JPS624917A

JPS624917A - 軸受装置

Info

Publication number: JPS624917A
Application number: JP61151333A
Authority: JP
Inventors: ジェームズ　ディー．ボー; フランシス　エム．ヘイガー
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1987-01-10
Also published as: EP0207716A2; EP0207716B1; DE3669760D1; EP0207716A3; US4854746A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し産業上の利用分野］本発明は内燃機関のクランクシャフトを軸支するための
サドル部材およびベアリングキャップの改良に関する。

［従来の技術］従来において、内燃機関内に設けられたクランクシャフ
トを軸支するだめのさまざまな軸受装置か知られている
。この軸受装置の最も典型的なものは、一般に、エンジ
ンのブロック内にしばしば一体的に形成されるサドル部
材と、このサドル部材上に装着されるベアリングキャッ
プを有している。このサドル部材およびベアリングキャ
ップは、それぞれ同一の直径の半円筒形の凹部を有し、
従って前記キャップがサドル部材−Ｌにボルト締めもし
くは他の方法で装着され、その間にはクランクシャフト
か収納されている場合、両部材によって形成された円筒
形の表面がクランクシャフトを作動可能な状態で有効に
軸支するようになっている。

このような軸受構造の主要な効果の１つは、クランクシ
ャフトかエンジンブロックから取り出すことが出来て、
これによってクランクシャフトを交換したりまたはエン
ジン内の保守点検作業を行うことか出来ることである。

しかし、サドル部材とベアリングキャップの半円筒状の
凹部の互いに当接する縁部すなわちエツジ間にずれが生
しることなく、繰返して組付けおよび分解か可能なサド
ル、キャップ形式の軸受装置は、その設計か困難である
ことがわかっている。２つの半円筒もしくは円状の凹部
を互いに当接させる点における許容範囲は非常に狭く、
仮に数万分の１インチのオーターのずれかあっても、エ
ンジンか騒音を発したりがたか生しるという結果となる
。さらに悪いことには、このようなすれは、しばしばク
ランクシャフトの摩耗を助長し、エンジン全体としての
信頼性を損ねる結果となる。このようなエンジンの信頼
性か低下することは、トラック輸送業界で使用されるデ
ィーゼルエンジンにとっては、不意のエンジン故障か大
きな出費につながることがあるので、特に問題である。

従来技術はさまざまな方法でこのずれの問題を解決しよ
うとしてきた。例えば、ある軸受装置においては、垂直
な位置決め表面がベアリングキャップの縁部に沿って設
けられ、これかサドル部材の半円筒状の整合用スロワ１
〜の各々の側に設けられた案内表面に係合するようにな
っている。

ベアリングキャップに設けられた位置決め表面か整合ス
ロットの案内表面内に取付けられた時、ベアリングキャ
ップはサドル部材に対して横方向に移動することを阻止
される。他の解決手段として、ベアリングキャップの各
々の端部に段付きの接触面を設けたものか提案されてお
り、この接触面はサドル部材の整合スロットを段付きに
したものの中に係合し得るようになっている。これと同
様な思想を持つ変形例として、鋸歯状の面もしくは噛合
歯かベアリングキャップの各々の端部に設けられ、これ
によってベアリングキャップおよびサドル部材の半円筒
状の整合スロットの綾部を容易に整合させることかでき
、かつベアリングキャップとサドル部材の間の横方向の
動きを阻止することかできるようになっている。以上の
構造のほとんどにおいては、パイロットボルトかベアリ
ングキャップの各々の端部に挿入されるとともに、サド
ル部材の整合スロット内に設けられまたは近接して設け
られた保合穴に螺入され、これによってベアリングキャ
ップを確実にその端部においてサドル部材の整合スロッ
ト内に取付けることができるようにしている。

［発明か解決しようとする問題点］しかし、このような従来技術によるずれの問題の解決手
段でも欠点かないわけてはない。例えば、従来のベアリ
ングキャップは実質的に対称な形状であるので、このよ
うな軸受装置を分解した作業者が、誤って、ベアリング
キャップの端部な１８０度反対にしてサドル部材に再び
組付けてしまうことがある。もしベアリングキャップの
半円筒状の整合スロットの回転軸が、該ベアリングキャ
ップの各々の端部に設けられた垂直な位置決め表面に関
して完全に等距離に機械製作されるならば、このような
１８０度の逆向きの取４＝Ｊけは重要なことではない。

しかし、多くの場合、軸受をこのように誤って１伺ける
ことは摩耗を増大せしめるようなずれた状態を呈する結
果となる。従来技術のさらに他の欠点として、ベアリン
グキャップとサドル部材の半円筒状凹部の当接縁部を高
精度に整合させるためには、ベアリングキャップおよび
サドル部材の端部にある案内表面およびパイロット穴の
内、多くのものを高精度に機械加工しなければならない
ということかある。

軸受装置か分解され、そしてベアリングキャップおよび
サドル部材の半円筒状凹部の間に精度のよい整合を維持
するためには、誤りの生じない明確な状態で再組立てで
きるようにする必要がある。さらに、このような構造体
か有する案内表面およびパイロット穴の数か最小で済み
、最小限の機械加工コストでもって、最大限の信頼性お
よびその軸受機能を達成し得ることかてきれば非常に望
ましい。

［問題点を解決するだめの手段］本発明は、広義には、内燃機関のクランクシャフトを軸
支する軸受装置の改良てあって、エンジンブロック内に
あるサドル部材に対して組付けられるベアリングキャッ
プを含み、この組イ］けは一方向性のみをもっている。

エンシンツロックのサドル部材は一般に、シャフトを支
持するとともに、第１および第２の整合スロットか各々
の側部に設けられた半円筒状凹部を有している。この装
置のベアリングキャップは同様に、シャフトを支持する
とともに前記サドル部材の半円筒状凹部と同一の直径を
有する半円筒状凹部と、その側部の各々に設けられ、サ
ドル部材の第１および第２の整合スロット内に挿入され
る第１および第２の取４＝ｉけ用肩部と、を有している
。しかし、第１の肩部は第２の整合スロット内には挿入
されず、ベアリングキャップの第ｔＳよび第２の取付は
用肩部とサドル部材の第１および第２の整合スロットと
の間では一方向に方向ずけた場合のみ連結が可能となっ
ている。

ベアリングキャップの第１および第２の肩部は該ベアリ
ングキャップの半円筒状凹部の回転軸に関して非対称で
ある。この非対称な肩部は、その各々かほぼ矩形の形状
を呈し、一方の肩部は他方よりも横方向にさらに延在し
ている。加えて、前記肩部な受けるサドル部材の第１お
よび第２の整合スロットはほぼ相応する形状となってい
る。ベアリングキャップは矩形の短い肩部と長い肩部を
有し、長い矩形の肩部は、短い矩形の肩部を受領すべき
サドル部材の短い整合スロットには係合しない。

第１および第２の肩部の外縁は垂直な位置決め表面を有
し、この位置決め表面は第１および第２の整合スロット
の先端に設けられた案内表面内に係合し、これによって
サドル部材とベアリングキャップの半円筒状凹部の当接
縁を正確に整合させることができる。垂直な位置決め表
面と案内表面はベアリングキャップかサドル部材に対し
て固定された時に互いに係合し、前記位置決め表面の１
つが対応する整合スロットに固定して載置された時にベ
アリングキャップとサドル部材の間に相対的な動きかな
くなるようにそれぞれ形成されている。このような状況
が存弄する場合、サドル部材とベアリングキャップの半
円筒状凹部の当接縁を正確に整合させ、かつサドル部材
およびベアリングキャップの間のエンジンの前後方向に
おける相対的な動きを防止するためには、ただ１つのパ
イロットボルトをベアリングキャップの肩部の１つに貫
通させるだけでよい。この場合、ベアリングキャップと
サドル部材の組付けは第２のボルトによって完成され、
この第２のボルトは単に他方の肩部な対応する整合スロ
ット内に強固に固定するためにのみ機能し、該第２のボ
ルトか該肩部および整合スロットの間で案内の役目もし
くは位置決めの役目をする必要はない。

ベアリングキャップの非対称な肩部および、これら肩部
の垂直な位置決め表面と案内表面との保合関係は軸受装
置の改良を提供し、この軸受装置はす１〜ル部材とベア
リングキャップの半円筒状凹部の当接縁か正確に互いに
整合された時にのみ組立てられるようになり、高精度に
機械製作される案内表面やパイロ・ントボルトの数は最
小限でよい。

［実施例］以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

第１図および第２図に示すように、本発明の軸受装置２
０はディーゼルエンジンｌのクランクシャフト１０を軸
支するのに特に適していることかわかった。このような
ディーゼルエンジンｌは通常エンシンツロック３を有し
、このエンジンツロツク３はライナー６および往復動す
るピストン７を受領する複数のピストン用穴５を有して
いる。ディーゼルエンジンｌはまたクランクシャフトｌ
Ｏを有し、このクランクシャフト１０はピストンロット
１６の下端に軸受１４によって回転自在に取り封けられ
たクランク１２ａないし１２ｄを有している。第１図に
は３つのクランクのみか示されているものの、クランク
シャフトｌＯは６気筒エンジン用のものてあって合計６
つのクランクを有している。クランクシャツｌ−１０は
さらに複数の主軸部１８ａないし１８ｄを有し、かつそ
の端部はエンシンツロック３の外側に突出してディーゼ
ルエンジンｌの出力軸を形成している。

クランクシャフト１０はピストン７の往復動を周知の方
法で回転動に変換する。ピストンロッド１６がクランク
１２ａないし１２ｄを介して主軸部１８ａないし１８ｄ
に与える大きなラジアル荷重を平衡させるため、クラン
クシャツｌ−１０は一組のカラタウエイト１９ａないし
１９ｃを有している。　しかし、これらカラタウエイト
１９ａないし１９ｃか設けられているにもかかわらず、
主軸部１８ａないし１８ｄは、該主軸部１８ａないし１
８ｄと残りの軸受装置２０との間に潤滑フィルムを形成
すべく、最小限の間隙で支持されなければならない。

軸受装置２０は４つの主要構成部材によって形成され、
それにはエンジンブロック３内に一体的に形成し得るサ
ドル部材２２と、ベアリングキャップ３５か含まれる。

サドル部材２２は、中央に配置されどともに図示のよう
な半円筒状凹部２４を有し、この半円筒状凹部２４は軸
受外被２６ａを受領し、一方軸受外被２６ａはクランク
シャフトｌＯの主軸部１８ａの上半分を受領する。半円
筒状凹部２４の各々の側部には整合スロット２８ａおよ
び２８ｂか設けられている。これら整合スロット２８ａ
および２８ｂの縁部は、高精度に機械加工され、好まし
くは直線状の案内表面３０ａおよび３０ｂによって形成
される。整合スロット２８ａおよび２８ｂの各々の面内
にはその中心において、それぞれパイロットボルト５３
ａおよび５３ｂを受領する穴３２ａおよび３２ｂか設け
られている。第２図および第３図を参照し、ベアリング
キャップ３５は、好ましくはキャップ支持部材５１に一
体的に形成される受は部材３７を有している。受は部材
３７は半円筒状凹部３９を有し、この半円筒状凹部３９
はサドル部材２２の前記半円筒状凹部２４と同一の半径
を有するように高精度に機械加工される。半円筒状凹部
３９の各々の側部には矩形の肩部４１ａおよび４１ｂか
設けられている。好ましくは、肩部４１ａおよび４１ｂ
のそれぞれの横方向寸法Ｌ１およびＬ２は互いに等しく
ならないように選択され、これによってサドル部材２２
の整合スロット２８ａおよび２８ｂにベアリングキャッ
プ３５を組付けて第２図に示すように半円筒状凹部２４
および半円筒状凹部３９か正確に整合させる際に、その
組付は方向か一方向のみとなるように構成されている。

しかし、矩形の肩部が異なった長さＬｌおよびＬ２を有
することか本発明の好ましい実施例ではあるが、半円筒
状凹部３９の曲率の中心軸すなわち軸Ｘに関して非対称
な一組の肩部であれば、本発明の要旨に合致する。換言
すれば、本発明の主要な要件の１つは、中心軸Ｘの軸か
らの半径方向距離ａか同すよりも異なったものであれば
満足される。

ベアリングキャップ３５の肩部４１ａおよび４１ｂは好
ましくは垂直な位置決め表面４３ａおよび４３ｂで終端
する。これらの位置決め表面４３ａおよび４３ｂをそれ
ぞれ対応する整合スロット２８ａおよび２８ｂに挿入す
るのを容易にするため、斜面４５ａおよび４５ｂか肩部
４１ａおよび４１ｂの」−角部に設けられる。第１、第
３および第４図に最もよく示されるように、ベアリング
キャップ３５の半円筒状凹部３９は前記軸受外被２６ａ
と実質的に同一な軸受外被４９ａを有している。肩部４
１ａおよび４１ｂの各々の上面に開口してボルト受は穴
４７ａおよび４７ｂが設けられている。これら穴４７ａ
および４７ｂは、整合スロット２８ａおよび２８ｂの下
面に開口する前述の穴３２ａおよび３２ｂと互いに整合
している。軸受装置２０のバランスは同一のパイロット
ボルト５３ａおよび５３ｂによって保たれ、これらのボ
ルトはそれヂれ穴４７ａおよび４７ｂを貫通し、それぞ
れの穴３２ａおよび３２ｂに螺合される。これらボルト
が締め付けられた時、該ボルトは肩部４１ａおよび４１
ｂの上面を強固にサドル部材２２の整合スロット２８ａ
および２８ｂの下面に押し伺ける。パイ四ツ１ヘボルト
５３ａおよび５３ｂの各々は高度に機械加工されたパイ
ロット軸部５５ａおよび５５ｂ、ならびにサドル部材２
２に設けられた穴３２ａおよび３２ｂのねしく図示省略
）内に係合するねし部５７ａおよび５７ｂを有している
。

この軸受装置を分解の後に再度組付ける場合には、肩部
４１ａおよび４１ｂの横方向の延長量が異なるため、ベ
アリングキャップ３５が、その肩部４１ａか整合スロッ
ト２８ｂに受領され、かつその肩部４１ｂか整合スロッ
ト２８ａに受領された状態でサドル部材２２に取り付け
られることを防止している。従って、肩部４１ａおよび
４１ｂか異なった長さＬｌおよびＬ２（これらは好まし
くは約１ｍｍたけ異なる）を有することが、その組付け
か一方向でのみによってなされる軸受装置２０を提供す
ることになる。加えて、軸受装置２０か正しく組付けら
れた時、垂直な位置決め表面４３ａおよび４３ｂが、高
精度に機械加工されたサドル部材２２の案内表面３０ａ
および３０ｂに保合されることにより、サドル部材２２
とベアリングキャップ３５の半円筒状凹部２４および３
９のそれぞれの当接縁部６０ａおよび６０ｂ（第２図参
照）を互いに精度よく整合させることかできる。最後に
、直線的でかつ垂直な位置決め表面４３ａおよび４３ｂ
が直線的なサドル部材２２の案内表面３０ａおよび３０
ｂに係合されることが、サドル部材２２とベアリングキ
ャップ３５の間の横方向の動きを防止するので、互いに
整合される穴３２ａ、４７ａおよび穴３２ｂ、４７ｂの
２つの組のうち１つのみかそれぞれのボルトのパイロッ
ト軸部に関して高精度に機械加工されればよい。このこ
とは第３図および第４図を具体的に参照すれば理解でき
る。穴４７ｂのみかパイロットボルト５３ｂのパイロッ
ト軸部５５ｂに関して高精度に機械加工されている。パ
イロット軸部５５ａとその回りの穴４７ａの間には小さ
な環状の間隙５８か存在している。しかし、肩部４１ａ
Ｅよび４１ｂの縁部は強固に整合スロット２８ａおよび
２８ｂの案内表面３０ａおよび３０ｂの間に把持されて
いるのて、ベアリングキャップ３５とサドル部材２２と
の間の相対的な横方向の動きは全て防止されている。加
えて、穴４７ｂとパイロットボルト５３ｂのパイロット
軸部５５ｂとの間の高精度の保合ならびに垂直な位置決
め表面４３ｂが直線的な案内表面３０ｂ（その位置か鎖
線Ｃて示されている）に対する強固な当接によって、ベ
アリングキャップ３５とサドル部材２２との間の相対的
な回動もしくはねしれか全て防止される。従って、この
軸受装置２０では、互いに整合する穴４７ｂ、３２ｂの
組のみが高精度に機械加工され、これのみによってベア
リングキャップ３５とサドル部材２２を強固に固着する
とともにその整合を維持することかできる。　　　゛本
発明を上述のように好適な実施例について説明してきた
が、本発明はこの具体的な例に限定されるものではない
。本発明の変形例および改良が前述のように種々示唆さ
れたが、当業者ならば他の改良もなし得るであろう。

［効果］以−Ｉ−のように本発明によれば、作業者か軸受装置の
各部材を組付ける際にそのベアリングキャップとサドル
部材を誤って逆方向に取付けてしまうようなことを防止
でき、また高精度に機械加二［すべき部材を最小限にし
て各部材間の精度のよい組付は固定を可能とすることか
できるという優れた効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸受装置の分解斜視図てあり、特
にクランクシャフトを内燃機関のエンジンブロック内に
取り付けるための実施例を示し、第２図は第１図に示し
たエンジンの一部切り欠き正面図てあり、ここてクラン
クシャフトは軸受装置を明確に示すために削除されてお
り、第３図は本発明の実施例におけるベアリングキャッ
プの側面図てあり、第４図は第３図に示されたベアリン
グキャップとパイロットボルトの平面図である。２０・・・・・・軸受装置２２・・・・・・サドル部材２４．３９・・・半円筒状凹部２８ａ、２８ｂ・・・整合スロット３０ａ、３０ｂ・・・案内表面３５・・・・・・ベアリングキャップ４１ａ、４１ｂ−−、肩部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）サドル部材とベアリングキャップを有してシャフ
トを軸支するものであって、前記サドル部材とベアリン
グキャップの各々は、シャフトを受領するための半円筒
状凹部をそれぞれ有し、該半円筒状凹部の端部はサドル
部材とベアリングキャップが互いに組付けられた時に互
いに整合してシャフトを受領する円筒状の穴を区画する
軸受装置において、ベアリングキャップの各端部に取付
け用の肩部が設けられ、該肩部は、サドル部材の半円筒
状凹部の各側に設けられるとともにほぼ該肩部と同形状
の整合スロット内に受領されるように構成され、かつ該
両肩部は互いにベアリングキャップの半円筒状凹部の回
転軸に対して非対称に形成され、これによって、サドル
部材とベアリングキャップを組付ける際、前記肩部と該
肩部を受領するサドル部材の整合スロットとは一方向に
方向付けられた時にのみ互いに連結が可能なように構成
されている軸受装置。
（２）前記肩部の各々は少なくとも一部が垂直な位置決
め表面で終端し、サドル部材の整合スロットの各々の端
部は少なくとも一部が案内表面によって形成され、該案
内表面は、ベアリングキャップがサドル部材に組付けら
れた時に前記肩部の垂直な位置決め表面に係合し、これ
によってサドル部材とベアリングキャップの半円筒状凹
部の当接縁部が正確に整合されるように構成されている
特許請求の範囲第１項に記載の軸受装置。
（３）ベアリングキャップは肩部の一方に開口する第１
の穴を有し、該第１の穴は、サドル部材とベアリングキ
ャップが組付けられた際にサドル部材に設けられた第２
の穴に整合するように構成され、かつ第１のボルトが設
けられ、該第１のボルトは、前記穴の内径に合致するよ
うにその外形が形成されたパイロット部を有し、これに
よってサドル部材とベアリングキャップをそれぞれの半
円筒状凹部の曲率中心に沿って正確に位置決めするよう
に構成されている特許請求の範囲第２項に記載の軸受装
置。
（４）ベアリングキャップは肩部の他方に開口する第３
の穴を有し、該第３の穴は、サドル部材とベアリングキ
ャップが組付けられた際にサドル部材に設けられた第４
の穴に整合するように構成され、かつ第２のボルトが設
けられ、該第２のボルトの直径は、前記整合スロットに
前記他方の肩部を固定すべく前記第３の穴の直径よりも
小さくされ、これによって該軸受装置の組付けが完了し
得るように構成された特許請求の範囲第３項に記載の軸
受装置。
（５）肩部の一方は、その幅方向に沿ってすべての点で
該肩部の他方よりも長く形成されている特許請求の範囲
第１項に記載の軸受装置。
（６）肩部の両方は矩形に形成されている特許請求の範
囲第５項に記載の軸受装置。
（７）肩部の各々は、サドル部材とベアリングキャップ
の半円筒状凹部の曲率中心と実質的に平行な縁部であっ
てかつ垂直な位置決め表面で終端し、かつサドル部材の
整合スロットの各々は、ベアリンブキャップがサドル部
材に組付けられた際に肩部の前記垂直な位置決め表面に
係合する案内表面によってその端部が形成され、これに
よってサドル部材とベアリングキャップの半円筒状凹部
の当接縁部が正確に整合されるように構成されている特
許請求の範囲第５項に記載の軸受装置。
（８）内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受装置
であって、（ａ）前記内燃機関のエンジンブロックに取り付けられ
、クランクシャフトの主軸部を支持する半円筒状凹部を
有し、該半円筒状凹部の各々の側部には第１および第２
の整合スロットが設けられているサドル部材と、（ｂ）クランクシャフトの主軸部を支持する半円筒状凹
部を有し、該半円筒状凹部の縁部は、サドル部材の前記
半円筒状凹部の縁部と整合可能とされ、かつ各々の側部
に第１および第２の肩部を有し、該肩部は前記第１およ
び第２の整合スロットに挿入可能とされ、前記両縁部は
、ベアリングキャップの第１および第２の肩部とサドル
部材の第１および第２の整合スロットとが一方向に方向
付けられた時にのみ整合し得るように構成された軸受装
置。
（９）第１および第２の肩部ならびに第１および第２の
整合スロットは、ベアリングキャップとサドル部材が組
付けられた際に両者間の相対的な動きを防止するため、
実質的に互いに相補う形状に形成されている特許請求の
範囲第８項に記載の軸受装置。
（１０）第１および第２の整合スロットの外縁部は案内
表面を有し、第１および第２の肩部の外縁部は、本軸受
装置が組付けられた際に前記第１および第２の整合スロ
ットの案内表面に係合する垂直な位置決め表面を有し、
これによってサドル部材とベアリングキャップの半円筒
状凹部の当接縁部が正確に整合されるように構成されて
いる特許請求の範囲第８項に記載の軸受装置。
（１１）前記案内表面および位置決め表面は、前記第１
の肩部が前記第１の整合スロット内に強固に取り付けら
れた際に、ベアリングキャップおよびサドル部材の間の
相対的な動きを防止するように作用する特許請求の範囲
第１０項に記載の軸受装置。
（１２）パイロットボルトが、前記第１の肩部に取付け
られるとともに前記第１の整合スロット内に固定される
特許請求の範囲第１１項に記載の軸受装置。
（１３）第１および第２の肩部はベアリングキャップの
半円筒状凹部の回転軸に対して非対称に形成されている
特許請求の範囲第８項に記載の軸受装置。
（１４）第１および第２の肩部は異なった長さを有する
矩形に形成されている特許請求の範囲第１３項に記載の
軸受装置。
（１５）第１および第２の肩部の外縁部は位置決め表面
で終端し、第１および第２の整合スロットの外縁部は、
肩部の位置決め表面に係合する案内表面で終端し、ベア
リングキャップがサドル部材に組付けられた際にサドル
部材とベアリングキャップの半円筒状凹部の当接縁部が
互いに整合される特許請求の範囲第１４項に記載の軸受
装置。