(57)【要約】【課題】本発明は、コンロッドの軽量化を可能にするクランクピン軸受構造を提供することを課題とする。【解決手段】大端部４１Ｌ、４１Ｒを備えるコンロッド１９Ｌ、１９Ｒと、このコンロッド１９Ｌ、１９Ｒを組み込むことができるようにクランクピンの一端がクランクアーム３１Ｌ、３１Ｒから分割できるように構成した組立形クランク軸を備える内燃機関のクランク軸構造３０において、大端部４１Ｌ、４１Ｒは円弧形状に構成すると共に、組立形クランク軸１５は、円弧形状の大端部４１Ｌ、４１Ｒを周回可能に収納する環状溝７１Ｌ、７１Ｒを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部を備えるコンロッドと、このコンロッドを組み込むことができるようにクランクピンの一端がクランクアームから分割できるように構成した組立形クランク軸を備える内燃機関のクランク軸構造において、
前記大端部は円弧形状に構成し、前記組立形クランク軸は、円弧形状の前記大端部を周回可能に収納する環状溝を備えることを特徴とする内燃機関のクランク軸構造。
【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軸構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランク軸は、一体形クランク軸及び非一体形クランク軸としての組立形クランク軸が実用に供されている。
このうち、一体形クランク軸を利用したクランク軸構造として、クランクピンとコンロッド大端部の間にすべり軸受を介在させた軸受構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３３９３１６号公報（図１）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本構成を説明する図であり、クランク軸構造１００は、コンロッド１０１のコンロッド本体１０２に大端部１０３を備え、この大端部１０３の内周面１０４に軸受部材１０５を設け、この軸受部材１０５にクランクピン１０６をあて、このクランクピン１０６にキャップ１０７を被せ、高張力ボルト１０８、１０８で大端部１０３に取り付けたものである。
【０００４】
しかし、このような構成をもつクランク軸構造１００において、クランクピン１０６を軸支するため、キャップ１０７が必要となり、コンロッド１０１の重量が嵩む。
コンロッド１０１は、ピストンの運動と共に高速で往復運動するものであり、往復運動によって、コンロッド１０１には大きな加速度が加わる。
コンロッドに加わる力は、コンロッドの質量と加速度との積で決まるので、コンロッドに加わる力を減少させることを目的とする場合、コンロッドの軽量化が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コンロッドの軽量化を可能とするクランクピン軸受構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、大端部を備えるコンロッドと、このコンロッドを組み込むことができるようにクランクピンの一端がクランクアームから分割できるように構成した組立形クランク軸を備える内燃機関のクランク軸構造において、大端部は円弧形状に構成し、組立形クランク軸は、円弧形状の大端部を周回可能に収納する環状溝を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明では、コンロッドの大端部を円弧形状に構成したので、大端部を軽量化することができる。
仮に、組立形クランク軸において、大端部を円輪形状に構成すると、大端部は大きくなり重くなる。
また、一体形クランク軸において、大端部はキャップを用いて円輪形状に構成することになるため、大端部は大きくなり重くなる。
【０００８】
この点、本発明では、コンロッドの大端部を円弧形状に構成したので、コンロッド大端部の小型化と大幅な軽量化を図ることが可能となる。
コンロッド大端部の大幅な軽量化によって、コンロッドを軽量化することができる。
従って、コンロッドの軽量化によって、エンジンの性能を高めることが可能となる。
【０００９】
また、大端部が円弧形状につき、クランクピンとの摺動面積が低減でき、以て、油膜の剪断に由来するフリクションを低減し、又、油量も減らすことができる。
更には、１つの環状溝に複数のコンロッドを保持させることが可能となり、シリンダがクランク軸に対し直角な面内に放射状に配置される、いわゆる、星形エンジンへの適用も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るクランク軸構造を利用した水平対向型２気筒エンジンの断面図である。
内燃機関１０は、クランクケース１１の左右にシリンダブロック１２Ｌ、１２Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添字である。以下同じ。）を設け、これらのシリンダブロック１２Ｌ、１２Ｒにシリンダヘッド１３Ｌ、１３Ｒを被せ、クランクケース１１にクランクピン１４、１４を備えるクランク軸１５を収納し、シリンダブロック１２Ｌ、１２Ｒのシリンダ１６Ｌ、１６Ｒにピストン１７Ｌ、１７Ｒを収納し、ピストン１７Ｌ、１７Ｒのピストンピン１８Ｌ、１８Ｒとクランクピン１４、１４の間をコンロッド１９Ｌ、１９Ｒで連結してなる水平対向型２気筒エンジンである。
【００１１】
２１Ｌ、２１Ｒは、吸排気通路としての吸気ポート、２２Ｌ、２２Ｒは、排気ポート、２３Ｌ、２３Ｒは、吸気ポート２１Ｌ、２１Ｒの開閉を行う吸気弁、２４Ｌ、２４Ｒは、排気ポート２２Ｌ、２２Ｒの開閉を行う排気弁、２５Ｌ、２５Ｒはシリンダライナー、２６Ｌ、２６Ｒはピストンリング、２７・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）はバルブガイドである。なお、吸気弁２３Ｌ、２３Ｒ及び排気弁２４Ｌ、２４Ｒを駆動する動弁系、吸排気系部材は省略した。
【００１２】
図２は本発明に係るクランク軸構造の要部断面図である。なお、便宜上、右のコンロッド１９Ｒを上に、左のコンロッド１９Ｌを下に表す。
内燃機関のクランク軸構造３０は、第１クランクアーム３１Ｌと、第２クランクアーム３１Ｒと、これらの第１クランクアーム３１Ｌと第２クランクアーム３１Ｒの間をつなぐ中継部材３２と、を備える。
【００１３】
第１クランクアーム３１Ｌは、バランスウエイトを含むウエブ部３４Ｌと、このウエブ部３４Ｌの中心から外方に突設する出力軸部３５Ｌとからなる。
同様に、第２クランクアーム３１Ｒは、バランスウエイトを含むウエブ部３４Ｒと、このウエブ部３４Ｒの中心から外方に突設する出力軸部３５Ｒとからなる。
【００１４】
中継部材３２は、一方の面４４に第１クランクアーム３１Ｌを取り付け、この第１クランクアーム３１Ｌと中継部材３２の間にコンロッド１９Ｌの大端部４１Ｌを組み込み、他方の面４６に第２クランクアーム３１Ｒを取り付け、この第２クランクアーム３１Ｒと中継部材３２の間にコンロッド１９Ｒの大端部４１Ｒを組み込むようにした部材である。
【００１５】
すなわち、本発明に係るクランク軸構造３０は、クランク軸１５を備える一対のクランクアームである第１及び第２のクランクアーム３１Ｌ、３１Ｒと、これらのクランクアーム３１Ｌ、３１Ｒの間に挟持して設けることでコンロッド１９Ｌ、１９Ｒの大端部４１Ｌ、４１Ｒのガイド面の一部を構成する中継部材３２とを主要な構成要素とする。
【００１６】
図３は図２の３ー３線断面図であり、中継部材３２に略円柱状の凸部５１Ｒを設け、この凸部５１Ｒの周囲に環状溝７１Ｒを形成したことを示す。この環状溝７１Ｒは、円弧形状に構成した大端部４１Ｒを収納する溝である。６９、６９は大端部の端面である。
大端部４１Ｒは円弧形状に構成し、組立形クランク軸（図１の符号１５）は、円弧形状の大端部４１Ｒを周回可能に収納する環状溝７１Ｒを備える。
【００１７】
図４は図２の４−４線断面図であり、中継部材３２には、コンロッド１９Ｒのアーム７２Ｒが通過し得るように、環状溝７１Ｒの周囲に通し溝７４Ｒを形成した。
この結果、コンロッド１９Ｒを円柱状の凸部５１Ｒの周囲に周回させることができる。
【００１８】
図５は本発明に係るクランク軸構造の分解図である。
中継部材３２の一方の面４４に設ける略円柱状の凸部５１Ｌに、コンロッド大端部４１Ｌの底面７５Ｌを当て、外方から、第１クランクアーム３１Ｌを合わせ、締結部材５８・・・で固定すると共に、中継部材３２の他方の面４６に設ける円柱状の凸部５１Ｒに、コンロッド大端部４１Ｒの底面７５Ｒを当て、外方から、第２クランクアーム３１Ｒを合わせ、締結部材５８・・・で固定することによってクランク軸構造を組み立てることができる。
【００１９】
図２に戻って、内燃機関のクランク軸構造３０は、コンロッド１９Ｌ、１９Ｒに備える大端部４１Ｌ、４１Ｒと、コンロッド１９Ｌ、１９Ｒを組み込むことができるようにクランクピン１４、１４の一端を形成する中継部材３２と、この中継部材３２を狭持するように設ける第１クランクアーム３１Ｌ及び第２クランクアーム３１Ｒとからなる。すなわち、クランク軸構造３０は、中継部材３２を第１クランクアーム３１Ｌ及び第２クランクアーム３１Ｒから分割できるように構成した組立形クランク軸１５を備えるものである。
【００２０】
図６は図２の６部拡大図である。
凸部５１Ｒの頭面５２Ｒに小凹部５３Ｒを形成し、この小凹部５３Ｒに第２クランクアーム３１Ｒの小凸部５７Ｒを係合させることで組立精度の向上を図ることができる。
【００２１】
環状溝７１Ｒは、前述のように略円柱状の凸部５１Ｒの周囲に形成したものであり、コンロッド大端部４１Ｒの底面７５Ｒに接触する内周受け面７６Ｒと、コンロッド大端部４１Ｒの頂面７７Ｒと接触する外周受け面７８Ｒと、内周受け面７６Ｒ及び外周受け面７８Ｒと直角に配置する側壁面７９Ｒ、７９Ｒとを備える。
【００２２】
そして、コンロッド大端部４１Ｒの円弧状部に、コンロッド部分軸受部８１Ｒを付設した。コンロッド部分軸受部８１Ｒの回転中心側に内軸受部８６Ｒを付設し、外側の面に外軸受部８５Ｒを付設する。内軸受部８６Ｒと外軸受部８５Ｒの両方又は一方を省略することは差し支えない。
【００２３】
なお、左側のコンロッドの大端部（図２の符号４１Ｌ）周辺の構造については、右のコンロッドの大端部４１Ｒ周辺の構造と同じであるため、説明を省略する。
【００２４】
以上に述べた内燃機関のクランク軸構造の作用を次に述べる。
図７は本発明に係るクランク軸構造の作用図であり、説明を簡単にするために、２本のコンロッドのうちの１本を省略した。
【００２５】
（ａ）では、コンロッド１９は上死点位置にある。
（ｂ）において、コンロッド１９に図矢印９１の向きに力が加わると、出力軸部３５を中心にクランクアーム３１が矢印９２の向きに回転する。このとき、主に、コンロッド大端部４１の底面７５が環状溝７１の内周受け面７６を押すことになるが、円弧形状の大端部４１は、環状溝７１の外周受け面７８と内周受け面７６とにガイドされ、環状溝７１内を移動する。
【００２６】
（ｃ）において、コンロッド１９に図矢印９３の方向に力が加わると、出力軸部３５を中心にクランクアーム３１が矢印９４の向きに回転する。このとき、主に、コンロッド大端部４１の頂面７７が環状溝７１の外周受け面７８を引っ張ることになるが、円弧形状の大端部４１は、環状溝７１の外周受け面７８と内周受け面７６とにガイドされ、環状溝７１を円滑に移動する。
【００２７】
以上に述べたように、大端部４１は円弧形状に構成したので、大端部４１の軽量化が可能となる。
仮に、組立形クランク軸において、大端部４１を円輪形状に構成すると、大端部４１を円弧形状に構成するときに較べ、大端部４１は大きくなり重くなる。
【００２８】
また、一体形クランク軸において、大端部４１をキャップを用いて円輪形状に構成すると、大端部４１を円弧形状に構成するときに較べ、大端部４１は大きくなり重くなる。
【００２９】
この点、本発明では、コンロッド１９の大端部４１を円弧形状に構成したので、コンロッド大端部４１の小型化と大幅な軽量化を図ることが可能となる。
コンロッド大端部４１の大幅な軽量化によって、コンロッド１９を軽量化することができる。従って、コンロッド１９の軽量化によって、エンジンの性能を高めることが可能となる。
【００３０】
また、大端部４１が円弧形状につき、クランクピン１４との摺動面積が低減でき、以て、油膜の剪断に由来するフリクションを低減し、又、油量も減らすことができる。
更には、１つの環状溝に複数のコンロッドを保持させることが可能となり、シリンダがクランク軸に対し直角な面内に放射状に配置される、いわゆる、星形エンジンへの適用も可能となる。
【００３１】
尚、本発明は、実施の形態では水平対向型２気筒エンジンに適用したが、この他、Ｖ型エンジン、タンデム型エンジンに適用しても良い。また、気筒数は、単気筒、３気筒、４気筒でも差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、組立形クランク軸を備える内燃機関に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るクランク軸構造を利用した水平対向型２気筒エンジンの断面図である。
【図２】本発明に係るクランク軸構造の要部断面図である。
【図３】図２の３ー３線断面図である。
【図４】図２の４−４線断面図である。
【図５】本発明に係るクランク軸構造の分解図である。
【図６】図２の６部拡大図である。
【図７】本発明に係るクランク軸構造の作用図である。
【図８】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…内燃機関、１４…クランクピン、１５…組立形クランク軸、１９、１９Ｌ、１９Ｒ…コンロッド、３０…クランク軸構造、３１、３１Ｌ、３１Ｒ…クランクアーム、４１、４１Ｌ、４１Ｒ…コンロッドの大端部、７１、７１Ｌ、７１Ｒ…環状溝。
【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８】
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