JP2005048760A - クランクシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】クランクジャーナル部に第１潤滑油路が設けられ、クランクジャーナル部、クランクアーム部およびクランクピン部には、コネクティングロッドの大端部およびクランクピン部間に潤滑油を導くための第２潤滑油路が設けられるクランクシャフトにおいて、クランクジャーナル部およびクランクアーム部の連設部と、第２潤滑油路の中間部との間の距離を比較的大きく設定することを可能として、圧縮残留応力を付与する加工に伴う引っ張り残留応力による疲労強度低下を回避する。
【解決手段】上死点位置に在るクランクピン部６ｂの軸線およびクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第１平面ＰＬ１に直交してクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第２平面ＰＬ２からクランクシャフト６の回転方向２４とは反対側に９０度以下の角度βをなす位置に軸線を配置するようにして第１潤滑油路２１がクランクジャーナル部６ａに設けられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、クランクシャフトに関し、特に、クランクシャフトに設けられる潤滑油路の構造に関する。

クランクジャーナル部およびクランクケース間の潤滑部からオイルが供給されるようにして両端がクランクジャーナル部の外周に開口した第１潤滑油路がクランクジャーナル部にその一直径線に沿うようにして設けられ、クランクジャーナル部、クランクアーム部およびクランクピン部には、コネクティングロッドの大端部およびクランクピン部間に潤滑油を導くための第２潤滑油路が設けられるようにしたクランクシャフトが、たとえば特許文献１等で既に知られている。
特開平６−５５３１９号公報

ところで、一端を第１潤滑油路に連通せしめた第２潤滑油路の他端は、コネクティングロッドからの圧縮荷重が作用する位置を避けてクランクピン部の外周に開口するものであり、第１潤滑油路はクランクジャーナル部の軸方向中央部に設けられるので、クランクピン部およびクランクアーム部の連結部を通るように第２潤滑油路を配置するために、第２潤滑油路は、クランクジャーナル部およびクランクピン部の軸線を通る平面と斜めに交差するとともに、その平面への投影図上ではクランクジャーナル部およびクランクピン部の軸線と斜めに交差するように配置されることになる。

しかるに上記従来のものでは、第１潤滑油路が前記平面と直交する軸線を有してクランクジャーナル部に設けられており、クランクジャーナル部およびクランクピン部の軸線を通る平面への投影図上で第２潤滑油路は比較的緩やかに傾斜しており、クランクジャーナル部およびクランクアーム部の連設彎曲部に第２潤滑油路の中間部が比較的近い位置に配置されることになり、前記連設彎曲部および第２潤滑油路の中間部間での肉厚が比較的薄くなってしまう。特に、強度向上を図るために表面に高周波焼き入れ等を施して、圧縮残留応力を付与したときには、表面から内部に向かうにつれて残留応力が圧縮から引っ張りに転じるので、前記連設彎曲部および第２潤滑油路の中間部間での肉厚が薄いと、第２潤滑油路の中間部内面に引っ張り応力が作用して材料の耐力を超えてしまう可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランクジャーナル部およびクランクアーム部の連設部と、第２潤滑油路の中間部との間の距離を比較的大きく設定することを可能として、圧縮残留応力を付与する加工に伴う引っ張り残留応力による疲労強度低下を回避し得るようにしたクランクシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、クランクケースで回転自在に支承されるとともに前記クランクケース側から供給される潤滑油を受け入れ可能として両端を開放した第１潤滑油路が一直径線に沿って設けられるクランクジャーナル部と、コネクティングロッドの大端部が回動可能に連結されるクランクピン部と、前記クランクジャーナル部および前記クランクピン部間を結ぶクランクアーム部とを一体に有するとともに、一端を第１潤滑油路に連通させるとともに他端を前記クランクピン部の外周に開口して直線状に延びる第２潤滑油路が、前記クランクジャーナル部、前記クランクアーム部および前記クランクピン部に設けられ、前記クランクジャーナル部および前記クランクピン部の外周面と、前記クランクジャーナル部および前記クランクアーム部の連結部外表面とには圧縮残留応力を付与する加工が施されるクランクシャフトにおいて、上死点位置に在る前記クランクピン部の軸線および前記クランクジャーナル部の軸線を含む第１平面に直交して前記クランクジャーナル部の軸線を含む第２平面からクランクシャフトの回転方向とは反対側に９０度以下の角度をなす位置に軸線を配置するようにして第１潤滑油路がクランクジャーナル部に設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、第１潤滑油路の軸線が、上死点位置に在るクランクピン部の軸線およびクランクジャーナル部の軸線を含む第１平面に直交してクランクジャーナル部の軸線を含む第２平面からクランクシャフトの回転方向とは反対側に９０度以下の角度をなす位置に配置されるので、第２潤滑油路の傾斜角度を比較的大きく設定することが可能となり、クランクジャーナル部およびクランクアーム部の連設彎曲部と第２潤滑油路の中間部との間での肉厚を比較的厚く設定し得るようにして、高周波焼き入れに伴う引っ張り残留応力に起因した疲労強度低下が第２潤滑油路の中間部で生じることを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すものであり、図１はクランクケースの一部の縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の要部拡大図、図４は図１からクランクケースを省略した状態でのクランクシャフトの断面図、図５は図４の５−５線断面図である。

先ず図１および図２において、多気筒のディーゼルエンジンのクランクケース５には、クランクシャフト６の軸方向に間隔をあけて複数のジャーナル壁５ａ，５ａ…が設けられており、各ジャーナル壁５ａ，５ａ…と、それらのジャーナル壁５ａ，５ａ…に一対ずつのボルト８，８…でそれぞれ締結されるベアリングキャップ７，７…とで、クランクシャフト６のクランクジャーナル部６ａ…が回転自在に支承される。

クランクシャフト６は、複数のクランクジャーナル部６ａ…と、複数のクランクピン部６ｂ…と、各クランクピン部６ｂ…の両端およびクランクジャーナル部６ａ…間を結ぶ一対ずつ複数組のクランクアーム部６ｃ，６ｄ…とを一体に備えるものであり、各クランクジャーナル部６ａ…および各クランクピン部６ｂ…の外周面と、前記クランクジャーナル部６ａ…および前記クランクアーム部６ｃ，６ｄ…の連結部外表面とには、強度向上のための高周波焼き入れが施される。

図３を併せて参照して、ジャーナル壁５ａには半円状の上部軸受半部９が設けられ、ベアリングキャップ７には、前記上部軸受半部９と協働して円形の軸受孔１１を形成する半円状の下部軸受半部１０が設けられる。上部軸受半部９の周方向中間部には、円弧状に凹んだ凹部１２が設けられており、クランクケース５に設けられたメインギャラリー１３からの潤滑油を前記凹部１２に導く連通油路１４がジャーナル壁５ａに設けられる。

クランクシャフト６のクランクジャーナル部６ａおよび上部軸受半部９間には、半円状の上部軸受メタル１５が介装され、前記クランクジャーナル部６ａおよび下部軸受半部１０間には、上部軸受メタル１５に連なってリング状をなすようにして半円状に形成される下部軸受メタル１６が介装される。しかも上部軸受メタル１５の内周にはその周方向全長にわたる油溝１７が設けられており、油溝１７および前記凹部１２間を連通する連通孔１８が上部軸受メタル１５に設けられる。

ところで、エンジンの爆発行程で下部軸受メタル１６には比較的大きな圧縮荷重が作用するものであり、特にディーゼルエンジンでは大きな圧縮荷重が作用するので、下部軸受メタル１６の内周には、面圧を低く抑えるための油溝は設けられていない。

而して上部および下部軸受メタル１５，１６と、クランクジャーナル部６ａとの間には、クランクシャフト６の回転に応じて、前記油溝１７から潤滑油が供給されることになる。

クランクシャフト６のクランクピン部６ｂには、リング状の軸受メタル１９を介してコネクティンロッド２０の大端部２０ａが回動可能に連結され、軸受メタル１９およびクランクピン部６ｂ間には、前記油溝１７からの潤滑油がクランクシャフト６に設けられる第１および第２潤滑油路２１，２２を介して供給される。

図４を併せて参照して、第１潤滑油路２１は、クランクケース５のメインギャラリー１３から連通油路１４、凹部１２、連通孔１８および油溝１７を経て供給される潤滑油を、回転位置にかかわらず両端の少なくとも一方から受け入れることを可能として、両端をクランクジャーナル部６ａの外周に開放しつつクランクジャーナル部６ａの軸方向中間部で一直径線に沿って延びるようにしてクランクジャーナル部６ａに設けられる。

また第２潤滑油路２２は、第１潤滑油路２１からの潤滑油を、クランクピン部６ｂおよび軸受メタル１９間に供給すべく、クランクジャーナル部６ａ、両クランクアーム部６ｃ，６ｄの一方６ｃおよび前記クランクピン部６ｂに一直線状に延びるようにして設けられるものであり、第２潤滑油路２２の一端は第１潤滑油路２１に連通され、第２潤滑油路２２の他端はクランクピン部６ｂの外周に開口される。

しかも第２潤滑油路２２の一端は、高周波焼き入れによるクランクジャーナル部６ａの有効硬化層２３（図３において点描で示す部分）よりも内方で第１潤滑油路２１に連通される。また第２潤滑油路２２の他端は、コネクティングロッド２０からの圧縮荷重が作用する位置を避けてクランクピン部６ｂの外周に開口するものであり、図４で示すように、上死点位置にあるクランクピン部６ｂの軸線およびクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第１平面Ｐ１からクランクシャフト６の回転方向２４に沿って９０度以下の角度αをなす位置でクランクピン部６ｂの外周に開口される。

また第１潤滑油路２１は、前記第１平面ＰＬ１に直交してクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第２平面ＰＬ２からクランクシャフト６の回転方向とは反対側に９０度以下の角度βをなす位置に軸線を配置するようにしてクランクジャーナル部６ａに設けられている。

次にこの実施例の作用について説明すると、第１潤滑油路２１の軸線が、上死点位置に在るクランクピン部６ｂの軸線およびクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第１平面ＰＬ１に直交してクランクジャーナル部６ａの軸線を含む第２平面ＰＬ２からクランクシャフト６の回転方向２４とは反対側に９０度以下の角度βをなす位置に配置される。このため図４および図５で示すように、第２潤滑油路２２の傾斜角度を比較的大きく設定することが可能となり、クランクジャーナル部６ａおよびクランクアーム部６ｃの連設彎曲部と、第２潤滑油路２２の中間部との間での肉厚を比較的厚く設定し得るようにして、高周波焼き入れに伴う引っ張り残留応力に起因した疲労強度低下が第２潤滑油路２２の中間部で生じることを回避することができる。

それに対し、従来のように、第１潤滑油路２１が第１平面ＰＬ１と直交する軸線を有してクランクジャーナル部６ａに設けられている場合には、第１潤滑油路２１への第２潤滑油路２２への連通部およびクランクジャーナル部６ａの外周間の距離を同一としたときには、図５の鎖線で示すように、第２潤滑油路２２の傾斜角度が比較的緩やかとなり、クランクジャーナル部６ａおよびクランクアーム部６ｃの連設彎曲部と、第２潤滑油路２２の中間部との間での肉厚が、本発明に従うものよりも薄くなってしまう。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば圧縮残留応力を付与する加工がロール加工であってもよい。

クランクケースの一部の縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１からクランクケースを省略した状態でのクランクシャフトの断面図である。 図４の５−５線断面図である。

符号の説明

５・・・クランクケース
６・・・クランクシャフト
６ａ・・・クランクジャーナル部
６ｂ・・・クランクピン部
６ｃ・・・クランクアーム部
２０・・・コネクティングロッド
２０ａ・・・コネクティングロッドの大端部
２１・・・第１潤滑油路
２２・・・第２潤滑油路
２４・・・回転方向
ＰＬ１・・・第１平面
ＰＬ２・・・第２平面
β・・・角度

Claims (1)

1. クランクケース（５）で回転自在に支承されるとともに前記クランクケース（５）側から供給される潤滑油を受け入れ可能として両端を開放した第１潤滑油路（２１）が一直径線に沿って設けられるクランクジャーナル部（６ａ）と、コネクティングロッド（２０）の大端部（２０ａ）が回動可能に連結されるクランクピン部（６ｂ）と、前記クランクジャーナル部（６ａ）および前記クランクピン部（６ｂ）間を結ぶクランクアーム部（６ｃ）とを一体に有するとともに、一端を第１潤滑油路（２１）に連通させるとともに他端を前記クランクピン部（６ｂ）の外周に開口して直線状に延びる第２潤滑油路（２２）が、前記クランクジャーナル部（６ａ）、前記クランクアーム部（６ｃ）および前記クランクピン部（６ｂ）に設けられ、前記クランクジャーナル部（６ａ）および前記クランクピン部（６ｂ）の外周面と、前記クランクジャーナル部（６ａ）および前記クランクアーム部（６ｃ）の連結部外表面とには圧縮残留応力を付与する加工が施されるクランクシャフトにおいて、上死点位置に在る前記クランクピン部（６ｂ）の軸線および前記クランクジャーナル部（６ａ）の軸線を含む第１平面（ＰＬ１）に直交して前記クランクジャーナル部（６ａ）の軸線を含む第２平面（ＰＬ２）からクランクシャフト（６）の回転方向（２４）とは反対側に９０度以下の角度（β）をなす位置に軸線を配置するようにして第１潤滑油路（２１）がクランクジャーナル部（６ａ）に設けられることを特徴とするクランクシャフト。

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