(57)【要約】【課題】必要強度を確保しながら軽量化を達成し、併せて、製作及び組付けコストも顕著に低減させ得る自動車エンジン用クランクシャフトを提供する。【解決手段】本考案の自動車エンジン用クランクシャフトＡは、夫々の軸線を段違い状に配置したジャーナル１とピン２とを、アーム３を介して連結している。ジャーナル１及びピン２は中空軸状で、軸端に連結軸４，５をそれぞれ延設し、アーム３は、クランクシャフトの回転を円滑にするためのバランサー部分３ａが一体に形成されるとともに連結軸４，５が嵌合する嵌込用軸孔６，７が設けられている。連結軸４，５の外周面と嵌込用軸孔の内周面６，７は、密嵌状態で嵌合する円錐面に形成され、ジャーナル１とピン２にはリング状の軸受が夫々外挿されている。連結軸４，５は該嵌込用軸孔に焼きバメにより合体されている。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
夫々の軸線を段違い状に配置したジャーナルとピンとを、アームを介して連結した自動車エンジン用のクランクシャフトにおいて、該ジャーナル及びピンは、中空軸状で軸端には連結軸がそれぞれ延設され、該アームは、クランクシャフトの回転を円滑にするためのバランサー部分が一体に形成されるとともに該連結軸が嵌合する嵌込用軸孔が設けられ、該連結軸の外周面と該嵌込用軸孔の内周面は、密嵌状態で嵌合する円錐面に形成され、該ジャーナルとピンにはリング状の軸受が夫々外挿され、加熱して拡径させた該嵌込用軸孔に該連結軸を挿嵌させて該アームを冷却する焼きバメにより合体されたことを特徴とする自動車エンジン用のクランクシャフト。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、自動車エンジンに使われるクランクシャフトに関する。  
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン用のクランクシャフトは、小型のものは鋳型を用いた鋳造で作られる場合もある。
鋳造によれば、部分的に中空構造にして軽量化を図ることも出来る。  
【０００３】
然し、より高い強度特性を求められる多くの自動車エンジン用のクランクシャフトは、鍛造型を用いた鍛造法によって作られる。
その場合、クランクシャフトの構成部材である、ジャーナル（主軸）、ピン、及びアームの三者は、一体化された形態で鍛造される。
【０００４】
この様に、一体構造に作られているクランクシャフトでは、ジャーナルを支持する軸受、及びエンジンシリンダにその一端側を連結されるコンロッドの、他端側に設けた軸受は、軸周り方向に二分割構造とせざるを得なかった。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の様に一体構造を備えたクランクシャフトを、鍛造型を用いて製作する場合には、アームの部分が不定形なので、型の成形面の各所に抜き勾配を設ける必要がある。
又、バリ取り等の為の切削仕上げ加工も必要になる。
【０００６】
ところが、型に抜き勾配を設けると、その分、成形品の肉厚が薄くなる部分が生じて、クランクシャフト全体の強度低下を招くことになる。
そこで、この強度低下分を補う為に、アーム部分全体の肉厚を増すことを余儀なくされて、その分、製品が重くなってしまう。
自動車部品の重量増加は、燃費の悪化に繋ながる。
【０００７】
そして、ジャーナルを支持する軸受、及びピンに軸嵌させるコンロッド側の軸受を、夫々二分割構造にすることによって、軸と軸受との滑り面の摺動抵抗が増して円滑な回転が妨げられ、自動車エンジンの場合は、走行性能や燃費の悪化を招くことになる。
更には、軸受の組立構造が複雑化する分、製作費、組立コスト、重量が増すことにもなる。
【０００８】
そこで、本考案の目的は、必要強度を確保しながら軽量化を達成出来、併せて、製作コストも顕著に低減させ、更には、軸受部分での回転動をより円滑にすることの出来る自動車エンジン用のクランクシャフトを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の自動車エンジン用のクランクシャフトは、上記の目的を達成するため次の手段を採った。すなわち、夫々の軸線を段違い状に配置したジャーナルとピンとを、アームを介して連結した自動車エンジン用のクランクシャフトにおいて、該ジャーナル及びピンは、中空軸状で軸端には連結軸がそれぞれ延設され、該アームは、クランクシャフトの回転を円滑にするためのバランサー部分が一体に形成されるとともに該連結軸が嵌合する嵌込用軸孔が設けられ、該連結軸の外周面と該嵌込用軸孔の内周面は、密嵌状態で嵌合する円錐面に形成され、該ジャーナルとピンにはリング状の軸受が夫々外挿され、加熱して拡径させた該嵌込用軸孔に該連結軸を挿嵌させて該アームを冷却する焼きバメにより合体されたことを特徴としている。
【考案の効果】
【００１０】
本考案による自動車エンジン用のクランクシャフトは、鍛造により一体構造に作られる従来技術に比べて、以下に列挙した如き優れた長所を備えている。
（ａ）クランクシャフトの全体を一体に成形する為の、複雑な形状を備えた高価な鍛造型が不用になる。
（ｂ）夫々別個に作った、ジャーナル、ピン、及びアームから、クランクシャフトを組立てるので、鍛造型は、アーム成形用のものだけで足りる。
（ｃ）従って、鍛造型の製作費も顕著に節減出来、又、抜き勾配を設けることに由来する、製品重量の増加の問題も大幅に軽減する。
（ｄ）更には、クランクシャフトの設計変更がより容易になる。例えば、エンジンの気筒数が変わっても、鍛造型の変更等を要しないので、製作コストの目立った上昇を伴わずに、容易に対応出来る。
（ｅ）中空軸状のジャーナル及びピンは、その素材としてパイプ材を使えるので、その分、成形加工費の大幅節減と、軽量化を達成出来る。
（ｆ）ジャーナル及びピンの中空部は、ジャーナル及びピンへの潤滑油の供給路としても役立つ。
（ｇ）クランクシャフトの組立作業は、アームに設けた嵌込用軸孔に、ジャーナル及びピンの各軸端に延設した連結軸を、焼きバメするだけなので、簡単・迅速、且つ、正確に行える。
（ｈ）構造上の特徴からして、クランクシャフトの素材は、従来の鍛造クランクシャフトに用いる鉄に比べて、遙かに比重が小さいにも拘わらず、耐摩耗性に優れたアルミニウム合金乃至はチタン合金を用いることが可能になり、製品重量を更に顕著に軽減出来ると共に、エンジンのレスポンス特性を格段に向上させることが可能になる。
（ｉ）クランクシャフトを円滑に回転させる為のバランサーとしての役割も果たすアームは、熱間鍛造、熱間コイニング、及びトリミングの各工程を経て作ることによって、高い寸法精度のものを、能率的に量産出来る。
（ｊ）ジャーナル、ピン、及びアームを、クランクシャフトの形態に連結・合体させるに先立って、ジャーナルには、その支持用のリング状の軸受を、ピンには、コンロッドのリング状の軸受を、夫々の軸端から外挿させることが出来る。
（ｋ）その為、従来技術では使わざるを得なかった二分構造のすべり軸受に替えて、リング状のころがり軸受又はすべり軸受を使える様になる。
（ｌ）その分、クランクシャフトのより円滑な回転、製作費の節減、軽量化等が可能になる。
（ｎ）、然も、クランクシャフトを円滑に回転させる為に必要な高い寸法精度を容易に得られるので、クランクシャフトのバランス取り作業を簡略化しても、乃至は行わなくても均質の良品を量産出来る。
（ｍ）総じて言えば、従来技術に比べて、クランクシャフトの製作費の大幅節減と、顕著な軽量化を達成出来る。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本考案の具体的な構成に就いて、図１〜図４を参照しながら説明する。  図１は、一般的な形態を備えた自動車エンジン用のクランクシャフトＡの部分斜視図である。
図２は、本考案によるクランクシャフトの模式的な構成を示した、部分破断正面図であり、図３は、図２の右端側の側面視図である。  
そして、図４は、ピンの全体形状を例示した斜視図である。
【００１２】
クランクシャフトの基本的な構成は、図１及び図２に示した様に、夫々の軸線を段違い状に配置したジャーナル（主軸）１と、ピン２とを、アーム３を介して連結させた形態を備えている。
【００１３】
尚、アーム３には、クランクシャフトの回転を円滑にする為のバランサー部分３ａを一体に形成させているが、図１と図２とでは、アーム３の全体形状が、このバランサー部分３ａも含めて幾分相異している。
【００１４】
次に、本考案による自動車エンジン用のクランクシャフトの特長的な構成に就いて、図２〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】
その主たる特長は、従来技術の様に、クランクシャフト全体を、鍛造法により一体に成形するのではなくて、クランクシャフトの構成要素である、各複数のジャーナル１、ピン２、及びアーム３の夫々を、個々に独立部品として製作したうえ、これ等複数の部品を、嵌合技術によって、クランクシャフトの形態に連結合体させたところにある。
【００１６】
その為に、独立部品としてのジャーナル１及びピン２には、夫々の両軸端又は一方の軸端に、連結軸４，５を突設している。
一方、独立部品としてのアーム３には、連結軸４，５を緊密に嵌合させる為の嵌込用軸孔６，７を設けている。
【００１７】
そして、連結軸４，５の外周面と、嵌込用軸孔６，７の内周面は、互いに緊密に嵌まり合う円錐面に形成している。
図では、円錐面であることを認視し易い様に、そのテーパー角度を誇張して描いているが、実際には、図示の角度よりは緩やかである。
【００１８】
アーム３は、熱間鍛造法によって作られている。
クランクシャフトを円滑に回転させる為には、アーム３の各部位の寸法精度を極力高める必要がある。
そこで、熱間鍛造後、直ちに熱間コイニング（圧印加工）を施したうえ、トリミング加工を行っている。
熱間鍛造の直後のワークを、密閉型に納めてプレスする圧印加工を施せば、型の形成面の凹凸形状を、能率的に正確に転写することが出来る。
【００１９】
本考案によるクランクシャフトの付随的な特長は、ジャーナル１及びピン２を中空軸状に形成して、中空部ａを設けることにより、軽量化を図ったところにある。
夫々の軸端に連結軸４，５を一体に延設した形態を備えた、中空軸状のジャーナル１及びピン２は、素材としてパイプ材を使えるので、所要の高い寸法精度を確保しながら、簡単・迅速に量産出来る。
【００２０】
上記の如くして量産された、ジャーナル１、ピン２、及びアーム３を、クランクシャフトの形態に組上げる方法として、この実施例では、鉄道車両の車輪のボス部分に、タイヤ部分を焼きバメするのと同様の、作業能率の点でも優れた焼きバメ技術を用いている。
【００２１】
即ち、所定温度に迄加熱して、予め、拡径させて置いたアーム３の嵌込用軸孔６，７に、ジャーナル１及びピン２の連結軸４，５を挿嵌させたうえ、アーム３を冷却させれば、ジャーナル１、ピン２、及びアーム３の三者は、必要とする結合強度が確保された状態で強固に合体される。
【００２２】
更に、本考案によれば、冒頭に記した従来技術の様に、クランクシャフトが一体構造に作られている為に、ジャーナルを支持する軸受、及びピンに軸嵌させるコンロッド側の軸受を、軸周り方向に二分割構造にせざるを得なかった不都合も解消させることが出来る。
【００２３】
と言うのは、本考案のクランクシャフトは、既述の様に、ジャーナル１、ピン２、及びアーム３の夫々を、別個に作ったうえで、これ等三者を嵌合手段によって、クランクシャフトの形態に連結・合体させている。
【００２４】
その為、上記の連結・合体作業に先立って、ジャーナル１には、その支持用のリング状の軸受（図示略）を、その軸端から外挿させ、ピン２には、シリンダに連結されるコンロッドのリング状の軸受（図示略）を、その軸端から外挿させることが出来る。
【００２５】
従って、従来技術の様に、軸周り方向に二分割構造とした為に、製作や組立が面倒で、重量も増す欠点のある軸受を、あえて使う必要が無くなる。
リング状の軸受は、その内周面（滑り面）に分割ラインが存在しないので、その分、摺動抵抗も少なく、クランクシャフトを、より円滑に回転させることが出来る。
そして、ボールベアリングやローラーベアリングも組込み易くなる。
【００２６】
上記実施例では、クランクシャフトの素材として鉄（鋼）を用いている。
然し、鉄に代えて、アルミニウム合金乃至はチタン合金を用いることも出来る。その場合も、アーム３は、鍛造法によって製作する。
これ等の金属は、鉄に比べて遙かに比重が小さいにも拘わらず、耐摩耗性が優れているので、所要の耐久性を確保しながら、クランクシャフトの重量を更に顕著に軽減させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】クランクシャフトの形状例を示した図であって、自動車エンジン用のクランクシャフトの部分斜視図である。
【図２】本考案の一実施例としての自動車エンジン用のクランクシャフトを、部分的に破断して模式的に示した部分正面図である。
【図３】同上、図２の右側の端面視図である。
【図４】同上、その軸端に連結軸を一体に延設したピンの斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  自動車エンジン用のクランクシャフト
１  ジャーナル
２  ピン
３  アーム
３ａ  バランサー部分
４，５  連結軸
６，７  嵌込用軸孔
ａ  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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