(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにおけるピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換するコネクティングロッドを前記クランク軸側で軸支するクランクピンと、該クランクピンを該クランクピン両端部から保持する一対のクランクウェブを複数有する多気筒エンジンであって、
該多気筒エンジンは、その最も右側または左側に位置する気筒に対応した一対のクランクウェブのうちクランク軸中間側に位置する一方の縁部に形成されてクラッチを介してカウンター軸に動力を伝達するプライマリードリブンギヤに噛合うプライマリードライブギヤと、前記一対のクランクウェブのうちクランク軸端側に位置する他方に、前記クランクピンの保持側と前記クランク軸中心を挟んで反対側に設けられたバランスウェイトとを有するクランク軸を備え、
前記他方のクランクウェブの縁部が前記歯車の歯底部よりもほぼ前記クランク軸中心側に位置し、かつ、前記他方のクランクウェブの縁部に前記別体のウェイトが取り付けられている多気筒エンジンのクランク軸構造において、
前記別体のウェイトは、前記他方のクランクウェブのクランク軸端側の側面に該クランク軸中心周りにボス状の取り付け部を形成し、かつ、該取り付け部に嵌る嵌合穴を有し、該嵌合穴が前記取り付け部に嵌合した状態で、前記他方のクランクウェブの側面かつ前記他方のクランクウェブの縁部の内側であってバランスウェイト側に周方向の箇所に設けたネジ部材によってスラスト方向に締め付けられるものであることを特徴とする多気筒エンジンのクランク軸構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多気筒エンジンのクランク軸構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多気筒エンジンにおけるクランク軸構造の一例を図５に示す。図５は、クランク軸の断面図である。
このクランク軸ａは、４サイクル４気筒エンジンに使用されるものであって、各気筒のコネクティングロッドの大端部に接続するクランクピンｂ、ｃ、ｄ、ｅと、該クランクピンｂ〜ｅそれぞれを両端から保持する一対のクランクウェブｂ１・ｂ２、ｃ１・ｃ２、ｄ１・ｄ２、ｅ１・ｅ２とが鍛造あるいは鋳造により一体成形されたものである。また、該クランクウェブｂ１・ｂ２〜ｅ１・ｅ２におけるクランクピンｂ〜ｅと反対側には、バランスウェイトｂ１’・ｂ２’、ｃ１’・ｃ２’、ｄ１’・ｄ２’、ｅ１’・ｅ２’が一体に設けられており、各気筒のピストン等の往復運動質量の慣性力、および、コネクティングロッドの大端部周辺の回転運動質量の遠心力は、これらバランスウェイトｂ１’・ｂ２’〜ｅ１’・ｅ２’の慣性力でバランスされるようになっている。
【０００３】
ところで、４サイクル４気筒エンジンにおいては、エンジンの幅をできるだけ詰めるために、クランクウェブの一つを動力取り出し用の歯車であるプライマリードライブギヤと兼用するものが多い。例えば、前記クランク軸ａでは、図５の紙面に対して右から二番目の気筒に対応した一対のクランクウェブｄ１，ｄ２のうちの右側のクランクウェブｄ２にプライマリードライブギヤｇを形成して、エンジンの小型化を図るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のクランク軸構造においては、プライマリードライブギヤｇの歯車研削の際に歯切り盤の工具がプライマリードライブギヤｇの両側に位置するバランスウェイトｄ１’、ｅ１’に当たるため、それらの外径寸法が制約されてしまい、延いては該外径寸法をプライマリードライブギヤｇの歯底径寸法よりも大きくすることができないという不都合が生じる。
【０００５】
したがって、ピストン系の往復運動質量や回転運動質量による慣性力をキャンセルすることが困難になり、エンジン振動が増大したり、クランク軸ａのジャーナルやクランクピンｂ〜ｅを回転自在に支持する軸受けメタルの負荷が増大してしまうという問題が生じる。
【０００６】
また、ピストン系の往復運動等の慣性力をキャンセルすることが困難になることから、バランスウェイトｄ１’、ｅ１’の不足質量分をプライマリードライブギヤｇの側部に設けたり、プライマリーギヤｇの外径を大きくしたりする必要が生じ、そのためにクランク軸ａの全長が長くなったり、一次減速大歯車のプライマリードリブンギヤが設けられたカウンター軸とクランク軸との軸間距離が長くなったりすることによってエンジンが大型化してしまうという問題点もある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、良好なバランス率を得てエンジン振動および軸受けメタルの負荷を低減させると共に、エンジンの小型化が図れる多気筒エンジンのクランク軸構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次のような構成を有する。
すなわち、本発明は、エンジンにおけるピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換するコネクティングロッドを前記クランク軸側で軸支するクランクピンと、該クランクピンを該クランクピン両端部から保持する一対のクランクウェブを複数有する多気筒エンジンであって、該多気筒エンジンは、その最も右側または左側に位置する気筒に対応した一対のクランクウェブのうちクランク軸中間側に位置する一方の縁部に形成されてクラッチを介してカウンター軸に動力を伝達するプライマリードリブンギヤに噛合うプライマリードライブギヤと、前記一対のクランクウェブのうちクランク軸端側に位置する他方に、前記クランクピンの保持側と前記クランク軸中心を挟んで反対側に設けられたバランスウェイトとを有するクランク軸を備え、前記他方のクランクウェブの縁部が前記歯車の歯底部よりもほぼ前記クランク軸中心側に位置し、かつ、前記他方のクランクウェブの縁部に前記別体のウェイトが取り付けられている多気筒エンジンのクランク軸構造である。
【０００９】
そして、本発明では、前記別体のウェイトは、前記他方のクランクウェブのクランク軸端側の側面に該クランク軸中心周りにボス状の取り付け部を形成し、かつ、該取り付け部に嵌る嵌合穴を有し、該嵌合穴が前記取り付け部に嵌合した状態で、前記他方のクランクウェブの側面かつ前記他方のクランクウェブの縁部の内側であってバランスウェイト側に周方向の箇所に設けたネジ部材によってスラスト方向に締め付けられるものであることを特徴とする多気筒エンジンのクランク軸構造である。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、前記他方のクランクウェブの縁部が前記歯車の歯底部よりもほぼ前記クランク軸中心側に位置しているので、前記回転動力取り出し用の歯車の歯車研削を行った後に、前記別体のウェイトを前記他方のクランクウェブの縁部に取り付けることができることから、前記バランスウェイト全体の外径寸法を前記歯車の歯底径よりも大きくすることができる。したがって、別体のウェイトの質量を適宜設定することにより、ピストン系の慣性力を確実にキャンセルすることができるようになる。
【００１１】
よって、前記歯車の側部に重量部を設けたり歯車の外径を大きくしたりする必要がなくなるため、クランク軸の全長および一次減速装置の軸間距離を短くでき、エンジンの小型化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記他方のクランクウェブのクランク軸端側の側面に該クランク軸中心周りにボス状の取り付け部を形成し、かつ、前記別体のバランスウェイトに前記取り付け部に嵌る嵌合穴を形成して、前記嵌合穴が前記取り付け部に嵌合しているため、エンジン運転時における前記別体のウェイトの慣性力（遠心力）は、前記取り付け部の外周面に引張荷重として受けられるので、別体のウェイトの取り付けが強度上有利になる。すなわち、別体ウェイトの慣性力が前記ネジ部材に剪断荷重として加わらないため、ネジ部材のネジ径を小さくすることができる。
【００１３】
これに対して、別体のウェイトをクランクウェブに単に貫通ボルトにより固着したものは、別体のウェイトの慣性力が剪断荷重として貫通ボルトに加わるので、取り付け強度を高めるために貫通ボルトのネジ径を太くする必要がある。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本実施例に係るエンジンの断面図である。図２は、本実施例のクランク軸の縦断面図である。図３は、図２においてＡ方向から見たクランク軸の側面図である。図４は、本実施例に対する比較例を示す図であって、（ａ）はクランク軸の縦断面図、（ｂ）は（ａ）においてＢ方向から見たクランク軸の側面図である。
【００１５】
本実施例に係るエンジン２は、図１に示すように、例えば自動二輪車に用いられる４サイクル並列４気筒エンジンであって、クランク軸６が内部に組み込まれたクランクケース２２と、クランクケース２２の上端に締着されシリンダー内面でピストン４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが摺動するシリンダーブロック２４と、内部に動弁機構を有してシリンダーブロック２４の上面に載置固定されたシリンダーヘッド２６と、シリンダーヘッド２６を上方から塞ぐシリンダーヘッドカバー２８とを備える。
【００１６】
前記ピストン４ａ〜４ｄは、それぞれコネクティングロッド８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの小端部にピストンピン３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを介して接続され、前記コネクティングロッド８ａ〜８ｄそれぞれの大端部は、クランクピン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに接続している。クランクピン１０ａ〜１０ｄそれぞれは、図２に示すように、両端部から一対のクランクウェブ１２ａ１・１２ａ２、１２ｂ１・１２ｂ２、１２ｃ１・１２ｃ２、１２ｄ１・１２ｄ２に保持されている。
【００１７】
クランク軸６は、前記クランクピン１０ａ〜１０ｄおよび前記クランクウェブ１２ａ１〜１２ｄ２が、鋳造または鍛造によって一体成形されたものであり、その両端部および各気筒間の計５箇所にジャーナル部６ｃを有する。各ジャーナル部６ｃは、クランクケース２２に固定された一対の軸受けメタル３４（図１参照）で回転自在に支持されている。
【００１８】
そして、本実施例のクランク軸構造は、図２および図３に示すように、クランクウェブ１２ｄ１の縁部に形成された、クランク軸６の回転動力取り出し用のプライマリードライブギヤ１４と、クランクウェブ１２ｄ２に、クランクピン１０ｄの保持側とクランク軸中心６ａを挟んで反対側に設けられたバランスウェイト１６とを有するものであって、バランスウェイト１６は、一部が別体に形成され、かつ、クランクウェブ１２ｄ２の縁部１２ｄ２’がプライマリードライブギヤ１４の歯底部１４ａよりもほぼクランク軸中心６ａ側に位置しており、クランクウェブ１２ｄ２の縁部１２ｄ２’に別体のウェイト１８が取り付けられているものである。なお、このクランク軸６において、その他の気筒に係るクランクウェブ１２ａ１・１２ａ２〜１２ｃ１・１２ｃ２それぞれには、バランサー３６ａ１・３６ａ２、３６ｂ１・３６ｂ２、３６ｃ１・３６ｃ２が形成されている。
【００１９】
プライマリードライブギヤ１４は、図１に示すように、クランク軸６の従動軸となるカウンター軸３８に空転自在に設けられたプライマリードリブンギヤ４０に噛み合っており、プライマリードリブンギヤ４０は、クラッチ４２を介してカウンター軸３８に動力を伝達する。そして、カウンター軸３８に伝達された動力は、トランスミッション４４を経て所定の回転数にされた状態でエンジン２から出力されて後輪を駆動する。
【００２０】
クランクウェブ１２ｄ２は、図２および図３に示すように、そのクランクピン１０ｄと反対側の縁部１２ｄ２’の外径寸法Ｄ１がプライマリードライブギヤ１４の歯底径Ｄ２よりも小さく設定されるものであると共に、縁部１２ｄ２’の内側の周方向三箇所に貫通した雌ネジ穴２０ａを有する。また、クランクウェブ１２ｄ２のクランク軸端側の側面には、クランク軸中心６ａ周りにボス状の取り付け部６ｂが形成されている。
【００２１】
別体のウェイト１８は、クランク軸方向視で概略馬蹄形形状を呈しており、取り付け部６ｂに嵌まる円形の嵌合穴１８ａを有し、かつ、嵌合穴１８ａが取り付け部６ｂに嵌合した状態で、クランクウェブ１２ｄ２の側面に六角穴付きボルト（ネジ部材の一例）２０によってスラスト方向に締め付けられるものである。また、別体のウェイト１８は、クランクウェブ１２ｄ２の前記縁部１２ｄ２’の外径寸法Ｄ１と略同じ大きさの内径寸法を有して前記縁部１２ｄ２’に嵌まる厚肉の円弧部１８ｂを備える。また、前記三つの雌ネジ穴２０ａに対応する部位には、平座ぐりを有して貫通したネジ挿通孔２０ｂが設けられている。したがって、別体のウェイト１８は、嵌合穴１８ａが取り付け部６ｂに嵌合し、円弧部１８ｂが前記縁部１２ｄ２’の下側に連なった状態で、六角穴付きボルト２０をネジ挿通孔２０ｂに通して雌ネジ穴２０ａに螺着することよって、クランクウェブ１２ｄ２の側面にスラスト方向に締め付けられて固着される。
【００２２】
以上のような構成を有する本実施例によれば、プライマリードライブギヤ１０の歯の側面に対向する円弧部１８ｂを有した別体のウェイト１８をクランク軸６に取り付けない状態で、プライマリードライブギヤ１４の歯車研削を行った後、別体のウェイト１８をクランクウェブ１２ｄ２の縁部１２ｄ２’に固着することができるため、バランスウェイト１６全体としての外径寸法Ｄ３（図２参照）をプライマリードライブギヤ１４の歯底径Ｄ２よりも大きくすることができる。したがって、別体のウェイト１８の質量を適宜設定することにより、ピストン系の慣性力を別体のウェイト１８の慣性力で確実にキャンセルすることができ、良好なバランス率が得られるようになる。
【００２３】
よって、プライマリードライブギヤ１４に重量部を設けたりプライマリードライブギヤ１４の外径を大きくしたりする必要がなくなるため、クランク軸６の全長およびクランク軸６とカウンター軸３８との軸間距離を短くでき、エンジン２の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、クランク軸６の取り付け部６ｂに、別体のウェイト１８の嵌合穴１８ａが嵌まっているため、エンジン運転時における別体のウェイト１８の慣性力は、図３に示すように、取り付け部６ｂの外周面に引張荷重として受けられ、六角穴付きボルト２０には剪断荷重が加わらないので、別体のウェイト１８の取り付け構造が強度上有利なものとなる。すなわち、六角穴付きボルト２０のネジ径を小径にすることができる。
【００２５】
これに対して、図４（ａ）および同（ｂ）に比較例として示したクランク軸構造のように、クランク軸中心６ａに対してねじれの位置となる方向に貫通ボルト４６をクランク軸６および別体のウェイト４８に通しナット５０で締め付けることで、別体のウェイト４８を締着したものは、別体のウェイト４８の慣性力が剪断荷重として貫通ボルト４６の横断面に加わってしまうので、別体のウェイト４８の取り付け強度を高めるために貫通ボルト４６のネジ径を太くする必要が生じる。なお、図４において、符号５２ａおよび５２ｂはクランクウェブ、５４はクランクピン、５６はノックピンである。
【００２６】
さらに、本実施例によれば、別体のウェイト１８の嵌合穴１８ａとクランク軸６の取り付け部６ｂとをインロー（印ろう）部で嵌合させたので、インロー部の製作は精度が出しやすく一般に容易であることから、前記比較例のクランク軸構造に比べて別体のウェイト１８の製作が容易に行えるという顕著な効果も得られる。
【００２７】
なお、本実施例において、クランク軸６の角加速度による別体のウェイト１８の慣性モーメントは、六角穴付きボルト２０の軸部分に剪断荷重として加わることになるが、取り付け部６ｂと別体のウェイト１８との間に、別体のウェイト１８の回転を固定するノックピン等を嵌め込むことにより、クランク軸６に対する別体のウェイト１８のガタを少なくして、前記角加速度に係る慣性力モーメントにより別体のウェイト１８の螺合部が受ける衝撃力を少なくすれば、前記剪断荷重に対する別体のウェイト１８の取り付け強度をより向上させることができる。
【００２８】
本実施例は、本発明の好適な実施の態様であり、本発明の技術的範囲は、この実施例に限定されない。例えば、本実施例は、図１で最も右側の位置する気筒に対応したクランクウェブ１２ｄ１，１２ｄ２に本発明を適用したものであるが、プライマリードライブギヤ１４が、最も左側の気筒に係るクランクウェブ１２ａ２に形成される場合でも、その左側のクランクウェブ１２ａ１に別体のウェイト１８を取り付けることによって、本実施例と同様の作用効果が得られる。
【００２９】
また、前記クランクウェブ１２ｄ２の縁部１２ｄ２’の位置は、図２に示す位置よりもクランク軸中心６ａに近い位置、あるいは、反対に、プライマリードライブギヤ１４の歯底部１４ａよりもややクランク軸中心６ａから離れた位置であってもよい。要は、該縁部１２ｄ２’の存在がプライマリードライブギヤ１４の歯車研削に影響しないような位置であれば適宜設定可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明によれば、別体のウェイトによりピストン系の慣性力を確実にキャンセルすることができるようになるため、良好なバランス率を得ることができ、エンジン振動および軸受けメタルの負荷を低減させることができる。これと同時に、クランク軸の全長および一次減速装置の軸間距離を短くできるためエンジンの小型化を図ることもできる。
また、エンジン運転時における前記別体のウェイトの慣性力（遠心力）は、前記取り付け部の外周面に引張荷重として受けられるので、別体のウェイトの取り付けが強度上有利になる。すなわち、別体ウェイトの慣性力が前記ネジ部材に剪断荷重として加わらないため、ネジ部材のネジ径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係るエンジンの断面図である。
【図２】本実施例のクランク軸構造の縦断面図である。
【図３】図２においてＡ方向から見たクランク軸構造の側面図である。
【図４】本実施例に対する比較例を示す図であって、（ａ）はクランク軸の縦断面図、（ｂ）は（ａ）においてＢ方向から見たクランク軸の側面図である。
【図５】
従来のクランク軸の縦断面図である。
【符号の説明】
２        多気筒エンジン
４ｄ      ピストン
６        クランク軸
６ａ      クランク軸中心
６ｂ      取り付け部
８ｄ      コネクティングロッド
１０ｄ    クランクピン
１２ｄ１  クランクウェブ（一方のクランクウェブに相当）
１２ｄ２  クランクウェブ（他方のクランクウェブに相当）
１２ｄ２’クランクウェブの縁部（他方のクランクウェブの縁部に相当）
１４      プライマリードライブギヤ（回転動力取り出し用の歯車に相当）
１４ａ    歯底部
１６      バランスウェイト
１８      別体のウェイト
１８ａ    嵌合穴
２０      六角穴付きボルト（ネジ部材の一例）
【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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