JP2005140159A

JP2005140159A - Crank shaft

Info

Publication number: JP2005140159A
Application number: JP2003374461A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayama; 健二羽山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crank shaft capable of achieving both of reduction of vibration and reduction in weight. <P>SOLUTION: An opening diameter b5 of a hollow part 5K of a crank journal 5J closest to a rear end part 16 connected with a flywheel 12 is smaller than opening diameters b1-b4 of hollow parts 1K-4K of the other crank journals 1J-4J. Whereby the rigidity of the crank journal 5J can be increased in comparison with that of the other crank journals 1J-4J, and the other crank journals 1J-4J can reduce its weight. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関に用いられるクランクシャフトに関し、特に、内部に中空部が形成されているクランクシャフトに関する。 The present invention relates to a crankshaft used for an internal combustion engine, and more particularly to a crankshaft in which a hollow portion is formed.

クランクシャフトにおいては、軽量化を行うためにその内部を中空化する技術が提案されている。この内部が中空化されたクランクシャフトの従来例が特開昭６３−１４０１０４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１のクランクシャフトにおいては、後方側にフライホイールが連結され、前方になるに従いカウンターウェイトの質量を順次小さくするとともにクランクピンの内部に形成される中空部を順次大きくしている。これによって、捩り振動の低減化と軽量化の両立を図っている。 In order to reduce the weight of a crankshaft, a technique for hollowing out the inside of the crankshaft has been proposed. A conventional example of a crankshaft having a hollow inside is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-140104 (Patent Document 1). In the crankshaft of Patent Document 1, a flywheel is connected to the rear side, and the mass of the counterweight is sequentially reduced toward the front, and the hollow portion formed inside the crankpin is sequentially increased. This achieves both reduction of torsional vibration and weight reduction.

さらに、内部が中空化されたクランクシャフトのその他の例として、特許文献２のクランクシャフトが開示されている。 Furthermore, the crankshaft of patent document 2 is disclosed as another example of the crankshaft hollowed inside.

特開昭６３−１４０１０４号公報JP 63-140104 A 実開平１−１４１９２０号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-141920

特許文献１においては、前方になるに従いクランクピンの内部に形成される中空部を順次大きくしているため、クランクピンの剛性が気筒ごとに異なってくる。したがって、クランクシャフトの振動モードを適切に調整することが難しくなり、振動を十分に低減することが困難であるという問題点がある。 In Patent Document 1, since the hollow portion formed inside the crankpin is sequentially increased toward the front, the rigidity of the crankpin is different for each cylinder. Therefore, it is difficult to properly adjust the vibration mode of the crankshaft, and it is difficult to sufficiently reduce the vibration.

本発明は、振動低減化及び軽量化の両立性を向上させることができるクランクシャフトを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the crankshaft which can improve compatibility of vibration reduction and weight reduction.

本発明に係るクランクシャフトは、各クランクジャーナルの内部に中空部が形成されており、一端部にフライホイールが連結されるクランクシャフトであって、各クランクジャーナルの外径が略等しく、前記一端部に最も近接しているクランクジャーナルの内部における中空部の抜き径は、他のクランクジャーナルの内部における中空部の抜き径より小さいことをことを要旨とする。 The crankshaft according to the present invention is a crankshaft in which a hollow portion is formed inside each crank journal and a flywheel is connected to one end portion, and the outer diameter of each crank journal is substantially equal, and the one end portion The gist of the present invention is that the diameter of the hollow portion inside the crank journal closest to is smaller than the diameter of the hollow portion inside the other crank journal.

本発明においては、各クランクジャーナルの外径が略等しく、フライホイールが連結される一端部に最も近接しているクランクジャーナルの内部における中空部の抜き径が他のクランクジャーナルの内部における中空部の抜き径より小さい。これによって、高剛性が要求されるフライホイールに最も近接しているクランクジャーナルについて他のクランクジャーナルより剛性を高くすることができるとともに、他のクランクジャーナルについて軽量化を実現できる。したがって、本発明によれば、振動低減化及び軽量化の両立性を向上させることができる。さらに、各クランクジャーナルの外径が略等しいことにより、各クランクジャーナルを回転支持するためのベアリングに同一部品を使用することができるので、コスト低減も実現できる。 In the present invention, the outer diameters of the crank journals are substantially equal, and the diameter of the hollow portion inside the crank journal closest to the one end to which the flywheel is connected is the same as the hollow portion inside the other crank journal. Smaller than the diameter. As a result, the crank journal closest to the flywheel requiring high rigidity can be made more rigid than the other crank journals, and the other crank journals can be reduced in weight. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve compatibility between vibration reduction and weight reduction. Further, since the outer diameters of the crank journals are substantially equal, the same components can be used for the bearings for rotating and supporting the crank journals, so that the cost can be reduced.

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図１，２は、本発明の実施形態に係るクランクシャフトの構成の概略を示す図であり、図１は外観図を示し、図２は内部構成図を示す。そして、図１，２は、４気筒の内燃機関に用いられるクランクシャフトに本発明を適用した場合を示す。本実施形態に係るクランクシャフトは、クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊ、クランクピン１Ｐ〜４Ｐ、及びクランクアーム１Ａ〜８Ａを備えている。なお、本実施形態においては、図示しないプーリが連結される方の端部を前端部１４とし、フライホイール１２が連結される方の端部を後端部１６とする。また、図１，２においては、後端部１６にフライホイール１２が連結されている状態でクランクシャフトを図示している。 1 and 2 are diagrams schematically showing the configuration of a crankshaft according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows an external view, and FIG. 2 shows an internal configuration diagram. 1 and 2 show a case where the present invention is applied to a crankshaft used in a four-cylinder internal combustion engine. The crankshaft according to the present embodiment includes crank journals 1J to 5J, crank pins 1P to 4P, and crank arms 1A to 8A. In this embodiment, an end portion to which a pulley (not shown) is connected is referred to as a front end portion 14, and an end portion to which the flywheel 12 is connected is referred to as a rear end portion 16. 1 and 2, the crankshaft is illustrated with the flywheel 12 connected to the rear end portion 16.

クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊは、ベアリング（メタル）によって図示しないクランク室内に回転可能に支持される。クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊの中で、クランクジャーナル１Ｊが前端部１４に最も近接しており、以下、前端部１４に近い順にクランクジャーナル２Ｊ、クランクジャーナル３Ｊ、及びクランクジャーナル４Ｊが配設されており、クランクジャーナル５Ｊが後端部１６に最も近接している。そして、クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊの内部には、中空部１Ｋ〜５Ｋがそれぞれ形成されている。 The crank journals 1J to 5J are rotatably supported by a bearing (metal) in a crank chamber (not shown). Among the crank journals 1J to 5J, the crank journal 1J is closest to the front end portion 14, and hereinafter, the crank journal 2J, the crank journal 3J, and the crank journal 4J are arranged in order from the front end portion 14. The crank journal 5J is closest to the rear end portion 16. And hollow parts 1K-5K are formed in crank journals 1J-5J, respectively.

クランクピン１Ｐ〜４Ｐは、ベアリング（メタル）を介して図示しないコネクティングロッドに回転可能に連結される。クランクピン１Ｐ〜４Ｐの中で、クランクピン１Ｐが前端部１４に最も近接しており、以下、前端部１４に近い順にクランクピン２Ｐ及びクランクピン３Ｐが配設されており、クランクピン４Ｐが後端部１６に最も近接している。そして、クランクピン１Ｐ〜４Ｐの内部には、中空部１Ｑ〜４Ｑがそれぞれ形成されている。 The crank pins 1P to 4P are rotatably connected to a connecting rod (not shown) via a bearing (metal). Among the crankpins 1P to 4P, the crankpin 1P is closest to the front end portion 14, and the crankpin 2P and the crankpin 3P are disposed in the order closer to the front end portion 14 below. It is closest to the end 16. And hollow part 1Q-4Q is formed in the inside of crankpin 1P-4P, respectively.

クランクアーム１Ａ〜８Ａの各々は、クランクジャーナルとクランクピンとを連結している。そして、クランクアーム１Ａ〜８Ａには、カウンターウェイト１Ｗ〜８Ｗがそれぞれ設けられている。 Each of the crank arms 1A to 8A connects a crank journal and a crank pin. The crank arms 1A to 8A are provided with counterweights 1W to 8W, respectively.

中空部１Ｋ〜５Ｋ，１Ｑ〜４Ｑは互いに連通していることで、クランクシャフト内の中空部は一体化されている。なお、本実施形態に係るクランクシャフトについては、鋳造により一体成形を行うことができる。 The hollow portions 1K to 5K and 1Q to 4Q communicate with each other, so that the hollow portion in the crankshaft is integrated. Note that the crankshaft according to the present embodiment can be integrally formed by casting.

本実施形態においては、各クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊに関して外径ａ１〜ａ５は略等しい。そして、各クランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊに関して中空部１Ｋ〜４Ｋの抜き径ｂ１〜ｂ４は略等しい。ただし、クランクジャーナル５Ｊの中空部５Ｋの抜き径ｂ５は、クランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊの中空部１Ｋ〜４Ｋの抜き径ｂ１〜ｂ４より小さい。したがって、クランクジャーナル５Ｊの肉厚は、クランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊの肉厚より厚い。 In the present embodiment, the outer diameters a1 to a5 are substantially equal for the crank journals 1J to 5J. And the extraction diameters b1-b4 of the hollow parts 1K-4K are substantially equal regarding each crank journal 1J-4J. However, the diameter b5 of the hollow portion 5K of the crank journal 5J is smaller than the diameters b1 to b4 of the hollow portions 1K to 4K of the crank journals 1J to 4J. Therefore, the wall thickness of the crank journal 5J is larger than the wall thickness of the crank journals 1J to 4J.

また、各クランクピン１Ｐ〜４Ｐに関して外径ｃ１〜ｃ４は略等しい。そして、各クランクピン１Ｐ〜３Ｐに関して中空部１Ｑ〜３Ｑの抜き径ｄ１〜ｄ３は略等しい。ただし、クランクピン４Ｐの中空部４Ｑの抜き径ｄ４は、クランクピン１Ｐ〜３Ｐの中空部１Ｑ〜３Ｑの抜き径ｄ１〜ｄ３より小さい。したがって、クランクピン４Ｐの肉厚は、クランクピン１Ｐ〜３Ｐの肉厚より厚い。 Further, the outer diameters c1 to c4 are substantially equal with respect to the crank pins 1P to 4P. And about each crankpin 1P-3P, the hollow diameters 11-d3 of hollow part 1Q-3Q are substantially equal. However, the diameter d4 of the hollow portion 4Q of the crankpin 4P is smaller than the diameters d1 to d3 of the hollow portions 1Q to 3Q of the crankpins 1P to 3P. Therefore, the thickness of the crankpin 4P is thicker than the thickness of the crankpins 1P to 3P.

ここで、フライホイール１２が連結される後端部１６に最も近接しているクランクジャーナル５Ｊについては、フライホイール１２の共振に対する強度を確保するために、他のクランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊより高剛性が要求される。本実施形態においては、クランクジャーナル５Ｊの内部における中空部５Ｋの抜き径ｂ５が他のクランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊの内部における中空部１Ｋ〜４Ｋの抜き径ｂ１〜ｂ４より小さいことにより、クランクジャーナル５Ｊの肉厚が他のクランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊの肉厚より厚い。これによって、クランクジャーナル５Ｊの剛性を他のクランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊより高くすることができるとともに、他のクランクジャーナル１Ｊ〜４Ｊについて軽量化を実現できる。したがって、本実施形態によれば、振動低減化及び軽量化の両立性を向上させることができる。 Here, the crank journal 5J closest to the rear end portion 16 to which the flywheel 12 is connected has higher rigidity than the other crank journals 1J to 4J in order to ensure the strength against the resonance of the flywheel 12. Required. In the present embodiment, the diameter b5 of the hollow portion 5K inside the crank journal 5J is smaller than the diameters b1 to b4 of the hollow portions 1K to 4K inside the other crank journals 1J to 4J. The wall thickness is thicker than those of the other crank journals 1J to 4J. Thereby, the rigidity of the crank journal 5J can be made higher than that of the other crank journals 1J to 4J, and the other crank journals 1J to 4J can be reduced in weight. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve compatibility between vibration reduction and weight reduction.

さらに、各クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊに関して外径ａ１〜ａ５は略等しいことにより、クランクジャーナル１Ｊ〜５Ｊを回転支持するためのベアリングについて同一部品を使用することができる。したがって、本実施形態によれば、コスト低減も実現できる。また、クランクジャーナル５Ｊの中空部５Ｋの抜き径ｂ５を小さくすることにより、クランクジャーナル５Ｊの外径ａ５を増大させることなくクランクジャーナル５Ｊの剛性を高くすることができるので、フリクションの増大を招くこともない。 Further, the outer diameters a1 to a5 of the crank journals 1J to 5J are substantially equal so that the same parts can be used for the bearings for rotationally supporting the crank journals 1J to 5J. Therefore, according to this embodiment, cost reduction can also be realized. Further, by reducing the extraction diameter b5 of the hollow portion 5K of the crank journal 5J, the rigidity of the crank journal 5J can be increased without increasing the outer diameter a5 of the crank journal 5J, leading to an increase in friction. Nor.

以上の説明においては、４気筒の内燃機関に用いられるクランクシャフトの場合について説明したが、本発明は他の型の内燃機関に用いられるクランクシャフトにも適用可能である。 In the above description, the case of a crankshaft used in a four-cylinder internal combustion engine has been described. However, the present invention can also be applied to a crankshaft used in other types of internal combustion engines.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

本発明の実施形態に係るクランクシャフトの構成の概略を示す外観図である。It is an external view showing the outline of the composition of the crankshaft concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るクランクシャフトの構成の概略を示す内部構成図である。It is an internal block diagram which shows the outline of a structure of the crankshaft which concerns on embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１Ａ〜８Ａクランクアーム、１Ｊ〜５Ｊクランクジャーナル、１Ｋ〜５Ｋ，１Ｑ〜４Ｑ中空部、１Ｐ〜４Ｐクランクピン、１Ｗ〜８Ｗカウンターウェイト、１２フライホイール、１４前端部、１６後端部。 1A to 8A crank arm, 1J to 5J crank journal, 1K to 5K, 1Q to 4Q hollow part, 1P to 4P crank pin, 1W to 8W counterweight, 12 flywheel, 14 front end part, 16 rear end part.

Claims

A hollow portion is formed inside each crank journal, and a crankshaft is connected to a flywheel at one end,
The outer diameter of each crank journal is approximately equal,
A crankshaft characterized in that a hollow diameter in a crank journal closest to the one end is smaller than a hollow diameter in another crank journal.