JP3138083U - Crankshaft for automobile engine - Google Patents
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Abstract
【課題】多気筒エンジンに適用できる軽量かつ高品質な組立式のクランクシャフトを提供する。
【解決手段】各気筒のピストンにコンロッドで連結されるピンをそれぞれ中心軸に対して所定角度回転させて配置した自動車エンジン用のクランクシャフトであり、ジャーナル2K、2L、2M、2N、ピン3K、3L、3N、アーム10A〜10Fを別個に製作して、焼きバメで固着して組み立てる。
ジャーナルおよびピンの両端には角錐面を有する連結部をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトが一体に形成されるとともに連結部が嵌合する角錐孔を設ける。そして、ジャーナルおよびピンの連結部は左右対称として、ジャーナルの連結部に対応する角錐孔を所定の角度回転させて形成する。
【選択図】図1A lightweight and high-quality assembly-type crankshaft applicable to a multi-cylinder engine is provided.
A crankshaft for an automobile engine in which pins connected to a piston of each cylinder by a connecting rod are rotated by a predetermined angle with respect to a central axis, journals 2K, 2L, 2M, 2N, pins 3K, 3L, 3N, and arms 10A to 10F are separately manufactured and assembled by fixing them by shrinkage.
A connecting portion having a pyramidal surface is extended at both ends of the journal and the pin, and the arm is provided with a pyramid hole in which a balance weight is integrally formed and the connecting portion is fitted. The journal and pin connection portions are symmetrical, and a pyramid hole corresponding to the journal connection portion is formed by rotating a predetermined angle.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、自動車エンジン、特に多気筒のエンジンに使用されるクランクシャフトに関するものである。 The present invention relates to a crankshaft used for an automobile engine, particularly a multi-cylinder engine.
自動車エンジン用のクランクシャフトは、往復運動を回転運動へ変えるための部品であり、ジャーナル(主軸)と、コンロッドを介しピストンが接続されるピンと、バランスウエイトを一体としジャーナルおよびピンを連結するアームとで構成されている。
クランクシャフトは、エンジンの重要な部品であり、品質および耐久性は勿論、軽量かつ安価であることが求められており、小型のものは鋳造で作られるものもあるが、一般には、ジャーナル、ピン、及びアームが一体化された鍛造型によって作られている。
A crankshaft for an automobile engine is a part for changing a reciprocating motion into a rotational motion, and includes a journal (main shaft), a pin to which a piston is connected via a connecting rod, an arm for connecting a balance weight and an integrated journal and pin. It consists of
The crankshaft is an important part of the engine and is required to be lightweight and inexpensive as well as quality and durability. Some small ones are made by casting. , And the forging die in which the arm is integrated.
そして、6気筒や8気筒といった多気筒のエンジンのクランクシャフトは、滑らかな回転が得られるように、各ピンを回転中心軸回りに所定角度(6気筒エンジンでは、60度または120度)回転させて配置している。
ピンをこのように配置したクランクシャフトを鍛造によって製作する場合は、完成形状のままでは型抜きができないので、型抜きの容易な形状で鍛造した後、高温状態時に所定角度に捩るツイスト鍛造によって製作されている。
この一体構造に作られるクランクシャフトは、ジャーナル及びピンに外装される軸受を二分割構造にせざるを得ず、製作費が嵩み重量も増加するのみならず、軸と軸受との滑り面の摺動抵抗が増して走行性能や燃費の悪化を招き易い。また、ツイスト鍛造は、大がかりな専用の油圧プレスを必要とし、加工時間もかかるという問題がある。
The crankshaft of a multi-cylinder engine such as a 6-cylinder or 8-cylinder engine rotates each pin by a predetermined angle (60 degrees or 120 degrees for a 6-cylinder engine) so that a smooth rotation can be obtained. Arranged.
When a crankshaft with pins arranged in this way is manufactured by forging, it can not be die-cut with the finished shape, so it is manufactured by twist forging that forges in a shape that is easy to die-cut and then twists to a predetermined angle at high temperatures. Has been.
The crankshaft made in this one-piece structure has to have a two-part structure for the bearing mounted on the journal and pin, which not only increases the manufacturing cost and weight, but also slides the sliding surface between the shaft and the bearing. Increased dynamic resistance tends to cause deterioration in driving performance and fuel consumption. In addition, twist forging requires a large dedicated hydraulic press and has a problem that it takes a long processing time.
出願人は、先に、ジャーナル、ピン、及びアームを別個に製作して、ジャーナルとピンにリング状の軸受を組み込んでから、アームに固設するようにした組立式の自動車エンジン用クランクシャフトを開発している(特許文献1)。
このクランクシャフトは、ジャーナル及びピンを中空軸状とし、両端に連結軸をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトを一体に形成するとともに該連結軸が嵌合する円錐面に形成された嵌込用軸孔を設けている。そして、組み付けは、ジャーナルとピンにリング状の軸受を外挿した後、連結軸を嵌込用軸孔に焼きバメで固着している。
The applicant first manufactured an assembled crankshaft for an automobile engine in which a journal, a pin, and an arm are separately manufactured, a ring-shaped bearing is incorporated in the journal and the pin, and then fixed to the arm. Developed (Patent Document 1).
This crankshaft has a journal and pin as a hollow shaft, and connecting shafts are provided at both ends. The arm is integrally formed with a balance weight and is fitted on a conical surface to which the connecting shaft is fitted. A shaft hole is provided. And assembling, after attaching a ring-shaped bearing to the journal and the pin, the connecting shaft is fixed to the shaft hole for fitting by shrinking.
特許文献1のクランクシャフトは、ジャーナル及びピンを中空軸状とするとともにアームを型鍛造で精度よく作ることにより、高品質で量産化できるのみならず、大幅に軽量化されたものとなった。しかしながら、多気筒エンジンのクランクシャフトの場合は、各アームを所定の角度ずらして配置する場合の位置合わせが難しく、熟練を要するという問題がある。
位置あわせは当然ながら治具を用いて行うが、ジャーナルおよびピンの固着を焼きバメによっているので、アームの加熱状態時に位置を合わせなければならず、短時間で確実に行うことがことのほか難しい。さらに、焼きバメによる固着の信頼性についても僅かながら心配が持たれており、また、さらなる軽量化も望まれている。
The crankshaft disclosed in
Naturally, the alignment is performed using a jig, but the journal and pins are fixed by shrinkage, so the position must be aligned when the arm is heated, and it is difficult to do it reliably in a short time. . Furthermore, there is a slight concern about the reliability of fixing due to shrinkage, and further weight reduction is desired.
そこで、本考案は、多気筒エンジンに適用できる軽量かつ高品質な組立式のクランクシャフトを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lightweight and high-quality assembled crankshaft that can be applied to a multi-cylinder engine.
本考案の自動車エンジン用のクランクシャフトは、上記の目的を達成するため、次の手段を採った。すなわち、各気筒のピストンにコンロッドで連結されるピンをそれぞれ中心軸に対して垂直な平面内に所定角度回転させて配置した自動車用エンジンのクランクシャフトにおいて、ジャーナルおよびピンの両端に角錐面を有する連結部をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトが一体に形成されるとともに該連結部が嵌合する角錐孔を設け、ジャーナルおよびピンの該連結部を該角錐孔に焼きバメにより固着して組み付けるようにしたものであって、ジャーナルおよびピンの該連結部は左右対称として該ジャーナルの連結部に対応する角錐孔を該所定の角度回転させて形成するか、または、各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとしてジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して該所定の角度回転させて形成したことを特徴としている。 The crankshaft for an automobile engine of the present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, in a crankshaft of an automobile engine in which pins connected to pistons of cylinders by connecting rods are rotated by a predetermined angle in a plane perpendicular to the center axis, the journal and the pins have pyramidal surfaces at both ends. Each connecting part extends, and the arm is provided with a pyramid hole in which the balance weight is integrally formed and the connecting part is fitted, and the connecting part of the journal and the pin is fixed to the pyramid hole by shrinking. The connecting portion of the journal and the pin is symmetrically formed so that the pyramid hole corresponding to the connecting portion of the journal is rotated by the predetermined angle, or the connecting portion of the journal of each arm is connected. All the pyramid holes that fit into the part are the same, and the connecting part at one end of the journal is rotated by the predetermined angle relative to the connecting part at the other end Is characterized in that form was.
本考案は、ジャーナル、ピン、およびアームを個別に製作し、これらを固着して作られる組立式のクランクシャフトであり、特に多気筒エンジン用のものに適用される。
ピンは、クランクシャフトの中心軸に対して垂直な平面内に所定角度回転させて配置されるが、エンジンの形式や気筒数によってその角度は、種々ある。本考案はジャーナルおよびピンとアームとは角錐面を有する連結部が角錐孔に嵌合することで自動的に位置合わせされる。また、どんな角度に対しても適用できる。
嵌合の角錐面と角錐孔は、厳密な意味のものではなく、例えば、円錐形の一部を平らに削ったようなものでもよい。
The present invention is an assembly-type crankshaft that is manufactured by individually manufacturing a journal, a pin, and an arm and fixing them, and is particularly applicable to a multi-cylinder engine.
The pin is arranged by being rotated by a predetermined angle in a plane perpendicular to the central axis of the crankshaft. There are various angles depending on the type of engine and the number of cylinders. In the present invention, the journal, the pin, and the arm are automatically aligned by fitting a connecting portion having a pyramid surface into the pyramid hole. It can also be applied to any angle.
The fitting pyramid surface and the pyramid hole are not strictly defined, and may be, for example, a part of a conical shape that is cut flat.
ジャーナルの両端の連結部と固着されるアームは、ジャーナルの中心回りに所定角度回転した状態で嵌合するように、ジャーナルの連結部は左右対称とし、アームの角錐孔を所定角度回転させて形成する。あるいは、各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとしてジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して該所定の角度回転させて形成してもよい。
ジャーナルおよびピンは、丸棒から切削加工するとよい。また、バランスウエイトが一体のアームは、熱間鍛造後、直ちに圧印加工を施したうえ、トリミング加工を行って寸法精度の高いものとし、工作機械による切削加工を極力なくするのが望ましい。なお、焼きバメ固着される角錐面と角錐孔は、機械加工により精度よく製作する。
The journals are formed symmetrically and the pyramid holes of the arm are rotated by a predetermined angle so that the arms fixed to the connection parts at both ends of the journal are fitted in a state rotated by a predetermined angle around the center of the journal. To do. Alternatively, all the pyramid holes fitted to the connecting portions of the journal of each arm may be the same, and the connecting portion at one end of the journal may be rotated by the predetermined angle with respect to the connecting portion at the other end.
The journal and pin may be cut from a round bar. Further, it is desirable that the arm with an integrated balance weight is subjected to coining immediately after hot forging and trimming to have high dimensional accuracy so that cutting with a machine tool is minimized. In addition, the pyramid surface and the pyramid hole to which the shrinkage is fixed are manufactured with high accuracy by machining.
アームは、ジャーナルをピンの真上に位置させたとき、バランスウエイトが、ジャーナルの軸心を中心とした円弧で、ジャーナルの水平方向の中心線付近を基端とした扇状であり、その外縁部を厚肉に形成するとともにジャーナル寄りを薄肉に形成し、さらに、アームの下端部は、前記ジャーナルの軸心を中心としたバランスウエイトの外縁の円弧の円に内接する形状である(請求項2)とするのが望ましい。なお、厚肉から薄肉へは応力の集中を防止するため、連続した曲面または傾斜とするのがよい。 When the journal is positioned directly above the pin, the balance weight is an arc centered on the journal axis, and has a fan shape with the vicinity of the center line in the horizontal direction of the journal as the base. And the lower end of the arm is shaped to be inscribed in a circular arc of the outer edge of the balance weight with the axis of the journal as the center (Claim 2). ) Is desirable. In order to prevent stress concentration from thick to thin, it is preferable to have a continuous curved surface or slope.
本考案による自動車エンジン用のクランクシャフトは、ジャーナルおよびピンの連結部を角錐孔に焼きバメにより固着して組み付けるようにしたものであって、ジャーナルおよびピンの連結部は左右対称としてジャーナルの連結部に対応する角錐孔を所定の角度回転させて形成したので、アームを所定の角度回転させた状態で精度よく簡便に組み付けることができる。また、組み付けられたものは回転方向に対して滑りが皆無であり、焼きバメの信頼性についての懸念がなくなる。
各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとして、ジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して所定の角度回転させて形成した場合も、同様の効果がある。
The crankshaft for an automobile engine according to the present invention has a journal and pin connecting portion fixed to a pyramid hole by shrinkage and assembled, and the journal and pin connecting portion is symmetrical and connected to the journal. Since the pyramid hole corresponding to is formed by rotating a predetermined angle, the arm can be assembled easily and accurately with the arm rotated by a predetermined angle. Further, the assembled product has no slip in the rotating direction, and there is no concern about the reliability of the shrinkage.
The same effect can be obtained when the pyramid holes fitted to the journal connecting portions of each arm are all the same, and the connecting portion at one end of the journal is rotated by a predetermined angle with respect to the connecting portion at the other end.
また、アームのバランスウエイトを、ジャーナルの軸心を中心とした円弧で、ジャーナルの水平方向の中心線付近を基端とした扇状に形成され、その外縁部を厚肉に形成するとともにジャーナル寄りを薄肉に形成(請求項2)すれば、軽量でコンパクトでバランスのよいものにできる。 The balance weight of the arm is an arc centered on the journal axis, and is formed in a fan shape with the vicinity of the center line in the horizontal direction of the journal as the base end. If it is formed thin (Claim 2), it can be made light, compact and well-balanced.
以下に、本考案のクランクシャフトの実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。 図1は、本考案によるV型6気筒エンジン用のクランクシャフトの模式的な構成を示した斜視図であり、図2はその一部であるアーム10C,10D付近の平面図である。
図3〜図7は、構成部材の詳細を示すもので、図3および図4はジャーナルおよびピンの正面図および側面図、図5および図6は、アームの側面図および正面図である。図7は、図1におけるA−A視、B−B視、C−C視図である。
クランクシャフト1は、図1に示すように、6枚のアーム10A,10B,10C,10D,10E,10Fをジャーナル2K,2L,2M,2Nと、ピン3K,3L,3Mで連結し、一端は端部シャフトが固設され、他端にはフライホィールが連結されている。
Hereinafter, embodiments of the crankshaft of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a crankshaft for a V-type 6-cylinder engine according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view in the vicinity of the
3 to 7 show details of the constituent members. FIGS. 3 and 4 are a front view and a side view of the journal and the pin, and FIGS. 5 and 6 are a side view and a front view of the arm. 7 is an AA view, a BB view, and a CC view in FIG.
As shown in FIG. 1, the
この連結は、図2に示すように、ジャーナル2L,2Mと、ピン3Lとを、バランスウエイト11を一体にしたアーム10C,10Dを介して夫々の軸線を段違い状に配置して固着して組み立てられている。なお、組み立てに際しては、リング状の軸受をジャーナル2L,2Mおよびピン3Lに予め外嵌している。
図1において、ピン3K,3L,3Mは、エンジンの各気筒のピストンにコンロッドで連結されるが、それぞれクランクシャフト1の中心軸に対して垂直な平面内に所定角度(ここでは、120度)ずらして配置されている。
次に、図2に示す構成品の詳細を説明する。
まず、ジャーナル2L,2Mは、図3に示すように、ピン部2aの両端に角錐面を有する連結部2bを有しており、ピン3Lは、図4に示すように、ピン部3aの両端に角錐面を有する連結部3bを有している。なお、ジャーナル2L,2Mおよびピン3Lは、棒鋼を機械加工して製作している。
As shown in FIG. 2, this connection is performed by assembling the
In FIG. 1,
Next, details of the components shown in FIG. 2 will be described.
First, as shown in FIG. 3, the
アーム10Dは、図5、6に示すように、バランスウエイト11が、一体に形成され、ジャーナル2Mとピン3Lの連結部2b,3bが嵌合する角錐孔15、16が設けられている。
全体の大きさは、ジャーナル2Mの軸心を中心としたR(約150mm)の円に収まる大きさであり、厚さは約16mmである。
そして、ジャーナル2Mが固着される角錐孔15の中心(ジャーナル2Mの軸心)に対してピン3Lの連結部16を真下に位置させたとき、上部にバランスウエイト11が位置し、ほぼ、日本髪を結った女性の顔のごとき形状にしている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
The overall size is a size that fits in a circle of R (about 150 mm) centered on the axis of the
When the connecting
バランスウエイト11は、略150度の扇状に形成され、扇状の基端はジャーナル2Mの水平方向の中心線上にある。そして、扇状の外縁部は、断面が略16mm角に形成され、その内側(ジャーナル2M寄り)は、表裏とも凹んだ5mmの薄肉に形成され、凹部12を形成している。なお、凹部12は、外縁部からは略30度の傾斜で接続されている。
The
アーム10Dの下部は、ピン3Lの中心から半径約30mmの円弧と前記扇状のバランスウエイト11の基端へ曲線で結んだ形状としており、下端部はバランスウエイト11の外縁部の円弧の約150mmの円に内接している。
そして、ジャーナル2Mとピン3Lが固設される面は3.5mmほど厚みを持ったボス部13、14が形成されている。
なお、バランスウエイト11の上端部、上端の前面部、左右端部には、ボス17a、17b、17cが、また、アーム10Dの左右端にはボス17dが付設されているが、これは、潤滑用オイル通路や、識別などの刻印を打刻するためのものである。
The lower part of the
The
アーム10Dは、熱間鍛造後、直ちに密閉型に納めてプレスする圧印加工を施したうえ、トリミング加工を行って作っている。これによれば、型の形成面の凹凸形状を、能率的に正確に転写できるので、寸法精度の高いものができる。その後、角錐孔15,16を機械加工する。
クランクシャフトの組付は、ジャーナル2M及びピン3Lは、リング状の軸受(図示略)を、その軸端から外挿させてから、それぞれ、アーム10Dの角錐孔15,16へ嵌合する。これにより、アーム10Dのジャーナル2Mの軸心に対する位置が自動的に決まるので、焼きバメによって固着する。
焼きバメは、アーム10Dを加熱して拡開した角錐孔15,16にジャーナル2M及びピン3Lを嵌合させてアーム10Dを急冷するものである。
The
As for the assembly of the crankshaft, the
Shrinking is for rapidly cooling the
図1に示すクランクシャフト1においては、ピン3K,3Mはピン3Lと同じものであり、また、ジャーナル2K,2Nはアームに固着する側は連結部2bを有しているが、反対側は相違する。そして、アーム10A,10B,10C,10D,10E,10Fは、角錐孔15を除けば同じものである。角錐孔15はアーム10C,10Dを基準にすれば、アーム10A,10Bとアーム10E,Fは、それぞれ左右に30度傾けて開けられている。
即ち、図1でアーム10DはA−A視では、図7(a)に示すように、ピン3Lが真横に位置し、アーム10BはB−B視では、図7(b)に示すように、ピン3Kが反時計回りに120度回転させた位置に組み付けられる。また、アーム10FはC−C視では、図7(c)に示すように、ピン3Mが時計回りに120度回転させた位置になるように組み付けられる。
In the
That is, as shown in FIG. 7A, the
次に、別の実施の形態について、図8および図9に基づいて説明する。
上記の実施の形態では、ジャーナルの左右端の連結部は、すべて左右対称の同じもので、これが嵌合するアームの角錐孔を所定の角度回転させた状態に形成した。
別の実施の形態は、アームの角錐孔は変えずに、ジャーナルの連結部を変えることによって解決したものである。
即ち、アームは図6に示すアーム10Dの一種類のみとし、図1におけるジャーナル2Lを図8に示すジャーナル22Lに、ジャーナル2Mを図9に示すジャーナル22Mに変える。ジャーナル22Lは、右端の連結部22bに対して左端の連結部22cが反時計回りに30度回転させた状態の角錐面とし、ジャーナル22Mは、左端の連結部22bに対して右端の連結部22dが時計回りに30度回転させた状態の角錐面としている。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS.
In the above embodiment, the connecting portions at the left and right ends of the journal are all the same symmetrically, and the pyramid hole of the arm into which the journal is fitted is formed in a state rotated by a predetermined angle.
Another embodiment is solved by changing the connecting portion of the journal without changing the pyramid hole of the arm.
That is, the arm is only one type of
これにより、ジャーナル22Lによって、図1におけるアーム10Bとアーム10Cの位置関係に、ジャーナル22Mによって、アーム10Dとアーム10Eの位置関係に簡便に組み付けることができる。
Thus, the
なお、上記の実施の形態の説明では、考案の内容がよく解るように、アームについて具体的な寸法を示して説明したが、本考案は、この寸法に限定されるものでないことはいうまでもない。 In the above description of the embodiment, the arm is shown with specific dimensions so that the contents of the invention can be understood well. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this dimension. Absent.
1 クランクシャフト
2K,2L,2M,2N ジャーナル
3K,3L,3M ピン
2a ジャーナル部
2b 連結部
3a ピン部
3b 連結部
10A,10B,10C アーム
10D,10E,10F アーム
11 バランスウエイト
12 凹部
13,14 ボス部
15 角錐孔
16 角錐孔
17a,17b,17c,17d ボス
22L,22M ジャーナル
22a ピン部
22b,22c,22d 連結部
1
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