JPH0340247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は往復動内燃機関の軽量化並びに剛性向
上を図つたクランクシヤフトに関する。

従来から往復動内燃機関のクランクシヤフトは
熱間鍛造或いは鋳造により一体成形された中空鋼
製のものが知られている。このうち鋳造製のクラ
ンクシヤフトは任意の形状が得られ、かつ肉抜き
が容易であるという利点を有しているため、第１
図（昭和56年12月株式会社山海堂発行内燃機関ハ
ンドブツク第408頁参照）に示す如く可能な限り
肉抜きを行つて軽量化を図るのが常識的である。

尚図において、クランクシヤフトＡは図示しな
い燃焼室における燃焼暴発力をピストンコネクテ
イングロツドを介して受けるクランクピン部１
と、クランクケースの軸受部に軸受けされるクラ
ンクジヤーナル部２と、これらの両者を連結する
クランクアーム部３と、を有している。４は油孔
である。

ところがクランクシヤフト単体の曲げ振動の固
有振動数をみると、クランクシヤフト中心軸方向
をＸとし、ピストンの上下動方向をＹとし、これ
らＸ，Ｙに対して直交する方向をＺとすると、Ｘ
方向が約220Hzであるのに対し、暴発燃焼による
ガス圧力及びピストン等の慣性力が最も大きくな
るＹ方向の固有振動数は、約160Hzである。ここ
において固有振動数が低いということは動剛性が
小であり、かつ振動振幅即ち変形量が大であつて
このためクランクジヤーナル部が軸受メタルを衝
撃的にたたき、その振動が機関各部の表面に伝播
してそこから騒音を放散させやすいということを
意味するものである（特公昭56−53122号公報参
照）。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、鋳造製
品の特徴を生かしクランクシヤフトを十分に肉抜
きして中空部を形成し、該中空部内にクランクジ
ヤーナル部及びクランクピン部の夫々の中心軸を
共に含む面内であつて、かつ前記中空部の相対す
る内壁間に亘つて延びるリブを配設し、軽量化と
共に剛性向上を図つたクランクシヤフトを提供す
るものである。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図〜第６図において示す実施例は、６気筒
往復動内燃機関のクランクシヤフト１０を示して
いる。このうち、クランクジヤーナル部１１及び
クランクピン部１２と、これらクランクジヤーナ
ル部１１とクランクピン部１２を連結するクラン
クアーム部１３の連結部分は夫々軸方向に延びて
肉抜きを行なつた中空部Ｈを有しており、このう
ち中間部にあるクランクジヤーナル部１１及びク
ランクピン部１２はほぼ軸方向に貫通して形成さ
れている。

ただしクランクアーム部１３の前記連結部分以
外のバランスウエイトに相当する部分は肉抜きを
積極的に行つてはいない。

そしてこの中空部Ｈ内にクランクジヤーナル部
１１及びクランクピン部１２の夫々の中心軸を共
に含む内面であつて、かつ該中空部Ｈの相対する
内壁面間に亘つて延びる板状のリブ１４がクラン
クシヤフト１０鋳造時に一体鋳造されている。

かかるリブ１４の方向はクランクシヤフトに最
大曲げモーメントが作用する方向にその剛性を補
強する作用を行う。即ちこの最大曲げモーメント
は、ピストン上死点付近において作用する燃焼室
内の最大燃焼圧力がピストン、コネクテイングロ
ツドを介してクランクピン部１２に作用する力及
び更にクランクアーム部１３を介してクランクジ
ヤーナル部１１に作用する力によつて生じるか
ら、このときの力線方向とリブ方向とがほぼ合致
すればよいわけである。

これは即ちクランク比によつても異なるが、ほ
ぼピストン上死点付近におけるクランクジヤーナ
ル中心軸とクランクピン中心軸とを結ぶ平面方向
で、最大燃焼圧力がピストンに付与され、そのと
きリブ１４の方向はクランクジヤーナル部及びク
ランクピン部共にピストンピンに向くように配設
するのが好ましいからである。このような構成と
すればピストン最大燃焼圧力及び最大慣性力が作
用した際に、クランクジヤーナル部１１及びクラ
ンクピン部１２ともに夫々の中心軸とピストンピ
ン中心軸とを結ぶ線上に力線が作用し、曲げモー
メントが最大となるがこのときリブ方向はこの力
線と一致して最も断面２次モーメントが大きい状
態となり、曲げ応力に対して最強となるのであ
る。

また同一質量の丸棒では中実より中空棒の方が
剛性は大である。しかしクランクシヤフトの場合
はクランクアーム部１３が存在するため、Ｚ方向
に比してＹ方向は静剛性、動剛性ともに弱い。し
かも上記のように慣性力や燃焼圧力はＹ方向で大
きくなる。このためこの部分が曲げ変形を受けや
すくなる。そこでこのＹ方向の剛性を向上させる
ために上記方向特性を有するリブ１４を設けるの
である。これによつてクランクジヤーナル１１及
びクランクピン１２の曲げ剛性が向上し、更には
クランクアーム１３の中空部分にもクランクピン
側とクランクジヤーナル側の２つのリブのオーバ
ーラツプが生じて、クランクアーム部１３も曲げ
変形を受けにくくなる。尚図中１７はバランスウ
エイト、１８は盲栓である。

また本実施例では潤滑油孔１５を前記リブ１４
内に設け、クランクジヤーナル部１１からクラン
クピン部１２に潤滑油を導いている。即ち油孔１
５はクランクジヤーナル部からクランクピン部に
通じる傾斜孔１５ａに対してクランクジヤーナル
部１１においては軸直角方向に貫通する縦孔１５
ｂを有していて、機関本体から軸受部に導かれた
潤滑油が該縦孔１５ｂを介して傾斜孔１５ａに導
く。一方クランクピン部１２においては前記傾斜
孔１５ａに接続してこれに直交すべく貫通する横
孔１５ｃを設け、該横孔をリブ１４に直交すべく
設けた補助リブ１６内に設けてある。

従つて一般にクランクジヤーナル部１１より小
径のクランクピン部１２においては、燃焼力によ
るストレスが大となつて変形しやすくなり、その
結果、コネクテイングロツドとの間の軸受メタル
に対する当たりが悪化して回転摩耗を受ける状態
になり易いが、リブ１４と補助リブ１６との断面
十字状の補強によつて中空のクランクピン部の変
形を防止し、上記不都合を回避することができ
る。そして更にはクランクシヤフト１０の回転運
動に伴つてクランクピン１２の遠心力により潤滑
油はクランクジヤーナル部の縦孔１５ｂ、傾斜孔
１５ａを介し、横孔１５ｃから軸受メタル部に供
給されるが横孔１５ｃは遠心方向に対し直角方向
に貫通させてあるから、リブ１４方向に油孔を貫
通させる場合と異なり、潤滑油孔の回転半径が小
さくなつて遠心力を低減することができる。

その結果遠心力が増大する機関高速回転時にあ
つては、クランクピン部１２への潤滑油供給過多
を防止することができ、更にはこれに伴うクラン
クジヤーナル部１１の潤滑油供給量不足を招くこ
とを未然に防止するものである。

尚、上記実施例においてはリブ１４をその他の
クランクシヤフト本体と一体鋳造により形成した
が、リブ１４を別体製作し、これをクランクシヤ
フトに鋳込んで形成してもよい。このようにする
と、例えばクランクシヤフトの軽量化を図るため
に中空クランクシヤフトをアルミニウムで鋳造す
るような場合、剛性向上のためにリブを鋼製する
ことも可能である。

以上述べたように本発明によるとクランクジヤ
ーナル部とクランクピン部及びこれらクランクジ
ヤーナルとクランクピン部を連結するクランクア
ームの連結部分の内部を肉抜きして中空部とした
鋳物製とし、かつ該中空部にクランク曲げモーメ
ントに対して剛性を補強する方向の板状のリブを
設けたから、クランクシヤフトの軽量化を図りな
がら燃焼力によるガス圧力及び慣性力に対して曲
げ剛性を向上させ、クランクシヤフトがその軸受
部を打つことによつて発生する中・高周波の機関
騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のクランクシヤフトを示す側面
図、第２図は本発明のクランクシヤフトの一実施
例を示す部分縦断側面図、第３図は同上のＡ−Ａ
矢視断面面、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第
５図は第２図のＣ−Ｃ段面図、第６図は第２図の
Ｄ−Ｄ断面図である。 １０……クランクシヤフト、１１……クランク
ジヤーナル部、１２……クランクピン部、１３…
…クランクアーム部、１４……リブ、１５……潤
滑油孔、Ｈ……中空部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランクジヤーナル部及びクランクピン部を
   中空に形成すると共に、前記クランクジヤーナル
   部とクランクピン部を連結するクランクアーム部
   の連結部分を中空に形成し、前記クランクジヤー
   ナル部とクランクピン部の各々の中心軸を共に含
   む面内であつてかつ前記中空部を相対する内壁面
   間と、前記クランクアーム部の中空部の相対する
   内壁面間を軸方向に亘つて結ぶ板状のブリを設け
   たことを特徴とする往復動内燃機関のクランクシ
   ヤフト。 ２ リブは、その内部にクランクジヤーナル部か
   らクランクピン部に通じる潤滑油孔を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の往復
   動内燃機関のクランクシヤフト。