(57)【要約】      （修正有）【課題】多気筒エンジンに適用できる軽量かつ高品質な組立式のクランクシャフトを提供する。【解決手段】各気筒のピストンにコンロッドで連結されるピンをそれぞれ中心軸に対して所定角度回転させて配置した自動車エンジン用のクランクシャフトであり、ジャーナル２Ｋ、２Ｌ、２Ｍ、２Ｎ、ピン３Ｋ、３Ｌ、３Ｎ、アーム１０Ａ〜１０Ｆを別個に製作して、焼きバメで固着して組み立てる。ジャーナルおよびピンの両端には角錐面を有する連結部をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトが一体に形成されるとともに連結部が嵌合する角錐孔を設ける。そして、ジャーナルおよびピンの連結部は左右対称として、ジャーナルの連結部に対応する角錐孔を所定の角度回転させて形成する。【選択図】図１
0003138083.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
各気筒のピストンにコンロッドで連結されるピンをそれぞれ中心軸に対して垂直な平面内に所定角度回転させて配置した自動車用エンジンのクランクシャフトにおいて、ジャーナルおよびピンの両端に角錐面を有する連結部をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトが一体に形成されるとともに該連結部が嵌合する角錐孔を設け、ジャーナルおよびピンの該連結部を該角錐孔に焼きバメにより固着して組み付けるようにしたものであって、ジャーナルおよびピンの該連結部は左右対称として該ジャーナルの連結部に対応する角錐孔を該所定の角度回転させて形成するか、または、各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとしてジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して該所定の角度回転させて形成し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。
【請求項２】
前記アームは、前記ジャーナルを前記ピンの真上に位置させたとき、バランスウエイトが、前記ジャーナルの軸心を中心とした円弧で、前記ジャーナルの水平方向の中心線付近を基端とした扇状に形成され、その外縁部を厚肉に形成するとともにジャーナル寄りを薄肉に形成し、さらに、前記アームの下端部は、前記ジャーナルの軸心を中心としたバランスウエイトの外縁の円弧の円に内接することをことを特徴とする請求項１記載の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、特に多気筒のエンジンに使用されるクランクシャフトに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン用のクランクシャフトは、往復運動を回転運動へ変えるための部品であり、ジャーナル（主軸）と、コンロッドを介しピストンが接続されるピンと、バランスウエイトを一体としジャーナルおよびピンを連結するアームとで構成されている。
クランクシャフトは、エンジンの重要な部品であり、品質および耐久性は勿論、軽量かつ安価であることが求められており、小型のものは鋳造で作られるものもあるが、一般には、ジャーナル、ピン、及びアームが一体化された鍛造型によって作られている。
【０００３】
そして、６気筒や８気筒といった多気筒のエンジンのクランクシャフトは、滑らかな回転が得られるように、各ピンを回転中心軸回りに所定角度（６気筒エンジンでは、６０度または１２０度）回転させて配置している。
ピンをこのように配置したクランクシャフトを鍛造によって製作する場合は、完成形状のままでは型抜きができないので、型抜きの容易な形状で鍛造した後、高温状態時に所定角度に捩るツイスト鍛造によって製作されている。
この一体構造に作られるクランクシャフトは、ジャーナル及びピンに外装される軸受を二分割構造にせざるを得ず、製作費が嵩み重量も増加するのみならず、軸と軸受との滑り面の摺動抵抗が増して走行性能や燃費の悪化を招き易い。また、ツイスト鍛造は、大がかりな専用の油圧プレスを必要とし、加工時間もかかるという問題がある。
【０００４】
出願人は、先に、ジャーナル、ピン、及びアームを別個に製作して、ジャーナルとピンにリング状の軸受を組み込んでから、アームに固設するようにした組立式の自動車エンジン用クランクシャフトを開発している（特許文献１）。
このクランクシャフトは、ジャーナル及びピンを中空軸状とし、両端に連結軸をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトを一体に形成するとともに該連結軸が嵌合する円錐面に形成された嵌込用軸孔を設けている。そして、組み付けは、ジャーナルとピンにリング状の軸受を外挿した後、連結軸を嵌込用軸孔に焼きバメで固着している。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１２９２７３号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のクランクシャフトは、ジャーナル及びピンを中空軸状とするとともにアームを型鍛造で精度よく作ることにより、高品質で量産化できるのみならず、大幅に軽量化されたものとなった。しかしながら、多気筒エンジンのクランクシャフトの場合は、各アームを所定の角度ずらして配置する場合の位置合わせが難しく、熟練を要するという問題がある。
位置あわせは当然ながら治具を用いて行うが、ジャーナルおよびピンの固着を焼きバメによっているので、アームの加熱状態時に位置を合わせなければならず、短時間で確実に行うことがことのほか難しい。さらに、焼きバメによる固着の信頼性についても僅かながら心配が持たれており、また、さらなる軽量化も望まれている。
【０００７】
そこで、本考案は、多気筒エンジンに適用できる軽量かつ高品質な組立式のクランクシャフトを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、各気筒のピストンにコンロッドで連結されるピンをそれぞれ中心軸に対して垂直な平面内に所定角度回転させて配置した自動車用エンジンのクランクシャフトにおいて、ジャーナルおよびピンの両端に角錐面を有する連結部をそれぞれ延設し、アームは、バランスウエイトが一体に形成されるとともに該連結部が嵌合する角錐孔を設け、ジャーナルおよびピンの該連結部を該角錐孔に焼きバメにより固着して組み付けるようにしたものであって、ジャーナルおよびピンの該連結部は左右対称として該ジャーナルの連結部に対応する角錐孔を該所定の角度回転させて形成するか、または、各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとしてジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して該所定の角度回転させて形成したことを特徴としている。
【０００９】
本考案は、ジャーナル、ピン、およびアームを個別に製作し、これらを固着して作られる組立式のクランクシャフトであり、特に多気筒エンジン用のものに適用される。
ピンは、クランクシャフトの中心軸に対して垂直な平面内に所定角度回転させて配置されるが、エンジンの形式や気筒数によってその角度は、種々ある。本考案はジャーナルおよびピンとアームとは角錐面を有する連結部が角錐孔に嵌合することで自動的に位置合わせされる。また、どんな角度に対しても適用できる。
嵌合の角錐面と角錐孔は、厳密な意味のものではなく、例えば、円錐形の一部を平らに削ったようなものでもよい。
【００１０】
ジャーナルの両端の連結部と固着されるアームは、ジャーナルの中心回りに所定角度回転した状態で嵌合するように、ジャーナルの連結部は左右対称とし、アームの角錐孔を所定角度回転させて形成する。あるいは、各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとしてジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して該所定の角度回転させて形成してもよい。
ジャーナルおよびピンは、丸棒から切削加工するとよい。また、バランスウエイトが一体のアームは、熱間鍛造後、直ちに圧印加工を施したうえ、トリミング加工を行って寸法精度の高いものとし、工作機械による切削加工を極力なくするのが望ましい。なお、焼きバメ固着される角錐面と角錐孔は、機械加工により精度よく製作する。
【００１１】
アームは、ジャーナルをピンの真上に位置させたとき、バランスウエイトが、ジャーナルの軸心を中心とした円弧で、ジャーナルの水平方向の中心線付近を基端とした扇状であり、その外縁部を厚肉に形成するとともにジャーナル寄りを薄肉に形成し、さらに、アームの下端部は、前記ジャーナルの軸心を中心としたバランスウエイトの外縁の円弧の円に内接する形状である（請求項２）とするのが望ましい。なお、厚肉から薄肉へは応力の集中を防止するため、連続した曲面または傾斜とするのがよい。
【考案の効果】
【００１２】
本考案による自動車エンジン用のクランクシャフトは、ジャーナルおよびピンの連結部を角錐孔に焼きバメにより固着して組み付けるようにしたものであって、ジャーナルおよびピンの連結部は左右対称としてジャーナルの連結部に対応する角錐孔を所定の角度回転させて形成したので、アームを所定の角度回転させた状態で精度よく簡便に組み付けることができる。また、組み付けられたものは回転方向に対して滑りが皆無であり、焼きバメの信頼性についての懸念がなくなる。
各アームのジャーナルの連結部と嵌合する角錐孔はすべて同じとして、ジャーナルの一端の連結部を他端の連結部に対して所定の角度回転させて形成した場合も、同様の効果がある。
【００１３】
また、アームのバランスウエイトを、ジャーナルの軸心を中心とした円弧で、ジャーナルの水平方向の中心線付近を基端とした扇状に形成され、その外縁部を厚肉に形成するとともにジャーナル寄りを薄肉に形成（請求項２）すれば、軽量でコンパクトでバランスのよいものにできる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本考案のクランクシャフトの実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。    図１は、本考案によるＶ型６気筒エンジン用のクランクシャフトの模式的な構成を示した斜視図であり、図２はその一部であるアーム１０Ｃ，１０Ｄ付近の平面図である。
図３〜図７は、構成部材の詳細を示すもので、図３および図４はジャーナルおよびピンの正面図および側面図、図５および図６は、アームの側面図および正面図である。図７は、図１におけるＡ−Ａ視、Ｂ−Ｂ視、Ｃ−Ｃ視図である。
クランクシャフト１は、図１に示すように、６枚のアーム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆをジャーナル２Ｋ，２Ｌ，２Ｍ，２Ｎと、ピン３Ｋ，３Ｌ，３Ｍで連結し、一端は端部シャフトが固設され、他端にはフライホィールが連結されている。
【００１５】
この連結は、図２に示すように、ジャーナル２Ｌ，２Ｍと、ピン３Ｌとを、バランスウエイト１１を一体にしたアーム１０Ｃ，１０Ｄを介して夫々の軸線を段違い状に配置して固着して組み立てられている。なお、組み立てに際しては、リング状の軸受をジャーナル２Ｌ，２Ｍおよびピン３Ｌに予め外嵌している。
図１において、ピン３Ｋ，３Ｌ，３Ｍは、エンジンの各気筒のピストンにコンロッドで連結されるが、それぞれクランクシャフト１の中心軸に対して垂直な平面内に所定角度（ここでは、１２０度）ずらして配置されている。
次に、図２に示す構成品の詳細を説明する。
まず、ジャーナル２Ｌ，２Ｍは、図３に示すように、ピン部２ａの両端に角錐面を有する連結部２ｂを有しており、ピン３Ｌは、図４に示すように、ピン部３ａの両端に角錐面を有する連結部３ｂを有している。なお、ジャーナル２Ｌ，２Ｍおよびピン３Ｌは、棒鋼を機械加工して製作している。
【００１６】
アーム１０Ｄは、図５、６に示すように、バランスウエイト１１が、一体に形成され、ジャーナル２Ｍとピン３Ｌの連結部２ｂ，３ｂが嵌合する角錐孔１５、１６が設けられている。
全体の大きさは、ジャーナル２Ｍの軸心を中心としたＲ（約１５０ｍｍ）の円に収まる大きさであり、厚さは約１６ｍｍである。
そして、ジャーナル２Ｍが固着される角錐孔１５の中心（ジャーナル２Ｍの軸心）に対してピン３Ｌの連結部１６を真下に位置させたとき、上部にバランスウエイト１１が位置し、ほぼ、日本髪を結った女性の顔のごとき形状にしている。
【００１７】
バランスウエイト１１は、略１５０度の扇状に形成され、扇状の基端はジャーナル２Ｍの水平方向の中心線上にある。そして、扇状の外縁部は、断面が略１６ｍｍ角に形成され、その内側（ジャーナル２Ｍ寄り）は、表裏とも凹んだ５ｍｍの薄肉に形成され、凹部１２を形成している。なお、凹部１２は、外縁部からは略３０度の傾斜で接続されている。  
【００１８】
アーム１０Ｄの下部は、ピン３Ｌの中心から半径約３０ｍｍの円弧と前記扇状のバランスウエイト１１の基端へ曲線で結んだ形状としており、下端部はバランスウエイト１１の外縁部の円弧の約１５０ｍｍの円に内接している。
そして、ジャーナル２Ｍとピン３Ｌが固設される面は３．５ｍｍほど厚みを持ったボス部１３、１４が形成されている。
なお、バランスウエイト１１の上端部、上端の前面部、左右端部には、ボス１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、また、アーム１０Ｄの左右端にはボス１７ｄが付設されているが、これは、潤滑用オイル通路や、識別などの刻印を打刻するためのものである。
【００１９】
アーム１０Ｄは、熱間鍛造後、直ちに密閉型に納めてプレスする圧印加工を施したうえ、トリミング加工を行って作っている。これによれば、型の形成面の凹凸形状を、能率的に正確に転写できるので、寸法精度の高いものができる。その後、角錐孔１５，１６を機械加工する。
クランクシャフトの組付は、ジャーナル２Ｍ及びピン３Ｌは、リング状の軸受（図示略）を、その軸端から外挿させてから、それぞれ、アーム１０Ｄの角錐孔１５，１６へ嵌合する。これにより、アーム１０Ｄのジャーナル２Ｍの軸心に対する位置が自動的に決まるので、焼きバメによって固着する。
焼きバメは、アーム１０Ｄを加熱して拡開した角錐孔１５，１６にジャーナル２Ｍ及びピン３Ｌを嵌合させてアーム１０Ｄを急冷するものである。
【００２０】
図１に示すクランクシャフト１においては、ピン３Ｋ，３Ｍはピン３Ｌと同じものであり、また、ジャーナル２Ｋ，２Ｎはアームに固着する側は連結部２ｂを有しているが、反対側は相違する。そして、アーム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆは、角錐孔１５を除けば同じものである。角錐孔１５はアーム１０Ｃ，１０Ｄを基準にすれば、アーム１０Ａ，１０Ｂとアーム１０Ｅ，Ｆは、それぞれ左右に３０度傾けて開けられている。
即ち、図１でアーム１０ＤはＡ−Ａ視では、図７（ａ）に示すように、ピン３Ｌが真横に位置し、アーム１０ＢはＢ−Ｂ視では、図７（ｂ）に示すように、ピン３Ｋが反時計回りに１２０度回転させた位置に組み付けられる。また、アーム１０ＦはＣ−Ｃ視では、図７（ｃ）に示すように、ピン３Ｍが時計回りに１２０度回転させた位置になるように組み付けられる。
【００２１】
次に、別の実施の形態について、図８および図９に基づいて説明する。
上記の実施の形態では、ジャーナルの左右端の連結部は、すべて左右対称の同じもので、これが嵌合するアームの角錐孔を所定の角度回転させた状態に形成した。
別の実施の形態は、アームの角錐孔は変えずに、ジャーナルの連結部を変えることによって解決したものである。
即ち、アームは図６に示すアーム１０Ｄの一種類のみとし、図１におけるジャーナル２Ｌを図８に示すジャーナル２２Ｌに、ジャーナル２Ｍを図９に示すジャーナル２２Ｍに変える。ジャーナル２２Ｌは、右端の連結部２２ｂに対して左端の連結部２２ｃが反時計回りに３０度回転させた状態の角錐面とし、ジャーナル２２Ｍは、左端の連結部２２ｂに対して右端の連結部２２ｄが時計回りに３０度回転させた状態の角錐面としている。
【００２２】
これにより、ジャーナル２２Ｌによって、図１におけるアーム１０Ｂとアーム１０Ｃの位置関係に、ジャーナル２２Ｍによって、アーム１０Ｄとアーム１０Ｅの位置関係に簡便に組み付けることができる。
【００２３】
なお、上記の実施の形態の説明では、考案の内容がよく解るように、アームについて具体的な寸法を示して説明したが、本考案は、この寸法に限定されるものでないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案の自動車エンジン用のクランクシャフトの実施の形態を示すもので、６気筒エンジン用の模型斜視図である。
【図２】同、図１の部分（アーム１０Ｃ，１０Ｄ）の詳細を示す平面図である。
【図３】同、ジャーナル２Ｌ、２Ｍを示す正面図および側面図である。
【図４】同、ピン３Ｌ，３Ｍを示す正面図および側面図である
【図５】同、図２のＡＴ−ＡＴ視図で、アームの側面図である。
【図６】同、アームの正面図である。
【図７】同、図１におけるアーム１０Ｄ、１０Ｂ、１０Ｆの正面図である。
【図８】同、別の実施の形態を示すジャーナル２２Ｌの正面図および側面図である。
【図９】同、別の実施の形態を示すジャーナル２２Ｍの正面図および側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  クランクシャフト
２Ｋ，２Ｌ，２Ｍ，２Ｎ  ジャーナル
３Ｋ，３Ｌ，３Ｍ  ピン
２ａ  ジャーナル部
２ｂ  連結部
３ａ  ピン部
３ｂ  連結部
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  アーム
１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  アーム
１１  バランスウエイト
１２  凹部
１３，１４  ボス部
１５  角錐孔
１６  角錐孔
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ  ボス
２２Ｌ，２２Ｍ  ジャーナル
２２ａ  ピン部
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  連結部
【図１】
0003138083.tif 000003
【図２】
0003138083.tif 000004
【図３】
0003138083.tif 000005
【図４】
0003138083.tif 000006
【図５】
0003138083.tif 000007
【図６】
0003138083.tif 000008
【図７】
0003138083.tif 000009
【図８】
0003138083.tif 000010
【図９】
0003138083.tif 000011