JP2005042837A - Crank shaft - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crank shaft capable of suppressing degradation of the torsional rigidity below the permissible level attributable to the depth of a recessed part provided in an arm while enhancing the rotational balance by reducing the weight of the arm. <P>SOLUTION: In an arm 4 to connect a crank journal 2 to a crank pin 3, a recessed part 8 is formed in a part corresponding to an overlap of the crank journal 2 with the crank pin 3. The depth of the recessed part 8 is set so that the position of a bottom surface 8a is located outside the tangential line of the outside diameter of the crank journal 2 with the outside diameter of the crank pin 3, and the width in the rotational direction of the arm 4 is larger than the outside diameter of the crank journal 2. When the depth of the recessed part 8 is set, the width is larger than the value when the degradation ratio of the torsional rigidity of the crank shaft 1 is abruptly increased as the width is reduced. When the degradation ratio of the torsional rigidity is abruptly increased as the width is reduced, it is determined that the torsional rigidity of the crank shaft 1 is below the permissible level. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、クランクシャフトに関するものである。   The present invention relates to a crankshaft.

車両等に搭載されるエンジンのクランクシャフトにおいては、クランクジャーナルがエンジンのクランクケースに回転可能に支持されるとともに、クランクピンがクランクジャーナルに対し径方向に所定量だけオフセットした状態でアームによって同ジャーナルと繋がっている。また、クランクピンは、エンジンのピストンに対しコネクティングロッドを介して連結されている。従って、エンジンの駆動時にピストンが往復移動すると、同ピストンに連結されたコネクティングロッドがクランクピンを径方向について押したり引いたりする。その結果、クランクピンがクランクジャーナルの軸線周りで回転し、その回転がアームを介してクランクジャーナルに伝達されることで、クランクシャフト全体がクランクジャーナルの軸線を中心に回転するようになる。   In a crankshaft of an engine mounted on a vehicle or the like, the crank journal is rotatably supported by the crankcase of the engine, and the crankpin is offset by a predetermined amount in the radial direction with respect to the crank journal. It is connected with. The crankpin is connected to the piston of the engine via a connecting rod. Accordingly, when the piston reciprocates when the engine is driven, the connecting rod connected to the piston pushes or pulls the crank pin in the radial direction. As a result, the crankpin rotates around the axis of the crank journal, and the rotation is transmitted to the crank journal via the arm, so that the entire crankshaft rotates about the axis of the crank journal.

クランクシャフトが回転するとき、同シャフトにはその回転方向にピストンの往復移動に伴う力が働くとともに、同シャフトに連結されたフライホイールやチェーン等の慣性力や回転抵抗による力が上記ピストンの往復移動に伴う力とは逆方向に働く。この互いに逆方向に働く力によってクランクシャフトが捩られ、同シャフトのアームにて応力集中が生じ易くなることから、それに耐えうる捩り剛性が確保されるようアームの大きさや厚さ等が予め設定される。   When the crankshaft rotates, a force associated with the reciprocating movement of the piston acts in the rotation direction of the crankshaft, and the force due to the inertial force or rotational resistance of the flywheel or chain connected to the shaft causes the piston to reciprocate. It works in the opposite direction to the force accompanying movement. The crankshaft is twisted by the forces acting in opposite directions, and stress concentration tends to occur in the arm of the shaft, so the size and thickness of the arm are set in advance to ensure the torsional rigidity that can withstand it. The

また、クランクシャフトにおいては、その回転時にクランクピンやアームがクランクジャーナルの軸線から離れた位置で回転するため、クランクシャフト全体としての回転バランスが低下する。このため、クランクシャフトにおいては、アームの位置に対し同シャフトの軸線を中心線とする線対称の位置にカウンタウェイトが設けられ、回転バランスの改善が図られている。ただし、このようにカウンタウェイトを設けたとしても、同ウェイトの質量を大きくすることには限界があり、上記回転バランスの低下を完全に抑制することはできないのが実情である。   Further, in the crankshaft, the crankpin and the arm rotate at a position away from the axis of the crank journal during the rotation, so that the rotation balance of the crankshaft as a whole is lowered. For this reason, in the crankshaft, counterweights are provided at positions symmetrical with respect to the position of the arm about the axis of the shaft as a center line, thereby improving the rotation balance. However, even if the counterweight is provided in this way, there is a limit to increasing the mass of the weight, and the actual situation is that the reduction in the rotation balance cannot be completely suppressed.

ところで、エンジン軽量化の一環として、コネクティングロッドにおけるクランクピンとの連結部分が薄型化されている場合、それに合わせてクランクピンの軸線方向長さが短くされるようになる。この場合、クランクピンが短くなる分だけその端部がクランクジャーナルの端部から軸線方向に離れて位置するようになり、クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームについてのクランクシャフトの軸線方向長さが長くなる。このため、クランクシャフトでは、アームの質量が増加してコネクティングロッド軽量化の効果が抑えられてしまうとともに、アームの質量増加分だけクランクシャフトの回転バランスが低下する。   By the way, as a part of reducing the weight of the engine, when the connecting portion of the connecting rod with the crank pin is thinned, the axial length of the crank pin is shortened accordingly. In this case, the end of the crankshaft is positioned away from the end of the crank journal in the axial direction by the length of the crankpin, and the length of the crankshaft in the axial direction of the arm connecting the crank journal and the crankpin is long. Become. For this reason, in the crankshaft, the mass of the arm increases and the effect of reducing the weight of the connecting rod is suppressed, and the rotation balance of the crankshaft is reduced by the amount of increase in the mass of the arm.

こうした不都合を抑制するためには、アームに凹部を設けるなどして同アームを極力軽量化することが有効であるが、当該凹部を適切に設けないとクランクシャフトの捩り剛性が低下する。このため、非特許文献１に示されるように、アームにおいて凹部を設けることによる捩り剛性への影響が少ない部分、即ちアームの回転方向前面や回転方向後面におけるクランクジャーナルとクランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けることが提案されている。このように凹部を設ける位置を工夫することで、クランクシャフトの捩り剛性の低下を抑制しつつアームの軽量化を図ることができる。
発明協会公開技報 公技番号２００２−２９１７ In order to suppress such inconvenience, it is effective to reduce the weight of the arm as much as possible by providing a recess in the arm. However, if the recess is not appropriately provided, the torsional rigidity of the crankshaft is lowered. For this reason, as shown in Non-Patent Document 1, there is little influence on torsional rigidity by providing a recess in the arm, that is, in the overlap portion of the crank journal and the crank pin on the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction. It has been proposed to provide a recess in the corresponding part. Thus, by devising the position where the concave portion is provided, it is possible to reduce the weight of the arm while suppressing a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft.
Japan Society for Invention and Innovation Open Technical Report No. 2002-2917

アームにおいて上述した位置に凹部を設けることでクランクシャフトの捩り剛性の低下を抑制しつつアームの軽量化を図ることはできるが、上記捩り剛性はアームにおける凹部の位置だけでなく当該凹部の深さにも影響を受ける。従って、アームにおいて上述した位置に凹部を設けたとしても、当該凹部の深さによってはクランクシャフトの捩り剛性が低下する。このようにクランクシャフトの捩り剛性が低下すると、それに起因した同シャフトの回転方向についての振動、並びに同振動に伴う騒音も無視できない問題となる。   It is possible to reduce the weight of the arm while suppressing a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft by providing the recess at the position described above in the arm. However, the torsional rigidity is not limited to the position of the recess in the arm but the depth of the recess. Also affected. Therefore, even if the recess is provided at the position described above in the arm, the torsional rigidity of the crankshaft is lowered depending on the depth of the recess. Thus, when the torsional rigidity of the crankshaft is lowered, the vibration in the rotational direction of the shaft and the noise accompanying the vibration caused by the torsional rigidity cannot be ignored.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アームの軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、アームに設けられた凹部の深さに起因する捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することのできるクランクシャフトを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to allow for the torsional rigidity due to the depth of the concave portion provided in the arm while improving the rotational balance by reducing the weight of the arm. An object of the present invention is to provide a crankshaft capable of suppressing a decrease to a level below the level.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、前記凹部の深さについては、その凹部の底面の位置が前記クランクジャーナルの外周と前記クランクピンの外周との接線よりも外側になるよう設定されていることを要旨とした。 In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an arm for connecting the crank journal and the crank pin is provided, and the crank journal and the crank pin are overloaded on at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction. In a crankshaft in which a concave portion is provided in a portion corresponding to the lap portion, the depth of the concave portion is such that the position of the bottom surface of the concave portion is outside the tangent line between the outer periphery of the crank journal and the outer periphery of the crank pin. It was set as the summary.

凹部の深さが深くなるほどアームの回転方向の幅が狭くなるため、クランクシャフトの捩り剛性は低下する。特に、凹部の底面の位置が上記接線よりも内側になるほど同凹部が深いときには、クランクシャフトの捩り剛性の低下が顕著なものになり、当該捩り剛性が許容レベル未満であると判断することができる。従って、凹部の底面の位置が上記接線よりも外側になるよう同凹部の深さを設定することにより、アームの軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、アームに設けられた凹部の深さに起因する捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。   As the depth of the concave portion increases, the width in the rotational direction of the arm becomes narrower, and the torsional rigidity of the crankshaft decreases. In particular, when the concave portion is deeper as the position of the bottom surface of the concave portion becomes more inside than the tangent line, a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft becomes remarkable, and it can be determined that the torsional rigidity is less than an allowable level. . Therefore, by setting the depth of the concave portion so that the position of the bottom surface of the concave portion is outside the tangent line, the rotation balance is improved by reducing the weight of the arm, and the depth of the concave portion provided in the arm is set. It is possible to suppress a decrease in the torsional rigidity due to being less than the allowable level.

請求項２記載の発明では、クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、前記凹部の深さについては、前記アームの当該凹部が設けられた位置での回転方向の幅が前記クランクジャーナルの外径よりも大となるよう設定されていることを要旨とした。   According to a second aspect of the present invention, an arm for connecting the crank journal and the crank pin is provided, and a portion corresponding to an overlap portion between the crank journal and the crank pin on at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction. In the crankshaft provided with the recess, the depth of the recess is set so that the width of the rotation direction of the arm at the position where the recess is provided is larger than the outer diameter of the crank journal. The summary.

凹部の深さが深くなるほどアームの回転方向の幅が狭くなるため、クランクシャフトの捩り剛性は低下する。また、凹部の深さが徐々に深くなってゆくとき、アームの回転方向の幅が所定の値を越えて狭くなると、同幅の減少に伴うクランクシャフトの捩り剛性の低下がそれまでよりも顕著になる。このときにはクランクシャフトの捩り剛性が許容レベル未満であると判断することができる。アームにおける凹部が設けられた位置での回転方向の幅がクランクジャーナルの外径と等しくなるときには、その幅が同幅の減少に伴うクランクシャフトの捩り剛性の低下が顕著になるときの値よりも大きい値をとる。このことから、上記幅がクランクジャーナルの外径よりも大となるときには、クランクシャフトの捩り剛性が許容レベル以上である旨判断することができる。従って、アームの凹部が設けられた位置での回転方向の幅がクランクジャーナルの外径よりも大となるよう凹部の深さを設定することにより、アームの軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、アームに設けられた凹部の深さに起因する捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。   As the depth of the concave portion increases, the width in the rotational direction of the arm becomes narrower, and the torsional rigidity of the crankshaft decreases. In addition, when the depth of the recess gradually increases, if the width in the rotational direction of the arm becomes narrower than a predetermined value, the decrease in the torsional rigidity of the crankshaft accompanying the decrease in the width is more significant than before. become. At this time, it can be determined that the torsional rigidity of the crankshaft is less than the allowable level. When the width in the rotation direction at the position where the concave portion is provided in the arm is equal to the outer diameter of the crank journal, the width is larger than the value when the decrease in the torsional rigidity of the crankshaft due to the decrease in the width becomes significant. Take a large value. From this, when the width is larger than the outer diameter of the crank journal, it can be determined that the torsional rigidity of the crankshaft is at or above an allowable level. Therefore, by setting the depth of the recess so that the width in the rotation direction at the position where the recess of the arm is provided is larger than the outer diameter of the crank journal, the rotation balance is improved by reducing the weight of the arm. Further, it is possible to suppress a decrease in torsional rigidity below an allowable level due to the depth of the recess provided in the arm.

請求項３記載の発明では、クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、前記凹部の深さについては、その深さを変化させたときのクランクシャフトの捩り剛性の変化率が急変する深さよりも浅くなる値に設定されていることを要旨とした。   According to a third aspect of the present invention, an arm for connecting the crank journal and the crank pin is provided, and at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction of the arm corresponding to the overlap portion of the crank journal and the crank pin. In the crankshaft provided with a recess, the depth of the recess is set to a value that is shallower than the depth at which the change rate of the torsional rigidity of the crankshaft when the depth is changed suddenly changes. It was.

凹部の深さを徐々に深くしてゆくと、アームの回転方向の幅が徐々に狭くなるため、クランクシャフトの捩り剛性が所定の低下率で低下してゆく。そして、アームの回転方向の幅が所定の値を越えて狭くなると、クランクシャフトの捩り剛性が急激に低下することとなる。凹部の深さが、このようにクランクシャフトの捩り剛性の変化率を急変させる値以上の深さであるときには、当該捩り剛性が許容レベル未満であると判断することができる。従って、凹部の深さの変化に伴いクランクシャフトの捩り剛性の変化率が急変するときの同凹部の深さよりも浅くなる値に凹部の深さを設定することにより、アームの軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、アームに設けられた凹部の深さに起因する捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。   As the depth of the concave portion is gradually increased, the width in the rotational direction of the arm is gradually reduced, so that the torsional rigidity of the crankshaft is reduced at a predetermined reduction rate. When the width of the arm in the rotational direction becomes narrower than a predetermined value, the torsional rigidity of the crankshaft is drastically reduced. When the depth of the concave portion is not less than a value that causes the change rate of the torsional rigidity of the crankshaft to change suddenly, it can be determined that the torsional rigidity is less than the allowable level. Therefore, by setting the depth of the recess to a value that is shallower than the depth of the recess when the rate of change in the torsional rigidity of the crankshaft changes suddenly with the change in the depth of the recess, the rotation balance due to the weight reduction of the arm As a result, it is possible to suppress a decrease in torsional rigidity below an allowable level due to the depth of the recess provided in the arm.

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記凹部は、前記アームの回転方向前面と回転方向後面との両方に設けられているものとした。
アームの回転方向前面と回転方向後面との両方に凹部が設けられている場合、アームの回転方向の幅が狭くなってクランクシャフトの捩り剛性が低下し易くなる。しかし、上述したように凹部の深さを設定することで、アームの軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、アームに設けられた凹部の深さに起因する捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the recess is provided on both the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction of the arm.
When recesses are provided on both the front surface and the rear surface in the rotational direction of the arm, the width in the rotational direction of the arm is narrowed, and the torsional rigidity of the crankshaft is likely to decrease. However, by setting the depth of the recess as described above, the rotational balance is improved by reducing the weight of the arm, and the torsional rigidity is reduced to below the allowable level due to the depth of the recess provided in the arm. Can be suppressed.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は、自動車用エンジンのクランクシャフト１を示す側面図である。このクランクシャフト１は、エンジンのクランクケースに回転可能に支持されるクランクジャーナル２と、同ジャーナル２に対し径方向に所定量だけオフセットして位置するクランクピン３と、同ピン３をクランクジャーナル２に繋ぐアーム４とを備えている。このアーム４は、一つのクランクピン３につき二つずつ設けられている。そして、二つのアーム４において、一方はクランクピン３の一端部を所定のクランクジャーナル２の端部に繋ぎ、他方はクランクピン３の他端部を別のクランクジャーナル２の端部に繋いでいる。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a side view showing a crankshaft 1 of an automobile engine. The crankshaft 1 includes a crank journal 2 that is rotatably supported by an engine crankcase, a crank pin 3 that is offset from the journal 2 by a predetermined amount in the radial direction, and the pin 3 is connected to the crank journal 2. And an arm 4 connected to the. Two arms 4 are provided for each crankpin 3. In the two arms 4, one of the ends of the crankpin 3 is connected to an end of a predetermined crank journal 2, and the other is connected to the other end of the crankpin 3 to an end of another crank journal 2. .

クランクシャフト１のクランクピン３には、エンジンのピストン５がコネクティングロッド６を介して連結されている。そして、エンジン駆動時にピストン５が往復移動すると、その往復移動がコネクティングロッド６によってクランクピン３におけるクランクシャフト１（クランクジャーナル２）の軸線Ｌ１周りでの回転に変換される。このクランクピン３の回転がアーム４を介してクランクジャーナル２に伝達されることで、クランクシャフト１全体が軸線Ｌ１を中心に回転する。   An engine piston 5 is connected to the crankpin 3 of the crankshaft 1 via a connecting rod 6. When the piston 5 reciprocates when the engine is driven, the reciprocating movement is converted into rotation around the axis L1 of the crankshaft 1 (crank journal 2) in the crankpin 3 by the connecting rod 6. The rotation of the crankpin 3 is transmitted to the crank journal 2 via the arm 4 so that the entire crankshaft 1 rotates about the axis L1.

こうしたクランクシャフト１の回転時には、ピストン５の往復移動に伴う力が働くとともに、同シャフト１に連結されたフライホイールやチェーン等の慣性力や回転抵抗による力が上記ピストン５の往復移動に伴う力とは逆方向に働く。この互いに逆方向に働く力によってクランクシャフト１が軸線Ｌ１を中心に捩られ、アーム４に応力集中が生じ易くなる。同アーム４の大きさや厚さ等は、上述した捩りによる応力集中に耐え得る値に予め設定されている。   When the crankshaft 1 rotates, a force associated with the reciprocating movement of the piston 5 acts, and an inertial force such as a flywheel or a chain connected to the shaft 1 or a force due to rotational resistance causes a force associated with the reciprocating movement of the piston 5. Works in the opposite direction. Due to the forces acting in opposite directions, the crankshaft 1 is twisted about the axis L1 and stress concentration tends to occur in the arm 4. The size, thickness, and the like of the arm 4 are set in advance to values that can withstand the stress concentration caused by the twist described above.

また、クランクシャフト１においては、所定のアーム４の位置に対し軸線Ｌ１を中心とする線対称の位置に、アーム４やクランクピン３によるクランクシャフト１の回転バランスの低下を抑制するためのカウンタウェイト７が設けられている。このようにカウンタウェイト７を設けることで、クランクシャフト１の回転バランスの改善が図られるものの、同カウンタウェイト７によっては上記回転バランスの低下を完全に抑制することは困難である。このため、当該回転バランスの低下を少しでも抑制するために、アーム４等を軽量化することが望まれている。   Further, in the crankshaft 1, a counterweight for suppressing a decrease in rotation balance of the crankshaft 1 by the arm 4 and the crankpin 3 at a line-symmetrical position about the axis L1 with respect to the position of the predetermined arm 4. 7 is provided. By providing the counterweight 7 in this way, the rotation balance of the crankshaft 1 can be improved, but it is difficult to completely suppress the decrease in the rotation balance depending on the counterweight 7. For this reason, in order to suppress the fall of the rotation balance as much as possible, it is desired to reduce the weight of the arm 4 and the like.

アーム４等の軽量化を図るためにクランクシャフト１においては、アーム４に凹部８が設けられている。以下、この凹部８の詳細について図２〜図５を参照して説明する。
図２は、図１のアーム４を拡大して示したものである。図２に示されるように、クランクシャフト１においては、アーム４によって繋がれたクランクジャーナル２とクランクピン３との間にクランクシャフト１の径方向についてのオーバラップＯＲが生じている。アーム４において、その回転方向前面４ａ及び回転方向後面４ｂ（図には前面４ａのみ図示）のオーバラップＯＲに対応した部分は、凹部を設けることによるクランクシャフト１の捩り剛性への影響が少ない部分であり、この部分に上記凹部８が設けられている。凹部８は、アーム４の回転方向前面４ａ及び回転方向後面４ｂにおける上記オーバラップＯＲに対応する部分の径方向全体に亘って設けられている。この凹部８の内形を図３に示す。なお、図３において、（ａ）は図２の凹部８を矢印Ｚ−Ｚ方向から見た断面図であり、（ｂ）は図２の凹部８を矢印Ｙ−Ｙ方向から見た断面図である。 In order to reduce the weight of the arm 4 and the like, the crankshaft 1 is provided with a recess 8 in the arm 4. Hereinafter, the details of the concave portion 8 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an enlarged view of the arm 4 of FIG. As shown in FIG. 2, in the crankshaft 1, an overlap OR in the radial direction of the crankshaft 1 occurs between the crank journal 2 and the crankpin 3 connected by the arm 4. In the arm 4, the portion corresponding to the overlap OR of the rotation direction front surface 4 a and the rotation direction rear surface 4 b (only the front surface 4 a is shown in the drawing) has a little influence on the torsional rigidity of the crankshaft 1 by providing the recess. The concave portion 8 is provided in this portion. The recess 8 is provided over the entire radial direction of the portion of the arm 4 corresponding to the overlap OR on the rotational front surface 4a and the rotational rear surface 4b. The inner shape of the recess 8 is shown in FIG. 3A is a cross-sectional view of the concave portion 8 of FIG. 2 as viewed from the direction of the arrow ZZ, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the concave portion 8 of FIG. 2 as viewed from the direction of the arrow Y-Y. is there.

続いて、凹部８の深さについて説明する。
図４はクランクジャーナル２、クランクピン３、及びアーム４をクランクシャフト１の軸方向から見た状態を示す模式図である。クランクシャフト１は軸線Ｌ１を中心に図中右回転方向に回転するものであって、アーム４においては図中右側面が回転方向前面４ａになるとともに図中左側面が回転方向後面４ｂになる。そして、回転方向前面４ａ及び回転方向後面４ｂにおけるオーバラップＯＲに対応する部分には、それぞれ凹部８が設けられている。 Next, the depth of the recess 8 will be described.
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which the crank journal 2, the crankpin 3, and the arm 4 are viewed from the axial direction of the crankshaft 1. The crankshaft 1 rotates about the axis L1 in the right rotation direction in the figure. In the arm 4, the right side surface in the figure becomes the rotation direction front surface 4a and the left side surface in the figure becomes the rotation direction rear surface 4b. And the recessed part 8 is each provided in the part corresponding to overlap OR in the rotation direction front surface 4a and the rotation direction rear surface 4b.

クランクシャフト１の捩り剛性は、アーム４における回転方向の幅Ｗの大きさによって変化し、当該幅Ｗが小になるほど低下することとなる。ここで、アーム４の回転方向の幅Ｗとクランクシャフト１の捩り剛性との関係をグラフに示すと図５のようになる。同図から分かるように、クランクシャフト１の捩り剛性は、幅Ｗが狭くなるにつれて低下するようになる。ただし、当該捩り剛性の低下率は常に一定というわけではなく幅Ｗが所定の値を越えて小さくなったとき急激に大となっていることが分かる。即ち、幅Ｗが広い場合には幅Ｗの減少に伴う捩り剛性の低下率が小であって、幅Ｗが狭い場合には幅Ｗの減少に伴う捩り剛性の低下率が大となる。   The torsional rigidity of the crankshaft 1 varies depending on the width W of the arm 4 in the rotational direction, and decreases as the width W decreases. Here, the relationship between the width W in the rotation direction of the arm 4 and the torsional rigidity of the crankshaft 1 is shown in a graph as shown in FIG. As can be seen from the figure, the torsional rigidity of the crankshaft 1 decreases as the width W decreases. However, it can be seen that the rate of decrease in the torsional rigidity is not always constant but increases rapidly when the width W decreases beyond a predetermined value. That is, when the width W is wide, the rate of decrease in torsional rigidity accompanying a decrease in the width W is small, and when the width W is narrow, the rate of decrease in the torsional rigidity accompanying decreasing the width W is large.

アームの幅Ｗは、凹部８の深さによって影響を受ける。即ち、凹部８が深くなるほど、凹部８の底面８ａの位置がクランクジャーナル２及びクランクピン３の中心側に移行することから、アーム４の幅Ｗが狭くなる。そして、アーム４の幅Ｗが狭くなるほど、クランクシャフト１の捩り剛性は低下する。   The width W of the arm is affected by the depth of the recess 8. That is, the deeper the concave portion 8, the more the width W of the arm 4 becomes narrower because the position of the bottom surface 8 a of the concave portion 8 shifts to the center side of the crank journal 2 and the crankpin 3. The torsional rigidity of the crankshaft 1 decreases as the width W of the arm 4 decreases.

上記凹部８の深さについては、底面８ａの位置がクランクジャーナル２の外径とクランクピン３の外径との接線ＳＬよりも外側になるよう設定されている。仮に、凹部８の底面８ａが上記接線ＳＬ上に位置するよう当該凹部８の深さが設定されていたとすると、そのときのアーム４における凹部８に対応する位置での回転方向についての幅Ｗは例えば所定値ａとなる。この所定値ａは、図５に示されるように、幅Ｗの減少に対しクランクシャフト１の捩り剛性の低下率が急に大となるときの当該幅Ｗに対応する値となる。凹部８の深さが、幅Ｗの減少に対する捩り剛性の低下率が急に大となるときの値以上の深さであるとき、即ち幅Ｗが所定値ａ未満であるときには、当該捩り剛性が許容レベル未満であると判断することができる。従って、凹部８の深さについて、底面８ａの位置が上記接線ＳＬよりも外側（幅Ｗの増大側）になるよう設定することで、捩り剛性が許容レベル未満となるのを抑制することができる。   About the depth of the said recessed part 8, the position of the bottom face 8a is set so that it may become outside the tangent SL of the outer diameter of the crank journal 2 and the outer diameter of the crankpin 3. FIG. If the depth of the concave portion 8 is set so that the bottom surface 8a of the concave portion 8 is positioned on the tangent SL, the width W in the rotational direction at the position corresponding to the concave portion 8 in the arm 4 at that time is For example, it becomes a predetermined value a. As shown in FIG. 5, the predetermined value a is a value corresponding to the width W when the rate of decrease in the torsional rigidity of the crankshaft 1 suddenly increases with respect to the decrease in the width W. When the depth of the recess 8 is not less than the value when the rate of decrease in the torsional rigidity with respect to the decrease in the width W suddenly increases, that is, when the width W is less than the predetermined value a, the torsional rigidity is It can be determined that the level is lower than the allowable level. Therefore, by setting the depth of the concave portion 8 so that the position of the bottom surface 8a is outside the tangent line SL (the side where the width W is increased), it is possible to suppress the torsional rigidity from being less than the allowable level. .

更に、凹部８の深さについては、上記幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも大きくなるようにも設定されている。仮に、上記幅Ｗがクランクジャーナル２の外径と等しくなるよう凹部８の深さが設定されていたとすると、そのときの上記幅Ｗは例えば所定値ｂとなる。この所定値ｂは、図５に示されるように、所定値ａよりも幅Ｗの増大側に位置する値となる。このことから、上記幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも大きくなるよう凹部８の深さを設定することで、クランクシャフト１の捩り剛性を許容レベル以上とすることができる。   Further, the depth of the recess 8 is set so that the width W is larger than the outer diameter of the crank journal 2. If the depth of the recess 8 is set so that the width W is equal to the outer diameter of the crank journal 2, the width W at that time is, for example, a predetermined value b. As shown in FIG. 5, the predetermined value b is a value that is located on the increasing side of the width W from the predetermined value a. Therefore, by setting the depth of the recess 8 so that the width W is larger than the outer diameter of the crank journal 2, the torsional rigidity of the crankshaft 1 can be set to an allowable level or more.

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）凹部８の深さについては、底面８ａの位置が接線ＳＬよりも外側に位置するよう、またアーム４の幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも大となるよう設定される。このように凹部８の深さを設定したときには、上記幅Ｗが同幅Ｗの減少に伴うクランクシャフト１の捩り剛性の低下率が急に大となるときの値よりも大となる。即ち、この捩り剛性の低下率が急に大となるときの凹部８の深さよりも浅くなる値に当該凹部８の深さが設定されることとなる。凹部８の深さが、幅Ｗの減少に伴う捩り剛性の低下率が急に大となるときの値以上の深さであるときには、クランクシャフト１の捩り剛性が許容レベル未満であると判断することができる。従って、上記のように凹部８の深さを設定することにより、アーム４の軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、当該凹部８の深さに起因するクランクシャフト１の捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。また、クランクシャフト１の捩り剛性が低下することによる振動や、同振動に伴う騒音も抑制することができる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The depth of the recess 8 is set so that the position of the bottom surface 8 a is positioned outside the tangent SL, and the width W of the arm 4 is larger than the outer diameter of the crank journal 2. Thus, when the depth of the recessed part 8 is set, the said width W will become larger than the value when the fall rate of the torsional rigidity of the crankshaft 1 accompanying the reduction of the same width W becomes large suddenly. That is, the depth of the concave portion 8 is set to a value that becomes shallower than the depth of the concave portion 8 when the rate of decrease in the torsional rigidity suddenly increases. When the depth of the concave portion 8 is not less than the value when the rate of decrease in torsional rigidity accompanying a decrease in the width W suddenly increases, it is determined that the torsional rigidity of the crankshaft 1 is less than the allowable level. be able to. Therefore, by setting the depth of the recess 8 as described above, the rotation balance is improved by reducing the weight of the arm 4, and the torsional rigidity of the crankshaft 1 caused by the depth of the recess 8 is less than the allowable level. Can be prevented from falling. Further, vibration due to a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft 1 and noise associated with the vibration can be suppressed.

（２）凹部８は、アーム４の回転方向前面４ａと回転方向後面４ｂとの両方に設けられている。この場合、アーム４の回転方向の幅Ｗが狭くなり易く、クランクシャフト１の捩り剛性が低下し易くなる。しかし、上述したように凹部８の深さを設定することで、アーム４の軽量化による回転バランスの向上を図りつつ、当該凹部８の深さに起因するクランクシャフト１の捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制することができる。   (2) The recess 8 is provided on both the front surface 4a in the rotational direction of the arm 4 and the rear surface 4b in the rotational direction. In this case, the width W in the rotation direction of the arm 4 is likely to be narrow, and the torsional rigidity of the crankshaft 1 is likely to be reduced. However, by setting the depth of the recess 8 as described above, the rotational balance is improved by reducing the weight of the arm 4, and the torsional rigidity of the crankshaft 1 caused by the depth of the recess 8 is less than the allowable level. Can be prevented from falling.

（３）アーム４の回転方向前面４ａ及び回転方向後面４ｂにおけるクランクジャーナル２とクランクピン３とのオーバラップＯＲに対応する部分は、凹部を形成したときにクランクシャフト１への捩り剛性に影響を与えにくい部分である。このため、当該部分におけるクランクシャフト１の径方向全体に亘って凹部８を形成することで、クランクシャフト１の捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制しながらのアーム４の軽量化を一層好適に行うことができる。   (3) The portions corresponding to the overlap OR between the crank journal 2 and the crank pin 3 on the rotation direction front surface 4a and the rotation direction rear surface 4b of the arm 4 affect the torsional rigidity to the crankshaft 1 when the recess is formed. It is a difficult part to give. For this reason, by forming the concave portion 8 over the entire radial direction of the crankshaft 1 in the portion, it is more preferable to reduce the weight of the arm 4 while suppressing a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft 1 to below an allowable level. Can be done.

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・アーム４における回転方向前面４ａ及び回転方向後面４ｂにおけるオーバラップＯＲに対応する部分のクランクシャフト１の径方向全体に亘って凹部８を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、凹部８の一部のみが上記部分にさしかかるように当該凹部８が形成されていてもよい。 In addition, the said embodiment can also be changed as follows, for example.
-Although the recessed part 8 was formed over the whole radial direction of the crankshaft 1 of the part corresponding to the overlap OR in the rotation direction front surface 4a and the rotation direction rear surface 4b in the arm 4, this invention is not limited to this. For example, the concave portion 8 may be formed so that only a part of the concave portion 8 reaches the above portion.

・凹部８をアーム４の回転方向前面４ａと回転方向後面４ｂとのいずれか一方のみに設けてもよい。
・凹部８の深さの設定については、幅Ｗの減少（凹部８の深さの増加）に対するクランクシャフト１の捩り剛性の低下率のみに着目して行い、その低下率が急に大きくなるときの凹部８の深さよりも浅い値を凹部８の深さとして設定してもよい。 The recess 8 may be provided on only one of the rotation direction front surface 4a and the rotation direction rear surface 4b of the arm 4.
The depth of the recess 8 is set by paying attention only to the decrease rate of the torsional rigidity of the crankshaft 1 with respect to the decrease in the width W (increase in the depth of the recess 8), and the decrease rate suddenly increases. A value shallower than the depth of the recess 8 may be set as the depth of the recess 8.

・凹部８の深さについては、必ずしも幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも大となるように設定する必要はない。例えば、幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも小さくなるが、凹部８の底面８ａが接線ＳＬよりも外側にあるように当該凹部８を設定してもよい。   The depth of the recess 8 does not necessarily need to be set so that the width W is larger than the outer diameter of the crank journal 2. For example, although the width W is smaller than the outer diameter of the crank journal 2, the concave portion 8 may be set so that the bottom surface 8a of the concave portion 8 is outside the tangent line SL.

・凹部８の深さの設定については、必ずしも凹部８の底面８ａの位置が接線ＳＬよりも外側になるようにする必要はない。例えば、回転方向前面４ａと回転方向後面４ｂとの一方の凹部８の底面８ａの位置が接線ＳＬよりも内側になるが、幅Ｗがクランクジャーナル２の外径よりも大となるよう回転方向前面４ａと回転方向後面４ｂとの他方の凹部８の深さを設定してもよい。   -About the setting of the depth of the recessed part 8, it is not necessarily required that the position of the bottom face 8a of the recessed part 8 is outside the tangent line SL. For example, the position of the bottom surface 8a of one of the concave portions 8 of the rotation direction front surface 4a and the rotation direction rear surface 4b is inside the tangent SL, but the rotation direction front surface is set so that the width W is larger than the outer diameter of the crank journal 2. You may set the depth of the other recessed part 8 of 4a and the rotation direction rear surface 4b.

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想をその効果とともに以下に記載する。
（１）請求項１〜４のいずれかに記載のクランクシャフトにおいて、前記凹部は、前記オーバラップ部分に対応する部分全体に亘る大きさに形成されていることを特徴とするクランクシャフト。 Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiments are described below together with their effects.
(1) The crankshaft according to any one of claims 1 to 4, wherein the recess is formed to have a size over the entire portion corresponding to the overlap portion.

アームの回転方向前面及び回転方向後面におけるクランクジャーナルとクランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分は、凹部を形成したときにクランクシャフトの捩り剛性に影響を与えにくい部分である。このため、当該部分全体に亘って凹部を形成することで、クランクシャフトの捩り剛性の許容レベル未満への低下を抑制しながらのアームの軽量化を一層好適に行うことができる。   The portions corresponding to the overlapping portions of the crank journal and the crank pin on the front surface and the rear surface in the rotational direction of the arm are portions that do not easily affect the torsional rigidity of the crankshaft when the recesses are formed. For this reason, by forming the concave portion over the entire portion, it is possible to more suitably reduce the weight of the arm while suppressing a decrease in the torsional rigidity of the crankshaft to less than an allowable level.

本実施形態のクランクシャフト全体を示す側面図。The side view which shows the whole crankshaft of this embodiment. 同クランクシャフトのアームを示す拡大側面図。The expanded side view which shows the arm of the crankshaft. （ａ）は図２の凹部を矢印Ｚ−Ｚ方向から見た断面図であり、（ｂ）は図２の凹部を矢印Ｙ−Ｙ方向から見た断面図である。(A) is sectional drawing which looked at the recessed part of FIG. 2 from the arrow ZZ direction, (b) is sectional drawing which looked at the recessed part of FIG. 2 from the arrow YY direction. クランクジャーナル、クランクピン、及びアームをクランクシャフトの軸方向から見た状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which looked at the crank journal, the crankpin, and the arm from the axial direction of the crankshaft. アームの回転方向の幅とクランクシャフトの捩り剛性との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the width | variety of the rotation direction of an arm, and the torsional rigidity of a crankshaft.

符号の説明Explanation of symbols

１…クランクシャフト、２…クランクジャーナル、３…クランクピン、４…アーム、４ａ…回転方向前面、４ｂ…回転方向後面、５…ピストン、６…コネクティングロッド、７…カウンタウェイト、８…凹部、８ａ…底面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crankshaft, 2 ... Crank journal, 3 ... Crankpin, 4 ... Arm, 4a ... Front direction of rotation, 4b ... Rear side of rotation direction, 5 ... Piston, 6 ... Connecting rod, 7 ... Counterweight, 8 ... Recessed part, 8a ... bottom.

Claims (4)

クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、
前記凹部の深さについては、その凹部の底面の位置が前記クランクジャーナルの外周と前記クランクピンの外周との接線よりも外側になるよう設定されている
ことを特徴とするクランクシャフト。 A crankshaft comprising an arm connecting a crank journal and a crankpin, and a recess provided in a portion corresponding to an overlap portion between the crank journal and the crankpin on at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction.
About the depth of the said recessed part, the position of the bottom face of the recessed part is set so that it may become outside the tangent of the outer periphery of the said crank journal and the outer periphery of the said crankpin. The crankshaft characterized by the above-mentioned. クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、
前記凹部の深さについては、前記アームの当該凹部が設けられた位置での回転方向の幅が前記クランクジャーナルの外径よりも大となるよう設定されている
ことを特徴とするクランクシャフト。 A crankshaft comprising an arm connecting a crank journal and a crankpin, and a recess provided in a portion corresponding to an overlap portion between the crank journal and the crankpin in at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction.
About the depth of the said recessed part, the width | variety of the rotation direction in the position in which the said recessed part of the said arm was provided is set so that it may become larger than the outer diameter of the said crank journal. The crankshaft characterized by the above-mentioned. クランクジャーナルとクランクピンとを繋ぐアームを備え、このアームの回転方向前面と回転方向後面との少なくとも一方における前記クランクジャーナルと前記クランクピンとのオーバラップ部分に対応する部分に凹部を設けたクランクシャフトにおいて、
前記凹部の深さについては、その深さを変化させたときのクランクシャフトの捩り剛性の変化率が急変する深さよりも浅くなる値に設定されている
ことを特徴とするクランクシャフト。 A crankshaft comprising an arm connecting a crank journal and a crankpin, and a recess provided in a portion corresponding to an overlap portion between the crank journal and the crankpin on at least one of the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction.
About the depth of the said recessed part, the crankshaft characterized by setting to the value which becomes shallower than the depth where the change rate of the torsional rigidity of a crankshaft when the depth is changed is changed suddenly. 前記凹部は、前記アームの回転方向前面と回転方向後面との両方に設けられている
請求項１〜３のいずれかに記載のクランクシャフト。 The crankshaft according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess is provided on both the front surface in the rotational direction and the rear surface in the rotational direction of the arm.
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