(57)【要約】【課題】特定のフィレット部への応力集中を防ぐことのできるクランクシャフトを提供することを課題とする。【解決手段】それぞれ一対のアーム１０により支持される複数のクランクピン８がジャーナル９と交互に前端軸部６と後端軸部７との間に配列されている。前端軸部６に修正偶力を得るためのバランスウエイト１３が独立して取り付けられている。このように、バランスウエイト１２を最も外側に位置するアーム１０から独立して設けたので、このアーム１０に一体に形成されているカウンタウエイト１１の厚さを小さくすることができ、最も外側のアーム１０の厚さを、クランクピン８を介して対向するアーム１０の厚さに近づけることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ一対のアームにより支持される複数のクランクピンが前端軸部と後端軸部との間に配列されたクランクシャフトにおいて、
複数のアームのうち最も外側に設けられたアームから間隔を隔てて前端軸部及び後端軸部の少なくとも一方に取り付けられるバランスウエイトを備えることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
各クランクピンを支持する一対のアームが互いに対称の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記前端軸部又は前記後端軸部に重心を偏心させたクランクプーリ又はフライホイールが取り付けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関等に用いられるクランクシャフトに係り、特に慣性偶力の調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、Ｖ型、Ｌ３及びＬ５エンジン等の内燃機関に設けられているクランクシャフトには一次慣性偶力が発生する。このため、この種のクランクシャフトに慣性偶力と釣り合う修正偶力を得るためにバランスウエイトを取り付けるのが一般的である。
このようなクランクシャフトの構成を図５に示す。このクランクシャフトでは、一対のアーム１により支持されるクランクピン２がジャーナル３と交互に複数配列されている。各アーム１にはカウンタウエイトが一体に取り付けられ、最も外側に位置するアーム１にはカウンタウエイトの他にバランスウエイト４がさらに一体に取り付けられている。このように、バランスウエイト４が複数のアーム１のうち最も外側に位置するアーム１にそれぞれ取り付けられているため、効率よく修正偶力が得られるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−１０６１４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バランスウエイト４が一体に形成されている最も外側の各アーム１は、各クランクピン２を介して対向するアーム１に比べて厚い形状を有するので、最も外側の各アーム１の剛性と、最も外側のアーム１にクランクピン２を介して対向するアーム１の剛性との間に大きな差が生じてしまい、燃焼による爆発荷重がクランクピンに作用する際に、剛性の低い側のアーム１のフィレット部ｆに応力集中が起こってしまう。これにより、フィレット部ｆにおける疲労強度が著しく低下するおそれがある。
【０００５】
このような応力集中の解決のために、一般的には、（１）最大燃焼圧力を低減する、（２）クランクシャフトに高強度材料を採用する、（３）クランクピン及びクランクジャーナルの径を拡大して作用する応力を低減する、（４）ピストンストロークを縮小する等の方法が採用されている。しかし、（１）の方法ではエンジン出力の低下、（２）の方法ではコストアップ、（３）の方法ではクランクシャフトの重量の増加、（４）の方法では排気量低下による出力低下及び商品力低下が問題となっており、剛性の低い側のフィレット部への応力集中を抜本的に防ぐ方法の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、特定のフィレット部への応力集中を防ぐことのできるクランクシャフトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るクランクシャフトは、それぞれ一対のアームにより支持される複数のクランクピンが前端軸部と後端軸部との間に配列されたクランクシャフトにおいて、複数のアームのうち最も外側に設けられたアームから間隔を隔てて前端軸部及び後端軸部の少なくとも一方にバランスウエイトを取り付けるものである。
また、各クランクピンを支持する一対のアームを互いに対称の形状にしてもよ。さらに、前端軸部又は後端軸部に重心を偏心させたクランクプーリ又はフライホイールが取り付けられるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
実施の形態１に係るクランクシャフトを図１に示す。このクランクシャフトは、シャフト本体５と、シャフト本体５の前方に設けられている前端軸部６と、シャフト本体５の後方に設けられている後端軸部７とを備えている。シャフト本体５にはクランクピン８とジャーナル９とが交互に複数配列されている。各クランクピン８は一対のアーム１０にてジャーナル９の軸心から偏心するように支持されている。各アーム１０にはクランクシャフトの振動防止のためのカウンタウエイト１１が一体に取り付けられている。
【０００９】
また、前端軸部６に、図２に示されるような扇形状を有するバランスウエイト１２が独立して取り付けられている。このバランスウエイト１２は、クランクシャフトに作用する慣性偶力と釣り合う修正偶力を得るための専用のウエイトであって、アーム１０と一体に形成されることなく、最も前方に設けられたアーム１０から間隔を隔てて設けられるものである。
【００１０】
このように、バランスウエイト１２を最も外側に位置するアーム１０から独立して設けたので、このアーム１０に一体に形成されているカウンタウエイト１１の厚さを小さくすることができ、従って、最も外側に位置するアーム１０の厚さを、クランクピン８を介して対向するアーム１０の厚さに近づけることができる。これにより、燃焼による爆発荷重がクランクピン８に作用した際に、一対のアーム１０それぞれに作用する応力の差は減少し、特定のアーム１０のフィレット部ｆへの応力集中が防止される。
【００１１】
このため、クランクシャフトに高強度材料を採用することなく、クランクピン８及びジャーナル９の径の減少が可能となり、クランクシャフトの軽量化を図ることができる。また、排気量を増加させることができ、エンジンの出力を向上させることができる。さらに、クランクシャフトは高強度でなく硬さの低い材料を使用することができるので、被削性を向上させることができる。
【００１２】
また、専用のバランスウエイト１２は、従来のようにアームと一体に形成されるバランスウエイトに比べ、クランクピン８の影響を受けることなくその形状の自由度が高くなり、その重心半径を大きくとることができるため、大きな修正偶力を得ることが可能となる。さらに、バランスウエイト１２は最も外側のアームよりさらに外側に取り付けられるので、バランスウエイトをアームと一体に形成する場合に比べ、小さなバランスウエイトで大きな修正偶力を得ることができる。このため、アーム１０と一体に形成されているカンタウエイト１１の半径を縮小することができ、エンジンの体格を小さくすることができる。
【００１３】
なお、図１に示されるクランクシャフトでは、最も外側に位置するアーム１０のカウンタウエイト１１が他のカウンタウエイト１１に比べ多少厚く形成されて補助的なバランスウエイトの機能を兼ね備えているが、クランクシャフトに発生する慣性偶力と釣り合う修正偶力を専用のバランスウエイト１２で十分に得ることができるような場合には、カウンタウエイト１１に持たせたバランスウエイト機能を縮小することができるので、最も外側のカウンタウエイト１１及びアーム１０の厚さを小さくして対向するアーム１０を互いに対称の形状とすることができる。この場合、クランクピン８に荷重を作用させると対向するアーム８にはそれぞれ均等な応力が作用するようになるので、より好適な応力集中の防止が可能となる。また、このように、各アーム１０の厚さが等しければジャーナルピッチが一定となるのでクランクシャフトの加工性を向上させることも可能である。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態２に係るクランクシャフトの構成を図３に示す。このクランクシャフトは、図１に示した実施の形態１に係るクランクシャフトの後端軸部７にフライホイール１３が取り付けられたものである。このフライホイール１３は肉厚を部分的に変えて重心を偏心させている。バランスウエイト１２の他に、このようなフライホイール１３を取り付けることにより、より大きな修正偶力を得ることが可能となるため、最も外側のアーム１０の厚さを、クランクピン８を介して対向するアーム１０の厚さにさらに近づけることができ、より応力集中を防ぐことができる。
【００１５】
実施の形態３．
実施の形態３に係るクランクシャフトの構成を図４に示す。このクランクシャフトは、図１に示した実施の形態１に係るクランクシャフトの前端軸部６にクランクプーリ１４が取り付けられ、後端軸部７にフライホイール１３が取り付けられたものである。クランクプーリ１４は孔を開けて偏心させ、フライホイール１３は部分的に肉厚を変えて偏心させている。このように専用のバランスウエイト１２の他に、偏心させたクランクプーリ１４及びフライホイール１３を用いることによりさらに大きな修正偶力を得ることが可能となる。従って、最も外側のアーム１０の厚さを、クランクピン８を介して対向するアーム１０の厚さにさらに近づけることができ、応力集中を好適に防ぐことができる。
なお、実施の形態１〜３において、前端軸部６だけではなく後端軸部７にも同様の専用のバランスウエイト１２を取り付けることもできる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクランクシャフトは、最も外側のアームから外側に間隔を隔てて専用のバランスウエイトを取り付けたので、最も外側のアームの厚さを、クランクピンを介して対向するアームの厚さに近づけることができる。これにより、クランクピンに作用する荷重が特定のアームのフィレット部に応力集中することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るクランクシャフトの構成を示す側面図である。
【図２】実施の形態１で用いられたバランスウエイトを示す正面図である。
【図３】実施の形態２に係るクランクシャフトの構成を示す側面図である。
【図４】実施の形態３に係るクランクシャフトの構成を示す側面図である。
【図５】従来のクランクシャフトの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
５…シャフト本体、６…前端軸部、７…後端軸部、８…クランクピン、９…ジャーナル、１０…アーム、１１…カウンタウエイト、１２…バランスウエイト、１３…フライホイール、１４…クランクプーリ、ｆ…フィレット部。
【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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