(57)【要約】【課題】基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できるクランク軸を提供する。【解決手段】クランク軸は、複数のジャーナル部Ｊと、複数のピン部Ｐと、複数のクランクアーム部Ａと、を備える。アーム部Ａの１つ又は１つ以上はカウンターウエイト部Ｗを一体で有する。ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａの少なくとも１つは、２つの肉抜き部１０と、リブ部１１と、を備える。２つの肉抜き部１０は、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側の表面に形成され、各々が対応するウエイト部Ｗの２つの側部Ｗａに広がる。リブ部１１は、２つの肉抜き部１０と隣接し、アーム部Ａの中心線Ａｃに沿って設けられる。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のジャーナル部と、前記複数のジャーナルに対して偏心した複数のピン部と、各々が対応する前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐ複数のクランクアーム部と、を備えるクランク軸であって、
前記クランクアーム部の１つ又は１つ以上はカウンターウエイト部を一体で有し、
前記カウンターウエイト部を有する前記クランクアーム部の少なくとも１つは、
前記カウンターウエイト部の前記ピン部側の表面に形成され、各々が対応する前記カウンターウエイト部の２つの側部に広がる２つの肉抜き部と、
前記２つの肉抜き部と隣接し、前記クランクアーム部の中心線に沿って設けられるリブ部と、を備える、クランク軸。
【請求項２】
請求項１に記載のクランク軸であって、
前記肉抜き部及び前記リブ部を備える前記クランクアーム部を側面から見たとき、
前記肉抜き部における前記ピン部側とは反対側の端は、前記ウエイト部の最大幅の位置よりも前記ピン部寄りの位置に配置される、クランク軸。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクランク軸であって、
前記肉抜き部及び前記リブ部を備える前記クランクアーム部を側面から見たとき、
前記肉抜き部における前記ピン部側の端は、前記ジャーナル部の軸心の位置よりも前記ピン部寄りの位置に配置される、クランク軸。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のクランク軸であって、
前記肉抜き部が形成された領域における前記カウンターウエイト部の最小幅Ｌに対する前記リブ部の幅Ｘの割合が４８％〜８０％である、クランク軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、自動二輪車、農業機械又は船舶等のレシプロエンジンに搭載されるクランク軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロエンジンはクランク軸を必要とする。シリンダ（気筒）内でのピストンの往復運動を回転運動に変換することによって動力を取り出すためである。通常、自動車等には多気筒エンジンが用いられる。
【０００３】
図１及び図２は、一般的なクランク軸の一例を示す側面図である。図１及び図２に示すクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載されるものである。クランク軸１は、５つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、及び８つのクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ８を備える。８つのアーム部Ａ１〜Ａ８は、各々が対応するジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をつなぐ。
【０００４】
図１に示すクランク軸１では、８つの全てのアーム部Ａ１〜Ａ８がカウンターウエイト部（以下、単に「ウエイト部」ともいう）Ｗ１〜Ｗ８を一体で有する。このクランク軸１は４気筒−８カウンターウエイトのクランク軸と称される。
【０００５】
以下では、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、ピン部Ｐ１〜Ｐ４、アーム部Ａ１〜Ａ８及びウエイト部Ｗ１〜Ｗ８のそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊ」、ピン部で「Ｐ」、アーム部で「Ａ」、ウエイト部で「Ｗ」とも記す。
【０００６】
図２に示すクランク軸１では、８つのアーム部Ａのうち、先頭の第１アーム部Ａ１、最後尾の第８アーム部Ａ８、及び中央の２つのアーム部Ａ（第４アーム部Ａ４及び第５アーム部Ａ５）がウエイト部Ｗを一体で有する。残りの第２、３、６及び７アーム部Ａ２、Ａ３、Ａ６及びＡ７はウエイト部を有しない。このクランク軸１は４気筒−４カウンターウエイトのクランク軸と称される。
【０００７】
ジャーナル部Ｊ、フロント部Ｆｒ及びフランジ部Ｆｌは、クランク軸１の回転中心と同軸上に配置される。各ピン部Ｐは、クランク軸１の回転中心からピストンストロークの半分の距離だけ偏心して配置される。ジャーナル部Ｊは、すべり軸受けによってエンジンブロックに支持され、回転中心軸となる。各ピン部Ｐはすべり軸受けによってコネクティングロッド（以下、「コンロッド」ともいう）の大端部に連結され、ピストンがそのコンロッドの小端部に連結される。フロント部Ｆｒには、タイミングベルト、ファンベルト等を駆動するためのプーリ（図示省略）が取り付けられる。フランジ部Ｆｌには、フライホイール（図示省略）が取り付けられる。
【０００８】
燃費の向上の観点から、クランク軸には軽量化が求められる。この要求に応える従来の技術が、例えば特開２０００−３２０５３１号公報（特許文献１）に開示される。図３及び図４は、特許文献１に開示されたクランク軸におけるウエイト部付きアーム部を示す図である。これらの図のうち、図３は側面図であり、図４はピン部側から見たときの正面図である。図３及び図４を参照し、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのうちでアーム部Ａのピン部Ｐ側の表面に、肉抜き部１００が形成されている。肉抜き部１００はアーム部Ａの幅方向の全域に形成され、アーム部Ａの２つの側部Ａａに広がっている。肉抜き部１００によってアーム部Ａの重量が減少する。これにより、クランク軸の軽量化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３２０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、クランク軸の軽量化に対する要求はますます強くなっている。しかしながら、この要求に応えるために、ウエイト部付きアーム部に形成される肉抜き部をアーム部の領域内で単に拡大すれば、アーム部の支持剛性が低下するおそれがある。アーム部の支持剛性が低下した場合、クランク軸が弾性変形し易くなることから、ジャーナル部がすべり軸受けに焼き付くかもしれないし、かえって燃費が悪化するかもしれない。また、振動特性が悪化する可能性もある。要するに、クランク軸の基本性能が損なわれかねない。
【００１１】
本発明の１つの目的は、基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できるクランク軸を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態によるクランク軸は、複数のジャーナル部と、複数のジャーナルに対して偏心した複数のピン部と、各々が対応するジャーナル部とピン部をつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える。クランクアーム部の１つ又は１つ以上はカウンターウエイト部を一体で有する。カウンターウエイト部を有するクランクアーム部の少なくとも１つは、カウンターウエイト部のピン部側の表面に形成され、各々が対応するカウンターウエイト部の２つの側部に広がる２つの肉抜き部と、２つの肉抜き部と隣接し、クランクアーム部の中心線に沿って設けられるリブ部と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によるクランク軸は、２つの肉抜き部及びリブ部がカウンターウエイト部に形成されるため、基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一般的なクランク軸の一例を示す側面図である。
【図２】図２は、一般的なクランク軸の他の一例を示す側面図である。
【図３】図３は、特許文献１に開示されたクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図である。
【図４】図４は、図３に示すウエイト部付きアーム部をピン部側から見たときの正面図である。
【図５】図５は、検討ステップ１で想定したクランク軸の斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すクランク軸の側面図である。
【図７】図７は、図５に示すクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図である。
【図８】図８は、図７に示すウエイト部付きアーム部の斜視図である。
【図９】図９は、図７の線IX−IXにおけるウエイト部付きアーム部の断面図である。
【図１０】図１０は、検討ステップ１のウエイト部付きアーム部に出現する振動モードの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、検討ステップ２で想定したクランク軸の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すクランク軸の側面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示すクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すウエイト部付きアーム部の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１３の線XV−XVにおけるウエイト部付きアーム部の断面図である。
【図１６】図１６は、検討ステップ２での解析結果をまとめたグラフである。
【図１７】図１７は、本実施形態のクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示すウエイト部付きアーム部をピン部側から見たときの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明者らは、ウエイト部付きアーム部に形成される肉抜き部の形態に着目し、鋭意検討を重ねた。その結果下記の知見を得た。
【００１６】
［検討ステップ１］
ステップ１では、前記図３及び図４に示すウエイト部Ｗ付きアーム部Ａに形成される肉抜き部１００を、アーム部Ａの領域内で拡大するのではなくて、ウエイト部Ｗの領域に拡大する形態を検討した。この検討はＦＥＭ解析によって行った。
【００１７】
図５〜図９は、検討ステップ１で想定したクランク軸を示す図である。これらの図のうち、図５はそのクランク軸の斜視図であり、図６はそのクランク軸の側面図である。図７はそのクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図であり、図８はそのウエイト部付きアーム部の斜視図であり、図９は図７の線IX−IXにおけるウエイト部付きアーム部の断面図である。なお、図９に示される図７の線IX−IXにおける断面は、アーム部の中心線に垂直な断面のうち、肉抜き部１１０が形成された領域におけるウエイト部Ｗの最小幅の位置での断面である。本明細書において、アーム部Ａの中心線は、ジャーナル部Ｊの軸心Ｊｃとピン部Ｐの軸心Ｐｃを含む面に含まれる直線であって、ジャーナル部Ｊの軸心Ｊｃに垂直な直線を意味する。
【００１８】
図５〜図９を参照し、検討ステップ１で想定したクランク軸１の解析モデルでは、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのうちでウエイト部Ｗのピン部Ｐ側の表面に、肉抜き部１１０が形成されている。肉抜き部１１０はウエイト部Ｗの幅方向の全域に形成され、ウエイト部Ｗの２つの側部Ｗａに広がっている。また、肉抜き部１１０はアーム部Ａのピン部Ｐ側の表面にも広がり、アーム部Ａの２つの側部Ａａにも広がっている。
【００１９】
図７を参照し、肉抜き部１１０を備えるウエイト部Ｗ付きアーム部Ａを側面から見たとき、ジャーナル部Ｊの外周とアーム部Ａとの交点のうちでウエイト部Ｗに最も近い点ＪＢの位置Ｌ１が、アーム部Ａとウエイト部Ｗの境界となる。つまり、点ＪＢの位置Ｌ１からピン部Ｐ側の部分がアーム部Ａとなり、点ＪＢの位置Ｌ１からピン部Ｐ側とは反対側の部分がウエイト部Ｗとなる。なお、図５、図６、図７及び図９には、実態に即して、ジャーナル部Ｊとアーム部Ａとの間にジャーナルスラストが描かれている。エンジン内では、ジャーナルスラストとすべり軸受けとの接触によって、ジャーナル部Ｊの軸方向移動が制限される。
【００２０】
このような条件のもとで、図６及び図７を参照し、肉抜き部１１０を備えるウエイト部Ｗ付きアーム部Ａを側面から見たとき、肉抜き部１１０におけるピン部Ｐ側とは反対側の端（以下、「第１端」ともいう）１１０ａは、点ＪＢの位置Ｌ１よりもピン部Ｐ側とは反対側寄りの位置に、すなわちウエイト部Ｗ寄りの位置に配置されている。その第１端１１０ａは、ウエイト部Ｗの最大幅の位置Ｌ２よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。一方、肉抜き部１１０のピン部Ｐ側の端（以下、「第２端」ともいう）１１０ｂは、点ＪＢの位置Ｌ１よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。より具体的には、その第２端１１０ｂは、ジャーナル部Ｊの軸心Ｊｃの位置Ｌ３よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。
【００２１】
検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａでは、肉抜き部１１０がウエイト部Ｗの領域に存在する。さらにその肉抜き部１１０がアーム部Ａの領域にも広がる。ここで、ウエイト部Ｗの幅は比較的大きい。特に、ウエイト部Ｗの平面形状は概ね扇形であるため、ウエイト部Ｗの最大幅はアーム部Ａの最大幅よりも遙かに大きい。そのため、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの重量は、ウエイト部Ｗに存在する肉抜き部１１０によって大幅に減少する。また、ウエイト部Ｗの形状は、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの支持剛性にほとんど影響を及ぼさない。そのため、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの支持剛性はほとんど低下しない。本明細書において、支持剛性とは、ピン部Ｐに荷重が負荷されたときのアーム部Ａの変形抵抗を意味する。
【００２２】
しかしながら、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａでは、肉抜き部１１０がウエイト部Ｗの幅方向の全域に形成されている。この場合、大きな軽量化を期待できる反面、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの固有振動数が大幅に低下する。固有振動数はウエイト部Ｗを含むアーム部Ａの全体の剛性に比例するからである。
【００２３】
検討ステップ１では、実際に、図５〜図９に示すウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのモデルを用いて、その固有振動数を解析した。その結果、そのウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの固有振動数は、肉抜き部１１０が形成されていないウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの固有振動数と比較して、大幅に低下した。また、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの場合、固有振動数の低下に伴って特異な振動モードが出現した。
【００２４】
図１０は、検討ステップ１のウエイト部付きアーム部に出現する振動モードの一例を示す斜視図である。図１０を参照し、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの場合、１次縦曲げモードの振動が主体的に発生する。１次縦曲げモードの振動では、アーム部Ａの中心線を支点にして、ウエイト部Ｗの２つの端部が同位相で前後方向に振れる。ウエイト部Ｗの１次縦曲げモードの振動は、クランク軸の振動を引き起こす。したがって、検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａを備えるクランク軸は、基本性能を維持できない。
【００２５】
［検討ステップ２］
ステップ２では、検討ステップ１のウエイト部付きアーム部の形態をベースにして、ウエイト部Ｗの１次縦曲げモードの振動を抑制する形態を検討した。この検討もＦＥＭ解析によって行った。
【００２６】
図１１〜図１５は、検討ステップ２で想定したクランク軸を示す図である。これらの図のうち、図１１はそのクランク軸の斜視図であり、図１２はそのクランク軸の側面図である。図１３はそのクランク軸におけるウエイト部付きアーム部の側面図であり、図１４はそのウエイト部付きアーム部の斜視図であり、図１５は図１３の線XV−XVにおけるウエイト部付きアーム部の断面図である。なお、図１５に示される図１３の線XV−XVにおける断面は、アーム部の中心線に垂直な断面のうち、肉抜き部１０が形成された領域におけるウエイト部Ｗの最小幅Ｌの位置での断面である。
【００２７】
図１１〜図１５を参照し、検討ステップ２で想定したクランク軸１の解析モデルでは、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのうちでウエイト部Ｗのピン部Ｐ側の表面に、２つ肉抜き部１０が形成されている。２つの肉抜き部１０は、各々が対応するウエイト部Ｗの２つの側部Ｗａに広がっている。また、２つの肉抜き部１０は、アーム部Ａのピン部Ｐ側の表面にも広がり、各々が対応するアーム部Ａの２つの側部Ａａにも広がっている。さらに、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側の表面に、アーム部Ａの中心線に沿ってリブ部１１が設けられている。リブ部１１は２つの肉抜き部１０と隣接している。また、リブ部１１は、アーム部Ａのピン部Ｐ側の表面にも延びている。リブ部１１の幅Ｘはアーム部Ａの中心線に沿って一定である（図１５参照）。
【００２８】
図１２及び図１３を参照し、肉抜き部１０及びリブ部１１を備えるウエイト部Ｗ付きアーム部Ａを側面から見たとき、肉抜き部１０における第１端（ピン部Ｐ側とは反対側の端）１０ａは、上記の点ＪＢの位置Ｌ１よりもピン部Ｐ側とは反対側寄りの位置に配置されている。その第１端１０ａは、ウエイト部Ｗの最大幅の位置Ｌ２よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。一方、肉抜き部１０の第２端（ピン部Ｐ側の端）１０ｂは、上記の点ＪＢの位置Ｌ１よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。より具体的には、その第２端１０ｂは、ジャーナル部Ｊの軸心Ｊｃの位置Ｌ３よりもピン部Ｐ寄りの位置に配置されている。
【００２９】
検討ステップ２のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａでは、２つの肉抜き部１０がウエイト部Ｗの領域に存在する。さらにそれらの肉抜き部１０がアーム部Ａの領域にも存在する。ここで、ウエイト部Ｗの幅は比較的大きい。特に、ウエイト部Ｗの平面形状は概ね扇形であるため、ウエイト部Ｗの最大幅はアーム部Ａの最大幅よりも遙かに大きい。そのため、検討ステップ２のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの重量は、ウエイト部Ｗに存在する肉抜き部１０よって大幅に減少する。また、ウエイト部Ｗの形状は、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの支持剛性にほとんど影響を及ぼさない。そのため、検討ステップ２のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの支持剛性はほとんど低下しない。
【００３０】
さらに、検討ステップ２のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａでは、肉抜き部１０が形成された領域に、リブ部１１が存在する。この場合、上記した検討ステップ１のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａと比較して、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの剛性が増加するため、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの固有振動数が増加する。そのため、ウエイト部Ｗの１次縦曲げモードの振動が抑制される。これにより、クランク軸の振動も抑制される。したがって、検討ステップ２のウエイト部Ｗ付きアーム部Ａを備えるクランク軸は、基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できる。
【００３１】
検討ステップ２では、実際に、図１１〜図１５に示すウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのモデルを用いて、その固有振動数を解析した。その際、リブ部１１の幅Ｘを種々変更した。リブ部１１の幅Ｘごとに、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの固有振動数ｆ及びその質量ｍを得た。
【００３２】
図１６は、検討ステップ２での解析結果をまとめたグラフである。図１６の横軸は、肉抜き部１０が形成された領域におけるウエイト部Ｗの最小幅Ｌに対するリブ部１１の幅Ｘの割合Ｘ／Ｌを百分率（％）で示す。以下では、その割合Ｘ／Ｌをリブ幅割合Ｘ／Ｌともいう。横軸の左端（リブ幅割合Ｘ／Ｌ＝０％）では、リブ部１１の幅Ｘが０（ゼロ）であり、リブ部１１がなくて、幅方向の全域に肉抜き部１０が存在すること、を意味する。リブ幅割合Ｘ／Ｌが大きいほど、固有振動数ｆ及び質量ｍは増加する。
【００３３】
一方、図１６の縦軸は、質量ｍに対する固有振動数ｆの比ｆ／ｍを、リブ部１１の幅Ｘが０であるときのｆ／ｍを基準（１００％）とした比率（％）で示す。以下では、そのｆ／ｍの比率を振動数増加率ｆ／ｍともいう。振動数増加率ｆ／ｍが１００％よりも大きければ、リブ部１１がない場合と比較して、リブ部１１の設置効果が高い。リブ部１１の設置による固有振動数の増加度合いが、リブ部１１の設置による重量の増加度合いよりも大きいからである。
【００３４】
図１６のグラフから次のことが示される。横軸に示されるリブ幅割合Ｘ／Ｌが４８％以上であれば、縦軸に示される振動数増加率ｆ／ｍは１００％よりも大きい。そのため、リブ部１１の設置効果を有効に得る観点から、リブ幅割合Ｘ／Ｌは４８％以上であることが好ましい。より好ましくはリブ幅割合Ｘ／Ｌは５０％以上である。さらにリブ幅割合Ｘ／Ｌが８０％を超えても、振動数増加率ｆ／ｍはほぼ同じである。そのため、重量の増加を抑える観点から、リブ幅割合Ｘ／Ｌは８０％以下であることが好ましい。より好ましくはリブ幅割合Ｘ／Ｌは７５％以下である。
【００３５】
本発明のクランク軸は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３６】
本発明の実施形態によるクランク軸は、複数のジャーナル部と、複数のピン部と、複数のクランクアーム部と、を備える。複数のピン部は、複数のジャーナルに対して偏心する。複数のクランクアーム部は、各々が対応するジャーナル部とピン部をつなぐ。クランクアーム部の１つ又は１つ以上はカウンターウエイト部を一体で有する。カウンターウエイト部を有するクランクアーム部の少なくとも１つは、２つの肉抜き部と、リブ部と、を備える。２つの肉抜き部は、カウンターウエイト部のピン部側の表面に形成される。２つの肉抜き部は、各々が対応するカウンターウエイト部の２つの側部に広がる。リブ部は、２つの肉抜き部と隣接する。リブ部は、クランクアーム部の中心線に沿って設けられる。
【００３７】
本実施形態によるクランク軸では、２つの肉抜き部及びリブ部がウエイト部に形成される。ウエイト部の幅は比較的大きい。また、ウエイト部の形状は、ウエイト部付きアーム部の支持剛性にほとんど影響を及ぼさない。これに対し、仮に肉抜き部がウエイト部の幅方向の全域に形成された場合、ウエイト部付きアーム部の固有振動数が低下するため、ウエイト部が特異な振動を起こすかもしれない。ウエイト部の振動は、クランク軸の振動を引き起こす。これに対し、ウエイト部にリブ部を設けることによって、ウエイト部付きアーム部の固有振動数が増加する。そのため、ウエイト部の特異な振動が抑制される。これにより、クランク軸の振動も抑制される。したがって、本実施形態によるクランク軸は、基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できる。
【００３８】
典型的な例では、本実施形態のクランク軸は、４気筒−８カウンターウエイトのクランク軸、又は４気筒−４カウンターウエイトのクランク軸である。ただし、本実施形態のクランク軸はこのタイプに限定されない。例えば、本実施形態のクランク軸は、３気筒エンジン用のクランク軸であってもよいし、直列６気筒エンジン用のクランク軸であってもよい。
【００３９】
肉抜き部及びリブ部が形成されるウエイト部付きアーム部の数は、特に限定されない。クランク軸が複数のウエイト部付きアーム部を有する場合、１つのウエイト部付きアーム部に肉抜き部及びリブ部が形成されてもよいし、１つ以上のウエイト部付きアーム部に肉抜き部及びリブ部が形成されてもよいし、全てのウエイト部付きアーム部に肉抜き部及びリブ部が形成されてもよい。クランク軸の重量を最大限に低減する観点から、全てのウエイト部付きアーム部に肉抜き部及びリブ部が形成されることが好ましい。
【００４０】
典型的な例では、ウエイト部付きウエイト部の形状は、アーム部の中心線に対して対称である。２つの肉抜き部の形状もアーム部の中心線に対して対称である。ただし、２つの肉抜き部の形状は、アーム部の中心線に対して非対称であってもよい。ウエイト部付きウエイト部の形状もアーム部の中心線に対して非対称であってよい。リブ部の幅はアーム部の中心線に沿って一定であってもよいし、一定でなくてもよい。
【００４１】
肉抜き部及びリブ部は、ウエイト部及びアーム部のうちのウエイト部のみに形成されてもよいし、ウエイト部及びアーム部の両方に形成されてもよい。ウエイト部付きアーム部の重量を最大限に低減する観点から、ウエイト部及びアーム部の両方に肉抜き部及びリブ部が形成されることが好ましい。
【００４２】
本実施形態のクランク軸において、肉抜き部及びリブ部を備えるクランクアーム部を側面から見たとき、肉抜き部におけるピン部側とは反対側の端（第１端）は、ウエイト部の最大幅の位置よりもピン部寄りの位置に配置される、ことが好ましい。この場合、ウエイト部において、クランク軸の回転中心（ジャーナル部の軸心）から遠い部分の重量が確保される。そのため、ウエイト部の本来の機能が失われない。
【００４３】
本実施形態のクランク軸において、肉抜き部及びリブ部を備えるクランクアーム部を側面から見たとき、肉抜き部におけるピン部側の端（第２端）は、ジャーナル部の軸心の位置よりもピン部寄りの位置に配置される、ことが好ましい。この場合、ウエイト部付きアーム部の重量をより低減できる。ただし、肉抜き部の第２端は、ジャーナル部の軸心の位置よりもウエイト部寄りの位置に配置されてもよい。
【００４４】
本実施形態のクランク軸において、肉抜き部が形成された領域におけるカウンターウエイト部の最小幅Ｌに対するリブ部の幅Ｘの割合が４８％〜８０％である、ことが好ましい。この場合、重量の増加を最大限に抑えつつ、リブ部の設置効果を有効に得ることができる。
【００４５】
以下に、図面を参照しながら、本実施形態のクランク軸の具体例を説明する。
【００４６】
図１７及び図１８は、本実施形態のクランク軸におけるウエイト部付きアーム部を示す図である。これらの図のうち、図１７は側面図であり、図１８はピン部側から見たときの正面図である。図１７及び図１８に示すウエイト部Ｗ付きアーム部Ａは、例えば４気筒−８カウンターウエイトのクランク軸が備える８つのウエイト部付きアーム部の全てに適用される。
【００４７】
図１７及び図１８を参照し、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａは、アーム部Ａの中心線Ａｃに対して対称である。ウエイト部Ｗ及びアーム部Ａの両方のピン部Ｐ側の表面に、２つ肉抜き部１０が形成されている。２つの肉抜き部１０は、各々が対応するウエイト部Ｗの２つの側部Ｗａ及びアーム部Ａの２つの側部Ａａに広がっている。２つの肉抜き部１０の形状はアーム部Ａの中心線Ａｃに対して対称である。
【００４８】
さらに、ウエイト部Ｗ及びアーム部Ａの両方のピン部Ｐ側の表面に、アーム部Ａの中心線Ａｃに沿ってリブ部１１が設けられている。リブ部１１は２つの肉抜き部１０と隣接している。リブ部１１の幅Ｘはアーム部Ａの中心線Ａｃに沿って一定である。上記のリブ幅割合Ｘ／Ｌは５０％である。
【００４９】
本実施形態のクランク軸では、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａのうちのウエイト部Ｗ及びアーム部Ａの両方に２つ肉抜き部及びリブ部が形成される。そのため、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの剛性及びその固有振動数を確保しつつ、ウエイト部Ｗ付きアーム部Ａの重量を減少できる。その結果、本実施形態のクランク軸は、基本性能を維持しつつ、軽量化を実現できる。
【００５０】
その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、あらゆるレシプロエンジンに搭載されるクランク軸に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｊ、Ｊ１〜Ｊ５  ジャーナル部
Ｊｃ  ジャーナル部の軸心
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４  ピン部
Ｐｃ  ピン部の軸心
Ａ、Ａ１〜Ａ８  クランクアーム部
Ａａ  クランクアーム部の側部
Ａｃ  アーム部の中心線
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ８  カウンターウエイト部
Ｗａ  カウンターウエイト部の側部
１０  肉抜き部
１０ａ  肉抜き部の第１端
１０ｂ  肉抜き部の第２端
１１  リブ部
【図１】
2019082213.tif 000003
【図２】
2019082213.tif 000004
【図３】
2019082213.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019082213.tif 000009
【図８】
2019082213.tif 000010
【図９】
2019082213.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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