(57)【要約】      （修正有）【課題】クランク軸の転がり軸受での支持で、騒音の発生を低減し、潤滑面での軸受寿命の安定化を図ること。【解決手段】多気筒エンジンのクランク軸のジャーナル部と前記エンジンの軸受部との間に、外輪と、外輪の内周面及びジャーナル部の外周面に当接する転動体を保持した環状の保持器とを備えた転がり軸受を介挿した軸受構造において、保持器が一対の半円状の分割保持器から構成される一方、外輪が一体成型された環状体をなし、クランク軸が、複数のジャーナル部と、複数のクランクピンと、ジャーナル部とクランクピンとを連結するアーム部と、を有し、その端部から外輪をアーム部及びクランクピンを通過して、ジャーナル部に挿通可能な本体部材と、アーム部に着脱可能に固定されたカウンタウエイト部材と、を備え、アーム部に、ジャーナル部と外輪との間に、分割保持器をクランク軸の軸方向に挿入可能な形状を有する挿入部を形成したことを特徴とする。【選択図】図３
2009210059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジンのクランク軸のジャーナル部と前記エンジンの軸受部との間に、外輪と、前記外輪の内周面及び前記ジャーナル部の外周面に当接する複数の転動体を保持した環状の保持器とを備えた転がり軸受を介挿した軸受構造において、
前記保持器が一対の半円状の分割保持器から構成される一方、前記外輪が一体成型された環状体をなし、
前記クランク軸が、
複数の前記ジャーナル部と、複数のクランクピンと、前記ジャーナル部と前記クランクピンとを連結するアーム部と、を有し、その端部から前記外輪を前記アーム部及び前記クランクピンを通過して、前記ジャーナル部に挿通可能な本体部材と、
前記アーム部に着脱可能に固定されたカウンタウエイト部材と、
を備え、
前記アーム部に、
前記ジャーナル部と前記外輪との間に前記分割保持器を前記クランク軸の軸方向に挿入可能な形状を有する挿入部を形成したことを特徴とする軸受構造。
【請求項２】
前記挿入部が
前記アーム部の、前記クランクピンが連結された端部と反対側の端部において形成され、その断面形状が、前記ジャーナル部の半径以下の半径を有する半円状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
【請求項３】
前記カウンタウエイト部材が、
前記アーム部の、前記クランクピンが連結された端部と反対側の端部を挟むように形成された二股状の一対の脚部を有し、該脚部が前記アーム部に締結されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多気筒エンジンのクランク軸のジャーナル部の軸受構造に関し、特に転がり軸受を用いた軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒エンジンのクランク軸のジャーナル部の軸受構造として、転がり軸受を用いたものが提案されている（特許文献１）。転がり軸受は滑り軸受に比して摩擦抵抗が少ないという利点がある。特許文献１には、外輪と、外輪の内周面及びジャーナル部の外周面に当接する複数の転動体を保持した環状の保持器と、から構成される転がり軸受が開示されている。ここで、転動体がエンジンの軸受部内周面に直接当接すると、該内周面に十分な硬度がないため、軸受寿命が低下したり、該内周面の変形や磨耗によって円滑な回転ができなくなる場合がある。外輪は転動体とエンジンの軸受部との間に介在して、軸受部内周面を保護するとともに、転がり軸受が適切に運動できるようにする役割を担っている。
【０００３】
多気筒エンジンのクランク軸は、複数のジャーナル部、クランクピン、アーム部、カウンタウエイト部を備えている。アーム部やカウンタウエイト部の存在により、転がり軸受をその端部から所望のジャーナル部へ挿入することは困難である。このため、特許文献１では、外輪と保持器とをそれぞれ半割りのものとして構成し、これらをジャーナル部の径方向から組み込むようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４７８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、外輪を半割りのものとして構成すると、転動体が当接する外輪内周面の真円度の精度が十分に確保できない場合がある。また、半割りとした外輪部品間の合わせ面部分において、転動体が当接する外輪内周面に段差が生じる虞もある。このため、転動体の転動に伴う騒音が大きくなったり、段差による潤滑油膜切れによって軸受寿命が低下する虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、クランク軸を転がり軸受で支持するにあたり、転動体の転動に伴う騒音の発生を低減し、潤滑面での軸受寿命の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、多気筒エンジンのクランク軸のジャーナル部と前記エンジンの軸受部との間に、外輪と、前記外輪の内周面及び前記ジャーナル部の外周面に当接する複数の転動体を保持した環状の保持器とを備えた転がり軸受を介挿した軸受構造において、前記保持器が一対の半円状の分割保持器から構成される一方、前記外輪が一体成型された環状体をなし、前記クランク軸が、複数の前記ジャーナル部と、複数のクランクピンと、前記ジャーナル部と前記クランクピンとを連結するアーム部と、を有し、その端部から前記外輪を前記アーム部及び前記クランクピンを通過して、前記ジャーナル部に挿通可能な本体部材と、前記アーム部に着脱可能に固定されたカウンタウエイト部材と、を備え、前記アーム部に、前記ジャーナル部と前記外輪との間に、前記分割保持器を前記クランク軸の軸方向に挿入可能な形状を有する挿入部を形成したことを特徴とする軸受構造が提供される。
【０００８】
この軸受構造では、前記外輪を一体成型された環状体とする一方、前記クランク軸の前記カウンタウエイト部材を別部材として前記本体部材に組み付ける構成とすることで、前記外輪を前記本体部材の端部から前記ジャーナル部へ挿通可能とする。前記保持器は、一対の半円状の前記分割保持器として前記挿入部から前記ジャーナル部と前記外輪との間に、挿入することで組み付ける。前記外輪を半割りのものとせず、一体成型品とすることで、その内周面の真円度の精度を確保することができ、また、その内周面に段差が生じないことから、前記転動体の転動に伴う騒音の発生を低減し、潤滑面での軸受寿命の安定化を図ることができる。
【０００９】
本発明においては、前記挿入部が前記アーム部の、前記クランクピンが連結された端部と反対側の端部において形成され、その断面形状が、前記ジャーナル部の半径以下の半径を有する半円状をなしていてもよい。この構成によれば、前記分割保持器の組み付けをより容易化することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記カウンタウエイト部材が、前記アーム部の、前記クランクピンが連結された端部と反対側の端部を挟むように形成された二股状の一対の脚部を有し、該脚部が前記アーム部に締結されてもよい。この構成によれば、前記カウンタウエイト部材の組付性を向上できると共に、前記アーム部の強度向上が図れる。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べた通り、本発明によれば、クランク軸を転がり軸受で支持するにあたり、転動体の転動に伴う騒音の発生を低減し、潤滑面での軸受寿命の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る軸受構造が適用されたエンジンＡの概略図である。エンジンＡは、４サイクル直列４気筒ガソリンレシプロエンジンであるが、本発明は、他の気筒列配置、気筒数、或いはディーゼル形式等、他の種類の多気筒エンジンにも適用可能である。
【００１３】
エンジンＡは、シリンダヘッド１、シリンダブロック２及びオイルパン３を備える。シリンダヘッド１には、吸気側のカム軸４と、排気側のカム軸５とが回転自在に支持されており、クランク軸１０の駆動力が伝達されて回転し、それぞれ吸気バルブ４ａ、排気バルブ５ａを往復運動させる。本実施形態では、動弁機構がＤＯＨＣ形式に構成されており、吸気バルブ４ａ、排気バルブ５ａは１気筒あたりそれぞれ２つずつ設けられて、燃焼室に臨む吸気ポート、排気ポートを開閉する。
【００１４】
シリンダブロック２には、クランク軸１０が回転自在に支持されている。クランク軸１０のクランクピン１４にはコンロッド６の下端が回転自在に連結され、コンロッド６の上端にはピストン７が揺動自在に連結されている。図１においてコンロッド６及びピストン７は１気筒分のみ図示している。
【００１５】
図２（ａ）はクランク軸１０のジャーナル部１３の軸受構造を示す断面図である。エンジンＡは、ジャーナル部１３の軸受部として、シリンダブロック２と一体に形成された上部軸受部２ａと、上部軸受部２ａにボルト締結される下部軸受部２ｂと、を備える。ジャーナル部１３と上部軸受部２ａ及び下部軸受部２ｂとの間には、転がり軸受２０が介挿されている。
【００１６】
転がり軸受２０は、外輪２１と、複数の針状ころ１３を保持した環状の保持器２２とを備える。転がり軸受２０は本実施形態の場合、針状ころ１３を転動体とした針状ころ軸受であるが、他の種類の転動体を用いた転がり軸受も採用可能である。図２（ｂ）は外輪２１及び保持器２２の正面図である。
【００１７】
外輪２１は一体成型された、筒状の環状体である。保持器２２は、一対の半円状の分割保持器２２ａ、２２ｂを組み合わせて環状に構成され、公知の保持器である。針状ころ１３はその軸線周りに回転可能に保持されており、図２（ａ）に示すようにその外周側が外輪２１の内周面２１ａに、その内周側がジャーナル部１３の外周面に、それぞれ当接する。
【００１８】
図２（ｃ）は、分割保持器２２ａの図２（ｂ）線Ｉ−Ｉ切断面端面図、図２（ｄ）は分割保持器２２ａの図２（ｂ）線ＩＩ−ＩＩ切断面端面図である。分割保持器２２ａは、その側面を構成する一対のリング部２２１、一対のリング部２２１間に設けられ、針状ころ２３の脱落を防止する柱部２２２及び針状ころ２３を収容する空洞のポケット部２２３を備える。柱部２２２とポケット部２２３とは周方向に交互に配置されている。柱部２２２は、径方向外方に針状ころ２３が脱落することを防止する外側柱部２２２ａと、径方向内方に針状ころ２３が脱落することを防止する内側柱部２２２ｂと、これら外側柱部２２２ａ及び内側柱部２２２ｂを連結する傾斜部２２２ｃとを有している。針状ころ２３は柱部２２２によりその脱落が防止されながら、ポケット部２２３内に回転自在に収容されている。分割保持器２２ｂも同様の構成である。
【００１９】
次に、クランク軸１０の構成について説明する。図３（ａ）はクランク軸１０の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿うクランク軸１０の断面図、図３（ｃ）は、カウンタウエイト部材１２をアーム部１５から分離した態様を示す図である。
【００２０】
クランク軸１０は、本体部材１１と、本体部材１１とは別部材のカウンタウエイト部材１２と、から構成されている。本体部材１１は、複数のジャーナル部１３と、複数のクランクピン１４と、ジャーナル部１３とクランクピン１４とを連結するアーム部１５とを有する。本実施形態のエンジンＡは、直列４気筒エンジンであるため、ジャーナル部１３は５つ、クランクピン１４は４つ、アーム部１５は８つ設けられている。本体部材１１は一体成型とすることができる。本実施形態の場合、各アーム部１５の、クランクピン１４が連結された端部と反対側の端部１５ｂは、ジャーナル部１３側の一定の範囲においてその断面形状が、ジャーナル部１３の径と同径でジャーナル部１３と同心の半円状に形成されている。
【００２１】
カウンタウエイト部材１２は、アーム部１５に着脱可能に固定される。本実施形態では、全てのアーム部１５にそれぞれカウンタウエイト部材１２を固定するようにしているが、一部のアーム部１５にカウンタウエイト部材１２を固定するようにしてもよい。また、バランス調整の観点から、各カウンタウエイト部材１２の形状が互いに異なっていてもよい。
【００２２】
本実施形態の場合、カウンタウエイト部材１２は、アーム部１５の端部１５ｂを径方向に挟むように形成された二股状の一対の脚部１２ｂを有する。脚部１２ｂ間の空隙１２ａの輪郭形状は、端部１５ｂの輪郭形状と同様に形成され、空隙１２ａに端部１５ｂが差し込まれる。カウンタウエイト部材１２に脚部１２ｂを設けて、その空隙１２ａに端部１５ｂを差し込むように構成したので、カウンタウエイト部材１２の組付性を向上できる。
【００２３】
アーム部１５の側面には、ネジ孔１５ａが穿設されている一方、脚部１２ｂにはボルト１６が挿通する貫通孔１２ｃが穿設されている。しかして、アーム部１５に対して、カウンタウエイト部材１２はボルト１６により締結され、固定される。ボルト１６による締結部位は、本実施形態の場合、各脚部１２ｂにつき２つずつ、合計４箇所としている。各脚部１２ｂの２ヶ所の締結部位は、クランク軸１０の径方向に並設されており、クランク軸１０の回転に伴う遠心力の作用に対して、カウンタウエイト部材１２が強固にアーム部１５に固定されるようにしている。
【００２４】
なお、本実施形態では、脚部１２ｂ間の空隙１２ａの輪郭形状は、端部１５ｂの輪郭形状と同様に形成したが、この場合、組み付け性が悪くなる場合がある。そこで、空隙１２ａの一部に逃げ部となる窪みを設けることもできる。図６（ａ）及び（ｂ）は、カウンタウエイト部材１２の他の例を示す図であり、図６（ａ）が分離時、図６（ｂ）が装着時を示す。同図の例では、空隙１２ａの一部に窪み１２ａ'を形成している。窪み１２ａ'は、空隙１２ａの方形部分と半円部分との境界部分に形成されている。これにより、組み付け性が悪化することを防止できる。
【００２５】
次に、クランク軸１０に対する転がり軸受２０の組み付け手順について図４及び図５を参照して説明する。組み付けは、カウンタウエイト部材１２が本体部材１１から取り外された状態で、まず、外輪２１を本体部材１１のジャーナル部１３に挿通させ、その後、分割保持器２２ａ、２２ｂを１つずつ外輪２１とジャーナル部１３との間に挿入する。
【００２６】
本体部材１１は、その一方端部から外輪２１が、アーム部１５及びクランクピン１４を通過可能に構成されている。これは、本体部材１１の一方端部の直径、アーム部１５の太さ及びクランクピン１４の直径を外輪２１の内周面２１ａの直径未満とし、加えて、アーム部１５と、クランクピン１４及びジャーナル部１３と、の間の角部分を外輪２１が通過可能な形状に設定すればよい。クランクピン１４は、一般にジャーナル部１３の径と同じか小径であるので、設計上の制約はほとんどない。アーム部１５については、一般的な構成よりも若干細身となる場合があるが、本実施形態では、カウンタウエイト部材１２に二股状の一対の脚部１２ｂを設け、この脚部１２ｂによりアーム部１５を挟むようにして締結しているので、アーム部１５の強度向上が図れる。
【００２７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、本体部材１１の左端から外輪２１を同図右端のジャーナル部１３に挿通させる場合の説明図である。図４（ａ）に示すように外輪２１は、本体部材１１の左端から本体部材１１に挿通させる。そして、図４（ｂ）で破線で示すように、途中で外輪２１を適宜傾けながらアーム部１５及びクランクピン１４を通過させ、目的とする同図右端のジャーナル部１３まで到達させ、挿通させる。
【００２８】
次に、分割保持器２２ａ、２２ｂを１つずつ外輪２１とジャーナル部１３との間に挿入する。図５（ａ）乃至（ｃ）は、分割保持器２２ａ、２２ｂを１つずつ外輪２１とジャーナル部１３との間に挿入する場合の説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）は、分割保持器２２ａを外輪２１とジャーナル部１３との間に挿入する手順を示している。分割保持器２２ａは、外輪２１とジャーナル部１３との隙間に、これをクランク軸１０の軸方向に挿入する。
【００２９】
この場合、アーム部１５が分割保持器２２ａの挿入の邪魔にならないように、本実施形態では、アーム部１５の端部１５ｂの断面形状を、上記の通り、ジャーナル部１３の径と同径でジャーナル部１３と同心の半円状に形成している。この端部１５ｂは、分割保持器２２ａ、２２ｂをクランク軸１０の軸方向に挿入可能な形状を有する挿入部として機能する。このような挿入部の形状は、半円状である必要は必ずしもなく、外輪２１とジャーナル部１３との環状の隙間のうち、分割保持器２２ａ、２２ｂが挿入可能なその半分が、クランク軸１０の軸方向に露出するようにアーム部１５の一部が形成されていればよい。
【００３０】
尤も、半円状とした場合、分割保持器２２ａ、２２ｂが半円状であることから、分割保持器２２ａ、２２ｂの組み付けをより容易化することができる。また、半円状とした場合、ジャーナル部１３の径と同径である必要はなく、ジャーナル部１３の径以下とすればよい。尤も、本実施形態のようにジャーナル部１３の径と同径とすることで、分割保持器２２ａ、２２ｂを挿入する際、その挿入部である端部１５ｂの外周面に、その内周（針状ころ２３の内周側）を当接して沿わせることができ、端部１５ｂの外周面をその案内面とすることができるので、分割保持器２２ａ、２２ｂの組み付けを更に容易化することができる。
【００３１】
しかして、図５（ｂ）に示すように、分割保持器２２ａを外輪２１とジャーナル部１３との隙間に、これをクランク軸１０の軸方向に挿入する。次に、挿入を完了した分割保持器２２ａをジャーナル部１３の周方向に滑動させて半周回転させ、分割保持器２２ｂの挿入スペースを空ける。
【００３２】
続いて、図５（ｃ）に示すように、分割保持器２２ａの場合と同様に分割保持器２２ｂを、外輪２１とジャーナル部１３との隙間に、これをクランク軸１０の軸方向に挿入する。以上により、転がり軸受２０の組み付けが完了する。同様の手順により、他のジャーナル部１３にも相対的に図５（ｃ）で右側に位置するジャーナル部１３から順次転がり軸受２０を、組み付ける。この場合、図５（ｃ）の左端のジャーナル部１３については、保持器２２が本実施形態のように分割保持器２２ａ、２２ｂからなるものでなくてもよく、当初から一体型のものでもよい。その後、カウンタウエイト部材１２をアーム部１５に固定し、クランク軸１０が完成することになる。
【００３３】
このように本実施形態では、外輪２１を一体成型された環状体とする一方、クランク軸１０のカウンタウエイト部材１２を別部材として本体部材１１に組み付ける構成とすることで、外輪２１を本体部材１１の端部からジャーナル部１３へ挿通可能とする。保持器２２は、一対の半円状の分割保持器２２ａ、２２ｂとして挿入部（１５ｂ）からジャーナル部１３と外輪２１との間に挿入することで組み付ける。
【００３４】
外輪２１を半割りのものとせず、一体成型品とすることで、その内周面の真円度の精度を確保することができ、また、その内周面が半割り式のものと比べるとシームレスで段差が生じないことから、転動体である針状ころ２３の転動に伴う騒音の発生を低減できる。また、外輪２１の内周面がシームレスであり、半割り式の場合のように微細な段差や隙間が生じるおそれが無いことから、それらに伴う潤滑油膜切れによる軸受寿命の低下を防止し、潤滑面での軸受寿命の安定化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受構造が適用されたエンジンＡの概略図である。
【図２】（ａ）はクランク軸１０のジャーナル部１３の軸受構造を示す断面図、（ｂ）は外輪２１及び保持器２２の正面図、（ｃ）は、分割保持器２２ａの図２（ｂ）線Ｉ−Ｉ切断面端面図、（ｄ）は分割保持器２２ａの図２（ｂ）線ＩＩ−ＩＩ切断面端面図である。
【図３】（ａ）はクランク軸１０の平面図、（ｂ）は図３（ａ）の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿うクランク軸１０の断面図、（ｃ）は、カウンタウエイト部材１２をアーム部１５から分離した態様を示す図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本体部材１１の左端から外輪２１を同図右端のジャーナル部１３に挿通させる場合の説明図である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は、分割保持器２２ａ、２２ｂを１つずつ外輪２１とジャーナル部１３との間に挿入する場合の説明図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、カウンタウエイト部材１２の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  エンジン
２ａ、２ｂ  軸受部
１０  クランク軸
１１  本体部材
１２  カウンタウエイト部材
１３  ジャーナル部
１４  クランクピン
１５  アーム部
１５ｂ  端部（挿入部）
２３  針状ころ
２１  外輪
２２  保持器
２２ａ、２２ｂ  分割保持器
【図１】
2009210059.tif 000003
【図２】
2009210059.tif 000004
【図３】
2009210059.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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