JP3831176B2 - 内燃機関のクランク軸保持構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はクランク軸の軸方向の伸びや変形を吸収する内燃機関のクランク軸保持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関のクランク軸は熱膨張で軸方向への伸びや変形が生じ、クランク軸の軸方向への伸びや変形を吸収するクランク軸保持構造がある。このクランク軸保持機構として、例えば特開昭60−179597号公報「内燃機関のクランク軸保持機構」が知られている。
【0003】
この技術は、クランクケースに軸受を介してクランク軸を取り付ける際に、軸受の端面とクランクケースとの間の隙間に弾性材を配置し、この弾性材でクランク軸の軸方向の伸びや変形を吸収するものである。
この技術によれば、クランク軸の軸方向の伸びや変形を吸収するために弾性材を必要とするので、クランク保持機構のコストを抑える妨げになる。
【0004】
一方、クランク軸の軸方向の伸びや変形を弾性材を使用しないで吸収する技術も知られている。この方法を次図で詳しく説明する。
図4は従来の内燃機関のクランク軸保持構造の断面図である。なお、「前」及び「後」は図中に示す通りである。
内燃機関のクランク軸保持構造60は、クランクケース61の後壁部62(図中の後側に示す)に鋳鉄製の後ブッシュ65を鋳込み、後ブッシュ65にラジアル玉軸受70の外輪71を圧入し、ラジアル玉軸受70の内輪72に後クランク軸76を「しまりばめ」の状態に圧入し、クランクケース61の前壁部63(図中の前側に示す)に鋳鉄製の前ブッシュ66を鋳込み、前ブッシュ66にラジアルころ軸受73の外輪74を圧入し、ラジアルころ軸受73の内輪75に前クランク軸77を「隙間ばめ」の状態に圧入し、後クランク軸76のバランスウエイト76a及び前クランク軸77のバランスウエイト77aにコンロッドピン78を介してコンロッド79を連結する。
【0005】
ラジアルころ軸受73の内輪75に前クランク軸77を隙間ばめの状態に圧入することで、クランク軸76,77に軸方向への伸びや変形が発生した場合、クランク軸76,77の伸びや変形をラジアルころ軸受73の方向に矢印aの如く逃すことができる。
【0006】
図5は図4の5部拡大図であり、前クランク軸77のバランスウエイト77aに前ブッシュ66に対向させて突面77bを形成し、突面77bと前ブッシュ66の端面66aとの間の隙間をL5と設定した。そして、隙間L5を、内輪75の内側面75aとバランスウエイト77aの段部壁77cとの間の隙間L6より小さく設定した。
【0007】
これにより、万一後クランク軸76及び前クランク軸77の伸びや変形が大きくなった場合、ラジアルころ軸受73の内輪75にバランスウエイト77の段差壁77cが当る前に、前ブッシュ66の端面66aに突面77bが当って、熱膨張による伸びや変形を規制する。
このため、ラジアルころ軸受73の内輪75に軸方向の荷重がかからないようにして、例えばラジアルころ軸受73の73aの偏摩耗を防ぐことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、突面77bと前ブッシュ66の端面66aとの間の隙間をL5を隙間L6より小さく設定するために、前ブッシュ66をクランクケースの前壁部63から突出させる必要がある。このため、前ブッシュ66の幅W5が大きくなるので、前ブッシュ66は大きな形状になる。
加えて、前ブッシュ66の端面66aに突面77bを均一に当てるために、前ブッシュ66の端面66aの全面を平坦に加工する必要がある。端面66aは環状なので、加工に手間がかかる。このため、前ブッシュ66のコストを抑える妨げになっていた。
【0009】
また、隙間L5の寸法を満足させるためには、前ブッシュ66の端面66aの突出量を許容範囲内に収める必要がある。しかし、前ブッシュ66はクランクケース61の前壁部63に鋳込まれるので誤差が大きくなる虞れがある。これにより、前ブッシュ66の突出量を許容範囲内に収めるためには、隙間寸法管理に手間がかかり、そのことがコストを抑える妨げになっていた。
【0010】
さらに、前ブッシュ66をクランクケースの前壁部63から突出させることで前ブッシュ66の幅W5が大きくなる。このため、後ブッシュ65(図4参照)との共用化が難しく、多種のブッシュを管理する必要がある。従って、ブッシュの管理が煩雑になるので、前後のブッシュの共用化が望まれていた。
【0011】
そこで、本発明の目的は、軸受を圧入するブッシュの簡素化を図り、かつブッシュの共用化を図ることができる内燃機関のクランク軸保持構造を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、クランク軸を支える軸受のうちの少なくとも一つにラジアルころ軸受を用いた内燃機関のクランク軸保持構造において、クランクケースに固定されたラジアルころ軸受の外輪側面にクランク軸側面を突き当てにより、クランク軸の軸方向の伸びや変形を規制するようにしたことを特徴とする。
【0013】
ここで、ラジアルころ軸受の外輪は、クランク軸側面を突き当てても軸方向に移動しないようにクランクケースに取り付けられている。この点に注目して、ラジアルころ軸受の外輪側面にクランク軸側面を突き当てることで、クランク軸の軸方向の伸びや変形を規制する。この際に、ラジアルころ軸受の外輪は軸方向に移動しないので、例えばころは偏摩耗しない。
【0014】
また、クランク軸側面の突当て面になる外輪側面は予め平坦に形成されている。このため、外輪側面を平坦に加工する手間を省くことができる。加えて、ラジアルころ軸受はクランクケースに高精度に位置決めされた状態に圧入されるので、外輪側面の寸法管理が簡単になる。
【0015】
さらに、外輪側面にクランク軸側面を突き当てる構成にすることで、従来技術のようにラジアルころ軸受を圧入するブッシュの端面に、クランク軸側面を突き当てる必要はない。このため、ブッシュの端面を突出させ、突出させた端面を平坦に加工する手間を省くことができる。
【0016】
請求項2において、ラジアルころ軸受は、残りの軸受と外径が同一であることを特徴とする。
軸受の外径をラジアルころ軸受の外径と同一にすることで、軸受を圧入するブッシュの内径を同一に設定し、ブッシュの共用化を図る。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」及び「後」は図中に示す通りであり、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る内燃機関のクランク軸保持構造の断面図である。
内燃機関のクランク軸保持構造10は、クランクケース11の後壁部12(図中の後側に示す)に鋳鉄製の後ブッシュ15を鋳込み、後ブッシュ15にラジアル玉軸受20の外輪21を圧入し、ラジアル玉軸受20の内輪22に後クランク軸30を圧入し、クランクケース11の前壁部13(図中の前側に示す)に鋳鉄製の前ブッシュ16を鋳込み、前ブッシュ16にラジアルころ軸受25の外輪26を圧入し、ラジアルころ軸受25の内輪27に前クランク軸35を隙間ばめの状態に圧入し、これらのクランク軸30,35にコンロッドピン43を介してコンロッド45を連結したものである。
【0018】
この内燃機関のクランク軸保持構造10は、クランクケース11に固定されたラジアルころ軸受25の外輪側面(外輪26の内側面)26aにクランク軸側面(前クランク軸35の突面)40を突き当てにより、クランク軸30,35の軸方向の伸びや変形を規制し、ラジアルころ軸受25の外径をラジアル玉軸受20の外径と同一のD1に設定した。
【0019】
なお、内燃機関のクランク軸保持構造10は、後クランク軸30にワンウエイクラッチ50及びギヤ51,52を備え、前クランク軸35にスプロケット53,54を備える。
ギヤ51はスタータに連結し、ギヤ52はバランサーに連結する。また、スプロケット53はチェーン55を介して動弁用カムに連結し、スプロケット54はチェーン56を介してオイルポンプに連結する。
【0020】
後クランク軸30は、ラジアル玉軸受20の内輪22に「しまりばめ」状態に圧入した後軸部31と、後軸部31の先端に取り付けた後バランスウエイト32とからなり、後バランスウエイト32にコンロッドピン43を挿入する挿入孔33を備える。
ここで、「しまりばめ」とは内輪22に後軸部31を圧入した際に、つねにしめしろができるはめあいをいう。
【0021】
前クランク軸35は、ラジアルころ軸受25の内輪27に「隙間ばめ」の状態に圧入した前軸部36と、前軸部36の先端に取り付けた前バランスウエイト37とからなり、前バランスウエイト37にコンロッドピン43を挿入する挿入孔38を備える。
ここで、「隙間ばめ」とは内輪27に前軸部36を圧入した際に、内輪27と前軸部36との間に隙間ができるはめあいをいう。
【0022】
後バランスウエイト32及び前バランスウエイト37の各々の挿入孔33,38にコンロッドピン43の両端を圧入するとともにコンロッドピン43の中央にラジアル針状ころ軸受46を介してコンロッド45の基端部を回転自在に連結する。コンロッド45の先端にはピストンピンを介してピストン(図示しない)を連結する。
【0023】
ピストンがシリンダ内で往復運動することにより、後クランク軸30及び前クランク軸35が一体に回転する。このとき、後クランク軸30及び前クランク軸35は発生した熱で軸方向に膨張する。そこで、前クランク軸35の前軸部36をラジアルころ軸受25の内輪27に隙間ばめの状態に圧入した。このため、後クランク軸30及び前クランク軸35の熱膨張による軸方向の伸びや変形を前側に逃がすことができる。
【0024】
ラジアル玉軸受20は、後ブッシュ15に圧入した外輪21と、後クランク軸30に圧入した内輪22と、外輪21及び内輪22の間に配置した複数の玉23・・・(・・・は複数個を示す)と、外輪21及び内輪22の間に配置することで複数の玉23・・・を一定間隔で保持する保持器24からなる。
外輪21の外径はD1であり、内輪22の内径はD2である。
【0025】
ラジアルころ軸受25は、前ブッシュ16に圧入した外輪26と、前クランク軸35に隙間ばめの状態に圧入した内輪27と、外輪26及び内輪27の間に配置した複数のころ28・・・と、外輪26及び内輪27の間に配置することで複数のころ28・・・を一定間隔で保持する保持器29からなる。
外輪26の外径はD1であり、内輪27の内径はD3である。
【0026】
ラジアル玉軸受20の外輪22を外径D1、ラジアルころ軸受25の外輪26を外径をD1とすることで、後ブッシュ15及び前ブッシュ16の内径を同一に設定することができる。このため、後ブッシュ15及び前ブッシュ16の共用化を図ることができる。従って、後ブッシュ15及び前ブッシュ16のコストを下げることが可能になる。加えて、ブッシュの共用化を図ることで、多種のブッシュを管理する必要がないので、管理が容易になる。
【0027】
また、ラジアルころ軸受25は、内輪27の幅W1(図3(a)も参照)を外輪26の幅W2(図3(a)も参照)より小さく設定した。これにより、内輪27の内側面27aを外輪26の内側面26aより内側に配置することができる。従って、内輪27の内側面27aと前バランスウエイト37の段部壁37aとの間の間隔L1を比較的大きく設定することができる。
【0028】
前バランスウエイト37の外側面39には、外輪26の内側面26aと対向する位置に突面40を形成することにより、外輪26の内側面26aと突面40との間隔L2を、間隔L1より小さく設定した。この理由については図3で詳しく説明する。
【0029】
後ブッシュ15は、ラジアル玉軸受20の外輪22を圧入する環状部材で、幅W3に設定した部材である。また、前ブッシュ16は、ラジアルころ軸受25の外輪26を圧入する環状部材で、幅W3に設定した部材である。
ラジアル玉軸受20の外輪22及びラジアルころ軸受25の外輪26を各々D1に設定することで、各々のブッシュ15,16の内径を同一に設定することができる。従って、後ブッシュ15及び前ブッシュ16の共用化を図ることができる。
【0030】
図2は図1の2−2線断面図であり、前クランク軸35の前バランスウエイト37の外側面39に前軸部36と同軸に外径D4及び内径d1のほぼ環状の突面40(網目で示す領域)を形成し、突面40の下部に凹み41を形成し、上部にコンロッドピン43の外周に沿った凹部42を形成した状態を示す。
突面40を略環状に形成したので、後クランク軸30(図1参照)及び前クランク軸35が熱膨張した際に、突面40を外輪26の内側面26a(図1参照)に均一に当てることができる。このため、例えば前クランク軸35にずれが発生することを防ぐことができる。
【0031】
次に、内燃機関のクランク軸保持構造10の作用を説明する。
図3(a),(b)は本発明に係る内燃機関のクランク軸保持構造の作用説明図であり、(a)は図1の3部拡大図である熱膨張前の状態を示し、(b)は熱膨張後の状態を示す。
(a)において、前バランスウエイト37の段部壁37aと内輪27の内側面27aとの間隔がL1、突面40と外輪26の内側面26aとの間隔がL2であり、L1>L2の関係が成立する。
【0032】
この状態で、ピストンがシリンダ内で往復運動することにより、後クランク軸30(図1参照)及び前クランク軸35が熱膨張する。前クランク軸35の前軸部36をラジアルころ軸受25の内輪27に隙間ばめの状態に圧入することで、後クランク軸30及び前クランク軸35を矢印▲1▼の如く伸ばす。
これにより、後クランク軸30及び前クランク軸35の熱膨張を前側(すなわち、ラジアルころ軸受25側)に逃し、前バランスウエイト37が矢印▲1▼の如く移動する。
【0033】
(b)において、突面40がラジアルころ軸受25の外輪26の内側面26aに突き当たることにより、後クランク軸30及び前クランク軸35の軸方向の伸びや変形を規制する。ここで、外輪26の外側面26bは前壁部13の段部壁13aに接触しているので、外輪26の内側面26aに突面40が当っても、外輪26を正規の位置に保持することができる。
一方、前バランスウエイト37の段部壁37aと内輪27の内側面27aとの間隔をL3に保つことができる。従って、内輪27の内側面27aに軸方向の押圧力がかからないので、内輪27が正規の位置からずれることはない。
【0034】
また、外輪26の内側面26aは平坦に形成されているので、内側面26aを平坦にするために加工する必要はない。
加えて、前ブッシュ16の端面を前壁部13から内側に突出させ、かつ突出させた端面を平坦に加工する必要がない。このため、前ブッシュ16の幅W3を後ブッシュ15(図1に示す)の幅と同一に設定することができる。さらに、後ブッシュ15及び前ブッシュ16の内径を同一にすることができるので、後ブッシュ15及び前ブッシュ16の共用化を図ることができる。
【0035】
なお、前記実施の形態では、内燃機関のクランク軸30,35をラジアル玉軸受20及びラジアルころ軸受25の二個の軸受で支えた例について説明したが、軸受は二個には限らない。
また、内燃機関として単気筒エンジンについて説明したが、これに限らないで、例えば4気筒のような多気筒エンジンに適用することも可能である。
さらに、後クランク軸30をラジアル玉軸受20で支える例について説明したが、これに代えて、例えばラジアルころ軸受を使用してもよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、ラジアルころ軸受の外輪側面にクランク軸側面を突き当てることで、クランク軸の軸方向の伸びや変形を規制することができる。ラジアルころ軸受の外輪は、クランク軸側面を突き当てても軸方向に移動しないようにクランクケースに取り付けられている。従って、例えばラジアルころ軸受のころが偏摩耗することを防止することができる。
【0037】
また、クランク軸側面の突当て面になる外輪側面は予め平坦に形成されているので、外輪側面を平坦に加工する手間を省くことができる。加えて、ラジアルころ軸受はクランクケースに高精度に位置決めされた状態に圧入されるので、外輪側面の寸法管理が簡単になる。従って、クランク軸保持構造のコスト低減を実現することができる。
【0038】
さらに、外輪側面にクランク軸側面を突き当てる構成にすることで、従来技術のようにラジアルころ軸受を圧入するブッシュの端面に、クランク軸側面を突き当てる必要はない。従って、従来技術のようにブッシュの端面を突出させ、その端面を平坦に加工する必要がないので、ブッシュのコスト低減を実現することができる。
【0039】
請求項2は、軸受の外径をラジアルころ軸受の外径と同一にすることで、軸受を圧入するブッシュの内径を同一に設定することができる。従って、ブッシュの共用化を図り、ブッシュのコスト低減を実現することができる。加えて、ブッシュの共用化を図ることで管理の容易化も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関のクランク軸保持構造の断面図である。
【図2】図1の2−2線断面図である。
【図3】本発明に係る内燃機関のクランク軸保持構造の作用説明図である。
【図4】従来の内燃機関のクランク軸保持構造の断面図である。
【図5】図4の5部拡大図である。
【符号の説明】
10…内燃機関のクランク軸保持構造、11…クランクケース、12…後壁部、13…前壁部、20…ラジアル玉軸受、25…ラジアルころ軸受、26…外輪、26a…外輪側面(内側面)、26b…外輪の外側面、30…後クランク軸、35…前クランク軸、40…クランク軸側面(突面)。
Claims (2)
- クランク軸を支える軸受のうちの少なくとも一つにラジアルころ軸受を用いた内燃機関のクランク軸保持構造において、クランクケースに固定されたラジアルころ軸受の外輪側面にクランク軸側面を突き当てることにより、クランク軸の軸方向の伸びや変形を規制するようにしたことを特徴とする内燃機関のクランク軸保持構造。
- 前記ラジアルころ軸受は、残りの軸受と外径が同一であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のクランク軸保持機構。
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