JP5012265B2 - クランクシャフトの支持構造及びクランクシャフト用軸受 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等の多気筒内燃機関のクランクシャフトを支持するクランクシャフトの支持構造及びクランクシャフト用軸受に関する。

近年、自動車用エンジンは、環境問題などの取り組みのひとつとして、低燃費化などが進められており、クランクシャフトの支持部であるジャーナル部に用いられる軸受として、すべり軸受に代えて抵抗の少ない転がり軸受が用いられている。

このクランクシャフトのジャーナル部に使用する軸受は、組立性の問題から２分割のものが用いられており、転がり軸受の場合、軌道輪である外輪の分割方法として、一体型軌道輪を、いわゆる「自然割り」となる方法で中心線上にて切断する方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。また、他の分割方法としては、外輪の分割線が軸方向から見てクランク軸状に切断するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−８１８４６号公報 特開２００３−２１４４４２号公報

しかしながら、図９（ａ）に示すように、外輪１が自然割りによって上側分割体２と下側分割体３に２等分された軸受４では、ミクロン単位の段差が不可避的に発生してしまう。特に、上ハウジング６と下ハウジング７とに分割されるハウジング５に、このように外輪１が分割された軸受４のみを装着した場合、上ハウジング６と下ハウジング７とのずれによって段差が重畳される虞がある。この場合、図９（ｂ）に示すように、軸受４の外輪１を構成する上側分割体２と下側分割体３との継ぎ目部分Ｓに形成される端部エッジに転動体８が衝突し、騒音が発生したり、衝突箇所からフレーキングが発生する恐れがある。

さらに、シャフト９と外輪１との間の軌道における転動体８の径方向のクリアランスであるラジアル隙間よりも上側分割体２と下側分割体３とのずれが大きいと、図９（ａ）に示すように、継ぎ目部分Ｓにてラジアル隙間がなくなり、シャフト９と外輪１との間にて転動体８が拘束され、回転不良を起こす虞もある。

一方、特許文献２に記載の様に、両端をクランク軸状に切断して分割する外輪の場合には、両端の加工が非常に煩雑なものとなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、騒音やフレーキングを抑制しつつクランクシャフトを円滑に回転可能に支持することが可能なクランクシャフトの支持構造及びクランクシャフト用軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 軸方向に間隔をあけて複数のジャーナル部が設けられたクランクシャフトを、前記ジャーナル部に設けられた複数の軸受によってクランクケースのハウジング内で回転可能に支持するクランクシャフトの支持構造であって、
前記クランクケースの前記ハウジングは２分割されており、
前記クランクシャフトの両端側に位置する前記ジャーナル部は、単一部材からなる一体型の外輪を備えた前記軸受によって支持され、残りの前記ジャーナル部は、分割型の外輪を備える前記軸受によって支持されており、
前記分割型の外輪は、前記軸受の軸線に平行な面により、非対称に２分割されており、
前記分割型の外輪を構成する周方向寸法が長い一方の分割体は、その両端における外周面に、端部へ向かって次第に径方向内方へ傾斜するテーパ面を有することを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
（２） 前記分割型の外輪を備える軸受が、針状ころ軸受であることを特徴とする（１）に記載のクランクシャフトの支持構造。
（３） （１）または（２）に記載のクランクシャフトの支持構造に使用されることを特徴とするクランクシャフト用軸受。

本発明のクランクシャフトの支持構造によれば、ハウジングが分割タイプであっても、クランクシャフトの両端側に位置するジャーナル部を支持する、一体型の外輪を備えた軸受によって上下のハウジングを位置ずれなく組み付けることができ、これにより、残りのジャーナル部を支持する軸受の分割型の外輪を位置ずれなく環状に設置することができる。従って、クランクシャフトを全てのジャーナル部にて、騒音やフレーキングを抑制しつつ円滑に回転可能に支持することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るクランクシャフトの支持構造について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すクランクシャフト１１は、多気筒の内燃機関に用いられており、同一軸線上に、軸方向に間隔をあけて複数のジャーナル部１２ａ，１２ｂが形成されている。

このクランクシャフト１１には、各気筒の図示しないピストンが取り付けられるコンロッド１３が連結されるクランクピン部１４が、ジャーナル部１２ａ，１２ｂの軸心に対して偏心した位置に形成されている。また、これらクランクピン部１４の両側には、クランクシャフト１１のバランスをとる一対のクランクウェブ１５が形成されている。

上記のクランクシャフト１１は、クランクケースのハウジング１６内に配置されており、各ジャーナル部１２ａ，１２ｂに設けられたラジアル針状ころ軸受２１，２２によってクランクシャフト１１がハウジング１６内にて回転可能に支持されている。

図２及び図３で具体的に示すように、ハウジング１６は、クランクシャフト１１の軸心を含む水平面にて上ハウジング２５と下ハウジング２６とに分割されており、各ジャーナル部１２ａ，１２ｂにて、上ハウジング２５に形成された円弧状の保持凹部２７ａ，２７ｂと、下ハウジング２６に形成された円弧状の保持凹部２８ａ，２８ｂとによって針状ころ軸受２１，２２が上下から保持されている。

図２に示すように、クランクシャフト１１の両端側に位置するジャーナル部１２ａに設けられる針状ころ軸受２１は、単一部材からなる一体型の外輪３１と、この外輪３１の内周面とジャーナル部１２ａの外周面との間に配置される複数の針状ころ３２と、これら針状ころ３２を周方向に間隔をあけて転動可能に保持する保持器３３と、を備える。外輪３１は、その上半分が上ハウジング２５の保持凹部２７ａに嵌合され、下半分が下ハウジング２６の保持凹部２８ａに嵌合される。

また、図３に示すように、クランクシャフト１１の両端側を除く中間部分の残りのジャーナル部１２ｂに設けられる針状ころ軸受２２は、自然割り等によって上側分割体４１ａと下側分割体４１ｂとに２等分される分割型の外輪４１と、この外輪４１の内周面とジャーナル部１２ｂの外周面との間に配置される複数の針状ころ４２と、これら針状ころ４２を周方向に間隔をあけて転動可能に保持する分割型の保持器４３と、を備える。外輪４１は、上側分割体４１ａと下側分割体４１ｂとを組み合わせることにより、環状に形成され、上側分割体４１ａが上ハウジング２５の保持凹部２７ｂに嵌合され、下側分割体４１ｂが下ハウジング２６の保持凹部２８ｂに嵌合されている。

次に、クランクピン部１４にコンロッド１３を取り付けたクランクシャフト１１をハウジング１６内に組み込む場合について説明する。

下ハウジング２６の所定の保持凹部２８ｂに針状ころ軸受２２の外輪４１の下側分割体４１ｂを保持させた状態にて、両端側のジャーナル部１２ａに針状ころ軸受２１を装着したクランクシャフト１１を下ハウジング２６に設置する。

このようにすると、両端側のジャーナル部１２ａに装着した針状ころ軸受２１の一体型の外輪３１が、下ハウジング２６の両端側の保持凹部２８ａに嵌合され、また、中間部分のジャーナル部１２ｂに、保持凹部２８ｂに保持された針状ころ軸受２２の外輪４１の下側分割体４１ｂが装着される。

この状態にて、上ハウジング２５の中間部分の保持凹部２７ｂに、針状ころ軸受２２の外輪４１の上側分割体４１ａを嵌合させ、この上ハウジング２５を下ハウジング２６に配設する。

このようにすると、上ハウジング２５の両端の保持凹部２７ａに、両端側のジャーナル部１２ａに装着された針状ころ軸受２１の外輪３１が嵌合するとともに、中間部分の保持凹部２７ｂに嵌合された針状ころ軸受２２の外輪４１の上側分割体４１ａが下ハウジング２６の中間部分の保持凹部２８ｂに装着された外輪４１の下側分割体４１ｂに組み合わされる。なお、針状ころ軸受２２の針状ころ４２は、分割型の保持器４３に保持されながら、下側分割体４１ｂ、上側分割体４１ａの装着と共に、ハウジング内１６に組み込まれる。

ここで、クランクシャフト１１の両端側では、図４（ａ）に示すように、針状ころ軸受２１の上方側から上ハウジング２５の保持凹部２７ａを被せると、図４（ｂ）に示すように、保持凹部２７ａの内周面が一体型の外輪３１の外周面に接触する。これにより、図４（ｃ）に示すように、上ハウジング２５は、保持凹部２７ａの内周面が一体型の外輪３１の外周面に接触されることにより下ハウジング２６に位置決めされ、図４（ｄ）に示すように、保持凹部２７ａの軸心が外輪３１の軸心に合わせられた状態で組み付けられる。

これにより、上ハウジング２５及び下ハウジング２６が位置ずれなく組み付けられるため、中間部分のジャーナル部１２ｂに設けられる針状ころ軸受２２では、上ハウジング２５の保持凹部２７ｂに嵌合される外輪４１の上側分割体４１ａと、下ハウジング２６の保持凹部２８ｂに嵌合される外輪４１の下側分割体４１ｂとが、位置ずれのない軌道面を構成する。

以上説明したように、本実施形態のクランクシャフトの支持構造によれば、ハウジング１６が分割タイプであっても、両端側のジャーナル部１２ａを支持する針状ころ軸受２１の一体型の外輪３１によって上ハウジング２５及び下ハウジング２６を位置ずれなく組み付けることができ、残りのジャーナル部１２ｂを支持する針状ころ軸受２２の分割型の外輪４１も位置ずれなく環状に設置される。これにより、クランクシャフト１１は、全てのジャーナル部１２ａ，１２ｂにて、騒音やフレーキングを抑制しつつ円滑に回転可能に支持される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るクランクシャフトの支持構造について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或は簡略化する。

本実施形態では、中間部分のジャーナル部１２ｂを支持する針状ころ軸受の分割型の外輪の構成において第１実施形態のものと異なる。即ち、本実施形態の針状ころ軸受５１では、分割型の外輪５２が互いに非対称の上側分割体５２ａと下側分割体５２ｂとに分割されている。

下側分割体５２ｂは、上側分割体５２ａより周方向長さが長く形成されており、この外輪５２の上側分割体５２ａと下側分割体５２ｂとの分割箇所は、ジャーナル部１２ｂの軸心を通る水平面から上方にずらされている。

このため、クランクシャフト１１をハウジング１６内に組み込む際に、クランクシャフト１１の中間部分では、図６（ａ）に示すように、下側分割体５２ｂが下ハウジング２６の保持凹部２８ｂに嵌合された状態では、下側分割体５２ｂの両端部は下ハウジング２６の保持凹部２８ｂから上方へ突出する。

そして、針状ころ軸受５１の上方側から上ハウジング２５の保持凹部２７ｂを被せると、図６（ｂ）に示すように、保持凹部２７ｂ内に針状ころ軸受５１の下側分割体５２ｂの両端が入り込む。これにより、上ハウジング２５が下ハウジング２６に対して下側分割体５２ｂの両端部分にて位置決めされながら近接され、図６（ｃ）に示すように、下側分割体５２ｂと上側分割体５２ａとがずれることなく組み合わされるとともに、上ハウジング２５と下ハウジング２６とが、保持凹部２７ｂの軸心が下側分割体５２ｂと上側分割体５２ａとからなる外輪５１の軸心に合わせられた状態で組み付けられる。

以上説明したように、本実施形態のクランクシャフトの支持構造によれば、針状ころ軸受５１の分割型の外輪５２が互いに非対称に形成されるので、中間部分の残りのジャーナル部１２ｂを支持する針状ころ軸受５１の分割型の外輪５２をより確実に位置ずれなく環状に設置することができる。これにより、クランクシャフト１１は、全てのジャーナル部１２ａ，１２ｂにて、騒音やフレーキングを抑制しつつ円滑に回転可能に支持される。

ここで、図７は、針状ころ軸受５１の変形例を示すもので、この針状ころ軸受５１の分割型の外輪５２では、下側分割体５２ｂの両端における外周面に、端部へ向かって次第に径方向内方へ傾斜するテーパ面５３が形成されている。テーパ面５３の円周方向長さは、上ハウジング２５の保持凹部２７ｂとの係り代ａを残すように、下側分割体５２ｂの両端面が水平となるように配置された際の保持凹部２８ｂからの突出量ｂよりも短く設定されている。なお、上側分割体５２ａの両端は、下側分割体５２ｂとの接触面に沿って平坦に形成されている。

これにより、下ハウジング２６に対して上ハウジング２５を組み付ける際に、図７に示すように、テーパ面５３によって、下側分割体４１ｂを上ハウジングの保持凹部２７ｂに円滑に入り込ませて案内させることができ、組み付け作業の容易化及び位置決めの円滑化を図ることができる。また、下側分割体５２ｂの両端部分における係り代ａによって、上ハウジング２５が下ハウジング２６に対して確実に位置決めすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、クランクシャフトの全てのジャーナル部が、図５や図７に示すような分割型の外輪を備える針状ころ軸受によって構成されてもよく、この場合にも、分割型の外輪によって上ハウジング２５及び下ハウジング２６が位置ずれなく組み付けられる。

本発明の第１実施形態に係るクランクシャフトを示す側面図である。 両端側のジャーナル部に配置された針状ころ軸受を示す断面図である。 中間部分のジャーナル部に配置された針状ころ軸受を示す断面図である。 図２の針状ころ軸受をハウジングに組み付ける過程を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る中間部分のジャーナル部に配置された針状ころ軸受を示す断面図である。 図５の針状ころ軸受をハウジングに組み付ける過程を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る針状ころ軸受の組み付け状態を示す断面図である。 図７の針状ころ軸受の下側分割体の端部における組み付け状態を示す拡大図である。 （ａ）は、分割型の外輪を有する軸受を示す断面図であり、（ｂ）は、外輪の連結箇所における拡大図である。

符号の説明

１１ クランクシャフト
１２ａ，１２ｂ ジャーナル部
１６ ハウジング
２１，２２，５１ 針状ころ軸受（軸受）
３１，４１，５２ 外輪
４１ａ，５２ａ 上側分割体（分割体）
４１ｂ，５２ｂ 下側分割体（分割体）
５３ テーパ面

Claims (3)

1. 軸方向に間隔をあけて複数のジャーナル部が設けられたクランクシャフトを、前記ジャーナル部に設けられた複数の軸受によってクランクケースのハウジング内で回転可能に支持するクランクシャフトの支持構造であって、
   前記クランクケースの前記ハウジングは２分割されており、
   前記クランクシャフトの両端側に位置する前記ジャーナル部は、単一部材からなる一体型の外輪を備えた前記軸受によって支持され、残りの前記ジャーナル部は、分割型の外輪を備える前記軸受によって支持されており、
   前記分割型の外輪は、前記軸受の軸線に平行な面により、非対称に２分割されており、
   前記分割型の外輪を構成する周方向寸法が長い一方の分割体は、その両端における外周面に、端部へ向かって次第に径方向内方へ傾斜するテーパ面を有することを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
2. 前記分割型の外輪を備える軸受が、針状ころ軸受であることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの支持構造。
3. 請求項１または２に記載のクランクシャフトの支持構造に使用されることを特徴とするクランクシャフト用軸受。

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