JP2004278763A - Crank shaft of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるクランク軸に関し、特にドライブギアを備えたクランク軸に関する。
【0002】
【従来の技術】
この動力取出し用のドライブギアをクランクウエブに備えるクランク軸は、別途専用のドライブギアを必要とせず内燃機関の幅を狭めることができるので、既に車両の内燃機関に広く適用されている。
【0003】
そこで用いられているドライブギアは、平ギアである。
鍛造または鋳造で一体に成型される一体式クランク軸の場合、かかる平ギアの平歯を歯切り盤で研削するため、ドライブギアの両側のクランクウエブの外径寸法が制約を受けることになる。
【0004】
すなわちドライブギアのギア歯研削の際に、両側のクランクウエブが邪魔にならないようクランクウエブの外径寸法は、ドライブギアの平歯の歯底径寸法より大きくすることができない。
したがって十分なカウンタウエイトを径を大きくして得ることが困難だった。
【0005】
そこでクランクウエブを分割型とし、クランク軸の本体側クランクウエブに後から分割クランクウエブを一体に取付ける例が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−93746号公報
【0007】
特許文献1では、クランク軸の本体側クランクウエブの外径寸法は、ドライブギアの平歯の歯底径寸法より小さくして歯研削を容易とし、後から歯底径寸法より大きい外径寸法の主にカウンタウエイトとして作用する分割クランクウエブを一体に合体させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来、クランク軸のクランクウエブに設けられるドライブギアは、平ギアであるので、各歯にかかる荷重の変動が大きくメカニカルノイズが発生する場合がある。
【0009】
また一体型クランク軸の場合、平歯の歯底径寸法に制約されてクランクウエブの外径寸法を大きく設定できない。
そこで十分なカウンタウエイトを得るため分割型クランクウエブとした場合、クランク軸の本体側クランクウエブは平歯の歯底径寸法に制約を受けるので、分割クランクウエブが大型化する。
【0010】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、メカニカルノイズを低減し、クランクウエブの外径を大きく設定でき、分割型クランクウエブとした場合でも分割クランクウエブを小さくできる内燃機関のクランク軸を供する点にある。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項1記載の発明は、内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸において、前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアが設けられた内燃機関のクランク軸とした。
【0012】
クランク軸のクランクウエブに設けられるヘリカルギアは、噛合率が大きくて各歯にかかる荷重の変動が少なく、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現できる。
【0013】
クランク軸のクランクウエブに設けられるギアがヘリカルギアであると、はす歯の研削は、歯すじのねじれ角だけ斜めにできるので、その両側のクランクウエブはヘリカルギアの歯底径寸法より小さくする必要がない。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関のクランク軸において、前記ヘリカルギアは、クランクウエブの周縁にはす歯を刻設して一体に形成されたことを特徴とする。
【0015】
クランクウエブの周縁にはす歯を刻設してヘリカルギアを一体に形成しても、前記したようにクランクウエブの径を大きくして十分なカウンタウエイトを得易い。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図1ないし図5に基づき説明する。
本実施の形態に係るクランク軸1は、例えば自動二輪車の4サイクル並列4気筒内燃機関に適用されたものであり、そのクランク軸1の全体の側面図を図1に示す。
【0017】
図1を参照してクランク軸1は、回転中心軸Lに両端を含め5つの回転軸部分であるクランクジャーナルJ1,J2,J3,J4,J5が左から順にあり、隣り合う4つのクランクジャーナル間にピストンにコネクティングロッドを介して連接されるクランクピンP1,P2,P3,P4が回転中心軸Lから変位して設けられている。
【0018】
クランクピンP1の両側のクランクウエブW1a,W1bがクランクピンP1とクランクジャーナルJ1,J2を連結し、クランクピンP2の両側のクランクウエブW2a,W2bがクランクピンP2とクランクジャーナルJ2,J3を連結し、クランクピンP3の両側のクランクウエブW3a,W3bがクランクピンP3とクランクジャーナルJ3,J2を連結し、クランクピンP4の両側のクランクウエブW4a,W4bがクランクピンP4とクランクジャーナルJ4,J5を連結している。
【0019】
概ね以上のような構成からなるクランク軸1は、全体を鍛造または鋳造で一体成型されている。
そしてクランクピンP4とクランクジャーナルJ4を連結するクランクウエブW4aの外周面に、ねじり角約30度のはす歯hが研削されてクランクウエブW4a自体がヘリカルギアであるプライマリドライブギア2を構成している。
【0020】
クランク軸1が内燃機関に組み込まれると、プライマリドライブギア2は変速機におけるメイン軸の端部に設けられるクラッチのアウタに固着されるプライマリドリブンギアと噛み合い、クランク軸1の回転を変速機側にクラッチを介して伝達する。
【0021】
このプライマリドライブギア2のはす歯hの歯先径(最大径)寸法をD1、歯底径寸法をD2とする。
クランクウエブW1a,W2b,W3a,W4bは、クランクピンP1,P2,P3,P4の保持側と回転中心軸Lを挟んで反対側にカウンタウエイトC1,C2,C3,C4を備えている。
【0022】
特に両端のクランクウエブW1a,W4bは、分割型でクランク軸と一体に成型される本体側クランクウエブに別体の分割クランクウエブが合体して構成される。
両クランクウエブW1a,W4bとも同じ構造の分割型であり、プライマリドライブギア2の隣りのクランクウエブW4bについて図2ないし図4に基づいて説明する。
【0023】
クランクウエブW4bの本体側クランクウエブ3は、直径d1の円板の2箇所を切り欠いてまさかりのような輪郭形状をしており(図2参照)、回転中心軸Lに関して対称に小展開部3aと大展開部3bが展開しており、その小展開部3aにクランクピンP4が突出形成されており、大展開部3bがカウンタウエイトC4の一部となっている。
【0024】
図5に示すように本体側クランクウエブ3の外径d1は、隣りのプライマリドライブギア2の歯底径D2より大きく歯先径D1より小さい、すなわち本体側クランクウエブ3の外径d1は、D2<d1<D1の関係にある。
【0025】
大展開部3bには、その外周縁に沿って同径上に5つのねじ孔3dが等間隔に穿孔されている。
本体側クランクウエブ3の中心部は、中径円柱部3cがいくらか膨出し、同中径円柱部3cを経て小径のクランクジャーナルJ5が形成されている。
【0026】
一方、分割クランクウエブ4は、本体側クランクウエブ3の外径d1より小さい外径で前記中径円柱部3cと同径の内径の円環部4a、同円環部4aの半部が径方向に延出し扇状に展開した展開部4bおよび同展開部4bの外周縁部が軸方向に延出した円弧部4cとからなる。
【0027】
分割クランクウエブ4の展開部4bは、本体側クランクウエブ3の大展開部3bと同じ形状をしており、外径がいくらか大展開部3bより大きい。
そして該展開部4bには、前記大展開部3bの5つのねじ孔3dに対応して円錐状に縁取りされた5つの挿通孔4dが穿設されている。
【0028】
また、円弧部4cの延出した軸方向幅は、本体側クランクウエブ3の大展開部3bの幅に略等しく、円弧部4cの内径は本体側クランクウエブ3の外径d1に等しく、円弧部4cの外径は前記プライマリドライブギア2の最大径D1より大きい。
【0029】
したがって本体側クランクウエブ3に分割クランクウエブ4を合体する場合、本体側クランクウエブ3の中径円柱部3cに分割クランクウエブ4の円環部4aを嵌合すると、分割クランクウエブ4の円弧部4cが本体側クランクウエブ3の大展開部3bの外周を覆うように嵌る。
【0030】
そして一致した5つの本体側クランクウエブ3のねじ孔3dと分割クランクウエブ4の挿通孔4dにそれぞれ六角穴付きボルト5を挿通しねじ孔3dに螺入し本体側クランクウエブ3に分割クランクウエブ4を一体に緊締する。
【0031】
本体側クランクウエブ3の大展開部3bと分割クランクウエブ4の展開部4bが、5つの六角穴付きボルト5とともにクランクウエブW4bのカウンタウエイトC4を構成する。
【0032】
プライマリドライブギア2のもう一方の側のクランクウエブW3bの外径d2も、前記本体側クランクウエブ3の外径d1と同様に、プライマリドライブギア2の歯底径D2より大きく歯先径D1より小さい、すなわちD2<d2<D1の関係にある。
【0033】
前記したようにクランクウエブW4bは、本体側クランクウエブ3と分割クランクウエブ4に分割されており、一体成型されたクランク軸1のクランクウエブW4aの外周面にねじれ角約30度のはす歯hを歯切り盤で研削した後に、分割クランクウエブ4を取り付けることができる。
【0034】
プライマリドライブギア2のギア歯研削の際して、プライマリドライブギア2の両隣りの本体側クランクウエブ3とクランクウエブW3bの外径d1,d2が研削歯の歯底径D2より大きいが、ねじれ角約30度のはす歯hを研削するので、ねじれ角だけ斜めになった歯底の歯すじ方向の接線が本体側クランクウエブ3およびクランクウエブW3bと干渉することを避けることができ、はす歯hを研削することが可能である。
【0035】
はす歯hを研削してヘリカルギアを形成した後、本体側クランクウエブ3に前記したように分割クランクウエブ4を合体してクランクウエブW4bを構成することで、分割クランクウエブ4の展開部4bにより十分な重量のカウンタウエイトC4を得ることができる。
【0036】
以上のようにプライマリドライブギア2をヘリカルギアとすることで、両隣りの本体側クランクウエブ3とクランクウエブW3bの外径d1,d2を、ヘリカルギアの歯底径寸法より小さくする必要がない。
【0037】
分割型のクランクウエブW4bにおいて本体側クランクウエブ3の径を大きくできるので、逆に分割クランクウエブ4を小さくしても十分なカウンタウエイトを得ることができる。
また、分割クランクウエブ4を小さくすることで、本体側クランクウエブ3への取付け用の六角穴付きボルト5を小さくすることができる。
【0038】
このように分割型のクランクウエブW4bにおいて本体側クランクウエブ3の外径d1をプライマリドライブギア2の歯底径D2より大きくできるので、分割クランクウエブ4による調節が容易で自由度が大きい。
【0039】
そしてプライマリドライブギア2をヘリカルギアとすることで、変速機側のプライマリドリブンギアとの噛合率を大きくして各歯にかかる荷重の変動を少なくし、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現することができる。
【0040】
以上の実施の形態は一体式クランク軸であったが、部分部分を互いに圧入等により組み立てる組立て式クランク軸の場合においては、クランクウエブにドライブギアを形成するのは容易であり、同ドライブギアをヘリカルギアとすることで、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るクランク軸の全体側面図である。
【図2】図1におけるII矢視図である。
【図3】図1におけるIII−III線に沿って切断した断面図である。
【図4】要部断面図である。
【図5】同分解断面図である。
【符号の説明】
J1,J2,J3,J4,J5…クランクジャーナル、P1,P2,P3,P4…クランクピン、W1a,W1b,W2a,W2b,W3a,W3b,W4a,W4b…クランクウエブ、C1,C2,C3,C4…カウンタウエイト、
1…クランク軸、2…プライマリドライブギア、3…本体側クランクウエブ、4…分割クランクウエブ、5…六角穴付きボルト。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crankshaft in an internal combustion engine, and particularly to a crankshaft having a drive gear.
[0002]
[Prior art]
The crankshaft provided with the drive gear for taking out power on the crank web can reduce the width of the internal combustion engine without requiring a special drive gear separately, and is therefore already widely applied to the internal combustion engine of a vehicle.
[0003]
The drive gear used there is a spur gear.
In the case of an integral crankshaft integrally formed by forging or casting, since the spurs of such a spur gear are ground by a gear cutting machine, the outer diameters of the crank webs on both sides of the drive gear are restricted.
[0004]
That is, when grinding the gear teeth of the drive gear, the outer diameter of the crank web cannot be larger than the root diameter of the spur teeth of the drive gear so that the crank webs on both sides do not interfere.
Therefore, it was difficult to obtain a sufficient counterweight by increasing the diameter.
[0005]
Therefore, there has been proposed an example in which the crank web is of a split type and the split crank web is integrally attached to the crank web on the main body side of the crankshaft later (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-93746
In
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, since a drive gear provided on a crank web of a crankshaft is a flat gear, the load applied to each tooth fluctuates greatly and mechanical noise may occur.
[0009]
In the case of an integral crankshaft, the outer diameter of the crank web cannot be set large because of the restriction on the root diameter of the spur teeth.
Therefore, if a split crank web is used to obtain a sufficient counterweight, the crank web on the main body side of the crankshaft is restricted by the root diameter of the spur teeth, so that the split crank web becomes large.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and its object is to reduce mechanical noise, set a large outer diameter of a crank web, and reduce a split crank web even in the case of a split crank web. The point is to provide the crankshaft of the internal combustion engine.
[0011]
Means for Solving the Problems and Functions and Effects
In order to achieve the above object, the invention according to
[0012]
The helical gear provided on the crank web of the crankshaft has a large meshing ratio, less variation in the load applied to each tooth, reduces mechanical noise, and can realize quiet and smooth transmission.
[0013]
If the gear provided on the crank web of the crankshaft is a helical gear, the helical gear can be slanted by the helix angle of the tooth trace, so the crank webs on both sides of the helical gear should be smaller than the root diameter of the helical gear. No need.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the crankshaft for the internal combustion engine according to the first aspect, the helical gear is formed integrally by engraving helical teeth on a peripheral edge of a crank web.
[0015]
Even if a helical gear is integrally formed by engraving a helical gear on the periphery of the crank web, it is easy to obtain a sufficient counterweight by increasing the diameter of the crank web as described above.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
The
[0017]
Referring to FIG. 1, a
[0018]
The crank webs W1a and W1b on both sides of the crankpin P1 connect the crankpin P1 and the crank journals J1 and J2, and the crank webs W2a and W2b on both sides of the crankpin P2 connect the crankpin P2 and the crank journals J2 and J3, The crank webs W3a and W3b on both sides of the crankpin P3 connect the crankpin P3 and the crank journals J3 and J2, and the crank webs W4a and W4b on both sides of the crankpin P4 connect the crankpin P4 and the crank journals J4 and J5. I have.
[0019]
The
The outer peripheral surface of the crank web W4a connecting the crank pin P4 and the crank journal J4 is ground with a helical tooth h having a torsion angle of about 30 degrees to constitute the
[0020]
When the
[0021]
The tip diameter (maximum diameter) of the helical teeth h of the
The crank webs W1a, W2b, W3a, W4b have counterweights C1, C2, C3, C4 on the opposite side of the rotation center axis L with respect to the holding side of the crankpins P1, P2, P3, P4.
[0022]
In particular, the crank webs W1a and W4b at both ends are formed by combining a separate crank web with a main body side crank web integrally formed with a crankshaft.
Both of the crank webs W1a and W4b are of the split type having the same structure, and the crank web W4b adjacent to the
[0023]
The main body-side crank
[0024]
As shown in FIG. 5, the outer diameter d1 of the main body side crank
[0025]
Five
At the center of the main body side crank
[0026]
On the other hand, the divided crank
[0027]
The unfolded
The developing
[0028]
The extended axial width of the arc portion 4c is substantially equal to the width of the large deployed
[0029]
Therefore, when the divided crank
[0030]
The
[0031]
The large unfolded
[0032]
The outer diameter d2 of the crank web W3b on the other side of the
[0033]
As described above, the crank web W4b is divided into the main body side crank
[0034]
When the gear teeth of the
[0035]
After the helical gear is formed by grinding the helical teeth h, the split crank
[0036]
By using the helical gear as the
[0037]
Since the diameter of the main body side crank
Further, by reducing the size of the divided crank
[0038]
As described above, in the split type crank web W4b, the outer diameter d1 of the main body side crank
[0039]
By using the helical gear for the
[0040]
Although the above-described embodiment is an integral crankshaft, in the case of an assembled crankshaft in which parts are assembled together by press-fitting or the like, it is easy to form a drive gear on the crank web, and the drive gear By using a helical gear, mechanical noise can be reduced and quiet and smooth transmission can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view of a crankshaft according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of the arrow II in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a main part.
FIG. 5 is an exploded sectional view of the same.
[Explanation of symbols]
J1, J2, J3, J4, J5: Crank journal, P1, P2, P3, P4: Crank pin, W1a, W1b, W2a, W2b, W3a, W3b, W4a, W4b: Crank web, C1, C2, C3, C4 … Counter weight,
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアが設けられたことを特徴とする内燃機関のクランク軸。In a crankshaft that converts a reciprocating motion of a piston in an internal combustion engine into a rotary motion,
A crankshaft for an internal combustion engine, wherein a helical gear is provided on a crank web of the crankshaft.
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JP2006170286A (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Mazda Motor Corp | Method of manufacturing crankshaft with balancer drive gear |
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2003
- 2003-03-18 JP JP2003074457A patent/JP2004278763A/en active Pending
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