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公開番号2024051984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158400
出願日2022-09-30
発明の名称クランク軸
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類F02B 77/00 20060101AFI20240404BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】エンジン全体の振動を抑制することができるクランク軸を提供する。
【解決手段】クランク軸(10)は、複数のジャーナル(J)と、複数のピン(P)と、複数のアーム(A)と、フロント(Fr)と、フランジ(Fl)と、を備える。複数のジャーナル(J)は、フロント(Fr)からフランジ(Fl)に向かって順に第1ジャーナル(J1)と、第2ジャーナル(J2)と、第3ジャーナル(J3)と、を含む。複数のピン(P)は、フロント(Fr)からフランジ(Fl)に向かって順に第1ピン(P1)と、第2ピン(P2)と、を含む。複数のアーム(A)は、フロント(Fr)からフランジ(Fl)に向かって順に第1アーム(A1)と、第2アーム(A2)と、第3アーム(A3)と、第4アーム(A4)と、を含む。第1スロー(T1)の横曲げ剛性は、第2スロー(T2)の横曲げ剛性よりも小さい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
４気筒エンジン用のクランク軸であって、
複数のジャーナルと、
前記複数のジャーナルに対して偏心して配置される複数のピンと、
各々が対応する前記ジャーナルと前記ピンとを接続する複数のアームと、
前記エンジンの補機が取り付けられるフロントと、
フライホイールが取り付けられるフランジと、を備え、
前記複数のジャーナルは、前記フロントから前記フランジに向かって順に第１ジャーナルと、第２ジャーナルと、第３ジャーナルと、を含み、
前記複数のピンは、前記フロントから前記フランジに向かって順に第１ピンと、第２ピンと、を含み、
前記複数のアームは、前記フロントから前記フランジに向かって順に第１アームと、第２アームと、第３アームと、第４アームと、を含み、
前記第１ジャーナル、前記第１アーム、前記第１ピン、前記第２アーム及び前記第２ジャーナルからなる第１スローの横曲げ剛性は、前記第２ジャーナル、前記第３アーム、前記第２ピン、前記第４アーム及び前記第３ジャーナルからなる第２スローの横曲げ剛性よりも小さい、クランク軸。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
請求項１に記載のクランク軸であって、
前記第１スローの横曲げ剛性は、前記第２スローの横曲げ剛性の０．９５倍以上１．００倍未満である、クランク軸。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクランク軸であって、
前記第１スローのねじり剛性は、前記第２スローのねじり剛性よりも大きい、クランク軸。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、クランク軸に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
旧来より、自動車は、動力源として内燃機関を利用している。内燃機関は、効率良く動力を生むが、振動を引き起こし、騒音を発生しやすい。内燃機関が搭載された自動車には、乗り心地の向上及び環境の保護のため、振動を抑制し、騒音を抑制することが要求される。特に、騒音は、その最大レベルが法律で規制されている。そのため、自動車において騒音を抑制することは、技術上の課題であるだけでなく、法律順守の観点からも重要である。
【０００３】
内燃機関は、自動車のほか、船舶や工事用重機等の車両、手押し式の雪かき機のような移動機械、チェーンソーや草刈り機などの手持ち式の機械、又は発電機などの据え置き型の機械に利用されている。これらの機械においても、騒音を抑制することは重要である。
【０００４】
騒音を抑制する手法として、内燃機関を取り囲むカバー等に、音を吸収する部材（吸音材や防音材等）を取り付けることが考えられる。しかしながら、この手法の場合、吸音材等の設置に伴って機械全体の重量が増加し、その上に、吸音材等の設置空間のために機械全体が大きくなる。特に、移動体である自動車にとって、重量の増加は燃費の悪化を招く。また、振動を抑制する手法として、機械のフレームと内燃機関本体との間にダンパーを設置し、ダンパーによって振動を遮断することが考えられる。しかしながら、ダンパーによって振動を遮断することには限界がある上に、ダンパーを適切に設計するのは技術的に困難である。したがって、騒音を抑制するための吸音材の設置、及び振動を抑制するためのダンパー等の設置は、技術的な困難さを伴う。
【０００５】
ところで、内燃機関を搭載する機械において、内燃機関で発生した振動が機械の表面に伝播し、機械に伝播した振動が空気を振動させる。この空気の振動により、騒音が発生している。このことから、内燃機関から発生する振動を抑制できれば、騒音も抑制できることがわかる。
【０００６】
一般に、内燃機関において最大の可動部品はクランク軸である。このクランク軸の振動を抑制できれば、内燃機関全体の振動を抑制する効果が期待できる。以上より、内燃機関から発生する振動を抑制し、騒音を抑制するためには、クランク軸の振動を抑制することが重要である。
【０００７】
例えば、特許文献１には、補機駆動端から順に８つのクランクショルダー（１番～８番クランクショルダー）を備える直列４気筒エンジン用のクランクシャフトが開示されている。クランクショルダーの各々は、メインジャーナルとクランクピンとを接続する。特許文献１には、７番クランクショルダーの剛性比（曲げ剛性とねじり剛性の比）を１．８未満に設定することにより、クランクシャフトの振動、延いてはエンジンの騒音を低減させることができる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２１－１４８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
クランク軸はエンジン内で回転すると同時に振動している。クランク軸の振動は、振動モード（以下、単にモードとも言う。）毎に分解することができる。言い換えると、各モードの振動の和がクランク軸の全体の振動となる。
【００１０】
一般に、クランク軸の振動の振幅は、モード毎に異なっている。振幅は、各モードの振動のエネルギーの大きさを意味する。クランク軸の振動は、クランク軸の外の部品（エンジンブロック等）に伝達される。この振動は、エンジン全体の振動、あるいはエンジンのうち振動が問題となる部位（例えば軸受やマウント）の振動として計測される。ここで、各モードの振動がエンジン全体の振動に及ぼす影響は一様ではない。要するに、特定のモードの振動がエンジン全体の振動に大きく寄与している。したがって、クランクシャフトの設計を適切に行い、エンジン全体の振動への寄与が大きいモードの振動の振幅を下げれば、クランク軸の振動を抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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