JP2007139152A

JP2007139152A - クランクシャフト支持構造

Info

Publication number: JP2007139152A
Application number: JP2005337134A
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
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: JP4947959B2

Abstract

【課題】外輪に鍔部を有しない場合であっても、保持器の軸方向への移動を規制可能な針状ころ軸受を有するクランクシャフト支持構造を提供する。
【解決手段】クランクシャフト支持構造は、軸部３２および軸部３２の両端に位置するクランクアーム３３とを有するクランクシャフト３１と、クランクシャフト３１の軸部３２を回転自在に支持する針状ころ軸受４１とを備える。針状ころ軸受４１は、外輪４２と、外輪４２の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ４３と、両端面が外輪４２の端面から突出し、クランクアーム３３と接する保持器４４とを備え、固定ピン３５によってエンジンブロック３４に固定される。
【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５によって支持されることがある。滑り軸受５は負荷容量が高いので、高負荷環境下で使用される軸受として好適である。

ただし、滑り軸受５はアキシアル荷重を支持することができないので、クランクシャフト１の軸方向への移動を防止するために、クランクアーム３とエンジンブロック７およびベアリングキャップ８との間にスラストワッシャ６を配置する。なお、このスラストワッシャ６は、軸部２が複数ある場合には、少なくとも１箇所に配置すればよい。

また、近年では、環境への配慮から省燃費で騒音や振動の少ない自動車が求められるようになったことに伴い、滑り軸受５に代えて図７に示すような針状ころ軸受１１が用いられることがある。

針状ころ軸受１１は、両端に鍔部１２ａを有する外輪１２と、外輪１２の内径面に沿って配置される針状ころ１３と、針状ころ１３の間隔を保持する保持器１４とを備える。また、両端にクランクアーム３が配置されている軸部２を支持するために、外輪１２は、米国特許第１９２１４８８号公報（特許文献１）に記載されているように、軸受の軸線方向に延びる分割線１２ｄによって分割した外輪部材１２ｂ，１２ｃを組み合わせて構成される（図８参照）。

このような針状ころ軸受１１は、針状ころ１３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１１は、滑り軸受５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。

この針状ころ軸受１１をクランクシャフト１を支持する軸受として使用する場合、図９に示すように、外輪１２とエンジンブロック７とにそれぞれ凹部を設けて、固定ピン１５によって位置を固定する。この針状ころ軸受１１は、鍔部１２ａがアキシアル荷重を支持することができるので、スラストワッシャ等を配置する必要がない。
米国特許第１９２１４８８号公報

しかし、上記構成の針状ころ軸受１１において、鍔部１２ａを有する外輪１２は剛性が非常に高く、２つの外輪部材１２ｂ，１２ｃに分割する際に大きな力が必要となる。さらには、大きな力を加えて外輪１２を分割する際に外輪１２に変形が生じる恐れがある。

一方、図１０に示すように基本構成は針状ころ軸受１１と同様で、外輪２２の両端に鍔部を有さない針状ころ軸受２１を使用することも考えられる。ただし、この場合には、保持器２４の軸方向への移動を規制する手段がないため、針状ころ２３が外輪２２の軌道面を外れてしまう恐れがある。

そこで、この発明の目的は、外輪に鍔部を有しない場合であっても、保持器の軸方向への移動を規制可能な針状ころ軸受を有する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、軸部および軸部の両端に位置するクランクアームとを有するクランクシャフトと、クランクシャフトの軸部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、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、両端部が外輪の端面から突出し、クランクアームと接する保持器とを備える。

上記構成とすることにより、保持器の軸方向への移動がクランクアームの壁面によって規制されるので、外輪に鍔部を有しない場合であっても針状ころが外輪の軌道面から外れることがない。その結果、針状ころの円滑な回転を維持可能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、外輪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。さらに好ましくは、保持器は軸線方向に延びる分割線によって２以上に分割された分割保持器である。または、保持器は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保持器である。

クランクシャフトを支持する針状ころ軸受は、両端をクランクアームに挟まれた軸部に配置されるので、軸方向に圧入することができない。そこで、上記構成のように、外輪と保持器とをそれぞれ分割することにより、このような場所に使用することが可能となる。

この発明は、保持器の両端をクランクアームと当接させて、保持器の軸方向への移動を規制することにより、円滑な回転を維持可能なクランクシャフト支持構造を得ることができる。

図１〜図３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、軸部３２および軸部３２の両端に位置するクランクアーム３３とを有するクランクシャフト３１と、クランクシャフト３１の軸部３２を回転自在に支持する針状ころ軸受４１とを備える。

針状ころ軸受４１は、外輪４２と、外輪４２の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ４３と、両端部が外輪４２の端面から突出し、クランクアーム３３と接する保持器４４とを備え、固定ピン３５によってエンジンブロック３４およびベアリングキャップ３６に固定されている。

外輪４２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２つの外輪部材４２となる。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４２を得る。なお、このような製造方法を「自然割り」という。

この外輪４２は、軸方向端部に鍔部を有していないので、２つに分割する際に大きな力を必要としない。これは、製造が容易になるという効果に留まらず、分割時に外輪４２の変形等を防止することができるという効果を奏する。さらに、鍔部を有しないことにより、限られたスペースの中でころ長さをできるだけ長くすることが可能となるので、負荷容量の大きな針状ころ軸受４１を得ることができる。

一方、保持器４４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、図３（ａ）に示すように、切断部４４ｂで円周方向に２分割された分割保持器４４ａを２つ組み合わせて形成する。また、図３（ｂ）に示すように、針状ころ４３を収容するポケット４４ｃを有する。

上記構成の針状ころ軸受４１は、保持器４４の両端がクランクアーム３３と接しているので、外輪４２に鍔部を設けなくても保持器４４の軸方向の移動を規制することができる。その結果、針状ころ４３が外輪４２の軌道面を外れることがなくなるので、針状ころ４３の円滑な回転を維持することができる。

次に、図４を参照して、上記構成の針状ころ軸受４１をクランクシャフト３１に組込む方法を説明する。

まず、エンジンブロック３４の上に一方側の外輪部材４２ａと、予め針状ころ４３を組込んだ分割保持器４４ａとを置く。その上にクランクシャフト３１を置いて、さらにその上から他方側の外輪部材４２ａと予め針状ころ４３を組込んだ分割保持器４４ａとを置く。最後にベアリングキャップ３６で固定する。

上記構成の保持器４４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る例を示したが、これに限ることなく、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してもよい。

また、外輪４２は、２つの外輪部材４２ａ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４２ａを組み合わせるものであってもよい。

さらに、保持器４４は、円周上の２箇所に切断部４４ｂを有する２分割型の保持器４４の例を示したが、これに限ることなく、円周上の１箇所に切断部を有する一体型の保持器としてもよい。

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）は正面図、（ｂ）は側断面図である。図１のクランクシャフト支持構造の組立て時の図である。従来のクランクシャフトを示す図である。従来のクランクシャフト支持構造を示す図であって、クランクアームとエンジンブロックとの間にスラストワッシャを配置した図である。クランクシャフトの軸部を支持する従来の針状ころ軸受を示す図である。図６に使用される外輪部材を示す図である。従来のクランクシャフト支持構造であって、両端に鍔部を有する針状ころ軸受で軸部を支持する例を示す図である。従来のクランクシャフト支持構造であって、両端に鍔部を有さない針状ころ軸受で軸部を支持する例を示す図である。

符号の説明

１，３１クランクシャフト、２，３２軸部、３，３３クランクアーム、４クランクピン、５滑り軸受、６スラストワッシャ、７，３４エンジンブロック、８，３６ベアリングキャップ、１１，２１，４１針状ころ軸受、１２，２２，４２外輪、１２ａ鍔部、１２ｂ，１２ｃ，４２ａ外輪部材、１３，２３，４３針状ころ、１４，２４，４４保持器、４４ａ分割保持器、４４ｂ切断部、４４ｃポケット、１５，３５固定ピン。

Claims

軸部および前記軸部の両端に位置するクランクアームとを有するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの前記軸部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、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、両端部が前記外輪の端面から突出し、前記クランクアームと接する保持器とを備える、クランクシャフト支持構造。
前記外輪は、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、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、軸線方向に延びる分割線によって２以上に分割された分割保持器である、請求項１または２に記載のクランクシャフト支持構造。
前記保持器は、円周上の一箇所に軸線方向に延びる切断部を有する、請求項１または２に記載のクランクシャフト支持構造。