(57)【要約】【課題】クランクピンとメインジャーナルとが軸方向から見てオーパラップする場合であっても軽量化に好適なクランクシャフトを提供する。【解決手段】メインジャーナル６を挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピン５との間において、軸方向左右のクランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側から夫々メインジャーナル６に向けて、当該クランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する一対の軽量穴２０を形成すると共に、前記対向する一対の軽量穴２０は、互いにその軸線が不一致とされて、該軸線同士が交差することがなく、前記対向する一対の軽量穴２０の先端は、メインジャーナル６内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差されて、形成される空間同士が連通されている。【選択図】図２
2010196720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクピンとメインジャーナルとが交互に配置されてクランクウェブを介して連結され、軸方向から見てクランクピンとメインジャーナルとがオーパラップしているクランクシャフトであり、
前記メインジャーナルを挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピンとの間において、当該一方のクランクピンの当該メインジャーナルから離れたクランクウェブ側からメインジャーナルに向けて、当該一方のクランクピン、クランクウェブを夫々貫通させて、メインジャーナルの中央領域に達する軽量穴を形成すると共に、
当該他方のクランクピンの当該メインジャーナルから離れたクランクウェブ側からメインジャーナルに向けて、当該他方のクランクピン、クランクウェブを夫々貫通させて、メインジャーナルの中央領域に達する軽量穴を形成し、
前記対向する一対の軽量穴は、互いにその軸線が不一致とされて、該軸線同士が交差することがなく、
前記対向する一対の軽量穴の先端は、メインジャーナル内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差されて、形成される空間同士が連通されていることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
前記一対の軽量穴は、クランクウェブ側の開口端及び開口端が形成されたクランクウェブとクランクピンとの接続部に近接する部位において相対的に小径に形成され、その他の部位で相対的に大径に形成された中ぐり穴により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記各軽量穴のクランクウェブ側の開口端には栓体が挿入されて一対の軽量穴内の空間が閉塞され、メインジャーナルを少なくとも半径方向に貫通する油穴を介して前記空間内に潤滑油が導入され、各クランクピンを少なくとも半径方向に貫通する油穴を介して空間内の潤滑油をクランクピン表面の潤滑部位に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランクシャフト。
【請求項４】
前記クランクピンに設けられる油穴は、当該軽量穴が配置された面に沿って配置されていることを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフト。
【請求項５】
前記クランクピン及びメインジャーナルに設けられる油穴は、当該軽量穴が配置された面に対して直角方向に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフト。
【請求項６】
前記クランクピンに設けられる油穴は、当該軽量穴が配置された面と当該面に対する直角方向面との間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフト。
【請求項７】
前記クランクシャフトの各メインジャーナル、各クランクピン及び前記一対の軽量穴は、それらの軸心が同一面内に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のクランクシャフト。
【請求項８】
前記クランクシャフトの各クランクピン及び各クランクピンを貫通する軽量穴は、メインジャーナルに対して等角度に配置された面内に設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のクランクシャフト。
【請求項９】
前記クランクシャフトは、ピストンとピストンピンを介して連結されるアッパーリンクと、このアッパーリンクとクランクシャフトのクランクピンとに連結されるロアリンクと、前記クランクシャフトと略平行に配置したコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに一端が揺動可能に連結されると共に、前記ロアリンクに他端が連結されるコントロールリンクとで構成される複リンク機構を有するピストン-クランク機構の内燃機関に装備されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一つに記載のクランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトに関し、特に、軽量化に好適なクランクシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から軽量化のため、クランクピン及びメインジャーナルに軸方向の中空穴を形成した内燃機関のクランクシャフトが知られている(特許文献１、２参照)。
【０００３】
特許文献１では、クランクピン部とジャーナル部とがパイプ材で形成され、クランクアーム部にはクランクピン部とジャーナル部との結合部としてパイプ材の外径より大径の穴が設けられ、クランクピン部およびジャーナル部を夫々形成するパイプ材の端部を拡管して前記クランクアームの穴の内面に接合するよう構成している。
【０００４】
特許文献２では、鋳造により一体に形成されるクランクシャフトであり、クランクピン部およびジャーナル部を軸方向に貫通させた状態で中空穴が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−１７７８２２号公報
【特許文献２】実公平２−３６９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、軽量化のためにクランクピン及びメインジャーナルに軸方向の貫通穴を設けるものであるため、クランクシャフトの軸方向端部より見てクランクピンとメインジャーナルとが大きくオーパラップするクランクシャフトに適用した場合に、前記オーパラップしている領域を除いて前記貫通穴を設けることとなり、設ける貫通穴が小さくなり、充分な軽量化が図れない不具合があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、クランクピンとメインジャーナルとが軸方向から見てオーパラップする場合であっても軽量化に好適なクランクシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、メインジャーナルを挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピンとの間において、当該一方のクランクピンの当該メインジャーナルから離れたクランクウェブ側からメインジャーナルに向けて、当該一方のクランクピン、クランクウェブを夫々貫通させて、メインジャーナルの中央領域に達する軽量穴を形成すると共に、当該他方のクランクピンの当該メインジャーナルから離れたクランクウェブ側からメインジャーナルに向けて、当該他方のクランクピン、クランクウェブを夫々貫通させて、メインジャーナルの中央領域に達する軽量穴を形成し、前記対向する一対の軽量穴は、互いにその軸線が不一致とされて、該軸線同士が交差することがなく、前記対向する一対の軽量穴の先端は、メインジャーナル内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差されて、形成される空間同士が連通されている。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明では、メインジャーナルを挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピンとの間において、軸方向左右のクランクピンの当該メインジャーナルから離れたクランクウェブ側から夫々メインジャーナルに向けて、当該クランクピン、クランクウェブを夫々貫通させて、メインジャーナルの中央領域に達する一対の軽量穴を形成すると共に、前記対向する一対の軽量穴は、互いにその軸線が不一致とされて、該軸線同士が交差することがなく、前記対向する一対の軽量穴の先端は、メインジャーナル内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差されて、形成される空間同士が連通されている。このため、クランクピンの軸受け面との間に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在することを考慮しても、軽量穴の内径を大きくして中空構造とすることができ、効果的に軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示すクランクシャフトを適用する複リンク機構のピストン-クランク機構を有する内燃機関の概略構成図。
【図２】同じくクランクシャフトの第１実施形態を示す側面図。
【図３】図２のＦ−Ｆ線による断面図。
【図４】油穴の第２実施例を示すクランクシャフトの側面図。
【図５】油穴の第３実施例を示すクランクシャフトの断面図。
【図６】第２実施形態のクランクシャフトを示す側面図。
【図７】第３実施形態を適用するクランクシャフトの斜視図。
【図８】軽量穴の構成を示す概要図。
【図９】比較例のクランクシャフトを示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のクランクシャフトを各実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明を適用する複リンク機構のピストン−クランク機構を有する内燃機関の概略構成図、図２はクランクシャフトの第１実施形態を示す側面図である。図１に基づき、先ず、内燃機関の複リンク機構のピストン−クランク機構を説明する。
【００１３】
前記複リンク機構のピストン−クランク機構を有する内燃機関は、シリンダブロック１の気筒列に沿って形成された複数のシリンダ２内に昇降可能に配設されたピストン３とクランクシャフト４のクランクピン５とをアッパーリンク１１及びロアリンク１２により機械的に連携させて複リンク機構を構成する。具体的には、各ピストン３のピストンピン３Ａに回転可能にアッパーリンク１１の一端が連結され、アッパーリンク１１の他端とロアリンク１２とが第１連結ピン１１Ａを介して互いに回転可能に連結され、ロアリンク１２はクランクピン５に回転可能に連結されている。
【００１４】
前記各ロアリンク１２には、第２連結ピン１２Ａを介して夫々コントロールリンク１３の一端が回転可能に連結され、このコントロールリンク１３の他端は、シリンダブロック１に回転可能に設けたコントロールシャフト１４の偏心軸１４Ａに揺動可能に支持されている。ロアリンク１２に連結するクランクピン５、第１連結ピン１１Ａ、及び第２連結ピン１２Ａの連結位置は、同一直線上ではなく、略三角形状をなすように配置されている。
【００１５】
前記コントロールリンク１３の揺動中心であるコントロールシャフト１４の偏心軸１４Ａは、コントロールシャフト１４の回転角度位置を制御することにより、その支持位置を可変制御することができる。コントロールシャフト１４の軸端には、ウォームホイール１５が結合され、このウォームホイール１５に噛合うウォームギヤ１６をアクチュエータモータ１７により回転駆動することにより、コントロールシャフト１４の回転角度位置が制御される。
【００１６】
この複リンク機構による圧縮比可変機構では、アクチュエータモータ１７によりウォームギヤ１６およびウォームホイール１５を介してコントロールシャフト１４の回転位置を制御し、偏心軸１４Ａが上方に偏心されている場合にはピストン上死点位置が最も低くなり最も低い圧縮比とできる一方、コントロールシャフト１４を回転させて偏心軸１４Ａを徐々に下方に変位させるに連れてピストン上死点位置が上昇されて高圧縮比側に移行し、偏心軸１４Ａが最下方に偏心された場合にはピストン上死点位置が最も高くでき最も高い圧縮比とすることができる。本機構によるピストンモーションは単振動に近い特徴があり、上死点付近のピストン３の移動量が少ない特徴を有している。
【００１７】
そして、図示しない機関コントローラには、機関回転数、機関負荷、吸入負圧、排気温度、水温センサ等よりの冷却水温、吸気温度、および、ノックセンサよりのノック信号等の各信号が入力される。機関コントローラはこれらの入力信号に基づいて、機関の運転状態を判定し、運転状態に応じた機関の目標圧縮比を演算し、演算で得た目標圧縮比となるようアクチュエータモータ１７への回転角度位置指令を出力する。アクチュエータモータ１７の回転角度位置は内蔵された図示しないモータエンコーダにより検出されて機関コントローラへフィードバックされる。
【００１８】
前記圧縮比可変機構は、機関コントローラにより、機関の低負荷低回転領域（ＥＧＲ成層燃焼モード（第１の燃焼モード）での内部ＥＧＲ領域）においては、アクチュエータモータ１７および複リンク機構を作動させてピストン上死点位置を上昇させて高圧縮比に設定される。機関負荷若しくは機関回転が上昇するに連れてピストン上死点位置を下げ、圧縮比を低下させ（「内部＋外部」ＥＧＲ領域）、高負荷高回転領域（均質燃焼モード（第２の燃焼モード））においては低圧縮比となるよう設定されている。これにより、低負荷低回転領域では燃費を向上させ、高負荷高回転領域ではノッキングの回避により出力を向上させる。
【００１９】
前記複リンク機構のピストン-クランク機構を有する内燃機関においては、同排気量、同気筒数の従来エンジンに比較して、図２に示すように、クランクピン５の外径が小さく、メインジャーナル６の外径が大きく、クランク半径が小さい特徴を備える。
【００２０】
即ち、４気筒エンジンのクランクシャフト４は、ロアリンク１２(１〜４番気筒に対する)を支承するクランクピン５(＃１〜＃４)と、これらクランクピン５の前後においてシリンダブロック１にクランクシャフト４を支承するメインジャーナル６(＃１〜＃５)と、各クランクピン５とメインジャーナル６とを互いに結ぶクランクウェブ７、および各クランクウェブ７に対してクランクシャフト４の回転中心を挾んで対向する位置に所定の質量を付加するカウンタウェイト８等から構成される。
【００２１】
なお、図２に示す４気筒エンジンのクランクシャフト４は、吸排気弁のカムシャフトを駆動するためのチェーンスプロケットが結合される前端近傍を含めて、クランクシャフト４の前方部分のみを示している。
【００２２】
隣接する(図示例では＃１と＃２)クランクピン５同士はクランクウェブ７及び＃２メインジャーナル６を挟んで対向するクランク角度位置に配置されている。各クランクピン５はロアリンク１２を支承するために比較的小径に形成され、各メインジャーナル６はクランクピン５に比較して大径に形成されている。各クランクピン５と各メインジャーナル６とは、図３に示すように、クランクシャフト４の軸線に直角な断面内において、オーバラップさせた状態で配置されている。
【００２３】
本実施形態のクランクシャフト４は、各メインジャーナル６を挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピン５との間において、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該クランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を形成する。
【００２４】
図示例では、＃２メインジャーナル６を挟んでその両側の＃１クランクピン５、＃２クランクピン５(両側のクランクウェブ７を含む)間において、軽量穴２０を設けるものについて説明しているが、各メインジャーナル６とクランクピン５とが軸方向に交互に配置されているクランクシャフト４であれば、＃１〜＃５メインジャーナル６間に＃１〜＃４クランクピン５が交互に配置されることとなる。このため、前記した軽量穴２０は、＃２、＃３クランクピン５及び＃３メインジャーナル６間、＃３、＃４クランクピン５及び＃４メインジャーナル６間にも、同様に構成することができる。以下では、説明を簡略にするため、＃２メインジャーナル６を挟んでその両側の＃１クランクピン５、＃２クランクピン５(両側のクランクウェブ７を含む)間において、軽量穴２０を設けるものについてのみ、説明する。
【００２５】
前記軽量穴２０は当該クランクピン５(＃１及び＃２)の軸心とメインジャーナル６(＃２)の軸心とを含む共通面に沿って配置される。軽量穴２０は、隣接気筒のクランクウェブ７外端からドリル等により穴加工して形成する。そして、前記軽量穴２０は、クランクピン５(＃１及び＃２)の外側におけるクランクウェブ７との接続部分を貫通させる際に、クランクピン５の軸受け面との間(図中、Ａ部分及びＢ部分)に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在するよう、前記共通面内に配置される。対向する一対の軽量穴２０は、クランクピン５のオフセット方向において互いに、その軸線がオフセットしている。すなわち、当該対向する一対の軽量穴２０の軸線は、メインジャーナル６の中心線とは、それぞれメインジャーナル６の軸方向長さの中間点を越えた位置にて交差しており、一対の軽量穴２０の軸線同士は互いにオフセットしており交差することがない。
【００２６】
図９は比較例のクランクシャフトである。この比較例においては、メインジャーナル６を挟んで軸方向両側に配置されているクランクピン５間において、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側から他方のクランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側に向けて、当該クランクピン５、メインジャーナル６及び他方のクランクピン５を夫々貫通させて、一本の繋がった軽量穴２０Ａを形成したものである。この比較例のクランクシャフトにおいては、一本の繋がった軽量穴２０Ａであるため、クランクピン５の軸受け面との間(図中、Ａ部分及びＢ部分)に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在するようにするために、軽量穴２０Ａの内径を大きくできない不具合がある。
【００２７】
しかしながら、本実施形態のクランクシャフト４においては、前記一対の軽量穴２０の軸線のオフセットにより、クランクピン５の軸受け面との間(図中、Ａ部分及びＢ部分)に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在することを考慮しても、軽量穴２０の内径を大きくすることができる。軽量穴２０の内径は、クランクピン５とメインジャーナル６とのオーパラップ量が大きくなれば、その分だけ大きい寸法の内径とすることができ、クランクシャフト４の軽量化を促進できる。
【００２８】
前記複リンク機構のピストン-クランク機構を有する内燃機関においては、同排気量、同気筒数の従来エンジンに比較して、クランクピン５の外径が小さく、メインジャーナル６の外径が大きく、クランク半径が小さい特徴を備える。このため、クランクシャフト４に設ける軽量穴２０の内径をより大きく、また、メインジャーナル６の外径大に応じて、軽量穴２０の径方向拡大を容易となる。
【００２９】
また、本実施形態のクランクシャフト４において、前記一対の軽量穴２０の先端は、メインジャーナル６内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差して、穴加工を行い、形成される空間同士が連通されるよう構成している。また、互いに相手穴の空間に到達するよう交差して、穴加工が行われるため、ドリル等よりなる工具の先端の尖った先端により形成される、尖った先端面が一対の軽量穴２０で形成される空間の表面に残らないようにしている。このため、一対の軽量穴２０の内面には尖った窪みが存在しないこととなり、クランクシャフト４の疲労強度を向上でき、その耐久性の向上することができる。
【００３０】
各軽量穴２０のクランクウェブ７に開口している開口端部には、盲栓としての球体２１が圧入されて、一対の軽量穴２０は閉じた空間に形成される。そして、各クランクピン５及びメインジャーナル６を半径方向に貫通させて形成した油穴２２，２３が、前記一対の軽量穴２０に連通させて設けられる。このため、エンジンの図示しないメインギャラリからクランクケースに設けた油通路を介してメインジャーナル６の外周に供給された潤滑油を、メインジャーナル６に設けた油穴２３を介して一対の軽量穴２０内に導入し、軽量穴２０から各クランクピン５に設けた油穴２２を介してクランクピン５外周へと導き、ロアリンク１２との間の潤滑を行うことができる。各軽量穴２０はメインジャーナル６内の領域から各クランクピン５に向かって半径方向外側に向かって傾斜しているため、クランクシャフト４の回転による遠心力によりメインジャーナル６内の領域からクランクピン５内の領域に向かって潤滑油を供給することができ、潤滑油を効果的にクランクピン５回りに供給することができる。
【００３１】
図１は油穴２２の構成を示す第１実施例であり、前記クランクピン５に半径方向に貫通させて設ける油穴２２Ａは、軽量穴２０を形成する面内に沿った方向に設ける構成としている。このため、クランクピン５領域の軽量穴２０に導入された潤滑油は、クランクシャフト４の回転による遠心力により、軽量穴２０を形成する面に沿った方向に形成された油穴２２Ａに導かれて外側に送られ、潤滑油のロアリンク１２との摺動部への配送が容易となる。
【００３２】
図４は油穴２２、２３の構成を示す第２実施例であり、前記クランクピン５及びメインジャーナル６に半径方向に貫通させて設ける油穴２２Ｂ、２３Ｂは、軽量穴２０を形成する面に対して直角方向に設ける構成としている。このため、内燃機関の燃焼による筒内圧荷重がアッパーリンク１１からロアリンク１２軸受を介してクランクシャフト４に作用する方向(図中の矢印Ｃ参照)を避けた方向に、前記油穴２２Ｂ、２３Ｂが開口されることとなり、クランクピン５及びメインジャーナル６とこれらを支持する軸受け間の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図５は油穴２２の構成を示す第３実施例であり、軽量穴２０を形成する面とその垂直方向との間に油穴２２Ｃを設ける構成としている。このため、クランクシャフト４の回転遠心力による潤滑油のクランクピン５・ロアリンク１２の軸受け部への配送を容易にしつつ、内燃機関の燃焼による筒内圧荷重がアッパーリンク１１からロアリンク１２軸受を介してクランクシャフト４に作用する方向(図中の矢印参照)を避けた方向に、前記油穴２２Ｃが開口されることとなり、クランクピン５とこれらを支持する軸受け間の耐久性を向上させることができる。即ち、良好な潤滑と、クランクピン５を支持する軸受け間の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態において、内燃機関のクランクシャフト４として、複リンク機構のピストン-クランク機構を備える内燃機関のクランクシャフト４について説明したが、図示はしないが、複リンク機構を備えない内燃機関のクランクシャフトであっても、クランクピン５とメインジャーナル６とが軸方向から見てオーパラップしているクランクシャフトであればよい。
【００３５】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３６】
（ア）クランクピン５とメインジャーナル６とが交互に配置されてクランクウェブ７を介して連結され、軸方向から見てクランクピン５とメインジャーナル６とがオーパラップしているクランクシャフト４であり、前記メインジャーナル６を挟んで軸方向両側に配置されている各クランクピン５との間において、当該一方のクランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該一方のクランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を形成すると共に、当該他方のクランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該他方のクランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を形成し、前記対向する一対の軽量穴２０は、当該クランクピン５のオフセット方向に互いにその軸線がオフセットされ、前記対向する一対の軽量穴２０の先端は、メインジャーナル６内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差されて、形成される空間同士が連通されている。このため、クランクピン５の軸受け面との間に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在することを考慮しても、軽量穴２０の内径を大きくして中空構造とすることができ、効果的に軽量化を図ることができる。
【００３７】
(イ)各軽量穴２０のクランクウェブ７側の開口端には栓体２１が挿入されて一対の軽量穴２０内の空間が閉塞され、メインジャーナル６を少なくとも半径方向に貫通する油穴２３を介して前記空間内に潤滑油が導入され、各クランクピン５を少なくとも半径方向に貫通する油穴２２を介して空間内の潤滑油をクランクピン５表面の潤滑部位に供給するため、各軽量穴２０はメインジャーナル６内の領域から各クランクピン５に向かって半径方向外側に向かって傾斜しており、クランクシャフト４の回転による遠心力によりメインジャーナル６内の領域からクランクピン５内の領域に向かって潤滑油を供給することができ、潤滑油を効果的にクランクピン５回りに供給することができる。
【００３８】
(ウ)図２に示すように、クランクピン５に設けられる油穴２２Ａは、当該軽量穴２０が配置された面に沿って配置されているため、クランクピン５領域の軽量穴２０に導入された潤滑油は、クランクシャフト４の回転による遠心力により、軽量穴２０を形成する面に沿った方向に形成された油穴２２Ａに導かれて外側に送られ、潤滑油のロアリンク１２との摺動部への配送が容易となる。
【００３９】
(エ)図４に示すように、クランクピン５及びメインジャーナル６に設けられる油穴２２Ｂ、２３Ｂは、当該軽量穴２０が配置された面に対して直角方向に配置されているため、内燃機関の燃焼による筒内圧荷重がアッパーリンク１１からロアリンク１２軸受を介してクランクシャフト４に作用する方向を避けた方向に、前記油穴２２Ｂ、２３Ｂが開口されることとなり、クランクピン５及びメインジャーナル６とこれらを支持する軸受け間の耐久性を向上させることができる。
【００４０】
(オ)図５に示すように、クランクピン５に設けられる油穴２２Ｃは、当該軽量穴２０が配置された面と当該面に対する直角方向面との間に配置されているため、良好な潤滑と、クランクピン５を支持する軸受け間の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
(カ)クランクシャフト４の各メインジャーナル６、各クランクピン５及び前記一対の軽量穴２０は、それらの軸心が同一面内に配置されているため、４気筒のクランクシャフト４の軽量化に効果的である。
【００４２】
(キ)クランクシャフト４は、ピストン３とピストンピン３Ａを介して連結されるアッパーリンク１１と、このアッパーリンク１１とクランクシャフト４のクランクピン５とに連結されるロアリンク１２と、前記クランクシャフト４と略平行に配置したコントロールシャフト１４と、このコントロールシャフト１４に一端が揺動可能に連結されると共に、前記ロアリンク１２に他端が連結されるコントロールリンク１３とで構成される複リンク機構を有するピストン-クランク機構の内燃機関に装備されるため、同排気量、同気筒数の従来エンジンに比較して、クランクピン５の外径が小さく、メインジャーナル６の外径が大きく、クランク半径が小さい特徴を備える。このため、クランクシャフト４に設ける軽量穴２０の内径をより大きく、また、メインジャーナル６の外径大に応じて、軽量穴２０の径方向拡大を容易となる。
【００４３】
（第２実施形態）
図６は、本発明を適用したクランクシャフトの第２実施形態を示す側面図である。本実施形態においては、軽量穴を中ぐり穴により形成した構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４４】
図６において、本実施形態のクランクシャフト４においては、メインジャーナル６を挟んで軸方向両側に配置されているクランクピン５との間において、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該クランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を、中ぐり穴により形成したものである。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４５】
前記軽量穴２０を形成する中ぐり穴は、図６に示すように、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側領域及びクランクウェブ７と当該クランクピン５とを接続する領域において小径に形成された小径穴２５と、クランクピン５領域からメインジャーナル６に到る領域において大径に形成された大径穴２６と、により構成される。
【００４６】
前記小径穴２５は、クランクピン５の前記クランクウェブ７との接続部の外周面との間(図中、Ａ部分)に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在するように、軽量穴２０の内径を制限して構成する。この小径穴２５には盲栓としての小径プラグボール２１Ｂが圧入されて、軽量穴２０内の空間を閉じた空間に形成して、第１実施形態と同様に潤滑油通路として使用される。
【００４７】
前記大径穴２６は、クランクピン５領域からメインジャーナル６に到る領域において形成されるものであり、軽量穴２０の軸心方向の設定により、クランクピン５のメインジャーナル６側におけるクランクウェブ７側端部の外周面との間(図中、Ｂ部分)に、強度が確保されるに充分な肉厚が存在するようにすることができる。このため、この大径穴２６は充分に大きい内径寸法に形成することができる。
【００４８】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（キ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００４９】
（ク）一対の軽量穴２０は、クランクウェブ７側の開口端及び開口端が形成されたクランクウェブ７とクランクピン５との接続部に近接する部位において相対的に小径に形成され、その他の部位で相対的に大径に形成された中ぐり穴により形成されているため、クランクシャフト４の強度を確保しつつ軽量穴２０の内径を大きくでき、クランクシャフト４をより一層軽量化できる。また、軽量穴２０を潤滑油供給穴に兼用する場合には、軽量穴２０の開口端に挿入する栓体を小さくすることができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図７、８は本発明を適用するクランクシャフトの第３実施形態を示し、図７はクランクシャフトの概略斜視図、図８は軽量穴の構成を示す概要図である。本実施形態においては、３気筒若しくは６気筒の内燃機関に使用されるクランクシャフトに対応する軽量穴の構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００５１】
図７は３気筒若しくは６気筒の内燃機関に使用されるクランクシャフト４を示し、＃１〜＃４メインジャーナル６と＃１〜＃３クランクピン５とが交互に配置されている。
【００５２】
図８は、前記クランクシャフト４を軸方向から見て、そのメインジャーナル６とクランクピン５との配列状態を簡略化して示したものである。各クランクピン５はメインジャーナル６に対して、１２０度毎の異なる角度位置に配置される構成を備える。このため、＃２メインジャーナル６の軸方向一方の＃１クランクピン５が、例えば、図中のＤ角度位置に位置するものである場合に、＃２メインジャーナル６の軸方向他方の＃２クランクピン５は、前記Ｄ角度位置に対して１２０°だけ回転位相が進んだＥ角度位置に存在することとなる。
【００５３】
本実施形態のクランクシャフト４における軽量穴２０は、各メインジャーナル６を挟んでその両側に配置される各クランクピン５及びクランクウェブ７との間に形成される。このため、＃１、＃２クランクピン５と＃２メインジャーナル６との間、及び、＃２、＃３クランクピン５と＃３メインジャーナル６との間において、夫々形成することができる。以下では、説明を簡略にするため、＃２メインジャーナル６を挟んでその両側の＃１クランクピン５、＃２クランクピン５(両側のクランクウェブ７を含む)間において、軽量穴２０を設けるものについてのみ、説明する。
【００５４】
前記一方のクランクピン５の軸心とメインジャーナル６の軸心とを含む共通面(Ｄ角度位置面)に沿って、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該クランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を形成する。
【００５５】
また、前記他方のクランクピン５の軸心とメインジャーナル６の軸心とを含む共通面(Ｅ角度位置面)に沿って、当該クランクピン５の当該メインジャーナル６から離れたクランクウェブ７側からメインジャーナル６に向けて、当該クランクピン５、クランクウェブ７を夫々貫通させて、メインジャーナル６の中央領域に達する軽量穴２０を形成する。対向する一対の軽量穴２０は、クランクシャフトを軸方向に見たときに互いに１２０°だけ角度が異なっている。そして、当該対向する一対の軽量穴２０の軸線は、メインジャーナル６の中心線とは、それぞれメインジャーナル６の軸方向長さの中間点を越えた位置にて交差しており、一対の軽量穴２０の軸線同士は互いに交差することがない。
【００５６】
前記一対の軽量穴２０の軸線の配置により、クランクピン５の軸受け面との間に、強度が確保されるに充分な肉厚を残しつつ、軽量穴２０の内径を大きくすることができる。軽量穴２０の内径は、クランクピン５とメインジャーナル６とのオーパラップ量が大きくなれば、その分だけ大きい寸法の内径とすることができ、クランクシャフト４の軽量化を促進できる。
【００５７】
そして、前記一対の軽量穴２０の先端は、メインジャーナル６内の領域において、互いに相手穴の空間に到達するよう交差して、穴加工を行い、形成される空間同士が連通されるよう構成している。また、互いに相手穴の空間に到達するよう交差して、穴加工が行われるため、ドリル等よりなる工具の先端の尖った先端により形成される、尖った先端面が一対の軽量穴２０で形成される空間の表面に残らないようにしている。このため、一対の軽量穴２０の内面には尖った窪みが存在しないこととなり、クランクシャフト４の疲労強度を向上でき、その耐久性の向上することができる。
【００５８】
なお、図示しないが、各軽量穴２０のクランクウェブ７に開口している開口端部には、盲栓としての球体が圧入されて、一対の軽量穴２０は閉じた空間に形成される。そして、各クランクピン５及びメインジャーナル６を半径方向に貫通させて形成した油穴が、前記一対の軽量穴２０に連通させて設けられる。このため、エンジンの図示しないメインギャラリからクランクケースに設けた油通路を介してメインジャーナル６の外周に供給された潤滑油を、メインジャーナル６に設けた油穴を介して一対の軽量穴２０内に導入し、軽量穴２０から各クランクピン５に設けた油穴を介してクランクピン５外周へと導き、ロアリンク１２との間の潤滑を行うことができる。各軽量穴２０はメインジャーナル６内の領域から各クランクピン５に向かって半径方向外側に向かって傾斜しているため、クランクシャフト４の回転による遠心力によりメインジャーナル６内の領域からクランクピン５内の領域に向かって潤滑油を供給することができ、潤滑油を効果的にクランクピン５回りに供給することができる。
【００５９】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（キ）に加えて、以下に記載する効果を奏することができる。
【００６０】
（ケ）クランクシャフト４の各クランクピン５及び各クランクピン５を貫通する軽量穴２０は、メインジャーナル６に対して等角度に配置された面内に設けられるため、３気筒若しくは６気筒のクランクシャフト４の軽量化に効果的である。
【符号の説明】
【００６１】
１  シリンダブロック
２  シリンダ
３  ピストン
４  クランクシャフト
５  クランクピン
６  メインジャーナル
７  クランクウェブ
８  カウンタウェイト
２０  軽量穴
２２，２２Ａ〜２２Ｃ、２３、２３Ｂ  油穴
２５  小径穴
２６  大径穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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