クランクシャフトの油路構造
【課題】ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部の周囲の油膜厚さの変動を抑制することが可能なクランクシャフトの油路構造を提供する。
【解決手段】オイルポンプ１１により圧送される潤滑油をクランクピン７２の外周部に供給するための油路がクランクシャフト７内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、油路は、ジャーナル部７１を径方向に貫通する第１油路７５と、この第１油路７５とクランクピン７２の外周部とを連通する第２油路７６及び第３油路７７と、を備え、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、軸受メタル５同士の合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とする。
【解決手段】オイルポンプ１１により圧送される潤滑油をクランクピン７２の外周部に供給するための油路がクランクシャフト７内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、油路は、ジャーナル部７１を径方向に貫通する第１油路７５と、この第１油路７５とクランクピン７２の外周部とを連通する第２油路７６及び第３油路７７と、を備え、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、軸受メタル５同士の合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とする。
【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クランクピンに潤滑油を供給するための油路の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の動力源として用いられるエンジンは、シリンダ内におけるピストンの降下運動を、コンロッドを介してクランクシャフトに伝達することにより、回転運動に変換している。
クランクシャフト１０１は、一般に、図７に示すように、軸受メタル１１１を介してシリンダブロック１２０に軸支されて主回転軸を構成するジャーナル部１０２と、ジャーナル部１０２から径方向に偏芯して配置され、コンロッド１２２の下端部が軸着されるクランクピン１０３と、ジャーナル部１０２とクランクピン１０３とを連結するクランクアーム（図示省略）と、バランスウェイト（図示省略）と、を有している。
コンロッド１２２の上端部はピストン１２５に軸着されており、燃焼室における混合気の爆発によってピストン１２５がシリンダ１２４内を降下すると、ピストン１２５に連結されたコンロッド１２２がクランクピン１０３を押し下げ、これによってクランクシャフト１０１がジャーナル部１０２を主回転軸として回転する。
【０００３】
ここで、クランクシャフト１０１は極めて高速で回転するため、摺動部の焼き付けを防止すべく、ジャーナル部１０２と軸受メタル１１１の間、及び、クランクピン１０３とコンロッド１２２の間に、オイル（潤滑油）を供給する必要がある。
そこで、ジャーナル部１０２を軸支する軸受メタル１１１の内面にオイル溝１１２を設けるとともに、このオイル溝１１２に対してオイル供給通路（以下、「メインギャラリ」という場合がある。）１１４を開口してオイルを供給し、かつ、ジャーナル部１０２の外周面とクランクピン１０３の外周面とを連通する連通路１１５をクランクシャフト１０１に形成し、この連通路１１５を介してクランクピン１０３の外周面にオイルを供給している（例えば、特許文献１参照）。
なお、連通路１１５は、ジャーナル部１０２を径方向に貫通する第１油路１１５ａと、クランクピン１０３を径方向に貫通する第２油路１１５ｂと、第１油路１１５ａの中間部と第２油路１１５ｂの中間部とを連通する第３油路１１５ｃと、から構成されており、その形状からＨ穴方式と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４１１５号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のクランクシャフトの油路構造には、次のような問題があった。
（１）クランクシャフト１０１のジャーナル部１０２を軸支する軸受メタル１１１は、半円弧状の上側メタル１１１Ａと下側メタル１１１Ｂとを、環状に組み合わせて構成されている。上側メタル１１１Ａと下側メタル１１１Ｂの合わせ部１１９は、クラッシュリリーフと呼ばれている。合わせ部１１９は、合わせ部１１９のずれによるクランクシャフト１０１との接触防止や、オイル溝１１２内のオイルや異物の効率的な排出などを目的として、軸受メタル１１１の他の部分に比べて、ジャーナル部１０２とのクリアランスが数十μｍ程度大きく形成されている。そのため、連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが、合わせ部１１９付近に位置しているときに、オイルリークによってメインギャラリ１１４の油圧が低下する傾向がある。
【０００６】
（２）また、直列４気筒エンジンのクランクシャフト１０１は、クランクピン１０３を同一平面上に配置したいわゆるシングルプレーン式を採用していることが多いので、ピストンの上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにおいてクランクシャフトの回転速度が低下する。そして、エンジンの各部にオイルを供給するオイルポンプがクランクシャフト１０１によって駆動されている場合には、クランクシャフト１０１の回転に同期して、ピストンの上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにおいてオイルポンプの圧力が低下する傾向がある。
【０００７】
（３）このため、図７に示すように、ピストンが上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにあるときに、連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが、合わせ部１１９付近に位置していると、上記（１）、（２）の要因が重なり合い、メインギャラリ１１４の油圧低下が増大してしまうという問題があった。
【０００８】
（４）また、燃焼室における混合気の爆発によってピストン１２５が押し下げられる際に、ジャーナル部１０２の外周面の所定範囲に、爆発荷重が強く作用する。このとき、この所定範囲に連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが位置していると、ジャーナル部１０２と軸受メタル１１１との間に油膜を形成しているオイルが開口部１１５ｄ内に逃げ込み、油膜の厚さが小さくなり、摺動抵抗が増大したり、十分な潤滑がなされないおそれがある。
【０００９】
本発明は、これらの問題に鑑みて創案されたものであり、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部の周囲の油膜厚さの変動を抑制することが可能なクランクシャフトの油路構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シングルプレーン式のクランクシャフトにより駆動されるオイルポンプが設けられ、該オイルポンプにより圧送される潤滑油がメインギャラリを介してクランクシャフトのジャーナル部の周囲に送られ、前記ジャーナル部は２つ割の軸受メタルによって周囲を覆われてエンジン本体に軸支され、前記ジャーナル部の周囲に送られた潤滑油をクランクピンの外周部に供給するための油路が前記クランクシャフト内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、前記油路は、前記ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路と、この上流側油路と前記クランクピンの外周部とを連通する下流側油路と、を備え、前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、前記ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、前記ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置を避けた範囲に位置しているので、オイルポンプの油圧が低下するときに、上流側油路の開口部が、軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置に存在することがない。そのため、軸受メタル同士の合わせ部によるメインギャラリの油圧低下と、オイルポンプの周期的な油圧低下と、が重なり合うことがなく、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制することができる。
これに加えて、上流側油路の開口部は、ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置を避けた範囲に位置しているので、油膜を形成しているオイルが開口部内に逃げ込むことがない。そのため、ジャーナル部と軸受メタルとの間の油膜の厚さが小さくなることがなく、十分な潤滑を確保して、摺動抵抗の増大を防止することができる。
【００１２】
また、前記軸受メタルの合わせ部は、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線から、±９０°の位置に配置され、前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置するように構成するのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線と上流側油路の軸心を通る直線とが進角方向に成す角度である。
【００１３】
上流側油路の開口部が式（１）に示す範囲にあれば、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、に当該開口部が位置することを確実に避けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部の周囲の油膜厚さの変動を抑制することが可能なクランクシャフトの油路構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの斜視図である。
【図２】エンジンの分解斜視図である。
【図３】クランクシャフトの側面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図５】（ａ）は従来のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフである。
【図６】変形例に係るクランクシャフトの油路構造を示す断面図である。
【図７】従来のクランクシャフトの油路構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、直列４気筒エンジンのクランクシャフトを例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことは言うまでもない。以下の説明では、各図に示す前後左右上下に基づいて方向を説明する。
【００１７】
図１は、エンジンの斜視図であり、図２はエンジンの分解斜視図である。
図１に示すように、エンジン１は、ＳＯＨＣ（シングルオーバヘッドカムシャフト）型の直列４気筒エンジンであり、シリンダブロック２の上端にはシリンダヘッド３、シリンダヘッドカバー３１が順次接合され、シリンダブロック２の下端にはオイルパン４が接合される。そして、このエンジン１の一端部には、チェーンケース６がシリンダブロック２とシリンダヘッド３とに跨って装着される。
【００１８】
図２に示すように、シリンダブロック２は、１列に配列された４個のシリンダボア２１を有し、各シリンダボア２１にはクランクシャフト７にコンロッド８を介して連結されたピストン９（一つのみ図示）がそれぞれ摺動自在に嵌挿される。そして、クランクシャフト７は、シリンダブロック２の下部にベアリングキャップ１０を介して回転自在に取り付けられる。このクランクシャフト７のシリンダブロック２から突出する一端部にはオイルポンプ１１、クランクスプロケット１２及びクランクプーリ１３（図１参照）が取り付けられている。
ちなみに、オイルポンプ１１は、オイルパン４内のオイルを汲み上げて後記するメインギャラリ２２に供給する装置であり、クランクシャフト７の回転を動力源として駆動している。なお、本実施形態では、オイルポンプ１１をクランクシャフト７に直接連結したが、これに限定されるものではなく、例えばチェーンやギアを介してオイルポンプ１１とクランクシャフト７を連結してもよい。
【００１９】
前記シリンダヘッドカバー３１で覆われるシリンダヘッド３の上部空間には、カムシャフト１４が回転自在に支持されて収容される。このカムシャフト１４の一端部はシリンダヘッド３の一端部から突出し、その一端部にはカムスプロケット１５が固定される。そして、このカムシャフト１４の一端部のカムスプロケット１５と、クランクシャフト７の一端部のクランクスプロケット１２との間には、図１に示すようにタイミングチェーン１６が巻回されており、これらでクランクシャフト７からカムシャフト１４への伝動機構が構成されている。なお、図１に示すようにエンジン１には、クランクプーリ１３によりベルト１７を介して駆動されるエアコン装置用のコンプレッサ１８及びＡＣジェネレータ１９が付設されている。
【００２０】
図３は、クランクシャフトの側面図であり、図４は、図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
図３に示すように、クランクシャフト７は、クランクシャフトの主回転軸を構成する５つのジャーナル部７１と、コンロッド８の下端部が軸着される４つのクランクピン７２と、各ジャーナル部７１と各クランクピン７２とを連結するクランクアーム７３と、クランクアーム７３に連続して形成されたバランスウェイト７４と、を有している。
なお、本実施形態では、図４に示すように、シリンダボア２１の軸心ＣＬがジャーナル部７１の回転中心を通る場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
ジャーナル部７１とクランクピン７２とは、クランクシャフト７の軸方向に交互に配置されている。また、両端の２つのクランクピン７２は、ジャーナル部７１に対して径方向の一方側（例えば図３の上方向）にずれて配置されており、中間部の２つのクランクピン７２は、ジャーナル部７１に対して、両端の２つのクランクピン７２と１８０°反対の方向（例えば図３の下方向）にずれて配置されている。つまり、ジャーナル部７１の軸線位置と、クランクピン７２の軸線位置は、同一平面上に配置されており、いわゆるシングルプレーン式のクランクシャフトを構成している。
そのため、両端の２つのクランクピン７２にコンロッド８を介して連結されたピストン９が上死点に位置しているときに、中間部の２つのクランクピン７２にコンロッド８を介して連結されたピストン９は、下死点に位置していることとなる。
【００２２】
図３及び図４に示すように、クランクシャフト７の各ジャーナル部７１は、軸受メタル５に回転自在に支持されている。
軸受メタル５は、いわゆる滑り軸受であり、半円弧状に形成された上側メタル５１と下側メタル５２の２部材を環状に組み合わせて構成されている。上側メタル５１はシリンダブロック２に支持されており、下側メタル５２はベアリングキャップ１０に支持されている。
上側メタル５１の内周面には、オイル溝５３が形成されている。オイル溝５３は、上側メタル５１に形成された貫通孔５４を介して、シリンダブロック２のメインギャラリ２２に連通している。下側メタル５２の内周面にはオイル溝が形成されておらず、平坦な滑り面を構成している。つまり、オイル溝５３は、軸受メタル５の内周面のうち、１８０°の範囲に形成されている。
【００２３】
上側メタル５１と下側メタル５２の合わせ部５５は、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬ（より正確には、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１（図６参照））から、進角方向（時計回り）及び遅角方向（反時計回り）に９０°（すなわち±９０°）の位置に配置されている。
ちなみに、軸受メタル５の合わせ部５５付近におけるジャーナル部７１とのクリアランスは、上側メタル５１及び下側メタル５２の他の部分におけるジャーナル部７１とのクリアランスよりも数十μｍだけ大きくなっている。これは、例えば、合わせ部５５のずれによるクランクシャフトとの接触を防止したり、オイル溝５３内のオイルや異物を効率的に排出するためである。
【００２４】
図３及び図４に示すように、クランクシャフト７は、ジャーナル部７１を径方向に貫通する第１油路７５と、クランクピン７２を径方向に貫通する第２油路７６と、クランクアーム７３を貫通して第１油路７５の中央部と第２油路７６の中央部とを連通する第３油路７７と、を有している。
この「第１油路７５」が、特許請求の範囲にいう「上流側油路」に相当し、「第２油路７６」及び「第３油路７７」が、特許請求の範囲にいう「下流側油路」に相当する。
第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、互いに１８０°反対の位置に形成されているので、ジャーナル部７１がどの向きに回転したとしても、少なくともどちらか一方の開口部７５ａが、オイル溝５３に開口して、潤滑油の供給を受けることができる。
【００２５】
メインギャラリ２２は、シリンダブロック２に形成された油路である。メインギャラリ２２の上流側は、オイルポンプ１１に接続されており、メインギャラリ２２の下流側は、上側メタル５１の貫通孔５４に接続されている。これにより、潤滑油は、メインギャラリ２２から順に、貫通孔５４、オイル溝５３、第１油路７５、第３油路７７、第２油路７６、を通って、クランクピン７２の外周部とコンロッド８（より詳しくはコンロッド８に支持された不図示の軸受メタル）との摺動面に供給されるようになっている。
なお、メインギャラリ２２内の潤滑油の油圧は、オイルポンプ１１の駆動力の変動（つまり、クランクシャフト７の回転速度の変動）に伴って変動している。
【００２６】
第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図４に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置している。
【００２７】
ここで、「合わせ部５５に対向する位置」とは、軸受メタル５とジャーナル部７１とのクリアランスが大きくなっている範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬから、進角方向（時計回り）におよそ８０°〜１００°の範囲Ｘ（換言すれば、合わせ部５５を中心におよそ±１０°の範囲）をいう。
【００２８】
また、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置」とは、ピストン９の降下に伴って、ジャーナル部７１が軸受メタル５に強く押し付けられる際に、ジャーナル部７１と軸受メタル５の間を潤滑する油膜の油膜圧力が増加する範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬから、進角方向（時計回り）におよそ９５°〜１８５°の範囲Ｙをいう。
また、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際」とは、燃焼室で爆発が生じてから、クランクピン７２が進角方向におよそ４０°進むまでの間（図４に示す範囲Ｚ）のことをいう。
【００２９】
なお、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置しているのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬと第１油路７５の軸心を通る直線ＣＭとが進角方向に成す角度である。なお、本実施形態では、角度θ＝３０°に設定している。
このように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、角度θが式（１）の範囲内にあれば、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａが、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１に爆発荷重が加わる位置と、に配置されることを確実に避けることができる。
【００３０】
図５（ａ）は従来のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフである。
従来のクランクシャフトの油路構造の場合は、図７に示すように、ピストン１２５が上死点及び下死点に位置しているとき、すなわち、クランクシャフト１０１の回転角度が０°及び１８０°のときに、ジャーナル部１０２の第１油路１１５ａの開口部１１５ｄが、軸受メタル１１１の合わせ部１１９に対向する位置に配置されているので、図５（ａ）に示すように、クラッシュリリーフ分の圧力Ａ’が低下している。
また、ピストン１２５が上死点及び下死点に位置しているときは、クランクシャフト１０１の回転速度が遅くなるので、オイルポンプ１１の吐出量が低下する。そのため、メインギャラリ２２におけるクランクシャフト１０１の回転変動分の圧力Ｂ’も低下する。
このように、両者のピークとボトムが同期するので、クラッシュリリーフ分の圧力Ａ’と回転変動分の圧力Ｂ’を合計したメインギャラリ１１４全体の圧力Ｃ’の変動幅Ｄ’が大きくなる。
【００３１】
これに対して、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造は、図４に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、角度θ＝３０°となるように第１油路７５の向きをずらしたので、図５（ｂ）に示すように、クランクシャフト７の回転角度が６０°になったときに（すなわちθ＝９０°となったときに）、第１油路７５の開口部７５ａが軸受メタル５の合わせ部５５に対抗する位置に配置されて、クラッシュリリーフ分の圧力Ａが低下している。
一方、クランクシャフト７の回転変動分の圧力Ｂは、従来と変化していない。
そのため、両者のピークとボトムがずれるので、クラッシュリリーフ分の圧力Ａと回転変動分の圧力Ｂを合計したメインギャラリ全体の圧力Ｃの変動幅Ｄが、従来に比較して小さくなる。
【００３２】
このように、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造によれば、クラッシュリリーフ分の圧力Ａとクランクシャフト７の回転変動分の圧力Ｂのピークとボトムの位置をずらすことができるので、メインギャラリ２２の油圧変動を抑制することができる。そのため、オイルポンプ１１などの油圧デバイスの動作の信頼性、安定性が向上するとともに、ジャーナル部７１やクランクピン７２などの潤滑部の信頼性、安定性が向上する。
【００３３】
さらに、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造は、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置を避けた範囲に位置しているので、ジャーナル部７１と軸受メタル５との間に油膜を形成しているオイルが開口部７５ａ内に逃げ込むことがない。そのため、ジャーナル部７１と軸受メタル５との間の油膜の厚さが小さくなることがなく、十分な潤滑を確保して、摺動抵抗の増大を防止することができる。
また、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造によれば、オイルポンプ１１の容量を軽減できるとともに、燃費の向上を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、本実施形態では、いわゆるＨ形油路を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１油路７５とクランクピン７２の外周面とを直線的に連通するように下流側油路を形成してもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、直列４気筒エンジンを例にとって説明したが、シングルプレーン式のクランクシャフトを採用する内燃機関であれば、気筒の配列や数はどのようなものであってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、シリンダボア２１の軸線がジャーナル部７１の回転中心を通る場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下に、図６を参照して、シリンダボア２１の軸線とジャーナル部７１の回転中心ＯＪとがオフセットしている場合について説明する。なお、変形例の説明において、前記した実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
図６は、変形例に係るクランクシャフトの断面図である。
図６に示すように、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２は、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪに対して、進角方向にオフセットしている。
この場合でも、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図６に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置している。
【００３９】
つまり、変形例における「合わせ部５５に対向する位置」とは、軸受メタル５とジャーナル部７１とのクリアランスが大きくなっている範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１から、進角方向（時計回り）におよそ８０°〜１００°の範囲Ｘ（換言すれば、合わせ部５５を中心におよそ±１０°の範囲）をいう。
【００４０】
また、変形例における「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置」とは、ピストン９の降下に伴って、ジャーナル部７１が軸受メタル５に強く押し付けられる際に、ジャーナル部７１と軸受メタル５の間を潤滑する油膜の油膜圧力が増加する範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１から、進角方向（時計回り）におよそ９５°〜１８５°の範囲Ｙをいう。
【００４１】
なお、変形例においては、クランクピン７２の中心軸ＯＰが、シリンダボア２１の軸心ＣＬ２に重なったときに、燃焼室において爆発が生じるように、燃焼タイミングが調整されている。
そのため、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪとクランクピン７２の軸心ＯＰとを結んだ直線ＪＰと、直線ＣＬ２との成す角度をδとすると、変形例においては、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際」とは、δ０≦δ≦δ０＋４０°（図６に示す範囲Ｚ）と定義することができる。
ここで、角度δ０は、軸心ＯＰが直線ＣＬ２と重なったときの角度δである。
【００４２】
また、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置しているのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪを通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１と、第１油路７５の軸心を通る直線ＣＭとが進角方向に成す角度である。
【００４３】
変形例に係るクランクシャフト７によれば、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図６に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置しているので、ジャーナル部７１に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部７１の周囲の油膜厚さの変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ エンジン
２ シリンダブロック
２２ メインギャラリ
５ 軸受メタル
５１ 上側メタル
５２ 下側メタル
５３ オイル溝
５４ 貫通孔
５５ 合わせ部
７ クランクシャフト
７１ ジャーナル部
７２ クランクピン
７３ クランクアーム
７４ バランスウェイト
７５ 第１油路（上流側油路）
７５ａ 開口部
７６ 第２油路（下流側油路）
７７ 第３油路（下流側油路）
８ コンロッド
９ ピストン
１０ ベアリングキャップ
１１ オイルポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトのクランクピンに潤滑油を供給するための油路の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の動力源として用いられるエンジンは、シリンダ内におけるピストンの降下運動を、コンロッドを介してクランクシャフトに伝達することにより、回転運動に変換している。
クランクシャフト１０１は、一般に、図７に示すように、軸受メタル１１１を介してシリンダブロック１２０に軸支されて主回転軸を構成するジャーナル部１０２と、ジャーナル部１０２から径方向に偏芯して配置され、コンロッド１２２の下端部が軸着されるクランクピン１０３と、ジャーナル部１０２とクランクピン１０３とを連結するクランクアーム（図示省略）と、バランスウェイト（図示省略）と、を有している。
コンロッド１２２の上端部はピストン１２５に軸着されており、燃焼室における混合気の爆発によってピストン１２５がシリンダ１２４内を降下すると、ピストン１２５に連結されたコンロッド１２２がクランクピン１０３を押し下げ、これによってクランクシャフト１０１がジャーナル部１０２を主回転軸として回転する。
【０００３】
ここで、クランクシャフト１０１は極めて高速で回転するため、摺動部の焼き付けを防止すべく、ジャーナル部１０２と軸受メタル１１１の間、及び、クランクピン１０３とコンロッド１２２の間に、オイル（潤滑油）を供給する必要がある。
そこで、ジャーナル部１０２を軸支する軸受メタル１１１の内面にオイル溝１１２を設けるとともに、このオイル溝１１２に対してオイル供給通路（以下、「メインギャラリ」という場合がある。）１１４を開口してオイルを供給し、かつ、ジャーナル部１０２の外周面とクランクピン１０３の外周面とを連通する連通路１１５をクランクシャフト１０１に形成し、この連通路１１５を介してクランクピン１０３の外周面にオイルを供給している（例えば、特許文献１参照）。
なお、連通路１１５は、ジャーナル部１０２を径方向に貫通する第１油路１１５ａと、クランクピン１０３を径方向に貫通する第２油路１１５ｂと、第１油路１１５ａの中間部と第２油路１１５ｂの中間部とを連通する第３油路１１５ｃと、から構成されており、その形状からＨ穴方式と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４１１５号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のクランクシャフトの油路構造には、次のような問題があった。
（１）クランクシャフト１０１のジャーナル部１０２を軸支する軸受メタル１１１は、半円弧状の上側メタル１１１Ａと下側メタル１１１Ｂとを、環状に組み合わせて構成されている。上側メタル１１１Ａと下側メタル１１１Ｂの合わせ部１１９は、クラッシュリリーフと呼ばれている。合わせ部１１９は、合わせ部１１９のずれによるクランクシャフト１０１との接触防止や、オイル溝１１２内のオイルや異物の効率的な排出などを目的として、軸受メタル１１１の他の部分に比べて、ジャーナル部１０２とのクリアランスが数十μｍ程度大きく形成されている。そのため、連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが、合わせ部１１９付近に位置しているときに、オイルリークによってメインギャラリ１１４の油圧が低下する傾向がある。
【０００６】
（２）また、直列４気筒エンジンのクランクシャフト１０１は、クランクピン１０３を同一平面上に配置したいわゆるシングルプレーン式を採用していることが多いので、ピストンの上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにおいてクランクシャフトの回転速度が低下する。そして、エンジンの各部にオイルを供給するオイルポンプがクランクシャフト１０１によって駆動されている場合には、クランクシャフト１０１の回転に同期して、ピストンの上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにおいてオイルポンプの圧力が低下する傾向がある。
【０００７】
（３）このため、図７に示すように、ピストンが上死点ＴＤＣあるいは下死点ＢＤＣにあるときに、連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが、合わせ部１１９付近に位置していると、上記（１）、（２）の要因が重なり合い、メインギャラリ１１４の油圧低下が増大してしまうという問題があった。
【０００８】
（４）また、燃焼室における混合気の爆発によってピストン１２５が押し下げられる際に、ジャーナル部１０２の外周面の所定範囲に、爆発荷重が強く作用する。このとき、この所定範囲に連通路１１５のジャーナル部１０２側の開口部１１５ｄが位置していると、ジャーナル部１０２と軸受メタル１１１との間に油膜を形成しているオイルが開口部１１５ｄ内に逃げ込み、油膜の厚さが小さくなり、摺動抵抗が増大したり、十分な潤滑がなされないおそれがある。
【０００９】
本発明は、これらの問題に鑑みて創案されたものであり、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部の周囲の油膜厚さの変動を抑制することが可能なクランクシャフトの油路構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シングルプレーン式のクランクシャフトにより駆動されるオイルポンプが設けられ、該オイルポンプにより圧送される潤滑油がメインギャラリを介してクランクシャフトのジャーナル部の周囲に送られ、前記ジャーナル部は２つ割の軸受メタルによって周囲を覆われてエンジン本体に軸支され、前記ジャーナル部の周囲に送られた潤滑油をクランクピンの外周部に供給するための油路が前記クランクシャフト内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、前記油路は、前記ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路と、この上流側油路と前記クランクピンの外周部とを連通する下流側油路と、を備え、前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、前記ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、前記ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置を避けた範囲に位置しているので、オイルポンプの油圧が低下するときに、上流側油路の開口部が、軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置に存在することがない。そのため、軸受メタル同士の合わせ部によるメインギャラリの油圧低下と、オイルポンプの周期的な油圧低下と、が重なり合うことがなく、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制することができる。
これに加えて、上流側油路の開口部は、ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置を避けた範囲に位置しているので、油膜を形成しているオイルが開口部内に逃げ込むことがない。そのため、ジャーナル部と軸受メタルとの間の油膜の厚さが小さくなることがなく、十分な潤滑を確保して、摺動抵抗の増大を防止することができる。
【００１２】
また、前記軸受メタルの合わせ部は、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線から、±９０°の位置に配置され、前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置するように構成するのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線と上流側油路の軸心を通る直線とが進角方向に成す角度である。
【００１３】
上流側油路の開口部が式（１）に示す範囲にあれば、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、に当該開口部が位置することを確実に避けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ジャーナル部に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部の周囲の油膜厚さの変動を抑制することが可能なクランクシャフトの油路構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの斜視図である。
【図２】エンジンの分解斜視図である。
【図３】クランクシャフトの側面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図５】（ａ）は従来のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフである。
【図６】変形例に係るクランクシャフトの油路構造を示す断面図である。
【図７】従来のクランクシャフトの油路構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、直列４気筒エンジンのクランクシャフトを例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことは言うまでもない。以下の説明では、各図に示す前後左右上下に基づいて方向を説明する。
【００１７】
図１は、エンジンの斜視図であり、図２はエンジンの分解斜視図である。
図１に示すように、エンジン１は、ＳＯＨＣ（シングルオーバヘッドカムシャフト）型の直列４気筒エンジンであり、シリンダブロック２の上端にはシリンダヘッド３、シリンダヘッドカバー３１が順次接合され、シリンダブロック２の下端にはオイルパン４が接合される。そして、このエンジン１の一端部には、チェーンケース６がシリンダブロック２とシリンダヘッド３とに跨って装着される。
【００１８】
図２に示すように、シリンダブロック２は、１列に配列された４個のシリンダボア２１を有し、各シリンダボア２１にはクランクシャフト７にコンロッド８を介して連結されたピストン９（一つのみ図示）がそれぞれ摺動自在に嵌挿される。そして、クランクシャフト７は、シリンダブロック２の下部にベアリングキャップ１０を介して回転自在に取り付けられる。このクランクシャフト７のシリンダブロック２から突出する一端部にはオイルポンプ１１、クランクスプロケット１２及びクランクプーリ１３（図１参照）が取り付けられている。
ちなみに、オイルポンプ１１は、オイルパン４内のオイルを汲み上げて後記するメインギャラリ２２に供給する装置であり、クランクシャフト７の回転を動力源として駆動している。なお、本実施形態では、オイルポンプ１１をクランクシャフト７に直接連結したが、これに限定されるものではなく、例えばチェーンやギアを介してオイルポンプ１１とクランクシャフト７を連結してもよい。
【００１９】
前記シリンダヘッドカバー３１で覆われるシリンダヘッド３の上部空間には、カムシャフト１４が回転自在に支持されて収容される。このカムシャフト１４の一端部はシリンダヘッド３の一端部から突出し、その一端部にはカムスプロケット１５が固定される。そして、このカムシャフト１４の一端部のカムスプロケット１５と、クランクシャフト７の一端部のクランクスプロケット１２との間には、図１に示すようにタイミングチェーン１６が巻回されており、これらでクランクシャフト７からカムシャフト１４への伝動機構が構成されている。なお、図１に示すようにエンジン１には、クランクプーリ１３によりベルト１７を介して駆動されるエアコン装置用のコンプレッサ１８及びＡＣジェネレータ１９が付設されている。
【００２０】
図３は、クランクシャフトの側面図であり、図４は、図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
図３に示すように、クランクシャフト７は、クランクシャフトの主回転軸を構成する５つのジャーナル部７１と、コンロッド８の下端部が軸着される４つのクランクピン７２と、各ジャーナル部７１と各クランクピン７２とを連結するクランクアーム７３と、クランクアーム７３に連続して形成されたバランスウェイト７４と、を有している。
なお、本実施形態では、図４に示すように、シリンダボア２１の軸心ＣＬがジャーナル部７１の回転中心を通る場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
ジャーナル部７１とクランクピン７２とは、クランクシャフト７の軸方向に交互に配置されている。また、両端の２つのクランクピン７２は、ジャーナル部７１に対して径方向の一方側（例えば図３の上方向）にずれて配置されており、中間部の２つのクランクピン７２は、ジャーナル部７１に対して、両端の２つのクランクピン７２と１８０°反対の方向（例えば図３の下方向）にずれて配置されている。つまり、ジャーナル部７１の軸線位置と、クランクピン７２の軸線位置は、同一平面上に配置されており、いわゆるシングルプレーン式のクランクシャフトを構成している。
そのため、両端の２つのクランクピン７２にコンロッド８を介して連結されたピストン９が上死点に位置しているときに、中間部の２つのクランクピン７２にコンロッド８を介して連結されたピストン９は、下死点に位置していることとなる。
【００２２】
図３及び図４に示すように、クランクシャフト７の各ジャーナル部７１は、軸受メタル５に回転自在に支持されている。
軸受メタル５は、いわゆる滑り軸受であり、半円弧状に形成された上側メタル５１と下側メタル５２の２部材を環状に組み合わせて構成されている。上側メタル５１はシリンダブロック２に支持されており、下側メタル５２はベアリングキャップ１０に支持されている。
上側メタル５１の内周面には、オイル溝５３が形成されている。オイル溝５３は、上側メタル５１に形成された貫通孔５４を介して、シリンダブロック２のメインギャラリ２２に連通している。下側メタル５２の内周面にはオイル溝が形成されておらず、平坦な滑り面を構成している。つまり、オイル溝５３は、軸受メタル５の内周面のうち、１８０°の範囲に形成されている。
【００２３】
上側メタル５１と下側メタル５２の合わせ部５５は、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬ（より正確には、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１（図６参照））から、進角方向（時計回り）及び遅角方向（反時計回り）に９０°（すなわち±９０°）の位置に配置されている。
ちなみに、軸受メタル５の合わせ部５５付近におけるジャーナル部７１とのクリアランスは、上側メタル５１及び下側メタル５２の他の部分におけるジャーナル部７１とのクリアランスよりも数十μｍだけ大きくなっている。これは、例えば、合わせ部５５のずれによるクランクシャフトとの接触を防止したり、オイル溝５３内のオイルや異物を効率的に排出するためである。
【００２４】
図３及び図４に示すように、クランクシャフト７は、ジャーナル部７１を径方向に貫通する第１油路７５と、クランクピン７２を径方向に貫通する第２油路７６と、クランクアーム７３を貫通して第１油路７５の中央部と第２油路７６の中央部とを連通する第３油路７７と、を有している。
この「第１油路７５」が、特許請求の範囲にいう「上流側油路」に相当し、「第２油路７６」及び「第３油路７７」が、特許請求の範囲にいう「下流側油路」に相当する。
第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、互いに１８０°反対の位置に形成されているので、ジャーナル部７１がどの向きに回転したとしても、少なくともどちらか一方の開口部７５ａが、オイル溝５３に開口して、潤滑油の供給を受けることができる。
【００２５】
メインギャラリ２２は、シリンダブロック２に形成された油路である。メインギャラリ２２の上流側は、オイルポンプ１１に接続されており、メインギャラリ２２の下流側は、上側メタル５１の貫通孔５４に接続されている。これにより、潤滑油は、メインギャラリ２２から順に、貫通孔５４、オイル溝５３、第１油路７５、第３油路７７、第２油路７６、を通って、クランクピン７２の外周部とコンロッド８（より詳しくはコンロッド８に支持された不図示の軸受メタル）との摺動面に供給されるようになっている。
なお、メインギャラリ２２内の潤滑油の油圧は、オイルポンプ１１の駆動力の変動（つまり、クランクシャフト７の回転速度の変動）に伴って変動している。
【００２６】
第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図４に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置している。
【００２７】
ここで、「合わせ部５５に対向する位置」とは、軸受メタル５とジャーナル部７１とのクリアランスが大きくなっている範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬから、進角方向（時計回り）におよそ８０°〜１００°の範囲Ｘ（換言すれば、合わせ部５５を中心におよそ±１０°の範囲）をいう。
【００２８】
また、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置」とは、ピストン９の降下に伴って、ジャーナル部７１が軸受メタル５に強く押し付けられる際に、ジャーナル部７１と軸受メタル５の間を潤滑する油膜の油膜圧力が増加する範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬから、進角方向（時計回り）におよそ９５°〜１８５°の範囲Ｙをいう。
また、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際」とは、燃焼室で爆発が生じてから、クランクピン７２が進角方向におよそ４０°進むまでの間（図４に示す範囲Ｚ）のことをいう。
【００２９】
なお、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置しているのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部７１の回転中心を通るシリンダボア２１の軸線ＣＬと第１油路７５の軸心を通る直線ＣＭとが進角方向に成す角度である。なお、本実施形態では、角度θ＝３０°に設定している。
このように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、角度θが式（１）の範囲内にあれば、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａが、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１に爆発荷重が加わる位置と、に配置されることを確実に避けることができる。
【００３０】
図５（ａ）は従来のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフであり、（ｂ）は本実施形態のクランクシャフトの回転角度とメインギャラリの油圧の関係を示すグラフである。
従来のクランクシャフトの油路構造の場合は、図７に示すように、ピストン１２５が上死点及び下死点に位置しているとき、すなわち、クランクシャフト１０１の回転角度が０°及び１８０°のときに、ジャーナル部１０２の第１油路１１５ａの開口部１１５ｄが、軸受メタル１１１の合わせ部１１９に対向する位置に配置されているので、図５（ａ）に示すように、クラッシュリリーフ分の圧力Ａ’が低下している。
また、ピストン１２５が上死点及び下死点に位置しているときは、クランクシャフト１０１の回転速度が遅くなるので、オイルポンプ１１の吐出量が低下する。そのため、メインギャラリ２２におけるクランクシャフト１０１の回転変動分の圧力Ｂ’も低下する。
このように、両者のピークとボトムが同期するので、クラッシュリリーフ分の圧力Ａ’と回転変動分の圧力Ｂ’を合計したメインギャラリ１１４全体の圧力Ｃ’の変動幅Ｄ’が大きくなる。
【００３１】
これに対して、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造は、図４に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、角度θ＝３０°となるように第１油路７５の向きをずらしたので、図５（ｂ）に示すように、クランクシャフト７の回転角度が６０°になったときに（すなわちθ＝９０°となったときに）、第１油路７５の開口部７５ａが軸受メタル５の合わせ部５５に対抗する位置に配置されて、クラッシュリリーフ分の圧力Ａが低下している。
一方、クランクシャフト７の回転変動分の圧力Ｂは、従来と変化していない。
そのため、両者のピークとボトムがずれるので、クラッシュリリーフ分の圧力Ａと回転変動分の圧力Ｂを合計したメインギャラリ全体の圧力Ｃの変動幅Ｄが、従来に比較して小さくなる。
【００３２】
このように、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造によれば、クラッシュリリーフ分の圧力Ａとクランクシャフト７の回転変動分の圧力Ｂのピークとボトムの位置をずらすことができるので、メインギャラリ２２の油圧変動を抑制することができる。そのため、オイルポンプ１１などの油圧デバイスの動作の信頼性、安定性が向上するとともに、ジャーナル部７１やクランクピン７２などの潤滑部の信頼性、安定性が向上する。
【００３３】
さらに、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造は、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置を避けた範囲に位置しているので、ジャーナル部７１と軸受メタル５との間に油膜を形成しているオイルが開口部７５ａ内に逃げ込むことがない。そのため、ジャーナル部７１と軸受メタル５との間の油膜の厚さが小さくなることがなく、十分な潤滑を確保して、摺動抵抗の増大を防止することができる。
また、本実施形態に係るクランクシャフトの油路構造によれば、オイルポンプ１１の容量を軽減できるとともに、燃費の向上を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、本実施形態では、いわゆるＨ形油路を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１油路７５とクランクピン７２の外周面とを直線的に連通するように下流側油路を形成してもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、直列４気筒エンジンを例にとって説明したが、シングルプレーン式のクランクシャフトを採用する内燃機関であれば、気筒の配列や数はどのようなものであってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、シリンダボア２１の軸線がジャーナル部７１の回転中心を通る場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下に、図６を参照して、シリンダボア２１の軸線とジャーナル部７１の回転中心ＯＪとがオフセットしている場合について説明する。なお、変形例の説明において、前記した実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
図６は、変形例に係るクランクシャフトの断面図である。
図６に示すように、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２は、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪに対して、進角方向にオフセットしている。
この場合でも、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図６に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置している。
【００３９】
つまり、変形例における「合わせ部５５に対向する位置」とは、軸受メタル５とジャーナル部７１とのクリアランスが大きくなっている範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１から、進角方向（時計回り）におよそ８０°〜１００°の範囲Ｘ（換言すれば、合わせ部５５を中心におよそ±１０°の範囲）をいう。
【００４０】
また、変形例における「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置」とは、ピストン９の降下に伴って、ジャーナル部７１が軸受メタル５に強く押し付けられる際に、ジャーナル部７１と軸受メタル５の間を潤滑する油膜の油膜圧力が増加する範囲であり、例えば、ジャーナル部７１の回転中心を通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１から、進角方向（時計回り）におよそ９５°〜１８５°の範囲Ｙをいう。
【００４１】
なお、変形例においては、クランクピン７２の中心軸ＯＰが、シリンダボア２１の軸心ＣＬ２に重なったときに、燃焼室において爆発が生じるように、燃焼タイミングが調整されている。
そのため、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪとクランクピン７２の軸心ＯＰとを結んだ直線ＪＰと、直線ＣＬ２との成す角度をδとすると、変形例においては、「ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際」とは、δ０≦δ≦δ０＋４０°（図６に示す範囲Ｚ）と定義することができる。
ここで、角度δ０は、軸心ＯＰが直線ＣＬ２と重なったときの角度δである。
【００４２】
また、第１油路７５の開口部７５ａは、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置しているのが好ましい。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
ここで、θは、ジャーナル部７１の回転中心ＯＪを通り、かつ、シリンダボア２１の軸線ＣＬ２と平行な直線ＣＬ１と、第１油路７５の軸心を通る直線ＣＭとが進角方向に成す角度である。
【００４３】
変形例に係るクランクシャフト７によれば、第１油路７５の開口部７５ａ，７５ａは、図６に示すように、ピストン９が上死点及び下死点に位置する際に、合わせ部５５に対向する位置と、ジャーナル部７１にピストン９の爆発荷重が作用する際に、ジャーナル部７１の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置しているので、ジャーナル部７１に供給する潤滑油の圧力変動を抑制するとともに、ジャーナル部７１の周囲の油膜厚さの変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ エンジン
２ シリンダブロック
２２ メインギャラリ
５ 軸受メタル
５１ 上側メタル
５２ 下側メタル
５３ オイル溝
５４ 貫通孔
５５ 合わせ部
７ クランクシャフト
７１ ジャーナル部
７２ クランクピン
７３ クランクアーム
７４ バランスウェイト
７５ 第１油路（上流側油路）
７５ａ 開口部
７６ 第２油路（下流側油路）
７７ 第３油路（下流側油路）
８ コンロッド
９ ピストン
１０ ベアリングキャップ
１１ オイルポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルプレーン式のクランクシャフトにより駆動されるオイルポンプが設けられ、該オイルポンプにより圧送される潤滑油がメインギャラリを介してクランクシャフトのジャーナル部の周囲に送られ、前記ジャーナル部は２つ割の軸受メタルによって周囲を覆われてエンジン本体に軸支され、前記ジャーナル部の周囲に送られた潤滑油をクランクピンの外周部に供給するための油路が前記クランクシャフト内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、
前記油路は、前記ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路と、この上流側油路と前記クランクピンの外周部とを連通する下流側油路と、を備え、
前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、前記ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、前記ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とするクランクシャフト油路構造。
【請求項２】
前記軸受メタルの合わせ部は、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線から、±９０°の位置に配置され、
前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置す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の油路構造。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
θ：ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線と上流側油路の軸心を通る直線とが進角方向に成す角度
【請求項１】
シングルプレーン式のクランクシャフトにより駆動されるオイルポンプが設けられ、該オイルポンプにより圧送される潤滑油がメインギャラリを介してクランクシャフトのジャーナル部の周囲に送られ、前記ジャーナル部は２つ割の軸受メタルによって周囲を覆われてエンジン本体に軸支され、前記ジャーナル部の周囲に送られた潤滑油をクランクピンの外周部に供給するための油路が前記クランクシャフト内に設けられたクランクシャフト油路構造であって、
前記油路は、前記ジャーナル部を径方向に貫通する上流側油路と、この上流側油路と前記クランクピンの外周部とを連通する下流側油路と、を備え、
前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、前記軸受メタル同士の合わせ部に対向する位置と、前記ジャーナル部に爆発荷重が作用する際に、前記ジャーナル部の周囲の油膜の油膜圧力が増加する位置と、を避けた範囲に位置することを特徴とするクランクシャフト油路構造。
【請求項２】
前記軸受メタルの合わせ部は、ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線から、±９０°の位置に配置され、
前記上流側油路の開口部は、ピストンが上死点及び下死点に位置する際に、下式（１）を満たす範囲に位置す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の油路構造。
１０°≦θ≦５０° ・・・ 式（１）
θ：ジャーナル部の回転中心を通り且つシリンダボアの軸線と平行な直線と上流側油路の軸心を通る直線とが進角方向に成す角度
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０３３７８（Ｐ２０１０−２０３３７８Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１４８２（Ｐ２００９−５１４８２）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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