JP2023110630A - 内燃機関の軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の複雑化を抑制する。【解決手段】内燃機関の軸受構造は、ベース１１と、ベース１１に固定された第１のカバー１２と、ベース１１に設けられた第１の軸受１６と、第１のカバー１２に設けられた第２の軸受１７と、バランスシャフト１３と、バランスシャフト１３とは別部品であり、バランスシャフト１３と結合され、バランスシャフト１３と一体に回転する回転シャフト１５と、記回転シャフト１５によって駆動されるオイルポンプと、を備える。第１の軸受１６は、バランスシャフト１３と回転シャフト１５との結合部２１を回転可能に支持し、第２の軸受１７は、回転シャフト１５を回転可能に支持する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の軸受構造に関する。

従来、バランスシャフトの回転によってオイルポンプを駆動する内燃機関が知られている。

特開２０１４－８８８０７号公報

しかしながら、従来技術では、バランスシャフトの回転をチェーンを含む動力伝達機構を介してオイルポンプに伝える構成であり、バランスシャフトとオイルポンプとの軸受が別々に設けられているので、部品点数が多く内燃機関の複雑化につながっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の複雑化を抑制することを目的の一つとする。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の軸受構造は、ベースと、前記ベースに固定された第１のカバーと、前記ベースに設けられた第１の軸受と、前記第１のカバーに設けられた第２の軸受と、バランスシャフトと、前記バランスシャフトとは別部品であり、前記バランスシャフトと結合され、前記バランスシャフトと一体に回転する回転シャフトと、前記回転シャフトによって駆動されるオイルポンプと、を備え、前記第１の軸受は、前記バランスシャフトと前記回転シャフトとの結合部を回転可能に支持し、前記第２の軸受は、前記回転シャフトを回転可能に支持する。

このような構成によれば、第１の軸受がバランスシャフトと回転シャフトとで共用されるので、第１の軸受けに伴う、バランスシャフトと回転シャフトとの間の位置精度または公差等を考慮せずに、軸受構造を実現することができる。

前記内燃機関の軸受構造は、前記第１のカバーに対して前記バランスシャフト側に配置され、前記第１のカバーに固定され、前記回転シャフトが入れられた孔が設けられた第２のカバーを備え、前記第２のカバーにおいて前記孔を形成する周面と前記回転シャフトとの間に隙間が設けられ、前記オイルポンプは、前記第１のカバーと前記第２のカバーとによって構成されたケーシングを有する。

このような構成によれば、第２のカバーと回転シャフトとの間に隙間があるので、バランスシャフトから第１のカバーにかけての第１の軸受と第２の軸受間の位置精度を緩和することができる。

前記内燃機関の軸受構造では、例えば、前記回転シャフトは、前記第１の軸受と前記第２の軸受とだけによって回転可能に支持されている。

このような構成によれば、回転シャフトが、３つ以上の軸受で支持されている構成に比べて、回転シャフトの位置精度を緩和することができる。

本発明によれば、内燃機関の複雑化を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る内燃機関の一部を示す断面図である。 図２は、実施形態の内燃機関の一部を示す断面斜視図である。

以下に、実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。

図１は、実施形態に係る内燃機関１０の一部を示す断面図である。図２は、実施形態の内燃機関１０の一部を示す断面斜視図である。内燃機関１０は、例えば、車両に搭載されるレシプロエンジンである。なお、内燃機関１０は、他の種類の内燃機関であっても良いし、他の装置に搭載されても良い。

各図面に示されるように、本明細書において、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、車両の幅に沿って設けられる。Ｙ軸は、車両の長さに沿って設けられる。Ｚ軸は、車両の高さに沿って設けられる。

さらに、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が定義される。Ｘ方向は、Ｘ軸に沿う方向であって、Ｘ軸の矢印が示す＋Ｘ方向と、Ｘ軸の矢印の反対方向である－Ｘ方向とを含む。Ｙ方向は、Ｙ軸に沿う方向であって、Ｙ軸の矢印が示す＋Ｙ方向と、Ｙ軸の矢印の反対方向である－Ｙ方向とを含む。Ｚ方向は、Ｚ軸に沿う方向であって、Ｚ軸の矢印が示す＋Ｚ方向と、Ｚ軸の矢印の反対方向である－Ｚ方向とを含む。

以下の説明において、＋Ｚ方向は鉛直上方向であり、－Ｚ方向は鉛直下方向であるものと定義される。なお、車両が位置する場所やタイヤの状態のような種々の条件により、Ｚ方向が鉛直方向と異なっても良い。

内燃機関１０は、クランクケース１１と、チェーンカバー１２と、バランスシャフト１３と、回転シャフト１５と、オイルポンプ１４と、第１の軸受１６と、第２の軸受１７と、を備える。なお、内燃機関１０は、上記以外にシリンダブロックやオイルパン、クランクシャフト、チェーン等の構成を備える。クランクケース１１と、チェーンカバー１２と、第１の軸受１６と、第２の軸受１７と、バランスシャフト１３と、オイルポンプ１４とは、内燃機関１０の軸受構造を構成する。

クランクケース１１は、外面１１ａを有する。また、クランクケース１１には、外面１１ａに開口した内部空間１１ｂが設けられている。また、クランクケース１１には、第１の軸受を支持する支持部１１ｃが設けられている。クランクケース１１は、ベースの一例である。なお、ベースは、シリンダブロック等であってもよい。

チェーンカバー１２は、クランクケース１１の外面１１ａに重ねられている。チェーンカバー１２は、クランクケース１１にボルト等の結合具２２（図２）によって固定されている。チェーンカバー１２は、クランクケース１１と当該チェーンカバー１２との間に位置するチェーン（不図示）を覆う。チェーンカバー１２の内面１２ａには、凹部１２ｂが設けられている。凹部１２ｂは、内面１２ａに開口している。また、チェーンカバー１２には、有底の孔１２ｃが設けられている。孔１２ｃは、凹部１２ｂの底に開口している。チェーンカバー１２における孔１２ｃを形成する周面１２ｄに、第２の軸受１７が設けられている。第２の軸受１７は、滑り軸受である。すなわち、第２の軸受１７は、周面１２ｄの一部によって構成されている。

バランスシャフト１３は、クランクケース１１の内部に少なくとも一部が収容されている。バランスシャフト１３は、回転中心軸Ａｘ回りに回転可能に第１の軸受１６を含む二つの軸受（一方の軸受は不図示）によって支持されている。バランスシャフト１３の一端部１３ａは、第１の軸受１６に回転可能に支持されている。以後、特に言及しない限り、軸方向、径方向、及び周方向は、回転中心軸Ａｘの軸方向、径方向、及び周方向である。

第１の軸受１６は、転がり軸受であり、外輪１６ａと、内輪１６ｂと、転動体１６ｃと、を有する。

回転シャフト１５は、一端部１５ａと、他端部１５ｂと、を有する。回転シャフト１５は、大径部１５ｃと、小径部１５ｄと、を有する。大径部１５ｃは、一端部１５ａを含む。小径部１５ｄは、他端部１５ｂを含み、大径部１５ｃよりも直径が小さい。

回転シャフト１５は、バランスシャフト１３に径の違いを有しつつ結合されており、バランスシャフト１３と一体に回転中心軸Ａｘ回りに回転する。

具体的には、回転シャフト１５とバランスシャフト１３とは、スプライン結合されている。回転シャフト１５の大径部１５ｃには、雄スプライン部１５ｅが設けられている。雄スプライン部１５ｅは、外歯によって構成されている。一方、バランスシャフト１３の一端部１３ａには、孔１３ｂが設けられており、バランスシャフト１３において孔１３ｂを形成する面１３ｃに、雌スプライン部１３ｄが設けられている。雌スプライン部１３ｄは、内歯によって構成されている。そして、回転シャフト１５の大径部１５ｃがバランスシャフト１３の孔１３ｂに入れられ、雄スプライン部１５ｅと雌スプライン部１３ｄとが互いに噛み合っている。雄スプライン部１５ｅおよび雌スプライン部１３ｄは、バランスシャフト１３と回転シャフト１５との結合部２１を構成する。結合部２１は、スプライン結合部とも称される。

オイルポンプ１４は、例えば、トロコイド式オイルポンプであり、ケーシング３１と、アウターロータ３２と、インナーロータ３３と、を有する。オイルポンプ１４は、インナーロータ３３の回転により、オイルパンに貯留されたオイルを吸込口から吸い込み、吸い込んだオイルを吐出口から吐出する。オイルポンプ１４から吐出されたオイルは、内燃機関１０の各部に通路等を介して供給される。各部に供給されたオイルは、重力の作用によって落下しオイルパンに戻る。

ケーシング３１は、チェーンカバー１２に設けられたベース部３４と、ポンプカバー３５と、を有する。ベース部３４は、チェーンカバー１２における凹部１２ｂを含む部分であり、チェーンカバー１２と一体形成されている。すなわち、チェーンカバー１２の一部がベース部３４を構成している。

ポンプカバー３５は、凹部１２ｂを覆った状態でチェーンカバー１２にネジ等の結合具２３によって固定されている。ポンプカバー３５は、チェーンカバー１２を介してクランクケース１１に固定されており、クランクケース１１に直接には固定されていない。ポンプカバー３５は、内燃機関１０の軸受構造を構成する。

ポンプカバー３５は、一面３５ａと、他面３５ｂと、を有する。一面３５ａは、チェーンカバー１２の内面１２ａに重ねられている。また、ポンプカバー３５には、孔３５ｃが設けられている。孔３５ｃは、ポンプカバー３５の厚さ方向にポンプカバー３５を貫通している。すなわち、孔３５ｃは、一面３５ａと他面３５ｂとに開口している。孔３５ｃには回転シャフト１５の小径部１５ｄが入れられている。ポンプカバー３５において孔３５ｃを形成する周面３５ｄと回転シャフト１５の外周面１５ｆとは、離間しており、ポンプカバー３５の周面３５ｄと回転シャフト１５の外周面１５ｆとの間には、隙間Ｓａが形成されている。

アウターロータ３２には、トロコイド曲線等で複数の凹部が形成されている。インナーロータ３３は、アウターロータ３２の凹部よりも数が一つ少ない凸部を有し、アウターロータ３２の内側に配置されて、アウターロータ３２と噛み合っている。インナーロータ３３には、孔３３ａが形成されている。孔３３ａは、インナーロータ３３を軸方向に貫通している。孔３３ａには、回転シャフト１５の小径部１５ｄが圧入されている。すなわち、インナーロータ３３は、回転シャフト１５及びバランスシャフト１３と一体に回転中心軸Ａｘ回りに回転する。インナーロータ３３は、凸部の先端がアウターロータ３２の凹部の内面を滑りながら回転する。これにより、オイルの吸引及び吐出が行われる。なお、オイルポンプ１４は上記の構成に限られない。

ポンプカバー３５の他面３５ｂには、二つの案内部３６，３７が設けられている。案内部３６は、ポンプカバー３５からバランスシャフト１３と回転シャフト１５との結合部２１側に突出している。案内部３６は、ポンプカバー３５の周面３５ｄと回転シャフト１５の外周面１５ｆとの隙間Ｓａから漏れるオイルポンプ１４のオイルを第１の軸受１６に案内する。案内部３６は、ポンプカバー３５からバランスシャフト１３と回転シャフト１５との結合部２１側に突出している。案内部３７は、結合部２１よりも上方に位置するオイル孔５１から落下するオイルを結合部２１に案内する。

上記構成の内燃機関１０では、バランスシャフト１３の回転に伴って回転シャフト１５が回転し、回転シャフト１５の回転よってオイルポンプ１４を駆動するオイルポンプ駆動方法が実行される。

以上のように、本実施形態では、内燃機関１０の軸受構造は、クランクケース１１（ベース）と、チェーンカバー１２（第１のカバー）と、第１の軸受１６と、第２の軸受１７と、バランスシャフト１３と、オイルポンプ１４と、を備える。チェーンカバー１２は、クランクケース１１に固定されている。第１の軸受１６は、クランクケース１１設けられている。第２の軸受１７は、チェーンカバー１２に設けられている。回転シャフト１５は、バランスシャフト１３とは別部品であり、バランスシャフト１３と結合され、バランスシャフト１３と一体に回転する。オイルポンプ１４は、回転シャフト１５によって駆動される。前記第１の軸受１６は、バランスシャフト１３と前記回転シャフト１５との結合部２１を回転可能に支持し、第２の軸受１７は、回転シャフト１５を回転可能に支持する。

このような構成によれば、第１の軸受１６がバランスシャフト１３と回転シャフト１５とで共用されるので、例えば、バランスシャフト１３と回転シャフト１５とがチェーン等で結合されバランスシャフト１３と回転シャフト１５とに第１の軸受１６に対応する軸受がそれぞれ設けられた構成に比べて、位置精度または公差等を考慮せずに構成でき、ひいては内燃機関１０の複雑化を抑制することができる。

また、内燃機関１０の軸受構造は、ポンプカバー３５（第２のカバー）を備える。ポンプカバー３５は、チェーンカバー１２に対してバランスシャフト１３側に配置され、チェーンカバー１２に固定されている。ポンプカバー３５には、回転シャフト１５が入れられた孔３５ｃが設けられている。ポンプカバー３５において孔３５ｃを形成する周面３５ｄと回転シャフト１５との間に隙間Ｓａが設けられている。

このような構成によれば、ポンプカバー３５と回転シャフト１５との間に隙間Ｓａがあるので、バランスシャフト１３からチェーンカバー１２にかけての第１の軸受１６と第２の軸受１７間の位置精度を緩和することができる。よって、内燃機関１０の組み立てを容易に行うことができる。

また、回転シャフト１５は、第１の軸受１６と第２の軸受１７とだけによって回転可能に支持されている。

このような構成によれば、回転シャフト１５が、３つ以上の軸受で支持されている構成に比べて、回転シャフト１５の位置精度を緩和することができる。よって、内燃機関１０の組み立てを容易に行うことができる。

また、第１の軸受１６と第２の軸受１７との間には、動作部品はオイルポンプ１４だけが設けられている。よって、回転シャフト１５の長さを短くできるので、オイルポンプ１４におけるモーメントの低減を図ることができる。

なお、上記実施形態では、ポンプカバー３５がチェーンカバー１２を介してクランクケース１１に固定された例が示されたが、これに限定されない。例えば、チェーンカバー１２がポンプカバー３５を介してクランクケース１１に固定されていてもうよい。この場合、第２の軸受１７は、ポンプカバー３５に設けられる。すなわち、第２の軸受１７は、クランクケース１１に直接固定された部材に設けられる。

上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであっても良い。

１０…内燃機関、１１…クランクケース（ベース）、１２…チェーンカバー（第１のカバー）、１３…バランスシャフト、１４…オイルポンプ、１６…第１の軸受、１７…第２の軸受、３５…ポンプカバー（第２のカバー）、３５ｃ…孔、３５ｄ…周面、Ｓａ…隙間。

Claims (3)

1. ベースと、
   前記ベースに固定された第１のカバーと、
   前記ベースに設けられた第１の軸受と、
   前記第１のカバーに設けられた第２の軸受と、
   バランスシャフトと、
   前記バランスシャフトとは別部品であり、前記バランスシャフトと結合され、前記バランスシャフトと一体に回転する回転シャフトと、
   前記回転シャフトによって駆動されるオイルポンプと、
   を備え、
   前記第１の軸受は、前記バランスシャフトと前記回転シャフトとの結合部を回転可能に支持し、
   前記第２の軸受は、前記回転シャフトを回転可能に支持する、
   内燃機関の軸受構造。
2. 前記第１のカバーに対して前記バランスシャフト側に配置され、前記第１のカバーに固定され、前記回転シャフトが入れられた孔が設けられた第２のカバーを備え、
   前記第２のカバーにおいて前記孔を形成する周面と前記回転シャフトとの間に隙間が設けられた、
   請求項１に記載の内燃機関の軸受構造。
3. 前記回転シャフトは、前記第１の軸受と前記第２の軸受とだけによって回転可能に支持された、
   請求項１または２に記載の内燃機関の軸受構造。
   

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