JPH08285015A - 内燃機関のクランクシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はカウンタウェイトの切削により軸回
りのバランス修正が図られる内燃機関のクランクシャフ
トに関し、切削の対象となるカウンタウェイトを両端気
筒のカウンタウェイトに特定することを目的とする。 【構成】 両端気筒のカウンタウェイト１４_-1，１４
_-12 に、他のカウンタウェイト１４_-2〜１４_-11 に比し
て所定値だけ大きな慣性モーメントを付与した加工体１
０を、鋳造または鍛造等の粗形材加工、及び機械加工に
より作成する。上記の所定値を、加工体１０が公差範囲
内で作成された場合には、両端気筒のカウンタウェイト
１４_-1，１４_-12 の切削のみで、軸回りの慣性モーメン
トのバランス修正が可能となる値に設定する。加工体１
０の作成後、カウンタウェイト１４_-1，１４_-12 を切削
してクランクシャフトを完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のクランクシ
ャフトに係り、特に、多気筒内燃機関の各気筒に対応し
て設けられたカウンタウェイトの切削により、軸回りの
バランス修正が実現される内燃機関のクランクシャフト
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関を構成する部品とし
て、クランクシャフトが知られている。クランクシャフ
トは、ピストンに生ずる往復運動を回転運動に変換する
部材であり、回転軸となるジャーナル部、コンロッドを
介してピストンが連結されるクランクピン、及びジャー
ナル部とクランクピンとを連結するウェブと、ウェブと
一体となったカウンタウェイトとで構成される。

【０００３】カウンタウェイトは、ピストン、コンロッ
ド等の往復運動系の慣性力、及びクランクピン等の回転
運動系の慣性力とのバランスを得るために設けられる部
材である。従って、適切なカウンタウェイトを取り付け
れば、回転時におけるクランクシャフトの振動、主軸受
に付与される偏加重等を有効に抑制することができる。
このため、カウンタウェイトに如何なる諸元を与えるか
は、クランクシャフトにおいて良好な特性を確保するう
えで極めて重要な事項である。

【０００４】実開平４−３２５１５公報は、上記の如く
カウンタウェイトの諸元がクランクシャフトの特性に大
きく影響することに着目し、各気筒のカウンタウェイト
に、異なる諸元を付与することで特性の改善を図ったク
ランクシャフトを開示している。この従来のクランクシ
ャフトにおいては、その両端のカウンタウェイトに、最
も大きな慣性モーメントが、その中央のカウンタウェイ
トに、次に大きな慣性モーメントが、他のカウンタウェ
イトに、最も小さな慣性モーメントが付与されている。
かかる構成によれば、ピストン等の往復運動系の慣性力
に起因してクランクシャフトに作用する曲げモーメント
を、クランクシャフトの両端に配設したクランクシャフ
トの慣性力よって打ち消すことが可能である。このた
め、上記従来の構成によれば、回転時におけるクランク
シャフトの湾曲を有効に抑制し得るという利益を得るこ
とができる。

【０００５】ところで、クランクシャフトは、鋳造等の
粗形材加工、及び切削等の機械加工を組み合わせて作成
される部品である。従って、適正な生産性を確保するた
めには、ある程度の加工誤差を公差として認める必要が
ある。しかしながら、上述の如く、クランクシャフトに
おいて良好な特性を得るためには、ピストン・クランク
ピン等の往復・回転運動系の慣性力と、カウンタウェイ
トの慣性力とを精度良くバランスさせることが必要であ
る。

【０００６】このため、クランクシャフトを製造するに
あたっては、粗形材加工、及び機械加工を経たクランク
シャフトの加工体に、カウンタウェイトの切削によるバ
ランス修正を施すことが一般に行われている。従って、
例えば、上記公報記載のクランクシャフトを製造する場
合は、先ず、粗形材加工、及び機械加工によって、軸回
りのバランスを公差範囲内に維持しつつ各カウンタウェ
イトに所望の慣性モーメントを付与し、次いで、機械加
工終了時に残存したアンバランスを除去すべく、適当な
カウンタウェイトの切削によりバランス修正を図ること
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、直列６気筒
の内燃機関に用いるクランクシャフトにおいては、その
両端に位置する第１気筒及び第６気筒に対応するクラン
クピンが同位相に、中央に位置する第３気筒及び第４気
筒に対応するクランクピンが同位相に、またそれらの間
に位置する第２気筒及び第５気筒に対応するクランクピ
ンが同位相に、それぞれ設けられている。この場合、ク
ランクシャフトの中央に位置するジャーナル部、すなわ
ち第３気筒と第４気筒との間に位置するジャーナル部の
両側には、同位相に設けられたカウンタウェイトを介し
て、同位相に設けられたクランクピンが連結されること
になる。

【０００８】また、直列４気筒の内燃機関に用いるクラ
ンクシャフトにおいては、その両端に位置する第１気筒
及び第４気筒に対応するクランクピンが同位相に、それ
らの間に位置する第２気筒及び第３気筒に対応するクラ
ンクピンが同位相に、それぞれ設けられている。この場
合も、クランクシャフトの中央に位置するジャーナル
部、すなわち第２気筒と第３気筒との間に位置するジャ
ーナル部の両側には、同位相に設けられたカウンタウェ
イトを介して、同位相に設けられたクランクピンが連結
されることになる。

【０００９】このように、多気筒内燃機関に用いるクラ
ンクシャフトは、一般に、その中央に位置するジャーナ
ル部の両側に、同位相のカウンタウェイト、及びクラン
クピンを備えている。このため、クランクシャフトの中
央に位置するジャーナル部には、他の主軸受に比して偏
荷重が生じ易い。従って、クランクシャフトにおいて良
好な特性を得るためには、その中央に位置するジャーナ
ル部の両側のカウンタウェイトに、特に優れたバランス
調整能力を付与することが有効である。

【００１０】これに対して、従来のクランクシャフトに
おいては、機械加工の終了後に加工体に残存するアンバ
ランス如何によっては、バランス修正のために中央に位
置するカウンタウェイトを切削する必要が生ずる。その
場合、クランクシャフト全体としては軸回りでバランス
するものの、中央に位置するカウンタウェイトの周辺に
おいてはバランスが悪化し、主軸受の偏荷重が高くなり
摩耗が促進される可能性が生ずる。

【００１１】また、クランクシャフトの小型化を図るた
めには、各カウンタウェイトの薄肉化を図ることが有効
である。一方、バランス修正の作業効率を高めるために
は、バランス修正の対称となるカウンタウェイトは厚肉
であることが望ましい。バランス修正時の切削量を容易
に管理するためには、カウンタウェイトをドリルで切削
することによりバランス修正を行うのが好ましく、その
際、カウンタウェイトが厚肉であれば、切削にあたって
径の太いドリルを使用することができるからである。こ
のため、バランス修正の際に切削の対称となるカウンタ
ウェイトが特定されていない従来のクランクシャフトに
おいては、クランクシャフトの小型化と、バランス修正
の作業効率の確保とを両立することが困難であった。

【００１２】このように、粗形材加工、及び機械加工の
段階で、加工体の軸回りのバランスを適当な公差範囲内
に管理し、残存したアンバランスの方向に応じて何れか
のカウンタウェイトを切削してバランス修正を施した従
来のクランクシャフトは、クランクシャフトに要求され
る種々の特性を実現するうえで、必ずしも理想的な構成
ではなかった。

【００１３】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、バランス修正の際に切削の対称となるカウンタ
ウェイトを予め特定することにより、上記の課題を解決
する内燃機関のクランクシャフトを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、両端気筒
のカウンタウェイトに、他のカウンタウェイトに比して
所定値だけ大きな慣性モーメントを付与した加工体に、
軸回りのバランス修正を施してなる内燃機関のクランク
シャフトであって、前記所定値は、前記加工体が公差範
囲内で作成された場合には、前記両端気筒のカウンタウ
ェイトの切削を行うことで前記バランス修正が可能とな
る値に設定されている内燃機関のクランクシャフトによ
り達成される。

【００１５】

【作用】本発明において、バランス修正前の加工体が予
め設定された公差範囲内で作成された場合、その加工体
に残存する軸回りのアンバランスは、常に、両端気筒の
カウンタウェイトを切削することで適正なバランス修正
が実現できる範囲内に収まる。このため、本発明に係る
内燃機関のクランクシャフトにおいては、両端気筒のカ
ウンタウェイトを除く他のカウンタウェイトに切削を施
すことなく、適正なバランス修正が実現される。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である内燃機関の
クランクシャフトの母材となる加工体１０の正面図を示
す。また、図２は、加工体１０の左側面図（図１に示す
Ｆｒ矢視に相当）を示す。以下、これらを参照して、加
工体１０の構成について説明する。

【００１７】図１及び図２に示す加工体１０は、鋳造、
又は鍛造等の粗形材加工によって成形した部材に、表面
仕上げ等の機械加工を施して作成した部材である。本実
施例のクランクシャフトは、加工体１０に、後述するバ
ランス修正を施すことにより完成される。

【００１８】加工体１０は、直列６気筒の内燃機関の構
成部品となるクランクシャフトの母材であり、図１に示
す如く、第１気筒〜第６気筒に対応する６つのクランク
ピン１２_-1〜１２_-6を備えている。内燃機関に組み付け
られた場合、これらのクランクピン１２_-1〜１２_-6に
は、図示しないコンロッドを介してピストンが連結され
る。

【００１９】クランクピン１２_-1〜１２_-6の両側には、
それぞれ１個づつウェブ１３_-1〜１３_-12 と一体となっ
たカウンタウェイト１４_-1〜１４_-12 が配設されてい
る。また、カウンタウェイト１４_-1〜１４_-12 の、クラ
ンクピン１２_-1〜１２_-6が固定される面と反対の面に
は、クランクシャフトの回転軸となるジャーナル部１６
_-1〜１６_-7が形成されている。

【００２０】図１中に示す如く、上述したカウンタウェ
イト１４_-1〜１４_-12 には、加工体１０の両端に位置す
るカウンタウェイト１４_-1，１４_-12 においてＴ₁ 、他
のカウンタウェイト１４_-2〜１４_-11 においてＴ₂ （Ｔ
₁ ＞Ｔ₂ ）の板厚が付与されている。

【００２１】図２に示す如く、加工体１０は、それぞれ
カウンタウェイト１４_-1，１４_-2，１４_-11 ，１４_-12
が同位相に、カウンタウェイト１４_-3，１４_-4，１
４_-9，１４_-10 が同位相に、カウンタウェイト１４_-5，
１４_-6，１４_-7，１４_-8が同位相になるように、かつ、
各組間の位相差が２π／３となるように成形されてい
る。

【００２２】また、何れもクランクピン１２_-1〜１２_-6
が配設されるウェブ１３_-1〜１３_{-1 2} 側の幅が狭く、ジ
ャーナル部１６_-1〜１６_-7を挟んでそれらの反対側のカ
ウンタウェイト１４_-1〜14_-12 の幅が広い形状に成形さ
れている。本実施例においては、粗形材加工、及び機械
加工の段階で、幅広部分の寸法Ｗ、及び幅広部分の半径
Ｒを管理することで、カウンタウェイト１４_-1〜１４
_-12 の形状を管理している。

【００２３】具体的には、図２中に示すように、カウン
タウェイト１４_-1，１４_-2，１４_{-1 1} ，１４_-12 につい
てのＷ、Ｒの目標値を、それぞれＷ₁ 、Ｒ₁ に、他のカ
ウンタウェイト１４_-3〜１４_-10 についてのＷ、Ｒの目
標値を、それぞれＷ₂ 、Ｒ₂（Ｗ₁ ≧Ｗ₂ ，Ｒ₁ ≧
Ｒ₂ ）に設定し、それぞれの寸法が予め設定した公差範
囲内に納まるように、粗形材加工、及び機械加工を行う
こととしている。

【００２４】図３は、横軸を水平方向Ｈ、縦軸を垂直方
向Ｖとして表した、加工体１０の中心軸回りの慣性モー
メントの分布図を示す。同図において、符号♯１，６を
付して表す○は、第１気筒および第６気筒の回転系、す
なわちカウンタウェイト１４ _-1，１４_-2，１４_-11 ，１
４_-12 、クランクピン１２_-1，１２_-6等の慣性モーメン
トの合成値Ｉ₁₆である。Ｉ₁₆は、加工体１０の回転中心
から第１気筒および第６気筒の回転系の重心までの距離
ｒ₁ と、第１気筒および第６気筒の回転系の質量ｍ₁ と
の積として表すことができる。

【００２５】また、図３において、符号♯２，５を付し
て表す○は、第２気筒および第５気筒の回転系、すなわ
ちカウンタウェイト１４_-3，１４_-4，１４_-9，１
４_-10 、クランクピン１２_-2，１２_-5等の慣性モーメン
トの合成値Ｉ₂₅である。Ｉ₂₅は、加工体１０の回転中心
から第２気筒および第５気筒の回転系の重心までの距離
ｒ₂と、第２気筒および第５気筒の回転系の質量ｍ₂ と
の積として表すことができる。

【００２６】同様に、図３において、符号♯３，４を付
して表す○は、第３気筒および第４気筒の回転系、すな
わちカウンタウェイト１４_-5，１４_-6，１４_-7，１
４_-8、クランクピン１２_-3，１２_-4等の慣性モーメント
の合成値Ｉ₃₄である。Ｉ₃₄は、加工体１０の回転中心か
ら第３気筒および第４気筒の回転系の重心までの距離ｒ
₂と、第３気筒および第４気筒の回転系の質量ｍ₂ との
積として表すことができる。

【００２７】そして、図３において、符号♯２〜５を付
して表す○は、上述した第３気筒および第４気筒の慣性
モーメントの合成値Ｉ₃₄と、第２気筒および第５気筒の
慣性モーメントの合成値Ｉ₂₅とを更に合成して表した慣
性モーメントの合成値Ｉ₂₃₄₅である。Ｉ₂₃₄₅は、加工体
１０の回転中心から、第２気筒〜第５気筒の回転系の重
心までの距離ｒ₂ ´と、第２気筒〜第５気筒の回転系の
質量ｍ₂ ´との積として表すことができる。

【００２８】従って、本実施例においては、図３に示す
♯１，６で示すＩ₁₆＝ｍ_1・ｒ₁ と、♯２〜５で示すＩ
₂₃₄₅＝ｍ_2'・ ｒ_2'とがバランスするように、加工体１０
に対してバランス修正を施せば、全気筒の回転系の慣性
モーメントが回転軸回りにバランスしたクランクシャフ
トを実現することができる。

【００２９】ところで、加工体１０の製造は、上記の如
く、各カウンタウェイト１４_-1〜１４_-12 の寸法が所定
の公差範囲内に収まるように行われる。この際、加工体
１０に許容する公差を小さく設定すれば、軸回りのアン
バランス範囲が狭小となり、バランス修正が容易となる
が、その反面、粗形材加工、及び機械加工の段階で、高
い精度が必要となり、生産性上の不利益が生ずる。従っ
て、クランクシャフトの性能と、生産性とを両立するた
めには、バランス修正によりバランスを修復することが
可能な範囲内で、可能な限り広い公差を加工体１０に認
めることが適切である。

【００３０】図４に中に破線で示す領域は、かかる観点
で設定した公差範囲内で加工体１０を製造した場合に、
加工体１０に生じ得る慣性モーメントのバラツキ範囲の
一例を、横軸を水平方向Ｈ、縦軸を垂直方向Ｖとして表
したものである。従って、加工体１０においては、水平
方向の慣性モーメントのアンバランスが±Δｍ・ｈ内で
あり、かつ、垂直方向の慣性モーメントのアンバランス
が±Δｍ・ｒ内である場合には、カウンタウェイト１４
_-1〜１４_-12 を対象にバランス修正を施すことで、クラ
ンクシャフトに要求される性能を満足することができ
る。

【００３１】加工体１０に許容する軸回りのアンバラン
スを、図４中に破線で示す範囲で管理した場合、そのバ
ランス修正は、加工体１０に残存するアンバランスの方
向に対応する何れのカウンタウェイト１４_-1〜１４_-12
を切削することで行うことになる。例えば、図４中にＰ
点で示す如く、加工体１０に、水平方向に対して角度θ
ｐの方向にアンバランスが生じている場合は、かかる方
向に慣性モーメントの合成値を有するカウンタウェイ
ト、すなわち加工体１０においてはカウンタウェイト１
４_-5〜１４_-8の何れかを対象に切削を行うことが必要で
ある。

【００３２】しかしながら、加工体１０がクランクシャ
フトとして用いられる場合、その中央に位置するジャー
ナル部１６_-4の両側に存在するカウンタウェイト１４_-5
〜１４_-8には、特に高いバランス調整能力が要求された
め、本来は、これらのカウンタウェイト１４_-5〜１４_-8
を対象にバランス修正を行うべきではない。カウンタウ
ェイト１４_-5〜１４_-8は同位相に設けられていることか
ら、ジャーナル部１６ _-4には、他のジャーナル部１６_-1
〜１６_-3，１６_-5〜１６_-7に比して主軸受の偏荷重が生
じ易いうえに、カウンタウェイト１４_-5〜１４_-8を対象
としてバランス修正を行えば、加工体１０全体に残存す
る軸回りのアンバランスが、ジャーナル部１６_-4の周辺
に集約されて、その環境が更に厳しくなるからである。

【００３３】これに対して、バランス修正の際に切削の
対象となるカウンタウェイトを予め特定し、第３気筒及
び第４気筒のカウンタウェイト１４_-5〜１４_-8を切削の
対象から除外することができれば、バランス修正に伴う
上記弊害の発生を防止することが可能となる。

【００３４】また、カウンタウェイト１４_-1〜１４_-12
を切削することで加工体１０に残存する軸回りのアンバ
ランスを打ち消すためには、切削方向と切削量とを精度
良く管理することが必要である。この場合、バランス修
正の際の切削を、ドリル加工により行うこととすれば、
切削方向と切削量とを、比較的容易に、かつ、精度良く
管理することが可能である。その場合、バランス修正の
作業効率を高めるためには、加工長に対して多くの切削
量が得られるほど有利である。従って、かかる観点から
すれば、カウンタウェイト１４_-1〜１４_-12 の切削に用
いるドリルの径は太いほど好ましいことになる。

【００３５】これに対して、径の太いドリルを使用する
ためには、その切削の対象となるカウンタウェイトに
も、適当な板厚を付与することが必要であり、上記の如
く、加工体１０に残存するアンバランスの方向に対応す
る何れかのカウンタウェイト１４_-1〜１４_-12 が切削の
対象となる場合には、全てのカウンタウェイト１４_-1〜
１４_-4に、適当な板厚を付与することが必要となる。

【００３６】しかしながら、クランクシャフトの小型・
軽量化を促進するためには、カウンタウェイト１４_-1〜
１４_-12 に、不必要な板厚を付与すべきではない。この
点、バランス修正の際に切削の対象となるカウンタウェ
イトを、予め特定しておくことができれば、切削の対象
となるカウンタウェイトにのみ十分な板厚を付与するこ
とで、バランス修正の際の作業効率と、クランクシャフ
トの小型・軽量化とを両立することができる。

【００３７】そこで、本実施例においては、加工体１０
に生じ得る慣性モーメントのバラツキ範囲が、図４中に
破線で囲まれる領域ではなく、図４中にハッチングで示
す領域となるように、加工体１０の寸法、及び公差範囲
を設定している。具体的には、第１気筒及び第６気筒の
回転系の慣性モーメントの合成値Ｉ₁₆が、第２気筒〜第
５気筒までの回転系の慣性モーメントの合成値Ｉ₂₃₄₅に
比して、Δｍ・ｒ＋Δｍ・ｈ・ tanθだけ大きくなるよ
うに（θについては後に説明する）、上述のＴ ₁ ≧Ｔ₂
またはＷ₁ ≧Ｗ₂ またはＲ₁ ≧Ｒ₂ （図１及び図２参
照）となるよう設定し、かつ、粗形材加工および機械加
工の段階で、それらの寸法を適当な公差範囲内に管理す
ることとしている。

【００３８】従って、本実施例においては、加工体１０
が適正に作成された場合、加工体１０の軸回りのアンバ
ランスは、図４に示す如く、水平方向において“±Δｍ
・ｈ”内に、また、垂直方向において“−Δｍ・ｈ・ t
anθ〜−（２Δｍ・ｒ＋Δｍ・ｈ・ tanθ）”内に、そ
れぞれ収まることになる。

【００３９】ここで、上記θは、カウンタウェイト１４
_-1，１４_-2，１４_-11 ，１４_-12 に、それらの幅広部分
側から中心軸に向けてドリル加工を施す際の、切削方向
の限界角である。すなわち、図５は、加工体１０にバラ
ンス修正を施すことで完成されたクランクシャフト２０
の左側面図を示しているが、同図に示すように、カウン
タウェイト１４_-1（１４_-2，１４_-11 ，１４_-12 につい
ても同様）には、水平方向に対する角度がθ以上となる
範囲で、ドリル穴２２を設けることができる。従って、
加工体１０の軸回りの慣性モーメントのアンバランス
が、図４中にハッチングで示す領域内に収まっている場
合は、常に、カウンタウェイト１４_-1，１４_-2，１４
_-11 ，１４_-12 のみをドリルで切削することにより、軸
回りのアンバランスを解消することが可能である。

【００４０】また、本実施例においては、上述の如く、
加工体１０の両端に位置するカウンタウェイト、すなわ
ちカウンタウェイト１４_-1，１４_-12 に、他のカウンタ
ウェイト１４_-2〜１４_-11 の板厚Ｔ₂ に比して厚い板厚
Ｔ₁ を付与していることと対応して、バランス修正の対
象となり得るカウンタウェイト１４_-1，１４_-2，１４
_-11 ，１４_-12 のうち、特にカウンタウェイト１４_-1，
１４_-12 を優先して切削の対象とすることとしている。
このため、本実施例においては、クランクシャフト２０
の小型・軽量化を実現しつつ、太径のドリルを用いた効
率の良いバランス修正作業が可能とされている。

【００４１】このため、本実施例のクランクシャフト２
０によれば、バランス修正の際に切削の対象となるカウ
ンタウェイトが特定されていないものに比して、高い作
業効率の下にバランス修正を行うことができ、容易に小
型・軽量化が実現でき、かつ、中央に位置するジャーナ
ル部１６_-4の偏磨耗を有効に抑制することができるとい
う効果を享受することができる。

【００４２】ところで、内燃機関の運転中は、クランク
シャフト２０の両端に位置するカウンタウェイト１
４_-1、１４_-12 とクランクピン１２_-1、１２_-6との連結
部に、最も大きな応力が加わることが知られている。こ
れに対して、本実施例のクランクシャフト２０は、上述
の如く、ウェブ１３_-1、１３_-12 が、他のウェブ１３_-2
〜１３_-11 に比して厚肉に、すなわち高剛性に形成され
ている。このため、本実施例のクランクシャフト２０に
よれば、ウェブ１３_-1、１３_-12 とクランクピン１
２_-1、１２_-6との連結部に高い剛性を確保することがで
き、上述した効果に加え、内燃機関の運転中におけるク
ランクシャフト２０の曲げ振動を抑制することができる
という効果も合わせて享受することができる。

【００４３】図６は、本発明の第２の実施例である内燃
機関のクランクシャフトの母材となる加工体３０の正面
図を示す。また、図７は、加工体３０の左側面図（図６
に示すＦｒ矢視に相当）を示す。以下、これらを参照し
て、加工体１０の構成について説明する。

【００４４】図６及び図７に示す加工体３０は、直列４
気筒の内燃機関の構成部品となるクランクシャフトの母
材であり、本実施例のクランクシャフトは、加工体３０
に、後述するバランス修正を施すことにより完成され
る。また、加工体３０は、上述した加工体１０と同様
に、鋳造または鍛造等の粗形材加工により成形した部材
に適当な機械加工を施すことで作成される。

【００４５】図６に示す如く、加工体３０には、第１気
筒〜第４気筒に対応する４つのクランクピン３２_-1〜３
２_-4、それらの両側にそれぞれ１個づつ配設されるウェ
ブ３３_-1〜３３_-8とカウンタウェイト３４_-1〜３４_-8、
及びクランクシャフトの回転軸となるジャーナル部３６
_-1〜３６_-5が形成されている。

【００４６】図６中に示す如く、カウンタウェイト３４
_-1〜３４_-8には、加工体３０の両端に位置するカウンタ
ウェイト３４_-1，３４_-8においてＴ₁ 、他のカウンタウ
ェイト３４_-2〜３４_-7においてＴ₂ （Ｔ₁ ＞Ｔ₂ ）の板
厚が付与されている。これらのカウンタウェイト３４_-1
〜３４_-7は、図１及び図２に示す如く、第１気筒と第４
気筒のカウンタウェイト３４_-1，３４_-2，３４_-7，３４
_-8が同位相に、また、第２気筒と第３気筒のカウンタウ
ェイト３４_-3〜３４_-6が同位相に、かつ、各組間の位相
差がπ／２となるように成形されている。

【００４７】また、各カウンタウェイト３４_-1〜３４_-8
は、何れもクランクピン３２_-1〜３２_-6が配設される側
の幅が狭く、ジャーナル部３６_-1〜３６_-7を挟んでそれ
らの反対側の幅が広い形状に成形されている。具体的に
は、図２中に示すように、カウンタウェイト３４_-1，３
４_-2，３４_-7，３４_-8についての幅広部分の寸法Ｗ、半
径Ｒの目標値を、それぞれＷ₁ 、Ｒ₁ に、他のカウンタ
ウェイト３４_-3〜３４ _-6についてのＷ、Ｒの目標値を、
それぞれＷ₂ 、Ｒ₂ （Ｗ₁ ≧Ｗ₂ ，Ｒ₁ ≧Ｒ₂）に設定
し、それぞれの寸法が予め設定した公差範囲内に納まる
ように、粗形材加工、及び機械加工を行うこととしてい
る。

【００４８】ところで、上記図１に示す加工体１０の場
合と同様に、本実施例の加工体３０についても、軸回り
の回転モーメントを複数の気筒について合成することが
できる。図８は、横軸に水平方向Ｈ、縦軸に垂直方向Ｖ
をとって加工体３０の軸回りの慣性モーメントの合成値
を表した分布図を示す。

【００４９】同図において、符号♯１，４を付して表す
○は、第１気筒および第４気筒の回転系、すなわちカウ
ンタウェイト３４_-1，３４_-2，３４_-7，３４_-8、クラン
クピン３２_-1，３２_-4等の慣性モーメントの合成値Ｉ₁₄
である。Ｉ₁₄は、加工体３０の回転中心から第１気筒お
よび第４気筒の回転系の重心までの距離ｒ₁ と、第１気
筒および第４気筒の回転系の質量ｍ₁ との積として表す
ことができる。

【００５０】また、図８において、符号♯２，３を付し
て表す○は、第２気筒および第５気筒の回転系、すなわ
ちカウンタウェイト３４_-3，３４_-4，３４_-5，３４_-6、
クランクピン３２_-2，３２_-3等の慣性モーメントの合成
値Ｉ₂₃である。Ｉ₂₃は、加工体３０の回転中心から第２
気筒および第３気筒の回転系の重心までの距離ｒ₂ と、
第２気筒および第３気筒の回転系の質量ｍ₂ との積とし
て表すことができる。

【００５１】従って、本実施例においては、図８に示す
♯１，４で示すＩ₁₄＝ｍ_1・ｒ₁ と、♯２，３で示すＩ₂₃
＝ｍ_2・ｒ₂ とがバランスするように、加工体３０に対し
てバランス修正を施せば、全気筒の回転系の慣性モーメ
ントを、回転軸の回りでバランスさせることができる。

【００５２】これに対して、本実施例においては、加工
体３０に生じ得る慣性モーメントのバラツキ範囲が、上
記図４中にハッチングで示す領域となるように、すなわ
ち、第１気筒および第４気筒の回転系の慣性モーメント
の合成値Ｉ₁₄が、第２気筒および第３気筒の回転系の慣
性モーメントの合成値Ｉ₂₃に比して、Δｍ・ｒ＋Δｍ・
ｈ・ tanθだけ大きくなるように、上述のＴ₁ ≧Ｔ₂ ま
たはＷ₁ ≧Ｗ₂ またはＲ₁ ≧Ｒ₂ （図６及び図７参照）
となるように設定し、かつ、粗形材加工および機械加工
の段階で、それらの寸法を適当な公差範囲内に管理する
こととしている。

【００５３】従って、加工体３０が適正に作成された場
合、加工体３０の軸回りのアンバランスは、図４に示す
如く、水平方向において“±Δｍ・ｈ”内に、また、垂
直方向において“−Δｍ・ｈ・ tanθ〜−（２Δｍ・ｒ
＋Δｍ・ｈ・ tanθ）”内にそれぞれ収まることにな
る。尚、このθは、カウンタウェイト３４_-1，３４_-2，
３４_-7，３４_-8に、それらの幅広部分側から中心軸に向
けてドリル加工を施す際の切削方向の限界角である。

【００５４】従って、本実施例においては、図５に示す
如く、カウンタウェイト３４_-1，３４_-2，３４_-7，３４
_-8に、水平方向に対する角度がθ以上となる範囲でドリ
ル穴４２を設けることで、軸回りの慣性モーメントがバ
ランスしたクランクシャフト４０を実現することができ
る。

【００５５】また、本実施例においては、加工体３０の
両端に位置するカウンタウェイト、すなわちカウンタウ
ェイト３４_-1，３４_-8に、他のカウンタウェイト３４_-2
〜３４_-71 の板厚Ｔ₂ に比して厚い板厚Ｔ₁ を付与して
いることと対応して、バランス修正の対象となり得るカ
ウンタウェイト３４_-1，３４_-2，３４_-7，３４_-8のう
ち、特にカウンタウェイト３４_-1，３４_-8を優先して切
削の対象とすることとしている。このため、本実施例の
クランクシャフト４０によっても、上述したクランクシ
ャフト２０と同様に、小型・軽量化を図りつつ、バラン
ス修正において高い効率を確保することができる。

【００５６】このため、本実施例のクランクシャフト４
０によれば、上述したクランクシャフト２０と同様に、
その中央のジャーナル部３６_-3の主軸受の偏荷重による
偏摩耗を有効に抑制することができると共に、バランス
修正時の作業効率の確保と、クランクシャフトの小型・
軽量化とを両立することができる。また、上述したクラ
ンクシャフト２０と同様に両端のウェブ３３_-1、３３_-8
が厚肉化されているため、本実施例のクランクシャフト
４０によれば、有効に曲げ振動を抑制し得るという効果
も享受することができる。

【００５７】尚、上記の実施例においては、クランクシ
ャフト２０におけるカウンタウェイト１４_-1，１
４_-12 、及びクランクシャフト４０におけるカウンタウ
ェイト３４ _-1，３４_-8が、それぞれ前記した両端気筒の
カウンタウェイトに相当する。また、上記図４中に記す
Δｍ・ｒ・ tanθが、前記した所定値に相当する。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、両端気筒
のカウンタウェイトを除く他のカウンタウェイトに切削
を施すことなく、適正なバランス修正を実現することが
できる。このため、偏荷重の生じやすい中央のジャーナ
ル部の主軸受周辺に、常に良好なバランスを確保するこ
とができる。また、両端気筒のカウンタウェイトを除く
他のカウンタウェイトを薄肉化することで、バランス修
正効率の低下を招くことなくクランクシャフトの小型化
を図ることができる。このため、本発明に係るクランク
シャフトによれば、バランス修正の際に切削されるカウ
ンタウェイトが特定されていないクランクシャフトを用
いる場合に比して、耐久性、静粛性、生産性に優れ、か
つ小型軽量な内燃機関を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例であるクランクシャフト
の母材である加工体の正面図である。

【図２】本発明の第一の実施例の加工体の左側面図であ
る。

【図３】本発明の第一の実施例の加工体の慣性モーメン
トの分布図である。

【図４】本発明の第一及び第二の実施例の加工体に許容
される慣性モーメントのバラツキ範囲を示す図である。

【図５】本発明の第一の実施例のクランクシャフトの左
側面図である。

【図６】本発明の第二の実施例であるクランクシャフト
の母材である加工体の正面図である。

【図７】本発明の第二の実施例の加工体の左側面図であ
る。

【図８】本発明の第二の実施例の加工体の慣性モーメン
トの分布図である。

【図９】本発明の第二の実施例のクランクシャフトの左
側面図である。

【符号の説明】

１０，３０ 加工体 １２_-1〜１２_-6，３２_-1〜３２_-4 クランクピン １３_-1〜１３_-12 ，３３_-1〜３３_-8 ウェブ １４_-1〜１４_-12 ，３４_-1〜３４_-8 カウンタウェイト １６_-1〜１６_-7，３６_-1〜３６_-5 ジャーナル部 ２０，４０ クランクシャフト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端気筒のカウンタウェイトに、他のカ
   ウンタウェイトに比して所定値だけ大きな慣性モーメン
   トを付与した加工体に、軸回りのバランス修正を施して
   なる内燃機関のクランクシャフトであって、 前記所定値は、前記加工体が公差範囲内で作成された場
   合には、前記両端気筒のカウンタウェイトの切削を行う
   ことで前記バランス修正が可能となる値に設定されてい
   ることを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。