JPH08226432A - Crank shaft - Google Patents

Crank shaft

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Publication number
JPH08226432A
JPH08226432A JP7052059A JP5205995A JPH08226432A JP H08226432 A JPH08226432 A JP H08226432A JP 7052059 A JP7052059 A JP 7052059A JP 5205995 A JP5205995 A JP 5205995A JP H08226432 A JPH08226432 A JP H08226432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crank
journal
section
crankshaft
bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7052059A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Akagawa
裕和 赤川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7052059A priority Critical patent/JPH08226432A/en
Publication of JPH08226432A publication Critical patent/JPH08226432A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06Crankshafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE: To reduce the stress of a bearing metal and improve reliability of a bearing by reducing bearing reaction by the torsional torque of a crank shaft. CONSTITUTION: An I-shaped cross section part 12 whose cross section at right angles to a crank slow center line 10 for connecting the center of a crank pin 3 with that of a journal 1 consists of both the ends 12a of a thick wall and the middle part 12b which connects them and has a thinner wall than it is formed at a crank web 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は往復動内燃機関、往復動
圧縮機等の往復動機関用クランク軸に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine, a reciprocating compressor crankshaft, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の大型舶用ディーゼル機関用クラン
ク軸の1例が図2に示されている。このクランク軸100
は7つのシリンダ〜内に嵌装されたピストンの連接
棒が連結されるクランクピン3と、これらクランクピン
3をジャーナル1に結合するクランクウェブ2を具え、
各ジャーナル1は図示しない軸受に支承される。
2. Description of the Related Art An example of a conventional crankshaft for a large marine diesel engine is shown in FIG. This crankshaft 100
Comprises a crank pin 3 to which connecting rods of pistons fitted in seven cylinders are connected, and a crank web 2 connecting these crank pins 3 to a journal 1.
Each journal 1 is supported by a bearing (not shown).

【0003】ディーゼル機関の運転時、各シリンダ〜
内の爆発圧力が所定の順序で連接棒を介して各クラン
クピン3に伝達され、これがクランクウェブ2を介して
ジャーナル1に伝達されてその軸芯4まわりに捩りトル
クが発生する。この捩りトルクによりクランク軸100 の
軸端フランジ5に連結された図示しないプロペラ軸が回
転駆動される。
During operation of the diesel engine, each cylinder
The explosion pressure inside is transmitted to each crank pin 3 through the connecting rod in a predetermined order, and is transmitted to the journal 1 through the crank web 2 to generate a torsion torque around the axis 4. The torsional torque rotationally drives the propeller shaft (not shown) connected to the shaft end flange 5 of the crankshaft 100.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記クランク軸100 に
おいては、図3の模式図に示されるように、軸芯4まわ
りの捩りトルクに基づくクランクピン3の捩りとクラン
クウェブ2の曲げによりジャーナル1の軸芯4にずれe
が生じる 一方、各ジャーナル1は軸受により抱束されているた
め、軸芯4のずれeを押し戻すための軸受反力Fが各ジ
ャーナル1に発生する。
In the above crankshaft 100, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, the journal 1 is formed by twisting the crank pin 3 and bending the crank web 2 based on the twisting torque around the shaft core 4. Misaligned with the axis 4
On the other hand, since each journal 1 is bundled by the bearing, a bearing reaction force F for pushing back the displacement e of the shaft core 4 is generated in each journal 1.

【0005】この軸受反力Fの大きさは爆発圧力による
軸受荷重あるいはピストンや連接棒等の運動により生起
される慣性力による軸受荷重に匹敵する大きさであり、
軸受には上記軸受荷重に加えてこの軸受反力Fが負荷さ
れることとなる。このため軸受の軸受メタルの応力が過
大となり、その異常磨耗や焼付きを惹起して軸受の信頼
性を低下させるという問題があった。
The magnitude of the bearing reaction force F is comparable to the bearing load due to the explosion pressure or the bearing load due to the inertial force generated by the movement of the piston, the connecting rod, etc.
In addition to the above bearing load, the bearing reaction force F is applied to the bearing. Therefore, there is a problem that the stress of the bearing metal of the bearing becomes excessively large, causing abnormal wear and seizure, which lowers the reliability of the bearing.

【0006】本発明の目的とするところは、軸受反力を
低減することによりクランク軸の強度を維持しつつ軸受
メタルの応力を低減して軸受の信頼性を向上せしめるこ
とにある。
It is an object of the present invention to reduce the reaction force of the bearing to maintain the strength of the crankshaft and reduce the stress of the bearing metal to improve the reliability of the bearing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、クランクピンをジャーナルに結合するクランク
ウェブを具備する内燃機関、往復動圧縮機等の往復動機
関用クランク軸において、上記クランクウェブにクラン
クピンの中心とジャーナルの中心とを結ぶクランクスロ
ー中心線に直角な断面形状が厚肉の両端部とこれらを結
合するこれよりも薄肉の中間部からなるI形をなすI形
断面部を形成したことを特徴とするクランク軸にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been invented to solve the above problems, and its gist is to provide an internal combustion engine having a crank web for connecting a crank pin to a journal, and a reciprocating engine. In a crankshaft for a reciprocating engine such as a dynamic compressor, a cross-sectional shape perpendicular to the crank throw center line connecting the center of the crank pin and the center of the journal to the crank web connects the both ends with thick wall The crankshaft is also characterized in that an I-shaped cross section forming an I-shape is formed by a thin middle portion.

【0008】他の特徴とするところは、上記I形断面部
をクランクウェブの実質的全長に亘って形成したことに
ある。
Another feature is that the I-shaped cross section is formed over substantially the entire length of the crank web.

【0009】更に他の特徴とするところは、全てのクラ
ンクスローのクランクウェブに上記I形断面部を形成し
たことにある。
Another feature is that the crank webs of all the crank throws are formed with the above I-shaped cross section.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、I形断面部の薄肉の中間部
がジャーナル軸芯まわりの捩りトルクによる曲げに対す
る中立面に近接するので、クランクウェブの曲げ剛性を
殆ど低下させることなくその捩り剛性を大巾に低下させ
る。
In the present invention, since the thin intermediate portion of the I-shaped cross section is close to the neutral surface for bending due to the torsional torque around the journal axis, the torsional rigidity of the crank web is hardly reduced. Is greatly reduced.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の1実施例に係る大型舶用ディーゼル
機関用クランク軸が図1に示され、(A) は正面図、(B)
は(A) のB−B線に沿う断面図、 (C)は(A) のC−C線
に沿う断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A crankshaft for a large marine diesel engine according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, (A) is a front view and (B) is a crankshaft.
6A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 7A, and FIG. 8C is a sectional view taken along the line CC of FIG.

【0012】クランク軸100 は7シリンダ用で、各シリ
ンダ〜内に嵌装されたピストンの連接棒3が連結さ
れる7ケのクランクピン3とこれらクランクピン3をジ
ャーナル1に結合するクランクウェブ2を具えている。
ジャーナル1はそれぞれ軸受によって支承され、軸端5
にはプロペラ軸が連結される。
The crankshaft 100 is for seven cylinders. The seven crankpins 3 to which the connecting rods 3 of the pistons fitted in the respective cylinders are connected, and the crank web 2 for connecting these crankpins 3 to the journal 1. It is equipped with
The journals 1 are each supported by bearings and have shaft ends 5
A propeller shaft is connected to.

【0013】クランクウェブ2にはクランクピン3の中
心6とジャーナル1の中心4とを結ぶクランクスロー中
心線10に直角な断面形状が図1(B) に示すように厚肉の
両端部12a とこれら両端部12a 、12a を結合する薄肉の
中間部12b からなるI形をなすI形断面部12が形成され
ている。
As shown in FIG. 1B, the crank web 2 has thick cross-sections 12a having a cross-sectional shape perpendicular to the crank throw center line 10 connecting the center 6 of the crank pin 3 and the center 4 of the journal 1. An I-shaped cross section 12 having an I-shape is formed by a thin intermediate portion 12b connecting the both end portions 12a, 12a.

【0014】I形断面部12は図1(C) に示されるよう
に、クランクウェブ2の実質的全長に亘ってジャーナル
1の上縁からクランクピン3の下縁に亘って形成されて
いる。
As shown in FIG. 1C, the I-shaped cross section 12 is formed over the substantially entire length of the crank web 2 from the upper edge of the journal 1 to the lower edge of the crank pin 3.

【0015】大型舶用ディーゼル機関の運転時、シリン
ダ内の爆発圧力によりジャーナル1の軸芯4まわりに捩
りトルクが生起され、この捩りトルクによる軸芯4のず
れeはクランクピン3の捩りとクランクウェブ2の曲げ
に基づいて発生するので、ずれeの大きさはクランクピ
ン3の捩り剛性が大きい程、かつ、クランクウェブ2の
曲げ剛性が大きい程小さくなる。
During operation of a large marine diesel engine, a torsional torque is generated around the axis 4 of the journal 1 due to the explosion pressure in the cylinder, and the deviation e of the axis 4 due to the torsional torque causes the twisting of the crank pin 3 and the crank web. Since the displacement e occurs due to the bending of No. 2, the larger the torsional rigidity of the crank pin 3 and the greater the bending rigidity of the crank web 2, the smaller the deviation e becomes.

【0016】一方、このずれeを押し戻す軸受反力Fは
主としてクランクウェブ2を捩ることにより発生するの
で、同一大きさのずれeに対して軸受反力Fはクランク
ウェブ2の捩り剛性が小さい程小さくなる。即ち、捩り
トルクに基づく軸受反力Fはクランクウェブ2に関して
はこれの曲げ剛性が大きい程、かつ、捩り剛性が小さい
程小さくなる。
On the other hand, since the bearing reaction force F that pushes back this deviation e is generated mainly by twisting the crank web 2, the bearing reaction force F with respect to the deviation e of the same magnitude becomes smaller as the torsional rigidity of the crank web 2 decreases. Get smaller. That is, the bearing reaction force F based on the torsional torque becomes smaller as the bending rigidity of the crank web 2 becomes larger and as the torsional rigidity becomes smaller.

【0017】しかして、このクランク軸100 において
は、I形断面部12の薄肉の中間部12bがジャーナル軸芯
4まわりの捩りトルクによる曲げの中立面に近いので、
従来の長方形断面のクランクウェブに較べてクランクウ
ェブ2の曲げ剛性は殆ど低下しないが、捩り剛性は大巾
に低下する。従って、捩りトルクによる軸受反力が小さ
くなり、軸受荷重が低下する。
In the crankshaft 100, however, the thin intermediate portion 12b of the I-shaped section 12 is close to the neutral plane of bending due to the torsional torque around the journal axis 4,
The bending rigidity of the crank web 2 is hardly reduced as compared with the conventional crank web having a rectangular cross section, but the torsional rigidity is significantly reduced. Therefore, the bearing reaction force due to the torsion torque is reduced, and the bearing load is reduced.

【0018】特に大型舶用ディーゼル機関はピストン行
程とシリンダ径の比が大きい所謂ロングストローク型式
であるので、クランクウェブ2の長さをクランクピン3
の径あるいはジャーナル1の径に対して充分に大きく採
れ、従って、クランクウェブ2に充分な長さのI形断面
部12を形成することができる。従って、かかるディーゼ
ル機関においては、クランクウェブ2の捩り剛性の低減
効果がより大きくなる。
Particularly, since a large marine diesel engine is a so-called long stroke type in which the ratio of piston stroke to cylinder diameter is large, the length of the crank web 2 is set to the crank pin 3.
Is sufficiently large relative to the diameter of the journal 1 or the diameter of the journal 1, so that the crank web 2 can be formed with an I-shaped cross section 12 having a sufficient length. Therefore, in such a diesel engine, the effect of reducing the torsional rigidity of the crank web 2 becomes greater.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明においては、クランクウェブにク
ランクピンの中心とジャーナルの中心とを結ぶクランク
スロー中心線に直角な断面形状が厚肉の両端部とこれら
を結合するこれよりも薄肉の中間部からなるI形をなす
I形断面部を形成したため、クランクウェブの曲げ剛性
を低下させることなくその捩り剛性を低下させることが
できる。
According to the present invention, the crank web has a thick cross section perpendicular to the center line of the crank throw connecting the center of the crank pin and the center of the journal, and the both ends which are thicker than the both ends and which are intermediate in thickness. Since the I-shaped cross section forming the I-shape is formed, it is possible to reduce the torsional rigidity of the crank web without reducing the bending rigidity thereof.

【0020】これにより捩りトルクに基づく軸受反力を
低減しうるので、軸受メタルの面圧が減少することによ
りその焼付きや異常摩耗の発生が阻止され、軸受メタル
の耐久性が向上し、軸受の信頼性が向上する。
As a result, the bearing reaction force based on the torsion torque can be reduced, so that seizure and abnormal wear of the bearing metal can be prevented by the reduction of the surface pressure of the bearing metal, and the durability of the bearing metal can be improved. Improves reliability.

【0021】I形断面部をクランクウェブにその実質的
全長に亘って形成し又は及び全てのクランクスローのク
ランクウェブにI形断面部を形成すれば、捩り剛性の低
下による効果がより大きくなる。
If the I-shaped section is formed on the crank web over substantially the entire length thereof and / or the I-section is formed on the crank webs of all the crank throws, the effect due to the reduction of the torsional rigidity becomes greater.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例に係わる大型舶用ディーゼル
機関用クランク軸を示し、(A)は正面図、(B) は(A) の
B−B線に沿う断面図、(C) は (A)のC−C線に沿う断
面図である。
1 shows a crankshaft for a large marine diesel engine according to an embodiment of the present invention, (A) is a front view, (B) is a sectional view taken along line BB of (A), and (C) is It is sectional drawing which follows CC line of (A).

【図2】従来のクランク軸を示し、(A) は正面図、(B)
は(A) のB−B線に沿う断面図である。
2 shows a conventional crankshaft, (A) is a front view, (B)
FIG. 7A is a sectional view taken along line BB in (A).

【図3】従来のクランク軸の撓み、変形状態を示す模式
図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a bent and deformed state of a conventional crankshaft.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 クランク軸 1 ジャーナル 2 クランクウェブ 3 クランクピン 4 ジャーナル軸芯 12 I形断面部 12a 両端部 12b 中間部 10 クランクスロー中心 100 crank shaft 1 journal 2 crank web 3 crank pin 4 journal shaft core 12 I-shaped cross section 12a both ends 12b middle part 10 crank throw center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クランクピンをジャーナルに結合するク
ランクウェブを具備する内燃機関、往復動圧縮機等の往
復動機関用クランク軸において、上記クランクウェブに
クランクピンの中心とジャーナルの中心とを結ぶクラン
クスロー中心線に直角な断面形状が厚肉の両端部とこれ
らを結合するこれよりも薄肉の中間部からなるI形をな
すI形断面部を形成したことを特徴とするクランク軸。
1. A crankshaft for a reciprocating engine such as an internal combustion engine or a reciprocating compressor, comprising a crank web for connecting a crank pin to a journal, wherein the crank web connects the center of the crank pin and the center of the journal to the crank web. A crankshaft, characterized in that an I-shaped cross section having an I-shaped cross-section perpendicular to the throw center line is formed of both ends having a thick wall and an intermediate part having a thickness thinner than this connecting these ends.
【請求項2】 上記I形断面部をクランクウェブにその
実質的全長に亘って形成したことを特徴とする請求項1
記載のクランク軸。
2. The I-shaped cross section is formed on the crank web over substantially the entire length thereof.
The indicated crankshaft.
【請求項3】 全てのクランクスローのクランクウェブ
に上記I形断面部を形成したことを特徴とする請求項1
記載のクランク軸。
3. The I-shaped cross section is formed in the crank webs of all crank throws.
The indicated crankshaft.
JP7052059A 1995-02-17 1995-02-17 Crank shaft Withdrawn JPH08226432A (en)

Priority Applications (1)

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JP7052059A JPH08226432A (en) 1995-02-17 1995-02-17 Crank shaft

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