JPH1078025A - 組立型クランク軸 - Google Patents

組立型クランク軸

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JPH1078025A
JPH1078025A JP23408596A JP23408596A JPH1078025A JP H1078025 A JPH1078025 A JP H1078025A JP 23408596 A JP23408596 A JP 23408596A JP 23408596 A JP23408596 A JP 23408596A JP H1078025 A JPH1078025 A JP H1078025A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
journal
end surface
crank web
axially
protrusion part
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23408596A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Fujiwara
昌晴 藤原
Takahiro Hattori
孝博 服部
Katsuhiko Sakaguchi
勝彦 阪口
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP23408596A priority Critical patent/JPH1078025A/ja
Publication of JPH1078025A publication Critical patent/JPH1078025A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼ばめ嵌合部の径を小さく保持して材料コス
ト及び加工コストを低く抑えつつ、上記嵌合部の応力を
低減して疲労強度を向上せしめた組立型クランク軸を提
供する。 【解決手段】 ジャーナルの外周にクランクウエブを焼
ばめ嵌合してなる組立型クランク軸において、上記ジャ
ーナルの、上記焼ばめ嵌合部に連なる外周部位に軸方向
に突出した突出部を形成するとともに、同突出部の端面
に対し、上記クランクウエブの端面を軸方向に突出せし
めて上記ジャーナルとクランクウエブとの嵌合のないオ
ーバーハング部を形成し、最大応力発生域とすべり域と
を離隔する。

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、往復動圧
縮機等に使用される組立型クランク軸に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】図3(A)、(B)に
は内燃機関用組立型クランク軸の要部が示されている。
図において1はジャーナル、2はクランクウエブ、3は
クランクピンであり、上記ジャーナル1とクランクウエ
ブ2、及びクランクウエブ2とクランクピン3とは焼ば
めによって結合されている。
【0003】上記クランク軸におけるジャーナル1とク
ランクウエブ2との焼ばめ結合部の従来の1例を図4、
図5に示す。図4、5において20は応力線である。か
かるクランク軸においては、ジャーナル1とクランクウ
エブ2との焼ばめ嵌合面11の径D1 は、ジャーナル1
がこの焼ばめ嵌合面11から削り出しによって成形され
るため、材料及び加工コストと上記焼ばめ嵌合面の応力
とを勘案して設定される。
【0004】図4に示すクランク軸においては、焼ばめ
嵌合面11の径D1 が大きいため、同焼ばめ嵌合面11
の応力は低くなるが、焼ばめ嵌合面の径D1 を外径とす
る棒状体からジャーナル径D2 まで削り落してジャーナ
ル1を成形する必要があるため、削り落し代が大きくな
り、材料コスト及び加工コストが高くなる。
【0005】また、図5に示すクランク軸においては、
焼ばめ嵌合面11の径D1 を図4のものよりも小さくし
ている。この場合は上記削り落しに伴なう材料コスト及
び加工コストは図4のものよりも低減されるが、焼ばめ
嵌合面11の応力が高くなるとともに、焼ばめ嵌合面1
1の端部が局部的に滑り易くなり、この局部的滑りに起
因するフレッティング疲労き裂12の発生をみることが
ある。
【0006】かかるき裂は、上記焼ばめ嵌合面11にお
いて、ジャーナル1と、クランクウエブ2とが部分的に
(殊に端部で)相対すべりを生ずると、同クランク軸が
組み込まれたエンジンの運転による繰返し応力に加えて
上記すべりによって生ずる摩擦力による表面応力が加算
されるため、異常に高い応力となることによる。
【0007】図6には、図4、図5に示される従来の組
立型クランク軸における焼ばめ嵌合面11近傍のせん断
力及びすべり抵抗の分布が示されている。図6におい
て、τはすべりを発生する焼ばめ嵌合面11のせん断力
であり、μpは同嵌合面11のすべり抵抗を示す。
【0008】上記せん断力τは、エンジンの運転による
繰返し応力に比例し、焼ばめ嵌合面11の端部近傍で最
大となることから、上記材料コスト及び加工コストを低
減するため焼ばめ嵌合面11の径D1 をジャーナル径D
2 に近づけると応力は増大することとなる。
【0009】一方、上記すべり抵抗μpは、焼ばめ嵌合
面11の端部において低下するが、上記せん断力τがこ
のすべり抵抗μpよりも大きくなる相対すべり域Sで
は、ジャーナル1とクランクウエブ2との間に相対すべ
りが発生する。この相対すべりによって、クランク軸の
母材が有する疲労強度の1/3〜1/4と、極めて小さ
い繰返し応力であっても、上記相対すべり域Sにおいて
フレッティング疲労き裂が発生する。
【0010】従って上記クランク軸にあっては、焼ばめ
嵌合面11の径D1 を小さく保持して、同嵌合面11近
傍の応力を低減することが要求されている。
【0011】本発明の目的は、焼ばめ嵌合部の径を小さ
く保持して材料コスト及び加工コストを低く抑えつつ、
上記嵌合部の応力を低減して疲労強度を向上せしめた組
立型クランク軸を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする手段は、ジャーナルの外
周にクランクウエブを焼ばめ嵌合してなる組立型クラン
ク軸において、上記ジャーナルの、上記焼ばめ嵌合部に
連なる外周部位に軸方向に突出した突出部を形成すると
ともに、同突出部の端面に対し、上記クランクウエブの
端面を軸方向に突出せしめて上記ジャーナルとクランク
ウエブとの嵌合のないオーバーハング部を形成したこと
にある。
【0013】上記手段によれば、ジャーナルのクランク
ウエブとの焼ばめ嵌合面に連なる外周部位に軸方向への
突出部を設けたので、エンジン等の運転に起因する繰返
し応力の力線が同突出部よりも内部側に移ることとな
り、この部位近傍のすべり域における繰返し応力が低く
なる。従って、上記焼ばめ嵌合面の径即ちジャーナルの
外径を小さくしても繰返し応力に対する安全率を確保す
ることができ、繰返し応力をフレッティング疲労限度以
下に抑えつつジャーナル径を小さくすることができる。
これにより、材料コスト、加工コストの低減が実現でき
る。
【0014】またジャーナル外周端面に対してクランク
ウエブ端面をオーバーハングせしめて嵌合部を短くする
ことにより、すべり域近傍における面圧を上昇せしめ、
すべり域を減少せしめることができる。以上により、上
記すべり域と最大応力作用点とを隔離することができ、
フレッティング疲労強度を上昇せしめることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図1〜図2及び図3を参照し
て本発明の実施形態を詳細に説明する。図1には本発明
の実施の第1形態に係る内燃機関用組立型クランク軸の
ジャーナル1とクランクウエブ2との焼ばめ嵌合部近傍
の断面図が示され、図2には本発明の実施の第2形態に
係る図1応当図が示されている。
【0016】図1〜図2において1はジャーナル、2は
クランクウエブであり、両者は焼ばめ嵌合面11におい
て焼ばめ嵌合される。
【0017】上記ジャーナル1の外周の焼ばめ嵌合面1
1側には、軸方向面1cから軸方向にaだけ突出せしめ
られた突出部12が形成されている。そして同突出部1
2の内周側は、傾斜部1fを経て半径ρの丸味部1dに
滑らかに結合されている。また、上記丸味部1dは、軸
受摺動面1bからeだけ削り込まれて形成されている。
【0018】また、上記クランクウエブ2の端面2a
は、焼ばめ嵌合面11の内側に位置する上記突出部12
の端面1aに対し、軸方向にbだけ突出(オーバーハン
グ)せしめられ、このオーバーハング部bにおいては嵌
合部が無い構造となっている。
【0019】ここで上記突出部12の突出量aとクラン
クウエブ2のオーバーハング量bとの関係は、後述する
せん断力及びすべり変形を勘案するとb=(1/2〜1
/3)aが好適である。
【0020】また、上記突出部12の内周側に形成され
る丸味部1dは、図2の第2形態に示されるように、内
周側が大きい曲率半径ρ2 とし、これに小さい曲率半径
ρ1の曲面が滑らかに接続するような、2つの曲率半径
ρ1 、ρ2 からなる曲面に形成してもよい。
【0021】ここで、上記大、小の曲率半径ρ1 とρ2
の割合はρ1 ≒(1/4)ρ2 程度が好ましい。
【0022】上記のように構成された組立型クランク軸
を組み込んだエンジンの運転時において、図1、図2に
示されるように、繰返し応力の伝達を示す力線20は、
上記突出部12が形成されているため、同突出部12の
端面1aに対して深い位置(ジャーナル1の内部側)に
移る。
【0023】従って、上記突出部12近傍のすべり域に
おいては、図2に示されるように繰返し応力(せん断力
τ)が低くなり、フレッティング疲労破壊に対する安全
率が上昇する。このため、上記焼ばめ嵌合面11の直径
D1 を小さくしても、上記フレッティング疲労破壊に対
して充分な安全率を有することとなる。
【0024】また、上記オーバーハング部bを設けてク
ランクウエブ2の端面2aと上記突出部12の端面1a
との間に嵌合されない部分を形成することにより、図1
における焼ばめ嵌合面11のすべり域S部における面圧
を高く維持し、このすべり域Sを減少せしめる。
【0025】従って、このすべり域Sの減少により、繰
返し応力に対するフレッティング疲労限度を上げること
ができる。
【0026】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、ジャーナル外周の焼ばめ嵌合部近傍に
軸方向への突出部を設けることによりジャーナル外周の
最大応力作用点が内側に移動するとともに、上記焼ばめ
嵌合部の端部にジャーナルとクランクウエブとが嵌合し
ないオーバーハング部を設けることによりすべり域を減
少せしめ、結果として最大応力作用点とすべり域とが隔
離せしめられ、フレッティング疲労強度の向上が図れ
る。
【0027】また、フレッティング疲労の安全率が上昇
するので、これを所要値に抑えれば、ジャーナル外径を
縮小してジャーナル小径化に伴なう材料コスト及び加工
コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係る組立型クランク
軸の要部断面図。
【図2】本発明の実施の第2形態を示す図1応当図。
【図3】組立型クランク軸の概略構造を示し、(A)は
縦断面図、(B)は(A)のA−A矢視図。
【図4】従来の組立型クランク軸の構造図で大径ジャー
ナルの場合を示す図。
【図5】図4に対応する小径ジャーナルを示す図。
【図6】従来のクランク軸における応力及びすべり抵抗
線図。
【符号の説明】
1 ジャーナル 2 クランクウエブ 11 焼ばめ嵌合面 12 突出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジャーナルの外周にクランクウエブを焼
    ばめ嵌合してなる組立型クランク軸において、上記ジャ
    ーナルの、上記焼ばめ嵌合部に連なる外周部位に軸方向
    に突出した突出部を形成するとともに、同突出部の端面
    に対し、上記クランクウエブの端面を軸方向に突出せし
    めて上記ジャーナルとクランクウエブとの嵌合のないオ
    ーバーハング部を形成したことを特徴とする組立型クラ
    ンク軸。
JP23408596A 1996-09-04 1996-09-04 組立型クランク軸 Withdrawn JPH1078025A (ja)

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JP23408596A JPH1078025A (ja) 1996-09-04 1996-09-04 組立型クランク軸

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JP23408596A JPH1078025A (ja) 1996-09-04 1996-09-04 組立型クランク軸

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JPH1078025A true JPH1078025A (ja) 1998-03-24

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ID=16965385

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JP23408596A Withdrawn JPH1078025A (ja) 1996-09-04 1996-09-04 組立型クランク軸

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001214921A (ja) * 2000-02-01 2001-08-10 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 内燃機関のクランク軸
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20031104