JP2008180237A - クランクシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でクランク打音や打痕等の発生を防止できるクランクシャフトの支持構造を提供する。
【解決手段】クランクシャフト１１の軸部と、鉄製のブッシュ６６が一体的に鋳込まれたアルミニウム合金製のクランクケース５との間に、内輪１１０と外輪１２０及びこれら内・外輪の間に複数の転動体１３０とからなるベアリング３２が嵌め込まれて構成されるクランクシャフトの支持構造において、ベアリングの外輪１２０を、内周に転動体の軌道面が形成された鉄製の内側リング１２１と、内側リング１２１の外周に一体的に結合されたアルミニウム製の外側リング１２２とから構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、クランクシャフトを回転自在に支持するクランクシャフトの支持構造に関する。

シリンダ内を摺動するピストンの直線運動を回転運動に変換するクランクシャフトは、ベアリングを介してクランクケースに回転自在に支持される。ベアリングの外輪を保持すハウジングは、燃焼爆発に対する耐衝撃性及びベアリング外輪との摺接に対する耐摩耗性を向上させるため、アルミニウム製のクランクケースに鉄製のブッシュが一体的に鋳込まれて構成される。

ここで、アルミニウムと鉄とは線膨張係数（各々α_Al、α_Feと表記する）が異なり、鉄製のブッシュが鋳込まれたハウジングの内径は、エンジン温が上昇した熱間時にアルミニウムと鉄の中間の線膨張係数（α_Hと表記する）で拡径する。一方、ベアリングは内・外輪及び転動体（ボールやローラ等）がいずれも鉄製であることから鉄の線膨張係数α_Feで拡径する。これらの線膨張率の関係はα_Al＞α_H＞α_Feである。このため、熱間時にハウジングの内周とベアリングの外周との間に隙間が生じ、クランク打音や打痕が発生するという課題があった。このような課題に対し、鋳鉄製のブッシュの内側に鋼鉄製のスリーブを圧入固定してハウジングを形成し、これによりクランク打音の発生等を抑制したクランクシャフトの支持構造が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−１８４６４８号公報

しかしながら、上記のようなクランクシャフトの支持構造では、ハウジングの拡径を若干抑制することができるものの、比較的大型部品であるクランクケースにスリーブを圧入する工程が必要となり、生産工程が複雑化するという課題や、コストが増大するという課題がある。また、依然としてベアリングとハウジングの線膨張係数に差があるため、熱間時に両者の間にクリアランスが生じるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でクランク打音や打痕等の発生を防止できるクランクシャフトの支持構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決して目的を達成するため、本発明は、クランクシャフトの軸部と、鉄製のブッシュが一体的に鋳込まれたアルミニウム合金製のクランクケースとの間に、内輪と外輪及びこれら内・外輪の間に複数の転動体（例えば、実施形態におけるボール１３０）が設けられてなるベアリングが嵌め込まれて構成されるクランクシャフトの支持構造に関するものである。そのうえで、本発明に係るクランクシャフトの支持構造は、上記外輪が、内周に転動体の軌道面が形成された鉄製の内側リングと、この内側リングの外周に一体的に結合されたアルミニウム製の外側リングとから構成される。ここで、「一体的に結合する」とは、内側リングと外側リングとを隙間無く一体の部材に形成することをいい、例えば内側リングの外周にアルミニウムを鋳込んで内・外リングを形成し、内側リングの外周に外側リングを圧入または焼きばめし（内側リングを圧入または冷やしばめし）、あるいは内側リングの外周に外側リングをロー付けする等により一体の部材に形成する。

請求項２に係る本発明は、上記外側リングが、内側リングの外周にアルミニウムを鋳込んで一体的に結合される。

請求項３に係る本発明は、上記外側リングが、内側リングの外周に圧入されて一体的に結合される。

請求項４に係る本発明は、前記内側リングにおけるクランクシャフトが延びる方向の少なくとも一端側に、外側リングの外径と同一径のつば部を設けて構成される。

請求項５に係る本発明は、前記内側リングの外周と外側リングの内周との接合部に凹凸を設けて構成される。なお凹凸の形態は、内側リングと外側リングの結合方法に応じて軸方向に延びる凹凸、周方向に延びる凹凸、綾目状の凹凸等を用いることができる。

請求項６に係る本発明は、前記外側リングに、防振部材を装着して構成される。

ベアリングの外輪を、内周に転動体の軌道面が形成された鉄製の内側リングと、内側リングの外周に一体的に結合されたアルミニウム製の外側リングとからなる２層構造とした構成によれば、熱間時におけるベアリング外径の拡大を、同様にアルミニウムと鉄の２層構造であるハウジング内径の拡大と同程度にすることができ、これにより隙間の発生を抑止することができる。つまり、ベアリング側の線膨張係数とハウジング側の線膨張係数の差を小さくすることができるので、熱間時におけるベアリング外径の拡大をハウジング内径の拡大と同程度にすることができる。また、ベアリングとハウジングの締め代を不要にできるため、ベアリングを組付けやすくすることができる。

なお、外側リングが内側リングの外周にアルミニウムを鋳込んで一体的に結合される構成によれば、ベアリング外輪の線膨張係数（α_Bと表記する）がアルミニウムと鉄の中間値となり、同様に線膨張係数α_Hがアルミニウムと鉄の中間値であるハウジングと略同一の値α_B≒α_Hとなる。このため、熱間時におけるベアリング外径の拡大とハウジング内径の拡大とが略同一となり、熱間時における両者の隙間を冷間時と同じ状態、すなわち隙間がない状態に維持することができる。

また、外側リングが内側リングの外周に圧入されて一体的に結合される構成によれば、アルミニウム製の外側リングと鉄製の内側リングとは各々の線膨張係数α_Al，α_Feに応じて拡径する。しかしながら、内・外リング間の拡径差が圧入時における締め代の範囲内では両者間に隙間が生じることなく結合した状態が保持されることに加えて、アルミニウムの線膨張係数α_Alを有する外側リングは、これより小さい線膨張係数α_Hのハウジング内に位置するため自由膨張が規制され拡径が制限される。このため、エンジン温が上昇した熱間時でもベアリング外周とハウジング内径との間に隙間が生じることがない。

内側リングの少なくとも一側端に外側リングと同一外径のつば部を設けた構成によれば、内側リングと外側リングとの結合時（例えば前記した鋳込み、圧入、焼きばめ及び冷やしばめ、溶着等の工程）において、内側リングから外方に突出するつば部が軸方向の位置決め基準となり、外側リングを適正位置に容易に結合させることができる。また、外輪の外周面の一部が鉄製となるため、外輪の摩耗を抑制しベアリングの耐摩耗性を向上させることができる。

なお、内側リングの外周と外側リングの内周との接合部に凹凸を設けた構成によれば、内側リングと外側リングとの結合強度（密着性）を高めることができる。

また、外側リングに防振部材を装着した構成によれば、クランク軸からクランクケースに伝わる振動を低減することができ、クランクケースから放射されるノイズを低減することができる。

従って、本発明によれば、比較的小型の部材であるベアリングの外輪を２層化した簡単な構造でクランク打音や打痕等の発生を防止できるクランクシャフトの支持構造を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１および図２を用いて、本発明に係るクランクシャフトの支持構造が適用されるパワーユニット１の構成について説明する。このパワーユニット１は自動二輪車に用いられるものである。なお、以降の説明においては、図２に示す矢印Ｆの方向を前方とし、矢印Ｕの方向を上方とする。

パワーユニット１は、シリンダヘッドカバー２、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、クランクケース５、クランクケースカバー６、及びギアケース７等を備えて構成される。シリンダブロック４には、前後方向に円筒状に延びるシリンダスリーブ８が鋳込まれており、このシリンダスリーブ８に囲まれてシリンダ室８ａが形成される。シリンダ室８ａには、ピストン９がシリンダスリーブ８の軸方向に摺動自在に配設され、コンロッド１０及びクランクピン１２を介してクランクケース５に回転自在に支持されたクランクシャフト１１に接続されている。なお、クランクシャフト１１は、左クランクシャフト半体１１Ｌと右クランクシャフト半体１１Ｒとからなり、クランクピン１２により連結されている。

シリンダスリーブ８、シリンダヘッド３、及び、ピストン９で形成される燃焼室１３には、シリンダヘッド３に形成された吸気口１４及び排気口１５を介して、それぞれ、吸気ポート１６及び排気ポート１７が連通している。そして、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９は、一端が弁軸に取り付けられてリテーナに支持され、他端がシリンダヘッド３に支持されるバルブスプリング２０，２１により、それぞれ吸気口１４及び排気口１５を常時閉じる方向に付勢されている。

さらに、シリンダヘッド３には、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９を開閉作動させるためのカムシャフト２２が左右方向に延びて回転自在に支持されており、このカムシャフト２２に結合されたカム従動スプロケット２３と、クランクシャフト１１（左クランクシャフト半体１１Ｌ）に結合されたカム駆動スプロケット２４とにタイミングチェーン２５が巻き掛けられている。そのため、クランクシャフト１１の回転に合わせてカムシャフト２２が回転し、このカムシャフト２２に形成されたカム２６，２７が、それぞれロッカーアーム２８，２９の一端側を前方に押圧することにより、これらのロッカーアーム２８，２９の他端側が後方に揺動して吸気バルブ１８及び排気バルブ１９を押し出し、吸気口１４及び排気口１５を開閉する。

吸気ポート１６には、スロットルバルブを有するスロットルボディ３０が連通して取り付けられており、図示しないエアクリーナで清浄な状態にされて流れ込む空気の量が調整され、燃料と混合されて吸気ポート１６から吸気口１４を介して燃焼室１３に供給される。そして、この混合気がピストン９で圧縮された後、シリンダヘッド３に取り付けられた点火プラグ３１で点火されて燃焼し、ピストン９およびコンロッド１０を介してクランクシャフト１１を回転させるエネルギーとなり、その後、排気ガスとして排気口１５から排気ポート１７を介して外部に排出される。

クランクシャフト１１は、それぞれ軸部とウェブとからなる左右のクランクシャフト半体１１Ｌ，１１Ｒの各ウェブをクランクピン１２で連結接続して一体に構成されており、各ウェッブから左右に延びる軸部が左右のベアリング３２，３３を介してクランクケース５に回転自在に支持されている。クランクケース５の左側部は、後方に延びて形成されており、その左側側面にクランクケースカバー６が取り付けられてクランクケース５及びクランクケースカバー６で囲まれた変速機室３４が形成され、ここに変速装置３５が格納されている。変速機室３４の後部にはクランクケース５及びクランクケースカバー６にベアリングを介してカウンタシャフト３６が取り付けられクランクシャフト１１と平行に延びて回転自在に支持されている。

変速装置３５は、変速機室３４内に延びるクランクシャフト１１（左クランクシャフト半体１１Ｌ）に取り付けられてクランクシャフトと一体回転するドライブプーリ３７、カウンタシャフト３６の略中央部に取り付けられてこのカウンタシャフト３６に対して相対回転可能なドリブンプーリ３８、カウンタシャフト３６の左端部に取り付けられ、ドリブンプーリ３８とカウンタシャフト３６とを係脱するクラッチ３９、及び、ドライブプーリ３７とドリブンプーリ３８とに巻き掛けられてドライブプーリ３７の回転をドリブンプーリ３８に伝達するＶベルト４０から構成される。

ドライブプーリ３７は、クランクシャフト１１の左側軸端部に固定された固定プーリ半体３７ａと、この固定プーリ半体３７ａに対して軸方向に相対移動可能に取り付けられ固定プーリ半体３７ａと一体回転可能な可動プーリ半体３７ｂとから構成され、Ｖベルト４０は、これらの固定及び可動プーリ半体３７ａ，３７ｂのプーリ面間に形成されるＶ字状のプーリ溝に挟持される。一方、ドリブンプーリ３８は、カウンタシャフト３６に相対回転可能に取り付けられた固定プーリ半体３８ａと、この固定プーリ半体３８ａに対して軸方向に相対移動可能に取り付けられて固定プーリ半体３８ａと一体回転可能な可動プーリ半体３８ｂとから構成され、Ｖベルト４０は、これらの固定及び可動プーリ半体３８ａ，３８ｂのプーリ面間に形成されるＶ字状のプーリ溝に挟持される。

ドライブプーリ３７を構成する可動プーリ半体３７ｂの右側に位置して、可動プーリ半体３７ｂの背面と対向するようにランププレート４１がクランクシャフト１１上に固定されており、この可動プーリ半体３７ｂとランププレート４１とに囲まれてウェイトローラ空間４２が形成され、この空間内に複数のウェイトローラ４３が格納されている。ウェイトローラ空間４２は、クランクシャフト１１から外周方向に離れる程、左右方向の幅が狭くなるように形成されている。また、ドリブンプーリ３８を構成する可動プーリ半体３８ｂはクラッチ３９と並んで配設されており、この可動プーリ半体３８ｂとクラッチ３９との間には、可動プーリ半体３８ｂを固定プーリ半体３８ａに向けて付勢するバネ４４が配設されている。

このように構成された変速装置３５では、クランクシャフト１１が回転駆動するとドライブプーリ３７が回転し、この回転がＶベルト４０を介してドリブンプーリ３８に伝達され、さらに、クラッチ３９を介してカウンタシャフト３６が回転駆動される。このとき、クランクシャフト１１の回転速度に応じてウェイトローラ４３に作用する遠心力の大きさが変化し、この遠心力の大きさに応じてウェイトローラ４３がドライブプーリ３７の可動プーリ半体３７ｂを左方に移動させ、これにより、Ｖベルト４０のドライブプーリ３７に対する巻き掛け半径が変化する。一方、ドリブンプーリ３８の可動プーリ半体３８ｂは、Ｖベルト４０の張力及びバネ４４の付勢力が釣り合うように左右方向に摺動する。例えば、ドライブプーリ３７側の巻き掛け半径が大径方向に変化してＶベルト４０の張力が増大すると、この張力とバネ４４の付勢力とが釣り合うように可動プーリ半体３８ｂが左方に移動し、Ｖベルト４０のドリブンプーリ３８に対する巻き掛け半径が小さくなる。従って変速装置３５では、クランクシャフト１１の回転速度に応じて、Ｖベルト４０の両プーリ３７，３８に対する巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、変速比を無段階に（連続的に）変化させることができる。

クランクケース５の後部には、このケースの後部右側面を覆うギアケース７が取り付けられており、クランクケース５の後部及びギアケース７で囲まれてギア室４５が形成されている。クランクケース５及びクランクケースカバー６に支持されたカウンタシャフト３５の右端部はギア室４５内に延びて配設されている。また、カウンタシャフト３６の後方には、このカウンタシャフト３６と平行に配置され、クランクケース５及びギヤケース７に回転自在に支持されたアイドルシャフト４６、及び、さらに後方に、カウンタシャフト３６と平行に配置され、クランクケース５及びギヤケース７に回転自在に保持された後輪シャフト（ファイナルシャフト）４７が設けられている。

そして、これらのカウンタシャフト３６、アイドルシャフト４６、及び、後輪シャフト４７に減速ギア列４８が配設されており、カウンタシャフト３６の回転は、この減速ギア列４８により後輪シャフト４７に伝達され、後輪シャフト４７に取り付けられた後輪（図示せず）が回転駆動される。なお、ギヤケース７には、後輪の回転を制動するためのドラムブレーキ４９が設けられている。また、クランクシャフト１１の左側側方にキック始動機構５０が設けられている。

一方、クランクシャフト１１における右クランクシャフト半体１１Ｒの軸部は、右ベアリング３３を介してクランクケース５に支持されているが、この右ベアリング３３の右側に隣接してオイルポンプ駆動ギア５１が結合されており、これと噛合するオイルポンプ従動ギヤ５２を介してオイルポンプ５３が回転駆動される。

オイルポンプ駆動ギア５１の右側では、発電機５４を構成するステータ５５がクランクケース５にボルト締結され、このステータ５５の外周部を囲むように発電機５４のロータ５６がクランクシャフト１１に固定されている。このため、クランクシャフト１１が回転駆動すると、ステータ５５の周りをロータ５６が回転し、これにより発電機５４が発電する。クランクシャフト１１とクランクケース５との間にはオイルシール６１が設けられており、クランク室５ａ内の潤滑油が発電機５４側に流出しないようになっている。

クランクシャフト１１の右端部に遠心式の冷却ファン５７が取り付けられている。この冷却ファン５７を含むパワーユニット１の右側部分は、エンジンカバー（シュラウド）５８により覆われるとともに、冷却ファン５７の中心部に対向して空気取入れ口５９が開口形成されている。このため、クランクシャフト１１が回転駆動して冷却ファン５７が回転されると、空気取入れ口５９からエンジンカバー５８内に外気が取り入れられ、エンジンカーバ５８で囲まれた冷却風通路５８ａを通ってシリンダヘッド３やシリンダブロック４の周囲を流れてパワーユニット１の各部が冷却されるようになっている。

さて、以上のように構成されるパワーユニット１におけるクランクシャフト１１の支持構造について、図３及び図４を併せて参照しながら説明する。前述したように、クランクシャフト１１は、左右のベアリング３２，３３を介してクランクケース５に支持されている。ここで、クランクケース５は、左右のクランクシャフト半体１１Ｌ，１１Ｒの中間を通りクランクシャフト１１の回転軸線と直交する面で左右に分割される分割ケースであり、左右の分割ケース５Ｌ，５Ｒに、クランク室５ａを形成する左側壁部６２及び右側壁部６３がそれぞれ設けられ、左側壁部６２に左ベアリング３２を嵌合支持する左ベアリングハウジング６４、右側壁部６３に右ベアリング３３を嵌合支持する右ベアリングハウジング６５が形成されている。

これらの左右のベアリングハウジング６４，６５は、アルミ合金製であるクランクケース５（分割ケース５Ｌ，５Ｒ）のダイキャスト時に、予め別途製作した鉄製のブッシュ６６，６７が鋳込まれて一体に結合されたうえ、クランクケース５の機械加工時に他の各部とともにハウジング内周部が切削及び研削加工されて所定の形状寸法に形成される。

ベアリング３２，３３は、ともに内輪と外輪及びこれら内・外輪の間に複数の転動体が設けられてなるベアリングであり、外輪を除く他の構成要素は一般的なボールベアリングと同様である。また左右のベアリング３２，３３は、呼び番号、すなわち軸受の内外径の寸法サイズ等を除いて基本構成が同様であり、左右のベアリングハウジング６４，６５についても内径寸法を除いて基本的な構成が同様である。そこで、以降では左ベアリング３２を例として、まず第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００（１００Ａ，１００Ｂ）について図４を参照しながら詳細に説明する。

すなわち、左ベアリング３２は、クランクシャフト１１の軸部（ジャーナル部）に嵌合される内輪１１０と、左ベアリングハウジング６４に嵌合される外輪１２０と、これら内・外輪の軌道面間に転動可能に配設された複数のボール（転動体）１３０、及びこれらのボールを周方向に所定の間隔で保持するリテーナ１４０からなるラジアルボールベアリングであり、内輪１１０、ボール１３０及びリテーナ１４０はいずれも鋼鉄製である。一方、第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００では、外輪１２０が、内周にボール１３０の軌道面が形成された鋼鉄製の内側リング１２１と、この内側リング１２１の外周を覆って一体的に結合されたアルミニウム合金製の外側リング１２２とから構成される。

ここで、鋼鉄製の内側リング１２１の外周にアルミニウム合金製の外側リング１２２を一体的に結合する手段は、既述したように種々の結合手段があるが、本実施形態における第１実施例のクランクシャフトの支持構造１００Ａでは、内側リング１２１の外周にアルミニウム合金を鋳込んで外側リング１２２を形成する。具体的には、アルミダイキャストの金型に内側リング１２１を装着して外側リング１２２をキャスティングし、内側リング及１２１び外側リング１２２を一体的に結合したうえで、内外周を研磨加工して所定の形状寸法に仕上げ外輪１２０を構成する。そしてこのようにして構成された外輪１２０を組み込んだ左ベアリング３２を左ベアリングハウジング６４に嵌着し、内輪１１０にクランクシャフト１１を嵌合接続することで、クランクシャフトの支持構造１００Ａが構成される。

このような構成のクランクシャフトの支持構造１００Ａでは、左ベアリング３２における外輪１２０の線膨張係数α_Bが、アルミニウム合金の線膨張係数α_Alと、鉄の線膨張係数α_Feの中間値となり（α_Al＞α_B＞α_Fe）、アルミニウム合金製のクランクケース５に鉄製のブッシュ６６が一体結合された左ベアリングハウジング６４の線膨張係数α_Hと略同一の値α_B≒α_Hとなる。

なお、詳細にはアルミニウム合金の線膨張係数α_Alは合金組成によって変化するが、アルミ鋳物（ダイキャスト）の線膨張係数は概ねα_Al＝２１〜２３×１０^-6であり、鉄の線膨張係数は鋳鉄と炭素鋼で若干相違するものの、その値は概ねα_Fe＝１０〜１１×１０^-6でありアルミ鋳物の半分程度である。このため、ブッシュ６６に鋼材を用い、外側リング１２２の材質をクランクケース５と同質のアルミ鋳物とした場合には、ベアリング外輪１２０の線膨張係数α_Bと左ベアリングハウジング６４の線膨張係数α_Hとが使用温度帯域において殆ど同じ値α_B＝α_Hとなり、ブッシュ６６に鋳鉄を用いた場合であっても、両者の線膨張係数は実質的にほぼ同一の値α_B≒α_Hとなる。

このため、本実施例のクランクシャフトの支持構造１００Ａによれば、パワーユニット１の温度が最低使用温度ｔ₁から最高使用温度ｔ₂までΔｔ℃上昇したときのハウジング内径φＨの変化量Δｈと、ベアリング外径φＢの変化量Δｂとをほぼ同一にすることができ、熱間時におけるハウジング内周とベアリング外周との隙間を冷間時と同じ状態、すなわち隙間が無い締まりばめの状態に維持することができる。なお内側リング１２１と外側リング１２２とをロー付けにより一体的に結合した場合にも、同様の作用により同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態における第２実施例のクランクシャフトの支持構造１００Ｂは、鋼鉄製の内側リング１２１の外側にアルミニウム合金製の外側リング１２２を圧入固定して内側・外側リング１２１，１２２を一体的に結合した外輪１２０を構成する。ここで、外側リング１２２の内径は、この外側リング１２２を圧入固定する常温時のみならず、最高使用温度ｔ₂において内側リング１２１の外径よりも小、すなわちパワーユニット１の使用温度帯域において締め代を有するように設定される。そしてこのようにして一体に結合された外輪１２０を組み込んだ左ベアリング３２を左ベアリングハウジング６４に嵌着し、内輪１１０にクランクシャフト１１を嵌合接続することで、クランクシャフトの支持構造１００Ｂが構成される。

このような構成のクランクシャフトの支持構造１００Ｂでは、アルミニウム合金製の外側リング１２２と、鋼鉄製の内側リング１２１とは、各部材の材質に基づいた線膨張係数α_Al，α_Feで各々独立して拡径する。しかしながら、内側リング１２１及び外側リング１２２の寸法は、このパワーユニットの最高使用温度ｔ₂においても締め代の範囲内であることから、内側リング１２１と外側リング１２２との間に隙間が生じることがなく、一体的に結合（嵌合）した状態が保持される。さらに、温度上昇時にアルミニウム合金の線膨張係数α_Alで拡径する外側リング１２２は、これより小さい線膨張係数α_Hの左ベアリングハウジング６４内に位置するため、外径方向への自由膨張が規制され拡径が制限される。このため、エンジン温が上昇した熱間時でも左ベアリング３２の外周と左ベアリングハウジング６４の内周との間に隙間が生じることがない。なお、内側リング１２１と外側リング１２２とを焼きばめまたは冷やしばめにより一体的に結合した場合にも、同様の作用により同様の効果を得ることができる。

次に、第２実施形態のクランクシャフトの支持構造２００について、図５を参照して説明する。本実施形態の支持構造２００は、前述した第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００とベアリングの外輪の構成のみが異なり、他の部分の構成は同様である。そこで、既述した左ベアリング３２と同様の構成部分に同一番号を付して重複説明を省略し、相違点である外輪の構成、及びこの構成に基づく作用を中心として簡潔に説明する。

クランクシャフトの支持構造２００における左ベアリング３２の外輪２２０は、内周にボール１３０の軌道面が形成された鋼鉄製の内側リング２２１と、この内側リング２２１の外周に一体的に結合されたアルミニウム合金製の外側リング２２２とからなり、内側リング２２１におけるクランクシャフトが延びる方向の一端側（図５における左側端部）に、内側リング２２１から外径方向に突出して外側リング２２２の外径と同一径のつば部２２３を設けて構成される。

ここで、図示するようなつば部２２３を有する鋼鉄製の内側リング２２１の外周にアルミニウム合金製の外側リング２２２を一体的に結合する手段は、上述した第１実施形態の外輪１２０と同様に種々の結合手段があり、例えば、つば部を形成した内側リング２２１の外周にアルミニウム合金を鋳込んで外側リング２２２を形成し、あるいはつば部が形成されていない側端側から内側リング２２１の外周に外側リング２２２を圧入等により装着して一体的に結合する。そして外輪２２０の内外周を研磨加工して所定の形状寸法に仕上げる。なお、外側リング２２２を圧入固定する場合の内径寸法は、パワーユニットの最高使用温度ｔ₂において内側リング２２１の外径よりも小さく、パワーユニット１の使用温度帯域において締め代を有するように設定される。

このような構成の外輪２２０を備えたクランクシャフトの支持構造２００の基本的な作用は、上記外側リング２２２の結合形態に応じて、前述した第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００Ａ，１００Ｂと同様であり、同様の効果を得ることができる。

すなわち、内側リング２２１の外周にアルミニウム合金を鋳込んで外側リング２２２を形成した構成によれば、外輪２２０の線膨張係数α_Bが、アルミニウム合金の線膨張係数α_Alと鉄の線膨張係数α_Feの中間値となり、左ベアリングハウジング６４の線膨張係数α_Hと略同一の値α_B≒α_Hとなって、熱間時におけるハウジング内周とベアリング外周との隙間を冷間時と同じ状態、すなわち隙間が無い状態に維持することができる。

一方、内側リング２２１の外周に外側リング２２２を圧入固定した構成によれば、内側リング２２１及び外側リング２２２は、各部材の材質に基づいた線膨張係数α_Al，α_Feで各々独立して拡径するが、内側リング２２１及び外側リング２２２の寸法はパワーユニット１の最高使用温度ｔ₂においても締め代の範囲内であることから、内側リング２２１と外側リング２２２との間に隙間が生じることがなく一体的な結合状態が保持される。さらに、昇温時に線膨張係数α_Alで拡径する外側リング２２２は、これより小さい線膨張係数α_Hの左ベアリングハウジング６４内に位置するため、外径方向への自由膨張が規制され拡径が制限される。このため、パワーユニットの熱間時でも左ベアリング３２の外周と左ベアリングハウジング６４の内周との間に隙間が生じることがない。

また、本実施形態のクランクシャフトの支持構造２００では、内側リング２２１の側端部に外側リング２２２と同一外径のつば部２２３を設けているため、内側リング２２１に外側リング２２２を結合する際（鋳込み、圧入、焼きばめ等の工程）において、つば部２２３の側端面が軸方向の位置決め基準となり、外側リング２２３を適正位置に容易に結合させることができる。さらに、外輪２２０の外周面の一部が鋼鉄製となるため、外輪２２０の摩耗を抑制し左ベアリング３２の耐摩耗性を向上させることができる。なお、外側リング２２２の結合形態は鋳込みに限定されるが、つば部２２３を内側リング２２１の左右両端部に設ける構成としても良い。

次に、第３実施形態のクランクシャフトの支持構造３００について、図６を参照して説明する。本実施形態の支持構造３００は、既述した第１，第２実施形態のクランクシャフトの支持構造１００，２００とベアリングの外輪の構成のみが異なり、他の部分の構成は同様である。そこで本実施形態においても、既述した左ベアリング３２と同様の構成部分に同一番号を付して重複説明を省略し、相違点である外輪の構成、及びこの構成に基づく作用を中心として簡潔に説明する。

クランクシャフトの支持構造３００における左ベアリング３２の外輪３２０は、内周にボール１３０の軌道面が形成された鋼鉄製の内側リング３２１と、この内側リング３２１の外周に一体的に結合されたアルミニウム合金製の外側リング３２２とからなり、内側リングの外周と外側リングの内周との接合部に凹凸３２３を設けて構成される。ここで、接合部に設けられる凹凸３２３は、内側リング３２１と外側リング３２２の結合方法に応じて適宜な形状に設定することができ、例えば内側リング３２１の外周に外側リング３２２を圧入固定する場合には外側リングの圧入方向である軸方向に延びる凹凸形状に設定し、内側リング３２１の外周にアルミニウムを鋳込んで外側リング３２２を形成する場合には、軸方向に延びる凹凸の他、図６に示すように周方向に延びる凹凸や、綾目ローレット状の凹凸形状等に設定することができる。

このような構成の外輪３２０を備えたクランクシャフトの支持構造３００にあっても、その外輪の構成形態から明らかなように、内側リング３２１に対する外側リング３２２の結合形態に応じて、既述した第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００Ａ，１００Ｂと同様の作用・効果を得ることができる。

さらに、本実施形態のクランクシャフトの支持構造３００では、内側リング３２１と外側リング３２２との接合部に凹凸３２３が設けられているため、内側リング３２１と外側リング３２２との結合強度を高めることができ、層間剥離や滑りを防止して長期信頼性が高い支持構造を提供できる。

次に、第４実施形態のクランクシャフトの支持構造４００について、図７を参照して説明する。本実施形態の支持構造４００は、既述した各実施形態のクランクシャフトの支持構造１００，２００，３００とベアリングの外輪の構成のみが異なり、他の部分の構成は同様である。そこで本実施形態においても、既述した左ベアリング３２と同様の構成部分に同一番号を付して重複説明を省略し、相違点である外輪の構成、及びこの構成に基づく作用を中心として簡潔に説明する。

クランクシャフトの支持構造４００における左ベアリング３２の外輪４２０は、内周にボール１３０の軌道面が形成された鋼鉄製の内側リング４２１と、この内側リング４２１の外周に一体的に結合されたアルミニウム合金製の外側リング４２２とからなり、外側リング４２２に、防振部材４２５を装着して構成される。外輪４２０は、例えば、内側リング４２１の外周にアルミダイキャストにより円盤状の外側リング４２２を成型する際に、円盤部を軸方向に貫通する防振部材装着孔４２４を周方向に所定の角度ピッチで複数設けて一体に形成し、この防振部材装着孔４２４にゴム等の減衰性を有する防振部材４２５を装着して構成することができる。また、上記防振部材装着孔４２４を有する外側リング４２２をアルミダイキャストにより成型し、これを内側リング４２１の外周に圧入固定して構成することもできる。

このような構成の外輪４２０を備えたクランクシャフトの支持構造４００においても、内側リング４２１に対する外側リング４２２の結合形態に応じて、既述した第１実施形態のクランクシャフトの支持構造１００Ａ，１００Ｂと同様の作用・効果を得ることができる。さらに、本実施形態のクランクシャフトの支持構造４００では、外側リング４２２に防振部材が装着されているため、クランクシャフト１１からクランクケース５に伝わる振動や騒音（特に高周波成分の振動及び騒音）を低減することができ、クランクケース５から外部に放射されるノイズを低減することができる。

以上説明したように、本発明に係る各実施形態のクランクシャフトの支持構造１００，２００，３００，４００によれば、比較的小型の部材であるベアリングの外輪を２層化した簡単な構造でクランク打音や打痕等の発生を防止できるクランクシャフトの支持構造を提供することができる。なお、以上では左ベアリング３２を例としてクランクシャフトの支持構造の構成を説明したが、右ベアリング３３についても左ベアリング３２と同様に適用して同様の効果を得ることができるのはもとより、左右のベアリングに対して異なる実施形態の支持構造を組み合わせて適用してもよい。また各実施形態では、ベアリングの例として転動体１３０がボールである球軸受けを例示したが、転動体がピンないしローラであるころ軸受けであっても同様に適用することができる。

本発明に係るクランクシャフトの支持構造の適用例として示すパワーユニットの平断面図である。 上記パワーユニットの側断面図である。 上記パワーユニットにおけるクランクシャフトの支持部を示す断面図である。 第１実施形態のクランクシャフトの支持構造の要部断面図である。 第２実施形態のクランクシャフトの支持構造におけるベアリングの断面図である。 第３実施形態のクランクシャフトの支持構造におけるベアリングの断面図である。 第４実施形態のクランクシャフトの支持構造におけるベアリングの断面図である。

符号の説明

５ クランクケース
１１ クランクシャフト
６４ 左ベアリングハウジング
６５ 右ベアリングハウジング
６６，６７ ブッシュ
１００（１００Ａ，１００Ｂ） クランクシャフトの支持構造（第１実施形態）
１１０ 内輪
１２０ 外輪
１３０ ボール（転動体）
１２１ 内側リング
１２２ 外側リング
２００ クランクシャフトの支持構造（第２実施形態）
２２０ 外輪
２２１ 内側リング
２２２ 外側リング
２２３ つば部
３００ クランクシャフトの支持構造（第３実施形態）
３２０ 外輪
３２１ 内側リング
３２２ 外側リング
３２３ 凹凸
４００ クランクシャフトの支持構造（第４実施形態）
４２０ 外輪
４２１ 内側リング
４２２ 外側リング
４２５ 防振部材

Claims (6)

1. クランクシャフトの軸部と、鉄製のブッシュが一体的に鋳込まれたアルミニウム合金製のクランクケースとの間に、内輪と外輪及びこれら内・外輪の間に複数の転動体が設けられてなるベアリングが嵌め込まれて構成されるクランクシャフトの支持構造において、
   前記外輪が、内周に前記転動体の軌道面が形成された鉄製の内側リングと、前記内側リングの外周に一体的に結合されたアルミニウム製の外側リングとからなることを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
2. 前記外側リングは、前記内側リングの外周にアルミニウムを鋳込んで一体的に結合され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. 前記外側リングは、前記内側リングの外周に圧入されて一体的に結合され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。
4. 前記内側リングにおける前記クランクシャフトが延びる方向の少なくとも一端側に、前記外側リングの外径と同一径のつば部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造。
5. 前記内側リングの外周と前記外側リングの内周との接合部に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造。
6. 前記外側リングに、防振部材を装着したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造。

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