JP2008151176A - クランクシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で確実にクランク室内の潤滑油をシール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。
【解決手段】クランクシャフト１１を回転自在に支持する右ボールベアリング３３と、この右ボールベアリング３３の外輪３３ａを右ベアリング支持孔６６の内面から離反させる方向に弾性的に押圧するベアリング付勢手段６８とを備えるクランクシャフトの支持構造において、ベアリング付勢手段６８を、クランクケース５に固定されるバネ受け部材７０と、バネ付勢部材６９とから構成し、右ベアリング支持孔６６が形成されたクランクケース５の右側壁部６５に、一端が右ベアリング支持孔６６に連通してバネ付勢部材６９が配設され、他端側の開口部６７ａにバネ受け部材７０が固定されてベアリング付勢手段６８が収容される収容孔６７を設け、開口部６７ａがバネ受け部材７０に塞がれてシールされるように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、クランクシャフトの支持構造に関する。

シリンダ内を摺動するピストンの直線運動を回転運動に変換するクランクシャフトは、ボールベアリングを介してクランクケースに支持されている。このとき、クランクケースとボールベアリングの外輪との間に間隙があると、ピストンの摺動運動の際にいわゆるクランク打音が発生することがある。そのため、このボールベアリングの外輪を弾性的に押圧するベアリング付勢手段によって、クランク打音の発生を安定して抑えようにしたクランクシャフトの支持構造が開示されている（例えば、特許文献1参照）。

特開２００４−１１６７０５号公報

しかしながら、このようなクランクシャフトの支持構造を、クランクケースの側方に冷却風通路等が配置されたドライ空間が形成されている場合に適用すると、ボールベアリングの外輪とクランクケースとの間に潤滑油をシールする機構が必要となり、構造が複雑化するという課題や、コストが増大するという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で確実にクランク室内の潤滑油をシール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。

前記課題を解決するために、本発明に係るクランクシャフトの支持構造は、クランクケースに設けられたベアリング支持孔（例えば、実施形態における右ベアリング支持孔６６）に嵌合され、クランクシャフトを回転自在に支持するベアリング（例えば、実施形態における右ボールベアリング３３）と、このベアリングの外輪をベアリング支持孔の内面から離反させる方向に弾性的に押圧するベアリング付勢手段とを備えるものであり、ベアリング付勢手段は、クランクケースに固定されるバネ受け部材と、このバネ受け部材に付勢支持されてベアリングの外輪に係合するバネ付勢部材とから構成される。そして、ベアリング支持孔が形成されたクランクケースの壁部（例えば、実施形態における右側壁部６５）に、一端がベアリング支持孔に連通してバネ付勢部材が配設され、他端側の開口部にバネ受け部材が固定されてベアリング付勢手段が収容される収容孔を設け、開口部がバネ受け部材に塞がれてシールされるように構成する。

このような本発明に係るクランクシャフトの支持構造は、壁部を挟んで開口部が形成される側の空間に発電機が配設され、収容孔の近傍に発電機のステータを固定する発電機取付孔を設けることが好ましい。

また、クランクシャフト上に、ベアリングに隣接して補機（例えば、実施形態におけるオイルポンプ５３）を駆動する補機駆動部（例えば、実施形態におけるオイルポンプ駆動ギア５１）を設け、収容孔を補機駆動部の周囲に設ける事が好ましい。

さらに、ベアリング付勢手段は、クランクシャフトの軸線に対してピストン側に設けることが好ましい。

本発明に係るクランクシャフトの支持構造を以上のように構成すると、ベアリング付勢手段の収容孔の他に、ベアリング付勢手段を押さえるためのボルト孔を設ける必要がなく、１箇所の孔加工で済むため、加工工数を低減することができ、コンパクトに構成することができる。また、バネ板受けが不要になるため部品点数を削減することができる。さらに、ベアリングの外側空間にドライ空間を設けても、構造を複雑にすることなく簡単な構造で確実にクランク室内の潤滑油をシールすることができる。

このとき、収容孔の周囲に発電機のステータを支持する発電機支持孔を設けると、これらの収容孔及び支持孔を同一部材で、かつ、同一方向に加工できるので、加工工数を削減でき、コストが低減される。

また、ベアリングの側方に補機駆動部を設け、この補機駆動部に隣接して収容孔を設けると、収容孔の周囲のデッドスペースを利用して補機駆動部をコンパクトに配置することができる。

さらに、ベアリング付勢手段をクランクシャフトの軸線に対してピストン側に配置すると、クランクシャフトに対して爆発圧力を受ける方向にベアリングを付勢させることができるので、より効果的にクランク打音の発生を抑えることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１および図２を用いて、本発明に係るクランクシャフトの支持構造が適用されるパワーユニット１の構成について説明する。このパワーユニット１は自動二輪車に用いられるものである。なお、以降の説明においては、図２に示す矢印Ｆの方向を前方とし、矢印Ｕの方向を上方とする。

パワーユニット１は、シリンダヘッドカバー２、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、クランクケース５、クランクケースカバー６、及び、ギアケース７から構成される。シリンダブロック４には、前後方向に円筒状に延びるシリンダスリーブ８が圧入されており、このシリンダスリーブ８に囲まれてシリンダ室８ａが形成されている。このシリンダ室８ａには、前後方向に摺動自在にピストン９が配設されており、このピストン９はコンロッド１０を介してクランクケース５に形成されたクランク室５ａ内に左右方向に延びて回転自在に保持されるクランクシャフト１１に接続されている。なお、クランクシャフト１１は、左クランクシャフト半体１１Ｌと右クランクシャフト半体１１Ｒとから構成され、コンロッド１０は、左右のクランクシャフト半体１１Ｌ，１１Ｒを繋ぐように配設されたクランクピン１２によりクランクシャフト１１に接続されている。

シリンダスリーブ８、シリンダヘッド３、及び、ピストン９で形成される燃焼室１３には、シリンダヘッド３に形成された吸気口１４及び排気口１５を介して、それぞれ、吸気ポート１６及び排気ポート１７が連通している。そして、茸形状の吸気バルブ１８及び排気バルブ１９は、一端が弁軸に取り付けられてリテーナに支持され、他端がシリンダヘッド３に支持されるバルブスプリング２０，２１により、それぞれ吸気口１４及び排気口１５を常時閉じる方向に付勢されている。

さらに、シリンダヘッド３には、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９を開閉作動させるためのカムシャフト２２が左右方向に延びて回転自在に支持されており、このカムシャフト２２に配設されたカム従動スプロケット２３とクランクシャフト１１（左クランクシャフト半体１１Ｌ）に配設されたカム駆動スプロケット２４とにタイミングチェーン２５が巻き掛けられている。そのため、クランクシャフト１１の回転に合わせてカムシャフト２２が回転し、このカムシャフト２２に形成されたカム２６，２７が、ロッカーアーム２８，２９の一端側を前方に押し出すことにより、これらのロッカーアーム２８，２９の他端側が後方に揺動して吸気バルブ１８及び排気バルブ１９を押し出し、吸気口１４及び排気口１５を開閉する。

吸気ポート１６には、スロットルバルブを有するスロットルボディ３０が連通して取り付けられており、図示しないエアクリーナで清浄な状態にされて流れ込む空気の量が調整され、燃料と混合されて吸気ポート１６から吸気口１４を介して燃焼室１３に供給される。そして、この混合気がピストン９で圧縮された後、シリンダヘッド３に取り付けられた点火プラグ３１で点火されて燃焼し、ピストン９を介してクランクシャフト１１を回転させるエネルギーとなり、その後、排気ガスとして排気口１５から排気ポート１７を介して外部に排出される。

クランクシャフト１１を構成する左右のクランクシャフト半体１１Ｌ，１１Ｒのジャーナル部は、その基端部がそれぞれ左右のボールベアリング３２，３３を介してクランクケース５に回転自在に支持されている。クランクケース５の左側部は、後方に延びるように形成されており、その左側側面にクランクケースカバー６が取り付けられ、クランクケース５及びクランクケースカバー６で囲まれて形成された変速機室３４に、変速装置３５が格納されている。また、クランクシャフト１１の後方に位置してこのクランクシャフト１１と略平行に延び、クランクケース５及びクランクケースカバー６に回転自在に保持されるカウンタシャフト３６が取り付けられている。

変速装置３５は、変速機室３４内に延びる左クランクシャフト半体１１Ｌのジャーナル部に取り付けられて一体回転するドライブプーリ３７、カウンタシャフト３６の略中央部に取り付けられてこのカウンタシャフト３６に対して相対回転可能なドリブンプーリ３８、カウンタシャフト３６の左端部に取り付けられ、ドリブンプーリ３８とカウンタシャフト３６とを係脱するクラッチ３９、及び、ドライブプーリ３７とドリブンプーリ３８とに巻き掛けられてドライブプーリ３７の回転をドリブンプーリ３８に伝達するＶベルト４０から構成される。

ドライブプーリ３７は、左クランクシャフト半体１１Ｌのジャーナル部に一体回転可能なように取り付けられた固定プーリ半体３７ａと、この固定プーリ半体３７ａに対して軸方向に相対移動可能でかつ左クランクシャフト半体１１Ｌと一体回転可能な可動プーリ半体３７ｂとから構成され、Ｖベルト４０は、これらの固定及び可動プーリ半体３７ａ，３７ｂに挟持される。一方、ドリブンプーリ３８は、カウンタシャフト３６に相対回転可能に取り付けられた固定プーリ半体３８ａと、この固定プーリ半体３８ａに対して軸方向に相対移動可能でかつカウンタシャフト３６に対して相対回転可能な可動プーリ半体３８ｂとから構成され、Ｖベルト４０は、これらの固定及び可動プーリ半体３８ａ，３８ｂに挟持される。

ドライブプーリ３７を構成する可動プーリ半体３７ｂの外側（左ボールベアリング３２側）の左クランクシャフト半体１１Ｌには、この可動プーリ半体３７ｂの外側を覆うようにランププレート４１が固定されて取り付けられており、この可動プーリ半体３７ｂとランププレート４１とに囲まれてウェイトローラ空間４２が形成され、ウェイトローラ４３が格納されている。このウェイトローラ空間４２は、クランクシャフト１１から外側に離れる程、左右方向の間隔が狭くなるように形成されている。また、ドリブンプーリ３８を構成する可動プーリ半体３８ｂはクラッチ３９と並んで配設されており、この可動プーリ半体３８ｂとクラッチ３９との間には、可動プーリ半体３８ｂを固定プーリ半体３８ａに付勢させるようにバネ４４が配設されている。

このように構成された変速装置３５は、クランクシャフト１１が回転駆動するとドライブプーリ３７が回転し、この回転がＶベルト４０を介してドリブンプーリ３８に伝達され、さらに、クラッチ３９を介してカウンタシャフト３６が回転駆動される。このとき、クランクシャフト１１の回転速度に応じてウェイトローラ４３に作用する遠心力の大きさが変化し、この遠心力の大きさに応じてウェイトローラ４３がドライブプーリ３７の可動プーリ半体３７ｂを左方に押し出し、これにより、Ｖベルト４０のドライブプーリ３７に対する巻き掛け半径が変化する。また、ドリブンプーリ３８の可動プーリ半体３８ｂは、Ｖベルト４０の張力及びバネ４４の付勢力が釣り合うように左右方向に摺動する。そのため、ドライブプーリ３７の巻き掛け半径の変化によりＶベルト４０の張力が変化し、これによりＶベルト４０のドリブンプーリ３８に対する巻き掛け半径が変化する。そのため、この変速装置３５は、クランクシャフト１１の回転速度に応じて、Ｖベルト４０の両プーリ３７，３８に対する巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、変速比を無段階に（連続的に）変化させることができる。

クランクケース５の後部には、この後部の右側側面を覆うように、ギアケース７が取り付けられており、クランクケース５の後部及びギアケース７で囲まれてギア室４５が形成されている。クランクケース５に支持されたカウンタシャフト３５の右端部はギア室４５内に突出している。また、このカウンタシャフト３６の後方には、このカウンタシャフト３６と略平行に配置され、クランクケース５及びギアケース６に回転自在に保持されたアイドルシャフト４６、及び、さらに後方に、カウンタシャフト３６と略平行に配置され、クランクケース５及びギアケース６に回転自在に保持された後輪シャフト（ファイナルシャフト）４７が設けられている。そして、これらのカウンタシャフト３６、アイドルシャフト４６、及び、後輪シャフト４７に減速ギア列４８が配設されており、カウンタシャフト３６の回転は、この減速ギア列４８により後輪シャフト４７に伝達され、この後輪シャフト４７に取り付けられた後輪（図示せず）が回転駆動される。

なお、ギアケース６と後輪シャフト４７との間には、この後輪シャフト４７の回転を制動するためのドラムブレーキ４９が設けられている。また、左クランクシャフト半体１１Ｌの左側側方及び後方にはキック始動機構５０が設けられている。

一方、右クランクシャフト半体１１Ｒのジャーナル部の基端部は右ボールベアリング３３を介してクランクケース５に支持されているが、このジャーナル部には、右ボールベアリング３３の右側に隣接するようにオイルポンプ駆動ギア５１が取り付けられている。また、右クランクシャフト半体１１Ｒの下方にはオイルポンプ５３が設けられており、このオイルポンプ５３のポンプシャフト５４にはオイルポンプ駆動ギア５１と噛み合わされたオイルポンプ従動ギア５２が取り付けられている。そのため、クランクシャフト１１の回転がオイルポンプ駆動ギア５１及びオイルポンプ従動ギア５２により伝達されポンプシャフト５４が回転してオイルポンプ５３が駆動される。

右クランクシャフト半体１１Ｒのオイルポンプ駆動ギア５１より右側の部分は、クランクケース５から外側に突出している。また、クランクケース５の右外側には、このケース５から突出する右クランクシャフト半体１１Ｒのジャーナル部を囲むように発電機５５を構成するステータ５６がボルト５８により取り付けられており、また、右クランクシャフト半体１１Ｒのジャーナル部に取り付けられ、ステータ５６の外周部を囲むように発電機５５を構成するロータ５７が配置されている。そのため、クランクシャフト１１が回転駆動すると、ステータ５６の周りをロータ５７が回転するため、発電機５５が発電する。なお、右クランクシャフト半体１１Ｒとクランクケース５との間にはオイルシール５９が設けられており、クランクケース５内に供給される潤滑油は発電機５５側に流れ出すことはない。

さらに、右クランクシャフト半体１１Ｒの先端部には冷却ファン６０が取り付けられている。このパワーユニット１の右側部はエンジンカバー６１に覆われており、このエンジンカバー６１の右クランクシャフト半体１１Ｒの延長線上には、空気取入れ孔６２が形成されている。そのため、クランクシャフト１１が回転駆動すると、冷却ファン６０により、エンジンカバー６１内に空気取入れ孔６２から外気が取り入れられ、エンジンカーバ６１で囲まれた冷却風通路６１ａを通ってシリンダヘッド３やシリンダブロック４の周りを流れてこれらを冷却するように構成されている。

それでは、以上のように構成されたパワーユニット１におけるクランクシャフト１１の支持構造について図３及び図４を合わせて用いて説明する。上述のように、左右のクランクシャフト半体１１Ｌ，１１Ｒは、左右のボールベアリング３２，３３を介してクランクケース５に支持されているが、これらのボールベアリング３２，３３は、左ボールベアリング３２がクランク室５ａを形成する左側壁部６３に形成された左ベアリング支持孔６４に右側から嵌合されて取り付けられ、右ボールベアリング３３がクランク室５ａを形成する右側壁部６５に形成された右ベアリング支持孔６６に左側から嵌合されて取り付けられている。

右ボールベアリング３３が取り付けられている右側壁部６５においてクランクシャフト１１の後方で斜め下方の部分には、外側に開口部６７ａを有して右方向に延び、右ベアリング支持孔６６に連通する収容孔６７が形成されており、この収容孔６７には、バネ付勢部材６９及びバネ受け部材７０から構成されるベアリング付勢手段６８が挿入されて取り付けられている。

バネ付勢部材６９は、円筒状に形成され、収容孔６７内をスライド移動可能なコマ６９ａと、このコマ６９ａの右側端面に開口して内部に延びるバネ取付孔６９ｂに挿入して取り付けられたバネ６９ｃとから構成される。なお、コマ６９ａの左側端部には、テーパ面６９ｄが形成されている。一方、バネ受け部材７０は、円筒状に形成され円周面に雄ネジが形成されたネジ部７０ａと、右端側に円板状に形成されたフランジ部７０ｂとから構成される。そして、バネ付勢部材６９は、コマ６９ａのテーパ面６９ｄから収容孔６７に挿入され、この収容孔６７の開口部６７ａの内周面に形成された雌ネジにネジ部７０ａが螺合されてバネ受け部材７０が取り付けられる。なお、フランジ部７０ｂと右側壁部６５との間にはワッシャ７１が取り付けられている。

ベアリング付勢手段６８を以上のように構成すると、収容孔６７に挿入されたコマ６９ａのテーパ面６９ｄが右ボールベアリング３３を構成する外輪３３ａの右側下部に当接する。そして、バネ受け部材７０が収容孔６７に螺合されると、バネ付勢部材６９のバネ６９ｃがバネ受け部材７０により左方に押し込まれ、これによりコマ６９ａが右方に押し込まれる。すると、右ボールベアリング３３の外輪３３ａがコマ６９のテーパ面６９ｄによりクランクシャフト１１の回転軸方向、すなわち、この外輪３３ａが右ベアリング支持孔６６の内面から離反される方向に弾性的に押し上げられるため、ピストン９の摺動運動の衝撃をバネ６９ｃで吸収することができ、この右ボールベアリング３３が安定して支持される。

このとき、収容孔６７とバネ受け部材７０の螺合部７２にシーラーを塗布して螺合することにより、クランク室５ａ内の潤滑油が、発電機５５側に漏れることを防止することができる。

このように、ベアリング付勢手段６８を、右ボールベアリング３３を弾性的に押圧するバネ付勢部材６９と、収容孔６７に螺合され、この収容孔６７に挿入されたバネ付勢部材６９のバネ６９ｃを受けるバネ受け部材７０とから構成することにより、収容孔６７とは別に、バネ付勢部材６９を押さえるためのボルト孔を設ける必要がないため、１箇所の孔加工で済み、加工工数を低減することができるとともに、コンパクトに構成することができる。また、バネ板受けが不要になるため部品点数を削減することができる。このとき、右ボールベアリング３３が取り付けられる右側壁部６５の外側の空間を、冷却風通路６１ａが設けられたドライ空間（潤滑油が供給されない空間）としても、収容孔６７とバネ受け部材７０との螺合面にシーラーを塗布することにより、構造を複雑にすることなく簡単な構造で確実にクランク室５ａ内の潤滑油をシールすることができる。

なお、本実施例に示すように、収容孔６７が形成されるクランクケース５の右側壁部６５に、発電機５５のステータ５６を固定するための発電機支持孔７２を形成し、この発電機支持孔７２にボルト５８を螺挿してステータ５６を取り付けるように構成すると、発電機支持孔７２と収容孔６７とを、同一方向で、かつ、同一部材で加工することができるので、加工工数を削減でき、コストを低減することができる。また、右ボールベアリング３３の側方（右方）に、オイルポンプ５３等の補機を駆動するための補記駆動部、すなわち、オイルポンプ駆動ギア５１を配設することにより、収容孔６９の周囲のデッドスペースを利用することができ、オイルポンプ駆動ギア５１をコンパクトに配置することができる。

ところで、本実施例においては、図２に示すように、収容孔６９をクランクシャフト１１の軸線に対してピストン９の反対側に形成した場合について説明したが、この収容孔を、クランクシャフト１１の軸線に対してピストン９側（図２において、符号６９′で示す位置）に配置しても良い。燃焼室１３内で混合気が燃焼すると、ピストン９からこのクランクシャフト１１に受ける力は、図２において後方に作用する。そのため、収容孔６９′のように配置すると、右ボールベアリング３３をベアリング付勢手段で付勢する方向と、ピストン９の爆発圧力を受ける方向とがほぼ一致するため、より効果的にクランク打音の発生を抑えることができる。

また、ベアリング付勢手段６８のシール方法は、図４（ａ）に示すように、螺合部７２にシーラーを塗布する方法に限定されず、例えば、図４（ｂ）に示すように、バネ受け部材７０のフランジ部７０ｂに、ネジ部７０ａを囲むようにリング溝７０ｃを形成し、このリング溝７０ｃにＯ−リング７４を取り付けても良い。この場合、収容孔６７にバネ受け部材７０が螺合されると、クランクケース５の外側面とフランジ部７０ｂとによりＯ−リング７４が挟持され、潤滑油をシールすることができる。また、図４（ｃ）に示すように、バネ受け部材７０のネジ部７０ａの側面にリング溝７０ｄを形成し、このリング溝７０ｄにＯ−リング７５を取り付けても良いし、図４（ｄ）に示すように、収容孔６７の開口部６７ａの内周を大きく形成し、この部分にＯ−リング７６を配置しても良い。

本発明に係るクランクシャフトの支持構造を有するパワーユニットの平面図である。 上記パワーユニットの要部を右側から見た側面図である。 クランクシャフト支持構造の要部を示す断面図である。 ベアリング付勢手段のシール方法を示す説明図であり、（ａ）は螺合部にシーラーを塗布した構成であり、（ｂ）はフランジ部にＯ−リングを設けた構成であり、（ｃ）は螺合部にＯ−リングを設けた構成であり、（ｄ）は、収容孔の開口部にＯ−リングを設けた構成である。

符号の説明

５ クランクケース
１１ クランクシャフト
３３ 右ボールベアリング（ベアリング）
３３ａ 外輪
５１ オイルポンプ駆動ギア（補機駆動部）
５３ オイルポンプ（補機）
５５ 発電機
５６ ステータ
６５ 右側壁部（壁部）
６６ 右ベアリング支持孔（ベアリング支持孔）
６７ 収容孔
６７ａ 開口部
６８ ベアリング付勢手段
６９ バネ付勢部材
７０ バネ受け部材
７３ 発電機取付孔

Claims (4)

1. クランクケースに設けられたベアリング支持孔に嵌合され、クランクシャフトを回転自在に支持するベアリングと、前記ベアリングの外輪を前記ベアリング支持孔の内面から離反させる方向に弾性的に押圧するベアリング付勢手段とを備えたクランクシャフトの支持構造であって、
   前記ベアリング付勢手段は、
   前記クランクケースに固定されるバネ受け部材と、
   前記バネ受け部材に付勢支持されて前記ベアリングの外輪に係合するバネ付勢部材とからなり、
   前記ベアリング支持孔が形成された前記クランクケースの壁部に、一端が前記ベアリング支持孔に連通して前記バネ付勢部材が配設され、他端側の開口部に前記バネ受け部材が固定されて前記ベアリング付勢手段が収容される収容孔を設け、
   前記開口部が前記バネ受け部材に塞がれてシールされるように構成したクランクシャフトの支持構造。
2. 前記壁部を挟んで前記開口部が形成される側の空間に発電機が配設され、前記収容孔の近傍に前記発電機のステータを固定する発電機取付孔を設けた請求項１に記載のクランクシャフトの支持構造。
3. 前記クランクシャフト上に、前記ベアリングに隣接して補機を駆動する補機駆動部を設け、前記収容孔を前記補機駆動部の周囲に設けた請求項１または２に記載のクランクシャフトの支持構造。
4. 前記ベアリング付勢手段は、前記クランクシャフトの軸線に対してピストン側に設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載のクランクシャフトの支持構造。

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