(57)【要約】【課題】クランクシャフト４の前後方向の寸法を短縮し、内燃機関の小型化を図る。【解決手段】クランクシャフト４は、複数のメインジャーナル１３とクランクピン５とを有し、メインジャーナル１３とクランクピン５とがクランクウェブ１４によって接続されている。クランクウェブ１４の内側の端面１４ａには、クランクピン５と同心状に環状凹部１６が形成されている。クランクピン５に回転自在に取り付けられるロアリンク６のコントロールピン用ピンボス部６ａは、軸方向寸法が大となっているが、このピンボス部６ａの位置と環状凹部１６の位置とが対応しており、ピンボス部６ａ両端部は環状凹部１６内を通過する。従って、各メインジャーナル１３の間隔を広げる必要がなく、前後方向の小型化が図れる。【選択図】図３
2006177470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の軸受部に回転自在に支持されるメインジャーナルと、ピストンに連係したリンク部品が回転自在に取り付けられるクランクピンと、を備え、上記メインジャーナルと上記クランクピンとがクランクウェブを介して接続された内燃機関のクランクシャフトにおいて、
上記クランクウェブのクランクピン側の端面に、クランクピン中心と同心状に環状の凹部を形成したことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。
【請求項２】
一つのクランクピンに、複数のリンク部品が回転可能に連結されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項３】
上記ピストンのピストンピンに一端が連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が揺動可能に連結され、かつ上記クランクピンに回転自在に取り付けられるロアリンクと、一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端が上記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項４】
上記の凹部におけるクランクウェブのクランクシャフト軸方向の厚さが、クランクウェブの同方向の最大厚さの２／３以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項５】
環状をなす上記凹部の内周縁の半径が、クランクピン中心とメインジャーナル中心との距離と同程度以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項６】
上記ピストンのストロークが、クランクピン中心とメインジャーナル中心との距離の２倍より大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項７】
メインジャーナル中心とクランクピン中心との距離が、メインジャーナルの半径の１２０％以下であり、かつクランクピンの半径が、メインジャーナル中心とクランクピン中心との距離の６５％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項８】
クランクピン中心から上記凹部の半径方向の幅の中央までの距離が、クランクピン中心から上記アッパピン中心までの距離と略一致することを特徴とする請求項３記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項９】
上記アッパピンの端部に、該アッパピンのピン孔からの脱落を防止するために、半径方向へ突出した凸部を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用されることを特徴とする請求項８記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項１０】
クランクピン中心から上記凹部の半径方向の幅の中央までの距離が、クランクピン中心から上記コントロールピン中心までの距離と略一致することを特徴とする請求項３記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項１１】
上記コントロールピンの端部に、該コントロールピンのピン孔からの脱落を防止するために、半径方向へ突出した凸部を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用されることを特徴とする請求項１０のクランクシャフト。
【請求項１２】
１クランクスローを構成する２つのクランクウェブのクランクシャフト軸方向の厚さの合計が、両者間のクランクピンの長さ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関のクランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のピストンクランク機構を構成するクランクシャフトの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式内燃機関のピストンクランク機構の一種として、本出願人が先に提案した特許文献１〜３等の複リンク式ピストンクランク機構が公知となっている。これは、ピストンのピストンピンに連結されるアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えている。そして、上記アッパリンクと上記ロアリンクとは、アッパピンを介して互いに回転可能に連結され、上記コントロールリンクと上記ロアリンクとは、コントロールピンを介して互いに回転可能に連結されている。この複リンク式ピストンクランク機構は、上記コントロールリンクの機関本体側の揺動支点の位置を偏心カムにより変化させることで、可変圧縮比機構として利用することができる。
【０００３】
このような複リンク式ピストンクランク機構を用いた内燃機関においては、従来の単リンク式ピストンクランク機構を備えた内燃機関よりも運動部品の種類が多いため、２部品を回転可能に連結する個所は多くなる。
【０００４】
具体的には、ピストンとアッパリンクとはピストンピンを介して一般的な単リンク式ピストンクランク機構におけるピストンとコネクティングロッドと同様に連結され、また、アッパリンクとロアリンクとはアッパピンを介して連結され、コントロールリンクとロアリンクとはコントロールピンを介して連結されている。
【０００５】
これらのピンを介する回転可能な連結部位は、従来の一般的な単リンク式ピストンクランク機構におけるピストンピン周辺の構造と全く同一の構造とすることも可能であるが、部位によっては、従来のようなピストンピン周辺の構造が採れない場合がある。すなわち、複リンク式ピストンクランク機構を有する内燃機関は部品構成が複雑であるため、各部品の生存空間が一般的に狭くなる傾向があり、特に内燃機関前後方向には寸法の余裕が少なくなる部位があり、回転連結部において、ピンの長さに加えてピンを抜け止めするための両端のスナップリングおよびスナップリング溝外側の土手部分の寸法を確保できない場合がある。
【０００６】
特許文献３では、このような軸方向寸法に余裕がない部位において、外径がピン孔内径より大きいフランジ部と該フランジ部と同軸の雄ねじ部とを有するワッシャを、ピンの両端に形成された雌ねじにねじ込み、両端のワッシャのフランジ部によってピンの軸方向の抜け止めを行う構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２２７３６７号公報
【特許文献２】特開２００２−６１５０１号公報
【特許文献３】特開２００３−３２２０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の複リンク式ピストンクランク機構を有する内燃機関においても、一般的な単リンク式ピストンクランク機構を有する内燃機関においても、一般的にクランクシャフトに要求される性能のうちの一つに、ねじりおよび曲げに対する剛性の強化が上げられる。クランクピンに対して、クランクシャフト以外の主運動系部品からの慣性力や燃焼に起因する荷重が入力されることにより、クランクシャフトは、曲げ変形やねじり変形を起こす。クランクシャフトの変形により、クランクシャフトの耐久性の悪化、騒音の悪化、フリクションの悪化等が発生しうるが、とりわけねじり変形はクランクシャフトのねじり共振を引き起こし、前記の不具合を顕著に発生することが多い。
【０００８】
特に、複リンク式ピストンクランク機構を備える内燃機関においては、このピストンクランク機構の力学的特性によってクランクピンへ入力される荷重が従来の単リンク式ピストンクランク機構を有する内燃機関よりも大きくなり、ねじり変形や曲げ変形が大きくなる。すなわち、一般的な単リンク式ピストンクランク機構を備える内燃機関においては、ピストンからの燃焼荷重がコネクティングロッドのみを介してクランクピンに入力されるのに対し、上記のような複リンク式ピストンクランク機構を備える内燃機関では、燃焼荷重はアッパリンクとロアリンクを介してクランクピンに入力され、その際に、ロアリンクにおいて、コントロールピンを支点、アッパピンを力点、クランクピンを作用点とする梃子の原理が働き、燃焼荷重が増幅されてクランクピンに入力されるのである。
【０００９】
また、内燃機関の前後長をなるべく小さくするために、各メインジャーナル間の距離はなるべく小さくすることが求められている。クランクピンの長さはクランクピンに連結されるロアリンクもしくはコネクティングロッドの寸法に依存するため、メインジャーナル間距離をなるべく小さく設計しようとすると、クランクウェブの厚さ（クランクシャフト軸方向の寸法）をなるべく小さくするようにクランクシャフトを設計しなければならない。
【００１０】
特に、Ｖ型内燃機関等で一つのクランクピンに複数の気筒のロアリンクもしくはコネクティングロッドを連結しなければならない場合、クランクウェブの厚さに対する要求はますます厳しくなる。
【００１１】
さらに、クランクシャフトには、良好な回転バランスを維持することも求められている。一般的に、クランクピンおよび該クランクピンに連結される運動部品の質量に起因する回転アンバランスをキャンセルするために、クランクピンと反対の位相にカウンタウェイトが設置されるが、クランクシャフト全体を小型化するためにはカウンタウェイトの外径をなるべく小さくする必要が有り、その場合にはクランクピン側の質量をなるべく小さくすることでバランスを改善する必要がある。特に複リンク式ピストンクランク機構を有する内燃機関においては、クランクピンに連結されるロアリンクの質量が一般的な単リンク式ピストンクランク機構におけるコネクティングロッドよりも大きくなるために、上記のバランス確保の問題はより切実なものとなる。
【００１２】
本発明はクランクシャフトに求められる上記の課題をより高い次元で達成することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、内燃機関の軸受部に回転自在に支持されるメインジャーナルと、ピストンに連係したリンク部品が回転自在に取り付けられるクランクピンと、を備え、上記メインジャーナルと上記クランクピンとがクランクウェブを介して接続された内燃機関のクランクシャフトにおいて、上記クランクウェブのクランクピン側の端面に、クランクピン中心と同心状に環状の凹部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
従って、上記の凹部により、クランクウェブと、クランクピンに回転可能に結合されるリンク部品（例えば一般的なコネクティングロッドや前述した複リンク式ピストンクランク機構におけるロアリンク等）との内燃機関前後方向の干渉を避けることができ、クランクウェブのクランクシャフト軸方向の厚さおよびメインジャーナル間の間隔を小さくすることが可能になり、ひいては内燃機関を前後方向に小型化することが可能になる。
【００１５】
また、クランクピン近傍のクランクウェブを軽量化できるため、クランクシャフトの回転バランスを良好にすることが容易になる。
【００１６】
本発明の一つの態様では、請求項２のように、一つのクランクピンに、複数のリンク部品が回転可能に連結される。
【００１７】
例えばＶ型８気筒内燃機関のように一つのクランクピンに複数のリンク部品（例えばコネクティングロッド）が連結される構成では、内燃機関前後方向の部品生存空間が逼迫する傾向が強い。本発明では、上述したように、クランクウェブの凹部によって、上述したように、リンク部品との干渉を回避できる。また、クランクピン側の質量が増加するために一つのクランクスローあたりのクランクシャフトの回転バランスが悪化する傾向が強いが、上述のように、凹部により、クランクシャフトの回転バランスを良好にすることが容易になる。
【００１８】
本発明のクランクシャフトは、請求項３のように、ピストンのピストンピンに一端が連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が揺動可能に連結され、かつ上記クランクピンに回転自在に取り付けられるロアリンクと、一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端が上記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用することができる。
【００１９】
この場合、クランクウェブとロアリンク、クランクウェブとアッパピン、クランクウェブとコントロールピン、の内燃機関前後方向の干渉を避けることが可能になる。これらの部品は、単リンク式ピストンクランク機構のコネクティングロッドよりも一般に内燃機関前後方向に大きな寸法を持つため、干渉を避ける効果は特に有効性を発揮する。特にアッパピンとコントロールピン、ならびに、これらのピンを支承するためにロアリンクまたはアッパリンクまたはコントロールリンクに形成されるボア部は、複リンク式ピストンクランク機構の各構成部品において、最も内燃機関前後方向の寸法が大きくなる部位であるため、これらの部位での部品干渉を避けることにより内燃機関を前後方向に効率的に小型化できる。
【００２０】
請求項４の発明では、上記の凹部におけるクランクウェブのクランクシャフト軸方向の厚さが、クランクウェブの同方向の最大厚さの２／３以上である。このように構成することで、凹部を形成したことによるクランクシャフトの曲げ剛性およびねじり剛性の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００２１】
請求項５の発明では、環状をなす上記凹部の内周縁の半径が、クランクピン中心とメインジャーナル中心との距離と同程度以上である。従って、クランクシャフトの剛性に最も寄与するメインジャーナル中心とクランクピン中心とを結ぶ部位には、凹部が最小限しか形成されないことになり、クランクシャフトの曲げ剛性およびねじり剛性の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００２２】
請求項６の発明では、上記ピストンのストロークが、クランクピン中心とメインジャーナル中心との距離の２倍より大きい。つまり、クランクピンとピストンとの間に、複リンク機構等のストローク増大機構を有することになり、ピストンのストロークの必要量を実現するためのクランクアーム長さが単リンク式ピストンクランク機構用のクランクシャフトよりも相対的に短くなる。従って、クランクピンとメインジャーナルとのオーバーラップが大きくなるため、クランクシャフトの剛性にクランクウェブの厚さが寄与する割合が相対的に小さくなり、クランクウェブに凹部を設けても剛性の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００２３】
請求項７の発明では、メインジャーナル中心とクランクピン中心との距離が、メインジャーナルの半径の１２０％以下であり、かつクランクピンの半径が、メインジャーナル中心とクランクピン中心との距離の６５％以上である。従って、クランクピンとメインジャーナルとのオーバーラップが大きくなるため、クランクシャフトの剛性にクランクウェブの厚さが寄与する割合が相対的に小さくなり、クランクウェブに凹部を設けても剛性の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００２４】
請求項８の発明では、クランクピン中心から上記凹部の半径方向の幅の中央までの距離が、クランクピン中心から上記アッパピン中心までの距離と略一致する。
【００２５】
従って、特にアッパピンおよびアッパピンを保持するピンボス部とクランクウェブとの干渉を回避でき、高出力内燃機関でアッパピン荷重が増えアッパピンの長さを長くしなければならない場合においても、内燃機関の前後方向の寸法を抑制することが可能になる。
【００２６】
請求項９の発明では、本発明のクランクシャフトは、上記アッパピンの端部に、該アッパピンのピン孔からの脱落を防止するために、半径方向へ突出した凸部を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用される。
【００２７】
この構成では、フランジ部等からなる凸部により、アッパピンをピン孔に圧入せずともアッパピンの脱落を防止でき、アッパリンクとロアリンクとの間の回転運動に伴うフリクションロスを低減することができる。なおこの場合に、アッパピン端部の凸部はピン孔の最大幅（ピン軸方向寸法）よりも内燃機関前後方向に突出することになるが、その場合も上記凸部とクランクウェブとの干渉は凹部を形成したことにより避けることができる。
【００２８】
請求項１０の発明では、クランクピン中心から上記凹部の半径方向の幅の中央までの距離が、クランクピン中心から上記コントロールピン中心までの距離と略一致する。
【００２９】
従って、特にコントロールピンおよびコントロールピンを保持するピンボス部とクランクウェブとの干渉を回避でき、高出力内燃機関でコントロールピン荷重が増えコントロールピンの長さを長くしなければならない場合においても、内燃機関の前後方向の寸法を抑制することが可能になる。
【００３０】
請求項１１の発明では、本発明のクランクシャフトは、上記コントロールピンの端部に、該コントロールピンのピン孔からの脱落を防止するために、半径方向へ突出した凸部を備えた複リンク式ピストンクランク機構に適用される。
【００３１】
この構成では、コントロールピンをピン孔に圧入せずともコントロールピンの脱落を防止でき、コントロールリンクとロアリンクとの間の回転運動に伴うフリクションロスを低減することができる。なおこの場合に、コントロールピン端部の凸部はピン孔の最大幅（ピン軸方向寸法）よりも内燃機関前後方向に突出することになるが、その場合も上記凸部とクランクウェブとの干渉は凹部を形成したことにより避けることができる。
【００３２】
請求項１２の発明では、１クランクスローを構成する２つのクランクウェブのクランクシャフト軸方向の厚さの合計が、両者間のクランクピンの長さ以下である。これにより、クランクウェブの厚さを最小に構成できるため内燃機関前後方向の寸法が最小限になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、クランクピンに回転可能に取り付けられるコネクティングロッド等のリンク部品とクランクウェブとの干渉を凹部により避けることができ、クランクシャフトひいては内燃機関の前後方向の寸法を小型化することができる。しかも、クランクピン近傍のクランクウェブを軽量化できるため、クランクシャフトの回転バランスを良好にすることが容易になり、カウンタウェイトを含めた小型軽量化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。始めに、図５および図６に基づいて、この実施例のクランクシャフトが用いられる複リンク式ピストンクランク機構について説明する。
【００３５】
このピストンクランク機構は、前述した特許文献１等と同様に可変圧縮比機構として適用されるものであって、クランクシャフト４は、複数のメインジャーナル１３とクランクピン５とを備えており、シリンダブロック１２のバルクヘッドとベアリングキャップとからなる主軸受部１１（１１ａ〜１１ｅ）に、メインジャーナル１３が回転自在に支持されている。上記クランクピン５は、メインジャーナル１３から所定量偏心しており、ここにロアリンク６が回転自在に連結されている。
【００３６】
上記ロアリンク６は、クランクピン５への組み付けのために、クランクピン５中心を通る分割面に沿って２部材に分割可能に構成されており、略中央のクランクピン軸受部に上記クランクピン５が嵌合している。
【００３７】
アッパリンク３は、下端側がアッパピン９によりロアリンク６の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン２によりピストン１に回動可能に連結されている。上記ピストン１は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック１２のシリンダ内を往復動する。
【００３８】
ロアリンク６の運動を拘束するコントロールリンク８は、上端側がコントロールピン１０によりロアリンク６の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸７を介して機関本体の一部となるシリンダブロック１２の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸７は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部を有し、この偏心カム部に上記コントロールリンク８下端部が回転可能に嵌合している。上記制御軸７は、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて作動する図示せぬ圧縮比制御アクチュエータによって回動位置が制御される。
【００３９】
上記のような複リンク式ピストンクランク機構を用いた可変圧縮比機構においては、特許文献１等に開示されているように、上記制御軸７が圧縮比制御アクチュエータによって回動されると、偏心カム部を介してコントロールリンク８の下端の揺動支持位置が変化する。そして、上記コントロールリンク８の揺動支持位置が変化すると、ピストン１の行程が変化し、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比が変化する。
【００４０】
図６（図５のＡ−Ａ線にほぼ沿った断面図）に示すように、この実施例は、直列４気筒内燃機関であって、クランクシャフト４は、長手方向の５箇所にメインジャーナル１３を有し、シリンダブロック１２の５箇所の主軸受部１１ａ〜１１ｅに、それぞれ回転自在に支持されている。
【００４１】
次に、図１および図２に基づいて、本発明に係るクランクシャフト４の要部を説明する。
【００４２】
図１はクランクシャフト４の側面図であり、直列４気筒機関用のクランクシャフト４の１気筒分を抜き出して図示したものである。図２は図１のクランクシャフト４をクランクピン５の長手方向中央で切断した図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４３】
クランクシャフト４は、上述したようにシリンダブロック１２の主軸受部１１にメインジャーナル１３が支持され、クランクピン５にロアリンク６が回転自由に取り付けられる。本実施例の場合は、クランクシャフト４は、例えば鍛造等によって、４気筒分すべてが連続した単一の材料から形成されている。クランクピン５はメインジャーナル１３に対し偏心しており、このクランクピン５とメインジャーナル１３とは、クランクウェブ１４によって一体に接続されている。クランクウェブ１４のクランクピン５とメインジャーナル１３の中心１７を挟んで反対となる角度位置に、カウンタウェイト１５が形成されており、クランクピン５とロアリンク６の質量に起因する回転中心１７周りの回転アンバランスをなるべく釣り合わせるように構成されている。
【００４４】
そして、一対のクランクウェブ１４の互いに対向する端面１４ａつまりクランクウェブ１４のクランクピン５側の端面１４ａに、クランクピン５の中心１８と同心状に環状の凹部１６が形成されている。この凹部１６は、クランクシャフト４の軸方向に窪んだ溝状をなすものであって、図２に示すように、完全な環状には連続しておらず、クランクウェブ１４の両側面に端部が開放された円弧状をなしている。このような凹部１６を形成することにより、メインジャーナル１３の回転中心１７を中心としてクランクピン５側に位置する部位の質量を低減することができ、クランクシャフト４の回転バランスをより良好にすることができる。
【００４５】
図３は、上記クランクシャフト４をメインジャーナル１３の回転中心１７とクランクピン５の中心１８とを通る平面に沿って切断した断面図（すなわち図２のＣ−Ｃ断面）である。なお、図３にはクランクピン５に連結されるロアリンク６も図示してあり、ロアリンク６のコントロールピン１０中心が図２のＣ−Ｃ線に一致した位置関係で図示している。ロアリンク６のコントロールピン１０両端部を支持する二股状ピンボス部６ａの軸方向の全長（外側の端面の間の距離）は、クランクピン５に連結されるロアリンク６中央の軸受ハウジング部６ｂの軸方向寸法よりも長くなっており、つまり、図３の左右に突出している。従って、従来技術のクランクシャフトであれば一対のクランクウェブ１４の内側端面１４ａ同士の間隔をコントロールピン用ピンボス部６ａの全長よりも広くしなければならないが、本実施例では、環状の凹部１６の半径方向の幅の中央の点が、コントロールピン１０の中心の位置と略一致している。換言すれば、クランクピン５の中心１８からの半径が互いに略一致している。従って、環状の凹部１６内をコントロールピン用ピンボス部６ａの端部が通過することになり、互いに対向する一対の環状凹部１６の底面の間の間隔を、コントロールピン用ピンボス部６ａの幅よりも広くすれば良いため、環状凹部１６の深さの分だけクランクシャフト４の長さを短縮することができ、ひいては内燃機関全体を前後方向に小型化することが可能になる。特に、軸受部位にかかる面圧を最適化するためには、コントロールピン用ピンボス部６ａの軸方向長さは、クランクピン軸受ハウジング６ｂの軸方向寸法よりも長くなる傾向があるため、複リンク式ピストンクランク機構を備えた内燃機関においては環状凹部１６による小型化効果は有効性が高い。
【００４６】
なお、本実施例ではロアリンク６のコントロールピン用ピンボス部６ａとクランクウェブ１４端面１４ａとの位置関係に着目して環状凹部１６を形成したが、アッパピン用ピンボス部についても同様の課題が存在しうる。従って、この場合は環状凹部１６の半径方向の幅の中央がクランクピン５の中心１８からアッパピン９中心までの距離と一致するように環状凹部１６を形成すれば、アッパピン用ピンボス部の軸方向長さを確保しつつ内燃機関全体を小型化することが可能になる。
【００４７】
また、上記の環状凹部１６の形状には幾つかの特徴がある。図３において、環状凹部１６が形成された部位のクランクウェブ１４の厚さｔ１は、環状凹部１６が形成されない部位におけるクランクウェブ１４の一般厚さｔ２の２／３以上とされている。また、環状凹部１６の内周縁つまり内周側の境界面２１の半径（クランクピン５の中心１８からの半径）は、クランクピン５の中心１８からメインジャーナル１３の回転中心１７までの距離よりも長い。これらの形態的な特徴により、環状凹部１６を形成したにもかかわらず、クランクシャフト４のねじり剛性および曲げ剛性に最も寄与するクランクピン５とメインジャーナル１３との連結部位２２には充分な部材の肉厚を確保することができ、軽量化やバランス改善および小型化の効果を充分に得つつも、剛性の低下を最小限に抑制することが可能になる。特に本実施例ではクランクウェブ１４の一般部の厚さｔ２は、両側のクランクウェブ１４を合計してもクランクピン５の長さよりも短くなるように薄く形成されており、凹部１６を上記の特徴に合致しない形状で形成すると剛性の低下が許容できないレベルに達する恐れがある。
【００４８】
また上記実施例では、環状凹部１６のみならずクランクシャフト４全体の形状にも特徴がある。本実施例では複リンク式ピストンクランク機構を用いているため、内燃機関のピストンストロークは、メインジャーナル１３の中心１７とクランクピン５の中心１８との距離の２倍以上になっており、さらにメインジャーナル１３の中心１７とクランクピン５の中心１８との距離がメインジャーナル１３の半径の１２０％以下であり、かつクランクピン５の半径がメインジャーナル１３の中心１７とクランクピン５の中心１８との距離の６５％以上になるように設計されている。これらの特徴により、クランクピン５とメインジャーナル１３とを連結する連結部位２２には、さらに充分な部材の肉厚を確保することができ、クランクシャフトのねじりおよび曲げ剛性を充分に高くすることが可能になっている。
【００４９】
次に、図４は単リンク式ピストンクランク機構に適用した本発明の第２実施例の説明図であり、図３と同様にクランクシャフト４をメインジャーナル１３の中心１７とクランクピン５の中心１８とを通る平面で切断した断面図である。第２実施例のクランクシャフト４の基本的な構成は第１実施例と同様であるが、第２実施例は、このクランクシャフト４をバンク角９０°のＶ型８気筒内燃機関に適用したものであり、クランクピン５に２組のコネクティングロッド２３を回転可能に連結した点が異なっている。２組のコネクティングロッド２３のうち一方は右バンクの気筒のピストンに、他方は左バンクの気筒のピストンに連結されている。なお、左右バンクの２つのコネクティングロッド２３は一般にクランクシャフト４に対して異なる角度を取るが、本図では便宜上両者ともコネクティングロッド２３をロッド本体とキャップとの締結面に沿って切断した断面図として図示している。Ｖ型内燃機関の前後方向の寸法を小型化しようとした場合、各バンクの気筒のボア間のピッチを小さくすることも勿論であるが、左バンクと右バンクとの気筒中心の位置の前後方向のオフセット量を小さくすることも必要である。両バンクの気筒中心のオフセット量はすなわちクランクピン５に連結される複数のコネクティングロッド２３の中心間距離であるため、内燃機関の小型化のためにはコネクティングロッド２３はなるべく薄く形成しなければならない。クランクピン５に嵌合するコネクティングロッド２３大端部の内周側の軸受部２３ａの厚さ（軸方向寸法）は、クランクピン５を大径化すれば軸受部の最大面圧を下げることが出来るため薄くすることが可能であるが、ロッド本体とキャップとを連結する外周側の締結部２３ｂの厚さ（軸方向寸法）はねじの締結強度に依存して決定されるため、極端に薄くすることは困難である。本実施例では、軸受部２３ａと締結部２３ｂとを前後（軸方向）にオフセットした構造とし、締結部２３ｂの軸方向に突出した部分２３ｃとクランクピン５と同心状の環状凹部１６との位置を一致させることにより、各メインジャーナル１３の間隔を長くすること無く一対のコネクティングロッド２３を配置することが可能になる。また、第１実施例の場合と同様に、環状凹部１６が形成されたことによりクランクピン５側の重量が軽減されるため、クランクシャフト４の回転バランスが改善される。Ｖ型内燃機関においては１つのクランクピン５に複数のコネクティングロッド２３が連結されるために、１つのクランクピンに１つのコネクティングロッドが連結される直列４気筒などの内燃機関よりもクランクシャフト４の回転バランスが悪化する傾向にあるため、環状凹部１６によるバランスの改善効果はＶ型内燃機関においてより有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明に係るクランクシャフトの第１実施例を示す要部の側面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図３】ロアリンクを組み付けた状態で示す図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図４】この発明に係るクランクシャフトの第２実施例を示す図３と同様の断面図。
【図５】第１実施例のクランクシャフトが用いられる複リンク式ピストンクランク機構の構成説明図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【符号の説明】
【００５１】
４…クランクシャフト
５…クランクピン
６…ロアリンク
１０…コントロールピン
１４…クランクウェブ
１６…凹部  
【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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