JP2016056730A - クランクシャフトの支持部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 クランクシャフトが受ける補機ベルトからの荷重を軽減する。【解決手段】 カムシャフトに接続されるスプロケット６の外側で、プーリ８との間のクランクシャフト３の端部５をボールベアリング２１で回転自在に支持し、スタータジェネレータに接続されるプーリ８の近傍でクランクシャフト３を支持する。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持されるクランクシャフトの支持部構造に関する。
内燃機関（エンジン）のシリンダブロックには、クランクシャフトが回転自在に支持され、クランクシャフトは、クランクジャーナルが滑り軸受け（メタル軸受け）を介してシリンダブロックのケースに回転自在に支持されている。
クランクシャフトの端部はケースの外に配され、端部には、カムシャフトに接続されるスプロケットが取り付けられている。また、ケースの外に配されたクランクシャフトの端部には、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、エアコン用コンプレッサ等の補機類に接続されるプーリが取り付けられている。
従って、カムシャフトからの荷重が、チェーン及びスプロケットを介して端部側のクランクジャーナルの滑り軸受けの部位に集中して働き、更に、補機類からの荷重が、ベルト及びプーリを介して端部側のクランクジャーナルの滑り軸受けの部位に働くことになる。
ところで、エンジンに取り付けられる補機類として、エンジンのスタータとジェネレータとを合わせたスタータジェネレータが知られている（特許文献１参照）。スタータジェネレータは、一般のジェネレータよりも大きい物であり、タイミングベルト等の補機ベルトを介してエンジンのクランクシャフトと接続されている。
スタータジェネレータを備えたエンジンは、始動時は、スタータジェネレータから補機ベルトに駆動力が入力され、エンジン運転時には、エンジン（クランクシャフト）から補機ベルトに駆動力が入力される。スタータジェネレータを備えたエンジンでは、補機ベルトに特に大きな荷重が加わることになる。
このため、クランクシャフトのクランクジャーナルに、補機ベルトからの大きな片持ち荷重が働き、滑り軸受け（メタル軸受け）の油膜形成がうまくできなくなる虞があり、摩擦損失の増大、滑り軸受け（メタル軸受け）の摩耗が増大する虞があった。また、補機ベルトが掛け回されるプーリの軸合わせを正確に行わないと、フリクションが増大し、大きな荷重が働き、補機ベルとの摩耗が増大する虞があった。
特開２００６−３４２６９４号公報
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、クランクシャフトが受ける補機ベルトからの荷重を軽減することができるクランクシャフトの支持部構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持され、端部が前記シリンダブロックから突出するクランクシャフトと、前記シリンダブロックから突出している前記端部に取り付けられ、カムシャフトに接続されるスプロケットと、前記スプロケットの前記シリンダブロックの反対側における前記端部に取り付けられ、補機に接続されるプーリとを備えたクランクシャフトの支持部構造において、前記スプロケットと前記プーリの間の前記端部に設けられ、前記端部を前記シリンダブロック側に対し回転自在に支持する端部軸受けを備えたことを特徴とする。
請求項１に係る本発明では、スプロケットとプーリの間に、即ち、カムシャフトに接続されるスプロケットの外側に、クランクシャフトの端部を回転自在に支持する支持する端部軸受けを備えたので、補機に接続されるプーリの近傍でクランクシャフトを支持することができる。
この結果、クランクシャフトが受ける補機ベルトからの荷重を軽減することが可能になる。
因みに、特開２０００−２８２９５２号公報には、カムシャフトのスプロケットをハウジングに軸支して両持ち支持構造にする技術が開示されている。特開２０００−２８２９５２号公報に開示された技術は、エンジンのシャフトの回転支持の分野の技術ではあるが、カムシャフトの支持の技術であり、補機ベルトからクランクシャフトに加わる荷重を軽減する本願発明の技術とは異なる分野の技術である。
そして、請求項２に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、前記端部軸受けは、前記内燃機関を潤滑する潤滑油が供給されることを特徴とする。
請求項２に係る本発明では、内燃機関の潤滑油により端部軸受けが潤滑され、端部軸受けの耐久性が向上すると共に、端部軸受けの駆動音を緩和することができる。
そして、請求項３に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフトの支持部構造において、前記クランクシャフトの回転により駆動して前記内燃機関の潤滑油路に潤滑油を圧送する潤滑油ポンプと、前記潤滑油ポンプの駆動で圧送される潤滑油を前記端部軸受けに供給する軸受け供給路とを更に備えたことを特徴とする。
請求項３に係る本発明では、内燃機関の潤滑油路に潤滑油を圧送する潤滑油ポンプ、及び、端部軸受けに潤滑油を供給する軸受け供給路を備えたので、端部軸受けの潤滑を容易に行うことができる。
また、請求項４に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、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部構造において、前記端部軸受けから前記プーリの支持箇所までの距離は、前記端部軸受けから前記スプロケットの支持箇所までの距離よりも短く設定されていることを特徴とする。
請求項４に係る本発明では、端部軸受けからプーリの支持箇所までの距離を短くしているので、スプロケットに加わるチェーン荷重よりも、プーリに加わる補機ベルト荷重が高い状況で、クランクシャフトを的確に支持することができる。
また、請求項５に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、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部構造において、前記シリンダブロックには、前記スプロケットが取り付けられている部位の前記クランクシャフトの前記端部を覆うチェーンケースが取り付けられ、前記チェーンケースの前記シリンダブロックの側である内側に、前記端部軸受けが取り付けられていることを特徴とする。
請求項５に係る本発明では、クランクシャフトの端部を支持する端部軸受けをチェーンケースの内側に取り付けたので、端部軸受けが取り付けられたチェーンケースをシリンダブロックに固定することで、端部軸受けを取り付けることができる。
また、請求項６に係る本発明のクランクシャフトの支持部構造は、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部構造において、前記端部軸受けと前記潤滑油ポンプを隣接して配置したことを特徴とする。
請求項６に係る本発明では、端部軸受けと潤滑油ポンプを隣接して配置したので、コンパクトな構成にすることができる。
本発明のクランクシャフトの支持部構造は、クランクシャフトが受ける補機ベルトからの荷重を軽減することが可能になる。
本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造を備えた内燃機関の概略系統図である。 本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造を備えた内燃機関の分解斜視図である。 クランクシャフトの支持部の要部断面図である。 クランクシャフトの支持部の要部の一部破断斜視図である。 潤滑油経路を説明するオイルポンプの部位の概念図である。 潤滑油経路を説明する端部軸受けの部位の概念図である。
図１、図２に基づいて本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造を備えた内燃機関（エンジン）の要部の構成を説明する。
図１には本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造を備えたエンジンの全体の状況を表す外観、図２には本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造を備えたエンジンのクランクシャフトの支持状況を説明する分解斜視を示してある。
エンジン１のシリンダブロック２の下部には、クランクシャフト３が回転自在に支持されている。即ち、シリンダブロック２の下部には、滑り軸受け（メタル軸受け）４を介してクランクシャフト３のジャーナル３ａが回転自在に支持されている。クランクシャフト３の端部５は、シリンダブロック２から突出して配されている。
クランクシャフト３の端部５にはスプロケット６が取り付けられ、スプロケット６はチェーンを介してカムシャフトに接続される。スプロケット６はチェーンケース７に覆われた状態になっている。チェーンケース７からは、クランクシャフト３の端部５の先端側が突出して配され、端部５の先端部５ａには、即ち、スプロケット６のシリンダブロック２の反対側に位置する先端部５ａには、プーリ８が取り付けられている。
一方、シリンダブロック２の側面側には補機としてエンジン１のスタータとジェネレータとを合わせたスタータジェネレータ１１が保持され、更に、図示は省略したが、パワーステアリングポンプ、エアコンプレッサー等の補機が保持される。スタータジェネレータ１１の補機プーリ１２とクランクシャフト３の端部５の先端部５ａに取付けられたプーリ８には、図示しない補機ベルトが掛け回され、プーリ８はスタータジェネレータ１１と接続された状態になっている。
スタータジェネレータ１１を備えたエンジン１は、始動時は、スタータジェネレータ１１から補機ベルトに駆動力が入力され、エンジン１の運転時には、エンジン１（クランクシャフト３）から補機ベルトに駆動力が入力される。
図３、図４に基づいて本発明の一実施例に係るクランクシャフトの支持部構造の具体的な状況を説明する。
図３にはクランクシャフトの支持部を表す要部の断面状況、図４にはクランクシャフトの支持部の要部の一部破断した斜視状況を示してある。
チェーンケース７の内側のクランクシャフト３の端部５には、潤滑油ポンプ１５が設けられている。潤滑油ポンプ１５は、スプロケット６の外側（シリンダブロック２の反対側）に配され、ポンプカバー１６で覆われている。潤滑油ポンプ１５は、例えば、トロコイドポンプであり、クランクシャフト３の端部５に、インナロータ、アウタロータが取り付けられ、クランクシャフト３の回転により（ロータの回転により）容積を変化させて潤滑油を吸引・吐出するポンプである。
潤滑油ポンプ１５には（ポンプカバー１６の内側の下部には）、オイルパンにつながる吸込み口１７が設けられ、チェーンケース７には、潤滑油ポンプ１５から吐出される潤滑油を送りだす油路１８が設けられている。潤滑油ポンプ１５から吐出される潤滑油は、油路１８からエンジン１のメインギャラリに送られる。
チェーンケース７の内側におけるクランクシャフト３の端部５には、端部軸受けとしてのボールベアリング２１が設けられている。ボールベアリング２１は、潤滑油ポンプ１５の外側（シリンダブロック２の反対側）に配され、ボールベアリング２１により、クランクシャフト３の端部５がチェーンケース７に対し（シリンダブロック側に対し）回転自在に支持される。ボールベアリング２１は、潤滑油ポンプ１５に対してベアリングカバー２２で仕切られている。
即ち、チェーンケース７の内側にボールベアリング２１の外輪が圧入され、ボールベアリング２１の内輪がクランクシャフト３の端部５に嵌合している。ボールベアリング２１をチェーンケース７の内側に取り付けたので、チェーンケース７をシリンダブロック２に固定することで、ボールベアリング２１を取り付けることができる。
尚、図中の符号で２３は、クランクシャフト３の端部５を封止するオイルシールである。
上記構成では、クランクシャフト３の端部５をチェーンケース７に対し（シリンダブロック側に対し）ボールベアリング２１で回転自在に支持したので、スプロケット６とプーリ８の間で、即ち、カムシャフトに接続されるスプロケット６の外側で、クランクシャフト３の端部５を回転自在に支持することができる。
このため、スタータジェネレータ１１（図１参照）に接続されるプーリ８の近傍でクランクシャフト３を支持することができ、クランクシャフト３が受けるスタータジェネレータ１１（図１参照）の補機ベルトからの大きな荷重を軽減することが可能になる。
クランクシャフト３の端部５（先端部５ａ）における、ボールベアリング２１からプーリ８の支持箇所までの距離Ｌ１は、ボールベアリング２１からスプロケット６の支持箇所までの距離Ｌ２よりも、短く設定されている。つまり、クランクシャフト３の端部５（先端部５ａ）のプーリ８寄りにボールベアリング２１が配されている。
ボールベアリング２１からプーリ８の支持箇所までの距離Ｌ１を短くしているので、スプロケット６に加わるチェーン荷重よりも、プーリ８に加わる補機ベルト荷重が高い状況で、クランクシャフト３を的確に支持することができる。
ボールベアリング２１には、潤滑油ポンプ１５の駆動で圧送される潤滑油が供給される。エンジンオイルによりボールベアリング２１が潤滑されることにより、ボールベアリング２１の耐久性が向上するだけでなく、ボールベアリング２１から生じる駆動音も緩和できる。
図５、図６に基づいて潤滑油経路を具体的に説明する。
図５には潤滑油経路を説明する潤滑油ポンプ１５の部位の概念（図３中のＶ−Ｖ線矢視の概念）、図６には潤滑油経路を説明するボールベアリング２１の部位の概念（図３中のＶＩ−ＶＩ線矢視の概念）を示してある。
図５に示すように、潤滑油ポンプ１５の吸込み口１７にはオイルパン３１に溜められた潤滑油がストレーナ３２を介して送られる吸込み管３３が接続されている。潤滑油ポンプ１５の吐出口３４はオイルフィルタ３６を介して油路１８に接続されている。
図６に示すように、ボールベアリング２１の上部に位置する油路１８から分岐して軸受け供給路としての潤滑油通路３７が設けられている。また、ボールベアリング２１の上部に位置するポンプカバー１６（図３、図４参照）には、吸込み口１７側の流路につながる戻り通路３８が設けられている。
潤滑油ポンプ１５の駆動により、吸込み管３３から潤滑油が吸い込まれて吐出口３４から吐出され、オイルフィルタ３６、油路１８を通してメインギャラリに潤滑油が圧送され、エンジン１の所望部位に潤滑油が送られる。そして、潤滑油通路３７からボールベアリング２１に潤滑油が供給され、潤滑油は戻り通路３８から潤滑油の圧送経路に戻される。
このため、ボールベアリング２１に隣接して備えられた潤滑油ポンプ１５に対し、潤滑油通路３７、戻り通路３８を設けることで、潤滑油ポンプ１５の駆動により、ボールベアリング２１の潤滑を容易に行うことができる。また、ボールベアリング２１に隣接して潤滑油ポンプ１５を備えたことで、コンパクトな構成にすることができる。
上述したクランクシャフトの支持構造は、クランクシャフト３の端部５をボールベアリング２１で回転自在に支持したので、カムシャフトに接続されるスプロケット６の外側で、プーリ８との間のクランクシャフト３の端部５を回転自在に支持することができ、スタータジェネレータ１１に接続されるプーリ８の近傍でクランクシャフト３を支持することができる。
従って、クランクシャフト３が受けるスタータジェネレータ１１の補機ベルトからの大きな荷重を軽減することが可能になる。
このため、クランクシャフト３のジャーナル３ａに、補機ベルトからの大きな片持ち荷重が働くことがなくなり、ジャーナル３ａを支持する滑り軸受けの油膜形成が悪化することがなくなり、摩擦損失の増大、滑り軸受けの摩耗の増大が生じることがない。特に、潤滑油供給がない始動時のジャーナル３ａの摺動摩擦損失が低減することができるので、始動時の回転数の上昇がスムーズになり、始動燃料も少なくできる。
尚、片持ち荷重はスタータジェネレータ１１の補機ベルトからの大きな荷重だけでなく、補機ベルト駆動による種々の補機やプーリ８の回転アンバランスによる片持ち荷重も含まれる。
上記実施例では、端部軸受けとしてボールベアリング２１を適用した例を挙げて説明したが、端部軸受けとしてはボールベアリング２１に限定されず、ニードルベアリング、メタルベアリング等、他の軸受けを採用することが可能である。
また、チェーンケース７の内側にボールベアリング２１を取り付けた例を挙げて説明したが、チェーンケース７の外側にボールベアリング２１を取り付け、シール部材を兼用した外側のケース等で覆う構成とすることも可能である。
チェーンケース７の外側にボールベアリング２１を取り付けることで、チェーンケース７をシリンダブロック２から外すことなく、ボールベアリング２１の交換やメンテナンスを行うことができる。
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持されるクランクシャフトの支持部構造の産業分野で利用することができる。
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ クランクシャフト
４ 滑り軸受け
５ 端部
６ スプロケット
７ チェーンケース
８ プーリ
１１ スタータジェネレータ
１２ 補機プーリ
１５ 潤滑油ポンプ
１６ ポンプカバー
１７ 吸込み口
１８ 油路
２１ ボールベアリング
２２ ベアリングカバー
２３ オイルシール
３１ オイルパン
３２ ストレーナ
３３ 吸込み管
３４ 吐出口
３６ オイルフィルタ
３７ 潤滑油通路
３８ 戻り通路

Claims (6)

  1. 内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持され、端部が前記シリンダブロックから突出するクランクシャフトと、
    前記シリンダブロックから突出している前記端部に取り付けられ、カムシャフトに接続されるスプロケットと、
    前記スプロケットの前記シリンダブロックの反対側における前記端部に取り付けられ、補機に接続されるプーリとを備えたクランクシャフトの支持部構造において、
    前記スプロケットと前記プーリの間の前記端部に設けられ、前記端部を前記シリンダブロック側に対し回転自在に支持する端部軸受けを備えた
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
  2. 請求項１に記載のクランクシャフトの支持部構造において、
    前記端部軸受けは、前記内燃機関を潤滑する潤滑油が供給される
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
  3. 請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフトの支持部構造において、
    前記クランクシャフトの回転により駆動して前記内燃機関の潤滑油路に潤滑油を圧送する潤滑油ポンプと、
    前記潤滑油ポンプの駆動で圧送される潤滑油を前記端部軸受けに供給する軸受け供給路とを更に備えた
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
  4. 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部構造において、
    前記端部軸受けから前記プーリの支持箇所までの距離は、前記端部軸受けから前記スプロケットの支持箇所までの距離よりも短く設定されている
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
  5. 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部構造において、
    前記シリンダブロックには、前記スプロケットが取り付けられている部位の前記クランクシャフトの前記端部を覆うチェーンケースが取り付けられ、
    前記チェーンケースの前記シリンダブロックの側である内側に、前記端部軸受けが取り付けられている
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
  6. 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部構造において、
    前記端部軸受けと前記潤滑油ポンプを隣接して配置した
    ことを特徴とするクランクシャフトの支持部構造。
JP2014183640A 2014-09-09 2014-09-09 クランクシャフトの支持部構造 Active JP6436289B2 (ja)

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