(57)【要約】【課題】  クランク部とピストン間の距離を短縮して、上死点近傍におけるピストンの挙動を速めて熱エネルギ損失を抑制し、かつノッキングの発生を防止して内燃機関における熱効率の改善を図る。【解決手段】  クランクピン１ａとピストンＰ１を連結するコンロッド２が第１，第２のコンロッド２１，２２として形成され、第１，第２のコンロッド２１．２２の接続部にはガイドピストンＰ２が配置されたものにおいて、コンロッド２の全長の短縮のために、ガイドピストンＰ２下端部とクランクシャフト１のバランサウエイト部１ｄに切除もしくは切欠き部とされた形状変形Ｐ２ｃ１，１ｄ２が施されて、これによりガイドピストンＰ２の下死点位置がより下方へ下げられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクピンの両側に円盤状のフライホイールを備えたクランクシャフトと、該クランクシャフトのクランクピンにその一端である大端部が接続され、その他端である小端部にピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンが接続されたコンロッドを備える内燃機関において、前記円盤状のフライホイールはその反クランクピン側の外周部の一部が切欠かれて前記クランクシャフトと前記ピストンピンとを近接させたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記フライホイールの反クランクピン側に比重の大きいプラグが取り付けられることを特徴とする前記請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダボアの中心を通る軸線がクランクシャフトの回転中心を通る軸線に対して一側に変移されて配置され、前記ピストンにおける前記シリンダボア内壁と接してシリンダボア内壁にガイドされるスカート部の大きさについて前記一側側が大きく形成されることを特徴とする前記請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
クランクピンの両側に円盤状のフライホイールを備えたクランクシャフトと、該クランクシャフトのクランクピンにその一端である大端部が接続され、その他端である小端部にピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンが接続されたコンロッドを備える内燃機関において、前記クランクピンの両側の円盤状のフライホイールは、そのフライホイール間の間隔が前記ピストンピンの幅より大きくされ、該ピストンピンの両端を前記円盤状のフライホイール側面に位置させたことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
前記円盤状のフライホイールは、反クランクピン側がクランクピン側に対して幅広とされることを特徴とする前記請求項４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における熱効率の改善とノッキング防止を図るための改良構造に関し、とりわけ、内燃機関におけるクランク機構の改良に注目した構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるクランク機構のクランク運動に際し、ピストンの受けるシリンダボア内壁との側圧による摩擦を減少させることで、クランク運動の効率の改善が図られたクランク機構が従来から知られており、その具体的改善策として２分割構造の第１，第２のコンロッドの連接部をガイド部材として、このガイド部材に設けられた転動体をシリンダボア内壁に転がり接触させてピストンにかかるシリンダボア内壁への側圧を減少させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】実願昭６０-６３３５７号（実開昭６１−１７９３４１）のマイクロフィルム（第１頁、第１図）
【特許文献２】特開平８−３０３２５４号公報（第４頁−第５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１および２に記載の機関におけるクランク機構はいずれも、２分割構造の第１，第２の連接棒０２１，０２２からなる連接棒０２を備え、クランクシャフト０１のクランクピン０１ａにその一端０２１ａにおいて連接される第１の連接棒０２１が、その他端０２１ｂにおいてシリンダボア０２０ａ内壁に接触ガイドされるローラベアリングや車輪等の転動体０Ｐ２１を備える摺動体０Ｐ２に連接され、また該摺動体０Ｐ２にその一端０２２ａが連接される第２の連接棒０２２が、その他端０２２ｂにおいてピストン（滑り子）０Ｐ１を取付保持し、これにより、前記摺動体０Ｐ２を介して第１の連接棒０２１と第２の連接棒０２２が互いに接続された一本の連接棒０２を備える構造となっている。
【０００４】
このクランク機構は、クランク運動の際に、第１の連接棒０２１の作動によるシリンダボア０２０ａ内壁への側圧を前記滑りのよいローラベアリングや車輪等からなる転動体０Ｐ２１を備える摺動体０Ｐ２で受けて、第２の連接棒０２２に取付けられたピストン０Ｐ１が受けるシリンダボア０２０ａ内壁への側圧の低減により摩擦の減少を図るようにしており、ピストン０Ｐ１のシリンダボア０２０ａ内壁との往復摺動の円滑化を可能ならしめることで、クランク運動における摩擦等によるエネルギ損失を減少させて機関の効率の改善を図っている。
【０００５】
そして、これらクランク機構は、上述のように２つに分割形成された第１，第２の連接棒からなるピストン連接棒を備えており、構造的にはクランクウエブとピストン間の距離が比較的長くなっており、第１連接棒が比較的長い。
【０００６】
ところで、クランク機構におけるピストンの挙動について言えば、クランクピンとピストンを連結する連接棒（コンロッド）の長い構造は、ピストンの速度、とりわけピストン上死点付近でのピストンの挙動を速める点においては適したものではない。
【０００７】
ピストンの挙動の遅れは、ピストンの挙動遅れによる余分な時間だけ熱エネルギの損失増加を招くことになり、特に速いピストン挙動が要求される急速燃焼機関においては上述のようなピストン連接棒の長い機関構造は採用し難い。
【０００８】
従ってクランク運動におけるピストン上死点付近での該ピストンの速い挙動の達成が可能とされるクランク機構が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためのクランク機構の改良に視点がおかれた内燃機関の提供に係り、請求項１に記載の発明は、クランクピンの両側に円盤状のフライホールを備えたクランクシャフトと、該クランクシャフトのクランクピンにその一端である大端部が接続され、その他端である小端部にピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンが接続されたコンロッドを備える内燃機関において、前記円盤状のフライホールはその反クランクピン側の外周部の一部が切欠かれて前記クランクシャフトと前記ピストンピンとを近接させたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の内燃機関において、前記フライホイールの反クランクピン側に比重の大きいプラグが取り付けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の内燃機関において、前記シリンダボアの中心を通る軸線がクランクシャフトの回転中心を通る軸線に対して一側に変移されて配置され、前記ピストンにおける前記シリンダボア内壁と接してシリンダボア内壁にガイドされるスカート部の大きさについて前記一側側が大きく形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、クランクピンの両側に円盤状のフライホイールを備えたクランクシャフトと、該クランクシャフトのクランクピンにその一端である大端部が接続され、その他端である小端部にピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンが接続されたコンロッドを備える内燃機関において、前記クランクピンの両側の円盤状のフライホイールは、そのフライホイール間の間隔が前記ピストンピンの幅より大きくされ、該ピストンピンの両端を前記円盤状のフライホイール側面に位置させたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の内燃機関において、前記円盤状のフライホイールは、反クランクピン側がクランクピン側に対して幅広とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、前記内燃機関において、前記円盤状のフライホイールはその反クランクピン側の外周部の一部が切欠かれて前記クランクシャフトと前記ピストンピンとを近接させたから、コンロッドの長さを短くして上死点付近でのピストン速度を速めることが可能となり、ピストン速度の上昇によりシリンダ壁面を通して逃げる熱を極力少なくして燃焼圧力の低下を効果的に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記フライホイールの反クランクピン側に比重の大きいプラグが取り付けられるので、クランクピン側のピストンとコンロッドの重量に対して反クランクピン側の重量を重くし、フライホイールの反クランクピン側の外周部の切欠きを大きくしても慣性マスを十分確保することができるとともに、フライホイールの反クランクピン側の切欠きでコンロッドをクランク半径に比して短くしピストンの上死点付近でのピストン速度をより一層速めることが可能となり、シリンダ壁面への冷却損失が低減されて熱効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記シリンダボアの中心を通る軸線がクランクシャフトの回転中心を通る軸線に対して一側に変移されて配置され、前記ピストンにおける前記シリンダボア内壁と接してシリンダボア内壁にガイドされるスカート部の大きさが前記一側側が大きく形成されるから、オフセットさせたことにより反オフセット側のスカート部を小型化することが可能となり、よりピストンピン部をクランクシャフトに近付けることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、前記内燃機関において、前記クランクピンの両側の円盤状のフライホイールは、そのフライホイール間の間隔が前記ピストンピンの幅より大きくされ、該ピストンピンの両端を前記円盤状のフライホイール側面に位置させたから、コンロッドの長さを短くして上死点付近でのピストン速度を速めて燃焼室壁面を通して逃げる熱エネルギを極力少なくして燃焼圧力の低下を効果的に防ぐことができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、円盤状のフライホイールは、反クランクピン側がクランクピン側に対して幅広とされているから、クランクピン部を小型化しつつフライホイールの慣性マスを確保でき、クランクシャフトを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１ないし図７に図示された本発明の実施態様について説明する。
【００２０】
図１，２には、実施態様１に係る内燃機関Ｅの主要構造部の断面が図示されており、これらの図にはクランクケース１０と、クランクケース１０の図示上部に連結されるシリンダブロック２０と、シリンダブロック２０の図示上部に連結されるシリンダヘッド３０、さらにシリンダヘッド３０の上部を覆うヘッドカバー４０等からなる機関Ｅの構造部が示されている。
【００２１】
図１に図示されるようにクランクケース１０は、左右の分割ケース１０ａ，１０ｂと、左右分割ケース１０ａ，１０ｂの開口を覆うケースカバー１０ｃ，１０ｄから形成され、クランクシャフト１は、クランクケース１０の内部において軸受を介して回転可能に支承されている。クランクシャフト１のクランクケース１０内における軸受支持は、左右分割ケース１０ａ，１０ｂにおけるクランクシャフト１のクランク部両側における２つのメイン軸受１１，１２による支持と、右方分割ケース１０ｂのケースカバー１０ｄにおけるクランクシャフト１の右方軸端における軸受１３による支持によりなされている。
【００２２】
左右分割ケース１０ａ，１０ｂによるクランクシャフトクランク部両側のメイン軸受１１，１２による支持は、左方側のメイン軸受１１がラジアルボールベアリングとされ、右方側のメイン軸受１２がローラベアリングとされている。また、クランクシャフト１の右方軸端における右方分割ケース１０ｂのケースカバー１０ｄによる軸受１３による支持は、ケースカバー１０ｄの外壁構造部１０ｄ１の内壁ボス部１０ｄ２に嵌合される比較的小さなボールベアリングを介してなされている。
【００２３】
シリンダブロック２０には、その図示における上下を貫通するシリンダボア２０ａが設けられており、シリンダボア２０ａは、図２に図示されるように該図示において左方側の形成壁下方端２０ａ１が後述されるクランク部との接近構造のために右方側から斜めに切上げるように円弧状に切除２０ａ２されて、短い下方形成壁２０ａ３とされ、シリンダボア２０ａ内では、ピストンＰ１が周知のように往復摺動し、また、後述されるガイドピストンＰ２が往復摺動する。そして、シリンダブロック２０には、また、クランクシャフト１の回転を該シャフト１上のスプロケット１ｅを介してカムシャフト３０ｇに伝えるためのタイミングチェーンＴｃ通過用の貫通空間２０ｂ（図１参照）が形成されている。
【００２４】
シリンダヘッド３０には、その下部の凹部とシリンダボア２０ａ上部とにより形成される燃焼室３０ａが備えられ、燃焼室３０ａには図示されない点火プラグ、吸排気のための開口３０ｂ、吸排気バルブ３０ｃ等が配置され、また、シリンダヘッド３０内には吸排気通路３０ｄやバルブステムの装着孔３０ｅ等が配設され、さらに、その上部には、カム３０ｆやカムシャフト３０ｇ、ロッカアーム３０ｈ等からなる動弁機構が配置されている。
そして、その露出上部にはヘッドカバー４０が被されている。
【００２５】
ところで、クランクケース１０には既述のように、クランクシャフト１が回転可能に軸受支承されるが、クランクシャフト１とシリンダボア２０ａは、図２に図示される機関側面視から理解できるように、クランクシャフト１の回転中心Ｏに対してシリンダボア２０ａの中心軸線Ｘが図示右方寄りにオフセットＤされた関係とされており、これによりコンロッド２との関係でシリンダボア内壁２０ａ４に作用するピストンＰ１やガイドピストンＰ２の側圧の緩和が図られている。
【００２６】
クランクシャフト１には唯一つのクランクピン１ａが設けられ、このクランクピン１ａ両側の一対のクランクアーム部１ｂ，１ｂはそれぞれ、該アーム部１ｂ，１ｂに連設するクランクウエブ部１ｃ，１ｃを備え、クランクアーム部１ｂ，１ｂとクランクウエブ１ｃ，１ｃは一体化して図２の図示においてその側面視で略円形状をなし、該図示における略円形状の下方相当部であるクランクピン１ａ側がクランクアーム部１ｂ，１ｂとされ、図示上方相当部である反クランクピン１ａ側がクランクウエブ部１ｃ，１ｃとされた実質円盤状を呈する慣性質量体であるフライホイールＦ，Ｆを形成している。
【００２７】
円盤状フライホイールＦ，Ｆは、そのクランクピン１ａと反対側に位置する側に、つまりクランクウエブ１ｃ，１ｃ側に該ウエブの肉厚を増大して形成される半円類似形のバランサウエイト部１ｄ，１ｄを備えており、このバランサウエイト部１ｄ，１ｄは後述される特徴的な外形線を備えて、これにより前記シリンダボア２０ａの中心線ＸをオフセットＤさせたクランクシャフト１の反クランクピン側のバランサウエイト１ｄ，１ｄが、シリンダボア２０ａ内下方で往復摺動する後述される形状変形部を備えるガイドピストンＰ２に対し、またシリンダボア２０ａの既述の形状変形された下方形成壁２０ａ２に対して接近可能とされている。
【００２８】
すなわち、円盤状フライホイールＦ，Ｆのクランクピン１ａと反対側に位置するバランサウエイト部１ｄ，１ｄは、図２に図示されるように円盤状フライホイールＦ，Ｆの既述の外形線の円弧部１ｄ３に沿うように位置付けられる一対の外形部１ｄ１，１ｄ１と、該一対の外形部１ｄ１，１ｄ１に挟まれた円弧部１ｄ３の一部が曲線的に切除された外形部１ｄ２からなる外形線を有する側面視半円類似形とされ、これにより、該切除（切欠き）相当分、前記形状変形部を備えるガイドピストンＰ２に対し、またシリンダボア２０ａの既述の形状変形された下方形成壁２０ａ２に対して、バランサウエイト部１ｄ，１ｄを近付けることができるようになされている。
【００２９】
クランクシャフト１の唯一つのクランクピン１ａには、コンロッド２が連接され、該コンロッド２は、第１のコンロッド２１と第２のコンロッド２２からなる２分割の構造であり、第１コンロッド２１はその一端、すなわち、実質的にコンロッド２の大端部を構成する端部２１ａが、クランクピン１ａに回転可能に連接され、その他端２１ｂが既述のガイドピストンＰ２に、該ガイドピストンＰ２の図２図示における左右で延びる摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃからなる本体の中央部を貫通するピン部Ｐ２ａを介して回転可能に連接されている。
【００３０】
また、コンロッド２の第２のコンロッド２２は、その他端２２ｂに、すなわち実質的にコンロッド２の小端部を構成する端部２２ｂに、ピストンピンＰ１ａを介して揺動自在な関係で支持されかつシリンダボア２０ａ内で往復摺動する既述のピストンＰ１を連接保持しており、その一端２２ａはガイドピストンＰ２のピン部Ｐ２ａに回転可能に連接されている。そして、特徴的にはこの第２コンロッド２２は比較的短い構造とされている。
【００３１】
シリンダボア２０ａ内の下方で往復摺動するガイドピストンＰ２は、既述のように分割コンロッドである第１コンロッド２１の他端２１ｂと、第２コンロッド２２の一端２２ａとを、そのガイドピストンＰ２のピン部Ｐ２ａで回転可能に連接支持することで該ピン部Ｐ２ａを介して第１，第２コンロッド２１，２２を互いに連接しており、これにより両コンロッド２１，２２の連結体、すなわち、一本のコンロッド２を構成している。
【００３２】
ガイドピストンＰ２の前記ピン部Ｐ２ａは、ガイドピストンＰ２の左右に延びる摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃからなる本体の中央部を貫通するように、つまり、該摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃの延長方向に直交しかつクランクシャフト１と平行に延びて、その両ピン部端Ｐ２ｂ，Ｐ２ｂ（図１参照）はガイドピストンＰ２の本体部に回転不能に固定されて、このピン部Ｐ２ａのその長手方向の中央部において前記第２コンロッド２２の前記一端２２ａが既述のように回転可能に連接支持され、この第２コンロッド２２の該一端２２ａをその二又とされた分岐端２１ｂ１で両側から挟むようにして、第１コンロッド２１の他端２１ｂが既述のように回転可能に連接支持されている。
【００３３】
ガイドピストンＰ２の本体を形成し、図２図示においてシリンダボア２０ａを横断して左右に延びる摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃ、すなわち、クランクシャフト１と直交する方向に延びる摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃは、その先端にそれぞれシリンダボア２０ａの内壁に摺動接触する摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄを備え、この摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄは、上下左右においてやや幅広でシリンダボア２０ａ内壁に沿う円弧面を備えている。
【００３４】
そして、ガイドピストンＰ２も、クランクシャフト１のクランク部へ、すなわち、シリンダボア２０ａの中心線Ｘがクランクシャフト１の回転中心軸線Ｏに対して図示右方寄りにＤだけオフセットされた状態において該クランクシャフトｌのクランク部への接近を図るための構造を備えており、ガイドピストンＰ２は、そのために後述される摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃと摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄの形状変形部を備えている。
【００３５】
すなわち、より具体的にはガイドピストンＰ２の本体を形成する摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃおよび摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄにおける前記形状変形部のそれぞれは、ガイドピストンＰ２と、既述のシリンダボア中心線をオフセットＤさせたクランクシャフト１のクランク部であるフライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄとの接近を図るために、該バランサウエイト部１ｄ，１ｄにおける特徴的な外形線とされた形状変形部と相俟って、つまり、円弧部１ｄ３の一部が直線的に切除された外形線１ｄ２をもつ形状変形部と相俟って、クランク運動における両者の最接近位置において互いの接触を回避する相補的な形状として加工された形状変形部とされたものである。
【００３６】
このために摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃの図２図示右方側の腕Ｐ２ｃは格別の変形が施されず、左方側の腕Ｐ２ｃのみがその下方側、すなわち、クランク部への接近側が右方側から左方側に向って斜めに切上がるように切除Ｐ２ｃ１され、また、一対の摺動腕Ｐ２ｃ，Ｐ２ｃ先端のそれぞれの摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄは、既述のように上下左右においてやや面広で、シリンダボア２０ａ内壁に沿う円弧面を備えているが、該摺動面Ｐ２ｄ，Ｐ２ｄが、図２の図示右方側の摺動面Ｐ２ｄに比し、左方側の摺動面Ｐ２ｄがその下方スカート部を切除されて、その上下方向幅が小さくされている。
【００３７】
ガイドピストンＰ２の摺動腕Ｐ２ｃや摺動面Ｐ２ｄの前記切除構造は、上述のシリンダボア下方端２０ａ１下方形成壁２０ａ２の円弧状切除と共に、シリンダボア２０ａの中心線ＸをオフセットＤさせたクランクシャフト１のバランサウエイト部１ｄ，１ｄの特徴的な外形線とされた変形形状部と相俟って、より接近したガイドピストンＰ２およびシリンダボア下方端２０ａ１と、前記バランサウエイト部１ｄ，１ｄとの配置関係を可能とし、これにより、より短い第１コンロッド２１の構造を実現し、第２コンロッド２２の短い構造と相俟ってフライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄとピストンＰ１との接近した構造を実現する。
【００３８】
機関Ｅの構造と、そのクランク機構の構造の概要は上述のようなものである。
ここで、本実施態様におけるクランク機構の構造上の有利性について、その作用との関
連において簡単に説明する。
【００３９】
図１，２の参照から理解できるように、本実施態様のガイドピストンＰ２と、クランクシャフト１のクランクピン１ａ両側の円盤状フライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄは、クランク運動における互いの相補的な変形形状部が相俟って両者の接近を可能とし、第１コンロッド２１の短縮化が図られている。また、第２コンロッド２２も極力短い構造とされるから、全体として短いコンロッド２を得て、クランクシャフト１の円盤状フライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄとピストンＰ１間の距離が短縮された構造とされている。
【００４０】
第１コンロッド２１の短縮化は、結論から言えば、クランク運動におけるガイドピストンＰ２のシリンダボア２０ａ内における往復摺動の高い速度と加速度の達成を可能とするものであり、高められるガイドピストンＰ２の高い速度と加速度は、ピストンＰ１の高い往復摺動速度と加速度を可能とするものであり、これによりピストンＰ１の挙動を速めて熱エネルギの仕事への変換、具体的にはピストンＰ１の運動エネルギへの変換を効率的に促して、燃焼エネルギの回収効率を高めて熱効率の向上を図り、また、熱エネルギによる燃焼室壁部の過熱を抑制してノッキングの発生を防ぐことができる。
【００４１】
本発明の別の実施態様２として、以下の図３，４に図示される態様が考えられる。
この実施態様における内燃機関Ｅは、上述の実施態様１における機関Ｅとその構造の大部分において共通する（なお、相当関係にある構造部については同一の符号が付される）。しかしながら、クランクシャフト１と該シャフト１の関連構造部においてその構造を異にする。
【００４２】
クランクシャフト１は、その唯一つとされるクランクピン１ａを備えており、該クランクピン１ａには上述の実施態様１と同様第１，第２のコンロッド２１，２２を備えてガイドピストンＰ２を介したピストンＰ１の取付けがなされるが、これらの構造とピストンＰ１およびガイドピストンＰ２そのものの構造については上述の実施態様１と格別異なるものではないので、これら構造についての説明は省略される。
【００４３】
クランクシャフト１は既述のように唯一つとされるクランクピン１ａを備え、該クランクピン１ａの両側には、一対のクランクアーム部１ｂ，１ｂと該アーム部１ｂ，１ｂに連設したクランクウエブ部１ｃ，１ｃが一体化して図４にその斜視図で示される実質一体の側面視で円形状をなす円盤状の慣性重量体であるフライホイールＦ，Ｆが形成される。
【００４４】
したがって、円盤状のフライホイールＦ，Ｆのクランクピン１ａ側はクランクアーム部１ｂ，１ｂとして形成され、クランクピン１ａから離れる該ピン１ａの反対側はクランクウエブ部１ｃ，１ｃとして形成され、クランクウエブ部１ｃ，１ｃは実質バランサウエイト部１ｄ，１ｄとされる。円盤状フライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄは、フライホイールＦ，Ｆのクランクウエブ部１ｃ，１ｃの肉厚を厚くすることで形成されており、図８に図示されるように半月型に類似する形状をなしている。
【００４５】
図３の参照により理解できるように、クランクピン１ａの両側に形成された対をなす円盤状のフライホイールＦ，Ｆは互いにその内側に面する対向面Ｆ１，Ｆ１を備えるが、該対向面Ｆ１，Ｆ１は、クランクピン１ａ側においてはその面間の間隔Ｄ１が比較的狭く、反クランクピン１ａ側、すなわちバランサウエイト部１ｄ，１ｄが形成される側は、該面間の間隔Ｄ２が大きくなるようになされている。したがって、円盤状とされたフライホイールＦ，Ｆは側面視こそ略円形であるがその厚み方向は段部をもって互いにずれた形状を呈している。
【００４６】
対をなして対向する円盤状フライホイールＦ，Ｆの反クランクピン１ａ側の大きくされた面Ｆ１，Ｆ１間の間隔Ｄ２は、ガイドピストンＰ２の横幅の略全長に亘る延長長さを備えるピン部Ｐ２ａの長さＬより大きくなされ、これにより、対をなす円盤状フライホイールＦ，Ｆの対向面Ｆ１，Ｆ１は、その大きな面間隔Ｄ２内にクランク運動において下死点もしくは下死点近傍に下降したガイドピストンＰ２（図３の図示状態）を所定の隙間をもって受け入れることができる。
【００４７】
対をなすフライホイール対向面Ｆ１，Ｆ１間へのガイドピストンＰ２の上述の受け入れは、実質的にフライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄの内側面がガイドピストンＰ２の横幅方向の両側面部Ｐ２ｅ，Ｐ２ｅ、つまりガイドピストンＰ２のピン部Ｐ２ａ両ピン部端Ｐ２ｂ，Ｐ２ｂに沿った図３に図示の位置まで進入可能とされることに他ならない。
【００４８】
したがって、バランサウエイト部１ｄ，１ｄの外周端部１ｄ０、１ｄ０は、そのクランク運動の回転において、ガイドピストンＰ２が下死点もしくは該下死点近傍に下降したとき該ガイドピストン側面部Ｐ２ｅ，Ｐ２ｅに沿って回転しつつ進入し、この過程においてシリンダボア２０ａ形成のシリンダ壁下端２０ａ１に最接近する。
【００４９】
対をなす円盤状フライホイールＦ，Ｆの反クランクピン１ａ側の対向面Ｆ１，Ｆ１間の幅広構成に基づく該対向面Ｆ１，Ｆ１端部、つまり、バランサウエイト部１ｄ，１ｄの外周端部１ｄ０，１ｄ０のガイドピストンＰ２の横幅方向側面部Ｐ２ｅ，Ｐ２ｅに沿う進入可能である構造は、ガイドピストンＰ２とフライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト１ｄ，１ｄに格別の形状変形を要することなく、ガイドピストンＰ２のクランク部への接近を可能とし、結果としてピストンＰ１のクランク部への接近を図り、コンロッド２１の短縮化を実現する。
【００５０】
本実施態様の発明は、上記の構成を備えるから、以下に述べる作用効果を奏するものである。
【００５１】
実施態様１，２における共通的な作用効果として、クランクピン１ａとピストンＰ１は共にその連接が短いコンロッド２１によりなされているから、ピストンＰ１の上死点付近における該ピストンＰ１の挙動を速くすることが可能となり、該ピストンＰ１の挙動を早めることで、熱エネルギの仕事への変換が速やかになされ、その分熱エネルギの損失が小さく抑えられ、また、熱エネルギによる燃焼室壁部の過熱が抑えられるのでノッキングの発生は効果的に抑制されて、急速燃焼機関への適用において最適な機関構造が提供される。
【００５２】
実施態様１においては、フライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト部１ｄ，１ｄとガイドピストンＰ２はそれぞれ、クランク運動において両者を接近させるための互いに相補的とされる変形形状部を備えるから、コンロッド２１を短い構造とすることができ、これによりピストンＰ１の速度、加速度を高くして、熱エネルギの仕事への変換を早めることができるので、熱損失の減少が図られ、また、熱エネルギによる燃焼室壁部の過熱が抑えられるので、ノッキングの発生は効果的に抑制される。
【００５３】
実施態様２においては、クランクピン１ａの両側に設けられた対をなす円盤状のフライホイールＦ，Ｆは、その反クランクピン１ａ側のバランサウエイト部１ｄ，１ｄに相当する対向面Ｆ１，Ｆ１が互いに大きな間隔Ｄ２をもって対向するから、クランク運動において下死点とされたガイドピストンＰ２が該対向面Ｆ１，Ｆ１間に隙間を存して受け入れられるので、ガイドピストンＰ２の下死点をその分下方へ下げることが可能となる。
【００５４】
したがって、結果としてガイドピストンＰ２とフライホイールＦ，Ｆのバランサウエイト１ｄ，１ｄに格別の形状変形を施すことなく、ピストンＰ１のクランク部への接近を可能とし、コンロッド２１の長さを短縮することができる。
【００５５】
次に、別の実施態様３について図５ないし図７に基づき説明する。
本実施態様３の内燃機関Ｅは、前記実施態様１，２に比べクランク機構が大きく異なるほか、クランクケース５０とシリンダブロック６０に多少変更があり、シリンダヘッド７０には変更がない。
【００５６】
すなわち、シリンダブロック６０は軸方向長さが短尺となって、クランクケース５０との合わせ面がシリンダヘッド７０との合わせ面に近づいているとともに、クランクケース５０の該合わせ面近傍の形状が変更されている。
本クランク機構は、前記前記実施態様１，２と異なり、ガイドピストンを備えていない。
【００５７】
シリンダブロック６０のボア６０ａ内を往復摺動するピストン８０は、燃焼室に対向するピストンクラウン部８１の裏面から突出した一対のピン支持アーム８２，８２間にピストンピン８３が架設される。
【００５８】
一方、クランクケース５０にメイン軸受５１，５２によってジャーナル部９１が回転自在に軸支されるクランクシャフト９０は、その対向する一対のクランクウエブ９２，９２が特殊な形状をしている。
【００５９】
すなわち、クランクウエブ９２の回転中心より反クランクピン側のカウンタウエイト部９２ｗは、クランクウエブ９２の最大径の円の外周部が切欠かれて外周縁９２ｗａが中心軸側に近づた形状をし、クランクピン側のクランクアーム部９２ａは、中心部から径方向に突出した形状をしている。
【００６０】
クランクウエブ９２は、クランクシャフト９０の回転中心とクランクピン９３の中心とを結ぶ直線に対して対称な形状をしている。
この対向するクランクアーム部９２ａ，９２ａ間をクランクピン９３が連結する。
【００６１】
そして、対称な形状をしたクランクウエブ９２のカウンタウエイト部９２ｗには、対称位置にそれぞれ偏平円柱状をなすプラグ９５，９５が埋め込まれて取り付けられている。
プラグ９５は、比重の大きなタングステン等で製造されている。
【００６２】
コンロッド８５の大端部がクランクアーム部９２ａ，９２ａ間を連結するクランクピン９３に軸支され、小端部がピストン８０の一対のピン支持アーム８３，８３間に架設されるピストンピン８４に軸支されて、クランクシャフト９０とピストン８０がコンロッド８５により連接される。
【００６３】
本クランク機構においては、クランクウエブ９２の反クランクピン側のカウンタウエイト部９２ｗに比重の大きなプラグ９５を埋め込んだので、クランクウエブ９２の反クランクピン側の外周縁９２ａ１を中心軸側に大きく近づけてもプラグ９５により十分なカウンタウエイト（慣性マス）を確保することができ、この外周縁９２ｗａを中心軸側に大きく近づけることでクランクウエブ９２がピストン８０に干渉しないですむコンロッド８５の長さをより短く設定することができる。
【００６４】
クランク半径ｒ（クランクシャフトの回転中心からクランクピンの中心までの距離）に対するコンロッド８５の長さＬ（クランクピンの中心からピストンの中心までの長さ）の比λ（＝Ｌ／ｒ）が２．０以下であり、通常λ＝３．５程度であるのと比べても非常に小さい値を示している。
すなわち、クランク半径ｒを同じくすると、通常よりもコンロッド８５の長さＬはかなり短く、ピストン８０をクランクウエブ９２に近づけて内燃機関Ｅの小型化を図ることができる。
【００６５】
このように、比λが小さい値を示すので、ピストンの上死点付近でのピストン速度をより一層速めることができ、シリンダ壁面への冷却損失が低減されて熱効率を向上させることができる。
クランクウエブ９２の慣性マスも十分確保して振動の低減も図られている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明のクランク機構の主要構造部が示される内燃機関の正面断面図である。
【図２】本発明のクランク機構の主要構造部が示される内燃機関の側断面図である。
【図３】本発明の別の態様におけるクランク機構の主要構造部が示される内燃機関の正面断面図である。
【図４】図３におけるフライホイールのバランサウエイト部を示す斜視図である。
【図５】本発明のさらに別の実施態様３におけるクランク機構の主要構造部が示されるピストンが上死点付近にあるときの内燃機関の正面断面図である。
【図６】同側断面図である。
【図７】ピストンが上死点付近にあるときの同側断面図である。
【図８】従来のクランク機構を示す図である。
【図９】従来のクランク機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・クランクシャフト、１ａ・・・クランクピン、１ｂ・・・クランクアーム部、１ｃ・・・クランクウエブ部、１ｄ・・・バランサウエイト部、２・・・コンロッド、２１・・・第１コンロッド、２１ａ・・・一端、２１ｂ・・・他端、２２・・・第２コンロッド、２２ａ・・・一端、２２ｂ・・・他端、１０・・・クランクケース、２０・・・シリンダブロック、２０ａ・・・シリンダボア、３０・・・シリンダヘッド、Ｆ・・・フライホイール、Ｆ１・・・対向面、Ｐ１・・・ピストン、Ｐ２・・・ガイドピストン、Ｐ２ａ・・・ピン部、Ｐ２ｂ・・・ピン部端、Ｐ２ｃ・・・摺動腕、Ｐ２ｄ・・・摺動面、
５０・・・クランクケース、６０・・・シリンダブロック、７０・・・シリンダヘッド、８０・・・ピストン、８２・・・ピン支持アーム、８３・・・ピストンピン、８５・・・コンロッド、９０・・・クランクシャフト、９２・・・クランクウエブ９２、９３・・・クランクピン９３、９５・・・プラグ。
【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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