JPS588818A - クランク軸 - Google Patents

クランク軸

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JPS588818A
JPS588818A JP11055282A JP11055282A JPS588818A JP S588818 A JPS588818 A JP S588818A JP 11055282 A JP11055282 A JP 11055282A JP 11055282 A JP11055282 A JP 11055282A JP S588818 A JPS588818 A JP S588818A
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JP
Japan
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crankshaft
crank
crank arm
moment
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP11055282A
Other languages
English (en)
Inventor
フリツツ・インドラ
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi NSU Auto Union AG
Audi AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Audi NSU Auto Union AG, Audi AG filed Critical Audi NSU Auto Union AG
Publication of JPS588818A publication Critical patent/JPS588818A/ja
Pending 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
    • F16C3/20Shape of crankshafts or eccentric-shafts having regard to balancing
    • 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

(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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクランク腕により互いtこ結合されたいくつか
のクランクピンと軸ビンを備えたクランク軸に関するも
のであって、より具体的には多シリンダピストン機関、
特にピストン往復内t!A機関のためのクランク軸に関
するもの゛である。
ピストン機関、特に高速回転するピストン往復内燃機関
のクランク軸は、駆動あるいは従動トルクの他に、高い
曲げ応力およびIR#l応力をうけるため、強固で重く
構成されている。それにもか\わらず材料節減とN量低
減を図るために、たとえばクランクピンと軸ビンの領域
に材料強度を弱くするくり抜き部を設けることが知られ
ている(西独公開公報2丁0@ 072 )。これらの
くり抜き部はクランクピンと軸ビンの間にあるクランク
腕が充分な抵抗モーメントを保持するように構成されて
いる。
本発明の目的は、充分な強度特性を有しながら重量が公
知のものからより低減されたこの覆のクランク軸を提供
することである。
この目的は、特許請求の範囲第1項に記載の特徴部分の
構成によって達成することがで曇る。すなわち、従来の
クランク軸において、各クランク腕はその抵抗モーメン
トに関【ノては等価に構成されており、仮奮ζ異なる点
があるとしても質量平素に関してのみ不等価に構成され
ているだけなのに対し、本発明では各クランク腕の抵抗
モーメントを動作中(回転中)のクランク軸における対
応位置に発生する負荷にほぼ比例するように構成しであ
る。これらの負荷は生じるトルク、ピストンと連接棒の
働きをうける曲げモーメント、振動負荷から構成されて
いる。これらの負荷は計算で、測的工学的手法や実験に
より算出することができる。
そしてこれらの算出された負荷に応じ、クランク腕の抵
抗モーメントがこれらの負荷に少くともはゾ比例するよ
うにクランク腕が設計される。従来のものでは、クラン
ク軸を左右対称に構成した場合、必ず過比例(対応位置
での負荷に比例した抵抗モーメント以上の抵抗モーメン
トを有する)クランク軸が使用されるが、本発明によれ
ばこれが避けられる。より小さい抵抗モーメントを有す
るクランク腕は、より小さい体積をもつことができるた
め、重量および材料を20%まで節減することがでキ、
シかもクランク腕の(動作)強度特性を不利に損うこと
がない。
各クランク腕の重量を少なくすればクランク軸の回転部
分の重量も減少するため、場合によってはクランク腕に
取付ける平衡錘をも減らすことができる。
意項に従い構成すればよい。すなわち、各クランク腕は
クランク軸の駆動端あるいは従動端から離れるにつれて
目標とする漸次減少す゛る抵抗モーメントを有し、これ
はクランク腕の応力負荷にはシ一致する。この場合駆動
あるいは従動のモーメントも振動負荷もクランク軸駆動
又は従動端から離れるにつれて減少し、一方曲げモーメ
ントは各クランク腕にはゾ均等に働くように考慮されて
いる。
しかしながらクランク軸の構造上の特徴と動作パラメー
タ次第によっては、漸次減少以外の負荷分布も生じるこ
とがあり、したがって各クランク腕の抵抗モーメントの
別な配分が必要となることは当然である。たとえばクラ
ンク軸の駆動端あるいは従動端と反対の端にねじり振動
減衰体を使用する時、この末端部の負荷が再び増加する
ため、中央のクランク腕は外側のクランク腕よゆ少い抵
抗モーメントをもつことがあゆうる。
また軸ビンの数と配置、内燃機関の点火順序。
クランクピンの緻およびクランク軸の固有振動特性も決
定的なファクターであり、場合場合に応じて別の負荷、
したがって各クランク腕の抵抗モーメントの別の配分を
必要とする。
の クランク腕は特許請も範囲第8項から6項に従い、その
形体を異った構成とし、これにより異った抵抗モーメン
トをもつようにすることができる。
材料および重量の節減が達成できるにもかかわらず、ξ
れによりクランク軸は複雑にはならないため、製造技術
的にほとんど不利益は生じない。
本発明の実施例を以下添付図面に基づき詳細に説明する
第1図に示されたクランク軸(りは主として、5本の軸
ビン(4) (a) ([1) 00(ロ)、4本のク
ランクピン(ロ)曽(至)勾およびそれぞれクランクピ
ンと軸ビンの開音ζあるクランク腕@64m(2)曽(
2)−一から構成されている。クランク腕に)mOIt
I4にはクランク運動の質量平素のため平衡錘(22m
) (28m) (80a) (86m)が付けられて
いる。図面上、クランクピンの間の間隔はそれぞれ異な
っているが、設計上の構成では内燃機−の実際のシリン
ダ間隔に応じて調整されているのは当然である。
クランク軸(2)の一端(至)にははずみ庫゛−が固定
されており、これを通じて作用する駆動−および従動の
モーメントが取入れられあるいは取り出される。。
クランク腕は、その抵抗モーメントが第2図に示したお
よその負荷曲線に)に比例し、クランク軸(2)の駆動
端または従動端(末端彎、)から離れるにつれて減少す
るように構成されている。
負荷曲線にはトルク及び曲げモーメントならびに振動負
荷から形成される合成負荷がクランク軸の全長にわたっ
て示されている。したがって末端−個にあるクランク腕
−が最大負荷をうけるため、これが最大抵抗モーメント
を有するはずである。
この最大負荷は一方において、その振動中心点がはゾ軸
ビン斡にあるクランク軸(2)の振動特性の結果であり
、他方夢ζおいてクランクビン(ロ)曽(至)に)をを
通じて加重されるトルクあるいは駆動または従動モーメ
ントに、これらの領域で生じる曲げモーメントを加えた
ものからの結果である。
各クランク腕のこのように異る抵抗モーメントは、対応
するクランクビンに向って細くなる領域(テーパ領域)
 (22b) (24b) (26b) (28b) 
(8Qb)(82b) (84b) (86b)を有す
るクランク腕勾〜曽が、それぞれ異なる厚さくS)、異
なる幅(b)及び異なる体積を備えていることに起因し
ている。
wi1図および116図から容易に理解できるように、
クランク腕(至)〜(至)のテーパ領域(22b)〜(
86b)の体積も、その厚さくs)も末端−から鴫れる
につれ連続的に減少するため、クランク腕(至)の領域
C86b)の体積とその厚さくs)が最も大きく、これ
に対しクランク腕(2)の領域(22b)の体積とその
厚さく$)が最も小さい(1115図参照、点線はクラ
ンク腕■を表わす)。
さらにクランク腕に)〜(至)の幅(b)は(第8.第
4図参照)、クランク軸(2)の端(2)から離れるに
つれ減少するように構成されており、したがってクラン
ク腕の抵抗モーメントもこれに対応して減少する。
これらの処置によりクランク軸の総負荷にほぼ等しい負
荷を、それぞれのクランク腕にて分担してになう際に、
各クランク腕についてほぼ等しい比応力負荷かえられ、
これ番こより材料節約および重量低減ができるにもかか
わらず、クランク軸(りの強度特性を劣化させることは
決してない。さらに、クランク腕の重量が低減できるこ
とにより、回転時の質量平衝のための平衡鍾り012m
’) (!!8a)(Ion) (Jilt)の重量も
減少できる。
本実施例番ζおいては、各クランク腕の抵抗モーメント
が漸次減少するものを示したが、これは第1図のような
漸次減少の負荷分布に対応させたためであって、異なる
負荷分布の場合はそれに対応する抵抗モーメントが生じ
るよう設計する。
また、テーパ領域の輻(b)、厚8(S)及び体積の全
てを必ずしも異な、うせる必要はなく、たとえばテーパ
領域の@ <b> 、厚さく3)あるいは体積のいずれ
かだけが異るように構成することで充分な場合もある。
本実施例1は4@のクランクビンを有す1クランク軸を
用いて記述されているが、それ以上または以下のクラン
クビン畢そO他の負荷曲線をも、うクランク軸にももと
よ塾応用することかで珈る。
以上述べたよう化本発明によれば、各クランク腕に、そ
の対応位置で発生する負荷にほぼ比例する抵抗モーメン
トを有さしめるように設計することにより、クランク軸
の重量低減及び材料節約がで伽、その際にクランク軸の
動作強度特性を劣化させることのない優れたクランク軸
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示しており、第1図は本発明に
係る4気筒ピストン往復並列内燃機関用クランク軸を示
す概略図、第2図はこのクランク軸の負荷グラフ、第8
図は第1図のl−■断面矢視図、第4図は第1図のW−
N断面矢視図、15図は第4図の1方向矢視側面図であ
る。 (4) (8) (a) DO(ロ)・・・・・・・・
・軸ビン、04α0I・・・・・・・・・クランクビン
、(2)(財)WW(至)■榊■・・・・・・・・・ク
ランク腕、(21!b) (24b) (26b) (
28b) (80b) (82b) (84b)(88
b)・・・・・・・・・テーパ領域、−・・・・・・・
・・駆動端(従動端) 代理人 森本義弘

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 クランク腕により互に結合されているいくつかの
    クランクピンと軸ピンを備えた多シリンダピストン機関
    、特にピストン往復゛内燃機関用のクランク軸であって
    、各クランク腕の抵抗モーメントが、運転中に生じる各
    クランク腕の対応位置における負荷に少くともはゾ比例
    していることを特徴とするクランク軸。 2、駆動または従動モーメントをクランク軸の末端から
    取出し又は取込みできるようにし、^ 黴とする特許請求の範囲第1項に記載のクランク軸。 載のクランク軸。 4、各クランク腕の媚が異っていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1または第2項に記載のクランク軸。 6、各クランク腕が軸ピンからクランクピンに延びるに
    従一つて、その断面が細くなるようなテーパ領域を備え
    ており、各クランクj宛のデーパ領域が異なる体積を有
    していることを特徴 とする特許請求A範囲第1または第12項に記載のクラ
    ンク軸。
JP11055282A 1981-06-30 1982-06-25 クランク軸 Pending JPS588818A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813125590 DE3125590C1 (de) 1981-06-30 1981-06-30 Kurbelwelle
DE31255906 1981-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS588818A true JPS588818A (ja) 1983-01-19

Family

ID=6135664

Family Applications (1)

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JP11055282A Pending JPS588818A (ja) 1981-06-30 1982-06-25 クランク軸

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EP (1) EP0068114A1 (ja)
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DE (1) DE3125590C1 (ja)

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