(57)【要約】【課題】クランクギヤの圧入によるギヤ圧入部の緩い反りの発生を防止してクランクシャフトの軸芯の曲がりを抑制することができるエンジンのクランクシャフト構造を提供する。【解決手段】クランクシャフト２の回転力をクランクギヤ３により第１及び第２バランスシャフトに伝達するギヤ駆動式バランサを備え、クランクシャフトの第２気筒に対応する前側のクランクアーム２３にギヤ圧入部２５を設ける。ギヤ圧入部のクランクジャーナル部２１側端面からクランクアームのクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側端までの中実円柱形状のジャーナル側部位２３ａの体積を、ギヤ圧入部のクランクピン部２２側端面からクランクアームのクランクシャフト軸芯方向クランクピン部側端までのギヤ圧入部の外径分に相当する中実円柱形状のピン側部位２３ｂの体積に対し１１％以上となるように拡張させている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転力をギヤによりバランスシャフトに伝達するギヤ駆動式バランサを備えた内燃機関のクランクシャフト構造であって、
上記クランクシャフトの所定気筒に対応するクランクピン部とクランクジャーナル部との間には、上記ギヤを圧入により装着するギヤ圧入部が設けられており、
このギヤ圧入部のクランクジャーナル部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側端までの中実円柱形状のジャーナル側部位の体積が拡張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構造。
【請求項２】
上記請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフト構造において、
ジャーナル側部位の体積は、ギヤ圧入部のクランクピン部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクピン部側端までのギヤ圧入部の外径分に相当する中実円柱形状のピン側部位の体積に対し１１％以上となるように拡張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構造。
【請求項３】
上記請求項１または請求項２に記載の内燃機関のクランクシャフト構造において、
ジャーナル側部位の体積は、ギヤ圧入部の外径と略一致する外径分となるまで半径方向外方に拡張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構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの回転力をギヤによりバランスシャフトに伝達するギヤ駆動式バランサを備えた内燃機関のクランクシャフト構造に関し、詳しくは、ギヤの圧入によるクランクシャフトの変形を防止する対策に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関のクランクシャフトの往復質量の慣性力または慣性偶力に起因する振動を抑制するためにバランサシャフトを用い、クランクシャフトの回転力をギヤによりバランスシャフトに伝達することによって、クランクシャフトの起振力を打ち消す力を発生せしめるようにしたギヤ駆動式バランサは知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２５１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ギヤ駆動式バランサにあっては、クランクシャフトの所定気筒に対応するクランクピン部とクランクジャーナル部との間にギヤ圧入部が設けられており、このギヤ圧入部に対しギヤが圧入により装着されるようになっている。
【０００４】
その場合、ギヤ圧入部のクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側に位置するジャーナル側部位と、ギヤ圧入部のクランクシャフト軸芯方向クランクピン部側に位置するピン側部位との間に極端な剛性差が存在しているため、ギヤ圧入部にギヤを圧入した際のギヤの圧入荷重によって、ギヤ圧入部が剛性の低いジャーナル側部位側に緩く反り、このギヤ圧入部の緩い反りによってクランクシャフトが上記所定気筒のクランクピン部側向きに変形してクランクシャフトの軸芯に曲がりを生じさせることになる。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ギヤの圧入によるギヤ圧入部の緩い反りの発生を防止してクランクシャフトの軸芯の曲がりを抑制することができる内燃機関のクランクシャフト構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、クランクシャフトの回転力をギヤによりバランスシャフトに伝達するギヤ駆動式バランサを備えた内燃機関のクランクシャフト構造を前提とし、上記クランクシャフトの所定気筒に対応するクランクピン部とクランクジャーナル部との間に、上記ギヤを圧入により装着するギヤ圧入部を設ける。そして、上記ギヤ圧入部のクランクジャーナル部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側端までの中実円柱形状のジャーナル側部位の体積を拡張させている。
【０００７】
この特定事項により、ギヤ圧入部のクランクジャーナル部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側端までの中実円柱形状のジャーナル側部位の体積が拡張されているので、剛性の低かったジャーナル側部位の剛性が体積の拡張により高められ、ピン側部位との間の極端な剛性差が緩和されることになる。これにより、ギヤ圧入部にギヤを圧入した際のギヤの圧入荷重によってギヤ圧入部がジャーナル側部位側に緩く反ることがなくなり、クランクシャフトの上記所定気筒のクランクピン側向きへの変形によるクランクシャフトの軸芯の曲がりを抑制することが可能となる。
【０００８】
また、ジャーナル側部位の体積を、ギヤ圧入部のクランクピン部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクピン部側端までのギヤ圧入部の外径分に相当する中実円柱形状の
ピン側部位の体積に対し１１％以上となるように拡張している場合には、ジャーナル側部位とピン側部位との間の極端な剛性差が所定の比率に確保されてギヤ圧入荷重によるギヤ圧入部の反りをなくしてピン側部位とジャーナル側部位との体積割合に対するクランクシャフトの曲がり低減効果が発揮され、クランクシャフトの変形によるクランクシャフトの軸芯の曲がりを効果的に抑制することが可能となる。
【０００９】
更に、ジャーナル側部位の体積を、ギヤ圧入部の外径と略一致する外径分となるまで半径方向外方に拡張させている場合には、ジャーナル側部位の体積をクランクジャーナル部側へ拡張させることなく半径方向外方へ効率よく拡張させて、ピン側部位との間の極端な剛性差が可及的に緩和されることになる。これにより、ピン側部位とジャーナル側部位との体積割合に対するクランクシャフトの曲がり低減効果を発揮しつつ、クランクシャフトの変形によるクランクシャフトの軸芯の曲がりを効果的に抑制することが可能となる上、ジャーナル側部位をクランクシャフト軸芯方向に拡張させることによってジャーナル部がクランクシャフト軸芯方向へ短縮されてしまうといった悪影響をなくして既存のジャーナル部によるクランクシャフトの支持を円滑に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、要するに、ギヤ圧入部のクランクジャーナル部側端面からクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部側端までの中実円柱形状のジャーナル側部位の体積を拡張させることで、剛性の低いジャーナル側部位の剛性を体積の拡張により高めてピン側部位との間の極端な剛性差を緩和し、ギヤの圧入荷重によるギヤ圧入部のジャーナル側部位側への緩い反りをなくして、クランクシャフトの変形によるクランクシャフトの軸芯の曲がりを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係わるクランクシャフト構造を適用した内燃機関としての４気筒直列形のエンジン１をクランクシャフト軸芯方向から見た図、図２はこのエンジン１をクランクシャフト２の軸芯と直交する方向から見た側面図であって、クランクシャフト２は、シリンダブロック１１のクランクシャフト２軸芯方向前後の壁部および各気筒間の壁部に設けられる主軸受（図示せず）に回転自在に支持される５つのクランクジャーナル部２１と、これらのクランクジャーナル部２１，２１間に軸芯に対してオフセットさせて設けられた４つのクランクピン部２２とを有している。各クランクピン部２２には、クランクシャフト２軸芯方向前方（図２では左側）から第１ないし第４気筒のピストン（図示せず）がそれぞれコンロッド（図示せず）を介して連結されている。この場合、クランクシャフト２としては、各クランクピン部２２を同一平面上に配したシングルプレーン式のものが適用されている。また、ジャーナル部２１の直径Ｄは、５９ｍｍに設定されている。なお、図中１２は、シリンダブロック１１の下面に取り付けられたオイルパンである。
【００１３】
各クランクピン部２２をクランクシャフト軸芯方向前後両側からそれぞれ支持するクランクアーム２３の反クランクピン部支持側（クランクピン部２２とは反対位置）には、互いに向き合う一対のバランスウェイト２４が設けられている。また、第２気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部２２を支持する前後のクランクアーム２３のうちの前側のクランクアーム２３（図２では左側のクランクアーム２３）には、ギヤとしてのクランクギヤ３を圧入により回転一体に装着する真円形状のギヤ圧入部２５が設けられている。この場合、クランクアーム２３はスチールにより成形されてなる。また、ギヤ圧入部２５の直径Ｌ１（外径）は、１２２ｍｍに設定されている。
【００１４】
シリンダブロック１１にはアッパバランサハウジング４１が結合されており、このアッ
パバランサハウジング４１と、そのアッパバランサハウジング４１に結合されるロワバランサハウジング４２とによって、第１バランサシャフト４ａおよび第２バランサシャフト４ｂが回転自在に挟持されている。第１バランサシャフト４ａにはクランクギヤ３に噛合する第１バランサギヤ４ａ１が回転一体に連結されている。この第１バランサギヤ４ａ１は、上記クランクギヤ３と噛合し、クランクシャフト２により第１バランサシャフト４ａが駆動されるようになっている。そして、第２バランサシャフト４ｂには第１バランサギヤ４ａ１に噛合する第２バランサギヤ４ｂ１が回転一体に連結されている。この場合、第１バランサシャフト４ａおよび第２バランサシャフト４ｂによってギヤ駆動式バランサ４が構成されている。なお、図２では、アッパバランサハウジング４１およびロワバランサハウジング４２は省略して示してあり、また、第２バランサシャフト４ｂは第１バランサシャフト４ａの裏側にあるため示されていない。
【００１５】
そして、図３に示すように、ギヤ圧入部２５のクランクジャーナル側端面（図３では左端）からクランクアーム２３のクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部２１側端（図３では左端）までの中実円柱形状のジャーナル側部位２３ａの体積は、ギヤ圧入部２５のクランクピン部２２側端面（図３では右端）からクランクアーム２３のクランクシャフト軸芯方向クランクピン部２２側端（図３では右端）までのギヤ圧入部２５の外径分（直径分）に相当する中実円柱形状のピン側部位２３ｂの体積に対し１１％以上となるように拡張されている。
【００１６】
この場合、ピン側部位２３ｂの中実円柱形状は、ギヤ圧入部２５のクランクピン部２２側端面からクランクアーム２３のクランクシャフト軸芯方向クランクピン部２２側端までの厚みＳ１が４ｍｍに、ギヤ圧入部２５の外径分に相当する直径Ｌ１が１２２ｍｍにそれぞれ設定されている。また、ジャーナル側部位２３ａの中実円柱形状は、ギヤ圧入部２５のクランクジャーナル側端面からクランクアーム２３のクランクシャフト軸芯方向クランクジャーナル部２１側端までの厚みＳ２が１ｍｍに、直径Ｌ１が１２２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００１７】
ここで、ジャーナル側部位２３ａの体積を拡張させる理由について説明する。
【００１８】
既存のクランクシャフト２において、ギヤ圧入部２５のクランクシャフト２軸芯方向クランクジャーナル部２１側に位置するクランクアーム２３のジャーナル側部位２３ａと、ギヤ圧入部２５のクランクシャフト２軸芯方向クランクピン部２２側に位置するクランクアーム２３のピン側部位２３ｂとの間に体積差による極端な剛性差が存在しているため、ギヤ圧入部２５にクランクギヤ３を圧入した際のクランクギヤ３の圧入荷重によって、ギヤ圧入部２５が剛性の低いジャーナル側部位２３ａ側に緩く反り、このギヤ圧入部２５の緩い反りによってクランクシャフト２が第２気筒のクランクピン部２２側向き（図２では下方向き）に変形してクランクシャフト２の軸芯に曲がりを生じさせることになる。
【００１９】
そのため、図４に示すように、ジャーナル側部位２３ａとピン側部位２３ｂとの体積割合に対するクランクシャフト２の曲がり低減効果を示す特性図から、ジャーナル側部位２３ａの体積をピン側部位２３ｂの体積に対し１１％以上となるように拡張させている。この場合、図４中において、細実線は算出値を、太実線は実測値をそれぞれ示している。
【００２０】
このように、ジャーナル側部位２３ａの体積をピン側部位２３ｂの体積に対し１１％以上となるように拡張させることで、ジャーナル側部位２３ａとピン側部位２３ｂとの間に極端な剛性差が存在しないようにジャーナル側部位２３ａの剛性が高められ、ジャーナル側部位２３ａとピン側部位２３ｂとの剛性差が所定の比率に確保されてクランクギヤ３圧入荷重によるギヤ圧入部２５の反りを防止してピン側部位２３ｂとジャーナル側部位２３ａとの体積割合に対するクランクシャフト２の曲がり低減効果が発揮され、クランクシャ
フト２の変形によるクランクシャフト２の軸芯の曲がりを効果的に抑制することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、ジャーナル側部位２３ａの体積をピン側部位２３ｂの体積に対し１１％以上となるように拡張させたが、図５に示すように、ジャーナル側部位２３ａ′の体積を、ギヤ圧入部２５の直径Ｌ１と略一致する外径分となるまで半径方向外方に拡張させてピン側部位２３ｂの体積に対し１５％となるようにしている場合には、ジャーナル側部位２３ａ′の体積をクランクジャーナル部２１側へ拡張させることなく半径方向外方へ効率よく拡張させて、ピン側部位２３ｂとの間の極端な剛性差が可及的に緩和されることになり、ピン側部位２３ｂとジャーナル側部位２３ａ′との体積割合に対するクランクシャフト２の曲がり低減効果を発揮しつつ、クランクシャフト２の変形によるクランクシャフト２の軸芯の曲がりを効果的に抑制することが可能となる上、ジャーナル側部位をクランクシャフト軸芯方向に拡張させることによってクランクジャーナル部がクランクシャフト軸芯方向へ短縮されてしまうといった悪影響をなくして既存のクランクジャーナル部２１によるクランクシャフト２の支持を円滑に行うことが可能となる。
【００２２】
また、上記実施形態では、スチール製のクランクアーム２３を適用した場合について述べたが、炭素鋼やクロム・モリブデン鋼、バナジウム鋼、もしくは球状黒鉛を含む鋳鉄を用いた鋳造製のクランクアームが適用されていてもよい。
【００２３】
更に、上記実施形態では、第２気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部２２を支持する前側のクランクアーム２３にギヤ圧入部２５を設けたが、第２気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部を支持する後側のクランクアームにギヤ圧入部が設けられていたり、その他の気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部を支持する前後両側のクランクアームのいずれか一方にギヤ圧入部が設けられていてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係わる４サイクル４気筒形のエンジンをクランク軸方向から見た正面図である。
【図２】エンジンをクランク軸と直交する方向から見た側面図である。
【図３】第２気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部を支持する前後両側のクランクアーム付近の側面図である。
【図４】ジャーナル側部位とピン側部位との体積割合に対するクランクシャフトの曲がり低減効果を示す特性図である。
【図５】実施形態の変形例に係わる第２気筒のピストンがコンロッドを介して連結されたクランクピン部を支持する前後両側のクランクアーム付近の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        エンジン（内燃機関）
２        クランクシャフト
２１      クランクジャーナル部
２２      クランクピン部
２３ａ，２３ａ′
ジャーナル側部位
２３ｂ    ピン側部位
２５      ギヤ圧入部
３        クランクギヤ（ギヤ）
４        ギヤ駆動式バランサ
４ａ      第１バランサシャフト（バランサシャフト）
４ｂ      第２バランサシャフト（バランサシャフト）
Ｌ１      ギヤ圧入部の直径（外径）
【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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