(57)【要約】【課題】クランクジャーナルからクランクピンへ潤滑油を効率よく供給することができるクランクシャフトを提供する。【解決手段】クランクジャーナル１Ｊの内部にはジャーナル側中空部１Ｋが形成されている。ジャーナル側中空部１Ｋの周壁１Ｓの内径については、シャフト延設方向中央部１Ｍの周壁１Ｓの内径ｂよりシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅの周壁１Ｓの内径ａの方が大きい。これによって、供給孔１Ｈを通ってシャフト延設方向中央部１Ｍに流入した潤滑油は、遠心力によって周壁１Ｓの内径が大きい方のシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅへ移動する。シャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅへ移動した潤滑油は、油路１Ｒ，２Ｒを通ってピン側中空部１Ｑ，２Ｑにそれぞれ供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクジャーナルの内部及びクランクピンの内部に潤滑油が流入するジャーナル側中空部及びピン側中空部がそれぞれ形成されており、該ジャーナル側中空部と該ピン側中空部とを連通する油路が内部に形成されているクランクシャフトであって、
前記油路は、前記ジャーナル側中空部のシャフト延設方向端部にて該ジャーナル側中空部と接続されており、
前記ジャーナル側中空部の周壁の内径は、シャフト延設方向中央部よりシャフト延設方向端部の方が大きいことを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載のクランクシャフトであって、
前記ジャーナル側中空部のシャフト延設方向端部には、潤滑油の貯溜が可能な溜部がジャーナル周方向の略全周に渡って形成されていることを特徴とするクランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられるクランクシャフトに関し、特に内部に潤滑油が流入する中空部が形成されているクランクシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトにおいては、軽量化を行うためにその内部を中空化する技術が提案されている。この内部が中空化されたクランクシャフトの従来例が特開平９−１２６２１９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１の組立式クランクシャフトにおいては、クランクジャーナルの内部及びクランクピンの内部に潤滑油が流入する円筒形状の中空室が形成されており、これらの中空室同士が油路を介して連通している。そして、これらの中空室内に円筒形状の成形体が挿入されている。これによって、クランクシャフト内部における潤滑油案内の改善を図っている。
【０００３】
その他にも、特許文献２，３及び非特許文献１のクランクシャフトが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２６２１９号公報
【特許文献２】実開平３−９５００８号公報
【特許文献３】実開昭６３−１９９４２号公報
【非特許文献１】トヨタ技術公開集、発行番号１４７６２、発行日２００３年５月３０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、クランクジャーナル側の中空室の形状が円筒形状であるため、クランクジャーナル側の中空室に供給された潤滑油にはクランクピン側の中空室への押し出し力はほとんど作用しない。したがって、クランクジャーナルからクランクピンに潤滑油を効率よく供給することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、クランクジャーナルからクランクピンへ潤滑油を効率よく供給することができるクランクシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るクランクシャフトは、クランクジャーナルの内部及びクランクピンの内部に潤滑油が流入するジャーナル側中空部及びピン側中空部がそれぞれ形成されており、該ジャーナル側中空部と該ピン側中空部とを連通する油路が内部に形成されているクランクシャフトであって、前記油路は、前記ジャーナル側中空部のシャフト延設方向端部にて該ジャーナル側中空部と接続されており、前記ジャーナル側中空部の周壁の内径は、シャフト延設方向中央部よりシャフト延設方向端部の方が大きいことを要旨とする。
【０００８】
ここで、ジャーナル側中空部に流入した潤滑油にはクランクシャフトの回転による遠心力が作用するため、潤滑油がジャーナル半径方向外側へ移動しようとする。本発明においては、ジャーナル側中空部の周壁の内径は、シャフト延設方向中央部よりシャフト延設方向端部の方が大きいため、ジャーナル側中空部に流入した潤滑油は、周壁の内径が大きい方のシャフト延設方向端部へ遠心力によって効率よく移動する。そして、シャフト延設方向端部へ移動した潤滑油は、シャフト延設方向端部と接続された油路を通ってピン側中空部に供給される。したがって、本発明によれば、遠心力を利用してクランクジャーナルからクランクピンへ潤滑油を効率よく供給することができる。
【０００９】
本発明に係るクランクシャフトにおいて、前記ジャーナル側中空部のシャフト延設方向端部には、潤滑油の貯溜が可能な溜部がジャーナル周方向の略全周に渡って形成されているものとすることもできる。こうすれば、どのクランク角度での内燃機関停止状態においても潤滑油を溜部に確実に溜めることができるので、内燃機関の始動時にベアリングへの無給油状態を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係るクランクシャフトの内部構成の概略を示す図である。本実施形態に係るクランクシャフトは、内燃機関に用いられるものであり、クランクジャーナル、クランクピン、及びクランクアームを備えている。なお、図１では、クランクジャーナル１Ｊ、クランクピン１Ｐ，２Ｐ、及びクランクアーム１Ａ〜４Ａのみを図示しており、他の部分については図示を省略している。ただし、他の部分についても同様の内部構成である。
【００１２】
クランクジャーナル１Ｊは、ベアリング（メタル）によって図示しないクランク室内に回転可能に支持される。そして、クランクジャーナル１Ｊの内部には、潤滑油が流入するジャーナル側中空部１Ｋが形成されている。また、クランクジャーナル１Ｊには、ジャーナル側中空部１Ｋとクランクジャーナル１Ｊ外部とを連通する供給孔１Ｈが設けられている。潤滑油は、クランク室内から供給孔１Ｈを通ってジャーナル側中空部１Ｋのシャフト延設方向中央部１Ｍに流入する。
【００１３】
クランクピン１Ｐ，２Ｐは、ベアリング（メタル）を介して図示しないコネクティングロッドに回転可能に連結される。そして、クランクピン１Ｐ，２Ｐの内部には、潤滑油が流入するピン側中空部１Ｑ，２Ｑがそれぞれ形成されている。また、クランクピン１Ｐ，２Ｐには、ピン側中空部１Ｑ，２Ｑとクランクピン１Ｐ，２Ｐ外部とを連通する供給孔２Ｈ，３Ｈがそれぞれ設けられている。ピン側中空部１Ｑ，２Ｑに流入した潤滑油は、供給孔２Ｈ，３Ｈをそれぞれ通ってコネクティングロッドのベアリング（メタル）に供給される。
【００１４】
クランクアーム２Ａはクランクジャーナル１Ｊとクランクピン１Ｐとを連結しており、クランクアーム３Ａはクランクジャーナル１Ｊとクランクピン２Ｐとを連結している。そして、クランクアーム２Ａ，３Ａには、カウンターウェイト１Ｗ，２Ｗがそれぞれ設けられている。
【００１５】
また、クランクアーム２Ａ，３Ａの内部には、油路１Ｒ，２Ｒがそれぞれ形成されている。油路１Ｒは、ジャーナル側中空部１Ｋのシャフト延設方向一端部１Ｅにてジャーナル側中空部１Ｋと接続されており、ジャーナル側中空部１Ｋとピン側中空部１Ｑとを連通している。油路２Ｒは、ジャーナル側中空部１Ｋのシャフト延設方向他端部２Ｅにてジャーナル側中空部１Ｋと接続されており、ジャーナル側中空部１Ｋとピン側中空部２Ｑとを連通している。ジャーナル側中空部１Ｋに流入した潤滑油は、油路１Ｒ，２Ｒを通ってピン側中空部１Ｑ，２Ｑにそれぞれ供給される。
【００１６】
なお、本実施形態に係るクランクシャフトについては、鋳造により一体成形を行うことができる。
【００１７】
本実施形態では、ジャーナル側中空部１Ｋの周壁１Ｓの内径については、シャフト延設方向中央部１Ｍの周壁１Ｓの内径ｂよりシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅの周壁１Ｓの内径ａの方が大きい。そして、ジャーナル側中空部１Ｋの周壁１Ｓの形状は、シャフト延設方向中央部１Ｍからシャフト延設方向一端部１Ｅにかけて傾斜したコーン状傾斜面と、シャフト延設方向中央部１Ｍからシャフト延設方向他端部２Ｅへ傾斜したコーン状傾斜面と、を含む。なお、これらのコーン状傾斜面については、ジャーナル周方向の略全周に渡って形成されている。
【００１８】
さらに、本実施形態では、シャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅ近傍における周壁１Ｓの形状が、ともにジャーナル周方向の略全周に渡って凹面形状となっている。この形状によって、ジャーナル側中空部１Ｋのシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅには、潤滑油の貯溜が可能な溜部１Ｔ，２Ｔがそれぞれジャーナル周方向の略全周に渡って形成されている。内燃機関の停止時には、潤滑油が溜部１Ｔ，２Ｔに貯溜される。
【００１９】
また、本実施形態では、油路１Ｒは、シャフト延設方向一端部１Ｅにおけるジャーナル半径方向に関し略最も外側となる位置にてジャーナル側中空部１Ｋと接続されており、その接続位置から供給孔２Ｈが設けられた位置へほぼ向かう方向に延びている。同様に、油路２Ｒは、シャフト延設方向他端部２Ｅにおけるジャーナル半径方向に関し略最も外側となる位置にてジャーナル側中空部１Ｋと接続されており、その接続位置から供給孔３Ｈが設けられた位置へほぼ向かう方向に延びている。ただし、本実施形態では、このような油路１Ｒ，２Ｒの構成は必ずしも必須ではない。
【００２０】
内燃機関の運転時においては、ジャーナル側中空部１Ｋに流入した潤滑油にはクランクシャフトの回転による遠心力が作用するため、潤滑油はジャーナル半径方向外側へ移動しようとする。本実施形態では、シャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅの周壁１Ｓの内径ａがシャフト延設方向中央部１Ｍの周壁１Ｓの内径ｂより大きいため、シャフト延設方向中央部１Ｍに流入した潤滑油は、遠心力によって周壁１Ｓの内径が大きい方のシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅへ移動する。そして、シャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅへ移動した潤滑油は、油路１Ｒ，２Ｒを通ってピン側中空部１Ｑ，２Ｑにそれぞれ供給される。ピン側中空部１Ｑ，２Ｑに供給された潤滑油は、供給孔２Ｈ，３Ｈをそれぞれ通ってコネクティングロッドのベアリング（メタル）に供給される。
【００２１】
また、内燃機関を停止した場合、ジャーナル側中空部１Ｋに流入した潤滑油は、溜部１Ｔ，２Ｔに貯溜される。ここでの溜部１Ｔ，２Ｔは、ジャーナル周方向の略全周に渡って形成されているため、どのクランク角度での機関停止状態においても潤滑油を溜部１Ｔ，２Ｔに確実に溜めることができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態においては、ジャーナル側中空部１Ｋの周壁１Ｓの内径は、シャフト延設方向中央部１Ｍよりシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅの方が大きい。これによって、ジャーナル側中空部１Ｋに流入した潤滑油を油路１Ｒ，２Ｒがそれぞれ接続されたシャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅへ遠心力によって効率よく移動させることができる。したがって、本実施形態によれば、クランクジャーナル１Ｊからクランクピン１Ｐ，２Ｐへ潤滑油を効率よく供給することができる。特に、内燃機関の冷間始動時には、コネクティングロッドのベアリング（メタル）への無給油状態が長くなるが、本実施形態の構成によれば、潤滑油をコネクティングロッドのベアリング（メタル）へ遠心力を利用して効率よく供給することができるので、コネクティングロッドのベアリング（メタル）への無給油時間を短くすることができる。
【００２３】
さらに、本実施形態においては、シャフト延設方向端部１Ｅ，２Ｅに溜部１Ｔ，２Ｔがジャーナル周方向の略全周に渡ってそれぞれ形成されている。これによって、どのクランク角度での内燃機関停止状態においても潤滑油を溜部１Ｔ，２Ｔに確実に溜めることができる。したがって、本実施形態によれば、内燃機関の始動時には、溜部１Ｔ，２Ｔに予め溜められた潤滑油をコネクティングロッドのベアリング（メタル）へ供給することができるので、コネクティングロッドのベアリング（メタル）への無給油時間をより短くすることができる。
【００２４】
なお、特許文献２においては、ピストンが上死点位置にあるとき、クランクピンのクランクシャフト方向から見た両サイドに潤滑油を溜めるための凹部を形成することにより、冷間始動時におけるコネクティングロッドのベアリング（メタル）の焼付き防止を図っている。ただし、冷間時における潤滑油の粘度は高いため、特許文献２では、凹部から負圧によって吸出される量は極めて少量である。そして、凹部における潤滑油の貯溜量は構造上わずかであるため、凹部からの潤滑油の供給時間も極めて短い。さらに、内燃機関を停止したときに、凹部の潤滑油は冷える前にメタル両端から洩れ出してしまう。以上のことから、特許文献２では、冷間始動時にコネクティングロッドのメタルへの無給油時間を短くする効果について、実質的に期待できない。これに対し、本実施形態では、内燃機関を停止したときには、どのクランク角度での機関停止状態においても所定量の潤滑油を溜部１Ｔ，２Ｔに洩れ出すことなく確実に溜めることができるので、コネクティングロッドのベアリング（メタル）への無給油時間を確実に短くすることができる。
【００２５】
なお、本発明に係るクランクシャフトについては、内燃機関の気筒型式に関係なく適用可能である。
【００２６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るクランクシャフトの内部構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１Ａ〜４Ａ  クランクアーム、１Ｅ，２Ｅ  シャフト延設方向端部、１Ｈ〜３Ｈ  供給孔、１Ｊ  クランクジャーナル、１Ｋ  ジャーナル側中空部、１Ｍ  シャフト延設方向中央部、１Ｐ，２Ｐ  クランクピン、１Ｑ，２Ｑ  ピン側中空部、１Ｒ，２Ｒ  油路、１Ｓ  周壁、１Ｔ，２Ｔ  溜部、１Ｗ，２Ｗ  カウンターウェイト。
【図１】
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