JP4465265B2 - Ｖ型内燃機関用のクランクシャフト - Google Patents

Description

本発明は、Ｖ型内燃機関用のクランクシャフトに関するものである。

この技術分野における従来技術とそれに含まれる問題とをより良く理解できるように、まず、添付の図面中の図１を参照しつつ、特許文献１に記載された既知のクランクシャフトを説明する。

この特許文献１は、包括的に１で示された、Ｖ型６気筒内燃機関用のクランクシャフトを記載している。とくに、クランクシャフト１は、番号２１ないし２４（図１中の表示では左から右に向かって）で示された４つのジャーナルと、番号４１ないし４６で示された６つのクランクピンとを含んでいる。ジャーナルとクランクピンとは、６１ないし６９で示された一連の９つのクランクアームによって連結されている。ここで、第１のクランクアーム６１、第２のクランクアーム６２、第８のクランクアーム６８及び第９のクランクアーム６９には、それぞれ、クランクシャフト１をバランスさせるための、一体形成されたカウンタウェイト６１’、６２’、６８’及び６９’が設けられている。
米国特許第４，７３０，５１２号明細書

前記の従来技術に係る構造についての主要な問題は、クランクシャフトと一体形成されたカウンタウェイトでクランクシャフトをバランスさせるために、最初の２つのジャーナル２１−２２と、最後の２つのジャーナル２３−２４との間に介設された各端部のクランクアームの対６１−６２、６８−６９の外側のクランクアーム６１、６９を、それぞれ、各内側のクランクアーム６２、６８よりもかなり厚くする必要があるということである。このように大きい厚さは、クランクシャフトの２つの端部スパンの長さＸ、すなわちジャーナルの対２１−２２、２３−２４の間の伸びを、ジャーナル２２、２３の間を伸びる中央のスパンの長さＹに対して、かなり増加させるということを意味する。これは、必然的に、クランクアーム６２、６８が、それぞれ、隣り合うクランクピン対４１−４２、４５−４６に連結されている領域における曲げ応力の増加を招く結果となる。

もちろん、これらの重要な領域（critical area）の厚さは、その応力抵抗（stress resistance）を向上させるために増加させることができるが、これはクランクシャフトの全体の長さ、したがってエンジンの長さをさらに増加させる結果となるであろう。

端部スパンの軸方向の寸法の増加を必要とすることなくＶ型内燃機関のクランクシャフトをバランスさせるために、米国特許第５，０００，１４１号明細書は、前記のタイプのクランクシャフトを開示している。このクランクシャフトにおいては、軸方向の最も外側のクランクアームの２つの対は、実質的に同一の厚さを有し、２つのさらなるカウンタウェイトは、軸方向の最も外側のジャーナルの外側に配設されている。すなわち、それぞれ、プーリ及びフライホイール内に、クランクシャフトと同軸に取り付けられている。
しかしながら、この既知の解決策では、特別に各バランスウェイトを収容するようになっているプーリ及びフライホイールを用いることが必要であり、これは、これらの部品の仕様をより複雑化し、ひいてはコストを上昇させる。
それゆえ、本発明の目的は、前記の従来技術に係るクランクシャフトに比べて構造が簡単でありかつ製造コストが低い、軸方向の最も外側のジャーナルの外側に配設されたカウンタウェイトの対を有するタイプのＶ型内燃機関用のクランクシャフトを提供することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１に規定された特徴を有するクランクシャフトによって完全に達成される。さらなる有利な特徴は、従属請求項に規定されている。

以下、添付の図面を参照しつつ、純粋に非制限的な具体例により、本発明をより詳しく説明する。

図２において、図１中の部品及び要素と同一又は等価なものについては、同一の参照番号が付されている。Ｖ型６気筒内燃機関用のクランクシャフトは包括的に１で示されている。このクランクシャフト１は、図面中の表示においては、左から右に向かって、第１のジャーナル２１と、第１のクランクアーム６１と、第１のクランクピン４１と、第２のクランクアーム６２と、第２のクランクピン４２と、第３のクランクアーム６３と、第２のジャーナル２２と、第４のクランクアーム６４と、第３のクランクピン４３と、第５のクランクアーム６５と、第４のクランクピン４４と、第６のクランクアーム６６と、第３のジャーナル２３と、第７のクランクアーム６７と、第５のクランクピン４５と、第８のクランクアーム６８と、第６のクランクピン４６と、第９のクランクアーム６９と、最後の第４のジャーナル２４とを有している。

前記の従来技術と同様に、クランクシャフトのこれらの要素は、中央の要素、すなわち第５のクランクアーム６５に対して対称形であり、同一の厚さの対を形成している。さらに、クランクシャフトをバランスさせるために、第１のクランクアーム６１、第２のクランクアーム６２、第５のクランクアーム６５、第８のクランクアーム６８及び第９のクランクアーム６９は、一体形成された各別のカウンタウェイト６１’、６２’、６５’、６８’、６９’を形成している。

前記の用語によれば、本明細書の残りの部分及び添付の請求の範囲においては、「スパン（span）」との語は、２つの隣り合うジャーナルの間にあるクランクシャフトの一部分を示すものとして用いられる。さらに、クランクシャフトの軸方向の各端部に配設された２つのスパンを「端部スパン（end span）」といい、両端部スパンの間に軸方向に介設されたスパンを「中間スパン（intermediate span）」ということにする。

図２に示された具体例においては、クランクシャフト１の２つの端部スパンは、それぞれ、２つのジャーナルの対２１−２２、２３−２４の間に介在し、単一の中間スパンは、両ジャーナル２２、２３の間に介設されている。

本発明の第１の必須の特徴によれば、クランクアーム６２、６８は、それぞれ、隣り合うクランクピンの対４１−４２、４５−４６に連結された領域における応力の増加を回避するために、２つの最も外側のクランクアーム６１、６９の軸方向の寸法が適切に低減され、これらは、隣り合うクランクアーム６２、６８の軸方向の寸法と実質的に同一となっている。これにより、クランクシャフトの２つの端部スパンは、中間スパンの軸方向の長さＹと同一の長さとなっている。

本発明のさらなる必須の特徴によれば、第１及び第９のクランクアーム６１、６９の軸方向の寸法の低減にもかかわらず、クランクシャフト１をバランスさせることを確実にするために、クランクシャフトは、各端部のジャーナル２１、２４の外側に配設された２つの追加のカウンタウェイト７１、７２を含んでいる。カウンタウェイト７１、７２の軸方向の寸法は、前記のクランクアーム６１、６２、６８、６９の軸方向の寸法と同程度（comparable）である。

最後に、本発明のもう１つの特徴によれば、クランクシャフト１の長さを制限する（limit）ために、フライホイール（図示せず）を固定するための座部８０（図２中に概略的に示されている）が、フライホイールと対向するカウンタウェイト７２内に直接形成されている。

ここで提案された構造は、次のとおりの有益な効果を奏することを可能にする。
−クランクシャフトの長さ方向に、クランクシャフトの種々のスパンを均等に分布させることができ、クランクシャフトが常にバランスされることを確実にする。
−クランクシャフトの長さの低減により、クランクシャフトの端部スパンにおける応力を低減することができる。
−フライホイールを、該フライホイールの最も近くに配設された最も外側のカウンタウェイトに直接固定するための座部（seat）を形成することにより、クランクシャフトの長さを制限することができる。
−従来技術に係る構造と比較して、軸方向の寸法が同一のクランクシャフトに対して、質量の低減を実現することができる。

本発明の理論を変えることなく、実施形態及び製造の詳細は、純粋に非制限的な具体例によりここに記載され及び図示されたものに比べて、幅広く変化させることができることは当然である。

とくに、本発明はＶ型６気筒エンジンについて説明されているが、当業者であれば、本発明が、気筒の数にかかわりなく、あらゆるＶ型エンジンに等しく適用することができるということを理解することができるであろう。

前記の従来技術に係るクランクシャフトの、軸方向の平面で部分的に切断された概略的な側面立面図である。 本発明に係るクランクシャフトの概略的な側面立面図である。

符号の説明

１ クランクシャフト、２１〜２４ ジャーナル、４１〜４６ クランクピン、６１〜６９ クランクアーム、６１’ カウンタウェイト、６２’ カウンタウェイト、６５’ カウンタウェイト、６８’ カウンタウェイト、６９’ カウンタウェイト、７１ カウンタウェイト、７２ カウンタウェイト、８０ 座部。

Claims (3)

1. 軸方向に第１の端部スパンを規定する第１のジャーナルの対（２１、２２）であって、上記第１の端部スパンは、軸方向に関して一方のジャーナル（２１）の中心と他方のジャーナル（２２）の中心との間の距離で規定されるものと、
   軸方向に、第２の反対側の端部スパンを規定する第２のジャーナルの対（２３、２４）であって、上記第２の端部スパンは、軸方向に関して一方のジャーナル（２３）の中心と他方のジャーナル（２４）の中心との間の距離で規定されるものと、
   上記第１及び第２の端部スパンの間に軸方向に介設された少なくとも１つの中間スパンと、
   上記第１のジャーナルの対（２１、２２）の最も外側のジャーナル（２１）の内側の端面に連結された第１のクランクアーム（６１）、及び、上記第２のジャーナルの対（２３、２４）の最も外側のジャーナル（２４）の内側の端面に連結された第２のクランクアーム（６９）であって、該第１及び第２のクランクアーム（６１、６９）の軸方向の寸法は、上記第１及び第２の端部スパンがそれぞれ上記少なくとも１つの中間スパンの長さと同一の長さ（Ｙ）を有するように設定されているものと、
   それぞれ、上記第１及び第２のクランクアーム（６１、６９）に設けられた、クランクシャフト（１）をバランスさせるための第１及び第２のカウンタウェイト（６１’、６９’）と、
   各端部ジャーナル（２１、２４）の外側に配設された第３及び第４のカウンタウェイト（７１、７２）とを含んでいる、内燃機関用のクランクシャフト（１）において、
   上記第３及び第４のカウンタウェイト（７１、７２）の一方（７２）に、フライホイールを直接上記一方のカウンタウェイトに固定するための座部（８０）が形成されていることを特徴とするクランクシャフト。
2. 上記第３及び第４のカウンタウェイト（７１、７２）が、同一の軸方向の寸法を有している、請求項１に記載のクランクシャフト。
3. 上記第３及び第４のカウンタウェイト（７１、７２）の軸方向の寸法が、上記第１及び第２のクランクアーム（６１、６９）の軸方向の寸法と同一である、請求項２に記載のクランクシャフト。

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