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JP2011074994A - Built-up crankshaft - Google Patents

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JP2011074994A
JP2011074994A JP2009226107A JP2009226107A JP2011074994A JP 2011074994 A JP2011074994 A JP 2011074994A JP 2009226107 A JP2009226107 A JP 2009226107A JP 2009226107 A JP2009226107 A JP 2009226107A JP 2011074994 A JP2011074994 A JP 2011074994A
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crank
crank pin
pin
piston
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Pending
Application number
JP2009226107A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouji Ninkai
幸司 任介
Naomi Hirose
奈穂美 廣瀬
Ichiro Fujimura
一郎 藤村
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.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a built-up crankshaft with a crank pin press-fitted in a crank arm and held by a key not to relatively rotate, preventing a defect such as collapse of the key and expansion of a key groove. <P>SOLUTION: The crank pin 7 is press-fitted in a pin hole 15 of the side crank arm 8. The key groove 26 is formed across the pin hole 15 and the crank pin 7 and the key 16 is press-fitted in the key groove 26. The pin hole 15 and the key 16 are provided at a position shifted by about 40 to 50 degrees from the upper ends of the pin hole 15 and the crank pin 7 in a direction opposite to the revolution direction (a) with reference to the top dead center of a piston. As the key groove 26 and the key 16 are provided in a non-pressure receiving area S2 where pressing force is not applied in an explosion stroke, the phenomena of expansion of the key groove 26 and collapse of the key 16 do not occur and the function of the key 16 is maintained surely. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本願発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのようなレシプロ式内燃機関に使用する組み立て式クランク軸に関するものである。   The present invention relates to an assembled crankshaft used in a reciprocating internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

ピストンがシリンダボアを往復動するレシプロ式内燃機関では、ピストンの往復動を回転動力に変換するために、中心軸とクランクピンとクランクアーム(クランクウエブ)とを有するクランク軸が使用されている。   In a reciprocating internal combustion engine in which a piston reciprocates in a cylinder bore, a crankshaft having a central shaft, a crankpin, and a crank arm (crank web) is used to convert the reciprocating motion of the piston into rotational power.

このクランク軸は、全体を鋳造で一体品と成されたものと、複数の部品で構成された組み立て式のものとがある。後者の例が例えば特許文献1に記載されており、中心軸とクランクアームとを一体品として、クランクアームにクランクピンを圧入することで組み立てている。このような組み立て式を採用すると、気筒数が相違しても部品を共通化できる利点や、中心軸及びクランクピンの研磨加工やオイル通路の加工が容易になる等の利点がある。   This crankshaft is classified into an integral product by casting as a whole and an assembling type composed of a plurality of parts. An example of the latter is described in Patent Document 1, for example, and the assembly is performed by press-fitting a crank pin into the crank arm with the central shaft and the crank arm as an integral part. Employing such an assembly type has the advantage that parts can be shared even if the number of cylinders is different, and that the center shaft and crankpin are polished and the oil passage is easily processed.

特許文献1のクランク軸はクランクピンに連接棒が直接連結されるもので、連接棒がシリンダボアの軸心に対して回動しながらピストンと一緒に往復動することにより、ピストンの往復動がクランク軸の回転に変換される。しかるに、連接棒は角度を変えながら往復動すると、連接棒の角度が変わることでピストンにはこれを倒そうとする外力が作用することになるため、ピストン及びシリンダボアに磨耗が発生し易い点や、摺動抵抗(エネルギロス)が大きい等の問題があった。そこで、連接棒は回動せずに往復動のみする内燃機関が提案されている。   The crankshaft of Patent Document 1 is such that a connecting rod is directly connected to a crankpin, and the connecting rod reciprocates with the piston while rotating with respect to the axis of the cylinder bore. Converted to axis rotation. However, when the connecting rod is reciprocated while changing the angle, the piston rod and cylinder bore are subject to wear because the piston rod and the cylinder bore are subject to an external force that changes the angle of the connecting rod. There were problems such as large sliding resistance (energy loss). Therefore, an internal combustion engine in which the connecting rod does not rotate but only reciprocates has been proposed.

その一例が特許文献2に開示されているが、これを図5の模式図に基づいて説明すると次のとおりである。すなわち、まず、ピストン30に連結された連接棒31の大端部31aに大径の自転カラー32を回転自在に嵌め込み、自転カラー32をクランク軸33のクランクピン34に偏心させた状態で連結し、自転カラー32の軸心O3がクランクピン34から偏心している偏心寸法を、回転中心軸O1に対するクランクピン34の偏心寸法と同じ寸法eに設定することにより、自転カラー32がクランク軸33の回転中心軸O1の回りに公転しながらクランクピン34の軸心O2回りに自転することを許容している。   An example of this is disclosed in Patent Document 2, which will be described below based on the schematic diagram of FIG. That is, first, a large-diameter rotation collar 32 is rotatably fitted to the large end portion 31 a of the connecting rod 31 connected to the piston 30, and the rotation collar 32 is connected in an eccentric state to the crankpin 34 of the crankshaft 33. By setting the eccentric dimension in which the axis O3 of the rotation collar 32 is eccentric from the crankpin 34 to the same dimension e as the eccentric dimension of the crankpin 34 with respect to the rotation center axis O1, the rotation collar 32 rotates the crankshaft 33. It is allowed to rotate around the axis O2 of the crank pin 34 while revolving around the central axis O1.

更に、自転カラー32にはクランクピン34と同心の遊星ギア35を設ける一方、機関本体には、遊星ギア35の2倍の歯数の内歯ギア36を設けて、遊星ギア35を内歯ギア36に噛み合わせることにより、自転カラー32がクランクピン34の公転方向(回動方向)と逆方向に回転するように規制しており、これにより、連接棒31は回動せずに往復動のみする。クランク軸33の中心軸37とクランクピン34とはクランクアーム38を介して連結されており、中心軸37は軸受け39を介して機関本体に軸支されている。また、自転カラー32とクランクアーム38とには、偏心に伴う遠心力を打ち消すためのバランスウエイト40,41を設けている。当然ながら、ピストン30はシリンダボア42に摺動自在に嵌まっている。   Further, the rotating collar 32 is provided with a planetary gear 35 concentric with the crankpin 34, while the engine body is provided with an internal gear 36 having twice the number of teeth of the planetary gear 35, and the planetary gear 35 is connected to the internal gear. By engaging with 36, the rotation collar 32 is restricted so as to rotate in the direction opposite to the direction of rotation (rotation direction) of the crank pin 34, so that the connecting rod 31 does not rotate but only reciprocates. To do. The central shaft 37 of the crankshaft 33 and the crankpin 34 are connected via a crank arm 38, and the central shaft 37 is pivotally supported by the engine body via a bearing 39. The rotation collar 32 and the crank arm 38 are provided with balance weights 40 and 41 for canceling the centrifugal force caused by the eccentricity. Of course, the piston 30 is slidably fitted into the cylinder bore 42.

実開昭56−2415号のマイクロフィルムJapanese Utility Model 56-2415 microfilm 特公昭50−39203号公報Japanese Patent Publication No. 50-39203

特許文献1ではクランクピンはクランクアームに設けたピン穴に圧入しているが、単なる圧入によって高い耐久性を確保するにはクランクピンやピン穴の加工精度を極めて高くせねばならない問題や、加圧に大きな力を要する等の問題がある。この点、加工の容易性や組み立て容易性を確保しつつ一体化状態を確保する手段として、クランクピンとクランクアームとをキー係合によって相対回転不能に保持することが好ましい。   In Patent Document 1, the crank pin is press-fitted into a pin hole provided in the crank arm. However, in order to ensure high durability by simply press-fitting, there is a problem that the machining accuracy of the crank pin and the pin hole has to be extremely high. There is a problem that a large force is required for pressure. In this respect, it is preferable to hold the crankpin and the crank arm so as not to rotate relative to each other by key engagement as means for ensuring an integrated state while ensuring ease of processing and ease of assembly.

そこで本願発明者たちは、図5と同様の内燃機関のクランク軸33について、キー47及びキー溝44がクランクピン34及びピン穴45のどの位置に配置されたら良いかという点を研究し、次の事実を発見した。   Therefore, the inventors of the present application have studied the position of the key 47 and the key groove 44 in the crank pin 34 and the pin hole 45 on the crankshaft 33 of the internal combustion engine similar to FIG. Found the fact.

まず、図5(B)に示すように、クランクアーム38のバランスウエイト41の突出方向と反対側の端部(すなわち、ピストン30が上死点にあるときの姿勢を基準にして見ると上端の位置)が考えられるが、この部分はクランクアーム38の肉厚(クランクピン34の軸心から放射方向に測った厚さ)が小さいため、キー溝44を形成するとクランクアーム38がより薄肉化して強度低下を招来するおそれがあり、従って、この部分に設けるのは好ましくない。   First, as shown in FIG. 5B, the end of the crank arm 38 opposite to the protruding direction of the balance weight 41 (that is, the upper end of the piston 30 when viewed from the position when the piston 30 is at the top dead center). However, since the thickness of the crank arm 38 (thickness measured in the radial direction from the axis of the crank pin 34) is small in this portion, the crank arm 38 becomes thinner when the key groove 44 is formed. There is a possibility of causing a decrease in strength, and therefore, it is not preferable to provide in this portion.

他方、クランクアーム38のうちバランスウエイト41に向いた部分は強度が最も高くなっており、従って、強度的には、キー溝44及びキー47は、クランクアーム38のバランスウエイト41の突出方向に向いた端部(すなわち、ピストン30が上死点にあるときの姿勢を基準にして見ると下端の位置)に設けるのが合理的であるといえる。   On the other hand, the portion of the crank arm 38 facing the balance weight 41 has the highest strength. Therefore, in terms of strength, the key groove 44 and the key 47 are directed toward the protruding direction of the balance weight 41 of the crank arm 38. It can be said that it is reasonable to provide it at the end (that is, the position of the lower end when viewed from the posture when the piston 30 is at the top dead center).

ところが、キー溝44及びキー47を(C)の位置に設けると、機関の爆発行程でキー47とキー溝44とに強い外力が作用し、キー47が部分的に潰れたりキー溝44が開いたりする傾向を呈し、このため長期間使用し続けているとクランクピン34とクランクアーム38とのずれを招来する可能性が懸念される。図5のような(特許文献2のような)自転カラー32を有する内燃機関では、自転カラー32の重量が大きいことから、クランクピン34に大きな慣性力が作用するため、キー47の潰れやキー溝44の開きの問題は顕著に顕れるといえる。   However, when the key groove 44 and the key 47 are provided at the position (C), a strong external force acts on the key 47 and the key groove 44 during the explosion stroke of the engine, and the key 47 is partially crushed or the key groove 44 is opened. For this reason, there is a concern that the crank pin 34 and the crank arm 38 may be displaced when used for a long time. In the internal combustion engine having the rotation collar 32 as shown in FIG. 5 (see Patent Document 2), since the weight of the rotation collar 32 is large, a large inertial force acts on the crankpin 34. It can be said that the problem of the opening of the groove 44 is noticeable.

本願発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、強度・耐久性に優れた組み立て式クランク軸を提供することを主たる目的とするものである。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and its main object is to provide an assembled crankshaft having excellent strength and durability.

本願発明に係るクランク軸は、同一軸心上に並んだ複数本の中心軸と、前記中心軸から偏心した状態で隣り合った中心軸の間に配置されたクランクピンと、前記中心軸とクランクピンとを連結する複数のクランクアームとを有しており、前記クランクピンと一方又は両方のクランクアームとは、クランクピンの端部をクランクアームのピン穴に圧入することで一体に繋がっており、ピストンが1往復動すると前記クランクピンが中心軸の軸心回りに1回公転する、という基本構成になっている。   A crankshaft according to the present invention includes a plurality of central shafts arranged on the same axial center, a crankpin disposed between adjacent central shafts in an eccentric state from the central shaft, the central shaft and the crankpin, The crank pin and one or both of the crank arms are connected together by press-fitting the end of the crank pin into the pin hole of the crank arm, and the piston The basic configuration is that when the reciprocating motion is performed once, the crank pin revolves once around the center axis of the central shaft.

そして、上記の基本構成に加えて、前記クランクピンにおける端部の外周面とピン穴の内周面とには相対向するキー溝が形成されてこれにキーが嵌まっており、前記クランクピンの軸心方向から見た前記キー溝及びキーの位置を、前記ピストンが上死点にあるときの姿勢を基準にして、クランクピンの外周及びピン穴の内周の上端からクランクピンの公転方向とは逆の方向に向かって略半周の範囲内に設定している。   In addition to the above basic structure, a key groove is formed on the outer peripheral surface of the end portion of the crank pin and the inner peripheral surface of the pin hole so as to face each other. The direction of rotation of the crank pin from the upper end of the outer periphery of the crank pin and the inner periphery of the pin hole, with reference to the position when the piston is at top dead center It is set within a range of approximately half a circumference in the opposite direction.

さて、内燃機関では爆発行程でピストンが上死点から下死点に移行する過程でクランクピンに大きな押圧力が作用し、ピストンが下死点から上死点に移行する過程ではクランクピンには大きな押圧力は作用していない。また、爆発行程でクランクピンに作用する押圧力は、下降開始時付近が最も大きくて、下死点に近づくにしたがって徐々に小さくなる。   In an internal combustion engine, a large pressing force is applied to the crank pin during the process of the piston moving from top dead center to bottom dead center during the explosion stroke, and during the process of moving the piston from bottom dead center to top dead center, A large pressing force is not acting. In addition, the pressing force acting on the crank pin during the explosion stroke is greatest near the start of descent, and gradually decreases as it approaches the bottom dead center.

そして、本願発明者たちが研究したところ、図5(D)に点線で誇張して示すように、爆発行程ではクランクピン34に大きな曲げ力が作用して傾く傾向を呈するが、キー溝44とキー47とが上死点を基準にしてクランクピン34及びピン穴45の下端に位置していると、クランクピン34に作用した最も大きな曲げ力がそのままキー47に作用することになり、その結果、キー47のうちクランクアーム38と反対側の端部47aに過大な圧縮力が作用してこの部分が潰れ変形する傾向を呈する一方、ピン穴45は、ピン穴45のうち奥部かつ上端の部分45aがクランクピン34で突き上げられることで上下方向に開くような傾向を呈しており、このように、キー47及びキー溝44にクランクピン34の撓みに伴う大きな外力が片当たり状態で作用することが、キー47の潰れやピン穴45の開きの原因と判明した。   As a result of research conducted by the inventors of the present application, as shown by an exaggerated dotted line in FIG. 5 (D), a large bending force acts on the crank pin 34 during the explosion stroke, but the key groove 44 When the key 47 is positioned at the lower end of the crank pin 34 and the pin hole 45 with respect to the top dead center, the largest bending force acting on the crank pin 34 acts on the key 47 as it is, and as a result The pin hole 45 tends to be crushed and deformed due to an excessive compressive force acting on the end 47a of the key 47 opposite to the crank arm 38, while the pin hole 45 is located at the back and upper end of the pin hole 45. The portion 45a is pushed up by the crank pin 34, and tends to open in the vertical direction. Thus, a large external force due to the bending of the crank pin 34 is applied to the key 47 and the key groove 44 in one piece. To act in the Ri state, it was found to cause the opening of the collapse and the pin hole 45 of the key 47.

これに対して本願発明の構成によると、爆発行程でピストンの押圧力がクランクピンを介してキー及びキー溝に直接的に作用することを防止できるため、キーの潰れ変形やキー溝の開き変形を防止又は著しく抑制できる。   On the other hand, according to the configuration of the present invention, it is possible to prevent the pressing force of the piston from directly acting on the key and the key groove via the crank pin in the explosion stroke, so that the key is deformed and the key groove is deformed. Can be prevented or significantly suppressed.

つまり、クランクピンは爆発行程では連接棒を介して押圧され、戻り行程では連接棒を押しており、従って、クランクピンの外周面とピン穴の内周面とは、爆発力を受ける受圧部と爆発力が作用しない非受圧部とが半周ずつ存在しており、ピストンが上死点にあるときの姿勢を基準にして見ると、クランクピンの外周及びピン穴の内周の上端からクランクピンの回動方向に向かって半周の範囲は受圧部となり、残りの半周は非受圧部になっているが、本願発明ではキー溝とキーとが非受圧部に設けられることになるため、爆発による大きな外力がキー及びキー溝に作用することを抑制でき、その結果、キーの潰れ変形やキー溝の開き変形を防止又は著しく抑制できるのである。   In other words, the crank pin is pressed through the connecting rod in the explosion stroke, and the connecting rod is pushed in the return stroke. Therefore, the outer peripheral surface of the crank pin and the inner peripheral surface of the pin hole are separated from the pressure receiving portion that receives the explosive force and the explosion. There is a non-pressure-receiving part where no force is applied, and each half-round, and when the piston is at top dead center, the crankpin rotation from the upper end of the outer periphery of the crankpin and the inner periphery of the pinhole The range of the half circumference toward the moving direction is the pressure receiving part, and the remaining half circumference is the non-pressure receiving part.However, in the present invention, the key groove and the key are provided in the non-pressure receiving part. Can be prevented from acting on the key and the key groove, and as a result, crushing deformation of the key and opening deformation of the key groove can be prevented or significantly suppressed.

実施形態の縦断正面図である。It is a vertical front view of an embodiment. 要部の縦断正面図である。It is a vertical front view of the principal part. (A)は図2のIIIA-IIIA 視断面図、(B)は図2のIIIB-IIIB 視断面図、(C)は図2のIIIC-IIIC 視断面図である。(A) is a sectional view taken along line IIIA-IIIA in FIG. 2, (B) is a sectional view taken along line IIIB-IIIB in FIG. 2, and (C) is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. (A)はクランク軸の一部破断分離正面図、(B)は図3(A)の要部を拡大して表示した説明図、(C)は別例図で(B)と同様の図、(D)は(C)のD−D視断面図である。(B)(C)ではハッチングは省略している。(A) is a partially broken separated front view of the crankshaft, (B) is an explanatory diagram showing an enlarged view of the main part of FIG. 3 (A), (C) is another example and is a view similar to (B). (D) is a DD sectional view of (C). (B) Hatching is omitted in (C). (A)は従来技術の模式図、(B)はキー及びキー溝の配置位置の第1想定図、(C)はキー及びキー溝の配置位置の第2想定図、(D)は(C)のD−D視断面図である。(B)(C)(D)ではハッチングは省略している。(A) is a schematic diagram of the prior art, (B) is a first assumption diagram of the arrangement positions of keys and key grooves, (C) is a second assumption figure of the arrangement positions of keys and key grooves, and (D) is (C FIG. In (B), (C), and (D), hatching is omitted.

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で方向を特定するため「左右」「前後」の文言を使用するが、これは、クランク軸の回転軸心及びシリンダボアの軸線と直交した方向から見た状態(すなわち図1を正視した状態)を基準にしている。「上下」はピストンの往復動方向を基準にしている。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the terms “left and right” and “front and back” are used to specify the direction, which is a state seen from a direction orthogonal to the rotation axis of the crankshaft and the axis of the cylinder bore (ie, FIG. 1). It is based on the condition of looking straight ahead. “Up and down” is based on the reciprocating direction of the piston.

(1).構造の概略
本実施形態は、特許文献2と同様に連接棒が回動せず往復動のみするタイプの内燃機関に適用している。まず、図1〜3を参照して概要を説明する。この内燃機関は2気筒4サイクル方式である。従って、機関本体(シリンダブロック)1には2つのシリンダボア2が平行に形成されており、各シリンダボア2にはピストン3が同じ位相で摺動自在に嵌まっている。
(1). Outline of Structure This embodiment is applied to an internal combustion engine of a type in which the connecting rod does not rotate but only reciprocates as in Patent Document 2. First, an outline will be described with reference to FIGS. This internal combustion engine is a two-cylinder four-cycle system. Accordingly, two cylinder bores 2 are formed in parallel in the engine body (cylinder block) 1, and a piston 3 is slidably fitted in each cylinder bore 2 with the same phase.

ピストン3の下方には、当該ピストン3の並び方向に延びるクランク軸4が配置されている。クランク軸4は、その一端寄りと他端寄りとに位置したサイド回転中心軸5と略左右中間部に位置したセンター回転中心軸6との3本の回転中心軸を有しており、隣り合った回転中心軸5,6の間の部位には、当該回転中心軸5,6の回転軸心O1から寸法Eだけ偏心した状態でクランクピン7が配置されており、回転中心軸5,6とクランクピン7とはサイドクランクアーム8及びセンタークランクアーム9を介して繋がっている。   A crankshaft 4 extending in the direction in which the pistons 3 are arranged is disposed below the piston 3. The crankshaft 4 has three rotation center axes, that is, a side rotation center shaft 5 located near one end and the other end of the crankshaft 4 and a center rotation center shaft 6 located substantially in the middle of the left and right sides. A crankpin 7 is arranged at a position between the rotation center shafts 5 and 6 while being eccentric from the rotation axis O1 of the rotation center shafts 5 and 6 by a dimension E. The crankpin 7 is connected via a side crank arm 8 and a center crank arm 9.

各回転中心軸5,6は、機関本体1に固定した第1ジャーナル10に回転自在に保持されている。また、左右のサイド回転中心軸5のうち一方の回転中心軸5にはプーリやギアが固定されるメインボス部11を設け、他方のサイド回転中心軸6にはフライホイールが固定されるサブボス部12を設けている。各クランクアーム8,9には偏心方向と反対方向に突出した第1バランスウエイト13,第2バランスウエイト14を一体に設けている。   The rotation center shafts 5 and 6 are rotatably held by a first journal 10 fixed to the engine body 1. A main boss portion 11 to which a pulley or a gear is fixed is provided on one of the left and right side rotation center shafts 5, and a sub boss portion 12 to which a flywheel is fixed to the other side rotation center shaft 6. Is provided. The crank arms 8 and 9 are integrally provided with a first balance weight 13 and a second balance weight 14 that protrude in a direction opposite to the eccentric direction.

左右のクランクピン7とセンタークランクアーム8とセンター回転中心軸6とは一体構造品になっており、また、左右のサイド回転中心軸5及びサイドクランクアーム8ともそれぞれ一体構造品になっている。従って、本実施形態のクランク軸4は3つの部材で構成されており、左右クランクピン7の先端部をサイドクランクアーム8に設けたピン穴15に圧入している。クランクピン7とサイドクランクアーム8とはキー16で相対回転不能に保持されている(詳細は後述する。)。クランクピン7の外径D2は回転中心軸5,6の外径D1の半分程度に設定されている。   The left and right crank pins 7, the center crank arm 8, and the center rotation center shaft 6 are integrally structured, and the left and right side rotation center shaft 5 and the side crank arm 8 are also integrally structured. Therefore, the crankshaft 4 of the present embodiment is composed of three members, and the front ends of the left and right crankpins 7 are press-fitted into the pin holes 15 provided in the side crank arm 8. The crankpin 7 and the side crank arm 8 are held by a key 16 so as not to be relatively rotatable (details will be described later). The outer diameter D2 of the crankpin 7 is set to about half of the outer diameter D1 of the rotation center shafts 5 and 6.

クランクピン7には第2ジャーナル17を介して遊転ロータ18が外側から嵌まっている。遊転ロータ18は回転中心軸5,6よりも大径で溝形の真円ドラム部19を有しており、この真円ドラム部19を連接棒20の大端部(軸受け部)20aで外側から相対回転自在に抱持している。連接棒20における大端部20aの下半部は別パーツの下部材20bで構成されており、これをボルト21で上半部に締結している。連接棒20の上端はピストン3にピストンピン等で連結されているが、図面では連結構造は省略している。   An idle rotor 18 is fitted to the crank pin 7 from the outside via a second journal 17. The idler rotor 18 has a groove-shaped perfect circular drum portion 19 having a diameter larger than that of the rotation center shafts 5 and 6, and this perfect circular drum portion 19 is connected to the large end portion (bearing portion) 20a of the connecting rod 20. It is held from the outside so as to be relatively rotatable. The lower half of the large end 20 a of the connecting rod 20 is composed of a lower member 20 b of another part, and is fastened to the upper half with a bolt 21. The upper end of the connecting rod 20 is connected to the piston 3 by a piston pin or the like, but the connecting structure is omitted in the drawing.

遊転ロータ18は、真円ドラム部19の回転中心O3から偏心した部分がクランクピン7に嵌まっている。クランクピン7に対する遊転ロータ18の偏心寸法と回転中心軸5,6に対するクランクピン7の偏心寸法とは、同じ寸法Eに設定されている。遊転ロータ18には、センタークランクアーム9に近接した状態で第3バランスウエイト22を一体に設けている。第3バランスウエイト22は、クランクピン7を挟んで遊転ロータ18の軸心O3と反対側に向いて突出している。   In the idle rotor 18, a portion eccentric from the rotation center O <b> 3 of the perfect circular drum portion 19 is fitted to the crank pin 7. The eccentric dimension of the idler rotor 18 with respect to the crankpin 7 and the eccentric dimension of the crankpin 7 with respect to the rotation center shafts 5 and 6 are set to the same dimension E. The idler rotor 18 is integrally provided with a third balance weight 22 in a state of being close to the center crank arm 9. The third balance weight 22 protrudes toward the side opposite to the axis O3 of the idle rotor 18 with the crank pin 7 interposed therebetween.

左右の遊転ロータ18には、センタークランクアーム9と反対側(すなわち外側)に突出した小径の筒部23を一体に設けており、この筒部23に遊星ギア24を固定している(遊星ギア24は遊転ロータ18に一体に加工してもよい。)。他方、機関本体1には、遊星ギア24が噛み合う内歯ギア25を固定している。内歯ギア25の歯数は遊星ギア25の歯数の2倍に設定されている。   The left and right idler rotors 18 are integrally provided with a small-diameter cylindrical portion 23 projecting to the opposite side (ie, the outside) of the center crank arm 9, and a planetary gear 24 is fixed to the cylindrical portion 23 (planetary planet). The gear 24 may be integrally formed with the idler rotor 18). On the other hand, an internal gear 25 with which the planetary gear 24 meshes is fixed to the engine body 1. The number of teeth of the internal gear 25 is set to twice the number of teeth of the planetary gear 25.

(2).キーの詳細・実施形態のまとめ
次に、主として図4(A)(B)を参照してキー16を説明する。キー16は四角柱の形態であり、クランクピン7とピン穴15とに相対向して設けたキー溝26に嵌まっている。キー16は、第2ジャーナル17と干渉しないよう、サイドクランクアーム8から殆ど(又は全く)はみ出ていない。また、キー16をクランクピン7の放射方向に測った巾寸法は概ねクランクピン7の半径と同じ程度に設定している。もとより、キー16の大きさ(長さ・巾寸法・厚さ)必要に応じて任意に設定できる。
(2). Key Details and Summary of Embodiments Next, the key 16 will be described mainly with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B). The key 16 has a quadrangular prism shape, and is fitted in a key groove 26 provided opposite to the crank pin 7 and the pin hole 15. The key 16 hardly protrudes (or at all) from the side crank arm 8 so as not to interfere with the second journal 17. The width of the key 16 measured in the radial direction of the crankpin 7 is set to be approximately the same as the radius of the crankpin 7. Of course, the size (length, width dimension, thickness) of the key 16 can be arbitrarily set as required.

図4(A)はピストン3が上死点に位置した状態を描いており、このためサイドクランクアーム8の第1バランスウエイト13は下向きに向いている。そして、図4(B)に示すように、クランクピン7の軸心方向から見たキー溝26及びキー16の位置(正確には、クランクピン7の放射方向に延びる中心線O4の位置)を、ピストン3が上死点にあるときの姿勢を基準にして、クランクピン7の外周及びピン穴15の内周の上端からクランクピン7の公転方向aとは逆の方向に向かって周方向に45度程度移行した箇所に設けている。   FIG. 4 (A) depicts a state in which the piston 3 is located at the top dead center. Therefore, the first balance weight 13 of the side crank arm 8 faces downward. 4B, the positions of the key groove 26 and the key 16 as viewed from the axial direction of the crankpin 7 (more precisely, the position of the center line O4 extending in the radial direction of the crankpin 7). In the circumferential direction from the upper end of the outer periphery of the crankpin 7 and the inner periphery of the pin hole 15 toward the direction opposite to the revolution direction a of the crankpin 7 with reference to the posture when the piston 3 is at the top dead center. It is provided at the place where the shift is about 45 degrees.

換言すると、ピストン3が上死点にあるときを基準にして、キー溝26及びキー16がピン穴15及びクランクピン7の上端からクランクピン7の公転方向aとは逆の方向に向かって移動した角度θを45度程度に設定している。θは40〜50度程度が好ましい。   In other words, the keyway 26 and the key 16 move in the direction opposite to the revolution direction a of the crankpin 7 from the upper end of the pinhole 15 and the crankpin 7 with reference to the time when the piston 3 is at the top dead center. The angle θ is set to about 45 degrees. θ is preferably about 40 to 50 degrees.

さて、爆発行程でピストン3が下降すると、ピストン3の下降に伴う押圧力が遊転ロータ18を介してクランクピン7に作用し、この押圧力によってクランクアーム8,9が公転し、これによって回転中心軸5,6が回転(自転)する。従って、ピン穴15にはクランクピン7の押圧力が作用する。また、クランクピン7に作用する押圧力は、ピストン3が下死点に近づくに従って徐々に小さくなる。   Now, when the piston 3 descends in the explosion stroke, the pressing force associated with the lowering of the piston 3 acts on the crank pin 7 via the idle rotor 18, and the crank arms 8 and 9 revolve due to this pressing force, thereby rotating. The center shafts 5 and 6 rotate (spin). Accordingly, the pressing force of the crank pin 7 acts on the pin hole 15. Further, the pressing force acting on the crankpin 7 gradually decreases as the piston 3 approaches the bottom dead center.

そして、ピン穴15がクランクピン7の押圧力を受ける受圧の中心位置O5は、ピストン3が上死点にある時には下端に位置しており、ピストン3の下降動と共にクランクピン7の公転方向に移動し、ピストン3が下死点に位置すると第2バランスウエイト13と反対側になる。従って、図4(A)の状態で、ピン穴15の内周面とクランクピン7の外周面とは、第2バランスウエイト13の長手中心線O6を境にして左半分は受圧エリアS1となり、右半分は非受圧エリアS2になる(実際にはクランクピン7とピン穴15とは面接触するので、非受圧部S2の範囲は半周よりも狭くなる。)。   The pressure receiving center position O5 at which the pin hole 15 receives the pressing force of the crank pin 7 is located at the lower end when the piston 3 is at the top dead center, and in the revolving direction of the crank pin 7 as the piston 3 moves downward. When the piston 3 moves and is located at the bottom dead center, the second balance weight 13 is located on the opposite side. Therefore, in the state of FIG. 4A, the left half of the inner peripheral surface of the pin hole 15 and the outer peripheral surface of the crank pin 7 is the pressure receiving area S1 with the longitudinal center line O6 of the second balance weight 13 as a boundary. The right half is a non-pressure receiving area S2 (actually, the crank pin 7 and the pin hole 15 are in surface contact, so the range of the non-pressure receiving portion S2 is narrower than the half circumference).

そして、キー溝26とキー16とは非受圧部S2に設けているため、クランクピン7を介してキー16に強い押圧力が掛かることはなく、その結果、キー16の潰れやキー溝26の開きといった現象を呈することはないのである。   Since the key groove 26 and the key 16 are provided in the non-pressure receiving portion S2, a strong pressing force is not applied to the key 16 through the crank pin 7. As a result, the key 16 is crushed or the key groove 26 is not pressed. There is no such phenomenon as opening.

ところで、爆発行程でクランクピン7が公転するにおいて、クランクピン7に作用する曲げ力は上死点から下死点に行くに従って小さくなる。他方、クランクアーム8,9は機関の負荷によって回動を阻止する作用を受け続けているため、クランクアーム8,9とクランクピン7との間には、クランクピン7をクランクアーム8,9に対して相対的に回転させようとするねじり力が作用しており、このねじり力はクランクアーム8,9を回動させようとするモーメントに依存しており、更にこのモーメントは、クランクピン7がシリンダボア2の軸心から偏心した寸法(スパン)と、連接棒20を介してクランクピン7に作用する押圧力との積になる。   By the way, when the crankpin 7 revolves during the explosion stroke, the bending force acting on the crankpin 7 becomes smaller from the top dead center toward the bottom dead center. On the other hand, since the crank arms 8 and 9 continue to be prevented from rotating due to the engine load, the crank pin 7 is connected to the crank arms 8 and 9 between the crank arms 8 and 9 and the crank pin 7. A torsional force that tries to rotate relative to the acting force is applied, and this torsional force depends on a moment that causes the crank arms 8 and 9 to rotate. This is the product of the dimension (span) eccentric from the axis of the cylinder bore 2 and the pressing force acting on the crankpin 7 via the connecting rod 20.

クランクピン7に作用する曲げ力はピストン3が下死点に近づくほど大きくなり、従って、クランクピン7の曲がりだけを考慮したら、キー溝26とキー16とはピストン3が上死点のときにクランクピン7及びピン穴15の上端に位置させるのが好適と言えるが、これでは応力が集中してサイドクランクアーム8の強度が弱くなる。これに対して本実施形態のようにθを40〜50度程度に設定すると、サイドクランクアーム8の強度低下を招来することなくクランクピン7の曲がりの影響を効果的に抑制できる利点がある。θは40〜50度の範囲が特に好適であるが、0を超えて90度の範囲であっても効果を享有できる。   The bending force acting on the crankpin 7 increases as the piston 3 approaches the bottom dead center. Therefore, if only the bending of the crankpin 7 is taken into consideration, the key groove 26 and the key 16 are the same when the piston 3 is at the top dead center. Although it can be said that it is preferable to position it at the upper ends of the crank pin 7 and the pin hole 15, this concentrates the stress and weakens the strength of the side crank arm 8. On the other hand, when θ is set to about 40 to 50 degrees as in the present embodiment, there is an advantage that the influence of the bending of the crankpin 7 can be effectively suppressed without causing the strength of the side crank arm 8 to decrease. θ is particularly preferably in the range of 40 to 50 degrees, but the effect can be obtained even if it is in the range of more than 0 and 90 degrees.

(3).変形例
さて、クランク軸4は組み立て後において全体として一体化されている必要があり、このためにはキー16はキー溝26にきっちりと嵌まっているべきであり、従って、キー16もキー溝26に圧入することになる。しかし、サイドクランクアーム8は第2バランスウエイト13と反対側の部分が薄肉になっているため、キー16の圧入によってキー溝26の開口端部が広がり変形することが懸念される。
(3) Modification Now, the crankshaft 4 needs to be integrated as a whole after assembly, and for this purpose, the key 16 should fit into the key groove 26, and therefore the key 16 16 is also press-fitted into the key groove 26. However, since the side crank arm 8 is thin on the side opposite to the second balance weight 13, there is a concern that the opening end of the key groove 26 is expanded and deformed by the press-fitting of the key 16.

この懸念は、図4(C)(D)に変形例として示すように、サイドクランクアーム8のうちサイド中心軸5と反対側の部分に略環状の補強リブ27を設けることで払拭できる。更に述べると、第2サイドクランクアーム8を全体として厚肉化すると第1バランスウエイト13も大型化せねばならないが、変形例のようにサイドクランクアーム8の一部のみに補強リブ27を設けることにより、第1バランスウエイト13の大型化を招来することなく、図4(D)に一点鎖線で誇張して示すようにピン穴15が開くことを防止できるのである。   This concern can be eliminated by providing a substantially annular reinforcing rib 27 on a portion of the side crank arm 8 opposite to the side central shaft 5 as shown as a modification in FIGS. More specifically, when the thickness of the second side crank arm 8 is increased as a whole, the first balance weight 13 must be increased in size, but a reinforcing rib 27 is provided only on a part of the side crank arm 8 as in the modification. As a result, it is possible to prevent the pin hole 15 from being opened as shown in an exaggerated manner by a one-dot chain line in FIG. 4D without causing an increase in the size of the first balance weight 13.

補強リブ27の厚さ寸法tはクランクピン7の圧入深さHの1/3〜1/2が好適であり、リブ27の高さH1はサイドクランクアーム8の厚さH0の1/2〜1.0倍程度が好適であった(つまり、それより小さいと効果が発揮されず、それより大きくしても効果には変わりはない。)。   The thickness t of the reinforcing rib 27 is preferably 1/3 to 1/2 of the press-fit depth H of the crankpin 7, and the height H1 of the rib 27 is 1/2 to the thickness H0 of the side crank arm 8. About 1.0 times was suitable (that is, if it is smaller than that, the effect is not exhibited, and if it is larger than that, the effect is not changed).

(4).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば気筒数は2気筒に限らず、単気筒又は3気筒以上の内燃機関にも適用できる。また、本願発明は連接棒が回動しながら往復する方式の内燃機関にも適用できる。2気筒以上の内燃機関でクランク軸がセンタークランクアームを備えている場合、クランクピンとセンタークランクアームとを圧入方式にして、本願発明を適用することも可能である。
(4). Others The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, the number of cylinders is not limited to two, but can be applied to an internal combustion engine having a single cylinder or three or more cylinders. The present invention can also be applied to an internal combustion engine that reciprocates while the connecting rod rotates. In the case where the crankshaft is provided with a center crank arm in an internal combustion engine having two or more cylinders, the present invention can be applied with the crank pin and the center crank arm being press-fitted.

本願発明は内燃機関に適用してその有用性を発揮できる。従って産業上利用できる。   The present invention can be applied to an internal combustion engine to exhibit its usefulness. Therefore, it can be used industrially.

1 機関本体
2 シリンダボア
3 ピストン
4 クランク軸
5,6 回転中心軸
7 クランクピン
8 サイドクランクアーム
9 センタークランクアーム
15 ピン穴
16 キー
18 遊転ロータ
20 連接棒
24 遊星ギア
25 内歯ギア
26 キー溝
27 リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Cylinder bore 3 Piston 4 Crankshaft 5,6 Rotation center shaft 7 Crank pin 8 Side crank arm 9 Center crank arm 15 Pin hole 16 Key 18 Free-rotating rotor 20 Connecting rod 24 Planetary gear 25 Internal gear 26 Key groove 27 rib

Claims (1)

同一軸心上に並んだ複数本の中心軸と、前記中心軸から偏心した状態で隣り合った中心軸の間に配置されたクランクピンと、前記中心軸とクランクピンとを連結する複数のクランクアームとを有しており、
前記クランクピンとその両側のクランクアームの何れか一方又は両方とは、前記クランクピンの端部をクランクアームのピン穴に圧入することで一体に連結されており、ピストンが1往復動すると前記クランクピンが前記中心軸の軸心回りに1回公転する、
という構成であって、
前記クランクピンにおける端部の外周面とピン穴の内周面とには相対向するキー溝が形成されてこれにキーが嵌まっており、前記クランクピンの軸心方向から見た前記キー溝及びキーの位置を、前記ピストンが上死点にあるときの姿勢を基準にして、クランクピンの外周及びピン穴の内周の上端からクランクピンの公転方向とは逆の方向に向かって略半周の範囲内に設定している、
内燃機関用の組み立て式クランク軸。
A plurality of central axes arranged on the same axis, a crank pin disposed between adjacent central axes in a state of being eccentric from the central axis, and a plurality of crank arms connecting the central axis and the crank pin Have
The crank pin and one or both of the crank arms on both sides thereof are integrally connected by press-fitting the end of the crank pin into a pin hole of the crank arm, and when the piston reciprocates once, the crank pin Revolves once around the central axis of the central axis,
The structure
Opposite key grooves are formed on the outer peripheral surface of the end portion of the crank pin and the inner peripheral surface of the pin hole, and the key is fitted to the key groove, and the key groove as viewed from the axial direction of the crank pin And the position of the key from the upper end of the outer periphery of the crank pin and the inner periphery of the pin hole from the top when the piston is at the top dead center, approximately half a circumference in the direction opposite to the revolution direction of the crank pin. Set within the range of
Assembled crankshaft for internal combustion engines.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2021084743A (en) * 2019-11-27 2021-06-03 株式会社豊田自動織機 Lift chain installing structure of industrial vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108952960A (en) * 2018-06-06 2018-12-07 天永机械电子(太仓)有限公司 A kind of multi-model crankshaft driving head
CN108952960B (en) * 2018-06-06 2023-10-03 上海天永智能装备股份有限公司 Multi-machine type crankshaft driving head
JP2021084743A (en) * 2019-11-27 2021-06-03 株式会社豊田自動織機 Lift chain installing structure of industrial vehicle

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