JP5171055B2 - Crankshaft lubrication structure - Google Patents
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Description
本発明は、複数のジャーナル部および複数のクランクピンを備えるクランク軸と、クランク軸を回転可能に支持すると共にオイルを各ジャーナル部に供給する給油路が設けられる油路形成部材とから構成されるクランク軸の給油構造に関する。そして、該クランク軸の給油構造は、例えば内燃機関に備えられる。 The present invention includes a crankshaft including a plurality of journal portions and a plurality of crankpins, and an oil passage forming member provided with an oil supply passage that rotatably supports the crankshaft and supplies oil to each journal portion. The present invention relates to an oil supply structure of a crankshaft. The crankshaft oiling structure is provided, for example, in an internal combustion engine.
クランク軸の給油構造が、複数のジャーナル部および複数のクランクピンを備えるクランク軸と、オイルポンプから吐出されたオイルを各ジャーナル部に供給する給油路が設けられる軸受とから構成され、複数のジャーナル部のうちの一部のジャーナル部のみに、クランクピンに給油する軸内油路が設けられるものは知られている。(例えば、特許文献1参照)
ところで、クランク軸の複数のジャーナル部が、クランクピンに給油する軸内油路が設けられる第1ジャーナル部と該軸内油路が設けられない第2ジャーナル部とに分けられるとき、第2ジャーナル部には必要以上の給油量のオイルが供給されることになって、第2ジャーナル部と該ジャーナル部を支持する軸受との間からのオイルの漏れ量が多くなっていた。そして、該漏れ量を補償する給油量を確保するために、オイルポンプの小型化が妨げられていた。 By the way, when the plurality of journal portions of the crankshaft are divided into a first journal portion provided with an in-shaft oil passage for supplying oil to the crankpin and a second journal portion not provided with the in-shaft oil passage, The oil supply amount more than necessary was supplied to the part, and the amount of oil leakage from between the second journal part and the bearing supporting the journal part was increased. And in order to ensure the amount of oil supply which compensates for this amount of leakage, size reduction of the oil pump was prevented.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、クランク軸の複数のジャーナル部のうちで、軸内油路が設けられないジャーナル部への給油量を減少させることにより、該ジャーナル部からのオイルの漏れ量を減少させて、オイルポンプの小型化が可能なクランク軸の給油構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by reducing the amount of oil supplied to a journal portion that is not provided with an in-shaft oil passage among a plurality of journal portions of the crankshaft, the journal is provided. It is an object of the present invention to provide a crankshaft oiling structure that can reduce the amount of oil leakage from the section and reduce the size of an oil pump.
請求項1記載の発明は、複数のジャーナル部および複数のクランクピンを備えるクランク軸と、前記クランク軸を回転可能に支持すると共にオイルポンプから吐出されたオイルを前記各ジャーナル部にそれぞれ供給する単一の給油路が設けられる油路形成部材とから構成されるクランク軸の給油構造であって、前記複数のジャーナル部は、前記各クランクピンに給油する軸内油路が設けられる第1ジャーナル部と、前記軸内油路が設けられない第2ジャーナル部とに分けられ、前記給油路は、前記第1ジャーナル部に給油する第1給油路と前記第2ジャーナル部に給油する第2給油路とに分けられるクランク軸の給油構造において、すべての前記給油路は共通の油路から分岐しており、前記第2給油路には、その給油量を前記第1給油路での給油量よりも少なくする流量制限手段が設けられ、前記第1ジャーナル部には、クランクピンに供給されるオイルを導く軸内油路と、前記軸内油路が開口するとともに前記ジャーナル部の外周面に開口するガイド溝とが設けられ、該ガイド溝は、前記軸内油路が開口する下流端部と、該下流端部に対して回転方向前方に位置する上流端部とを有し、前記下流端部の反回転方向側は径方向に沿う端面で閉塞され、該ガイド溝の深さはクランク軸の回転方向に向かうにつれて浅く形成され、該ガイド溝の通路面積は反回転方向に向かうにつれて次第に大きくなるように形成され、前記油路形成部材の軸受面には、前記ガイド溝にオイルを供給する供給溝が設けられ、前記ガイド溝は、前記軸内油路が開口する部位から前記クランク軸の回転方向に延び、前記給油溝と前記ガイド溝とは径方向で対面して配置され、前記給油溝の軸方向幅は前記ガイド溝の軸方向幅よりも小さいことを特徴とするクランク軸の給油構造である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のクランク軸の給油構造において、複数の前記第2ジャーナル部が、前記複数のジャーナル部のうちで軸方向での端に配置される端ジャーナル部と、軸方向で両方の前記端ジャーナルの間に配置される中間ジャーナル部とに分けられ、前記中間ジャーナル部への給油量は前記端ジャーナル部よりも少ないものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載のクランク軸の給油構造において、前記油路形成部材は、周方向で分割された第1軸受部材および第2軸受部材から構成され、前記給油溝は前記第1軸受部材のみに設けられ、前記給油溝の深さは、前記第1軸受部材の周方向端部に近づくにつれて漸減していることを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a crankshaft having a plurality of journal portions and a plurality of crankpins, and a single shaft that rotatably supports the crankshaft and supplies oil discharged from an oil pump to each of the journal portions. A crankshaft oil supply structure including an oil passage forming member provided with one oil supply passage, wherein the plurality of journal portions are provided with an in-shaft oil passage for supplying oil to each crank pin. And a second journal portion that is not provided with the in-shaft oil passage, and the oil supply passage is a first oil passage that supplies oil to the first journal portion and a second oil supply passage that supplies oil to the second journal portion. In the oil supply structure of the crankshaft divided into the following, all the oil supply passages are branched from a common oil passage, and the amount of oil supply to the second oil supply passage is determined in the first oil supply passage. Flow restriction for less than the amount of oil is provided, et al is, wherein the first journal portion, and-shaft oil passage for guiding oil supplied to the crank pin, the shaft hydraulic path of the journal portion with an opening A guide groove that is open on an outer peripheral surface, and the guide groove has a downstream end that opens the oil passage in the shaft, and an upstream end that is positioned forward in the rotational direction with respect to the downstream end. The counter-rotation direction side of the downstream end is closed by an end face along the radial direction, and the depth of the guide groove is formed shallower toward the rotation direction of the crankshaft, and the passage area of the guide groove is in the counter-rotation direction. The bearing surface of the oil passage forming member is provided with a supply groove for supplying oil to the guide groove, and the guide groove extends from a portion where the in-shaft oil passage opens. In the direction of rotation of the crankshaft The oil supply groove of the crankshaft is characterized in that the oil supply groove and the guide groove are arranged to face each other in the radial direction, and the axial width of the oil supply groove is smaller than the axial width of the guide groove. .
According to a second aspect of the present invention, in the oil supply structure for a crankshaft according to the first aspect, the plurality of second journal portions are end journal portions arranged at ends in the axial direction among the plurality of journal portions. And an intermediate journal portion disposed between both end journals in the axial direction, and the amount of oil supplied to the intermediate journal portion is smaller than that of the end journal portion.
According to a third aspect of the present invention, in the crankshaft oil supply structure according to the first or second aspect, the oil passage forming member includes a first bearing member and a second bearing member that are divided in the circumferential direction. The oil supply groove is provided only in the first bearing member, and the depth of the oil supply groove gradually decreases as it approaches the circumferential end of the first bearing member .
請求項1記載の発明によれば、第2給油路に流量制限手段を設けるという簡単な構造で、第2ジャーナル部と軸受との間でのオイルの油圧を低減することにより、クランクピンに給油する軸内油路が設けられない第2ジャーナル部への給油量を軸内油路が設けられる第1ジャーナル部への給油量よりも少なくできるので、クランクピンへの所要量の給油量が確保されたうえで、第2ジャーナル部からのオイルの漏れ量が減少して、オイルポンプを小型化することができ、さらにクランク軸が漏れたオイルを攪拌することに起因する出力損失が減少する。
また、ガイド溝の加圧作用でクランクピンに供給されるオイルの所要油圧が確保されたうえで、ガイド溝にオイルを供給する給油溝の軸方向幅がガイド溝の軸方向幅よりも小さいので、軸受とジャーナル部間における軸方向でのシール長が長くなって、径方向で軸受面とジャーナル部との間でのオイルの漏れ量が減少する。このため、給油溝への給油量を少なくすることができて、オイルポンプを小型化することができ、さらにクランク軸が漏れたオイルを攪拌することに起因する出力損失が減少し、機関出力が向上する。さらに、ガイド溝によりオイルポンプの吐出圧を低減できるので、前記漏れ量を一層減少させることができる。
さらに、ガイド溝が設けられると共に給油溝の軸方向幅がガイド溝の軸方向幅と同じクランク軸の給油構造に比べて、本発明では中・高速回転域で、オイルポンプの所要給油量を減少させることができ、この減少効果は、回転速度が大きくなるほど高めることができる。
さらにまた、請求項1記載の発明では、ガイド溝が設けられ、かつ給油溝の軸方向幅を減少させることによりオイルの漏れ量を減少させているので、ガイド溝が設けられていないクランク軸の給油構造に比べて、最低油圧よりも大きな最低油圧が確保されることから、吐出圧を低減させながら、所要給油量を減少させることができて、オイルポンプを小型化できる。
また、ガイド溝の通路面積は下流端部に向かうにつれて次第に大きくなるため、ガイド溝内では上流端部から下流端部に向かうにつれて、オイルの速度が減少し、オイルの動圧が静圧に変換されて、下流端部のオイルは、上流端部のオイルに比べて高い油圧を有するので、この高められた油圧を有するオイルが軸内油路を通ってクランクピンに供給され、ガイド溝に流入したオイルは、ガイド溝内でその動圧が静圧に変換されることにより、すなわちガイド溝の加圧作用により、油圧を高めることができる。
請求項2記載の事項によれば、第2ジャーナル部のうちでも、大きな荷重が作用する端ジャーナル部にはより多くオイルが供給される一方で、端ジャーナル部よりも小さな荷重が作用する中間ジャーナル部には端ジャーナル部に比べて少ないオイルが供給されるので、複数の第2ジャーナル部間で給油量の最適化しながら、第2ジャーナル部からのオイルの漏れ量を一層減少させることができる。
請求項3記載の事項によれば、油路形成部材が周方向で分割された第1軸受部材および第2軸受部材から構成されているので、両軸受半体の突合わせ部でのオイルの漏れを抑制できるので、ジャーナル部らのオイルの漏れ量を一層減少させることができる。そのうえ、給油溝の深さが周方向端部に近づくにつれて漸減していることにより、ジャーナル部との間に厚みが緩やかに変化する油膜が形成されて、ジャーナル部が軸受に全周に渡って安定して支持される。
According to the first aspect of the invention, the oil supply to the crankpin is reduced by reducing the oil pressure between the second journal portion and the bearing with a simple structure in which the flow restriction means is provided in the second oil supply passage. Since the amount of oil supplied to the second journal part where no in-shaft oil passage is provided can be made smaller than the amount of oil supplied to the first journal part provided with the in-shaft oil passage, the required amount of oil supply to the crank pin is secured. In addition, the amount of oil leakage from the second journal portion is reduced, the oil pump can be reduced in size, and the output loss due to stirring of the leaked oil by the crankshaft is reduced.
In addition, since the required hydraulic pressure of the oil supplied to the crank pin is ensured by the pressure action of the guide groove, the axial width of the oil supply groove for supplying oil to the guide groove is smaller than the axial width of the guide groove. The seal length in the axial direction between the bearing and the journal portion is increased, and the amount of oil leakage between the bearing surface and the journal portion is reduced in the radial direction. For this reason, the amount of oil supplied to the oil supply groove can be reduced, the oil pump can be reduced in size, the output loss due to the stirring of the oil leaked by the crankshaft is reduced, and the engine output is reduced. improves. Furthermore, since the discharge pressure of the oil pump can be reduced by the guide groove, the leakage amount can be further reduced.
Furthermore, compared to a crankshaft lubrication structure in which the guide groove is provided and the axial width of the oil groove is the same as the axial width of the guide groove, the present invention reduces the required oil amount of the oil pump in the middle and high speed rotation range. This reduction effect can be enhanced as the rotational speed increases.
Furthermore, in the first aspect of the present invention, since the guide groove is provided and the amount of oil leakage is reduced by reducing the axial width of the oil supply groove, the crankshaft without the guide groove is provided. Since a minimum hydraulic pressure larger than the minimum hydraulic pressure is ensured as compared with the oil supply structure, the required oil supply amount can be reduced while reducing the discharge pressure, and the oil pump can be downsized.
In addition, since the passage area of the guide groove gradually increases toward the downstream end, the oil speed decreases in the guide groove from the upstream end to the downstream end, and the dynamic pressure of the oil is converted to static pressure. Since the oil at the downstream end has a higher oil pressure than the oil at the upstream end, the oil having the increased oil pressure is supplied to the crankpin through the oil passage in the shaft and flows into the guide groove. The oil pressure can be increased by converting the dynamic pressure into a static pressure in the guide groove, that is, by the pressurizing action of the guide groove.
According to the second aspect of the present invention, among the second journal portions, an intermediate journal in which more oil is supplied to an end journal portion to which a large load acts, while a smaller load acts than the end journal portion. Since less oil is supplied to the portion than the end journal portion, the amount of oil leakage from the second journal portion can be further reduced while optimizing the oil supply amount among the plurality of second journal portions.
According to the third aspect of the present invention, since the oil passage forming member is composed of the first bearing member and the second bearing member divided in the circumferential direction, oil leaks at the abutting portion of both bearing halves. Therefore, the amount of oil leakage from the journal part can be further reduced. In addition, since the depth of the oil supply groove gradually decreases as it approaches the circumferential end, an oil film with a gradually changing thickness is formed between the journal and the journal over the entire circumference of the bearing. It is supported stably.
以下、本発明の実施形態を図1〜図10を参照して説明する。
図1を参照すると、本発明が適用されたクランク軸の給油構造は、車両に搭載される内燃機関Eに備えられる。多気筒内燃機関としての内燃機関Eは、直列4気筒内燃機関であり、複数としての4つのシリンダ1aを有するシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダブロック1の下部1bに順次結合されて該下部1bと共にクランク室5を形成するロアブロック3およびオイルパン4とから構成される機関本体を備える。ここで、下部1bとロアブロック3とオイルパン4は、クランク室5を形成するクランクケースを構成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 1, the crankshaft oiling structure to which the present invention is applied is provided in an internal combustion engine E mounted on a vehicle. An internal combustion engine E as a multi-cylinder internal combustion engine is an in-line four-cylinder internal combustion engine, a
なお、明細書において、軸方向は、クランク軸20の回転中心線Leの方向であり、また径方向および周方向は、それぞれ該回転中心線Leを中心とする径方向および周方向である。
また、実施形態において、図1に示されるように、シリンダ1aのシリンダ軸線Lcに平行な方向を上下方向とし、軸方向を左右方向とする。そして、左および右の一方を軸方向での一方とするとき、左および右の他方は軸方向での他方である。
In the specification, the axial direction is the direction of the rotation center line Le of the
In the embodiment, as shown in FIG. 1, the direction parallel to the cylinder axis Lc of the cylinder 1a is defined as the up-down direction, and the axial direction is defined as the left-right direction. When one of the left and right is one in the axial direction, the other of the left and right is the other in the axial direction.
各シリンダ1aに往復運動可能に嵌合するピストン6は、コンロッド7を介して、複数である所定数としての5つの軸受50を介してシリンダブロック1の下部1bに回転可能に支持されるクランク軸20に連結される。そして、シリンダヘッド2に設けられる燃焼室8内での混合気の燃焼により発生した燃焼ガスの圧力で駆動されるピストン6がクランク軸20を回転駆動する。
The
各軸受50は、下部1bに一体成形されて設けられる上保持部としての軸受壁10と、軸受壁10にボルトにより結合される下保持部としての軸受キャップ11とに保持される。したがって、各軸受50は、軸受壁10および軸受キャップ11により構成される軸受保持部材に保持され、該軸受保持部材はシリンダブロック1の下部1bに一体に設けられる。そして、各軸受50には、クランク軸20の動力により駆動されるオイルポンプ60から吐出されたオイルが供給される。
Each bearing 50 is held by a
クランク軸20は、各軸受50に支持される前記所定数のジャーナル部21〜25と、軸方向で隣接するジャーナル部21,22;22,23;23,24;24,25の間に配置されると共に1対のクランクウェブ26に連結されてコンロッド7の大端部を軸受12を介して回動可能に連結する複数としての4つのクランクピン27とを備え、これらのジャーナル部21〜25、クランクウェブ26およびクランクピン27が一体成形された一体型クランク軸である。
前記所定数のジャーナル部21〜25は、軸方向での両端に配置される1対の端ジャーナル部21,25と、軸方向で両方の端ジャーナル部21.25の間に配置される中間ジャーナル部22〜24とに分けられる。
The
The predetermined number of
端ジャーナル部25から左方に延びてクランク軸20の自由端となる軸端部20aには、内燃機関Eにより駆動される部材として、内燃機関Eに備えられる交流発電機を含む補機群を駆動するための伝動機構を構成するクランクプーリ13が設けられる。また、端ジャーナル部21から右方に延びてクランク軸20の自由端となる軸端部20bには、内燃機関Eにより駆動される部材として、変速機へのクランク軸20の回転の伝達および遮断を行う変速クラッチ(図示されず)が設けられる。
A
以下、軸受50とクランク軸20とから構成されるクランク軸の給油構造について具体的に説明する。
図1〜図3を参照すると、すべてのジャーナル部21〜25は、各クランクピン27に給油する軸内油路40が設けられる第1ジャーナル部と、軸内油路40が設けられない第2ジャーナル部とに分けられる。前記第1ジャーナル部としての複数の、ここでは2つの中間ジャーナル部22,24には、それぞれ、オイルの受給部としての1対のクランクピン27にそれぞれオイルを導く1対の軸内油路40と、両軸内油路40を連通させる連通油路43と、各軸内油路40が開口する1対のガイド溝30とが設けられる。また、複数としての3つの前記第2ジャーナル部は、2つの端ジャーナル部21,25と、1つの中間ジャーナル部23とに分けられる。
Hereinafter, the oil supply structure of the crankshaft composed of the
Referring to FIGS. 1 to 3, all
図4を併せて参照すると、クランク軸20の内部に設けられる軸内油路40は、ガイド溝30に開口する上流側軸内油路41と、上流側軸内油路41から分岐してクランクピン27の外周面に開口する下流側軸内油路42とから構成される。そして、1対の軸内油路40は、ジャーナル部22,24において回転中心線Leを通る直線状の孔からなる連通油路43により互いに連通している。各上流側軸内油路41および下流側軸内油路42は、ドリル加工などの機械加工により成形される直線状の孔により構成されて、円形の通路断面を有し、ガイド溝30内のオイルをクランクピン27に導く、クランクピン27に導かれて軸受50を潤滑した後のオイルは、クランク室5内に噴出して、クランク室5内の潤滑箇所の潤滑に供される。
Referring also to FIG. 4, the in-
図2,図3を参照すると、ジャーナル部22,24の外周面Aに、軸方向での中央位置で開口する開口部31を有するガイド溝30は、軸内油路41が開口する部位としての下流端部33と、クランク軸20の回転方向Rでの後方に位置する下流端部33に対して回転方向Rでの前方に位置する上流端部32とを有する。ガイド溝30は、反回転方向側で径方向に沿う壁面34で閉塞されている下流端部33からクランク軸20の回転方向Rに向かって延びている。開口部31は下流端部33および上流端部32に渡って開口している。
2 and 3, the
ガイド溝30の深さはクランク軸20の回転方向Rに向かうにつれて次第に浅くなり、ガイド溝30の通路面積は反回転方向に向かうにつれて次第に大きくなる。また、ガイド溝30の軸方向幅W3の最大値は、ガイド溝30内に開口している軸内油路41の入口の径W4にほぼ等しい。ここで、軸方向幅W3は、開口部31での軸方向での幅である。
The depth of the
そして、クランク軸20の回転中に、外周面Aの周囲の隙間Cのオイルが、開口部31の上流端部32側からガイド溝30に流入して、ガイド溝30内で下流端部33に向かって流れる。このとき、ガイド溝30の通路面積が下流端部33に向かうにつれて次第に大きくなるため、ガイド溝30内では上流端部32から下流端部33に向かうにつれて、オイルの速度が減少し、オイルの動圧が静圧に変換されて、下流端部33のオイルは、隙間Cおよび上流端部32のオイルに比べて高い油圧を有する。そして、この高められた油圧を有するオイルが軸内油路40を通ってクランクピン27(図1参照)に供給される。それゆえ、ガイド溝30に流入したオイルは、ガイド溝30内でその動圧が静圧に変換されることにより、すなわちガイド溝30の加圧作用により、油圧が高められて軸内油路40に流入する。
なお、外周面Aには、ガイド溝30以外に油路を形成する溝は形成されていない。
During the rotation of the
In addition, on the outer peripheral surface A, no groove that forms an oil passage is formed other than the
軸受壁10および軸受キャップ11により形成される円孔からなる軸受孔内に、軸方向および周方向での移動が規制された状態で配置される各軸受50は、それぞれ、プレーンメタルからなる円筒状のすべり軸受であり、周方向に2つに分割された第1軸受部材としての半円筒状の第1軸受半体51と、第2軸受部材としての半円筒状の第2軸受半体52とから構成される半割型の軸受である。
Each bearing 50 arranged in a state in which movement in the axial direction and the circumferential direction is regulated in a bearing hole made of a circular hole formed by the bearing
各軸受50は、両軸受半体51,52の両方の周方向端部51a,52a;51b,52b同士が突き合わされた状態で軸受壁10および軸受キャップ11にそれぞれ保持される。そして、各端部51a,52a;51b,52bには、突合せ部分とジャーナル部21〜25との間の径方向での隙間Cを大きくするクラッシュリリーフ51c,52cが設けられる。このクラッシュリリーフ51c,52cにより、軸受壁10に対する軸受キャップ11の組付誤差などに起因して、突き合わされた端部51a,52a;51b,52bの一部が径方向内方に突出してジャーナル部21〜25に接触することが防止される。
Each bearing 50 is held by the bearing
図5を併せて参照すると、第1,第2軸受半体51,52のうちで、後述する油路64を軸受壁10と協働して形成する軸受半体51のみに、ジャーナル部21〜25にオイルを供給する油路となる弧状の給油溝53と、給油溝53にオイルを導く1または複数の、ここでは3つの油孔54とが設けられる。一方、軸受半体52には、隙間Cにオイルを供給するための油路を構成する溝や孔は設けられていない。
Referring also to FIG. 5, among the first and second bearing halves 51 and 52, only the bearing
油孔54は、軸受半体51の外周面および給油溝53内に開口して軸受半体51を径方向に貫通する孔であり、周方向に等しい間隔をおいて配置される。
給油溝53は、軸受半体51において、径方向で対応するジャーナル部21〜25の外周面Aに対面する内周面からなる軸受面51eに、軸方向での中央位置に設けられる。給油溝53は、軸受面51eに開口する開口部53aを有し、径方向でガイド溝30と対面して配置されて、給油溝53のオイルをガイド溝30に供給する。給油溝53は、軸受半体51において周方向端部51a,51bを除く部分に設けられ、給油溝53の深さは、周方向で両端部51a,51bに近づくにつれて漸減している。
The oil holes 54 are holes that open into the outer peripheral surface of the bearing
In the bearing
そして、給油溝53の軸方向幅W5はガイド溝30の軸方向幅W3よりも小さく(図3参照)、給油溝53は、軸方向において、ガイド溝30の軸方向での形成範囲内に配置される。ここで、軸方向幅W5は、開口部53aでの軸方向での幅である。このため、軸受半体51とジャーナル部22,24(図1参照)との径方向での対向部分により形成される軸方向でのシール長Sが、給油溝の軸方向幅W5がガイド溝30の軸方向幅W3以上である場合に比べて大きくなって、周方向でガイド溝30が位置する部分以外の範囲で、軸受半体51とジャーナル部22,24との間でのオイルの漏れが抑制される。そして、径方向から見て、給油溝53とガイド溝30とが重なる部分(すなわち、給油溝53からガイド溝30にオイルが直接供給される部分であり、図3に点線のクロスハッチングで示される部分である。)の面積である受渡し面積の最小値は、軸内油路40の通路面積も大きくなるように、給油溝53の軸方向幅W5が設定される。これにより、給油溝53の軸方向幅W5が小さくされたことによる圧力損失の急増増加が防止されて、クランクピン27(図1参照)への所要給油量が確保される。
The axial width W5 of the
図1,図2を参照すると、各軸受50の給油溝53および油孔54から構成される軸受内油路には、オイルポンプ60から吐出されてメインギャラリ61に導かれたオイルが、前記軸受保持部材の軸受壁10およびシリンダブロック1に設けられる軸受外油路を通じて導かれる。それゆえ、オイルポンプ60から吐出されたオイルを各軸受50に導く前記所定数である5つの前記軸受外油路は、それら前記軸受外油路に共通の油路としてのメインギャラリ61から分岐している。
Referring to FIGS. 1 and 2, the oil discharged from the
前記各軸受外油路は、軸受壁10に設けられて外周面Aに向かって径方向内方に開口する半円状の溝から構成される油路64と、軸受壁10の軸受キャップ11との合わせ面に設けられた溝から構成される油路63と、シリンダブロック1に設けられた孔から構成される油路62とから構成される。
Each of the bearing outer oil passages is provided with a semicircular groove provided on the bearing
そして、ジャーナル部21〜25毎に、メインギャラリ61のオイルが、油路62、油路63、油路64および油孔54を順次通って給油溝53に導かれ、さらに給油溝53のオイルがガイド溝30および両軸受半体51,52とジャーナル部21〜25との間の隙間Cに供給される。それゆえ、給油溝53および油孔54からなる前記軸受内油路と、複数の油路62,63,64からなる前記軸受外油路とにより、ジャーナル部21〜25毎にオイルを供給する給油路71〜75が構成される。そして、給油溝53および油孔54が設けられる各軸受50と、油路62,63,64が設けられるシリンダブロック1および軸受壁10とは、クランク軸20を回転可能に支持すると共に前記所定数である5つの前記給油路71〜75が設けられる油路形成部材である。また、5つの給油路71〜75は、軸内油路40が設けられるジャーナル部22,24に給油する第1給油路としての給油路72,74と、軸内油路40が設けられないジャーナル部21,23,25に給油する第2給油路としての給油路71,73,75とに分けられる。
Then, for each
そして、ジャーナル部22,24とは異なり軸内油路40が設けられていないジャーナル部21,23,25は、ジャーナル部22,24に比べてオイルの必要量を減少させることが可能である。そこで、給油路71,73,75でのオイルの給油量は給油路72,74でのオイルの供給量よりも少なくなるようされる。そのために、給油路71,73,75を構成する前記軸受内油路および前記軸受外油路の少なくとも一方の油路、ここでは前記軸受外油路の油路62,63のうちの油路62に、ジャーナル部21,23,25への給油量を制限する流量制限手段としてのオリフィス81,83,85が設けられる。
Unlike the
また、クランク軸20において自由端となる両軸端部20a,20bには比較的大きな曲げが発生する。それゆえ、ジャーナル部21〜25のうちで、端ジャーナル部21,25は大きな負荷がする大負荷ジャーナル部であり、中間ジャーナル部22〜24は、端ジャーナル部21,25に比べて小さな負荷が作用する小負荷ジャーナル部である。そして、各軸端部20a,20bに最も近い端ジャーナル部21,25を支持する端軸受である軸受50b,50aには、その摩耗を抑制するために、ジャーナル部22〜24を支持する軸受50に比べて多い油量のオイルが供給される。このため、オリフィス83の絞り径は、オリフィス81,85の絞り径よりも小さく設定されて、給油路73での油量の制限量が、給油路71,75での油量の制限量よりも大きくなるようにされる。これにより、ジャーナル部21,25には、ジャーナル部23に比べて多い油量のオイルが供給される。
ここで、両方の端ジャーナル部21,25への給油量は、同じであってもよく、軸端部20b,20aに作用する荷重に応じて異なる給油量に設定されてもよい。
In addition, a relatively large bend occurs at both
Here, the amount of oil supplied to both
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
クランク軸の給油構造において、クランク軸20のジャーナル部21〜25には、クランクピン27に供給されるオイルを導く軸内油路40が開口するガイド溝30が設けられ、軸受50の軸受面51eにはガイド溝30にオイルを供給する給油溝53が設けられ、ガイド溝30は軸内油路40が開口する部位である下流端部33からクランク軸20の回転方向Rに延びており、給油溝53とガイド溝30とは径方向で対面して配置され、給油溝53の軸方向幅W5はガイド溝30の軸方向幅W3よりも小さいことにより、ガイド溝30の加圧作用でクランクピン27に供給されるオイルの所要油圧が確保されたうえで、該ガイド溝30にオイルを供給する給油溝53の軸方向幅W5がガイド溝30の軸方向幅W3よりも小さいので、軸受50とジャーナル部22,24間における軸方向でのシール長Sが長くなって、径方向で軸受面51eとジャーナル部22,24との間でのオイルの漏れ量が減少する。このため、給油溝53への給油量を少なくすることができて、オイルポンプ60を小型化することができ、さらにクランク軸20が漏れたオイルを攪拌することに起因する出力損失が減少し、機関出力が向上する。さらに、ガイド溝30によりオイルポンプ60の吐出圧を低減できるので、前記漏れ量を一層減少させることができる。
Next, operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.
In the crankshaft oil supply structure, the
例えば、図6に示されるように、ガイド溝30が設けられると共に給油溝53の軸方向幅W5がガイド溝30の軸方向幅W3と同じ比較例1に比べて、本発明では中・高速回転域で、オイルポンプ60の所要給油量が減少している。そして、この減少効果は、回転速度が大きくなるほど高められる傾向がある。
For example, as shown in FIG. 6, the present invention has a medium / high-speed rotation as compared with the first comparative example in which the
また、図7に示されるように、ガイド溝30が設けられ、かつ給油溝53の軸方向幅W5を減少させることによりオイルの漏れ量を減少させた本発明では、ガイド溝30が設けられていない比較例2の最低油圧よりも大きな最低油圧が確保されることから、吐出圧を低減させながら、所要給油量を減少させることができて、オイルポンプ60を小型化できる。
Further, as shown in FIG. 7, in the present invention in which the
軸受50は、周方向で分割された軸受半体51および軸受半体52から構成され、給油溝53は,両軸受半体51,52のうちで軸受部材51のみに設けられ、給油溝53の深さは、軸受半体51の周方向端部51a,51bに近づくにつれて漸減していることにより、両軸受半体51,52の突合わせ部でのオイルの漏れを抑制できるので、ジャーナル部21〜25からのオイルの漏れ量を一層減少させることができる。そのうえ、給油溝53の深さが周方向端部51a,51bに近づくにつれて漸減していることにより、ジャーナル部21〜25との間に厚みが緩やかに変化する油膜が形成されて、ジャーナル部21〜25が軸受50に全周に渡って安定して支持される。
The
クランク軸20のジャーナル部21〜25は、各クランクピン27に給油する軸内油路40が設けられるジャーナル部22,24と、軸内油路40が設けられないジャーナル部21,23,25とに分けられ、オイルを各ジャーナル部21〜25に供給する給油路71〜75は、ジャーナル部22,24に給油する給油路72,74とジャーナル部21,23,25に給油する給油路71,73,75とに分けられるクランク軸の給油構造において、すべての給油路71〜75はメインギャラリ61から分岐しており、給油路71,73,75には、その給油量を各給油路72,74での給油量よりも少なくするオリフィス81,83,85がそれぞれ設けられることにより、給油路71,73,75にオリフィス81,83,85を設けるという簡単な構造で、ジャーナル部21,23,25と各軸受50との間でのオイルの油圧を低減することにより、軸内油路40が設けられないジャーナル部21,23,25への給油量を軸内油路40が設けられるジャーナル部22,24への給油量よりも少なくできるので、クランクピン27への所要量の給油量が確保されたうえで、ジャーナル部21,23,25からのオイルの漏れ量が減少して、オイルポンプ60を小型化することがでる。
The
軸内油路40が設けられない複数のジャーナル部21,23,25が、クランク軸20のすべてのジャーナル部21〜25のうちで軸方向での端に配置される端ジャーナル部21,25と、軸方向で両方の端ジャーナル部21,25の間に配置される中間ジャーナル部23とに分けられ、中間ジャーナル部23への給油量は端ジャーナル部21,25よりも少ないことにより、ジャーナル部21,23,25のうちでも、大きな荷重が作用する端ジャーナル部21,25にはより多くオイルが供給される一方で、端ジャーナル部21,25よりも小さな荷重が作用する中間ジャーナル部23には端ジャーナル部21,25に比べて少ないオイルが供給されるので、複数の軸内油路40が設けられないジャーナル部21,23,25間で給油量の最適化しながら、該ジャーナル部21,23,25からのオイルの漏れ量を一層減少させることができる。
A plurality of
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。なお、前記実施形態の部材等と同一の部材等または対応する部材等については、必要に応じて同一の符号が使用されている。
図2に二点鎖線で示されるガイド溝301のように、その底壁面35がガイド溝301での軸内油路40の位置よりも回転中心線Le寄りに位置するように、ガイド溝301の深さを増加させてもよい。これにより、ガイド溝301での圧力損失が減少して、該ガイド溝301の下流端部での油圧が高められる。
また、軸内通路40とガイド溝30との連通部付近の部分39(図2参照)を図示されるように滑らかに湾曲させる加工を施さないことにより、コストを削減できる。
また、図2に二点鎖線で示されるガイド溝302のように、その底壁面36を径方向外方に凸となる形状で、かつ滑らかに湾曲する形状とすることにより、ガイド溝302での圧力損失が減少して、ガイド溝302の下流端部での油圧が高められる。
Hereinafter, an embodiment in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration. In addition, the same code | symbol is used as needed about the same member etc. as the member of the said embodiment, or a corresponding member.
As the
Further, the cost can be reduced by not performing the process of smoothly bending the portion 39 (see FIG. 2) in the vicinity of the communicating portion between the in-
Further, as the
図8を参照すると、下流端部33が径方向外方から外周面Aにより覆われるように、ガイド溝303が孔により形成されるものでは、下流端部33でオイルがガイド溝303から流出することが防止されるので、ガイド溝303内のオイルの動圧を効率よく利用することができて、さらに油圧が高められる。そして、底壁面37が径方向外方に凸となる形状で、かつジャーナル部22の外周面Aから滑らかに湾曲した形状とすることにより、外周面Aを囲んでいるオイルを円滑にガイド溝30内に流入させることができるので、圧力損失が減少して、下流端部33での油圧が高められる。
Referring to FIG. 8, as the
図9を参照すると、下流端部33が径方向外方から外周面Aにより覆われるように、ガイド溝304が孔により形成される場合、該孔が直線状の孔であることにより、コストを削減することができる。また、1対の軸内油路40を連通させる連通油路43(図2参照)を省略することもできる。
Referring to FIG. 9, as the
軸内油路40の配置として、図4に二点鎖線で示されるように、直線状の軸内油路40がクランクピン27の外周面に開口していてもよい。また、図10に示されるように、軸内油路40の上流側軸内油路41が、回転中心線Leに直交する径方向油路41aと回転中心線Leを通り該回転中心線Leに平行な軸方向油路41bとにより構成され、軸方向油路41bから下流側軸内油路42が分岐していてもよい。
As an arrangement of the in-
前記流量制限手段として、以下の手段がある。
第2ジャーナル部21,23,25を支持する軸受50に関して、油孔54の径を小さくする、または給油溝53の軸方向幅W5または周方向幅を小さくする。
第2給油路71,73,75を形成する孔の径や導管の内径を小さくするなどして、第2給油路71,73,75の通路面積を第1給油路72,74の通路面積よりも小さくする。
The flow rate limiting means includes the following means.
With respect to the
The passage area of the second
内燃機関は、V型6気筒やV型8気筒などのV型機関であってもよい。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
本発明のクランク軸の給油構造は、内燃機関以外の機械に備えられてもよい。
The internal combustion engine may be a V type engine such as a
Although the internal combustion engine is used for a vehicle in the embodiment, it may be used for a ship propulsion device such as an outboard motor having a crankshaft oriented in the vertical direction.
The oil supply structure for the crankshaft of the present invention may be provided in a machine other than the internal combustion engine.
1…シリンダブロック、10…軸受壁、11…軸受キャップ、20…クランク軸、21〜25…ジャーナル部、27…クランクピン、30…ガイド溝、40…軸内油路、50…軸受、53…給油溝、71〜75…給油路、
E…内燃機関、S…シール長。
DESCRIPTION OF
E: Internal combustion engine, S: Seal length.
Claims (3)
すべての前記給油路は共通の油路から分岐しており、前記第2給油路には、その給油量を前記第1給油路での給油量よりも少なくする流量制限手段が設けられ、
前記第1ジャーナル部には、クランクピンに供給されるオイルを導く軸内油路と、前記軸内油路が開口するとともに前記ジャーナル部の外周面に開口するガイド溝とが設けられ、
該ガイド溝は、前記軸内油路が開口する下流端部と、該下流端部に対して回転方向前方に位置する上流端部とを有し、前記下流端部の反回転方向側は径方向に沿う端面で閉塞され、該ガイド溝の深さはクランク軸の回転方向に向かうにつれて浅く形成され、該ガイド溝の通路面積は反回転方向に向かうにつれて次第に大きくなるように形成され、
前記油路形成部材の軸受面には、前記ガイド溝にオイルを供給する供給溝が設けられ、
前記ガイド溝は、前記軸内油路が開口する部位から前記クランク軸の回転方向に延び、
前記給油溝と前記ガイド溝とは径方向で対面して配置され、前記給油溝の軸方向幅は前記ガイド溝の軸方向幅よりも小さいことを特徴とするクランク軸の給油構造。 Oil provided with a crankshaft having a plurality of journal portions and a plurality of crankpins, and a single oil supply passage that rotatably supports the crankshaft and supplies oil discharged from an oil pump to each journal portion. An oil supply structure for a crankshaft comprising a path forming member, wherein the plurality of journal parts include a first journal part provided with an in-shaft oil path for supplying oil to each crankpin, and the in-shaft oil path. The crankshaft oiling is divided into a second journal part that is not provided, and the oil supply path is divided into a first oil supply path that supplies oil to the first journal part and a second oil supply path that supplies oil to the second journal part. In structure
All of the oil supply passage is branched from a common oil passage, wherein the second oil supply passage, the flow limiting means provided we are made smaller than the quantity of oil that the oil supply amount in the first oil supply passage,
The first journal portion is provided with an in-shaft oil passage that guides oil supplied to the crankpin, and a guide groove that opens in the outer peripheral surface of the journal portion while the in-shaft oil passage opens.
The guide groove has a downstream end portion where the in-shaft oil passage opens, and an upstream end portion positioned forward in the rotational direction with respect to the downstream end portion, and the counter rotation direction side of the downstream end portion has a diameter. The guide groove is closed at the end face along the direction, the depth of the guide groove is formed shallower toward the rotation direction of the crankshaft, and the passage area of the guide groove is formed to gradually increase toward the counter-rotation direction,
A supply groove for supplying oil to the guide groove is provided on the bearing surface of the oil passage forming member,
The guide groove extends in a rotation direction of the crankshaft from a portion where the in-shaft oil passage opens,
The oil supply structure for a crankshaft, wherein the oil supply groove and the guide groove are arranged to face each other in a radial direction, and an axial width of the oil supply groove is smaller than an axial width of the guide groove .
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