JP7483492B2 - クランクシャフトおよび舶用エンジン - Google Patents

Description

本開示は、クランクシャフト、および、それを備える舶用エンジンに関する。

クランクピン、クランクアームおよびクランクジャーナルのうち、少なくともクランクアームとクランクジャーナルとを焼嵌めによって結合してなるクランクシャフトは公知である。

例えば特許文献１には、いわゆる半組立型のクランクシャフトが開示されている。このクランクシャフトは、クランクピンとクランクアームとを一体化してなるウェブと、そのウェブに焼嵌めされるクランクジャーナル（ジャーナル軸）と、を備えた構成とされている。

また非特許文献１には、半組立型のクランクシャフトの別例が開示されている。具体的に、この非特許文献１には、クランクアームの外面のうち、クランクジャーナルが挿入される開口部付近の外面を円弧状に形成することと、その外面と開口部とを同軸に配置することが開示されている。

前記非特許文献１によれば、径方向における前記開口部周辺の厚みは、略一定に保たれるようになっている。

実開昭５２－１５１２１８号公報

安田益一、坂本勲、辻資彦著「半組立形クランク軸の繰返し曲げ疲れ強さについて」、造船協会論文集、第１１２号、１９６２年

ところで、前述の如きクランクシャフトには、トルク伝達に支障を来さないように、焼嵌め部の面圧を高く保つことが求められる。そのためには、例えばクランクアームの開口部と、クランクジャーナルと、の間の焼嵌め代を可能な限り大きく設計することが考えられる。

しかしながら、そのように設計した場合、クランクアームの開口部周辺（焼嵌部）に作用する応力が過大となり、クランクシャフトの構成材料の降伏点を超えてしまう虞がある。これに対処するためには、中心軸方向におけるクランクアームの板厚を大きくしたり、径方向における開口部周辺の厚みを大きくしたりすることによって、クランクアームに作用する応力を下げることが考えられる。

ところが、中心軸方向における板厚を大きくした場合、クランクシャフトの全長が長くなってしまう。この場合、エンジンの全長も長くなるため、機関室の肥大化を招くことになる。機関室の肥大化は、貨物等の積載スペースを圧迫するため、特に舶用のエンジンには不都合である。

一方、径方向における開口部周辺の厚みを大きくした場合、連接棒等、エンジンを構成する他の部材と、クランクアームとの干渉が懸念される。そうした干渉を抑制するためには、エンジンをより高く設計することが求められるため、やはり、機関室の肥大化を招くことになる。前述のように、機関室の肥大化は、特に舶用のエンジンには不都合である。

加えて、トルク伝達時にクランクアームが大きく変形してしまっては、クランクジャーナルが主軸受に片当りしてしまい、主軸受メタルの損傷を招く虞がある。そのため、クランクアームの剛性を高め、その変形を小さくするような工夫が求められる。

本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機関室の肥大化を招くことなく、良好なトルク伝達と、主軸受メタルの損傷抑制と、を実現することにある。

本開示の第１の態様は、クランクジャーナル、クランクピンおよびクランクアームのうち、少なくともクランクジャーナルとクランクアームとを焼嵌めによって結合してなるクランクシャフトに係る。

そして、本開示の第１の態様によれば、前記クランクアームは、前記クランクジャーナルが挿入される円形状の開口部を有し、前記開口部の中心軸に沿って前記クランクアームを見たときに、前記クランクピンの中心軸と前記開口部の中心軸とを結んだ方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、前記開口部の中心軸から前記クランクアームの外面までの寸法と、前記開口部の内半径と、の差分を前記開口部周辺の厚みとすると、前記開口部周辺の厚みのうち、前記第２方向における厚みは、前記第１方向において前記開口部を挟んで前記クランクピンの反対側に位置する部位の厚みよりも大きい。

前記第１の態様によれば、開口部周辺の厚みのうち、第１方向において開口部を挟んでクランクピンの反対側に位置する部位の厚みを「第１の厚み」と呼称し、第２の方向における厚みを「第２の厚み」と呼称すると、第２の厚みに比して第１の厚みを小さくすることになる。この第１の厚みは、クランクピンが下死点にあるときに、連接棒と接近する部位の厚みに相当する。そのため、クランクアームの焼嵌部に作用する応力が過大とならない範囲内で第１の厚みを小さくすることで、クランクアームと、エンジンを構成する種々の部品のうち、特に連接棒と、の干渉が抑制される。その結果、エンジンをより低く設計することができるようになり、機関室の肥大化を抑制することが可能となる。

その一方で、第１の厚みに比して第２の厚みを大きくすることで、クランクアームの剛性を高め、その変形を抑制することができる。この第２の厚みは、クランクシャフトの中心軸方向の板厚ではなく、その中心軸方向に直交する方向の厚みに相当する。そのため、第２の厚みを相対的に大きくすることで、エンジンひいては機関室の肥大化を抑制しつつ、クランクアームの剛性を高めることができる。クランクアームの剛性を高めることで、トルク伝達時のクランクアームの変形を抑制し、クランクジャーナルと主軸受との片当りを避けることが可能となる。これにより、主軸受メタルの損傷を抑制することができる。

このように、前記第１の態様によれば、機関室の肥大化を招くことなく、良好なトルク伝達と、主軸受メタルの損傷抑制と、を実現することができる。

また、本開示の第２の態様によれば、前記クランクアームの外面のうち、前記第１方向において前記クランクピンよりも前記開口部に近接する部位の外面を第１外壁面と呼称すると、該第１外壁面の少なくとも一部は円弧状に形成され、前記開口部の中心軸は、前記第１外壁面の中心軸に対し、前記第１方向に沿って前記クランクピンから離間する方向にオフセットする、としてもよい。

前記第２の態様によれば、第１外壁面の曲面形状に工夫を凝らさずとも、開口部の中心軸を第１方向に沿ってオフセットさせるだけで、第１の厚みと、第２の厚みと、を相違させることができる。これにより、製造コストの増大を抑制することができる。

また、本開示の第３の態様によれば、前記開口部の内半径をＲとし、前記開口部周辺の厚みのうち、前記第１方向において前記開口部を挟んで前記クランクピンの反対側に位置する部位の厚みをＴ１とすると、
Ｔ１＜Ｒ
の関係が満足される、としてもよい。

本願発明者らが鋭意検討した結果、得られた知見によれば、前記関係が満足されるようにクランクアームを設計することで、開口部の内半径、ひいてはクランクアームとクランクジャーナルとの焼嵌め代を最低限確保することができる。その結果、より良好なトルク伝達と、主軸受メタルの損傷抑制と、を実現することができるようになる。

また、本開示の第４の態様によれば、前記開口部周辺の厚みのうち前記第２方向における厚みをＴ２とすると、
Ｒ＜Ｔ２
の関係が満足される、としてもよい。

本願発明者らが鋭意検討した結果、得られた知見によれば、前記関係が満足されるようにクランクアームを設計することで、クランクアームの剛性を十分に確保することができる。その結果、より良好なトルク伝達と、主軸受メタルの損傷抑制と、を実現することができるようになる。

また、本開示の第５の態様は、前記第１から第４の態様のいずれか１つに係るクランクシャフトと、前記クランクジャーナルの上半部を回転可能に支持する軸受と、前記クランクピンに連結される連接棒と、前記軸受を収容する台板上に設けられ、前記連接棒を収容する架構と、を備える２ストローク１サイクル機関として構成された舶用エンジンに係る。

そして、本開示の第５の態様によれば、前記舶用エンジンは、前記クランクシャフトの中心軸方向に並んで配置され、前記架構内の空間を仕切る隔壁を備え、前記軸受は、前記舶用エンジンのピストンが上死点に比して下死点に近接した状態にあるときに、前記クランクジャーナルの上半部と、前記隔壁の下端部と、の間のスペースを通じて着脱される、としてもよい。

前記第５の態様によれば、クランクピンが上死点に比して下死点に近接した状態にあるとき、クランクアームは、第１の厚みに対応する部位を上方ないし斜め上方に向けた姿勢となる。したがって、第１の厚みを相対的に小さくすることで、クランクジャーナルの上半部と、隔壁の下端部と、の間のスペースを通じて軸受を着脱しようとしたときに、軸受とクランクアームとの干渉を抑制することができる。

以上説明したように、本開示によれば、機関室の肥大化を招くことなく、良好なトルク伝達と、主軸受メタルの損傷抑制と、を実現することができる。

図１は、舶用エンジンの構成を例示する模式図である。 図２は、クランクシャフトの構造を例示する側面図である。 図３は、クランクアームの構造を例示する正面図である。 図４は、クランクアームの構造を例示する側面図である。 図５は、クランクアームの従来例を示す図３対応図である。 図６は、軸受の取出手順を説明する図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、舶用エンジン（以下、単に「エンジン１」ともいう）の構成を例示する模式図である。

エンジン１は、複数のシリンダ１６を備えた直列多気筒式のディーゼルエンジンである。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式の２ストローク１サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。

船舶に搭載されたエンジン１は、その船舶を推進させるための主機関として用いられる。そのために、エンジン１の出力軸は、プロペラ軸（不図示）を介して船舶のプロペラ（不図示）に連結されている。エンジン１が運転することにより、その出力がプロペラに伝達されて、船舶が推進するように構成されている。

特に、本開示に係るエンジン１は、そのロングストローク化を実現するべく、いわゆるクロスヘッド式の内燃機関として構成されている。すなわち、このエンジン１においては、下方からピストン２１を支持するピストン棒２２と、クランクシャフト５に連接される連接棒２４と、がクロスヘッド２５により連結されている。

（１）主要構成
以下、エンジン１の要部について説明する。

図１に示すように、エンジン１は、下方に位置する台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３と、を備えている。エンジン１はまた、シリンダジャケット１３内に設けられるシリンダ１６と、シリンダ１６内に設けられるピストン２１と、ピストン２１の往復移動に連動して回転する出力軸（後述のクランクシャフト５）と、を備えている。

台板１１は、エンジン１のクランクケースを構成するものであり、クランクシャフト５と、クランクシャフト５のクランクジャーナル５１を回転自在に支持する軸受２６と、を収容している。クランクシャフト５には、そのクランクアーム５３およびクランクピン５２を介して連接棒２４の下端部が連結されている。

架構１２は、一対のガイド板２８と、連接棒２４と、クロスヘッド２５と、を収容している。このうち、一対のガイド板２８は、ピストン軸方向に沿って設けられた一対の板状部材からなり、エンジン１の幅方向（図１の紙面左右方向）に間隔を空けて配置されている。連接棒２４は、その下端部がクランクシャフト５に連結された状態で、一対のガイド板２８の間に配置されている。連接棒２４の上端部２４ａは、クロスヘッド２５を介してピストン棒２２の下端部に連結されている。

具体的に、クロスヘッド２５は、一対のガイド板２８の間に配置されており、各ガイド板２８に沿って上下方向に摺動する。すなわち、一対のガイド板２８は、クロスヘッド２５の摺動を案内するように構成されている。クロスヘッド２５は、クロスヘッドピン２９を介してピストン棒２２および連接棒２４と接続されている。クロスヘッドピン２９は、ピストン棒２２に対しては一体的に上下動するよう接続されている一方、連接棒２４に対しては、連接棒２４の上端部２４ａを支点として、連接棒２４を回動させるように接続されている。

また、架構１２は、該架構１２内の空間を仕切る複数の隔壁２７を備える。複数の隔壁２７は、クランクシャフト５の中心軸方向（図１の紙面に直交する方向）に並んで配置される。各隔壁２７は、クランクシャフト５の中心軸方向に垂直に延びる板状に形成される。内燃機関幅方向（図１の紙面左右方向）における隔壁２７の両端部は、それぞれ、ガイド板２８に溶接されている。また、隔壁２７の下端部には切欠２７ａが設けられている。隔壁２７の下端部は、クランクシャフト５、特にクランクジャーナル５１の上半部に対し、上下方向に間隔を空けて相対する。

シリンダジャケット１３は、内筒としてのシリンダライナ１４を支持する。シリンダライナ１４の内部には、前述のピストン２１が配置されている。このピストン２１は、シリンダライナ１４の内壁に沿って上下方向に往復移動する。シリンダカバー１５は、シリンダライナ１４とともにシリンダ１６を構成している。

また、シリンダカバー１５には、不図示の同弁装置によって作動される排気弁１８が設けられている。排気弁１８は、シリンダライナ１４およびシリンダカバー１５から構成されるシリンダ１６、並びに、ピストン２１の頂面とともに燃焼室１７を区画している。排気弁１８は、その燃焼室１７と排気管１９との間を開閉するものである。排気管１９は、燃焼室１７に通じる排気口を有しており、排気弁１８は、その排気口を開閉するように構成されている。

また、シリンダカバー１５には、燃焼室１７に燃料を供給するための燃料噴射弁３１が設けられている。燃料噴射弁３１は、燃焼室１７の室内にディーゼル燃料を噴射する。

さらに、本実施形態に係るエンジン１は、燃料噴射弁３１にディーゼル燃料を圧送する燃料ポンプ３２を備えている。図１に示すように、燃料ポンプ３２は、シリンダ１６の近傍にレイアウトされており、不図示の燃料噴射管を介して燃料噴射弁３１と流体的に接続されている。

エンジン１の運転に際しては、燃焼室１７の室内に、燃料噴射弁３１からディーゼル燃料が供給されるとともに、シリンダジャケット１３等を通じて燃焼用気体が供給される。これにより、燃焼室１７内においては、ディーゼル燃料が燃焼用気体によって燃焼する。

そして、ディーゼル燃料の燃焼により生じたエネルギーによって、ピストン２１は、シリンダライナ１４に沿って上下方向に往復移動をする。このとき、排気弁１８が作動して燃焼室１７が開放されると、燃焼によって生じた排ガスが排気管１９に押し出される。また、シリンダライナ１４に沿ってピストン２１が往復移動することで、シリンダジャケット１３からシリンダライナ１４内へ燃焼用気体が吸い出されて、これをピストン２１が押し込むことで、燃焼室１７内に燃焼用気体が新たに導入される。このような行程を繰り返すことで、ディーゼル燃料の燃焼と、シリンダ１６内の掃気と、が繰り返し実行される。

また、燃焼によってピストン２１が往復移動をすると、ピストン２１とともにピストン棒２２が上下方向に往復移動をする。これにより、ピストン棒２２に連結されたクロスヘッド２５が、上下方向に往復移動をする。このクロスヘッド２５は、連接棒２４の回動を許容するようになっており、クロスヘッド２５との接続部位を支点として、連接棒２４を動作させる。連接棒２４の動作に伴って、クランクピン５２を介してクランクアーム５３が回動し、その回動に応じてクランクシャフト５が回転する。こうして、クランクシャフト５は、ピストン２１の往復移動を回転運動に変換し、プロペラ軸とともに船舶のプロペラを回転させる。これにより、船舶が推進する。

ところで、プロペラを回転させるためのトルクは、前述のように、クランクシャフト５を介して伝達される。トルク伝達の良否は、クランクシャフト５の形状に左右される。しかしながら、クランクシャフト５の形状次第では、エンジン１が搭載される機関室の肥大化を招く虞がある。

本願発明者らは、クランクシャフト５の構造に工夫を凝らすことで、機関室の肥大化を招くことなく、良好なトルク伝達を実現するに至った。

以下、クランクシャフト５の構造について詳述する。

（２）クランクシャフトの構造
図２はクランクシャフト５の構造を例示する側面図である。また、図３はクランクアーム５３の構造を例示する正面図であり、図４はその側面図である。なお、図３は、クランクピン５２、ひいてはピストン２１が上死点に位置する状態に相当する。対して、図４は、ピストン２１が下死点に位置する状態に相当する。

図２に示すように、クランクシャフト５は、主たる構成要素として、複数のクランクジャーナル５１と、複数のクランクピン５２と、複数のクランクアーム５３と、を備えている。これらの構成要素は、クランクシャフト５の中心軸（回転軸Ａ１）方向に沿って、クランクジャーナル５１、クランクアーム５３、クランクピン５２およびクランクアーム５３の順番を繰り返すように配置されている。

クランクシャフト５は、クランクジャーナル５１、クランクピン５２およびクランクアーム５３のうち、少なくともクランクジャーナル５１とクランクアーム５３とを焼嵌めによって結合してなる。すなわち、クランクシャフト５は、半組立型または全組立型のクランクシャフトとして構成される。

ここで、半組立型のクランクシャフトとは、クランクピンとクランクアームとを一体の部品として製造し、その部品にクランクジャーナルを焼嵌めすることで組み立てられるものをいう。

一方、全組立型のクランクシャフトとは、クランクジャーナルとクランクピンとクランクアームとを独立した部品として製造し、各部品を焼嵌めによって結合させたものをいう。

特に、図２に示すクランクシャフト５は、クランクピン５２とクランクアーム５３とからなる一体の鋼品と、クランクジャーナル５１と、を焼嵌めによって結合させた半組立型のクランクシャフトとして構成されている。焼嵌めによって結合させた部位は、図２の符号Ｒｓを参照されたい。

ここで、クランクジャーナル５１は、円筒状に形成されている。クランクジャーナル５１は、前述のプロペラ軸と同軸の回転軸Ａ１を有する。図２に示すように、回転軸Ａ１方向におけるクランクジャーナル５１の端部は、クランクアーム５３の開口部５３ａに挿入されて焼嵌されようになっている。

また、図１に示した軸受２６は、主軸受を構成する金属製の部材（いわゆる、「主軸受メタル」）であって、クランクジャーナル５１の上半部（特に、クランクジャーナル５１における非焼嵌部の上半部）を回転可能に支持している。軸受２６がクランクジャーナル５１を支持することで、クランクシャフト５は、クランクジャーナル５１の回転軸Ａ１まわりに自転可能となる。

また、クランクピン５２は、クランクジャーナル５１と同様に円筒状に形成されている。クランクピン５２は、クランクジャーナル５１の回転軸Ａ１に対し平行に延び、かつ該回転軸Ａ１に対してオフセットさせた中心軸Ａ２を有する。前述の連接棒２４は、このクランクピン５２に連結されている。クランクピン５２は、連接棒２４から動力を受けて、クランクシャフト５全体を自転させる。

また、クランクアーム５３は、前述の回転軸Ａ１に直交する板状に形成されている。クランクアーム５３は、クランクジャーナル５１が挿入される円形状の開口部５３ａを有する。この開口部５３ａの中心軸Ａ３は、クランクジャーナル５１の回転軸Ａ１に一致する。クランクアーム５３は、クランクジャーナル５１とクランクピン５２とを接続し、クランクジャーナル５１およびクランクピン５２とともにクランク機構を構成する。

以下、開口部５３ａの中心軸Ａ３に沿ってクランクアーム５３を見たとき、換言すれば、図３に示すようにクランクアーム５３を正面視したときに、クランクピン５２の中心軸Ａ２と開口部５３ａの中心軸Ａ３とを結んだ方向を第１方向とし、その第１方向に直交する方向を第２方向とする。また、図４に示すようにクランクアーム５３を側面視したときに、開口部５３ａの中心軸Ａ３に沿って延びる方向を第３方向とする。

具体的に、第１方向は、図３の紙面上下方向に相当する。第２方向は、図３の紙面左右方向に相当する。第３方向は、図３の紙面を貫く方向に相当する。以下、第１方向のうち、クランクピン５２の中心軸Ａ２から開口部５３ａの中心軸Ａ３へ向かう方向を「下方」と呼称し、その反対方向を「上方」と呼称する場合がある。

図３に示すように、クランクシャフト５に係る径方向の外方（換言すれば、図３の紙面に沿って回転軸Ａ１から離間する方向）に面するクランクアーム５３の外面５３ｂは、第２方向の寸法に比して、第１方向の寸法が長く形成される。

そして、クランクアーム５３の外面５３ｂのうち、第１方向においてクランクピン５２よりも開口部５３ａに近接する部位の外面を第１外壁面５３ｃと呼称すると、この第１外壁面５３ｃの少なくとも一部は、下方に向かって膨出した円弧状に形成される。

本実施形態では、第１外壁面５３ｃは、クランクアーム５３の外面５３ｂのうち、開口部５３ａの中心軸Ａ３と同じ高さに位置する部位から下方に位置する部位にかけての外面に相当する。本実施形態に係る第１外壁面５３ｃは、その全体が円弧状に形成される。

図３に示すように、開口部５３ａの中心軸Ａ３は、第１外壁面５３ｃの中心軸Ａ４に対し、第１方向に沿ってクランクピン５２から離間する方向（下方）にオフセットするようになっている。

ここで、開口部５３ａの中心軸Ａ３に沿ってクランクアーム５３を見たときに、開口部５３ａの中心軸Ａ３からクランクアーム５３の外面５３ｂまでの寸法と、開口部５３ａの内半径と、の差分を開口部５３ａ周辺の厚みとすると、その開口部５３ａ周辺の厚みのうち、第２方向における厚みは、第１方向において開口部５３ａを挟んでクランクピン５２の反対側に位置する部位（換言すれば、第１方向において開口部５３ａの下方、特に開口部５３ａの中心軸Ａ３の真下に位置する部位）の厚みよりも大きい。以下、後者の厚み（第１方向に関連した厚み）を「第１の厚み」と呼称し、前者の厚み（第２方向に関連した厚み）を「第２の厚み」と呼称する。

具体的に、第１の厚みをＴ１とし、第２の厚みをＴ２とすると、
Ｔ１＜Ｔ２ …（Ａ）
の関係が満足される。言い換えると、第１の厚みＴ１は、第１方向に沿って見たときの第１外壁面５３ｃの幅に相当し、第２の厚みＴ２は、第２方向に沿って見たときの第１外壁面５３ｃの幅に相当する。

一方、図３に示すように、本実施形態に係るクランクアーム５３の場合、開口部５３ａの中心軸Ａ３は、第１外壁面５３ｃの中心軸Ａ４に対して下方にオフセットするように構成されている。このように構成することで、第２の厚みＴ２は略一定に保たれつつ、第１の厚みＴ１は縮小されて、前記（Ａ）の関係が満足されることになる。なお、開口部５３ａの中心軸Ａのオフセット量は、第１の厚みＴ１から第２の厚みＴ２を減算してなる差分に等しい。

さらに、開口部５３ａの内半径をＲとすると、
Ｔ１＜Ｒ …（Ｂ）
Ｒ＜Ｔ２ …（Ｃ）
の関係が満足される。すなわち、第１の厚みＴ１は、開口部５３ａの内半径Ｒよりも小さい。対して、第２の厚みＴ２は、開口部５３ａの内半径Ｒよりも大きい。

また、図４に示すように、第３方向においてクランクジャーナル５１に面する側面を表面５３ｄと呼称し、クランクピン５２に面する側面を裏面５３ｅと呼称すると、その裏面５３ｅには切欠５３ｆが設けられている。

詳しくは、本実施形態に係る切欠５３ｆは、開口部５３ａよりも下方に配置されており、裏面５３ｅの下端に至るまで形成されている。この切欠５３ｆは、第１方向に沿って下方に向かうにつれて、第３方向に沿って裏面５３ｅ側から表面５３ｄに向かうように傾斜した傾斜面をなす。

図４の鎖線に例示したように、クランクアーム５３に設けた切欠５３ｆは、クランクピン５２、ひいてはピストン２１が下死点にあるときに、連接棒２４の上端部２４ａと間隔を空けて相対するようになっている。切欠５３ｆを設けることで、前記上端部２４ａとの間隔をより長く確保することができ、ひいては、クランクアーム５３と連接棒２４との干渉を抑制することができる。

（３）軸受の着脱について
図６は、軸受２６の取出手順を説明する図である。まず、図４に戻ると、同図に示すように、軸受２６は、隔壁２７の下端部に設けた切欠２７ａと、クランクジャーナル５１の上半部と、の間のスペースＳに配置されるようになっている。

図６に示すように、軸受２６は、エンジン１のピストン２１が上死点に比して下死点に近接した状態にあるときに、チェンブロック６１，６２によって吊り上げられて取り外される。その際、軸受２６は、クランクアーム５３のうち、特に第１の厚みＴ１に対応する部位の直上方を通過することになる。

（４）クランクアームの構造について
図５は、クランクアーム５３の従来例を示す図３対応図である。図５に示すように、従来のクランクアーム５３’の場合、クランクジャーナルが挿入されるべき開口部５３ａ’の中心軸Ａ３’は、円弧状に形成された第１外壁面５３ｃ’の中心軸Ａ４’と同軸になるように構成されていた。このように構成した場合、開口部５３ａ’周辺の厚みは、略一定となる。すなわち、開口部５３ａ’周辺の厚みのうち、第１の厚みＴ１と同様に定義された厚みをＴ１’とし、第２の厚みＴ２と同様に定義された厚みをＴ２’とすると、従来のクランクアーム５３’は
Ｔ１’＝Ｔ２’ …（４）
の関係を満足することになる。従来例において、クランクアーム５３’の剛性を高めるためには、例えば、厚みＴ１’およびＴ２’を従来よりも長く設計することが考えられる。

しかしながら、そのように設計した場合、連接棒２４等、エンジン１を構成する他の部材と、クランクアーム５３’との干渉が懸念される。そうした干渉を抑制するためには、エンジン１をより高く設計することが求められるため、機関室の肥大化を招くことになる。機関室の肥大化は、特に舶用のエンジン１には不都合である。

対して、本実施形態によれば、開口部５３ａ周辺の厚みのうち、第２の厚みＴ２に比して第１の厚みＴ１を小さくすることで、長手方向（第１方向）におけるクランクアーム５３の寸法を短くすることができる。図４に例示したように、第１の厚みＴ１は、クランクピン５２が下死点にあるときに、連接棒２４と接近する部位の厚みに相当する。そのため、第１の厚みＴ１を相対的に小さくすることで、クランクアーム５３と、エンジン１を構成する種々の部品のうち、特に連接棒２４と、の干渉が抑制される。その結果、エンジン１をより低く設計することができるようになり、機関室の肥大化を抑制することが可能となる。

その一方で、第１の厚みＴ１に比して第２の厚みＴ２を大きくすることで、クランクアーム５３の剛性を高め、その変形を抑制することができる。この第２の厚みＴ２は、クランクシャフト５の中心軸方向（回転軸Ａ１に沿った方向）の板厚ではなく、その中心軸方向に直交する方向（具体的には第２方向）の厚みに相当する。そのため、第２の厚みＴ２を相対的に大きくすることで、エンジン１ひいては機関室の肥大化を抑制しつつ、クランクアーム５３の剛性を高めることができる。クランクアーム５３の剛性を高めることで、トルク伝達時のクランクアーム５３の変形を抑制し、クランクジャーナル５１と軸受け２６との間の片当りを避けることが可能となる。これにより、軸受２６の損傷を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、機関室の肥大化を招くことなく、良好なトルク伝達と、軸受２６の損傷抑制と、を実現することができる。

また、図３に例示したように、第１外壁面５３ｃの曲面形状に工夫を凝らさずとも、開口部５３ａの中心軸Ａ４を第１方向に沿ってオフセットさせるだけで、第１の厚みＴ１と、第２の厚みＴ２と、を相違させることができる。これにより、製造コストの増大を抑制することができる。

また、本願発明者らが鋭意検討した結果、得られた知見によれば、前記関係（Ｂ）が満足されるようにクランクアーム５３を設計することで、開口部５３ａの内半径Ｒ、ひいてはクランクアーム５３とクランクジャーナル５１との焼嵌め代Ｒｓを最低限確保することができる。その結果、より良好なトルク伝達を実現することができるようになる。

また、本願発明者らがさらに鋭意検討した結果、得られた知見によれば、前記関係（Ｃ）が満足されるようにクランクアーム５３を設計することで、クランクアーム５３の剛性を十分に確保することができる。その結果、より良好なトルク伝達を実現することができるようになる。

また、図４および図６に例示したように、クランクピン５２が上死点に比して下死点に近接した状態にあるとき、クランクアーム５３は、第１の厚みＴ１に対応する部位を上方ないし斜め上方に向けた姿勢となる。したがって、第１の厚みＴ１を相対的に小さくすることで、クランクジャーナル５１の上半部と、隔壁２７の下端部（切欠２７ａ）と、の間のスペースＳを通じて軸受２６を着脱しようとしたときに、軸受２６とクランクアーム５３との干渉を抑制することができる。

１ 舶用エンジン
１１ 台板
１２ 架構
２４ 連接棒
２６ 軸受
２７ 隔壁
５ クランクシャフト
５１ クランクジャーナル
５２ クランクピン
５３ クランクアーム
５３ａ 開口部
５３ｂ クランクアームの外面
５３ｃ 第１外壁面
Ａ１ クランクジャーナルの中心軸
Ａ２ クランクピンの中心軸
Ａ３ 開口部の中心軸
Ａ４ 第１外壁面の中心軸
Ｒ 開口部の内半径
Ｔ１ 第１の厚み
Ｔ２ 第２の厚み

Claims (3)

1. クランクジャーナル、クランクピンおよびクランクアームのうち、少なくともクランクジャーナルとクランクアームとを焼嵌めによって結合してなるクランクシャフトであって、
   前記クランクアームは、前記クランクジャーナルが挿入される円形状の開口部を有し、
   前記開口部の中心軸に沿って前記クランクアームを見たときに、
   前記クランクピンの中心軸と前記開口部の中心軸とを結んだ方向を第１方向とし、
   前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、
   前記開口部の中心軸から前記クランクアームの外面までの寸法と、前記開口部の内半径と、の差分を前記開口部周辺の厚みとすると、
   前記開口部周辺の厚みのうち、前記第２方向における厚みは、前記第１方向において前記開口部を挟んで前記クランクピンの反対側に位置する部位の厚みよりも大きく、
   前記開口部の内半径をＲとし、前記開口部周辺の厚みのうち、前記第１方向において前記開口部を挟んで前記クランクピンの反対側に位置する部位の厚みをＴ１とすると、
   Ｔ１＜Ｒ
   の関係が満足され、
   前記開口部周辺の厚みのうち前記第２方向における厚みをＴ２とすると、
   Ｒ＜Ｔ２
   の関係が満足される
   ことを特徴とするクランクシャフト。
2. 請求項１に記載されたクランクシャフトにおいて、
   前記クランクアームの外面のうち、前記第１方向において前記クランクピンよりも前記開口部に近接する部位の外面を第１外壁面と呼称すると、該第１外壁面の少なくとも一部は円弧状に形成され、
   前記開口部の中心軸は、前記第１外壁面の中心軸に対し、前記第１方向に沿って前記クランクピンから離間する方向にオフセットする
   ことを特徴とするクランクシャフト。
3. 請求項１または２に記載されたクランクシャフトと、前記クランクジャーナルの上半部を回転可能に支持する軸受と、前記クランクピンに連結される連接棒と、前記軸受を収容する台板上に設けられ、前記連接棒を収容する架構と、を備える２ストローク１サイクル機関として構成された舶用エンジンであって、
   前記クランクシャフトの中心軸方向に並んで配置され、前記架構内の空間を仕切る隔壁を備え、
   前記軸受は、前記舶用エンジンのピストンが上死点に比して下死点に近接した状態にあるときに、前記クランクジャーナルの上半部と、前記隔壁の下端部と、の間のスペースを通じて着脱される
   ことを特徴とする舶用エンジン。

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