JP2013044431A - ベアリングブロック - Google Patents

Abstract

【課題】近年の内燃エンジンに関する排ガス規制基準はますます厳しくなる傾向にあり、特に重量とスペースの削減、それに伴う燃料消費の低減が求められている。これを実現するため、より軽量で小型のベアリングブロックを提供する。
【解決手段】カムシャフト２を内燃エンジンのシリンダーヘッド３に支持するためのベアリングブロック１に関し、上記ベアリングブロック１が一体形成され、カムシャフト２用の環状閉ベアリングアイ４を備えることにより、上記ベアリングブロック１を小型化し、重量も軽くしたことを特長とする。
【選択図】図１

Description

本開示は、請求項１の前提構成にかかる、内燃エンジンのシリンダーヘッドにカムシャフトを支持するためのベアリングブロックに関する。

通常、内燃エンジンでは、カムシャフトは吸気弁と排出弁を制御するために使用され、前記内燃エンジンのシリンダーヘッドに設けられたベアリングブロックに支持される。

近年の内燃エンジンに関する排ガス規制基準はますます厳しくなる傾向にあるため、特に重量とスペースの削減、それに伴う燃料消費の低減が図られている。車両の内燃エンジンの燃料消費の低減は、特に車両重量を軽減することで実現できる。内燃エンジンは金属含量が高いので、実質的な重量軽減の可能性を持つ。特に、カムシャフトを支持するベアリングブロックは、大きくて重いものが現在まで使われてきた。より軽量なベアリングブロックを使えば重量を軽減できる可能性がある。

本開示はかかる課題に関し、汎用ベアリングブロックの改善実施形態、または少なくとも他の実施形態を規定するものであり、特に軽量を特徴とする。

本開示によれば、上記課題は独立請求項１に記載の対象により解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載の対象である。

従って、本開示は、従来の２つのブロックからなるベアリングブロックとは対照的に、ベアリングブロックを一体形成するという概念に基づくものであり、また、前記ベアリングブロックにカムシャフト用の環状閉ベアリングアイを設けるものである。

ベアリングブロックを一体形成することにより、２つのブロックからなるベアリングブロックの実施形態と比べて明らかに重量が軽減する。特に壁の厚みを減らすことにより重量が軽減する。また、有限要素プログラム等の適切なプログラムによって、例えば実際に荷重がかかる部分だけに材料を足し、逆に荷重の少ない部分は大幅に材料を減らすというように、本開示のベアリングブロックにかかる応力を調節することができる。本開示のベアリングブロックは、特に重量を最適化した形態であるのでブラケットのように形成され、本実施形態では従来の大きくて重いベアリングブロックの重量の一部のみを持っている。

本開示に係る課題を解決するさらなる有利な形態では、ローラーベアリングは外側リングを備え、前記外側リングは特に熱によって強固にベアリングブロックに接続されるか、またはベアリングブロックと一体型の構成要素を構成する。従って、上記ローラーベアリングは外側リングと内側リングとを備え、これらリング間で複数のローリングエレメントが回転するか、または１つの外側リングのみを備え、この外側リングとカムシャフトとの間で上記複数のローリングエレメントが回転する。最後に述べた構成の場合、上記ベアリングの上記外側リングは上記ベアリングブロックと一体型の構成要素とすることができ、上記内側リングはカムシャフトによって形成することができる。すでにこの実施形態において、ベアリングブロック内でカムシャフトを支えるベアリングの一部を前記ベアリングブロックと一緒に形成することができるので、完全独立型ローラーベアリングと、それに伴う重量を省略できる。

本開示に係る課題を解決する別の有利な実施形態では、上記ベアリングブロックは可塑性物質または金属からなる。特に、近年の可塑性物質はシリンダーヘッド内の高温で化学的な反応が活発な環境下での共存性が高まって強度が増してきているので、可塑性物質の使用は関心が高いと思われる。また、金属を使用した一般的な実施形態にも適用できる。特に、シート金属デザインの形態に適用できる。シート金属デザインは、安定性がある一方で重量が最適化される。

振動を減衰するための少なくとも１つの減衰素子が適宜ベアリングブロックに設けられる。そのような減衰素子はカムシャフトからシリンダーヘッド（またはその逆）への振動伝達を低減するので、内燃エンジンの運転が確実によりスムーズになる。一般に、そのような減衰素子はカムシャフトのベアリングでは従来は全く知られていなかったので、通常は一般的なベアリングブロックに（具体的には、２つまたは複数のブロックからなるベアリングブロック上に）設けることができる。上記少なくとも１つの減衰素子は、累積的にまたは選択的に、ベアリングブロックとシリンダーヘッドとの間、ベアリングの内側リングとカムシャフトとの間、および／またはベアリングブロック上の振動に影響されやすい場所に配置することができる。このような減衰素子は、例えば、シート金属や可塑性物質からなる支持部であってもよいし、または対向振動を発生させて内燃エンジンによる振動を打ち消す吸収体であってもよい。

上記ローラーベアリングは外側リングと内側リングとを適宜備え、それらリング間で複数のローリングエレメントが回転するか、または１つの外側リングのみを備え、この外側リングとカムシャフトとの間で上記複数のローリングエレメントが回転する。特に最後の構成の場合、例えばニードルローラーを使用してもよい。ニードルローラーはカムシャフトの強化されたベアリング面上を回転する。内側リングがないので、重さとスペースを減らすことができる。その結果、排出量バランスを改善できる。

本開示のその他の重要な特徴や効果は、従属請求項、図面、および前記図面に基づいた図の説明に基づく。

上述の特徴および以下に述べる特徴が、それぞれに記載された組み合わせのみで使用されるものではなく、本開示の範囲を逸脱することなく他の組み合わせや単独で使用できることは明らかである。

本開示の実施形態１に係るベアリングブロックの概略断面図である。 図１の断面図において減衰素子が追加された概略図である。 多層構造の減衰素子が形成された本開示に係るベアリングブロックの概略断面図である。 特に重量を最適化した形態の本開示に係るベアリングブロックの概略図である。 図１の断面図において減衰素子が追加配置された概略図である。

本開示の好ましい実施形態は図示されるとともに、以下の記載において説明される。同じ符号は、同一または同様または機能的に同一の構成要素を指す。

図１によると、本開示に係るベアリングブロック１はカムシャフト２をシリンダーヘッド３に支持するためのものであり、カムシャフト２用の環状閉ベアリングアイ４を備えている。また、本開示のベアリングブロック１は一体形成されている。ベアリングアイ４には、カムシャフト２のベアリングを特にスムーズにするために、特にボールベアリングまたはニードルベアリングで構成されるローラーベアリング５を設けてもよい。従って、上記ローラーベアリング５は外側リング６と内側リング７とを備え、これらのリング６，７間で、例えばボールやニードルなどの複数のローリングエレメント８が回転している。また、上記ローラーベアリング５は外側リング６のみを備えていてもよい。この場合、上記複数のローリングエレメント８は、特に強化したカムシャフト２の外面に直に接して回転する。この場合、内側リング７を完全に省略できるので、重量をさらに軽減できる。

本開示に係るベアリングブロック１は一体形成なので、重量を最適化した方法で製造できる。従って、車両の二酸化炭素排出量バランスについて特に有利である。

上記外側リング６は、特に、ベアリングブロック１に熱を利用して挿入するか、またはベアリングブロック１と一体化した構成要素を構成するなどして、ベアリングブロック１に強固に接続されている。従って、外側リング６を別途設ける必要がなく、これにかかる重量を省くことができる。さらに、少なくともシリンダーヘッド３からカムシャフト（またはその逆）への振動伝達を低減するために、図２に示すように少なくとも１つの減衰素子９を上記ベアリングブロック１と上記 シリンダーヘッド３との間に設けてもよい。図３に示すように、上記減衰素子９は、外側の比較的厚さの薄い２つの境界層１０、１０’と中央の比較的厚い減衰層１１とからなる多層構造を持つ。図５に示すベアリングブロック１の実施形態では、２つの減衰素子９がベアリングブロック１上の振動にとりわけ影響されやすい場所に、例えば吸収体のようなかたちで設けられている。このように、上記すべての減衰素子９は振動傾斜を抑えるので、内燃エンジンの運転がよりスムーズになる。上記少なくとも１つの減衰素子９は、例えばエラストマーなどの可塑性物質、またはシート金属や発泡金属などの金属で構成される。

図１から図５に基づく本開示に係るベアリングブロック１の実施形態について、各ベアリングブロック１には、ねじ（図示省略）を挿入してベアリングブロック１をシリンダーヘッド３に固定するための２つの取付穴１２ が設けられている。上記減衰素子９をベアリングブロック１とシリンダーヘッド３との間に設ける場合は、 上記減衰素子９にも、対応するねじを挿入するための対応する取付穴１２を設ける。

特に重量を最適化した形態の本開示に係るベアリングブロック１においては、 例えば図４に示すように、ブラケットをこの方法で形成してもよく、その場合、シリンダークランクケース内の過酷な環境に耐えうるという条件で、金属と可塑性物質を用いてもよい。本開示に係るベアリングブロック１は、重量最適化に貢献するとともに、必要なスペースを大幅に削減できる。これは、近年とかく狭くなりつつあるエンジン室にとって大変有利である。当然のことながら、本開示に係る上記減衰素子９は本開示に係る一体形成されたベアリングブロック１の実施形態だけに限定されるのではなく、通常は、技術水準から分かるように、いくつかの部分からなるベアリングブロックにも適用することができる。また、これらベアリングブロックは、本開示に係る上記減衰素子９によって動作が非常にスムーズになる。そのため、運転快適性が著しく向上する。

Claims (9)

1. 内燃エンジンのシリンダーヘッド（３）にカムシャフト（２）を支持するためのベアリングブロック（１）であって、
   上記ベアリングブロック（１）は一体形成され、上記カムシャフト（２）用の環状閉ベアリングアイ（４）を備えることを特徴とするベアリングブロック。
2. 請求項１に記載のベアリングブロックにおいて、
   上記ベアリングアイ（４）には 、上記カムシャフト（２）を支持するためのローラーベアリング（５）が配置されていることを特徴とするベアリングブロック。
3. 請求項２に記載のベアリングブロックにおいて、
   上記ローラーベアリング（５）は外側リング（６）と内側リング（７）とを備え、これらリング間で複数のローリングエレメント（８）が回転する、または
   上記ローラーベアリング（５）は外側リング （６）を備え、複数のローリングエレメント（８）が上記外側リング（６）と上記カムシャフト（２）との間で回転することを特徴とするベアリングブロック。
4. 請求項３に記載のベアリングブロックにおいて、
   上記外側リング（６）は、特に、熱によって接合するか、または上記ベアリングブロック（１）と一体型の構成要素を構成することによって、上記ベアリングブロック（１）に強固に接続され、および／または
   上記内側リング（７）は上記カムシャフト（２）に強固に接続されていることを特徴とするベアリングブロック。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のベアリングブロックにおいて、
   上記ベアリングブロック（１）は、ねじを挿入して上記ベアリングブロック（１）を上記シリンダーヘッド（３）に固定するための２つの取付穴（１２）を有していることを特徴とするベアリングブロック。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のベアリングブロックにおいて、
   上記ベアリングブロック（１）はブラケットとして形成されている、および／または
   上記ベアリングブロック（１）は可塑性物質または金属からなることを特徴とするベアリングブロック。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載のベアリングブロックにおいて、
   振動を減衰するための少なくとも１つの減衰素子（９）または減衰層（１１）が上記ベアリングブロック（１）に設けられていることを特徴とするベアリングブロック。
8. 請求項７に記載のベアリングブロックにおいて、
   上記少なくとも１つの減衰素子（９）および／または上記少なくとも１つの減衰層（１１）は、上記ベアリングブロック（１）と上記シリンダーヘッド（３）との間に配置されている、および／または、上記 ローラーベアリング（５）の上記内側リング（７）と上記カムシャフト（２）との間に配置されている、または
   上記少なくとも１つの減衰素子（９）は、上記ベアリングブロック（１）上の振動に影響されやすい場所に配置されていることを特徴とするベアリングブロック。
9. 請求項７または８に記載のベアリングブロックにおいて、
   上記少なくとも１つの減衰素子（９）または上記減衰層（１１）は、例えば、エラストマーなどの可塑性物質、またはシート金属や発泡金属などの金属で構成されることを特徴とするベアリングブロック。

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