JPH0650119A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の高負荷など発生熱量の大きい運転状態
でも、クランクシャフトのクランクジャーナルならびに
クランクピンの良好な潤滑性を維持するため、必要に応
じてこれらの部位を冷却するに十分な潤滑油量を供給で
きるようにする。 【構成】 オイルポンプからの潤滑油をクランクシャフ
ト１の主軸受２ならびにクランクピン６に供給するオイ
ルギャラリ７をクランクシャフト１内部に形成すると共
に、このオイルギャラリ７をオイルパン１１に連通する
戻し通路１２を形成し、戻し通路１２にオイルギャラリ
７内の循環油量を制御するコントロールバルブ１５を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の潤滑装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の各部を潤滑するための装置と
しては、一般的に図５〜図７のように構成したものが知
られている。

【０００３】潤滑油はシリンダブロック３０下部のオイ
ルパン３１内に溜められ、ここからオイルストレーナ３
２を通してオイルポンプ３３で吸い上げられる。オイル
ポンプ３３からの潤滑油はオイルフイルタ３４からシリ
ンダブロック３０のメインギャラリ３５に入り、その一
部はクランクシャフト３６の主軸受３８に、他の一部は
カムシャフト３７およびバルブ機構の潤滑に供給され、
それぞれオイルパン３１に戻る。

【０００４】主軸受３８の一部潤滑油はクランクシャフ
ト３６内部の穴３９を通り、クランクジャーナル４０か
らクランクピン４１に送られ、コンロッド４３のベアリ
ング４４を潤滑すると共に、さらに一部がコンロッド４
３のスプレイホール４２から噴出され、シリンダとピス
トンを潤滑してオイルパン３１に戻るのである。

【０００５】この場合、機関の各部へ送る潤滑油には適
正な圧力を持たせておかないと、各部の小さな隙間へ入
らなかったり、潤滑油系路内を循環しずらくなる。一
方、潤滑油の温度が低いときには、油圧が非常に増大し
てポンプ駆動負荷が増加する。また、潤滑油の温度が正
常であってもポンプ３３の送油能力は機関で必要とする
油量の２〜３倍の容量を有しているため、そのままだと
必要以上に油圧が上昇することにもなる。そのため、機
関の運転状態に拘わらず、ポンプ３３の吐出圧力を適正
に保つ上で、図８のようにオイルプレッシャレギュレー
タ４６が設けられる。

【０００６】このレギュレータ４６は油圧が低いときに
ポンプ３３のバイパス通路を閉じ、油圧が設定圧力以上
に上昇するとバイパス通路を開いてポンプ３３の吐出油
の一部をポンプ吸込側に戻すようになっている。なお、
図８のオイルポンプ３３はアウタギヤ４７とインナギヤ
４８が内接しながら回転する内接ギヤ式で、４９は高圧
から低圧へ油が漏れるのを防止するクレッセント（仕切
板）を示す。図９はオイルポンプ３３の吐出量と機関の
循環量および油圧との関係を例示する特性図である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、機関各部へ
供給される潤滑油は燃焼室からシリンダブロック３０の
壁などを通して伝わる熱などに加えて、各部の摺動によ
り発生する摩擦熱を受ける、言い換えればこれらの熱を
奪って外部に放出する冷却作用を果たすことになるが、
それでも高速高負荷の運転条件が続いたりすると、例え
ばクランクシャフト３６のクランクピン４１およびクラ
ンクジャーナル４０では１５０℃以上の高温状態になる
こともあり、そのため潤滑油の粘度が極度に低下して、
メタルコンタクトにより摩耗の増加や出力の低下などを
招くという問題点が生じる。

【０００８】そこで、機関潤滑系の各部温度を低下させ
るため、潤滑油の供給量（循環量）を増加することが考
えられる。潤滑油の供給量は基本的に各オイルクリアラ
ンス（５０μｍ程度）からの流出条件で決まるため、供
給量を増加しようとすればオイルクリアランスを大きめ
に取るか、もしくはオイルポンプ３３の吐出圧力（オイ
ルプレッシャレギュレータ４６の設定圧力）を高めに調
整することが必要となる。しかし、オイルクリアランス
を大きくするとメタル打音などの悪化を、オイルポンプ
の吐出圧力を必要以上に高めるとポンプ３３の駆動損失
の増大により出力燃費の低下を招くという不具合があっ
た。

【０００９】この発明はこのような問題点に着目してな
されたもので、クランクシャフトのクランクジャーナル
ならびにクランクピンの良好な潤滑性を維持するため、
必要に応じてこれらの部位を冷却するに十分な潤滑油量
を供給できる装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１の発
明はオイルポンプからの潤滑油をクランクシャフトの主
軸受ならびにクランクピン軸受に供給するオイルギャラ
リをクランクシャフト内部に形成すると共に、このオイ
ルギャラリをオイルパンに連通する戻し通路を形成し、
戻し通路にオイルギャラリ内の循環油量を制御するコン
トロールバルブを設ける。

【００１１】請求項２の発明にあっては、コントロール
バルブは機関の運転状態に基づいて高負荷など発生熱量
の大きいときに開くものとする。また、請求項３の発明
では戻し通路にコントロールバルブと直列的にオイルポ
ンプのオイルプレッシャレギュレータよりも低い設定圧
力で作動するリリースバルブを設ける。

【００１２】請求項４の発明にあっては、クランクシャ
フトは軸芯を通る平面にてオイルギャラリを含めて半割
り形成の素材を両者の接合面にアモルファス合金シート
を挟んで組み合わせ、これらを加熱して一体化後でクラ
ンクジャーナルやクランクピンの表面加工などを行うこ
とにより作られる。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によれば、オイルポンプからク
ランクシャフト側へ送られる潤滑油は、シャフト内部の
オイルギャラリを通して主軸受ならびにクランクピン軸
受に供給され、コントロールバルブが開くとその大部分
が戻し通路を経てオイルパンへと戻されるのであり、し
たがってオイルポンプのオイルプレッシャレギュレータ
が機関の回転速度に関係なく閉じるため、そのレギュレ
ータ流量分だけクランクシャフト内部のオイルギャラリ
を循環する潤滑油量が増加する。

【００１４】このため、請求項２の発明によりコントロ
ールバルブが機関の高負荷など発生熱量の大きいときに
開くようにすると、クランクシャフト内のオイルギャラ
リを流れる多量の潤滑油によってクランクピンおよびク
ランクジャーナルなどの熱量が外部へ持ち出されるの
で、主軸受ならびにクランクピン軸受などの温度は適度
に低下する。その結果、潤滑油粘度の極度な低下に起因
する摩耗の増加や出力の低下などを未然に防止すること
が可能となる。

【００１５】請求項３の発明では戻し通路にリリーフバ
ルブを設けるので、コントロールバルブの開き状態でも
必要な油圧が確保できる。また、請求項４の発明により
クランクシャフトの成形も半割りの素材をアモルファス
合金シートで接合するようにすれば、簡単かつ容易に実
現可能である。

【００１６】

【実施例】図１において、１はクランクシャフト、２は
そのクランクジャーナル３を支持する主軸受で、各軸受
２はシリンダ間を仕切るバルクヘッド４と、これらのそ
れぞれにボルトで締結するベアリングキャップ５とから
構成される。また、各クランクピン６は図示しないコン
ロッドを介してピストンに連結され、ピストンの往復運
動に伴って主軸受２を中心に回転運動するようになって
いる。

【００１７】クランクシャフト１内部には一端から他端
へ向けて連続するオイルギャラリ７が形成され、各クラ
ンクジャーナル３および各クランクピン６の外周にオイ
ルギャラリ７を開口する油穴８，９が設けられる。一端
の主軸受２にはシリンダブロックのメインギャラリ（図
示せず）からの油道を軸受面に開口する供給通路１０
が、他端の主軸受２にはオイルパン１１につながる戻し
通路１２が形成され、各クランクジャーナル３の油穴８
をこれらの通路１０，１２と常に連通する環状溝１３が
設けられる。

【００１８】そして、メインギャラリから潤滑油の一部
は供給通路１０を介して主軸受２に、他の一部は従来と
同じくカムシャフトおよびバルブ機構の潤滑に供給され
るのであり、主軸受２の潤滑油は環状溝１３から油穴８
を介してクランクシャフト１内部に入り、さらにオイル
ギャラリを通して主軸受およびクランクピンに供給さ
れ、後述するコントロールバルブ１５が開くとその大部
分が油穴８から環状溝１３を介して戻し通路１２からオ
イルパンへと戻るようになっている。

【００１９】戻し通路１２の途中にはオイルパン１１へ
の潤滑油の流量を制御するコントロールバルブ１５と、
オイルポンプ（図８参照）のオイルプレッシャレギュレ
ータよりも低い設定圧力で作動するリリーフバルブ１６
が直列に介装される。コントロールバルブ１５を機関の
運転状態に応じて制御するのがコントロールユニット１
７で、例えば機関の回転速度と負荷状態と冷却水温から
クランクピン６などの高温状態を判定するとシャフト１
内部の循環油量を増加させるためコントロールバルブ１
５を開くように制御する。

【００２０】図２はリリーフバルブ１６の構成を示すも
ので、バルブ１６ａは油圧が低いときにスプリング１６
ｂに押されて戻し通路１２を閉じ、油圧がスプリング１
６ｂの設定荷重以上になるとスプリング１６ｂを撓めて
戻し通路１２を開く。

【００２１】なお、クランクシャフト１については図３
のように半割りの素材１Ａと１Ｂ（シャフト１の軸芯を
通る平面にてオイルギャラリ７の中空部を含めてそれぞ
れ鋳造により分割形成される）を、これら接合面の仕上
げ加工後にアモルファス合金シート１Ｃを挟んで組み合
わせ、その状態で１２００℃程度の高温条件（炉などに
入れる）に一定時間だけ保つと共に、これらの接合一体
化後にクランクジャーナル３やクランクピン６の表面加
工などを行うことにより製作される。

【００２２】このような構成により、オイルパン１１内
の潤滑油は従前と同じくオイルポンプによりメインギャ
ラリに吸い上げられ、クランクシャフト１側とカムシャ
フト側へと供給されるのであり、機関の回転速度が所定
値（例えば２０００ｒｐｍ）以上に上昇するとオイルプ
レッシャレギュレータにより過剰な油量がポンプ吸込側
へ逃がされることになる（図９参照）。

【００２３】クランクシャフト１側への潤滑油は供給通
路１０を介して主軸受２に、さらにクランクシャフト１
内部のオイルギャラリ７を通して他の主軸受２およびク
ランクピン６に供給され、これらを潤滑すると共にその
一部がコンロッドのスプレイホールから噴出され、シリ
ンダおよびピストンを潤滑してオイルクリアランスから
の流出油と一緒にオイルパン１１に戻される。

【００２４】この通常状態から、機関の高速高負荷域な
ど所定の運転状態へ移行するとコントロールユニット１
７がコントロールバルブ１５を開くのであり、クランク
シャフト１内部の潤滑油はリリーフバルブ１６の設定圧
力で既述のように各クランクジャーナル３ならびに各ク
ランクピン６などに供給される一方で、その大部分が戻
し通路１２を経てオイルパン１１へと戻される。したが
って、系内の圧力が低下してオイルプレッシャレギュレ
ータが閉じるため、そのレギュレータ流量分だけクラン
クシャフト１内部のオイルギャラリ７を循環する潤滑油
量は増加する。

【００２５】このため、クランクピン６およびクランク
ジャーナル３などの熱量がシャフト1内を流れる多量の
潤滑油によって外部へ効率良く持ち出されるので、図４
のようにクランクピン温度も低く抑えることが可能とな
る。つまり、潤滑油粘度の極度な低下に起因する摩耗の
増加や出力の低下などを未然に防止できるのである。

【００２６】なお、暖機中およびその直後での中速低負
荷域などではコントロールバルブ１５が閉じ状態（機関
への循環油量はオイルプレッシャレギュレータで規制さ
れる）で、クランクシャフト１内部のオイルギャラリ７
への循環量が減るため、潤滑油の温度上昇つまり適度な
粘度低下が促進され、潤滑部分での摩擦損失を低減する
ことになる。

【００２７】

【発明の効果】以上要するにこの発明によれば、オイル
ポンプからの潤滑油をクランクシャフトの主軸受ならび
にクランクピン軸受に供給するオイルギャラリをクラン
クシャフト内部に形成すると共に、このオイルギャラリ
をオイルパンに連通する戻し通路を形成し、戻し通路に
オイルギャラリ内の循環油量を制御するコントロールバ
ルブを設けたので、必要に応じてコントロールを開くこ
とよりクランクシャフトの主軸受ならびにクランクピン
軸受などを冷却するに十分な潤滑油量を供給できる。

【００２８】この場合、コントロールバルブを機関の運
転状態に基づいて高負荷など発生熱量の大きいときに開
くと、潤滑油粘度の極度な低下に起因する摩耗の増加や
出力の低下などを未然に防止できるという効果が得られ
る。

【００２９】なお、戻し通路にリリーフバルブを設ける
ことでコントロールバルブの開き状態でも必要な油圧が
確保できる。また、クランクシャフトは半割りの素材を
アモルファス合金シートで接合するようにすれば、簡単
かつ容易に製作可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す全体的な概略構成図で
ある。

【図２】同じくリリーフバルブの構成図である。

【図３】同じくクランクシャフトの組成説明図である。

【図４】コントロールバルブの作動とクランクピンの温
度の関係を表す特性図である。

【図５】従来技術を説明する機関全体の概略構成図であ
る。

【図６】同じく一部断面図である。

【図７】同じくクランクシャフト側への潤滑油の供給構
造を示す説明図である。

【図８】同じくオイルポンプの断面図である。

【図９】同じくポンプ吐出量と機関の循環量および油圧
の関係を表す特性図である。

【符号の説明】

１ クランクシャフト ２ 主軸受 ３ クランクジャーナル ６ クランクピン ７ オイルギャラリ ８，９ 油穴 １０ 供給通路 １１ オイルパン １２ 戻し通路 １３ 環状溝 １５ コントロールバルブ １６ リリーフバルブ １７ コントロールユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルポンプからの潤滑油をクランクシ
   ャフトの主軸受ならびにクランクピン軸受に供給するオ
   イルギャラリをクランクシャフト内部に形成すると共
   に、このオイルギャラリをオイルパンに連通する戻し通
   路を形成し、戻し通路にオイルギャラリ内の循環油量を
   制御するコントロールバルブを設けたことを特徴とする
   内燃機関の潤滑装置。
2. 【請求項２】 コントロールバルブは機関の運転状態に
   基づいて高負荷など発生熱量の大きいときに開くことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 【請求項３】 戻し通路にコントロールバルブと直列的
   にオイルポンプのオイルプレッシャレギュレータよりも
   低い設定圧力で作動するリリーフバルブを設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 【請求項４】 クランクシャフトは軸芯を通る平面にて
   オイルギャラリを含めて半割り形成の素材を両者の接合
   面にアモルファス合金シートを挟んで組み合わせ、これ
   らを加熱して一体化後でクランクジャーナルやクランク
   ピンの表面加工などを行うことにより成形したことを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。