JP2009197929A

JP2009197929A - Crankshaft

Info

Publication number: JP2009197929A
Application number: JP2008041055A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kubota; 賢司久保田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crankshaft whose weight is reduced without compromising the rigidity. <P>SOLUTION: The crankshaft includes crank-pins 2, crank journals 5, and crank-webs 6 coupling respectively the crank-pins to the crank journals. In the crank web, a recess 11 is formed on the crank-pin side surface. In the region on the crank-pin side from the axis of the crank journal, the bottom face of the recess is formed in such a manner that the depth is increased gradually toward the crank journal from the crank-pin side to the crank-journal side along the outer circumferential surface 34 of a virtual cylindrical body 33 which joins the joints 31, 32 of each of the crank pin and the crank journal to the crank web. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、クランクピンと、クランクジャーナルと、クランクピン及びクランクジャーナルを相互に連結するクランクウェブとを有し、このクランクウェブにおけるクランクピン側の面に、軽量化のために肉抜きとなる凹部が形成されたクランク軸に関するものである。 The present invention has a crankpin, a crank journal, and a crank web that connects the crankpin and the crank journal to each other, and the crank web side surface of the crank web has a recess that is thinned for weight reduction. The present invention relates to the formed crankshaft.

自動車のエンジンに設けられるクランク軸においては、軽量化により軸受やエンジン全体に対して種々の利点が得られ、特に回転中心となるクランクジャーナルの軸心に対して、コンロッドが繋がるクランクピン側の重量を落とすことで、慣性力相殺のためのカウンターウェイトの重量も落とすことができることから、クランク軸全体の重量を効果的に削減することができ、このような観点に基づいて、従来から、様々の形態の肉抜きが行われている。 A crankshaft installed in an automobile engine has various advantages over the bearings and the engine as a whole because of its weight reduction, especially the weight on the crankpin side where the connecting rod is connected to the axis of the crank journal that is the center of rotation. Since the weight of the counterweight for canceling the inertial force can be reduced by reducing the weight of the crankshaft, the weight of the entire crankshaft can be effectively reduced. The form has been stripped.

特に鋳造製のクランク軸では、クランクピン及びクランクジャーナルの各軸心を含む平面を分割面とした型で鋳造する場合の型抜きの便宜などから、クランクピンとクランクジャーナルとを相互に連結するクランクウェブにおけるクランクピン側の面に、型の分割面に直交する向きに真直に延在する溝状の凹部を形成することが一般的に行われている。また、クランクウェブにおけるクランクピン側の面に、軸方向に凹設された鋳抜き部を形成する技術も知られている（特許文献１参照）。
特許第３１５８９７１号公報 In particular, in the case of a cast crankshaft, a crank web that connects the crankpin and the crank journal to each other for convenience of die-cutting when casting with a mold having a plane including the respective shaft centers of the crankpin and the crank journal as a dividing surface. In general, a groove-like recess that extends straight in a direction perpendicular to the dividing surface of the mold is formed on the surface on the crankpin side. In addition, a technique of forming a cast part recessed in the axial direction on the surface of the crank web on the crank pin side is also known (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3158971

しかるに、クランク軸においては、コンロッドからクランクピンに作用する押圧力をクランクジャーナルに伝達するクランクウェブの剛性が、クランク軸が回転する際の捩り剛性や曲げ剛性を確保する上で重要となるが、このクランクウェブにおいて実質的に剛性に寄与する部分は、クランクピンとクランクジャーナルとを繋ぐ仮想円柱状体の部分であり、前記の特許文献１に開示された技術のように、仮想円柱状体を欠損する態様で鋳抜き部が形成されていると、クランク軸の剛性を確保する上で不利となる。 However, in the crankshaft, the rigidity of the crank web that transmits the pressing force acting on the crankpin from the connecting rod to the crank journal is important in securing torsional rigidity and bending rigidity when the crankshaft rotates. The portion of the crank web that substantially contributes to rigidity is a portion of a virtual cylindrical body that connects the crank pin and the crank journal, and the virtual cylindrical body is lost as in the technique disclosed in Patent Document 1 described above. If the cast part is formed in this manner, it is disadvantageous in securing the rigidity of the crankshaft.

本発明は、このような発明者の知見に基づいて案出されたものであり、その主な目的は、クランク軸の剛性を低下させることなく、重量を低減することができるように構成されたクランク軸を提供することにある。 The present invention has been devised based on the knowledge of the inventor as described above, and its main object is to reduce the weight without lowering the rigidity of the crankshaft. It is to provide a crankshaft.

このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、クランクピン（２）と、クランクジャーナル（５）と、前記クランクピン及び前記クランクジャーナルを相互に連結するクランクウェブ（６）とを有し、このクランクウェブにおける前記クランクピン側の面に凹部（１１）が形成されたクランク軸において、前記凹部の底面が、少なくともクランクジャーナルの軸心よりクランクピン側の領域において、前記クランクピン及び前記クランクジャーナルの各々と前記クランクウェブとの接合面（３１・３２）間をつなぐ仮想円柱状体（３３）の外周面（３４）に沿って、前記クランクピン側から前記クランクジャーナル側へ漸次深さを増すように形成されたものとした。 In order to solve such a problem, according to the present invention, as shown in claim 1, the crank pin (2), the crank journal (5), and the crank web that connects the crank pin and the crank journal to each other are provided. The crank web has a recess (11) formed in the crank web side surface of the crank web, and the bottom surface of the recess is at least in a region closer to the crank pin than the axis of the crank journal. The crank pin from the crank pin side along the outer peripheral surface (34) of the virtual cylindrical body (33) connecting between the crank web and the joint surface (31, 32) between the crank journal and the crank journal. It was formed so as to gradually increase the depth toward the journal side.

これによると、クランクピンとクランクジャーナルとを連結するクランクウェブにおいて実質的に剛性に寄与する仮想円柱状体の外周面に沿って凹部の底面を形成することで、仮想円柱状体に欠損が生じることを避けることができ、これによりクランク軸の剛性を低下させることなく、重量を低減することができる。 According to this, by forming the bottom surface of the recess along the outer peripheral surface of the virtual cylindrical body that substantially contributes to rigidity in the crank web that connects the crankpin and the crank journal, the virtual cylindrical body is defective. Thus, the weight can be reduced without reducing the rigidity of the crankshaft.

この場合、凹部の底面は、仮想円柱状体の外周面と同一曲面とすることで最大の重量削減効果が得られるが、所要の余裕をもって仮想円柱状体の外周面の外側をその外周面に沿って延在するように形成する構成も可能である。 In this case, the bottom surface of the concave portion has the same curved surface as that of the outer peripheral surface of the virtual cylindrical body, so that the maximum weight reduction effect can be obtained. The structure formed so that it may extend along is also possible.

前記クランク軸においては、請求項２に示すとおり、前記凹部における前記クランクピン側の縁部（１２）が、前記クランクピンの外周面に沿うようにそのクランクピンの軸心を中心とした円弧状に延設された構成とすることができる。 In the crankshaft, as shown in claim 2, the edge (12) on the crankpin side in the concave portion has an arc shape centered on the axis of the crankpin so as to be along the outer peripheral surface of the crankpin. It can be set as the structure extended in this.

これによると、クランクピンの直近まで凹部を形成することができるため、無駄肉を削減して、クランクピン側の重量をより一層低減することができる。 According to this, since the concave portion can be formed as close as possible to the crankpin, it is possible to reduce wasteful meat and further reduce the weight on the crankpin side.

このように本発明によれば、クランクピンとクランクジャーナルとを連結するクランクウェブにおいて実質的に剛性に寄与する仮想円柱状体の外周面に沿って凹部の底面を形成することで、仮想円柱状体に欠損が生じることを避けることができ、これによりクランク軸の剛性を低下させることなく、重量を削減することができる。 As described above, according to the present invention, the bottom surface of the concave portion is formed along the outer peripheral surface of the virtual cylindrical body that substantially contributes to the rigidity in the crank web that connects the crankpin and the crank journal. It is possible to avoid the occurrence of defects in the shaft, thereby reducing the weight without reducing the rigidity of the crankshaft.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明が適用されるクランク軸を示す斜視図である。図２は、図１に示したクランク軸の要部斜視図である。図３は、図１に示したクランク軸の要部側面図である。図４は、図１に示したクランク軸の要部断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a crankshaft to which the present invention is applied. FIG. 2 is a perspective view of a main part of the crankshaft shown in FIG. FIG. 3 is a side view of a main part of the crankshaft shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the crankshaft shown in FIG.

図１に示すように、このクランク軸は、鋳造により製作され、コンロッド１が取り付けられるクランクピン２と、クランクケース３に軸受４を介して回転自在に支持されるクランクジャーナル５と、クランクピン２及びクランクジャーナル５を相互に連結するクランクウェブ６とが複数連なって形成されており、クランクジャーナル５の軸心を挟んでクランクピン２と相反する側にはカウンターウェイト７が設けられている。 As shown in FIG. 1, this crankshaft is manufactured by casting, a crankpin 2 to which a connecting rod 1 is attached, a crank journal 5 that is rotatably supported by a crankcase 3 via a bearing 4, and a crankpin 2. And a plurality of crank webs 6 that connect the crank journals 5 to each other, and a counterweight 7 is provided on the side opposite to the crank pins 2 across the axis of the crank journal 5.

クランクピン２の端部の周囲には、図２に示すように、コンロッド１の端面に当接してコンロッド１の軸方向位置を規定する円環状面１０が、クランクピン２の軸心に対して直交する態様で設けられている（図３参照）。 Around the end of the crankpin 2, as shown in FIG. 2, an annular surface 10 that abuts the end surface of the connecting rod 1 and defines the axial position of the connecting rod 1 is located with respect to the axis of the crankpin 2. They are provided in an orthogonal manner (see FIG. 3).

クランクウェブ６におけるクランクピン２側の面には、重量削減のために肉抜きされた凹部１１が形成されている。この凹部１１は、クランクピン２の端部近傍からクランクジャーナル５の軸心を超えてカウンターウェイト７側に至る範囲に形成されている。 A recess 11 is formed on the surface of the crank web 6 on the side of the crank pin 2 so as to reduce the weight. The recess 11 is formed in a range from the vicinity of the end of the crank pin 2 to the counterweight 7 side beyond the axis of the crank journal 5.

凹部１１におけるクランクピン２側の縁部１２は、クランクピン２の直近の円環状面１０の近傍に位置し、クランクピン２の軸心を中心とした円弧状に延設され、両端がクランクウェブ６の側面１３に到達するように形成されている。このようにクランクピン２の外形に沿ってその直近から肉抜きすることで、クランクピン２側の重量をより一層削減することができる。 The edge 12 on the crankpin 2 side in the recess 11 is positioned in the vicinity of the annular surface 10 closest to the crankpin 2, extends in an arc shape centering on the axis of the crankpin 2, and both ends of the crankweb 6 is formed so as to reach the side surface 13. Thus, the weight on the crankpin 2 side can be further reduced by removing the thickness from the immediate vicinity along the outer shape of the crankpin 2.

凹部１１におけるカウンターウェイト７側の縁部１４は、クランクピン２及びクランクジャーナル５の各軸心を含む平面に直交する態様で、略一直線状に形成され、クランクウェブ６の全幅に渡って延在している。 The edge portion 14 on the counterweight 7 side in the recess 11 is formed in a substantially straight shape in a manner orthogonal to the plane including the respective axes of the crank pin 2 and the crank journal 5 and extends over the entire width of the crank web 6. is doing.

なお、カウンターウェイト７側の縁部１４は、このような略一直線状に形成する他、例えばクランクピン２側の縁部１２と対称的にクランクピン２側に凸となる曲線状あるいは折れ線状に形成することも可能であり、これによりクランクピン２及びクランクジャーナル５の各軸心を含む平面を分割面とした型で鋳造する場合の型抜きが容易になる。また、これとは逆に、クランクピン２側に凹となる形状も可能であり、この場合、クランクピン２側の縁部１２と同心の円弧状に形成すれば、これらの縁部１２・１４の円心を中心として型を回転させることで型抜きを行うことができる。 The edge 14 on the counterweight 7 side is formed in such a substantially straight line shape, for example, in a curved line or a polygonal line that protrudes toward the crankpin 2 symmetrically with the edge 12 on the crankpin 2 side. It is also possible to form, and this facilitates die cutting when casting with a mold having a plane including the axial centers of the crank pin 2 and the crank journal 5 as a dividing surface. On the other hand, a shape that is concave on the crankpin 2 side is also possible. In this case, if these are formed in an arc shape concentric with the edge 12 on the crankpin 2 side, these edges 12 and 14 are formed. The mold can be removed by rotating the mold around the center of the circle.

凹部１１には、クランクピン２側の縁部１２からカウンターウェイト７側の縁部１４に至る間に、クランクピン２側の段差部２１と、底面となる円柱面状部２２及び平面状部２３と、カウンターウェイト７側の段差部２４とを有している。 The recess 11 includes a stepped portion 21 on the crankpin 2 side, a cylindrical surface portion 22 and a planar portion 23 serving as a bottom surface between the edge portion 12 on the crankpin 2 side and the edge portion 14 on the counterweight 7 side. And a stepped portion 24 on the counterweight 7 side.

クランクピン２側の段差部２１は、縁部１２に沿って、クランクピン２の軸心を中心とした円弧状に延在し、円錐台面状をなしている。平面状部２３は、クランクジャーナル５の軸心に対して略直交する平面状に形成されている。カウンターウェイト７側の段差部２４は、縁部１４に沿って、帯状に延在している。 The stepped portion 21 on the crankpin 2 side extends along the edge 12 in an arc shape centering on the axis of the crankpin 2 and has a truncated cone shape. The planar portion 23 is formed in a planar shape that is substantially orthogonal to the axis of the crank journal 5. The stepped portion 24 on the counterweight 7 side extends in a strip shape along the edge portion 14.

円柱面状部２２は、図４に示すように、クランクジャーナル５の軸心よりクランクピン２側の領域において、クランクピン２及びクランクジャーナル５の各々とクランクウェブ６との接合面３１・３２を相互につなぐ仮想円柱状体３３の外周面３４に沿って、クランクピン２側からクランクジャーナル５側へ漸次深さを増すように形成されている。 As shown in FIG. 4, the cylindrical surface portion 22 has joint surfaces 31, 32 between the crank pin 2 and the crank journal 5 and the crank web 6 in the region closer to the crank pin 2 than the axis of the crank journal 5. Along the outer peripheral surface 34 of the virtual cylindrical bodies 33 that are connected to each other, the depth is gradually increased from the crank pin 2 side to the crank journal 5 side.

接合面３１・３２は、円柱形をなすクランクピン２及びクランクジャーナル５の各軸心に対して直交する平面上で円形をなし、仮想円柱状体３３は、互いに平行で且つ中心がずれた円形の接合面３１・３２を底面とし、接合面３１・３２の径が同一であれば円柱形をなし、接合面３１・３２の径が異なれば円錐台形をなす。 The joint surfaces 31 and 32 have a circular shape on a plane orthogonal to the axis of each of the crankpin 2 and the crank journal 5 having a cylindrical shape, and the virtual cylindrical body 33 is a circular shape that is parallel to each other and shifted from the center. If the diameters of the joint surfaces 31 and 32 are the same, a truncated cone shape is formed.

このクランクピン２とクランクジャーナル５とを繋ぐ仮想円柱状体３３は、クランクウェブ６において実質的に剛性に寄与する部分であり、仮想円柱状体３３の外周面３４に沿って凹部１１の底面を形成することで、この仮想円柱状体３３に欠損が生じないため、クランク軸の剛性を実質的に低下させることなく、クランクピン２側の重量を削減することができる。 The virtual cylindrical body 33 that connects the crank pin 2 and the crank journal 5 is a portion that substantially contributes to rigidity in the crank web 6, and the bottom surface of the recess 11 extends along the outer peripheral surface 34 of the virtual cylindrical body 33. By forming, since the virtual cylindrical body 33 is not damaged, the weight on the crankpin 2 side can be reduced without substantially reducing the rigidity of the crankshaft.

さらに、前記のように、凹部１１におけるクランクピン２側の縁部１２及び段差部２１をクランクピン２の軸心を中心とした円弧状に延設することで、クランクピン２の外周に沿って大きく肉抜きすることができ、この肉抜きによりクランクジャーナル５の軸心よりクランクピン２側の重量を減らすことで、その慣性力を相殺するカウンターウェイト７の重量も減らせるため、クランク軸全体の重量を大幅に削減することができる。 Further, as described above, the edge portion 12 and the step portion 21 on the crankpin 2 side in the recess 11 are extended in an arc shape centering on the axis of the crankpin 2, thereby extending along the outer periphery of the crankpin 2. Since the thickness of the crankshaft 2 can be reduced by reducing the weight of the crank journal 2 from the center of the crank journal 5, the weight of the counterweight 7 that cancels out the inertial force can be reduced. The weight can be greatly reduced.

なお、凹部１１の底面を構成する円柱面状部２２は、仮想円柱状体３３の外周面３４と同一曲面とすることで最大の重量削減効果が得られるが、所要の余裕をもって外周面３４の外側を外周面３４に沿って延在するように形成する構成も可能である。またここでは、クランクジャーナル５の軸心よりクランクピン２側の領域に円柱面状部２２を形成したが、この円柱面状部２２がクランクジャーナル５の軸心を超えてカウンターウェイト７側まで延在する構成も可能である。 Note that the cylindrical surface portion 22 constituting the bottom surface of the concave portion 11 has the same curved surface as the outer peripheral surface 34 of the virtual cylindrical body 33, so that the maximum weight reduction effect can be obtained. A configuration in which the outside is formed to extend along the outer peripheral surface 34 is also possible. Here, the cylindrical surface portion 22 is formed in the region closer to the crank pin 2 than the axis of the crank journal 5, but this cylindrical surface portion 22 extends beyond the axis of the crank journal 5 to the counterweight 7 side. Existing configurations are possible.

本発明が適用されるクランク軸を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the crankshaft to which this invention is applied. 図１に示したクランク軸の要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the crankshaft shown in FIG. 図１に示したクランク軸の要部側面図である。It is a principal part side view of the crankshaft shown in FIG. 図１に示したクランク軸の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the crankshaft shown in FIG.

Explanation of symbols

２クランクピン
５クランクジャーナル
６クランクウェブ
７カウンターウェイト
１０円環状面
１１凹部
１２・１４縁部
２２円柱面状部
３１・３２接合面
３３仮想円柱状体
３４外周面 2 Crank Pin 5 Crank Journal 6 Crank Web 7 Counter Weight 10 Toroidal Surface 11 Recess 12/14 Edge 22 Cylindrical Surface 31/32 Joint Surface 33 Virtual Cylindrical Body 34 Outer Surface

Claims

A crankshaft having a crankpin, a crank journal, and a crank web that connects the crankpin and the crank journal to each other, wherein a recess is formed on a surface of the crank web on the crankpin side;
The bottom surface of the recess is at least in the region closer to the crank pin than the axis of the crank journal, along the outer peripheral surface of the virtual cylindrical body that connects between the crank pin and the joint surface between the crank journal and the crank web. The crankshaft is formed so as to gradually increase the depth from the crankpin side to the crank journal side.

The edge part on the said crankpin side in the said recessed part is extended in the circular arc shape centering on the axial center of the crankpin so that the outer peripheral surface of the said crankpin may be followed. Crankshaft.