JP2024049009A

JP2024049009A - クランクシャフト構造

Info

Publication number: JP2024049009A
Application number: JP2022155221A
Authority: JP
Inventors: 祐一宮崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-04-09

Abstract

【課題】ピストンとカウンタウェイトとの干渉を抑制することが可能なクランクシャフト構造を提供することを課題とする。【解決手段】クランクシャフトに設けられたピストンと、前記クランクシャフトに設けられたカウンタウェイトと、を具備し、前記カウンタウェイトの外周のうち、前記ピストンが下死点にあるとき前記ピストンに対向する部分に切り欠きが設けられているクランクシャフト構造。【選択図】図２

Description

本発明はクランクシャフト構造に関する。

内燃機関のクランクシャフトにはピストンおよびカウンタウェイトを取り付ける（特許文献１）。

特開２００６－０８３８０５号公報

カウンタウェイトを設けることで振動を抑制する。カウンタウェイトの径を大きくすることでモーメントを大きくすることができる。しかしカウンタウェイトがピストンに干渉しやすくなる。そこで、ピストンとカウンタウェイトとの干渉を抑制することが可能なクランクシャフト構造を提供することを目的とする。

上記目的は、クランクシャフトに設けられたピストンと、前記クランクシャフトに設けられたカウンタウェイトと、を具備し、前記カウンタウェイトの外周のうち、前記ピストンが下死点にあるとき前記ピストンに対向する部分に切り欠きが設けられているクランクシャフト構造によって達成することができる。

ピストンとカウンタウェイトとの干渉を抑制することが可能なクランクシャフト構造を提供することができる。

図１（ａ）から図１（ｄ）はクランクシャフト構造を例示する模式図である。図２（ａ）および図２（ｂ）はカウンタウェイトを拡大した図である。

以下、図面を参照して本実施形態のクランクシャフト構造について説明する。図１（ａ）から図１（ｄ）はクランクシャフト構造１００を例示する図である。クランクシャフト構造１００は、ピストン１０、クランクシャフト１２、およびカウンタウェイト２０を有する。ピストン１０はコネクティングロッド（コンロッド）１１の一端に取り付けられている。コンロッド１１の他端はクランクシャフト１２に取り付けられている。カウンタウェイト２０はクランクシャフト１２に設けられている。ピストン１０、クランクシャフト１２およびカウンタウェイト２０は金属で形成されている。クランクシャフト構造１００は、フルカウンタおよびハーフカウンタのどちらを採用してもよい。

クランクシャフト構造１００は内燃機関に適用される。不図示の内燃機関の燃焼室において、空気と燃料との混合気が燃焼する。ピストン１０は、燃焼の圧力を受けて上下に往復運動する。クランクシャフト１２はピストン１０から伝達される動力によって回転する。カウンタウェイト２０はクランクシャフト１２とともに回転する。図１（ａ）から図１（ｄ）の例ではピストン１０は右回転する。図１（ａ）においてピストン１０は上死点に位置する。図１（ｄ）においてピストン１０は下死点に位置する。下死点において、カウンタウェイト２０とピストン１０との距離が最も小さくなる。

カウンタウェイト２０が設けられることで、ピストン１０の運動に伴う慣性力をキャンセルし、振動が抑制される。カウンタウェイト２０の質量を大きくすると、カウンタウェイト２０のモーメントを大きくすることができる。効果的に振動の抑制が可能である。しかし重量が増加してしまう。一方、質量の増加をしなくとも、カウンタウェイト２０の径を大きくすることで、カウンタウェイト２０のモーメントを大きくすることができる。

カウンタウェイト２０の径が大きくなると、カウンタウェイト２０の外周がピストン１０に近づく。ピストン１０が下死点にあるとき、カウンタウェイト２０とピストン１０とが最も近づく。カウンタウェイト２０とピストン１０との干渉を抑制するため、カウンタウェイト２０に切り欠きを設ける。

図２（ａ）はカウンタウェイト２０を拡大した図である。ピストン１０は下死点に位置する。カウンタウェイト２０の外周は円弧２１を有する。図２（ａ）中の点線は円弧２１を延伸した例である。カウンタウェイト２０を大型化することで、モーメントを大きくすることができる。しかし、円弧２１がピストン１０に干渉する恐れがある。

実施形態によれば、図２中の実線に示すように、カウンタウェイト２０のうち、ピストン１０に対向する部分に切り欠き２２が設けられている。言い換えれば、カウンタウェイト２０のうちピストン１０に最も近い位置に、切り欠き２２が設けられる。切り欠き２２は、円弧２１を例えば旋盤などによって水平に加工することで形成される。カウンタウェイト２０の中心軸（図２（ａ）の破線Ｌ）に対して、切り欠き２２は直交する。

切り欠き２２は、点線に比べてピストン１０から遠ざかる。カウンタウェイト２０の切り欠き２２はピストン１０から離間する。カウンタウェイト２０とピストン１０との距離は、切り欠き２２において最も小さくなる。このため、カウンタウェイト２０は、下死点にあるピストン１０から離間し、カウンタウェイト２０とピストン１０との干渉が抑制される。モーメントの確保と干渉の抑制を両立することができる。

図２（ｂ）はカウンタウェイト２０を拡大した図であり、変形例を例示している。切り欠き２２は水平でなく、傾斜してもよい。クランクオフセットがある場合、下死点においてカウンタウェイト２０は傾斜し、切り欠き２２がピストン１０に対して水平になる。切り欠き２２がピストン１０から離間することで、カウンタウェイト２０とピストン１０との干渉が抑制される。切り欠き２２の形状は、水平以外に、例えば窪んだ形状（凹型）などでもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ピストン
１１コンロッド
１２クランクシャフト
２０カウンタウェイト
２１円弧
２２切り欠き
１００クランクシャフト構造

Claims

クランクシャフトに設けられたピストンと、
前記クランクシャフトに設けられたカウンタウェイトと、を具備し、
前記カウンタウェイトの外周のうち、前記ピストンが下死点にあるとき前記ピストンに対向する部分に切り欠きが設けられているクランクシャフト構造。