(57)【要約】【課題】剛性が比較的高く、安価かつ簡単にクランクピンに高周波焼入れを行うことができるクランクシャフトおよびそれを備えた内燃機関を提供する。【解決手段】クランクシャフト２５は、第１クランクウェブ３１とクランクピン３３とが一体的に形成されてなる第１部品５１と、クランクピン３３が挿入される孔３７が形成された第２クランクウェブ３２を有する第２部品５２とを備える。クランクピン３３は、第２クランクウェブ３２の孔３７の内部に位置する第１ピン部分３３ａと、第２クランクウェブ３２の孔３７の外部に位置する第２ピン部分３３ｂとを有する。第１ピン部分３３ａの少なくとも一部および第２ピン部分３３ｂは、高周波焼入層６１を含んでいる。【選択図】図６
2019190553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１クランクウェブと前記第１クランクウェブから延びるクランクピンとが一体的に形成されてなる第１部品と、
前記クランクピンが挿入された孔が形成された第２クランクウェブを有する第２部品と、を備え、
前記クランクピンは、前記第２クランクウェブの前記孔の内部に位置する第１ピン部分と、前記第２クランクウェブの前記孔の外部であり、かつ、前記第１ピン部分に対して前記第１クランクウェブの方に位置する第２ピン部分と、を有し、
前記第１ピン部分の少なくとも一部および前記第２ピン部分は、高周波焼入層を含んでいる、クランクシャフト。
【請求項２】
前記高周波焼入層は、前記第１ピン部分の外周面の全体および前記第２ピン部分の外周面の全体に含まれている、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記第１クランクウェブにおける前記クランクピンの周囲の部分は、高周波焼入層を含んでいる、請求項１または２に記載のクランクシャフト。
【請求項４】
前記クランクピンは、外周面と前記外周面と垂直な先端面とを有し、
前記先端面には高周波焼入層が含まれていない、請求項１〜３のいずれか一つに記載のクランクシャフト。
【請求項５】
前記第１部品は、前記第１クランクウェブから前記クランクピンと反対の方に延びる第１シャフトを含み、
前記第１シャフトは、前記第１クランクウェブおよび前記クランクピンと一体的に形成されている、請求項１〜４のいずれか一つに記載のクランクシャフト。
【請求項６】
前記第１シャフトのうち最も外径が小さい部分の外径をｒとしたときに、前記第１クランクウェブの前記第２クランクウェブに対向する面のうち前記第１シャフトの軸線から半径ｒの範囲内に高周波焼入層が含まれていない、請求項５に記載のクランクシャフト。
【請求項７】
前記第１シャフトの軸線および前記クランクピンの軸線を含む平面に対して垂直な方向から見たときに、前記第２クランクウェブの前記第１クランクウェブと対向する面のうち、前記クランクピンから前記第１シャフトの軸線の方に離れた位置に、前記第１クランクウェブの方に突出する段差部が形成されている、請求項５または６に記載のクランクシャフト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの前記クランクピンに連結されたコンロッドと、
前記クランクピンと前記コンロッドとの間に配置された滑り軸受と、
を備えた内燃機関。
【請求項９】
前記コンロッドには、前記クランクピンが挿入される孔が形成され、
前記コンロッドの少なくとも前記孔の周囲部分は一つの部品からなっている、請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
単一の気筒を備えた、請求項８または９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、クランクシャフトおよびそれを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、第１のクランクウェブを含む第１部品と、第２のクランクウェブを含む第２部品と、第１のクランクウェブと第２のクランクウェブとに接続されるクランクピンとを有するクランクシャフトが知られている。このクランクシャフトは、互いに別部品である第１部品、クランクピン、および第２部品を組み立てることにより構成されている。
【０００３】
上記クランクシャフトよりも剛性が高いクランクシャフトとして、第１のクランクウェブ、クランクピン、および第２のクランクウェブが一体的に形成されたクランクシャフト（以下、一体クランクシャフトという）が知られている。例えば、特許文献１に、そのような一体クランクシャフトが記載されている。
【０００４】
クランクシャフトのクランクピンには、コンロッドの大端部が連結される。クランクピンは、コンロッドの大端部を回転可能に支持する。そのため、クランクピンには高い耐摩耗性および強度が求められる。特許文献１には、クランクピンの耐摩耗性および強度を高めるために、クランクピンに高周波焼入れ（induction hardening）を行うことが記載されている。
【０００５】
クランクピンに高周波焼入れを行う際には、図１２に示すように、クランクピン１０１の周囲の一部を囲む凹部１０２を有するコイル１０３を準備する。そして、図１３Ａに示すように、コイル１０３に高周波の電流を流しながら、クランクシャフト１１０をクランクジャーナル１０４の中心線１０４ｃの周りに回転させる。これにより、クランクピン１０１の全周にわたって、高周波焼入れを行うことができる。
【０００６】
ところで、クランクピン１０１はクランクジャーナル１０４に対して偏心している。クランクシャフト１１０をクランクジャーナル１０４の中心線１０４ｃの周りに回転させると、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、クランクピン１０１は上下に移動する。そのため、クランクピン１０１の上下の移動に合わせて、コイル１０３を上下に移動させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３９３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、上記クランクシャフト１１０の製造の際にクランクピン１０１に高周波焼入れを行うためには、コイル１０３を上下に移動させる特別な装置が必要である。上記クランクシャフト１１０は、高い剛性を有するが、クランクピン１０１の高周波焼入れのために多くの手間とコストを要するものである。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、剛性が比較的高く、安価かつ簡単にクランクピンに高周波焼入れを行うことができるクランクシャフトおよびそれを備えた内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るクランクシャフトは、第１クランクウェブと前記第１クランクウェブから延びるクランクピンとが一体的に形成されてなる第１部品と、前記クランクピンが挿入された孔が形成された第２クランクウェブを有する第２部品と、を備える。前記クランクピンは、前記第２クランクウェブの前記孔の内部に位置する第１ピン部分と、前記第２クランクウェブの前記孔の外部であり、かつ、前記第１ピン部分に対して前記第１クランクウェブの方に位置する第２ピン部分と、を有している。前記第１ピン部分の少なくとも一部および前記第２ピン部分は、高周波焼入層を含んでいる。
【００１１】
上記クランクシャフトによれば、第１クランクウェブとクランクピンとは一体物であるので、それらが別体であるクランクシャフトに比べて、剛性が高い。また、上記クランクシャフトによれば、例えば、クランクピンの周囲の一部を囲むコイルを準備し、クランクピンの軸線周りに第１部品を回転させることとすれば、コイルをクランクピンの径方向に移動させなくてもクランクピンに高周波焼入れを行うことができる。あるいは、クランクピンの全周を囲むコイルを準備することとすれば、コイルをクランクピンの径方向に移動させずかつ第１部品を回転させずに、クランクピンに高周波焼入れを行うことができる。よって、安価かつ簡単にクランクピンに高周波焼入れを行うことができる。
【００１２】
前記高周波焼入層は、前記第１ピン部分の外周面の全体および前記第２ピン部分の外周面の全体に含まれていてもよい。
【００１３】
本発明の好ましい一態様によれば、前記第１クランクウェブにおける前記クランクピンの周囲の部分は、高周波焼入層を含んでいる。
【００１４】
第１クランクウェブにおけるクランクピンの周囲の部分は、クランクピンに連結されるコンロッドの大端部からのラジアル荷重およびスラスト荷重を受ける部分となる。上記態様によれば、当該部分に高周波焼入層が含まれていることにより、クランクシャフトの耐摩耗性および強度を効果的に高めることができる。
【００１５】
本発明の好ましい一態様によれば、前記クランクピンは、外周面と前記外周面と垂直な先端面とを有し、前記先端面には高周波焼入層が含まれていない。
【００１６】
クランクピンの先端面は、クランクピンの外周面ほどの耐摩耗性および強度は要求されない。上記態様によれば、耐摩耗性および強度が要求されない部分の高周波焼入れを省くことにより、クランクシャフトの製造の手間とコストを削減することができる。
【００１７】
前記第１部品は、前記第１クランクウェブから前記クランクピンと反対の方に延びる第１シャフトを含んでいてもよい。前記第１シャフトは、前記第１クランクウェブおよび前記クランクピンと一体的に形成されていてもよい。
【００１８】
本発明の好ましい一態様によれば、前記第１シャフトのうち最も外径が小さい部分の外径をｒとしたときに、前記第１クランクウェブの前記第２クランクウェブに対向する面のうち前記第１シャフトの軸線から半径ｒの範囲内に高周波焼入層が含まれていない。
【００１９】
上記態様によれば、耐摩耗性および強度が要求されない部分の高周波焼入れを省くことにより、高周波焼入れの手間とコストを削減することができる。
【００２０】
本発明の好ましい一態様によれば、前記第１シャフトの軸線および前記クランクピンの軸線を含む平面に対して垂直な方向から見たときに、前記第２クランクウェブの前記第１クランクウェブと対向する面のうち、前記クランクピンから前記第１シャフトの軸線の方に離れた位置に、前記第１クランクウェブの方に突出する段差部が形成されている。
【００２１】
第２クランクウェブとクランクピンとは別体であるので、クランクピンの外周面（特に、クランクピンのうち第２クランクウェブに近い部分の外周面）を研磨する際に、第２クランクウェブの上記段差部が邪魔になることはない。したがって、第２クランクウェブに上記段差部を設けることができる。上記段差部により、第２クランクウェブの幅を大きくしなくても、第２クランクウェブに必要なアンバランスを確保することができる。よって、クランクシャフトを小型化することができる。
【００２２】
本発明に係る内燃機関は、前記クランクシャフトと、前記クランクシャフトの前記クランクピンに連結されたコンロッドと、前記クランクピンと前記コンロッドとの間に配置された滑り軸受と、を備えている。
【００２３】
クランクピンとコンロッドとの間に配置される軸受が転がり軸受の場合、クランクピンには転動疲労強度が求められるので浸炭焼入れが必要になる。一方、上記軸受が滑り軸受の場合には、クランクピンの表面硬度を確保すれば足りる。よって、クランクピンの焼入れとして、浸炭焼入れでなくても、高周波焼入れにより十分機能を満足することができる。上記内燃機関によれば、浸炭焼入れよりも安価な高周波焼入れを利用することができ、転がり軸受よりも安価な滑り軸受を用いることができるので、コストを削減することができる。
【００２４】
本発明の好ましい一態様によれば、前記コンロッドには、前記クランクピンが挿入される孔が形成され、前記コンロッドの少なくとも前記孔の周囲部分は一つの部品からなっている。
【００２５】
上記態様によれば、クランクピンが挿入される孔の周囲部分が複数の部品からなっているコンロッドを用いる場合に比べて、低コスト化等の効果を得ることができる。
【００２６】
前記内燃機関は、単一の気筒を備えていてもよい。すなわち、前記内燃機関は単気筒の内燃機関であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、剛性が比較的高く、安価かつ簡単にクランクピンに高周波焼入れを行うことができるクランクシャフトおよびそれを備えた内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】自動二輪車の側面図である。
【図２】パワーユニットの部分断面図である。
【図３】コンロッドの正面図である。
【図４】実施形態に係るクランクシャフトの分解斜視図である。
【図５】実施形態に係るクランクシャフトの側面図である。
【図６】第１部品の断面図である。
【図７】高周波焼入れの第１の方法に用いられるコイルの概念図である。
【図８Ａ】上記第１の方法の説明図である。
【図８Ｂ】上記第１の方法の他の説明図である。
【図９】高周波焼入れの第２の方法に用いられるコイルの概念図である。
【図１０】上記第２の方法の説明図である。
【図１１Ａ】一体クランクシャフトのクランクピンに対する研磨加工の様子を説明するための図である。
【図１１Ｂ】実施形態に係るクランクシャフトのクランクピンに対する研磨加工の様子を説明するための図である。
【図１２】一体クランクシャフトのクランクピンに高周波焼入れを行うコイルの概念図である。
【図１３Ａ】一体クランクシャフトのクランクピンに高周波焼入れを行う従来の方法の説明図である。
【図１３Ｂ】上記従来の方法の他の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、鞍乗型車両の一例である自動二輪車１の側面図である。
【００３０】
以下の説明では便宜上、前、後、左、右、上、下とは、自動二輪車１に乗員が乗車せず、燃料が充填されず、かつ、荷物が積載されていない状態において、自動二輪車１のシート８に着座した仮想的な乗員から見た前、後、左、右、上、下をそれぞれ意味するものとする。図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を表す。
【００３１】
自動二輪車１は、ヘッドパイプ２を有する車体フレーム３と、車体フレーム３に支持されたパワーユニット４と、車体フレーム３に支持されたシート８と、前輪６と、後輪７とを備えている。ヘッドパイプ２にはステアリングシャフト（図示せず）が左右に回転可能に挿入されている。ステアリングシャフトの上部には、ハンドル５が固定されている。ステアリングシャフトの下部には、フロントフォーク９が固定されている。前輪６は、フロントフォーク９の下端部に回転可能に支持されている。車体フレーム３には、ピボット軸１１により、リアアーム１２の前端部が揺動可能に支持されている。後輪７は、リアアーム１２の後端部に回転可能に支持されている。パワーユニット４と後輪７とは、チェーン１３により連結されている。
【００３２】
図２は、パワーユニット４の断面図である。パワーユニット４は、単気筒の内燃機関１０を備えている。また、パワーユニット４は、発電機１４と、クラッチ１５と、変速機１６とを備えている。
【００３３】
内燃機関１０は、クランクケース２０と、クランクケース２０に接続されたシリンダボディ２１と、シリンダボディ２１に接続されたシリンダヘッド２２と、シリンダヘッド２２に接続されたシリンダヘッドカバー２３とを有している。シリンダボディ２１は、単一のシリンダ２４を含んでいる。内燃機関１０はシリンダ２４を一つだけ備えている。
【００３４】
内燃機関１０は、軸受１７，１８を介してクランクケース２０に回転可能に支持されたクランクシャフト２５と、シリンダ２４に収容されたピストン２６と、クランクシャフト２５とピストン２６とを連結するコンロッド２７とを有している。内燃機関１０は４サイクルエンジンである。シリンダヘッド２２には、吸気バルブ２８と、排気バルブ２９と、図示しない点火装置とが設けられている。
【００３５】
図３に示すように、コンロッド２７は、孔３５が形成された大端部２７Ａと、孔３６が形成された小端部２７Ｂと、大端部２７Ａと小端部２７Ｂとをつなぐ連結部２７Ｃとを含んでいる。本実施形態に係るコンロッド２７では、大端部２７Ａ、連結部２７Ｃ、および小端部２７Ｂは、一体的に形成されている。すなわち、コンロッド２７は一体成形された単一の部品である。大端部２７Ａの孔３５の全周囲を囲む周囲部分２７Ｄは、一体的に形成されている。大端部２７Ａの孔３５の周囲部分２７Ｄには継目がない。
【００３６】
図２に示すように、クランクシャフト２５は、第１クランクウェブ３１と、第２クランクウェブ３２と、クランクピン３３と、第１シャフト４１と、第２シャフト４２とを有している。第１シャフト４１は第１クランクウェブ３１から右方に延びている。クランクピン３３は第１クランクウェブ３１から左方に延びている。第１シャフト４１は、第１クランクウェブ３１に対して、クランクピン３３と反対側に配置されている。第２シャフト４２は第２クランクウェブ３２から左方に延びている。
【００３７】
第１シャフト４１は、ギア３４を介してクラッチ１５に連結されている。クラッチ１５は変速機１６に連結されている。ここでは、第１シャフト４１と変速機１６とは間接的に連結されている。変速機１６は、複数のギアを有する有段式の変速機であり、互いに噛み合うギアの組合せを変更することにより、変速比を変更可能に構成されている。ただし、変速機１６の構成は特に限定されない。第２シャフト４２には発電機１４が連結されている。ここでは、発電機１４は第２シャフト４２に直接的に連結されている。
【００３８】
図４に示すように、クランクシャフト２５は、第１部品５１および第２部品５２から構成されている。第１部品５１および第２部品５２の各々は、一体成形された単一の部品である。第１部品５１は、第１シャフト４１、第１クランクウェブ３１、およびクランクピン３３を含んでいる。第１シャフト４１と第１クランクウェブ３１とクランクピン３３とは、一体成形されている。第２部品５２は、第２シャフト４２および第２クランクウェブ３２を含んでいる。第２シャフト４２と第２クランクウェブ３２とは、一体成形されている。
【００３９】
第２クランクウェブ３２には、クランクピン３３が圧入されるピン孔３７が形成されている。第１クランクウェブ３１には、クランクピン３３が圧入されるピン孔は形成されていない。第１部品５１と第２部品５２とは、第１部品５１のクランクピン３３が第２部品５２のピン孔３７に圧入されることによって組み立てられる。
【００４０】
図５は、クランクシャフト２５の側面図である。詳しくは、図５は、クランクピン３３の軸線Ｌ３と第１シャフト４１の軸線Ｌ１とを含む平面に対して垂直な方向からクランクシャフト２５を見た図である。クランクピン３３は、第２クランクウェブ３２のピン孔３７の内部に位置する第１ピン部分３３ａと、ピン孔３７の外部に位置する第２ピン部分３３ｂとを有している。第２ピン部分３３ｂは、第１ピン部分３３ａに対して第１クランクウェブ３１の方に位置している。
【００４１】
図５に示すように、第２クランクウェブ３２の第１クランクウェブ３１と対向する面には、第１クランクウェブ３１の方に突出する段差部３８ａが形成されている。段差部３８ａのクランクピン３３と反対の方の部分は、第１クランクウェブ３１の方に突出する凸部３８となっている。段差部３８ａは凸部３８の境界に形成されている。なお、図５の仮想線３８Ｌは、凸部３８が形成されていないと仮定した場合における、第２クランクウェブ３２の第１クランクウェブ３１と対向する面を表す線である。図５の仮想線３８Ｌよりも右方の部分が上記凸部３８である。一方、第１クランクウェブ３１の第２クランクウェブ３２と対向する面には、第２クランクウェブ３２の方に突出する凸部は形成されていない。
【００４２】
図２に示すように、コンロッド２７の大端部２７Ａの孔３５の内部には、メタル軸受４７が配置されている。メタル軸受４７は滑り軸受の一例であり、金属製の円筒によって構成されている。メタル軸受４７は、コンロッド２７の大端部２７Ａとクランクピン３３との間に介在している。
【００４３】
図５に示すように、第１シャフト４１は第１ジャーナル部４１Ａを有している。第２シャフト４２は第２ジャーナル部４２Ａを有している。図２に示すように、第１ジャーナル部４１Ａは、軸受１８を介してクランクケース２０に回転可能に支持されている。第２ジャーナル部４２Ａは、軸受１７を介してクランクケース２０に回転可能に支持されている。軸受１７および軸受１８の種類は特に限定されないが、ここではメタル軸受などの滑り軸受によって構成されている。しかし、軸受１７および軸受１８は、ボールベアリングなどの転がり軸受であってもよい。
【００４４】
図５に示すように、第１部品５１にはオイル通路４５が形成されている。オイル通路４５は、第１シャフト４１の端面に形成された入口４５ｉと、クランクピン３３の外周面に形成された出口４５ｏと、第１シャフト４１の外周面に形成された他の出口４６ｏとを有している。
【００４５】
オイル通路４５は、中心通路４５Ａと、傾斜通路４５Ｂと、傾斜通路４５Ｃとを含んでいる。中心通路４５Ａは、入口４５ｉから第１シャフト４１の軸線Ｌ１に沿って延びている。中心通路４５Ａの少なくとも一部は、第１シャフト４１の内部に形成されている。傾斜通路４５Ｂおよび傾斜通路４５Ｃは、第１シャフト４１の軸線Ｌ１に対して傾斜している。傾斜通路４５Ｂは、中心通路４５Ａと出口４５ｏとをつないでいる。傾斜通路４５Ｃは、中心通路４５Ａと出口４６ｏとをつないでいる。傾斜通路４５Ｂは第１クランクウェブ３１の内部およびクランクピン３３の内部を通っている。
【００４６】
図２に示すように、オイル通路４５の入口４５ｉは、クランクケース２０に形成されたオイル通路１９に向かって開口している。入口４５ｉは、クランクケース２０に形成されたオイル通路１９からクランクシャフト２５のオイル通路４５に潤滑油を導入するように構成されている。出口４５ｏは、メタル軸受４７に向かって開口している。出口４５ｏは、オイル通路４５からメタル軸受４７に潤滑油を供給するように構成されている。出口４６ｏは、軸受１８に向かって開口している。出口４６ｏは、オイル通路４５から軸受１８に潤滑油を供給するように構成されている。
【００４７】
図６は、第１部品５１の断面図である。第１部品５１の一部には高周波焼入れが行われている。詳しくは、クランクピン３３の外周面３３ｒに、高周波焼入層６１が含まれている。前述したように、クランクピン３３は第１ピン部分３３ａおよび第２ピン部分３３ｂを有している。高周波焼入層６１は、第１ピン部分３３ａおよび第２ピン部分３３ｂの外周面３３ｒの全体に含まれている。一方、クランクピン３３は外周面３３ｒと垂直な先端面３３ｅを有しているが、この先端面３３ｅには高周波焼入層は形成されていない。先端面３３ｅには、高周波焼入れは行われていない。ただし、クランクピン３３の外周面３３ｒに高周波焼入れを行った結果、先端面３３ｅの縁部に高周波焼入層が含まれることがある。ここで言う「先端面３３ｅに高周波焼入層は含まれていない」とは、外周面３３ｒに高周波焼入れを行った結果として含まれる先端面３３ｅの縁部の高周波焼入層は考慮していない。
【００４８】
また、第１クランクウェブ３１におけるクランクピン３３の周囲の部分３１ａは、高周波焼入層６２を含んでいる。上記周囲部分３１ａは、クランクピン３３の表面から第１クランクランクウェブ３１の表面に至る曲がった部分（アール部分）を含んでいる。上記周囲部分３１ａには、クランクピン３３の軸線Ｌ３に対して傾斜した面および軸線Ｌ３に対して垂直な面が含まれる。高周波焼入層６２は高周波焼入層６１と連続している。
【００４９】
一方、第１クランクウェブ３１のうち、第１シャフト４１の軸線Ｌ１の近傍には高周波焼入層は存在していない。ここでは、第１シャフト４１のうち最も外径が小さい部分の外径をｒとしたときに、第１クランクウェブ３１の第２クランクウェブ３２に対向する面のうち軸線Ｌ１から半径ｒの範囲内の部分３１ｃに、高周波焼入層は含まれていない。
【００５０】
第１ジャーナル部４１Ａおよび第１ジャーナル部４１Ａの周囲の部分は、高周波焼入層６３を含んでいる。高周波焼入層６３は、第１ジャーナル部４１Ａの全体に含まれている。図示は省略するが、第２部品５２の第２ジャーナル部４２Ａおよび第２ジャーナル部４２Ａの周囲の部分にも、高周波焼入層が含まれている。ただし、第１ジャーナル部４１Ａおよび第１ジャーナル部４１Ａの周囲の高周波焼入層６３は、なくてもよい。また、第２部品５２の第２ジャーナル部４２Ａおよび第２ジャーナル部４２Ａの周囲の高周波焼入層も、なくてもよい。
【００５１】
次に、クランクピン３３に高周波焼入層６１，６２を形成する方法の例として、２つの方法について説明する。
【００５２】
第１の方法では、先ず、図７に示すように、高周波電源７１に接続された半環状のコイル７０を準備する。次に、図示しない治具に第１部品５１を固定し、図８Ａに示すように、クランクピン３３の軸線Ｌ３を中心として治具を回転させる。これにより、第１部品５１は軸線Ｌ３周りに回転する。そして、コイル７０をクランクピン３３に沿って配置し、コイル７０に高周波の電流を流しながら、軸線Ｌ３に沿って治具を移動させる。これにより、第１部品５１は軸線Ｌ３に沿って移動し、クランクピン３３はコイル７０に対して軸線Ｌ３の方向に移動する。図７に示すようにコイル７０は半環状であるが、図８Ａおよび図８Ｂに示すように第１部品５１はクランクピン３３の軸線Ｌ３周りに回転するので、コイル７０をクランクピン３３の径方向に移動させなくても、クランクピン３３の外周面の全体を満遍なく加熱することができる。
【００５３】
なお、第１の方法において、コイル７０の形状は半環状に限られない。第１部品５１はクランクピン３３の軸線Ｌ３周りに回転するので、コイル７０がクランクピン３３の外周面の少なくとも一部に対向する部分を有していれば、クランクピン３３の外周面の全体を加熱することが可能である。
【００５４】
次に、第２の方法について説明する。第２の方法では、先ず、図９に示すように、高周波電線７１に接続された環状のコイル７２を準備する。次に、図示しない治具に第１部品５１を固定する。そして、環状のコイル７２の内側にクランクピン３３が配置されるようにし、コイル７２に高周波の電流を流しながら、クランクピン３３の軸線Ｌ３に沿って治具を移動させる。これにより、図１０に示すように、第１部品５１は軸線Ｌ３に沿って移動し、クランクピン３３はコイル７２に対して軸線Ｌ３の方向に移動する。第２の方法では、コイル７２はクランクピン３３の全周を囲んでいるので、第１部品５１を回転させなくても、クランクピン３３の外周面の全体を満遍なく加熱することができる。
【００５５】
第１および第２の方法では、コイル７０，７２を固定し、第１部品５１をクランクピン３３の軸線Ｌ３に沿って移動させる。しかし、コイル７０，７２をクランクピン３３の軸線Ｌ３に沿って移動させてもよい。コイル７０，７２とクランクピン３３とは、軸線Ｌ３に沿って相対移動可能であればよい。
【００５６】
なお、第１ジャーナル部４１Ａに高周波焼入層６３を形成する際にも、前述の第１の方法または第２の方法と同様の方法を用いることができる。ただし、第１の方法と同様の方法を用いる場合、第１部品５１は第１シャフト４１の軸線Ｌ１を中心として回転させる。これにより、第１部品５１を第１シャフト４１の軸線Ｌ１に沿って移動させるだけで、第１ジャーナル部４１Ａの外周面の全体を満遍なく加熱することができる。一方、第２の方法と同様の方法を用いる場合、第１部品５１を軸線Ｌ１周りに回転させなくても、第１ジャーナル部４１Ａの外周面の全体を満遍なく加熱することができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関１０のクランクシャフト２５は、第１シャフト４１、第１クランクウェブ３１、およびクランクピン３３が一体的に形成されてなる第１部品５１と、第２シャフト４２および第２クランクウェブ３２が一体的に形成されてなる第２部品５２とを備えている。第１クランクウェブ３１とクランクピン３３とは一体物であるので、本実施形態に係るクランクシャフト２５は、第１クランクウェブ３１とクランクピン３３とが別体であるクランクシャフトに比べて剛性が高い。
【００５８】
一方、本実施形態に係るクランクシャフト２５によれば、クランクピン３３と第２クランクウェブ３２とは別体である。クランクピン３３を備える第１部品５１のみを治具に固定し、クランクピン３３に高周波焼入れを行うことができる。前記第１の方法によれば、治具をクランクピン３３の軸線Ｌ３周りに回転させ、かつ、軸線Ｌ３に沿って移動させるだけで、クランクピン３３の外周面３３ｒに高周波焼入れを行うことができる。また、前記第２の方法によれば、治具を軸線Ｌ３に沿って移動させるだけで、クランクピン３３の外周面３３ｒに高周波焼入れを行うことができる。いずれの方法においても、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照しながら説明した従来技術と異なり、コイル７０，７２をクランクピン３３の径方向に移動させる必要がない。よって、安価かつ簡単にクランクピン３３に高周波焼入れを行うことができる。
【００５９】
したがって、本実施形態によれば、剛性が比較的高く、安価かつ簡単にクランクピン３３に高周波焼入れを行うことができるクランクシャフト２５を得ることができる。
【００６０】
ところで、クランクシャフトに焼入れを行う方法の一つとして、浸炭焼入れが知られている。浸炭焼入れでは、クランクシャフトを炉の中に入れ、クランクシャフトの全体に焼入れが行われる。浸炭の効果により、クランクシャフトの表面全体に高硬度な焼入層が形成される。クランクピン３３と両クランクウェブ３１，３２とが一体的に形成されたクランクシャフトに浸炭焼入れを行った場合、第２クランクウェブ３２の内部に高硬度な焼入層は形成されない。一方、本実施形態によれば、クランクシャフト２５は、高周波焼入れを行ったクランクピン３３を第２クランクウェブ３２のピン孔３７に圧入することにより組み立てられている。高周波焼入層６１は、クランクピン３３の第１ピン部分３３ａおよび第２ピン部分３３ｂの外周面３３ｒの全体に含まれている。そのため、第２クランクウェブ３２の内部に高周波焼入層６１（詳しくは、第１ピン部分３３ａの高周波焼入層６１）が存在することになる。本実施形態に係るクランクシャフト２５は、第２クランクウェブ３２の内部に高周波焼入層６１を有する点において、クランクウェブの表面のみに高周波焼入層を有する従来のクランクシャフトと相違している。
【００６１】
また、本実施形態によれば、クランクピン３３の外周面３３ｒだけでなく、第１クランクウェブ３１におけるクランクピン３３の周囲の部分３１ａにも高周波焼入れが行われている。第１クランクウェブ３１におけるクランクピン３３の周囲部分３１ａは、高周波焼入層６２を含んでいる。第１クランクウェブ３１のクランクピン３３の周囲部分３１ａは、クランクピン３３に連結されるコンロッド２７の大端部２７Ａからラジアル荷重およびスラスト荷重を受ける部分となる。本実施形態によれば、当該部分３１ａに高周波焼入層６２が含まれていることにより、クランクシャフト２５の耐摩耗性および強度を効果的に高めることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、クランクピン３３の外周面３３ｒには高周波焼入層６１が含まれているが、先端面３３ｅには高周波焼入層は含まれていない。クランクピン３３の先端面３３ｅには、外周面３３ｒほどの耐摩耗性および強度は要求されない。本実施形態によれば、耐摩耗性および強度が要求されない部分の高周波焼入れを省くことにより、クランクシャフト２５の製造の手間とコストを削減することができる。
【００６３】
図６に示すように、本実施形態によれば、第１クランクウェブ３１の第２クランクウェブ３２に対向する面のうち、クランクピン３３の周囲部分３１ａ以外の部分には高周波焼入層は含まれていない。第１クランクウェブ３１の軸線Ｌ１の近傍の部分３１ｃに高周波焼入層は形成されていない。このように、耐摩耗性および強度がそれほど要求されない部分の高周波焼入れを省くことにより、高周波焼入れの手間とコストを削減することができる。
【００６４】
クランクウェブ３１，３２は、ピストン２６およびコンロッド２７の運動により生じる慣性力を軽減するために、重量バランスが不均等に構成されている。すなわち、クランクウェブ３１，３２のうちクランクピン３３から遠い部分は、クランクピン３３に近い部分よりも重量が大きくなるように構成されている。クランクウェブ３１，３２の重量のアンバランスを確保するため、図４に示すように、クランクウェブ３１，３２のクランクピン３３から遠い部分の幅Ｄ２は、クランクピン３３に近い部分の幅Ｄ１よりも大きくなっている。更に、本実施形態によれば図５に示すように、第２クランクウェブ３２の第１クランクウェブ３１と対向する面のうち、クランクピン３３から第１シャフト３１の軸線Ｌ１の方に離れた位置に、第１クランクウェブ３１の方に突出する段差部３８ａが形成されている。図５における段差部３８ａより下方には、第１クランクウェブ３１の方に突出する凸部３８が設けられている。そのため、本実施形態によれば、上記幅Ｄ２を抑えつつ、必要なアンバランスを確保することができる。よって、クランクシャフト２５を小型化することができ、ひいては内燃機関１０を小型化することができる。
【００６５】
ところで、クランクピン３３には真円度が求められるため、クランクピン３３には研磨加工が行われる。図１１Ａに示すように、クランクピン３３と両クランクウェブ３１，３２とが一体的に形成されている場合、第２クランクウェブ３２に段差部３８ａが形成されていると、研磨加工のためのツール６５を段差部３８ａよりも第２クランクウェブ３２側に移動させることができない。すなわち、図１１Ａにおいて、ツール６５を直線Ｌ５よりも左方に移動させることができない。そのため、クランクピン３３のうち第２クランクウェブ３２の近傍の部分３３ｄにツール６５を当てることができず、クランクピン３３を良好に研磨することができない。
【００６６】
一方、本実施形態によれば、図１１Ｂに示すように、クランクピン３３は第２クランクウェブ３２とは別体であるため、第２クランクウェブ３２の段差部３８ａに邪魔されることなく、ツール６５を前記直線Ｌ５よりも左方に移動させることができる。クランクピン３３のうち第２クランクウェブ３２の近傍の部分３３ｄにもツール６５を当てることができ、クランクピン３３を良好に研磨することができる。なお、第１クランクウェブ３１には段差部３８ａは形成されていない。そのため、クランクピン３３のうち第１クランクウェブ３１の近傍の部分にも、ツール６５を良好に当てることができる。したがって、本実施形態によれば、クランクピン３３を良好に研磨できると共に、上記段差部３８ａを設けることによりクランクシャフト２５を小型化することが可能となる。
【００６７】
本実施形態に係る内燃機関１０によれば、クランクピン３３とコンロッド２７の大端部２７Ａとの間に配置される軸受は、滑り軸受の一種であるメタル軸受４７である。クランクピン３３とコンロッド２７の大端部２７Ａとの間に配置される軸受がニードルベアリングなどのような転がり軸受の場合、クランクピン３３には転動疲労強度が求められるので浸炭焼入れが必要になる。一方、滑り軸受の場合には、クランクピン３３の表面硬度を確保すれば足りる。よって、クランクピン３３の焼入れとして、浸炭焼入れでなくても、高周波焼入れにより十分機能を満足することができる。本実施形態によれば、浸炭焼入れよりも安価な高周波焼入れを利用することができ、転がり軸受よりも安価な滑り軸受を用いることができるので、コストを低減することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る内燃機関１０によれば、コンロッド２７の大端部２７Ａの孔３５の周囲部分２７Ｄは一体物である（図３参照）。大端部２７Ａの孔３５の周囲部分２７Ｄは、複数の部品からなっている訳ではなく、一つの部品からなっている。大端部２７Ａが複数の部品からなっているコンロッドでは、それら部品を組み付けるボルトが必要となり、コストアップおよび重量化を招く。しかし、本実施形態では、大端部２７Ａが一つの部品からなっているので、上記ボルトは不要であり、また、大端部２７Ａを小型化することができる。そのため、低コスト化および軽量化が可能となる。また、クランクシャフト２５の回転に伴う大端部２７Ａの旋回軌跡が小さいので、内燃機関１０を小型化することができる。大端部２７Ａが複数の部品からなっている場合、孔３５の真円度を確保するために部品同士を高精度に組み付けなければならない。しかし、本実施形態によれば、複数の部品を組み立てる必要がないので、大端部２７Ａの孔３５の真円度を比較的容易に確保することができる。さらに、大端部２７Ａにおいて応力が集中する部分が少ないので、強度を確保しやすい。
【００６９】
以上、本発明の実施の一形態について説明したが、本発明が前記実施形態に限定されないことは勿論である。次に、他の実施形態の例について簡単に説明する。
【００７０】
前記実施形態において、内燃機関１０は左右対称に形成されていてもよい。第１部品５１は第２部品５２の左方に配置されていてもよい。
【００７１】
前記実施形態では、クランクピン３３の外周面３３ｒの全体に高周波焼入れが行われている。第２ピン部分３３ｂだけでなく第１ピン部分３３ａについても、外周面３３ｒの全体に高周波焼入れが行われている。しかし、クランクピン３３のうち、メタル軸受４７と接触する部分は第２ピン部分３３ｂである。必ずしも第１ピン部分３３ａの外周面３３ｒの全体に高周波焼入れを行わなくてもよい。第１ピン部分３３ａの外周面３３ｒの一部または全部は、高周波焼入層６１を含んでいなくてもよい。
【００７２】
前記実施形態では、クランクピン３３の先端面３３ｅに高周波焼入れは行われていないが、先端面３３ｅに高周波焼入れを行うことは勿論可能である。先端面３３ｅは、高周波焼入層を含んでいてもよい。また、第１部品５１の他の部分にも、高周波焼入層を設けることは可能である。
【００７３】
前記実施形態では、第２クランクウェブ３２に段差部３８ａが形成されているが、段差部３８ａは必ずしも必要ではない。段差部３８ａを省略することは可能である。
【００７４】
内燃機関１０は４サイクルエンジンに限らず、２サイクルエンジンであってもよい。内燃機関１０の気筒数は１つに限らず、２つ以上であってもよい。
【００７５】
前記実施形態では、鞍乗型車両は自動二輪車１である。しかし、鞍乗型車両は乗員が跨がって乗車する車両のことであり、自動二輪車１に限定されない。鞍乗型車両は、自動三輪車、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）などであってもよい。
【００７６】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。
【符号の説明】
【００７７】
１…自動二輪車、１０…内燃機関、２５…クランクシャフト、２７…コンロッド、２７Ａ…大端部、２７Ｄ…周囲部分、３１…第１クランクウェブ、３２…第２クランクウェブ、３３…クランクピン、３３ａ…第１ピン部分、３３ｂ…第２ピン部分、３３ｅ…クランクピンの先端面、３３ｒ…クランクピンの外周面、３５…孔、３７…ピン孔、３８ａ…段差部、４１…第１シャフト、４２…第２シャフト、４７…メタル軸受（滑り軸受）、５１…第１部品、５２…第２部品、６１〜６３…高周波焼入層、Ｌ１…第１シャフトの軸線、Ｌ３…クランクピンの軸線
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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