(57)【要約】【課題】クランクケース内に浮遊しているオイルの液滴による機械損失を低減可能な内燃機関のクランクシャフトの構造を提供する。【解決手段】クランクシャフト回転軸Ｏを挟んでクランクピン１２の反対側に形成されたバランス重量部１１ａを備えるカウンタウェイト１１を有する内燃機関のクランクシャフト構造であって、カウンタウェイト１１は、クランクシャフト回転軸Ｏを中心にしてバランス重量部１１ａとともにカウンタウェイト１１を略円形にし、そのバランス重量部１１ａよりも単位質量が軽量なカウンタウェイト補完部１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフト回転軸を挟んでクランクピンの反対側に形成されたバランス重量部を備えるカウンタウェイトを有する内燃機関のクランクシャフト構造であって、
前記カウンタウェイトは、クランクシャフト回転軸を中心にして前記バランス重量部とともにカウンタウェイトを略円形にし、そのバランス重量部よりも単位質量が軽量なカウンタウェイト補完部を有する、
ことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト構造。
【請求項２】
前記カウンタウェイト補完部は、前記バランス重量部よりも軽量な材料によってバランス重量部とは別体に形成され、バランス重量部に固着されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフト構造。
【請求項３】
前記カウンタウェイト補完部は、前記カウンタウェイトの一部に形成された中空部を含む部分である、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフト構造。
【請求項４】
前記バランス重量部は略一定厚であり、
前記カウンタウェイト補完部は前記バランス重量部と略同一厚である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関のクランクシャフト構造。
【請求項５】
クランクシャフト回転軸を挟んでクランクピンの反対側に形成されるバランス重量部とこのバランス重量部よりも単位質量が軽量なカウンタウェイト補完部とから構成されるカウンタウェイトを有する内燃機関のクランクシャフト構造であって、
前記カウンタウェイトは、クランクシャフト回転軸に対し軸対称な外形形状を有する、
ことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のクランクシャフトの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトには、燃焼圧力や、ピストン、コネクティングロッドなどの往復運動部品の発生する慣性力を気筒毎に釣り合わせ、回転時のクランクシャフトの応力や振動を低減させるために、バランス重量部を有するカウンタウェイトが形成されている。しかしクランクシャフトは高速回転するのでカウンタウェイトの受ける空気抵抗が大きい。そこで、従来は、カウンタウェイトの回転方向に沿う断面形状を流線形にすることで、クランクシャフト回転時の空気抵抗を低減しようとしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−２７３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、カウンタウェイトの形状をそのような形状にすると重量バランスの計算が非常に煩雑になり、カウンタウェイトの形状の設計が難しくなるので、現実的ではない。
【０００４】
また、流線形にするには、カウンタウェイトの外縁部分を薄くしなければならないのでモーメントの減少が大きい。それをカバーするには他の部分を厚くしなければならず、結果として全体の重量が増してしまい、ひいては出力低下や燃費悪化につながることとなる。
【０００５】
さらに、クランクケース内にはオイルの液滴が浮遊して充満しているのであるが、このオイル液滴が、回転するカウンタウェイトに衝突することで、機械損失が生じる。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、クランクケース内に浮遊しているオイルの液滴による機械損失を低減可能な内燃機関のクランクシャフトの構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、クランクシャフト回転軸Ｏを挟んでクランクピン（１２）の反対側に形成されたバランス重量部（１１ａ）を備えるカウンタウェイト（１１）を有する内燃機関のクランクシャフト構造であって、前記カウンタウェイト（１１）は、クランクシャフト回転軸Ｏを中心にして前記バランス重量部（１１ａ）とともにカウンタウェイト（１１）を略円形にし、そのバランス重量部（１１ａ）よりも単位質量が軽量なカウンタウェイト補完部（１４）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クランクシャフト回転軸方向視においてクランクピン及びクランクシャフト回転軸の側方部分に形成され、バランス重量部とともにカウンタウェイトを略円形にするカウンタウェイト補完部を有するので、クランクシャフトが回転しても、カウンタウェイト補完部材を含むカウンタウェイト全体のクランクケース内に占める位置が変化しない。そのため、カウンタウェイト全体として受ける空気抵抗は極めて小さく、またそれとともにクランクケース内に浮遊しているオイルの液滴がカウンタウェイトに衝突することを防止でき、オイル液滴の衝突による機械損失を低減させることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明による内燃機関のクランクシャフト構造の第１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）はクランクシャフトの一部の拡大側面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図、図１（Ｄ）は図１（Ｂ）のＤ−Ｏ−Ｄ断面図である。なお点Ｏはクランクシャフトの回転中心（回転軸）である。
【００１１】
クランクシャフト１０は、カウンタウェイト１１と、クランクピン１２と、クランクジャーナル１３と、カウンタウェイト補完部材１４とを備える。
【００１２】
カウンタウェイト１１は、図１（Ｂ）に示すようにクランクシャフト回転軸Ｏを挟んでクランクピン１２の反対側に形成されたバランス重量部１１ａを有する。カウンタウェイト１１には外縁部１１ｂにネジ穴１１ｃが形成されている。本実施形態では左右側面にそれぞれ各２つずつのネジ穴１１ｃが形成されている。カウンタウェイト１１は図１（Ｃ）に示すように一定厚である。
【００１３】
カウンタウェイト補完部材１４は、バランス重量部１１ａよりも軽量な材料（例えば樹脂など）によって、バランス重量部１１ａとは別体に形成され、バランス重量部１１ａに螺設されている。カウンタウェイト補完部材１４は、図１（Ｂ）に示すように、クランクピン１２及びクランクシャフト回転軸Ｏの側方部分の外縁部１１ｂに取り付けられ、バランス重量部１１ａとともにカウンタウェイト１１を、クランクシャフト回転軸Ｏを中心にした略円形にする。このためクランクシャフト１０が回転しても、カウンタウェイト補完部材１４を含むカウンタウェイト全体のクランクケース内に占める位置が変化しないので、カウンタウェイト全体として受ける空気抵抗は極めて小さく、またそれとともにクランクケース内に浮遊しているオイルの液滴がカウンタウェイト１１に衝突することを防止できるのである。またカウンタウェイト補完部材１４は、バランス重量部１１ａよりも軽量な材料（例えば樹脂など）によって形成されているので、カウンタウェイト１１による重量バランスを崩さない。カウンタウェイト補完部材１４は雄ネジ１５によってカウンタウェイト１１のネジ穴１１ｃに螺設されている。カウンタウェイト補完部材１４は、図１（Ｄ）に示すようにカウンタウェイト１１と略同一厚の中実の板状部材であり、その一部分に雄ネジ１５を挿通するための穴部１４ａが形成されている（図１（Ｄ）参照）。このようにカウンタウェイト１１（バランス重量部１１ａ）は略一定厚であり、カウンタウェイト補完部材１４は、カウンタウェイト１１（バランス重量部１１ａ）と略同一厚であるので、カウンタウェイト１１に本来的に求められる性能（すなわち重量バランス性能）を低下させることがないのである。
【００１４】
次に本実施形態の効果について説明する。
【００１５】
最初に比較のために、図４を参照しながら従来の内燃機関のクランクシャフト構造について説明する。図４（Ａ）はクランクシャフトの一部の拡大側面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。なお以下では上記第１実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
図４（Ｂ）に示すように、カウンタウェイト１１のバランス重量部１１ａは扇状又はそれに類似した形状である。クランクシャフト１０が点Ｏを中心として回転するとカウンタウェイト１１の外縁部１１ｂ（図中太線で示す）に空気抵抗を受けることとなる。その対策として上述の実開平５−２７３３０号公報に記載された発明では、カウンタウェイトの回転方向に沿う断面形状を流線形にすることとしていた。しかし、クランクケース内にはオイルの液滴が浮遊して充満しているのであるが、このオイル液滴が、回転するカウンタウェイトに衝突することで、機械損失が生じている。
【００１７】
そこで本実施形態では、クランクピン１２及びクランクシャフト回転軸Ｏの側方部分の外縁部１１ｂに、バランス重量部１１ａとともにカウンタウェイト１１を略円形にするカウンタウェイト補完部材１４を螺設したのである。このようにすることで、クランクシャフト１０の回転時にカウンタウェイト１１が受ける空気抵抗が低減されるとともに、クランクケース内に浮遊しているオイルの液滴がカウンタウェイト１１に衝突することを防止することができる。したがってオイル液滴の衝突による機械損失を低減することができるのである。
【００１８】
本件発明者らは上記効果を実験によって実証している。その実験結果を図２に示す。図２はＶ型６気筒ガソリンエンジンを用いた実験結果であり、エンジン回転速度（横軸）を変化させたときの機械損失（縦軸）を示す図である。図中、実線はカウンタウェイト補完部材を螺設した場合（すなわち本件発明品）であり、破線はカウンタウェイト補完部材を取り外した場合（すなわち従来品）である。
【００１９】
この図２を見て分かるように、機械損失を低減するという効果は、特に高回転域で顕著であり、本件発明品は従来品に対して２〜７％の機械損失の低減を図ることができた。
【００２０】
（第２実施形態）
図３は本発明による内燃機関のクランクシャフト構造の第２実施形態を示す図であり、図３（Ａ）はクランクシャフトの一部の拡大側面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図、図３（Ｄ）は図３（Ｂ）のＤ−Ｏ−Ｄ断面図である。なお点Ｏはクランクシャフトの回転中心（回転軸）である。
【００２１】
本実施形態のカウンタウェイト１１は、図３（Ｂ）に示すように、その外形がクランクシャフトの回転中心Ｏを中心とする円形になるように形成されている。またカウンタウェイト１１は、クランクシャフト回転軸（回転中心）Ｏを挟んでクランクピン１２の反対側の部分は重量バランスをとるために中実のバランス重量部１１ａであるが（図３（Ｃ）参照）、図３（Ｂ）に示すようにクランクピン１２の両側部分は肉抜きされて中空部１１ｅが形成されている。この中空部１１ｅは蓋板１１ｆによって閉じられている。蓋板１１ｆはカウンタウェイト１１のネジ穴１１ｃに雄ネジ１５で螺設されている。カウンタウェイト１１は蓋板１１ｆにあわせて窪まされており、その凹部に蓋板１１ｆがはまっており、蓋板１１ｆとカウンタウェイト１１とには略段差がない。また雄ネジ１５の頭頂部もカウンタウェイト１１と略段差がないように螺入されている。この中空部１１ｅ及び蓋板１１ｆを含む部分がカウンタウェイト補完部である。
【００２２】
このように、カウンタウェイト１１は円形であるとともに中空部１１ｅが形成されているので、カウンタウェイト１１に本来的に求められる性能（すなわち重量バランス性能）を有するだけではなく、クランクシャフト回転時のオイル液滴の衝突による機械損失を低減することができるのである。
【００２３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００２４】
例えば、上記各実施形態では、カウンタウェイト補完部材１４や蓋板１１ｆを螺設することとしているが、固定方法はこのようなネジ止めには限られない。接着剤を使用したり、溶接によって固着してもよい。また、上記各実施形態では、カウンタウェイト全体の厚みを略一定としているが、カウンタウェイトの形状はこれに限定されるものではなく、カウンタウェイト全体のクランクケース内に占める位置がクランクシャフトの回転によって変化しない形状、すなわち、クランクシャフト回転軸を中心軸とする回転体形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による内燃機関のクランクシャフト構造の第１実施形態を示す図である。
【図２】効果を説明する実験結果を示す図である。
【図３】本発明による内燃機関のクランクシャフト構造の第２実施形態を示す図である。
【図４】従来の内燃機関のクランクシャフト構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  クランクシャフト
１１  カウンタウェイト
１１ａ  バランス重量部
１１ｂ  外縁部
１１ｃ  ネジ穴
１１ｄ  輪郭線
１１ｅ  中空部
１１ｆ  蓋板
１２  クランクピン
１３  クランクジャーナル
１４  カウンタウェイト補完部材
【図１】
2005172032.tif 000003
【図２】
2005172032.tif 000004
【図３】
2005172032.tif 000005
【図４】
2005172032.tif 000006