JP2007139151A

JP2007139151A - クランクシャフト支持構造

Info

Publication number: JP2007139151A
Application number: JP2005337133A
Authority: JP
Inventors: Shinji Oishi; 真司大石; Makoto Nishikawa; 誠西川; Akihiko Katayama; 昭彦片山
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】組込み時の保持器の脱落を防止した針状ころ軸受を使用することにより、組込みが容易なクランクシャフト支持構造を提供する。
【解決手段】針状ころ軸受１１は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材１２を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ１３と、円周上の一箇所に軸線方向に延びる切断部１４ａを有する一体型の保持器１４とを備える。保持器１４は、円周上の一箇所に切断部１４ａを有する一体型の保持器であって、切断部１４ａの一方側端部に凸部１４ｂを有し、他方側端部に凹部１４ｃを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等のエンジンに使用するクランクシャフトの支持構造に関するものである。

クランクシャフト１は、図５に示すように、軸部２と、クランクアーム３と、隣接するクランクアーム３の間にコンロッドを配置するためのクランクピン４とを有する。そして、軸部２は図６に示すように、滑り軸受２０によって回転自在に支持されている。

また、軸部２を支持する軸受として滑り軸受２０に代えて、例えば図７に示すような、外輪６と、外輪６の内径面に沿って配置される針状ころ７と、隣接する針状ころ７の間隔を保持する保持器８とを備える針状ころ軸受５を用いることが考えられる。

このような針状ころ軸受５は、針状ころ７と軌道面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有しており、自動車や二輪エンジン等、あらゆる分野に広く利用されている。また、針状ころ軸受５は、滑り軸受と比較すると負荷容量は低いが、回転時の摩擦抵抗が小さいので、回転トルクの低減や支持部分の給油量を減らすことが可能となる。

ただし、図６に示すように、軸部２の両端にはクランクアーム３が配置されており、針状ころ軸受５を軸方向に圧入することができない。そこで、このような場所に使用可能な軸受が、例えば、米国特許第１９２１４８８号公報（特許文献１）に記載されている。

同公報に記載されている針状ころ軸受は、図８に示すような、外輪９を軸受の軸線方向に延びる分割線９ｃによって分割した外輪部材９ａ，９ｂと、同様に分割した保持器（図示せず）とを備える。
米国特許第１９２１４８８号公報

上記公報に記載されている針状ころ軸受は、クランクシャフト１のクランクアーム３に挟まれた軸部２に組込む場合、針状ころを収容した保持器および外輪部材９ａ，９ｂをそれぞれ径方向から組込むことができる。

このとき、外輪９および保持器の両方が２分割されているので、外輪９を組込む際に保持器の脱落を防止する手段を講じる必要がある。これは、組込み作業手順を複雑にするばかりでなく、保持器の脱落を防止するための特別の部材が必要になる場合もあり、作業工数や作業コストの増大につながる。

そこで、この発明の目的は、組込み時の保持器の脱落を防止した針状ころ軸受を使用することにより、組込みが容易なクランクシャフト支持構造を提供することである。

この発明に係るクランクシャフト支持構造は、クランクシャフトと、クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備える。針状ころ軸受に注目すると、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、円周上の一箇所に軸線方向に延びる切断部を有する一体型の保持器とを備える。

上記構成の針状ころ軸受は、保持器を弾性変形させてクランクシャフトに組込んだ後、外輪部材を径方向から組込むこととなる。このとき、保持器が分解して脱落することがないので、組込み作業が容易なクランクシャフト支持構造を得ることができる。

好ましくは、保持器は樹脂材料により形成されている。樹脂材料は弾性変形能が高いので、上記のような手順で組込む保持器材料として最適である。

好ましくは、この保持器は切断部の一方側に凸部と、他方側に凸部を受け入れる凹部とを有する。これにより、保持器の脱落をより確実に防止できるので、さらに組込み作業が容易なクランクシャフト支持構造を得ることができる。

クランクシャフトは、例えば、多気筒エンジンに使用される。多気筒エンジンに使用されるクランクシャフトは、両端をクランクアームで挟まれた軸部を有し、これは気筒数に比例して多くなる。このようなクランクシャフトに上記構成の針状ころ軸受を使用することにより、より高い効果が期待できる。

この発明は、一体型保持器とすることによって、外輪組込み時の保持器の脱落を防止することにより、組込みが容易なクランクシャフト支持構造を得ることができる。

図１を参照して、この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造を説明する。

図１に示すクランクシャフト支持構造は、クランクシャフト１５と、シリンダブロック１６ａと、ベアリングキャップ１６ｂと、クランクシャフト１５とベアリングキャップ１６ｂとの間に配置され、クランクシャフト１５を回転自在に支持する針状ころ軸受１１とを備える。

針状ころ軸受１１は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材１２を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ１３と、円周上の一箇所に軸線方向に延びる切断部１４ａを有する一体型の保持器１４とを備える。

外輪部材１２は、図２（ａ）に示すような円筒を切削加工により形成し、図２（ｂ）に示すように円周方向の２箇所で割ることによって得られる。このとき、分割部分の端面には研削加工等を施さないので、図２（ｃ）に示すように割れたときの凹凸が残っている。軸受使用時には、対応する端面を突合させることにより円筒形状の外輪を得る。なお、このような製造方法を「自然割り」という。

一方、保持器１４は、図３（ａ）に示すように、円周上の一箇所に切断部１４ａを有する一体型の保持器であって、図３（ｂ）に示すように、切断部１４ａの一方側端部に凸部１４ｂを有し、他方側端部に凹部１４ｃを有する。この凸部１４ｂと凹部１４ｃとは、軸受組込み時に嵌合して固定される。

次に、上記構成の針状ころ軸受１１をクランクシャフト１５に組込む方法を説明する。

まず、予め針状ころ１３を各ポケットに組込んだ保持器１４を準備する。次に、保持器１４の組込みは、切断部１４ａがクランクシャフト１５に組込み可能な程度まで弾性変形させることにより行う。このとき、保持器１４の凸部１４ｂと凹部１４ｃとを係合させてクランクシャフト１５に固定する。最後に、外輪部材１２をクランクシャフト１５の径方向から組込み、そのさらに外側にシリンダブロック１６ａとベアリングキャップ１６ｂとを組込む。

その結果、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、クランクシャフト１５と、保持器１４と、外輪部材１２と、シリンダブロック１６ａおよびベアリングキャップ１６ｂとの内径面が同心円状に配置され、針状ころ１３の安定した回転を確保することができる。

上記の組込み手順とすることにより、両端をクランクアームで挟まれた軸部にも組込みが可能となる。さらに、この針状ころ軸受１１は、外輪部材１２を組込む際に保持器１４が脱落する心配がない。そのため、組込み作業が容易となり、保持器１４の脱落を防止するための特別の部材も必要としない。その結果、作業工数および作業コストを抑えることができる。

このとき、保持器１４は、金属材料をプレス加工や切削加工して製造した金属製保持器であってもよいが、弾性変形能の高い樹脂材料を射出成型して製造した樹脂製保持器とすることにより、さらに組込み作業が容易となる。

また、外輪は、２つの外輪部材１２からなる例を示したが、これに限ることなく、３つ以上の外輪部材１２を組み合わせるものであってもよい。

さらに、この発明に係るクランクシャフト支持構造は、自動車や二輪車等のあらゆるエンジンのクランクシャフトに適用可能である。また、エンジンの気筒数は単気筒であっても多気筒であってもよいが、図５のＰ部に示すような両端をクランクアームで挟まれた軸部を有する多気筒エンジンに使用されるクランクシャフトに適用することにより、より大きな効果が期待できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、エンジンのクランクシャフト支持構造に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造の組込み時の状態を示す図である。図１の針状ころ軸受の外輪部材を示す図であって、（ａ）分割前の正面図、（ｂ）は（ａ）を２箇所で分割した状態を示す図、（ｃ）は（ｂ）の分割部分の拡大図である。図１の針状ころ軸受の保持器を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は切断部の拡大図である。この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造の組込み後の状態であって、（ａ）は軸方向から見た図、（ｂ）は軸と垂直な方向から見た図である。従来のクランクシャフトを示す図である。図５のＰ部の拡大図である。従来のクランクシャフトの軸部を支持する針状ころ軸受を示す図である。従来の分割外輪を示す図である。

符号の説明

１，１５クランクシャフト、２軸部、３，１７クランクアーム、４クランクピン、５，１１針状ころ軸受、６，９外輪、９ａ，９ｂ，１２外輪部材、９ｃ分割線、７，１３針状ころ、８，１４保持器、１４ａ切断部、１４ｂ凸部、１４ｃ凹部、１６ａシリンダブロック、１６ｂベアリングキャップ、２０滑り軸受。

Claims

クランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備えたクランクシャフト支持構造であって、
前記針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、円周上の一箇所に軸線方向に延びる切断部を有する一体型の保持器とを備える、クランクシャフト支持構造。
前記保持器は、樹脂材料により形成される、請求項１に記載のクランクシャフト支持構造。
前記保持器は、前記切断部の一方側に凸部と、他方側に前記凸部を受け入れる凹部とを有する、請求項１または２に記載のクランクシャフト支持構造。
前記クランクシャフトは、多気筒エンジンに使用される、請求項１〜３のいずれかに記載のクランクシャフト支持構造。