JPH10259817A - 内燃機関のクランクシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量化を図りつつ，騒音を低減することがで
きる，クランクシャフトを提供すること。 【解決手段】 クランクシャフト１の一端には，軸受け
用のメインジャーナル１４の外方に，位置決め軸１５を
介して補機駆動軸１６を設けてなる。位置決め軸１５
は，メインジャーナル１４から補機駆動軸１６に向かっ
て縮径するテーパ面１５１を有するテーパ軸部を形成し
てなる。位置決め軸１５は，クランクシャフト１におけ
る上死点と下死点とを結ぶ上下死点線と直角の２方向に
おいて，テーパ面１５１を切欠いた切欠き部１５２を有
することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，内燃機関におけるクランクシャ
フト，特に振動による騒音を低減させたクランクシャフ
トに関する。

【０００２】

【従来技術】従来の内燃機関のクランクシャフト９は，
図８に示すごとく，ピン１１，アーム１２，ジャーナル
１３を組み合わせてなり，ピン１１にコンロッドを介し
て連結されたピストン（図示略）の往復運動を回転運動
に変換して駆動力を取り出すためのシャフトである。そ
して，その一端の軸受け用のメインジャーナル１４の外
方には，位置決め軸９５を介して補機駆動軸１６が設け
られている。

【０００３】補機駆動軸１６よりも外方側には軸受け用
のジャーナルがないため，補機駆動軸１６はメインジャ
ーナル１４を受ける軸受け４からオーバーハングされた
状態で使用される。また，補機駆動軸１６には，図８に
示すごとく，クランクプーリ３１やタイミングギア３２
などの補機駆動用の部品が取付けられ，セットボルト３
３，座金３８により締め付けられる。そして，補機駆動
軸１６とメインジャーナル１４との間には，クランクプ
ーリ３１，タイミングギア３２等の補機駆動軸１６への
挿入位置を位置決めするための位置決め軸９５を設けて
ある。

【０００４】位置決め軸９５は，その端面９５１にタイ
ミングギア３２を当接するため，補機駆動軸１６の径よ
りも大きくする必要がある。一方，位置決め軸９５は，
クランクシャフトの軽量化のため，あまり大きい径にす
ることは好ましくない。そのため，従来の位置決め軸９
５は，補機駆動軸１６よりも若干大きい径の円柱状に設
けられている。なお，符号３９はハウジングである。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のク
ランクシャフトにおいては，次の問題がある。即ち，ク
ランクシャフト９においては，内燃機関の爆発が繰り返
される度に振動が起こる。そして，この振動は補機駆動
軸１６にも伝わる。補機駆動軸１６は，上記のごとくメ
インジャーナル１４部分からオーバーハング状態にある
と共に，上記補機駆動用のクランクプーリ３１等の荷重
がかけられている。そのため，補機駆動軸１６は他の部
分よりも大きく振動し，この振動がクランクプーリ３１
等に伝わり，そこから大きな騒音として放射される。

【０００６】この騒音を低減する方法としては，上記位
置決め軸９５を大径化してその剛性を増すことにより，
振動の振幅を小さくする方法が考えられる。しかしなが
ら，内燃機関においては，騒音を低減するという要請が
ある一方，軽量化の要請もあり，単純に位置決め軸９５
の大径化を図ることは困難である。即ち，位置決め軸９
５の単純な大径化は，内燃機関の軽量化に逆行してしま
う。

【０００７】本発明は，かかる従来の問題に鑑みてなさ
れたもので，軽量化を図りつつ，騒音を低減することが
できる，クランクシャフトを提供しようとするものであ
る。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，内燃機関におけ
る駆動力を取り出すためのクランクシャフトにおいて，
該クランクシャフトの一端には，軸受け用のメインジャ
ーナルの外方に，位置決め軸を介して補機駆動軸を設け
てなり，かつ，上記位置決め軸は，上記メインジャーナ
ルから上記補機駆動軸に向かって縮径するテーパ面を有
するテーパ軸部を形成してなることを特徴とする内燃機
関のクランクシャフトにある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記位置決め軸は上記テーパ面を有するテーパ軸部を形成
していることである。即ち，上記位置決め軸は，そのメ
インジャーナル側の径を該メインジャーナルと同じある
いはこれよりも若干小さい程度に設け，補機駆動軸側に
向かって外径を徐々に小さくする。これにより位置決め
軸の外周面はメインジャーナルから補機駆動軸に向かっ
て縮径するテーパ面となる。

【００１０】一方，上記位置決め軸は，上記補機駆動軸
に補機駆動用のクランクプーリ等を挿入配置させる際の
位置決めを行うことを本来の機能とする。そのため，位
置決め軸の補機駆動軸側の端部は，少なくとも補機駆動
軸の径よりも大きく設ける。また，上記補機駆動軸に
は，補機駆動用のクランクプーリ等が取付けられる。

【００１１】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明のクランクシャフトは，上記メインジャーナルの外方
に上記位置決め軸を介して補機駆動軸を有している。そ
して，メインジャーナルの周囲にはこれを受ける軸受け
が配置される。また，メインジャーナルよりも外方には
軸受けされる部分がない。そのため，メインジャーナル
から補機駆動軸の先端までは，メインジャーナル部分を
基端としてオーバーハングされ，いわゆる片持ち梁を構
成する。

【００１２】かかる片持ち梁においては，先端から基端
に近づくほど，発生する曲げモーメントが大きくなる。
したがって，片持ち梁における曲げの発生を抑制するに
は，基端に近い側の曲げ剛性を向上させることが効果的
である。この点を考慮して位置決め軸の曲げ剛性の向上
効果を考えてみると，従来の位置決め軸を円柱形状のま
ま単に大径化した場合においても，その基端側（メイン
ジャーナル側）の曲げ剛性を向上させることができる。

【００１３】しかしながら，この場合には，曲げ応力の
比較的小さい補機駆動軸側部分の剛性を必要以上に高め
ることとなると共に，その部分の重量増加を招く。この
部分の重量増加は，クランクシャフト全体の重量増加に
つながるだけでなく，上記基端部分にかかる曲げモーメ
ントの増加にもつながる。それ故，位置決め軸を単に一
律に大径化する対策では，曲げの発生を抑制するという
効果が薄れる。

【００１４】これに対し，本発明における上記位置決め
軸は，上記テーパ軸部を形成し，メインジャーナル側が
補機駆動軸側よりも大径に構成されている。そのため，
位置決め軸の曲げ剛性は，補機駆動軸側よりもメインジ
ャーナル側が高い状態となり，上記の曲げモーメントの
傾向に対応した状態となる。

【００１５】それ故，本発明のクランクシャフトは，上
記位置決め軸における補機駆動軸に余分な重量増加部分
を形成することなく，メインジャーナル側の曲げ剛性を
効率よく向上させることができる。そして，この曲げ剛
性の向上により，内燃機関の振動に伴う曲げの発生を抑
制することができ，騒音の低減を図ることができる。

【００１６】それ故，本発明のクランクシャフトは，従
来の円柱径状の位置決め軸を単に大径化する場合に比べ
て，軽量化を図りつつ，騒音の低減を図ることができ
る。

【００１７】次に，請求項２の発明のように，上記位置
決め軸は，上記クランクシャフトにおける上死点と下死
点とを結ぶ上下死点線と直角の２方向において，上記テ
ーパ面を切欠いた切欠き部を有することが好ましい。上
記切欠き部としては特に形状的に限定されないが，例え
ば，上記上下死点線に平行な平面によって位置決め軸の
両側を垂直状に切り欠くことにより形成することができ
る。なお，ここでいうクランクシャフトにおける上死点
と下死点とを結ぶ上下死点線とは，クランクシャフトか
ら見て相対的に特定される上死点と下死点とを結んだ線
をいう。

【００１８】この場合には，クランクシャフトの振動モ
ードに対応して，曲げ剛性を向上しつつ，さらに軽量化
を図ることができる。即ち，クランクシャフトの振動モ
ードは，内燃機関の爆発の瞬間に最も大きくなる。した
がって，この振動モードに対応して，上記上下死点線に
沿った方向の曲げ剛性を向上させることが，クランクシ
ャフトの曲げの発生の抑制に直接的に影響する。一方，
上下死点線に直角の２方向においては曲げ剛性を向上さ
せても直接的な効果は少ない。

【００１９】この点において，上記位置決め軸は，上記
上下死点線に沿った方向の曲げ剛性は上記テーパ面の形
成によって向上させることができる一方，曲げ剛性をあ
まり向上させる必要がない部分を切り欠いて上記切欠き
部を形成している。そのため，本発明によれば，一層の
軽量化を図りつつ，効率よく曲げ剛性の向上，ひいては
騒音の低減を図ることができる。

【００２０】次に，請求項３の発明のように，内燃機関
における駆動力を取り出すためのクランクシャフトにお
いて，該クランクシャフトの一端には，軸受け用のメイ
ンジャーナルの外方に，位置決め軸を介して補機駆動軸
を設けてなり，かつ，上記位置決め軸は，上記クランク
シャフトの上死点と下死点とを結ぶ上下死点線に沿った
方向においては上記補機駆動軸よりも大きい径の大径部
を有し，上記上下死点線と直角の２方向においては上記
大径部よりも小さい径に切欠いた切欠き部を有する切欠
き円柱軸部を形成してなることを特徴とする内燃機関の
クランクシャフトがある。

【００２１】この場合には，クランクシャフトの振動モ
ードに対応して，内燃機関の爆発時には上記大径部によ
り高い曲げ剛性を発揮することができる。一方，曲げ剛
性をあまり向上させる必要のない部分について上記切欠
き部を設けることにより，軽量化を図ることができる。
そのため，この場合にも，単に円柱形状の位置決め軸を
大径化する場合に比べて，軽量化を図りつつ，曲げの発
生の抑制ひいては騒音の低減を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる内燃機関のクランクシャフ
トにつき，図１，図２を用いて説明する。本例のクラン
クシャフト１は，図１，図２に示すごとく，その一端に
は，軸受け用のメインジャーナル１４の外方に，位置決
め軸１５を介して補機駆動軸１６を設けてなる。そし
て，位置決め軸１５は，メインジャーナル１４から補機
駆動軸１６に向かって縮径するテーパ面１５１を有する
テーパ軸部を形成してなる。

【００２３】また，位置決め軸１５は，そのメインジャ
ーナル１４側の外径をメインジャーナル１４と同じと
し，一方，補機駆動軸１６側を補機駆動軸１６よりも若
干大きい外径とした。即ち，位置決め軸１５におけるメ
インジャーナル１４側の外径は，従来の円柱形状の位置
決め軸９５（図８）に比べて大きくしてある。また，位
置決め軸１５における補機駆動軸１６側の外径は従来の
円柱形状の位置決め軸９５の外径と同等とした。

【００２４】そして，クランクシャフト１は，メインジ
ャーナル１４を軸受け部４により軸受けされて内燃機関
にセットされる。また，クランクシャフト１には，補機
駆動軸１６にタイミングギア３２とクランクプーリ３１
とが挿入され，これらがセットボルト３３，座金３８に
より固定される。なお，図１，図２に示すごとく，メイ
ンジャーナル１４の内方には，従来と同様に，ピン１１
を挟持した一対のアーム１２を方向を交互に変換しなが
らジャーナル１３により繋いである。

【００２５】次に，上記構成のクランクシャフト１の作
用につき説明する。本例のクランクシャフト１は，テー
パ軸部を形成する位置決め軸１５を有している。この位
置決め軸１５は，上記のごとく，そのメインジャーナル
１４側の外径を従来よりも大きくし，かつ，補機駆動軸
１６側の外径を従来と同等にしてある。そのため，位置
決め軸１５の曲げ剛性は，その補機駆動軸１６側は従来
の円柱形状の位置決め軸９５と同等であるが，メインジ
ャーナル１４側に近いほど従来の位置決め軸９５よりも
高くなる。

【００２６】そのため，内燃機関における爆発毎に発生
する振動により上記オーバーハング部分に発生する曲げ
は，位置決め軸１５の曲げ剛性の向上により，従来より
も大幅に低減させることができる。また，位置決め軸１
５の曲げ剛性は，上記のごとくテーパ面１５１を形成す
ることにより効率よく向上させてある。そのため，円柱
形状の位置決め軸を単に一律に大径化して剛性向上させ
た場合に比べて，重量増加を大幅に抑えることができ
る。それ故，本例によれば，重量増加を極力抑制しつ
つ，曲げ剛性の向上，ひいては騒音を低減できるクラン
クシャフト１が得られる。

【００２７】実施形態例２ 本例のクランクシャフト１０２は，図３〜図６に示すご
とく，実施形態例１のクランクシャフト１における位置
決め軸１５の形状を変更したものである。具体的には，
位置決め軸１５には，クランクシャフト１０２における
上死点Ｐ１（図５，図６）と下死点Ｐ２とを結ぶ上下死
点線Ｓと直角の２方向において，テーパ面１５１を切欠
いた切欠き部１５２を設けた。この切欠き部１５２は，
図５，図６に示すごとく，上下死点線Ｓに平行な平面に
よって位置決め軸１５の両側を垂直状に切り欠くことに
より形成した。その他は実施形態例１と同様である。

【００２８】この場合には，実施形態例１と同等の曲げ
剛性を維持しつつ，さらにクランクシャフトの軽量化を
図ることができる。即ち，クランクシャフトの振動モー
ドを考慮すると上記上下死点線Ｓと直角方向の曲げ剛性
の向上は直接的な曲げ抑制の効果が少ない。そのため，
この上下死点線Ｓと直角の２方向の部分に上記の切欠き
部１５２を設けることにより，上下死点線Ｓ方向の曲げ
剛性を維持しつつ，さらなる軽量化を図ることができ
る。その他は，実施形態例１と同様の効果が得られる。

【００２９】実施形態例３ 本例のクランクシャフト１０３は，図７に示すごとく，
実施形態例１のクランクシャフト１における位置決め軸
１５の形状をさらに別の形状に変更したものである。即
ち，図７に示すごとく，本例の位置決め軸２５は，クラ
ンクシャフト１０３における上死点Ｐ１と下死点Ｐ２と
を結ぶ上下死点線Ｓに沿った方向においては補機駆動軸
１６よりも大きく，メインジャーナル１４と同じ径の大
径部２５１を有する。そして，上下死点線Ｓと直角の２
方向においては大径部２５１よりも小さい径に切欠いた
切欠き部２５２を有する。その他は，実施形態例１と同
様である。

【００３０】本例においては，実施形態例２に比べて軽
量化効果は少ないものの，単に円柱形状の位置決め軸を
大径化する場合と比べると十分な軽量化効果を発揮する
ことができる。しかも，振動モードに対応して十分な曲
げ剛性の向上を図ることができる。また，この場合に
は，実施形態例１，２のように位置決め軸にテーパ面１
５１を設ける必要がないため，加工を容易に行うことが
できる。

【００３１】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，軽量化
を図りつつ，騒音を低減することができる，クランクシ
ャフトを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１のクランクシャフト示す説明図。

【図２】実施形態例１のクランクシャフトの斜視図。

【図３】実施形態例２のクランクシャフトの正面図。

【図４】実施形態例２のクランクシャフトの平面図。

【図５】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図６】実施形態例２のクランクシャフトの斜視図。

【図７】実施形態例３のクランクシャフトの斜視図。

【図８】従来例のクランクシャフトを示す説明図。

【符号の説明】

１，１０２，１０３．．．クランクシャフト， １１．．．ピン， １２．．．アーム， １３．．．ジャーナル， １４．．．メインジャーナル， １５，２５．．．位置決め軸， １５１．．．テーパ面， １５２，２５２．．．切欠き部， １６．．．補機駆動軸，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関における駆動力を取り出すため
   のクランクシャフトにおいて，該クランクシャフトの一
   端には，軸受け用のメインジャーナルの外方に，位置決
   め軸を介して補機駆動軸を設けてなり，かつ，上記位置
   決め軸は，上記メインジャーナルから上記補機駆動軸に
   向かって縮径するテーパ面を有するテーパ軸部を形成し
   てなることを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記位置決め軸は，
   上記クランクシャフトにおける上死点と下死点とを結ぶ
   上下死点線と直角の２方向において，上記テーパ面を切
   欠いた切欠き部を有することを特徴とする内燃機関のク
   ランクシャフト。
3. 【請求項３】 内燃機関における駆動力を取り出すため
   のクランクシャフトにおいて，該クランクシャフトの一
   端には，軸受け用のメインジャーナルの外方に，位置決
   め軸を介して補機駆動軸を設けてなり，かつ，上記位置
   決め軸は，上記クランクシャフトにおける上死点と下死
   点とを結ぶ上下死点線に沿った方向においては上記補機
   駆動軸よりも大きい径の大径部を有し，上記上下死点線
   と直角の２方向においては上記大径部よりも小さい径に
   切欠いた切欠き部を有する切欠き円柱軸部を形成してな
   ることを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。