JP2010144742A

JP2010144742A - Crankshaft

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Publication number: JP2010144742A
Application number: JP2008319467A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hasegawa; 武志長谷川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily attach a separate counter weight 6 on a crank arm 5 of a crankshaft 1 by using as few number of components as possible and avoid interference of a crankshaft 1 with surrounding members even if an attachment state is loosened up. <P>SOLUTION: A projection-shaped part 11 of the crank arm and a recess-shaped part 21 of the counter weight 6 are mutually matched and fitted. Through-holes 31-33 straightly communicating from an outside surface of one projection part 22 toward an outside surface of another projection part 23 and the projection part 12 are provided on a projection part 12 of the projection-shaped part 11 and a pair of projection parts 22, 23 of the recess-shaped part 21. A direction of a center line O<SB>3</SB>of the through-holes 31-33 is a direction perpendicularly crossing a vertical plane L passing a center line O<SB>1</SB>of a crank journal 2 and a center line O<SB>2</SB>of a crank pin 3. A bolt 7 and a nut 8 nip each outer surface of the pair of projection parts 22, 23. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、クランクアームに、それと別体のカウンターウェイトを取り付けた構成のクランクシャフトに関する。 The present invention relates to a crankshaft having a structure in which a counterweight separate from the crank arm is attached to the crank arm.

従来から、内燃機関（エンジンともいう）のクランクシャフトは、シリンダブロックに回転自在に支持されるクランクジャーナルと、コネクティングロッドが揺動自在に連結されるクランクピンと、クランクジャーナルとクランクピンとを連結するクランクアーム（またはクランクウェブと呼ばれる）と、回転バランスをとるためのカウンターウェイト（またはバランスウェイトと呼ばれる）とを含んだ構成である。 Conventionally, a crankshaft of an internal combustion engine (also referred to as an engine) is a crank journal that is rotatably supported by a cylinder block, a crank pin that is pivotally connected to a connecting rod, and a crank that connects the crank journal and the crank pin. The structure includes an arm (or called a crank web) and a counterweight (or called a balance weight) for balancing the rotation.

従来からカウンターウェイトをクランクアームに一体に形成していたが、近年では、カウンターウェイトをクランクアームと別体に形成し、このカウンターウェイトをクランクアームにボルト等を用いて取り付けるような傾向になっている（例えば特許文献１〜３参照。）。 Traditionally, the counterweight has been formed integrally with the crank arm, but in recent years, the counterweight has been formed separately from the crank arm, and this counterweight has been tending to be attached to the crank arm using bolts or the like. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3.)

一般的に、カウンターウェイトは、クランクシャフトの回転中心を中心としてクランクピンと反対側（１８０度対向する位置）に設置される。 Generally, the counterweight is installed on the side opposite to the crankpin (position facing 180 degrees) around the rotation center of the crankshaft.

特許文献１に係る従来例では、クランクジャーナル２とクランクピン７とを連結するウェブ９の軸方向一側に側面視略Ｌ字形状のカウンターウェイト１１の平板部分を当接させるとともに、ウェブ９の張り出し方向先端面にカウンターウェイト１１の凸部分（締結部１７）を当接させ、この締結部１７をウェブ９の張り出し方向先端面に１本のボルト２３で留めるような構造になっている。なお、ボルト２３を留める方向については、カウンターウェイト１１の張り出し方向と略平行な方向とされている。 In the conventional example according to Patent Document 1, a flat plate portion of a counterweight 11 having a substantially L-shape in side view is brought into contact with one side in the axial direction of a web 9 that connects the crank journal 2 and the crankpin 7. The protruding portion (fastening portion 17) of the counterweight 11 is brought into contact with the front end surface in the overhanging direction, and the fastening portion 17 is fastened to the front end surface of the web 9 in the overhanging direction with one bolt 23. The direction in which the bolt 23 is fastened is a direction substantially parallel to the overhanging direction of the counterweight 11.

特許文献２に係る従来例では、クランクジャーナルとクランクピンとを連結するクランクアームの張り出し方向先端面にウェイト素材５を当接させ、このウェイト素材５の端面から前記クランクアーム側へ向けて２本のボルト９，９で留めるような構造になっている。なお、ボルト９，９を留める方向については、ウェイト素材５側から前記クランクアーム側へ向かう方向とされている。 In the conventional example according to Patent Document 2, the weight material 5 is brought into contact with the front end surface of the crank arm that connects the crank journal and the crank pin, and the two weight materials 5 are directed toward the crank arm side from the end surface of the weight material 5. It is structured to be fastened with bolts 9 and 9. In addition, about the direction which fastens the bolts 9 and 9, it is set as the direction which goes to the said crank arm side from the weight raw material 5 side.

特許文献３に係る従来例は、特許文献２に係る従来例と近似しており、特許文献２に係る従来例との相違は、２本のボルトを、そのねじ込み方向先端側を交差させるように斜め姿勢で留めるようにしている点である。
特開平３−２４９４４６号公報特開平３−２０４４０８号公報実開平３−６９３４３号公報 The conventional example according to Patent Document 3 is similar to the conventional example according to Patent Document 2, and the difference from the conventional example according to Patent Document 2 is that two bolts are crossed at the front end side in the screwing direction. It is the point which tries to keep in an oblique posture.
JP-A-3-249446 JP-A-3-204408 Japanese Utility Model Publication No. 3-69343

上記特許文献１〜３に係る従来例の場合、次のような不具合が懸念される。 In the case of the conventional examples according to Patent Documents 1 to 3, there are concerns about the following problems.

まず、仮にボルトが緩むと、その緩み分についてクランクシャフトの回転に伴い描く最大円の直径が大きくなってしまうために、ボルトまたはカウンターウェイト（ウェイト素材）が周囲の部材（例えばシリンダブロック等）に干渉するおそれがある。 First, if the bolt is loosened, the diameter of the maximum circle drawn with the rotation of the crankshaft increases with the looseness, so the bolt or counterweight (weight material) is attached to surrounding members (such as a cylinder block). There is a risk of interference.

また、複数のカウンターウェイトの配置位置が円周方向で異なる関係より、このカウンターウェイトにボルト取り付け用の孔を形成するときの加工方向が円周方向でバラバラな位相となるので、加工に手間がかかる等、加工コストが嵩むことが懸念される。 In addition, due to the relationship that the arrangement positions of multiple counterweights differ in the circumferential direction, the machining direction when forming bolt mounting holes in this counterweight is a phase that varies in the circumferential direction, so machining is troublesome. There is a concern that the processing cost is increased.

特に、特許文献２，３に係る従来例の場合には、１つのウェイト素材を取り付けるために２本のボルトを用いているために、部品点数と取り付け工数とが多くなる等、不利である。 In particular, in the case of the conventional examples according to Patent Documents 2 and 3, since two bolts are used to attach one weight material, there are disadvantages such as an increase in the number of parts and the number of attachment steps.

このような事情に鑑み、本発明は、クランクアームに、それと別体のカウンターウェイトを前記クランクジャーナルの中心とクランクピンの中心とを通る直線に連なる状態で取り付けた構成のクランクシャフトにおいて、可及的に少ない部品を用いて簡単に取り付け可能にしたうえで、棒状部材により挟む力が万一緩んでもクランクシャフトの周辺部材に干渉することを回避可能とすることを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention provides a crankshaft having a structure in which a counterweight separate from the crankarm is attached in a straight line passing through the center of the crank journal and the center of the crankpin. An object of the present invention is to enable easy attachment using few parts and to avoid interference with peripheral members of the crankshaft even if the force pinched by the rod-like member is loosened.

本発明は、クランクアームに、それと別体のカウンターウェイトを取り付けた構成のクランクシャフトであって、前記カウンターウェイトは、前記クランクアームにおいてクランクジャーナルを中心としてクランクピンと反対側の端部に連なる状態で取り付けられ、前記クランクアームとカウンターウェイトとに、クランクジャーナルの中心線とクランクピンの中心線とを通る仮想平面に対して直交する方向で重なる部分がそれぞれ設けられ、この両方の重なり部分に跨って棒状部材が貫通され、この棒状部材が、前記両方の重なり部分の外側面を挟んだ状態で抜け止め固定されている、ことを特徴としている。 The present invention is a crankshaft having a structure in which a counterweight separate from the crankarm is attached to the crankarm, and the counterweight is connected to an end of the crankarm opposite to a crankpin with a crank journal as a center. The crank arm and the counterweight are each provided with overlapping portions in a direction perpendicular to a virtual plane passing through the center line of the crank journal and the center line of the crank pin, and straddle both overlapping portions. A rod-shaped member is penetrated, and the rod-shaped member is fixed to prevent the rod-shaped member from being detached while sandwiching the outer surfaces of the two overlapping portions.

なお、クランクシャフトは、一般的に、内燃機関のシリンダブロックに回転自在に支持されるクランクジャーナルと、コネクティングロッドが揺動自在に連結されるクランクピンと、クランクジャーナルとクランクピンとを連結するクランクアーム（またはクランクウェブと呼ばれる）と、クランクアームにおいてクランクピンと反対位置（１８０度対向する位置）に設けられる回転バランスをとるためのカウンターウェイト（またはバランスウェイトと呼ばれる）とを含んだ構成になっている。 The crankshaft is generally a crank journal rotatably supported by a cylinder block of an internal combustion engine, a crank pin to which a connecting rod is swingably connected, and a crank arm that connects the crank journal and the crank pin ( Or a counterweight (or called a balance weight) provided at a position opposite to the crankpin in the crank arm (a position opposed to 180 degrees) for balancing the rotation.

本発明では、カウンターウェイトをクランクアームと別体として取り付けるようにした構成において、それらを連結する部材の取り付け形態を工夫している。 In the present invention, in the configuration in which the counterweight is attached as a separate body from the crank arm, the attachment form of the member connecting them is devised.

この工夫によれば、万一、棒状部材により挟む力が緩んでも、クランクシャフトの回転に伴い描く最大円の内径側に前記棒状部材が位置することになり、さらに、カウンターウェイトが径方向外向きにずれなくなる。そのために、棒状部材やカウンターウェイトがクランクシャフトの周辺部材（例えばシリンダブロック等）に干渉することが避けられる。 According to this device, even if the force pinched by the rod-shaped member is loosened, the rod-shaped member is positioned on the inner diameter side of the maximum circle drawn with the rotation of the crankshaft, and the counterweight is directed radially outward. It will not slip. Therefore, it can be avoided that the rod-like member or the counterweight interferes with a peripheral member (for example, a cylinder block) of the crankshaft.

また、１つのカウンターウェイトの取り付けに対し１本の棒状部材を用いるだけであるから、特許文献２，３に係る従来例に比べて、部品点数ならびに取り付け工数が少なくなる等、取り付けコストを低減するうえで有利となる。 In addition, since only one bar-like member is used for mounting one counterweight, the number of parts and the number of mounting steps are reduced compared to the conventional examples according to Patent Documents 2 and 3, thereby reducing the mounting cost. This is advantageous.

さらに、クランクアームとカウンターウェイトとの重なり部分が、クランクシャフトの回転変動による加振力と略直交していて、前記加振力を面で受けるようになるから、棒状部材にせん断力が作用しにくくなる等、棒状部材の耐久性が向上し、ひいてはカウンターウェイトを長期にわたって安定に保持するうえで有利となる。 Furthermore, since the overlapping portion of the crank arm and the counterweight is substantially orthogonal to the excitation force due to the crankshaft rotation fluctuation, the excitation force is received by the surface, so that a shearing force acts on the rod-shaped member. The durability of the rod-like member is improved, such as being difficult, and as a result, it is advantageous for stably holding the counterweight for a long period of time.

好ましくは、前記クランクアームとカウンターウェイトとには、互いに合致して嵌め合わされる凹形状部と凸形状部とが振り分けて設けられ、前記凹形状部の一対の突出部と前記凸形状部の単一の突出部とが、前記重なり部分とされる。 Preferably, the crank arm and the counterweight are provided with a concave shape portion and a convex shape portion that are fitted and fitted to each other, and a pair of protrusions of the concave shape portion and a single protrusion of the convex shape portion are provided. One protrusion is the overlapping portion.

ここでは、各構成要素を具体的に特定しており、この特定により、実用化することが容易になる。 Here, each component is specifically specified, and this specification facilitates practical use.

好ましくは、前記棒状部材は、ボルトとされ、前記重なる部分には、それぞれボルト挿通用の貫通孔が設けられ、前記両方の重なり部分の外側面は、前記ボルトの頭部と、前記ボルトのねじ軸部の先端にねじ込まれるナットとにより挟まれる。 Preferably, the rod-shaped member is a bolt, and through-holes for inserting bolts are provided in the overlapping portions, respectively, and the outer surface of both overlapping portions is the head of the bolt and the screw of the bolt. It is pinched by a nut screwed into the tip of the shaft.

ここでは、棒状部材や、その締結形態を特定しており、この特定により、一般的に安価に入手できる汎用品を流用できるようになる等、取り付けコストのさらなる低減に貢献できるようになる。 Here, the rod-shaped member and its fastening form are specified, and this specification can contribute to further reduction of the mounting cost, such as being able to divert general-purpose products that are generally available at low cost.

好ましくは、前記棒状部材は、一端に大径フランジが設けられるピンとされ、前記重なる部分には、それぞれピン挿通用の貫通孔が設けられ、前記重なり部分の外側面は、前記大径フランジと、前記ピンの他端を加締めて得られる塑性変形部とにより挟まれる。 Preferably, the rod-shaped member is a pin provided with a large-diameter flange at one end, and the overlapping portion is provided with a through hole for pin insertion, and the outer surface of the overlapping portion is the large-diameter flange, It is pinched by the plastic deformation part obtained by caulking the other end of the pin.

本発明では、クランクアームに、それと別体のカウンターウェイトを取り付けるにあたって、可及的に少ない部品を用いて簡単に取り付けることが可能になり、しかも、棒状部材による挟み力が万一緩んでもクランクシャフトの周辺部材との干渉を回避することが可能になる。 In the present invention, when attaching a counterweight separately to the crank arm, it can be easily attached using as few parts as possible, and even if the pinching force by the rod-like member is loosened, the crankshaft It is possible to avoid interference with peripheral members.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１から図５に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、直列４気筒型の内燃機関に用いるクランクシャフトを例に挙げている。 1 to 5 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, a crankshaft used for an in-line four-cylinder internal combustion engine is taken as an example.

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る内燃機関のクランクシャフトの概略構成を説明する。図１および図２において、１はクランクシャフトの全体を示している。 First, a schematic configuration of a crankshaft of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2, reference numeral 1 denotes the entire crankshaft.

クランクシャフト１は、この実施形態において直列４気筒型の内燃機関に用いられるものである関係より、５つのクランクジャーナル２・・・と、４つのクランクピン３・・・と、８つのクランクアーム５・・・とを含む構成になっている。 The crankshaft 1 has five crank journals 2..., Four crank pins 3..., And eight crank arms 5 because of the relationship used in this embodiment for an in-line four-cylinder internal combustion engine. ...

クランクジャーナル２は、図示していないが、シリンダブロックの下側に回転自在に支持され、クランクピン３には、図示していないが、コネクティングロッドを介してピストンが取り付けられる。 Although not shown, the crank journal 2 is rotatably supported on the lower side of the cylinder block, and a piston is attached to the crank pin 3 via a connecting rod (not shown).

この実施形態でのクランクシャフト１は、シングルプレーンタイプで、かつ、ハーフカウンタータイプとされている。 The crankshaft 1 in this embodiment is a single plane type and a half counter type.

つまり、シングルプレーンタイプでは、４つのクランクピン３が同一平面上に配置されている。また、ハーフカウンタータイプでは、８つのクランクアーム５・・・の半分つまり４つに、それらと別体のカウンターウェイト６・・・が取り付けられている。 That is, in the single plane type, the four crank pins 3 are arranged on the same plane. In the half counter type, half of the eight crank arms 5 are attached to counter weights 6.

詳しくは、ハーフカウンタータイプの場合、例えばクランクピン３の軸方向両側に設けられる２つのクランクアーム５を一組とすると、計４組のクランクアーム５において、それぞれ前（エンジンフロント）側のみのクランクアーム５または後ろ（エンジンリア）側のみのクランクアーム５に、カウンターウェイト６が取り付けられる。 Specifically, in the case of the half counter type, for example, when two crank arms 5 provided on both sides in the axial direction of the crankpin 3 are set as one set, a total of four sets of crank arms 5 each have a front (engine front) side crank only. The counterweight 6 is attached to the arm 5 or the crank arm 5 only on the rear (engine rear) side.

カウンターウェイト６は、基本的に、クランクアーム５においてクランクシャフト１を中心としてクランクピン３と反対側（１８０度対向する位置）の端部に、連ねて延長されるような状態で取り付けられる。 The counterweight 6 is basically attached to the end of the crank arm 5 opposite to the crankpin 3 (position facing 180 degrees) around the crankshaft 1 so as to extend continuously.

このカウンターウェイト６は、この実施形態において、正面から見ると略扇形に形成されている。なお、カウンターウェイト６の外形形状や重量は任意に設定することが可能である。 In this embodiment, the counterweight 6 is formed in a substantially fan shape when viewed from the front. Note that the outer shape and weight of the counterweight 6 can be arbitrarily set.

次に、本発明の特徴を適用した部分について詳細に説明する。 Next, portions to which the features of the present invention are applied will be described in detail.

この実施形態では、クランクアーム５にカウンターウェイト６を取り付けるために、ボルト７とナット８とを用いるようにしている。 In this embodiment, bolts 7 and nuts 8 are used to attach the counterweight 6 to the crank arm 5.

クランクアーム５においてカウンターウェイト６が取り付けられる部分には、凸形状部１１が設けられており、また、カウンターウェイト６においてクランクアーム５に取り付ける部分には、凹形状部２１が設けられている。 A convex portion 11 is provided at a portion of the crank arm 5 where the counterweight 6 is attached, and a concave portion 21 is provided at a portion of the counterweight 6 attached to the crank arm 5.

凸形状部１１は、単一の突出部１２を有し、また、凹形状部２１は、一対の突出部２２，２３を有している。 The convex portion 11 has a single projecting portion 12, and the concave portion 21 has a pair of projecting portions 22 and 23.

凸形状部１１の突出部１２が、凹形状部２１において一対の突出部２２，２３の間に存在する凹みに合致する状態で嵌め合わされる。このような嵌め合わせの方向は、例えば図３に示すようにクランクアーム５を前（エンジンフロント）側から見たときに、クランクジャーナル２の中心（Ｏ₁に相当）とクランクピン３の中心（Ｏ₂に相当）とを通る直線（Ｌに相当）に沿う方向とすることができる。 The protruding portion 12 of the convex shape portion 11 is fitted in a state in which the concave shape portion 21 matches the dent existing between the pair of protruding portions 22 and 23. For example, when the crank arm 5 is viewed from the front (engine front) side as shown in FIG. 3, the center of the crank journal 2 (corresponding to O ₁ ) and the center of the crank pin 3 ( O ₂ ) and a direction along a straight line (corresponding to L).

凸形状部１１の突出部１２と凹形状部２１の一対の突出部２２，２３とには、それぞれボルト挿通用の貫通孔３１，３２，３３が設けられている。 The projecting portion 12 of the convex portion 11 and the pair of projecting portions 22 and 23 of the concave portion 21 are provided with through holes 31, 32, and 33 for inserting bolts, respectively.

各貫通孔３１〜３３は、凹形状部２１の一方突出部２２の外側面から凸形状部１１の突出部１２および凹形状部２１の他方突出部２３の外側面へ向けて１直線に連通するように形成されている。 Each of the through holes 31 to 33 communicates in a straight line from the outer surface of the one protruding portion 22 of the recessed portion 21 toward the protruding portion 12 of the protruding portion 11 and the outer surface of the other protruding portion 23 of the recessed portion 21. It is formed as follows.

また、各貫通孔３１〜３３の各内周面は、ねじ溝の無い円周面とされている。その内径寸法は、ボルト７のねじ軸部７ａ（図３参照）がルーズフィット、つまり適宜のクリアランスを有する状態で挿入される大きさに設定されている。 Moreover, each internal peripheral surface of each through-hole 31-33 is made into the circumferential surface without a thread groove. The inner diameter dimension is set to a size that allows the screw shaft portion 7a (see FIG. 3) of the bolt 7 to be inserted in a loose fit, that is, with an appropriate clearance.

ボルト７は、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸部７ａを有している。このボルト７のねじ軸部７ａが、図３に示すように、凸形状部１１の突出部１２および凹形状部２１の一対の突出部２２，２３の各貫通孔３１〜３３にルーズに挿入された状態で、このねじ軸部７ａの先端にナット８がねじ込まれるようになっている。このように、ボルト７の頭部とナット８とで、凹形状部２１における一対の突出部２２，２３の各外側面が挟まれる。 The bolt 7 has a screw shaft portion 7a having a thread groove formed on the outer peripheral surface. As shown in FIG. 3, the screw shaft portion 7 a of the bolt 7 is loosely inserted into the through holes 31 to 33 of the protruding portion 12 of the convex portion 11 and the pair of protruding portions 22 and 23 of the concave portion 21. In this state, the nut 8 is screwed into the tip of the screw shaft portion 7a. In this manner, the outer surfaces of the pair of projecting portions 22 and 23 in the concave portion 21 are sandwiched between the head of the bolt 7 and the nut 8.

ここで、各貫通孔３１〜３３を１直線に連通させた状態での中心線Ｏ₃の向きは、図１に示すように、クランクジャーナル２の中心線Ｏ₁（クランクシャフト１の回転軸線と同一）とクランクピン３の中心線Ｏ₂とを通る仮想平面Ｌに対して直交する向きとされている。図１の例では、すべてのクランクピン３の中心線Ｏ₂と、クランクシャフト１の回転軸心（Ｏ₁）とを通る仮想平面Ｌが同一平面となる。 Here, the direction of the center line O ₃ in a state in which the through-holes 31 to 33 communicates one straight line, as shown in FIG. 1, the rotational axis of the center line O ₁ (crankshaft 1 of the crank journal 2 And the direction perpendicular to the imaginary plane L passing through the center line O ₂ of the crankpin 3. In the example of FIG. 1, the imaginary plane L passing through the center line O ₂ of all the crankpins 3 and the rotation axis (O ₁ ) of the crankshaft 1 is the same plane.

なお、前記の中心線Ｏ₃の向きについて他の言い方をすると、図２に示すようにクランクシャフト１を横から見たときにクランクジャーナル２の中心線Ｏ₁に対して直交する向きに、かつ、図３に示すようにクランクシャフト１を前から見たときにクランクジャーナル２の中心（Ｏ₁に相当）とクランクピン３の中心（Ｏ₂に相当）とを通る仮想直線（Ｌに相当）に対して直交する向きとされている。 In other words, the direction of the center line O ₃ can be expressed in a direction orthogonal to the center line O ₁ of the crank journal 2 when the crankshaft 1 is viewed from the side as shown in FIG. 3, when the crankshaft 1 is viewed from the front, a virtual straight line (corresponding to L) passing through the center of the crank journal 2 (corresponding to O ₁ ) and the center of the crank pin 3 (corresponding to O ₂ ). It is set as the direction orthogonal to.

しかも、図２に示すように、各貫通孔３１〜３３の中心（Ｏ₃に相当）と、カウンターウェイト６の重心Ｇと、クランクアーム５の軸方向中央位置とが１直線（二点鎖線参照）上に配置されるように構成されている。このように構成した場合には、カウンターウェイト６がクランクアーム５に対しボルト７を支点にして揺れ動くことを防止するうえで有効となる。 Moreover, as shown in FIG. 2, the center of each through-hole 31-33 (corresponding to O ₃ ), the center of gravity G of the counterweight 6 and the axial center position of the crank arm 5 are one straight line (see the two-dot chain line). ) Is configured to be placed on top. Such a configuration is effective in preventing the counterweight 6 from swinging with respect to the crank arm 5 using the bolt 7 as a fulcrum.

但し、カウンターウェイト６の重心Ｇは、前記の位置関係を保ったうえで、クランクジャーナル２の中心回りで円周方向にずらしたり、径方向にずらしたりと位置を変更することで、クランクシャフト１の回転バランスを任意にセッティングすることが可能である。この重心Ｇは、カウンターウェイト６の外形形状や重量等を適宜に調整することにより任意の場所に配置することが可能である。 However, the position of the center of gravity G of the counterweight 6 is changed by shifting the position around the center of the crank journal 2 in the circumferential direction or in the radial direction while maintaining the above positional relationship. It is possible to arbitrarily set the rotation balance. The center of gravity G can be arranged at an arbitrary location by appropriately adjusting the outer shape, weight, etc. of the counterweight 6.

以上説明したように、本発明を適用した実施形態のクランクシャフト１は、カウンターウェイト６をクランクアーム５と別体として取り付ける形態を工夫することにより、下記するような作用、効果が得られる。 As described above, the crankshaft 1 according to the embodiment to which the present invention is applied can obtain the following operations and effects by devising a form in which the counterweight 6 is attached separately from the crank arm 5.

まず、万一、ボルト７とナット８とで挟む力が緩んでも、クランクシャフト１の回転に伴い描く最大円の内径側にボルト７やナット８が位置することになり、さらに、カウンターウェイト６が径方向外向きにずれなくなる。そのために、ボルト７、ナット８やカウンターウェイト６がクランクシャフト１の周辺部材（例えばシリンダブロック等）に干渉することが避けられる。 First of all, even if the force sandwiched between the bolt 7 and the nut 8 is loosened, the bolt 7 and the nut 8 are located on the inner diameter side of the maximum circle drawn with the rotation of the crankshaft 1. Does not shift radially outward. Therefore, the bolt 7, the nut 8, and the counterweight 6 can be prevented from interfering with peripheral members (for example, a cylinder block) of the crankshaft 1.

また、１つのカウンターウェイト５の取り付けに対し１本のボルト７と１個のナット８とを用いるだけであるから、従来例に比べて、部品点数ならびに取り付け工数が少なくなる等、取り付けコストを低減するうえで有利となる。 In addition, since only one bolt 7 and one nut 8 are used for mounting one counterweight 5, the number of parts and mounting man-hours are reduced compared to the conventional example, thereby reducing mounting costs. This is advantageous.

さらに、図５に示すように、クランクアーム５側の突出部１２の両側面とカウンターウェイト６側の一対の突出部２２，２３の内側面との当接部分Ｘ，Ｙが、クランクシャフト１の回転変動による加振力Ｆと略直交していて、前記加振力Ｆを前記当接部分Ｘ，Ｙで受けるようになっているから、ボルト７にせん断力が作用しにくくなる等、ボルト７の耐久性が向上し、ひいてはカウンターウェイト６を長期にわたって安定に保持するうえで有利となる。特に、前記の当接部分ＸからＹまでの長さを大きくすればする程、加振力Ｆに対する強度が向上することになるので、カウンターウェイト６の保持性が向上する。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the contact portions X and Y between the both side surfaces of the protrusion 12 on the crank arm 5 side and the inner surfaces of the pair of protrusions 22 and 23 on the counterweight 6 side are Since the vibration force F is substantially orthogonal to the vibration force F due to rotational fluctuations and is received by the contact portions X and Y, the bolt 7 is less susceptible to shearing force. As a result, the durability of the counterweight 6 is improved, which is advantageous in stably holding the counterweight 6 over a long period of time. In particular, as the length from the contact portion X to Y is increased, the strength against the excitation force F is improved, so that the retainability of the counterweight 6 is improved.

この他、図２に示されているように、各貫通孔３１〜３３の各中心（Ｏ₃に相当）と、カウンターウェイト６の重心Ｇと、クランクアーム５の軸方向中央とを１直線上に配置することにより、カウンターウェイト６がクランクアーム５に対しボルト７を支点として揺れ動くことを防止しているから、ボルト７とナット８とが緩みにくくなる。 In addition, as shown in FIG. 2, (corresponding to O ₃₎ the centers of the through holes 31 to 33, the center of gravity G of the counterweight 6, and an axial center of the crank arm 5 1 straight line Since the counterweight 6 is prevented from swinging with respect to the crank arm 5 with the bolt 7 as a fulcrum, the bolt 7 and the nut 8 are less likely to loosen.

ところで、この実施形態で例示した直列４気筒型の内燃機関に用いるクランクシャフト１でかつシングルプレーンタイプの場合、図１に示すように、１番、４番のクランクアーム５に備える各突出部１２が円周方向で同一位相に配置されているとともに、２番、３番のクランクアーム５に備える各突出部１２が円周方向で同一位相に配置され、かつ、１番、４番のクランクアーム５に備える各突出部１２と、２番、３番のクランクアーム５に備える各突出部１２とが１８０度対向して配置されているが、このような場合でも、図２に示すように、すべてのクランクアーム５側の貫通孔３１とすべてのカウンターウェイト６側の２つの貫通孔３２，３３とを連通させた状態の中心線Ｏ₃がすべて平行、つまりすべて同じ向きに揃うことになる。 By the way, in the case of the crankshaft 1 used in the in-line four-cylinder internal combustion engine exemplified in this embodiment and the single plane type, as shown in FIG. 1, each protrusion 12 provided in the first and fourth crank arms 5 is provided. Are arranged in the same phase in the circumferential direction, and the protrusions 12 provided in the second and third crank arms 5 are arranged in the same phase in the circumferential direction, and the first and fourth crank arms. 5 and the protrusions 12 provided in the second and third crank arms 5 are arranged to face each other by 180 degrees, but even in such a case, as shown in FIG. The center lines O _{3 in} a state where all the through-holes 31 on the crank arm 5 side and the two through-holes 32 and 33 on all the counterweight 6 sides are in communication are all parallel, that is, all are aligned in the same direction.

このように、各貫通孔３１〜３３を形成するときの加工方向が、すべて同じ向きになるから、従来例に比べて、効率良くかつ簡単に加工できるようになる等、加工コストを低減するうえで有利となる。 As described above, since the processing directions when forming the respective through holes 31 to 33 are all the same, the processing cost can be reduced, such as being able to perform processing more efficiently and easily than the conventional example. Is advantageous.

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, All the deformation | transformation and application included in the range equivalent to the claim and the said range are possible. Examples are given below.

（１）上記実施形態では、直列４気筒型の内燃機関に用いるクランクシャフト１を例に挙げているが、クランクシャフト１の仕様（内燃機関の型式や気筒数等）については特に限定されない。例えばＶ型エンジンや水平対向エンジン等においても、カウンターウェイト６の取り付け位置が一般的に規定されているので、その取り付け位置でクランクアーム５にカウンターウェイト６を本発明の技術思想に従う形態で取り付けるようにすればよい。 (1) In the above embodiment, the crankshaft 1 used in an in-line four-cylinder internal combustion engine is taken as an example, but the specifications of the crankshaft 1 (type of internal combustion engine, number of cylinders, etc.) are not particularly limited. For example, in a V-type engine, a horizontally opposed engine, and the like, since the attachment position of the counterweight 6 is generally defined, the counterweight 6 is attached to the crank arm 5 in the form according to the technical idea of the present invention at the attachment position. You can do it.

（２）上記実施形態では、クランクシャフト１に備える複数のクランクアーム５の半数にカウンターウェイト６を取り付けたハーフカウンタータイプを例に挙げているが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、複数のクランクアーム５のすべてにカウンターウェイト６を１対１に取り付けるフルカウンタータイプにも、上記実施形態と同様に本発明を適用できる。 (2) In the above embodiment, a half counter type in which the counterweight 6 is attached to half of the plurality of crank arms 5 provided in the crankshaft 1 is described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can also be applied to a full counter type in which the counterweights 6 are attached to all of the plurality of crank arms 5 on a one-to-one basis, as in the above embodiment.

（３）上記実施形態では、クランクシャフト１のクランクピン３の配置形態をシングルプレーンタイプとした例を挙げているが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、ダブルプレーンタイプのクランクシャフト１にも、上記実施形態と同様に本発明を適用できる。 (3) In the above embodiment, an example in which the arrangement form of the crankpin 3 of the crankshaft 1 is a single plane type is given, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to a double-plane type crankshaft 1 as in the above embodiment.

ダブルプレーンタイプのクランクシャフト１の場合には、複数のクランクアーム５それぞれに対するカウンターウェイト６の取り付け部分について、次のように設定する必要がある。 In the case of the double plane type crankshaft 1, it is necessary to set the attachment portion of the counterweight 6 to each of the plurality of crank arms 5 as follows.

つまり、クランクピン３毎に、その中心線とクランクジャーナル２の中心線とを通る仮想平面が、複数存在することになる。そのため、クランクアーム５の凸形状部１１とカウンターウェイト６の凹形状部２１とに設けられる貫通孔３１〜３３の中心線Ｏ₃の向きは、クランクピン３毎に、異なるように設定する必要がある。 That is, for each crank pin 3, there are a plurality of virtual planes that pass through the center line and the center line of the crank journal 2. Therefore, the direction of the center line O ₃ of the through hole 31 to 33 provided in the concave portion 21 of the convex portion 11 and the counterweight 6 of the crank arm 5, for each crank pin 3, must be set differently is there.

（４）上記実施形態では、クランクアーム５に凸形状部１１を、カウンターウェイト６に凹形状部２１を設けた例を挙げているが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば前記と反対の関係、つまり、図６および図７に示すように、クランクアーム５に凹形状部２１を、カウンターウェイト６に凸形状部１１を設けるように構成することも可能である。 (4) In the above embodiment, an example in which the convex portion 11 is provided on the crank arm 5 and the concave portion 21 is provided on the counterweight 6, but the present invention is not limited thereto. The opposite relationship, that is, as shown in FIGS. 6 and 7, it is also possible to provide the crank arm 5 with the concave portion 21 and the counterweight 6 with the convex portion 11.

（５）上記実施形態において、ボルト７のねじ軸部７ａにおいてねじ溝以外の円柱形部分の断面形状と、貫通孔３１〜３３の断面形状とを、それぞれ多角形あるいは楕円形等のように、非円形形状とすることが可能である。その場合には、ボルト７を支点としてカウンターウェイト６が揺れ動くことを確実に防止でき、クランクシャフト１の周辺部材との干渉を回避するうえで有利となる。 (5) In the above embodiment, the cross-sectional shape of the cylindrical portion other than the thread groove in the screw shaft portion 7a of the bolt 7 and the cross-sectional shape of the through holes 31 to 33 are respectively polygonal or elliptical, A non-circular shape is possible. In this case, it is possible to reliably prevent the counterweight 6 from swinging around the bolt 7 as a fulcrum, which is advantageous in avoiding interference with the peripheral members of the crankshaft 1.

（６）上記実施形態では、ボルト７とナット８とでカウンターウェイト６を取り付けるようにした例を挙げているが、本発明はそれに限定されるものではない。 (6) In the above embodiment, an example in which the counterweight 6 is attached with the bolt 7 and the nut 8 is given, but the present invention is not limited thereto.

例えば図８および図９に示すように、ボルト７の代わりに、軸部１０ａの一端に大径フランジ１０ｂが設けられるピン１０を用い、このピン１０の軸部１０ａの他端を加締め工具４０（図８のみに記載）で加締めて塑性変形させることにより、この大径フランジ１０ａと塑性変形部分１０ｃとで凹形状部２１における一対の突出部２２，２３の各外側面を挟みつけるようにすることができる。なお、塑性変形部１０ｃは、加締め工具４０の凹部４１に対応した形状になる。 For example, as shown in FIGS. 8 and 9, instead of the bolt 7, a pin 10 having a large-diameter flange 10 b provided at one end of the shaft portion 10 a is used, and the other end of the shaft portion 10 a of the pin 10 is caulked tool 40. By crimping and plastically deforming (described only in FIG. 8), the large-diameter flange 10a and the plastically deformed portion 10c sandwich the outer side surfaces of the pair of projecting portions 22 and 23 in the concave portion 21. can do. In addition, the plastic deformation part 10c becomes a shape corresponding to the recessed part 41 of the caulking tool 40.

この場合にも、前記（４）に記載したようにピン１０の軸部の断面形状を多角形とすることが可能である。 Also in this case, as described in the above (4), the cross-sectional shape of the shaft portion of the pin 10 can be a polygon.

（７）上記実施形態では、ボルト７の締め付けにナット８を用いる例を挙げているが、このナット８の代わりに、凹形状部２１の他方突出部２３の貫通孔３３にねじ溝を形成することにより、ねじ孔とすることが可能である。 (7) In the above embodiment, the nut 8 is used for tightening the bolt 7. Instead of the nut 8, a thread groove is formed in the through hole 33 of the other protruding portion 23 of the concave portion 21. Thus, a screw hole can be formed.

この場合、前記のねじ孔にボルト７をねじ込むことによって、このボルト７の頭部と他方突出部２３とで凸形状部１１の突出部１２が挟まれる状態になる。 In this case, by screwing the bolt 7 into the screw hole, the protrusion 12 of the convex portion 11 is sandwiched between the head of the bolt 7 and the other protrusion 23.

本発明に係る内燃機関のクランクシャフトの一実施形態の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of a crankshaft of an internal combustion engine according to the present invention. 図１に示すクランクシャフトの側面図である。It is a side view of the crankshaft shown in FIG. 図２の（３）−（３）線断面の矢視図で、１番、４番のクランクピンが上死点に位置しているときの状態を示している。FIG. 2 is a sectional view taken along the line (3)-(3) in FIG. 2 and shows a state where the first and fourth crank pins are located at the top dead center. 図１のフロント側に位置するクランクアームとカウンターウェイトとを分離して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which isolate | separates and shows the crank arm and counterweight which are located in the front side of FIG. 図３においてクランクアームとカウンターウェイトとの取り付け部分を拡大して示す図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a mounting portion between a crank arm and a counterweight in FIG. 3. 本発明に係る内燃機関のクランクシャフトの他実施形態で、図３に対応する図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 in another embodiment of the crankshaft of the internal combustion engine according to the present invention. 図６のクランクアームとカウンターウェイトとを分離して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which isolate | separates and shows the crank arm and counterweight of FIG. 本発明に係る内燃機関のクランクシャフトの他実施形態で、図３に対応する図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 in another embodiment of the crankshaft of the internal combustion engine according to the present invention. 図８のクランクアームとカウンターウェイトとを分離して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which isolate | separates and shows the crank arm and counterweight of FIG.

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
５クランクアーム
６カウンターウェイト
７ボルト
８ナット
１１クランクアームの凸形状部
１２凸形状部の突出部
２１カウンターウェイトの凹形状部
２２凹形状部の一方突出部
２３凹形状部の他方突出部
３１突出部の貫通孔
３２凹形状部の一方突出部の貫通孔
３３凹形状部の他方突出部の貫通孔
Ｏ₁ クランクジャーナルの中心線
Ｏ₂ クランクピンの中心線
Ｏ₃ 各貫通孔の中心線
Ｌクランクジャーナル中心線とクランクピン中心線とを通る仮想平面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankshaft 2 Crank journal 3 Crankpin 5 Crank arm 6 Counterweight 7 Bolt 8 Nut 11 Convex part of crank arm 12 Protrusion part of convex part 21 Concave part of counterweight 22 One protrusion part of concave part 23 Concave part The other projecting portion 31 of the shape portion 31 The through hole 32 of the projecting portion The through hole of the one projecting portion of the recessed portion 33 The through hole of the other projecting portion of the recessed shape portion O ₁ The center line of the crank journal O ₂ The center line O _{3 of the} crank pin Center line of each through hole L Virtual plane passing through the crank journal center line and the crank pin center line

Claims

クランクアームに、それと別体のカウンターウェイトを取り付けた構成のクランクシャフトであって、
前記カウンターウェイトは、前記クランクアームにおいてクランクジャーナルを中心としてクランクピンと反対側の端部に連なる状態で取り付けられ、
前記クランクアームとカウンターウェイトとに、クランクジャーナルの中心線とクランクピンの中心線とを通る仮想平面に対して直交する方向で重なる部分がそれぞれ設けられ、
この両方の重なり部分に跨って棒状部材が貫通され、この棒状部材が、前記両方の重なり部分の外側面を挟んだ状態で抜け止め固定されている、ことを特徴とするクランクシャフト。 A crankshaft having a structure in which a counterweight is attached to the crank arm,
The counterweight is attached in a state of being connected to an end of the crank arm opposite to the crankpin with a crank journal as a center,
The crank arm and the counterweight are each provided with a portion overlapping in a direction orthogonal to a virtual plane passing through the center line of the crank journal and the center line of the crank pin,
A crankshaft characterized in that a rod-like member is passed through both overlapping portions, and the rod-like member is fixed to prevent the rod-like member from being sandwiched between the outer surfaces of both overlapping portions.

請求項１に記載のクランクシャフトにおいて、
前記クランクアームとカウンターウェイトとには、互いに合致して嵌め合わされる凹形状部と凸形状部とが振り分けて設けられ、
前記凹形状部の一対の突出部と前記凸形状部の単一の突出部とが、前記重なり部分とされる、ことを特徴とするクランクシャフト。 The crankshaft according to claim 1, wherein
The crank arm and the counterweight are provided with a concave portion and a convex portion that are fitted and fitted to each other.
A crankshaft characterized in that a pair of projecting portions of the concave-shaped portion and a single projecting portion of the convex-shaped portion are the overlapping portions.

請求項１または２に記載のクランクシャフトにおいて、
前記棒状部材は、ボルトとされ、前記重なる部分には、それぞれボルト挿通用の貫通孔が設けられ、
前記両方の重なり部分の外側面は、前記ボルトの頭部と、前記ボルトのねじ軸部の先端にねじ込まれるナットとにより挟まれる、ことを特徴とするクランクシャフト。 The crankshaft according to claim 1 or 2,
The rod-shaped member is a bolt, and the overlapping portion is provided with a through hole for inserting a bolt,
A crankshaft characterized in that the outer surfaces of both overlapping portions are sandwiched between a head of the bolt and a nut screwed into a tip of a screw shaft portion of the bolt.

請求項１または２に記載のクランクシャフトにおいて、
前記棒状部材は、一端に大径フランジが設けられるピンとされ、前記重なる部分には、それぞれピン挿通用の貫通孔が設けられ、
前記重なり部分の外側面は、前記大径フランジと、前記ピンの他端を加締めて得られる塑性変形部とにより挟まれる、ことを特徴とするクランクシャフト。 The crankshaft according to claim 1 or 2,
The rod-shaped member is a pin provided with a large-diameter flange at one end, and the overlapping portion is provided with a through hole for pin insertion,
The crankshaft characterized in that an outer surface of the overlapping portion is sandwiched between the large-diameter flange and a plastic deformation portion obtained by caulking the other end of the pin.