JP6507695B2 - 内燃機関のオイル供給構造 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトの回転による摺動部分にオイルを供給する内燃機関のオイル供給構造に関する。

従来、スクータタイプの自動二輪車にあっては、ユニットスイング式エンジン（内燃機関）が利用されている。このユニットスイング式エンジンでは、クランクシャフトを収容するクランクケースと、ＣＶＴ（無段変速機：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と、後輪側に設けられたギヤ変速機とを一体として備えている。クランクシャフトは、軸方向２箇所位置において、軸受部を介してクランクケースに支持されている。

ＣＶＴは、クランクシャフトの一端側に取り付けられるドライブプーリと、ギヤ変速機のドライブシャフトに取り付けられるドリブンプーリと、これらドライブプーリ及びドリブンプーリに巻き掛けられて、ドライブプーリの駆動力をドリブンプーリへ伝達する無端ベルトとを備えている。

特開２００３−３４３５４２号公報

上記ＣＶＴにあっては、ベルトを介してドライブプーリの駆動力をドリブンプーリへ伝達する際、ベルトに張力が発生するため、クランクシャフトの一端側はギヤ変速機側に引っ張られる。すると、クランクシャフトはＣＶＴ側の軸受部を支点として捩じられ、ＣＶＴと反対側の軸受部周りに負荷が発生することとなる。この負荷は、クランクシャフトの軸方向の荷重（スラスト荷重）を受けるクランクケースの摺動面に作用し、捩じりの性質上、摺動面に作用する荷重に偏りが生じる。この偏りによって、摺動面の一部に集中的に負荷が作用し、かかる負荷が集中する部分において、オイル量が少なくなる。このため、オイルによる潤滑作用が十分になり難くなって耐久性に悪影響を及ぼす、という問題がある。

ところで、特許文献１では、クランクシャフトを支持するベアリングの焼付き防止を図る発明を開示しているが、クランクシャフトのスラスト荷重を支持する構造について開示がないものである。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、摺動面に供給されるオイル量が部分的に少なくなることを抑制でき、摺動面においてオイルによる潤滑作用が不十分になる部分をなくすことができる内燃機関のオイル供給構造を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関のオイル供給構造は、クランクシャフトを収容するクランクケースに形成されたオイル通路からのオイルを、当該クランクシャフトの回転によって摺動する部分に供給する内燃機関のオイル供給構造において、前記クランクシャフトの一端側には、無段変速機のドライブプーリが装着され、前記クランクケースは、前記クランクシャフトの他端側において、当該クランクシャフトの軸方向の荷重が加わる摺動面を備え、前記摺動面には、当該摺動面を部分的に凹ませて前記オイル通路から供給されたオイルが流れ込むオイル溝が形成され、前記オイル溝は、前記摺動面の高負荷箇所に対し、前記クランクシャフトの回転方向と反対方向における近傍位置の一箇所に形成され、前記傾斜面は、前記クランクシャフトの回転方向に進むに従って徐々にオイル溝の深さが浅くなるように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、オイル溝内にオイルを貯留できるので、摺動面において、オイル溝の周辺に対し、その他の部分より供給されるオイル量を多くすることができる。これにより、無段変速機（ＣＶＴ）のベルトの張力によってクランクシャフトが捩じられ、クランクケースにおける摺動面に加わる負荷に偏りがある場合でも、当該偏りによって負荷が集中する高負荷箇所のオイル量が少なくなることを抑制することができる。この結果、摺動面においてオイルによる潤滑作用が不十分になる部分をなくすことができ、内燃機関としての耐久性を向上することができる。また、上述した位置にオイル溝を形成することで、高負荷箇所に優先的にオイルを供給することができる。更に、オイル溝の深さが次第に浅くなる傾斜面となるので、オイル溝内のオイルの圧力をくさび効果によって高めることができる。従って、摺動面の高負荷箇所に向けてオイル溝の底部を徐々に浅くすることで、当該高負荷箇所にオイルを積極的に供給することができる。

上記内燃機関のオイル供給構造において、前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心位置より上方であって、前記オイル通路の下流端に対し、側面視で重なる位置又は若干下方に形成されていることが好ましい。

上記内燃機関のオイル供給構造において、前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心側が開口していることが好ましい。この構成では、オイル通路から供給されるオイルがオイル溝内に積極的に流れ込み、オイル溝内のオイルを良好に循環することができる。

上記内燃機関のオイル供給構造において、前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心と反対側が閉塞していることが好ましい。この構成では、オイル溝を経たオイルが、摺動面に供給されずに流れ出ることを抑制することができ、オイルの供給を効率良く行うことができる。

上記内燃機関のオイル供給構造において、前記オイル溝は、前記クランクシャフトに取り付けられたワッシャによって塞がれていることが好ましい。この構成によっても、オイル溝を経たオイルが、摺動面に供給されずに流れ出ることを抑制できる。

本発明によれば、摺動面を部分的に凹ませてオイル溝を形成したので、摺動面に供給されるオイル量が高負荷箇所において部分的に少なくなることを抑制でき、摺動面においてオイルによる潤滑作用が不十分になる部分をなくすことができる。

本実施の形態に係るエンジンの概略構成を示す側面図である。 マグカバーを取り外した状態のエンジンの部分概略側面図である。 図１のＡ矢視部分断面図である。 図３の要部拡大図である。 右クランクケースの穴周りの概略斜視図である。 右クランクケースの穴周りの概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る内燃機関のオイル供給構造をスクータタイプの自動二輪車のエンジンに適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る内燃機関を、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車、船外機などに適用してもよい。また、方向について、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥ、車体左側を矢印Ｌ、車体右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの概略構成を示す側面図である。

図１に示すように、エンジン１は、クランクケース２と、ＣＶＴケース（無段変速機ケース、不図示）と、ギヤボックスカバー４とを一体化し、後輪（不図示）を支持するスイングアームとして機能し得るユニットスイング式のエンジンとされる。クランクケース２から略前方向に突出してシリンダ５及びシリンダヘッド６が形成されている。クランクケース２の車体左側（図１の紙面で奥側）には、ＣＶＴケースが装着され、それらの間に後述するＣＶＴ（無段変速機）が収容される。クランクケース２の車体右側（図１の紙面で手前側）であって車体前方位置にはマグカバー８が装着され、マグカバー８の内側には発電機等が収容される。また、クランクケース２の車体右側後方位置には、ギヤボックスカバー４が装着され、ギヤボックスカバー４の内側にはギヤ変速機が収容される。

図２は、マグカバーを取り外した状態のエンジンの部分概略側面図である。図２に示すように、クランクケース２には、クランクシャフト１０が貫通する穴１１が形成されている。この穴１１の内周面には、オイル通路１２が連通しており、オイル通路１２は、クランクケース２の内部に形成されている。オイル通路１２内には、オイルポンプ（不図示）を介し、潤滑、冷却等に利用されるオイルが圧送され、穴１１を含むエンジンの各部にオイルが供給される。

図３は、図１のＡ矢視部分断面図である。図３に示すように、クランクケース２は、左クランクケース１４と右クランクケース１５とからなる左右分割構造とされ、それらの分割面に跨ってクランク室１６が形成されている。クランク室１６には、車幅方向（左右方向）に延在するクランクシャフト１０が収容されている。クランクシャフト１０は、クランクケース２の穴１１内に装着される軸受としての左クランクジャーナルメタル１８及び右クランクジャーナルメタル１９を介して回転可能に支持されている。クランクシャフト１０は、クランクピン１０ａを介してコンロッド（不図示）に連結され、エンジン１におけるピストン（不図示）の往復運動がクランクシャフト１０の回転運動に変換される。

左クランクケース１４の車体左側には、ＣＶＴ２０が配設されている。ＣＶＴ２０は、クランクシャフト１０の一端側（左端側）に装着されるドライブプーリ２１と、ドライブプーリ２１の後方に配設されるドリブンプーリ（不図示）と、これらドライブプーリ２１及びドリブンプーリに巻き掛けられて、ドライブプーリ２１の回転力（駆動力）をドリブンプーリへ伝達する無端ベルト（Ｖベルト）２３とを備えている。

ドライブプーリ２１は、一対のドライブフェイス、すなわち、対向配置されて無端ベルト２３を挟み込む固定側ドライブフェイス２５及び可動側ドライブフェイス２６を有する。固定側ドライブフェイス２５は、クランクシャフト１０に固定される。可動側ドライブフェイス２６は、クランクシャフト２１に一定範囲で軸線方向に移動可能に取り付けられている。可動側ドライブフェイス２６の背面にはカム面２７が形成されている。可動側ドライブフェイス２６のカム面２７に対向する位置には、ドライブプレート２８がクランクシャフト１０に固定されて設けられる。カム面２７とドライブプレート２８との間には複数のドライブローラ（不図示）が配設される。

ドライブローラは、クランクシャフト１０の回転によって遠心力が加わり、カム面２７及びドライブプレート２８の径方向外側に向けて移動する。この移動によって、可動側ドライブフェイス２６が押し出され、クランクシャフト１０の軸線方向に沿って固定側ドライブフェイス２５側に移動する。この移動量は、クランクシャフト１０の回転数に応じたものとなり、当該回転数に応じて固定側ドライブフェイス２５と可動側ドライブフェイス２６との間の溝幅が変化することとなる。

続いて、クランクシャフト１０を支持する右クランクジャーナルメタル１９周りの構造について、図４を参照して説明する。図４は、図３の要部拡大図である。図４に示すように、右クランクジャーナルメタル１９は、穴１１の内周面に沿って配設され、円環状に形成されている。右クランクジャーナルメタル１９の内部に、クランクシャフト１０の他端側（右端側）が貫通され、右クランクジャーナルメタル１９によって、回転するクランクシャフト１０の径方向の荷重（ラジアル荷重）が支持される。

ここで、クランクシャフト１０において、右クランクジャーナルメタル１９内を貫通している部分をジャーナル部１０ｂとする。ジャーナル部１０ｂの左端に連なってクランク室１６の内部に配設される内側部１０ｃは、ジャーナル部１０ｂより大径に形成される。また、ジャーナル部１０ｂにおいて、内側部１０ｃと反対側の端部（右端）には外側部１０ｄが連なり、外側部１０ｄは、ジャーナル部１０ｂより小径に形成される。外側部１０ｄは、クランク室１６の外部に配設される。内側部１０ｃの右端面によって、内側部１０ｃとジャーナル部１０ｂとの間の段差が形成され、ジャーナル部１０ｃの右端面によって、ジャーナル部１０ｂと外側部１０ｄとの間の段差が形成される。

穴１１に隣接する右クランクケース１５の内面（左面）には、内側部１０ｃの右端面が対向する内側摺動面３１が形成されている。内側摺動面３１では、内側部１０ｃの右端面から加えられるクランクシャフト１０の軸方向の荷重（スラスト荷重）が支持される。

穴１１に隣接する右クランクケース１５の外面（右面）には、ジャーナル部１０ｂの右端面と同一面上に配設される外側摺動面３２が形成されている。外側摺動面３２とジャーナル部１０ｂの右端面とには、スラストワッシャ３４が対向配置されている。スラストワッシャ３４は、外側部１０ｄに挿通された状態で取り付けられ、ナット部材３５を介して外側摺動面３２及びジャーナル部１０ｂの右端面と対向した状態が保たれる。これにより、外側摺動面３２において、スラストワッシャ３４から加えられるクランクシャフト１０の軸方向の荷重（スラスト荷重）が支持される。ここで、内側摺動面３１及び内側部１０ｃの右端面と、外側摺動面３２及びスラストワッシャ３４とによって、クランクシャフト１０が軸方向（左右方向）において位置決めされる。

ジャーナル部１０ｂの外周面には、オイルが流れる周溝１０ｅが全周に亘って形成されている。右クランクジャーナルメタル１９には、その内外を貫通する孔１９ａが形成され、当該孔１９ａ内にもオイルが流れる。孔１９ａは、右クランクジャーナルメタル１９の周方向に長い長孔とされ、当該周方向に所定間隔を隔てて複数形成されている。穴１１の内周面には、その全周に亘ってクランクジャーナルオイル溝１１ａが形成されている。周溝１０ｅ、孔１９ａ及びクランクジャーナルオイル溝１１ａは、クランクシャフト１０の径方向に並んで形成されている。

図５及び図６は、右クランクケースの穴周りの概略斜視図である。図５及び図６に示すように、穴１１の内周面に形成されたクランクジャーナルオイル溝１１ａには、図２に示したオイル通路１２の下流端１２ａが連通している。従って、オイル通路１２内を圧送されたオイルは、クランクジャーナルオイル溝１１ａの内側に供給される。この供給されたオイルは、図４の矢印で示すように、右クランクジャーナルメタル１９の孔１９ａを通って、周溝１０ｅ内に供給され、また、右クランクジャーナルメタル１９とジャーナル部１０ｂとの摺動面に潤滑しながら流れ込む。そして、外側摺動面３２とスラストワッシャ３４との間にオイルが潤滑しながら流れ込み、その後、オイルはスラストワッシャ３４の外縁側から排出され、所定の回収経路を経て回収される。

なお、図４の矢印によって図示しなかったが、右クランクジャーナルメタル１９とジャーナル部１０ｂとの摺動面に供給されたオイルは、内側部１０ｃの右端面と内側摺動面３１との間にも潤滑しながら流れ込む。また、上述したオイルの供給は、クランクシャフト１０の回転中は常に行われる。

ところで、図３に示すように、ＣＶＴ２０にあっては、クランクシャフト１０の回転を伝達する際、無端ベルト２３に張力が発生する。これにより、ドリブンプーリ（不図示）側となる図３の矢印Ｆ１方向（後方）に、クランクシャフト１０の一端側（左端側）が引っ張られる。この引っ張り力によって、クランクシャフト１０は左クランクジャーナルメタル１８を支点とし、図３の矢印Ｆ２方向に捩じられる。この捩じりによって、支点となる左クランクジャーナルメタル１８の反対側の右クランクジャーナルメタル１９側において、スラストワッシャ３４から外側摺動面３２に作用するスラスト荷重に偏りが発生する。本実施の形態では、外側摺動面３２の前寄りの箇所が高負荷箇所ＨＬ（図２、図５及び図６参照）となって、他の箇所に比べて集中的に大きなスラスト荷重が加わる。高負荷箇所ＨＬが外側摺動面３２の前寄りとなるのは、上記捩じりの性質上、クランクシャフト１０を挟み、クランクシャフト１０が引っ張られる方向（矢印Ｆ１方向）と反対方向に集中的な負荷が発生するからである。

そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、外側摺動面３２を部分的に凹ませてオイル溝４０を形成している。このオイル溝４０の内部には、オイル通路１２から供給されたオイルが流れ込み一時的に貯留される。従って、外側摺動面３２とスラストワッシャ３４（図４参照）との間において、オイル溝４０の周辺では、他の領域に比べて供給されるオイル量が少なくなることを抑制可能となる。

オイル溝４０は、クランクシャフト１０の軸中心位置より上方であって、前寄りの領域、つまり、高負荷箇所ＨＬの上方に隣接する位置に形成されている。これにより、オイル溝４０に貯留されたオイルを重力によって高負荷箇所ＨＬに流れ込ませることができ、高負荷箇所ＨＬへのオイル量を効果的に増やすことができる。

また、オイル溝４０は、オイル通路１２の下流端１２ａに対し、車体側面視で重なる位置又は若干下方に形成されている。外側摺動面３２において、オイル通路１２の下流端１２ａに近い領域程、オイル量を増やすことができる。また、その領域においても、重力によってオイルが下方に流れ易くなるので、下流端１２ａより若干下方、つまり、外側摺動面３２の前寄りの領域となる高負荷箇所ＨＬへのオイル量を増やすことができる。なお、オイル溝４０の右側（図２中紙面手前側）の開口部分は、スラストワッシャ３４（図４参照）によって塞がれた状態となり、オイル溝４０から右側へのオイルの流れが規制される。

図５及び図６にも示すように、オイル溝４０は、穴１１の中心（クランクシャフト１０の軸中心）側が開口している一方、その反対側が閉塞している。従って、オイル溝４０において、クランクジャーナルオイル溝１１ａから流れてくるオイルを、当該中心側の開口から流れ込ませて貯留することができる。そして、オイル溝４０の開口と反対側は閉塞しているので、オイル溝４０に貯留されたオイルが、外側摺動面３２とスラストワッシャ３４との間に供給されずに外側摺動面３２の外側に流れ出ることを抑制することができる。これにより、オイル溝４０から高負荷箇所ＨＬへのオイル量の増加に寄与することができる。

オイル溝４０は、高負荷箇所ＨＬに対し、クランクシャフト１０の回転方向Ｒ１と反対方向における近傍位置に形成されている。これにより、オイル溝４０に貯留されたオイルがクランクシャフト１０の回転力によって、高負荷箇所ＨＬに優先的に供給され、高負荷箇所ＨＬへのオイル量を増加させることができる。また、オイル溝４０の回転方向Ｒ１における形成幅は、外側摺動面３２の最上部と最前部との間に収まる幅、つまり、回転方向Ｒ１で９０°の範囲に収まる幅に設定されている。

オイル溝４０の底部は、傾斜面４０ａによって形成されている。この傾斜面４０ａは、クランクシャフト１０の回転方向Ｒ１に進むに従って徐々にオイル溝４０の深さ（左右幅）が浅くなるように形成されている。これにより、オイル溝４０の傾斜面４０ａとスラストワッシャ３４との隙間がテーパー形状とされ、オイルに対して、くさび作用が発現する。このくさび作用によって、スラストワッシャ３４と傾斜面４０ａとの間のオイルに圧力を持たせることができ、傾斜面４０ａにおけるオイル溝４０の深さが浅くなる方、つまり、オイル溝４０の下方の圧力を高くすることができる。この結果、オイル溝４０の下方にある高負荷箇所ＨＬに対し、オイル量を積極的に増やすことができる。

以上のように、本実施の形態に係るオイル溝４０では、高負荷箇所ＨＬに対してオイル量を集中的に増加することができる。これにより、従来では、スラストワッシャ３４から外側摺動面３２に作用するスラスト荷重の偏りによって、高負荷箇所ＨＬに供給されるオイル量が少なくなる問題があったが、本実施の形態では、オイル溝４０によって、かかる問題を解消することができる。この結果、外側摺動面３２において、オイルの潤滑作用が十分に万遍なく得られるようになり、摺動抵抗の増加を抑制して燃費改善を図ることができる他、摩耗の発生を低減して耐久性を向上することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、オイル溝４０の形成位置は、クランクシャフト１０のスラスト荷重が加わる外側摺動面３２を部分的に凹ませ、オイル溝４０から高負荷箇所ＨＬにオイルを供給できる限りにおいて、変更してもよい。従って、クランクシャフト１０の回転方向や、ＣＶＴ２０における無端ベルト２３の引っ張り方向によって、高負荷箇所ＨＬの位置が変わる場合には、これに応じて、オイル溝４０の形成位置も変更するとよい。

また、オイル溝４０の底部を傾斜面としなかったり、クランクシャフト１０の中心側を開口しない形状としたりしてもよいが、上記実施の形態のように形成した方が、高負荷箇所ＨＬに効率良くオイルを供給できる点で有利となる。

以上説明したように、本発明は、摺動面においてオイルによる潤滑作用が不十分になる部分をなくすことができる、という効果を有し、ＣＶＴを採用するユニットスイング式エンジンに有用である。

１ エンジン（内燃機関）
２ クランクケース
１０ クランクシャフト
１２ オイル通路
２０ ＣＶＴ（無段変速機）
２１ ドライブプーリ
３２ 外側摺動面（摺動面）
３４ スラストワッシャ（ワッシャ）
４０ オイル溝
４０ａ 傾斜面

Claims (5)

1. クランクシャフトを収容するクランクケースに形成されたオイル通路からのオイルを、当該クランクシャフトの回転によって摺動する部分に供給する内燃機関のオイル供給構造において、
   前記クランクシャフトの一端側には、無段変速機のドライブプーリが装着され、
   前記クランクケースは、前記クランクシャフトの他端側において、当該クランクシャフトの軸方向の荷重が加わる摺動面を備え、
   前記摺動面には、当該摺動面を部分的に凹ませて前記オイル通路から供給されたオイルが流れ込むオイル溝が形成され、
   前記オイル溝は、前記摺動面の高負荷箇所に対し、前記クランクシャフトの回転方向と反対方向における近傍位置の一箇所に形成され、
   前記オイル溝の底部は、傾斜面によって形成され、
   前記傾斜面は、前記クランクシャフトの回転方向に進むに従って徐々にオイル溝の深さが浅くなるように形成されていることを特徴とする内燃機関のオイル供給構造。
2. 前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心位置より上方であって、前記オイル通路の下流端に対し、側面視で重なる位置又は若干下方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイル供給構造。
3. 前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心側が開口していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のオイル供給構造。
4. 前記オイル溝は、前記クランクシャフトの軸中心と反対側が閉塞していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関のオイル供給構造。
5. 前記オイル溝は、前記クランクシャフトに取り付けられたワッシャによって塞がれていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関のオイル供給構造。

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