(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記バネの一端には、前記クランクケースに締結される第1締結部材が設けられると共に前記クランクケースに圧着されるテーパ状の第1圧着部が形成され、前記バネの他端には、前記往復動部に締結される第2締結部材が設けられると共に前記往復動部に圧着される第2圧着部が形成されたことを特徴とする請求項1に記載のエンジン。
前記クランクケースには、潤滑油を供給するための第1配管部が設けられ、前記往復動部には、潤滑油を受け入れるための第2配管部が設けられ、前記バネの一端は前記第1配管部に第1配管継手を介して接続され、前記バネの他端は前記第2配管部に第2配管継手を介して接続されたことを特徴とする請求項1に記載のエンジン。
前記バネは、長手方向の中央部に形成され前記往復動部の往復動に応じて伸縮する大伸縮部と、前記大伸縮部の両端に隣接して形成され前記大伸縮部より伸縮量が小さい小伸縮部とを備える請求項1から3のいずれか一項に記載のエンジン。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態においては便宜的にエンジンの圧縮行程におけるピストンの移動方向を上方とし、膨張行程におけるピストンの移動方向を下方とし、出力軸の延長方向を左右方向とする。本実施の形態における各方向は相対的なものであり、実際のエンジンの各方向とは必ずしも一致しない。
【0016】
図1は、本発明の実施形態に係るエンジンとその潤滑油供給路を模式的に示す概略斜視図である。
図1に示すように、エンジン(内燃機関)Eは、車両に搭載された圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。図示例は単気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。また、エンジンは、往復ピストンエンジン(レシプロエンジン)であればよく、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関であってもよい。
【0017】
エンジンEは、シリンダ1内に往復動自在に設けられたピストン2と、ピストン2に上端部を回動自在に結合された第1コンロッド3と、第1コンロッド3の下端部に回動自在に結合された往復動部4と、クランクケース5に設けられ往復動部4をピストンの往復方向にスライド自在にガイドする左右一対のガイド部6と、往復動部4に下端部を回動自在に結合された第2コンロッド7と、第2コンロッド7の上端部に結合され第2コンロッド7の往復運動を回転運動に変換する遊星歯車機構8とを備える。
【0018】
遊星歯車機構8は、一対の内歯車9と、これら内歯車9に噛合される一対の遊星歯車10と、これら遊星歯車10を連結するクランクピン11と、一方の遊星歯車10に設けられる出力用歯車12と、出力用歯車12と噛合される太陽歯車13と、を備える。一対の内歯車9は、クランクケース5に固定されると共に同軸上に配置され、かつ、軸方向に離間して配置される。遊星歯車10は、同軸上に配置され、かつ、軸方向に離間して配置される。クランクピン11は、遊星歯車10間に遊星歯車10の中心に対して偏心して設けられる。クランクピン11は、第2コンロッド7の上端部と第3軸受17cを介して回動自在に結合される。出力用歯車12は、一方の遊星歯車10の側面に同軸に固定される。太陽歯車13は、内歯車9と同軸に配置される。太陽歯車13には、出力軸14が同軸に設けられる。出力軸14は、クランクケース5に回転自在に、かつ、太陽歯車13の位置を一定に保つように支持される。なお、太陽歯車13は出力用歯車12と噛合するものとしたが、遊星歯車と噛合されてもよい。この場合、遊星歯車の直径は内歯車9の半径未満に設定されるとよい。
【0019】
往復動部4は、ピストン2の回動中心軸2aと平行に延びるシャフト部15と、シャフト部15の両端に設けられ左右のガイド部6に対して上下にスライドするスライダ部16a、16bとを備える。
【0020】
図1及び
図4に示すように、シャフト部15の外周には、第1コンロッド3の下端部が図示しない第1軸受17aを介して回動自在に結合されると共に、第2コンロッド7の下端部が第2軸受17bを介して回動自在に結合される。第2軸受17bは、第2コンロッド7を回動自在に支持するためのものであり、一対の半割すべり軸受17dで構成される。半割すべり軸受17dは、半円状に湾曲された板状に形成され、径方向に貫通する孔17eを有する。孔17eは、シャフト部15側(内周側)から供給される潤滑油を第2コンロッド7側(外周側)に流通させる油路として機能する。半割すべり軸受17dは、周方向の両端を突き合わせた状態でシャフト部15の外周に配設される。また、半割すべり軸受17dは、第2コンロッド7にしまりばめされて固定される。前述の第1軸受17a及び第3軸受17cは、第2軸受17bと同様に構成される。このため第1軸受17a及び第3軸受17cについては説明を省略する。
【0021】
スライダ部16a、16bは、ブロック状に形成されると共に左右対称に形成される。スライダ部16a、16bは、両側をガイド部6にスライド自在にガイドされる。ガイド部6はクランクケース5に一体に設けられる。ガイド部6は上下方向(ピストン2の往復動方向)に延びる。
【0022】
各スライダ部16a、16bとその上方のクランクケース5との間には、それぞれバネ(
図1では省略)が設けられる。
【0023】
前記バネについて説明する。前記バネは、それぞれ同様に形成されるため、第1コンロッド3側に配置されるものについて説明し、第2コンロッド7側に配置されるものについては説明を省略する。なお、本実施の形態においては第1コンロッド3側に配置されるスライダ部16aを第1スライダ部16aともいい、第2コンロッド7側に配置されるスライダ部16bを第2スライダ部16bともいう。第1スライダ部16aと第2スライダ部16bは、同じ部材を左右対称に配置して構成される。
【0024】
図2及び
図3に示すように、バネ18は、概ね中空コイル状に形成され、第1スライダ部16aの往復動に応じて伸縮するようになっている。バネ18は、上端をクランクケース5の天井部5aに固定されると共に、下端を第1スライダ部16aの重心上の上面部39に固定される。
【0025】
バネ18は、上下両端部に形成され上下方向に同軸かつ直線状に延びる基部18aと、基部18a間に形成され基部18aの軸を中心とする螺旋状に形成されるコイル部18bとを備える。コイル部18bは、上下方向もしくは長手方向の中央部に形成され往復動部4の往復動に応じて伸縮する大伸縮部19aと、大伸縮部19aの両端に隣接して形成され大伸縮部19aより伸縮量が小さい小伸縮部19bとを備える。小伸縮部19bは、大伸縮部19aよりバネ18の伸縮方向単位長さ当たりの巻き数を多くして形成される。バネ18は、ピストン2が下死点に位置するとき、自然長となるように設定される。なお、バネ18は、クランクケース5と第1スライダ部16aとの間に設けられるものとしたが、クランクケース5とシャフト部15との間に設けられてもよい。
【0026】
小伸縮部19bには、小伸縮部19bの伸長を規制するためのクリップ20が設けられる。クリップ20は概ねC字状に形成され、複数の高さ位置のバネ18に掛けられる。
【0027】
また、バネ18内には、クランクケース5内に形成されたクランクケース内油路21と往復動部4内に形成された第1往復動部内油路4aとを接続するためのバネ内油路22が形成される。クランクケース内油路21には、図示しないオイルポンプが接続される。オイルポンプは、クランクケース内油路21に潤滑油を供給する。バネ内油路22は、バネ18の両端間に亘って形成されると共に、バネ形状に沿って形成される。
【0028】
また、上側の基部18aには、クランクケース5に締結される第1締結部材23aが設けられると共に、第1締結部材23aの締結力でクランクケース5に圧着される第1圧着部24aが設けられる。第1圧着部24aは、第1締結部材23aより上方の基部18aに形成され、上方から下方に向かうにつれて拡径する断面円形のテーパ状に形成される。第1締結部材23aは、基部18aの外周に回転可能に嵌合される筒状に形成される。第1締結部材23aは第1圧着部24aにより上方への移動を規制される。第1締結部材23aの下端部には、径方向外方に突出する頭部38aが形成される。頭部38aは平面視六角形状に形成され、ボルトの頭部として機能する。頭部38aより上方の第1締結部材23aには、雄ネジ(図示せず)が形成される。
【0029】
また、クランクケース5には、第1圧着部24aを受ける第1受面25aが形成されると共に、第1締結部材23aと螺合される雌ネジ(図示せず)が形成される。第1受面25aは、断面円形に形成されたクランクケース内油路21の内周面を下方に向かうにつれて拡径させて形成される。雌ネジは、第1受面25aより下方のクランクケース内油路21の内周面に形成される。第1締結部材23aの雄ネジをクランクケース5の雌ネジに螺合させて締め付けることにより、上側の基部18aがクランクケース5に固定されると共に、第1圧着部24aが第1受面25aに圧着される。これにより、クランクケース内油路21とバネ内油路22とが液密に接続される。
【0030】
また、下側の基部18aには、第1スライダ部16aに締結される第2締結部材23bが設けられると共に、第2締結部材23bの締結力で第1スライダ部16aに圧着される第2圧着部24bが設けられる。第2圧着部24bは、第2締結部材23bより下方の基部18aに形成され、下方から上方に向かうにつれて拡径する断面円形のテーパ状に形成される。第2締結部材23bは、基部18aの外周に回転可能に嵌合される筒状に形成される。第2締結部材23bは第2圧着部24bにより下方への移動を規制される。第2締結部材23bの上端部には、径方向外方に突出する頭部38bが形成される。頭部38bは平面視六角形状に形成され、ボルトの頭部として機能する。頭部38bより下方の第2締結部材23bには、雄ネジ(図示せず)が形成される。
【0031】
また、第1スライダ部16aには、第2圧着部24bを受ける第2受面25bが形成されると共に、第2締結部材23bと螺合される雌ネジ(図示せず)が形成され、かつ、第1スライダ部内油路26aが形成される。第1スライダ部内油路26aは、上下に延びて形成され、上端が上面部39で開放されると共に下端が後述する第1シャフト部内油路27aに接続される。第2受面25bは、断面円形の第1スライダ部内油路26aの内周面を上方に向かうにつれて拡大させて形成される。雌ネジは、第2受面25bより上方の第1スライダ部内油路26aの内周面に形成される。第2締結部材23bの雄ネジを第1スライダ部16aの雌ネジに螺合させて締め付けることにより、下側の基部18aが第1スライダ部16aに固定されると共に、第2圧着部24bが第2受面25bに圧着される。これにより、第1スライダ部内油路26aとバネ内油路22とが液密に接続される。なお、第2スライダ部16bにも同様にバネ18が設けられる。
【0032】
図1に示すように、往復動部4には、第1軸受17aに潤滑油を供給するための第1往復動部内油路4aが形成されると共に、第2軸受17b(
図4参照)に潤滑油を供給するための第2往復動部内油路4bが形成される。
【0033】
図1、
図2及び
図3に示すように、第1往復動部内油路4aは、第1スライダ部16a内に形成される第1スライダ部内油路26aと、第1コンロッド3側のシャフト部15内に形成される第1シャフト部内油路27aと、を備える。第1スライダ部内油路26aは、上下方向に延びて形成され、上端がバネ内油路22に接続されると共に下端が第1シャフト部内油路27aに接続される。第1シャフト部内油路27aは、第1スライダ部内油路26aから第1軸受17aの軸方向位置まで延びる第1軸方向油路28aと、第1軸方向油路28aの先端から径方向外方に延びて第1軸受17aに臨む位置で開口される第1径方向油路29aとを備える。
【0034】
第2往復動部内油路4bも第1往復動部内油路4aと概ね同様に形成される。第2往復動部内油路4bは、第2スライダ部16b内に形成される第2スライダ部内油路26b(
図3にカッコ内符号で示される)と、第2コンロッド7側のシャフト部15内に形成される第2シャフト部内油路27bと、を備える。第2スライダ部内油路26bは、第1スライダ部内油路26aと同様に上下方向に延びて形成され、上端がバネ内油路22に接続されると共に下端が第2シャフト部内油路27bに接続される。第2シャフト部内油路27bは、第2スライダ部内油路26bから第2軸受17bの軸方向位置まで延びる第2軸方向油路28bと、第2軸方向油路28bの先端から径方向外方に延びて第2軸受17bに臨む位置で開口される第2径方向油路29bとを備える。
【0035】
図1及び
図4に示すように、第2コンロッド7には、第2軸受17bに供給される潤滑油を前述の第3軸受17cに供給するための第2コンロッド内油路30が形成される。クランクピン11には、第3軸受17cに供給される潤滑油を遊星歯車10側に供給するためのクランクピン内油路31が形成される。
【0036】
図1及び
図5に示すように、遊星歯車10には、クランクピン内油路31から供給される潤滑油を歯面に供給するための遊星歯車内油路32が形成される。
【0037】
図3に示すように、各スライダ部16a、16bには、バネ18の伸縮による油圧の変動を吸収するための油圧吸収機構33が設けられる。各スライダ部16a、16bに設けられる油圧吸収機構33は同じであるため、第1スライダ部16aに設けられるものについて説明し、第2スライダ部16bに設けられるものについては説明を省略する。
【0038】
第1スライダ部16aに設けられる油圧吸収機構33は、第1スライダ部16a内に形成され第1スライダ部内油路26aと交差する方向に延びると共に第1スライダ部内油路26aに接続される油溜まり部34と、油溜まり部34内に設けられるブラダ35と、ブラダ35の第1スライダ部内油路26a側に設けられ油溜まり部34の延長方向に沿ってスライド可能に形成されるシール用ピストン36と、を備える。油溜まり部34は、第1スライダ部16aに水平方向に貫通する孔を形成したのち、その孔の両端をプラグ37で塞いで形成される。油溜まり部34は断面円形に形成される。なお、油溜まり部34の断面形状は、円形に限るものではなく、矩形、楕円等の他の形状であってもよい。ブラダ35は、膨張収縮可能な袋により形成され内部に圧縮空気が封入される。ブラダ35はプラグ37に隣接して設けられる。
【0039】
次に本実施の形態の作用について説明する。
【0040】
エンジンEが駆動されると、ピストン2がシリンダ1に沿って昇降すると共に、第1コンロッド3から上下方向の力を受けた往復動部4がガイド部6に沿って昇降する。また、往復動部4の昇降動は、第2コンロッド7を介してクランクピン11に伝達される。クランクピン11は遊星歯車10に偏心して設けられるため、第2コンロッド7からの力は遊星歯車10に回転方向の力として作用する。これにより、遊星歯車10は自転しつつ内歯車9に沿って公転し、出力用歯車12に噛合された太陽歯車13を回転させる。太陽歯車13の回転力は、出力軸14を介して出力される。
【0041】
このようにエンジンEが駆動されているとき、クランクケース内油路21には潤滑油が供給される。クランクケース内油路21に供給された潤滑油は、各バネ18のバネ内油路22を通って第1スライダ部内油路26a及び第2スライダ部内油路26bに供給される。バネ18は往復動部4の昇降動に応じて伸縮を繰り返しており、潤滑油はバネ内油路22から第1スライダ部内油路26a及び第2スライダ部内油路26bに流れる際に脈動する。しかし、潤滑油の圧力変動に応じて油圧吸収機構33のブラダ35が拡縮して油溜まり部34内の容積が拡縮するため、潤滑油の圧力変動は吸収され、解消或いは低減される。
【0042】
第1スライダ部内油路26aに供給された潤滑油は、第1シャフト部内油路27aを介して第1軸受17aに供給され、第2スライダ部内油路26bに供給された潤滑油は、第2シャフト部内油路27bを介して第2軸受17bに供給される。
図4から理解されるように、第1軸受17a及び第2軸受17bに供給された潤滑油は、半割すべり軸受17dの内周側を潤滑すると共に、孔17eを通じて半割すべり軸受17dの外周側に流れ、半割すべり軸受17dの外周側から第2コンロッド内油路30に流れ、第2コンロッド内油路30を通じて第3軸受17cに供給される。そして、
図1に示すように、第3軸受17cに供給された潤滑油は、クランクピン内油路31及び遊星歯車内油路32を介して遊星歯車10の歯面に供給される。この後、潤滑油は遊星歯車10と内歯車9との噛合部を潤滑する。なお、出力用歯車12及び太陽歯車13間の潤滑は、従来と同様の方法、すなわち、クランクケース5と出力軸14との間に介在される出力軸支持用の軸受(図示せず)に潤滑油を供給し、この潤滑油を出力軸14内の油路(図示せず)を通じて出力用歯車12の歯面に供給する方法で行うとよい。
【0043】
このように、クランクケース5及び往復動部4の間に設けられたバネ18と、バネ18に形成されたバネ内油路22と、往復動部4に形成され第1軸受17a及び第2軸受17bにバネ内油路22からの潤滑油を供給するための往復動部内油路4a、4bとを備えるものとしたため、ピストン2からの力を第1コンロッド3、往復動部4及び第2コンロッド7を介して遊星歯車機構8に伝達するエンジンEであっても、第1軸受17a及び第2軸受17bに潤滑油を供給することができる。
【0044】
また、バネ18は中空コイル状に形成されるため、簡易な構造でバネ内油路22を形成できる。
【0045】
バネ18の一端には、クランクケース5に締結される第1締結部材23aが設けられると共にクランクケース5に圧着されるテーパ状の第1圧着部24aが形成され、バネ18の他端には、往復動部4に締結される第2締結部材23bが設けられると共に往復動部4に圧着される第2圧着部24bが形成される。このため、バネ18の先端部外周をクランクケース5及び往復動部4に圧着させつつクランクケース5及び往復動部4に締結することができ、クランクケース内油路21とスライダ部内油路26a、26bとをバネ内油路22を介して液密に接続することができる。
【0046】
バネ18は、長手方向の中央部に形成され往復動部4の往復動に応じて伸縮する大伸縮部19aと、大伸縮部19aの両端に隣接して形成され大伸縮部19aより伸縮量が小さい小伸縮部19bとを備えるため、バネ18の両端に伝わる振動を低減することができ、バネ18とクランクケース5との接続部やバネ18とスライダ部16a、16bとの接続部を振動から保護することができる。
【0047】
往復動部4には、バネ18の伸縮による油圧の変動を吸収するための油圧吸収機構33が設けられるため、油圧の脈動を解消又は低減することができ、第1軸受17a及び第2軸受17bに潤滑油を安定して供給できる。
【0048】
第2コンロッド7には、第2軸受17bから第3軸受17cに潤滑油を供給するための第2コンロッド内油路30が形成され、クランクピン11には、第3軸受17cから遊星歯車10側に潤滑油を供給するためのクランクピン内油路31が形成され、遊星歯車10には、遊星歯車内油路32が形成される。このため、第3軸受17cを潤滑できると共に、遊星歯車10と内歯車9との噛合部を潤滑できる。
【0049】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような変形例も可能である。
【0050】
(1)基部18aの変形例
図6に示すように、バネ40は、上側の基部41が略直角に屈曲されてもよい。この場合、バネ40の上側の端部は、クランクケース5の側面5bに固定されるとよい。
【0051】
(2)小伸縮部19bの第1変形例
小伸縮部19bは、バネの伸縮方向単位長さ当たりの巻き数によらず、バネ材料を部分的に高強度材料に変えて形成されてもよい。この場合、大伸縮部19aと小伸縮部19bを予め別々に形成し、大伸縮部19aの両端に小伸縮部19bを溶接してバネ18を形成してもよい。また、大伸縮部19aと小伸縮部19bを一体に形成しつつ大伸縮部19aと小伸縮部19bとで添加材を変えてもよい。
【0052】
(3)小伸縮部19bの第2変形例
図7に示すように、小伸縮部50は、大伸縮部19aの内周側に巻かれて形成されるものであってもよい。この場合、径方向に隣接するバネ51同士をクリップ52で留めてもよい。
【0053】
(4)バネ全体の変形例
バネは、クランクケース5と往復動部4とを往復動部4の往復動を許容しつつ接続する板バネで構成されてもよい。
【0054】
(5)潤滑部位の変形例
本実施の形態では第1軸受17aと第2軸受17bの両方に潤滑油を供給するものとした。しかし、第1軸受17a及び第2軸受17bの一方には本実施の形態に係る構造で潤滑油を供給する必要がない場合、他方にのみ本実施の形態に係る構造で潤滑油を供給してもよい。
【0055】
(6)バネ接続構造の変形例
図8に示すように、バネ18は、配管継手60を介してクランクケース5側の配管部61に接続されるものとしてもよい。この場合、配管部61はクランクケース内油路21と接続されるようにクランクケース5に溶接等で一体に設けられてもよく、クランクケース5と一体に鋳造されてもよい。また、配管部61は、
図3に示す構造、すなわち、配管部61に第1締結部材23a及び第1圧着部24aを設けると共に、クランクケース5に第1受面25a及び雌ネジを設け、雌ネジに第1締結部材23aを締結することで第1圧着部24aを第1受面25aに圧着させる構造でクランクケース内油路21と接続されてもよい。配管継手60は、カプラタイプのカップリングであるとよい。具体的には、配管継手60は、雌コネクタ62と、雌コネクタ62内に挿入される雄コネクタ63と、雄コネクタ63及び雌コネクタ62をロックするロック機構64と、雄コネクタ63及び雌コネクタ62のそれぞれに設けられ雄コネクタ63及び雌コネクタ62が接続されたとき開弁すると共に、雄コネクタ63及び雌コネクタ62が離脱されたとき閉弁する弁機構65とを備える。
【0056】
ロック機構64は、雄コネクタ63の挿入部外周に形成されたロック溝66と、雌コネクタ62に径方向内方に出没可能に設けられたボール67と、雌コネクタ62の外周に軸方向スライド可能に設けられ軸方向の一方方向に移動されたときボール67を径方向内方に突出させた姿勢で保持すると共に、他方方向に移動されたときボール67の保持を解除するロックスリーブ68と、ロックスリーブ68を一方方向に付勢するロック用スプリング69とを備える。
【0057】
弁機構65は、雄コネクタ63及び雌コネクタ62の流路63a、62a内に軸方向スライド可能に設けられたキノコ型の弁体70と、雄コネクタ63及び雌コネクタ62の流路63a、62a内に設けられた環状の弁座71と、弁体70を弁座71に押し付ける閉弁用スプリング72とを備える。弁座71は流路63a、62aの開放端に臨んで形成されており、弁体70は、キノコ型の先端を開放端側に向けて配置され、弁座71に着座されたとき先端を開放端から突出させるように形成されている。これにより、雌コネクタ62内に雄コネクタ63が挿入されたとき、雌コネクタ62の弁体70の先端と雄コネクタ63の弁体70の先端とが当たり、互いに同じバネ力で押し合うように形成されている。
【0058】
また、バネ18は、配管継手60を介して往復動部4側(
図2参照)の配管部(図示せず)に接続されるものとしてもよい。この場合、配管部は、上述の配管部61とクランクケース内油路21とを接続する構造と同様の構造で第1スライダ部内油路26a(または第2スライダ部内油路26b)と接続されるとよい。
【0059】
このように、クランクケース5には、潤滑油を供給するための配管部61が設けられ、往復動部4には、潤滑油を受け入れるための配管部(図示せず)が設けられ、バネ18の一端は配管部61に配管継手60を介して接続され、バネ18の他端は配管部(図示せず)に配管継手60を介して接続されるものとした場合、バネ18の着脱及び交換を容易に行うことができる。
【0060】
なお、弁機構65は省略されてもよい。この場合、配管継手を安価にできる。
【0061】
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。