JP5129621B2 - クランクシャフト - Google Patents

Description

本発明は、ジャーナル部に、該ジャーナル部の軸線からオフセットした位置にウエイト部を有するクランクウエブが一体に連設されて成る一対のクランクシャフト半体が、前記ジャーナル部の軸線に関して前記ウエイト部とは反対側にオフセットした位置で前記クランクウエブに設けられる圧入孔に両端部を圧入せしめるクランクピンで連結されて成るクランクシャフトに関する。

このようなクランクシャフトは、特許文献１等で既に知られている。
特公平０５−７５６９号公報

ところで、クランクピンは、コネクティングロッドの大端部との間の潤滑を果たすオイルを導くために中空形状に形成されることがあり、そのような中空形状のクランクピンの両端部を一対のクランクウエブの圧入孔に圧入すると、クランクピンは両端部が潰れて樽形となるように変形する。この際、クランクシャフト半体のクランクウエブにおいて、ジャーナル部側の剛性が反対側の剛性よりも大きいことに起因して、クランクピンを介して両クランクシャフト半体を連結してクランクシャフトを組み立てた状態で、クランクシャフトはウエイト部が相互に離反する側に両クランクウエブが傾斜するように歪んだ変形状態となる。そこでクランクピンの圧入作業後には、上述のような歪み変形を修正するための作業が必要となり、変形量が大きいときには修正作業に時間がかかり、生産性が低下してしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランクピンの圧入によって生じる歪み変形量を小さく抑え、修正作業に必要な時間を少なくして生産性を高め得るようにしたクランクシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ジャーナル部に、該ジャーナル部の軸線からオフセットした位置にウエイト部を有するクランクウエブが一体に連設されて成る一対のクランクシャフト半体を備え、その両クランクシャフト半体が、各々の前記ジャーナル部の軸線に関して前記ウエイト部とは反対側にオフセットした位置で前記クランクウエブに設けられる圧入孔に両端部を圧入せしめるクランクピンで連結されて成るクランクシャフトにおいて、前記圧入孔の周囲のうち前記ウエイト部側に配置される肉抜き部が、前記両クランクウエブの相互に対向する面にそれぞれ設けられ、前記肉抜き部は、前記圧入孔の内周面から径方向に所定距離をあけた位置で該内周面に沿って延びる円弧溝状に形成されていて、前記クランクピンを相対回転可能に挿通させるコネクティングロッドの大端部に対向していることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記クランクピンに、前記コネクティングロッドの大端部およびクランクピン間を潤滑するためのオイルを導くオイル通路が、一端をクランクピンの一端に開放するとともに他端を閉じるようにして同軸に設けられることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記肉抜き部が、相互に対向する側面と、それらの側面間を結ぶ閉塞端面とを有する溝状のものであり、前記両側面と、前記閉塞端面との間には、肉抜き部の幅の１／２未満の曲率半径を有して彎曲した彎曲部がそれぞれ形成されることを特徴とする。

さらに請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記肉抜き部は、前記圧入孔の軸線から見て前記ウエイト部側で且つ前記ジャーナル部の軸線から見て前記圧入孔側の領域にだけ形成され、前記肉抜き部の幅は、前記圧入孔の半径よりも小さいことを特徴とする。

さらに請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記肉抜き部は、前記圧入孔と同心の半円弧状に形成されていて、該圧入孔の軸線から見て前記ウエイト部側にだけ形成されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、圧入孔の周囲のうちウエイト部側に配置される肉抜き部がクランクウエブの相互に対向する面に設けられるので、肉抜き部による剛性低減によってクランクウエブにおける圧入孔の周囲の剛性差を小さく抑えることができ、それによってクランクピンの圧入による歪み変形量を小さく抑えることができ、クランクシャフトの生産性を高めることができる。しかもクランクシャフトの回転中心側は、給油量が比較的少ないのであるが、本発明では前記肉抜き部が、圧入孔の内周面から径方向に所定距離をあけた位置で該内周面に沿って延びる円弧溝状に形成されていてコネクティングロッドの大端部に対向しているので、その円弧溝状の肉抜き部にオイルを保持することができて、クランクウエブとコネクティングロッドとの間のスラスト面の給油性能向上を図ることができる。

また請求項２記載の発明によれば、クランクピンに、コネクティングロッドの大端部およびクランクピン間を潤滑するためのオイルを導くオイル通路が同軸に設けられるようにして、オイル通路を簡素化しつつクランクシャフトの歪み変形量を小さく抑えることができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、溝状である肉抜き部の内周側側面および外周側側面と、閉塞端面との間に形成される彎曲部の曲率半径が溝の幅の１／２未満に設定されることによって肉抜き部の閉塞端面の一部を平坦面とし、クランクシャフトの歪み変形量を小さく抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は自動二輪車用パワーユニットの縦断面図、図２はクランクシャフトの拡大縦断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４矢示部拡大図である。

先ず図１において、たとえば自動二輪車に搭載されるパワーユニットＰは、単気筒の４サイクルであるＯＨＣ型の内燃機関Ｅと、該内燃機関Ｅおよび後輪の車軸１０間に設けられる伝動装置Ｔとで構成される。

前記内燃機関Ｅの機関本体１１は、前記車軸１０の軸線と平行な回転軸線を有するクランクシャフト１２を回転自在に支承するクランクケース１３と、ピストン１８を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア１７を有して前記クランクケース１３に結合されるシリンダブロック１４と、クランクケース１３と反対側でシリンダブロック１４に結合されるシリンダヘッド１５と、シリンダブロック１４と反対側でシリンダヘッド１５に結合されるヘッドカバー１６とで構成される。

シリンダブロック１４およびシリンダヘッド１５間にはピストン１８の頂部を臨ませる燃焼室２１が形成され、前記ピストン１８は、コネクティングロッド１９およびクランクピン２０を介してクランクシャフト１２に連結される。また燃焼室２１に臨む点火プラグ２２がシリンダヘッド１５の右側の側面に取付けられる。

クランクケース１３は、前記シリンダボア１７の軸線を含むとともに前記クランクシャフト１２の軸線に直交する平面で結合される一対のケース半体１３ａ，１３ｂから成り、クランクシャフト１２は両ケース半体１３ａ，１３ｂで回転自在に支承される。而してクランクシャフト１２および一方のケース半体１３ａ間にはボールベアリング２３が介装され、クランクシャフト１２および他方のケース半体１３ｂ間にはボールベアリング２４が介装される。

前記シリンダヘッド１５には、吸気弁（図示せず）および排気弁（図示せず）が開閉作動可能に配設されており、シリンダヘッド１５およびヘッドカバー１６間には、前記吸気弁および排気弁を開閉駆動する動弁機構２５が収容される。この動弁機構２５が備えるカムシャフト２６には、前記クランクシャフト１２の回転動力がカムチェーン２７を備える調時伝動機構２８を介して１／２の減速比で伝達されるものであり、カムチェーン２７は、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５およびヘッドカバー１６にわたって形成されたカムチェーン室２９内に走行可能に収納される。

クランクケース１３の外方でクランクシャフト１２の一端部には、発電機３０のアウターロータ３１が固定されており、該アウターロータ３１で囲繞されるステータ３２はクランクケース１３のケース半体１３ａに取付けられた発電機カバー３３に固定される。

クランクケース１３には、自動二輪車の走行方向前方を向いた状態で後輪の左側方に延出される伝動ケース３５が連結される。この伝動ケース３５は、前記クランクケース１３のケース半体１３ｂに一体に連設されて後方に延設されるケース主体３６と、該ケース主体３６との間に変速機室３９を形成してケース主体３６に左側から締結される左側カバー３７と、前記ケース主体３６との間にギヤ室４０を形成してケース主体３６の右側後部に締結される右側カバー３８とで構成され、後輪の車軸１０は、ケース主体３６の後部および右側カバー３８に回転自在に支承される。

伝動装置Ｔは、変速機室３９に収容されるＶベルト式の無段変速機４１と、該無段変速機４１および車軸１０間に設けられて前記ギヤ室４０に収容される減速ギヤ機構４２とで構成される。

無段変速機４１は、クランクケース１３の外方でクランクシャフト１２の他端部に連結されるドライブプーリ４３と、クランクシャフト１２と平行な軸線を有してケース主体３６の後部および右側カバー３８に回転自在に支承される被動軸４４に遠心クラッチ４５を介して装着されるドリブンプーリ４６と、ドライブプーリ４３およびドリブンプーリ４６に巻掛けられる無端状のＶベルト４７とを備えるものである。

而してドライブプーリ４３は、クランクシャフト１２に固着されたランププレート４８および該ドライブプーリ４３間に浮動状態で収容される複数のウエイトローラ４９が、クランクシャフト１２の回転数増大に応じてクランクシャフト１２の半径方向外方に移動するのに応じて、Ｖベルト４７への接触半径を大きくするように作動する。

一方、ドリブンプーリ４６は、ドライブプーリ４３へのＶベルト４７の接触半径が大きくなるにつれて、該Ｖベルト４７の接触半径が小さくなるように作動し、それによりクランクシャフト１２および被動軸４４間でのクランクシャフト１２の回転に応じた無段変速が行なわれることになる。

減速ギヤ機構４２は、被動軸４４および車軸１０間に設けられてギヤ室４０に収納されるものであり、無段変速機４１における被動軸４４の回転動力が減速ギヤ機構４２で減速されて後輪の車軸１０に伝達される。

図２において、クランクシャフト１２は、それぞれ鍛造成形される一対のクランクシャフト半体５０，５１がクランクピン２０を介して連結されて成るものであり、一方のクランクシャフト半体５０は、ジャーナル部５０ａに、該ジャーナル部５０ａの軸線からオフセットした位置にウエイト部５０ｃを有するクランクウエブ５０ｂが一体に連設されて成り、他方のクランクシャフト半体５１は、ジャーナル部５１ａに、該ジャーナル部５１ａの軸線からオフセットした位置にウエイト部５１ｃを有するクランクウエブ５１ｂが一体に連設されて成る。

両クランクシャフト半体５０，５１におけるクランクウエブ５０ｂ，５１ｂの前記ジャーナル部５０ａ，５１ａの軸線に関して前記ウエイト部５０ｃ，５１ｃとは反対側にオフセットした位置には圧入孔５２，５３が設けられており、クランクピン２０の両端部は前記圧入孔５２，５３に圧入される。

図１で示すように、前記クランクピン２０と、前記コネクティングロッド１９の大端部１９ａとの間にはニードルベアリング５４が介装されており、前記クランクピン２０には、ニードルベアリング５４側に潤滑用のオイルを導くオイル通路５５が、一端をクランクシャフト半体５０側でクランクピン２０の一端に開放するとともに他端を閉じるようにして同軸に設けられ、オイル通路５５に内端を通じさせるようにしてクランクピン２０に設けられる通路孔５６の外端がクランクピン２０の外周に開口される。

一方、クランクシャフト半体５０のジャーナル部５０ａには、発電機カバー３３側から供給されるオイルを導くためのオイル通路５７が一端を発電機カバー３３側に開放するとともに他端を閉じるようにして同軸に設けられており、このオイル通路５７の内端部に内端を通じさせる通路孔５８が、そのクランクケース１３およびクランクシャフト１２間に介装されるボールベアリング２３（図１参照）よりも内方で前記クランクピン２０の一端側に外端を臨ませるようにして、クランクシャフト半体５０におけるジャーナル部５０ａのクランクウエブ５０ｂ寄りの端部に設けられる。

クランクシャフト半体５０におけるクランクウエブ５０ｂのジャーナル部５０ａ側の面には、前記通路孔５８から導かれたオイルを、クランクピン２０のオイル通路５５に導くためのガイドプレート５９が、かしめ結合等で取付けられる。

ところで、両クランクシャフト半体５０，５１６のクランクウエブ５０ｂ，５１ｂにおいて、ジャーナル部５０ａ，５１ａの軸線に沿う方向での肉厚は圧入孔５２，５３の周囲で不均等であり、ジャーナル部５０ａ，５１ａ側の部分の剛性が圧入孔５２，５３の軸線に関してジャーナル部５０ａ，５１ａとは反対側の部分の剛性よりも大きいことに起因して、圧入孔５２，５３にクランクピン２０の両端部を圧入してクランクシャフト１２を組み立てた状態で、ウエイト部５０ｃ，５１ｃが相互に離反する側に両クランクウエブ５０ｂ，５１ｂが傾斜するようにクランクシャフト２０が歪んで変形する可能性がある。

そこで前記圧入孔５２，５３の周囲のうち前記ウエイト部５０ｃ，５１ｃ側に配置される溝状の肉抜き部６０，６０が、クランクウエブ５０ｂ，５１ｂにおける圧入孔５２，５３の周囲の剛性差を肉抜き部６０…の形成による剛性低下によって小さく抑えるために、前記両クランクウエブ５０ｂ，５１ｂの相互に対向する面にそれぞれ設けられ、各肉抜き部６０…は、図３で示すように、圧入孔５２，５３の内周面から距離Ｌをあけた位置で圧入孔５２，５３の軸線を中心とする角度αの範囲で円弧状に形成される。

図４で示すように、肉抜き部６０は、相互に対向する内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂと、内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂ間を結ぶ閉塞端面６０ｃとを有し、クランクピン２０の圧入孔５２，５３への圧入深さｄ１よりも短い深さｄ２を有するようにして切削加工されるのであるが、内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂと、閉塞端面６０ｃとの間には、肉抜き部６０の幅Ｗの１／２未満の曲率半径を有して彎曲した彎曲部６０ｄ，６０ｅがそれぞれ形成されており、前記閉塞端面６０ｃは平坦面に形成される。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、一対のクランクシャフト半体５０，５１のクランクウエブ５０ｂ，５１ｂが、それらのクランクウエブ５０ｂ，５１ｂに設けられる圧入孔５２，５３に両端部を圧入せしめるクランクピン２０で連結されて成るクランクシャフト１２において、圧入孔５２，５３の周囲のうちクランクウエブ５０ｂ，５１ｂに設けられているウエイト部５０ｃ，５１ｃ側に配置される溝状の肉抜き部６０，６０が、クランクウエブ５０ｂ，５１ｂの相互に対向する面にそれぞれ設けられている。

このような肉抜き部６０…の形成による剛性低下によってクランクウエブ５０ｂ，５１ｂにおける圧入孔５２，５３の周囲の剛性差を小さく抑えることができ、それによってクランクピン２０の圧入によるクランクシャフト１２の歪み変形量を小さく抑えることができ、クランクシャフト１２の生産性を高めることができる。

ここで圧入孔５２，５３へのクランクピン２０の圧入深さｄ１を１３．５ｍｍとしたときに、圧入孔５２，５３の内周面から肉抜き部６０…までの距離Ｌ、肉抜き部６０…の角度α、肉抜き部６０…の深さｄ２を変化させた結果、距離Ｌを２ｍｍ、角度αを１８０度、肉抜き部６０…の深さｄ２を５ｍｍとしたときに、クランクシャフト１２の歪み変形を最も効果的に抑え得ることが分かった。

しかもクランクシャフト１２の回転中心側は、給油量が比較的少ないのであるが、溝状である肉抜き部６０…にオイルを保持することでコネクティングロッド１９の大端部１９ａとの間のスラスト面の給油性能向上を図ることができる。

また溝状の肉抜き部６０が、相互に対向する内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂと、内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂ間を結ぶ閉塞端面６０ｃとを有し、内周側側面６０ａおよび外周側側面６０ｂと、閉塞端面６０ｃとの間には、肉抜き部６０の幅Ｗの１／２未満の曲率半径を有して彎曲した彎曲部６０ｄ，６０ｅがそれぞれ形成されるので、閉塞端面６０ｃは平坦面に形成されており、そのように閉塞端面６０ｃを平坦に形成した肉抜き部６０…の形状とすることでもクランクシャフト１２の変形を効果的に抑えることが可能である。

さらにクランクピン２０に、コネクティングロッド１９の大端部１９ａおよびクランクピン２０間を潤滑するためのオイルを導くオイル通路５５が、一端をクランクピン２０の一端に開放するとともに他端を閉じるようにして同軸に設けられており、オイル通路５５を簡素化しつつクランクシャフト１２の歪み変形量を小さく抑えることができる。

次に図５および図６を参照しつつ本発明の第２実施例について説明するが、図５は図２に対応した断面図、図６は図５の６−６線断面図であり、第１実施例に対応した部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

鍛造成形されるクランクシャフト半体５０，５１のクランクウエブ５０ｂ，５１ｂの相互に対向する面には、圧入孔５２，５３の周囲のうち前記ウエイト部５０ｃ，５１ｃ側に配置される肉抜き部６１，６１が設けられる。なお図６では、肉抜き部６１を明確に示すために肉抜き部６１の領域が格子状の斜線で示される。

これらの肉抜き部６１…は、前記クランクウエブ５０ｂ，５１ｂの相互に対向する面から突出して前記圧入孔５２，５３の端部を囲繞する円筒状の突部６２，６３の一部を切欠いて外周側を開放した円弧状のものであり、クランクシャフト半体５０，５１の鍛造成形時に同時に形成される。

この第２実施例によっても上記第１実施例と同様に、肉抜き部６１…の形成による剛性低下によってクランクウエブ５０ｂ，５１ｂにおける圧入孔５２，５３の周囲の剛性差を小さく抑えることができ、それによってクランクピン２０の圧入によるクランクシャフト１２の歪み変形量を小さく抑えることができ、クランクシャフト１２の生産性を高めることができる。

しかも肉抜き部６１…をクランクシャフト半体５０，５１の鍛造成形後の後加工で形成することが不要であるので、生産性をより高めることができる。

なお肉抜き部６１…の形成はクランクシャフト半体５０，５１の鍛造成形時の同時成形に限るものではなく、小量生産の場合には、クランクシャフト半体５０，５１の鍛造成形後の機械加工によって肉抜き部６１を形成して歪み変形量を小さく抑えるようにしてもよい。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

第１実施例の自動二輪車用パワーユニットの縦断面図である。 クランクシャフトの拡大縦断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図２の４矢示部拡大図である。 第２実施例の図２に対応した断面図である。 図５の６−６線断面図である。

１２・・・クランクシャフト
１９・・・コネクティングロッド
１９ａ・・・コネクティングロッドの大端部
２０・・・クランクピン
５０，５１・・・クランクシャフト半体
５０ａ，５１ａ・・・ジャーナル部
５０ｂ，５１ｂ・・・クランクウエブ
５０ｃ，５１ｃ・・・ウエイト部
５２，５３・・・圧入孔
５５・・・オイル通路
６０，６１・・・肉抜き部
６０ａ，６０ｂ・・・側面
６０ｃ・・・閉塞端面
６０ｄ，６０ｅ・・・彎曲部

Claims (5)

1. ジャーナル部（５０ａ，５１ａ）に、該ジャーナル部（５０ａ，５１ａ）の軸線からオフセットした位置にウエイト部（５０ｃ，５１ｃ）を有するクランクウエブ（５０ｂ，５１ｂ）が一体に連設されて成る一対のクランクシャフト半体（５０，５１）を備え、
   その両クランクシャフト半体（５０，５１）が、各々の前記ジャーナル部（５０ａ，５１ａ）の軸線に関して前記ウエイト部（５０ｃ，５１ｃ）とは反対側にオフセットした位置で前記クランクウエブ（５０ｂ，５１ｂ）に設けられる圧入孔（５２，５３）に両端部を圧入せしめるクランクピン（２０）で連結されて成るクランクシャフトにおいて、
   前記圧入孔（５２，５３）の周囲のうち前記ウエイト部（５０ｃ，５１ｃ）側に配置される肉抜き部（６０，６１）が、前記両クランクウエブ（５０ｂ，５１ｂ）の相互に対向する面にそれぞれ設けられ、
   前記肉抜き部（６０，６１）は、前記圧入孔（５２，５３）の内周面から径方向に所定距離（Ｌ）をあけた位置で該内周面に沿って延びる円弧溝状に形成されていて、前記クランクピン（２０）を相対回転可能に挿通させるコネクティングロッド（１９）の大端部（１９ａ）に対向していることを特徴とするクランクシャフト。
2. 前記クランクピン（２０）に、前記コネクティングロッド（１９）の大端部（１９ａ）およびクランクピン（２０）間を潤滑するためのオイルを導くオイル通路（５５）が、一端をクランクピン（２０）の一端に開放するとともに他端を閉じるようにして同軸に設けられることを特徴とする請求項１記載のクランクシャフト。
3. 前記肉抜き部（６０）が、相互に対向する側面（６０ａ，６０ｂ）と、それらの側面（６０ａ，６０ｂ）間を結ぶ閉塞端面（６０ｃ）とを有する溝状のものであり、前記両側面（６０ａ，６０ｂ）と、前記閉塞端面（６０ｃ）との間には、肉抜き部（６０）の幅の１／２未満の曲率半径を有して彎曲した彎曲部（６０ｄ，６０ｅ）がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のクランクシャフト。
4. 前記肉抜き部（６０，６１）は、前記圧入孔（５２，５３）の軸線から見て前記ウエイト部（５０ｃ，５１ｃ）側で且つ前記ジャーナル部（５０ａ，５１ａ）の軸線から見て前記圧入孔（５２，５３）側の領域にだけ形成され、前記肉抜き部（６０，６１）の幅は、前記圧入孔（５２，５３）の半径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクランクシャフト。
5. 前記肉抜き部（６０，６１）は、前記圧入孔（５２，５３）と同心の半円弧状に形成されていて、該圧入孔（５２，５３）の軸線から見て前記ウエイト部（５０ｃ，５１ｃ）側にだけ形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクランクシャフト。

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