JP2009210051A - Crankshaft oiling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は転がり軸受にて支持されるクランクシャフトの給油構造に関する。 The present invention relates to an oil supply structure for a crankshaft supported by a rolling bearing.
従来から、クランクシャフトの支持をクランクジャーナルに装着される滑り軸受にて行うことが広く行われている。クランクシャフトを滑り軸受にて支持する場合はクランクジャーナルとの間に油膜が保持されるように所定の油圧で滑り軸受に潤滑油を供給する必要がある。そこで、クランクジャーナル及びクランクピンのそれぞれの外周面に開口する油通路をクランクシャフトの内部に形成し、その油通路に潤滑油を供給することによって滑り軸受の潤滑とクランクピンの潤滑とを同時に行うことが広く行われている。 Conventionally, a crankshaft is widely supported by a sliding bearing mounted on a crank journal. When the crankshaft is supported by a sliding bearing, it is necessary to supply lubricating oil to the sliding bearing with a predetermined hydraulic pressure so that an oil film is held between the crankshaft and the crank journal. Therefore, an oil passage that opens on the outer peripheral surface of each of the crank journal and the crankpin is formed inside the crankshaft, and lubrication of the slide bearing and the lubrication of the crankpin is performed simultaneously by supplying lubricating oil to the oil passage. It is widely done.
クランクシャフトと軸受とのフリクションを低減する観点から、こうした滑り軸受の代わりに転がり軸受を利用してクランクシャフトを支持することが提案されている(例えば、特許文献1)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
From the viewpoint of reducing friction between the crankshaft and the bearing, it has been proposed to support the crankshaft using a rolling bearing instead of such a sliding bearing (for example, Patent Document 1). In addition, there is
転がり軸受はころや球等の転動体を保持する外輪や内輪を有しているので、滑り軸受の場合のようにクランクジャーナルの外周面とクランクピンの外周面とを油通路で単純に結んだだけでは外輪又は内輪によって潤滑油の流れが妨げられる。そのため、特許文献1に記載された内燃機関は、複数のクランクジャーナルの一部を滑り軸受で、残りを転がり軸受でそれぞれ支持するとともに、滑り軸受にて支持されるクランクジャーナルと複数のクランクピンとを一本の油通路で結ぶことによりクランクピンに対する潤滑油の供給を行っている。こうした事情から明らかなように、全てのクランクジャーナルを転がり軸受で支持する場合、滑り軸受による支持を前提とした給油構造の設計ではクランクピンに対する潤滑油の供給を十分に行うことが困難である。 Rolling bearings have an outer ring and an inner ring that hold rolling elements such as rollers and balls, so the outer surface of the crank journal and the outer surface of the crank pin are simply connected by an oil passage as in the case of a sliding bearing. Only the flow of the lubricating oil is hindered by the outer ring or the inner ring. For this reason, the internal combustion engine described in Patent Document 1 supports a part of a plurality of crank journals with a slide bearing and the rest with a rolling bearing, and includes a crank journal supported by the slide bearing and a plurality of crank pins. Lubricating oil is supplied to the crank pin by connecting with a single oil passage. As is clear from these circumstances, when all the crank journals are supported by rolling bearings, it is difficult to sufficiently supply the lubricating oil to the crankpins in the design of the oil supply structure that is premised on the support by the sliding bearings.
そこで、本発明は、転がり軸受で支持されるクランクシャフトのクランクピンに対して容易に潤滑油を供給できるクランクシャフトの給油構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a crankshaft oil supply structure that can easily supply lubricating oil to a crankpin of a crankshaft supported by a rolling bearing.
本発明のクランクシャフトの給油構造は、クランクジャーナルと、クランクピンと、前記クランクジャーナルと前記クランクピンとを接続するクランクアームとを有し、前記クランクジャーナルに装着された転がり軸受にて支持されるクランクシャフトに適用されるクランクシャフトの給油構造であって、前記クランクアームには前記転がり軸受の外輪の一端部が挿入可能な環状溝が形成され、前記転がり軸受は前記一端部が前記環状溝に挿入された状態で前記クランクジャーナルに装着され、前記転がり軸受の前記外輪にはその内部を経由して前記環状溝内に潤滑油を供給できる第1油通路が形成され、かつ前記クランクピン及び前記クランクアームには前記環状溝の内面及び前記クランクピンの外周面にそれぞれ開口する第2油通路が形成されていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The crankshaft oil supply structure according to the present invention includes a crank journal, a crankpin, and a crank arm that connects the crank journal and the crankpin, and is supported by a rolling bearing attached to the crank journal. The crankshaft oil supply structure is applied to an annular groove into which one end of the outer ring of the rolling bearing can be inserted in the crank arm, and the one end of the rolling bearing is inserted into the annular groove. The outer ring of the rolling bearing is provided with a first oil passage through which the lubricating oil can be supplied into the annular groove, and the crank pin and the crank arm. Has a second oil passage that opens on the inner surface of the annular groove and on the outer peripheral surface of the crank pin. By being, to solve the problems described above (claim 1).
この給油構造によれば、転がり軸受の外輪に形成された第1油通路とクランクピンの外周面に開口する第2油通路とが外輪の一端部が挿入される環状溝を介して連通するので、第1油通路へ供給された潤滑油をクランクピンへ容易に供給することができる。 According to this oil supply structure, the first oil passage formed in the outer ring of the rolling bearing communicates with the second oil passage opened in the outer peripheral surface of the crank pin through the annular groove into which one end of the outer ring is inserted. The lubricating oil supplied to the first oil passage can be easily supplied to the crank pin.
第1油通路への潤滑油の供給はどのような態様でもよい。例えば、前記第1油通路は、前記外輪の外周面及び前記一端部のそれぞれに開口してもよい(請求項2)。この態様によれば外輪の外周面に第1油通路が開口するため、外輪の外周側から潤滑油を供給することができる。例えば、内燃機関ではクランクシャフトを支持する場合に転がり軸受の外輪がシリンダブロック(クランクケース)に固定されるので、シリンダブロックに形成された油供給通路をシリンダブロックと外輪とが接する部分に開口させることにより、第1油通路へ潤滑油を供給できる。 The supply of the lubricating oil to the first oil passage may take any form. For example, the first oil passage may open to each of the outer peripheral surface of the outer ring and the one end portion (Claim 2). According to this aspect, since the first oil passage opens on the outer peripheral surface of the outer ring, the lubricating oil can be supplied from the outer peripheral side of the outer ring. For example, in an internal combustion engine, when supporting a crankshaft, the outer ring of a rolling bearing is fixed to a cylinder block (crankcase), so an oil supply passage formed in the cylinder block is opened at a portion where the cylinder block and the outer ring are in contact with each other. Thus, the lubricating oil can be supplied to the first oil passage.
また、この態様においては、前記第1油通路が前記外輪の内周面に開口してもよい(請求項3)。この場合は、外輪の内周面に保持されるころや球等の転動体に対しても潤滑油を供給することが可能になる。 Further, in this aspect, the first oil passage may open on the inner peripheral surface of the outer ring. In this case, the lubricating oil can be supplied also to rolling elements such as rollers and balls held on the inner peripheral surface of the outer ring.
本発明の給油構造の一態様において、前記クランクシャフトは、前記クランクアームと前記クランクジャーナルとの接続部分の反対側に設けられ、かつ前記外輪の他端部が挿入可能な他の環状溝が形成された他のクランクアームを有し、前記転がり軸受は、前記外輪の前記他端部が前記他の環状溝に挿入された状態で前記クランクジャーナルに装着されてもよい(請求項4)。この場合、外輪の一端部が環状溝に、他端部が他の環状溝にそれぞれ挿入された状態でクランクジャーナルに装着される。つまり、外輪の両端部が二つの環状溝にて支持されることになるので外輪の偏りを防止できる。 In one aspect of the oil supply structure of the present invention, the crankshaft is provided on the opposite side of the connecting portion between the crank arm and the crank journal, and another annular groove into which the other end of the outer ring can be inserted is formed. The rolling bearing may be attached to the crank journal in a state where the other end portion of the outer ring is inserted into the other annular groove (Claim 4). In this case, the outer ring is attached to the crank journal with one end inserted into the annular groove and the other end inserted into the other annular groove. That is, since both ends of the outer ring are supported by the two annular grooves, it is possible to prevent the outer ring from being biased.
なお、本発明に係る転がり軸受は外輪と内輪とを備えた形式の転がり軸受のみならず、内輪が省略された形式の転がり軸受をも含む概念である。また、本発明に係る転がり軸受には転動体としてころを有するころ軸受が含まれる他、転動体として球を有する玉軸受も含まれる。 The rolling bearing according to the present invention is a concept including not only a rolling bearing of a type having an outer ring and an inner ring but also a rolling bearing of a type in which an inner ring is omitted. The rolling bearing according to the present invention includes a roller bearing having a roller as a rolling element, and also includes a ball bearing having a ball as a rolling element.
以上説明したように、本発明によれば、転がり軸受の外輪に形成された第1油通路とクランクピンの外周面に開口する第2油通路とが外輪の一端部が挿入される環状溝を介して連通するので、第1油通路へ供給された潤滑油をクランクピンへ容易に供給することができる。 As described above, according to the present invention, the first oil passage formed in the outer ring of the rolling bearing and the second oil passage opened in the outer peripheral surface of the crank pin have the annular groove into which one end portion of the outer ring is inserted. Therefore, the lubricating oil supplied to the first oil passage can be easily supplied to the crank pin.
(第1の形態)
図1は本発明の一形態に係る給油構造が適用された内燃機関のクランクシャフトの一部を拡大して示している。クランクシャフト1は直列4気筒型の内燃機関に組み込まれている。クランクシャフト1はシリンダブロック5に対して回転可能に支持されるクランクジャーナル2と、不図示のコンロッドに連結されるクランクピン3と、クランクジャーナル2とクランクピン3とを接続するクランクアーム4とを備えている。なお、図1に示されたクランクジャーナル2はクランクシャフト1の端部から2番目に位置するクランクジャーナルである。他のクランクジャーナル2やクランクアーム4も図示のものと略同一構造であるため説明を省略する。
(First form)
FIG. 1 is an enlarged view of a part of a crankshaft of an internal combustion engine to which an oil supply structure according to an embodiment of the present invention is applied. The crankshaft 1 is incorporated in an in-line four-cylinder internal combustion engine. The crankshaft 1 includes a
クランクシャフト1はいわゆる組み立て型のクランクシャフトである。即ち、クランシャフト1はクランクジャーナル2やクランクピン3が圧入等の結合手段にてクランクアーム4に結合され各部品が一体化されることにより構成されている。クランクジャーナル2には転がり軸受としてのころ軸受6が装着されている。クランクシャフト1はころ軸受6を介在させた状態でクランクキャップ7がシリンダブロック5に取付けられることによりシリンダブロック3に対して回転自在に支持される。
The crankshaft 1 is a so-called assembled crankshaft. That is, the crankshaft 1 is constructed by connecting the
ころ軸受6は内輪が省略された形式の軸受として構成されていて、クランクジャーナル2の外周面に配置された転動体としての複数のころ8と、これらのころ8を保持する外輪9とを有している。ころ軸受6の外輪9はその一端部9aと他端部9bとのそれぞれがクランクアーム4に形成された環状溝10に挿入された状態でクランクジャーナル2に装着されている。ころ軸受6は、クランクシャフト1の組み立て前つまりクランクジャーナル2とクランクアーム4とが結合される前にクランクジャーナル2の外周に配置され、その状態でクランクジャーナル2とクランクアーム4とが結合されることにより図1の位置に装着される。外輪9が挿入される環状溝10はクランクジャーナル2を取り囲むように環状に延びている。環状溝10は挿入された外輪9が自由に回転できる程度の寸法を持っている。換言すれば、外輪9と環状溝10とはすきま嵌めの状態で嵌り合っている。本形態においては、図1の右側のクランクアーム4が本発明に係る他のクランクアームに、右側の環状溝10が本発明に係る他の環状溝にそれぞれ相当する。
The roller bearing 6 is configured as a bearing in which the inner ring is omitted, and has a plurality of
シリンダブロック5のクランク支持部5aにはころ軸受6に向かって開口する油供給通路15が形成されている。油供給通路15は潤滑油が圧送される不図示のメインギャラリに通じており、それにより油供給通路15には所定の圧力で潤滑油が供給される。ころ軸受6の外輪9にはその外周面9c及び一端部9aのそれぞれに開口する第1油通路16が形成されている。外周面9c側の第1油通路16の開口部は油供給通路15に通じている。更に第1油通路16は内周面9dにも開口している。これにより、油供給通路15に供給された潤滑油は図1の矢印で示すように第1油通路16に導かれ、ころ軸受6の外輪9の内部を経由して環状溝10内に供給される。これと同時に、ころ8に対しても潤滑油が供給される。クランクピン3及びクランクアーム4にはクランクピン3の外周面3a及び環状溝10の内面10aにそれぞれ開口する第2油通路17が形成されている。従って、第1油通路16と第2油通路17とは環状溝10を介して連通する。これにより、第1油通路16に供給された潤滑油は第2油通路17を通じてクランクピン3に供給される。
An
以上説明した第1の形態によれば、ころ軸受6の外輪9に形成された第1油通路16とクランクピン3の外周面3aに開口する第2油通路17とが外輪9の一端部9aが挿入される環状溝10を介して連通するので、第1油通路16へ供給された潤滑油をクランクピン3へ容易に供給することができる。
According to the first embodiment described above, the
(第2の形態)
次に、本発明の第2の形態を図2を参照しながら説明する。第2の形態は第1の形態の変形例に相当し、ころ軸受6の装着形態を除き第1の形態と同一である。以下、第1の形態と共通する構成には図2に同一の参照符号を付して説明を省略する。図2は第2の形態に係る給油構造が適用された内燃機関のクランクシャフトの一部を拡大して示している。図2に示すように、この形態はクランクシャフト21の一方のクランクアーム4のみに環状溝10が形成されている。即ち、図2に示したころ軸受6は、その外輪9の一端部9aのみが環状溝10に挿入された状態でクランクジャーナル2に装着される。外輪9の他端部9bは拘束されていない。この形態においても、第1油通路16と第2油通路17とが環状溝10を介して連通するので、第1の形態と同様の効果を奏する。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second form corresponds to a modification of the first form, and is the same as the first form except for the mounting form of the
(第3の形態)
次に、本発明の第3の形態を図3及び図4を参照しながら説明する。以下、第1の形態と共通する構成には図3に同一の符号を付して説明を省略する。図3は第3の形態に係る給油構造が適用された内燃機関のクランクシャフトの一部を拡大して示し、図4は図3のころ軸受の詳細を示している。第3の形態は鋳造や鍛造等の加工によって一体に形成されたクランクシャフト31に適用されている。クランクシャフト31が一体物であるので、クランクジャーナル2に装着されるころ軸受32はいわゆる分割型のころ軸受として構成されている。ころ軸受32は転動体としての複数のころ33と、それらのころ33を保持する外輪34とを有している。
(Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereafter, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 3 about the structure which is common in a 1st form, and description is abbreviate | omitted. FIG. 3 shows an enlarged part of a crankshaft of an internal combustion engine to which an oil supply structure according to the third embodiment is applied, and FIG. 4 shows details of the roller bearing of FIG. The third embodiment is applied to a
図4に示すように、外輪34は第1分割部34Aと第2分割34Bとに分割されている。この形態では外輪34の第1分割部34Aに第1油通路16が形成されている。図3に示すように、ころ軸受32は第2の形態と同様に、その一端部34aのみが環状溝10に挿入された状態でクランクジャーナル2に装着されている。従って、外輪34の他端部34bは拘束されていない。なお、外輪34の一端部34aを環状溝10に挿入する都合上、他端部34bとクランクアーム4との間には隙間Sが形成されるが、その隙間Sは例えばスペーサ(不図示)によって埋めることも可能である。第3の形態においても、ころ軸受32の外輪34に形成された第1油通路16とクランクピン3の外周面3aに開口する第2油通路17とが外輪34の一端部34aが挿入される環状溝10を介して連通するので、第1油通路16へ供給された潤滑油をクランクピン3へ容易に供給することができる。また、第1油通路16は外輪34の外周面34c及び内周面34dのそれぞれに開口するため、クランクピン3への潤滑油の供給と同時にころ33に対しても潤滑油を供給できる。
As shown in FIG. 4, the
本発明は、上記の各形態に限定されることなく本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上記の各形態では転がり軸受としてころ軸受を用いたが、球を保持する玉軸受を使用して本発明を実施することもできる。また、内輪を備えた転がり軸受を使用して本発明を実施できる。第1油通路が外輪の内周面に開口することは必須ではない。従って、第1油通路を外輪の外周面のみに開口させるようにして本発明を実施することも可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. In each of the above embodiments, a roller bearing is used as the rolling bearing, but the present invention can also be implemented using a ball bearing that holds a ball. Further, the present invention can be implemented using a rolling bearing having an inner ring. It is not essential that the first oil passage opens on the inner peripheral surface of the outer ring. Therefore, the present invention can be implemented by opening the first oil passage only on the outer peripheral surface of the outer ring.
1、21、31 クランクシャフト
2 クランクジャーナル
3 クランクピン
4 クランクアーム
6 ころ軸受(転がり軸受)
9 外輪
9a 一端部
9b 他端部
9c 外周面
9d 内周面
10 環状溝
16 第1油通路
17 第2油通路
32 ころ軸受(転がり軸受)
34 外輪
34a 一端部
34b 他端部
34c 外周面
34d 内周面
1, 2, 31
9 outer ring 9a one
34
Claims (4)
前記クランクアームには前記転がり軸受の外輪の一端部が挿入可能な環状溝が形成され、前記転がり軸受は前記一端部が前記環状溝に挿入された状態で前記クランクジャーナルに装着され、前記転がり軸受の前記外輪にはその内部を経由して前記環状溝内に潤滑油を供給できる第1油通路が形成され、かつ前記クランクピン及び前記クランクアームには前記環状溝の内面及び前記クランクピンの外周面にそれぞれ開口する第2油通路が形成されている、ことを特徴とするクランクシャフトの給油構造。 A crankshaft oil supply structure that is applied to a crankshaft that includes a crank journal, a crankpin, and a crank arm that connects the crank journal and the crankpin, and is supported by a rolling bearing attached to the crank journal. There,
The crank arm is formed with an annular groove into which one end of the outer ring of the rolling bearing can be inserted, and the rolling bearing is mounted on the crank journal with the one end inserted into the annular groove. The outer ring is formed with a first oil passage through which the lubricating oil can be supplied into the annular groove, and the crank pin and the crank arm have an inner surface of the annular groove and an outer periphery of the crank pin. A crankshaft oil supply structure, characterized in that second oil passages are formed in the surfaces, respectively.
前記転がり軸受は、前記外輪の前記他端部が前記他の環状溝に挿入された状態で前記クランクジャーナルに装着されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の給油構造。 The crankshaft has another crank arm provided on the opposite side of the connecting portion between the crank arm and the crank journal and formed with another annular groove into which the other end of the outer ring can be inserted,
The oil supply structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the rolling bearing is attached to the crank journal in a state where the other end portion of the outer ring is inserted into the other annular groove.
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