JP6945480B2 - How to set the mass of the crankshaft and the counterweight of the crankshaft - Google Patents
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Description
本発明は、3気筒エンジン用のクランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法に関する。 The present invention relates to a crankshaft for a three-cylinder engine and a method for setting the mass of a crankshaft counterweight.
特許文献1に示すように、3気筒エンジン用のクランクシャフトは、4つのメインジャーナルと、3つのクランクピンと、を備えている。4つのメインジャーナルは、各々、軸受により回転可能に支持されている。4つのメインジャーナルを挟んで、3つのクランクピンの径方向反対側には、各々、カウンターウエイトが配置されている。
As shown in
クランクシャフトには、燃費向上等の観点から、軽量化が要求されている。クランクシャフト軽量化の一つの方策として、3つのクランクピンのうち中央のクランクピン用のカウンターウエイトの小型化(軽量化)が考えられる。しかしながら、カウンターウエイトは、クランクピンなどの慣性力(遠心力)を、打ち消す機能を有している。このため、中央のクランクピン用のカウンターウエイトを小型化すると、慣性力のバランスが崩れ、中央のクランクピンの軸方向両側の2つのメインジャーナルのフリクション(軸受との摩擦によるエネルギ損失)が大きくなる。そこで、本発明は、フリクションを低減可能なクランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法を提供することを目的とする。 The crankshaft is required to be lighter in weight from the viewpoint of improving fuel efficiency. As one measure for reducing the weight of the crankshaft, it is conceivable to reduce the size (weight reduction) of the counterweight for the central crankpin among the three crankpins. However, the counterweight has a function of canceling an inertial force (centrifugal force) such as a crank pin. Therefore, if the counterweight for the central crank pin is miniaturized, the balance of inertial force is lost and the friction (energy loss due to friction with the bearing) of the two main journals on both sides of the central crank pin in the axial direction increases. .. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for setting the mass of a crankshaft and a counterweight of a crankshaft capable of reducing friction.
上記課題を解決するため、本発明のクランクシャフトは、軸受に回転可能に支持される4つのメインジャーナルと、前記メインジャーナルに対して偏心して配置される3つのクランクピンと、前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する6つのクランクアームと、を備える3気筒エンジン用のクランクシャフトであって、軸方向一端側から順に、4つの前記メインジャーナルは第1〜第4メインジャーナルであり、3つの前記クランクピンは第1〜第3クランクピンであり、6つの前記クランクアームは第1〜第6クランクアームであり、さらに、前記第1クランクアームに連なる第1カウンターウエイトと、前記第2クランクアームに連なる第2カウンターウエイトと、前記第5クランクアームに連なる第5カウンターウエイトと、前記第6クランクアームに連なる第6カウンターウエイトと、を備え、前記第1、第2カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第1カウンターウエイトよりも前記第2カウンターウエイトは軽量であり、前記第5、第6カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第6カウンターウエイトよりも前記第5カウンターウエイトは軽量であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the crankshaft of the present invention includes four main journals rotatably supported by a bearing, three crankpins eccentrically arranged with respect to the main journal, and the main journal and the crank. A crankshaft for a three-cylinder engine including six crankarms connecting pins, the four main journals being the first to fourth main journals in order from one end side in the axial direction, and the three cranks. The pins are the first to third crank pins, the six crank arms are the first to sixth crank arms, and further, the first counter weight connected to the first crank arm and the second crank arm are connected to each other. A case where the second counterweight, the fifth counterweight connected to the fifth crank arm, and the sixth counterweight connected to the sixth crank arm are provided, and the first and second counterweights have the same mass. In comparison, the second counterweight is lighter than the first counterweight and the fifth and sixth counterweights have the same mass so that the synthetic inertial force acting on the second main journal can be reduced. The fifth counterweight is lighter than the sixth counterweight so that the synthetic inertial force acting on the third main journal can be reduced as compared to some cases.
上記課題を解決するため、本発明のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法は、前記第1、第2カウンターウエイトが同じ質量であり、前記第5、第6カウンターウエイトが同じ質量である場合の、前記第2、第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を算出する合成慣性力算出ステップと、前記合成慣性力が小さくなるように、前記第1カウンターウエイトに対して前記第2カウンターウエイトを軽量化し、前記第6カウンターウエイトに対して前記第5カウンターウエイトを軽量化する軽量化ステップと、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problem, the method for setting the mass of the crankshaft counterweight of the present invention is when the first and second counterweights have the same mass and the fifth and sixth counterweights have the same mass. , The synthetic inertial force calculation step for calculating the synthetic inertial force acting on the second and third main journals, and the second counterweight being lighter than the first counterweight so that the synthetic inertial force becomes smaller. It is characterized by having a weight reduction step of reducing the weight of the fifth counterweight with respect to the sixth counterweight.
第2メインジャーナルには、第1クランクピン、第2クランクピン、第2カウンターウエイトなどから、慣性力が加わる。本発明のクランクシャフトによると、第1カウンターウエイトよりも第2カウンターウエイトは軽量である。このため、第1カウンターウエイトと第2カウンターウエイトとが同じ質量である場合と比較して、第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。 Inertial force is applied to the second main journal from the first crank pin, the second crank pin, the second counter weight, and the like. According to the crankshaft of the present invention, the second counterweight is lighter than the first counterweight. Therefore, the synthetic inertial force acting on the second main journal can be reduced as compared with the case where the first counterweight and the second counterweight have the same mass.
第3メインジャーナルには、第2クランクピン、第3クランクピン、第5カウンターウエイトなどから、慣性力が加わる。本発明のクランクシャフトによると、第6カウンターウエイトよりも第5カウンターウエイトは軽量である。このため、第5カウンターウエイトと第6カウンターウエイトとが同じ質量である場合と比較して、第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。 Inertial force is applied to the third main journal from the second crank pin, the third crank pin, the fifth counter weight, and the like. According to the crankshaft of the present invention, the fifth counterweight is lighter than the sixth counterweight. Therefore, the synthetic inertial force acting on the third main journal can be reduced as compared with the case where the fifth counterweight and the sixth counterweight have the same mass.
このように、本発明のクランクシャフトによると、第2、第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。このため、第2、第3メインジャーナルのフリクションを低減することができる。 As described above, according to the crankshaft of the present invention, the synthetic inertial force acting on the second and third main journals can be reduced. Therefore, the friction of the second and third main journals can be reduced.
また、本発明のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法(以下、適宜「質量設定方法」と略称する。)によると、第1、第2カウンターウエイト間に質量差を設定することにより、第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。同様に、第5、第6カウンターウエイト間に質量差を設定することにより、第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。 Further, according to the method for setting the mass of the counterweight of the crankshaft of the present invention (hereinafter, appropriately abbreviated as "mass setting method"), the second is achieved by setting the mass difference between the first and second counterweights. The synthetic inertial force acting on the main journal can be reduced. Similarly, by setting the mass difference between the 5th and 6th counterweights, the synthetic inertial force acting on the 3rd main journal can be reduced.
以下、本発明のクランクシャフトおよび質量設定方法の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the crankshaft and the mass setting method of the present invention will be described.
(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の構成について説明する。図1に、本実施形態のクランクシャフトの斜視図を示す。図2に、同クランクシャフトの右面図を示す。なお、図1、図2に示すのは、第2クランクピン2Pに連結されているピストン(図略)が上死点に位置している状態である。
(Crankshaft configuration)
First, the configuration of the crankshaft of this embodiment will be described. FIG. 1 shows a perspective view of the crankshaft of the present embodiment. FIG. 2 shows a right side view of the crankshaft. It should be noted that FIGS. 1 and 2 show a state in which the piston (not shown) connected to the second crankpin 2P is located at the top dead center.
図1、図2に示すように、本実施形態のクランクシャフト1は、直列3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、第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jと、第1〜第3クランクピン1P〜3Pと、第1〜第6クランクアーム1A〜6Aと、第1〜第6カウンターウエイト1W〜6Wと、を備えている。クランクシャフト1の前端(軸方向一端)には、プーリ(図略)が配置されている。クランクシャフト1の後端(軸方向他端)には、フライホイール90が配置されている。クランクシャフト1の上側には、燃焼室(図略)が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jは、各々、前後方向に延在している。第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jは、前後方向に一列に並んでいる。第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jつまりクランクシャフト1は、第1〜第4軸受1B〜4Bにより、第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jの軸心O周りに回転可能に支持されている。
The first to fourth main journals 1J to 4J extend in the front-rear direction, respectively. The first to fourth main journals 1J to 4J are arranged in a line in the front-rear direction. The first to fourth main journals 1J to 4J, that is, the
第1〜第3クランクピン1P〜3Pは、各々、前後方向に延在している。第1〜第3クランクピン1P〜3Pには、各々、軸受(図略)を介して、コンロッド(図略)が装着されている。前側から見て、第1〜第3クランクピン1P〜3Pは、軸心Oに対して、互いに120°ずつずれて配置されている。 The first to third crank pins 1P to 3P extend in the front-rear direction, respectively. A connecting rod (not shown) is attached to each of the first to third crankpins 1P to 3P via a bearing (not shown). When viewed from the front side, the first to third crank pins 1P to 3P are arranged so as to be displaced from each other by 120 ° with respect to the axis O.
第1〜第6クランクアーム1A〜6Aは、第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jと、第1〜第3クランクピン1P〜3Pと、の間に介在している。第1〜第6カウンターウエイト1W〜6Wは、軸心Oを挟んで、第1〜第6クランクアーム1A〜6Aの径方向(軸心Oの延在方向に対する径方向)反対側に配置されている。 The first to sixth crank arms 1A to 6A are interposed between the first to fourth main journals 1J to 4J and the first to third crank pins 1P to 3P. The first to sixth counterweights 1W to 6W are arranged on opposite sides of the axial center O in the radial direction (diameter direction with respect to the extending direction of the axial center O) of the first to sixth crank arms 1A to 6A. There is.
(第1〜第6カウンターウエイト1W〜6Wの形状)
次に、第1〜第6カウンターウエイトの形状について説明する。図2に示すように、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wの形状は同一である。このため、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wの質量は同一である。
(Shape of 1st to 6th counterweights 1W to 6W)
Next, the shapes of the first to sixth counterweights will be described. As shown in FIG. 2, the shapes of the third and
第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wは、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wよりも、径方向外側に張り出している。また、第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wは、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wよりも、周方向(後述する±θ方向)に長く延在している。このため、第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wは、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wよりも、質量が大きい。
The first, second, fifth, and
図3に、図2のIII−III方向断面図を示す。なお、第2クランクピン2P、第1、第3カウンターウエイト1W、3W、第2メインジャーナル2J、第2軸受2Bを点線で示す。また、軸心O周りのクランクシャフト1の正回転方向(前側から見て時計回り方向)を+θ方向、逆回転方向(前側から見て反時計回り方向)を−θ方向とする。図3に示すように、第2カウンターウエイト2Wと第1カウンターウエイト1Wとの相違点は、−θ方向端1Wa、2Waの周方向位置だけである。第2カウンターウエイト2Wの−θ方向端2Waは、第1カウンターウエイト1Wの−θ方向端1Waよりも、+θ方向にずれて配置されている。図1にハッチングで示すように、この分だけ、第2カウンターウエイト2Wは、第1カウンターウエイト1Wよりも、軽量である。
FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the direction III-III of FIG. The second crankpin 2P, the first and
図4に、図2のIV−IV方向断面図を示す。なお、第3クランクピン3P、第6カウンターウエイト6W、第3メインジャーナル3J、第3軸受3Bを点線で示す。また、軸心O周りのクランクシャフト1の正回転方向を+θ方向、逆回転方向を−θ方向とする。図4に示すように、第5カウンターウエイト5Wと第6カウンターウエイト6Wとの相違点は、+θ方向端5Wb、6Wbの周方向位置だけである。第5カウンターウエイト5Wの+θ方向端5Wbは、第6カウンターウエイト6Wの+θ方向端6Wbよりも、−θ方向にずれて配置されている。図1にハッチングで示すように、この分だけ、第5カウンターウエイト5Wは、第6カウンターウエイト6Wよりも、軽量である。
FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along the IV-IV direction of FIG. The
(クランクシャフト1の第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wの質量設定方法)
次に、クランクシャフト1の第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wの質量設定方法について説明する。質量設定方法は、合成慣性力算出ステップと、軽量化ステップと、を有している。
(Mass setting method of 1st, 2nd, 5th,
Next, a method of setting the mass of the first, second, fifth, and
合成慣性力算出ステップにおいては、第1、第2カウンターウエイト1W、2Wが同じ質量であると仮定する。並びに、第5、第6カウンターウエイト5W、6Wが同じ質量であると仮定する。そして、この場合の、第2、第3メインジャーナル2J、3Jに作用する合成慣性力を、算出する。
In the synthetic inertial force calculation step, it is assumed that the first and second counterweights 1W and 2W have the same mass. Further, it is assumed that the 5th and
図5に、本実施形態のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法の合成慣性力算出ステップにおける、第3メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図を示す。なお、慣性力を示す矢印の方向、長さは模式的なものである。また、図5は、図4に対応している。また、図5に示す第5カウンターウエイト5Wは、図4に示す第6カウンターウエイト6Wと同じ形状である。
FIG. 5 shows a schematic vector diagram of the inertial force acting on the third main journal in the synthetic inertial force calculation step of the method for setting the mass of the counterweight of the crankshaft of the present embodiment. The direction and length of the arrow indicating the inertial force are schematic. Further, FIG. 5 corresponds to FIG. Further, the
図5に示すように、第3メインジャーナル3Jには、第2クランクピン2Pから慣性力f2Pが、第3クランクピン3Pから慣性力f3Pが、第4カウンターウエイト4Wから慣性力f4Wが、第5カウンターウエイト5Wから慣性力f5Wが、各々作用している。すなわち、第3メインジャーナル3Jには、合成慣性力f3J(慣性力f2P、f3P、f4W、f5Wの合力)が作用している。
As shown in FIG. 5, the third main journal 3J has an inertial force f2P from the second crank pin 2P, an inertial force f3P from the
第2メインジャーナル2Jにも、第3メインジャーナル3J同様に、合成慣性力(図3に示す第1クランクピン1Pからの慣性力、第2クランクピン2Pからの慣性力、第2カウンターウエイト2Wからの慣性力、第3カウンターウエイト3Wからの慣性力の合力)が作用している。
Similarly to the third main journal 3J, the second
軽量化ステップにおいては、算出した合成慣性力が小さくなるように、第1カウンターウエイト1Wに対して、第2カウンターウエイト2Wを軽量化する。並びに、第6カウンターウエイト6Wに対して、第5カウンターウエイト5Wを軽量化する。ただし、軽量化対象部分Rは、図5に示す合成慣性力f3Jの方向を挟んで、−θ方向90°から+θ方向90°に亘る部分である。すなわち、軽量化ステップにおいては、第2、第5カウンターウエイト2W、5Wのうち、軽量化対象部分Rに含まれる部分を軽量化することにより、第2、第3メインジャーナル2J、3Jに作用する合成慣性力を小さくする。
In the weight reduction step, the weight of the second counterweight 2W is reduced with respect to the weight of the first counterweight 1W so that the calculated synthetic inertial force becomes smaller. In addition, the weight of the
図6に、本実施形態のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法の軽量化ステップにおける、第3メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図を示す。なお、慣性力を示す矢印の方向、長さは模式的なものである。また、図6は、図5に対応している。 FIG. 6 shows a schematic vector diagram of the inertial force acting on the third main journal in the weight reduction step of the method for setting the mass of the counterweight of the crankshaft of the present embodiment. The direction and length of the arrow indicating the inertial force are schematic. Further, FIG. 6 corresponds to FIG.
図6に示すように、第5カウンターウエイト5Wを軽量化すると、慣性力F5W(図5のf5Wに対応)の方向、大きさ(長さ)が変化する。このため、第3メインジャーナル3Jには、合成慣性力F3J(図5のf3Jに対応。慣性力f2P、f3P、f4W、F5Wの合力)が作用している。図5、図6に示すように、軽量化ステップ後の合成慣性力F3Jは、合成慣性力算出ステップ後(軽量化ステップ前)の合成慣性力f3Jよりも、小さくなっている。このため、第3メインジャーナル3Jのフリクションを低減することができる。また、軽量化ステップ後の+θ方向端5Wbは、合成慣性力算出ステップ後の+θ方向端5Wbよりも、−θ方向にずれて配置されている。この分だけ、第5カウンターウエイト5Wを、軽量化することができる。なお、クランクシャフト1全体の質量バランス調整のため、第6カウンターウエイト6Wの質量を大きくしてもよい。
As shown in FIG. 6, when the weight of the
第2メインジャーナル2Jに対しても、第3メインジャーナル3J同様に、軽量化ステップを実行することができる。すなわち、第2メインジャーナル2Jに作用する合成慣性力を小さくすることができる。また、第2メインジャーナル2Jのフリクションを低減することができる。また、図3を援用して示すように、軽量化ステップ後の−θ方向端2Waは、合成慣性力算出ステップ後の−θ方向端2Wa(図3における−θ方向端1Wa)よりも、+θ方向にずれて配置されている。この分だけ、第2カウンターウエイト2Wを、軽量化することができる。なお、クランクシャフト1全体の質量バランス調整のため、第1カウンターウエイト1Wの質量を大きくしてもよい。
The weight reduction step can be executed for the second
CAE(Computer Aided Engineering)解析の結果、上述した質量設定方法を用いて、合成慣性力算出ステップ後のフリクションを100%として、第3メインジャーナル3Jのフリクションを、4.9%低減することができた。同様に、第2メインジャーナル2Jのフリクションも低減することができた。また、クランクシャフト1全体の質量バランス調整のため、第1、第6カウンターウエイト1W、6Wの質量を大きくしたものの、合成慣性力算出ステップ後のクランクシャフト1の質量を100%として、クランクシャフト1の質量を0.17%軽量化することができた。
As a result of CAE (Computer Aided Engineering) analysis, the friction of the 3rd main journal 3J can be reduced by 4.9% by using the mass setting method described above, assuming that the friction after the synthetic inertial force calculation step is 100%. rice field. Similarly, the friction of the second
(作用効果)
次に、本実施形態のクランクシャフトおよび質量設定方法の作用効果について説明する。図5、図6に示すように、第3メインジャーナル3Jには、第2クランクピン2P、第3クランクピン3P、第4カウンターウエイト4W、第5カウンターウエイト5Wなどから、慣性力f2P、f3P、f4W、f5W、F5Wが加わる。本実施形態のクランクシャフト1によると、第6カウンターウエイト6Wよりも第5カウンターウエイト5Wは軽量である。このため、第5カウンターウエイト5Wと第6カウンターウエイト6Wとが同じ質量である場合と比較して、第3メインジャーナル3Jに作用する合成慣性力f3J、F3Jを低減することができる。
(Action effect)
Next, the effects of the crankshaft and the mass setting method of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 5 and 6, the third main journal 3J has inertial forces f2P, f3P, from the second crank pin 2P, the
同様に、第2メインジャーナルには、第1クランクピン1P、第2クランクピン2P、第2カウンターウエイト2W、第3カウンターウエイト3Wなどから、慣性力が加わる。本実施形態のクランクシャフト1によると、第1カウンターウエイト1Wよりも第2カウンターウエイト2Wは軽量である。このため、第1カウンターウエイト1Wと第2カウンターウエイト2Wとが同じ質量である場合と比較して、第2メインジャーナル2Jに作用する合成慣性力を低減することができる。
Similarly, inertial force is applied to the second main journal from the first crank pin 1P, the second crank pin 2P, the second counter weight 2W, the
このように、本実施形態のクランクシャフト1によると、第2、第3メインジャーナル2J、3Jに作用する合成慣性力を低減することができる。このため、第2、第3メインジャーナル2J、3Jのフリクションを低減することができる。また、フリクション低減後のクランクシャフト1において、質量バランス調整が不要な場合は、クランクシャフト1を軽量化することができる。また、フリクション低減後のクランクシャフト1において、質量バランス調整が必要な場合であっても、クランクシャフト1の重量増を抑制することができる。
As described above, according to the
図3に示すように、前側から見て、第2カウンターウエイト2Wの−θ方向端2Waは、第1カウンターウエイト1Wの−θ方向端1Waよりも、+θ方向にずれて配置されている。このため、−θ方向端1Wa、2Waが同じ位置に配置されている場合と比較して、第2メインジャーナル2Jに作用する合成慣性力を低減することができる。また、第2カウンターウエイト2Wを軽量化することができる。
As shown in FIG. 3, when viewed from the front side, the −θ direction end 2Wa of the second counterweight 2W is arranged so as to be offset in the + θ direction from the −θ direction end 1W of the first counterweight 1W. Therefore, the synthetic inertial force acting on the second
図4に示すように、前側から見て、第5カウンターウエイト5Wの+θ方向端5Wbは、第6カウンターウエイト6Wの+θ方向端6Wbよりも、−θ方向にずれて配置されている。このため、+θ方向端5Wb、6Wbが同じ位置に配置されている場合と比較して、第3メインジャーナル3Jに作用する合成慣性力を低減することができる。また、第5カウンターウエイト5Wを軽量化することができる。
As shown in FIG. 4, when viewed from the front side, the + θ direction end 5Wb of the
本実施形態のクランクシャフト1の第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wの質量設定方法によると、第1、第2カウンターウエイト1W、2W間に質量差、形状差を設定することにより、第2メインジャーナル2Jに作用する合成慣性力を低減することができる。同様に、第5、第6カウンターウエイト5W、6W間に質量差、形状差を設定することにより、第3メインジャーナル3Jに作用する合成慣性力f3Jを低減することができる。
According to the mass setting method of the first, second, fifth, and
図5に示すように、第3メインジャーナル3Jに作用する合成慣性力f3Jを低減する場合、第5カウンターウエイト5Wの軽量化対象部分Rは、合成慣性力f3Jの方向を挟んで−θ方向90°から+θ方90°に亘る部分(±90°以下の部分)に設定されている。軽量化対象部分Rを当該部分に設定したのは、±90°超過の場合、却って合成慣性力f3Jが増加するおそれがあるからである。第2カウンターウエイト2Wの軽量化対象部分Rについても同様である。
As shown in FIG. 5, when the synthetic inertial force f3J acting on the third main journal 3J is reduced, the weight reduction target portion R of the
図3に示すように、前側から見て、軸心Oに対する第2クランクピン2Pの重心Gの位置を0°位置として、第2カウンターウエイト2Wにおける、−7°位置から+83°位置までの部分(軽量部分R2W)の質量は、残部よりも軽量である。このため、第2メインジャーナル2Jに作用する合成慣性力を低減することができる。図4に示すように、前側から見て、軸心Oに対する第2クランクピン2Pの重心Gの位置を0°位置として、第5カウンターウエイト5Wにおける、−84°位置から+6°位置までの部分(軽量部分R5W)の質量は、残部よりも軽量である。このため、第3メインジャーナル3Jに作用する合成慣性力を低減することができる。
As shown in FIG. 3, the portion of the second counterweight 2W from the −7 ° position to the + 83 ° position, where the position of the center of gravity G of the second crank pin 2P with respect to the axis O is 0 ° when viewed from the front side. The mass of (lightweight portion R2W) is lighter than the rest. Therefore, the synthetic inertial force acting on the second
<その他>
以上、本発明のクランクシャフトおよび質量設定方法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 and the mass setting method of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. It is also possible to carry out in various modified forms and improved forms that can be performed by those skilled in the art.
本発明のクランクシャフトは、第2、第3メインジャーナル2J、3Jのフリクションが大きくなりがちなクランクシャフトに用いるのに好適である。例えば、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wを有しないクランクシャフト1や、第1、第2、第5、第6カウンターウエイト1W、2W、5W、6Wよりも第3、第4カウンターウエイト3W、4Wが軽量のクランクシャフト1として具現化するのに、好適である。
The crankshaft of the present invention is suitable for use in a crankshaft in which the friction of the second and third
図5に示すように、質量設定方法において、第2、第3メインジャーナル2J、3Jに作用する慣性力f2P、f3P、f4W、f5Wの種類、方向、大きさなどは特に限定しない。例えば、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wを有しないクランクシャフト1の場合、第3、第4カウンターウエイト3W、4Wの慣性力は、第2、第3メインジャーナル2J、3Jに作用しない。
As shown in FIG. 5, in the mass setting method, the types, directions, sizes, etc. of the inertial forces f2P, f3P, f4W, and f5W acting on the second and third
また、第2、第5カウンターウエイト2W、5Wの軽量化の方法は特に限定しない。例えば、第1、第6カウンターウエイト1W、6Wに対して、第2、第5カウンターウエイト2W、5Wを薄肉化してもよい。また、第2、第5カウンターウエイト2W、5Wに孔を開設してもよい。
Further, the method for reducing the weight of the second and
第1〜第4軸受1B〜4Bの種類は特に限定しない。滑り軸受、ころ軸受でもよい。ころ軸受と比較して、滑り軸受は、第1〜第4メインジャーナル1J〜4Jのフリクションが大きくなりやすい。このため、本発明のクランクシャフトを滑り軸受に採用すると、効果的にフリクションを低減することができる。本発明のクランクシャフトを用いるエンジンの種類は特に限定しない。2ストロークエンジン、4ストロークエンジンなどであってもよい。また、ピストンのストローク方向は特に限定しない。垂直方向でも、水平方向でも、垂直方向および水平方向に対して交差する方向でもよい。また、エンジンと電池(二次電池、燃料電池など)とを併用してもよい。エンジンの駆動対象物は、自動車、バイクなどでもよい。 The types of the first to fourth bearings 1B to 4B are not particularly limited. It may be a slide bearing or a roller bearing. Compared with roller bearings, slide bearings tend to have a larger friction between the first to fourth main journals 1J to 4J. Therefore, when the crankshaft of the present invention is used for the slide bearing, friction can be effectively reduced. The type of engine using the crankshaft of the present invention is not particularly limited. It may be a 2-stroke engine, a 4-stroke engine, or the like. Further, the stroke direction of the piston is not particularly limited. It may be vertical, horizontal, or intersecting the vertical and horizontal directions. Further, the engine and the battery (secondary battery, fuel cell, etc.) may be used together. The driving object of the engine may be an automobile, a motorcycle, or the like.
1:クランクシャフト、1A〜6A:第1〜第6クランクアーム、1B〜4B:第1〜第4軸受、1J〜4J:第1〜第4メインジャーナル、1P〜3P:第1〜第3クランクピン、1W〜6W:第1〜第6カウンターウエイト、1Wa:−θ方向端、2Wa:−θ方向端、5Wb:+θ方向端、6Wb:+θ方向端、90:フライホイール、G:重心、O:軸心、R:軽量化対象部分、R2W:軽量部分、R5W:軽量部分 1: Crankshaft, 1A to 6A: 1st to 6th crank arms, 1B to 4B: 1st to 4th bearings, 1J to 4J: 1st to 4th main journals, 1P to 3P: 1st to 3rd cranks Pins, 1W to 6W: 1st to 6th counterweights, 1Wa: −θ direction end, 2Wa: −θ direction end, 5Wb: + θ direction end, 6Wb: + θ direction end, 90: flywheel, G: center of gravity, O : Axis, R: Lightweight part, R2W: Lightweight part, R5W: Lightweight part
Claims (5)
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される3つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する6つのクランクアームと、
を備える3気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、4つの前記メインジャーナルは第1〜第4メインジャーナルであり、3つの前記クランクピンは第1〜第3クランクピンであり、6つの前記クランクアームは第1〜第6クランクアームであり、
さらに、前記第1クランクアームに連なる第1カウンターウエイトと、前記第2クランクアームに連なる第2カウンターウエイトと、前記第5クランクアームに連なる第5カウンターウエイトと、前記第6クランクアームに連なる第6カウンターウエイトと、を備え、
前記第1、第2カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第1カウンターウエイトよりも前記第2カウンターウエイトは軽量であり、
前記第5、第6カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第6カウンターウエイトよりも前記第5カウンターウエイトは軽量であり、
さらに、前記第3クランクアームに連なる第3カウンターウエイトと、前記第4クランクアームに連なる第4カウンターウエイトと、を備え、
前記第1、第2、第5、第6カウンターウエイトよりも前記第3、第4カウンターウエイトは軽量であることを特徴とするクランクシャフト。 Four main journals rotatably supported by bearings and
Three crank pins arranged eccentrically with respect to the main journal,
Six crank arms connecting the main journal and the crank pin,
A crankshaft for a 3-cylinder engine equipped with
From one end side in the axial direction, the four main journals are the first to fourth main journals, the three crank pins are the first to third crank pins, and the six crank arms are the first to sixth crank arms. It ’s a crank arm,
Further, a first counterweight connected to the first crank arm, a second counterweight connected to the second crank arm, a fifth counterweight connected to the fifth crank arm, and a sixth counterweight connected to the sixth crank arm. With a counterweight,
The second counterweight is lighter than the first counterweight so that the synthetic inertial force acting on the second main journal can be reduced as compared with the case where the first and second counterweights have the same mass. And
The fifth counterweight is lighter than the sixth counterweight so that the synthetic inertial force acting on the third main journal can be reduced as compared with the case where the fifth and sixth counterweights have the same mass. der is,
Further, a third counterweight connected to the third crank arm and a fourth counterweight connected to the fourth crank arm are provided.
It said first, second, fifth, than said sixth counterweight third crankshaft fourth counterweights characterized lightweight der Rukoto.
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される3つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する6つのクランクアームと、
を備える3気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、4つの前記メインジャーナルは第1〜第4メインジャーナルであり、3つの前記クランクピンは第1〜第3クランクピンであり、6つの前記クランクアームは第1〜第6クランクアームであり、
さらに、前記第1クランクアームに連なる第1カウンターウエイトと、前記第2クランクアームに連なる第2カウンターウエイトと、前記第5クランクアームに連なる第5カウンターウエイトと、前記第6クランクアームに連なる第6カウンターウエイトと、を備え、
前記第1、第2カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第1カウンターウエイトよりも前記第2カウンターウエイトは軽量であり、
前記第5、第6カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第6カウンターウエイトよりも前記第5カウンターウエイトは軽量であり、
前記第3クランクアームに連なる第3カウンターウエイトと、前記第4クランクアームに連なる第4カウンターウエイトと、を備えないことを特徴とするクランクシャフト。 Four main journals rotatably supported by bearings and
Three crank pins arranged eccentrically with respect to the main journal,
Six crank arms connecting the main journal and the crank pin,
A crankshaft for a 3-cylinder engine equipped with
From one end side in the axial direction, the four main journals are the first to fourth main journals, the three crank pins are the first to third crank pins, and the six crank arms are the first to sixth crank arms. It ’s a crank arm,
Further, a first counterweight connected to the first crank arm, a second counterweight connected to the second crank arm, a fifth counterweight connected to the fifth crank arm, and a sixth counterweight connected to the sixth crank arm. With a counterweight,
The second counterweight is lighter than the first counterweight so that the synthetic inertial force acting on the second main journal can be reduced as compared with the case where the first and second counterweights have the same mass. And
The fifth counterweight is lighter than the sixth counterweight so that the synthetic inertial force acting on the third main journal can be reduced as compared with the case where the fifth and sixth counterweights have the same mass. And
A crankshaft that does not include a third counterweight connected to the third crank arm and a fourth counter weight connected to the fourth crank arm .
前記第2カウンターウエイトの−θ方向端は、前記第1カウンターウエイトの−θ方向端よりも、+θ方向にずれて配置されており、
前記第5カウンターウエイトの+θ方向端は、前記第6カウンターウエイトの+θ方向端よりも、−θ方向にずれて配置されている請求項1または請求項2に記載のクランクシャフト。 When viewed from one end side in the axial direction, the forward rotation direction of the first to fourth main journals is the + θ direction, and the reverse rotation direction is the −θ direction.
The −θ direction end of the second counterweight is arranged so as to be offset in the + θ direction from the −θ direction end of the first counterweight.
The crankshaft according to claim 1 or 2 , wherein the + θ direction end of the fifth counterweight is arranged so as to be displaced in the −θ direction from the + θ direction end of the sixth counterweight.
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される3つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する6つのクランクアームと、
を備える3気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、4つの前記メインジャーナルは第1〜第4メインジャーナルであり、3つの前記クランクピンは第1〜第3クランクピンであり、6つの前記クランクアームは第1〜第6クランクアームであり、
さらに、前記第1クランクアームに連なる第1カウンターウエイトと、前記第2クランクアームに連なる第2カウンターウエイトと、前記第5クランクアームに連なる第5カウンターウエイトと、前記第6クランクアームに連なる第6カウンターウエイトと、を備え、
前記第1、第2カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第2メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第1カウンターウエイトよりも前記第2カウンターウエイトは軽量であり、
前記第5、第6カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第3メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第6カウンターウエイトよりも前記第5カウンターウエイトは軽量であり、
前記軸方向一端側から見て、前記第1〜第4メインジャーナルの正回転方向を+θ方向、逆回転方向を−θ方向として、
前記第2カウンターウエイトの−θ方向端は、前記第1カウンターウエイトの−θ方向端よりも、+θ方向にずれて配置されており、
前記第5カウンターウエイトの+θ方向端は、前記第6カウンターウエイトの+θ方向端よりも、−θ方向にずれて配置されていることを特徴とするクランクシャフト。 Four main journals rotatably supported by bearings and
Three crank pins arranged eccentrically with respect to the main journal,
Six crank arms connecting the main journal and the crank pin,
A crankshaft for a 3-cylinder engine equipped with
From one end side in the axial direction, the four main journals are the first to fourth main journals, the three crank pins are the first to third crank pins, and the six crank arms are the first to sixth crank arms. It ’s a crank arm,
Further, a first counterweight connected to the first crank arm, a second counterweight connected to the second crank arm, a fifth counterweight connected to the fifth crank arm, and a sixth counterweight connected to the sixth crank arm. With a counterweight,
The second counterweight is lighter than the first counterweight so that the synthetic inertial force acting on the second main journal can be reduced as compared with the case where the first and second counterweights have the same mass. And
The fifth counterweight is lighter than the sixth counterweight so that the synthetic inertial force acting on the third main journal can be reduced as compared with the case where the fifth and sixth counterweights have the same mass. And
When viewed from one end side in the axial direction, the forward rotation direction of the first to fourth main journals is the + θ direction, and the reverse rotation direction is the −θ direction.
The −θ direction end of the second counterweight is arranged so as to be offset in the + θ direction from the −θ direction end of the first counterweight.
A crankshaft characterized in that the + θ direction end of the fifth counter weight is arranged so as to be displaced in the −θ direction from the + θ direction end of the sixth counter weight.
前記合成慣性力が小さくなるように、前記第1カウンターウエイトに対して前記第2カウンターウエイトを軽量化し、前記第6カウンターウエイトに対して前記第5カウンターウエイトを軽量化する軽量化ステップと、
を有する請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法。 A synthetic inertial force for calculating the synthetic inertial force acting on the second and third main journals when the first and second counterweights have the same mass and the fifth and sixth counterweights have the same mass. Calculation steps and
A weight reduction step of reducing the weight of the second counterweight with respect to the first counterweight and reducing the weight of the fifth counterweight with respect to the sixth counterweight so that the synthetic inertial force becomes smaller.
The method for setting the mass of a crankshaft counterweight according to any one of claims 1 to 4.
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