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JP6442998B2 - Crankshaft - Google Patents
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Description

本発明は、例えば車両のエンジンなどに用いられるクランクシャフトに関する。   The present invention relates to a crankshaft used for a vehicle engine, for example.

自動車等の輸送用機器にとって軽量化は最も大きな課題の一つである。その中でも、クランクシャフトは、運動部品の中でも最も質量の大きい部品の一つであり、材料の高強度化等、様々な取り組みが行われてきた。その中で、最近、形状面の最適化により軽量化しようとする試みがされてきている。例えば、特許文献1のように、クランクシャフト中のジャーナルとピンとを連結しているクランクウェブに、一対の肉抜き部を設け、軽量化を図ろうとする提案がされている。   Weight reduction is one of the biggest challenges for transportation equipment such as automobiles. Among them, the crankshaft is one of the parts having the largest mass among the moving parts, and various efforts have been made such as increasing the strength of the material. Recently, attempts have been made to reduce the weight by optimizing the shape surface. For example, as in Patent Document 1, a proposal has been made to reduce the weight by providing a pair of lightening portions on a crank web connecting a journal and a pin in a crankshaft.

特開2013−113323号公報JP 2013-113323 A

クランクウェブに肉抜き部を凹設すると、当然の如くクランクシャフトの剛性が低下する。この点、特許文献1のクランクシャフトの場合、肉抜き部の深さは、ピンの内部に到達しないように、規制されている。このため、ピン延いてはクランクシャフトの剛性の低下を抑制することができる。   If the hollow portion is provided in the crank web, the rigidity of the crankshaft is naturally reduced. In this regard, in the case of the crankshaft disclosed in Patent Document 1, the depth of the lightening portion is regulated so as not to reach the inside of the pin. For this reason, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the crankshaft by extending the pin.

しかしながら、軽量化要求は時間と共により高いレベルが要求されるようになってきていると共に、当然の如く剛性低下には設計上許容できる限界がある。そのような中で、より大きな軽量化効果を得ることを可能にするため、同じ軽量化であってもより剛性低下の値を小さくするための肉抜き部の設け方の開発が強く求められるようになってきた。本発明は、肉抜き部を設けることを前提に肉抜き部による軽量化の大きさの割に剛性低下を小さくできるクランクシャフトの提供を可能とすることを目的とするものである。   However, the requirement for weight reduction has been demanded at a higher level with time, and naturally there is an allowable limit in design for the reduction in rigidity. Under such circumstances, in order to obtain a greater lightening effect, there is a strong demand for the development of a method of providing a lightening portion for reducing the value of lowering the rigidity even with the same weight reduction. It has become. An object of the present invention is to make it possible to provide a crankshaft capable of reducing the reduction in rigidity for the size of weight reduction by the lightening part on the assumption that the lightening part is provided.

本発明のクランクシャフトは、ジャーナルと、前記ジャーナルに対して平行に配置されるピンと、前記ジャーナルと前記ピンとの間に介在し、前記ピンに隣接すると共に有底の孔が凹設されるショルダー部を有するアームと、を備えるクランクシャフトであって、前記ジャーナルの軸方向から見て、前記ジャーナルの中心と前記ピンの中心とを結ぶ方向を上下方向、前記上下方向において前記ジャーナルの中心から前記ピンの中心に向かう方向を上方向、前記上下方向において前記ピンの中心から前記ジャーナルの中心に向かう方向を下方向、前記上下方向に対して直交する方向を横方向とする場合、前記孔の深さ方向に対して直交する方向の断面形状には、前記断面形状の前記横方向の長さが最長になる第一底辺と、前記断面形状の重心を挟んで、前記第一底辺の前記上方向または前記下方向に配置され、前記第一底辺から最も離間した一対の変曲点間を、前記横方向に連結する第二底辺と、が設定され、前記第一底辺および前記第二底辺のうち、一方を上辺、他方を前記上辺の前記下方向に配置される下辺、前記上辺の長さをα、前記下辺の長さをβとする場合、α/β≧1の関係が成立することを特徴とする。   The crankshaft according to the present invention includes a journal, a pin arranged in parallel to the journal, a shoulder portion that is interposed between the journal and the pin, is adjacent to the pin, and has a bottomed hole recessed. A crankshaft comprising: an arm having a vertical direction in the direction connecting the center of the journal and the center of the pin when viewed from the axial direction of the journal, and the pin from the center of the journal in the vertical direction. If the direction from the center of the pin toward the center of the journal in the vertical direction is the downward direction, and the direction orthogonal to the vertical direction is the horizontal direction, the depth of the hole The cross-sectional shape in a direction orthogonal to the direction includes a first base having the longest lateral length of the cross-sectional shape and a center of gravity of the cross-sectional shape. And a second base that is arranged in the upper direction or the lower direction of the first base and that connects the pair of inflection points most spaced from the first base in the lateral direction is set, Of the first base and the second base, one is the upper side, the other is the lower side arranged in the lower direction of the upper side, the length of the upper side is α, and the length of the lower side is β. It is characterized in that the relation of β ≧ 1 is established.

ここで、「変曲点」とは、曲率が変化する点をいう。すなわち、曲率の符号が変化しない点であっても、曲率自体が変化する点であれば、本発明の「変曲点」の概念に含まれる。例えば、互いに異なる方向に湾曲する一対の曲線間の境界、互いに同じ方向に湾曲すると共に互いに曲率が異なる一対の曲線間の境界、互いに傾斜が異なる一対の直線間の境界、曲線と直線との境界などは、本発明の「変曲点」の概念に含まれる。   Here, the “inflection point” refers to a point where the curvature changes. That is, even if the curvature sign does not change, any point where the curvature itself changes is included in the concept of the “inflection point” of the present invention. For example, a boundary between a pair of curves that curve in different directions, a boundary between a pair of curves that curve in the same direction and have different curvatures, a boundary between a pair of straight lines that have different inclinations, and a boundary between a curve and a straight line And the like are included in the concept of “inflection points” of the present invention.

本明細書においては、ジャーナルの軸方向から見て、ジャーナルの中心とピンの中心とを結ぶ方向を、「上下方向」と定義する。また、上下方向において、ジャーナルの中心からピンの中心に向かう方向を、「上方向」と定義する。また、上下方向において、ピンの中心からジャーナルの中心に向かう方向を、「下方向」と定義する。また、上下方向に対して直交する方向を、「横方向」と定義する。なお、クランクシャフトが複数のピンを備える場合、上述の各方向(上下方向、上方向、下方向、横方向)は、各ピンごとに定義される。   In this specification, the direction connecting the center of the journal and the center of the pin as viewed from the axial direction of the journal is defined as “vertical direction”. Also, in the vertical direction, the direction from the center of the journal to the center of the pin is defined as “upward”. Further, in the vertical direction, the direction from the center of the pin toward the center of the journal is defined as “downward”. A direction orthogonal to the vertical direction is defined as a “lateral direction”. When the crankshaft includes a plurality of pins, the above-described directions (vertical direction, upward direction, downward direction, and lateral direction) are defined for each pin.

好ましくは、前記断面形状の上縁は、曲率中心が前記上縁よりも前記下方向に設定される弧状を呈している構成とする方がよい。さらに、好ましくは、前記断面形状の上縁は、前記ショルダー部の上縁に相似の弧状を呈している構成とする方がよい。   Preferably, the upper edge of the cross-sectional shape should have an arc shape in which the center of curvature is set in the lower direction than the upper edge. Furthermore, it is preferable that the upper edge of the cross-sectional shape has a similar arc shape to the upper edge of the shoulder portion.

好ましくは、前記断面形状は、前記深さ方向全長に亘って相似であり、前記断面形状の面積は、前記孔が深くなるのに従って小さくなる構成とする方がよい。   Preferably, the cross-sectional shape is similar over the entire length in the depth direction, and the area of the cross-sectional shape is preferably reduced as the hole becomes deeper.

好ましくは、さらに、前記アームを経由して前記ジャーナルと前記ピンとを連結する油路を備え、前記ピンの外周面には、焼入れ層が形成され、前記孔は、前記油路および前記焼入れ層に干渉しないように配置される構成とする方がよい。   Preferably, an oil passage that connects the journal and the pin via the arm is further provided, a hardened layer is formed on an outer peripheral surface of the pin, and the hole is formed in the oil passage and the hardened layer. It is better to have a configuration where they are arranged so as not to interfere.

本発明のクランクシャフトによると、ショルダー部に孔が凹設されており、孔の断面形状には、重心を挟んで、上下方向に対向して、第一底辺と第二底辺とが配置されている。第一底辺および第二底辺のうち、一方を上辺、他方を下辺とする場合、上辺の長さαと下辺の長さβとの間には、α/β≧1の関係が成立する。このため、後述する解析および実験から明らかなように、孔の凹設に伴うクランクシャフトの剛性の低下を、他形状の孔をショルダー部に凹設する場合と比較して、抑制することができる。   According to the crankshaft of the present invention, a hole is provided in the shoulder portion, and the first base and the second base are disposed in the cross-sectional shape of the hole so as to face each other in the vertical direction across the center of gravity. Yes. When one of the first base and the second base is the upper side and the other is the lower side, a relationship of α / β ≧ 1 is established between the length α of the upper side and the length β of the lower side. For this reason, as will be apparent from the analysis and experiment described later, it is possible to suppress a decrease in the rigidity of the crankshaft due to the recess of the hole, compared to the case where the hole of another shape is recessed in the shoulder portion. .

また、孔の深さが深い程、クランクシャフトの剛性は低くなるが、他の孔形状の場合には、孔が深くなる程、単位質量当たりの剛性悪化率が上昇する傾向があった。それに対し、本発明のクランクシャフトでは、後述する解析から明らかなように、孔の深さが深くなっても剛性悪化率が上昇せず、クランクシャフトの剛性の低下を抑制することができる。   Further, the crankshaft has a lower rigidity as the hole is deeper. However, in the case of other hole shapes, the rigidity deterioration rate per unit mass tends to increase as the hole becomes deeper. On the other hand, in the crankshaft of the present invention, as will be apparent from the analysis described later, even when the hole depth is deep, the rigidity deterioration rate does not increase, and a decrease in the rigidity of the crankshaft can be suppressed.

本発明のクランクシャフトの一実施形態であるクランクシャフトの軸方向部分断面図である。It is an axial direction fragmentary sectional view of the crankshaft which is one Embodiment of the crankshaft of this invention. 図1のII−II方向断面図である。It is the II-II direction sectional drawing of FIG. 図1のIII−III方向断面図である。It is the III-III direction sectional drawing of FIG. (a)〜(f)はその他の実施形態の孔の断面形状である。(A)-(f) is the cross-sectional shape of the hole of other embodiment. 解析モデルの模式図である。It is a schematic diagram of an analysis model. (a)は第一の解析モデルの孔の斜視図である。(b)は第二の解析モデルの孔の斜視図である。(A) is a perspective view of the hole of a 1st analysis model. (B) is a perspective view of the hole of the second analysis model. 第一モデル、第二モデルのα/βと曲げ剛性悪化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (alpha) / (beta) of a 1st model and a 2nd model, and a bending rigidity deterioration rate. 第一モデル、第二モデルの深さと曲げ剛性悪化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of a 1st model and a 2nd model, and a bending rigidity deterioration rate. (a)は実施例1の孔の断面形状である。(b)は実施例2の孔の断面形状である。(c)は実施例3の孔の断面形状である。(d)は比較例1の孔の断面形状である。(e)は比較例2の孔の断面形状である。(A) is the cross-sectional shape of the hole of Example 1. FIG. (B) is the cross-sectional shape of the hole of Example 2. FIG. (C) is the cross-sectional shape of the hole of Example 3. (D) is the cross-sectional shape of the hole of Comparative Example 1. (E) is the cross-sectional shape of the hole of Comparative Example 2. 各サンプルのα/βと曲げ剛性悪化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (alpha) / (beta) of each sample, and a bending rigidity deterioration rate.

以下、本発明のクランクシャフトの実施の形態について説明する。図1に、本実施形態のクランクシャフトの軸方向部分断面図を示す。図2に、図1のII−II方向断面図を示す。図3に、図1のIII−III方向断面図を示す。   Hereinafter, embodiments of the crankshaft of the present invention will be described. FIG. 1 is a partial sectional view in the axial direction of the crankshaft according to the present embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view in the II-II direction of FIG. FIG. 3 shows a cross-sectional view in the III-III direction of FIG.

<クランクシャフトの構成>
まず、本実施形態のクランクシャフト1の構成について説明する。図1〜図3における前後方向は、本発明の「ジャーナルの軸方向」に対応する。図1〜図3における上下方向は、本発明の「上下方向」に対応する。上方向は、前から1番目、4番目のピン3については本発明の「上方向」に、前から2番目、3番目のピン3については本発明の「下方向」に、各々対応する。下方向は、前から1番目、4番目のピン3については本発明の「下方向」に、前から2番目、3番目のピン3については本発明の「上方向」に、各々対応する。左右方向は、本発明の「横方向」に対応する。
<Configuration of crankshaft>
First, the structure of the crankshaft 1 of this embodiment is demonstrated. The front-rear direction in FIGS. 1 to 3 corresponds to the “journal axial direction” of the present invention. The vertical direction in FIGS. 1 to 3 corresponds to the “vertical direction” of the present invention. The upward direction corresponds to the “upward direction” of the present invention for the first and fourth pins 3 from the front, and the “downward direction” of the present invention for the second and third pins 3 from the front. The downward direction corresponds to the “downward direction” of the present invention for the first and fourth pins 3 from the front, and the “upward direction” of the present invention for the second and third pins 3 from the front. The left-right direction corresponds to the “lateral direction” of the present invention.

図1〜図3に示すように、本実施形態のクランクシャフト1は、直列4気筒のエンジン用のクランクシャフトである。クランクシャフト1は、5つのジャーナル2と、4つのピン3と、8つのアーム4と、4つの油路5と、を備えている。ジャーナル2は、前後方向に延在する短軸円柱状を呈している。ジャーナル2には、軸受(図略)が環装されている。軸受は、クランクシャフト1を、回転可能に支持している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the crankshaft 1 of the present embodiment is a crankshaft for an inline 4-cylinder engine. The crankshaft 1 includes five journals 2, four pins 3, eight arms 4, and four oil passages 5. The journal 2 has a short-axis columnar shape extending in the front-rear direction. The journal 2 is provided with a bearing (not shown). The bearing supports the crankshaft 1 in a rotatable manner.

ピン3は、前後方向に延在する短軸円柱状を呈している。ピン3には、軸受(図略)を介して、コンロッド(図略)が装着されている。前から1番目、4番目のピン3は、ジャーナル2に対して上方向にずれて配置されている。例えば、図2に示すように、1番目のピン3の径方向の中心C2は、ジャーナル2の径方向の中心C1に対して、上方向にずれて配置されている。これに対して、前から2番目、3番目のピン3は、ジャーナル2に対して下方向にずれて配置されている。ピン3の外周面には、耐摩耗性を向上させるため、IH(Induction Heating)処理、すなわち高周波焼入れ処理が施されている。このため、ピン3の外周面には、焼入れ層30が形成されている。   The pin 3 has a short-axis columnar shape extending in the front-rear direction. A connecting rod (not shown) is attached to the pin 3 via a bearing (not shown). The first and fourth pins 3 from the front are arranged so as to be shifted upward with respect to the journal 2. For example, as shown in FIG. 2, the radial center C <b> 2 of the first pin 3 is shifted upward from the radial center C <b> 1 of the journal 2. On the other hand, the second and third pins 3 from the front are arranged so as to be shifted downward with respect to the journal 2. In order to improve wear resistance, the outer peripheral surface of the pin 3 is subjected to IH (Induction Heating) processing, that is, induction hardening. Therefore, a hardened layer 30 is formed on the outer peripheral surface of the pin 3.

アーム4は、ジャーナル2とピン3との間に介在している。アーム4は、ショルダー部40と、カウンターウェイト部41と、を備えている。任意のピン3の前後両側には、各々、ショルダー部40が配置されている。ショルダー部40には、有底の孔400が凹設されている。カウンターウェイト部41は、ジャーナル2を挟んで、ショルダー部40の上下方向反対側に配置されている。油路5は、クランクシャフト1の内部に配置されている。油路5は、アーム4を経由して、ジャーナル2とピン3とを連結している。   The arm 4 is interposed between the journal 2 and the pin 3. The arm 4 includes a shoulder portion 40 and a counterweight portion 41. Shoulder portions 40 are disposed on both front and rear sides of the arbitrary pin 3. A bottomed hole 400 is recessed in the shoulder portion 40. The counterweight portion 41 is disposed on the opposite side of the shoulder portion 40 in the vertical direction with the journal 2 interposed therebetween. The oil passage 5 is disposed inside the crankshaft 1. The oil passage 5 connects the journal 2 and the pin 3 via the arm 4.

<クランクシャフトの孔の形状>
次に、本実施形態のクランクシャフト1の孔400の形状について説明する。図3に示すように、孔400の断面形状(詳しくは、孔の深さ方向に対して直交する方向の断面形状)Aは、下向きに尖る三角形状を呈している。断面形状Aは、孔400の深さ方向全長(図1に示す開口部400aから底部400bまでの間)に亘って相似である。孔400は、剪断加工により、ショルダー部40に穿設されている。加工時の抜き勾配により、断面形状Aの面積は、孔400が深くなるのに従って、徐々に小さくなる。図1に示すように、孔400の側部400cと底部400bとは、丸面取り部400dを介して、連なっている。底部400bは、油路5および焼入れ層30に干渉しないように配置されている。
<Shape of crankshaft hole>
Next, the shape of the hole 400 of the crankshaft 1 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the hole 400 (specifically, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the depth direction of the hole) A has a triangular shape that points downward. The cross-sectional shape A is similar over the entire length in the depth direction of the hole 400 (between the opening 400a and the bottom 400b shown in FIG. 1). The hole 400 is formed in the shoulder portion 40 by shearing. Due to the draft during processing, the area of the cross-sectional shape A gradually decreases as the hole 400 becomes deeper. As shown in FIG. 1, the side part 400c and the bottom part 400b of the hole 400 are connected via the round chamfered part 400d. The bottom 400b is disposed so as not to interfere with the oil passage 5 and the quenching layer 30.

図3に示すように、断面形状Aは、上縁aと、下縁bと、左右一対の側縁cと、左右一対の丸面取り部dと、を備えている。上縁aと丸面取り部dとの境界、丸面取り部dと側縁cとの境界、側縁cと下縁bとの境界には、各々、変曲点zが配置されている。断面形状Aは、断面形状Aの重心Gを通過する上下方向の中心線に対して、左右対称である。   As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape A includes an upper edge a, a lower edge b, a pair of left and right side edges c, and a pair of left and right round chamfers d. Inflection points z are arranged at the boundary between the upper edge a and the round chamfered portion d, the boundary between the round chamfered portion d and the side edge c, and the boundary between the side edge c and the lower edge b, respectively. The cross-sectional shape A is symmetric with respect to the center line in the vertical direction passing through the center of gravity G of the cross-sectional shape A.

上縁aは、上方向に膨らむ弧状を呈している。上縁aは、図2に示すショルダー部40の上縁に相似である。左右一対の丸面取り部dは、上縁aの左右方向両端に連なっている。左側の丸面取り部dは、左方向に膨らむ弧状を呈している。右側の丸面取り部dは、右方向に膨らむ弧状を呈している。左右一対の側縁cは、左右一対の丸面取り部dの下端に連なっている。左側の側縁cは、右下方向に延在する直線状を呈している。右側の側縁cは、左下方向に延在する直線状を呈している。左右一対の側縁c間の間隔は、下方向に向かって、徐々に狭まっている。下縁bは、左右一対の側縁cの下端間を連結している。下縁bは、下方向に膨らむ弧状を呈している。下縁bの曲率は、上縁aの曲率よりも大きい。   The upper edge a has an arc shape that swells upward. The upper edge a is similar to the upper edge of the shoulder portion 40 shown in FIG. The pair of left and right round chamfered portions d are connected to both ends of the upper edge a in the left-right direction. The left round chamfered portion d has an arc shape that swells in the left direction. The right round chamfered portion d has an arc shape that swells in the right direction. The pair of left and right side edges c are connected to the lower ends of the pair of left and right round chamfers d. The left side edge c has a linear shape extending in the lower right direction. The right side edge c has a linear shape extending in the lower left direction. The distance between the pair of left and right side edges c gradually decreases in the downward direction. The lower edge b connects the lower ends of the pair of left and right side edges c. The lower edge b has an arc shape that swells downward. The curvature of the lower edge b is larger than the curvature of the upper edge a.

<第一底辺、第二底辺、上辺、下辺の定義>
次に、孔400の形状に関する、第一底辺、第二底辺、上辺、下辺の定義について説明する。図3に点線で示すように、第一底辺L1は、断面形状Aにおいて、左右方向の長さが最長になる部分を直線で結ぶことにより、設定される。
<Definition of first base, second base, top, bottom>
Next, the definition of the first base, the second base, the upper side, and the lower side regarding the shape of the hole 400 will be described. As shown by a dotted line in FIG. 3, the first base L <b> 1 is set by connecting, in a cross-sectional shape A, a portion having the longest length in the left-right direction with a straight line.

図3に点線で示すように、第二底辺L2は、断面形状Aの重心Gを挟んで、第一底辺L1の上方向または下方向に設定される。第二底辺L2は、第一底辺L1から最も離間した一対の変曲点Z間を、左右方向に直線で連結したものである(そのように定義する)。すなわち、第一底辺L1と第二底辺L2とは、断面形状Aの重心Gを挟んで、互いに平行である。   As indicated by a dotted line in FIG. 3, the second base L2 is set upward or downward with respect to the first base L1 across the center of gravity G of the cross-sectional shape A. The second base L2 is a straight line connecting the pair of inflection points Z farthest from the first base L1 (defined as such). That is, the first base L1 and the second base L2 are parallel to each other across the center of gravity G of the cross-sectional shape A.

第一底辺L1、第二底辺L2のうち、上方向に配置される辺が上辺Uである。下方向に配置される辺が下辺Dである。上辺Uの左右方向の長さαと、下辺Dの左右方向の長さβと、の間には、α/β≧1の関係が成立する。   Of the first base L1 and the second base L2, the side arranged in the upward direction is the upper side U. The side arranged in the downward direction is the lower side D. A relationship of α / β ≧ 1 is established between the length α of the upper side U in the left-right direction and the length β of the lower side D in the left-right direction.

本実施形態の孔400の場合、第一底辺L1は、左右一対の丸面取り部d間を連結している。第二底辺L2は、第一底辺L1の下方向に配置されている。第二底辺L2は、左右一対の変曲点z間(詳しくは、左側の側縁cの下端と下縁bの左端との境界の変曲点zと、右側の側縁cの下端と下縁bの右端との境界の変曲点zと、の間)を連結している。第一底辺L1は上辺Uに、第二底辺L2は下辺Dに、各々対応している。上辺Uの左右方向の長さαと、下辺Dの左右方向の長さβと、の間には、α/β>1の関係が成立している。   In the case of the hole 400 of the present embodiment, the first base L1 connects the pair of left and right round chamfers d. The second base L2 is disposed in the downward direction of the first base L1. The second base L2 is between the pair of left and right inflection points z (specifically, the inflection point z at the boundary between the lower end of the left side edge c and the left end of the lower edge b, and the lower end and lower side of the right side edge c) And the inflection point z at the boundary with the right end of the edge b). The first base L1 corresponds to the upper side U, and the second base L2 corresponds to the lower side D. A relationship of α / β> 1 is established between the length α of the upper side U in the left-right direction and the length β of the lower side D in the left-right direction.

<作用効果>
次に、本実施形態のクランクシャフト1の作用効果について説明する。本実施形態のクランクシャフト1によると、ショルダー部40に孔400が凹設されている。また、孔400の断面形状には、重心Gを挟んで、上下方向に対向して、第一底辺L1と第二底辺L2とがある。そして、上辺U(第一底辺L1)の長さαと下辺D(第二底辺L2)の長さβとの間には、α/β>1の関係が成立する形状となっている。このような形状とすることにより、後述する解析および実験から明らかなように、孔400の凹設に伴うクランクシャフト1の剛性の低下が、他の孔形状で軽量化を図る場合に比べ小さくなる。
<Effect>
Next, the effect of the crankshaft 1 of this embodiment is demonstrated. According to the crankshaft 1 of the present embodiment, the hole 400 is recessed in the shoulder portion 40. In addition, the cross-sectional shape of the hole 400 includes a first base L1 and a second base L2 that face each other in the vertical direction across the center of gravity G. A shape of α / β> 1 is established between the length α of the upper side U (first base L1) and the length β of the lower side D (second base L2). By using such a shape, as will be apparent from the analysis and experiment described later, the reduction in the rigidity of the crankshaft 1 due to the concave formation of the hole 400 is smaller than in the case of reducing the weight with other hole shapes. .

また、後述する解析で示す通り、孔400の深さが深くなると、孔を設けることによる軽量化への質量の大きさに対する剛性悪化率が大きくなる傾向となるが、本実施形態のクランクシャフト1では、後述する解析から明らかなように、孔400の深さが深くなっても、剛性悪化率は大きくならず、クランクシャフト1の剛性の低下を抑制することができる。   Further, as shown in the analysis described later, when the depth of the hole 400 becomes deeper, the rigidity deterioration rate tends to increase with respect to the mass to reduce the weight by providing the hole, but the crankshaft 1 of the present embodiment. Then, as will be apparent from the analysis described later, even if the depth of the hole 400 is increased, the rigidity deterioration rate does not increase, and a decrease in the rigidity of the crankshaft 1 can be suppressed.

また、断面形状Aの上縁aは、曲率中心が上縁aよりも下方向に設定される弧状を呈している。このため、上縁aが直線状を呈している場合と比較して、ショルダー部40の除肉量(取り代)を多くすることができる。すなわち、クランクシャフト1の軽量化を図ることができる。また、上縁aは、ショルダー部40の上縁に相似である。このため、孔400に「割れ」が発生するのを抑制することができる。   Further, the upper edge a of the cross-sectional shape A has an arc shape in which the center of curvature is set lower than the upper edge a. For this reason, compared with the case where the upper edge a is exhibiting linear form, the thickness reduction (removal allowance) of the shoulder part 40 can be increased. That is, the weight of the crankshaft 1 can be reduced. Further, the upper edge a is similar to the upper edge of the shoulder portion 40. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of “cracking” in the hole 400.

また、断面形状Aは、孔400の深さ方向全長に亘って相似である。また、断面形状Aの面積は、孔400が深くなるのに従って小さくなる。このような形状とすることにより、孔400の加工を容易に行うことができる。   The cross-sectional shape A is similar over the entire length of the hole 400 in the depth direction. Further, the area of the cross-sectional shape A becomes smaller as the hole 400 becomes deeper. By setting it as such a shape, the process of the hole 400 can be performed easily.

また、孔400は、油路5および焼入れ層30に干渉しないように配置されている。このため、油路5や焼入れ層30を設けている本来の目的、効果に悪影響を与える可能性はない。   Further, the hole 400 is disposed so as not to interfere with the oil passage 5 and the quenching layer 30. For this reason, there is no possibility of adversely affecting the original purpose and effect of providing the oil passage 5 and the quenching layer 30.

また、前述の特許文献1のクランクシャフトの場合、剛性の低下を抑制するために、肉抜き部の深さは、ピンの内部に到達しない深さに、規制されている。これに対して、本実施形態のクランクシャフト1では、後述の結果で示す通り、孔深さを深くしても剛性が低下しにくい孔形状としているため、孔400の底部400bがピン3の内部に到達するような深さとしても、剛性低下を小さく抑制することができる。したがって、クランクシャフト1の軽量化効果を大きくすることができる。   Moreover, in the case of the crankshaft of the above-mentioned patent document 1, in order to suppress the fall of rigidity, the depth of the lightening part is controlled by the depth which does not reach the inside of a pin. On the other hand, in the crankshaft 1 of the present embodiment, as shown in the results described later, the bottom portion 400b of the hole 400 is located inside the pin 3 because the rigidity is not easily lowered even if the hole depth is increased. Even if it is the depth which reaches | attains, rigidity fall can be suppressed small. Therefore, the weight reduction effect of the crankshaft 1 can be increased.

<その他>
以上、本発明のクランクシャフトの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the crankshaft of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.

孔400の断面形状Aは特に限定しない。上辺U(第一底辺L1)の長さαと下辺D(第二底辺L2)の長さβとの間に、α/β≧1の関係が成立すればよい。例えば、断面形状Aとしては、多角形(下向きに尖る三角形、下向きに尖る台形、正方形、長方形など)や、当該多角形の頂点に丸面取り部を付与した形状などが挙げられる。   The cross-sectional shape A of the hole 400 is not particularly limited. A relationship of α / β ≧ 1 may be established between the length α of the upper side U (first base L1) and the length β of the lower side D (second base L2). For example, examples of the cross-sectional shape A include a polygon (a triangle pointing downward, a trapezoid pointing downward, a square, a rectangle, etc.), and a shape in which a round chamfer is added to the vertex of the polygon.

図4(a)〜(f)に、その他の実施形態の孔の断面形状を示す。なお、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。図4(a)〜(f)に示すように、上縁a、下縁b、側縁cは、直線状であっても、外側に膨らむ曲線状(例えば弧状)であってもよい。また、上縁a、下縁b、側縁cは、断面形状Aの外側に膨らんでいてもよい。丸面取り部400dの有無は、特に限定しないものの、丸面取り部を設けた方が応力集中の点を考慮すると有利である。弧状の丸面取り部400dの代わりに、直線状の平面取り部を配置してもよい。側縁cの配置数は、単数でも複数でもよい。例えば、左右両側に、各々上下2つの側縁cを配置してもよい。同様に、上縁a、下縁bの配置数も、単数でも複数でもよい。図4(a)〜(f)に示す各縁(上縁a、下縁b、側縁c、丸面取り部d)を適宜組み合わせることにより、断面形状Aを構成してもよい。   4A to 4F show cross-sectional shapes of holes of other embodiments. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. As shown in FIGS. 4A to 4F, the upper edge a, the lower edge b, and the side edge c may be linear or may be curved (for example, an arc) that bulges outward. Further, the upper edge a, the lower edge b, and the side edge c may swell outside the cross-sectional shape A. The presence or absence of the round chamfered portion 400d is not particularly limited, but it is advantageous to provide the round chamfered portion in view of stress concentration. Instead of the arc-shaped round chamfered portion 400d, a straight planar chamfered portion may be arranged. The number of side edges c may be single or plural. For example, two upper and lower side edges c may be arranged on both the left and right sides. Similarly, the arrangement number of the upper edge a and the lower edge b may be singular or plural. The cross-sectional shape A may be configured by appropriately combining the edges (upper edge a, lower edge b, side edge c, and round chamfered portion d) shown in FIGS.

孔400の配置数は特に限定しない。単一のショルダー部40に対して、複数の孔400を配置してもよい。また、任意のピン3の前後両側の一対のショルダー部40のうち、油路5が配置されていない方のショルダー部40にだけ、孔400を配置してもよい。   The number of holes 400 is not particularly limited. A plurality of holes 400 may be disposed on the single shoulder portion 40. Further, the hole 400 may be disposed only in the shoulder portion 40 where the oil passage 5 is not disposed, out of the pair of shoulder portions 40 on both the front and rear sides of the arbitrary pin 3.

なお、孔400によるショルダー部40の除肉量に対応して、カウンターウェイト部41にも除肉部を設けて、クランクシャフト1の回転バランスをとることが当然の如く必要である。したがって、その分の軽量化効果も得ることができる。断面形状Aは、孔400の深さ方向全長に亘って相似でなくてもよい。すなわち、孔400の深さ方向全長のうち、少なくとも一部が、本発明の断面形状Aを呈していればよい。クランクシャフト1の構成は特に限定しない。クランクシャフト1は、一体物(例えば鋳造物)であってもよい。   It should be noted that it is necessary to balance the rotation of the crankshaft 1 by providing a thinning portion on the counterweight portion 41 corresponding to the thinning amount of the shoulder portion 40 by the hole 400. Therefore, the effect of reducing the weight can be obtained. The cross-sectional shape A may not be similar over the entire length in the depth direction of the hole 400. That is, it is only necessary that at least a part of the entire length in the depth direction of the hole 400 exhibits the cross-sectional shape A of the present invention. The configuration of the crankshaft 1 is not particularly limited. The crankshaft 1 may be a single piece (for example, a cast).

クランクシャフト1が用いられるエンジンの気筒の配置(すなわち、ジャーナル2に対するピン3の配置)は特に限定しない。直列、V型、水平対向などであってもよい。また気筒数も特に限定しない。2気筒、3気筒、4気筒、5気筒、6気筒、8気筒、10気筒、12気筒などであってもよい。また、油路5の配置場所、配置数も特に限定しない。   The arrangement of cylinders of the engine in which the crankshaft 1 is used (that is, the arrangement of the pins 3 with respect to the journal 2) is not particularly limited. It may be serial, V-shaped, horizontally opposed, or the like. The number of cylinders is not particularly limited. Two, three, four, five, six, eight, ten, twelve, etc. cylinders may be used. Further, the location and number of the oil passages 5 are not particularly limited.

以下、本発明のクランクシャフトについて行った解析(シミュレーション)および実験(実証実験)について説明する。   Hereinafter, analysis (simulation) and experiment (demonstration experiment) performed on the crankshaft of the present invention will be described.

<解析>
本発明のクランクシャフトについて行った解析について説明する。解析(詳しくは、FEM(Finite Element Method)による弾性変形解析)においては、孔400の形状の異なる二つの解析モデル9の、曲げ剛性悪化率(単位質量当たりの曲げ剛性悪化率)を比較した。
<Analysis>
An analysis performed on the crankshaft of the present invention will be described. In the analysis (specifically, elastic deformation analysis by FEM (Finite Element Method)), the bending stiffness deterioration rate (bending stiffness deterioration rate per unit mass) of the two analysis models 9 having different shapes of the holes 400 was compared.

[解析モデル]
まず、解析モデルについて説明する。図5に、解析モデルの模式図を示す。なお、図1と対応する部位については同じ符号で示す。図5に示すように、解析モデル9は、図1に示すクランクシャフト1の一部に相当する。
[Analysis model]
First, the analysis model will be described. FIG. 5 shows a schematic diagram of the analysis model. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 1, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 5, the analysis model 9 corresponds to a part of the crankshaft 1 shown in FIG.

図6(a)に、第一の解析モデル(以下、「第一モデル」と称す)の孔の斜視図を示す。図6(b)に、第二の解析モデル(以下、「第二モデル」と称す)の孔の斜視図を示す。なお、図3と対応する部位については同じ符号で示す。また、図5、図6においては、孔400の深さ方向を矢印Y3で示す。深さ方向Y3は、図5に示すように、ショルダー部40の表面40F(図5に太線で示す)の面展開方向に対して、直交する方向である。   FIG. 6A shows a perspective view of a hole of the first analysis model (hereinafter referred to as “first model”). FIG. 6B is a perspective view of a hole of the second analysis model (hereinafter referred to as “second model”). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. 5 and 6, the depth direction of the hole 400 is indicated by an arrow Y3. As shown in FIG. 5, the depth direction Y <b> 3 is a direction orthogonal to the surface development direction of the surface 40 </ b> F (shown by a thick line in FIG. 5) of the shoulder portion 40.

図6(a)に示すように、第一モデルの孔400の断面形状Aは、下向きに尖る台形状である。図6(b)に示すように、第二モデルの孔400の断面形状Aは、第一モデルの孔400の断面形状Aの上縁a、下縁bを直線状から弧状に変更した形状である。第二モデルの上縁aは、図5に示すショルダー部40の上縁に相似である。図6(b)に点線で示すように、第二モデルの底部400bは、開口部400aに相似である。底部400bの面積は、開口部400aの面積よりも小さい。断面形状Aの面積は、孔400が深くなるのに従って小さくなる。すなわち、第二モデルの孔400には、金型用の抜き勾配(深さ方向Y3に対する側部400cの傾斜角度)が設定されている。   As shown in FIG. 6A, the cross-sectional shape A of the hole 400 of the first model is a trapezoidal shape that points downward. As shown in FIG. 6B, the cross-sectional shape A of the hole 400 of the second model is a shape in which the upper edge a and the lower edge b of the cross-sectional shape A of the first model hole 400 are changed from a straight shape to an arc shape. is there. The upper edge a of the second model is similar to the upper edge of the shoulder portion 40 shown in FIG. As shown by a dotted line in FIG. 6B, the bottom 400b of the second model is similar to the opening 400a. The area of the bottom part 400b is smaller than the area of the opening part 400a. The area of the cross-sectional shape A becomes smaller as the hole 400 becomes deeper. In other words, the draft angle for the mold (inclination angle of the side portion 400c with respect to the depth direction Y3) is set in the hole 400 of the second model.

[解析方法]
次に、解析方法について説明する。解析においては、上辺Uの長さα、下辺Dの長さβ、深さL3を各々変化させた場合の、第一モデル、第二モデルの曲げ剛性、曲げ剛性悪化率を算出した。また、第一モデル、第二モデル以外に、孔400無しの解析モデル(以下、「無孔モデル」と称す)に対しても、同様に、曲げ剛性、曲げ剛性悪化率を算出した。
[analysis method]
Next, an analysis method will be described. In the analysis, the bending stiffness and bending stiffness deterioration rate of the first model and the second model were calculated when the length α of the upper side U, the length β of the lower side D, and the depth L3 were changed. In addition to the first model and the second model, the bending stiffness and the bending stiffness deterioration rate were similarly calculated for an analysis model without holes 400 (hereinafter referred to as “non-hole model”).

以下、曲げ剛性、曲げ剛性悪化率の算出方法を説明する。各モデルの前後両側の一対のジャーナル2の径方向および軸方向の中心C1a、C1bの真下部分を、図5に白抜き矢印Y2a、Y2bで示すように、回転可能(開脚可能)に支持した。そして、図5に白抜き矢印Y1で示すように、各モデルに対して、ピン3の径方向および軸方向の中心C2の真上部分から、荷重を印荷した。   Hereinafter, a method for calculating the bending rigidity and the bending rigidity deterioration rate will be described. As shown by the white arrows Y2a and Y2b in FIG. 5, the radial and axial centers C1a and C1b of the pair of journals 2 on the front and rear sides of each model are supported so as to be rotatable (can be opened). . Then, as indicated by a hollow arrow Y1 in FIG. 5, a load was applied to each model from the portion directly above the center C2 in the radial direction and the axial direction of the pin 3.

荷重をF、中心C1aの矢印Y1方向の変位量をΔC1a、中心C1bの矢印Y1方向の変位量をΔC1b、中心C2の矢印Y1方向の変位量をΔC2として、以下の式(1)から、曲げ剛性kを算出した。
k=F/[(ΔC2−{(ΔC1a+ΔC1b)/2}] ・・・式(1)
From the following equation (1), the load is F, the displacement amount of the center C1a in the arrow Y1 direction is ΔC1a, the displacement amount of the center C1b in the arrow Y1 direction is ΔC1b, and the displacement amount of the center C2 in the arrow Y1 direction is ΔC2. The stiffness k was calculated.
k = F / [(ΔC2-{(ΔC1a + ΔC1b) / 2}] (1)

無孔モデルの曲げ剛性をk1、有孔モデル(第一モデル、第二モデル)の曲げ剛性をk2、孔400による質量減少量をΔMとして、以下の式(2)から、曲げ剛性悪化率Rを算出した。
R=(k1−k2)/(k1×ΔM) ・・・式(2)
Assuming that the bending stiffness of the non-hole model is k1, the bending stiffness of the perforated model (first model and second model) is k2, and the amount of mass loss due to the hole 400 is ΔM, the bending stiffness deterioration rate R is obtained from the following equation (2). Was calculated.
R = (k1−k2) / (k1 × ΔM) (2)

[解析結果]
次に、解析結果について説明する。図7に、第一モデル、第二モデルのα/βと曲げ剛性悪化率との関係をグラフで示す。なお、図7においては、第一モデルを白丸で、第二モデルを黒丸で、各々示す。縦軸の「曲げ剛性悪化率」は、点P1の曲げ剛性悪化率を100とした場合の、相対値である。線L4は、全ての白丸の最小二乗法による近似線である。
[Analysis result]
Next, the analysis result will be described. FIG. 7 is a graph showing the relationship between α / β and the bending rigidity deterioration rate of the first model and the second model. In FIG. 7, the first model is indicated by a white circle and the second model is indicated by a black circle. The “bending rigidity deterioration rate” on the vertical axis is a relative value when the bending rigidity deterioration rate at the point P1 is 100. The line L4 is an approximate line by the least square method of all white circles.

図7に示すように、第一モデル、第二モデル共に、α/β≧1の場合、曲げ剛性悪化率Rが低くなることが判った。すなわち、第一モデル、第二モデル共に、α/β≧1に設定すれば、無孔モデルに対して、曲げ剛性が低下しにくいことが判った。   As shown in FIG. 7, it was found that the bending rigidity deterioration rate R is low when α / β ≧ 1 in both the first model and the second model. That is, it was found that if both α and β ≧ 1 were set for both the first model and the second model, the bending stiffness was less likely to be reduced as compared to the non-porous model.

また、第一モデルよりも、第二モデルの方が、曲げ剛性悪化率Rが低くなることが判った。すなわち、第一モデルよりも、第二モデルの方が、曲げ剛性が低下しにくいことが判った。   Moreover, it turned out that the bending rigidity deterioration rate R becomes lower in the second model than in the first model. That is, it was found that the bending rigidity of the second model is less likely to decrease than the first model.

図8に、第一モデル、第二モデルの深さと曲げ剛性悪化率との関係をグラフで示す。なお、図8においては、第一モデルのうちα/β≧1のものを白丸で、第一モデルのうちα/β<1のものを白四角で、第二モデルのうちα/β≧1のものを黒丸で、第二モデルのうちα/β<1のものを黒四角で、各々示す。縦軸の「曲げ剛性悪化率」は、点P2の曲げ剛性悪化率を100とした場合の、相対値である。線L5は、全ての白丸の最小二乗法による近似線である。線L6は、全ての白四角の最小二乗法による近似線である。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the depth of the first model and the second model and the bending rigidity deterioration rate. In FIG. 8, α / β ≧ 1 of the first model is a white circle, α / β <1 of the first model is a white square, and α / β ≧ 1 of the second model. Are shown by black circles and those of the second model by α / β <1 are shown by black squares. The “bending rigidity deterioration rate” on the vertical axis is a relative value when the bending rigidity deterioration rate at the point P2 is 100. The line L5 is an approximate line by the least square method of all white circles. The line L6 is an approximate line by the least square method of all white squares.

図8に示すように、第一モデル、第二モデル共に、α/β≧1の場合、孔400の深さL3が深くなっても、曲げ剛性悪化率Rが高くなりにくいことが判った。すなわち、第一モデル、第二モデル共に、α/β≧1に設定すれば、α/β<1となる孔により軽量化を図る場合と比較して、孔400の深さL3が深くなっても、曲げ剛性が低下しにくいことが判った。   As shown in FIG. 8, it was found that in both the first model and the second model, when α / β ≧ 1, the bending rigidity deterioration rate R is difficult to increase even when the depth L3 of the hole 400 increases. That is, if α / β ≧ 1 is set in both the first model and the second model, the depth L3 of the hole 400 becomes deeper than that in the case of reducing the weight by the hole satisfying α / β <1. However, it was found that the bending rigidity is not easily lowered.

また、第一モデルよりも、第二モデルの方が、曲げ剛性悪化率Rが高くなりにくいことが判った。すなわち、第一モデルよりも、第二モデルの方が、孔400の深さL3の値に関係なく曲げ剛性悪化率が低く、曲げ剛性が低下しにくいことが判った。   Further, it was found that the bending rigidity deterioration rate R is less likely to be higher in the second model than in the first model. In other words, it was found that the second model has a lower bending rigidity deterioration rate and the bending rigidity is less likely to be lower than the first model regardless of the value of the depth L3 of the hole 400.

<実験>
以上説明したコンピュータシミュレーションで計算した結果により、α/βの値の変化による曲げ剛性悪化率の影響を予想することができたので、実部品により、前記計算結果通りの効果が得られるかどうかを確認する実験を行った。実験においては、孔400の形状の異なる五つのクランクシャフト1(サンプル)の、曲げ剛性悪化率を比較した。
<Experiment>
As a result of the computer simulation described above, the influence of the bending rigidity deterioration rate due to the change in the value of α / β could be predicted. An experiment to confirm was conducted. In the experiment, the bending rigidity deterioration rates of five crankshafts 1 (samples) having different shapes of the holes 400 were compared.

[サンプル]
まず、実験に用いたサンプル(実施例1〜3、比較例1、2)について説明する。各サンプルにおいては、図1に示すクランクシャフト1において、全てのピン3の前後両側の一対のショルダー部40のうち、油路5が配置されていない方のショルダー部40にだけ、孔400を配置した。
[sample]
First, samples (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) used in the experiment will be described. In each sample, in the crankshaft 1 shown in FIG. 1, the hole 400 is disposed only in the shoulder portion 40 where the oil passage 5 is not disposed, of the pair of shoulder portions 40 on both the front and rear sides of all the pins 3. did.

図9(a)に、実施例1の孔の断面形状を示す。図9(b)に、実施例2の孔の断面形状を示す。図9(c)に、実施例3の孔の断面形状を示す。図9(d)に、比較例1の孔の断面形状を示す。図9(e)に、比較例2の孔の断面形状を示す。なお、図6と対応する部位については同じ符号で示す。   FIG. 9A shows the cross-sectional shape of the hole of Example 1. FIG. FIG. 9B shows the cross-sectional shape of the hole of Example 2. FIG. 9C shows the cross-sectional shape of the hole of Example 3. FIG. 9D shows the cross-sectional shape of the hole of Comparative Example 1. FIG. 9E shows the cross-sectional shape of the hole of Comparative Example 2. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 6, it shows with the same code | symbol.

実施例1の孔400の断面形状Aのα/βは2.9、実施例2の孔400の断面形状Aのα/βは1.1、実施例3の孔400の断面形状Aのα/βは1、比較例1の孔400の断面形状Aのα/βは0.9、比較例2の孔400の断面形状Aのα/βは0.3である。   Α / β of the cross-sectional shape A of the hole 400 of Example 1 is 2.9, α / β of the cross-sectional shape A of the hole 400 of Example 2 is 1.1, α of the cross-sectional shape A of the hole 400 of Example 3 / Β is 1, α / β of the cross-sectional shape A of the hole 400 of Comparative Example 1 is 0.9, and α / β of the cross-sectional shape A of the hole 400 of Comparative Example 2 is 0.3.

図9(a)、(b)に示すように、実施例1、2の孔400の断面形状Aは、下向きに尖る台形状である。図9(c)に示すように、実施例3の孔400の断面形状Aは、長方形状である。図9(d)、(e)に示すように、比較例1、2の孔400の断面形状Aは、上向きに尖る台形状である。ただし、各サンプルの上縁a、下縁bは、各々、弧状を呈している。また、各サンプルの上縁aは各々、図2に示すショルダー部40の上縁に相似である。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the cross-sectional shape A of the hole 400 of Examples 1 and 2 is a trapezoidal shape that points downward. As shown in FIG.9 (c), the cross-sectional shape A of the hole 400 of Example 3 is a rectangular shape. As shown in FIGS. 9D and 9E, the cross-sectional shape A of the hole 400 of Comparative Examples 1 and 2 is a trapezoidal shape that points upward. However, the upper edge a and the lower edge b of each sample have an arc shape. Further, the upper edge a of each sample is similar to the upper edge of the shoulder portion 40 shown in FIG.

各サンプルの孔400の深さ方向は、図5に示す解析モデル9同様に、ショルダー部40の表面40F(図5に太線で示す)の面展開方向に対して、直交する方向である。各サンプルの孔400の底部は、開口部に相似である。底部の面積は、開口部の面積よりも小さい。断面形状Aの面積は、孔400が深くなるのに従って小さくなる。すなわち、孔400には、金型用の抜き勾配が設定されている。各サンプルの孔400の深さL3、抜き勾配は、統一した。   The depth direction of the hole 400 of each sample is a direction orthogonal to the surface development direction of the surface 40F (shown by a thick line in FIG. 5) of the shoulder portion 40, similarly to the analysis model 9 shown in FIG. The bottom of each sample hole 400 is similar to the opening. The area of the bottom is smaller than the area of the opening. The area of the cross-sectional shape A becomes smaller as the hole 400 becomes deeper. That is, a draft angle for the mold is set in the hole 400. The depth L3 and draft of the hole 400 of each sample were unified.

[実験方法]
次に、実験方法について説明する。実験方法は、上記解析方法と同様である。すなわち、実験においては、各サンプルの前から2番目のピン3の前後両側の一対のジャーナル2の径方向および軸方向の中心C1a、C1bの真下部分を、図5に白抜き矢印Y2a、Y2bで示すように、回転可能に支持した。そして、図5に白抜き矢印Y1で示すように、ピン3の径方向および軸方向の中心C2の真上部分から、荷重を印荷した。そして、前記の式(1)、式(2)から、各サンプルの曲げ剛性、曲げ剛性悪化率を算出した。
[experimental method]
Next, an experimental method will be described. The experimental method is the same as the above analysis method. That is, in the experiment, the portions directly below the radial and axial centers C1a and C1b of the pair of journals 2 on the front and rear sides of the second pin 3 from the front of each sample are represented by white arrows Y2a and Y2b in FIG. As shown, it was rotatably supported. Then, as indicated by a hollow arrow Y1 in FIG. 5, a load was applied from the portion directly above the radial center of the pin 3 and the center C2 in the axial direction. And the bending rigidity of each sample and the bending rigidity deterioration rate were computed from said Formula (1) and Formula (2).

[実験結果]
次に、実験結果について説明する。図10に、各サンプルのα/βと曲げ剛性悪化率との関係をグラフで示す。縦軸の「曲げ剛性悪化率」は、比較例2の曲げ剛性悪化率を100とした場合の、相対値である。具体的には、各サンプルの質量100gあたりの曲げ剛性悪化率を算出し、比較例2の当該曲げ剛性悪化率を100とし、比較例2以外のサンプルの曲げ剛性悪化率を、当該100に対する相対値とした。
[Experimental result]
Next, experimental results will be described. FIG. 10 is a graph showing the relationship between α / β and the bending rigidity deterioration rate of each sample. The “bending rigidity deterioration rate” on the vertical axis is a relative value when the bending rigidity deterioration rate of Comparative Example 2 is set to 100. Specifically, the bending rigidity deterioration rate per 100 g of the mass of each sample is calculated, the bending rigidity deterioration rate of Comparative Example 2 is set to 100, and the bending rigidity deterioration rate of samples other than Comparative Example 2 is relative to the 100. Value.

図10に示すように、比較例2の曲げ剛性悪化率Rを100とした場合、比較例1の曲げ剛性悪化率Rは92、実施例3の曲げ剛性悪化率Rは88、実施例2の曲げ剛性悪化率Rは87、実施例1の曲げ剛性悪化率Rは84だった。すなわち、比較例1、2よりも、実施例1〜3の方が、曲げ剛性悪化率Rが低くなることが判った。比較例1、2よりも、実施例1〜3の方が、曲げ剛性の低下が小さくなることが判った。   As shown in FIG. 10, when the bending rigidity deterioration rate R of Comparative Example 2 is set to 100, the bending rigidity deterioration rate R of Comparative Example 1 is 92, the bending rigidity deterioration rate R of Example 3 is 88, and The bending rigidity deterioration rate R was 87, and the bending rigidity deterioration rate R of Example 1 was 84. That is, it was found that the bending rigidity deterioration rate R is lower in Examples 1 to 3 than in Comparative Examples 1 and 2. It turned out that the fall of bending rigidity becomes smaller in Examples 1-3 than Comparative Examples 1,2.

1:クランクシャフト、2:ジャーナル、3:ピン、4:アーム、5:油路、9:解析モデル、30:焼入れ層、40:ショルダー部、40F:表面、41:カウンターウェイト部、400:孔、400a:開口部、400b:底部、400c:側部、400d:丸面取り部、A:断面形状、C1:中心、C1a:中心、C1b:中心、C2:中心、D:下辺、G:重心、L1:第一底辺、L2:第二底辺、L3:深さ、U:上辺、Z:変曲点、a:上縁、b:下縁、c:側縁、d:丸面取り部、z:変曲点   1: crankshaft, 2: journal, 3: pin, 4: arm, 5: oil passage, 9: analysis model, 30: hardened layer, 40: shoulder, 40F: surface, 41: counterweight, 400: hole 400a: opening, 400b: bottom, 400c: side, 400d: round chamfer, A: cross-sectional shape, C1: center, C1a: center, C1b: center, C2: center, D: lower side, G: center of gravity, L1: First base, L2: Second base, L3: Depth, U: Upper side, Z: Inflection point, a: Upper edge, b: Lower edge, c: Side edge, d: Round chamfer, z: Inflection point

Claims (4)

ジャーナルと、
前記ジャーナルに対して平行に配置されるピンと、
前記ジャーナルと前記ピンとの間に介在し、前記ピンに隣接すると共に有底の孔が凹設されるショルダー部を有するアームと、
を備えるクランクシャフトであって、
前記ジャーナルの軸方向から見て、前記ジャーナルの中心と前記ピンの中心とを結ぶ方向を上下方向、前記上下方向において前記ジャーナルの中心から前記ピンの中心に向かう方向を上方向、前記上下方向において前記ピンの中心から前記ジャーナルの中心に向かう方向を下方向、前記上下方向に対して直交する方向を横方向とする場合、
前記孔の深さ方向に対して直交する方向の断面形状には、
前記断面形状の外縁において曲率が変化する点を変曲点として、
前記断面形状の前記横方向の長さが最長になる第一底辺と、
前記断面形状の重心を挟んで、前記第一底辺の前記上方向または前記下方向に配置され、前記第一底辺から最も離間した前記外縁の一対の前記変曲点間を、前記横方向に連結する第二底辺と、
が設定され、
前記第一底辺および前記第二底辺のうち、一方を上辺、他方を前記上辺の前記下方向に配置される下辺、前記上辺の長さをα、前記下辺の長さをβとする場合、α/β≧1の関係が成立することを特徴とするクランクシャフト。
A journal,
Pins arranged parallel to the journal;
An arm interposed between the journal and the pin and having a shoulder portion adjacent to the pin and having a bottomed hole recessed;
A crankshaft comprising:
When viewed from the axial direction of the journal, the direction connecting the center of the journal and the center of the pin is the vertical direction, the direction from the center of the journal to the center of the pin in the vertical direction is the upward direction, and the vertical direction is the vertical direction. When the direction from the center of the pin toward the center of the journal is a downward direction, and the direction orthogonal to the vertical direction is a lateral direction,
In the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the depth direction of the hole,
The point at which the curvature changes at the outer edge of the cross-sectional shape as an inflection point,
A first base having the longest lateral length of the cross-sectional shape;
Across the center of gravity of the cross-sectional shape, are arranged on the direction or the downward direction of the first base, between the pair of the inflection point of the farthest outer edge from the first base, connected to said lateral The second base to
Is set,
Of the first base and the second base, when one is the upper side, the other is the lower side arranged in the lower direction of the upper side, the length of the upper side is α, and the length of the lower side is β, A crankshaft characterized by satisfying the relationship / β ≧ 1.
前記断面形状の前記外縁の上縁は、曲率中心が前記上縁よりも前記下方向に設定される弧状を呈している請求項1に記載のクランクシャフト。 2. The crankshaft according to claim 1, wherein an upper edge of the outer edge of the cross-sectional shape has an arc shape in which a center of curvature is set in the lower direction than the upper edge. 前記断面形状は、前記深さ方向全長に亘って相似であり、
前記断面形状の面積は、前記孔が深くなるのに従って小さくなる請求項1または請求項2に記載のクランクシャフト。
The cross-sectional shape is similar over the entire length in the depth direction,
The crankshaft according to claim 1 or 2, wherein an area of the cross-sectional shape becomes smaller as the hole becomes deeper.
さらに、前記アームを経由して前記ジャーナルと前記ピンとを連結する油路を備え、
前記ピンの外周面には、焼入れ層が形成され、
前記孔は、前記油路および前記焼入れ層に干渉しないように配置される請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のクランクシャフト。
Furthermore, an oil passage that connects the journal and the pin via the arm is provided,
A quenching layer is formed on the outer peripheral surface of the pin,
The crankshaft according to any one of claims 1 to 3, wherein the hole is disposed so as not to interfere with the oil passage and the quenching layer.
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