(57)【要約】【課題】クランク軸受及びその支持面間のクリアランスの発生を有効に抑制し、加工性に極めて優れたエンジンのクランクシャフト支持構造を提供する。【解決手段】クランクケース１３とは異なる所定の材料で形成されてクランク軸受２５を支持するクランク軸受支持部材１を備える。クランク軸受支持部材１の形成材料は、その熱膨張係数がクランクケース１３の形成材料の熱膨張係数よりも小さく、少なくとも一方のクランク軸受支持部材１は、クランク軸方向の外側端部がクランク軸受２５の外周面の外側端よりも外方まで延設される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対で形成されるクランクケースと、このクランクケースの内側に位置するクランクシャフトと、このクランクシャフトのクランク軸方向に沿って隔置されて該クランクシャフトを前記クランクケースに対して回転自在に支持するクランク軸受と、前記クランクケースとは異なる所定の材料で形成されて前記クランク軸受を支持するクランク軸受支持部材とを備えるエンジンにおいて、
前記クランク軸受支持部材の形成材料は、その熱膨張係数が前記クランクケースの形成材料の熱膨張係数よりも小さく、
少なくとも一方の前記クランク軸受支持部材は、クランク軸方向の外側端部が前記クランク軸受の外周面の外側端よりも外方まで延設されることを特徴とするエンジンのクランクシャフト支持構造。
【請求項２】
前記クランク軸受支持部材は、クランク軸方向の幅が前記クランク軸受の外周面の幅よりも広く、且つクランク軸方向の内側端部が前記クランク軸受の外周面よりも内側まで延設されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
【請求項３】
前記クランク軸受支持部材は、半径方向内方に突出するように形成され、前記クランク軸受をクランク軸方向に支持する抜止め部が一体形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
【請求項４】
前記クランク軸受支持部材は、前記クランク軸受の支持面全域を包含することを特徴とする請求項３に記載のエンジンのクランクシャフト支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両におけるエンジンのクランクシャフト支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のエンジンにおけるクランクシャフトの支持構造において、アルミニウム合金製のクランクケースに鉄合金製のインサートが一体的に鋳込まれる。このインサートは、ベアリング（クランク軸受）が鉄製であることに基づく鉄とアルミニウムの熱膨張係数の相違から、熱間時にベアリングの外周面とクランクケースのベアリングの支持面（ベアリング圧入部）との間にクリアランスが発生して密着性が損なわれ、それによるフレッチングやクランク打音の対策を目的として導入が進められていた。強度の強い材料（鋼鉄）を用いることによりフレッチングの問題は解決されたものの、クランク打音に関しては制振合金（例えばＦＣ２５０）の導入のみで必ずしも効果的な対策とはなっていない。
【０００３】
従来では、フレッチング対策としてベアリングが圧入される部分にのみ鉄製のインサートが存在する程度とし、インサートの強度を保つ最低限の径方向の肉厚であった。また、クランク打音対策としては上述のように素材を制振合金とする程度であった。しかしながら近年、熱間時にベアリングとクランクケースの支持部内径円筒部とのクリアランスが発生することで打音が大きくなることが分かっている。アルミニウムと鉄等の熱膨張係数が異なる材料であることが原因で起こるクリアランスの発生を効果的に抑制するために、例えば特許文献１に記載のものが考案されている。
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されるクランクシャフト支持構造において、図１１に示されるように左右軸受け部５３は、左右側壁５１にクランク軸線中心に形成された貫通孔の周囲を、左右ボールベアリング５２（クランク軸受）支持用に軸方向で厚肉（幅広）に形成すると共に、該厚肉部分の内周側を左右ブッシュ５４（インサート）で構成してなる。左右ブッシュ５４はクランク軸線を中心とした環状のもので、その周方向と直交する断面形状が、概ねクランク軸線と平行な二辺及びクランク軸線と直交する二辺を有する略方形状とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７９４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しなしながら、特許文献１に係るクランクシャフト支持構造において、抜止めのないクランク室側（図１１のＸ部）では効果があるものの、その反対側（図１１のＹ部）には異種金属であるアルミニウムが潤沢に存在し、クランク打音の抑制効果が必ずしも有効に発揮されない。
【０００７】
また、従来ではインサートの導入はフレッチング対策を主な目的とし、その場合、軽量化の要請もあったためベアリングが圧入される面のみに鉄製のインサートが存在する構造であった。しかしながら、加工性に関して、製造上クランクケースの支持部内径部に鉄の部分とアルミニウムの部分が共存し、加工時には鉄及びアルミニウムを同一工程、同一工具で加工する必要があり、生産性を著しく低下させていた。なお、図１１の例のような構造では、抜止め機能を有するベアリング外側支持部の平面（図１１のＺ部）と支持部内径の円筒部は、加工用の切削工具の刃面が異なるので加工自体は可能とされる。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、クランク軸受及びその支持面間のクリアランスの発生を有効に抑制し、加工性に極めて優れたエンジンのクランクシャフト支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエンジンのクランクシャフト支持構造は、左右一対で形成されるクランクケースと、このクランクケースの内側に位置するクランクシャフトと、このクランクシャフトのクランク軸方向に沿って隔置されて該クランクシャフトを前記クランクケースに対して回転自在に支持するクランク軸受と、前記クランクケースとは異なる所定の材料で形成されて前記クランク軸受を支持するクランク軸受支持部材とを備えるエンジンにおいて、前記クランク軸受支持部材の形成材料は、その熱膨張係数が前記クランクケースの形成材料の熱膨張係数よりも小さく、少なくとも一方の前記クランク軸受支持部材は、クランク軸方向の外側端部が前記クランク軸受の外周面の外側端よりも外方まで延設されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のエンジンのクランクシャフト支持構造において、前記クランク軸受支持部材は、クランク軸方向の幅が前記クランク軸受の外周面の幅よりも広く、且つクランク軸方向の内側端部が前記クランク軸受の外周面よりも内側まで延設されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のエンジンのクランクシャフト支持構造において、前記クランク軸受支持部材は、半径方向内方に突出するように形成され、前記クランク軸受をクランク軸方向に支持する抜止め部が一体形成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のエンジンのクランクシャフト支持構造において、前記クランク軸受支持部材は、前記クランク軸受の支持面全域を包含することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クランクケースよりも膨張し難いクランク軸受支持部材をクランク軸受の端面よりも外側方向に延ばすことで、特に熱間時において両者間にクリアランスが発生するのを有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る自動二輪車の全体構成を示す後方斜視図である。
【図２】本発明に係る自動二輪車のパワーユニットまわりの構成例を示す側面図である。
【図３】本発明に係る自動二輪車のパワーユニットにおけるクランクシャフト軸線を通りシリンダ軸線方向の図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるエンジンのクランクシャフト支持構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるクランク軸受支持部材の最も基本的な構成例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態における抜止め部が一体形成されたクランク軸受支持部材の具体的な構成例を示す斜視図及び断面図である。
【図７】本発明の実施形態における抜止め部が一体形成されたクランク軸受支持部材の構成例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図８】本発明の実施形態における抜止め部が一体形成されたクランク軸受支持部材の更なる変形例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図９】本発明の実施形態における抜止め部が一体形成されたクランク軸受支持部材の更なる変形例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるオイル通路を備えるクランク軸受支持部材の構成例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図１１】従来のクランクシャフト支持構造の例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明によるエンジンのクランクシャフト支持構造における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る自動二輪車の側面図である。先ず、図１及び図２を用いて、自動二輪車１００の全体構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒにより示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌにより示す。
【００１６】
自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる複数の車体フレームにより車体骨格が形成され、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。詳細図示を省略するが、車体フレームの一部であるダウンチューブは、その前端がステアリングヘッドパイプに結合しており、ステアリングヘッドパイプから略下方向に向けて延出し、その下端部付近でアンダーフレーム１０１（図２参照）と接続する。このアンダーフレーム１０１は略後方に延出する。アンダーフレーム１０１の後端部側には、車体フレームの一部として左右一対で構成されるリヤフレーム１０２が結合し、その一対のそれぞれが概して後上方に傾斜して延出する。
【００１７】
また、ステアリングヘッドパイプは、フロントフォーク１０３を左右方向に回動可能に支持し、フロントフォーク１０３の上方にはハンドルバー１０４が固定されると共に、下端側には前輪１０５が回転可能に支持される。前輪１０５には、これと一体回転するブレーキディスク１０６が装備される。
【００１８】
更に、アンダーフレーム１０１の後部及びリヤフレーム１０２の下部に跨るように、エンジン１１（詳しくは図３等参照）を含むパワーユニット１０を支持するためのブラケット１０７が付設形成される。このブラケット１０７に連結されたステーを介して、スイング軸１０８のまわりに上下方向に揺動可能にスイング式パワーユニット１０が支持される。なお、パワーユニット１０は、エンジン１１の後述するシリンダアセンブリや、クランクケース及びベルト／プーリを用いてなる無段変速機を内包する動力伝動装置をユニット化したものであり、その車両前方側にてステーに揺動可能に連結し、車両後方側にて動力伝動装置により後輪１０９を回転可能に支持する。後輪１０９の車軸側とリヤフレーム１０２との間はショックアブソーバ１１０によって連結され、パワーユニット１０全体としてスイングアームとして機能する。
【００１９】
また、図１に示されるようにパワーユニット１０の上方には、ライダーが着座するためのシート１１１が設置され、アンダーフレーム１０１の上方にはシート１１１に着座したライダーが足を載せるステップボード１１２が、ステップフレームによって支持される。なお、ステップボード１１２は車両外観を構成するレッグフレームカバー１１３と一体的に形成される。また、パワーユニット１０とシート１１１との間には、シート１１１により開閉される物品等の収納スペースとして構成されたラゲッジボックスを有する。
【００２０】
車両外観としては、各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。フロントレッグシールド１１４は車両前面側を覆うと共にウィンカ等が実装され、上述のステップボード１１２と一体的に連なる。リヤフレームカバー１１５はシート１１１の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。前輪１０５及び後輪１０９の上方はそれぞれフロントフェンダ及びリヤフェンダ１１６によって覆われる。
【００２１】
次に、図２及び図３等を参照してパワーユニット１０について説明する。なお、図２は車体フレームに搭載されたパワーユニット１０まわりを示す側面図、図３はクランクシャフト軸線（クランク軸方向）を通りシリンダ軸線Ａ方向に沿う断面図である。パワーユニット１０の基本構成において例えば空冷式４サイクル単気筒エンジン１１を有し、このエンジン１１は本例ではＳＯＨＣエンジンであってよい。エンジン１１は、左右方向に水平配置されるクランクシャフト１２（図３参照）を回転自在に支持・収容するクランクケース１３と、クランクケース１３に対して前方に順次シリンダ１４、シリンダヘッド１５及びシリンダヘッドカバー１６が結合し、シリンダ軸線Ａが略水平方向に設定される。この場合、シリンダヘッド１５側が適度に高くなるようにシリンダ１４のシリンダ軸線Ａはかなり前傾して、即ち略水平に近いかたちで傾斜する。
【００２２】
パワーユニット１０は更に、クランクケース１３と一体的に結合する動力伝動装置１７を含み、この動力伝動装置１７としてベルト及びプーリ等を用いてなる無段変速機を有する。この例ではクランクケース１３は左右２つ割りに分割構成され（クランクケース１３Ｒ、クランクケース１３Ｌ）、動力伝動装置１７のケーシング１８はクランクケース１３Ｌと結合する。クランクケース１３Ｌ及びケーシング１８が結合してなるケース内にはベルト１９及びプーリ２０（駆動側）等を含んでなる無段変速機が配置構成される。プーリ２０はクランクシャフト１２の左端部に回転一体に結合し、エンジン回転数に応じてそのプーリ径を変化させる。かかる動力伝動装置１７を介してクランクシャフト１２と後輪１０９の車軸とが連結され、即ちエンジン出力が後輪１０９へ伝達される。
【００２３】
また、動力伝動装置１７の上面側にはエアクリーナ２１等を含んでなる吸気系が配置構成される。この吸気系において図２では詳細図示を省略するが、エアクリーナ２１からその前方に順次、吸気ホース、スロットルボディ及びインテークパイプ（吸気管）等が接続される。このインテークパイプは、シリンダヘッド１５の上面側に開設されたインテークポート（吸気ポート）に連通し、これらの部材により構成される吸気通路を介して、エアクリーナ２１からシリンダヘッド１５のインテークポートに清浄化された空気が供給される。なお、インテークパイプの途中適所には燃料噴射装置が装着され、インテークポートに向けて燃料を噴射するようになっている。
【００２４】
一方、エンジン１１からの排気ガスを排気する排気系において、この例ではシリンダヘッド１５の下面側にエキゾーストポート（排気ポート）が開設される。このエキゾーストポートには、エキゾーストパイプ２２（排気管）が結合する。エキゾーストパイプ２２はエキゾーストポートとの接続部から一旦右方へ延出し、その後、後方へ湾曲して更に車両後部においてマフラ２３に接続する。エンジン１１内で生成された燃焼ガスが排気ガスとして、エキゾーストポートからエキゾーストパイプ２２を通り、最終的にマフラ２３から排気される。
【００２５】
エンジン１１について更に説明する。本例では上述したようにクランクケース１３は左右２つ割りに構成される。クランクケース１３は図３に示すように、左右で対をなす右側のクランクケース１３Ｒと左側のクランクケース１３Ｌが相互に結合・一体化してなり、それらによってクランク室２４が形成される。このクランク室２４内にクランクシャフト１２及びクランクシャフト１２と一体化した左右一対のクランクウェブ１２ａが、一対のベアリング２５（クランク軸受）を介して回転自在に軸支される。
【００２６】
クランクウェブ１２ａ相互間はクランクピン２６を介して一体的に結合し、このクランクピン２６にコンロッド２７の基端側（大端部）が連結される。シリンダ１４内にはピストン２８が往復動可能に収容されており、ピストン２８はそのピストンピン２９を介してコンロッド２７の先端側（小端部）と連結される。ピストン２８がシリンダ軸線Ａ方向に往復動することで、コンロッド２７を介してクランクシャフト１２が回転する。また、シリンダヘッド１５内には、カム及びカムシャフト等を含んでなる動弁装置が組み込まれている。動弁装置におけるカムシャフトの一端に取り付けたスプロケットと、クランクシャフト１２に取り付けたドライブスプロケット３０との間にカムタイミングチェーン３１が巻回装架される。クランクシャフト１２と動弁装置とがカムタイミングチェーン３１を介して連結され、クランクシャフト１２の回転に同期して動弁装置が作動するようになっている。
【００２７】
クランク室２４まわりにおいて右側のケース隔壁３２Ｒと左側のケース隔壁３２Ｌを有し、これらのケース隔壁３２Ｒ，３２Ｌに前述のベアリング２５が配置される。本例ではケース隔壁３２Ｒを隔ててクランク室２４の右側にマグネトー室３３が隣接配置され、このマグネトー室３３内にマグネトー装置３４が収容される。また、ケース隔壁３２Ｌを隔ててクランク室２４の左側に隣接配置されたチェーン室３５内に、前述のカムタイミングチェーン３１が収容される。なお、チェーン室３５はシリンダ軸線Ａ方向に沿って、シリンダ１４の左側方を通りリンダヘッド１５まで延設される。
【００２８】
上記構成でなるエンジン１１において、そのクランクシャフト支持構造には図４に示したようにクランクケース１３とは異なる所定の材料で形成されて、クランク軸受、即ちベアリング２５を支持するクランク軸受支持部材１を備える。このクランク軸受支持部材１はアルミニウム合金ダイカスト製のクランクケース１３にインサートとして一体的に鋳込まれたものであり、その基本的作用において圧入されたベアリング２５の外輪２５Ａを支持する。
【００２９】
クランク軸受支持部材１の最も基本的な構成において、材質的にクランクケース１３とは異なっているが、本発明では先ずクランク軸受支持部材１の形成材料は、その熱膨張係数がクランクケース１３の形成材料の熱膨張係数よりも小さく設定される。クランク軸受支持部材１の形成材料として典型的には鉄（又は鉄合金）が選ばれる。
【００３０】
また、少なくとも一方のクランク軸受支持部材１は、クランク軸方向の外側端部がベアリング２５の外周面の外側端よりも外方まで延設される。即ち、以下の説明では左側のクランクケース１３Ｌに配置されたクランク軸受支持部材１の例とするが、図５はその部分拡大図である。クランク軸受支持部材１は、図５に模式的に示すようにベアリング２５（外輪２５Ａ）の端面２５ａよりも外方、即ち左方へ延出している。なお、この例ではベアリング２５に対する抜止め３６はクランクケース１３Ｌの一部を例えばＬ字状に形成することにより、図５のようにベアリング２５の端面２５ａに当接するようにしている。
【００３１】
この基本的構成によれば先ず、クランク軸受支持部材１をクランクケース１３の形成材料の熱膨張係数よりも小さくした上で、つまりクランクケース１３（クランクケース１３Ｌ）よりも膨張し難いクランク軸受支持部材１をベアリング２５の外周面、即ち圧入面の端面よりも外側方向に延ばすことで、特に熱間時において抜止め３６が膨張してもベアリング２５の外周面とクランク軸受支持部材１の間にクリアランスが発生するのを有効に抑制することができる。
【００３２】
次にクランク軸受支持部材１は、なお図示を省略するが、クランク軸方向の幅がベアリング２５の外周面の幅よりも広く、且つクランク軸方向の内側端部がベアリング２５の外周面よりも内側まで延設される。つまり上述の例ではクランク軸受支持部材１のクランク軸方向の外側端部がベアリング２５の外周面の外側端よりも外方まで延設されるが、これに加えてクランク軸方向の内側端部についても内方まで延設される。
【００３３】
クランク軸受支持部材１の幅をベアリング２５の内外両端部よりも拡げることで、ベアリング２５の外周を完全に覆う構造とし、これにより熱間時においてベアリング２５の外周面とクランク軸受支持部材１の間に局所的なクリアランスが発生するのを有効に抑制することができる。
【００３４】
更に、クランク軸受支持部材１のより具体的な例について説明する。この例ではクランク軸受支持部材１は図６に示すように、半径方向内方に突出するように形成され、ベアリング２５をクランク軸方向に支持する抜止め部２が一体形成される。抜止め部２は図６（Ｂ）に示すように、断面視にてクランク軸受支持部材１本体からＬ字状もしくは鉤状を呈するように屈曲し、ベアリング２５（外輪２５Ａ）の端面２５ａに当接するように構成される。なお、図７はこの例のクランク軸受支持部材１まわりを模式的に示している。
【００３５】
クランク軸受支持部材１において抜止め部２を一体形成することで、ベアリング２５の側方部もクランク軸受支持部材１によって支持することができる。これにより熱間時における膨張の影響をより有効に抑制することが可能となる。また、抜止め部２は半径方向内方に突出するように形成されているため、クランク軸受支持部材１の表裏の判断が明確になり、鋳造時に挿入方向を間違えることなく金型にセットすることができる。
【００３６】
上記に加えて、クランク軸受支持部材１は、ベアリング２５の支持面全域を包含するように構成可能である。
クランクケース１３（クランクケース１３Ｌ）の熱膨張係数よりも小さい形成材料で形成された、即ち膨張し難いクランク軸受支持部材１がベアリング２５の支持面全てを担うことで、熱間時においてもベアリング２５に対する支持性能が安定する。また、当該部位の加工に際して、異種金属である鉄及びアルミニウムが共存せず、即ちクランク軸受支持部材１のみの単一材料の加工となるため、加工が容易になり生産性を向上することができる。
【００３７】
また、更なる変形において例えば図８あるいは図９に示したように抜止め部２が、完全に単独で機能するように構成することもできる。即ち、抜止め部２の外側方向（左方）にクランクケース１３Ｌによる支持もしくは保持構造を持たず、抜止め部２が全て鉄製となる。
【００３８】
ここで、図１０を参照してクランク軸受支持部材１はクランクケース１３（クランクケース１３Ｌ）と連通する潤滑用のオイル通路３を備える。このオイル通路３は図６(Ａ)及び図６(Ｂ)にも示すようにクランク軸受支持部材１の内周面に形成されたオイル溝４と連通する。図１０の点線矢印Ｂのようにクランクケース１３及びクランク軸受支持部材１間の接合部の隙間を通ってオイルがリークすることがある。このリークしたオイルはクランクケース１３内に流出し、そのこと自体は問題とならないが、検査時にはかかるリークを抑止する必要があり、そのために矢印Ｃの方向からクランクケース１３の外周面を閉じるようにしてリークを止めるようにしている。
【００３９】
クランクケース１３（クランクケース１３Ｌ）において、クランク軸受支持部材１のクランク軸方向両端部から外側に延出して、矢印Ｃのように両側から押さえつけ可能とする平面部１３ａを有する。クランクケース１３がクランク軸受支持部材１のクランク軸方向両端面を覆うようにすることで、当該部位の加工がクランクケース１３のみとなり、単一材料の加工となるため、加工が容易になり生産性を向上することができる。
【００４０】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態では左右のクランクケース１３Ｒ、クランクケース１３Ｌの主形成材料がアルミニウム合金とし、クランク軸受支持部材１の主形成材料が鉄である例を説明した。この場合に限らず、クランク軸受支持部材１の形成材料として、その熱膨張係数がクランクケース１３の形成材料の熱膨張係数よりも小さいものであれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態において左側のクランクケース１３Ｌおけるクランク軸受支持部材１の例で説明したが、右側のクランクケース１３Ｒに対しても同様に適用可能である。また、これら左右のクランクケース１３Ｒ，１３Ｌ共にクランク軸受支持部材１を有してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  クランク軸受支持部材、２  抜止め部、３  オイル通路、１０  パワーユニット、１１  エンジン、１２  クランクシャフト、１３  クランクケース、１４  シリンダ、１５  シリンダヘッド、１６  シリンダヘッドカバー、１７  動力伝動装置、１９  ベルト、２０  プーリ、２１  エアクリーナ、２２  エキゾーストパイプ、２３  マフラ、２４  クランク室、２５  ベアリング、２５Ａ  外輪、２６  クランクピン、２７  コンロッド、２８  ピストン、２９  ピストンピン、３０  ドライブスプロケット、３１  カムタイミングチェーン、３２Ｒ，３２Ｌ  ケース隔壁、３３  マグネトー室、３４  マグネトー装置、１００  自動二輪車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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