JP2017096378A - クランクピンを割型クランクウェブで固定支持したピン部分割ウェブ式クランク軸 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクピン回りに回転する一体構造部品を一体軸受を介してクランクピンに取付けられ、クランクピンをクランクウェブ部から取り外して保守点検整備できる組立式クランク軸。【解決手段】クランクウェブ２を、クランク半径に直交するクランクピン１の軸心平面で分割した、分割ウェブ２Ｕの半円周セレーション組孔部２Ｕｓとクランクピン１の半円周セレーション組軸部１ｓを嵌め合わせ、分割ウェブジャーナル２Ｌの半円周リング溝部２Ｌｇに半割リング３を嵌め込み、半割リング３をクランクピン１の半円周リング溝部１ｇに嵌め込んで、分割ウェブジャーナル２Ｌとクランクピン１の半円周接合面部２Ｌｃと１ｃを密着させるように、ウェブ分割面２Ｕｄと２Ｌｄを合い面として分割ウェブ２Ｕと分割ウェブジャーナル２Ｌをネジ４で締結したピン部分割ウェブ式クランク軸。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェブ部にクランクピンを嵌合して実用されている組立式クランク軸に、ピ
ン部分割ウェブ式を導入する提案である。以後、ピン部分割ウェブ式クランク軸を分割ウ
ェブクランク軸と略記する。

往復機械に実用されているピストンクランク機構のクランク軸において、前項で述べた
組立式クランク軸が実用されている。
このクランク軸では、クランクピン軸受及びその軸受で回転支持される連接棒大端部を
一体構造として組立て得るが、分解においてはクランクケースからクランク軸を取り外す
ことになるため、焼付きなどにともなう局部損傷への対応やクランク軸を含む前記部品の
保守点検整備は容易でない。そのため、連接棒大端部、クランクピン軸受とクランクピン
の保守点検整備を容易にするため、クランクピン軸受及び連接棒大端部の多くは、含クラ
ンクピン軸心平面での割型構造とされている。
（特許文献１及び非特許文献１、２参照）。

また、ピストンクランク機構に代わる機構として提案されているハイポサイクロイド遊
星歯車機構においても、組立式クランク軸の採用により、クランクピン軸受、及びその軸
受で回転支持される中央遊星歯車複偏心盤を一体構造として組立て得るが、焼付きなどに
ともなう局部損傷への対応やクランク軸を含むそれらの保守点検整備には、クランクケー
スからクランク軸を取り外して、これらを分解する必要があり、容易でない。
なお、ピストンクランク機構と同様に、クランクピンに回転支持されるクランクピン軸
受及び中央遊星歯車複偏心盤を含クランクピン軸心平面での割型構造に、さらに、偏心盤
軸受を含偏心盤軸心平面での割型構造とすれば、これら部品及びクランクピンの保守点検
整備を容易にできるが、このような歯車の割型構造は実用例がなく、その検証が課題とし
て残されている．（特許文献２、３及び非特許文献１、２参照）

特開２００９−２１００９９（Ｐ２００９−２１００９９Ａ） 特許第５７５３３４３号 特開２０１３−２７３８９２

［非特許文献１］ 松田孝，佐藤元宥：サイクロイド遊星歯車機構に関する研究（第
１報），自動車技術会論文集 Vol.39,No.2,p.311-316(2008).
［非特許文献２］ 松田孝，佐藤元宥：サイクロイド遊星歯車機構に関する研究（第
３報），自動車技術会春季学術講演会 5月22日発表(2010).

０００３項で述べたハイポサイクロイド遊星歯車機構において、クランクピン軸受及び
中央遊星歯車複偏心盤を一体構造として、クランクピンに取付けられるだけでなく、前記
部品とクランクピンの保守点検整備のための分解を容易にし、機構の実用性を高めること
が求められている。
（特許文献２、３及び非特許文献１、２参照）。

０００１項で述べた組立式クランク軸ユニットの基本的な組立図を図１に示す。図示の
ように、クランクピンの両端部がそれぞれ両側のクランクウェブ２に圧入で結合されてい
る。なお、両側ウェブ部２Ｗはクランク半径を除き、同一である必要はないが、それらの
基本的形状寸法に大差なく、また、本発明の本質はウェブ部とクランクピンの結合方法な
ので、簡明化のため、以後、本発明では両側ウェブ部を同一形状寸法とし、一方のウェブ
部とクランクピンの結合について説明し、他方の側については図示のみとする。図１では、
右側ウェブ部を括弧付き記号で示している。
ここでは、前項に記載した課題を解決するために提案している、図１の組立式クランク
軸ユニットにおいて、クランクウェブ部をクランク半径方向に直交する含クランクピン軸
心平面Ｄで分割した、分割ウェブクランク軸ユニットの組立図２とその分解図３により説
明する。
図２及び３のように、分割ウェブ２Ｕの半円周セレーション組孔部２Ｕｓとクランクピ
ン１の半円周セレーション組軸部１ｓでセレーション結合し、互いに密着する分割ウェブ
ジャーナル２Lの半円周接合面組孔部２Ｌｃとクランクピン１の半円周接合面組軸部１ｃ
にそれぞれ備えた半円周リング溝部２Ｌｇ及び１ｇに半割リング３を嵌め込むように、分
割ウェブ２Ｕと分割ウェブジャーナル２Ｌのウェブ部を、それらの分割面２Ｕｄと２Ｌｄ
を合い面としてネジ４で締結して、分割ウェブクランク軸ユニットを構成する。
なお，組立の順序は、
ａ）クランクピン１回りに回転する一体軸受及び一体構造部品（非図示）を、クランクピ
ン１に取付ける。
ｂ）クランクピン１のセレーション組軸部１ｓに分割ウェブ２Ｕのセレーション組孔部２
Ｕｓを軸方向から嵌合して、クランクピン１と分割ウェブ２Ｕをセレーション結合する。
ｃ）分割ウェブジャーナル２Ｌの半円周リング溝部２Ｌｇに半割リング３を嵌める。
ｄ）順序ｂで結合した分割ウェブ２Ｕ付きクランクピン１の半円周リング溝部１ｇを、半
円周リング溝部２Ｌｇに嵌め込んだ半割リング３に嵌め込み、クランクピン１の半円周接
合面組軸部１ｃと分割ウェブジャーナル２Ｌの半円周接合面組孔部２Ｌｃを密着させるよ
うに、分割ウェブジャーナル２Ｌと分割ウェブ２Ｕを、ネジ孔２Ｌｓ、ネジ通し孔２Ｕｈ
及び組立ネジ４によりネジ締結する。
分解の順序は、この逆である。
また、これら構成部品の加工は、周知の方法に拠る。
以上のように，ハイポサイクロイド遊星歯車機構において、クランクピン１の回りに回
転する一体軸受と一体構造部品である中央遊星歯車複偏心盤を、クランクピンに取付けら
れるだけでなく、クランクピン、軸受及び中央遊星歯車複偏心盤の保守点検整備を、分割
ウェブジャーナルをケースに組み付けたままで可能として、課題に応えている。
なお、分割ウェブジャーナルと分割ウェブをネジ締結する組立順序ｄにおいて、分割面
間の接合にシム調整などを施す必要があるが、周知の方法なので、説明を省略する。
（特許文献２及び３参照）。

０００７項の構造説明で明らかなように、請求項１記載の発明は，セレーション、半割
リングと半円周接合面での結合及びネジ締結により、クランクピン軸受及び中央遊星歯車
複偏心盤を一体構造として、クランクピンに取付けられるだけでなく、クランク軸の組立、
並びに、前項で述べた前記部品の保守点検整備を容易にし、さらに、クランク軸の基本的
な動力伝達機能を損なわない。
このように、この分割ウェブ式クランク軸ユニットの導入により、ハイポサイクロイド
遊星歯車機構の実用可能性を高めることができる。
勿論、この分割ウェブ式クランク軸ユニットにおいて、クランクピンを挟む両側ウェブ
の一方をこの方式とし、他方についてはクランクピンとウェブを一体とすることもできる。
また、ピストンクランク機構において、クランク軸の製作を容易にし、クランクピン軸
受及び連接棒大端部を一体構造とするためにも、請求項１記載の発明を利用できる。

組立式クランク軸ユニットの組立図を示している。 ピン部分割ウェブ式クランク軸ユニットの組立図を示している。 ピン部分割ウェブ式クランク軸ユニットの分解図を示している。 連結用分割ウェブジャーナルを示している。 ４ストローク２気筒用ピン部分割ウェブ式クランク軸の組立図を示している。

本発明は，図２及び３の分割ウェブクランク軸ユニットの構造説明と図４の連結用分割
ウェブジャーナル及び図５の実施例により開示されている。

図２及び３に示す分割ウェブクランク軸ユニット２つをクランク位相角零で連結する場
合に用いる連結用分割ウェブジャーナル５を図４に例示している。これは、図２及び３に
示す分割ウェブランク軸ユニット２つの軸心を一致させて左右に配置し、左に配置したユ
ニットの右側ジャーナル部と右に配置したユニットの左側ジャーナル部を共通の軸として
一体化した構造である。なお、分割ウェブクランク軸ユニットにクランク位相角を与えて
連結する場合には、図４の連結用分割ウェブジャーナルの左右分割ウェブ間にこれと同じ
位相角を与える。図２及び３に示す分割ウェブクランク軸ユニット３つ以上に位相角を与
えて連結する場合も同様である。
図５は、４ストローク２気筒往復機関のピストンクランク機構への応用例を示している。
上述のように、図５の太線で示した連結用分割ウェブジャーナル５により、図２及び３に
示す２組の分割ウェブ式クランク軸ユニットを連結している。

１ クランクピン
１ｃ クランクピンの分割ウェブジャーナルとの半円周接合面組軸部
１ｓ クランクピンの半円周セレーション組軸部
１ｇ クランクピンの半円周リング溝部
２ クランクウェブ
２Ｊ 組立式クランク軸のジャーナル部
２Ｗ 組立式クランク軸のウェブ部
２Ｌ 分割ウェブジャーナル
２Ｌｃ 分割ウェブジャーナルのクランクピンとの半円周接合面組孔部
２Ｌｄ 分割ウェブジャーナルの分割面部
２Ｌｊ 分割ウェブジャーナルのジャーナル部
２Ｌｓ 分割ウェブジャーナルのネジ孔部
２Ｌｇ 分割ウェブジャーナルの半円周リング溝部
２Ｕ 分割ウェブ
２Ｕｄ 分割ウェブの分割面部
２Ｕｈ 分割ウェブのネジ通し孔部
２Ｕｓ 分割ウェブの半円周セレーション組孔部
３ 半割リング
４ 組立ネジ
５ 連結用分割ウェブジャーナル
Ｄ クランク半径に直交する含クランクピン軸心平面(ウェブの分割平面)
Ｏ１ クランク軸心
Ｏ２ クランクピン軸心 ／セレーション組孔部２Ｕｓの基準円筒の軸心／半円
周接合面組孔部２Ｌｃの円筒孔軸心

Claims (1)

1. クランクピンをクランクウェブ孔に嵌合して一体化する組立式クランク軸において、ク
   ランク半径に直交する含クランクピン軸心平面でクランクピン両側のクランクウェブ部を、
   分割ウェブと分割ウェブジャーナルに分割し、分割ウェブとクランクピンの半円周部をセ
   レーションで結合し、互いに密着する分割ウェブジャーナルとクランクピンの半円周面に
   備えた半円周リング溝部に半割リングを嵌め込んで、分割ウェブと分割ウェブジャーナル
   の分割面部を合い面にしてネジで締結したピン部分割ウェブ式クランク軸
   

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