(57)【要約】【課題】非対称形状のクランクシャフトの回転バランスをコネクティングロッドの質量調整を行うことなく良好なものとし、対称形状のクランクシャフトにあってはコネクティングロッドを気筒数分だけ選択して取り分ける作業を省略可能とする。【解決手段】カウンタウェイト７の質量調整は、同カウンタウェイト７に対応するコネクティングロッド３の大端部３ａ及び小端部３ｂのそれぞれの質量Ｗｂ，Ｗｓの公差等による適正値からのばらつきも含めて、クランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするうえでの適正値となるよう行われる。こうした質量調整を行うことができるのは、カウンタウェイト７の質量調整部６に関して、質量Ｗｂ，Ｗｓがそれぞれの適正値に対し公差の分だけずれた状態にあっても、それら質量Ｗｂ，Ｗｓに基づき求められる回転慣性力相当値Ｋに対応した質量調整を行い得る調整代を有するものとされているためである。【選択図】図１
2009079664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの各気筒に対応する部分にそれぞれクランクピンとカウンタウェイトとが設けられたクランクシャフトに適用され、そのクランクシャフトの回転バランスを良好なものとすべく、前記カウンタウェイトの質量調整を気筒毎に行うカウンタウェイトの質量調整方法において、
各コネクティングロッドの組み付け予定気筒を予め定めるとともに、それらコネクティングロッドの質量を測定して記憶しておき、各気筒に対応するカウンタウェイトの質量調整を行う際には、そのカウンタウェイトに対応する気筒のコネクティングロッドの質量に基づき、前記クランクシャフトの回転時に同コネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピンに対し作用する慣性力に相当する値である回転慣性力相当値を求め、更に同回転慣性力相当値を加味してクランクシャフトの回転バランスを良好なものとするための上記カウンタウェイトの質量の適正値を定め、その適正値が得られるよう同カウンタウェイトの質量調整を行う
ことを特徴とするカウンタウェイトの質量調整方法。
【請求項２】
前記コネクティングロッドの質量を測定する際には同コネクティングロッドの小端部と大端部との質量をそれぞれ測定し、それら小端部及び大端部の質量に基づき前記回転慣性力相当値を求める
請求項１記載のカウンタウェイトの質量調整方法。
【請求項３】
各気筒のピストンがそれぞれコネクティングロッドを介して連結されるクランクシャフトを備え、そのクランクシャフトにおける各気筒に対応する部分にはそれぞれ、前記コネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピン、及び、前記クランクシャフトの回転バランスを調整すべく質量調整の可能な質量調整部を有するカウンタウェイトが設けられているエンジンにおいて、
前記クランクシャフトに関しては、同シャフトの長手方向中央で軸線と直交する面を中心とした両側の形状が前記面についての面対称とはならない非対称形状となっており、
前記質量調整部に関しては、前記コネクティングロッドの質量が適正値に対し公差の分だけずれた状態にあっても、クランクシャフト回転時に各気筒に対応する前記クランクピンに作用する慣性力に対応した質量調整を行い得る調整代を有するものである
ことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びカウンタウェイトの質量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される多気筒エンジンにおいては、各気筒のピストンがそれぞれコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結され、上記ピストンの往復運動がコネクティングロッドによりクランクシャフトの回転運動へと変換される。このクランクシャフトの各気筒に対応する部分には、クランクピン及びカウンタウェイトがそれぞれ設けられている。上記クランクピンには上記コネクティングロッドの大端部が組み付けられる。また、上記カウンタウェイトは、クランクシャフトの回転バランスを調整するためのものであって、質量調整の可能な質量調整部を有している。
【０００３】
エンジンのクランクシャフトにおいては、その長手方向中央にて同シャフトの軸線と直交する面を中心とした両側の形状が面対称となる対称形状のものと、上記両側の形状が面対称とはならない非対称形状のものとがある。上記対称形状のクランクシャフトとしては、例えば直列４気筒、直列６気筒、及びＶ型１２気筒といった形式のエンジンに用いられるクランクシャフトがあげられる。また、上記非対称形状のクランクシャフトとしては、例えばＶ型８気筒のエンジンに用いられるクランクシャフトがあげられる。
【０００４】
対称形状のクランクシャフトに関しては、コネクティングロッドの大端部がクランクピンに組み付けられていないとき、回転バランスが良好な状態となっている。このため、各気筒に対応するコネクティングロッドの質量（正確には大端部の質量）を気筒間で均一となるようにすれば、それらコネクティングロッドの大端部をクランクシャフトのクランクピンに組み付けたときにおける同クランクシャフトの回転バランスを良好なものとすることができる。
【０００５】
従って、対称形状のクランクシャフトにおいては、カウンタウェイトの質量調整、及びコネクティングロッドの取り付けが、次の［１］〜［３］に示される手順で行われる。
［１］製造されたコネクティングロッドの質量を測定し、質量の等しいコネクティングロッドを気筒数分だけ取り分け、それらコネクティングロッドを一組とする。
【０００６】
［２］製造されたクランクシャフトの各気筒間でのカウンタウェイトの質量の公差等によるばらつきがなくなるよう、各カウンタウェイトの質量調整部での質量調整を行う。
［３］上記取り分けた一組のコネクティングロッドにおける各々の大端部をクランクシャフトにおける各気筒に対応するクランクピンにそれぞれ組み付ける。
【０００７】
一方、非対称形状のクランクシャフトに関しては、その形状の関係から回転バランスが良好でない状態となるため、その回転バランスを良好なものとすべくカウンタウェイトの質量が各気筒毎に異なる値となるよう調整される。より詳しくは、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとするうえでの各カウンタウェイトの質量の適正値が定められ、各気筒に対応するカウンタウェイトの質量が各々の適正値となるよう調整される。また、非対称形状のクランクシャフトにおいては、その回転バランスがコネクティングロッドの質量の公差等からも大きな影響を受ける。このため、特許文献１に示されるように、コネクティングロッドに質量調整部を設け、その質量調整部での質量調整を通じてコネクティングロッドの質量を適正値に調整することが考えられる。
【０００８】
こうした非対称形状のクランクシャフトにおいては、コネクティングロッドの質量調整、カウンタウェイトの質量調整、及びコネクティングロッドの取り付けが、次の［Ａ］〜［Ｃ］に示される手順で行われる。
【０００９】
［Ａ］製造されたコネクティングロッドの質量を測定し、その質量が適正値となるよう質量調整部での質量調整を行う。
［Ｂ］製造されたクランクシャフトの各カウンタウェイトが各々の適正値となるよう、各カウンタウェイトの質量調整部での質量調整を行う。
【００１０】
［Ｃ］上記［Ａ］で質量調整の行われたコネクティングロッドの大きな端部をクランクシャフトのクランクピンに組み付ける。
以上により、対称形状のクランクシャフトと非対称形状のクランクシャフトとのいずれの場合であれ、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとすることができるようになる。
【特許文献１】特開２０００−３０４０２８公報（段落［００１６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、対称形状のクランクシャフトでは上記［１］〜［３］を実行することにより、また非対称形状のクランクシャフトでは上記［Ａ］〜［Ｃ］を実行することにより、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとすることができるようにはなる。しかし、回転バランスを良好にするために、対称形状のクランクシャフトでは上記［１］で質量の等しいコネクティングロッドを気筒数分だけ選択して取り分けなければならず、非対称形状のクランクシャフトでは上記［Ａ］でコネクティングロッドの質量を適正値へと調整しなければならない。従って、これらの作業を実行するための手間がかかることは避けられない。
【００１２】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、非対称形状のクランクシャフトの回転バランスをコネクティングロッドの質量調整を行うことなく良好なものとすることができ、対称形状のクランクシャフトにあってはコネクティングロッドを気筒数分だけ選択して取り分ける作業を省略できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、エンジンの各気筒に対応する部分にそれぞれクランクピンとカウンタウェイトとが設けられたクランクシャフトに適用され、そのクランクシャフトの回転バランスを良好なものとすべく、前記カウンタウェイトの質量調整を気筒毎に行うカウンタウェイトの質量調整方法において、各コネクティングロッドの組み付け予定気筒を予め定めるとともに、それらコネクティングロッドの質量を測定して記憶しておき、各気筒に対応するカウンタウェイトの質量調整を行う際には、そのカウンタウェイトに対応する気筒のコネクティングロッドの質量に基づき、前記クランクシャフトの回転時に同コネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピンに対し作用する慣性力に相当する値である回転慣性力相当値を求め、更に同回転慣性力相当値を加味してクランクシャフトの回転バランスを良好なものとするための上記カウンタウェイトの質量の適正値を定め、その適正値が得られるよう同カウンタウェイトの質量調整を行うことを要旨とした。
【００１４】
上記方法によれば、各気筒におけるカウンタウェイトの質量調整が、対応するコネクティングロッドの質量の公差等による適正値からのばらつきも含めて、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとするうえでの適正値となるよう行われる。
【００１５】
従って、クランクシャフトの長手方向中央で軸線と直交する面を中心とした両側の形状が前記面についての面対称となることのない非対称形状のクランクシャフトでは、同シャフトの回転バランスを良好なものとするためのコネクティングロッド側での質量調整を行わなくてもよくなる。このため、上記コネクティングロッドの質量調整を省くことができ、その質量調整作業実行に手間がかかることを回避できる。更に、仮にコネクティングロッド側での質量調整が行われる場合、コネクティングロッド側での質量調整とカウンタウェイト側での質量調整との両方に誤差が生じ、且つそれらの誤差が増減方向について互いに逆方向に生じる可能性があり、このような状況のもとではクランクシャフトの回転バランスを良好なものとすることが困難になる。しかし、こうした不具合の発生を回避することができるようになる。
【００１６】
また、クランクシャフトの長手方向中央で軸線と直交する面を中心とした両側の形状が前記面についての面対称となる対称形状のクランクシャフトでは、質量の等しいコネクティングロッドを気筒数分だけ選択して取り分けるという作業を行わなくてもよくなる。すなわち、各気筒のコネクティングロッドの質量に公差等によるばらつきが生じたとしても、そのばらつきをカウンタウェイト側での質量調整によって吸収することができるため、上記作業を省略することができる。このため、その作業の実行に手間がかかることを回避できるようになる。
【００１７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記コネクティングロッドの質量を測定する際には同コネクティングロッドの小端部と大端部との質量をそれぞれ測定し、それら小端部及び大端部の質量に基づき前記回転慣性力相当値を求めることを要旨とした。
【００１８】
クランクシャフトの回転時にコネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピンに作用する慣性力は、コネクティングロッドの小端部からも影響を受ける。上記方法によれば、回転慣性力相当値がコネクティングロッドの大端部の質量及び小端部の質量に基づき求められるため、その求められた回転慣性力相当値がクランクピンに作用する慣性力に相当する値として一層正確な値となる。
【００１９】
請求項３記載の発明では、各気筒のピストンがそれぞれコネクティングロッドを介して連結されるクランクシャフトを備え、そのクランクシャフトにおける各気筒に対応する部分にはそれぞれ、前記コネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピン、及び、前記クランクシャフトの回転バランスを調整すべく質量調整の可能な質量調整部を有するカウンタウェイトが設けられているエンジンにおいて、前記クランクシャフトに関しては、同シャフトの長手方向中央で軸線と直交する面を中心とした両側の形状が前記面についての面対称とはならない非対称形状となっており、前記質量調整部に関しては、前記コネクティングロッドの質量が適正値に対し公差の分だけずれた状態にあっても、クランクシャフト回転時に各気筒に対応する前記クランクピンに作用する慣性力に対応した質量調整を行い得る調整代を有するものであることを要旨とした。
【００２０】
上記非対称形状のクランクシャフトにおいては、その回転バランスを良好なものとするため、次のようにコネクティングロッドの取り付け、及びカウンタウェイトの質量調整を行うことが考えられる。
【００２１】
すなわち、各コネクティングロッドの組み付け予定気筒を予め定めるとともに、それらコネクティングロッドの質量を測定して記憶しておく。そして、各気筒に対応するカウンタウェイトの質量調整を行う際には、そのカウンタウェイトに対応する気筒のコネクティングロッドの質量に基づき、前記クランクシャフトの回転時に同コネクティングロッドの大端部が組み付けられるクランクピンに対し作用する慣性力に相当する値である回転慣性力相当値を求める。更に、求められた回転慣性力相当値に対応した前記カウンタウェイトの質量調整を行う。その後、コネクティングロッドの大端部を、そのコネクティングロッドの取り付け予定のクランクピンに対し組み付ける。
【００２２】
上記カウンタウェイトの質量調整においては、対応するコネクティングロッドの質量の公差等による適正値からのばらつきも含めて、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとなるよう行われる。すなわち、各気筒に対応する上記回転慣性力相当値を加味して各気筒のカウンタウェイトの質量の適正値が定められ、同カウンタウェイトの質量調整部での質量調整を通じて上記適正値が得られるようにする。なお、こうした質量調整部での質量調整を行うことができるのは、同質量調整部がクランクシャフト回転時に各気筒に対応する前記クランクピンに作用する慣性力（慣性力相当値）に対応した質量調整を行い得る調整代を有するためである。各気筒で上述したカウンタウェイトの質量調整を行うことにより、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとすることができる。
【００２３】
上記構成によれば、上述したカウンタウェイトの質量調整を行うことが可能であるため、クランクシャフトの回転バランスを良好なものとするためのコネクティングロッド側での質量調整を行わなくてもよくなる。このため、非対称形状のクランクシャフトを有するエンジンにおいて、コネクティングロッドの質量調整を省くことができ、その質量調整作業実行に手間がかかることを回避することができる。また、コネクティングロッドに質量調整部を設けなくてもよくなり、その分だけコネクティングロッドを軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を自動車用のＶ型８気筒エンジンに適用した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示されるように、Ｖ型８気筒のエンジン１においては、各気筒のピストン２がそれぞれコネクティングロッド３を介して連結されるクランクシャフト４を備えている。そして、クランクシャフト４における各気筒に対応する部分にはそれぞれ、コネクティングロッド３の大端部３ａが組み付けられるクランクピン５、及び、クランクシャフト４の回転バランスを調整すべく質量調整の可能な質量調整部６を有するカウンタウェイト７が設けられている。
【００２５】
上記クランクピン５は、クランクシャフト４の軸線に対し偏心して位置している。このクランクピン５に大端部３ａが組み付けられたコネクティングロッド３においては、その小端部３ｂがピストン２のピストンピン２ａに組み付けられている。また、上記カウンタウェイト７は、クランクピン５に対しクランクシャフト４の軸線を挟んだ反対側に位置している。このカウンタウェイト７の質量調整部６は、同カウンタウェイト７における上記軸線から離れた部分である外縁部に形成されている。そして、質量調整部６の外縁部から同軸線に向けてのドリル等による切削を通じて穴８を形成することにより、質量調整部６での質量調整が行われることとなる。
【００２６】
図２は、上記クランクシャフト４の全体構造を概略的に示したものである。同図から分かるように、クランクシャフト４に関しては、同シャフト４の長手方向中央で軸線と直交する面Ｆを中心とした両側の形状が同面Ｆについての面対称とはならない非対称形状となっている。こうした非対称形状のクランクシャフト４においては、その形状の関係から回転バランスが良好でない状態となるため、同回転バランスを良好なものとするうえでの各カウンタウェイト７の質量の適正値が気筒毎に定められ、その適正値が得られるよう各カウンタウェイト７の質量調整部６（図１）での質量調整が各気筒毎に行われる。
【００２７】
ところで、非対称形状のクランクシャフト４においては、その回転バランスがコネクティングロッド３の質量の公差等からも大きな影響を受ける。しかし、こうした公差等をなくすべく、コネクティングロッド３に質量調整部を設けるとともに、その質量調整部での質量調整を通じてコネクティングロッド３の質量を適正値に調整しようとすると、その調整作業を実行する分だけ手間がかかることになる。この実施形態では、こうした不具合の抑制を意図して、コネクティングロッド３側での質量調整作業を省略することができるよう、コネクティングロッド３の取り付けやカウンタウェイト７の質量調整に改良を施している。
【００２８】
次に、本実施形態におけるコネクティングロッド３の取り付け及びカウンタウェイト７の質量調整の詳細について、それらの作業手順を示した図３のブロック図を参照して説明する。
【００２９】
同図から分かるように、コネクティングロッド３の形成が行われると（Ｂ１）、コネクティングロッド３の取り付け予定気筒が定められるとともに同ロッド３における大端部３ａの質量Ｗｂ及び小端部３ｂの質量Ｗｓがそれぞれ測定され記憶される（Ｂ２）。一方、クランクシャフト４の形成が行われると（Ｂ３）、各気筒に対応するカウンタウェイト７の質量調整が行われる（Ｂ４）。このカウンタウェイト７の質量調整では、同カウンタウェイト７に対応するコネクティングロッド３の質量の公差等による適正値からのばらつきも含めて、クランクシャフト４の回転バランスが良好なものとなるよう行われる。
【００３０】
すなわち、まず質量調整を行うカウンタウェイト７の気筒に対応するクランクピン５に作用するクランクシャフト回転時の慣性力に相当する値である回転慣性力相当値Ｋが求められる。具体的には、上記コネクティングロッド３の質量情報、すなわち大端部３ａの質量Ｗｂ及び小端部３ｂの質量Ｗｓに基づき、次の式「Ｋ＝Ｗｂ＋（１／２）・Ｗｓ…（１）」を用いて上記回転慣性力相当値Ｋが求められる。
【００３１】
そして、クランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするうえでの同カウンタウェイト７の質量の最適値が上記回転慣性力相当値Ｋも加味して定められ、同カウンタウェイト７の質量調整部６での質量調整を通じて上記最適値が得られるようにされる。こうしたカウンタウェイト７の質量調整は各気筒毎に行われる。なお、各気筒のカウンタウェイト７の質量調整部６に関しては、上記質量Ｗｂ，Ｗｓがそれぞれの適正値に対し公差の分だけずれた状態にあっても、上記回転慣性力相当値Ｋに対応した質量調整を行い得る調整代を有するものとされている。
【００３２】
クランクシャフト４の各気筒に対応するカウンタウェイト７の質量調整後、コネクティングロッド３の大端部３ａが同ロッド３の取り付け予定の気筒に対応するクランクピン５に組み付けられる（Ｂ５）。こうした大端部３ａのクランクピン５への取り付けも各気筒毎に行われる。各気筒のコネクティングロッド３をクランクシャフト４に取り付けた状態では、上記カウンタウェイト７の質量調整によりクランクシャフト４の回転バランスが良好なものとされるようになる。
【００３３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）上記カウンタウェイト７の質量調整は、同カウンタウェイト７に対応するコネクティングロッド３の大端部３ａ及び小端部３ｂのそれぞれの質量Ｗｂ，Ｗｓの公差等による適正値からのばらつきも含めて、クランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするうえでの適正値となるよう行われる。従って、クランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするためのコネクティングロッド３側での質量調整を行わなくてもよくなる。このため、上記コネクティングロッド３の質量調整を省くことができ、その質量調整作業実行に手間がかかることを回避することができる。
【００３４】
（２）クランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするためのコネクティングロッド３側での質量調整を行わなくてもよくなるため、コネクティングロッド３に質量調整部を設けなくてもよくなり、その分だけコネクティングロッド３を軽量化することができる。
【００３５】
（３）仮にコネクティングロッド３側での質量調整が行われる場合、コネクティングロッド３側での質量調整とカウンタウェイト７側での質量調整との両方に誤差が生じ、且つそれらの誤差が増減方向について互いに逆方向に生じる可能性があり、このような状況のもとではクランクシャフト４の回転バランスを良好なものとすることが困難になる。しかし、コネクティングロッド３側での質量調整は行われないため、こうした不具合の発生を回避することができるようになる。
【００３６】
（４）カウンタウェイト７の質量調整部６に関しては、上記質量Ｗｂ，Ｗｓがそれぞれの適正値に対し公差の分だけずれた状態にあっても、それら質量Ｗｂ，Ｗｓに基づき求められる回転慣性力相当値Ｋに対応した質量調整を行い得る調整代を有するものとされている。従って、上述したカウンタウェイト７の質量調整、すなわち上記質量Ｗｂ，Ｗｓの公差等による適正値からのばらつきも含めてクランクシャフト４の回転バランスを良好なものとするうえでの適正値へのカウンタウェイト７の質量調整を行うことができる。
【００３７】
（５）クランクシャフト４の回転時にコネクティングロッド３の大端部３ａが組み付けられるクランクピン５に作用する慣性力は、コネクティングロッド３の小端部３ｂからも影響を受ける。このことを考慮して、回転慣性力相当値Ｋがコネクティングロッドの大端部及び小端部のそれぞれの質量Ｗｂ，Ｗｓに基づき求められるため、その求められた回転慣性力相当値Ｋがクランクピン５に作用する慣性力に相当する値として一層正確な値となる。
【００３８】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・式（１）で用いられる「１／２」という値は、クランクシャフト４の回転時にクランクピン５に作用する慣性力に対し、ピストン２に伴って往復運動する小端部３ｂが影響を及ぼす際の影響度合いに対応した値である。この値をエンジン１の緒元に応じて変化する上記影響度合いに応じて適宜変更してもよい。
【００３９】
・対称形状のクランクシャフトにおけるカウンタウェイトに本発明を適用してもよい。こうした対称形状のクランクシャフトとしては、直列４気筒、直列６気筒、及びＶ型１２気筒といった形式のエンジンに用いられるクランクシャフトをあげることができる。図４は、直列４気筒のエンジンに用いられるクランクシャフト１１の全体構造を概略的に示したものである。同図から分かるように、このクランクシャフト１１においては、同シャフト１１の長手方向中央で軸線と直交する面Ｆを中心とした両側の形状が同面Ｆについての面対称となる対称形状となっている。こうした対称形状のクランクシャフト１１におけるカウンタウェイト７に本発明を適用すれば、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した［１］の作業、すなわち質量の等しいコネクティングロッド３を気筒数分だけ選択して取り分けるという作業を行わなくてもよくなる。これは、各気筒のコネクティングロッド３の質量（正確には大端部３ａ及び小端部３ｂの質量Ｗｂ，Ｗｓ）に公差等による気筒毎のばらつきが生じたとしても、そのばらつきをカウンタウェイト７側での質量調整によって吸収することができるためである。従って、上記作業の実行に手間がかかることを回避できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態のエンジンにおけるクランクシャフト周りの構造を示す略図。
【図２】同クランクシャフトの全体構造を示す概略斜視図。
【図３】コネクティングロッドの取り付け及びカウンタウェイトの質量調整のための作業手順を示すブロック図。
【図４】クランクシャフトの他の例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…エンジン、２…ピストン、２ａ…ピストンピン、３…コネクティングロッド、３ａ…大端部、３ｂ…小端部、４…クランクシャフト、５…クランクピン、６…質量調整部、７…カウンタウェイト、８…穴、１１…クランクシャフト。
【図１】
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【図２】
2009079664.tif 000004
【図３】
2009079664.tif 000005
【図４】
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