JP3206292B2 - 組立式クランクシャフト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は組立式クランクシャフ
トに係り、特に二輪車や四輪車、船外機、スノーモビル
等の２サイクル多気筒エンジンに使用され、コストの低
減を図る組立式クランクシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術】クランクシャフトは、コネクティングロ
ッドの往復運動を回転運動に変換するものであり、これ
により、ピストンに働く圧力をエンジントルクに変換す
るものである。

【０００３】また、前記クランクシャフトの材質には、
一般に炭素鋼や特殊鋼、そして、特殊鋳鉄等が用いら
れ、鍛造のものと鋳造のものとがあるが、一般に鍛造の
ものが多く使用されている。

【０００４】更に、エンジンにおいては、クランクシャ
フトの不釣合をなくして回転を円滑に行わせるために、
バランスウェイト及びクランクバランサを設けている。
そして、バランスウェイト及びクランクバランサを取付
けることにより、エンジンの振動が少なくなり、回転が
円滑になり、クランクジャーナルやベアリングの摩擦を
低減させることができるものである。

【０００５】更にまた、２サイクルエンジンとは、クラ
ンクシャフトの１回転によりピストンが２行程動くエン
ジンのことであり、４サイクルエンジンとは区別され、
２サイクルエンジンは、主に出力を重要視する二輪車や
船外機、そしてスノーモビルと称される雪上車に搭載さ
れている。

【０００６】前記組立式クランクシャフトとしては、特
開昭５８−２８００９号公報に開示されるものがある。
この公報に開示されるエンジンは、連接棒の平軸受が装
入されている大端部を、クランク軸のウェブに組み付け
られているクランクピンに連結させ、連接棒の大端部の
軽量化を図っている。

【０００７】また、特開平２−４２２０７号公報に開示
されるものがある。この公報に開示される連接棒の接続
装置は、連接棒の大端部に平軸受を装入し、大端部をク
ランク軸のクランクピンに連結し、平軸受を一体型とす
るとともに、その内周部の内径を小端部と大端部とを結
ぶ軸線に対して直交する部位で最大とし、連接棒の大端
部の軽量化及び慣性質量の低減化を図るとともに、焼き
付きの生じない連接棒としている。

【０００８】更に、実開昭５８−１６４２１号公報に開
示されるものがある。この公報に開示されるクランク軸
の軸受装置は、クランクケースに複数個のボール軸受を
介してクランク軸を回転自在に支承するようにし、ボー
ル軸受のジャーナル部に圧入等により固定し、またその
アウタレースをクランクケースの軸受孔に嵌合し、少な
くとも一つのボール軸受の一側面に、そのアウタレース
を軸方向一方に偏倚させるばね等の偏倚部材を設け、残
余のボール軸受のアウタレース外側面に偏倚部材の偏倚
力に対抗するストッパ片を配設している。

【０００９】更にまた、実開昭５９−４３７１５号公報
に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機
関におけるクランク軸支持装置は、アウターリングを構
成する一方の半割り部材に深座グリ穴を設け、アウター
リングを構成する半割り部材同士を、頭部上面に断面多
角形状の締付用穴を有するボルトによって深座グリ穴か
ら連結するとともに、ボルト頭部を深座グリ穴内に沈み
込んだ状態で収納している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の組立
式クランクシャフトにおいては、一側のクランクピンと
他側のクランクピンとを支持するシャフト構成体を一体
形成している。

【００１１】つまり、図７及び図８に示す如く、クラン
クシャフト１０２を、第１端部シャフト部１１０−１
と、第２端部シャフト部１１０−２と、第１、第２端部
シャフト部１１０−１、１１０−２間に位置する２個の
第１、第２シャフト構成体１１２−１、１１２−２と、
第１〜第３クランクピン１０４−１、１０４−２、４−
３とにより組み上げる際に、第１シャフト構成体１１２
−１及び第２シャフト構成体１１２−２を一体形成し、
これら第１、第２シャフト構成体１１２−１、１１２−
２の外周面を軸受用転動面Ｆとして機能させるととも
に、軸受用転動面Ｆに分割式の第１、第２軸受１５０−
１、１５０−２を配設している。

【００１２】しかし、前記シャフト構成体が一体形成さ
れていることにより、鍛造素材や機械加工時の制約があ
り、これらの制約によってウェブ部分の選択の自由度が
低くなり、理想的なクランクバランスの設定が困難とな
り、実用上不利であるという不都合がある。

【００１３】また、分割式の軸受の転動面が、熱容量の
大なる左右のシャフト構成体のウェブ部分にあることに
より、熱処理後の表面硬度のバラツキが大きく、コスト
が大となって経済的に不利であるという不都合がある。

【００１４】更に、クランクシャフトの半径によってク
ランクピン径やシャフト構成体の径の選択に制限が生ず
ることにより、クランクシャフトの剛性確保が困難とな
り、使い勝手が悪いという不都合がある。

【００１５】更にまた、分割式の軸受を使用することに
より、コストが大となり、経済的に不利であるという不
都合がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、クランクピンを介して伝達
されるコネクティングロッドの往復運動を回転運動に変
換するクランクシャフトにおいて、前記クランクシャフ
トは、軸受を挟んで隣り合う気筒の一側の気筒のクラン
クピンを支持する第１ウェブと他側の気筒のクランクピ
ンを支持する第２ウェブとを別体に形成するとともに、
前記第１ウェブに設けた第１圧入部と第２ウェブに設け
た第２圧入部とを円筒状のコネクティングチューブに圧
入連結してなるシャフト構成体を備え、前記コネクティ
ングチューブの外周面へ一体に軸受用転動面を形成する
とともに、前記軸受用転動面と第１、第２ウェブの第
１、第２圧入部の境界部分がオーバラップしないように
前記軸受を配設したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】上述の如く発明したことにより、シャフト構成
体を、一側の第１ウェブと他側の第２ウェブと第１、第
２圧入部を圧入して第１、第２ウェブを連結するコネク
ティングチューブとコネクティングチューブ外周面に配
設する軸受とにより組み上げるとともに、前記シャフト
構成体によってクランクシャフトを組み上げ、コストの
低減を図っている。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１９】図１〜図４はこの発明の第１実施例を示す
ものである。図１において、２は図示しない２サイクル
多気筒、例えば６気筒エンジンのクランクシャフトであ
る。

【００２０】このクランクシャフト２は、図示しない前
記６気筒エンジンのシリンダブロック（図示せず）の下
部に軸支されるとともに、図示しないクランクケースハ
ウジングが取り付けられ、シリンダブロックとクランク
ケースハウジングとによってクランクケースであるクラ
ンク室（図示せず）が形成される。

【００２１】また、前記クランクシャフト２に、１個の
クランクピン４毎に２個のコネクティングロッド６を装
着、つまり第１クランクピン４−１に第１、第２コネク
ティングロッド６−１、６−２を装着するとともに、第
２クランクピン４−２に第３、第４コネクティングロッ
ド６−３、６−４を装着し、第３クランクピン４−３に
第５、第６コネクティングロッド６−５、６−６を装着
し、これら第１〜第６コネクティングロッド６−１、６
−２、６−３、６−４、６−５、６−６を介して第１〜
第６ピストン８−１（第２〜第６ピストンは省略）を連
結している。そして、夫々のピストン８−１の往復運動
を第１〜第６コネクティングロッド６−１、６−２、６
−３、６−４、６−５、６−６及び第１〜第３クランク
ピン４−１、４−２、４−３により回転運動に変換して
クランクシャフト２に伝達させている。

【００２２】前記クランクシャフト２は、一端の第１端
部シャフト部１０−１と、他端の第２端部シャフト部１
０−２と、第１、第２端部シャフト部１０−１、１０−
２間に位置する２個の第１、第２シャフト構成体１２−
１、１２−２とからなり、第１シャフト構成体１２−１
は、一側のクランクピンである第１クランクピン４−１
と他側のクランクピンである第２クランクピン４−２と
を支持するとともに、第２シャフト構成体１２−２は、
一側のクランクピンである第２クランクピン４−２と他
側のクランクピンである第３クランクピン４−３とを支
持するものである。

【００２３】そして、前記クランクシャフト２には、３
個の第１〜第３クランクスロー部１４−１、１４−２、
１４−３が形成される。第１クランクスロー部１４−１
は、一端の第１端部シャフト部１０−１と第１クランク
ピン４−１と第１シャフト構成体１２−１とからなると
ともに、第２クランクスロー部１４−２は、第１シャフ
ト構成体１２−１と第２クランクピン４−２と第２シャ
フト構成体１２−２とからなり、第３クランクスロー部
１４−３は、第２シャフト構成体１２−２と第３クラン
クピン４−３と他端の第２端部シャフト部１０−２とか
らなる。

【００２４】ここで、前記クランクシャフト２は、２個
の第１、第２シャフト構成体１２−１、１２−２を有し
ており、第１、第２シャフト構成体１２−１、１２−２
は夫々同一の構成を有することにより、第１シャフト構
成体１２−１のみの構成を説明し、第２シャフト構成体
１２−２の構成の説明は省略する。

【００２５】前記第１シャフト構成体１２−１は、図３
に示す如く、一側のクランクピンである第１クランクピ
ン４−１と他側のクランクピンである第２クランクピン
４−２とを支持している。

【００２６】また、前記クランクシャフト２は、軸受、
例えば第１軸受２０−１を挟んで隣り合う図示しない気
筒の一側の気筒のクランクピンたる第１クランクピン４
−１を支持する第１ウェブ１６−１と他側の気筒のクラ
ンクピンたる第２クランクピン４−２を支持する第２ウ
ェブ１６−２とを別体に形成するとともに、前記第１ウ
ェブ１６−１に設けた第１圧入部１６ａ−１と第２ウェ
ブ１６−２に設けた第２圧入部１６ａ−２とを円筒状の
コネクティングチューブたる第１コネクティングチュー
ブ１８−１に圧入連結してなる第１シャフト構成体１２
−１を備え、前記第１コネクティングチューブ１８−１
の外周面へ一体に軸受用転動面Ｆを形成するとともに、
前記軸受用転動面Ｆと第１、第２ウェブ１６−１、１６
−２の第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２の境界
部分Ｓがオーバラップしないように前記第１軸受２０−
１を配設する構成とする。

【００２７】詳述すれば、前記第１ウェブ１６−１は、
大径円板部１６ｂ−１とこの大径円板部１６ｂ−１に対
して同芯に形成される小径の前記第１圧入部１６ａ−１
とからなり、大径円板部１６ｂ−１には前記第１クラン
クピン４−１の他端側を嵌装する嵌装孔部１６ｃ−１を
形成する。

【００２８】また、前記第２ウェブ１６−２は、上述し
た第１ウェブ１６−１のものと同様に、大径円板部１６
ｂ−２とこの大径円板部１６ｂ−２に対して同芯に形成
される小径の前記第２圧入部１６ａ−２とからなり、大
径円板部１６ｂ−２には前記第２クランクピン４−２の
一端側を嵌装する嵌装孔部１６ｃ−２を形成している。

【００２９】そして、前記第１ウェブ１６−１の第１圧
入部１６ａ−１と第２ウェブ１６−２の第２圧入部１６
ａ−２とを対峙させるべく、前記第１コネクティングチ
ューブ１８−１内に両側から圧入し、前記第１シャフト
構成体１２−１を組み立てるものである。

【００３０】前記第２シャフト構成体１２−２も、上述
の第１シャフト構成体１２−１の如く組み立てることが
できるものである。

【００３１】このとき、第１コネクティングチューブ１
８−１外周面を軸受用転動面Ｆとして機能させるべく、
この軸受用転動面Ｆに２個１組のシングルローラベアリ
ングＢ１、Ｂ２からなる第１軸受２０−１を配設する。

【００３２】また、この第１軸受２０−１を配設する際
には、夫々一体的に形成したシングルローラベアリング
Ｂ１、Ｂ２を少許離間させ、シングルローラベアリング
Ｂ１、Ｂ２が、第１、第２ウェブ１６−１、１６−２の
第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２の境界部分
Ｓ、つまり第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２の
接触面部位に対してオーバラップしないように配設する
ものである。

【００３３】なお符号２２−１は、前記第１端部シャフ
ト部１０−１を軸支する一体式の第１端部軸受、２２−
２は前記第２端部シャフト部１０−２を軸支する一体式
の第２端部軸受である。

【００３４】次に作用について説明する。

【００３５】前記第１シャフト構成体１２−１を、一側
の第１ウェブ１６−１と、他側の第２ウェブ１６−２
と、第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２を圧入し
て第１、第２ウェブ１６−１、１６−２を連結する第１
コネクティングチューブ１８−１と、第１コネクティン
グチューブ１８−１外周面に配設する第１軸受２０−１
とにより組み上げるとともに、第２シャフト構成体１２
−２を、上述の第１シャフト構成体１２−１と同様に組
み上げる。

【００３６】そして、前記第１端部シャフト部１０−１
と、第２端部シャフト部１０−２と、第１、第２端部シ
ャフト部１０−１、１０−２間に位置する２個の第１、
第２シャフト構成体１２−１、１２−２と、第１〜第３
クランクピン４−１、４−２、４−３とにより前記クラ
ンクシャフト２を組み上げる。

【００３７】これにより、外周面が軸受用転動面Ｆとな
るコネクティングチューブを単純な円筒形状とすること
ができ、コネクティングチューブの製作が容易となり、
コストを低廉とし得て、経済的に有利であるとともに、
熱処理時の表面部分の硬度分布のバラツキを小とするこ
とができ、且つ部材間でのバラツキをも小とすることが
でき、実用上有利である。

【００３８】また、前記シャフト構成体を第１、第２ウ
ェブによって構成することにより、ウェブ形状を自由に
設定することができ、理想的なクランクバランスを確保
し得るものである。

【００３９】更に、クランクピン径や第１、第２圧入部
の外径、そしてコネクティングチューブ外径を任意に設
定することができることにより、大なる剛性を確保し得
て、実用上有利である。

【００４０】更にまた、前記第１軸受２０−１を、２個
１組のシングルローラベアリングＢ１、Ｂ２によって構
成したことにより、前記クランクシャフト２を確実に軸
支することができ、しかも一体式のシングルローラベア
リングを使用することによってコストを低廉とし得て、
経済的に有利である。

【００４１】図５はこの発明の第２実施例を示すもので
ある。この第２実施例において、上述第１実施例と同一
機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。

【００４２】上述第１実施例においては、前記第１軸受
２０−１を２個１組のシングルローラベアリングＢ１、
Ｂ２により構成したが、この第２実施例の特徴とすると
ころは、第１軸受３０−１をダブルローラベアリングＷ
Ｂ１により構成した点にある。

【００４３】すなわち、図５に示す如く、第１軸受３０
−１を配設する際には、ダブルローラベアリングＷＢ１
の中間部位を第１、第２ウェブ１６−１、１６−２の第
１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２の境界部分Ｓ上
に位置させる。

【００４４】さすれば、前記第１軸受３０−１を、ダブ
ルローラベアリングＷＢ１によって構成したことによ
り、前記クランクシャフト２を確実に軸支することがで
き、しかも一体式のダブルローラベアリングを使用する
ことによってコストを低廉とし得て、経済的に有利であ
る。

【００４５】また、外周面が軸受用転動面Ｆとなるコネ
クティングチューブを単純な円筒形状とすることができ
ることにより、上述第１実施例のものと同様に、コネク
ティングチューブの製作が容易となり、コストを低廉と
し得て、経済的に有利であるとともに、熱処理時の表面
部分の硬度分布のバラツキを小とすることができ、且つ
部材間でのバラツキをも小とすることができ、実用上有
利である。

【００４６】更に、前記シャフト構成体を第１、第２ウ
ェブによって構成することにより、上述第１実施例のも
のと同様に、ウェブ形状を自由に設定することができ、
理想的なクランクバランスを確保し得るものである。

【００４７】更にまた、クランクピン径や第１、第２圧
入部の外径、そしてコネクティングチューブ外径を任意
に設定することができることにより、上述第１実施例の
ものと同様に、大なる剛性を確保し得て、実用上有利で
ある。

【００４８】図６はこの発明の第３実施例を示すもので
ある。

【００４９】この第３実施例の特徴とするところは、第
１軸受４０−１を１個１組のシングルローラベアリング
Ｂ１により構成した点にある。

【００５０】すなわち、図６に示す如く、第１軸受４０
−１を配設する際には、シングルローラベアリングＢ１
を例えば第２ウェブ１６−２側に位置させ、シングルロ
ーラベアリングＢ１が、第１、第２ウェブ１６−１、１
６−２の第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ−２の境
界部分Ｓ、つまり第１、第２圧入部１６ａ−１、１６ａ
−２の接触面部位に対してオーバラップしないように配
設する。

【００５１】さすれば、前記第１軸受４０−１を、１個
のシングルローラベアリングＢ１によって構成したこと
により、前記クランクシャフト２を確実に軸支すること
ができるとともに、構成を簡略化することができ、しか
も一体式のシングルローラベアリングを使用することに
よってコストを低廉とし得て、経済的に有利である。

【００５２】また、外周面が軸受用転動面Ｆとなるコネ
クティングチューブを単純な円筒形状とすることができ
ることにより、上述第１及び第２実施例のものと同様
に、コネクティングチューブの製作が容易となり、コス
トを低廉とし得て、経済的に有利であるとともに、熱処
理時の表面部分の硬度分布のバラツキを小とすることが
でき、且つ部材間でのバラツキをも小とすることがで
き、実用上有利である。

【００５３】更に、前記シャフト構成体を第１、第２ウ
ェブによって構成することにより、上述第１及び第２実
施例のものと同様に、ウェブ形状を自由に設定すること
ができ、理想的なクランクバランスを確保し得るもので
ある。

【００５４】更にまた、クランクピン径や第１、第２圧
入部の外径、そしてコネクティングチューブ外径を任意
に設定することができることにより、上述第１及び第２
実施例のものと同様に、大なる剛性を確保し得て、実用
上有利である。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、クランクピンを介して伝達されるコネクティングロ
ッドの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト
において、クランクシャフトは、軸受を挟んで隣り合う
気筒の一側の気筒のクランクピンを支持する第１ウェブ
と他側の気筒のクランクピンを支持する第２ウェブとを
別体に形成するとともに、第１ウェブに設けた第１圧入
部と第２ウェブに設けた第２圧入部とを円筒状のコネク
ティングチューブに圧入連結してなるシャフト構成体を
備え、コネクティングチューブの外周面へ一体に軸受用
転動面を形成するとともに、軸受用転動面と第１、第２
ウェブの第１、第２圧入部の境界部分がオーバラップし
ないように軸受を配設したので、外周面が軸受用転動面
となるコネクティングチューブを単純な円筒形状とする
ことができ、コネクティングチューブの製作が容易とな
り、コストを低廉とし得て、経済的に有利であるととも
に、熱処理時の表面部分の硬度分布のバラツキを小とす
ることができ、且つ部材間でのバラツキをも小とするこ
とができ、実用上有利である。また、前記シャフト構成
体を第１、第２ウェブによって構成することにより、ウ
ェブ形状を自由に設定することができ、理想的なクラン
クバランスを確保し得るものである。更に、クランクピ
ン径や第１、第２圧入部の外径、そしてコネクティング
チューブ外径を任意に設定することができることによ
り、大なる剛性を確保し得て、実用上有利である。

【００５６】また、前記軸受を、２個１組のシングルロ
ーラベアリングによって構成すれば、クランクシャフト
を確実に軸支することができ、しかも一体式のシングル
ローラベアリングを使用することによってコストを低廉
とし得て、経済的に有利である。

【００５７】更に、前記軸受を、ダブルローラベアリン
グによって構成すれば、クランクシャフトを確実に軸支
することができ、しかも一体式のダブルローラベアリン
グを使用することによってコストを低廉とし得て、経済
的に有利である。

【００５８】更にまた、前記軸受を、１個のシングルロ
ーラベアリングによって構成すれば、クランクシャフト
を確実に軸支することができるとともに、構成を簡略化
することができ、しかも一体式のシングルローラベアリ
ングを使用することによってコストを低廉とし得て、経
済的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すクランクシャフト
の要部切欠き断面図である。

【図２】図１の矢視ＩＩ部分の概略図である。

【図３】第１シャフト構成体の断面正面図である。

【図４】第１シャフト構成体を示し、（ａ）は第１シャ
フト構成体の左側面図、（ｂ）は第１シャフト構成体の
右側面図である。

【図５】この発明の第２実施例を示すクランクシャフト
の要部切欠き断面図である。

【図６】この発明の第３実施例を示すクランクシャフト
の要部切欠き断面図である。

【図７】この発明の従来の技術を示すクランクシャフト
の要部切欠き断面図である。

【図８】図７の矢視ＶＩＩＩ部分の概略図である。

【符号の説明】

２ クランクシャフト ４ クランクピン ４−１ 第１クランクピン ６ コネクティングロッド ６−１ 第１コネクティングロッド ６−２ 第２コネクティングロッド ８−１ 第１ピストン １０−１ 第１端部シャフト部 １０−２ 第２端部シャフト部 １２−１ 第１シャフト構成体 １４−１ 第１クランクスロー部 １６−１ 第１ウェブ １６ａ−１ 第１圧入部 １６ｂ−１ 大径円板部 １６ｃ−１ 嵌装孔部 １６−２ 第２ウェブ １６ａ−２ 第２圧入部 １６ｂ−２ 大径円板部 １６ｃ−２ 嵌装孔部 １８−１ 第１コネクティングチューブ ２０−１ 第１軸受 ２２−１ 第１端部軸受、 ２２−２ 第２端部軸受 Ｆ 軸受用転動面 Ｂ１、Ｂ２ シングルローラベアリング Ｓ 第１、第２圧入部の境界部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 3/10 F16C 3/20 F16C 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクピンを介して伝達されるコネク
   ティングロッドの往復運動を回転運動に変換するクラン
   クシャフトにおいて、前記クランクシャフトは、軸受を
   挟んで隣り合う気筒の一側の気筒のクランクピンを支持
   する第１ウェブと他側の気筒のクランクピンを支持する
   第２ウェブとを別体に形成するとともに、前記第１ウェ
   ブに設けた第１圧入部と第２ウェブに設けた第２圧入部
   とを円筒状のコネクティングチューブに圧入連結してな
   るシャフト構成体を備え、前記コネクティングチューブ
   の外周面へ一体に軸受用転動面を形成するとともに、前
   記軸受用転動面と第１、第２ウェブの第１、第２圧入部
   の境界部分がオーバラップしないように前記軸受を配設
   したことを特徴とする組立式クランクシャフト。