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公開番号2024125602
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023033524
出願日2023-03-06
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F16C 3/22 20060101AFI20240911BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】エンジン全体の振動を抑制することの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、複数のウェブWと、フロントFrと、フランジFlと、を備える。複数のウェブは、フロントからフランジに向かって順に第1ウェブW1と、第2ウェブW2と、第3ウェブW3と、第4ウェブW4と、第5ウェブW5と、第6ウェブW6と、を含む。第1ウェブ及び第2ウェブの剛性の関係は、下記の式を満たし、第2ウェブ、第3ウェブ、第4ウェブ及び第5ウェブそれぞれの剛性の関係は、下記の式(2)を満たす。R1>R2(1)R2≦R3≦R4≦R5(2)ただし、式(1)及び式(2)中の記号RN(Nは1≦N≦5を満たす自然数)は、第Nウェブの剛性を意味する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
３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ウェブと、
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、
前記複数のウェブは、前記フロントから前記フランジに向かって順に第１ウェブと、第２ウェブと、第３ウェブと、第４ウェブと、第５ウェブと、第６ウェブと、を含み、
前記第１ウェブ及び前記第２ウェブの剛性の関係は、下記の式（１）を満たし、前記第２ウェブ、前記第３ウェブ、前記第４ウェブ及び前記第５ウェブそれぞれの剛性の関係は、下記の式（２）を満たす、クランク軸。
Ｒ１＞Ｒ２（１）
Ｒ２≦Ｒ３≦Ｒ４≦Ｒ５（２）
ただし、式（１）及び式（２）中の記号ＲＮ（Ｎは１≦Ｎ≦５を満たす自然数）は、第Ｎウェブの剛性を意味する。
続きを表示（約 110 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５ウェブ及び前記第６ウェブの剛性の関係は、前記第６ウェブの剛性をＲ６としたとき、下記の式（３）を満たす、クランク軸。
Ｒ５≧Ｒ６（３）

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 1,800 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、直列３気筒内燃機関に使用されるクランクシャフト（クランク軸）が開示されている。特許文献１には、例えば、回転軸の一端側のアームとピンとの連結部（第１連結部）の剛性及び回転軸の他端側のアームとピンとの連結部（第２連結部）の剛性が、他のアームとピンとの連結部の剛性よりも高く形成されたクランク軸が記載されている。このように、第１連結部の剛性及び第２連結部の剛性を高くすることにより、連結部の全てを同一の剛性とした場合と比較して、振動低減効果を向上させることができる、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２２－１１１４１２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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