(57)【要約】【課題】クランクシャフトの油路に入り込んだ異物が、コンロッド軸受に入り込むことを確実に防止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】クランクシャフト１は、ジャーナル部２と、クランクピン３と、ジャーナル部２とクランクピン３を連結する連結部４と、ジャーナル部２、クランクピン３および連結部４の内部に形成され、ジャーナル部２の外周面に開口されるとともに、クランクピン３の外周面に開口される内部油路１ａ・１ｂを備えるものであって、内部油路１ｂにおいて、異物を捕集するための部位である異物捕集部１０を備える。【選択図】図６
2017040355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャーナル部と、
クランクピンと、
前記ジャーナル部と前記クランクピンを連結する連結部と、
前記ジャーナル部、前記クランクピンおよび前記連結部の内部に形成され、前記ジャーナル部の外周面に開口されるとともに、前記クランクピンの外周面に開口される油路と、
を備えるクランクシャフトであって、
前記油路において、
異物を捕集するための部位である異物捕集部を備える、
ことを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
前記異物捕集部は、
前記油路に流通する潤滑油に対してろ過性を有する発泡樹脂製の部材により構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの技術に関し、より詳しくは、クランクシャフトの油路の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトは、その内部において油路が形成されており、ジャーナル部を回転可能に支持する主軸受に供給された潤滑油がクランクシャフトの油路へと流入され、さらに油路を通じて、潤滑油がクランクピンにおいてコンロッドを回転可能に支持するコンロッド軸受へと供給される構成が一般的に採用されている。
このような油路構造を備えたクランクシャフトは、例えば、以下に示す特許文献１に示されている。
【０００３】
特許文献１に係る技術では、クランクシャフトの主軸受の部分油溝の端部と面取り部を非連通とする構成において、非連通部の円周方向範囲を、コンロッド軸受への給油孔範囲よりも小さくする構成としている。そして、特許文献１に係る技術では、主軸受の合わせ部に存在する面取り部から潤滑油を排出することによって、潤滑油とともに異物を排出して、コンロッド軸受側へ異物が流れにくいようにしている。
【０００４】
特許文献１に係る技術では、クランクシャフトの軸受に面取り部を設けて、該面取り部から潤滑油とともに異物を排出することによって、異物をコンロッド軸受側に流れにくくしている。しかしながら、このような構成では、異物が含まれている潤滑油がコンロッド軸受に供給される可能性があるため、コンロッド軸受に異物が入り込むことを確実に防止することが困難であった。
【０００５】
このため従来から、クランクシャフトの油路に入り込んだ異物が、コンロッド軸受へ入り込むことを確実に防止できる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１７０６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、コンロッド軸受への異物の混入を確実に防止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している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、本発明に係るクランクシャフトは、ジャーナル部と、クランクピンと、前記ジャーナル部と前記クランクピンを連結する連結部と、前記ジャーナル部、前記クランクピンおよび前記連結部の内部に形成され、前記ジャーナル部の外周面に開口されるとともに、前記クランクピンの外周面に開口される油路と、を備えるクランクシャフトであって、前記油路において、異物を捕集するための部位である異物捕集部を備えるものである。
【００１０】
また、本発明に係るクランクシャフトにおいて、前記異物捕集部は、前記油路に流通する潤滑油に対してろ過性を有する発泡樹脂製の部材により構成されるものである。
このような構成により、クランクシャフトの油路の内部に、異物捕集部を、簡易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
本発明に係るクランクシャフトによれば、クランクシャフトの油路に入り込んだ異物を油路の内部において捕集して、異物がコンロッド軸受に入り込むことを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトおよび軸受を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトおよび軸受（主軸受における断面）を示す断面模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトおよび軸受（ジャーナル軸受における断面）を示す断面模式図。
【図４】主軸受を示す模式図、（ａ）軸方向視における全体模式図、（ｂ）主軸受を構成する上側軸受部材の模式図、（ｃ）主軸受を構成する下側軸受部材の模式図。
【図５】ジャーナル軸受を示す模式図、（ａ）軸方向視における全体模式図、（ｂ）ジャーナル軸受を構成する半割り部材の模式図。
【図６】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトにおける油路の形成状況を示す模式図。
【図７】本発明の別実施形態に係るクランクシャフトおよび軸受（主軸受における断面）を示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトについて、図１〜図３を用いて説明する。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１は、自動車用エンジン（図示せず）に備えられる軸部材であり、主軸部たる複数（本実施形態では５個）のジャーナル部２・２・２・２・２と複数（本実施形態では４個）のクランクピン３・３・３・３を備えている。
【００１５】
クランクシャフト１は、ジャーナル部２とクランクピン３が軸方向において交互に配置されており、ジャーナル部２とクランクピン３には連結部４が介設されている。また、クランクシャフト１において、ジャーナル部２は、クランクシャフト１の回転軸心上に配置されており、クランクピン３は、クランクシャフト１の回転軸心から回転半径方向の外側にオフセットされている。
【００１６】
図２および図３に示す如く、クランクシャフト１は、シリンダブロック６とキャップ７によって形成された軸孔８に主軸受２０を介してジャーナル部２が軸支されることで、回転自在に構成される。尚、図２および図３において、シリンダブロック６とキャップ７は、説明の便宜上、二点鎖線で表示している。
そして、クランクシャフト１は、図１に示すように、複数のジャーナル部２・２・２・２・２に対応する複数（本実施形態では５個）の主軸受２０・２０・２０・２０・２０によって、それぞれ支持されている。
【００１７】
主軸受２０は、図２に示すように、軸孔８を構成するシリンダブロック６およびキャップ７とクランクシャフト１のジャーナル部２に介設される軸受部材であり、主軸受２０としては、すべり軸受が採用される。
【００１８】
主軸受２０は、上下一対の半円筒形軸受である上側軸受部材２１と下側軸受部材２２を突き合せて円筒状に構成したものであり、内面が半円状に形成されたキャップ７で押さえ込むことによってシリンダブロック６に固定されている。尚、上側軸受部材２１と下側軸受部材２２の上下の配置関係は、完全な上下でなくてもよく、シリンダブロック６の傾きに合わせて、傾いていても良い。
そして、上側軸受部材２１および下側軸受部材２２の内周面にはクランクシャフト１のジャーナル部２が摺接するようになっており、この主軸受２０の内周面とジャーナル部２の外周面とで摺動部を構成している。
【００１９】
また、図２および図３に示す如く、クランクシャフト１のクランクピン３には、コンロッド５が回転自在に支持されている。
コンロッド５は、コンロッド本体５ａとコンロッドキャップ５ｂから構成され、コンロッド本体５ａとコンロッドキャップ５ｂをボルトにより締結することで、クランクピン３を挿通するための軸孔５ｃが形成される。
そして、コンロッド５は、軸孔５ｃにクランクピン３を挿通することで、クランクピン３上に配置されるとともに、クランクピン３とコンロッド５にコンロッド軸受３０を介設することで、クランクピン３上で回転自在に軸支される。
【００２０】
図１に示すように、クランクシャフト１に対しては、複数のクランクピン３・３・３・３に対応させて、複数（本実施形態では４個）のコンロッド軸受３０・３０・３０・３０が用いられる。
【００２１】
コンロッド軸受３０は、図３に示すように、軸孔５ｃを構成するコンロッド本体５ａとコンロッドキャップ５ｂに介設される軸受部材であり、コンロッド軸受３０としては、すべり軸受が採用される。
【００２２】
図３に示す如く、コンロッド軸受３０は、一対の半円筒形軸受である半割り軸受３１・３２を突き合せて円筒状に構成したものであり、コンロッド本体５ａとコンロッドキャップ５ｂをボルトで締結することで形成された軸孔５ｃにおいて保持されている。
そして、各半割り軸受３１・３２の内周面には、クランクシャフト１のクランクピン３が摺接するようになっており、このコンロッド軸受３０の内周面とクランクピン３の外周面とで摺動部を構成している。
【００２３】
ここで、主軸受２０の構造について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）（ｂ）に示す如く、主軸受２０には、上側軸受部材２１の内周面に円周方向に形成した油溝２４が設けられており、該油溝２４は回転するジャーナル部２の内部油路１ａの開口と連通するように構成している。
尚、油溝２４は、溝の深さが所定の深さで形成された部位と、該部位に隣接して溝の深さが漸減する部位から構成される。
【００２４】
一方、図４（ａ）（ｃ）に示す如く、下側軸受部材２２には、潤滑油の供給油路２３および油溝２４は形成されておらず、クランクシャフト１から作用する荷重を下側軸受部材２２の内周面全体で受けるように構成している。尚、主軸受２０における上側軸受部材２１と下側軸受部材２２の境界部分である合わせ部２５の近傍には、上側軸受部材２１と下側軸受部材２２にそれぞれクラッシリリーフ（図示せず）が形成されている。
【００２５】
ここで、コンロッド軸受３０の構造について、図５を用いて説明する。
図５（ａ）（ｂ）に示す如く、コンロッド軸受３０を構成する一対の半割り軸受３１・３２には、内周面に油溝は設けられておらず、コンロッド軸受３０の内周面に向けて、クランクピン３の内部油路１ｂが開口されている。
【００２６】
ここでクランクシャフト１の油路構造について、図２、図３、図６を用いて説明する。
図２、図３、図６に示す如く、クランクシャフト１は、その内部において潤滑油を流通させるための内部油路１ａ・１ｂが形成されている。
【００２７】
第一の油路である内部油路１ａは、ジャーナル部２における外周面において、直径方向に対向した位置に開口するように形成されている。
また、第二の油路である内部油路１ｂは、連結部４の内部において、ジャーナル部２からクランクピン３に向かって斜め方向に形成され、ジャーナル部２における外周面とクランクピン３の外周面に開口するように形成されている。
【００２８】
ここで、クランクシャフト１における潤滑油の流れについて、図２、図３、図６を用いて説明する。
図２および図３に示す如く、シリンダブロック６の内部には潤滑油路６Ｘが形成されている。
また、主軸受２０の上側軸受部材２１には、潤滑油路６Ｘの下端部の位置に合せて半径方向に向けて開口する潤滑油の供給油路２３が形成されており、潤滑油路６Ｘから供給された潤滑油が、供給油路２３により、主軸受２０とジャーナル部２との摺動部に供給され、該摺動部を潤滑するように構成している。
【００２９】
図２および図３に示すシリンダブロック６には、図６に示すような潤滑油路６Ｘに連通する油路であるメインギャラリー６Ｙが形成されており、該メインギャラリー６Ｙには、オイルポンプ（図示せず）によって潤滑油が供給される。
【００３０】
図６に示す如く、メインギャラリー６Ｙから潤滑油路６Ｘに供給された潤滑油は、図２および図３に示すように、上側軸受部材２１の供給油路２３を通して油溝２４に流れ込んで、主軸受２０の摺動部に供給される。このとき主軸受２０の摺動部に存在する隙間から一部の潤滑油が漏れ出て、クランクケース（図示せず）へと流出する。
【００３１】
油溝２４に流れ込んだ潤滑油は、次に、ジャーナル部２の外周面に開口された内部油路１ａから流れ込んで、クランクピン３の外周面に開口された形成された内部油路１ｂから流出し、コンロッド軸受３０の摺動部に供給される。
コンロッド軸受３０の摺動部に供給された潤滑油は、コンロッド軸受３０とクランクピン３の間に存在する隙間から漏れ出て、クランクケースへと流出する。そして、クランクケースに流出した潤滑油は、オイルポンプによって、またメインギャラリー６Ｙへと供給され、再度主軸受２０およびコンロッド軸受３０の各摺動部の潤滑に使用され、循環利用される。
【００３２】
次に、異物捕集部について、図２、図３、図６を用いて説明する。
本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１は、図２、図３、図６に示すように、異物捕集部１０を備えている。
本実施形態に示す異物捕集部１０は、発泡樹脂製の部材により構成されるものであり、クランクシャフト１の内部油路１ｂに配置されている。
【００３３】
異物捕集部１０は、例えば、液状の（硬化する前の）発泡樹脂を、内部油路１ｂ内の異物捕集部１０を配置したい位置までノズルを差し込んでおくとともに、その位置でノズルから発泡樹脂を噴出させて、さらに、配置位置において発泡樹脂を硬化させることによって、簡易に形成することができる。あるいは、異物捕集部１０は、既に硬化している塊状の発泡樹脂製の部材を、異物捕集部１０を配置したい位置に挿入し、その位置において接着剤等で張り付けて設けても良い。
【００３４】
異物捕集部１０を構成する発泡樹脂製の部材は、潤滑油を流通させることが可能なろ過性を有しており、潤滑油が異物捕集部１０を流通するときにフィルターとして機能して、潤滑油に混入している異物を、異物捕集部１０によって捕集することができる。
異物捕集部１０を構成する発泡樹脂の形成方法としては、乾式法や湿式法等がある。乾式法としては、物理的方法と化学的方法があり、一般的な物理的方法としては、クロロフルオロカーボン類や炭化水素類等の低沸点液体（発泡剤）をポリマーに分散させた後、加熱して発泡剤を揮発させることにより気泡を形成させる方法がある。また、化学的方法としては、樹脂に発泡剤を添加してこれを熱分解することによって生じるガスによりセルを形成し、これにより発泡体を得る方法がある。尚、発泡剤としては、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン等を用いることができる。
そして、異物捕集部１０において捕集された異物は、内部油路１ｂ内の異物捕集部１０に留められる。
【００３５】
尚、本実施形態で示す異物捕集部１０は、発泡樹脂製の部材によって構成されるものであるが、異物捕集部１０を構成する部材は、潤滑油を流通させることが可能なろ過性を有しており、潤滑油が異物捕集部１０を流通するときにフィルターとして機能して、潤滑油に混入している異物を捕集することができるものであればよい。このため、異物捕集部１０を構成する部材としては、金属製の部材等を採用することができる。
【００３６】
即ち、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１では、潤滑油の流れ方向においてコンロッド軸受３０の摺動部よりも手前に位置する内部油路１ｂで、異物捕集部１０によって、異物を確実に捕集することができる。このため、クランクシャフト１を用いた場合には、主軸受２０から異物を排出させなくても、異物がコンロッド軸受３０に入り込むことを防止できる。
【００３７】
尚、本実施形態では、異物捕集部１０を、クランクシャフト１の内部油路１ｂに配置した場合を例示したが、クランクシャフト１における異物捕集部１０の配置位置はこれに限定されず、例えば、異物捕集部１０を内部油路１ａに配置することも可能である。
また、クランクシャフト１は、異物捕集部１０を、各内部油路１ａ・１ｂのいずれか一つに配置する態様だけでなく、各内部油路１ａ・１ｂの両方に配置する態様としてもよい。
【００３８】
さらに、本実施形態では、クランクシャフト１の内部に内部油路１ａ・１ｂが形成されている場合を例示しているが、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１の態様はこれに限定されず、例えば、図７に示すような、クランクシャフト１の内部に内部油路１ｃのみを備えた形態であってもよい。
この場合の内部油路１ｃは、ジャーナル部２における外周面の直径方向に対向した位置に開口されるとともに、ジャーナル部２における一方の開口から斜め方向に形成されてクランクピン３の外周面にも開口されるように構成される。
そして、このような内部油路１ｃを備えるクランクシャフト１においては、内部油路１ｃに異物捕集部１０を配置することができる。
さらに、上記の所謂Ｖ穴タイプ及びＩ穴タイプに加えてＨ穴タイプにも適用可能である。
【００３９】
本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１を用いた場合には、異物を異物捕集部１０において捕集するため、異物を潤滑油とともに排出させる必要がなくなる。
このため、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１を用いた場合には、クランクシャフト１を回転自在に軸支している主軸受２０において、潤滑油を排出させるための面取り部を省略することができる。
【００４０】
従来の油路構造を有するクランクシャフト（図示せず）を用いた場合において、従来の主軸受（図示せず）は、上側軸受部材と下側軸受部材の内周面の周方向端部（合わせ部）において、内周面の周方向端部の角に面取り部を設けて、該面取り部から異物を排出させる構成としていた。
従来のように、面取り部からの潤滑油の漏れ量（以下、漏れ油量とも呼ぶ）を多くすることで、異物を確実に排出する構成では、潤滑油の循環量を多くしなければならず、オイルポンプの容量を大きくする必要が生じるとともに、エンジンの早期昇温に不利となって、燃費にも悪影響を及ぼしていた。
【００４１】
一方、異物捕集部１０を備えたクランクシャフト１を用いた場合において、主軸受２０は、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、上側軸受部材２１と下側軸受部材２２の内周面の周方向端部（合わせ部２５）において、内周面の周方向端部の角の面取り部を省略することができる。このため、異物捕集部１０を備えたクランクシャフト１を用いた場合には、主軸受２０からの漏れ油量を少なくできるため、オイルポンプの容量を小さくすることができ、また、エンジンの早期昇温が可能になって、燃費向上にも寄与する。
尚、ここでいう「面取り部」は、軸受の合わせ部から潤滑油を排出するための流路を形成するための部位であって、上側軸受部材２１と下側軸受部材２２の内周面の周方向端部に存在するバリ等を除去するための微小な面取りとは概念が異なっている。このため、主軸受２０は、バリ等を除去するために、上側軸受部材２１と下側軸受部材２２の内周面の周方向端部に微小な面取りが施されていても良い。
【００４２】
即ち、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１は、ジャーナル部２と、クランクピン３と、ジャーナル部２とクランクピン３を連結する連結部４と、ジャーナル部２、クランクピン３および連結部４の内部に形成され、ジャーナル部２の外周面に開口されるとともに、クランクピン３の外周面に開口される内部油路１ａ・１ｂを備えるものであって、内部油路１ｂにおいて、異物を捕集するための部位である異物捕集部１０を備えるものである。
【００４３】
このような構成のクランクシャフト１を用いれば、クランクシャフト１の内部油路１ａ・１ｂに入り込んだ異物を油路内で捕集して、クランクシャフトの主軸受２０に面取り部を設けずに、コンロッド軸受３０に異物が入り込むことを確実に防止できる。また、このような構成により、漏れ油量を低減することができる。
【００４４】
また、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト１において、異物捕集部１０は、内部油路１ａ・１ｂに流通する潤滑油に対してろ過性を有する発泡樹脂製の部材により構成されるものである。
このような構成により、クランクシャフト１の内部油路１ａ・１ｂにおいて、異物捕集部１０を、簡易な形成することができる。
【００４５】
さらに、従来の油路構造を有するクランクシャフト（図示せず）を用いた場合において、従来のコンロッド軸受（図示せず）は、一対の半割り軸受の内周面の周方向端部（合わせ部）において、内周面の周方向端部の角に面取り部を設けて、該面取り部から異物を排出させる構成としていた。
【００４６】
一方、異物捕集部１０を備えたクランクシャフト１を用いた場合において、コンロッド軸受３０は、図５（ｂ）に示すように、一対の半割り軸受３１・３２の内周面の周方向端部（合わせ部３３）において、内周面の周方向端部の角の面取り部を省略することができる。このため、異物捕集部１０を備えたクランクシャフト１を用いた場合には、コンロッド軸受３０からの漏れ油量も少なくできるため、オイルポンプの容量を小さくすることができ、また、エンジンの早期昇温が可能になって、燃費向上にも寄与する。
尚、ここでいう「面取り部」は、軸受の合わせ部から潤滑油を排出するための流路を形成するための部位であって、各半割り軸受３１・３２の内周面の周方向端部に存在するバリ等を除去するための微小な面取りとは概念が異なっている。このため、コンロッド軸受３０は、バリ等を除去するために、各半割り軸受３１・３２の内周面の周方向端部に微小な面取りが施されていても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１    クランクシャフト
１ａ  内部油路
１ｂ  内部油路
２    ジャーナル部
３    クランクピン
４    連結部
５    コンロッド
６    シリンダブロック
６Ｘ  潤滑油路
１０  異物捕集部
２０  主軸受
３０  コンロッド軸受
【図１】
2017040355.tif 000003
【図２】
2017040355.tif 000004
【図３】
2017040355.tif 000005
【図４】
2017040355.tif 000006
【図５】
2017040355.tif 000007
【図６】
2017040355.tif 000008
【図７】
2017040355.tif 000009