WO2018122965A1 - 内燃機関のクランクシャフト - Google Patents

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crank
crank arm
internal combustion
combustion engine
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Inventor
小林　誠
賢亮 池原
工藤　正博
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06—Crankshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system

Definitions

  • the present invention relates to a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to achieve both reduction in weight of the crankshaft and reduction in vibration.
  • the crankshaft according to the present invention includes a plurality of main journals rotatably supported by the engine body and a plurality of main journals arranged alternately with the main journal in the axial direction and spaced apart from the main journal in the radial direction. And a plurality of crank arms connecting the main journal and the crank pin.
  • the crank arm closest to the flywheel disposed on the rear side of the crankshaft is made thinner in the axial direction of the crank arm farthest from the flywheel.
  • the rear side serving as a spring is highly rigid to improve the eigenvalue, thereby effectively reducing vibration including torsional vibration while reducing weight. Can be reduced.
  • the side view which shows the crankshaft which concerns on 1st Example of this invention The front view which shows the said crankshaft. Explanatory drawing which shows all the crank webs of the said crankshaft in the same direction.
  • (A) is a side view of the crankshaft
  • (B) is a characteristic diagram showing the centrifugal force of the crank arm and the counterweight
  • (C) is a characteristic diagram showing the residual centrifugal force of the crank web.
  • the side view which shows the crankshaft which concerns on 2nd Example of this invention (A) is a side view of the crankshaft, (B) is a characteristic diagram showing the centrifugal force of the crank arm and the counterweight, and (C) is a characteristic diagram showing the residual centrifugal force of the crank web.
  • crankshaft 10 is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine in this embodiment and is forged or cast by a metal material, and a flywheel 11 is attached to the rear end side thereof. It has been.
  • the crankshaft 10 has a total of five main journals 12 (12 # 1, 12 # 2, 12 # 3, 12 # 4, 12 # 5) arranged coaxially and at predetermined intervals in the axial direction.
  • a total of four crankpins 14 (14 # 1, 14 # 2, 14 # 3, 14 # 4) are spaced apart from the main journal 12 in a radial direction at positions alternately with the main journal 12 in the axial direction.
  • a total of eight crank webs 16 (16 # 1, 16 # 2, 16 # 3, 16 # 4, 16 # 5) interposed between the main journal 12 and the crankpin 14. 16 # 6, 16 # 7, 16 # 8).
  • numbers (# 1 to # 8) are assigned in order from the front side of the crankshaft 10.
  • the first main journal 12 # in order from the front side. 1, the second main journal 12 # 2, the third main journal 12 # 3, the fourth main journal 12 # 4, and the fifth main journal 12 # 5.
  • the main journal 12 has a cylindrical or columnar outer peripheral surface that is rotatably supported by a cylinder block (not shown) that is an engine body, and is a crankshaft that is the axial center line of the crankshaft 10. It is coaxially arranged along the center line 10A.
  • the crank pin 14 has a cylindrical or columnar outer peripheral surface so that a large end of a connecting rod (not shown) of each cylinder is rotatably mounted, and is positioned with respect to the crankshaft center line 10A. It is arranged at a position eccentric in the radial direction by a fixed amount.
  • the crank web 16 has a plate-like crank arm 17 extending in the radial direction so as to connect the axial end portion of the main journal 12 and the axial end portion of the crank pin 14, and the crank shaft center line 10A.
  • the structure is a combination of a counterweight 18 that protrudes on the opposite side of the crankpin 14, that is, on the opposite side of the crank arm 17, and reduces the inertial force generated by the movement of a piston and a connecting rod (not shown).
  • a portion of the crank web 16 closer to the crankpin 14 than the main journal 12 corresponds to the crank arm 17, and a portion farther from the crankpin 14 than the main journal 12 corresponds to the counterweight 18. .
  • the size and mass of the counter weight 18 are different depending on the positions where they are arranged.
  • the second counter weight 18 # 2 and the third counter weight 18 # 3 are very small. It is said that.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram in which eight crank webs 16 are arranged in the same direction (orientation) along the crankshaft centerline 10A in order to compare the sizes of the crank webs 16, particularly the crank arms 17 thereof.
  • Each crank web 16 is shown as a view corresponding to a longitudinal sectional view along a line connecting the center of the crankpin 14 and the crankshaft centerline 10A.
  • the crank arm 17 has a narrow flange portion 19 on the crankpin 14 side when viewed in this longitudinal cross-sectional view, and the flange portion 19 is directed toward the crankshaft centerline 10A.
  • the thickness ⁇ D gradually increases.
  • the crank arms 17 # 1 of the other first to seventh crank webs 16 # 1 to # 7 are compared with the crank arms 17 # 8 of the eighth crank web 16 # 8 arranged on the most rear side of the crankshaft 10.
  • the thickness ⁇ D in the axial direction of # 7 is reduced, in other words, the volume and mass are reduced to reduce the weight.
  • “thickness” means an axial dimension at the same radial position of the crank arm 17 (that is, a position where the distance from the crankshaft center line 10A is equal).
  • the thickness ⁇ D is gradually reduced in the order of 3 crank arm 17 # 3> first crank arm 17 # 1.
  • the axial thickness ⁇ D of the crank arm 17 is gradually reduced from the rear side to the front side of the crankshaft 10, that is, the volume and mass are gradually reduced.
  • FIG. 4 shows the distribution of centrifugal force (B) generated by rotation and the distribution of residual centrifugal force (C) in each crank arm region 21 or counterweight region 22.
  • a white area 21 that is not hatched indicates the characteristics of the area near the crankpin 14 with respect to the crankshaft center line 10A, that is, the characteristics of the crank arm area 21 where the crank arm 17 is present.
  • the hatched area 22 indicates the characteristics in the area opposite to the crankpin 14 with respect to the crankshaft center line 10A, that is, in the counterweight area 22 where the counterweight 18 is present.
  • the first crank web 16 # 1 is simply indicated as “# 1”, and the same applies to # 2 to # 8.
  • the centrifugal force in the crank arm region 21 is approximately # 8> # 7, # 6> # 5, # 4> # 3, # 2> # 1, that is, It is set to gradually decrease gradually from the side toward the front side.
  • the axial thickness ⁇ D and mass of the crank arm 17 are also approximately # 8> # 7, # 6> # 5, # 4> # 3, # 2> # 1, That is, it is set so as to gradually decrease gradually from the rear side toward the front side.
  • FIG. 4C shows the residual centrifugal force obtained by synthesizing the centrifugal force in the crank arm region 21 and the centrifugal force in the counterweight region 22, that is, the centrifugal force of the entire crank web 16.
  • the setting is made with an emphasis on the reliability and durability of the crankshaft 10, and the center portion of the crankshaft 10 (between # 4 and # 5) is the center. Is set so that the residual centrifugal force is obtained symmetrically on both sides in the axial direction.
  • the residual centrifugal force in the counterweight region 22 is equal in # 4 and # 5
  • the residual centrifugal force in the crank arm region 21 is equal in # 3 and # 6
  • the crank arm region is in # 2 and # 7.
  • the remaining centrifugal force of 21 is equal, and the remaining centrifugal force of the counterweight region 22 is set to be equal at # 1 and # 8.
  • crankshaft 10B of the second embodiment show a crankshaft 10B of the second embodiment.
  • the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.
  • the axial thickness of the crank web 16 is set so as to minimize the mass and centrifugal force of the entire crankshaft 10B.
  • the centrifugal force in the crank arm region 21 is approximately # 8> # 7, # 6> # 5, # 4> # 3, # 2> # 1 as in the first embodiment. In other words, it is set so as to decrease gradually and gradually from the rear side to the front side. Similar to this centrifugal force, the axial thickness ⁇ D and mass of the crank arm 17 are also approximately # 8> # 7, # 6> # 5, # 4> # 3, # 2> # 1, That is, it is set so as to gradually decrease gradually from the rear side toward the front side.
  • the centrifugal force in the counterweight region 22 is not a symmetrical shape as in the first embodiment, but an asymmetrical and unbalanced setting so as to minimize the mass of the entire crankshaft 10 and the centrifugal force.
  • the centrifugal force of the fourth counterweight 18 and the sixth counterweight 18 is set small, and the centrifugal force of the fifth counterweight 18 is set large.
  • the remaining centrifugal force remains at the rear side as compared with # 4, although the remaining centrifugal force of the counterweight region 22 remains at # 4 and # 5 located in the central portion of the shaft.
  • the remaining centrifugal force of # 5 is large.
  • # 3 and # 6 the remaining centrifugal force in the crank arm region 21 remains, but the remaining centrifugal force in # 6 on the rear side is larger than that in # 3.
  • # 2 and # 7 the remaining centrifugal force of the crank arm region 21 remains, and the magnitudes thereof are substantially equal.
  • # 1 and # 8 the remaining centrifugal force in the counterweight region 22 remains, and the remaining centrifugal force in # 8 on the rear side is larger than that in # 1.
  • the axial thickness is reduced by reducing the thickness ⁇ D, and the lateral width of the crank web 16 having a large contribution to torsional rigidity (direction perpendicular to both the crankshaft centerline 10A and the cylinder centerline, FIG. Therefore, it is possible to effectively reduce the moment of inertia by reducing the weight while minimizing the decrease in torsional rigidity.
  • the axial thickness ⁇ D of the crank arm 17 is gradually reduced from the rear side to the front side of the crankshaft 10 so as to obtain the above-described effects. .
  • both weight reduction and vibration reduction can be satisfactorily achieved.
  • the thickness ⁇ D of the crank arm 17 is reduced, for example, as shown in the first crank arm 17 # 1 of FIG. 3, the thickness ⁇ D of the lower portion 24 near the crankshaft centerline 10A is set. make it thin.
  • the thickness ⁇ D of the lower portion 24 close to the rotation center it is possible to sufficiently secure the bending rigidity that affects the strength of the crankshaft 10 while reducing the moment of inertia.
  • first crank arm 17 # 1 has been described as an example, but the upper part 23 and the lower part 24 are also applied to the other second to seventh crank arms 17 # 2 to # 7 that reduce the thickness ⁇ D.
  • the thickness ⁇ D of at least one of these is made thin.
  • the residual centrifugal force obtained by synthesizing the centrifugal force of the two crank webs 16 located in the center of the crankshaft 10 in the axial direction that is, the centrifugal force of the crank arm 17 and the centrifugal force of the counterweight 18.
  • the force is set to be equal.
  • the load input from the adjacent fourth crank web 16 # 4 and fifth crank web 16 # 5 is applied to the bearing portion of the third main journal 12 # 3 where the maximum load acts by being positioned in the center in the axial direction. Since the load is equivalent and the load acts in a well-balanced manner, it is possible to suppress the occurrence of per piece and improve the reliability and durability.
  • the present invention has been described based on the specific embodiments.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications and changes.
  • the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine, but the present invention can also be applied to other types of internal-combustion engines such as an in-line three-cylinder type and a V-type six-cylinder type. is there.

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Abstract

内燃機関のクランクシャフト（１０）は、機関本体に回転可能に支持される複数のメインジャーナル（１２）と、軸方向に関してメインジャーナル（１２）と交互に配置され、メインジャーナル（１２）に対して径方向に離間して配置される複数のクランクピン（１４）と、メインジャーナル（１２）とクランクピン（１４）とを繋ぐ複数のクランクアーム（１７）と、を有する。クランクシャフト（１０）の後方側から前側に向かうに従って、クランクアーム（１７）の軸方向の肉厚（ΔＤ）を段階的に薄くする。

Description

内燃機関のクランクシャフト
　本発明は、内燃機関のクランクシャフトに関する。
　特許文献１には、内燃機関のクランクシャフトにおける捩り振動を低減するために、フライホイールが設けられた後側から離れるほど、クランクピンとメインジャーナルとを繋ぐクランクウェブ（クランクアーム）の質量を減少させている。具体的には、後側のクランクウェブに比して前側のクランクウェブの径方向寸法（横幅）を小さくしている。
特開平２－１９６１３５号公報
　しかしながら、クランクシャフトの前側のクランクウェブの径方向寸法（横幅）を小さくすると、前側が相対的に軽量化すると同時に捩り剛性も低下してしまう。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトの軽量化及び振動の低減化との両立を図ることを目的としている。
　本発明に係るクランクシャフトは、機関本体に回転可能に支持される複数のメインジャーナルと、軸方向に関してメインジャーナルと交互に配置され、上記メインジャーナルに対して径方向に離間して配置される複数のクランクピンと、上記メインジャーナルと上記クランクピンとを繋ぐ複数のクランクアームと、を有している。そして、上記クランクシャフトの後方側に配置されたフライホイールに最も近いクランクアームに対し、上記フライホイールから最も遠いクランクアームの軸方向の肉厚を薄くしている。
　本発明によれば、マス（錘）となる前側を軽量化しつつ、バネとなる後側を高剛性にして固有値を向上させることで、軽量化を図りつつ、捩り振動を含めた振動を有効に低減することができる。
本発明の第１実施例に係るクランクシャフトを示す側面図。 上記クランクシャフトを示す正面図。 上記クランクシャフトの全てのクランクウェブを同じ向きで示す説明図。 （Ａ）が上記クランクシャフトの側面図、（Ｂ）がクランクアーム及びカウンターウェイトの遠心力を示す特性図、（Ｃ）がクランクウェブの残存遠心力を示す特性図。 本発明の第２実施例に係るクランクシャフトを示す側面図。 （Ａ）が上記クランクシャフトの側面図、（Ｂ）がクランクアーム及びカウンターウェイトの遠心力を示す特性図、（Ｃ）がクランクウェブの残存遠心力を示す特性図。
　以下、図示実施例により本発明を説明する。図１～図３を参照して、クランクシャフト１０は、この実施例では直列４気筒型内燃機関に適用されるものであり、金属材料により鍛造又は鋳造され、その後端側にフライホイール１１が取り付けられている。
　このクランクシャフト１０は、合計５個のメインジャーナル１２（１２＃１，１２＃２，１２＃３，１２＃４，１２＃５）が同軸上かつ軸方向に所定間隔毎に配置されるとともに、これらメインジャーナル１２と軸方向に交互の位置に、合計４つのクランクピン１４（１４＃１，１４＃２，１４＃３，１４＃４）がメインジャーナル１２から所定距離だけ径方向に離間した位置に配置され、かつ、これらメインジャーナル１２とクランクピン１４との間に介装される合計８個のクランクウェブ１６（１６＃１，１６＃２，１６＃３，１６＃４，１６＃５，１６＃６，１６＃７，１６＃８）が設けられている。
　なお、複数の構成要素の各々を区別する場合、クランクシャフト１０の前側から順に番号（＃１～＃８）を付しており、例えばメインジャーナル１２の場合、前側より順に第１メインジャーナル１２＃１，第２メインジャーナル１２＃２，第３メインジャーナル１２＃３，第４メインジャーナル１２＃４，及び第５メインジャーナル１２＃５となる。
　メインジャーナル１２は、機関本体であるシリンダブロック（図示省略）に回転可能に支持されるように、外周面が断面円形の円筒状もしくは円柱状をなし、クランクシャフト１０の軸中心線であるクランク軸中心線１０Ａに沿って同軸上に配置されている。クランクピン１４は、各気筒のコネクティングロッド（図示省略）の大端部が回転可能に取り付けられるように、外周面が断面円形の円筒状もしくは円柱状をなし、クランク軸中心線１０Ａに対して所定量だけ径方向に偏心した位置に配置されている。
　クランクウェブ１６は、メインジャーナル１２の軸方向端部とクランクピン１４の軸方向端部とを繋ぐように、径方向に延在する板状をなすクランクアーム１７と、クランク軸中心線１０Ａに対してクランクピン１４と反対側、つまりクランクアーム１７と反対側に突出し、図示せぬピストン及びコネクティングロッドの運動により生じる慣性力を軽減するカウンターウェイト１８と、を組み合わせた構造となっている。基本的には、クランクウェブ１６のうち、メインジャーナル１２よりもクランクピン１４寄りの部分がクランクアーム１７に相当し、メインジャーナル１２よりもクランクピン１４から遠い側の部分がカウンターウェイト１８に相当する。
　カウンターウェイト１８の大きさ及び質量は、配置される位置に応じて異なるものとなっており、例えばこの実施例では、第２カウンターウェイト１８＃２と第３カウンターウェイト１８＃３が非常に小さいものとされている。
　図３は、クランクウェブ１６、特にそのクランクアーム１７の大きさを比較するために、クランク軸中心線１０Ａに沿って８個のクランクウェブ１６を同じ方向（向き）に配置した説明図である。各クランクウェブ１６は、クランクピン１４の中心とクランク軸中心線１０Ａとを結ぶ線に沿う縦断面図に相当する図として示している。同図に示すように、クランクアーム１７は、この縦断面図で見た場合、クランクピン１４側の先端部分が細いフランジ部１９となっており、このフランジ部１９からクランク軸中心線１０Ａへ向けて徐々に肉厚ΔＤが大きくなる形状をなしている。
　そして、クランクシャフト１０の最も後方側に配置された第８クランクウェブ１６＃８のクランクアーム１７＃８に対し、他の第１～第７クランクウェブ１６＃１～＃７のクランクアーム１７＃１～＃７の軸方向の肉厚ΔＤを薄くし、言い換えると体積及び質量を小さくして軽量化している。ここで、「肉厚」とは、クランクアーム１７の同じ径方向位置（つまり、クランク軸中心線１０Ａからの距離が等しい位置）における軸方向寸法を意味している。例えば、図３の第１クランクアーム１７＃１には、第３クランクアーム１７＃３と第７クランクアーム１７＃７の外径線を併せて描いており、第７クランクアーム１７＃７＞第３クランクアーム１７＃３＞第１クランクアーム１７＃１の順に肉厚ΔＤが段階的に薄くなっている。このように、クランクシャフト１０の後方側から前方側へ向けて、クランクアーム１７の軸方向の肉厚ΔＤを段階的に薄くし、つまり体積及び質量を徐々に小さくしている。
　図４は、各クランクアーム領域２１あるいはカウンターウェイト領域２２において、回転で発生する遠心力の分布（Ｂ）及び残存遠心力の分布（Ｃ）を示している。図中の棒グラフにおいて、ハッチングを施していない白抜きの領域２１は、クランク軸中心線１０Ａに対してクランクピン１４寄りの領域、つまり概ねクランクアーム１７が存在するクランクアーム領域２１の特性を示している。また、ハッチングを施した領域２２は、クランク軸中心線１０Ａに対してクランクピン１４とは反対側の領域、つまり概ねカウンターウェイト１８が存在するカウンターウェイト領域２２における特性を示している。なお、図中、第１クランクウェブ１６＃１には単に「＃１」と記し、以下、＃２～＃８も同様である。
　図４（Ｂ）に示すように、クランクアーム領域２１における遠心力は、概ね＃８＞＃７，＃６＞＃５，＃４＞＃３，＃２＞＃１となっており、つまり後側から前側へ向けて段階的・徐々に小さくなるように設定されている。この遠心力と同様、クランクアーム１７の軸方向の肉厚ΔＤ及び質量もまた、概ね＃８＞＃７，＃６＞＃５，＃４＞＃３，＃２＞＃１となっており、つまり後側から前側へ向けて段階的・徐々に小さくなるように設定されている。
　図４（Ｃ）は、クランクアーム領域２１における遠心力と、カウンターウェイト領域２２における遠心力と、を合成した残存遠心力、つまりはクランクウェブ１６全体の遠心力を示している。同図に示すように、この第１実施例では、クランクシャフト１０の信頼性・耐久性を重視した設定となっており、クランクシャフト１０の軸中央部（＃４と＃５の間）を中心として、軸方向両側へ対称に残存遠心力が得られるように設定されている。具体的には、＃４，＃５ではカウンターウェイト領域２２の残存遠心力が等しくなり、＃３，＃６ではクランクアーム領域２１の残存遠心力が等しくなり、＃２，＃７ではクランクアーム領域２１の残存遠心力が等しくなり、＃１，＃８ではカウンターウェイト領域２２の残存遠心力が等しくなるように設定されている。
　図５及び図６は第２実施例のクランクシャフト１０Ｂを示している。なお、第１実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この第２実施例では、クランクシャフト１０Ｂ全体の質量及び遠心力を最小化するように、クランクウェブ１６の軸方向の肉厚ΔＤを設定している。
　図６（Ｂ）に示すように、クランクアーム領域２１における遠心力は、第１実施例と同様、概ね＃８＞＃７，＃６＞＃５，＃４＞＃３，＃２＞＃１となっており、つまり後側から前側へ向けて段階的・徐々に小さくなるように設定されている。この遠心力と同様、クランクアーム１７の軸方向の肉厚ΔＤ及び質量もまた、概ね＃８＞＃７，＃６＞＃５，＃４＞＃３，＃２＞＃１となっており、つまり後側から前側へ向けて段階的・徐々に小さくなるように設定されている。
　一方、カウンターウェイト領域２２における遠心力は、クランクシャフト１０全体の質量及び遠心力を最小化するように、第１実施例のような対称形ではなく、非対称でアンバランスな設定となり、具体的には、第１実施例に比して、第４カウンターウェイト１８と第６カウンターウェイト１８の遠心力が小さく、第５カウンターウェイト１８の遠心力が大きく設定されている。
　図６（Ｃ）に示すように、残存遠心力は、軸中央部に位置する＃４と＃５では、カウンターウェイト領域２２の残存遠心力が残存するものの、＃４に比して後方側の＃５の残存遠心力が大きい。また、＃３，＃６ではクランクアーム領域２１の残存遠心力が残存するものの、＃３に比して後方側の＃６の残存遠心力が大きい。＃２，＃７ではクランクアーム領域２１の残存遠心力が残り、その大きさはほぼ等しい。＃１，＃８ではカウンターウェイト領域２２の残存遠心力が残り、＃１に比して後方側の＃８の残存遠心力が大きい。
　次に、上述した実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に列記する。
　［１］クランクシャフト１０の後方側に配置されたフライホイール１１に最も近いクランクウェブ１６＃８、特にそのクランクアーム１７＃８に対し、他のクランクアーム１７＃１～＃７、特にフライホイール１１から最も遠いクランクアーム１７＃１の軸方向の肉厚ΔＤを薄くしているため、マス（錘）となる前側を軽量化しつつ、バネとなる後側を高剛性にして固有値を向上させることで、軽量化を図りつつ、捩り振動を含めたマウント振動を有効に低減することができる。また、軸方向の肉厚ΔＤを薄くすることにより軽量化を図っており、捩り剛性に対する寄与度の大きいクランクウェブ１６の横幅（クランク軸中心線１０Ａ及びシリンダ中心線の双方に直交する方向、図２の左右方向）を低減させる必要がないので、捩り剛性の低下を最小限に抑制しつつ、軽量化により慣性モーメントを有効に低減することができる。
　［２］より具体的には、上記の作用効果が得られるように、クランクシャフト１０の後方側から前方側へ向けて、クランクアーム１７の軸方向の肉厚ΔＤを段階的に薄くしている。これによって、軽量化と振動の低減化とを良好に両立することができる。
　［３］クランクアーム１７の肉厚ΔＤを薄くする場合、例えば図３の第１クランクアーム１７＃１に示すように、クランクピン１４寄り（図３の上寄り）である上側部分２３の肉厚ΔＤを薄くする。このように回転中心から離れた上側部分２３の肉厚ΔＤを薄くすることで、遠心力を効果的に低減することができ、効率良く慣性モーメントを低減することができる。
　［４］また、クランクアーム１７の肉厚ΔＤを薄くする場合、例えば図３の第１クランクアーム１７＃１に示すように、クランク軸中心線１０Ａ寄りである下側部分２４の肉厚ΔＤを薄くする。このように回転中心に近い下側部分２４の肉厚ΔＤを薄くすることによって、慣性モーメントを低減しつつ、クランクシャフト１０の強度等に影響する曲げ剛性を十分に確保することができる。
　［５］更に、クランクアーム１７の肉厚ΔＤを薄くする場合、例えば第１クランクアーム１７＃１では、クランクピン１４寄りである上側部分２３と、クランク軸中心線１０Ａ寄りである下側部分２４と、の双方の肉厚ΔＤを薄くしている。これにより、上記［３］と［４］の平均的・中間的な作用効果を得ることができ、つまり慣性モーメントの低減と曲げ剛性の向上とを適正なレベルで両立することができる。
　なお、ここでは第１クランクアーム１７＃１を例にとって説明したが、肉厚ΔＤを薄くする他の第２～第７クランクアーム１７＃２～＃７についても、上側部分２３と下側部分２４の少なくとも一方の肉厚ΔＤを薄くしている。
　［６］上記第１実施例では、クランクシャフト１０の軸方向の中央に位置する２つのクランクウェブ１６の遠心力、つまりクランクアーム１７の遠心力とカウンターウェイト１８の遠心力とを合成した残存遠心力が同等となるように設定している。これによって、軸方向中央に位置することで最大荷重が作用する第３メインジャーナル１２＃３の軸受部分では、隣接する第４クランクウェブ１６＃４と第５クランクウェブ１６＃５から入力する荷重が同等となり、バランス良く荷重が作用することから、片当たりの発生を抑制し、信頼性及び耐久性を向上することができる。
　以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では直列４気筒型の内燃機関に本発明を適用しているが、直列３気筒型やＶ型６気筒型のような他の形式の内燃機関にも本発明を適用可能である。
１０，１０Ｂ…クランクシャフト
１１…フライホイール
１２…メインジャーナル
１４…クランクピン
１６…クランクウェブ
１７…クランクアーム
１８…カウンターウェイト

Claims (6)

  1. 　機関本体に回転可能に支持される複数のメインジャーナルと、
    　軸方向に関してメインジャーナルと交互に配置され、上記メインジャーナルに対して径方向に離間して配置される複数のクランクピンと、
    　上記メインジャーナルと上記クランクピンとを繋ぐ複数のクランクアームと、を有する内燃機関のクランクシャフトにおいて、
    　上記クランクシャフトの後方側に配置されたフライホイールに最も近いクランクアームに対し、上記フライホイールから最も遠いクランクアームの軸方向の肉厚を薄くした、
    内燃機関のクランクシャフト。
  2. 　上記クランクシャフトの後方側から前方側へ向けて、上記クランクアームの軸方向の肉厚を段階的に薄くした、
    請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフト。
  3. 　上記クランクアームの軸方向の肉厚を薄くするクランクアームでは、上記クランクピン寄りである上側部分の肉厚を薄くした、
    請求項１又は２に記載の内燃機関のクランクシャフト。
  4. 　上記クランクアームの軸方向の肉厚を薄くするクランクアームでは、クランクシャフトの軸中心線寄りである下側部分の肉厚を薄くした、
    請求項１又は２に記載の内燃機関のクランクシャフト。
  5. 　上記クランクアームの軸方向の肉厚を薄くするクランクアームでは、上記クランクピン寄りである上側部分と、クランクシャフトの軸中心線寄りである下側部分と、の肉厚を薄くした、
    請求項１又は２に記載の内燃機関のクランクシャフト。
  6. 上記クランクシャフトの軸中心線に対して上記クランクアームと反対側に突出するカウンターウェイトと、上記クランクアームと、を有するクランクウェブを有し、
    　上記クランクシャフトの軸方向の中央に位置する２つのクランクウェブの遠心力が同等となるように設定した、
    請求項１～５のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
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