JPH03292410A - クランクシャフト - Google Patents

クランクシャフト

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Publication number
JPH03292410A
JPH03292410A JP9205590A JP9205590A JPH03292410A JP H03292410 A JPH03292410 A JP H03292410A JP 9205590 A JP9205590 A JP 9205590A JP 9205590 A JP9205590 A JP 9205590A JP H03292410 A JPH03292410 A JP H03292410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crank
crankshaft
fillet
stress
journal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP9205590A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuki Oishi
和貴 大石
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.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors 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 Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP9205590A priority Critical patent/JPH03292410A/ja
Publication of JPH03292410A publication Critical patent/JPH03292410A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関等におけるクランクシャフトに関
する。
〔従来の技術〕
一般に、内燃機関用クランクシャフトは、コンロッドと
共働してピストンの往復運動を回転運動に変換する機能
を果たすものである。クランクシャフトは、シリンダブ
ロックの軸受部に設けたクランクシャフトベアリングに
支持されてスムースに回転する。
従来、クランク軸として、特開昭58−8818号公報
に開示されたものがある。該クランク軸は、クランク腕
により互いに結合されているいくつかのクランクピンと
軸ピンを備えた多気筒機関、特にピストン往復内燃機関
用のクランク軸に関し、各クランク腕の抵抗モーメント
が運転中に生しる各クランク腕の対応位置における負荷
に少なくともほぼ比例しているものである。このクラン
ク軸は、駆動又は従動をクランク軸の末端から取り出し
又は取り込みできるようにし、該末端からはなれるにつ
れて各クランク腕の抵抗モーメントを漸次減少するよう
にしたものである。また、各クランク腕の厚さ及び幅が
異なっており、各クランク腕が軸ピンからクランクピン
に延びるに従って、その断面が細くなるようなテーパ領
域を備えており、各クランク腕のテーパ領域が異なる体
積を有しているものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般に、工作物の工具による切削加工時に、工具の歯先
の丸み又は角が工作物の歯底のすみに作用して工作物に
曲線又は曲面(R部)、即ち、フィレフトが形成される
。ところで、直列6気筒エンジンの一体式クランクシャ
フトについて、クランクアームとクランクジャーナルと
の結合部及びクランクアームとクランクピンとの結合部
には、切削加工時に同様に各フィレフト部が形成される
これらの結合部のフィレフト部に作用する応力について
、第3図、第4図及び第5図を参照して説明する。
第3図に示すように、直列6気筒クランクシヤフトは、
コンロッドを取付けるクランクピンP、該各クランクピ
ンPを支えるクランクジャーナルJ及び該クランクジャ
ーナルJと前記クランクピンPとを結合するクランクア
ームAから成る。クランクシャフトにおいて、クランク
ジャーナルJは、フロント側からフライホイールFを取
付けたリヤ側へ順次にIJ、2J、3J、4J、5J。
6J及び7Jの7個を有している。また、クランクピン
Pは、同様に、フロント側からフライホイールFを取付
けたリヤ側へ順次にIP、2P、3P、4P、5P及び
6Pの6個を有している。更に、クランクアームAは、
各クランクジャーナルJとクランクピンPとを結合する
ものであり、クランクアームA及びクランクピンPとの
重量のバランスをとるためクランクピンPの反対側にバ
ランスウェイトCを設けている。
該クランクシャフトにおいて、クランクアームAとクラ
ンクジャーナルJとの結合部及びクランクアームAとク
ランクピンPとの結合部のフィレフト部における応力は
、通常各クランクピンPの位相が重なることにより、爆
発圧力及び慣性力のみを考慮した場合、計算上の応力値
を示す第4図のグラフから分かるように、クランクピン
3P、クランクジャーナル4J及びクランクピン4Pの
各フィレフト部が大きくなるはずである。
ところが、各結合部のフィレフト部における応力を実測
すると、応力の実測値を示す第5図のグラフにおける点
PHと点JHで示すように、フライホイールF側層端部
におけるクランクピン6Pとクランクジャーナル7Jと
の応力が最大となる現象の場合がある。この現象は、ク
ランクシャフト自体の慣性重量によってエンジンの回転
変動を抑える役目をしているクランクシャフト最端部に
取付けたフライホイールFがエンジンの高回転になるに
つれフライホイールF自体の共振が大きくなり、該共振
力によりクランクピン6Pとクランクジャーナル7J付
近のフィレフト部の応力が大きくなるものと推測される
。このようなフライホイールF側層端部におけるクラン
クピン6Pとクランクジャーナル7Jのフィレフト部の
応力が大きくなることは、クランクシャフトの強度上好
ましくないことである。
ところで、前掲特開昭58−8818号公報に開示され
たクランク軸は、フライホイール側のクランクピンPと
クランクジャーナルJとを結合するクランクアームAの
厚さを第7図の点線で示すように長くし、フライホイー
ルに遠ざかるに従ってクランクアームAの体積及び厚さ
を次第に小さくし、フライホイールに近い部分のクラン
クアームAの剛性をアップしたものである。このように
、クランクシャフトの応力の高い部分の剛性をアップし
てクランクシャフト全体の応力を低減することは、該公
報にも開示されるように従来から知られていることであ
る。
そこで、クランクシャフトにおいて、フライホイールF
側層端部におけるクランクピン6Pとクランクジャーナ
ル7Jの応力を如何にして低減するかの課題がある。
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、フ
ライホイール側最端部におけるクランクピンとクランク
ジャーナルとの応力がエンジンの高回転になるにつれて
フライホイール自体の共振が大きくなって該共振力によ
りフィレフト部(R部)の応力が大きくなるという現象
に着眼し、フライホイール側最端部のクランクジャーナ
ルとクランクピンを結合するクランクアーム両側のフィ
レフト部間距離を大きくすることによって、曲げ応力集
中係数のみを低減し、フィレフト部の応力を低減するこ
とができるクランクシャフトを提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、上記の課題を解決し、上記の目的を達成す
るために、次のように構成されている。
即ち、この発明は、コンロッドを取付ける各クランクピ
ン、該各クランクピンを支える各クランクジャーナル及
び該各クランクジャーナルと前記各クランクピンとを結
合する各クランクアームを有するクランクシャフトにお
いて、フライホイール側最端部の前記クランクジャーナ
ルと前記クランクとンを結合する前記クランクアーム両
側のフィレフト部間距離を他の前記各クランクアーム両
側のものより長く構成したクランクシャフトに関する。
〔作用〕
この発明によるクランクシャフトは、上記のように構成
されているので、次のような作用をする。
即ち、このクランクシャフトは、フライホイール側最端
部のクランクジャーナルとクランクピンを結合するクラ
ンクアーム両側のフィレフト部間距離を他の各クランク
アーム両側のものより長く構成したので、フライホイー
ル側最端部のフィレフト部の曲げ応力を低減でき、中央
部位のクランクピン3P、クランクジャーナル4J及び
クランクピン4Pのフィレフト部の応力がクランクシャ
フトの最大応力となり、該最大応力値は計)E(iと実
測値とがほぼ一致し、クランクシャフトの最大応力値を
低減することができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この発明によるクランクシャフ
トの一実施例を説明する。
第1図はこの発明によるクランクシャフトの一実施例を
示す一部概略平面図及び第2図は第1図の要部の説明図
である。
このクランクシャフトは、第3図に示すように、直列6
気筒クランクシヤフトであり、フロント側からリヤ側へ
位置する各クランクピンIP、2P。
3P、4P、5P及び6P、該各クランクビンIP、2
P、3P、4P、5P及び6Pを支える各クランクジャ
ーナルIJ、2J、3J、4J、5J、6J及び7J、
該各クランクジャーナルIJ2J、3J、4J、5J、
6Jと各クランクピンIP、2P、3P、4P、5P及
び6Pとを結合する各クランクアームA1並びに該クラ
ンクアームA及びクランクピンPとの重量のバランスを
とるためクランクピンIP、3P及び4Pの反対側にバ
ランスウェイトCを有している。また、クランクシャフ
トのリヤ側端部のフランジ部PLにはフライホイールF
が取付けられている。
第1図において、フライホイールFを取付けたリヤ側の
クランクシャフトにおけるクランクピン5P、クランク
ジ中−ナル6J、クランクピン6P及びクランクジャー
ナル7Jが示されている。
また、クランクシャフトのリヤ側最端部に設けたフラン
ジ部FLにはフライホイールFが取付けられている。各
クランクピンPはエンジンの各気筒に配置されたコンロ
ッドを取付けるためのものであり、また、各クランクジ
ャーナルJは各クランクピンPを支えるものである。こ
れらのクランクピンPとクランクジャーナルJとはクラ
ンクアームAによって結合されている。更に、クランク
シャフトにおいて、クランクアームAとクランクジャー
ナルJとの各結合部及びクランクアームAとクランクピ
ンPとの各結合部には、曲面即ちR部であるフィレフト
部Rがそれぞれ形成されている。
この発明によるクランクシャフトは、特に、第2図また
は第6図に示すように、フライホイールF側層端部のク
ランクジャーナル7Jとクランクピン6Pを結合するク
ランクアームA両側のフィレフト部R間距MXlを他の
各クランクアームA両側のものX!よりも長く構成した
点に特徴を有するものである。即ち、フライホイールF
側層端部のクランクアームA両側のフィレフト部R間距
M x +を、他のクランクアームA両側のフィレフト
部R間距離X2よりも、例えば、第6図の実線で示すよ
うに、lss〜21だけ長くしたものである。しかるに
、従来のフライホイールF側最端部のクランクジャーナ
ル7Jとクランクビン6Pを結合するクランクアームA
両側のフィレフト部R間距離は、第6図の実線で示すよ
うに、他のクランクアームA両側のフィレフト部R間距
離Xiと同一であった。
上記のように、フィレフト部R間距離X1を長くするこ
とによってクランクアームA自体即ちウェブの厚さ及び
体積を変更せずに、クランクアームAの両側及び/又は
−側の74178部Rの距離を長い方に変更するだけで
、曲げ応力集中係数のみを低減し、それによって、クラ
ンクシャフトのフィレフト部Rの応力の測定の結果、実
測値は、第5図に示すように、クランクビン6Pとクラ
ンクアームAとの結合部のフィレフト部Rに対しては点
PHから点PLへ、また、クランクアームAとクランク
ジャーナル7Jとの結合部のフィレフト部Rに対しては
点JHから点JLへ低減された。
しかるに、クランクシャフトにおけるクランクビン6P
及びクランクジャーナル7Jのフィレフト部Rの応力が
大きくなった場合に、この要因が爆発圧力と慣性力によ
るものだとした場合に、第2図に示すように、クランク
ビン6P及びクランクジャーナル7Jの間のクランクア
ームA両側のフィレフト部2間距離X1を長くすること
は、フィレフト部の応力計算上大きくなり不利になる。
しかしながら、クランクシャフト自体の慣性重量によっ
てエンジンの回転変動を抑える役目をしているクランク
シャフト最端部に取付けたフライホイールFがエンジン
の高回転になるにつれてフライホイールF自体の共振(
第2図の矢印K)が大きくなり、該共振力によりクラン
クビン6Pとクランクジャーナル7J付近の応力が大き
くなるものとすれば、通常のクランクシャフトの応力低
減対策とは相反することになるが、クランクアームA両
側のフィレフト部R間距離X1を長くすることにより曲
げ応力集中係数のみを低減することができる。
通常、クランクシャフトの応力低減対策として、クラン
クピン径及びクランクジャーナル径をアップすること、
材質変更、クランクシャフトの剛性アンプ等を行ってい
る。しかし、この発明によるクランクシャフトのように
、フィレフト部Rの曲げ応力集中係数を低減することに
よって、クランクシャフトフィレフト部Rの応力を低減
できることにより、従来の応力低減対策に比較して、ク
ランクシャフトの重量を低減でき、製造コストを低減で
き、しかも、加工設備投資等を最小限に抑えることがで
き、極めて育効な応力低減対策となる。
〔発明の効果〕
この発明によるクランクシャフトは、以上のように構成
されており、次のような効果を有する。
即ち、この発明は、コンロフトを取付ける各クランクビ
ン、該各クランクピンを支える各クランクジャーナル及
び該各クランクジャーナルと前記各クランクビンとを結
合する各クランクアームを有するクランクシャフトにお
いて、フライホイール側最端部の前記クランクジャーナ
ルと前記クランクビンを結合する前記クランクアーム両
側のフィレフト部間距離を他の前記各クランクアーム両
側のものより長く構成したので、クランクシャフトのク
ランクアーム自体の厚さ及び体積の構造を変更せずに、
該クランクアーム両側のフィレフト部の構造を僅かに変
更するだけで、フライホイール側最端部のクランクアー
ム両側のフィレフト部の曲げ応力を緩和して低減させる
ことができる。
即ち、クランクシャフトが直列6気筒の場合に、クラン
クシャフト中央部位のクランクビン3P。
クランクジャーナル4J及びクランクビン4Pのフィレ
フト部の応力がクランクシャフトの最大応力となり、該
最大応力値は計算値と実測値とがほぼ〜致し、フライホ
イール側最端部のクランクビン6Pとクランクジャーナ
ル7Jとの間のクランクアームA両側のフィレフト部R
の曲げ応力が低減するので、クランクシャフトの最大応
力値を低減することができる。
従って、この発明によるクランクシャフトは、従来のク
ランクシャフト応力低減対策のように、クランクビン及
びクランクジャーナルの各径をアンプしたり、材質を変
更したり或いはクランクシャフトの剛性をアンプする必
要がない。そのため、この発明によるクランクシャフト
は、重量アップやコストアップがなく、加工設備投資等
を最小限にすることができる。
また、この発明によるクランクシャフトは、前掲特開昭
58−8818号公報に開示されたクランク軸のように
、クランクシャフトの剛性をアップする必要はなく、フ
ライホイール側最端部のフィレフト部の応力を緩和する
ことであり、フライホイール側最端部のフィレフト部の
応力を低減することによってクランクアーム部の重量を
アップすることなく、クランクシャフトの回転運動に際
してクランクシャフトの前後方向及び回転方向のバラン
スがアンバランスになることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるクランクシャフトの一実施例を
示す一部概略平面図、第2図は第1図の要部の説明図、
第3図はクランクシャフトの一実施例を示す平面図、第
4図は第3図のクランクシャフトの計算上の応力値を示
すグラフ、第5図は第3図のクランクシャフトの実測上
の応力値を示すグラフ、第6図はこの発明によるクラン
クシャフトと従来のクランクシャフトとの比較説明図及
び第7図は従来のクランクシャフトの説明図である。 A・−・−・−クランクアーム、F−・・−フライホイ
ール、J、IJ、2J、3J、4J、5J、6J、7J
−・−・クランクジャーナル、P、IP、2P、3P4
P、5P、6P、7P−・−・クランクピン、R−・フ
ィレフト部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  コンロッドを取付ける各クランクピン、該各クランク
    ピンを支える各クランクジャーナル及び該各クランクジ
    ャーナルと前記各クランクピンとを結合する各クランク
    アームを有するクランクシャフトにおいて、フライホィ
    ール側最端部の前記クランクジャーナルと前記クランク
    ピンを結合する前記クランクアーム両側のフィレフト部
    間距離を他の前記各クランクアーム両側のものより長く
    構成したクランクシャフト。
JP9205590A 1990-04-09 1990-04-09 クランクシャフト Pending JPH03292410A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9205590A JPH03292410A (ja) 1990-04-09 1990-04-09 クランクシャフト

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9205590A JPH03292410A (ja) 1990-04-09 1990-04-09 クランクシャフト

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JPH03292410A true JPH03292410A (ja) 1991-12-24

Family

ID=14043819

Family Applications (1)

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JP9205590A Pending JPH03292410A (ja) 1990-04-09 1990-04-09 クランクシャフト

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008057608A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Nissan Motor Co Ltd エンジンのクランクシャフト

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5947516A (ja) * 1982-10-20 1984-03-17 Honda Motor Co Ltd 2サイクル型三気筒内燃機関

Patent Citations (1)

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