(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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）。
【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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