JPH10169638A - 内燃機関用クランク軸のクランクアーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関用クランク軸のクランクアームに関
し、スラスト軸受けされるクランクアームのスラスト軸
受面積を拡張可能として、低振動化を図るとともに、バ
ランスウェイトの取付構造については、ボルト点数を削
減して取付作業を容易化する。 【解決手段】 スラストメタル１４に接触すべく、バラ
ンスウェイト８を取り付けず、延出部Ａを有するクラン
クアーム２に関し、アーム部分２ａを反クランクピン３
側に膨出部Ｂを設ける。また、クランクアーム１とバラ
ンスウェイト８との解決構造に関し、中央に配される一
本のボルト９と、その両側に配される二本の位置決めピ
ン１０・１０とによって締結されるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用クラン
ク軸のクランクアームにおける回転バランスの向上化と
バランスウェイト締結に関しての低コスト化を目的とす
る構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関用クランク軸及びその軸
支構造について、図６及び図７より説明する。図６は従
来のクランクアーム構造を有する内燃機関におけるクラ
ンク室部分の正面断面図、図７は従来のクランク軸にお
けるクランクピン３’を共有するクランクアーム１’と
クランクアーム２’を示す部分正面図である。

【０００３】シリンダブロック１１’内に形成されるク
ランク室において、クランク軸を左右方向に横設軸支す
るものであって、その一端をシリンダブロック１１’よ
り外側に突出させ、フライホイル７’を取り付けてい
る。クランク室内においては、シリンダブロック１１’
と一体状に複数のクランクジャーナル受け部１１’ａを
形成し、メタルキャップ１２’と各クランクジャーナル
受け部１１’ａとで、ラジアル軸受であるジャーナルメ
タル１３’を挟持しており、各ジャーナルメタル１３’
にてクランク軸のクランクジャーナル４’を回転自在に
軸受けしている。更に、最もフライホイル７’寄りのク
ランクジャーナル受け部１１’ａにおいては、クランク
軸のスラスト圧を受けるべく、最もフライホイル７’側
のクランクアーム２’への接触部分（クランクアーム
２’のクランクジャーナル４’への連接部分）と、クラ
ンクジャーナル４’に環状に形成されるスラスト受け部
５’への接触部分とに、スラスト軸受としてのスラスト
メタル１４’・１４’を配設している。

【０００４】クランク軸は、内燃機関の気筒数に応じ
て、複数のクランクアーム１’・２’やクランクピン
３’、及びクランクジャーナル４’等を組み合わせてな
るものである。クランクピン３’は、ラジアル軸受とし
てのクランクピンメタル１５’を介して、シリンダライ
ナ１７’内のピストン（図示せず）より連接されるコン
ロッド１６’の大端部に軸受けされる。

【０００５】通常、クランクピン３’を共有する左右の
クランクアーム１’・２’は、対称形となっており、左
右いずれのクランクアーム１’・２’にも、反クランク
ピン３’側にバランスウェイト８’を取り付ける。しか
し、例えば、図６図示の最もフライホイル寄りのクラン
クアーム２’に関しては、図７の如く、バランスウェイ
ト８’を取り付けず、代わって、該バランスウェイト
８’の取付部分に該当する部分を、それ以外の（一般
の）クランクアーム１’のバランスウェイト８’の取付
部分に比して延出させ、延出部Ａ’を形成している。し
かし、該クランクアーム２’における、クランクピン
３’とクランクジャーナル４’との間の連結部分である
アーム部分２’ａの形状は、加工経済上、図７の如く
に、クランクピン３’を共有する他の一般の（バランス
ウェイト８’を取り付ける）クランクアーム１’のアー
ム部分１’ａと対称形である。

【０００６】次に、従来のクランクアームとバランスウ
ェイトとの締結構造について図６、図８乃至図１０より
説明する。図８は従来のクランクアーム１’にバランス
ウェイト８’を取り付けたクランク軸の部分正面図、図
９は従来のバランスウェイト８’を取り付けたクランク
アーム１’の側面断面図、図１０は従来のクランクアー
ム１’をバランスウェイト座面１’ｂより見た平面図で
ある。

【０００７】従来、クランクアーム１’（スラストメタ
ル１４’に接触させないクランクアーム）とバランスウ
ェイト８’との締結は、中央に一本の位置決めピン１
０’を配し、その両側に一本ずつのボルト９’を配して
おり、つまり、一本の位置決めピン１０’と、二本のボ
ルト９’・９’にて締結している。なお、クランクアー
ム１’におけるバランスウェイト座面１’ｂ及びバラン
スウェイト８’の取付面については、図８乃至図１０図
示のものは平面状であるが、この部分をインロー（凹
凸）形状としたり、或いはセレーション形状としたりす
るものも公知となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関のスラスト軸
受（スラストメタル１４’）の寿命向上や、低騒音化を
図る上では、前記のクランクアーム２’におけるスラス
トメタル１４’に対する接触面積を拡大してスラスト力
をより大きく受けられるようにすることが重要である。
クランクジャーナル４’に対して反アーム部分２’ａ側
の部分については、前記の如く延出部Ａ’を一層延出さ
せることで、接触面積を拡大できるが、これは、その反
対側のアーム部分２’ａのスラストメタル１４’への接
触面積と均等にしなければならない。然るに、クランク
アーム２’のアーム部分２’ａがクランクピン３’を共
有するクランクアーム１’のアーム部分１’ａと対称形
である状態では、該クランクアーム２’におけるアーム
部分２’ａのスラストメタル１４’への接触面積は制約
される。即ち、図７の如く、アーム部分１’ａ・２’ａ
ともに先端の左右幅がＬで、アーム部分１’ａ・２’ａ
の外側端の正面視傾斜角度が同一であって、クランクジ
ャーナル４’の軸芯Ｘ’からアーム部分２’ａのスラス
トメタル１４’への接触部分の外縁部までの距離は、ク
ランクピン３’を共有するクランクアーム１’における
当該距離と同一のＲに制約される。従って、延出部Ａ’
についても、これに釣り合うべく、あまり大きく延出さ
せることはできない。また、一クランク軸中の全クラン
クアームの中で、一クランクアームのみ、延出部Ａ’の
ように延出することは、他のクランクアームとのアンバ
ランスを生じやすく、起振源となる。このように、従来
の構造では、スラスト軸受に対する接触面積には制約が
あり、低騒音化等についても、ある程度までの限界があ
った。

【０００９】また、従来のクランクアーム１’に対する
バランスウェイト８’の締結構造においては、二本のボ
ルト９’を必要とし、締結作業に時間がかかる。また、
位置決めに際しては、中央の一本の位置決めピン１０’
を中心としてバランスウェイト８’が回動する傾向があ
り、クランクアーム１’とバランスウェイト８’との螺
子孔を合わせにくく、また、螺子孔の合わせを目視で確
認しながらの作業となるため、バランスウェイト８’の
取付方向にも制約があった。従来に見られる、クランク
アームとバランスウェイトとの接触面をインロー（凹
凸）形状やセレーション形状にしたものは、この位置決
めが容易にできるが、加工が複雑になる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような課
題を解決すべく、次のような手段を用いる。まず、内燃
機関用クランク軸の中で、一つのクランクピンを共有す
る二つのクランクアームのうち、一方のクランクアーム
のクランクジャーナルへの連接部をスラスト軸受に接触
させる場合において、スラスト軸受に接触するクランク
アームのアーム部分を、他方のクランクアームのアーム
部分に比して、反クランクピン側に膨出する。

【００１１】また、内燃機関用クランク軸のクランクア
ームに対し、一本のボルトと、その両側に平行状に配さ
れる二本の位置決めピンを介して、バランスウェイトを
締結する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を基に説明する。図１は本発明に係るクランクアーム
構造を有する内燃機関におけるクランク室部分の正面断
面図、図２はクランク軸におけるクランクピン３を共有
するクランクアーム１とクランクアーム２を示す部分正
面図、図３はクランクアーム１にバランスウェイト８を
取り付けたクランク軸の部分正面図、図４はバランスウ
ェイト８を取り付けたクランクアーム１の側面断面図、
図５はクランクアーム１をバランスウェイト座面１ｂよ
り見た平面図である。

【００１３】図１より、クランク軸の軸支構造について
説明する。まず、シリンダブロック１１内に形成される
クランク室において、クランク軸を左右方向に横設軸支
するものであって、その一端をシリンダブロック１１よ
り外側に突出させ、フライホイル７を取り付けている。
クランク室内においてはシリンダブロック１１と一体状
に複数のクランクジャーナル受け部１１ａを形成し、メ
タルキャップ１２と各クランクジャーナル受け部１１ａ
とで、ラジアル軸受であるジャーナルメタル１３を挟持
しており、各ジャーナルメタル１３にて、クランク軸の
クランクジャーナル４を回転自在に軸受けしている。更
に、最もフライホイル７寄りのクランクジャーナル受け
部１１ａにおいてはクランク軸のスラスト圧を受けるべ
く、最もフライホイル７側のクランクアーム２への接触
部分と、クランクジャーナル４に環状に形成されるスラ
スト受け部５への接触部分とに、スラスト軸受であるス
ラストメタル１４・１４を配設している。

【００１４】クランク軸の構成について、図１及び図２
より説明する。クランク軸は、内燃機関の気筒数に応じ
て、複数のクランクアーム１及び２、クランクピン３、
クランクジャーナル４等を組み合わせてなるものであ
る。クランクピン３は、ラジアル軸受としてのクランク
ピンメタル１５を介して、シリンダライナ１７内のピス
トン（図示せず）より連接されるコンロッド１６の大端
部に軸受けされる。

【００１５】通常、クランクピン３を共有する左右のク
ランクアーム１・２は、対称形となっており、左右いず
れのクランクアーム１・２にも、クランクジャーナル４
を介して反クランクピン３側にバランスウェイト８を取
り付ける。しかし、図１図示の最もフライホイル寄りの
クランクアーム２に関しては、図２の如く、バランスウ
ェイト８を取り付けず、代わって、該バランスウェイト
８の取付部分に該当する部分をそれ以外の（一般の）ク
ランクアーム１に比して延出させ、延出部Ａを形成して
いる。そして、該クランクアーム２における、クランク
ピン３とクランクジャーナル４との間の連結部分である
アーム部分２ａに関しては、図２の如く一般のクランク
アーム１のアーム部分１ａに比して、反クランクピン３
側に膨出させている。

【００１６】具体的に言うと、クランクアーム１のアー
ム部分１ａ先端の左右幅がＬ１である場合に、クランク
アーム２のアーム部分２ａの先端の左右幅は、Ｌ１より
長いＬ２としており、クランクアーム１・２について、
該アーム部分１ａ・２ａの先端よりクランクジャーナル
４・４にかけての正面視傾斜角度を同一にして各アーム
部分１ａ・２ａを加工すると、該クランクアーム２のア
ーム部分２ａについては、クランクピン３の反対側（外
側）に膨出する膨出部Ｂが形成される。この膨出部Ｂの
分だけ、クランクジャーナル４の軸芯Ｘより、アーム部
分２ａのクランクジャーナル４への連接部分に形成され
るスラストメタル１４への接触部分の外縁部までの距離
（即ち、円状のスラストメタル接触部の半径）は、Ｒ２
となり、クランクアーム１における当該距離Ｒ１に比し
て長くなる。即ち、スラストメタル１４への接触面積を
拡張できる。そして、これに伴って、延出部Ａの延出幅
も従来の図７に図示する延出部Ａ’の延出幅に比して長
くなり、この部分においてのスラストメタル１４への接
触面積も拡張できるのである。

【００１７】こうして、最もフライホイル寄りのクラン
クアーム２に関して、スラスト軸受面積を大きく取るこ
とができ、各クランクアーム１・２の重量バランスも均
一化されて、低振動化及び低騒音化を図ることができる
のである。

【００１８】なお、本実施例では、最もフライホイル寄
りのクランクアームのみを、延出部Ａ及び膨出部Ｂを付
与するクランクアーム２として、後はバランスウェイト
８を取り付ける一般のクランクアーム１としているが、
その他にも、クランクピン３を共有する左右のクランク
アームについて、一方をバランスウェイト８を取り付け
るクランクアーム１とし、他方を延出部Ａ及び膨出部Ｂ
を設けたクランクアーム２としてもよい。

【００１９】次に、クランクアーム１におけるバランス
ウェイト８の取付構造について、図１、図３乃至図５よ
り説明する。クランクアーム１には、図５の如く、バラ
ンスウェイト座面１ｂが形成されていて、該バランスウ
ェイト座面１ｂにて、中央には、螺子孔１ｃ、その両側
には、位置決めピン孔１ｄ・１ｄが穿設されている。

【００２０】一方、バランスウェイト８においても、中
央に貫通孔８ａを穿設し、クランクアーム１のバランス
ウェイト取付面１ｂへの接触面において、該貫通孔８ａ
の両側に位置決めピン孔８ｂ・８ｂを穿設している。バ
ランスウェイト８の取付に際しては、位置決めピン１０
・１０を位置決めピン孔１ｄ・１ｄに挿入して突出させ
ておき、該突出部をバランスウェイト８の位置決めピン
孔８ｂ・８ｂに挿入するようにして、（逆に、バランス
ウェイト８の位置決めピン孔８ｂ・８ｂに予め位置決め
ピン１０・１０を挿入して突出させ、その突出部をクラ
ンクアーム１の位置決めピン孔１ｄ・１ｄに挿入する方
法もある。）バランスウェイト８を位置決めすると、貫
通孔８ａ・螺子孔１ｃが合致する。そして、ボルト９を
貫通孔８ａ・螺子孔１ｃに螺入して、バランスウェイト
８をクランクアーム１に締止するのである。

【００２１】このように、本発明に係るクランクアーム
１とバランスウェイト８との締結構造においては、ボル
ト９が一本ですみ、また、ボルト９の螺装前に、二本の
位置決めピン１０・１０にて位置決めすることで、螺子
孔１ｃ・貫通孔８ａが合うので、ボルト９の螺装作業も
非常に容易化される。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、内燃機関用クランク軸に関し
て、以上のように構成するので、次のような効果を奏す
る。まず、請求項１記載の如く構成することで、膨出部
を設けたクランクアームについては、スラスト軸受に対
する接触面積が拡張される。従って、クランク軸全体の
スラスト力を多くの面積で軸受けできるようになり、内
燃機関の低振動化に貢献する。

【００２３】そして、請求項２記載の如く構成すること
で、クランクアームへのバランスウェイト取付作業に際
しては、まず二本の位置決めピンにて位置決めすること
で、クランクアームとバランスウェイトとの一本分の螺
子孔が合致し、そして、一本のボルトにて締結するの
で、バランスウェイトの着脱作業は非常に容易化され、
更には、ボルト点数削除分の低コスト化も図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランクアーム構造を有する内燃
機関におけるクランク室部分の正面断面図である。

【図２】クランク軸におけるクランクピン３を共有する
クランクアーム１とクランクアーム２を示す部分正面図
である。

【図３】クランクアーム１にバランスウェイト８を取り
付けたクランク軸の部分正面図である。

【図４】バランスウェイト８を取り付けたクランクアー
ム１の側面断面図である。

【図５】クランクアーム１をバランスウェイト座面１ｂ
より見た平面図である。

【図６】従来のクランクアーム構造を有する内燃機関に
おけるクランク室部分の正面断面図である。

【図７】従来のクランク軸におけるクランクピン３’を
共有するクランクアーム１’とクランクアーム２’を示
す部分正面図である。

【図８】従来のクランクアーム１’にバランスウェイト
８’を取り付けたクランク軸の部分正面図である。

【図９】従来のバランスウェイト８’を取り付けたクラ
ンクアーム１’の側面断面図である。

【図１０】従来のクランクアーム１’をバランスウェイ
ト座面１’ｂより見た平面図である。

【符号の説明】

１ クランクアーム １ａ アーム部分 １ｂ バランスウェイト座面 １ｃ 螺子孔 １ｄ 位置決めピン孔 ２ クランクアーム ２ａ アーム部分 Ａ 延出部 Ｂ 膨出部 ３ クランクピン ４ クランクジャーナル ８ バランスウェイト ８ａ 貫通孔 ８ｂ 位置決めピン孔 ９ ボルト １０ 位置決めピン １１ シリンダブロック １１ａ クランクジャーナル受け部 １３ ジャーナルメタル １４ スラストメタル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用クランク軸の中で、一つのク
   ランクピンを共有する二つのクランクアームのうち、一
   方のクランクアームのクランクジャーナルへの連接部を
   スラスト軸受に接触させる場合において、スラスト軸受
   に接触するクランクアームのアーム部分を、他方のクラ
   ンクアームのアーム部分に比して、反クランクピン側に
   膨出することを特徴とする内燃機関用クランク軸のクラ
   ンクアーム構造。
2. 【請求項２】 内燃機関用クランク軸のクランクアーム
   に対し、一本のボルトと、その両側に平行状に配される
   二本の位置決めピンを介して、バランスウェイトを締結
   することを特徴とする内燃機関用クランク軸のクランク
   アーム構造。