JP3096957B2 - エンジンのクランクシャフト - Google Patents

エンジンのクランクシャフト

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JP3096957B2 JP07252097A JP25209795A JP3096957B2 JP 3096957 B2 JP3096957 B2 JP 3096957B2 JP 07252097 A JP07252097 A JP 07252097A JP 25209795 A JP25209795 A JP 25209795A JP 3096957 B2 JP3096957 B2 JP 3096957B2
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保一 鎌田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、エンジンのクランクシャ
フトに関し、エンジン本体を大きくしないでエンジンの
排気量アップを図り、又はエンジンの排気量を変えない
でエンジンの小型化を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンのクランクシャフトの従来技術
としては、本出願人の提案に係るもので、例えば図4、
図5及び図6に示すもの(実開昭63―115619号
公報)がある。ここで、図4図はクランクシャフト及び
ピストンの要部側面図、図5は縦型水冷式ディーゼルエ
ンジンの要部の縦断正面図、図6はその縦型水冷式ディ
ーゼルエンジンの要部を破断して示す側面図である。
【0003】多気筒エンジンでは、図5及び図6に示す
ように、エンジンEの各軸受壁21をクランクケース2
0と一体に形成し、上記各軸受壁21に軸受箱23を支
持する支持孔22をあけ、クランクシャフト10の各中
間ジャーナル11に予め二つ割り形の軸受箱23を組み
付け、当該クランクシャフト10をクランクケース20
の後方(フライホイル7側)より上記軸受壁21の支持
孔22内を挿通して当該クランクケース20内に組み込
み、上記各支持孔22内に上記軸受箱23を内嵌固定
し、軸受箱23でクランクシャフト10の中間ジャーナ
ル11を枢支して構成されている。なお、図6中の符号
Eは当該ディーゼルエンジン全体を示し、1はクランク
ケースを一体に形成したシリンダブロック、2はシリン
ダ、3はシリンダヘッド、4はギアケース、5はファン
駆動プーリ、6は冷却ファン、9はオイルパン、19は
軸受箱23の固定ボルトを示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、クラ
ンクシャフト10の各中間ジャーナル11に予め二つ割
り形の軸受箱23を組み付け、当該クランクシャフト1
0をクランクケース20の後方より上記軸受壁21の支
持孔22内を挿通して当該クランクケース20内に組み
込む構成であるから、クランクシャフト10の振り回し
半径(図4及び図6中の最大外径R1 )は、上記支持孔
22の内径により制限される。
【0005】従って、クランクシャフト10の振り回し
半径を一回り大きくしてピストン15のストロークアッ
プによる排気量アップを図る場合、上記支持孔22の内
径、ひいては軸受箱23の外径を大きくする必要がある
が、これに伴ってシリンダブロック1の背丈が高くな
る。逆に、シリンダブロック1の背丈を変えない限りピ
ストンのストロークアップによる排気量アップを図るこ
とはできない。さらに換言すれば、エンジンの排気量を
変えないで、上記支持孔22の内径及び軸受箱23の外
径を小さくし、シリンダブロック1の背丈を低くするこ
とはできない。
【0006】また、クランクシャフト10の振り回し半
径を一回り大きくしてピストン15のストロークアップ
による排気量アップを図る場合、シリンダ2の下端をク
ランクケース20内に大きく突出させることになるが、
シリンダ2の下端部とクランクアーム12の先端部12
aとが干渉するのを回避するために、図4に示すよう
に、シリンダ2の下端部にクランクアーム12の先端部
12aが潜り抜ける程の大きな干渉防止用凹部2cを凹
入形成する必要がある。このためピストン15の直進ガ
イド性が損なわれ、特にピストン15の下死点側におけ
るスラップ音が大きくなる。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、 シリンダブロックの背丈を変えないでピストンのス
トロークアップによるエンジンの排気量アップを図るこ
と、換言すれば、エンジンの排気量を変えないで支持孔
の内径及び軸受箱の外径を小さくしてエンジンを小型化
すること、 シリンダの下端部に形成する干渉防止用凹部を小さ
くして、ピストンの下死点側におけるスラップ音を低減
すること、 を技術課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成される。請求項1に記載
の発明は、図1及び図2に示すように、クランクシャフ
ト10の中間ジャーナル11と、クランクアーム12
と、クランクピン13とを一体に構成し、各中間ジャー
ナル11をそれぞれ軸受箱23で枢支し、この軸受箱2
3をエンジンEの各軸受壁21の支持孔22内に内嵌固
定して構成したエンジンのクランクシャフトにおいて、
上記クランクピン13の振り回し半径R2 を上記クラン
クアーム12の振り回し半径R1 よりも大きく設定する
とともに、上記軸受壁21の支持孔22の半径よりも大
きく設定し、上記各支持孔22に一組のぬすみ凹部24
・24を形成し、上記ぬすみ凹部24・24を介して一
組の上記クランクピン13をくぐり抜け可能に構成した
ことを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載したエンジンのクランクシャフトにおいて、前記
クランクピン13の左右のクランクアーム12・12の
各先端部12a・12aを切除することにより、当該ク
ランクアーム12の振り回し半径R1 を前記軸受壁21
の支持孔22の半径よりも小さく形成するとともに、前
記クランクピン13の振り回し半径部分13aの両端部
を切除することにより、当該振り回し半径部分13aの
軸方向寸法をコンロッド大端部16aの軸方向寸法以下
に設定したことを特徴としている。ここで、「切除す
る」とは、切削加工により取り除く場合に限らず、各種
成型により取り除く場合を含む(以下同じ)。
【0010】
【発明の作用】請求項1に記載の発明では、図1及び図
2に示すように、クランクシャフト10の各中間ジャー
ナル11にあらかじめ軸受箱11を組み付ける。各軸受
壁21の支持孔22には一組のぬすみ凹部24・24が
形成されていることから、上記クランクシャフト10を
軸受壁21の支持孔22内に挿通して当該クランクケー
ス2内に組み込む際に、クランクピン13の振り回し半
径R2 が上記クランクアーム12の振り回し半径R1
りも大きく設定され、上記支持孔22の内径よりも大き
く設定されていても、一組のクランクピン13は当該ぬ
すみ凹部24・24を介してくぐり抜けることができ
る。このようにして挿通した各軸受箱23を各支持孔2
2内に内嵌固定することにより、当該軸受箱23でクラ
ンクシャフト10の中間ジャーナル11を枢支する。
【0011】また、請求項2に記載の発明では、図1及
び図2に示すように、左右のクランクアーム12・12
の各先端部12a・12aを切除することにより、当該
クランクアーム12の振り回し半径R1 を前記軸受壁2
1の支持孔22の半径よりも小さく形成する。また、ク
ランクピン13の振り回し半径部分13aの両端部を切
除することにより、当該振り回し半径部分13aの軸方
向寸法をコンロッド大端部16aの軸方向寸法以下に設
定する。つまり、シリンダ2の下端部とクランクアーム
12の先端部12aとの干渉を回避するために、シリン
ダ2の下端部に形成される干渉防止用凹部2c・2c
は、クランクアーム12の先端部12aが潜り抜ける程
に大きく凹入形成する必要はなく、コンロッド大端部1
6aの軸方向寸法より僅かに大きく形成すれば足りる。
【0012】
【発明の効果】 請求項1に記載の発明では、クランクピンの振り回
し半径をクランクアームの振り回し半径よりも大きく設
定するとともに、軸受壁の支持孔の半径よりも大きく設
定し、各支持孔に一組のぬすみ凹部を形成してクランク
ピンをくぐり抜け可能に構成したことから、シリンダブ
ロックの背丈を変えないでピストンのストロークアップ
によるエンジンの排気量アップを図ることができる。換
言すれば、エンジンの排気量を変えないで、支持孔及び
軸受箱の外径を小さくすることによりシリンダブロック
の背丈を低くしてエンジンを小型化できる。
【0013】 請求項2に記載の発明では、クランク
アームの各先端部を切除するとともに、クランクピンの
振り回し半径部分の両端部を切除することにより、シリ
ンダの下端部に形成される干渉防止用凹部を、クランク
アームの先端部が潜り抜ける程に大きく凹入形成する必
要はないので、ピストンの直進ガイド性が確保され、ピ
ストンの下死点側におけるスラップ音を低減することが
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の実施形態を示し、図
1(A)はクランクシャフト及びピストンの要部側面
図、図1(B)はクランクシャフトの要部縦断正面図、
図2は本発明のクランクシャフトを採用した縦型水冷式
ディーゼルエンジンの要部縦断正面図である。
【0015】図1及び図2に示すように、このクランク
シャフト10は中間ジャーナル11とクランクアーム1
2とクランクピン13とを一体に形成して構成されてい
る。このクランクシャフト10の各中間ジャーナル11
はそれぞれ二つ割り形の軸受箱23で枢支され、この軸
受箱23はクランクケース2と一体に形成した各軸受壁
21の支持孔22内に内嵌固定されている。そして当該
クランクシャフト10は、クランクケース2の後方より
上記軸受壁21の支持孔22内を挿通して当該クランク
ケース2内に組み込み、上記各支持孔22内に上記軸受
箱23を内嵌固定し、当該軸受箱23の中央の軸受孔2
3aでクランクシャフト10の中間ジャーナル11を枢
支している。
【0016】以下、このクランクシャフト10の特徴構
成について説明する。本発明では、ピストン15のスト
ロークアップによりエンジンの排気量アップを図るた
め、図1及び図2に示すように、クランクシャフト10
のクランクピン13の振り回し半径R2 は、クランクア
ーム12の振り回し半径R1 よりも大きく、かつ、上記
軸受壁21の支持孔22の半径よりも大きく設定されて
いる。一方、各軸受壁21の支持孔22の左右には、ク
ランクシャフト10の一組のクランクピン13・13に
対応させて、一組のぬすみ凹部24・24が形成され、
上記ぬすみ凹部24・24を介して当該クランクピン1
3・13をくぐり抜け可能に構成されている。
【0017】つまり、中間ジャーナル11に軸受箱23
を組み付けたクランクシャフト10を、クランクケース
2の後方より各軸受壁21の支持孔22内を挿通して当
該クランクケース2内に組み込むが、この際にクランク
ピン13・13が当該ぬすみ凹部24・24をくぐり抜
けることができる。従って、シリンダブロック1の背丈
を大きくしないで、ピストン15のストロークアップを
図り、ひいてはエンジンの排気量アップを図ることがで
きる。換言すれば、エンジンの排気量を変えないで、上
記支持孔22の内径及び軸受箱23の外径を小さくする
ことにより、シリンダブロック1の背丈を低くしてエン
ジンを小型化できる。
【0018】ちなみに、本実施形態では、図3の従来例
と比較して、コンロッド16の寸法Lを変えないで、ク
ランクシャフト10の回転半径R0 を10mm大きく
し、ピストン15の頂面15aとピストンピン158と
の間の寸法Pを10mm小さくすることにより、シリン
ダブロック1の背丈を変えないで、ピストン15のスト
ロークSを20mm大きくし、エンジンの排気量アップ
を図っている。
【0019】上記ピストン15は、図1(A)に示すよ
うに、ピストンヘッド152とスカート部153とを一
体に形成したピストン本体151と、これとは別体に形
成したピンボス部材155とから成り、ピンボス部材1
55をピストンヘッド152に対して下から接当して固
定ボルト156で固定し、ピストンピン158の上辺が
最下方に位置するオイルリング溝159よりも高くなる
ように設定されている。つまり、ピストン頂面15aと
ピストンピン158との間の寸法Pが従来例(図4)よ
りも小さくなるように構成されている。
【0020】また、図2に示すように、各軸受壁21の
下部には、支持孔22の下部を欠く欠落壁部24bが形
成されており、上記ぬすみ凹部24・24とともに当該
欠落壁部24bによりクランクケース2内での仕切機能
を無くして、気筒間での空気流動が確保される。これに
よりピストン15のポンピング作用が緩和され、クラン
クケース20内の潤滑油面の波立ちや、コンロッド大端
部16aが波立つ油面をたたくことによる油温の上昇、
ひいてはオイルミストの過剰な発生を防止することがで
きる。
【0021】図1(A)(B)に示すように、左右一対
のクランクアーム12・12の各先端部12a・12a
は、上記支持孔22の内径に沿わせて切除され、当該ク
ランクアーム12の振り回し半径R1 を当該支持孔22
の半径よりも小さく形成されている。さらに、クランク
ピン13の振り回し半径部分13aは、その両端部が左
右のクランクアーム12・12の各先端部12a・12
aとともに切除されており、当該振り回し半径部分13
aの軸方向寸法はコンロッド大端部16aの軸方向寸法
以下に設定されている。
【0022】上記構成を採用することにより、シリンダ
2の下端部に凹入形成される干渉防止用凹部2c・2c
は、従来例(図4)のように、左右一対のクランクアー
ム12・12の各先端部12a・12aが潜り抜ける程
に大きく凹入形成する必要はなく、コンロッド大端部1
6aの軸方向寸法より僅かに大きく形成するだけで、シ
リンダ2の下端部とクランクアーム12の先端部12a
との干渉を回避することができる。
【0023】図2に示すように、本実施形態では、上記
軸受壁21の左右下半部を締結する締結用ボルト17
が、軸受箱23の下部を貫通する状態で装着されてい
る。即ち、クランクケース20の各軸受壁21の左右下
半部を締結用ボルト17で締結することにより、当該軸
受箱23を支持孔22内に左右から締め付ける状態で内
嵌固定するように構成されている。
【0024】上記のように軸受壁21の左右下半部を締
結用ボルト17で締結することにより、支持孔22内に
軸受箱23を内嵌固定する締結力が強まり、軸受壁21
の支持孔22と軸受箱23との間にクランクシャフト1
0を組み込んだ後の挿通隙間が残存するのを解消するこ
とができる。また、支持孔22内に軸受箱23を内嵌固
定した状態では挿通隙間が残存しないので、当該支持孔
22と軸受箱23との間の挿通隙間を十分に確保するべ
く軸受壁21の支持孔22をある程度大きくしてクラン
クケース20内へのクランクシャフト10の挿通・組み
込みを容易にすることができるとともに、中間ジャーナ
ル11の同心軸支精度を高く維持することができる。
【0025】図3は前記ぬすみ凹部24の他の実施形態
を示す概要図である。即ち、図3(A)は3気筒エンジ
ンを対象とするもので、各軸受孔22内に3つのぬすみ
凹部24が120°の角度間隔で形成されている。ま
た、図3(B)は5気筒エンジンを対象とするもので、
各軸受孔22内に5つのぬすみ凹部24が72°の角度
間隔で形成されている。即ち、本発明は、図2及び図3
に示すように、一組のぬすみ凹部23の相対角度間隔が
エンジンの気筒数に対応して異なるものを含む。また、
ぬすみ凹部24の一つを、図2中の支持孔22の下部を
欠く欠落壁部24bにより形成しても差し支えない。
【0026】また、上記実施例では、クランクシャフト
10をクランクケース2の後方より軸受壁21の支持孔
22内に挿通するものとして説明したが、クランクシャ
フト10をクランクケース2の前後方向のいずれか一側
より支持孔22内に挿通するものであれば足りる。さら
に、上記実施例では、ディーゼルエンジンについて例示
したが、火花点火式エンジンにおいても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示し、図1(A)はクランク
シャフト及びピストンの要部側面図、図1(B)はクラ
ンクシャフトの要部縦断正面図である。
【図2】本発明のクランクシャフトを採用した縦型水冷
式ディーゼルエンジンの要部縦断正面図である。
【図3】本発明に係るぬすみ凹部の他の実施例を示し、
図3(A)は3気筒エンジンを対象とするクランクケー
スの概要図、図3(B)は5気筒エンジンを対象とする
クランクケースの概要図である。
【図4】従来例に係る図1(A)相当図である。
【図5】従来例に係る図2相当図である。
【図6】縦型水冷式ディーゼルエンジンの要部を破断し
て示す側面図である。
【符号の説明】
E…エンジン、20…クランクケース、10…クランク
シャフト、11…クランクシャフトの中間ジャーナル、
12…クランクアーム、12a…クランクアーム先端
部、13…クランクピン、13a…クランクピンの振り
回し半径部分、16a…コンロッド大端部、R1 …クラ
ンクアームの振り回し半径、R2 …クランクピンの振り
回し半径、21…軸受壁、22…軸受壁の支持孔、23
…軸受箱、24…ぬすみ凹部。
フロントページの続き (72)発明者 鎌田 保一 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (72)発明者 杉本 雅彦 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平5−180214(JP,A) 特開 昭59−180036(JP,A) 特開 平8−312457(JP,A) 特開 平8−326600(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 3/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランクシャフト(10)の中間ジャー
    ナル(11)と、クランクアーム(12)と、クランク
    ピン(13)とを一体に構成し、 各中間ジャーナル(11)をそれぞれ軸受箱(23)で
    枢支し、この軸受箱(23)をエンジン(E)の各軸受
    壁(21)の支持孔(22)内に内嵌固定し、て構成し
    たエンジンのクランクシャフトにおいて、 上記クランクピン(13)の振り回し半径(R2 )を上
    記クランクアーム(12)の振り回し半径(R1 )より
    も大きく設定するとともに、上記軸受壁(21)の支持
    孔(22)の半径よりも大きく設定し、 上記各支持孔(22)に一組のぬすみ凹部(24)(2
    4)を形成し、上記ぬすみ凹部(24)(24)を介し
    て一組の上記クランクピン(13)をくぐり抜け可能に
    構成した、ことを特徴とするエンジンのクランクシャフ
    ト。
  2. 【請求項2】 前記クランクピン(13)の左右のクラ
    ンクアーム(12)(12)の各先端部(12a)(1
    2a)を切除することにより、当該クランクアーム(1
    2)の振り回し半径(R1 )を前記軸受壁(21)の支
    持孔(22)の半径よりも小さく形成するとともに、 前記クランクピン(13)の振り回し半径部分(13
    a)の両端部を切除することにより、当該振り回し半径
    部分(13a)の軸方向寸法をコンロッド大端部(16
    a)の軸方向寸法以下に設定した、ことを特徴とする請
    求項2に記載のエンジンのクランクシャフト。
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