JP2006177459A

JP2006177459A - クランク軸滑り軸受の潤滑構造

Info

Publication number: JP2006177459A
Application number: JP2004372161A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Hashimoto; 環橋本; Osamu Mori; 修森
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】クランク軸を支持する滑り軸受に潤滑油を確実に保持し、エンジンを起動させたときにおける滑り軸受の潤滑性を向上してクランク軸の摩耗や焼き付きの発生を防止する。
【解決手段】クランク軸１０を支持するクランクケース１１のケース本体１０ａには、潤滑油の漏出を防止するオイルシール３４が装着されるとともに、クランク軸１０に嵌合する嵌合孔３２を有する滑り軸受３１が設けられている。滑り軸受３１には、クランク軸１０のジャーナル部と嵌合孔３２との間に潤滑油を供給する供給溝３５が形成され、嵌合孔３２の底部領域３７よりも高い位置で嵌合孔３２に連通する戻し溝３８が形成されて、オイルシール３４の内側端面と滑り軸受３１との間にオイル溜め３９が形成される。オイル溜め３９及び底部領域３７には潤滑油が保持される。
【選択図】図４

Description

本発明はエンジンのクランクケースに組み込まれるクランク軸を回転自在に支持するクランク軸滑り軸受の潤滑構造に関する。

エンジンはピストンの往復動によって回転されるクランク軸を有しており、クランク軸はクランクケース内に回転自在に装着されている。４サイクルエンジンのクランクケース内には潤滑油が収容され、潤滑油はクランクケース内に組み込まれるクランク軸の軸受、クランク軸とコネクティングロッドとの連結部、およびピストンとシリンダボアとの間などの摺動部に供給されるようになっている。発電機や噴霧器などを駆動するために使用される汎用エンジンのクランク軸には、クランクケース内の潤滑油を掻き上げて摺動部つまり潤滑油要求部に対して潤滑油を供給するためにスクレーパなどが取り付けられている。

汎用エンジンのクランクケースには、従来、クランク軸を支持するためにボールベアリングやニードルベアリングなどの転がり軸受が装着されるとともに、ボールベアリングの外側にはボールベアリングなどを通過した潤滑油がクランクケースの外部に漏出するのを防止するためにオイルシールが装着されている。特許文献１には、転がり軸受を通過した潤滑油をクランクケースのオイルパンに戻すようにした技術が記載されている。
特開平１０−２９９４４７号公報

クランク軸を支持するための転がり軸受をクランクケースに装着することなく、メタル軸受つまり滑り軸受によりクランク軸を支持するようにすれば、クランクケースに対する転がり軸受の組み付け工程が不要となり、エンジンの製造コストを低減することができることになるので、クランクケースに直接クランク軸を装着する試みがなされた。しかしながら、クランク軸を直接支持するようにクランクケースに滑り軸受を設けると、クランク軸と滑り軸受との間に充分に潤滑油を供給しなければ、これらの摺動部に潤滑油の油膜を確実に形成することができない。そこで、滑り軸受の上部に溝を形成して滑り軸受の摺動面に潤滑油を供給するようにし、クランクケースにオイル戻し孔を形成してオイルシール側からクランクケース内に潤滑油を戻すようにする構造が考えられたが、この構造では摺動面間における潤滑油の保持性を十分に確保することができなかった。例えば、エンジンが長期間保管されていたときには、摺動面間に油膜が保持されておらずクランク軸と滑り軸受はドライ接触に近い状態となっているので、保管されていたエンジンを起動させたときにクランク軸と滑り軸受とが直接接触してしまう可能性があり、摺動部が摩耗したり、場合によってはクランク軸のカジリや焼き付きの要因ともなりかねない。

本発明の目的は、クランク軸を支持する滑り軸受に潤滑油を確実に保持し得るようにすることにある。

本発明の他の目的は、エンジンを起動させたときにおける滑り軸受の潤滑性を向上してクランク軸の摩耗や焼き付きの発生を防止することにある。

本発明のクランク軸滑り軸受の潤滑構造は、クランク軸を支持するクランクケースに、当該クランクケース内に収容された潤滑油の漏出を防止するオイルシールの内側に位置させて設けられ、前記クランク軸に嵌合する嵌合孔を有する滑り軸受を潤滑するクランク軸滑り軸受の潤滑構造であって、前記オイルシールの内側端面と滑り軸受との間にオイル溜めを形成し、内側端部がクランク室に開口し外側端部がオイルシールに対向して前記オイル溜めに連通し、前記クランク軸のジャーナル部と当該ジャーナル部が嵌合する前記嵌合孔との間に潤滑油を供給する供給流路を前記滑り軸受に形成し、前記嵌合孔の底部領域よりも高い位置で前記嵌合孔に連通し、前記潤滑油を前記クランクケース内に戻す戻し流路を前記滑り軸受に形成することを特徴とする。

本発明のクランク軸滑り軸受の潤滑構造は、前記嵌合孔の軸方向に延び前記嵌合孔の内周面に開口する供給溝により前記供給流路を形成し、前記嵌合孔の軸方向に延び前記嵌合孔の内周面に開口する戻し溝により前記戻し流路を形成することを特徴とする。

本発明のクランク軸滑り軸受の潤滑構造は、前記嵌合孔の軸方向に平行に延び前記オイルシールの端面と前記クランクケース内とに開口する貫通孔により前記戻し流路を形成することを特徴とする。

本発明のクランク軸滑り軸受の潤滑構造は、前記戻し流路に多孔質材料からなるオイル保持材を設けることを特徴とする。

本発明によれば、クランクケース内に収容された潤滑油は供給流路からクランク軸のジャーナル部とこれが嵌合する嵌合孔の内周面との間に供給されて滑り軸受の潤滑が行われる。これらの間に供給された潤滑油およびオイルシールと滑り軸受との間のオイル溜めに供給された潤滑油は嵌合孔の底部領域よりも高い位置の戻し流路からクランクケース内に戻されるので、底部領域には潤滑油が保持されることになる。これにより、エンジンを長期間保管しておいても滑り軸受内には潤滑油が確実に保持されるので、エンジンを起動させたときにクランク軸と滑り軸受の摩耗発生が防止されるとともにクランク軸のカジリや焼き付きの発生が防止される。

供給流路および戻し流路をそれぞれ溝により形成するようにすれば、クランクケースの鋳造時に溝を形成することができ、後加工による流路の形成が不要となる。戻し流路内に潤滑油が含浸されるオイル保持材を設けることにより、滑り軸受内のオイル切れをより長期間にわたって防止することができる。

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は本発明の潤滑構造を有する汎用エンジンを示す概略図であり、図２は図１に示されるクランクケースの内面を示す一部切り欠き正面図であり、図３は図２に示された滑り軸受を拡大して示す斜視図であり、図４（Ａ）は図３の断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）における矢印Ｂ方向の正面図である。

図１に示されるように、この汎用エンジンはクランク軸１０が回転自在に装着されるクランクケース１１を有し、クランクケース１１はケース本体１１ａとこれに取り付けられるケースカバー１１ｂとにより構成されており、クランクケース１１にはシリンダ１２が設けられている。シリンダ１２のシリンダボア１３内に往復動自在にピストン１４が組み込まれ、ピストン１４はクランク軸１０にコネクティングロッド１５を介して連結されている。ピストン１４は、図２に示すように、クランクケース１１が水平面に配置された状態におけるケース水平線Ｈに対して角度θの傾斜角度となって往復動する。この角度θは図示する場合には約２５度となっている。このエンジンは単気筒の４サイクルガソリンエンジンであり、シリンダ１２に取り付けられたシリンダヘッド１６とクランクケース１１とシリンダ１２とによりエンジン本体１７が形成されている。

クランク軸１０にはエンジンを始動させるために、図１に示されるように、リコイルプーリ１８が回転自在に装着されており、このリコイルプーリ１８にはリコイルノブ１９ａを先端に備えたリコイルロープ１９が巻き付けられている。したがって、リコイルロープ１９を引き出してリコイルプーリ１８を回転させるとクランク軸１０が手動により駆動されてエンジンを始動させることができる。

この汎用エンジンを用いて発電機を駆動する場合には、クランク軸１０には発電機が組み込まれることになり、動力噴霧器を駆動する場合にはクランク軸１０に噴霧器のシャフトが連結されることになる。なお、クランク軸１０にはエンジン本体１７に向けて冷却風を生成するための冷却ファン２０が取り付けられている。

シリンダヘッド１６には、シリンダ１２内の燃焼室２１に混合気を供給するための吸気ポートを開閉駆動する吸気弁と、燃焼室２１内の燃焼排ガスを外部に排出するための排気ポートを駆動する排気弁が設けられており、これらの吸排気弁を駆動するために、図１に示すように、エンジン本体１７に回転自在に装着されたカムシャフト２２にはスプロケット２３が固定され、クランク軸１０に固定されたスプロケット２４とスプロケット２３との間にはチェーン２５が掛け渡されている。したがって、エンジンが駆動されてクランク軸１０が回転すると、クランク軸１０の回転に同期してカムシャフト２２が回転駆動される。クランクケース１１によりその内部に形成されるクランク室２６の底部はオイルパンとなっており、この中には潤滑油２７が収容され、潤滑油２７を要潤滑部としての摺動部に跳ね掛けるために、図１および図２に示すようにコネクティングロッド１５のキャップ１５ａにはスクレーパ２８が設けられている。スクレーパ２８により掻き上げられた潤滑油２７は、クランクケース内に組み込まれた部材の摺動部に対して跳ね掛けられて供給され、摺動部は潤滑油の油膜を介して接触することになる。

クランク軸１０は図１に示されるようにその一端部側がケース本体１１ａに支持され、他端部側がケースカバー１１ｂに支持されており、クランク軸１０の両端部はケース本体１１ａおよびケースカバー１１ｂにそれぞれ形成された貫通孔を貫通して外部に突出している。ケース本体１１ａには、図２〜図４に示すように、滑り軸受３１が設けられており、滑り軸受３１はクランク軸１０の一端部側のジャーナル部に嵌合する嵌合孔３２を有している。ケース本体１１ａには嵌合孔３２の外側に位置させてこれよりも大径の取付孔３３が嵌合孔３２と同軸上に形成され、この取付孔３３にはオイルシール３４が装着されている。このオイルシール３４によってクランクケース１１内の潤滑油２７が外部に漏出することを防止している。

図示する場合には、滑り軸受３１はケース本体１１ａと同一の金属材料により一体に形成されているが、ケース本体１１ａに軸受用のスリーブを圧入または鋳包みして軸受用のスリーブをケース本体１１ａに一体化させるようにしても良い。

滑り軸受３１の上部には、嵌合孔３２の軸方向に延びて供給溝３５が嵌合孔３２の内周面に連通して嵌合孔３２の全長に渡って形成され、この供給溝３５の内側端部はクランク室２６に開口し、外側端部はオイルシール３４に対向しており、供給溝３５によりクランク軸１０のジャーナル部と嵌合孔３２との間に潤滑油２７を供給する供給流路が構成されている。クランク室２６内の潤滑油２７を供給溝３５に案内するために、供給溝３５に連通する案内溝３６がケース本体１１ａの内面に形成されている。したがって、供給溝３５内に供給された潤滑油２７は嵌合孔３２とジャーナル部との間に入り込むとともに一部が矢印で示すようにオイルシール３４の内側端面に到達する。

嵌合孔３２のうちその下側部分は底部領域３７となっており、この底部領域３７よりも高い位置で嵌合孔３２に連通する戻し溝３８が嵌合孔３２の軸方向に延びてこれの全長に渡って形成されている。この戻し溝３８の内側端部はクランク室２６に開口し、外側端部はオイルシール３４に対向しており、戻し溝３８によりオイルシール３４にまで到達した潤滑油２７をクランク室２６に戻す戻し流路が構成されている。戻し流路を構成する戻し溝３８は底部領域３７よりも上方にオフセットされているので、オイルシール３４の内側端面と滑り軸受３１との間にはオイル溜め３９が形成され、このオイル溜め３９内には所定量の潤滑油２７が貯留されることになり、底部領域３７には充分に潤滑油２７が保持されるとともに、エンジンが停止しても底部領域３７においては潤滑油２７が保持されてジャーナル部は潤滑油２７に浸漬された状態となる。なお、オイル溜め３９の部分は図４に点を付して示されている。

このように、オイル溜め３９および底部領域３７には潤滑油２７が溜められることになるので、エンジンが使用されない状態で長期間保持された後にエンジンを始動させても、オイル溜め３９および底部領域３７に保持された潤滑油２７がジャーナル部と嵌合孔３２との間に入り込んで滑り軸受３１が潤滑される。また、供給溝３５により供給流路を構成し、戻し溝３８により戻し流路を形成することにより、クランクケース１１を鋳造により形成する場合には鋳造時にそれぞれの溝３５，３８を同時に形成することができ、ドリルを用いた後加工が不要となる。

エンジンが回転しているときには、滑り軸受３１にはジャーナル部からピストン１４の燃焼圧力が加わることになり、嵌合孔３２の内周面のうちピストン１４に対向する約１８０度の角度αの範囲が燃焼圧力を受ける受圧面となるが、受圧面となる領域には供給溝３５と戻し溝３８が形成されていないので、滑り軸受３１の軸受面圧と強度が確保されている。

なお、図２〜図４はケース本体１１ａに設けられた滑り軸受３１を示すが、ケースカバー１１ｂにも同様の構造の滑り軸受３１が設けられるとともに、オイルシール３４が装着されている。

図５（Ａ）は本発明の他の実施の形態である潤滑構造を示す断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における矢印Ｂ方向の正面図であり、図５（Ａ）はクランクケース１１の図４（Ａ）に対応する部分を示し、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）に対応する部分を示す。

図５に示す場合は、上述した場合には戻し流路が戻し溝３８により形成されているのに対し、戻し流路が貫通孔４１により形成されている。この貫通孔４１は滑り軸受３１に嵌合孔３２に平行に延びて形成されており、内側端部がクランク室２６に開口し、外側端部がオイルシール３４に対向している。貫通孔４１には図５（Ｂ）に示すように、多孔質材料からなるオイル保持材４２が組み込まれており、貫通孔４１内で潤滑油２７を保持するようになっている。オイル保持材４２を構成する多孔質材料としては、スポンジ、フェルトあるいは焼結体が用いられている。このように戻し流路内にオイル保持材４２を組み込むと、嵌合孔３２内への潤滑油供給機能が高められることになる。さらに、同様のオイル保持材４２をオイル溜め３９内に組み込むようにしても良い。

ただし、貫通孔４１内にオイル保持材４２を組み込まないようにしても良く、図２〜図３に示した戻し溝３８内にもオイル保持材４２を組み込むようにしても良い。さらに、前述したそれぞれの実施の形態において供給溝３５に代えて貫通孔４１と同様に貫通孔を滑り軸受３１に形成し、オイルシール３４の端面側から潤滑油２７を嵌合孔３２の内周面とジャーナル部との間に供給するようにしても良い。また、図５に示す構造の滑り軸受３１をケースカバー１１ｂに適用するようにしても良い。

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。

本発明の潤滑構造を有する汎用エンジンを示す概略図である。図１に示されるクランクケースの内面を示す一部切り欠き正面図である。図２に示された滑り軸受を拡大して示す斜視図である。（Ａ）は図３の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における矢印Ｂ方向の正面図である。（Ａ）は本発明の他の実施の形態である潤滑構造を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における矢印Ｂ方向の正面図である。

符号の説明

１０クランク軸
１１クランクケース
３１滑り軸受
３２嵌合孔
３４オイルシール
３５供給溝（供給流路）
３７底部領域
３８戻し溝（戻し流路）
３９オイル溜め
４１貫通孔（戻し流路）
４２オイル保持材

Claims

クランク軸を支持するクランクケースに、当該クランクケース内に収容された潤滑油の漏出を防止するオイルシールの内側に位置させて設けられ、前記クランク軸に嵌合する嵌合孔を有する滑り軸受を潤滑するクランク軸滑り軸受の潤滑構造であって、
前記オイルシールの内側端面と滑り軸受との間にオイル溜めを形成し、
内側端部がクランク室に開口し外側端部がオイルシールに対向して前記オイル溜めに連通し、前記クランク軸のジャーナル部と当該ジャーナル部が嵌合する前記嵌合孔との間に潤滑油を供給する供給流路を前記滑り軸受に形成し、
前記嵌合孔の底部領域よりも高い位置で前記嵌合孔に連通し、前記潤滑油を前記クランクケース内に戻す戻し流路を前記滑り軸受に形成することを特徴とするクランク軸滑り軸受の潤滑構造。
請求項１記載のクランク軸滑り軸受の潤滑構造において、前記嵌合孔の軸方向に延び前記嵌合孔の内周面に開口する供給溝により前記供給流路を形成し、前記嵌合孔の軸方向に延び前記嵌合孔の内周面に開口する戻し溝により前記戻し流路を形成することを特徴とするクランク軸滑り軸受の潤滑構造。
請求項１記載のクランク軸滑り軸受の潤滑構造において、前記嵌合孔の軸方向に平行に延び前記オイルシールの端面と前記クランクケース内とに開口する貫通孔により前記戻し流路を形成することを特徴とするクランク軸滑り軸受の潤滑構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランク軸滑り軸受の潤滑構造において、前記戻し流路に多孔質材料からなるオイル保持材を設けることを特徴とするクランク軸滑り軸受の潤滑構造。