JP7003899B2 - クランクキャップ組立体 - Google Patents

Description

本開示は、クランクキャップ組立体に関する。

一般に、内燃機関では、内燃機関の構造に応じて生じる共振によって、燃焼騒音が生じることが知られている（例えば、非特許文献１）。このため、内燃機関の内部に振動を抑制する機構を設けて、このような共振に伴う燃焼騒音を低減させることが提案されている（例えば、特許文献１、２）。

このうち、特許文献１では、コンロッドキャップにコンロッドキャップダンパを設けることが提案されている。コンロッドキャップダンパは、ボルトによってコンロッドキャップの両端にそれぞれ固定される固定部と、これら固定部の間で延びる支持部と、支持部の中央に連結された質量部とを有するように構成されている。支持部はコンロッドキャップの外周縁に沿って円弧状の薄板で構成されているため、支持部はコンロッドの長手方向に弾性変形することができ、これによってコンロッドの長手方向における共振を抑制することができるとされている。

国際公開第２０１６／０５１６４８号 特許第３１３９１２５号公報

大塚雅也、「ディーゼル燃焼騒音のエンジン構造での低減方法」、自動車技術会学術講演会前刷集、社団法人自動車技術会、２００５年５月１８日、Ｎｏ．３６－０５、７～１０頁

ところで、クランクシャフトを回転可能に支持するクランクキャップにおいても振動が生じる。このようなクランクキャップにおける振動には、クランクキャップが内燃機関の前後方向に倒れ込むように振動する倒れ込み振動や、クランクキャップの中央部が内燃機関の前後方向に湾曲する前後曲げ振動が含まれる。

特許文献１に記載のコンロッドキャップダンパは、コンロッドの長方向における共振を抑制するためのものであり、必ずしも前後方向の振動を抑制するものではない。したがって、仮にこのようなコンロッドキャップダンパをクランクキャップに用いたとしても、少なくともクランクキャップの前後方向の振動を十分に抑制することはできない。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、クランクキャップに生じる前後方向の振動を抑制することができるクランクキャップ組立体を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）クランクシャフトを回転可能に支持する一つのクランクキャップを備えるクランクキャップ組立体であって、前記クランクキャップに固定された固定部材と、質量部材と、該質量部材を前記クランクキャップに対して弾性的に取り付ける弾性ゴム部材とを備え、前記弾性ゴム部材は、前記固定部材と前記質量部材との間に配置された第一ゴム部分と、前記クランクキャップと前記質量部材との間に配置された第二ゴム部分と、を備え、前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分は、前記クランクキャップを機関本体に取り付けるときの取付方向に整列して配置され、前記弾性ゴム部材は、前記取付方向における長さが該取付方向に対して垂直な前記弾性ゴム部材の断面における最大長よりも長くなるように形成される、クランクキャップ組立体。

（２）前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分と前記第二ゴム部分とが結合部において結合された一体的な部材として形成されると共に、前記結合部に周方向に少なくとも部分的に延びる周方向溝を備え、前記質量部材は、前記周方向溝に嵌め込まれた板状部を備えるように構成される、上記（１）に記載のクランクキャップ組立体。

（３）前記質量部材は、前記板状部の周囲に設けられた錘部を更に備え、前記結合部は平行に延びる二つの平行側面を有し、前記質量部材の板状部は前記結合部の平行側面と相補的な形状の開口を備える、上記（２）に記載のクランクキャップ組立体。

（４）当該クランクキャップ組立体は前記弾性ゴム部材を二つ備え、前記弾性ゴム部材は、前記クランクシャフトの軸線方向及び前記取付方向に対して垂直なキャップ延在方向において前記クランクキャップの中心から両側に等間隔の位置に配置される、上記（１）～（３）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（５）前記固定部材は、前記クランクキャップに取り付けられる一つの取付部と、一つの前記第一ゴム部分をそれぞれ支持する二つの支持部とを備え、前記取付部は前記キャップ延在方向において前記二つの支持部の中間に配置される、上記（４）に記載のクランクキャップ組立体。

（６）当該クランクキャップ組立体は前記弾性ゴム部材を一つ備え、前記弾性ゴム部材は、前記クランクシャフトの軸線方向及び前記取付方向に対して垂直なキャップ延在方向において前記クランクキャップの中心に配置される、上記（１）～（３）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（７）前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分又は前記第二ゴム部分の少なくとも一方がその側面に、前記取付方向又は該取付方向に対して垂直に延びる溝を備える、上記（１）～（６）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（８）前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分又は前記第二ゴム部分の少なくとも一方がその側面の少なくとも一部において前記質量部材と接するように配置される、上記（１）～（７）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（９）前記固定部材は、前記質量部材と接している前記第一ゴム部分の側面とは反対側の前記第一ゴム部分の側面と接するように形成される、上記（８）に記載のクランクキャップ組立体。

（１０）前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分の少なくとも一方は少なくとも部分的に筒状に形成される、上記（１）～（９）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（１１）前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分は、前記取付方向に対して垂直な断面形状が４回非対称形状となるように形成される、上記（１）～（１０）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（１２）前記固定部材は、その表面に前記第一ゴム部分の断面形状と相補的な形状を有する嵌合溝を備え、前記第一ゴム部分は前記固定部材に設けられた前記嵌合溝に嵌まるように前記固定部材に取り付けられる、上記（１）～（１１）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（１３）前記クランクキャップは、その表面に前記第二ゴム部分の断面形状と相補的な形状を有する嵌合溝を備え、前記第二ゴム部分は前記クランクキャップに設けられた前記嵌合溝に嵌まるように前記クランクキャップに取り付けられる、上記（１）～（１２）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（１４）前記固定部材は、前記クランクキャップに取り付けられる取付部と、前記第一ゴム部分に接触して前記第一ゴム部分を支持する支持部とを備え、前記固定部材は、前記支持部が前記取付部よりも前記取付方向において前記クランクキャップから離れて位置するように形成される、上記（１）～（１３）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

（１５）前記質量部材は、前記第一ゴム部分と前記第二ゴム部分との間に配置される部分を含む板状部と、該板状部の周囲に設けられた錘部とを備え、前記錘部は前記板状部から前記取付方向において前記クランクキャップから離れる方向に延びるように前記板状部に結合される、上記（１）～（１４）のいずれか一つに記載のクランクキャップ組立体。

本開示によれば、クランクキャップに生じる前後方向の振動を抑制することができるクランクキャップ組立体が提供される。

図１は、クランクキャップ組立体を備える内燃機関の概略的な側面断面図を示す。 図２は、組み立てられた状態におけるクランクキャップ組立体を概略的に示す斜視図である。 図３は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿って見たクランクキャップ組立体の断面斜視図である。 図４は、図２の線ＩＶ－ＩＶに沿って見たクランクキャップ組立体の断面斜視図である。 図５は、図２の線Ｖ－Ｖに沿って見たクランクキャップ組立体の断面斜視図である。 図６は、図２の線ＩＶ－ＩＶに沿って見た、質量部材の概略的な断面斜視図である。 図７は、一つの弾性ゴム部材の斜視図である。 図８は、固定部材の斜視図である。 図９は、内燃機関が運転されているときにクランクキャップに発生している振動の周波数毎の強度を示す図である。 図１０は、第一変形例に係る弾性ゴム部材を示す斜視図である。 図１１は、第二変形例に係る弾性ゴム部材を示す斜視図である。 図１２は、第二変形例に係る弾性ゴム部材が用いられたクランクキャップ組立体の図３と同様な断面斜視図である。 図１３は、第三変形例に係る弾性ゴム部材を示す斜視図である。 図１４は、第四変形例に係る弾性ゴム部材を示す斜視図である。 図１５は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面と同様な、第二実施形態に係るクランクキャップ組立体の断面を示す断面側面図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本実施形態に係るクランクキャップ組立体を備える自動車用の内燃機関の概略的な側面断面図を示す。図１に示したように、内燃機関１は、シリンダブロック２、ピストン３、コンロッド４、クランクシャフト５及びクランクキャップ組立体１０を備える。ピストン３は、シリンダブロック２内に形成されたシリンダ内で上下に往復運動する。コンロッド４は、その一端がピストンピン（図示せず）によりピストン３に連結され、その他端がクランクピン５ａによりクランクシャフト５に連結される。コンロッド４は、ピストン３の往復運動をクランクシャフト５の回転運動に変換するように作用する。

また、クランクシャフト５は複数のクランクジャーナル５ｂを備え、このクランクジャーナルが軸受によって回転可能に支持される。軸受は、シリンダブロック２の下部に形成された半円状の凹部と、クランクキャップ組立体１０に形成された半円状の凹部（後述する凹部２１）とによって形成される。より詳細には、軸受は、シリンダブロック２の凹部上に設けられた半円筒状のジャーナルベアリングと、クランクキャップ組立体１０に形成された半円筒状のジャーナルベアリングとによって構成される。

≪クランクキャップ組立体の構成≫
図２は、組み立てられた状態におけるクランクキャップ組立体１０を概略的に示す斜視図である。図３は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿って見たクランクキャップ組立体１０の断面斜視図である。図４及び図５は、それぞれ図２の線ＩＶ－ＩＶ及び線Ｖ－Ｖに沿って見たクランクキャップ組立体１０の断面斜視図である。

図１～図５に示したように、本明細書では、便宜上、クランクシャフト５の軸線方向を「前後方向」と称し、クランクキャップ組立体１０のクランクキャップ２０をシリンダブロック２に取り付けるときの取付方向を「上下方向」と称する。特に、「上下方向」において、相対的にシリンダブロック２が位置する側を上方、相対的にクランクキャップ組立体１０が位置する側を下方と称する。また、これら「前後方向」及び「上下方向」に対して垂直な方向を「左右方向」と称する。なお、これら「前後方向」、「上下方向」、「左右方向」は必ずしも内燃機関の設置される向きを特定するものではない。したがって、車両に対する内燃機関の設置態様によっては、例えば、「前後方向」が、車両における鉛直方向を意味する場合もある。なお、図２～図５は、図１に対して上下が逆に描かれている。

図２～図５に示すように、本実施形態では、各クランクキャップ組立体１０は、一つのクランクキャップ２０と、質量部材３０と、弾性ゴム部材４０と、固定部材５０と、二つのキャップボルト６０とを備える。

クランクキャップ２０は、金属材料で形成され、クランクシャフト５を回転可能に支持する。クランクキャップ２０は、左右方向に延在した状態でシリンダブロック２に取り付けられる。したがって、左右方向は、クランクキャップの延在方向ということもできる。クランクキャップ２０は、クランクシャフト５のクランクジャーナル５ｂを支持するための半円状の凹部２１と、キャップボルト６０を受容するためのキャップ貫通孔２２と、取付ボルト５６を受容するための取付ボルト穴２３と、弾性ゴム部材４０の第二ゴム部分４２を部分的に受容する嵌合溝２４とを備える。

凹部２１は、シリンダブロック２にクランクキャップ２０が取り付けられたときにシリンダブロック２の凹部と整列するように、クランクキャップ２０の上方に形成される。凹部２１の内面上には、半円筒状のジャーナルベアリングが設けられる。キャップ貫通孔２２は、クランクキャップ２０の左右両端部において上下方向に延びるように形成される。

取付ボルト穴２３は、クランクキャップ２０の下面から上方向に延びるように形成される。また、取付ボルト穴２３は、本実施形態では、クランクキャップ２０の左右方向及び前後方向の中央に配置される。なお、本実施形態では、一つの取付ボルト穴２３のみがクランクキャップ２０に設けられているが、複数の取付ボルト穴が設けられてもよい。また、取付ボルト穴２３は、クランクキャップ２０の左右方向において中央からオフセットされた位置に設けられてもよい。

嵌合溝２４は、クランクキャップ２０の下面に形成される。特に、本実施形態では、クランクキャップ２０には二つの嵌合溝２４が設けられ、これら嵌合溝２４はクランクキャップ２０の左右方向において中心から両側に等間隔の位置に設けられる。嵌合溝２４は、弾性ゴム部材４０の第二ゴム部分４２（後述）の断面形状と相補的な形状を有する。なお、クランクキャップ２０には嵌合溝２４が設けられなくてもよい。

図６は、図２の線ＩＶ－ＩＶに沿って見た、質量部材３０の概略的な断面斜視図である。本実施形態では、質量部材３０は、左右方向に対して垂直な断面に対して対称な形状を有している。

質量部材３０は、例えば金属材料で形成され、弾性ゴム部材４０によってクランクキャップ２０に対して弾性的に取り付けられる。図３～図５に示したように、質量部材３０は、弾性ゴム部材４０に挟まれて弾性ゴム部材４０に支持される板状部３１と、板状部３１の周囲に設けられた錘部３２とを備える。本実施形態では、質量部材３０は、その前後方向の長さがクランクキャップ２０の前後方向の長さ以下になるように、且つその左右方向の長さがクランクキャップ２０の左右方向の長さ以下になるように形成される。

錘部３２は、前後方向及び左右方向において中央に開口３２ａを有するように構成される。板状部３１は、この開口３２ａ内に、左右方向に離間して二つ設けられる。開口３２ａは、二つの板状部３１の間において、上下方向に貫通するように形成されている。特に、本実施形態では、板状部３１は、錘部３２の上面とほぼ面一となるように開口３３内に設けられる。逆に見ると、質量部材３０は、錘部３２が板状部３１から垂直方向において一方の方向のみに延びるように形成される。特に、錘部３２は、クランクキャップ組立体１０が組み立てられたときに、板状部３１から上下方向においてクランクキャップ２０から離れる方向に延びるように板状部３１に結合される。

板状部３１は、左右方向において板状部３１の中央側から外側に向かって延びる開口３１ａを備える。また、板状部３１の下面には開口３１ａ周りに凹み部３１ｂが設けられる。本実施形態では、凹み部３１ｂは、開口３１ａと相似形状を有する。本実施形態では、板状部３１の開口３１ａは、弾性ゴム部材４０の結合部４３（後述）を受容するように形成される。また、板状部３１の少なくとも一部は、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１と第二ゴム部分４２（後述）との間に配置される。

図７は、一つの弾性ゴム部材４０の斜視図である。弾性ゴム部材４０は、質量部材３０をクランクキャップ２０に対して弾性的に取り付ける。弾性ゴム部材４０は、高温の潤滑油が存在する環境下でも劣化の小さい耐久性の高いゴム材料で形成される。各弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１、第二ゴム部分４２及び結合部４３を備える。本実施形態では、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は、同一断面を有するようにほぼ円柱状に形成される。また、本実施形態では、結合部４３は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２よりも小径の円柱状に形成される。

本実施形態の弾性ゴム部材４０では、第一ゴム部分４１と第二ゴム部分４２との間に結合部４３が結合されて、これら第一ゴム部分４１、第二ゴム部分４２及び結合部４３が一体的に形成される。特に、本実施形態では、弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１、第二ゴム部分４２及び結合部４３が同一の軸線を有するように形成される。また、これら第一ゴム部分４１、第二ゴム部分４２及び結合部４３は、上下方向に延在するように且つ上下方向に互いに整列して配置される。

図３及び図５に示したように、第一ゴム部分４１は、固定部材５０と質量部材３０との間に配置される。具体的には、第一ゴム部分４１は、固定部材５０の支持部５２（後述）と質量部材３０の板状部３１との間に配置される。

本実施形態では、第一ゴム部分４１は、固定部材５０の嵌合溝５２ａ（後述）に嵌まるように取り付けられる。これにより、第一ゴム部分４１が固定部材５０に対して前後方向や左右方向に移動してしまうことが抑制される。なお、固定部材５０に嵌合溝５２ａが設けられていない場合には、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１は、例えば、固定部材５０に接着されることにより固定される。

また、第一ゴム部分４１の一部は、板状部３１の凹み部３１ｂ内に受容される。特に、第一ゴム部分４１の、左右方向において質量部材３０の中央側とは反対側の側面は、板状部３１の凹み部３１ｂの側壁と相補的な形状に形成される。この結果、第一ゴム部分４１の側面の一部において、質量部材３０の凹み部３１ｂの側壁と接することになる。したがって、本実施形態では、弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１の側面の一部が質量部材３０と接するように配置されているといえる。

第二ゴム部分４２は、クランクキャップ２０と質量部材３０との間に配置される。具体的には、第二ゴム部分４２は、クランクキャップ２０の下面と質量部材３０の板状部３１との間に配置される。特に、本実施形態では、板状部３１の上面は平坦に形成されており、第二ゴム部分４２は板状部３１の平坦な上面と第二ゴム部分４２の上面とが接触するように配置される。

本実施形態では、第二ゴム部分４２はクランクキャップ２０の嵌合溝２４に嵌まるように取り付けられる。これにより、第二ゴム部分４２がクランクキャップ２０に対して前後方向や左右方向に移動してしまうことが抑制される。なお、クランクキャップ２０に嵌合溝２４が設けられていない場合には、弾性ゴム部材４０の第二ゴム部分４２は、例えば、クランクキャップ２０に接着されることにより固定される。

結合部４３は、第一ゴム部分４１を第二ゴム部分４２に結合して、弾性ゴム部材４０が一体的になるように構成される。上述したように、結合部４３は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２よりも小径であって且つ同一の軸線を有するように構成されるため、結合部４３の周りには周方向全体に亘って延びる周方向溝４３ａが形成される。

この周方向溝４３ａには質量部材３０の板状部３１が嵌め込まれる。このとき、板状部３１の開口３１ａに結合部４３が受容される。したがって、結合部４３は、上下方向に対して垂直な断面において、開口３１ａよりも小さくなるように形成される。このように、周方向溝４３ａに板状部３１が嵌め込まれる結果、板状部３１の一部は、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１と第二ゴム部分４２との間に配置されることになる。

上述したように、本実施形態では、弾性ゴム部材４０が一体的に形成される。加えて、弾性ゴム部材４０は、質量部材３０の板状部３１を周方向溝４３ａに嵌め込むことで質量部材３０に取り付けられる。この結果、クランクキャップ２０の組立を容易に行うことができるようになる。

このように構成された弾性ゴム部材４０は、その取付方向における長さ（図７におけるＸ）が、取付方向に対して垂直な弾性ゴム部材の断面における最大長さよりも長くなるように形成される。本実施形態では、弾性ゴム部材４０は、その取付方向における長さＸが、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の直径よりも長くなるように形成される。

また、本実施形態では、二つの弾性ゴム部材４０は、左右方向においてクランクキャップ２０の中心の両側に配置される。特に、本実施形態では、二つの弾性ゴム部材４０は、左右方向においてクランクキャップ２０の中心から両側に互いに等間隔の位置に配置される。二つの弾性ゴム部材４０がこのように配置されることにより、クランクキャップ２０の左右方向においてバランスが悪化することが抑制される。

図８は、固定部材５０の斜視図である。図８（Ａ）は固定部材５０を下方から見た斜視図であり、図８（Ｂ）は固定部材５０を上方から見た斜視図である。固定部材５０は、例えば金属材料で形成され、クランクキャップ２０に固定されると共に、弾性ゴム部材４０を支持する。

固定部材５０は、取付ボルト５６によりクランクキャップ２０に取り付けられる取付部５１と、弾性ゴム部材４０を支持する二つの支持部５２と、取付部５１と支持部５２との間に延びる連結部５３と、を備える。本実施形態では、固定部材５０は、左右方向に対して垂直な断面に対して対称な形状を有している。

取付部５１は、平板状に形成されると共に、取付部５１を貫通して延びる貫通孔５１ａを備える。本実施形態では、貫通孔５１ａは、固定部材５０の左右方向における中心に設けられる。

取付部５１は、その上面がクランクキャップ２０の下面と接触するように配置される。また、取付部５１は、貫通孔５１ａがクランクキャップ２０の取付ボルト穴２３と整列するように配置される。取付部５１の貫通孔５１ａには取付ボルト５６が挿通されると共に、この取付ボルト５６によって取付部５１が、ひいては固定部材５０がクランクキャップ２０に固定される。特に、本実施形態では、取付ボルト穴２３がクランクキャップ２０の左右方向の中央に配置されることから、取付部５１もクランクキャップ２０の左右方向の中央に配置される。したがって、固定部材５０はその左右方向の中心がクランクキャップ２０の左右方向の中心と一致するように配置される。

支持部５２は、左右方向において取付部５１の両側に配置される。したがって、取付部５１は、左右方向において二つの支持部５２の中間に配置される。本実施形態によれば、このような構成にすることにより、一つの固定部材５０によって二つの弾性ゴム部材４０を支持及び固定することができるようになる。

支持部５２は、それぞれ一つの弾性ゴム部材４０を支持する。特に、本実施形態では、固定部材５０の取付部５１を取付ボルト５６によってクランクキャップ２０に締結することにより、支持部５２は、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２を上下方向に圧縮する。したがって、支持部５２は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２を上下方向に圧縮した状態で、クランクキャップ２０に対して弾性ゴム部材４０が移動しないように固定する。

各支持部５２の上面には、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１を部分的に受容する嵌合溝５２ａが設けられる。特に、支持部５２の嵌合溝５２ａは、第一ゴム部分４１の断面形状と相補的な形状を有する。なお、支持部５２には嵌合溝５２ａが設けられなくてもよい。いずれによせよ、各支持部５２は、それぞれ対応する弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１と接触して、第一ゴム部分４１を支持する。

また、本実施形態の固定部材５０は、支持部５２が取付部５１よりも下側に位置するように構成される。換言すると、固定部材５０は、支持部５２が取付部５１よりも上下方向においてクランクキャップ２０から離れて位置するように形成される。この結果、図２及び図３に示したように、取付ボルト５６のヘッドの下面は、上下方向において、支持部５２の下面とほぼ同程度の位置に配置される。これにより、取付ボルト５６のヘッドの下面が支持部５２の下面よりも下側に位置して質量部材３０から下方に飛び出し、その結果、クランクキャップ組立体１０の上下方向の全長が長くなってしまうことが抑制される。

連結部５３は、上下方向にオフセットしている取付部５１と支持部５２とを連結する。したがって、連結部５３は、上下方向に延びるように配置される。また、連結部５３は、左右方向において取付部５１の両側に設けられ、それぞれ取付部５１と一つの支持部５２とを連結する。

連結部５３は、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１と対面する外周面に円形の接触面５３ａを有する。この円形の接触面５３ａは、対面する第一ゴム部分４１の外周面と相補的な形状を有し、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１と接触する。より詳細には、接触面５３ａは、図３に示したように、質量部材３０と接している第一ゴム部分４１の側面とは反対側の、第一ゴム部分４１の側面に接する。

２本のキャップボルト６０は、クランクキャップ２０を内燃機関１に、具体的にはシリンダブロック２に固定する。キャップボルト６０は、クランクキャップ２０の左右方向両端部において上下方向に延びるように配置される。

≪質量部材の弾性支持≫
ところで、上述したように構成されたクランクキャップ組立体１０では、質量部材３０は、弾性ゴム部材４０により、クランクキャップ２０に対して弾性的に支持される。具体的には、質量部材３０は、上下方向において、弾性ゴム部材４０の圧縮方向の弾性力により弾性的に支持される。

ここで、クランクキャップ２０に対して質量部材３０を上下方向に支持する際のバネ定数は、弾性ゴム部材４０の縦弾性係数及び断面積に応じて変化する。弾性ゴム部材４０の縦弾性係数は、これら弾性ゴム部材４０の材質や取付ボルト５６の締付け力に応じて変化する。したがって、上下方向におけるバネ定数は、弾性ゴム部材４０の断面積、材質及び取付ボルト５６の締付け力等に応じて変化する。

一方、質量部材３０は、前後方向及び左右方向において、弾性ゴム部材４０のせん断方向又は曲げ方向の弾性力により弾性的に支持される。ここで、クランクキャップ２０に対して質量部材３０を前後方向及び左右方向において支持する際のバネ定数は、弾性ゴム部材４０の横弾性係数及び断面形状（断面形状に伴うせん断応力分布）に応じて変化する。また、弾性ゴム部材４０の横弾性係数も、弾性ゴム部材４０の材質や取付ボルト５６の締付け力に応じて変化する。したがって、前後方向及び左右方向におけるバネ定数は、弾性ゴム部材４０の材質や断面形状、取付ボルト５６の締付け力等に応じて変化する。

加えて、本実施形態では、質量部材３０は、左右方向において、弾性ゴム部材４０の圧縮方向の弾性力によっても弾性的に支持される。ここで、上記実施形態では、弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１の側面の一部が質量部材３０と接するように配置されている。また、弾性ゴム部材４０は、質量部材３０と接している側面とは反対側の側面において固定部材５０に接する。その結果、質量部材３０が左右方向に振動したときに、弾性ゴム部材４０は左右方向の圧縮力を受ける。このため、弾性ゴム部材４０は、左右方向において、弾性ゴム部材４０の圧縮方向の弾性力によって弾性的に支持されることになる。したがって、クランクキャップ２０に対して質量部材３０を左右方向において支持する際のバネ定数は、弾性ゴム部材４０の縦弾性係数に応じても変化する。

なお、上記実施形態では、質量部材３０の板状部３１には、下面にのみ凹み部３１ｂが形成される。しかしながら、質量部材３０の板状部３１には、上面にも或いは上面にのみ凹み部が形成されてもよい。この場合、第二ゴム部分４２の側面の一部が、板状部３１の上面に形成された凹み部の側壁と接することになる。したがって、本実施形態によれば、弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１又は第二ゴム部分４２の少なくとも一方がその側面の少なくとも一部において質量部材３０と接するように配置されるといえる。

本実施形態では、弾性ゴム部材４０は、上下方向におけるバネ定数と、前後方向におけるバネ定数と、左右方向におけるバネ定数とは、クランクキャップ２０に生じている共振振動に応じて設定される。具体的には、前後方向におけるバネ定数は、質量部材３０の前後方向における共振周波数がクランクキャップ２０の前後方向の共振振動における共振周波数と同程度になるように設定される。また、左右方向におけるバネ定数は、質量部材３０の左右方向における共振周波数がクランクキャップ２０の左右方向の共振振動における共振周波数と同程度になるように構成される。加えて、上下方向におけるバネ定数は、質量部材３０の上下方向における共振周波数がクランクキャップ２０の上下方向の共振振動における共振周波数と同程度になるように構成される。

≪効果≫
図９を参照して、上記実施形態に係るクランクキャップ組立体１０によって得られる効果について説明する。図９は、或る内燃機関１が運転されているときにクランクキャップ２０に発生している振動の周波数毎の強度を示す図である。図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は、それぞれクランクキャップ２０の前後方向、上下方向及び左右方向に生じている振動の強度を表している。

図９に示した実験で用いられた内燃機関では、図９（Ａ）に示したように前後方向においては１ｋＨｚ程度の振動が最も大きい。また、斯かる内燃機関では、図９（Ｂ）に示したように上下方向においては１ｋＨｚ程度及び２．２ｋＨｚ程度の振動が最も大きい。加えて、斯かる内燃機関では、図９（Ｃ）に示したように左右方向のいては０．８ｋＨｚ程度の振動が大きい。各方向において振動が大きくなる周波数は内燃機関の型式毎に異なるものの、これら周波数は異なる型式の内燃機関の間で極端に異なることはない。

図９からわかるように、これら振動強度のうち周波数１ｋＨｚ程度の前後方向の振動の強度が最も大きい。したがって、内燃機関１の騒音を低減させるためには、周波数１ｋＨｚ程度の前後方向の振動を低減させることが必要になる。

ここで、例えば、弾性バネ部材として、クランクキャップ２０と質量部材３０との間に、平板状のゴム部材を設けることが考えられる。しかしながら、この場合、ゴム部材を弾性係数の大きい材料で形成すると、前後方向における質量部材３０の共振周波数が１ｋＨｚ程度よりも大幅に大きくなってしまう。一方、ゴム部材を弾性係数の小さい材料で形成すると、前後方向における質量部材３０の共振周波数を１ｋＨｚ程度とすることができる。ところが、この場合、上下方向における質量部材３０の共振周波数が低くなり過ぎてしまい、ゴム材料の断面積を調整しても上下方向の共振周波数を１ｋＨｚ程度にすることは困難である。

これに対して、上記実施形態によれば、弾性ゴム部材４０は、その取付方向における長さ（図７におけるＸ）が、取付方向に対して垂直な弾性ゴム部材の断面における最大長さよりも長くなるように形成される。したがって、弾性ゴム部材４０は、平板状ではなく、上下方向に細長くなるように形成される。この結果、弾性ゴム部材４０は、弾性係数の小さい材料で形成されなくても、前後方向におけるバネ定数を比較的低い値にすることができ、よって質量部材３０は前後方向において１ｋＨｚ程度の共振周波数を有することができる。したがって、上記実施形態に係るクランクキャップ組立体１０によれば前後方向におけるクランクキャップ２０の振動を低減することができる。

加えて、弾性ゴム部材４０は弾性係数の比較的大きい材料で形成されることになる。このため、上下方向における質量部材３０の共振周波数が低くなり過ぎてしまうことが抑制される。この結果、クランクキャップ２０の上下方向の振動についても適切に低減することができる。

さらに、左右方向における振動についても、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１の側面への、質量部材３０や固定部材５０の接触面積を調整したり、弾性ゴム部材４０の断面形状を調整したりすることによって、弾性ゴム部材４０の左右方向のバネ定数を調整することができる。これにより、クランクキャップ２０の左右方向の振動についても適切に低減することができる。

≪第一実施形態の変形例≫
次に、図１０～図１４を参照して、第一実施形態の変形例について説明する。

図１０は、第一変形例に係る弾性ゴム部材４０を示す斜視図である。図１０に示したように、本変形例に係る弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の側面上に、上下方向に延びる複数の縦溝４１ａ、４２ａを備える。特に、本変形例では、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２それぞれに四つの縦溝４１ａ、４２ａが設けられる。また、本変形例では、縦溝４１ａ、４２ａは周方向において等角度間隔で配置される。したがって、本変形例では、弾性ゴム部材４０は、上下方向の対して垂直な断面形状が弾性ゴム部材４０の上下方向に延びる軸線回りで４回対称形状になるように形成される。加えて、本変形例では、第一ゴム部分４１の各縦溝４１ａは第一ゴム部分４１の下端から上方向に向かって延びるように形成される。また、第二ゴム部分４２の各縦溝４２ａは第二ゴム部分４２の上端から下方向に向かって延びるように形成される。

加えて、本変形例に係る弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の中央において上下方向に延びる中央穴４１ｂ、４２ｂを備える。したがって、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は、筒状に形成される。また、本変形例では、第一ゴム部分４１の中央穴４１ｂは第一ゴム部分４１の下端から上方向に向かって延びるように形成される。また、第二ゴム部分４２の中央穴４２ｂは第二ゴム部分４２の上端から下方向に向かって延びるように形成される。

なお、上記第一変形例では、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は共に縦溝及び中央穴を備えている。しかしながら、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２のうち一方のみが縦溝を備えてもよいし、これらのうち一方のみが中央穴を備えてもよい。また、中央穴４１ｂ、４２ｂは、上下方向において第一ゴム部分４１や第二ゴム部分４２の全体に亘って延びていてもよいし、一部のみに亘って延びていてもよい。また、上記第一変形例では、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２にはそれぞれ四つの縦溝が設けられていたが、弾性ゴム部材４０は４回対称形状に形成されていれば他の個数の縦溝を有しても良い。

ここで、弾性ゴム部材４０の上下方向のバネ定数は主に圧縮方向の弾性力に応じて変化する。したがって、上下方向のバネ定数は第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の断面積に応じて変化する。一方、弾性ゴム部材４０の左右方向及び前後方向のバネ定数はせん断方向又は曲げ方向の弾性力に応じて変化する。したがって、左右方向及び前後方向のバネ定数は第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の断面二次モーメントに応じて変化する。本変形例によれば、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２には、縦溝４１ａ、４２ａ及び中央穴４１ｂ、４２ｂが設けられるため、これらの大きさを適切に調整することにより上下方向のバネ定数と左右方向及び前後方向のバネ定数を適切な値に設定することができるようになる。

図１１は、第二変形例に係る弾性ゴム部材４０を示す斜視図である。また、図１２は、本変形例の弾性ゴム部材４０が用いられたクランクキャップ組立体１０の図３と同様な断面斜視図である。図１１に示したように、本変形例に係る弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の側面上に一つの縦溝４１ａ、４２ａが設けられる。特に、本変形例では、縦溝４１ａ、４２ａは、弾性ゴム部材４０の左側又は右側に配置される。したがって、本変形例では、弾性ゴム部材４０は、上下方向の対して垂直な断面形状が弾性ゴム部材４０の上下方向に延びる軸線回りで４回非対称形状になるように形成される。

ここで、上述したように左右方向及び前後方向のばね定数は第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の断面二次モーメントに応じて変化する。したがって、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２が４回非対称形状に形成されるため、左右方向と前後方向とで断面二次モーメントは異なる。このため、本変形例によれば、縦溝４１ａ、４２ａの大きさ等を適切に調整することにより、左右方向のバネ定数と前後方向のバネ定数を別々に調整することができるようになる。

また、本変形例では、結合部４３は円柱状ではなく、二つの平行に延びる平行側面４３ｂを有する角柱状に形成される。結合部４３の平行に延びる側面は左右方向に延びる。また、これら二つの平行側面４３ｂの間の側面のうち一方の側面４３ｃ（図１３参照）は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の側面と面一となるように形成される。したがって、本変形例では、周方向溝４３ａは結合部４３回りの全周に亘っては延びておらず、部分的に延びている。また、二つの平行側面の間の側面の他方は、半円形断面を有するように形成される。

ここで、図６に示したように、質量部材３０の板状部３１の開口３１ａは、開口３１ａを画定する側壁が平行の延びている部分を備える。したがって、板状部３１は結合部４３の平行側面４３ｂと相補的な形状を有するように形成される。これにより、図１２に示したように、弾性ゴム部材４０をその周方向において質量部材３０に対して決まった位置に位置決めすることができる。

図１３は、第三変形例に係る弾性ゴム部材４０を示す斜視図である。図１３（Ａ）は或る角度から弾性ゴム部材４０を見た斜視図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に対して９０度回転させて弾性ゴム部材４０を見た斜視図である。

図１３に示したように、第三変形例に係る弾性ゴム部材４０では、縦溝の代わりに切欠部４２ｃが設けられている。したがって、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は円柱形状の一部が平坦な断面で切除されたような形状になっている。

図１４は、第四変形例に係る弾性ゴム部材４０を示す斜視図である。図１４（Ａ）は或る角度から弾性ゴム部材４０を見た斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に対して９０度回転させて弾性ゴム部材４０を見た斜視図である。

図１４に示したように、第四変形例に係る弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２の側面上に、縦溝の代わりに、前後方向に延びる複数の横溝４１ｄ、４２ｄを備える。特に本変形例では、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２それぞれに二つの横溝４１ｄ、４２ｄが設けられる。しかしながら、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２はそれぞれ二つ以外の任意の数の横溝を有しても良い。また、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は、左右方向等、前後方向とは異なる方向に延びる横溝を有してもよい。

また、上記実施形態では、弾性ゴム部材４０の第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は結合部４３と共に一体として形成される。しかしながら、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は別体として形成されてもよい。この場合にも、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は上下方向に整列して配置される。また、この場合、板状部３１は、開口３１ａを有していなくてもよい。また、この場合、板状部３１は、その上面及び下面の両方に第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２と相補的な形状の凹み部３１ｂを有しても良い。

＜第二実施形態＞
次に、図１５を参照して、第二実施形態に係るクランクキャップ組立体１０について説明する。以下では、第一実施形態と異なる部分を中心に第二実施形態について説明する。図１５は、図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面と同様な、第二実施形態に係るクランクキャップ組立体１０の断面を示す断面側面図である。

図１５からわかるように、質量部材３０は、一つの板状部３１と錘部３２とを備える。板状部３１は、錘部３２の開口３２ａ内において中央に形成される。板状部３１は開口を備えず平板状に形成される。また、板状部３１の左右方向においては、板状部３１と錘部３２との間に開口が設けられる。

弾性ゴム部材４０は、第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２を備える。第一ゴム部分４１と第二ゴム部分４２との間に結合部は設けられず、第一ゴム部分４１と第二ゴム部分４２とは別体として形成される。第一ゴム部分４１及び第二ゴム部分４２は、間に板状部３１を挟むように、板状部３１の上下方向両側に配置される。

固定部材５０は、二つの取付部５１’と、一つの支持部５２’とを備える。本実施形態では、取付部５１’は、上下方向において弾性ゴム部材４０よりも長く延びるように形成される。支持部５２’は、左右方向において二つの取付部５１’の間に配置され、二つの取付部５１’の下側端部に取り付けられる。

固定部材５０は、支持部５２’が左右方向において、クランクキャップ２０の中心に位置するように配置される。この結果、弾性ゴム部材４０は、左右方向においてクランクキャップ２０の中心に位置する。したがって、弾性ゴム部材４０は、左右方向においてクランクキャップ２０の中心において質量部材３０を支持する。

本実施形態によれば、クランクキャップ組立体１０がこのように構成されることにより、質量部材３０が、左右方向において弾性ゴム部材４０によって一点で支持されることになる。このため、質量部材３０は左右方向において曲げ方向にもより弾性的に支持される。したがって、クランクキャップ２０の左右方向の曲げ振動に対しても効果的に振動を低減することができる。

以上、本発明に係る好適な実施形態及びその変形例を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１０ クランクキャップ組立体
２０ クランクキャップ
３０ 質量部材
４０ 弾性ゴム部材
４１ 第一ゴム部分
４２ 第二ゴム部分
４３ 結合部
５０ 固定部材
５１ 取付部
５２ 支持部
６０ キャップボルト

Claims (15)

1. クランクシャフトを回転可能に支持する一つのクランクキャップを備えるクランクキャップ組立体であって、
   前記クランクキャップに固定された固定部材と、質量部材と、該質量部材を前記クランクキャップに対して弾性的に取り付ける弾性ゴム部材とを備え、
   前記弾性ゴム部材は、前記固定部材と前記質量部材との間に配置された第一ゴム部分と、前記クランクキャップと前記質量部材との間に配置された第二ゴム部分と、を備え、
   前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分は、前記クランクキャップを機関本体に取り付けるときの取付方向に整列して配置され、
   前記弾性ゴム部材は、前記取付方向における長さが該取付方向に対して垂直な前記弾性ゴム部材の断面における最大長よりも長くなるように形成される、クランクキャップ組立体。
2. 前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分と前記第二ゴム部分とが結合部において結合された一体的な部材として形成されると共に、前記結合部に周方向に少なくとも部分的に延びる周方向溝を備え、
   前記質量部材は、前記周方向溝に嵌め込まれた板状部を備えるように構成される、請求項１に記載のクランクキャップ組立体。
3. 前記質量部材は、前記板状部の周囲に設けられた錘部を更に備え、
   前記結合部は平行に延びる二つの平行側面を有し、前記質量部材の板状部は前記結合部の平行側面と相補的な形状の開口を備える、請求項２に記載のクランクキャップ組立体。
4. 当該クランクキャップ組立体は前記弾性ゴム部材を二つ備え、
   前記弾性ゴム部材は、前記クランクシャフトの軸線方向及び前記取付方向に対して垂直なキャップ延在方向において前記クランクキャップの中心から両側に等間隔の位置に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
5. 前記固定部材は、前記クランクキャップに取り付けられる一つの取付部と、一つの前記第一ゴム部分をそれぞれ支持する二つの支持部とを備え、
   前記取付部は前記キャップ延在方向において前記二つの支持部の中間に配置される、請求項４に記載のクランクキャップ組立体。
6. 当該クランクキャップ組立体は前記弾性ゴム部材を一つ備え、
   前記弾性ゴム部材は、前記クランクシャフトの軸線方向及び前記取付方向に対して垂直なキャップ延在方向において前記クランクキャップの中心に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
7. 前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分又は前記第二ゴム部分の少なくとも一方がその側面に、前記取付方向又は該取付方向に対して垂直に延びる溝を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
8. 前記弾性ゴム部材は、前記第一ゴム部分又は前記第二ゴム部分の少なくとも一方がその側面の少なくとも一部において前記質量部材と接するように配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
9. 前記固定部材は、前記質量部材と接している前記第一ゴム部分の側面とは反対側の前記第一ゴム部分の側面と接するように形成される、請求項８に記載のクランクキャップ組立体。
10. 前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分の少なくとも一方は少なくとも部分的に筒状に形成される、請求項１～９のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
11. 前記第一ゴム部分及び前記第二ゴム部分は、前記取付方向に対して垂直な断面形状が４回非対称形状となるように形成される、請求項１～１０のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
12. 前記固定部材は、その表面に前記第一ゴム部分の断面形状と相補的な形状を有する嵌合溝を備え、前記第一ゴム部分は前記固定部材に設けられた前記嵌合溝に嵌まるように前記固定部材に取り付けられる、請求項１～１１のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
13. 前記クランクキャップは、その表面に前記第二ゴム部分の断面形状と相補的な形状を有する嵌合溝を備え、前記第二ゴム部分は前記クランクキャップに設けられた前記嵌合溝に嵌まるように前記クランクキャップに取り付けられる、請求項１～１２のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
14. 前記固定部材は、前記クランクキャップに取り付けられる取付部と、前記第一ゴム部分に接触して前記第一ゴム部分を支持する支持部とを備え、
    前記固定部材は、前記支持部が前記取付部よりも前記取付方向において前記クランクキャップから離れて位置するように形成される、請求項１～１３のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。
15. 前記質量部材は、前記第一ゴム部分と前記第二ゴム部分との間に配置される部分を含む板状部と、該板状部の周囲に設けられた錘部とを備え、
    前記錘部は前記板状部から前記取付方向において前記クランクキャップから離れる方向に延びるように前記板状部に結合される、請求項１～１４のいずれか１項に記載のクランクキャップ組立体。

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