JPS6324178B2 - - Google Patents
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- JPS6324178B2 JPS6324178B2 JP58110412A JP11041283A JPS6324178B2 JP S6324178 B2 JPS6324178 B2 JP S6324178B2 JP 58110412 A JP58110412 A JP 58110412A JP 11041283 A JP11041283 A JP 11041283A JP S6324178 B2 JPS6324178 B2 JP S6324178B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankshaft
- pins
- main shaft
- balance weight
- center
- Prior art date
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Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 102220605469 Coilin_R16A_mutation Human genes 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 229910000897 Babbitt (metal) Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220605470 Coilin_R15A_mutation Human genes 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/28—Counterweights, i.e. additional weights counterbalancing inertia forces induced by the reciprocating movement of masses in the system, e.g. of pistons attached to an engine crankshaft; Attaching or mounting same
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B2075/1804—Number of cylinders
- F02B2075/1824—Number of cylinders six
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/21—Elements
- Y10T74/2173—Cranks and wrist pins
- Y10T74/2183—Counterbalanced
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/21—Elements
- Y10T74/2173—Cranks and wrist pins
- Y10T74/2183—Counterbalanced
- Y10T74/2184—Vibration dampers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、V型6気筒内燃機関のクランク軸、
特に4個の軸受により支持されるクランク軸の改
良に関する。
特に4個の軸受により支持されるクランク軸の改
良に関する。
(従来技術)
従来のV型6気筒内燃機関に使用されるクラン
ク軸としては、例えば第1,2図に示すものが知
られている(特開昭55−131516号公報)。同図に
示すように、クランク軸1は、シリンダブロツク
に軸受を介して支持される第1〜第4主軸部(ク
ランクジヤーナル部)(以下、クランク軸1の前
端側より後端側(フライホイール結合端側)に向
かつて順次番号を付す)2A,2B,2C,2D
と、各気筒のピストンにコンロツドで連結される
第1〜第6クランクピン3A,3B,3C,3
D,3E,3Fと、これらの主軸部2及び各ピン
3を連結するクランクアーム4A〜4Iと、を大
略有している。隣り合う主軸部2間には一対のピ
ン3が配設されており、この一対のピン3同士3
Aと3B、3Cと3D、3Eと3Fはクランク軸
中心に対して円周方向に互いに60゜離れている。
また、第1〜第6ピン3A〜3Fは該円周方向に
て第1、第2、第5、第6、第3、第4の順に
60゜ずつ離隔している(すなわち、バンク角は60゜
である。)5A,5Bはクランクアーム4A,4
Iにそれぞれ取り付けられた第1、第2バランス
ウエイトであり、これらのバランスウエイト5
A,5Bはそれぞれ第1ピン3A及び第6ピン3
Fの反対側(クランク軸中心に対して)に設けら
れて該クランク軸1の回転時の一次不平衡偶力を
バランスしている。
ク軸としては、例えば第1,2図に示すものが知
られている(特開昭55−131516号公報)。同図に
示すように、クランク軸1は、シリンダブロツク
に軸受を介して支持される第1〜第4主軸部(ク
ランクジヤーナル部)(以下、クランク軸1の前
端側より後端側(フライホイール結合端側)に向
かつて順次番号を付す)2A,2B,2C,2D
と、各気筒のピストンにコンロツドで連結される
第1〜第6クランクピン3A,3B,3C,3
D,3E,3Fと、これらの主軸部2及び各ピン
3を連結するクランクアーム4A〜4Iと、を大
略有している。隣り合う主軸部2間には一対のピ
ン3が配設されており、この一対のピン3同士3
Aと3B、3Cと3D、3Eと3Fはクランク軸
中心に対して円周方向に互いに60゜離れている。
また、第1〜第6ピン3A〜3Fは該円周方向に
て第1、第2、第5、第6、第3、第4の順に
60゜ずつ離隔している(すなわち、バンク角は60゜
である。)5A,5Bはクランクアーム4A,4
Iにそれぞれ取り付けられた第1、第2バランス
ウエイトであり、これらのバランスウエイト5
A,5Bはそれぞれ第1ピン3A及び第6ピン3
Fの反対側(クランク軸中心に対して)に設けら
れて該クランク軸1の回転時の一次不平衡偶力を
バランスしている。
しかしながら、このような従来のV型6気筒内
燃機関のクランク軸にあつては、バランスウエイ
トがクランク軸の両端部にのみ設けられていたた
め、クランク軸全体としては動的つりあいがとれ
ているが、隣り合う主軸部間ではバランスしてお
らず、各主軸部における軸受荷重が大きく、特に
第2、第3主軸部のそれが大きくなり、軸受の摩
耗、焼付あるいは偏摩耗等に起因する異音の発生
等という問題点が生じていた。
燃機関のクランク軸にあつては、バランスウエイ
トがクランク軸の両端部にのみ設けられていたた
め、クランク軸全体としては動的つりあいがとれ
ているが、隣り合う主軸部間ではバランスしてお
らず、各主軸部における軸受荷重が大きく、特に
第2、第3主軸部のそれが大きくなり、軸受の摩
耗、焼付あるいは偏摩耗等に起因する異音の発生
等という問題点が生じていた。
(発明の目的)
そこで、本発明は、クランク軸全体として、か
つ、各主軸部間においても動的つりあいを保持す
ることにより、各主軸部における軸受荷重を低減
し、上記問題点を解決することを目的としてい
る。
つ、各主軸部間においても動的つりあいを保持す
ることにより、各主軸部における軸受荷重を低減
し、上記問題点を解決することを目的としてい
る。
(発明の構成)
本発明の構成は、一端部から他端部に向かつて
順次第1〜第4主軸部を有し、第1、第2主軸部
間に順次第1、第2ピンを、第2、第3主軸部間
に順次第3、第4ピンを、第3、第4主軸部間に
順次第5、第6ピンをそれぞれ配し、上記主軸部
及びピンの隣接するもの同士を順次第1〜第9ア
ームで連結したV型6気筒内燃機関のクランク軸
において、クランク軸中心に対して第1、第6ピ
ンのそれぞれ略反対側に位置するよう、第1、第
9アームに第1、第2端部バランスウエイトをそ
れぞれ設けるとともに、クランク軸中心に対し第
1、第2ピンの略反対側に位置するよう、第2ア
ームに第1中間バランスウエイトを、クランク軸
中心に対し第3、第4ピンの略反対側に位置する
よう、第5アームに中央バランスウエイトを、ク
ランク軸中心に対し第5、第6ピンの略反対側に
位置するよう、第8アームに第2中間バランスウ
エイトを、それぞれ配設し、第1、第2中間バラ
ンスウエイトの中心をその両側のクランクピンの
中間とクランク軸中心とを結ぶ線よりオフセツト
する一方、第1、第2端部バランスウエイトの中
心をその隣接クランクピンとクランク軸中心とを
結ぶ線に対し前記オフセツト方向と逆方向にオフ
セツトしたものである。
順次第1〜第4主軸部を有し、第1、第2主軸部
間に順次第1、第2ピンを、第2、第3主軸部間
に順次第3、第4ピンを、第3、第4主軸部間に
順次第5、第6ピンをそれぞれ配し、上記主軸部
及びピンの隣接するもの同士を順次第1〜第9ア
ームで連結したV型6気筒内燃機関のクランク軸
において、クランク軸中心に対して第1、第6ピ
ンのそれぞれ略反対側に位置するよう、第1、第
9アームに第1、第2端部バランスウエイトをそ
れぞれ設けるとともに、クランク軸中心に対し第
1、第2ピンの略反対側に位置するよう、第2ア
ームに第1中間バランスウエイトを、クランク軸
中心に対し第3、第4ピンの略反対側に位置する
よう、第5アームに中央バランスウエイトを、ク
ランク軸中心に対し第5、第6ピンの略反対側に
位置するよう、第8アームに第2中間バランスウ
エイトを、それぞれ配設し、第1、第2中間バラ
ンスウエイトの中心をその両側のクランクピンの
中間とクランク軸中心とを結ぶ線よりオフセツト
する一方、第1、第2端部バランスウエイトの中
心をその隣接クランクピンとクランク軸中心とを
結ぶ線に対し前記オフセツト方向と逆方向にオフ
セツトしたものである。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
本発明の一実施例を説明するに当たつて最初
に、クランク軸の力学的分析を一部行う。説明の
都合上、最初にバランスウエイトをオフセツトさ
せていない公知の構造のもの(第3図乃至第12
図参照)について上記分析を試みた上で、本発明
のポイントであるオフセツトしたものについての
構造および課題解決効果について述べる。第3図
乃至第10図において、11はV型6気筒内燃機
関(バンク角:δ=60゜)のクランク軸を示し、
このクランク軸11はプーリの取付けられる前端
部からフライホイールの固着される後端部に向か
つて(以下、順方向)第1、第2、第3、第4主
軸部12A,12B,12C,12Dを順次有し
ている。以下、同一部分は順方向に順次番号を付
し、図中(A,B,……)で示す。第1主軸部1
2Aと第2主軸部12Bとの間には第1クランク
ピン13Aと第2クランクピン13Bとが順方向
に順次配設され、これらの主軸部12A,12
B、クランクピン13A,13Bは第1〜第3ク
ランクアーム14A,14B,14Cにより連結
されている。また、上記第1、第2クランクピン
13A,13Bはクランク軸の回転中心軸(以
下、Z軸)に垂直な平面(以下、XY平面、ま
た、両バンク中心線R、Lのなす角の二等分線を
X軸、XY平面内にてX軸と直交する軸をY軸)
内にてZ軸を中心としてそのZ軸回りに互いに
60゜離隔している(第5図参照)。さらに、第1ア
ーム14AにおいてはXY平面内にて第1ピン1
3AとZ軸を中心として反対側に第1端部バラン
スウエイト15Aが設けられており(第6図参
照)、第2アーム14BにはXY平面内にて第1、
第2ピン13A,13Bの反対側に(両ピン13
A,13BがZ軸となす角の二等分線上でZ軸を
中心として両ピン13A,13Bの反対側に)位
置するよう第1中間バランスウエイト16Aが設
けられている(第7図参照)。第2主軸部12B
と第3主軸部12Cとの間には第3クランクピン
13Cと第4クランクピン13Dとが軸方向に順
次配設され、第2主軸部12Bと第3クランクピ
ン13Cとは第4クランクアーム14Dで、第
3、第4クランクピン13C,13Dは第5クラ
ンクアーム14Eで、第5クランクアーム14E
と第3主軸部12Cとは第6クランクアーム14
Fでそれぞれ連結されている。これらの第4〜第
6アーム14D〜14Fは上記第1〜第3アーム
14A〜14Cと同様にXY平面上に延在し、ま
た、隣り合う第3、第4クランクピン13C,1
3Dは第1、第2クランクピン13A,13Bと
同様に該XY平面内で互いに60゜離隔して配設され
ている。ここで、17は第5クランクアーム14
Eに設けた中央バランスウエイトであり、この中
央バランスウエイト17は第8図に示すように第
3、第4クランクピン13C,13Dの反対側に
(第1中間バランスウエイト16Aが第1、第2
クランクピン13A,13Bの反対側に位置する
場合と同様の関係で)位置している。次に、第3
主軸部12Cと第4主軸部12Dとの間には第5
クランクピン13E及び第6クランクピン13F
が順方向に順次配設され、第3主軸部12Cと第
5クランクピン13Eとは第7クランクアーム1
4Gで、第5クランクピン13Eと第6クランク
ピン13Fとは第8クランクアーム14Hで、第
6クランクピン13Fと第4主軸部12Dとは第
9クランクアーム14Iでそれぞれ連結されてい
る。また、これらの第7〜第9クランクアーム1
4G〜14Iは上記第1〜第6クランクアーム1
4A〜14Fと同じくXY平面上にそれぞれ延在
し(Z軸に垂直)、また、第5、第6クランクピ
ン13E,13Fは上記第1、第2クランクピン
13A,13B及び第3、第4クランクピン13
C,13Dと同様の関係(XY平面内で互いに60゜
離隔)に配置されている。さらに、第8クランク
アーム14Hには第2中間バランスウエイト16
Bが設けられており、この第2中間バランスウエ
イト16Bと第5、第6クランクピン13E,1
3Fとの位置関係は、上記第1中間バランスウエ
イト16Aと第1、第2クランクピン13A,1
3Bとのそれと同様で、Z軸を中心として各ピン
13E,13Fの反対側に第2中間バランスウエ
イト16Bが配設されている(第10図参照)。
15Bは第9クランクアーム14Iに設けられた
第2端部バランスウエイトを示し、この第2端部
バランスウエイト15Bは、上記第1端部バラン
スウエイト15Aと同一形状で、XY平面内でZ
軸を中心として第6クランクピン13Fの反対側
に位置するように配設されている(第9図参照)。
上記はバランスウエイトをオフセツトさせていな
い構造のものについての構成説明であり、このも
のについての力学的分析等は後述の作用で述べ
る。
に、クランク軸の力学的分析を一部行う。説明の
都合上、最初にバランスウエイトをオフセツトさ
せていない公知の構造のもの(第3図乃至第12
図参照)について上記分析を試みた上で、本発明
のポイントであるオフセツトしたものについての
構造および課題解決効果について述べる。第3図
乃至第10図において、11はV型6気筒内燃機
関(バンク角:δ=60゜)のクランク軸を示し、
このクランク軸11はプーリの取付けられる前端
部からフライホイールの固着される後端部に向か
つて(以下、順方向)第1、第2、第3、第4主
軸部12A,12B,12C,12Dを順次有し
ている。以下、同一部分は順方向に順次番号を付
し、図中(A,B,……)で示す。第1主軸部1
2Aと第2主軸部12Bとの間には第1クランク
ピン13Aと第2クランクピン13Bとが順方向
に順次配設され、これらの主軸部12A,12
B、クランクピン13A,13Bは第1〜第3ク
ランクアーム14A,14B,14Cにより連結
されている。また、上記第1、第2クランクピン
13A,13Bはクランク軸の回転中心軸(以
下、Z軸)に垂直な平面(以下、XY平面、ま
た、両バンク中心線R、Lのなす角の二等分線を
X軸、XY平面内にてX軸と直交する軸をY軸)
内にてZ軸を中心としてそのZ軸回りに互いに
60゜離隔している(第5図参照)。さらに、第1ア
ーム14AにおいてはXY平面内にて第1ピン1
3AとZ軸を中心として反対側に第1端部バラン
スウエイト15Aが設けられており(第6図参
照)、第2アーム14BにはXY平面内にて第1、
第2ピン13A,13Bの反対側に(両ピン13
A,13BがZ軸となす角の二等分線上でZ軸を
中心として両ピン13A,13Bの反対側に)位
置するよう第1中間バランスウエイト16Aが設
けられている(第7図参照)。第2主軸部12B
と第3主軸部12Cとの間には第3クランクピン
13Cと第4クランクピン13Dとが軸方向に順
次配設され、第2主軸部12Bと第3クランクピ
ン13Cとは第4クランクアーム14Dで、第
3、第4クランクピン13C,13Dは第5クラ
ンクアーム14Eで、第5クランクアーム14E
と第3主軸部12Cとは第6クランクアーム14
Fでそれぞれ連結されている。これらの第4〜第
6アーム14D〜14Fは上記第1〜第3アーム
14A〜14Cと同様にXY平面上に延在し、ま
た、隣り合う第3、第4クランクピン13C,1
3Dは第1、第2クランクピン13A,13Bと
同様に該XY平面内で互いに60゜離隔して配設され
ている。ここで、17は第5クランクアーム14
Eに設けた中央バランスウエイトであり、この中
央バランスウエイト17は第8図に示すように第
3、第4クランクピン13C,13Dの反対側に
(第1中間バランスウエイト16Aが第1、第2
クランクピン13A,13Bの反対側に位置する
場合と同様の関係で)位置している。次に、第3
主軸部12Cと第4主軸部12Dとの間には第5
クランクピン13E及び第6クランクピン13F
が順方向に順次配設され、第3主軸部12Cと第
5クランクピン13Eとは第7クランクアーム1
4Gで、第5クランクピン13Eと第6クランク
ピン13Fとは第8クランクアーム14Hで、第
6クランクピン13Fと第4主軸部12Dとは第
9クランクアーム14Iでそれぞれ連結されてい
る。また、これらの第7〜第9クランクアーム1
4G〜14Iは上記第1〜第6クランクアーム1
4A〜14Fと同じくXY平面上にそれぞれ延在
し(Z軸に垂直)、また、第5、第6クランクピ
ン13E,13Fは上記第1、第2クランクピン
13A,13B及び第3、第4クランクピン13
C,13Dと同様の関係(XY平面内で互いに60゜
離隔)に配置されている。さらに、第8クランク
アーム14Hには第2中間バランスウエイト16
Bが設けられており、この第2中間バランスウエ
イト16Bと第5、第6クランクピン13E,1
3Fとの位置関係は、上記第1中間バランスウエ
イト16Aと第1、第2クランクピン13A,1
3Bとのそれと同様で、Z軸を中心として各ピン
13E,13Fの反対側に第2中間バランスウエ
イト16Bが配設されている(第10図参照)。
15Bは第9クランクアーム14Iに設けられた
第2端部バランスウエイトを示し、この第2端部
バランスウエイト15Bは、上記第1端部バラン
スウエイト15Aと同一形状で、XY平面内でZ
軸を中心として第6クランクピン13Fの反対側
に位置するように配設されている(第9図参照)。
上記はバランスウエイトをオフセツトさせていな
い構造のものについての構成説明であり、このも
のについての力学的分析等は後述の作用で述べ
る。
次に、本発明のポイントであるオフセツトした
ものについての構成は第13〜17図のように示
され、続いてこれを説明する。すなわち、上記第
6〜10図に示される各バランスウエイトは第1
3図〜第17図に示すように、中間バランスウエ
イト16A,16Bの中心x1,x2をその両側のク
ランクピン13A,13B,13E,13Fの中
心とZ軸とを結ぶ線(中心角の二等分線y1,y2)
よりオフセツト角βだけオフセツトさせ(第14
図、第17図参照)、さらに、このオフセツトに
より生ずるアンバランスを釣り合わせるため、端
部バランスウエイト15A,15Bを逆方向に
(15AについてはXY平面で反時計回りの方向
に、15Bについては時計回りの方向に)オフセ
ツト角αだけオフセツトしている(第13図、第
16図参照)。なお、第15図に示すように中央
バランスウエイト17はオフセツトしていない。
ものについての構成は第13〜17図のように示
され、続いてこれを説明する。すなわち、上記第
6〜10図に示される各バランスウエイトは第1
3図〜第17図に示すように、中間バランスウエ
イト16A,16Bの中心x1,x2をその両側のク
ランクピン13A,13B,13E,13Fの中
心とZ軸とを結ぶ線(中心角の二等分線y1,y2)
よりオフセツト角βだけオフセツトさせ(第14
図、第17図参照)、さらに、このオフセツトに
より生ずるアンバランスを釣り合わせるため、端
部バランスウエイト15A,15Bを逆方向に
(15AについてはXY平面で反時計回りの方向
に、15Bについては時計回りの方向に)オフセ
ツト角αだけオフセツトしている(第13図、第
16図参照)。なお、第15図に示すように中央
バランスウエイト17はオフセツトしていない。
また、上記各主軸部12A〜12Dはそれぞれ
シリンダブロツクに軸受メタルを介して回転自在
に支持され、各クランクピン13A〜13Fは各
気筒のピストンにコンロツドで連結されている。
また、第5図に示すように、XY平面内における
上記クランクピン13A〜13F及び各バランス
ウエイト15A,15B,16A,16B,17
の位置関係は、同図中反時計回りの方向に第1、
第2、第5、第6、第3、第4クランクピン13
A,13B,13E,13F,13C,13Dの
順に等間隔60゜をなすとともに、第1、第2端部
バランスウエイト15A,15BはZ軸を中心と
して対称に(180゜離隔)配置され、さらに、第
1、第2中間バランスウエイト16A,16B及
び中央バランスウエイト17も等間隔(120゜)に
配置されている。なお、上記クランクピン13A
〜13Fの質量及びZ軸からその質量中心までの
長さ(距離)は同一であり、各端部バランスウエ
イト15A,15B、各中間バランスウエイト1
6A,16Bのそれも同一としている。また、端
部バランスウエイト15A,15Bの質量は従来
のそれよりも軽量化している。
シリンダブロツクに軸受メタルを介して回転自在
に支持され、各クランクピン13A〜13Fは各
気筒のピストンにコンロツドで連結されている。
また、第5図に示すように、XY平面内における
上記クランクピン13A〜13F及び各バランス
ウエイト15A,15B,16A,16B,17
の位置関係は、同図中反時計回りの方向に第1、
第2、第5、第6、第3、第4クランクピン13
A,13B,13E,13F,13C,13Dの
順に等間隔60゜をなすとともに、第1、第2端部
バランスウエイト15A,15BはZ軸を中心と
して対称に(180゜離隔)配置され、さらに、第
1、第2中間バランスウエイト16A,16B及
び中央バランスウエイト17も等間隔(120゜)に
配置されている。なお、上記クランクピン13A
〜13Fの質量及びZ軸からその質量中心までの
長さ(距離)は同一であり、各端部バランスウエ
イト15A,15B、各中間バランスウエイト1
6A,16Bのそれも同一としている。また、端
部バランスウエイト15A,15Bの質量は従来
のそれよりも軽量化している。
次に作用について説明する。
バンク角δが60゜のV型6気筒内燃機関におい
て、そのクランク軸11に働く不平衡偶力Mは(1)
式で表される。
て、そのクランク軸11に働く不平衡偶力Mは(1)
式で表される。
ここで、各記号は以下のとおりである(第1
1,12図参照)。
1,12図参照)。
Wc:クランクピン及びコンロツド大端部の重量
Wr:往復動部分の重量(コンロツド小端部及び
ピストンの重量 WR:クランクアーム1個の等価重量と回転半径
との積 r:ストローク半径 ω:回転角度 l:ボアピツチ したがつて、クランク軸11の軸受荷重は3モ
ーメントの定理を用いて求められる。以下は荷重
の大きな第2主軸部12Bの軸受荷重についての
ものであるが、他の軸受荷重も同様の方法で求め
られる。
ピストンの重量 WR:クランクアーム1個の等価重量と回転半径
との積 r:ストローク半径 ω:回転角度 l:ボアピツチ したがつて、クランク軸11の軸受荷重は3モ
ーメントの定理を用いて求められる。以下は荷重
の大きな第2主軸部12Bの軸受荷重についての
ものであるが、他の軸受荷重も同様の方法で求め
られる。
第2主軸部12Bの軸受荷重F→2は(2)式で表さ
れる。
れる。
F→2=F→A+F→p+F→c ……(2)
ここで、
F→A:バランスウエイトを除く回転質量及び往復
質量による荷重 F→p:シリンダ内ガス圧力による荷重 F→c:バランスウエイトによる荷重 である。
質量による荷重 F→p:シリンダ内ガス圧力による荷重 F→c:バランスウエイトによる荷重 である。
(イ) このF→AはX軸方向成分FAxとY軸方向成分
FAYとからなり、それぞれ(3)、(4)式で表される。
この場合、第1クランクピン13AがX軸上に
位置する時を基準0゜として、第12図中時計回
りの方向にクランク角θを正にとり、(3)、(4)式
はクランク角θの時の荷重で示す。
FAYとからなり、それぞれ(3)、(4)式で表される。
この場合、第1クランクピン13AがX軸上に
位置する時を基準0゜として、第12図中時計回
りの方向にクランク角θを正にとり、(3)、(4)式
はクランク角θの時の荷重で示す。
g・FAx/ω2=f1・WR・cosθ+f2[Wc・r・cosθ
−Wr・r{cos(θ+π/2) g・FAx/ω2=f1・WR・cosθ+f2[Wc・r・cosθ
−Wr・r{cos(θ+π/2) +1/λ・cos(2θ+δ)}cosδ/2]+f3・WR・
cos(θ-δ/2) +……f15・WR・cos(θ+180゜) ……(3) g・FAY/ω2=f1・WR・sinθ+f2[Wc・r・sinθ−
Wr・r{cos(θ+δ/2) g・FAY/ω2=f1・WR・sinθ+f2[Wc・r・sinθ−
Wr・r{cos(θ+δ/2) +1/λ・cos(2θ+δ)}sin−δ/2]+f3
・WR・sin(θ−δ/2)+ ……+f15・WR・sin(θ+180゜) ……(4) ここで、f1・f2……f15:3モーメントの定理
により定められる係数 λ:コンロツドの長さLoとクランク半径rと
の比 g:重力加速度 である。
−Wr・r{cos(θ+π/2) g・FAx/ω2=f1・WR・cosθ+f2[Wc・r・cosθ
−Wr・r{cos(θ+π/2) +1/λ・cos(2θ+δ)}cosδ/2]+f3・WR・
cos(θ-δ/2) +……f15・WR・cos(θ+180゜) ……(3) g・FAY/ω2=f1・WR・sinθ+f2[Wc・r・sinθ−
Wr・r{cos(θ+δ/2) g・FAY/ω2=f1・WR・sinθ+f2[Wc・r・sinθ−
Wr・r{cos(θ+δ/2) +1/λ・cos(2θ+δ)}sin−δ/2]+f3
・WR・sin(θ−δ/2)+ ……+f15・WR・sin(θ+180゜) ……(4) ここで、f1・f2……f15:3モーメントの定理
により定められる係数 λ:コンロツドの長さLoとクランク半径rと
の比 g:重力加速度 である。
(ロ) 次に、F→pはX軸方向成分F→pxとY軸方向
成分F→pYとからなり、(5)、(6)式で示される。
成分F→pYとからなり、(5)、(6)式で示される。
Fpx/(π/4D2)=f2・P(θ+δ/2)・cosδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2−120゜)・cosδ/2 Fpx/(π/4D2)=f2・P(θ+δ/2)・cosδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2−120゜)・cosδ/2 −f7・P(θ+δ/2−240゜)・cosδ/2−……
−f・P(θ+δ/2−600゜)・cosδ/2 ……(5) Fpy/(π/4D2)=f1・P(θ+δ/2)・sinδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2-120゜)・sinδ/2 Fpy/(π/4D2)=f1・P(θ+δ/2)・sinδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2-120゜)・sinδ/2 +f7・P(θ+δ/2-240゜)・sinδ/2+……−f14
・P(θ+δ/2-600゜)・sinδ/2 ……(6) (ハ) 次に、F→cは個々のバランスウエイトの発生
するベクトルに係数を乗じたものの和で表され
る((7)式)。
2−f- 4・P(θ+δ/2−120゜)・cosδ/2 Fpx/(π/4D2)=f2・P(θ+δ/2)・cosδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2−120゜)・cosδ/2 −f7・P(θ+δ/2−240゜)・cosδ/2−……
−f・P(θ+δ/2−600゜)・cosδ/2 ……(5) Fpy/(π/4D2)=f1・P(θ+δ/2)・sinδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2-120゜)・sinδ/2 Fpy/(π/4D2)=f1・P(θ+δ/2)・sinδ/
2−f- 4・P(θ+δ/2-120゜)・sinδ/2 +f7・P(θ+δ/2-240゜)・sinδ/2+……−f14
・P(θ+δ/2-600゜)・sinδ/2 ……(6) (ハ) 次に、F→cは個々のバランスウエイトの発生
するベクトルに係数を乗じたものの和で表され
る((7)式)。
F→c=f1・W→R15A+f3・W→R16A+f8+W→R17
+f13W→R16B+f15・W→R15B ……(7)
ここで、Wの添次(15A……15B)は同符号
のバランスウエイト15A,16A,17,1
6B,15Bを示す。また、従来の端部バラン
スウエイトのみでは次式(8)を満足する。また主
軸部の軸受荷重は前記(7)式においてベクトルの
向きをオフセツト角だけずらすことにより求め
る。
のバランスウエイト15A,16A,17,1
6B,15Bを示す。また、従来の端部バラン
スウエイトのみでは次式(8)を満足する。また主
軸部の軸受荷重は前記(7)式においてベクトルの
向きをオフセツト角だけずらすことにより求め
る。
W→R16A=W→R17=W→R16B=0 ……(8)
以上の(イ)、(ロ)、(ハ)の結果、(2)式より各クラン
ク
角毎に軸受荷重が決定される。
ク
角毎に軸受荷重が決定される。
第9図はクランク軸11が2回転する間(θ=
0〜720゜)の軸受荷重の大きさと方向とを表す線
図である。図中、実線が本発明を、破線が従来例
(第1,2図)を示す。この結果、当該実施例に
あつては、最大荷重は約20%(従来比)低減し、
荷重方向も変化している。なお、中間、中央バラ
ンスウエイト16A,16B,17の質量をさら
に増加し、かつ、端部バランスウエイト15A,
15Bのそれを低減することで第2、第3主軸部
12B,12Cの軸受荷重をさらに低減できる。
0〜720゜)の軸受荷重の大きさと方向とを表す線
図である。図中、実線が本発明を、破線が従来例
(第1,2図)を示す。この結果、当該実施例に
あつては、最大荷重は約20%(従来比)低減し、
荷重方向も変化している。なお、中間、中央バラ
ンスウエイト16A,16B,17の質量をさら
に増加し、かつ、端部バランスウエイト15A,
15Bのそれを低減することで第2、第3主軸部
12B,12Cの軸受荷重をさらに低減できる。
第20図は第1〜第4主軸部12A〜12Dの
最大荷重を示す軸受荷重分布線図である。この図
からもわかるように、従来例(破線)に比して本
実施例(実線)では全主軸部にわたつて軸受荷重
が低減できる。なお、第2、第3主軸部12B,
12Cの荷重低下は第1、第2中間バランスウエ
イト16A,16B及び中央バランスウエイト1
7による結果であり、第1、第4主軸部12A,
12Dのそれは第1、第2端部バランスウエイト
15A,15Bの質量低減の結果である。
最大荷重を示す軸受荷重分布線図である。この図
からもわかるように、従来例(破線)に比して本
実施例(実線)では全主軸部にわたつて軸受荷重
が低減できる。なお、第2、第3主軸部12B,
12Cの荷重低下は第1、第2中間バランスウエ
イト16A,16B及び中央バランスウエイト1
7による結果であり、第1、第4主軸部12A,
12Dのそれは第1、第2端部バランスウエイト
15A,15Bの質量低減の結果である。
第18図は第1中間バランスウエイト16Aの
オフセツト量と第2主軸部12Bの軸受荷重との
関係を示している。この場合、第14図において
y1を基準として時計回り方向を正としてオフセツ
ト角βを示している。第2中間バランスウエイト
16Bは第1中間バランスウエイト16Aに対
し、Y軸を中心として対称形状となつている。第
1、第2端部バランスウエイト15A,15Bも
同様にY軸対称である。なお、軸受荷重はオフセ
ツト角βを増大して所定値まで達するとそれ以上
では再び増大する(第18図参照)。また、本実
施例では、クランク軸の軸受幅を狭くできるた
め、クランク軸長さ(機関長さ)を短縮して、機
関の小型、軽量化を図ることができる。
オフセツト量と第2主軸部12Bの軸受荷重との
関係を示している。この場合、第14図において
y1を基準として時計回り方向を正としてオフセツ
ト角βを示している。第2中間バランスウエイト
16Bは第1中間バランスウエイト16Aに対
し、Y軸を中心として対称形状となつている。第
1、第2端部バランスウエイト15A,15Bも
同様にY軸対称である。なお、軸受荷重はオフセ
ツト角βを増大して所定値まで達するとそれ以上
では再び増大する(第18図参照)。また、本実
施例では、クランク軸の軸受幅を狭くできるた
め、クランク軸長さ(機関長さ)を短縮して、機
関の小型、軽量化を図ることができる。
(効果)
以上説明してきたように、本発明によれば、ク
ランク軸の主軸部の軸受荷重が低下し、該軸受の
摩耗、焼付あるいは異音発生等を防止できるとい
う効果が得られる他、さらに、クランク軸の軸受
幅を狭くできるため、クランク軸長さ(機関長
さ)を短縮して、機関の小型、軽量化を図ること
ができる。
ランク軸の主軸部の軸受荷重が低下し、該軸受の
摩耗、焼付あるいは異音発生等を防止できるとい
う効果が得られる他、さらに、クランク軸の軸受
幅を狭くできるため、クランク軸長さ(機関長
さ)を短縮して、機関の小型、軽量化を図ること
ができる。
第1図は従来のクランク軸を示す正面図、第2
図はその模式化した図、第3〜第10図は改良さ
れた公知の実施例を示すもので、第3図はクラン
ク軸の正面図、第4図、第5図はクランク軸の模
式化した図、第6〜10図は第3図の−、
−、−、−、−各矢視断面図、第
11図、第12図は従来例の作用を説明するため
の模式化した図、第13図〜第17図は本発明の
実施例を示すものであり、第13図〜第17図は
第6図〜第10図と同部位の断面図、第18図は
オフセツトと軸荷重との関係を示すグラフ、第1
9図は軸荷重の大きさ及び方向を示すグラフ、第
20図は各主軸部における軸受荷重の分布を示す
グラフである。 11……クランク軸、12A〜12D……第1
〜第4主軸部、13A〜13F……第1〜第6ク
ランクピン、14A〜14I……第1〜第9クラ
ンクアーム、15A,15B……第1、第2端部
バランスウエイト、16A,16B……第1、第
2中間バランスウエイト、17……中央バランス
ウエイト、Z軸……クランク軸中心。
図はその模式化した図、第3〜第10図は改良さ
れた公知の実施例を示すもので、第3図はクラン
ク軸の正面図、第4図、第5図はクランク軸の模
式化した図、第6〜10図は第3図の−、
−、−、−、−各矢視断面図、第
11図、第12図は従来例の作用を説明するため
の模式化した図、第13図〜第17図は本発明の
実施例を示すものであり、第13図〜第17図は
第6図〜第10図と同部位の断面図、第18図は
オフセツトと軸荷重との関係を示すグラフ、第1
9図は軸荷重の大きさ及び方向を示すグラフ、第
20図は各主軸部における軸受荷重の分布を示す
グラフである。 11……クランク軸、12A〜12D……第1
〜第4主軸部、13A〜13F……第1〜第6ク
ランクピン、14A〜14I……第1〜第9クラ
ンクアーム、15A,15B……第1、第2端部
バランスウエイト、16A,16B……第1、第
2中間バランスウエイト、17……中央バランス
ウエイト、Z軸……クランク軸中心。
Claims (1)
- 1 一端部から他端部に向かつて順次第1〜第4
主軸部を有し、第1、第2主軸部間に順次第1、
第2ピンを、第2、第3主軸部間に順次第3、第
4ピンを、第3、第4主軸部間に順次第5、第6
ピンをそれぞれ配し、上記主軸部およびピンの隣
接するもの同士を順次第1〜第9アームで連結し
たV型6気筒内燃機関のクランク軸において、ク
ランク軸中心に対して第1、第6ピンのそれぞれ
略反対側に位置するよう第1、第9アームに第
1、第2端部バランスウエイトをそれぞれ設ける
とともに、クランク軸中心に対し第1、第2ピン
の略反対側に位置するよう第2アームに第1中間
バランスウエイトを、クランク軸中心に対し第
3、第4ピンの略反対側に位置するよう第5アー
ムに中央バランスウエイトを、クランク軸中心に
対し第5、第6ピンの略反対側に位置するよう第
8アームに第2中間バランスウエイトを、それぞ
れ配設し、第1、第2中間バランスウエイトの中
心をその両側のクランクピンの中間とクランク軸
中心とを結ぶ線よりオフセツトする一方、第1、
第2端部バランスウエイトの中心をその隣接クラ
ンクピンとクランク軸中心とを結ぶ線に対し前記
オフセツト方向と逆方向にオフセツトしたことを
特徴とするV型6気筒内燃機関のクランク軸。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110412A JPS604645A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | V型6気筒内燃機関のクランク軸 |
| US06/620,517 US4552104A (en) | 1983-06-20 | 1984-06-14 | Crankshaft of V-6 internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110412A JPS604645A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | V型6気筒内燃機関のクランク軸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604645A JPS604645A (ja) | 1985-01-11 |
| JPS6324178B2 true JPS6324178B2 (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=14535120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58110412A Granted JPS604645A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | V型6気筒内燃機関のクランク軸 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4552104A (ja) |
| JP (1) | JPS604645A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6141034A (ja) * | 1984-08-02 | 1986-02-27 | Toyota Motor Corp | V型8気筒四サイクル内燃機関 |
| US4730512A (en) * | 1984-10-23 | 1988-03-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine crankshaft structure |
| JPS6246827U (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-23 | ||
| US4819505A (en) * | 1986-02-19 | 1989-04-11 | Mazda Motor Corporation | Balancer shafts for use in multicylinder engines |
| JPH054570Y2 (ja) * | 1987-02-06 | 1993-02-04 | ||
| IT1232439B (it) * | 1989-09-11 | 1992-02-17 | Fiat Auto Spa | Sistema di equilibratura per un motore a combustione interna a quattro tempi, particolarmente a cinque cilindri in linea |
| US5195398A (en) * | 1991-10-24 | 1993-03-23 | General Motors Corporation | Crankshaft counterweights |
| US5481942A (en) * | 1991-12-30 | 1996-01-09 | Hyundai Motor Company | Crankshaft of V-type 6-cylinder internal combustion engine |
| JPH06307429A (ja) * | 1993-04-16 | 1994-11-01 | Suzuki Motor Corp | クランクシャフト |
| CA2099677C (en) * | 1993-06-29 | 1998-09-01 | Sungyoon Baek | Crankshaft of v-type 6-cylinder internal combustion engine |
| GB2392210A (en) * | 2002-08-21 | 2004-02-25 | Maxsym Engine Tech Ltd | Arrangement of balancing system and pistons on a crankshaft |
| JP2007040125A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Toyota Industries Corp | V型6気筒エンジンのクランクシャフト |
| JP2007071227A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Toyota Motor Corp | 直列4気筒エンジンのクランクシャフト |
| KR100957164B1 (ko) * | 2008-08-25 | 2010-05-11 | 현대자동차주식회사 | 크랭크 샤프트의 발란스 웨이트 시스템 |
| US20190309792A1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-10-10 | GM Global Technology Operations LLC | Crankshafts and methods of balancing the same |
| CN110360216A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-10-22 | 广西玉柴机器股份有限公司 | V6曲轴结构 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1283970A (en) * | 1916-06-03 | 1918-11-05 | Horace T Thomas | Six-cylinder v-type engine. |
| US1898459A (en) * | 1928-04-26 | 1933-02-21 | Edward C Newcomb | Crank shaft balancing |
| US2632340A (en) * | 1949-04-07 | 1953-03-24 | Gen Motors Corp | V-6 engine |
| US3166054A (en) * | 1962-09-18 | 1965-01-19 | Outboard Marine Corp | Engine |
| CA1158179A (en) * | 1979-03-29 | 1983-12-06 | Calvin E. Wade | Engine camshaft and piston lubrication |
| JPS57107453A (en) * | 1980-12-23 | 1982-07-03 | Komatsu Ltd | Counterweight for crankshaft in internal combustion engine |
-
1983
- 1983-06-20 JP JP58110412A patent/JPS604645A/ja active Granted
-
1984
- 1984-06-14 US US06/620,517 patent/US4552104A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS604645A (ja) | 1985-01-11 |
| US4552104A (en) | 1985-11-12 |
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