軸１１にはこのようなフレーキングが発生せず、クランク軸１１の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示するクランク軸１１は単気筒エンジン用のものであるが、複数の気筒を有するエンジン用のクランク軸にも本発明を適用することができる。また、このクランク軸１１を備えたエンジンとしては、ＡＴＶ以外にも二輪車用のエンジンや発電用の汎用エンジンとしても適用することができる。さらに、図示するクランク軸１１は軸要素１１ａ，１１ｂをクランクピン１６により連結するようにした組立式であるが、一体型のクランク軸に対しても本発明を適用することができる。また、転がり軸受としては、ローラ軸受のみならず、ニードル軸受を使用することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、クランク軸に形成された潤滑油供給油路の開口部をクランクウェブの端面に形成したので、クランクピンに嵌合する軸受とクランクピンとの摺動部に軸受の端部から潤滑油を供給することができる。クランクピンの外周面にフレーキングが発生することなく、クランク軸の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるクランク軸の潤滑装置が組み込まれたエンジンを示す概略図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】クランク軸を構成する１つの軸要素を示す斜視図である。
【図４】比較例としてのクランクピンとコネクティングロッドの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１１      クランク軸
１１ａ，１１ｂ  軸要素
１２      クランクケース
１３      シリンダ
１４      ピストン
１６      クランクピン
１７      コネクティングロッド
４１ａ，４１ｂ    ジャーナル部
４２ａ，４２ｂ    クランクウェブ
４３ａ，４３ｂ    クランクアーム部
４４ａ，４４ｂ    バランスウェイト部
４５ａ，４５ｂ    取付孔
４７      連通孔
５０      軸受
５１      連結端部
５１ａ    嵌合孔
５２      ローラ
５３      リテーナ
５４      開口部
５５      潤滑油供給油路
【図１】
2004293431.tif 000003
【図２】
2004293431.tif 000004
【図３】
2004293431.tif 000005
【図４】
2004293431.tif 000006