JPH036383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、小型、中型、或は、大型自動車の
V6エンジンの軸装するクランクシヤフトの軽量
化と強度増強を図る技術分野に層する。

而して、この発明は小型、中型、大型の自動車
に設けた60゜V型配列の６気筒エンジンに軸装す
るクランクシヤフトの構造がその前端から後端部
に向つて第１〜４のジヤーナルが設けられそのう
ちの第１と第２のジヤーナル間に第１と第２のピ
ンが設けられ、又、第２と第３のジヤーナル間に
第３と第４のピンが設けられ、そして、第３と第
４のジヤーナル間に第５と第６のピンが設けられ
ており、各ジヤーナルと各ピンとを第１〜９のア
ームで連結しており、而して、その第１と第９の
アームに第１ピンが最上位にある時に、クランク
シヤフト中心に対して下位と上位に位置する第１
と第５のカウンタウエイトが配設されるように
し、第５アームにクランクシヤフト中心に対して
第３と第４のピンの略反対側に位置する第３のカ
ウンタウエイトが配設され、一方、第２のアーム
にクランクシヤフト中心に対して第１と第２のピ
ンに略反対側に位置する、第２のカウンタウエイ
トが配設されており、而して、第８のアームに、
クランクシヤフト中心に対して第５と第６のピン
の略反対側に位置する、第４のカウンタウエイト
が配設されているＶ型６気筒エンジンのクランク
シヤフト構造であつて、第２のカウンタウエイト
の重心が第１のピンと第２のピンとの中心とクラ
ンクシヤフト中心とを結ぶ直線の延長に対し所定
角度オフセツトされ、第４のカウンタウエイトの
重心が第５のピンと第６のピンとの中心とクラン
クシヤフト中心とを結ぶ直線の延長に対し所定角
度オフセツトされているようにしたＶ型６気筒エ
ンジンのクランクシヤフト構造に係る発明であ
る。

＜従来技術＞ 周知の如く、自動車にはエンジンが設けられて
おり、例えば、小型車、中型車、大型車には
60゜V型配列の６気筒の所謂V6エンジンが設けら
れているものがあり、そのクランクシヤフト１は
第１，２図に示す様に形成されている。

即ち、図上左側から右側にかけてシリンダブロ
ツク軸受に対する第１番目から第４番目までのジ
ヤーナル２１，２２，２３，２４が設けられてお
り、その間に、第１番目から第９番目までのアー
ム３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，
３８，３９を各々介して各コネクテイングロツド
に対する６つのピン４１，４２，４３，４４，４
５，４６が一体的に連結されている。

尚、終端の第４番目のジヤーナル２４の後部に
は一体的にフライホイール５の取付面６が形成さ
れている。

そして、第１番目から第９番目までの各アーム
には第５番目から第９番目までの９つのカウンタ
ウエイト６１，６２，６３，６４，６５，６６，
６７，６９が設けられている。

この９つののカウンタウエイト６１〜６９を有
する所謂９バランスの態様を模式的に示すと、そ
の長さ方向の概略は第２図に示す様にされ、軸方
向からの態様が第３図に示す様に示され得る。

そして、第２図に示す様に、回転質量による慣
性偶力を打ち消すために設けられたカウンタウエ
イトの質量は第３図に示す慣性力のベクトルとし
て表され、第１と第９番目のカウンタウエイト６
１，６９は互いに反対方向で等量で相殺され、
又、第２番目と第５番目を第８番目のカウンタウ
エイト６２，６５，６８は120゜おきに等量で配列
されて同じく相殺され、又、第３番目と第６番目
と第４番目と第７番目のカウンタウエイト６３，
６６，６４，６７はアーム３５に対して60゜間隔
で軸対称に等量に配列されているために同じく相
殺され、したがつて、全体としてのバランスは確
実に保たれている。

＜発明が解決しようとする課題＞ さりながら、上述従来の９バランス態様のクラ
ンクシヤフト構造においてはバランスは上述の如
く好ましい設計として保たれ、又、軸受面圧も充
分に余裕があり、又、曲げ応力に対しても大きな
ゆとりがある利点があるものの、各アームについ
て各々フルバランスであるためのカウンタウエイ
トが設けられていることによつて全体重量が極め
て大きくなり、クランクシヤフトの捩じり振動の
固有振動数が充分大きくとれず、そのため、エン
ジンの高回転領域において捩じり振動が大きくな
る欠点があり、更に、加速応答性にも好ましくな
く、燃料消費率を悪化させるといつた不利点もあ
つた。

これに対し、例えば、アメリカ特許第2632340
号明細書に示されているＶ型６気筒エンジンに対
するクランクシヤフトに於いて、第３、４、６、
７のアームにカウンタウエイトを設けず、所謂５
バランスの態様をとり、軽量化を図るようにした
技術が開発されている。

しかしながら、該種在来技術では第１と第９番
目の前側と後側のアームのカウンタウエイトは
180゜位相を逆にしてバランスをとらせ、第２、
５、８番目のカウンタウエイトについては120゜ご
との３等分分割配列にしたために、バランスは３
者でとられるものの、外部バランスを取るように
カウンタウエイトが偏位されているため慣性偶力
の点で第２と第８番目のカウンタウエイトが重き
をなし、第１と第４番目のジヤーナルの軸受荷重
が大きなり、その結果、該第１と第４番目のジヤ
ーナルに対する軸受の摩耗や焼付きが生ずるとい
う不具合があつた。

この発明の目的は上述従来技術に基づく自動車
のエンジンのクランクシヤフトのカウンタウエイ
トによる問題点を解決すべき技術的課題とし、ジ
ヤーナルに対する軸受面圧と曲げ応力に対する効
力のゆとりをを利用し、これを充分生しながら、
又、バランスを保つカウンタウエイトの数を最小
限にしてクランクシヤフトの全体重量を可及的に
減少させることが出来るようにすると共にカウン
タウエイトの重心を最適位置にして振動レベルを
より良くし、軸受荷重を低減し軸受の焼付きや摩
耗をなくするようにして自動車産業における駆動
系技術利用分野に益する優れたＶ型６気筒エンジ
ン等のクランクシヤフト構造を提供せんとするも
のである。

＜問題点をを解決するための手段＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は前述課題を解決するために、
前端の第１番目のジヤーナルと後端の第４番目の
ジヤーナル間の中位の第５番目のアームのカウン
タウエイトに対しその前後の第２と第８番目のア
ームにカウンタウエイトが設けられ、又第１と第
９番目のアームに相位する位置でカウンタウエイ
トが設けられており第３、４、６、７番目のアー
ムにカウンタウエイトが設けられていないＶ型６
気筒エンジンのクランクシヤフト構造であつて、
上記第２番目のアームのカウンタウエイトが第１
番目のカウンタウエイトに対し所定角度偏位さ
れ、又第８番目のカウンタウエイトが第９番目の
カウンタウエイトに対し所定角度偏位され、而し
て上記第２、８番目のカウンタウエイトの配列は
第１番目のピンが最上位にある状態で第２番目の
カウンタウエイトと第８番目のカウンタウエイト
がそれぞれクランク軸の軸心レベルより下位と上
位に在るように設置されているＶ型６気筒エンジ
ンのクランクシヤフトとしたものである。

＜作用＞ 而して、クランクシヤフトの前端の第１番目と
終端の第４番目のジヤーナル間に於ける中位の第
５番目のアームの前後に設けられた複数のピンと
ジヤーナルの間に隣接して連結延設した各アーム
について第１と第９番目のアームには互いに相殺
する同一形状、同一重量、同一断面係数のカウン
タウエイトを逆位相位置に設けるようにし、又、
中位の第５番目のアームにカウンタウエイトに対
する第２と第８番目のアームのカウンタウエイト
は第５番目のアームに対し線対称に配列して相殺
してバランスし得るようにそれぞれ第１と第９番
目のカウンタウエイトに所定角度偏位してシフト
し、同一形状、同一重量、同一断面係数にして取
り付けるようにし、而して、第５番目のアームの
前側と後側の第３、４、６、７番目の各アームに
はカウンタウエイトを設けないようにして軽量化
が図れるようにし、カウンタウエイトを設けない
アームについては重量、及び、断面係数が最も小
さいようにし、第２番目のカウンタウエイトを第
１番目のピンが最上位にある姿勢で軸心の水平レ
ベルより下側にし、又、第８番目をそれを上側に
し、曲げ荷重を生じる質量分布を大幅に変えるこ
となく、又、質量分布の偏りを生じることなく遠
心力による偶力を効果的に低減し、軸受荷重を低
減し、カウンタウエイトを全アームに有する５バ
ランスクランクシヤフトにし、９バランスクラン
クシヤフトのバランスと同等の振動レベルにする
ことが出来、しかも、軸受荷重の抵減により軸受
の摩耗や焼付きが生じないことができるようにし
た技術的手段を講じたものである。

＜実施例＞ 次に、この発明の１実施例を第４図以下の図面
に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、第
１〜３図と同一態様部分は同一符号を用いて説明
するもとする。

第４図に示すように、この発明において９つの
アーム３１，３２，３３，３４，３５，３６，３
７，３８，３９のうちの第３、第４、６、７番目
のアーム３３，３４，３６，３７についてはこれ
らに対してカウンタウエイト６３，６４，６６，
６７（従来技術の）を設けないようにし、第１と
第９番目のアーム３１，３９に対するカウンタウ
エイト６１，６９を同一形状、同一重量、同一断
面係数にして両者だけバランスするようにし、
又、第２、５、８番目のアーム３２，３５，３８
については第４図に示す様に該アーム３５に対し
てアーム３２，３８を線対称的に配列させて第２
と第８番目のアーム３２，３８には同一重量、同
一形状、同一断面係数のカウンタウエイト６２，
６８を設けて第５番目のアーム３５、及びカウン
タウエイト６５と共にこれらだけでバランスさせ
るようにしたものである。

而して、従来の第３図に示す９バランスのカウ
ンタウエイト６１，６２，６３，６６，６５，６
４，６９，６８，６７を30゜おきにバランスさせ
て配列させてあつたのに対しこの発明ではアーム
３３，３７，３６，３４についてカウンタウエイ
ト６３，６７，６６，６４（従来技術の）を設け
ないようにしたために軸方向からみて該カウンタ
ウエイト６２とカウンタウエイト６８の位置方向
を従来のままにするとアーム３２，３８の曲げ応
力レベルが悪化する。

蓋し、クランクシヤフトには各部の遠心力が偶
力そして作用するため、ジヤーナル部では片当り
現象が生じ、又、クランクシヤフトには質量分布
に応じて曲げ荷重が加わり、そのことによつても
ジヤーナル部では片当りが生じる。これらの偶力
や荷重により軸受荷重が生じている。

したがつて、カウンタウエイト６２，６８の位
置方向を在来態様のままにするとカウンタウエイ
ト６３，６７，６６，６４の除去により質量分布
が変化しアーム３２，３８の曲げ応力レベルが変
化することになる。

そこで、この発明では該従来のカウンタウエイ
ト６３，６７のカウンタウエイト６２，６８に対
する各30゜の配列角の半分の15゜だけ、即ち、ピン
４１と４２の中間とクランク軸とを結ぶ直線の延
長より15゜だけカウンタウエイト６２は第１番目
のピン４１が最上位にある時軸心の水平レベルに
対して第６図に示す様に、上位に偏位してシフト
して結果的にカウンタウエイト６１から45゜上位
に位置するようにし、一方、カウンタウエイト６
８については従来のカウンタウエイト６７と６８
の半分の15゜だけ、即ち、ピン４５と４６の中間
とクランク軸とを結ぶ直線の延長線より15゜だけ
第１２図に示す様に15゜下位に偏位してシフトし
て結果的にカウンタウエイト６９から45゜下位に
位置するようにし、このようにすることいよつて
クランクシヤフトの曲げ荷重を生じる質量分布を
大幅に変えることなく、又、質量分布の偏りを生
じることなく遠心力による偶力を効果的に低減出
来、したがつて、クランクシヤフトの軸受荷重を
低減出来る。

そして、カウンタウエイト６５，６２，６８の
３者は135゜づつの配列にされ、第１と第４番目の
ジヤーナル２１と２４の軸受荷重を低下させ、
又、第３図に示す従来の９バランスクランクシヤ
フトと同様の曲げ応力レベルで５バランスクラン
クシヤフトのバランスをとることが出来、又、第
１と第４番目のジヤーナル２１と２４の軸受荷重
を下げて摩耗や焼付きを防止することが出来るよ
うにする。

これらのアームとカウンタウエイトの方向と形
状については軸方向正面視の第５図から第１３図
に示す通りである。

而して、第６図に於いては、カウンタウエイト
６２はピン４１が最上位にきた時図上第４象限に
あつて135゜の位置θ₂に、又、カウンタウエイト６
８については第１２図に示す様に、第１象限にあ
つて45゜のθ₈に在るようにされてある。

尚、カウンタウエイト６２と６８については図
上第４、１象限内にあつてカウンタウエイト６３
とカウンタウエイト６７を省いたことのバランス
をカバーをなしに得る範囲であれば、その角度選
択、即ち、上記偏位のシフト量は設計に基づいて
所定に決められる。

そして、第７，８，１０，１１図に於いては、
カウンタウエイトが省略されてアーム３３，３
４，３６，３７のみが取り付けられている態様が
示されている。

又、各カウンタウエイトとアームの重量につい
て第１と第９番目が最も大きく、第３、４、６、
７番目（各々アームのみ）が最も小さく、第２、
５、８番目のものがそれらの両者の中間にある。

上述構造において、図示しないエンジンが稼動
され、クランクシヤフト１が回転されると、上述
の如くこの発明においては各アーム、及び、カウ
ンタウエイトのバランスは全体的に正確にとられ
ているのでクランクシヤフト１は従来の９バラン
スクランクシヤフトと同様の曲げ応力レベルにす
ることが出来、正常に回転駆動される。

そして、第３、４、６、７番目のアーム３３，
３４，３６，３７にはカウンタウエイトが取り付
けられていないので、それだけ捩じり振動の固有
振動数が高くなり、エンジンの高回転領域までに
回転が高められることが出来る。

そして、当該高回転領域においても、設計によ
りメタル面圧や曲げ応力に対する余裕は充分に保
つことが出来る。

又、第２、８番目のカウンタウエイト６２と６
８が第５番目のカウンタウエイト６５に対する曲
げ応力レベルがバランスされているので、クラン
クシヤフトは正常に設計通りに回転する。。

そして、第２番目のカウンタウエイト６２は第
１番目のカウンタウエイト６１に対して所定角度
偏位してシフトされ、又、第８番目のカウンタウ
エイト６８についても第９番目のカウンタウエイ
ト６９に対して所定角偏位してシフトされている
ことにより、曲げ荷重を生じる質量分布を大幅に
変えることなく、又、質量分布の偏りを生じるこ
となく遠心力による偶力を効果的に低減出来、第
１と第２番目のジヤーナル２１と２４に対する軸
受荷重が低くされ、該ジヤーナル２１，２４部に
対する片当り減少が無くなりしたがつて、摩耗や
焼付きが防止される。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、４気筒エン
ジンにも適用可能である等種々の態様が採用可能
である。

そして、第２と第８番目のカウンタウエイトの
前述偏位のシフト量は適正な範囲で設計変更的量
が取り得ることも勿論のことである。

＜発明の効果＞ 以上この発明によれば、基本的に、Ｖ型６気筒
エンジンのクランクシヤフトのカウンタウエイト
の取付個数を少くすることが出来るために、大幅
な軽量化が可能となり、したがつて、クランクシ
ヤフトの捩じり振動の固有振動が高くなつてエン
ジンの使用回転数の高い領域が採用出来る優れた
効果がある。

又、ダンパマスをクランクシヤフトの軽量化に
伴つて軽くすることが出来、両者相俟つて材料費
が安くなり、製造コストが低くなるという効果も
ある。

このように、エンジン性能が向上するばかりで
なく軽量化により燃費も向上し、更に、加速過渡
性能や制動性能も向上するという優れた効果があ
る。

而して、クランクシヤフトにおいては前端の第
１番目のジヤーナルと終端の第４番目のジヤーナ
ルの間の中位の第５番目のアームの前後に於い
て、第３、４、６、７番目のアームにカウンタウ
エイトを取り付けないようにしても慣性偶力、及
び、慣性力のバランスも崩れず、全体として回転
モーメントのバランスが何ら崩れず、クランクシ
ヤフト機能としては変わらないという利点もあ
る。

加えて、構造が簡単であるので、保守点検作業
もし易くサービス性にも富むという優れた効果が
奏される。

そして、副次的にはエンジン振動数の高領域化
が進むために低周波領域、中周波領域での車体、
及び、車室の静粛性を図ることが出来るというメ
リツトもある。

更に、第２と第８番目のカウンタウエイトにつ
いて第２番目のカウンタウエイトを第１番目のピ
ンが最上位にある時軸心水平レベルに対して下位
にあるように、又、第８番目のカウンタウエイト
については上位にあるようにしたことにより、ア
ームの曲げ応力レベルが低下してカウンタウエイ
トを全て設けたクランクシヤフトと同じ円滑な回
転を保証出来る優れた効果が奏される。

そして、第２番目のカウンタウエイトは第１番
目のカウンタウエイトに対して所定角度偏位して
シフトされ、又、第８番目のカウンタウエイト６
８についても第９番目のカウンタウエイトに対し
て所定角偏位してシフトされていることにより、
曲げ荷重を生じる質量分布を大幅に変えることな
く、又、質量分布の偏りを生じることなく外部バ
ランスを有せずに５バランスでありながら、遠心
力による偶力を効果的に低減出来、第１と第２番
目のジヤーナルとに対する軸受荷重が低くされ、
したがつて、摩耗や焼付きが防止されるという優
れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図はクランクシヤフトの部分断面概略側面
図、第２図は従来技術に基づくクランクシヤフト
のジヤーナル、ピン、アーム、カウンタウエイト
の配列側面模式図、第３図は該アームとカウンタ
ウエイトの軸方向視周方向配列バランス模式図、
第４図以下はこの発明の１実施例の説明図であ
り、第４図は第３図相当模式図、第５図から第１
３図は第１図の−から−断面図あ
る。 ２１，２２，２３，２４……ジヤーナル、３５
……中位アーム、４１，４２，４３，４４，４
５，４６……ピン、３１，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，３９……アーム、１……
クランクシヤフト、６１，６２，６５，６８，６
９……カウンタウエイト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前端から後端部に向つて第１〜４のジヤーナ
   ルが設けられると共に、第１と第２のジヤーナル
   間に第１と第２のピンが、第２と第３のジヤーナ
   ル間に第３と第４のピンが、第３と第４のジヤー
   ナル間に第５と第６のピンが設けられ、上記各ジ
   ヤーナルと各ピンとを第１〜９のアームで連結
   し、第１と第９のアームに第１ピンが最上位にあ
   る時、クランクシヤフト中心に対して下位と上位
   に位置する第１と第５のカウンタウエイトが配設
   され、第５アームにクランクシヤフト中心に対し
   て第３と第４のピンの略反対側に位置する第３の
   カウンタウエイトが配設され、第２のアームにク
   ランクシヤフト中心に対して第１と第２のピンに
   略反対側に位置する、第２のカウンタウエイトが
   配設され、第８のアームに、クランクシヤフト中
   心に対して第５と第６のピンの略反対側に位置す
   る、第４のカウンタウエイトが配設されているＶ
   型６気筒エンジンのクランクシヤフト構造におい
   て、第２のカウンタウエイトの重心が第１のピン
   と第２のピンとの中心とクランクシヤフトの中心
   とを結ぶ直線の延長に対し所定角度オフセツトさ
   れ、第４のカウンタウエイトの重心が第５のピン
   と第６のピンとの中心とクランクシヤフトの中心
   とを結ぶ直線の延長に対し所定角度オフセツトさ
   れ、かつ第２のカウンタウエイトと第４のカウン
   タウエイトとは第３のカウンタウエイトに対し略
   同じ角度で変位されていることを特徴とするＶ型
   ６気筒エンジンのクランクシヤフト構造。