JP6260763B2 - クランクシャフトの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトの支持構造に関する。

自動車のエンジンには、エンジンを駆動源とする、発電機、パワーステアリング用ポンプ、ウォーターポンプ、エアコン用のコンプレッサー等の補機類が搭載されている。補機は、エンジンのクランクシャフトの回転動力がベルト、プーリー等を介して伝達されて駆動される。

クランクシャフトの端部がエンジンブロックの外側に配され、端部に補機駆動用プーリーが固定される。補機側のプーリーが補機駆動用プーリーと同一の平面内に保持され、プーリーにベルトが掛け回されてエンジンの回転動力が伝達される。例えば、引用文献１にエンジン部品の補機の駆動装置として、クランクシャフトと補機駆動用プーリーの配置構成が開示されている。

近年、大きな出力で駆動できる補機が車両に搭載されるようになってきている。例えば、エンジンが停止している状態から瞬時にエンジンを始動させるため、モータとして機能する発電機（モータジェネレータ）が搭載されるようになってきている。大きな出力を伝達するため、クランクシャフトの補機駆動用プーリーと補機駆動用プーリーとの間は大張力でベルトを張る必要があるのが実情である。

クランクシャフトはエンジンブロック内で長手方向の適宜箇所がクランクシャフト軸受けにより回転自在に支持され、補機駆動用プーリーが固定される端部は、片持ち状態でエンジンブロックの外側に配されている。ベルトが大張力で張られている状態では、特に、回転力を伝達する際に、補機駆動用プーリーを介してクランクシャフトの端部に大きな曲げ力が働き、変形が生じる虞があった。

クランクシャフトの端部の曲げ力に対して変形を抑制するため、クランクシャフトを太くしてクランクシャフト自体の剛性を高くしたり、クランクシャフト軸受けによる支持剛性を高くしたりして対処することが考えられる。しかし、クランクシャフトを太くすると、部品の材料費が嵩んで重量が増加し、クランクシャフト軸受けの支持剛性を高くすると、高価な軸受けを設計する必要がある。

特開平６−２２１１８１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、補機駆動用プーリーが取付けられるクランクシャフトの端部を回転自在に支持することができるクランクシャフトの支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、エンジンブロックの外側に端部が配されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトの端部に固定される補機駆動用プーリーと、前記エンジンブロックの外側に固定される支持部材と、前記支持部材と前記補機駆動用プーリーとの間に介在し、前記クランクシャフトの端部を回転自在に支持する軸受けとを備えたことを特徴とする。
そして、請求項２に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、請求項１に記載のクランクシャフトの支持構造において、前記補機駆動用プーリーには、前記クランクシャフトの端部が直接挿入可能な中空状の中心軸部が設けられ、当該中心軸部の外周と前記支持部材との間に前記軸受けが介在されることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、支持部材をエンジンブロックの外側に固定し、支持部材とクランクシャフト側（補機駆動用プーリー）との間に軸受けを介在させることにより、クランクシャフトをエンジンブロックの内部とエンジンブロックの外側で両持ちの状態で支持することができる。クランクシャフトの端部に位置決め固定された補機駆動用プーリーを介してクランクシャフトの端部を回転自在に支持することができる。このため、補機駆動用プーリーが取付けられるクランクシャフトの端部を回転自在に支持することが可能になる。

従って、クランクシャフト自体を太くしたり、クランクシャフト軸受けの支持剛性を高くしたりして、コストや部品重量を増加させることなく、クランクシャフトの端部の曲げ力に対して変形を抑制することができる。

また、請求項３に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフトの支持構造において、前記支持部材には、前記エンジンブロックへの固定用のボルトが挿通するボルト穴が形成され、前記ボルト穴の径は、固定用ボルトの径よりも大きく形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、クランクシャフト側の軸受けの中心と支持部材の軸受け支持部の中心を合わせる際に、ボルト穴に対してボルトの位置が相対的に移動し、軸受けの中心と支持部材の軸受け支持部の中心とが一致した状態で、ボルトを締め付けて支持部材をエンジンブロックに固定することができる。

また、請求項４に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、請求項３に記載のクランクシャフトの支持構造において、前記固定用のボルトは、前記補機駆動用プーリーの下方に設けられていることを特徴とする。
また、請求項５に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造において、前記軸受けは、内輪もしくは外輪の一方が前記補機駆動用プーリーに嵌合し、内輪もしくは外輪の他方が前記支持部材に嵌合し、前記内輪と前記外輪の間にグリースが封入された転がり軸受けであることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、安価な転がり軸受けを用いてクランクシャフトの端部を回転自在に支持することができる。メンテナンスは、例えば、車検時に転がり軸受けを交換したり、グリースの追加・交換をしたりすることで、容易に実施することができる。

また、請求項６に係る本発明のクランクシャフトの支持構造は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造において、前記軸受けは、メタル面の接触により回転部を支持するメタル軸受けであり、前記メタル軸受けに潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、メタル軸受けを用いてクランクシャフトの端部を精度良く回転自在に支持することができ、潤滑油供給手段で潤滑油を供給することで、メンテナンスフリーの状態で使用することができる。潤滑油供給手段は、例えば、シリンダブロックの潤滑油通路から潤滑油を供給し、潤滑後の油はオイルパンに戻す手段とされる。

本発明のクランクシャフトの支持構造は、補機駆動用プーリーが取付けられるクランクシャフトの端部を回転自在に支持することが可能になり、クランクシャフトの端部の曲げ力に対して変形を抑制することができる。このため、高出力の補機の駆動のためにベルトを大きな張力で張って回転させても、クランクシャフトの端部の剛性を保つことができる。

本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造を備えたエンジンの外観図である。 本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の正面図である。 本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の断面図である。 本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の分解図である。 本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の正面図である。 本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の断面図である。 本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの支持構造の分解図である。

図１から図４に基づいて本発明の第１実施例を説明する。

図１には本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造を備えたエンジンの全体を説明する外観視、図２には図１中のエンジンの要部の正面視、図３には本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の断面、図４には本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の分解状態を示してある。

図１、図２に基づいてクランクシャフトの支持構造を備えたエンジンの全体構成を説明する。

エンジン１のシリンダブロック２（エンジンブロック）の下部にはブロックフレーム３を介してクランクシャフト４が回転自在に支持されている。クランクシャフト４の端部５はシリンダブロック２の正面の外側に配され、クランクシャフト４の端部５には補機駆動用プーリー６が同軸状に固定されている。

補機駆動用プーリー６は支持部材としての保持ブラケット７の保持部８に回転自在に支持され、保持ブラケット７の保持部８には補機駆動用プーリー６を回転自在に支持する軸受け（具体的には後述する）が備えられている。保持ブラケット７の保持部８の下部には固定板９が連続して設けられ、固定板９はエンジンブロックを構成するオイルパン１０に固定されている。

シリンダブロック２の側面側には、補機として発電機（モータジェネレータ）１１が固定され、また、シリンダブロック２の側面側には、図示は省略したが、パワーステアリング用ポンプ、ウォーターポンプ、エアコン用のコンプレッサー等の補機が保持固定される。

発電機１１（他の補機）にはプーリー１２が固定され、プーリー１２は補機駆動用プーリー６と同一平面上に配されている。プーリー１２（他の補機のプーリー）と補機駆動用プーリー６とにはＶベルト１３が掛け回され、Ｖベルト１３は、図示しないアイドラプーリー、テンションプーリー等により所定の張力が維持されている。これにより、エンジン１のクランクシャフト４の駆動力が発電機１１等の補機に伝達される。

図２から図４に基づいてクランクシャフトの支持構造を具体的に説明する。

シリンダブロック２の内部では、クランクシャフト軸受け１４を介してクランクシャフト４が回転自在に支持され、タイミングチェーン１５により図示しないカムシャフトに動力が伝達される。そして、クランクシャフト４の端部５がシリンダブロック２の外側に突出して配され、端部５に補機駆動用プーリー６が固定されている。

補機駆動用プーリー６は中心軸部２１、及び、ベルト掛け部２２を有し、中心軸部２１の内周がクランクシャフト４の端部５に係合している。補機駆動用プーリー６は、固定ボルト１８及び座金１９を介してクランクシャフト４に固定されている。

ベルト掛け部２２の内側における中心軸部２１の外周側には転がり軸受け２５の内輪が嵌合し、転がり軸受け２５の外輪は保持ブラケット７の保持部８に嵌合している。転がり軸受け２５の内輪と外輪の間の転がり部材（例えば、球）が配されている部位にグリースが封入されている。

オイルパン１０にはボス部３１が３箇所に設けられ、保持ブラケット７の固定板９にはボス部３１に対応してボルト穴３２が形成されている。ボルト穴３２に固定ボルトとしての締結ボルト３３が挿入され、締結ボルト３３がボス部３１に締結されることで、固定板９がオイルパン１０に固定される。

固定板９のボルト穴３２の径Ｄ１（図４参照）は、締結ボルト３３の径Ｄ２（図４参照）よりも大きく形成されている。このため、プーリー１２（クランクシャフト側）に固定された転がり軸受け２５の外輪の軸芯（中心）と、保持ブラケット７の保持部８の外輪嵌合部の中心を合わせる際に、固定板９のボルト穴３２に対して締結ボルト３３の位置が相対的に移動する。

従って、転がり軸受け２５の中心と保持ブラケット７の保持部８の外輪嵌合部（軸受け嵌合面）の中心とを一致させた状態で、締結ボルト３３を締め付けて保持ブラケット７（固定板９）をエンジンブロック（オイルパン１０）に固定することができる。

上述した支持構造における補機駆動用プーリー６及び保持ブラケット７の取付けの状態を説明する。

Ｖベルト１３を緩めた状態で、予め、転がり軸受け２５を中心軸部２１に圧入した補機駆動用プーリー６をクランクシャフト４の端部５に装着し、固定ボルト１８及び座金１９を介して固定する（係合する）。クランクシャフト４と補機駆動用プーリー６は、端部５の外周と中心軸部２１の内周との嵌合により芯合わせが行われる。

転がり軸受け２５の外輪を基準として保持ブラケット７の保持部８を装着する。固定板９のボルト穴３２に締結ボルト３３を挿入し、締結ボルト３３をボス部３１に締結して固定板９をオイルパン１０に固定する。固定板９のボルト穴３２に対して締結ボルト３３の位置が相対的に移動することで、転がり軸受け２５の中心と保持ブラケット７の保持部８の軸受け嵌合面の中心が一致し、転がり軸受け２５と保持部８の芯合わせが行われる。

この状態で、図示しないアイドラプーリー、テンションプーリー等によりＶベルト１３に張力を付与し、必要に応じてグリースの状態を確認する（例えば、車検時）。

上記構成の第１実施例のクランクシャフトの支持構造では、保持ブラケット７をシリンダブロック２の外側に固定し、保持部８と補機駆動用プーリー６（クランクシャフト４側）に転がり軸受け２５を介在させている。このため、シリンダブロック２の内部のクランクシャフト軸受け１４と転がり軸受け２５とでクランクシャフト４を両持ちの状態で支持することができる。

この結果、補機駆動用プーリー６が取付けられるクランクシャフト４の端部５を、補機駆動用プーリー６を介して回転自在に支持することが可能になる。即ち、補機駆動用プーリー６が取付けられるクランクシャフト４の端部を回転自在に支持することが可能になり、クランクシャフト４の端部５の曲げ力に対して変形を抑制することができる。

従って、高出力の補機の駆動のためにベルトを大きな張力で張って回転させても、クランクシャフトの径を太くして剛性を高めたり、クランクシャフト軸受けの支持剛性を高くしたりすることなく、クランクシャフト４の端部５の剛性を保つことができる。このため、部品の材料費を高くして重量を増加させることがなく、高価な軸受けを設計する必要もない。

また、エンジンの外側から新たな軸受けを追加でき、例えば、モータとして機能する発電機（モータジェネレータ）を使用しないエンジンに適用した場合、転がり軸受け２５を、シリンダブロック２の内部のクランクシャフト軸受け１４と共用化することができる。

また、補機駆動用プーリー６に圧入された転がり軸受け２５の中心と、保持ブラケット７の保持部８の軸受け嵌合面の中心とを一致させた状態で、締結ボルト３３を締め付けて保持ブラケット７（固定板９）をエンジンブロック（オイルパン１０）に固定することができる。

また、安価な転がり軸受け２５を用いてクランクシャフト４の端部５を回転自在に支持することができる。メンテナンスは、例えば、車検時に転がり軸受け２５を交換したり、封入されたグリースの追加・交換をしたりすることで、容易に実施することができる。

図５から図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

図５には本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの支持構造を備えたエンジンの要部の正面視、図６には本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの支持構造の要部の断面、図７には本発明の第１実施例に係るクランクシャフトの支持構造の分解状態を示してある。尚、エンジン１の構成、第１実施例の構成と同一部材には同一符号を付してある。

シリンダブロック２の内部では、クランクシャフト軸受け１４を介してクランクシャフト４が回転自在に支持され、クランクシャフト４の端部５がシリンダブロック２の外側に突出して配され、端部５に補機駆動用プーリー３６が固定されている。

補機駆動用プーリー３６は、中心軸部４１、及び、ベルト掛け部４２を有し、中心軸部４１の内周がクランクシャフト４の端部５に係合している。補機駆動用プーリー３６は、固定ボルト３８及び座金３９を介してクランクシャフト４に固定されている。

ベルト掛け部４２の内側における中心軸部４１の外周側には、支持部材としての保持ブラケット４５の軸受け支持部４６が嵌合している。軸受け支持部４６は一端が開口する筒状で、開口部には、クランクシャフト４の端部５を封止するオイルシール４７が設けられている。軸受け支持部４６には、クランクシャフト４の端部５を回転自在に支持するメタル面の接触により端部５を支持するメタル軸受け５１が設けられている。

オイルパン１０にはボス部３１が３箇所に設けられ、保持ブラケット４５の固定板４８にはボス部３１に対応してボルト穴３２が形成されている。ボルト穴３２に固定ボルトとしての締結ボルト３３が挿入され、締結ボルト３３がボス部３１に締結されることで、固定板４８がオイルパン１０に固定される。

固定板４８のボルト穴３２の径Ｄ１（図７参照）は、締結ボルト３３の径Ｄ２（図７参照）よりも大きく形成されている。このため、補機駆動用プーリー３６の中心軸部４１の外周とメタル軸受け５１の内周の中心を合わせる際に、固定板４８のボルト穴３２に対して締結ボルト３３の位置が相対的に移動する。

従って、メタル軸受け５１の中心と中心軸部４１の中心とを一致させた状態で、締結ボルト３３を締め付けて保持ブラケット７（固定板４８）をエンジンブロック（オイルパン１０）に固定することができる。

保持ブラケット４５の軸受け支持部４６の上部には、メタル軸受け５１に潤滑油を供給する供給口５２が設けられ、軸受け支持部４６の上部には、メタル軸受け５１を潤滑した潤滑油が排出される排出口５３が設けられている。供給口５２にはガスケット５５を介して供給ジョイント（アイジョイント）５７がボルト５８で固定され、排出口５３にはガスケット５５を介して排出ジョイント（アイジョイント）５９がボルト５８で固定されている。

供給ジョイント５７には潤滑油供給管２７が接続され、エンジン１の潤滑油供給系統から潤滑油供給管２７に潤滑油が供給され、メタル軸受け５１に潤滑油が供給される（潤滑油供給手段）。排出ジョイント５９には潤滑油排出管２８が接続され、メタル軸受け５１を潤滑した潤滑油が潤滑油排出管２８からオイルパン１０に排出され、エンジン１の内部に還流される。

上述した支持構造における補機駆動用プーリー３６及び保持ブラケット４５の取付けの状態を説明する。

Ｖベルト１３を緩めた状態で、補機駆動用プーリー３６をクランクシャフト４の端部５に装着し、固定ボルト３８及び座金３９を介して固定する（係合する）。クランクシャフト４と補機駆動用プーリー３６は、端部５の外周と中心軸部４１の内周との嵌合により芯合わせが行われる。

メタル軸受け５１の内径及びオイルシール４７を基準にして、予め、メタル軸受け５１を圧入した軸受け支持部４６を補機駆動用プーリー３６に装着する。ボルト穴３２に締結ボルト３３を挿入し、締結ボルト３３をボス部３１に締結して固定板４８をオイルパン１０に固定する。

ボルト穴３２に対して締結ボルト３３の位置が相対的に移動することで、メタル軸受け５１の中心と補機駆動用プーリー３６の中心軸部４１の中心が一致し、メタル軸受け５１と補機駆動用プーリー３６の芯合わせが行われる。

この状態で、図示しないアイドラプーリー、テンションプーリー等によりＶベルト１３に張力を付与する。Ｖベルト１３に張力を付与した後、保持ブラケット４５の供給口５２にガスケット５５を介して供給ジョイント５７を取付け、排出口５３にガスケット５５を介して排出ジョイント５９を取付ける。

上記構成の第２実施例のクランクシャフトの支持構造では、第１実施例と同様に、クランクシャフト４を両持ちの状態で支持してクランクシャフト４の端部５の曲げ力に対して変形を抑制することができると共に、メタル軸受け５１を用いてクランクシャフト４の端部５を精度良く回転自在に支持することができ、潤滑油供給管２７から潤滑油を供給することで、メンテナンスフリーの状態で使用することができる。

本発明は、クランクシャフトの支持構造の産業分野で利用することができる。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ ブロックフレーム
４ クランクシャフト
５ 端部
６、３６ 補機駆動用プーリー
７、４５ 保持ブラケット
８ 保持部
９、４８ 固定板
１０ オイルパン
１１ 発電機
１２ プーリー
１３ Ｖベルト
１４ クランクシャフト軸受け
１５ タイミングチェーン
１８、３８ 固定ボルト
１９、３９ 座金
２１、４１ 中心軸部
２２、４２ ベルト掛け部
２５ 転がり軸受け
２７ 潤滑油供給管
２８ 潤滑油排出管
３１ ボス部
３２ ボルト穴
３３ 締結ボルト
４６ 軸受け支持部
４７ オイルシール
５１ メタル軸受け
５２ 供給口
５３ 排出口
５５ ガスケット
５７ 供給ジョイント
５８ ボルト
５９ 排出ジョイント

Claims (6)

1. エンジンブロックの外側に端部が配されるクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの端部に固定される補機駆動用プーリーと、
   前記エンジンブロックの外側に固定される支持部材と、
   前記支持部材と前記補機駆動用プーリーとの間に介在し、前記クランクシャフトの端部を回転自在に支持する軸受けとを備えた
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
2. 請求項１に記載のクランクシャフトの支持構造において、
   前記補機駆動用プーリーには、前記クランクシャフトの端部が直接挿入可能な中空状の中心軸部が設けられ、
   当該中心軸部の外周と前記支持部材との間に前記軸受けが介在される
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフトの支持構造において、
   前記支持部材には、前記エンジンブロックへの固定用のボルトが挿通するボルト穴が形
   成され、
   前記ボルト穴の径は、固定用ボルトの径よりも大きく形成されている
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
4. 請求項３に記載のクランクシャフトの支持構造において、
   前記固定用のボルトは、前記補機駆動用プーリーの下方に設けられている
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造において、
   前記軸受けは、
   内輪もしくは外輪の一方が前記補機駆動用プーリーに嵌合し、内輪もしくは外輪の他方
   が前記支持部材に嵌合し、前記内輪と前記外輪の間にグリースが封入された転がり軸受け
   である
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造において、
   前記軸受けは、
   メタル面の接触により回転部を支持するメタル軸受けであり、
   前記メタル軸受けに潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備えた
   ことを特徴とするクランクシャフトの支持構造。

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