JP4979226B2 - Crankshaft support structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車等のエンジンに使用するクランクシャフトの支持構造に関するものである。 The present invention relates to a support structure for a crankshaft used in an engine of an automobile or the like.
クランクシャフト1は、図7に示すように、軸部2と、クランクアーム3と、隣接するクランクアーム3の間にコンロッドを配置するためのクランクピン4とを有する。
As shown in FIG. 7, the crankshaft 1 includes a
軸部2を支持する軸受5としては、例えば、滑り軸受(図示せず)が用いられることがある。または、図8に示すような、外輪6と、外輪6の内径面に沿って配置される針状ころ7と、隣接する針状ころ7の間隔を保持する保持器8とを備える針状ころ軸受5が用いられるのが一般的である。
For example, a sliding bearing (not shown) may be used as the bearing 5 that supports the
このような針状ころ軸受5は、針状ころ7と軌道面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有しており、自動車や二輪エンジン等、あらゆる分野に広く利用されている。また、針状ころ軸受5は、滑り軸受と比較すると負荷容量は低いが、回転時の摩擦抵抗が小さいので、回転トルクの低減や支持部分の給油量を減らすことが可能となる。 Such a needle roller bearing 5 has an advantage that a high load capacity and high rigidity can be obtained for a small bearing projection area because the needle roller 7 and the raceway surface are in line contact with each other. Widely used in various fields such as engines. Further, the needle roller bearing 5 has a lower load capacity than the sliding bearing, but has a low frictional resistance during rotation, so that it is possible to reduce the rotational torque and the amount of oil supplied to the support portion.
ただし、軸部2の両端には、図7のP部のようにクランクアーム3が配置されており、針状ころ軸受5を軸方向に挿入することができない。そこで、このような場所に使用可能な軸受が、例えば、米国特許第1921488号公報(特許文献1)に記載されている。
However, the crank arm 3 is arranged at both ends of the
同公報に記載されている針状ころ軸受は、図9に示すような、外輪9を軸受の軸線方向に延びる分割線9cによって分割した外輪部材9a,9bと、同様に分割した保持器(図示せず)とを備える。
上記公報に記載されている針状ころ軸受は、クランクシャフト1のクランクアーム3に挟まれた軸部2に組込む場合、針状ころを収容した保持器および外輪部材9a,9bをそれぞれ径方向から組込むことができる。
When the needle roller bearing described in the above publication is incorporated in the
このとき、外輪9は、図10(a)に示すように、完全な円筒形状となるのが理想的であるが、実際には、図10(b)に示すように、外輪部材9a,9bが径方向にずれて、分割部分に段差ができる。さらに、この段差は組込み精度が悪いほど大きくなる。
At this time, it is ideal that the outer ring 9 has a perfect cylindrical shape as shown in FIG. 10A, but actually, as shown in FIG. 10B, the
そして、この段差部分を針状ころ7が通過すると、異常音が発生する。この異常音は、段差が大きいほど大きくなり、また、軸受が高速回転するほど大きくなるので、クランクシャフト1等の高速回転軸を支持する軸受にとっては大きな問題となる。 When the needle roller 7 passes through the stepped portion, an abnormal sound is generated. This abnormal noise increases as the level difference increases, and increases as the bearing rotates at a high speed. This is a serious problem for a bearing that supports a high-speed rotating shaft such as the crankshaft 1.
そこで、この発明の目的は、針状ころが外輪の段差部分を通過するときの異常音を抑制可能なクランクシャフト支持構造を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a crankshaft support structure that can suppress abnormal noise when needle rollers pass through a stepped portion of an outer ring.
この発明に係るクランクシャフト支持構造は、クランクシャフトと、クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備える。針状ころ軸受に注目すると、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころとを備え、分割線は、針状ころ軸受の最大ラジアル荷重点を基準として、円周方向の両側に50°以上離れて設けられる。 The crankshaft support structure according to the present invention includes a crankshaft and a needle roller bearing that rotatably supports the crankshaft. Paying attention to the needle roller bearing, it comprises an outer ring having a plurality of outer ring members divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing, and a plurality of needle rollers arranged to roll on the raceway surface of the outer ring. The dividing line is provided at a distance of 50 ° or more on both sides in the circumferential direction with reference to the maximum radial load point of the needle roller bearing.
上記構成のように、外輪の分割線を最大ラジアル荷重点から離れた位置に配置することにより、針状ころが段差部分を通過するときの異常音を抑えることができる。その結果、騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。なお、本明細書中「最大ラジアル荷重点」とは、クランクシャフトに組込まれた針状ころ軸受の外輪円周上で、最も大きなラジアル荷重が負荷される点をいうものとする。 By arranging the dividing line of the outer ring at a position away from the maximum radial load point as in the above configuration, it is possible to suppress abnormal noise when the needle rollers pass through the stepped portion. As a result, a crankshaft support structure with low noise can be obtained. In the present specification, the “maximum radial load point” refers to a point where the largest radial load is applied on the outer ring circumference of the needle roller bearing incorporated in the crankshaft.
好ましくは、分割線は、軸受中心を中心として最大ラジアル荷重点と対称な点を基準として、円周方向の両側に50°以上離れて設けられる。通常、軸受中心を中心として最大ラジアル荷重点と対称な点にも大きなラジアル荷重が負荷される。そこで、外輪の分割線をこの点からも離れた位置に配置することにより、より騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。 Preferably, the dividing line is provided at a distance of 50 ° or more on both sides in the circumferential direction with respect to a point symmetrical to the maximum radial load point with the bearing center as the center. Usually, a large radial load is also applied to a point symmetrical to the maximum radial load point around the bearing center. Therefore, a crankshaft support structure with less noise can be obtained by arranging the dividing line of the outer ring at a position away from this point.
この発明は、外輪の段差部分を最大ラジアル荷重点から離れた位置に配置することで、針状ころが段差部分を通過するときの異常音を抑制した、騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。 The present invention provides a crankshaft support structure with reduced noise that suppresses abnormal noise when needle rollers pass through the stepped portion by disposing the stepped portion of the outer ring away from the maximum radial load point. Can do.
図2を参照して、この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造を説明する。 A crankshaft support structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図2に示すクランクシャフト支持構造は、軸部16、軸部16の両端に位置するクランクアーム17、およびクランクアーム17の軸部16と反対側に配置されるクランクピン18を有するクランクシャフト15と、クランクシャフト15を回転自在に支持する針状ころ軸受11と、クランクケース19およびクランクケースキャップ20とを備える。
The crankshaft support structure shown in FIG. 2 includes a
針状ころ軸受11は、図1に示すように、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材12aを有する外輪12と、外輪12の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ13と、複数の針状ころを収容するポケットを有する保持器14とを備える。
As shown in FIG. 1, the needle roller bearing 11 is arranged on an
外輪部材12aは、図3(a)に示すような切削加工によって形成した円筒形状の外輪12に衝撃を加えて円周方向に2分割することにより得られる(図3(b)参照)。このとき、分割部分の端面には研削加工等を施さないので、図3(c)に示すように割れたときの凹凸が残っている。軸受使用時には、対応する端面を突合させることにより円筒形状の外輪12を得る。なお、このような製造方法を「自然割り」という。
The
一方、保持器14は、図4(a)に示すように、切断部14bで円周方向に2分割された分割保持器14aを2つ組み合わせて形成する。また、図4(b)に示すように、針状ころ13を収容するポケット14cを有する。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, the
次に、上記構成の針状ころ軸受11をクランクシャフト15に組込む方法を説明する。
Next, a method for incorporating the needle roller bearing 11 having the above-described configuration into the
まず、保持器14の各ポケットに針状ころ13を組込む。次に、一方側の外輪部材12aをクランクケース19に組込み、その上に一方側の分割保持器14a、クランクシャフト15、他方側の保持器14a、他方側の外輪部材12aを置く。最後にクランクケースキャップ20を組み込み固定する。
First, the
このとき、2つの外輪部材12aの分割線は、クランクシャフト支持構造15の最大ラジアル荷重点を基準として、円周方向の両側に50°以上離れた位置に設けられる。上記構成とすることにより、外輪部材12aの突合部分に段差がある場合でも、針状ころ13が段差部分を通過するときの異常音を抑えることができる。その結果、騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。
At this time, the dividing line of the two
さらに、図5に示すように、一般に軸受中心を中心として最大ラジアル荷重点と対称な点にも大きな荷重が負荷されるので、外輪部材12aの分割線は、この点を基準として円周方向の両側に50°以上離れた位置に設けられる。つまり、最大ラジアル荷重点の両端50°〜130°の範囲内に設けるとよい。
Further, as shown in FIG. 5, since a large load is generally applied to a point symmetrical to the maximum radial load point around the center of the bearing, the dividing line of the
次に、この発明の効果を確認するために、クランクシャフトの最大ラジアル荷重点と外輪部材12aの分割線との位置関係を変えて、軸受回転中の音を測定する試験を実施した。
Next, in order to confirm the effect of the present invention, a test was performed in which the positional relationship between the maximum radial load point of the crankshaft and the dividing line of the
なお、試験に使用したクランクシャフト支持構造は、最大ラジアル荷重点と分割線とが一致するもの(表中0°と記載されているもの)と、両者が30°,50°,70°,90°ずれているものをそれぞれ使用した。また、軸受の回転数として、1000rpm,1800rpm,5000rpmでそれぞれ試験を実施した。結果を表1および図6に示す。 In addition, the crankshaft support structure used for the test has the same maximum radial load point and the dividing line (shown as 0 ° in the table), and 30 °, 50 °, 70 °, 90 ° for both. Degrees of deviation were used. Moreover, the test was implemented at 1000 rpm, 1800 rpm, and 5000 rpm, respectively, as the rotation speed of the bearing. The results are shown in Table 1 and FIG.
表1および図6を参照して、外輪部材12aの分割線が最大ラジアル荷重点から50°以上離れているものは、回転中の音が小さく、また、回転速度を変化させても音の大きさはあまり変化しないことが確認された。さらに、この試験では、分割線と最大ラジアル荷重点とが90°離れて配置されているときに、最も音が小さくなることが確認された。
Referring to Table 1 and FIG. 6, when the dividing line of the
なお、保持器14は、金属材料をプレス加工や切削加工して製造した金属製保持器であってもよいし、弾性変形能の高い樹脂材料を射出成型して製造した樹脂製保持器としてもよい。
The
また、外輪12は、2つの外輪部材12aからなる例を示したが、これに限ることなく、3つ以上の外輪部材12aを組み合わせるものであってもよい。
Moreover, although the outer ring |
さらに、この発明に係るクランクシャフト支持構造は、自動車や二輪車等のあらゆるエンジンのクランクシャフトに適用可能である。また、エンジンの気筒数は単気筒であっても多気筒であってもよいが、図7のP部に示すような両端をクランクアームで挟まれた軸部を有する多気筒エンジンに使用されるクランクシャフトに適用することにより、より大きな効果が期待できる。 Furthermore, the crankshaft support structure according to the present invention can be applied to the crankshafts of all engines such as automobiles and motorcycles. Further, the number of cylinders of the engine may be single cylinder or multi-cylinder, but it is used for a multi-cylinder engine having a shaft portion whose both ends are sandwiched by crank arms as shown in P portion of FIG. By applying to a crankshaft, a greater effect can be expected.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明は、エンジンのクランクシャフト支持構造に有利に利用される。 The present invention is advantageously used for an engine crankshaft support structure.
1,15 クランクシャフト、2,16 軸部、3,17 クランクアーム、4,18 クランクピン、5,11 針状ころ軸受、6,9,12 外輪、9a,9b,12a 外輪部材、9c 分割線、7,13 針状ころ、8,14 保持器、14a 分割保持器、14b 切断部、14c ポケット、19 クランクケース、20 クランクケースキャップ。
1,15 Crankshaft, 2,16 Shaft, 3,17 Crankarm, 4,18 Crankpin, 5,11 Needle roller bearing, 6,9,12 Outer ring, 9a, 9b, 12a Outer ring member,
Claims (1)
クランクケースと、
クランクケースキャップと、
前記クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備えたクランクシャフト支持構造であって、
前記針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、前記針状ころを保持する保持器とを備え、
前記外輪は2つの半円形状の外輪部材となるよう自然割りで分割されており、
前記分割線は、2つの前記外輪部材を突合させた際に円筒形状となるよう分割された線であり、
前記外輪は、2つの前記外輪部材を突合させて円筒形状を形成した場合に、前記針状ころ軸受の最大ラジアル荷重点を基準の0°として、一方側の分割線が、軸方向から見て時計回りに70°〜110°の範囲で前記最大ラジアル荷重点から離れて設けられ、他方側の分割線が、軸方向から見て反時計回りに70°〜110°の範囲で前記最大ラジアル荷重点から離れて設けられるように、2つの前記外輪部材を前記クランクケースおよび前記クランクケースキャップ間に組み込んで固定されて設けられ、
前記針状ころ軸受の回転数が1000〜5000rpmの間において、音響値が54.6〜62.5dBの範囲内にある、クランクシャフト支持構造。 A crankshaft,
A crankcase,
A crankcase cap,
A crankshaft support structure comprising a needle roller bearing that rotatably supports the crankshaft,
The needle roller bearing includes an outer ring having a plurality of outer ring members divided by a dividing line extending in the axial direction of the bearing, a plurality of needle rollers arranged to roll on a raceway surface of the outer ring, A cage for holding needle rollers,
The outer ring is divided by natural split so as to be two semicircular outer ring members,
The dividing line is a line divided into a cylindrical shape when the two outer ring members are brought into contact with each other,
When the outer ring is formed into a cylindrical shape by abutting the two outer ring members, the maximum radial load point of the needle roller bearing is set to 0 ° as a reference, and the dividing line on one side is viewed from the axial direction. The maximum radial load is provided in the range of 70 ° to 110 ° clockwise and away from the maximum radial load point, and the dividing line on the other side is in the range of 70 ° to 110 ° counterclockwise when viewed in the axial direction. Two outer ring members are assembled and fixed between the crankcase and the crankcase cap so as to be provided away from the point,
A crankshaft support structure in which the acoustic value is in the range of 54.6 to 62.5 dB when the rotational speed of the needle roller bearing is between 1000 and 5000 rpm .
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