JP2007002873A - クランクシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フライホイールの慣性力によりクランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑える。
【解決手段】フライホイール７と一体に回転するクランクシャフト２１をクランクケース１０に回転自在に支持するクランクシャフト２１の支持構造において、クランクケース１０の側方にクランクケースカバー１１を設けて上記フライホイール７をその内側に収納し、上記クランクシャフト２１の端部２３ａを前記フライホイール７の外側に突出させ、前記クランクケースカバー１１に端軸受部２０を設けて、その端軸受部２０で前記クランクシャフト２１の端部２３ａを回転自在に支持する。このようにすれば、クランクシャフト２１は、クランクシャフト２１の回転に合わせてフライホイール７が追随して回転しやすくなる。このため、クランクシャフト２１の回転に加減速が生じた際に、フライホイール７の慣性力によってクランクシャフト２１に作用する軸周り捩れの力を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンのクランクシャフト、及びそのクランクシャフトの支持構造に関するものである。

従来のエンジンのクランクシャフトとして、例えば、図３に示すように、分割して形成されたクランクジャーナル部３，１３を、クランクピン４により軸方向へ連結して構成した分割式のクランクシャフト１がある。
この分割式のクランクシャフト１は、回転軸となる同心軸のクランクジャーナル部３，１３を有するクランクウェブ部５，１５が、シリンダ室Ｓの直下で対向して設けられており、その両クランクウェブ部５，１５に形成した軸孔５ａ，１５ａにクランクピン４を挿通することにより、両クランクジャーナル部３，１３は軸方向へ連結されている。
また、コンロッド６は、その対向するクランクウェブ部５，１５の間に嵌められるとともに、コンロッド６に形成した軸孔６ａに前記クランクピン４が挿通されてクランクシャフト１に対し回転自在に支持されている。

そのクランクシャフト１は、クランクケース１０内に設けた軸受２，１２によって前記クランクジャーナル部３，１３の外周で支持されており、前記クランクピン４の軸心は、そのクランクジャーナル部３，１３の軸心に偏心して設けられている。このため、クランクシャフト１の回転とともに、コンロッド６上端に取り付けたピストン（図示せず）がシリンダ室Ｓ内で進退可能となる。
このとき、クランクシャフト１が回転する際に、クランクウェブ部５，１５にカウンターウェイトが与えられているので、ピストン及びコンロッド６の進退運動によって生じる慣性力を打ち消す働きをしている。

クランクケース１０内の空間は、図３に示すように、側方に突出して設けたクランクケースカバー１１により閉じられており、そのクランクケースカバー１１の内側に点火タイミング用のフライホイール７が収納されている。クランクシャフト１のクランクケースカバー１１側に位置するクランクジャーナル部１３の端部１３ａが、このフライホイール７の中心に設けた軸受孔７ａに挿通されて、その端部１３ａに固定具８がねじ込まれることによりクランクシャフト１とフライホイール７とが一体に回転するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２４９１９２号公報

しかし、ピストン、コンロッドが進退運動する際に、クランクシャフトの回転は加減速を繰り返すため、その加減速の度にクランクシャフトには、特にフライホイール側の端部において軸周り捩れの力が作用する。これはフライホイールは重量が大きいので、クランクシャフトの回転が加減速するのに応じて、フライホイールには大きな慣性力が作用するからである。
この捩れの力は、エンジンにフリクションロスを生じさせ、そのロスは、特に分割式クランクシャフトの場合には、接合部の捩れ等によりさらに大きくなる。その結果、フライホイールと点火パルスとの距離を変化させてしまい、また、クランクケースの負担が大きくなるので、エンジンの出力低下、燃費の低下、各部品の耐久性低下等をもたらすこととなり好ましくない。

そこで、この発明は、フライホイールの慣性力によりクランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑えることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、クランクシャフトの端部をフライホイールの外側へ突出させて、その端部をクランクケースカバーに設けた軸受で回転自在に支持したのである。
このようにすれば、クランクシャフトは、フライホイールの両側において軸受で支持されるので、クランクシャフトの回転に合わせてフライホイールが追随して回転しやすくなる。このため、クランクシャフトの回転に加減速が生じた際に、フライホイールの慣性力によってクランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑えることができる。

この発明は、以上のようにしたので、フライホイールの慣性力によりクランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑え、エンジンのフリクションロスを低減することができる。

上記手段の実施形態として、クランクケースの側方にクランクケースカバーを設けてその内側にフライホイールを収納し、前記フライホイールと一体に回転するクランクシャフトをクランクケースに回転自在に支持するクランクシャフトの支持構造において、前記クランクシャフトの端部を前記フライホイールの外側に突出させ、前記クランクケースカバーに端軸受部を設けて、その端軸受部で前記クランクシャフトの端部を回転自在に支持したクランクシャフトの支持構造を採用し得る。
このようにすれば、クランクシャフトは、フライホイールの外側においてクランクケースカバーに設けた端軸受部で支持されるので、クランクシャフトとフライホイールとが追随して回転しやすくなる。このため、フライホイールの慣性力によりクランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑えることができる。

また、上記クランクシャフトが、複数のクランクジャーナル部を軸方向へ連結して形成したものである場合には、その接合部に生じる捩れを効果的に抑えることができる。

上記クランクシャフトの支持構造に使用するクランクシャフトとして、そのクランクシャフトを収納するクランクケースの側方にクランクケースカバーが設けられてその内側にフライホイールが収納されており、上記クランクシャフトの端部を前記フライホイールの外側に突出させることにより、その端部を、前記クランクケースカバーに設けた端軸受部で回転自在に支持できるようにしたものを採用し得る。
このクランクシャフトによれば、その端部を、フライホイールの外側においてクランクケースカバーに設けた端軸受部で支持できるので、クランクシャフトとフライホイールとが追随して回転しやすくなるので、クランクシャフトに作用する軸周り捩れの力を抑えるという所期の効果を発揮し得る。

さらに、従来構造を有するエンジンにおいて、既設のクランクケースカバー及びクランクシャフトを取り外した後、上記フライホイールの外側にその端部を突出可能としたクランクシャフトをそのクランクケースに取り付け、その端部を回転自在に支持可能な端軸受部を設けたクランクケースカバーを、前記端部の支持状態で前記クランクケースに取り付けるクランクシャフトの支持強化方法を採用し得る。
このようにすれば、従来構造のクランクシャフト支持構造を有するエンジンにおいて、クランクケースカバー及びクランクシャフトを交換することにより、上記各実施形態に示すクランクシャフト支持構造を容易に付加できるようになる。このため、既製のエンジンにおいて、容易に効果的なフリクションロスの低減を図ることができる。

一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、単気筒の二輪車用エンジンに使用されるクランクシャフト２１の支持構造を示す断面図である。図２は、同じくその要部を示す斜視図である。

このクランクシャフト２１は、二つのクランクジャーナル部３，２３を軸方向に同心軸に対向して配置して、その各クランクジャーナル部３，２３のシリンダ室Ｓ側の端部に設けたクランクウェブ部５，２５同士をクランクピン４で連結して構成されている。また、そのクランクジャーナル部２３のクランクケースカバー１１側の端部２３ａ（クランクシャフト２１の端部２３ａ）及びテーパ部２３ｃが、フライホイール７の中心に設けた軸受孔７ａに挿通されて、その端部２３ａのねじ部２３ｂに固定具８がねじ込まれて固定されている。

そのクランクジャーナル部２３の端部２３ａは、フライホイール７の前記軸受孔７ａを貫通してさらにクランクケース１１側に突出しており、その突出した端部２３ａが、クランクケースカバー１１に設けた端軸受部２０に回転自在に支持されている。
なお、端軸受部２０は、クランクケースカバー１１の内側に設けた環状突起からなる係止部２４に嵌めて固定されており、その係止部２４内には、クランクケースカバー１１の内外を貫通する孔２４ａが設けられているので、端部２３ａ及び端軸受部２０が、クランクケースカバー１１の外側から視認できる状態になっている。端部２３ａ及び端軸受部２０は、その孔２４ａに外側から嵌められたキャップ２２により保護されている。

シリンダ室Ｓ内での燃焼により、クランクシャフト２１が、図２に矢印Ｂに示すように回転すると、フライホイール７は矢印Ａの方向へ一体に回転する。
このとき、例えば、クランクシャフト２１の回転数が増加（加速）すると、フライホイール７は重量が大きいので、フライホイール７には、見かけ上その加速前の回転数に留まろうとする慣性力が生じて、加速しようとするクランクシャフト２１には軸周り方向（矢印Ｂ方向）の捩れの力を生じさせる。また、フライホイール７は、その全周に亘って重量が均等に配分されておらず、その回転中心と重量重心とが一致していないケースも多いので、そのような場合には、上記捩れの力はさらに大きなものとなる。
しかし、このクランクシャフト２１は、そのフライホイール７の両側において軸受１２及び端軸受部２０でクランクケース１０に支持されているので、クランクシャフト２１とフライホイール７とは追随して回転しやすい状況にある。これは、重量の大きいフライホイール７が、軸受１２及び端軸受部２０の両方で支持されているので、フライホイール７が軸受１２を支持点とする片持ち状態になるのを回避し得るとともに、その軸受１２への負担も軽減し得ることが影響しているとも考えられる。
このため、フライホイール７の慣性力によりクランクシャフト２１に作用する軸周り方向の捩れの力を抑えることができる。

また、クランクシャフト２１の回転数が減少（減速）する場合にも、上記と同様の作用により、フライホイール７の慣性力によりクランクシャフト２１に作用する軸周り方向（矢印Ｂの反対方向）の捩れの力を抑えることができる。

なお、この実施例は、着脱可能のクランクケースカバー１１によってクランクケース１０の側方が閉じられた二輪車の単気筒エンジンに、クランクシャフトの支持構造を採用したものであるが、実施の態様は、エンジンの気筒数や、シリンダ配置に限定されるものではなく、クランクシャフトの端部が、クランクケースカバーの内側面に対向している構造を有するすべてのエンジンに採用することができる。
また、クランクケースカバーに端軸受部を設けることにより、実施例に示すクランクシャフトの支持構造を有さない態様のエンジンにおいて、クランクシャフト及びクランクケースカバーを交換することにより、容易に上記支持構造に変更することも可能となる。

さらに、軸受２，１２及び端軸受部２０の態様は、この実施例に図示するボールベアリングに限定されるものではなく周知の軸受構造を採用し得るので、例えば、ローラベアリングや、油圧が供給されてフローティング支持可能であればメタルベアリングの構造も採用し得る。

一実施例の断面図 同実施例の斜視図 従来例の断面図

符号の説明

１，２１ クランクシャフト
２，１２ 軸受
３，１３，２３ クランクジャーナル部
１３ａ，２３ａ 端部
４ クランクピン
５，１５，２５ クランクウェブ部
５ａ，１５ａ，２５ａ 軸孔
６ コンロッド
７ フライホイール
８ 固定具
９ スプロケット
１０ クランクケース
１１ クランクケースカバー
２０ 端軸受部
２２ キャップ
２３ｂ ねじ部
２３ｃ テーパ部
２４ 係止部
Ｓ シリンダ室

Claims (4)

1. クランクケース１０の側方にクランクケースカバー１１を設けてその内側にフライホイール７を収納し、前記フライホイール７と一体に回転するクランクシャフト２１をクランクケース１０に回転自在に支持するクランクシャフト２１の支持構造において、
   上記クランクシャフト２１の端部２３ａを上記フライホイール７の外側に突出させ、前記クランクケースカバー１１に端軸受部２０を設けて、その端軸受部２０で前記クランクシャフト２１の端部２３ａを回転自在に支持したことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
2. 上記クランクシャフト２１は、複数のクランクジャーナル部２３を軸方向へ連結して形成したものであ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支持構造。
3. 請求項１又は２に記載のクランクシャフトの支持構造に使用するクランクシャフト２１であって、
   上記クランクシャフト２１を収納するクランクケース１０の側方にクランクケースカバー１１が設けられてその内側にフライホイール７が収納されており、上記クランクシャフト２１の端部２３ａを前記フライホイール７の外側に突出させることにより、その端部２３ａを、前記クランクケースカバー１１に設けた端軸受部２０で回転自在に支持できるようにしたクランクシャフト。
4. クランクケース１０の側方にクランクケースカバー１１を設けてその内側にフライホイール７を収納し、前記フライホイール７と一体に回転するクランクシャフトをクランクケース１０に回転自在に支持したエンジンに、請求項１又は２に記載のクランクシャフト２１の支持構造を付加するクランクシャフトの支持強化方法であって、
   上記エンジンのクランクケース１０から既設のクランクケースカバー及び既設のクランクシャフトを取り外した後、上記フライホイール７の外側にその端部２３ａを突出可能としたクランクシャフト２１を前記クランクケース１０に取り付け、その端部２３ａを回転自在に支持可能な端軸受部２０を設けたクランクケースカバー１１を、前記端部２３ａの支持状態で前記クランクケース１０に取り付けることを特徴とするクランクシャフトの支持強化方法。

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