JP2010014142A - Crankshaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列4気筒型の内燃機関に適用されるクランクシャフトに関する。 The present invention relates to a crankshaft applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine.
直列4気筒型の内燃機関に適用されるクランクシャフトはクランクピンの位相が180度ずつずれていて、4つのクランクピンの中心線が同一平面内に位置するいわゆるシングルプレーン型として構成されている。こうしたクランクシャフトとして、ジャーナル部を中空構造とし、その中空部内にリブを設けて剛性を高めることにより、軽量化を図りながら曲げ振動によるジャーナル部の軸受打音を低減することを目的としたものが知られている(特許文献1)。また、クランクシャフトを特許文献1と同様に構成して、クランクピンやジャーナル部における摺動部の偏摩耗を低減し、偏摩耗に起因する騒音の発生を抑制するようにした技術も知られている(特許文献2)。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献3〜5が存在する。
A crankshaft applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine is configured as a so-called single plane type in which the phases of the crankpins are shifted by 180 degrees and the center lines of the four crankpins are located in the same plane. As such a crankshaft, the journal part has a hollow structure, and ribs are provided in the hollow part to increase rigidity, thereby reducing the bearing hitting sound of the journal part due to bending vibration while reducing the weight. Known (Patent Document 1). Also known is a technique in which the crankshaft is configured in the same manner as in
一般に、各ジャーナル部は滑り軸受を介在させた状態で内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持される。この軸受はジャーナル部の回転軸線を基準として気筒の中心線方向の上側に位置するシリンダブロック側の半割部材と、気筒の中心線方向の下側に位置するクランクキャップ側の半割部材とが組み合わされ、かつ上側の半割部材の内周面にはその周方向の両端部を避けるようにして周方向に延びる油溝が形成されている。その油溝の存在により、ジャーナル部と軸受との間に生じる潤滑油の油面圧はその両端部が他の部位よりも高くなるような分布を呈することが知られている。 Generally, each journal portion is rotatably supported by a cylinder block of an internal combustion engine with a sliding bearing interposed. This bearing has a half member on the cylinder block side located on the upper side in the center line direction of the cylinder with respect to the rotation axis of the journal portion, and a half member on the crank cap side located on the lower side in the center line direction of the cylinder. An oil groove extending in the circumferential direction is formed on the inner circumferential surface of the upper half member that is combined and extends so as to avoid both ends in the circumferential direction. It is known that due to the presence of the oil groove, the oil surface pressure of the lubricating oil generated between the journal portion and the bearing exhibits a distribution in which both end portions are higher than other portions.
ところで、クランクシャフトの振動は曲げ振動の他に捩り振動も発生する。直列4気筒型の内燃機関に適用されるクランクシャフトの捩り振動の場合、フライホイールが装着される側の反対側の端部を起点として4番目の第4ジャーナル部の振動レベルが最も大きいことが判明した。第4ジャーナル部の振動方向は、気筒の中心線方向を基準とし、上記起点となる端部側から見て左上方向に振動する。 Incidentally, the vibration of the crankshaft generates torsional vibration in addition to bending vibration. In the case of torsional vibration of a crankshaft applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine, the vibration level of the fourth fourth journal part is the highest starting from the end opposite to the side on which the flywheel is mounted. found. The vibration direction of the fourth journal portion vibrates in the upper left direction when viewed from the end portion side serving as the starting point with reference to the center line direction of the cylinder.
こうした捩り振動が生じると、第4ジャーナル部の振動方向が左上方向で上側の半割部材の油溝を横切る方向になる。そのため、第4ジャーナル部の捩り振動によって、第4ジャーナル部が油面圧が低い部分に当たることから、第4ジャーナル部が軸受を叩く軸受打音が大きくなる問題があった。 When such torsional vibration occurs, the vibration direction of the fourth journal portion is in the upper left direction and crosses the oil groove of the upper half member. For this reason, the fourth journal portion hits a portion where the oil surface pressure is low due to the torsional vibration of the fourth journal portion, and there is a problem that the bearing hitting sound of the fourth journal portion hitting the bearing is increased.
そこで、本発明は、捩り振動に伴う軸受打音を低減できる直列4気筒型の内燃機関に適用されるクランクシャフトを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a crankshaft that is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine that can reduce bearing noise caused by torsional vibration.
本発明のクランクシャフトは、直列4気筒型の内燃機関に適用され、4つのクランクピンの中心線が同一平面内に位置するクランクシャフトであって、シリンダブロック側の半割部材とクランクキャップ側の半割部材とが組み合わされ、かつ前記シリンダブロック側の半割部材の内周面に当該半割部材の周方向の両端部を避けるようにして周方向に延びる油溝が形成された軸受を介在させた状態で、回転軸線を中心として前記シリンダブロックに回転自在に支持される5つのジャーナル部を備え、前記5つのジャーナル部のうち、フライホイールが装着される側の反対側の端部を起点として4番目に位置する第4ジャーナル部は、前記回転軸線及び前記クランクピンの中心線のそれぞれと直交する第1方向の剛性よりも当該第1方向と直交する第2方向の剛性が低くなるように中空状に構成されており、前記第4ジャーナル部以外の残りの各ジャーナル部は、中実状に構成されていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The crankshaft of the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine, and is a crankshaft in which the center lines of the four crankpins are located in the same plane, the halving member on the cylinder block side and the crankcap side A bearing which is combined with a half member and has an oil groove extending in the circumferential direction so as to avoid both ends in the circumferential direction of the half member on the inner circumferential surface of the half member on the cylinder block side is interposed. In this state, five journal parts rotatably supported by the cylinder block around the rotation axis are provided, and the end of the five journal parts opposite to the side on which the flywheel is mounted is a starting point. The fourth journal portion located at the fourth position is orthogonal to the first direction rather than the rigidity in the first direction orthogonal to the rotation axis and the center line of the crankpin. It is configured in a hollow shape so as to reduce the rigidity in the second direction, and the remaining journal portions other than the fourth journal portion are configured in a solid shape, thereby solving the above-described problem (claims). Item 1).
このクランクシャフトによれば、回転軸線及びクランクピンの中心線のそれぞれと直交する第1方向の剛性よりもこの方向と直交する第2方向の剛性が低くなるように第4ジャーナル部が中空状に構成され、かつ他の各ジャーナル部が中実状に構成されている。このような構成により、本発明のクランクシャフトを内燃機関に組み込んだ場合、捩り振動時の第4ジャーナル部の振動方向が、全ジャーナル部が均等に中空状又は中実状に構成されている場合に比べて、気筒の中心線と直交する方向(気筒の中心線方向を鉛直方向に一致させた場合は水平方向)に近づくことが判明した。それにより、第4ジャーナル部の振動方向を、油溝が形成されていない半割部材の両端部に近づけることができる。半割部材の両端部はそれ以外の部位よりも潤滑油の油面圧が高い。そのため、捩り振動に伴って発生する第4ジャーナル部の軸受に対する衝突を油面圧が相対的に高い部分で受けることができる。これにより、第4ジャーナル部が軸受を叩くことによる軸受打音を低減することができる。 According to this crankshaft, the fourth journal portion is hollow so that the rigidity in the second direction orthogonal to this direction is lower than the rigidity in the first direction orthogonal to each of the rotation axis and the center line of the crankpin. The other journal parts are configured in a solid state. With such a configuration, when the crankshaft of the present invention is incorporated in an internal combustion engine, the vibration direction of the fourth journal portion during torsional vibration is when all the journal portions are configured to be uniformly hollow or solid. In comparison, it has been found that the direction approaches the direction perpendicular to the cylinder center line (or the horizontal direction when the cylinder center line direction matches the vertical direction). Thereby, the vibration direction of the fourth journal portion can be brought close to both end portions of the half member in which no oil groove is formed. Both end portions of the half member have higher oil surface pressure than the other portions. For this reason, the collision of the fourth journal portion with the bearing, which is caused by the torsional vibration, can be received at the portion where the oil surface pressure is relatively high. As a result, it is possible to reduce bearing hitting sound caused by the fourth journal portion hitting the bearing.
第4ジャーナル部は、第1方向よりも第2方向の剛性が低くなっていればどのような形状であってもよい。例えば、第4ジャーナル部に楕円状の中空部を設けるとともに、第4ジャーナル部の第1方向に関する肉厚を第2方向に関する肉厚よりも小さくしてもよい。また、前記第4ジャーナル部には中空部が形成され、前記中空部内には前記第1方向に延びるリブが設けられていてもよい(請求項2)。この場合には、中空部内に設けられたリブによって第1方向に関する剛性が強化されるため、第1方向の剛性よりも第2方向の剛性を低くすることができる。 The fourth journal portion may have any shape as long as the rigidity in the second direction is lower than that in the first direction. For example, an elliptical hollow portion may be provided in the fourth journal portion, and the thickness of the fourth journal portion in the first direction may be smaller than the thickness in the second direction. A hollow portion may be formed in the fourth journal portion, and a rib extending in the first direction may be provided in the hollow portion. In this case, since the rigidity in the first direction is reinforced by the rib provided in the hollow portion, the rigidity in the second direction can be made lower than the rigidity in the first direction.
以上説明したように、本発明によれば、回転軸線及びクランクピンの中心線のそれぞれと直交する第1方向の剛性よりもこの方向と直交する第2方向の剛性が低くなるように第4ジャーナル部が中空状に構成され、かつ他の各ジャーナル部が中実状に構成されているため、捩り振動時の第4ジャーナル部の振動方向を、油溝が形成されていない半割部材の両端部に近づけることができる。これにより、第4ジャーナル部の軸受に対する衝突を油面圧が相対的に高い部分で受けることができる。その結果、第4ジャーナル部が軸受を叩くことによる軸受打音を低減することができる。 As described above, according to the present invention, the fourth journal is configured such that the rigidity in the second direction orthogonal to this direction is lower than the rigidity in the first direction orthogonal to each of the rotation axis and the center line of the crankpin. Since the part is formed in a hollow shape and each other journal part is formed in a solid form, the vibration direction of the fourth journal part during torsional vibration is determined by the both end parts of the half member in which no oil groove is formed. Can be approached. Thereby, the collision with respect to the bearing of a 4th journal part can be received in the part whose oil surface pressure is relatively high. As a result, it is possible to reduce bearing hitting sound caused by the fourth journal portion hitting the bearing.
図1は本発明の一形態に係るクランクシャフトを示している。クランクシャフト1は直列4気筒型の内燃機関に適用され、内燃機関に回転自在に組み込まれて使用される。クランクシャフト1は、回転軸線Axの方向に並ぶ5つのジャーナル部2と、ジャーナル部2の間に位置する4つのクランクピン3と、ジャーナル部2とクランクピン3とを連結するクランクアーム4と、各クランクアーム4からクランクピン3の反対側に延びるバランスウエイト5とを備えている。クランクシャフト1のこれらの構成要素は鋳造により一体的に形成されている。図1から明らかなように、クランクシャフト1はクランクピン3の位相が180度ずつずれており、各クランクピン3の中心線CLが同一平面内(図1の紙面内)に位置するシングルプレーン型のフルカウンターのクランクシャフトとして構成されている。クランクシャフト1が内燃機関に組み込まれた際には図1の右側の端部1aに不図示のフライホイールが装着される。以下、5つのジャーナル部2を互いに区別するため、フライホイールが装着される側の反対側(図1の左側)の端部1bを起点として、1番目を第1ジャーナル部2A、2番目を第2ジャーナル部2B、3番目を第3ジャーナル部2C、4番目を第4ジャーナル部4D、及び5番目を第5ジャーナル部4Eとそれぞれ表示する場合がある。
FIG. 1 shows a crankshaft according to an embodiment of the present invention. The
図2は、図1のクランクシャフトが内燃機関に組み込まれた状態を示した図であり、この図には第4ジャーナル部2Dの周辺構成の断面が示されている。なお、第4ジャーナル部2D以外のジャーナル部2A〜2C、2Eの周辺構成も図2と略同様である。各ジャーナル部2は、内燃機関のシリンダブロック10に形成されたジャーナル受け10aと、クランクキャップ11とに挟まれて、これらの間に軸受12を介在させた状態で回転軸線Axを中心としてシリンダブロック10に回転自在に支持される。クランクキャップ11は不図示のボルト等の締結手段にてシリンダブロック10に固定される。
FIG. 2 is a view showing a state in which the crankshaft of FIG. 1 is incorporated in an internal combustion engine. FIG. 2 shows a cross section of the peripheral configuration of the
軸受12は、半割型の周知の滑り軸受として構成されいる。軸受12は、図示しない気筒の中心線方向(図2の上下方向)を基準として上下に二分割されたシリンダブロック10側の半割部材15と、クランクキャップ11側の半割部材16とが組み合わされた状態で装着される。上側の半割部材15の内周面には周方向に延びる所定幅の油溝18が周方向の両端部15aを避けるようにして形成されている。また、この半割部材15には油溝18に開口する油孔19が形成されており、ジャーナル部2と軸受12との間にはその油孔19を介してシリンダブロック10の側から潤滑油が供給される。なお、シリンダブロック10には油孔19に潤滑油を供給するための所定の油路が形成されているが図示を省略した。
The
図3は図1のIII-III線に関する第4ジャーナル部2Dの断面を、図4は図1のIV-IV線に関する第3ジャーナル部2C断面をそれぞれ示している。図3に示すように、第4ジャーナル部2Dは肉抜きされた中空状に構成されており、第3ジャーナル部2Cは図4に示すように肉抜きされていない中実状に構成されている。なお、断面の図示を省略したジャーナル部2A、2B、2Eは図4に示した第3ジャーナル部2Cと同様に中実状に構成されている。図3に示すように、第4ジャーナル部2Dには中空部20が形成されており、その中空部20内には、回転軸線Ax及びクランクピン3の中心線CLのそれぞれと直交する第1方向D1に延びるリブ21が形成されている。なお、リブ21は中空部20を完全に区分するように回転軸線Axの方向(紙面と直交する方向)にも延びている。このため、第4ジャーナル部2Dは、第1方向D1の剛性よりも第1方向と直交する第2方向D2の剛性が低くなっている。これに対し、第4ジャーナル部2D以外の各ジャーナル部2A〜2C、2Eは中実状に構成されているため、第1方向D1及び第2方向D2のそれぞれの剛性は略等しくなっている。なお、ここで言う剛性とは曲げ剛性を意味する。
3 shows a cross section of the
図5はクランクシャフト1を内燃機関に組み込んで運転した場合のクランクシャフト1の作用を説明する説明図であり、第4ジャーナル部2Dの周辺構成が示されている。図5において、内燃機関の気筒の中心線方向をY方向、それと直交する方向をX方向とそれぞれ定義する。言うまでもないが、気筒の中心線方向であるY方向を鉛直方向に一致させた場合にはX方向は水平方向となる。また、図中のPは内燃機関の運転時における潤滑油の油面圧の分布を示している。
FIG. 5 is an explanatory view for explaining the operation of the
上述したように、直列4気筒型の内燃機関に適用されるクランクシャフトには曲げ振動の他に捩り振動も発生し、その捩り振動の振動レベルは第4ジャーナル部で最も大きくなることが判明した。本形態のクランクシャフト1は、第4ジャーナル部2Dの剛性が第1方向D1よりも第2方向D2の方が低く、かつ他の各ジャーナル部の剛性がこれらの方向で略等しい。このことを原因として、図5に示すように、第4ジャーナル部2Dの振動方向Fが、全ジャーナル部が均等に中空状又は中実状に構成されている比較例と比べてX方向に近づく。換言すれば、クランクシャフト1は、X方向に対する第4ジャーナル部2Dの振動方向の傾きが比較例よりも小さくなる。それにより、第4ジャーナル部2Dの振動方向を、油溝18が形成されていない半割部材15の両端部15aに近づけることができる。図5の分布Pを参照すれば明らかなように、半割部材15の両端部15aはそれ以外の部位よりも潤滑油の油面圧が高くなっている。そのため、捩り振動に伴って発生する第4ジャーナル部2Dの軸受12に対する衝突を油面圧が相対的に高い部分で受けることができる。これにより、第4ジャーナル部2Dが軸受12を叩くことによる軸受打音を低減することができる。
As described above, it has been found that the crankshaft applied to the in-line four-cylinder internal combustion engine also generates torsional vibration in addition to bending vibration, and the vibration level of the torsional vibration is the highest in the fourth journal portion. . In the
本発明は上記の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することが可能である。本発明に係る第4ジャーナル部は図3に示した形態に限定されず、肉抜きがされた中空状であって第1方向の剛性よりも第2方向の剛性が低い限りにおいて種々の形態で実現してよい。図6は第4ジャーナル部の他の形態を示した断面図である。図6の第4ジャーナル部2D′には楕円状の中空部30が形成されており、第1方向D1に関する肉厚t1は第2方向D2に関する肉厚t2よりも小さくなっている。従って、この第4ジャーナル部2D′を持つクランクシャフトは、第1方向D1の剛性よりも第2方向D2の剛性が低くなるため、図1等に示したクランクシャフト1と同等の効果を奏することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. The fourth journal portion according to the present invention is not limited to the form shown in FIG. 3, and may be various forms as long as it is hollowed out and has a rigidity in the second direction lower than the rigidity in the first direction. May be realized. FIG. 6 is a cross-sectional view showing another form of the fourth journal portion. An elliptical
1 クランクシャフト
1b フライホイールが装着される側の反対側の端部
2A〜2E ジャーナル部
3 クランクピン
10 シリンダブロック
11 クランクキャップ
12 軸受
15 半割部材
15a 端部
16 半割部材
18 油溝
20 中空部
21 リブ
30 中空部
Ax 回転軸線
CL クランクピンの中心線
D1 第1方向
D2 第2方向
DESCRIPTION OF
Claims (2)
シリンダブロック側の半割部材とクランクキャップ側の半割部材とが組み合わされ、かつ前記シリンダブロック側の半割部材の内周面に当該半割部材の周方向の両端部を避けるようにして周方向に延びる油溝が形成された軸受を介在させた状態で、回転軸線を中心として前記シリンダブロックに回転自在に支持される5つのジャーナル部を備え、
前記5つのジャーナル部のうち、フライホイールが装着される側の反対側の端部を起点として4番目に位置する第4ジャーナル部は、前記回転軸線及び前記クランクピンの中心線のそれぞれと直交する第1方向の剛性よりも当該第1方向と直交する第2方向の剛性が低くなるように中空状に構成されており、前記第4ジャーナル部以外の残りの各ジャーナル部は、中実状に構成されていることを特徴とするクランクシャフト。 A crankshaft which is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine and whose center lines are located in the same plane,
The cylinder block-side half member and the crank cap-side half member are combined, and the inner circumferential surface of the cylinder block-side half member is arranged so as to avoid both ends in the circumferential direction of the half member. Including five journal portions rotatably supported by the cylinder block around the rotation axis, with a bearing formed with an oil groove extending in the direction interposed,
Of the five journal parts, the fourth journal part located fourth from the end opposite to the side on which the flywheel is mounted is orthogonal to the rotation axis and the center line of the crank pin. It is configured in a hollow shape so that the rigidity in the second direction orthogonal to the first direction is lower than the rigidity in the first direction, and the remaining journal parts other than the fourth journal part are configured in a solid shape. Crankshaft characterized by being made.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008172302A JP2010014142A (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Crankshaft |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008172302A JP2010014142A (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Crankshaft |
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JP2010014142A true JP2010014142A (en) | 2010-01-21 |
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Family Applications (1)
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JP2008172302A Pending JP2010014142A (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Crankshaft |
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Country | Link |
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2008
- 2008-07-01 JP JP2008172302A patent/JP2010014142A/en active Pending
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