JPH08226432A - クランク軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランク軸100 の捩りトルクによる軸受反力
を低減することにより軸受メタルの応力を低減し、軸受
の信頼性をを向上せしめる。 【構成】 クランクウェブ２にクランクピン３の中心と
ジャーナル１の中心とを結ぶクランクスロー中心線10に
直角な断面形状が厚肉の両端部12a とこれらを結合する
これよりも薄肉の中間部12b からなるＩ形をなすＩ形断
面部12を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。