JPH0434208A - 内燃機関のクランク軸 - Google Patents
内燃機関のクランク軸Info
- Publication number
- JPH0434208A JPH0434208A JP14186190A JP14186190A JPH0434208A JP H0434208 A JPH0434208 A JP H0434208A JP 14186190 A JP14186190 A JP 14186190A JP 14186190 A JP14186190 A JP 14186190A JP H0434208 A JPH0434208 A JP H0434208A
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- JP
- Japan
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- curved surface
- crankshaft
- crank
- crank web
- crankpin
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は内燃機関のクランク軸に関する。
(従来の技術とその解決すべき課題)
内燃fI11間に使用される一体構造のクランク軸とし
ては第6図に示したようなものが一般的である。
ては第6図に示したようなものが一般的である。
クランク軸1は、機関の主軸受に支持されるクランクジ
ャーナル2、クランクアームにあたるクランクウェブ3
、クランクウェブ3の−jIgIAに形成されるクラン
クピン4、同じく他端側に形成されるカウンタウェイト
5などからなっている9クランクピン4は互いに対向す
る一対のクランクウェブ3,3によって支持されており
、各クランクウェブ3,3の対向端面には、コネクティ
ングロッド6の軸方向の変位を制約するためにクランク
ピン4の周囲に沿ってサイドスラスト受は部7が形成さ
れている。クランクピン4とサイドスラスト受は部7と
の境界部分、及びクランクジャーナル2とクランクウェ
ブ3の境界部分には、機関の燃焼作用及び回転に伴って
発生する応力を分散するためにフィレットロール8.9
がそれぞれ形成されている。
ャーナル2、クランクアームにあたるクランクウェブ3
、クランクウェブ3の−jIgIAに形成されるクラン
クピン4、同じく他端側に形成されるカウンタウェイト
5などからなっている9クランクピン4は互いに対向す
る一対のクランクウェブ3,3によって支持されており
、各クランクウェブ3,3の対向端面には、コネクティ
ングロッド6の軸方向の変位を制約するためにクランク
ピン4の周囲に沿ってサイドスラスト受は部7が形成さ
れている。クランクピン4とサイドスラスト受は部7と
の境界部分、及びクランクジャーナル2とクランクウェ
ブ3の境界部分には、機関の燃焼作用及び回転に伴って
発生する応力を分散するためにフィレットロール8.9
がそれぞれ形成されている。
ところで、このような従来のクランク軸構造における課
題として、剛性の向上と必要な強度確保という要求を十
分に満足できず、従って回転限界が低いという問題点が
あげられる。
題として、剛性の向上と必要な強度確保という要求を十
分に満足できず、従って回転限界が低いという問題点が
あげられる。
すなわち、燃焼荷重等の外力が作用したときの曲げ及び
ねじれ変形を抑えるためにはクランクウェブ3の幅と肉
厚を大きくすることが有効であるが、そうするとつり合
いをとるためにWR(カウンタウェイト5の重量×回転
中心からその重心点までの「離)をも大きくしなければ
ならないので全体として大幅な重量増となってしまい、
この結果として剛性は向上しても重量増に原因して振動
特性が悪化してしまい、高速回転に対応できなくなって
しまうのである。
ねじれ変形を抑えるためにはクランクウェブ3の幅と肉
厚を大きくすることが有効であるが、そうするとつり合
いをとるためにWR(カウンタウェイト5の重量×回転
中心からその重心点までの「離)をも大きくしなければ
ならないので全体として大幅な重量増となってしまい、
この結果として剛性は向上しても重量増に原因して振動
特性が悪化してしまい、高速回転に対応できなくなって
しまうのである。
また、剛性確保のためにクランクウェブ3の厚さを大き
くすると、軸方向寸法の制約から、それだけフィレット
ロール8.9の半径を小さくせざるを得なくなるので、
フィレットロール8.9付近の応力値が高くなって強度
上不利になるという問題も生じる。
くすると、軸方向寸法の制約から、それだけフィレット
ロール8.9の半径を小さくせざるを得なくなるので、
フィレットロール8.9付近の応力値が高くなって強度
上不利になるという問題も生じる。
これに対して、クランクピン基部の応力を分散するため
に、クランクビンのクランク軸中心に面した部分とクラ
ンクウェブとの境界部分に、クランクビンの接線方向に
沿って曲面を形成したものが実開昭55−92911号
により開示されているが、これでは当該曲面が接線方向
に形成されているにすぎないので曲面に隣接する部分の
応力を十分に低減することができず、従って軽量化や剛
性向上の目的を十分に達成することができない。
に、クランクビンのクランク軸中心に面した部分とクラ
ンクウェブとの境界部分に、クランクビンの接線方向に
沿って曲面を形成したものが実開昭55−92911号
により開示されているが、これでは当該曲面が接線方向
に形成されているにすぎないので曲面に隣接する部分の
応力を十分に低減することができず、従って軽量化や剛
性向上の目的を十分に達成することができない。
本発明はこのような従来技術の問題点に薄目してなされ
たもので、強度及び剛性に優れ、より高速での使用に耐
えるクランク軸を提供することを目的としている。
たもので、強度及び剛性に優れ、より高速での使用に耐
えるクランク軸を提供することを目的としている。
(W題を解決するための手段)
本発明では、クランクピンをそのクランク軸中心に面し
た円周部分について曲面を介してクランクウェブに連結
した形状のクランク軸を形成するとともに、前記クラン
クビンの直径をd、曲面の縦断面上の曲率半径をrとす
るとき[0,1≦ r/d≦0.253の条件を満足す
るように前記曲面を形成する。
た円周部分について曲面を介してクランクウェブに連結
した形状のクランク軸を形成するとともに、前記クラン
クビンの直径をd、曲面の縦断面上の曲率半径をrとす
るとき[0,1≦ r/d≦0.253の条件を満足す
るように前記曲面を形成する。
(作用)
上記構成によれば、機関運転に伴って最も大きな荷重が
作用するクランクビンとクランクウェブとの内周側境界
部分での応力が十分に分散されて最大応力値が減少する
。また、前記内周側境界部分への曲面の形成に伴い高剛
性を確保しつつクランクウェブを軽量化でき・る。
作用するクランクビンとクランクウェブとの内周側境界
部分での応力が十分に分散されて最大応力値が減少する
。また、前記内周側境界部分への曲面の形成に伴い高剛
性を確保しつつクランクウェブを軽量化でき・る。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図または第2図において、11はクランク軸、12
はクランクジャーナル、13はウェブ、14はクランク
ビン、15はカウンタウェイトである。
はクランクジャーナル、13はウェブ、14はクランク
ビン、15はカウンタウェイトである。
本発明では、図示したようにクランクビン14をそのク
ランク軸中心に面した円周部分についてフィレット状の
曲面16を介してクランクウェブ13に連結した形状と
する。前記曲面】6の縦断面上の曲率半径rは、クラン
クビン14の直径をdとするとき、[0,1≦ r/d
≦0,25]の条件を満足するように設定することは上
述した通りであるが、この実施例ではr/d値を0.1
7程度としである。
ランク軸中心に面した円周部分についてフィレット状の
曲面16を介してクランクウェブ13に連結した形状と
する。前記曲面】6の縦断面上の曲率半径rは、クラン
クビン14の直径をdとするとき、[0,1≦ r/d
≦0,25]の条件を満足するように設定することは上
述した通りであるが、この実施例ではr/d値を0.1
7程度としである。
また、この実施例ではクランクビン14の外周側部分も
当該外周部に沿った大きな曲面17によりクランクウェ
ブ13に連なるようにして軽量化を図っている。
当該外周部に沿った大きな曲面17によりクランクウェ
ブ13に連なるようにして軽量化を図っている。
なお、図中6Aはコネクティングロッド6の大端部メタ
ルを示しているが、この実施例ではサイドスラスト受は
部を設けないので、必要に応じて第1図に示したように
ピストン18のピンボス部19の端面19Aにて小端部
6Bを受けることによりコネクティングロッド6の軸方
向の位置決めを行うようにする。
ルを示しているが、この実施例ではサイドスラスト受は
部を設けないので、必要に応じて第1図に示したように
ピストン18のピンボス部19の端面19Aにて小端部
6Bを受けることによりコネクティングロッド6の軸方
向の位置決めを行うようにする。
第3図は上記構成において曲げ応力を作用させたと外の
応力分布を示しており、図示したようにクランクビン1
4のクランク軸中心に面した部分の応力が曲面16に沿
って分散するため応力集中による強度の低下を起こさな
い。また、曲面16.17の形成によりクランクウェブ
13が薄肉・軽量化され、これに伴ってカウンタウェイ
ト15の必要重量もしくはW R値も軽減する。これら
の結果、クランク軸11の振動特性が改善され、回転限
界が向上するのである。
応力分布を示しており、図示したようにクランクビン1
4のクランク軸中心に面した部分の応力が曲面16に沿
って分散するため応力集中による強度の低下を起こさな
い。また、曲面16.17の形成によりクランクウェブ
13が薄肉・軽量化され、これに伴ってカウンタウェイ
ト15の必要重量もしくはW R値も軽減する。これら
の結果、クランク軸11の振動特性が改善され、回転限
界が向上するのである。
第4図にはrld値と剛性及び形状係taとの関係を示
す。形状係数aとはこの場合クランク軸11に曲げ荷重
を作用させたときの曲面16部分における平均応力と最
大応力との比率であり、従ってaは1に近いほど強度上
有利である。図中A点(r/d= 、 05 )は第6
図に示した従来例に相当し、剛性は十分であるが形状係
数aが大きく、このため疲労強度の面から回転限界が抑
えられることになる。これに対しで、本願発明のように
r/d値を0.1以上に設定することにより形状係数a
を大幅に低減して最大応力を疲労限界以下に低減するこ
とができる。また、本発明の構成によれば曲面16の形
成によるクランクウェブ13の薄肉化にも拘わらず必要
な剛性を確保しうろことがわかる。
す。形状係数aとはこの場合クランク軸11に曲げ荷重
を作用させたときの曲面16部分における平均応力と最
大応力との比率であり、従ってaは1に近いほど強度上
有利である。図中A点(r/d= 、 05 )は第6
図に示した従来例に相当し、剛性は十分であるが形状係
数aが大きく、このため疲労強度の面から回転限界が抑
えられることになる。これに対しで、本願発明のように
r/d値を0.1以上に設定することにより形状係数a
を大幅に低減して最大応力を疲労限界以下に低減するこ
とができる。また、本発明の構成によれば曲面16の形
成によるクランクウェブ13の薄肉化にも拘わらず必要
な剛性を確保しうろことがわかる。
ただし、r/d値が0.25を越えた領域ではr/d値
の増大に対する剛性の低下が大きく、なおかつ形状係数
aの減少割合は小さい。従って、r/d値は、[0,1
≦ r/d≦0.25]の条件を満足するように設定す
る。
の増大に対する剛性の低下が大きく、なおかつ形状係数
aの減少割合は小さい。従って、r/d値は、[0,1
≦ r/d≦0.25]の条件を満足するように設定す
る。
なお、上記実施例ではクランクツヤ−ナル12とクラン
クウェブ13との境界部分については第6図と同程度の
フィレットロール形状としであるが、第5図に示したよ
うにこの部分にもできるだけ大きな曲率半径を有する曲
面20を形成するのが望ましく、これによりクランクウ
ェブ13からクランクジャーナル12にかけての応力を
も分散して強度をさらに向上させることがでトる。
クウェブ13との境界部分については第6図と同程度の
フィレットロール形状としであるが、第5図に示したよ
うにこの部分にもできるだけ大きな曲率半径を有する曲
面20を形成するのが望ましく、これによりクランクウ
ェブ13からクランクジャーナル12にかけての応力を
も分散して強度をさらに向上させることがでトる。
(発明の効果)
以上説明したとおり本発明によれば、クランクピンとク
ランクウェブとの間に、クランク軸中心に面したクラン
クピンの円周部分に沿って所定の曲率半径を有する曲面
を形成することにより応力集中を回避するようにしたの
で、軽量でありながら剛性にも優れ、従って高速回転に
耐えるクランク軸が得られる。
ランクウェブとの間に、クランク軸中心に面したクラン
クピンの円周部分に沿って所定の曲率半径を有する曲面
を形成することにより応力集中を回避するようにしたの
で、軽量でありながら剛性にも優れ、従って高速回転に
耐えるクランク軸が得られる。
第1図は本発明の一実施例の側面図、第2図はその要部
斜視図、第3図は応力分布図である。第4図はr/d値
と形状係数及び剛性との関係を示す特性線図である。第
5図は本発明の他の実施例の側面図である。第6図は従
来例の側面図である。 11・・・クランク軸、12・・・クランクジャーナル
、13・・・クランクツニブ、14・・・クランクピン
、16.17.20−・・曲面。 第2 図 第4図 第3図 荷重 図
斜視図、第3図は応力分布図である。第4図はr/d値
と形状係数及び剛性との関係を示す特性線図である。第
5図は本発明の他の実施例の側面図である。第6図は従
来例の側面図である。 11・・・クランク軸、12・・・クランクジャーナル
、13・・・クランクツニブ、14・・・クランクピン
、16.17.20−・・曲面。 第2 図 第4図 第3図 荷重 図
Claims (1)
- クランクピンをそのクランク軸中心に面した円周部分に
ついて曲面を介してクランクウェブに連結した形状のク
ランク軸であって、前記クランクピンの直径をd、曲面
の縦断面上の曲率半径をrとするとき、[0.1≦r/
d≦0.25]の条件を満足するように前記曲面を形成
したことを特徴とする内燃機関のクランク軸。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14186190A JPH0434208A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関のクランク軸 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14186190A JPH0434208A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関のクランク軸 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0434208A true JPH0434208A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15301874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14186190A Pending JPH0434208A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関のクランク軸 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0434208A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001214921A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 内燃機関のクランク軸 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14186190A patent/JPH0434208A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001214921A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 内燃機関のクランク軸 |
JP4514876B2 (ja) * | 2000-02-01 | 2010-07-28 | ヤンマー株式会社 | 内燃機関のクランク軸 |
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