JP2015007406A - Engine and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク軸を支持する軸受を備えたエンジンおよび車両に関する。 The present invention relates to an engine and a vehicle including a bearing that supports a crankshaft.
自動二輪車等の車両のエンジンにおいては、クランク軸が複数の軸受により回転可能にクランクケースに支持される。クランク軸のクランクピンがコンロッド(コネクティングロッド)を介してピストンに連結される。ピストンの往復運動がクランク軸の回転運動に変換される。この際に、ピストンからの圧力がコンロッドを介してクランク軸に伝達される。それにより、クランク軸のガタつきに起因する打音が発生することがある。そのため、打音を抑制することが要求されている(例えば、特許文献1)。 In an engine of a vehicle such as a motorcycle, a crankshaft is rotatably supported by a crankcase by a plurality of bearings. A crankpin of the crankshaft is connected to the piston via a connecting rod (connecting rod). The reciprocating motion of the piston is converted into the rotational motion of the crankshaft. At this time, the pressure from the piston is transmitted to the crankshaft through the connecting rod. As a result, a hitting sound may occur due to rattling of the crankshaft. Therefore, it is required to suppress the hitting sound (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された軸受構造においては、クランク軸の左ジャーナル軸部がボール軸受により支持され、右ジャーナル軸部がローラ軸受により支持される。クランク軸の右側端部には、ギア群が固定される。ボール軸受のアウタレース(外輪)はクランクケースの一方の軸受孔に遊嵌され、ローラ軸受のアウタレースは他方の軸受孔に圧入嵌合される。これにより、ローラ軸受におけるクランク軸のガタつきを抑制しつつ、クランクケースへのクランク軸の組付けおよびメンテナンスを容易にしている。
In the bearing structure described in
特許文献1においては、上記の構成に加えて、ガタ吸収手段が設けられる。ガタ吸収手段においては、プッシュプラグがシリンダとクランク軸との間で、クランク軸と平行に配置される。プッシュプラグは、ボール軸受のアウタレースをクランクケースの軸受孔内で爆発圧力を受ける側に押付けるように付勢される。すなわち、ボール軸受のアウタレースは、プッシュプラグによりクランク軸の軸線に対して垂直方向に押圧される。これにより、ボール軸受におけるクランク軸のガタつきが防止される。
In
しかしながら、上記のガタ吸収手段をクランクケースに設けるためには、クランクケースの設計を大きく変更する必要が生じる。また、クランクケースが大型化するとともにクランクケースの構造が複雑化し重量が増加する。 However, in order to provide the backlash absorbing means in the crankcase, it is necessary to greatly change the design of the crankcase. In addition, the crankcase becomes larger and the structure of the crankcase becomes complicated and the weight increases.
本発明の目的は、クランクケースの大型化、構造の複雑化および重量の増加を抑制しつつクランク軸の打音を低減することが可能なエンジンおよび車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine and a vehicle capable of reducing the hitting sound of a crankshaft while suppressing an increase in the size of a crankcase, a complicated structure, and an increase in weight.
(1)第1の発明に係るエンジンは、車輪を回転させるためのトルクを発生するエンジンであって、車輪を駆動するためのトルクを伝達する動力伝達部材が取り付けられるクランク軸と、クランク軸を支持する同一種類の第1および第2の軸受とを備え、第2の軸受は、第1の軸受に比べ動力伝達部材から遠くに位置し、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間よりも小さいものである。 (1) An engine according to a first aspect of the present invention is an engine that generates torque for rotating a wheel, and includes a crankshaft to which a power transmission member that transmits torque for driving the wheel is attached, and a crankshaft First and second bearings of the same type to be supported, the second bearing is located farther from the power transmission member than the first bearing, and the radial bearing clearance of the second bearing is This is smaller than the bearing gap in the radial direction of No. 1 bearing.
このエンジンにおいては、車輪を駆動するためのトルクを伝達する動力伝達部材がクランク軸に取り付けられる。クランク軸は、同一種類の第1および第2の軸受により支持される。第2の軸受は、第1の軸受に比べ動力伝達部材から遠くに位置する。 In this engine, a power transmission member that transmits torque for driving wheels is attached to a crankshaft. The crankshaft is supported by the same type of first and second bearings. The second bearing is located farther from the power transmission member than the first bearing.
このような構成の下、本願発明者は、クランク軸の打音に関して、下記のようなメカニズムがあることを知見した。 Under such a configuration, the inventor of the present application has found that there is the following mechanism regarding the hitting sound of the crankshaft.
クランク軸が動力伝達部材を介してトルクを伝達する場合には、クランク軸は動力伝達部材から反力を受けることによりわずかに傾斜する。この場合、第2の軸受と動力伝達部材との間の距離は、第1の軸受と動力伝達部材との間の距離よりも長い。 When the crankshaft transmits torque via the power transmission member, the crankshaft is slightly inclined by receiving a reaction force from the power transmission member. In this case, the distance between the second bearing and the power transmission member is longer than the distance between the first bearing and the power transmission member.
そのため、クランク軸がピストンからの爆発圧力による衝撃荷重を受けた際に、クランク軸の第2の軸受により支持される部分が移動するラジアル方向の隙間(以下、移動隙間と呼ぶ)は、クランク軸の第1の軸受により支持される部分のラジアル方向の移動隙間よりも大きくなる。ここで、転がり軸受を用いた場合の移動隙間は、クランク軸の外周面と軸受の内周面との隙間および軸受の内部隙間の合計である。また、すべり軸受を用いた場合の移動隙間は、クランク軸の外周面と軸受の内周面との隙間である。このような状況において、本願発明者は、爆発圧力による衝撃荷重を受けた際に、クランク軸の第2の軸受により支持される部分が移動隙間を移動することにより生じる打音の影響が、他の部分の打音への影響に比べ大きいことを見出した。 Therefore, when the crankshaft receives an impact load due to the explosion pressure from the piston, a radial gap (hereinafter referred to as a moving gap) in which a portion supported by the second bearing of the crankshaft moves is referred to as a crankshaft. This is larger than the radial movement gap of the portion supported by the first bearing. Here, the moving clearance when the rolling bearing is used is the sum of the clearance between the outer peripheral surface of the crankshaft and the inner peripheral surface of the bearing and the internal clearance of the bearing. Further, the moving gap in the case of using the sliding bearing is a gap between the outer peripheral surface of the crankshaft and the inner peripheral surface of the bearing. In such a situation, the inventor of the present application, when subjected to an impact load due to the explosion pressure, is affected by the impact of the sound generated by the movement of the portion supported by the second bearing of the crankshaft through the moving gap. It was found that the effect of this part is greater than the impact on the sound.
上記の構成によれば、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間よりも小さい。そのため、クランク軸が動力伝達部材から反力を受けた際にもクランク軸の第2の軸受により支持される部分のラジアル方向の移動隙間が低減される。これにより、クランク軸のラジアル方向の変位による打音が低減される。この場合、クランク軸の変位量を低減するためにクランクケースに追加の構造を設ける必要がない。その結果、エンジンのクランクケースの大型化、構造の複雑化および重量の増加を抑制しつつクランク軸の打音を低減することができる。 According to said structure, the radial bearing clearance of a 2nd bearing is smaller than the radial bearing clearance of a 1st bearing. For this reason, even when the crankshaft receives a reaction force from the power transmission member, the radial movement gap of the portion of the crankshaft supported by the second bearing is reduced. Thereby, the hitting sound due to the radial displacement of the crankshaft is reduced. In this case, it is not necessary to provide an additional structure in the crankcase in order to reduce the amount of displacement of the crankshaft. As a result, it is possible to reduce the hitting sound of the crankshaft while suppressing an increase in the size of the crankcase of the engine, a complicated structure, and an increase in weight.
(2)第1および第2の軸受はそれぞれ第1および第2の転がり軸受であり、第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間は第1の転がり軸受のラジアル内部隙間であり、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は第2の転がり軸受のラジアル内部隙間であってもよい。 (2) The first and second bearings are first and second rolling bearings, respectively, the radial bearing gap of the first bearing is a radial internal gap of the first rolling bearing, and the second bearing The radial bearing gap may be a radial internal gap of the second rolling bearing.
この場合、第1および第2の軸受として転がり軸受を用いることにより、クランク軸のスラスト方向の移動が規制される。それにより、クランク軸のスラスト方向の変位による打音が低減される。その結果、簡単な構成でクランク軸の打音を低減することができる。 In this case, the use of rolling bearings as the first and second bearings restricts the movement of the crankshaft in the thrust direction. Thereby, the hitting sound due to the displacement of the crankshaft in the thrust direction is reduced. As a result, the hitting sound of the crankshaft can be reduced with a simple configuration.
(3)クランク軸と第2の軸受とがエンジンとして組み立てられた状態において、第2の軸受のラジアル内部隙間は0以下であってもよい。 (3) In a state where the crankshaft and the second bearing are assembled as an engine, the radial internal clearance of the second bearing may be 0 or less.
この場合、クランク軸の第2の軸受により支持される部分のラジアル方向の移動隙間が低減される。それにより、クランク軸の打音をより低減することができる。第1および第2の軸受がそれぞれ転がり軸受であるため、第2の軸受のラジアル内部隙間が0以下であっても、クランク軸の回転が妨げられない。また、第2の軸受のラジアル内部隙間が0以下であることにより、クランク軸の打音が十分に低減される。そのため、第1の軸受のラジアル内部隙間を0以下にする必要がない。したがって、摩擦トルクの増加を最小限にすることができる。 In this case, the radial movement clearance of the portion supported by the second bearing of the crankshaft is reduced. Thereby, the hitting sound of the crankshaft can be further reduced. Since each of the first and second bearings is a rolling bearing, the rotation of the crankshaft is not hindered even if the radial internal clearance of the second bearing is 0 or less. Further, when the radial internal clearance of the second bearing is 0 or less, the hitting sound of the crankshaft is sufficiently reduced. Therefore, the radial internal clearance of the first bearing need not be 0 or less. Therefore, an increase in friction torque can be minimized.
(4)第2の軸受の内輪はクランク軸に締まり嵌めにより取り付けられてもよい。 (4) The inner ring of the second bearing may be attached to the crankshaft by an interference fit.
この場合、第2の軸受の内輪内でのクランク軸のラジアル方向のガタつきを防止することができる。それにより、クランク軸の打音を低減することができる。 In this case, the play of the crankshaft in the radial direction in the inner ring of the second bearing can be prevented. Thereby, the hitting sound of the crankshaft can be reduced.
(5)エンジンは、第1および第2の軸受を保持するクランクケースをさらに備え、第2の軸受の外輪はクランクケースに締まり嵌めにより取り付けられてもよい。 (5) The engine may further include a crankcase that holds the first and second bearings, and the outer ring of the second bearing may be attached to the crankcase by an interference fit.
この場合、クランクケース内での第2の軸受のガタつきが防止される。また、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間を第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間よりも容易に小さくすることができる。それにより、クランク軸の打音を低減することができる。 In this case, rattling of the second bearing in the crankcase is prevented. Further, the radial bearing gap of the second bearing can be easily made smaller than the radial bearing gap of the first bearing. Thereby, the hitting sound of the crankshaft can be reduced.
(6)第1および第2の軸受はそれぞれ第1および第2のすべり軸受であり、第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、第1のすべり軸受の内面とクランク軸の外周面との間の隙間であり、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、第2のすべり軸受の内面とクランク軸の外周面との間の隙間であってもよい。 (6) The first and second bearings are first and second sliding bearings, respectively, and the radial bearing clearance of the first bearing is between the inner surface of the first sliding bearing and the outer peripheral surface of the crankshaft. The radial bearing clearance of the second bearing may be a clearance between the inner surface of the second sliding bearing and the outer peripheral surface of the crankshaft.
すべり軸受は他の種類の軸受に比べて高い剛性を有する。そのため、第1および第2の軸受をそれぞれ第1および第2のすべり軸受にすることにより、クランク軸の打音の発生周波数領域における振動を低減することができる。これにより、簡単な構成でクランク軸の打音を低減することができる。 Sliding bearings have higher rigidity than other types of bearings. Therefore, by using the first and second bearings as the first and second sliding bearings, respectively, it is possible to reduce vibration in the frequency range where the crankshaft sound is generated. Thereby, the hitting sound of the crankshaft can be reduced with a simple configuration.
(7)エンジンは、第1および第2の軸受を保持する第1および第2のハウジングと、第1および第2のハウジングを保持するクランクケースとをさらに備え、第2の軸受は第2のハウジングに締まり嵌めにより取り付けられてもよい。 (7) The engine further includes first and second housings that hold the first and second bearings, and a crankcase that holds the first and second housings. It may be attached to the housing by an interference fit.
この場合、クランクケース内での第2の軸受のガタつきが防止される。また、第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間を第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間よりも容易に小さくすることができる。それにより、クランク軸の打音を低減することができる。 In this case, rattling of the second bearing in the crankcase is prevented. Further, the radial bearing gap of the second bearing can be easily made smaller than the radial bearing gap of the first bearing. Thereby, the hitting sound of the crankshaft can be reduced.
(8)第2の軸受の剛性は第1の軸受の剛性よりも高くてもよい。 (8) The rigidity of the second bearing may be higher than the rigidity of the first bearing.
この場合、クランク軸の第2の軸受により支持される部分の振動が低減される。これにより、クランク軸の第2の軸受により支持される部分の打音をより低減することができる。 In this case, the vibration of the portion of the crankshaft supported by the second bearing is reduced. Thereby, the hitting sound of the part supported by the 2nd bearing of a crankshaft can be reduced more.
(9)第1の軸受の剛性は第2の軸受の剛性よりも高くてもよい。この場合、クランク軸の第1の軸受により支持される部分の振動が低減される。 (9) The rigidity of the first bearing may be higher than the rigidity of the second bearing. In this case, the vibration of the portion of the crankshaft supported by the first bearing is reduced.
(10)動力伝達部材は、ベルト式無段変速機のベルトであってもよい。この構成によれば、ベルトがクランク軸を引っ張る力が発生する場合でも、クランク軸の打音を低減することができる。 (10) The power transmission member may be a belt of a belt type continuously variable transmission. According to this configuration, it is possible to reduce the hitting sound of the crankshaft even when the belt pulls the crankshaft.
(11)第2の発明に係る車両は、第1の発明に係るエンジンと、エンジンにより発生されるトルクにより移動する本体部とを備えたものである。 (11) A vehicle according to a second aspect of the invention includes the engine according to the first aspect of the invention and a main body that moves by torque generated by the engine.
この車両においては、上記エンジンにより発生されるトルクにより本体部が移動する。エンジンにおいては、クランク軸が動力伝達部材を介してトルクを伝達する場合でも、クランク軸の第2の軸受により支持される部分のラジアル方向の移動隙間が低減される。これにより、クランク軸のラジアル方向の変位による打音が低減される。この場合、クランク軸の変位量を低減するためにクランクケースに追加の構造を設ける必要がない。その結果、エンジンのクランクケースの大型化、構造の複雑化および重量の増加を抑制しつつクランク軸の打音を低減することができる。 In this vehicle, the main body moves by torque generated by the engine. In the engine, even when the crankshaft transmits torque through the power transmission member, the radial movement clearance of the portion of the crankshaft supported by the second bearing is reduced. Thereby, the hitting sound due to the radial displacement of the crankshaft is reduced. In this case, it is not necessary to provide an additional structure in the crankcase in order to reduce the amount of displacement of the crankshaft. As a result, it is possible to reduce the hitting sound of the crankshaft while suppressing an increase in the size of the crankcase of the engine, a complicated structure, and an increase in weight.
本発明によれば、クランクケースの大型化、構造の複雑化および重量の増加を抑制しつつクランク軸の打音を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the hitting sound of the crankshaft while suppressing an increase in the size of the crankcase, a complicated structure, and an increase in weight.
(1)自動二輪車
図1は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。図1の自動二輪車は、車両の一例である。以下の説明において、前、後、左および右とは、自動二輪車の運転者の視点に基づく前、後、左および右を意味する。図1の自動二輪車100においては、車体1の前部にフロントフォーク2が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク2の上端にハンドル4が取り付けられ、フロントフォーク2の下端に前輪3が回転可能に取り付けられる。
(1) Motorcycle FIG. 1 is a schematic side view showing a schematic configuration of a motorcycle according to an embodiment of the present invention. The motorcycle shown in FIG. 1 is an example of a vehicle. In the following description, front, rear, left and right mean front, rear, left and right based on the viewpoint of the motorcycle driver. In the
車体1の略中央上部にシート5が設けられる。シート5の下方に制御装置6が設けられる。本実施の形態においては、制御装置6は例えばECU(電子制御ユニット;Electronic Control Unit)である。制御装置6の下方に動力伝達装置500が設けられる。動力伝達装置500は、例えば4ストロークの単気筒エンジン200(後述する図2参照)を含む。車体1の後端下部には後輪7が回転可能に取り付けられる。動力伝達装置500のエンジン200により発生される動力により後輪7が回転駆動される。
A
図2は、上方から見た動力伝達装置500の水平断面図である。図2に示すように、動力伝達装置500は、エンジン200およびVベルト式無段変速機(CVT)300を含む。エンジン200は、クランクケース210、クランク軸220、軸受230,240、シリンダ250、ピストン260およびコンロッド(コネクティングロッド)270を含む。
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the
本例では、クランクケース210は、左ケース部材211および右ケース部材212を嵌め合わせることにより構成される左右分割式クランクケースである。左ケース部材211および右ケース部材212は、例えばアルミニウムにより形成される。軸受230,240は、それぞれ左ケース部材211および右ケース部材212に支持される。
In this example, the
本例では、クランク軸220は組み立て式クランク軸であり、一対のクランクジャーナル221,222、一対のクランクウェブ223,224およびクランクピン225を含む。クランクウェブ223,224の各々は、クランクアームおよびバランスウェイトを含む。本例においては、クランクジャーナル221とクランクウェブ223とが一体的に構成され、クランクジャーナル222とクランクウェブ224とが一体的に構成される。
In this example, the
クランクウェブ223,224のクランクアーム間にコンロッド270の大端部が配置される。この状態で、クランクウェブ223,224のクランクアームおよびコンロッド270の大端部がクランクピン225により互いに回転可能に接続される。左側のクランクジャーナル221が軸受230により回転可能に支持され、右側のクランクジャーナル222が軸受240により回転可能に支持される。ピストン260は、シリンダ250内で往復動可能に設けられる。コンロッド270の小端部はピストンピンによりピストン260に接続される。
The large end of the connecting
CVT300は、変速機ケース310、駆動プーリ320、従動プーリ330およびVベルト340を含む。変速機ケース310は、駆動プーリ320、従動プーリ330およびVベルト340を収容するとともに、自動二輪車100のメイン軸120および後輪軸140を回転可能に支持する。駆動プーリ320は、クランク軸220の左端部に取り付けられる。したがって、軸受240は、軸受230に関してVベルト340と反対側に位置する。従動プーリ330は、メイン軸120に取り付けられる。Vベルト340は、駆動プーリ320および従動プーリ330に架け渡される。
ピストン260の往復運動が、コンロッド270を介してクランク軸220の回転運動に変換される。クランク軸220の回転運動は、駆動プーリ320およびVベルト340を介して従動プーリ330に伝達される。従動プーリ330の回転運動は、発進クラッチ110を介してメイン軸120に伝達される。メイン軸120の回転運動は、ギア機構130を介して後輪軸140に伝達される。後輪軸140が回転することにより、後輪軸140に固定された後輪7が回転する。
The reciprocating motion of the
(2)エンジンの構成
図3は、軸受230,240の拡大断面図である。図3(a),(b)は、それぞれ軸受230,240を示す。軸受230,240は互いに同一の種類の軸受であり、本例では軸受230,240は転がり軸受である。転がり軸受は、玉軸受およびころ軸受を含む。また、ころ軸受は、円筒ころ軸受、棒状ころ軸受、針状ころ軸受および円錐ころ軸受を含む。軸受230,240によりクランク軸220のスラスト方向(クランク軸220の軸方向)の移動が規制される。それにより、クランク軸220のスラスト方向の変位による打音が低減される。
(2) Engine Configuration FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
図3(a)に示すように、軸受230は、内輪(インナレース)231、外輪(アウタレース)232、転がり部材233および保持具(リテーナ)234(後述する図5参照)を含む。内輪231および外輪232は円環状を有する。それにより、内輪231の中心に略円形状の孔230hが形成される。複数の転がり部材233は、保持具234により内輪231と外輪232との間に略等間隔で配置される。
As shown in FIG. 3A, the
本例においては、転がり軸受である軸受230は、玉軸受である。したがって、転がり部材233は球状を有する。転がり部材233と内輪231との間の隙間を隙間231cと呼び、転がり部材233と外輪232との間の隙間を隙間232cと呼ぶ。隙間231cと隙間232cとの和、すなわち軸受230のラジアル内部隙間が軸受230のラジアル方向(クランク軸220の半径方向)の軸受隙間230cとなる。
In this example, the bearing 230 which is a rolling bearing is a ball bearing. Therefore, the rolling
同様に、図3(b)に示すように、軸受240は、内輪241、外輪242、転がり部材243および図示しない保持具を含む。内輪241および外輪242は円環状を有する。それにより、内輪241の中心に略円形状の孔240hが形成される。複数の転がり部材243は、保持具により内輪241と外輪242との間に略等間隔で配置される。
Similarly, as shown in FIG. 3B, the
本例においては、転がり軸受である軸受240は、玉軸受である。したがって、転がり部材243は球状を有する。転がり部材243と内輪241との間の隙間を隙間241cと呼び、転がり部材243と外輪242との間の隙間を隙間242cと呼ぶ。隙間241cと隙間242cとの和、すなわち軸受240のラジアル内部隙間が軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cとなる。
In this example, the bearing 240 which is a rolling bearing is a ball bearing. Therefore, the rolling
図3(a),(b)に示すように、軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cは軸受230のラジアル方向の軸受隙間230cよりも小さい。この場合、軸受240により支持されるクランクジャーナル222のラジアル方向の移動隙間を低減することができる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
ここで、クランクジャーナル221の移動隙間は、クランクジャーナル221の外周面と軸受230の内周面との隙間、軸受230のラジアル内部隙間、および軸受230の外周面と左ケース部材211の後述する孔211h(本例では後述する孔213h)の内周面との隙間の合計である。クランクジャーナル222の移動隙間は、クランクジャーナル222の外周面と軸受240の内周面との隙間、軸受240のラジアル内部隙間、および軸受240の外周面と右ケース部材212の後述する孔212h(本例では後述する孔213h)の内周面との隙間の合計である。
Here, the movement clearance of the
クランク軸220のクランクジャーナル221が軸受230の孔230hに挿通される。また、クランク軸220のクランクジャーナル222が軸受240の孔240hに挿通される。これにより、クランク軸220が軸受230,240により支持される。軸受240の内輪241はクランク軸220に締まり嵌めにより取り付けられることが好ましい。本例においては、クランクジャーナル222は、軸受240の孔240hに圧入される。これにより、軸受240の内輪241内でのクランクジャーナル222のラジアル方向のガタつきが防止される。
The
クランク軸220および軸受240がクランクケース210に組み付けられた状態で軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cは0以下(0または負)であることが好ましい。軸受230,240がそれぞれ転がり軸受であるため、軸受240の軸受隙間240cが0以下であっても、クランク軸220の回転が妨げられない。また、後述するように、クランク軸220の打音が十分に低減されるので、軸受230の軸受隙間230cを0以下にする必要がない。したがって、摩擦トルクの増加を最小限にすることができる。
In a state where the
また、本例においては、軸受230の外径は軸受240の外径よりも大きく、軸受230の剛性は軸受240の剛性よりも高い。ここで、剛性は定格荷重で表される。この場合、軸受230により支持されるクランクジャーナル221の振動が低減される。
In this example, the outer diameter of the
図4は、軸受230,240およびその周辺の拡大断面図である。図4に示すように、クランクケース210は、例えば鉄からなる一対のインサート213を有する。各インサート213は円環状の部材である。それにより、各インサート213は略円形状の孔213hを有する。左ケース部材211および右ケース部材212は、それぞれ略円形状の孔211h,212hを有する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
左ケース部材211の孔211h内に一方のインサート213が鋳込まれる。それにより、左ケース部材211に一方のインサート213が一体的に設けられる。右ケース部材212の孔212h内に他方のインサート213が鋳込まれる。それにより、右ケース部材212に他方のインサート213が一体的に設けられる。その結果、クランクケース210の軸受230,240が取り付けられる部分の耐久性および剛性を向上させることができる。
One
軸受230は一方のインサート213により孔213h内で支持され、軸受240は他方のインサート213により孔213h内で支持される。軸受240の外輪242はインサート213に締まり嵌めにより取り付けられることが好ましい。本例においては、軸受240は、他方のインサート213の孔213hに圧入される。これにより、軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cを軸受230のラジアル方向の軸受隙間230cよりも小さくすることができる。
The
図5は、図4のA−A線断面図である。以下、ピストン260の往復動の方向を燃焼荷重方向と呼び、図5において矢印で示す。また、燃焼荷重方向に直交する方向を荷重直交方向と呼ぶ。各インサート213の燃焼荷重方向における寸法は、荷重直交方向における寸法よりも大きく設計される。図5の例においては、インサート213は楕円形状の外周部を有する。インサート213は、長軸および短軸がそれぞれ燃焼荷重方向および荷重直交方向に平行になるように配置される。インサート213は長円形状の外周部を有してもよい。
5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. Hereinafter, the direction of reciprocation of the
インサートの外周部が略真円形状を有する場合、自動二輪車100の暖機運転時には、アルミニウム製の左ケース部材211および右ケース部材212の熱膨張により、鉄製のインサートに引張り応力が作用する。これにより、インサートに単体の鉄製の部材の熱膨張よりも大きい熱膨張が発生することがある。この場合、軸受230,240とインサートとの間に隙間が発生し、その隙間に起因する影響が大きくなる。隙間に起因する影響は、軸受230,240とインサートとの接触音、軸受230,240とインサートとの間の隙間における衝撃荷重による振動、およびクランク軸220の機械損失を含む。
When the outer peripheral portion of the insert has a substantially circular shape, tensile stress acts on the iron insert due to thermal expansion of the aluminum left
これに対し、本例においては、燃焼荷重方向におけるインサート213の外周部の寸法は、荷重直交方向におけるインサート213の外周部の寸法よりも大きく設計される。すなわち、インサート213の燃焼荷重方向における厚みは、荷重直交方向における厚みよりも大きい。この場合、インサート213は燃焼荷重方向において高い剛性を有するので、熱膨張時におけるクランクケース210の引張り応力によるインサート213の変形の度合いが低減される。これにより、軸受230,240とインサート213との間に隙間が発生することが防止される。その結果、軸受230,240とインサートとの間の隙間に起因する影響を低減することができる。
On the other hand, in this example, the dimension of the outer peripheral part of the
また、荷重直交方向におけるインサート213の変形の度合いは小さいので、荷重直交方向において軸受230,240とインサート213との間に隙間はほとんど発生しない。したがって、荷重直交方向における軸受230,240とインサートとの間の隙間に起因する影響はほとんどない。そのため、インサート213の荷重直交方向における厚みを最小限にすることができる。これにより、インサート213の重量が増加することを防止することができるとともに、インサート213のコストを低減することができる。
In addition, since the degree of deformation of the
図6は、クランクウェブ223,224およびその周辺の拡大断面図である。図6に示すように、クランクウェブ223はクランクアーム223Aおよびバランスウェイト223Bを含む。クランクウェブ224はクランクアーム224Aおよびバランスウェイト224Bを含む。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the
クランクアーム223A,224Aの互いに対向する面のうちピストン260(図2)に最も近い端部領域をそれぞれ端部内側面223a,224aと呼ぶ。端部内側面223a,224aは、クランク軸220側からピストン260側へ外方に傾斜するようにテーパ状に形成される。それにより、端部内側面223aとコンロッド270の大端部270Lの側面との間の間隔がクランク軸220側からピストン260側へ漸次拡大する。また、端部内側面224aとコンロッド270の大端部270Lの側面との間の間隔がクランク軸220側からピストン260側へ漸次拡大する。この場合、端部内側面223a,224aとコンロッド270の大端部270Lの側面との間の最大間隔tは、例えば0.1mm〜0.5mmである。
Of the opposing surfaces of the
バランスウェイト223B,224Bの互いに外方を向く側面をそれぞれ外側面223b,224bと呼ぶ。外側面223b,224bは、クランク軸220側からピストン260と反対側へ内方に傾斜するようにテーパ状に形成される。それにより、外側面223bと軸受230(図2)の側面との間の間隔がクランク軸220側からピストン260の反対側へ漸次拡大する。また、外側面224bと軸受240(図2)の側面との間の間隔がクランク軸220側からピストン260の反対側へ漸次拡大する。
The side surfaces of the
エンジン200の燃費および出力を向上させるために燃焼速度を増加させた場合、ピストン260からの燃焼荷重が増加することにより、クランクピン225が撓むことがある。これにより、図6に矢印で示すように、クランク軸220が変形する場合には、クランクアーム223Aの端部内側面223aがコンロッド270の大端部270Lの側面に接近し、クランクアーム224Aの内側面224aがコンロッド270の大端部270Lの側面に接近する。また、バランスウェイト223Bの外側面223bが軸受230(図2)に接近し、バランスウェイト224Bの外側面224bが軸受240(図2)に接近する。
When the combustion speed is increased in order to improve the fuel consumption and output of the
本実施の形態では、クランクアーム223A,224Aの端部内側面223a,224aがテーパ状に形成されているので、端部内側面223a,224aが大端部270Lの側面に衝突することが防止される。また、バランスウェイト223B,224Bの外側面223b,224bがテーパ状に形成されているので、外側面223b,224bが軸受230,240の側面に衝突することが防止される。
In the present embodiment, the end
これにより、クランクウェブ223,224の重量の増加および大幅な構造の変更を回避しつつクランク軸220の打音を低減することができる。また、摩擦によるクランク軸220のトルクの損失を低減するとともに、燃費および出力を向上させることが可能になる。
Thereby, the hitting sound of the
(3)効果
エンジンのクランク軸のトルクがCVTのVベルトを介して伝達される場合には、クランク軸がVベルトから引っ張り力を受けることによりわずかに傾斜する。クランク軸がピストンからの爆発圧力による衝撃荷重を受けた際に、Vベルトから遠い位置で軸受により支持されるクランクジャーナルのラジアル方向の移動隙間は、Vベルトに近い位置で軸受により支持されるクランクジャーナルのラジアル方向の移動隙間よりも大きくなる。そのため、Vベルトから遠い位置で軸受により支持されるクランクジャーナルがラジアル方向に移動することにより生じる打音の影響は、他の部分の打音への影響に比べ大きい。
(3) Effect When the torque of the engine crankshaft is transmitted through the CVT V-belt, the crankshaft is slightly inclined by receiving a pulling force from the V-belt. When the crankshaft receives an impact load due to the explosion pressure from the piston, the radial movement gap of the crank journal supported by the bearing at a position far from the V-belt is a crank supported by the bearing at a position near the V-belt. It becomes larger than the radial movement gap of the journal. Therefore, the influence of the hitting sound caused by the movement of the crank journal supported by the bearing in the radial direction at a position far from the V-belt is larger than the influence on the hitting sound of other parts.
本実施の形態に係るエンジン200の構成によれば、軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cは軸受230のラジアル方向の軸受隙間230cよりも小さい。そのため、クランク軸220がVベルト340から引っ張り力を受けた際にも、軸受240により支持されるクランクジャーナル222のラジアル方向の移動隙間が低減される。これにより、クランク軸220のラジアル方向の変位による打音が低減される。この場合、クランク軸220の変位量を低減するためにクランクケース210に追加の構造を設ける必要がない。その結果、エンジンのクランクケース210の大型化、構造の複雑化および重量の増加を抑制しつつクランク軸220の打音を低減することができる。
According to the configuration of
(4)他の実施の形態
(a)上記実施の形態において、軸受230の外径が軸受240の外径よりも大きく、軸受230の剛性は軸受240の剛性よりも高いが、これに限定されない。軸受240の外径が軸受230の外径よりも大きく、軸受240の剛性が軸受230の剛性よりも高くてもよい。この場合、軸受240により支持されるクランクジャーナル222の振動が低減される。これにより、クランク軸220の打音を低減することができる。
(4) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the outer diameter of the
(b)上記実施の形態において、軸受230,240は転がり軸受である玉軸受であるが、これに限定されず、軸受230,240の一方または両方が玉軸受以外の転がり軸受であってもよい。
(B) In the above-described embodiment, the
図7は、軸受230,240の組み合わせの他の例を示す模式図である。図7の例では、軸受230,240はそれぞれころ軸受である。軸受240のラジアル内部隙間は軸受230のラジアル内部隙間よりも小さい。一般的に、ころ軸受の剛性は玉軸受の剛性よりも高い。そのため、図7の例では、図4の例に比べて軸受230,240の剛性を高くすることができる。それにより、軸受230,240により支持されるクランクジャーナル221,222の振動がさらに低減される。また、軸受230,240の小型化および軽量化が可能となる。それにより、クランクケース210の小型化および軽量化が可能となる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of the combination of the
図8は、軸受230,240の組み合わせのさらに他の例を示す模式図である。図8の例では、軸受230が玉軸受であり、軸受240がころ軸受である。軸受240のラジアル内部隙間は軸受230のラジアル内部隙間よりも小さい。上記のように、ころ軸受の剛性は玉軸受の剛性よりも高い。そのため、図8の例では、軸受240の剛性を軸受230の剛性よりも高くすることができる。それにより、軸受240により支持されるクランクジャーナル222の振動がさらに低減される。また、軸受240の小型化および軽量化が可能となる。それにより、クランクケース210の小型化および軽量化が可能となる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing still another example of the combination of the
(c)上記実施の形態において、軸受230,240は転がり軸受であるが、これに限定されない。例えば、軸受230,240はすべり軸受であってもよい。軸受230,240としてすべり軸受を用いた場合の移動隙間は、クランク軸220の外周面と軸受の内周面との隙間である。図9は、軸受230,240がすべり軸受である場合における上方から見た動力伝達装置500の水平断面図である。CVT300の構成は、図2のCVT300の構成と同様である。
(C) In the said embodiment, although the
図9に示すように、軸受230,240がすべり軸受である場合、エンジン200は一対のハウジング280をさらに含む。一方のハウジング280は、左ケース部材211のインサート213の孔213h内に嵌め込まれることにより、左ケース部材211に保持される。他方のハウジング280は、右ケース部材212のインサート213の孔213h内に嵌め込まれることにより、右ケース部材212に保持される。
As shown in FIG. 9, when the
軸受230,240は、ハウジング280により保持される。図10は、軸受230,240がすべり軸受である場合における軸受230,240の拡大断面図である。本例においては、図10(a)に示すように、クランク軸220のクランクジャーナル221の外周面と軸受230の内周面との間の隙間(例えばオイルクリアランス)がラジアル方向の軸受隙間230cとなる。同様に、図10(b)に示すように、クランク軸220のクランクジャーナル222の外周面と軸受240の内周面との間の隙間がラジアル方向の軸受隙間240cとなる。
The
すべり軸受は転がり軸受等の他の種類の軸受に比べて高い剛性を有する。そのため、軸受230,240としてすべり軸受を用いることにより、クランク軸220の打音の発生周波数領域における振動を低減することができる。これにより、簡単な構成でクランク軸220の打音を低減することができる。また、軸受240は、右ケース部材212に設けられるハウジング280に締まり嵌めにより取り付けられることが好ましい。これにより、クランクケース210内での軸受240のガタつきが防止される。これらの結果、クランク軸220の打音を低減することができる。
Sliding bearings have higher rigidity than other types of bearings such as rolling bearings. Therefore, by using a sliding bearing as the
(d)図11は、燃焼荷重方向とVベルト340による引っ張り力の方向との関係を示す模式図である。上記実施の形態では、図11(a)に示すように、燃焼荷重方向とVベルト340による引っ張り力の方向とがほぼ平行である。燃焼荷重方向はVベルト340が延びる方向、すなわち駆動プーリ320と従動プーリ330とを結ぶ方向と略同一である。この場合、クランク軸220のラジアル方向の変位による打音が効果的に低減される。
(D) FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the combustion load direction and the direction of the tensile force by the V-
燃焼荷重方向とVベルト340による引っ張り力の方向との関係は、図11(a)の例に限定されない。図11(b)の例では、燃焼荷重方向とVベルト340による引っ張り力の方向とが90°またはそれに近い角度で交差している。本発明は、このような構成を有するエンジンにも適用可能である。この場合にも、クランク軸220のラジアル方向の変位による打音を低減することができる。
The relationship between the combustion load direction and the direction of the pulling force by the V-
(e)上記実施の形態においては、Vベルト340が動力伝達部材として働くが、動力伝達部材はVベルト340に限定されない。図12は、動力伝達部材としてギア群を用いた場合のエンジン200の構成を示す模式図である。
(E) In the above embodiment, the
図12のエンジン200では、クランク軸220の一端近傍にドライブギア400が取り付けられる。メイン軸120にドリブンギア410が取り付けられる。ドライブギア400とドリブンギア410とが噛み合うように設けられる。本例では、ドライブギア400が動力伝達部材である。図4の軸受240は軸受230に比べてドライブギア400から遠い位置に設けられる。
In the
クランク軸220がドライブギア400とともに矢印aで示す一方向に回転すると、ドリブンギア410が矢印bで示す逆方向に回転する。この場合、ドライブギア400およびドリブンギア410には上方向の力が働く。それにより、クランク軸220の一端は矢印Yで示す下方向の反力を受ける。
When the
このような場合でも、上記の構成においては、軸受240のラジアル方向の軸受隙間240cが軸受230のラジアル方向の軸受隙間230cよりも小さいので、クランク軸220の右端部のラジアル方向の移動隙間が低減される。これにより、クランク軸220のラジアル方向の変位による打音を低減することができる。
Even in such a case, in the above configuration, since the
(f)上記実施の形態では、動力伝達部材であるVベルト340またはドライブギア400の一方側に軸受230,240が設けられるが、本発明は動力伝達部材を挟むように軸受230,240がクランク軸220に設けられる構造にも適用可能である。軸受240と動力伝達部材と間の距離が軸受230と動力伝達部材と間の距離よりも長い場合、軸受240の軸受隙間240cが軸受230の軸受隙間230cよりも小さく設定される。それにより、クランク軸220のラジアル方向の変位による打音を低減することができる。
(F) In the above embodiment, the
(g)上記実施の形態において、車両の一例として自動二輪車100について説明したが、これに限定されない。自動三輪車またはATV(All Terrain Vehicle;不整地走行車両)等の他の車両に本発明を適用してもよい。
(G) Although the
(5)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(5) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of the correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.
上記実施の形態においては、後輪7が車輪の例であり、エンジン200がエンジンの例であり、Vベルト340またはドライブギア400が動力伝達部材の例であり、クランク軸220がクランク軸の例である。軸受230,240がそれぞれ第1および第2の軸受の例であり、軸受隙間230c,240cが軸受隙間の例であり、ハウジング280が第1および第2のハウジングの例である。クランクケース210がクランクケースの例であり、CVT300がベルト式無段変速機の例であり、Vベルト340がベルトの例であり、車体1が本体部の例であり、自動二輪車100が車両の例である。
In the above embodiment, the
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、クランク軸を支持する軸受を備えたエンジンおよび車両に有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used for an engine and a vehicle including a bearing that supports a crankshaft.
1 車体
2 フロントフォーク
3 前輪
4 ハンドル
5 シート
6 制御装置
7 後輪
100 自動二輪車
110 発進クラッチ
120 メイン軸
130 ギア機構
140 後輪軸
200 エンジン
210 クランクケース
211 左ケース部材
211h〜213h,230h,240h 孔
212 右ケース部材
213 インサート
220 クランク軸
221,222 クランクジャーナル
223,224 クランクウェブ
223A,224A クランクアーム
223a,224a 端部内側面
223B,224B バランスウェイト
223b,224b 外側面
225 クランクピン
230,240 軸受
230c,240c 軸受隙間
231,241 内輪
231c,232c,241c,242c 隙間
232,242 外輪
233,243 転がり部材
234 保持具
250 シリンダ
260 ピストン
270 コンロッド
270L 大端部
280 ハウジング
300 CVT
310 変速機ケース
320 駆動プーリ
330 従動プーリ
340 Vベルト
400 ドライブギア
410 ドリブンギア
500 動力伝達装置
DESCRIPTION OF
310
Claims (11)
前記車輪を駆動するためのトルクを伝達する動力伝達部材が取り付けられるクランク軸と、
前記クランク軸を支持する同一種類の第1および第2の軸受とを備え、
前記第2の軸受は、前記第1の軸受に比べ前記動力伝達部材から遠くに位置し、
前記第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、前記第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間よりも小さい、エンジン。 An engine that generates torque for rotating wheels,
A crankshaft to which a power transmission member for transmitting torque for driving the wheels is attached;
The same type of first and second bearings supporting the crankshaft,
The second bearing is located farther from the power transmission member than the first bearing,
An engine in which a radial bearing clearance of the second bearing is smaller than a radial bearing clearance of the first bearing.
前記第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間は前記第1の転がり軸受のラジアル内部隙間であり、前記第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は前記第2の転がり軸受のラジアル内部隙間である、請求項1記載のエンジン。 The first and second bearings are first and second rolling bearings, respectively.
The radial bearing gap of the first bearing is a radial internal gap of the first rolling bearing, and the radial bearing gap of the second bearing is a radial internal gap of the second rolling bearing, The engine according to claim 1.
前記第2の軸受の外輪は前記クランクケースに締まり嵌めにより取り付けられる、請求項2〜4のいずれか一項に記載のエンジン。 A crankcase for holding the first and second bearings;
The engine according to any one of claims 2 to 4, wherein an outer ring of the second bearing is attached to the crankcase by an interference fit.
前記第1の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、前記第1のすべり軸受の内面と前記クランク軸の外周面との間の隙間であり、前記第2の軸受のラジアル方向の軸受隙間は、前記第2のすべり軸受の内面と前記クランク軸の外周面との間の隙間である、請求項1記載のエンジン。 The first and second bearings are first and second plain bearings, respectively.
The radial bearing gap of the first bearing is a gap between the inner surface of the first sliding bearing and the outer peripheral surface of the crankshaft, and the radial bearing gap of the second bearing is The engine according to claim 1, wherein the engine is a gap between an inner surface of a second plain bearing and an outer peripheral surface of the crankshaft.
前記第1および第2のハウジングを保持するクランクケースとをさらに備え、
前記第2の軸受は前記第2のハウジングに締まり嵌めにより取り付けられる、請求項6記載のエンジン。 First and second housings for holding the first and second bearings;
A crankcase for holding the first and second housings,
The engine of claim 6, wherein the second bearing is attached to the second housing by an interference fit.
前記エンジンにより発生されるトルクにより移動する本体部とを備えた、車両。 The engine according to any one of claims 1 to 10,
A vehicle comprising: a main body that moves by torque generated by the engine.
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Cited By (2)
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JP2016148247A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | スズキ株式会社 | Oil supply structure of internal combustion engine |
JP2016153658A (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 富士重工業株式会社 | Bearing structure of crank shaft |
-
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- 2013-06-25 JP JP2013133119A patent/JP2015007406A/en active Pending
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