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JP2004011850A - Crankshaft bearing structure - Google Patents

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Publication number
JP2004011850A
JP2004011850A JP2002168992A JP2002168992A JP2004011850A JP 2004011850 A JP2004011850 A JP 2004011850A JP 2002168992 A JP2002168992 A JP 2002168992A JP 2002168992 A JP2002168992 A JP 2002168992A JP 2004011850 A JP2004011850 A JP 2004011850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crankshaft
bearing
frame
ball bearing
roller bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2002168992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kentaro Hirota
廣田 健太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002168992A priority Critical patent/JP2004011850A/en
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Abstract

【課題】クランクシャフトを軸支するベアリングのガタ付きやベアリングの抜けを確実に防止することで信頼性の向上を図る。
【解決手段】クランクケース3内に形成されたフレーム16,17には、ローラベアリング30とボールベアリング40とが組み付けられている。ローラベアリング30とボールベアリング40とは、クランクシャフト20の両端部20a,20b側をそれぞれ軸支する。少なくともボールベアリング40のインナレース41は、クランクシャフト20上に固定し、そのアウタレース42は、抑止プレート43によってフレーム17に挟持状態で固定する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to improve reliability by reliably preventing backlash of a bearing that supports a crankshaft and removal of the bearing.
A roller bearing (30) and a ball bearing (40) are assembled to frames (16, 17) formed in a crankcase (3). The roller bearing 30 and the ball bearing 40 support both ends 20a and 20b of the crankshaft 20, respectively. At least the inner race 41 of the ball bearing 40 is fixed on the crankshaft 20, and the outer race 42 is fixed to the frame 17 by a restraining plate 43 while being clamped.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトの軸受構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、エンジンにおいて、燃焼時の爆発行程にピストンからのラジアル方向の荷重をクランクシャフトが受けると、クランクシャフトに曲がり振動やトルク変動による捻れ振動が発生する。このため、クランクシャフトの両端部側がクランクケース内のフレームに一対の軸受部材によって軸支されている場合、クランクシャフト系の固有振動数とトルク変動の周波数とが共振し、大きな機関騒音が発生し易い。
【0003】
例えば、特開2000−177607号公報(以下、先行例1という)には、2つのボールベアリングを用いて、クランクシャフトを軸支する構造が開示されている。一般に、ローラベアリングがローラ面による線接触によってラジアル方向の荷重に大きな耐力を有するのに対して、ボールベアリングは、ボールの球面による点接触のため、ラジアル方向の荷重に対する耐力が小さい。その反面、ボールベアリングは、スラスト方向の荷重に対してローラベアリングよりも大きな耐力を有する。また、ボールベアリングは、ラジアル方向の荷重に対する略同一の耐力を有するローラベアリングと比較して容量(サイズ)が大きいことから、ローラベアリングよりもスペースを占有する。このため、先行例1のように、クランクシャフトを軸支するために2つのボールベアリングを用いた場合、クランクケースを小型化する上で不利になる。また、先行例1では、ラジアル方向の荷重に対する耐力が小さいため、クランクシャフトに曲がり振動やトルク変動による捻れ振動が発生し易い。
【0004】
そこで、例えば、特開2001−32886号公報(以下、先行例2という)または特開平8−216711号公報(以下、先行例3という)には、ローラベアリングとボールベアリングとを組み合わせた軸受構造が開示されている。先行例2は、トランスミッション側にダイナミックダンパを設けたクランクシャフトの一端部側が高剛性のローラベアリングで軸支され、その他端部がボールベアリングによって軸支されている。また、先行例3では、トランスファケース内に設けられたベベルピニオンシャフトの両端部側を軸支する一対の軸受部材が、上述した先行例2のように、ローラベアリングとボールベアリングとで構成されている。ローラベアリングは、トランスファケースのフレームに固定され、ボールベアリングは、アウトプットギヤ等の他の圧入部品と共に締付ナットによって取り付けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行例2では、ダイナミックダンパによる振動エネルギの吸収に加えて、ダイナミックダンパ側のローラベアリングが他方のボールベアリングよりも剛性が高くなっている。これにより、クランクシャフト系の曲げ振動、捻れ振動の固有振動数が高められ、クランクシャフトの曲げ振動およびトルク変動による捻れ振動の共振を防止するとともに、機関騒音が大幅に低減される。しかしながら、ローラベアリングがスラスト方向の荷重に対して十分な耐力を有しないため、クランクシャフトに発生する大半のスラスト方向の荷重は、ボールベアリングに掛かる。このようなスラスト方向の荷重が長期に亘ってボールベアリングに作用すると、ボールベアリングがクランクシャフトから抜けるおそれがある。その理由は、ボールベアリングの組付状態にある。すなわち、ボールベアリングは、通常、インナレースがクランクシャフト側に圧入され、アウタレースがシリンダケース内に一体に形成されたフレームに圧入されることにより、タイトな状態で組み付けられている。そして、エンジン運転状態では、エンジン温度の上昇に伴い、シリンダケースとボールベアリングの熱膨張係数の差から、よりタイト量が小さくなる。さらに、クランクシャフトのスラスト方向の荷重が、長期に亘ってボールベアリングに繰返し作用すると、特に、ボールベアリングのアウタレースがフレームから抜け出し、破損することがある。
【0006】
また、先行例3では、ローラベアリングがテーパローラ対のベアリングセットで構成されているため、全体の容量(サイズ)が大きく、比較的大きなスペースを占有するため、エンジンの小型化を阻害するという不都合がある。また、ボールベアリングは、そのインナレースが締付ナットによってトランスファシャフトに固定されているが、アウタレースは、トランスファケース内のフレームに圧入されているだけである。このため、上述した先行例2と同様に、トランスファシャフトに発生するスラスト方向の荷重が、長期に亘ってボールベアリングに繰返し作用すると、特に、アウタレースがフレームから抜け出し、破損するおそれがある。
【0007】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランクシャフトの軸受構造において、ベアリングの抜け出しによる破損を確実に防止することで信頼性の向上を図ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第1の発明は、クランクケース内に形成されたフレームに組み付けられており、クランクシャフトの一端部側を軸支するローラベアリングと、クランクケース内に形成されたフレームに組み付けられており、クランクシャフトの他端部側を軸支するボールベアリングと、少なくともボールベアリングのインナレースをクランクシャフトに固定する第1の固定部材と、ボールベアリングのアウタレースをフレームに固定する第2の固定部材とを有するクランクシャフトの軸受構造を提供する。
【0009】
第2の発明は、クランクケース内に形成された第1のフレームに組み付けられており、クランクシャフトの一端部側を軸支するローラベアリングと、クランクケース内に形成された第2のフレームに組み付けられており、クランクシャフトの他端部側を軸支するボールベアリングと、第2のフレームに形成されており、ボールベアリングが圧入された環状凹部と、クランクシャフトに圧入されるボールベアリングのインナレースを他の圧入部品と共に締付けて、クランクシャフトに固定する締付ナットと、第2のフレームに取り付けられ、環状凹部に嵌め合わされたボールベアリングのアウタレースを、環状凹部の開放端面側から抑え込んで固定する抑止プレートとを有するクランクシャフトの軸受構造を提供する。
【0010】
ここで、第2の発明において、ローラベアリングは、第1のフレームに形成された環状凹部に圧入されており、ローラベアリングのインナレースは、他の圧入部品と共に固定されているとともに、ローラベアリングのアウタレースは、第1のフレームに取り付けられる抑止プレートによって、環状凹部の開放端面側から抑え込んで固定されていることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本実施形態に係るエンジン、例えば、オフロード用車両あるいは自家用発電機などに用いられる小型汎用型のエンジンの全体構成を概略的に示す断面図である。エンジン本体Eは、シリンダケース1と、シリンダヘッド2と、クランクケース3とを主体に構成されている。このクランクケース3は、後述するクランクシャフト20の軸方向に2分割された一対の分割ケース3a,3bによって形成されている。シリンダヘッド2には、図示しないインジェクタから燃料が噴霧される燃焼室4が設けられ、この燃焼室4に対向して、ピストン5が変位自在に設けられている。このピストン5の上方には、燃焼室4内に臨む一対の吸排気バルブ(吸気バルブのみを示す)6が設けられ、これらの吸気バルブ6は、カム駆動機構7によってそれぞれ開閉制御される。カム駆動機構7のカムシャフト7aには、スプロケット8が設けられ、このスプロケット8は、チェーンベルト9を介して、後述するクランクシャフト20に設けたスプロケット10に連動させている。これにより、クランクシャフト20の回転力がカム駆動機構7のカムシャフト7aに伝達される。
【0012】
クランクシャフト20は、一対の分割シャフト21,22によって形成されている。これらの分割シャフト21,22は、クランクウエイト21a,22aと共に一体に形成されたクランクアーム21b,22b同士がクランクピン23によって連結される。このクランクピン23は、ピストン5とクランクシャフト20との間をコンロッド11を介して連結する。これにより、一連の燃焼行程でのピストン5の往復動による変位が、クランクシャフト20の軸方向に延在する中心線O−O廻りの回転力として伝達される。また、クランクシャフト20の一端部20a側には、スプロケット10とドライブギヤ12とが圧入されて固定用ナット13によって固定されている。スプロケット10には、上述したチェーンベルト9が掛け渡される。ドライブギヤ12には、図2に示すトランスミッションケース14内のメインシャフト14aに設けられたドリブンギヤ(図示せず)が噛み合う。このドライブギヤ12とドリブンギヤとの噛み合いによって、クランクシャフト20の動力がトランスミッション系に伝達される。さらに、クランクシャフト20の一端部20a側のクランクケース3には、オイルポンプユニット15が一体に組み付けられている。このオイルポンプユニット15の動力は、クランクシャフト20との間の図示しない伝達機構によって得られる。一方、クランクシャフト20の他端部20b側は、クランクケース3に一体に組み付けられたジェネレータ(発電機)16内に臨み、このジェネレータ16の発電体16aに回転力を伝達している。
【0013】
また、クランクケース3には、一対のフレーム17,18がクランクシャフト20の軸方向に離間して設けられている。一方のフレーム17は、分割ケース3a内に一体に突出形成されており、このフレーム17には、クランクシャフト20の一端部20a側を軸支するローラベアリング30が保持される。他方のフレーム18は、分割ケース3b内に一体に突出形成されており、このフレーム18には、クランクシャフト20の他端部20b側を軸支するボールベアリング40が保持される。
【0014】
ところで、本実施形態のような小型汎用型のエンジンでは、一般に、シリンダケース1、シリンダヘッド2およびクランクケース3などのシリンダ部品が、アルミニウム製の軽合金で製造されており、これによって、エンジン全体を軽量化している。一方、クランクシャフト20およびローラベアリング30やボールベアリング40などの軸受部材は、シリンダ部品と熱膨張係数が異なる鉄等の異種金属によって製造されている。したがって、シリンダケース1およびクランクケース3などのシリンダ部品は、ローラベアリング30やボールベアリング40よりも熱膨張係数が大きい。このため、エンジンの組立時、ローラベアリング30やボールベアリング40が常温でクランクケース3内のフレーム17,18に組み付けられた場合、温度の上昇に伴い、フレーム17,18のベアリング取付部位、特に、ベアリング嵌合い部位がルーズになる。その結果、ベアリングのガタ付き、あるいは、上述した従来のようなアウタレースの抜け出しによる破損を招き易く、信頼性が低下する。
【0015】
図2から図5は、本実施形態におけるクランクシャフトの軸支状態を示す。図2および図3は、ローラベアリングによるクランクシャフトの軸支状態を示す断面図である。図4および図5は、ボールベアリングによるクランクシャフトの軸支状態を示す断面図である。図2および図3に示すように、一方の分割ケース3a内に形成されたフレーム17の内面17a側には、環状凹部25と、この環状凹部25の外周に設けたネジ穴26とが形成されている。そして、ローラベアリング30のインナレース31は、クランクシャフト20の外周面に圧入状態で嵌め込まれて組み付けられる。ローラベアリング30のアウタレース32は、フレーム17の環状凹部25に圧入状態で嵌め込まれて組み付けられる。
【0016】
また、フレーム17の内面17a側には、複数の抑止プレート33が設けられ、これらの抑止プレート33は、ネジ穴26と係合した皿ネジ34によって固定されている。すなわち、各抑止プレート33の一部は、フレーム17の環状凹部25に嵌め込まれたローラベアリング30のアウタレース32を内側から、換言すれば、環状凹部25の開放端面側から抑え込んで挟持状態で固定する。さらに、ローラベアリング30のインナレース31は、スナップリング35により固定される。このスナップリング35は、ローラベアリング30の外面側のクランクシャフト20に設けられたチェーンベルト掛け用のスプロケット10のスリーブ10aによって抑止されている。これにより、ローラベアリング30のインナレース31は、ローラベアリング30の内面側のクランクシャフト20に設けられたアウトプットギヤ19のスリーブ19aとスナップリング35とで挟持することにより固定される。その結果、ローラベアリング30は、ピストン5の変位によってクランクシャフト20に作用するラジアル方向の荷重を受けるとともに、スラスト方向の荷重に対する位置ズレ、特に、アウタレース32の位置ズレが確実に防止される。
【0017】
図4および図5に示すように、他方の分割ケース3b内に形成されたフレーム18の内面18a側には、環状凹部27と、この環状凹部27の外周に設けたネジ穴28とが形成されている。そして、ボールベアリング40のインナレース41は、クランクシャフト20の外周面に圧入状態で嵌め込まれて組み付けられる。ボールベアリング40のアウタレース42は、フレーム18の環状凹部27に圧入状態で嵌め込まれて組み付けられる。また、フレーム18の内面18a側には、複数の抑止プレート43が設けられ、これらの抑止プレート43は、ネジ穴28と係合した皿ネジ44によって固定されている。すなわち、各抑止プレート43の一部は、フレーム18の環状凹部27に嵌め込まれたボールベアリング40のアウタレース42を内側から、換言すれば、環状凹部27の開放端面側から抑え込んで挟持状態で固定する。
【0018】
さらに、ボールベアリング40が組み付けられるクランクシャフト20の他端部20b側外周面には、螺合部24が螺子切りされている。この螺合部24には、締付ナット45が螺合される。この締付ナット45は、フレーム18の外面18b側からクランクシャフト20のクランクウエイト22aと共に締め付け、ボールベアリング40のインナレース41を挟持することにより固定する。その結果、ボールベアリング40には、従前のようなスラスト方向の荷重に対する位置ズレが発生することがないため、クランクシャフト20からの抜け出しが確実に防止される。しかも、ボールベアリング40のフレーム18への取り付けに際して、その内外両レース41,42には、特殊な加工を新たに施す必要がないために、現行品のボールベアリング40がそのまま用いることができ、コストの低減化が可能になる。
【0019】
次に、クランクケース3内へのクランクシャフト20に対するローラベアリング30およびボールベアリング40の組付手順を説明する。クランクケース3のシリンダケース1への組付前工程では、オイルポンプユニット15およびジェネレータ16がクランクケース3から取り外されている。まず、2つに分割されたクランクケース3の一方の分割ケース3aには、ローラベアリング30が組み付けられる。すなわち、図2および図3に示すように、分割ケース3aのフレーム17の環状凹部25にローラベアリング30をフレーム17の内面17a側から圧入状態で嵌め込む。次に、ローラベアリング30のアウタレース32には、抑止プレート33がフレーム17の内面17a側から当てられる。この抑止プレート33は、ネジ穴26と係合した皿ネジ34によって固定されている。これにより、ローラベアリング30のアウタレース32が分割ケース3aのフレーム17に抑止プレート33によって挟持状態で固定される。
【0020】
ローラベアリング30をフレーム17に固定した後、クランクシャフト20の一方の分割シャフト21がフレーム17の内面17a側からローラベアリング30のインナレース31に圧入状態で挿入される。この場合、分割シャフト21には、予めアウトプットギヤ19がクランクウエイト21a側に圧入状態で嵌め込まれ、このアウトプットギヤ19のスリーブ19aの端面がローラベアリング30のインナレース31の内面側に当接される。ローラベアリング30への分割シャフト21の挿入後、分割シャフト21には、フレーム17の外面17b側からスナップリング35、スプロケット10およびドライブギヤ12が順に圧入状態で嵌め込まれ、固定用ナット13によって固定される。これにより、ローラベアリング30のインナレース31の外面側には、スナップリング35が当接される。このとき、スナップリング35は、固定用ナット13で固定されたドライブギヤ12と共にスプロケット10のスリーブ10aの端面で外側から抑止される。その結果、ローラベアリング30のインナレース31がアウトプットギヤ19のスリーブ19aの端面とスプロケット10のスリーブ10aの端面とによって分割シャフト21に挟持状態で固定される。
【0021】
一方、他方の分割ケース3b側のフレーム18には、ボールベアリング40が組み付けられる。すなわち、図4および図5に示すように、まず、フレーム18の環状凹部27には、ボールベアリング40がフレーム18の内面18a側から圧入状態で嵌め込まれる。次に、ボールベアリング40のアウタレース42には、抑止プレート43がフレーム18の内面18a側から当てられる。この抑止プレート43は、ネジ穴28と係合した皿ネジ44によって固定されている。これにより、ボールベアリング40のアウタレース42が分割ケース3bのフレーム18に抑止プレート43によって固定される。
【0022】
ボールベアリング40の固定後、クランクシャフト20の他方の分割シャフト22がフレーム18の内面18a側からボールベアリング40のインナレース41に圧入状態で挿入される。この場合、分割シャフト22のクランクウエイト22aの端面が、ボールベアリング40の内面側に当接される。ボールベアリング40のインナレース41に挿入された分割シャフト22には、フレーム18の外面18b側から締付ナット45が挿入される。この締付ナット45は、分割シャフト22の外周面に形成した螺合部24に螺合され、ボールベアリング40のインナレース41を外面側から締め付ける。その結果、ボールベアリング40のインナレース41がクランクウエイト22aの端面と締付ナット45とによって分割シャフト22上に挟持状態で固定される。
【0023】
このように、2つの分割ケース3a,3bに各ベアリング30,40および各分割シャフト21,22がそれぞれ組み付けられた後、2つの分割ケース3a,3bが図示しないボルトによって一体化される。これらの分割ケース3a,3bの一体化に際しては、双方の分割シャフト21,22のクランクアーム21b,22b間がクランクピン23によって連結され、このクランクピン23には、コンロッド11が取り付けられる。これによって、分割シャフト21,22の連結と同時に分割ケース3a,3bが一体的に組み付けられる。
【0024】
なお、上述した実施形態においては、ローラベアリング30およびボールベアリング40の双方のインナレース31,41とアウタレース32,42とをクランクシャフト20側とクランクケース3側とにそれぞれ固定して説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されず、特に、スラスト荷重を受けるボールベアリング40側にのみに適用してもよい。また、ローラベアリング30およびボールベアリング40をそれぞれ固定するために用いられる抑止プレート33,43は、アウタレース32,42の全周を抑え込むようなリング状の形状にしてもよい。
【0025】
【発明の効果】
このように、本発明に係るクランクシャフトの軸受構造によれば、クランクシャフトの両端部がローラベアリングとボールベアリングとで軸支されている。そして、少なくともボールベアリングのインナレースがクランクシャフト側に固定され、そのアウタレースがクランクケース側のフレームに固定されている。このため、ボールベアリングには、スラスト方向の荷重に対する位置ズレが発生することがない。これにより、ボールベアリングのアウタレースが従前のようなフレームから抜け出すことがなく、ベアリングの破損を確実に防止できるので、信頼性の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態におけるエンジンの全体構成を概略的に示す断面図
【図2】ローラベアリングによるクランクシャフトの軸支状態を示す要部断面図
【図3】図2のA−A線矢視方向から見た断面図
【図4】ボールベアリングによるクランクシャフトの軸支状態を示す要部断面図
【図5】図4のB−B線矢視方向から見た断面図
【符号の説明】
E エンジン本体
1 シリンダケース
2 シリンダヘッド
3 クランクケース
4 燃焼室
5 ピストン
17 フレーム
18 フレーム
20 クランクシャフト
20a 一端部
20b 他端部
24 螺合部
25 環状凹部
26 ネジ穴
27 環状凹部
28 ネジ穴
30 ローラベアリング
31 インナレース
32 アウタレース
33 抑止プレート
34 皿ネジ
35 スナップリング
40 ボールベアリング
41 インナレース
42 アウタレース
43 抑止プレート
44 皿ネジ
45 締付ナット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crankshaft bearing structure.
[0002]
[Prior art]
In general, in an engine, when a crankshaft receives a radial load from a piston during an explosion stroke during combustion, bending vibration and torsional vibration due to torque fluctuation occur in the crankshaft. For this reason, when both ends of the crankshaft are supported by a pair of bearing members on a frame in the crankcase, the natural frequency of the crankshaft system and the frequency of torque fluctuation resonate, generating large engine noise. easy.
[0003]
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2000-177607 (hereinafter referred to as Prior Example 1) discloses a structure in which two ball bearings are used to support a crankshaft. Generally, a roller bearing has a large resistance to a load in the radial direction due to linear contact with the roller surface, whereas a ball bearing has a small resistance to a load in the radial direction due to point contact by the spherical surface of the ball. On the other hand, ball bearings have a greater resistance to load in the thrust direction than roller bearings. Further, the ball bearing occupies more space than the roller bearing because the ball bearing has a larger capacity (size) than a roller bearing having substantially the same proof stress against a load in the radial direction. For this reason, when two ball bearings are used to support the crankshaft as in the first example, it is disadvantageous in reducing the size of the crankcase. Further, in the first prior art, since the proof stress against the load in the radial direction is small, the crankshaft is likely to bend and vibrate due to torque fluctuation.
[0004]
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32886 (hereinafter, referred to as Prior Example 2) or Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-216711 (hereinafter, referred to as Prior Example 3) discloses a bearing structure combining a roller bearing and a ball bearing. It has been disclosed. In Prior Example 2, one end of a crankshaft provided with a dynamic damper on the transmission side is supported by a highly rigid roller bearing, and the other end is supported by a ball bearing. Further, in the preceding example 3, a pair of bearing members that support the both end sides of the bevel pinion shaft provided in the transfer case are configured by a roller bearing and a ball bearing as in the above-described prior example 2. I have. The roller bearing is fixed to the frame of the transfer case, and the ball bearing is mounted together with other press-fit parts such as the output gear by a tightening nut.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior example 2, in addition to absorbing the vibration energy by the dynamic damper, the roller bearing on the dynamic damper side has higher rigidity than the other ball bearing. Thereby, the natural frequencies of the bending vibration and the torsional vibration of the crankshaft system are increased, and the resonance of the torsional vibration due to the bending vibration and the torque fluctuation of the crankshaft is prevented, and the engine noise is significantly reduced. However, most of the thrust-direction load generated on the crankshaft is applied to the ball bearing because the roller bearing does not have sufficient strength against the thrust-direction load. When such a load in the thrust direction acts on the ball bearing for a long period of time, the ball bearing may come off from the crankshaft. The reason is that the ball bearings are assembled. That is, the ball bearing is usually assembled in a tight state by press-fitting the inner race to the crankshaft side and press-fitting the outer race to a frame integrally formed in the cylinder case. Then, in the engine operating state, as the engine temperature rises, the tightness becomes smaller due to the difference in thermal expansion coefficient between the cylinder case and the ball bearing. Further, when the load in the thrust direction of the crankshaft repeatedly acts on the ball bearing for a long period of time, the outer race of the ball bearing may come off from the frame, and may be damaged.
[0006]
Further, in the prior example 3, since the roller bearings are constituted by a bearing set of a tapered roller pair, the overall capacity (size) is large and occupies a relatively large space, which hinders downsizing of the engine. is there. Further, the inner race of the ball bearing is fixed to the transfer shaft by a tightening nut, but the outer race is merely press-fitted into the frame in the transfer case. For this reason, similarly to the above-mentioned prior art example 2, if the load in the thrust direction generated on the transfer shaft repeatedly acts on the ball bearing for a long period of time, the outer race may come off from the frame, and may be damaged.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to improve reliability of a crankshaft bearing structure by reliably preventing breakage of the bearing due to slipping out.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, a first invention is mounted on a frame formed in a crankcase, and includes a roller bearing for supporting one end of a crankshaft, and a frame formed in the crankcase. A ball bearing that supports the other end of the crankshaft, a first fixing member that fixes at least the inner race of the ball bearing to the crankshaft, and a ball bearing that fixes the outer race of the ball bearing to the frame. The present invention provides a crankshaft bearing structure having two fixing members.
[0009]
A second invention is mounted on a first frame formed in a crankcase, and is mounted on a roller bearing for supporting one end of a crankshaft and on a second frame formed in the crankcase. A ball bearing that supports the other end of the crankshaft, an annular recess formed in the second frame and into which the ball bearing is pressed, and an inner race of the ball bearing that is pressed into the crankshaft. Together with the other press-fitting parts to fasten the nut to fix it to the crankshaft and the outer race of the ball bearing attached to the second frame and fitted in the annular recess by pressing down from the open end face side of the annular recess. A bearing structure for a crankshaft having a restraining plate.
[0010]
Here, in the second invention, the roller bearing is press-fitted into an annular recess formed in the first frame, and the inner race of the roller bearing is fixed together with other press-fitted parts, and the roller bearing is fixed. It is preferable that the outer race is fixed by being held down from the open end face side of the annular concave portion by a restraining plate attached to the first frame.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an overall configuration of an engine according to the present embodiment, for example, a small general-purpose engine used for an off-road vehicle or a private generator. The engine body E mainly includes a cylinder case 1, a cylinder head 2, and a crankcase 3. The crankcase 3 is formed by a pair of split cases 3a and 3b that are split into two in the axial direction of a crankshaft 20 described later. A combustion chamber 4 into which fuel is sprayed from an injector (not shown) is provided in the cylinder head 2, and a piston 5 is provided to be displaceable in opposition to the combustion chamber 4. Above the piston 5, a pair of intake / exhaust valves (only intake valves are shown) 6 facing the inside of the combustion chamber 4 is provided, and these intake valves 6 are controlled to open and close by a cam drive mechanism 7, respectively. A sprocket 8 is provided on a camshaft 7a of the cam drive mechanism 7, and the sprocket 8 is linked via a chain belt 9 to a sprocket 10 provided on a crankshaft 20 described later. Thereby, the rotational force of the crankshaft 20 is transmitted to the camshaft 7a of the cam drive mechanism 7.
[0012]
The crankshaft 20 is formed by a pair of split shafts 21 and 22. These split shafts 21 and 22 have crank arms 21 b and 22 b integrally formed with crank weights 21 a and 22 a connected to each other by a crank pin 23. This crank pin 23 connects between the piston 5 and the crankshaft 20 via the connecting rod 11. Thereby, displacement due to reciprocation of the piston 5 in a series of combustion strokes is transmitted as a rotational force around a center line OO extending in the axial direction of the crankshaft 20. A sprocket 10 and a drive gear 12 are press-fitted into one end 20a of the crankshaft 20 and fixed by a fixing nut 13. The chain belt 9 described above is stretched around the sprocket 10. Drive gear 12 is engaged with a driven gear (not shown) provided on main shaft 14a in transmission case 14 shown in FIG. By the engagement between the drive gear 12 and the driven gear, the power of the crankshaft 20 is transmitted to the transmission system. Further, an oil pump unit 15 is integrally attached to the crankcase 3 on one end portion 20a side of the crankshaft 20. The power of the oil pump unit 15 is obtained by a transmission mechanism (not shown) between the oil pump unit 15 and the crankshaft 20. On the other hand, the other end 20b side of the crankshaft 20 faces a generator (generator) 16 integrated with the crankcase 3, and transmits torque to a generator 16a of the generator 16.
[0013]
Further, the crankcase 3 is provided with a pair of frames 17 and 18 separated from each other in the axial direction of the crankshaft 20. One of the frames 17 is formed integrally with and protrudes into the split case 3a. The frame 17 holds a roller bearing 30 that supports the one end 20a side of the crankshaft 20. The other frame 18 is formed so as to protrude integrally into the split case 3b. The frame 18 holds a ball bearing 40 that supports the other end 20b of the crankshaft 20.
[0014]
By the way, in the small general-purpose engine as in the present embodiment, generally, the cylinder parts such as the cylinder case 1, the cylinder head 2, and the crankcase 3 are made of a light alloy made of aluminum. Is lighter. On the other hand, the crankshaft 20 and the bearing members such as the roller bearing 30 and the ball bearing 40 are made of a different metal such as iron having a different coefficient of thermal expansion from that of the cylinder component. Therefore, cylinder components such as the cylinder case 1 and the crankcase 3 have a larger coefficient of thermal expansion than the roller bearing 30 and the ball bearing 40. Therefore, when the roller bearings 30 and the ball bearings 40 are assembled to the frames 17 and 18 in the crankcase 3 at room temperature during the assembly of the engine, the bearing mounting portions of the frames 17 and 18, particularly, The bearing fitting part becomes loose. As a result, the bearing is likely to be loose, or the above-described conventional outer race is liable to be damaged due to slippage, resulting in reduced reliability.
[0015]
2 to 5 show the state of the shaft support of the crankshaft in the present embodiment. FIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views showing a state in which the crankshaft is supported by roller bearings. FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional views showing a state where the crankshaft is supported by ball bearings. As shown in FIGS. 2 and 3, an annular recess 25 and a screw hole 26 provided on the outer periphery of the annular recess 25 are formed on the inner surface 17 a side of the frame 17 formed in one of the divided cases 3 a. ing. The inner race 31 of the roller bearing 30 is fitted into the outer peripheral surface of the crankshaft 20 in a press-fit state and assembled. The outer race 32 of the roller bearing 30 is fitted into the annular recess 25 of the frame 17 in a press-fit state and assembled.
[0016]
A plurality of restraining plates 33 are provided on the inner surface 17 a side of the frame 17, and the restraining plates 33 are fixed by countersunk screws 34 engaged with the screw holes 26. That is, a part of each restraining plate 33 holds the outer race 32 of the roller bearing 30 fitted in the annular recess 25 of the frame 17 from the inside, in other words, from the open end face side of the annular recess 25, and fixes the outer race 32 in a sandwiched state. . Further, the inner race 31 of the roller bearing 30 is fixed by a snap ring 35. The snap ring 35 is suppressed by a sleeve 10 a of a sprocket 10 for hanging a chain belt provided on the crankshaft 20 on the outer surface side of the roller bearing 30. As a result, the inner race 31 of the roller bearing 30 is fixed by being sandwiched between the sleeve 19 a of the output gear 19 provided on the crankshaft 20 on the inner surface side of the roller bearing 30 and the snap ring 35. As a result, the roller bearing 30 receives the radial load acting on the crankshaft 20 due to the displacement of the piston 5, and the displacement of the roller race 30 with respect to the load in the thrust direction, particularly, the displacement of the outer race 32 is reliably prevented.
[0017]
As shown in FIGS. 4 and 5, on the inner surface 18a side of the frame 18 formed in the other divided case 3b, an annular concave portion 27 and a screw hole 28 provided on the outer periphery of the annular concave portion 27 are formed. ing. Then, the inner race 41 of the ball bearing 40 is fitted into the outer peripheral surface of the crankshaft 20 in a press-fit state and assembled. The outer race 42 of the ball bearing 40 is fitted into the annular concave portion 27 of the frame 18 by press-fitting and assembled. A plurality of restraining plates 43 are provided on the inner surface 18 a side of the frame 18, and the restraining plates 43 are fixed by countersunk screws 44 engaged with the screw holes 28. That is, a part of each restraining plate 43 holds the outer race 42 of the ball bearing 40 fitted in the annular concave portion 27 of the frame 18 from the inside, in other words, from the open end surface side of the annular concave portion 27, and fixes the outer race 42 in a sandwiched state. .
[0018]
Further, a threaded portion 24 is threaded on the outer peripheral surface on the other end 20b side of the crankshaft 20 to which the ball bearing 40 is assembled. A tightening nut 45 is screwed into the screw portion 24. The tightening nut 45 is tightened together with the crank weight 22 a of the crank shaft 20 from the outer surface 18 b side of the frame 18, and is fixed by sandwiching the inner race 41 of the ball bearing 40. As a result, the ball bearing 40 is not displaced by the load in the thrust direction as before, so that the ball bearing 40 is reliably prevented from coming off from the crankshaft 20. In addition, when the ball bearing 40 is mounted on the frame 18, the inner and outer races 41 and 42 do not need to be subjected to special processing, so that the current ball bearing 40 can be used as it is, and the cost is reduced. Can be reduced.
[0019]
Next, a procedure for assembling the roller bearing 30 and the ball bearing 40 to the crankshaft 20 in the crankcase 3 will be described. In a process before assembling the crankcase 3 to the cylinder case 1, the oil pump unit 15 and the generator 16 have been removed from the crankcase 3. First, a roller bearing 30 is attached to one of the two divided cases 3 a of the crankcase 3. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the roller bearing 30 is fitted into the annular concave portion 25 of the frame 17 of the divided case 3a from the inner surface 17a side of the frame 17 in a press-fit state. Next, the suppression plate 33 is applied to the outer race 32 of the roller bearing 30 from the inner surface 17 a side of the frame 17. The suppression plate 33 is fixed by a countersunk screw 34 engaged with the screw hole 26. As a result, the outer race 32 of the roller bearing 30 is fixed to the frame 17 of the divided case 3a by the restraining plate 33 in a sandwiched state.
[0020]
After fixing the roller bearing 30 to the frame 17, one of the split shafts 21 of the crankshaft 20 is inserted into the inner race 31 of the roller bearing 30 from the inner surface 17 a side of the frame 17 in a press-fit state. In this case, the output gear 19 is fitted into the split shaft 21 in advance in a press-fitted state on the side of the crank weight 21a, and the end surface of the sleeve 19a of the output gear 19 abuts on the inner surface side of the inner race 31 of the roller bearing 30. Is done. After the division shaft 21 is inserted into the roller bearing 30, the snap ring 35, the sprocket 10, and the drive gear 12 are sequentially fitted into the division shaft 21 from the outer surface 17 b side of the frame 17 in a press-fit state, and fixed by the fixing nut 13. You. As a result, the snap ring 35 abuts on the outer surface of the inner race 31 of the roller bearing 30. At this time, the snap ring 35 is restrained from the outside by the end face of the sleeve 10a of the sprocket 10 together with the drive gear 12 fixed by the fixing nut 13. As a result, the inner race 31 of the roller bearing 30 is fixed to the divided shaft 21 by the end face of the sleeve 19a of the output gear 19 and the end face of the sleeve 10a of the sprocket 10.
[0021]
On the other hand, a ball bearing 40 is mounted on the frame 18 on the other split case 3b side. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, first, the ball bearing 40 is fitted into the annular concave portion 27 of the frame 18 from the inner surface 18 a side of the frame 18 in a press-fit state. Next, the suppression plate 43 is applied to the outer race 42 of the ball bearing 40 from the inner surface 18 a side of the frame 18. The suppression plate 43 is fixed by a countersunk screw 44 engaged with the screw hole 28. Thus, the outer race 42 of the ball bearing 40 is fixed to the frame 18 of the divided case 3b by the restraining plate 43.
[0022]
After the ball bearing 40 is fixed, the other split shaft 22 of the crankshaft 20 is inserted into the inner race 41 of the ball bearing 40 in a press-fit state from the inner surface 18 a side of the frame 18. In this case, the end surface of the crank weight 22 a of the split shaft 22 abuts on the inner surface side of the ball bearing 40. A tightening nut 45 is inserted into the split shaft 22 inserted into the inner race 41 of the ball bearing 40 from the outer surface 18 b side of the frame 18. The tightening nut 45 is screwed into the screwing portion 24 formed on the outer peripheral surface of the split shaft 22 to tighten the inner race 41 of the ball bearing 40 from the outer surface side. As a result, the inner race 41 of the ball bearing 40 is clamped and fixed on the divided shaft 22 by the end face of the crank weight 22a and the tightening nut 45.
[0023]
After the bearings 30 and 40 and the split shafts 21 and 22 are respectively assembled to the two split cases 3a and 3b in this way, the two split cases 3a and 3b are integrated by bolts (not shown). When the split cases 3a and 3b are integrated, the crank arms 21b and 22b of both split shafts 21 and 22 are connected by a crank pin 23, and the connecting rod 11 is attached to the crank pin 23. As a result, the divided cases 3a and 3b are integrally assembled simultaneously with the connection of the divided shafts 21 and 22.
[0024]
In the embodiment described above, the inner races 31, 41 and the outer races 32, 42 of both the roller bearing 30 and the ball bearing 40 are fixed to the crankshaft 20 side and the crankcase 3 side, respectively. However, the present invention is not limited to this, and in particular, may be applied only to the ball bearing 40 that receives a thrust load. In addition, the restraining plates 33, 43 used to fix the roller bearing 30 and the ball bearing 40, respectively, may have a ring-like shape that suppresses the entire circumference of the outer races 32, 42.
[0025]
【The invention's effect】
Thus, according to the crankshaft bearing structure of the present invention, both ends of the crankshaft are supported by the roller bearing and the ball bearing. At least the inner race of the ball bearing is fixed to the crankshaft, and the outer race is fixed to the frame on the crankcase side. For this reason, the ball bearing does not shift in position with respect to the load in the thrust direction. As a result, the outer race of the ball bearing does not come off from the conventional frame, and the bearing can be reliably prevented from being damaged, so that the reliability can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an entire configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a state where a crankshaft is supported by roller bearings. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a state where a crankshaft is supported by a ball bearing. FIG. 5 is a cross-sectional view of the crankshaft taken along line BB in FIG. 4.
E Engine body 1 Cylinder case 2 Cylinder head 3 Crank case 4 Combustion chamber 5 Piston 17 Frame 18 Frame 20 Crankshaft 20a One end 20b Other end 24 Threaded portion 25 Annular recess 26 Screw hole 27 Annular recess 28 Screw hole 30 Roller bearing 31 inner race 32 outer race 33 restraining plate 34 countersunk screw 35 snap ring 40 ball bearing 41 inner race 42 outer race 43 restraining plate 44 countersunk screw 45 tightening nut

Claims (3)

クランクシャフトの軸受構造において、
クランクケース内に形成されたフレームに取り付けられており、クランクシャフトの一端部側を軸支するローラベアリングと、
前記クランクケース内に形成されたフレームに取り付けられており、前記クランクシャフトの他端部側を軸支するボールベアリングと、
前記ボールベアリングのインナレースを前記クランクシャフトに固定する第1の固定部材と、
前記ボールベアリングのアウタレースを前記フレームに固定する第2の固定部材と
を有することを特徴とするクランクシャフトの軸受構造。
In the crankshaft bearing structure,
A roller bearing attached to a frame formed in the crankcase and supporting one end of the crankshaft;
A ball bearing attached to a frame formed in the crankcase and supporting the other end of the crankshaft;
A first fixing member for fixing the inner race of the ball bearing to the crankshaft;
A second fixing member for fixing the outer race of the ball bearing to the frame.
クランクシャフトの軸受構造において、
クランクケース内に形成された第1のフレームに取り付けられており、クランクシャフトの一端部側を軸支するローラベアリングと、
前記クランクケース内に形成された第2のフレームに取り付けられており、前記クランクシャフトの他端部側を軸支するボールベアリングと、
前記第2のフレームに形成されており、前記ボールベアリングが圧入される環状凹部と、
前記クランクシャフトに取り付けられた前記ボールベアリングのインナレースを他の圧入部品と共に締付けて、前記クランクシャフトに固定する締付ナットと、
前記第2のフレームに取り付けられ、前記環状凹部に嵌め合わされた前記ボールベアリングのアウタレースを、前記環状凹部の開放端面側から抑え込んで固定する抑止プレートと
を有することを特徴とするクランクシャフトの軸受構造。
In the crankshaft bearing structure,
A roller bearing mounted on a first frame formed in the crankcase and supporting one end of the crankshaft;
A ball bearing attached to a second frame formed in the crankcase and supporting the other end of the crankshaft;
An annular recess formed in the second frame and press-fitted with the ball bearing;
A tightening nut for tightening the inner race of the ball bearing attached to the crankshaft together with other press-fit parts and fixing the inner race to the crankshaft;
A bearing structure for a crankshaft, comprising: a suppression plate attached to the second frame and holding down and fixing an outer race of the ball bearing fitted into the annular recess from an open end surface side of the annular recess. .
前記ローラベアリングは、前記第1のフレームに形成された環状凹部に圧入されており、
前記ローラベアリングのインナレースは、他の圧入部品と共に固定されているとともに、
前記ローラベアリングのアウタレースは、前記第1のフレームに取り付けられる抑止プレートによって、前記環状凹部の開放端面側から抑え込んで固定されていることを特徴とする請求項2に記載されたクランクシャフトの軸受構造。
The roller bearing is press-fitted into an annular recess formed in the first frame,
The inner race of the roller bearing is fixed together with other press-fit parts,
The bearing structure for a crankshaft according to claim 2, wherein the outer race of the roller bearing is fixed by being held down from the open end face side of the annular concave portion by a restraining plate attached to the first frame. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008072582A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-19 Jsr Corporation Inorganic-particle-containing resin composition, transfer film, and process for producing flat panel display member

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