JP2007024155A - クランクシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】回転に際して作用する抵抗を好適に低減することのできるクランクシャフトを提供する。
【解決手段】このクランクシャフトは、クランクジャーナル１２とクランクピン１４とを連結するアーム２０を備える。アーム２０にはカウンタウェイト２４が設けられるとともにカバー２６が取り付けられる。カバー２６によって、アーム２０はそのクランクジャーナル１２の径方向側が覆われる。カバー２６を取り付けることにより、アーム２０が円板形状に形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに関するものである。

車載用内燃機関のクランクシャフトはクランクピンとクランクジャーナルとを連結するアームを備えており、このアームにはクランクシャフトの回転速度の脈動を抑制するためのカウンタウェイトが設けられている。カウンタウェイトは、アームの重心をクランクシャフトの回転軸から偏倚した位置にする形状のものであり、同アームの一端から突出するように設けられる。具体的には、例えば図４に示すクランクシャフト１００のように、カウンタウェイト１０２は、クランクピン１０４とクランクジャーナル１０６とを連結するアーム１０８の一端から扇状に突出するように設けられる。

ところで、クランクシャフトが取り付けられるクランクケース内には潤滑用あるいは冷却用のオイルが多量に飛散しているため、この飛散オイルが、アームから突出しているカウンタウェイトの回転方向前側の端面に衝突して同クランクシャフトの回転力に抗する抵抗となってしまう。またクランクシャフトによってクランクケース内のガスや同クランクケース下部に溜まっているオイルが攪拌されており、これに伴い発生するカウンタウェイトの端面における摩擦抵抗もクランクシャフトの回転力に抗する抵抗となる。そして、それら抵抗がクランクシャフトの回転力（機関トルク）を不要に低下させる一因となっている。

ちなみに従来、そうした機関トルクの不要な低下を抑制するために、カウンタウェイトの端面を流線形状に形成して、同カウンタウェイトに作用する抵抗を低減させることが提案されている（特許文献１参照）。
実開平５−２７３３０号公報

ここで、内燃機関の燃費性能の向上に対する要求が年々高まっている。そして、これに応えるべく、上述したように機関トルク低下の一因であるクランクシャフトに作用する抵抗についてもその更なる低減が強く望まれている。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転に際して作用する抵抗を好適に低減することのできるクランクシャフトを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、カウンタウェイトが設けられたアームによりクランクピンとクランクジャーナルとが連結されるクランクシャフトにおいて、前記アームにはこれを前記クランクジャーナルの径方向から覆う形状補正部材が取り付けられ、同取り付け状態において前記アームは円板形状を呈してなることをその要旨とする。

ここで、形状補正部材が設けられないクランクシャフトにあって、前述したオイル衝突による抵抗や摩擦抵抗といったカウンタウェイトに作用する抵抗を極力小さくするためには、カウンタウェイトを含むアームを円板形状に形成すればよい。しかしながら、同アームは、その機能上、重心がクランクシャフトの回転軸から偏倚されるものであるため、それ自体を円板形状に形成することは難しい。

上記構成によれば、アームの重心をカウンタウェイトによってクランクシャフトの回転軸から偏倚させつつ、形状補正部材を取り付けることによって同アームを円板形状に形成することができるようになる。そのため、カウンタウェイト、ひいてはアームに作用する抵抗を好適に低減することができるようになり、クランクシャフトの回転に際して作用する抵抗を好適に低減することができるようになる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクランクシャフトにおいて、前記アームは前記形状補正部材が取り付けられた状態において前記クランクジャーナルの回転軸を中心とする円板形状を呈してなることをその要旨とする。

上記構成によれば、クランクシャフトの回転に伴ってアームが回転しても、同アームの中心位置は殆ど変化しない。そのため、アームの中心とクランクシャフトの回転軸とが異なる場合と比較して、同アームに作用する摩擦抵抗を小さくすることができるようになり、クランクシャフトに作用する抵抗をより好適に低減することができるようになる。

以下、本発明にかかるクランクシャフトを具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、本実施の形態にかかるクランクシャフトの概略構成について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、クランクシャフト１０は、同一軸線Ｌ１上に所定間隔をおいて設けられた複数のクランクジャーナル１２と、各クランクジャーナル１２の長手方向端部にそれぞれ固定されたアーム２０と、上記クランクジャーナル１２に対して平行になるように、各アーム２０間に固定されたクランクピン１４とにより構成されている。

このクランクシャフト１０は、そのクランクジャーナル１２が内燃機関（図示略）に回転可能に支持されるとともに、クランクピン１４がコンロッドを介してピストン（共に図示略）に連結される。そしてピストンの往復移動によってクランクピン１４がコンロッドにより押されることにより、クランクシャフト１０はクランクジャーナル１２の軸線Ｌ１を中心に回転する。

次に、図２及び図３を参照して、上記アーム２０の構造について詳細に説明する。
なお図２はアーム２０の斜視構造を示し、図３はアーム２０を図１の矢印Ａ方向から見た側面構造を示している。

図２及び図３に示すように、上記アーム２０は、クランクアーム２２、カウンタウェイト２４、及びカバー２６により構成されている。
クランクアーム２２はクランクジャーナル１２及びクランクピン１４にそれぞれ固定されている。このクランクアーム２２によってクランクジャーナル１２とクランクピン１４とが連結される。

カウンタウェイト２４は、クランクアーム２２の一端から扇状に突出するように同クランクアーム２２に設けられる。カウンタウェイト２４は、アーム２０の重心をクランクシャフト１０の回転軸から偏倚させるために設けられる。

カバー２６は、クランクアーム２２及びカウンタウェイト２４を上記クランクジャーナル１２の径方向から覆うように設けられる。このカバー２６は具体的には、アーム２０に取り付けられた状態において同アーム２０が円板形状（詳しくは、断面真円の平板形状）になる形状であり且つその中心がクランクシャフト１０の回転軸（軸線Ｌ１）と一致するようになる形状に形成され、クランクアーム２２及びカウンタウェイト２４に設けられる。なおカバー２６は、クランクシャフト１０の重量増加を抑えつつアーム２０の重心を適正に偏倚させるために、クランクアーム２２やカウンタウェイト２４を形成する材料よりも軽い材料を用いて中空形状（図２参照）に形成される。本実施の形態では、そうしたカバー２６の重量や形状も考慮した上で、アーム２０の重心が所望の位置になるように上記カウンタウェイト２４の形状が設定されている。

ちなみに、上記クランクシャフト１０は、例えば鋳造等によってカバー２６以外の部分を一体成形し、これに別途形成したカバー２６を接着やボルト締結などによって取り付けるといった手順で形成される。またカバー２６の内部にオイルが侵入するとアーム２０の重心が変化してしまうため、カバー２６の取り付けに際してはその内部にオイルが侵入しないように、必要に応じて適宜の部位にシール処理が施される。シール処理が必要になる可能性のある部位としては、例えばカバー２６自体や、同カバー２６とカウンタウェイト２４との間、並びにカバー２６とクランクアーム２２との間等が考えられる。

ここで、カバー２６が設けられないクランクシャフトにあって、前述したオイル衝突による抵抗や摩擦抵抗といったカウンタウェイトに作用する抵抗を極力小さくするためには、クランクアームとカウンタウェイトとにより構成されるアームを円板形状に形成すればよい。しかしながら、同アームは、その機能上、重心がクランクシャフトの回転軸から偏倚されるものであるため、それ自体を円板形状に形成することは難しい。

本実施の形態では、クランクアーム２２、カウンタウェイト２４及びカバー２６により構成されるアーム２０が円板形状に形成される。これにより、カウンタウェイト２４を含むアーム２０に作用する抵抗、ひいてはクランクシャフト１０に作用する抵抗を極力低減することができる。またアーム２０の重心を、カウンタウェイト２４によってクランクシャフト１０の回転軸Ｌ１から偏倚させることもできる。

しかも、円板形状のアーム２０の中心とクランクシャフト１０の回転軸Ｌ１とが一致しているため、クランクシャフト１０の回転に伴ってアーム２０が回転しても、同アーム２０の中心位置は殆ど変化しない。そのため、クランクケース（図示略）内のガスや同クランクケース下部に溜まっているオイルがアーム２０によって攪拌される度合いを極力低くすることができるようになる。したがって、アームの中心とクランクシャフトの回転軸とが異なる場合と比較して、上記アーム２０に作用する摩擦抵抗を小さくすることができ、クランクシャフト１０に作用する抵抗をより好適に低減することができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）アーム２０にこれをクランクジャーナル１２の径方向から覆うカバー２６を取り付けることにより、同アーム２０を円板形状に形成するようにした。そのため、カウンタウェイト２４によってアーム２０の重心をクランクシャフト１０の回転軸Ｌ１から偏倚させつつ、同アーム２０に作用する抵抗を極力低減することができるようになり、クランクシャフト１０の回転に際して作用する抵抗を好適に低減することができるようになる。

（２）円板形状のアーム２０の中心とクランクシャフト１０の回転軸とが一致しているため、クランクシャフト１０に作用する抵抗をより好適に低減することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・カバー２６は、中空形状に形成することの他、内部に空洞のない中実形状に形成することもできる。この場合、前述したシール処理を省略することも可能になる。なおカバー２６を中空形状に形成する場合であっても、その内部にオイルが侵入するおそれがないのであれば、上記シール処理を施す必要はない。

・アーム２０の中心がクランクシャフト１０の回転軸Ｌ１から若干ずれた位置になるように、同アーム２０を設けるようにしてもよい。
・アーム２０を、断面真円の平板形状に形成することの他、同形状に近い円板形状に形成することも可能である。具体的には、例えば断面楕円の平板形状等、外周面が緩やかな曲線となる平板形状であればよい。なおアーム２０に作用する摩擦抵抗を最も効果的に低減することのできる形状は、断面真円の平板形状である。

・カバー２６に代えて、クランクアーム２２及びカウンタウェイト２４の全体を覆うカバーを設けるようにしてもよい。

本発明を具体化した一実施の形態にかかるクランクシャフトについてその側面構造を示す側面図。 同クランクシャフトのアームを拡大して示す斜視図。 図１の矢印Ａ方向から見たアームを示す側面図。 従来のクランクシャフトの一部を拡大して示す斜視図。

符号の説明

１０…クランクシャフト、１２…クランクジャーナル、１４…クランクピン、２０…アーム、２２…クランクアーム、２４…カウンタウェイト、２６…形状補正部材としてのカバー。

Claims (2)

1. カウンタウェイトが設けられたアームによりクランクピンとクランクジャーナルとが連結されるクランクシャフトにおいて、
   前記アームにはこれを前記クランクジャーナルの径方向から覆う形状補正部材が取り付けられ、同取り付け状態において前記アームは円板形状を呈してなる
   ことを特徴とするクランクシャフト。
2. 請求項１に記載のクランクシャフトにおいて、
   前記アームは前記形状補正部材が取り付けられた状態において前記クランクジャーナルの回転軸を中心とする円板形状を呈してなる
   ことを特徴とするクランクシャフト。

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