(57)【要約】【課題】メカニカルノイズを低減し、クランクウエブの外径を大きく設定でき、分割型クランクウエブとした場合でも分割クランクウエブを小さくできる内燃機関のクランク軸を供する。【解決手段】内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸１において、クランク軸１のクランクウエブＷ４ａにヘリカルギア２が設けられた内燃機関のクランク軸。【選択図】  図１
2004278763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸において、
前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアが設けられたことを特徴とする内燃機関のクランク軸。
【請求項２】
前記ヘリカルギアは、クランクウエブの周縁にはす歯を刻設して一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランク軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるクランク軸に関し、特にドライブギアを備えたクランク軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この動力取出し用のドライブギアをクランクウエブに備えるクランク軸は、別途専用のドライブギアを必要とせず内燃機関の幅を狭めることができるので、既に車両の内燃機関に広く適用されている。
【０００３】
そこで用いられているドライブギアは、平ギアである。
鍛造または鋳造で一体に成型される一体式クランク軸の場合、かかる平ギアの平歯を歯切り盤で研削するため、ドライブギアの両側のクランクウエブの外径寸法が制約を受けることになる。
【０００４】
すなわちドライブギアのギア歯研削の際に、両側のクランクウエブが邪魔にならないようクランクウエブの外径寸法は、ドライブギアの平歯の歯底径寸法より大きくすることができない。
したがって十分なカウンタウエイトを径を大きくして得ることが困難だった。
【０００５】
そこでクランクウエブを分割型とし、クランク軸の本体側クランクウエブに後から分割クランクウエブを一体に取付ける例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−９３７４６号公報
【０００７】
特許文献１では、クランク軸の本体側クランクウエブの外径寸法は、ドライブギアの平歯の歯底径寸法より小さくして歯研削を容易とし、後から歯底径寸法より大きい外径寸法の主にカウンタウエイトとして作用する分割クランクウエブを一体に合体させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、クランク軸のクランクウエブに設けられるドライブギアは、平ギアであるので、各歯にかかる荷重の変動が大きくメカニカルノイズが発生する場合がある。
【０００９】
また一体型クランク軸の場合、平歯の歯底径寸法に制約されてクランクウエブの外径寸法を大きく設定できない。
そこで十分なカウンタウエイトを得るため分割型クランクウエブとした場合、クランク軸の本体側クランクウエブは平歯の歯底径寸法に制約を受けるので、分割クランクウエブが大型化する。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、メカニカルノイズを低減し、クランクウエブの外径を大きく設定でき、分割型クランクウエブとした場合でも分割クランクウエブを小さくできる内燃機関のクランク軸を供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸において、前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアが設けられた内燃機関のクランク軸とした。
【００１２】
クランク軸のクランクウエブに設けられるヘリカルギアは、噛合率が大きくて各歯にかかる荷重の変動が少なく、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現できる。
【００１３】
クランク軸のクランクウエブに設けられるギアがヘリカルギアであると、はす歯の研削は、歯すじのねじれ角だけ斜めにできるので、その両側のクランクウエブはヘリカルギアの歯底径寸法より小さくする必要がない。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のクランク軸において、前記ヘリカルギアは、クランクウエブの周縁にはす歯を刻設して一体に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
クランクウエブの周縁にはす歯を刻設してヘリカルギアを一体に形成しても、前記したようにクランクウエブの径を大きくして十分なカウンタウエイトを得易い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に基づき説明する。
本実施の形態に係るクランク軸１は、例えば自動二輪車の４サイクル並列４気筒内燃機関に適用されたものであり、そのクランク軸１の全体の側面図を図１に示す。
【００１７】
図１を参照してクランク軸１は、回転中心軸Ｌに両端を含め５つの回転軸部分であるクランクジャーナルＪ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５が左から順にあり、隣り合う４つのクランクジャーナル間にピストンにコネクティングロッドを介して連接されるクランクピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が回転中心軸Ｌから変位して設けられている。
【００１８】
クランクピンＰ１の両側のクランクウエブＷ１ａ，Ｗ１ｂがクランクピンＰ１とクランクジャーナルＪ１，Ｊ２を連結し、クランクピンＰ２の両側のクランクウエブＷ２ａ，Ｗ２ｂがクランクピンＰ２とクランクジャーナルＪ２，Ｊ３を連結し、クランクピンＰ３の両側のクランクウエブＷ３ａ，Ｗ３ｂがクランクピンＰ３とクランクジャーナルＪ３，Ｊ２を連結し、クランクピンＰ４の両側のクランクウエブＷ４ａ，Ｗ４ｂがクランクピンＰ４とクランクジャーナルＪ４，Ｊ５を連結している。
【００１９】
概ね以上のような構成からなるクランク軸１は、全体を鍛造または鋳造で一体成型されている。
そしてクランクピンＰ４とクランクジャーナルＪ４を連結するクランクウエブＷ４ａの外周面に、ねじり角約３０度のはす歯ｈが研削されてクランクウエブＷ４ａ自体がヘリカルギアであるプライマリドライブギア２を構成している。
【００２０】
クランク軸１が内燃機関に組み込まれると、プライマリドライブギア２は変速機におけるメイン軸の端部に設けられるクラッチのアウタに固着されるプライマリドリブンギアと噛み合い、クランク軸１の回転を変速機側にクラッチを介して伝達する。
【００２１】
このプライマリドライブギア２のはす歯ｈの歯先径（最大径）寸法をＤ１、歯底径寸法をＤ２とする。
クランクウエブＷ１ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ４ｂは、クランクピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の保持側と回転中心軸Ｌを挟んで反対側にカウンタウエイトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を備えている。
【００２２】
特に両端のクランクウエブＷ１ａ，Ｗ４ｂは、分割型でクランク軸と一体に成型される本体側クランクウエブに別体の分割クランクウエブが合体して構成される。
両クランクウエブＷ１ａ，Ｗ４ｂとも同じ構造の分割型であり、プライマリドライブギア２の隣りのクランクウエブＷ４ｂについて図２ないし図４に基づいて説明する。
【００２３】
クランクウエブＷ４ｂの本体側クランクウエブ３は、直径ｄ１の円板の２箇所を切り欠いてまさかりのような輪郭形状をしており（図２参照）、回転中心軸Ｌに関して対称に小展開部３ａと大展開部３ｂが展開しており、その小展開部３ａにクランクピンＰ４が突出形成されており、大展開部３ｂがカウンタウエイトＣ４の一部となっている。
【００２４】
図５に示すように本体側クランクウエブ３の外径ｄ１は、隣りのプライマリドライブギア２の歯底径Ｄ２より大きく歯先径Ｄ１より小さい、すなわち本体側クランクウエブ３の外径ｄ１は、Ｄ２＜ｄ１＜Ｄ１の関係にある。
【００２５】
大展開部３ｂには、その外周縁に沿って同径上に５つのねじ孔３ｄが等間隔に穿孔されている。
本体側クランクウエブ３の中心部は、中径円柱部３ｃがいくらか膨出し、同中径円柱部３ｃを経て小径のクランクジャーナルＪ５が形成されている。
【００２６】
一方、分割クランクウエブ４は、本体側クランクウエブ３の外径ｄ１より小さい外径で前記中径円柱部３ｃと同径の内径の円環部４ａ、同円環部４ａの半部が径方向に延出し扇状に展開した展開部４ｂおよび同展開部４ｂの外周縁部が軸方向に延出した円弧部４ｃとからなる。
【００２７】
分割クランクウエブ４の展開部４ｂは、本体側クランクウエブ３の大展開部３ｂと同じ形状をしており、外径がいくらか大展開部３ｂより大きい。
そして該展開部４ｂには、前記大展開部３ｂの５つのねじ孔３ｄに対応して円錐状に縁取りされた５つの挿通孔４ｄが穿設されている。
【００２８】
また、円弧部４ｃの延出した軸方向幅は、本体側クランクウエブ３の大展開部３ｂの幅に略等しく、円弧部４ｃの内径は本体側クランクウエブ３の外径ｄ１に等しく、円弧部４ｃの外径は前記プライマリドライブギア２の最大径Ｄ１より大きい。
【００２９】
したがって本体側クランクウエブ３に分割クランクウエブ４を合体する場合、本体側クランクウエブ３の中径円柱部３ｃに分割クランクウエブ４の円環部４ａを嵌合すると、分割クランクウエブ４の円弧部４ｃが本体側クランクウエブ３の大展開部３ｂの外周を覆うように嵌る。
【００３０】
そして一致した５つの本体側クランクウエブ３のねじ孔３ｄと分割クランクウエブ４の挿通孔４ｄにそれぞれ六角穴付きボルト５を挿通しねじ孔３ｄに螺入し本体側クランクウエブ３に分割クランクウエブ４を一体に緊締する。
【００３１】
本体側クランクウエブ３の大展開部３ｂと分割クランクウエブ４の展開部４ｂが、５つの六角穴付きボルト５とともにクランクウエブＷ４ｂのカウンタウエイトＣ４を構成する。
【００３２】
プライマリドライブギア２のもう一方の側のクランクウエブＷ３ｂの外径ｄ２も、前記本体側クランクウエブ３の外径ｄ１と同様に、プライマリドライブギア２の歯底径Ｄ２より大きく歯先径Ｄ１より小さい、すなわちＤ２＜ｄ２＜Ｄ１の関係にある。
【００３３】
前記したようにクランクウエブＷ４ｂは、本体側クランクウエブ３と分割クランクウエブ４に分割されており、一体成型されたクランク軸１のクランクウエブＷ４ａの外周面にねじれ角約３０度のはす歯ｈを歯切り盤で研削した後に、分割クランクウエブ４を取り付けることができる。
【００３４】
プライマリドライブギア２のギア歯研削の際して、プライマリドライブギア２の両隣りの本体側クランクウエブ３とクランクウエブＷ３ｂの外径ｄ１，ｄ２が研削歯の歯底径Ｄ２より大きいが、ねじれ角約３０度のはす歯ｈを研削するので、ねじれ角だけ斜めになった歯底の歯すじ方向の接線が本体側クランクウエブ３およびクランクウエブＷ３ｂと干渉することを避けることができ、はす歯ｈを研削することが可能である。
【００３５】
はす歯ｈを研削してヘリカルギアを形成した後、本体側クランクウエブ３に前記したように分割クランクウエブ４を合体してクランクウエブＷ４ｂを構成することで、分割クランクウエブ４の展開部４ｂにより十分な重量のカウンタウエイトＣ４を得ることができる。
【００３６】
以上のようにプライマリドライブギア２をヘリカルギアとすることで、両隣りの本体側クランクウエブ３とクランクウエブＷ３ｂの外径ｄ１，ｄ２を、ヘリカルギアの歯底径寸法より小さくする必要がない。
【００３７】
分割型のクランクウエブＷ４ｂにおいて本体側クランクウエブ３の径を大きくできるので、逆に分割クランクウエブ４を小さくしても十分なカウンタウエイトを得ることができる。
また、分割クランクウエブ４を小さくすることで、本体側クランクウエブ３への取付け用の六角穴付きボルト５を小さくすることができる。
【００３８】
このように分割型のクランクウエブＷ４ｂにおいて本体側クランクウエブ３の外径ｄ１をプライマリドライブギア２の歯底径Ｄ２より大きくできるので、分割クランクウエブ４による調節が容易で自由度が大きい。
【００３９】
そしてプライマリドライブギア２をヘリカルギアとすることで、変速機側のプライマリドリブンギアとの噛合率を大きくして各歯にかかる荷重の変動を少なくし、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現することができる。
【００４０】
以上の実施の形態は一体式クランク軸であったが、部分部分を互いに圧入等により組み立てる組立て式クランク軸の場合においては、クランクウエブにドライブギアを形成するのは容易であり、同ドライブギアをヘリカルギアとすることで、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るクランク軸の全体側面図である。
【図２】図１におけるＩＩ矢視図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図４】要部断面図である。
【図５】同分解断面図である。
【符号の説明】
Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５…クランクジャーナル、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…クランクピン、Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ４ａ，Ｗ４ｂ…クランクウエブ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…カウンタウエイト、
１…クランク軸、２…プライマリドライブギア、３…本体側クランクウエブ、４…分割クランクウエブ、５…六角穴付きボルト。
【図１】
2004278763.tif 000003
【図２】
2004278763.tif 000004
【図３】
2004278763.tif 000005
【図４】
2004278763.tif 000006
【図５】
2004278763.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月9日(2003.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸において、
前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアのプライマリドライブギアが設けられ、
前記プライマリドライブギアにクランクピンを介して分割式のクランクウエブが設けられたことを特徴とする内燃機関のクランク軸。
【請求項２】
前記ヘリカルギアは、クランクウエブの周縁にはす歯を刻設して一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランク軸。
【請求項３】
前記分割式のクランクウエブは前記クランクピンを一体に成型した本体側クランクウエブと分割クランクウエブが合体して構成され、
前記本体側クランクウエブの直径を前記プライマリドライブギアの歯底径より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランク軸。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、内燃機関におけるピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸において、前記クランク軸のクランクウエブにヘリカルギアのプライマリドライブギアが設けられ、前記プライマリドライブギアにクランクピンを介して分割式のクランクウエブが設けられた内燃機関のクランク軸とした。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
クランク軸のクランクウエブに設けられるヘリカルギアは、噛合率が大きくて各歯にかかる荷重の変動が少なく、メカニカルノイズを低減し、静かで滑らかな伝動を実現できる。
ヘリカルギアを形成した後、本体側クランクウエブに分割クランクウエブを合体してクランクウエブを構成することで、分割クランクウエブにより十分な重量のカウンタウエイトを得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
クランクウエブの周縁にはす歯を刻設してヘリカルギアを一体に形成しても、前記したようにクランクウエブの径を大きくして十分なカウンタウエイトを得易い。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のクランク軸において、前記分割式のクランクウエブは前記クランクピンを一体に成型した本体側クランクウエブと分割クランクウエブが合体して構成され、前記本体側クランクウエブの直径を前記プライマリドライブギアの歯底径より大きくしたことを特徴とする。
分割型のクランクウエブにおいて本体側クランクウエブの径を大きくできるので、逆に分割クランクウエブを小さくしても十分なカウンタウエイトを得ることができる。