複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト
【課題】複リンク機構を用いてクランクスローを短縮すると、ねじりトルクに起因してクランクピンに作用するクランクピン幅方向の荷重が増加し、メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向にオーバーラップする部分に応力が集中する。
【解決手段】メインジャーナル１５の回転中心からクランクピン８の軸心までのクランクスローｒを、ピストンストローク量の半分よりも短くする。クランクウェブ１６に、内側へ窪んだ凹部２３をオーバーラップ部分２２に対応して形成し、クランクピン８の外周からオーバーラップ部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１を、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０よりも更に短くする。
【解決手段】メインジャーナル１５の回転中心からクランクピン８の軸心までのクランクスローｒを、ピストンストローク量の半分よりも短くする。クランクウェブ１６に、内側へ窪んだ凹部２３をオーバーラップ部分２２に対応して形成し、クランクピン８の外周からオーバーラップ部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１を、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０よりも更に短くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連結する主運動系として、ピストンのピストンピンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクにより連結した複リンク式ピストン−クランク機構（以下、「複リンク機構」とも呼ぶ）を用い、ピストンストローク特性の適正化や圧縮比の可変制御を実現することを本出願人は検討している。
【０００３】
ここで、特許文献１にも記載のように、ピストンピンとクランクピンとを一本のリンク（コネクティングロッド）により連結した単リンク式ピストン−クランク機構（以下、「単リンク機構」とも呼ぶ）においては、クランクシャフトのメインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までの距離であるクランクスローは、メインジャーナルの回転中心がシリンダ中心線に対してオフセットしている場合を除き、ピストンストローク量の半分（１／２）となるのに対し、複リンク機構では、アッパーリンクやロアーリンクがてこのような作用をすることによって、クランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも更に短くすることが可能となる。このため、クランクスローの短縮により小型化や機関搭載性の向上、あるいは高圧縮比化を図ることができる上、クランクスローの短縮によりメインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向に近づく形となり、両者が軸方向視でオーバーラップする部分が大きくなって、剛性や強度が高くなるという効果が得られる。
【０００４】
特許文献２には、燃焼圧・爆発力により、クランクピンの軸心からクランク回転中心へ作用するクランクピン偏心方向の荷重によって、クランクシャフトが曲げ変形することによる応力集中を緩和するために、クランクウェブ（クランクアーム）のうちで、応力が集中するクランクピン下部との隅角部分に肉盗み部を設け、当該部位の剛性を低下させ、ある程度の変形を許容することで、応力を分散させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４０１５号公報
【特許文献２】特開２００１−０８２４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように複リンク機構を利用してクランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも短くした場合、以下のような問題が生じることを知見した。図１３を参照して説明すると、多気筒内燃機関のクランクシャフトでは共振によるクランク軸まわりのねじりモーメント（以下、「ねじりトルク」とも呼ぶ）Ｔが発生し、このねじりトルクＴによって、クランクピンには荷重Ｐ（慣性力）が、クランク軸方向αとクランクピン偏心方向βとの双方に直交するクランクピン幅方向γに作用するとともに、クランク軸周りの曲げモーメントＭが発生する。ここで、クランクスローを「ｒ」とすると、トルクＴと荷重ＰとはＴ＝ｒＰの関係にあるために、クランクスローｒが短くなるほど、同じトルクＴであっても荷重Ｐが大きくなる。従って、同等のピストンストローク量で比較した場合、クランクスローの短い複リンク機構では、クランクスローの長い単リンク機構に対し、クランクピンに作用する荷重Ｐが大きくなる。
【０００７】
このようなことから、複リンク機構を適用した内燃機関のクランクシャフトでは、上述した爆発力に起因するクランクピン偏心方向βの荷重のみならず、上記ねじりトルクＴに起因するクランクピン幅方向γの荷重Ｐの影響も十分に考慮しなければならず、仮に上記特許文献２のように、爆発力に起因する荷重に対して設定された肉盗み部を適用しても、所期の応力低減効果を得ることはできない。
【０００８】
図１４を参照して、上記のねじりトルクＴに起因するクランクピン幅方向γの荷重Ｐの影響によって、クランクピンの近傍ではクランクピン幅方向γの両側部分に応力が集中し易い。ここで、上述したように複リンク機構を利用してクランクスローを短くした場合、上記両側部分の近傍では、メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分ΔＯＬが大きくなり、その剛性・強度が局所的に高くなることから、更に応力集中を招きやすい。特に、クランクピンに潤滑用の油孔がクランク幅方向γに沿う直径方向に貫通形成されている場合、油孔の部分で応力が集中する傾向にある。
【０００９】
図１５は、複リンク機構を利用してクランクスローをピストンストローク量の半分よりも短くした直列４気筒内燃機関のフライホイールに最も近い＃４気筒について、その応力が最も高い油孔内部の所定点Ｐでの応力変動と、上記のねじりトルクに起因するクランク軸まわりのねじり変形と、上記の爆発力に起因する曲げ変形と、のクランク角毎の変化を示している。同図に示すように、点Ｐの応力変動（Ａ）は、ねじりトルクに起因するねじり変形（Ｂ）との相関が強く、爆発力に起因する曲げ変形（Ｃ）との相関はほとんど見られない。これは、クランクスローの短い複リンク機構を備えた内燃機関に特有の現象である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複リンク機構を利用してクランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも短くした内燃機関のクランクシャフトにおいて、その応力集中を適切に緩和・低減することを主たる目的としている。
【００１１】
本発明が適用される内燃機関は、ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えている。また、本発明に係る内燃機関のクランクシャフトは、機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されている。
【００１２】
このように複リンク機構を利用してクランクスローを短くすることで、上述したように小型化や高圧縮比化を図ることができる反面、クランク軸方向視でクランクピンとメインジャーナルとがオーバーラップする部分が増加し、この部分の剛性・強度が局所的に高くなることから、上述したクランク軸まわりのねじりトルクに起因する荷重に対し、応力集中を招き易い。
【００１３】
そこで本発明では、上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、上記クランクピンの外周から上記メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向にオーバーラップする部分でのクランクウェブの最外径線までの距離が、上記クランクピン偏心方向でのクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離よりも短いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明によれば、所定の軸直交断面でのオーバーラップ部分におけるクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離を短くすることによって、このオーバーラップする部分の剛性を低下させ、ある程度の変形を許容する構造とすることで、クランク軸まわりのねじりトルクにより生じるオーバーラップ部分での応力を分散させて、応力集中を軽減・緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係るクランク軸方向視での凹部の形成範囲を模式的に示すクランクシャフトの正面対応図。
【図２】上記第１実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図３】上記第１実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図４】上記第１実施例に係るクランクシャフトを示す断面図。
【図５】本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図６】上記第２実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図７】本発明の第３実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図８】上記第３実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図９】本発明の第４実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図１０】上記第４実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図１１】本発明の第５実施例に係るクランクシャフトを示す側面図。
【図１２】本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の一例を模式的に示す構成図。
【図１３】ねじりトルクに起因してクランクピンに作用する荷重とクランクスローとの関係などを示す説明図。
【図１４】クランクピンの幅方向に油孔が貫通形成されたクランクシャフトの正面対応図。
【図１５】クランクピンの油孔内部の点Ｐでの応力変動（Ａ），ねじり変形（Ｂ）及び曲げ変形（Ｃ）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１２は、本発明のクランクシャフトが適用される内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構（複リンク機構）の一例を簡略的に示す構成図である。シリンダブロック１には、ピストン３が摺動可能に嵌合する複数のシリンダ（気筒）２が形成されるとともに、クランクシャフト４のメインジャーナル１５が回転自在に支持されている。
【００１７】
複リンク式ピストン−クランク機構は、上記の特開２００８−２２４０１５号公報等により公知であり、簡単に説明すると、ピストン３にピストンピン５を介して一端が連結されるアッパーリンク６と、このアッパーリンク６の他端にアッパーピン７を介して連結されるとともに、クランクシャフト４のクランクピン８に回転可能に取り付けられるロアーリンク９と、一端（下端）で内燃機関本体としてのシリンダブロック１側に揺動可能に支持されるとともに、他端（上端）でロアーリンク９に補助ピン１０を介して連結される補助リンク１１と、を備えている。
【００１８】
このような複リンク機構では、ピストンピン５とクランクピン８とを一本のリンクにより連結した単リンク機構に比して、ピストンストローク特性の設定の自由度が高く、このピストンストローク特性を適正なもの（例えば、単振動に近い特性）とすることによって、振動や騒音の大幅な低減化等を図ることができる。
【００１９】
また、メインジャーナル１５の軸心からクランクピン８の軸心までのクランクスローｒが、（最大）ピストンストローク量の半分よりも短く設定されている。これによって、クランクスローｒがピストンストローク量の半分である一般的な単リンク機構に比して、同じ機関圧縮比を維持しつつ、クランクスローｒを短くすることで、剛性・強度の向上や小型化を図ることができ、あるいは同等のクランクスローｒでありながら高圧縮比化を図ることができる。
【００２０】
更に、シリンダブロック１には多気筒に連続した補助シャフト１３が図示せぬ支持部材を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されており、この補助シャフト１３には、各気筒毎に偏心軸部１２が設けられ、各偏心軸部１２に、上記の補助リンク１１の他端が回転可能に取り付けられている。従って、図示せぬアクチュエータにより機関運転状態に応じて補助シャフト１３の回転位置を変更することで、補助リンク１１の揺動支持位置となる偏心軸部１２の位置が変化し、補助リンク１１によるロアーリンク９の運動拘束条件の変化に伴い、機関圧縮比が変化する（可変圧縮比手段）。このように複リンク式ピストン−クランク機構を利用して機関圧縮比の可変制御を容易に実現可能である。
【００２１】
次に、図１〜図４の第１実施例を参照して、本発明の要部をなすクランクシャフト４の構造について説明する。なお、図１〜図４では、クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、一つのクランクピンの周囲の構造を示している。また、図１では明りょう化のために図２〜図４に比して形状を簡略化して描いている。
【００２２】
クランクシャフト４は、メインジャーナル１５の回転中心（軸心・クランク回転中心）より偏心したクランクピン８が各気筒毎に設けられ、各クランクピン８の軸方向端部とメインジャーナル１５の軸方向端部とが薄肉状のクランクウェブ１６により一体的に接続されている。また、クランク回転中心を挟んでクランクピン８と反対側にカウンターウェイト１７がクランクウェブ１６より延長形成されているとともに、各クランクウェブ１６には、クランクピン８との接続部より径方向外方へフランジ状に張り出した所定の径方向幅ΔＤのスラスト受け部１８が設けられている。このスラスト受け部１８は、ロアーリンク９の軸方向両端面に対向する平面を有する円環状をなし、ロアーリンク９からのクランク軸方向αのスラスト荷重を受け止めて、クランピン８に対するロアーリンク９のクランク軸方向αの移動を規制・防止する。なお、スラスト受け部１８は、加工時の要請により、クランクウェブ１６の外周よりも径方向内側に入り込んだものとなっている。
【００２３】
更に、クランクウェブ１６には、クランクピン接続部の下方側に、ロアーリンク９との干渉を回避するように、軸方向に窪んだ干渉回避凹部１９が凹設されている。
【００２４】
クランクピン８には、クランクピン軸方向α及びクランクピン偏心方向βの双方に直交するクランクピン幅方向γに沿って直径方向に延びる油孔２０が貫通形成されている。潤滑油は、メインジャーナル１５に開口するジャーナル側油孔２１を経由してシリンダブロック側よりクランクシャフト４の内部へ給油され、クランクピン８の油孔２０を通してクランクピン軸受部分へ供給される。
【００２５】
そして、図１に示すように、各クランクウェブ１６に、クランク軸方向視でメインジャーナル１５とクランクピン８とがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分２２に対応して、内側へ窪んだ凹部２３を形成している。すなわち、凹部２３は、その大部分がオーバーラップ部分２２に形成されているとともに、油孔２０の側方を横切るようにクランクピン偏心方向βに延在し、かつ、所定の径方向幅ΔＤのスラスト受け部１８よりも内側に入り込むように内側へ大きく窪んでいる。すなわち、各クランクウェブ１６におけるクランクピン８の周囲のうち、両側の凹部２３でスラスト受け部１８が部分的に切り欠かれた形状となっている。また、凹部２３は、クランク軸方向視で、クランクピン８の外周とメインジャーナル１５の外周とを結ぶ（仮想）共通接線２４、すなわちクランクピン８の外周とメインジャーナル１５の外周との双方に接する共通接線２４よりも更に内側に入り込むように内側へ大きく窪んでいる。
【００２６】
すなわち、このような凹部２３を形成することによって、クランクウェブ１６を凹部２３が形成された所定の軸直交断面で見たときに、クランクピン８の外周からメインジャーナル１５とクランクピン８とがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１が、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０、つまり、一般的にクランクピン８の周囲のうちで最も短い幅となっているクランクピン偏心方向βに沿う部分の距離Ｒ０よりも更に短くなっている。なお、この実施例では図１に示すように凹部２３がオーバーラップ部分２２でクランクピン８の外周付近まで内側へ入り込んでいるために、上記の距離Ｒ１がほぼ０（ゼロ）となっている。
【００２７】
上述したように、複リンク機構においてはクランクスローｒの短縮化によりオーバーラップ部分２２が大きくなり、強度・剛性が向上する反面、ねじりモーメントにより作用するクランクピン幅方向γの荷重に対する剛性が局所的に高くなることから、応力集中を招き易く、特に、クランクピン幅方向γに貫通形成される油孔２０の内部に応力が集中し易い。本実施例では、上記の凹部２３を形成し、オーバーラップ部分２２での距離Ｒ１を短くすることで、このオーバーラップ部分２２の強度を低下させ、その変形を許容する構造とすることによって、上記の応力集中を低減・緩和することができるとともに、凹部２３により軽量化を図ることができる。
【００２８】
特に本実施例においては、凹部２３を共通接線２４の内側まで入り込ませているために、共通接線２４に沿う荷重の伝達がなされず、オーバーラップ部分２２の剛性・強度を大きく低下させることができる。 また、クランクウェブ１６のうち、両側の凹部２３を除くクランクピン８の上部及び下部に、クランクピン８に嵌合するロアーリンク９の軸方向端面に対向するスラスト受け部１８が残存している。これにより、爆発力に対する曲げ剛性を確保し、かつ、スラスト荷重に対抗するスラスト受け部の本来の機能を確保することができる。
【００２９】
なお、クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイール（図示省略）に最も近い気筒のクランクピンが、上記のねじりモーメントによる影響を最も受け易い。そこで、フライホイールに最も近い気筒のクランクピンに接続するクランクウェブにのみ、上記凹部２３を形成するようにしても良い。この場合、上記フライホイールに最も近い気筒については、上述した凹部２３による応力集中の緩和及び軽量化を図りつつ、残りの気筒については、凹部２３を設けないことで、凹部２３の形成による剛性・強度の低下を回避することができる。
【００３０】
また、クランクピンの軸方向両側に位置する２つのクランクウェブのうち、ねじりモーメントによる影響を受け易いフライホイールに近い側のクランクウェブにのみ、上記凹部２３を形成するようにしても良い。この場合、フライホイール側のクランクウェブについては、上述した凹部２３による応力集中の緩和及び軽量化を図りつつ、反フライホイール側のクランクウェブについては、凹部２３を設けないことで、凹部２３の形成による剛性・強度の低下を回避することができる。
【００３１】
以下に説明する実施例では、既述した実施例と共通する構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略し、主に既述した実施例と異なる部分について説明する。
【００３２】
図５及び図６に示す第２実施例では、クランク軸方向視で、凹部２３がクランクピン８の内側に対応する位置まで入り込んでおり、この凹部２３の部分でクランクピン８の軸方向端面８Ａの一部が表出している。また、油孔２０内部の応力集中をより適切に緩和するように、油孔２０に対応する位置で凹部２３が最も内側へ入り込んでいる。すなわち、凹部２３は、クランクピン８の幅方向中心線に沿う部分で最も深くなる断面円弧状に凹設されている。また、凹部２３は、クランクウェブ１６の軸方向でクランクピン寄りの部分にのみ設けられ、クランクウェブ１６の軸方向でメインジャーナル１５寄りの部分には、剛性・強度を確保するために、凹部２３のない薄肉状のクランクウェブ１６の一部２５が、メインジャーナル１５の外周とクランクピン８の外周とを滑らかに接続する共通接線２４（図１参照）を含む形で残存している。
【００３３】
従って、凹部２３により上記の第１実施例と同様に、クランクウェブ１６を凹部２３が形成された所定の軸直交断面で見たときに、クランクピン８の外周からオーバーラップ部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１が、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０よりも更に短くなっており、応力集中の緩和と凹部２３による軽量化とを図りつつ、薄肉状のクランクウェブ１６の一部２５を残存させることで、クランクウェブの強度に優れたものとなる。
【００３４】
図７及び図８に示す第３実施例を参照して、クランクピン８を径方向に貫通する油孔２０とメインジャーナル１５を径方向に貫通するジャーナル側油孔２１とを連通する連通油孔２６は、クランクピン８の両側のクランクウェブ１６のうち、上記ジャーナル側油孔２１と反対側のクランクウェブ１６の開口部２６Ａから加工により直線状に斜めに穿設され、その開口部２６Ａはキャップ（図示省略）により閉塞される。
【００３５】
この場合、クランクピン８の両側のクランクウェブ１６Ａ，１６Ｂのうち、開口部２６Ａが形成されたクランクウェブ１６Ａの凹部２３Ａを、開口部２６Ａが形成されていないクランクウェブ１６Ｂの凹部２３Ｂよりも小さくする。具体的には、開口部２６Ａ側のクランクウェブ１６Ａについては、その軸方向全長にわたって凹部２３Ｂを形成する一方、開口部２６Ａのないクランクウェブ１６Ｂについては、軸方向でクランクピン寄りの部分にのみ凹部２３Ａを形成し、軸方向でメインジャーナル寄りにの部分では、クランクウェブ１６Ａの一部２５Ａが残存する構造とする。これによって、開口部２６Ａが形成されているクランクウェブ１６Ａの剛性・強度が過剰に低下するのを防止することができる。
【００３６】
図９及び図１０に示す第４実施例では、共通接線２４（図１参照）を含む幅広のクランクウェブ１６における幅方向側面の軸方向中央部に、内側へ窪んだスリット状の凹部２３Ｃがウェブ側面に開口形成されている。このような凹部２３Ｃにより、上記実施例と同様、応力集中の緩和や軽量化が図れることに加え、スラスト受け部１８が全周にわたって残存する形となり、爆発力に対する曲げ剛性やスラスト荷重に対する強度に優れたものとなる。
【００３７】
上述した第１〜第４実施例のように凹部２３（２３Ａ〜２３Ｃ）を形成すると、クランクピン８の油孔２０の内部に発生する応力の高い部分が、クランクピン８の外周に開口する油孔の開口部寄りに移行する。このため、油孔２０に対する疲労強度向上のための加工処理、例えば、高周波焼き入れ処理，みがき処理，及びローラバニッシュ処理などについては、開口部の近傍のみ施工するようにしても良い。これにより、生産性が向上し、加工コストを削減することができる。
【００３８】
図１１の第５実施例では、上記の凹部を用いることなく、上記のねじりトルクに起因する応力集中を有効に低減・回避するものである。すなわち、この第５実施例では、クランクシャフト４に設けられる４つのクランクピン８のうち、フライホイール（図示省略）に最も近く、ねじりモーメントの影響を最も受ける機関後方側の＃４気筒のクランクピン８の曲げ剛性、詳しくはクランクピン偏心方向β周りの曲げ剛性が、他の＃１〜＃３気筒のクランクピン８の曲げ剛性よりも低くなるように設計されている。具体的には、＃４気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ１を、他の＃１〜＃３気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ０よりも長くしている。
【００３９】
なお、この実施例では、クランクピン８の幅方向の中心の位置、つまり隣接する気筒のボア間ピッチを変化させることのないように、＃４気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ１の増加分、この＃４気筒の２つのクランクウェブ１６の軸方向長さΔＣＷ１を、他の＃１〜＃３気筒のクランクウェブの軸方向長さΔＣＷ０よりも短くしている。
【００４０】
このように、フライホイールにもっとも近い＃４気筒のクランクピン８を相対的に長くして、その曲げ剛性を低下させることで、クランクスローｒの短い複リンク機構に特有の、ねじりトルクに起因する油孔２０内部での応力集中を有効に低減・緩和することができる。
【符号の説明】
【００４１】
３…ピストン
４…クランクシャフト
５…ピストンピン
６…アッパーリンク
７…アッパーピン
８…クランクピン
９…ロアーリンク
１０…補助ピン
１１…補助リンク
１５…メインジャーナル
１６…クランクウェブ
２０…油孔
２３…凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連結する主運動系として、ピストンのピストンピンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクにより連結した複リンク式ピストン−クランク機構（以下、「複リンク機構」とも呼ぶ）を用い、ピストンストローク特性の適正化や圧縮比の可変制御を実現することを本出願人は検討している。
【０００３】
ここで、特許文献１にも記載のように、ピストンピンとクランクピンとを一本のリンク（コネクティングロッド）により連結した単リンク式ピストン−クランク機構（以下、「単リンク機構」とも呼ぶ）においては、クランクシャフトのメインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までの距離であるクランクスローは、メインジャーナルの回転中心がシリンダ中心線に対してオフセットしている場合を除き、ピストンストローク量の半分（１／２）となるのに対し、複リンク機構では、アッパーリンクやロアーリンクがてこのような作用をすることによって、クランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも更に短くすることが可能となる。このため、クランクスローの短縮により小型化や機関搭載性の向上、あるいは高圧縮比化を図ることができる上、クランクスローの短縮によりメインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向に近づく形となり、両者が軸方向視でオーバーラップする部分が大きくなって、剛性や強度が高くなるという効果が得られる。
【０００４】
特許文献２には、燃焼圧・爆発力により、クランクピンの軸心からクランク回転中心へ作用するクランクピン偏心方向の荷重によって、クランクシャフトが曲げ変形することによる応力集中を緩和するために、クランクウェブ（クランクアーム）のうちで、応力が集中するクランクピン下部との隅角部分に肉盗み部を設け、当該部位の剛性を低下させ、ある程度の変形を許容することで、応力を分散させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４０１５号公報
【特許文献２】特開２００１−０８２４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように複リンク機構を利用してクランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも短くした場合、以下のような問題が生じることを知見した。図１３を参照して説明すると、多気筒内燃機関のクランクシャフトでは共振によるクランク軸まわりのねじりモーメント（以下、「ねじりトルク」とも呼ぶ）Ｔが発生し、このねじりトルクＴによって、クランクピンには荷重Ｐ（慣性力）が、クランク軸方向αとクランクピン偏心方向βとの双方に直交するクランクピン幅方向γに作用するとともに、クランク軸周りの曲げモーメントＭが発生する。ここで、クランクスローを「ｒ」とすると、トルクＴと荷重ＰとはＴ＝ｒＰの関係にあるために、クランクスローｒが短くなるほど、同じトルクＴであっても荷重Ｐが大きくなる。従って、同等のピストンストローク量で比較した場合、クランクスローの短い複リンク機構では、クランクスローの長い単リンク機構に対し、クランクピンに作用する荷重Ｐが大きくなる。
【０００７】
このようなことから、複リンク機構を適用した内燃機関のクランクシャフトでは、上述した爆発力に起因するクランクピン偏心方向βの荷重のみならず、上記ねじりトルクＴに起因するクランクピン幅方向γの荷重Ｐの影響も十分に考慮しなければならず、仮に上記特許文献２のように、爆発力に起因する荷重に対して設定された肉盗み部を適用しても、所期の応力低減効果を得ることはできない。
【０００８】
図１４を参照して、上記のねじりトルクＴに起因するクランクピン幅方向γの荷重Ｐの影響によって、クランクピンの近傍ではクランクピン幅方向γの両側部分に応力が集中し易い。ここで、上述したように複リンク機構を利用してクランクスローを短くした場合、上記両側部分の近傍では、メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分ΔＯＬが大きくなり、その剛性・強度が局所的に高くなることから、更に応力集中を招きやすい。特に、クランクピンに潤滑用の油孔がクランク幅方向γに沿う直径方向に貫通形成されている場合、油孔の部分で応力が集中する傾向にある。
【０００９】
図１５は、複リンク機構を利用してクランクスローをピストンストローク量の半分よりも短くした直列４気筒内燃機関のフライホイールに最も近い＃４気筒について、その応力が最も高い油孔内部の所定点Ｐでの応力変動と、上記のねじりトルクに起因するクランク軸まわりのねじり変形と、上記の爆発力に起因する曲げ変形と、のクランク角毎の変化を示している。同図に示すように、点Ｐの応力変動（Ａ）は、ねじりトルクに起因するねじり変形（Ｂ）との相関が強く、爆発力に起因する曲げ変形（Ｃ）との相関はほとんど見られない。これは、クランクスローの短い複リンク機構を備えた内燃機関に特有の現象である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複リンク機構を利用してクランクスローを（最大）ピストンストローク量の半分よりも短くした内燃機関のクランクシャフトにおいて、その応力集中を適切に緩和・低減することを主たる目的としている。
【００１１】
本発明が適用される内燃機関は、ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えている。また、本発明に係る内燃機関のクランクシャフトは、機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されている。
【００１２】
このように複リンク機構を利用してクランクスローを短くすることで、上述したように小型化や高圧縮比化を図ることができる反面、クランク軸方向視でクランクピンとメインジャーナルとがオーバーラップする部分が増加し、この部分の剛性・強度が局所的に高くなることから、上述したクランク軸まわりのねじりトルクに起因する荷重に対し、応力集中を招き易い。
【００１３】
そこで本発明では、上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、上記クランクピンの外周から上記メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向にオーバーラップする部分でのクランクウェブの最外径線までの距離が、上記クランクピン偏心方向でのクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離よりも短いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明によれば、所定の軸直交断面でのオーバーラップ部分におけるクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離を短くすることによって、このオーバーラップする部分の剛性を低下させ、ある程度の変形を許容する構造とすることで、クランク軸まわりのねじりトルクにより生じるオーバーラップ部分での応力を分散させて、応力集中を軽減・緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例に係るクランク軸方向視での凹部の形成範囲を模式的に示すクランクシャフトの正面対応図。
【図２】上記第１実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図３】上記第１実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図４】上記第１実施例に係るクランクシャフトを示す断面図。
【図５】本発明の第２実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図６】上記第２実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図７】本発明の第３実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図８】上記第３実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図９】本発明の第４実施例に係るクランクシャフトの要部を示す斜視図。
【図１０】上記第４実施例に係るクランクシャフトの要部を示す側面図。
【図１１】本発明の第５実施例に係るクランクシャフトを示す側面図。
【図１２】本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の一例を模式的に示す構成図。
【図１３】ねじりトルクに起因してクランクピンに作用する荷重とクランクスローとの関係などを示す説明図。
【図１４】クランクピンの幅方向に油孔が貫通形成されたクランクシャフトの正面対応図。
【図１５】クランクピンの油孔内部の点Ｐでの応力変動（Ａ），ねじり変形（Ｂ）及び曲げ変形（Ｃ）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１２は、本発明のクランクシャフトが適用される内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構（複リンク機構）の一例を簡略的に示す構成図である。シリンダブロック１には、ピストン３が摺動可能に嵌合する複数のシリンダ（気筒）２が形成されるとともに、クランクシャフト４のメインジャーナル１５が回転自在に支持されている。
【００１７】
複リンク式ピストン−クランク機構は、上記の特開２００８−２２４０１５号公報等により公知であり、簡単に説明すると、ピストン３にピストンピン５を介して一端が連結されるアッパーリンク６と、このアッパーリンク６の他端にアッパーピン７を介して連結されるとともに、クランクシャフト４のクランクピン８に回転可能に取り付けられるロアーリンク９と、一端（下端）で内燃機関本体としてのシリンダブロック１側に揺動可能に支持されるとともに、他端（上端）でロアーリンク９に補助ピン１０を介して連結される補助リンク１１と、を備えている。
【００１８】
このような複リンク機構では、ピストンピン５とクランクピン８とを一本のリンクにより連結した単リンク機構に比して、ピストンストローク特性の設定の自由度が高く、このピストンストローク特性を適正なもの（例えば、単振動に近い特性）とすることによって、振動や騒音の大幅な低減化等を図ることができる。
【００１９】
また、メインジャーナル１５の軸心からクランクピン８の軸心までのクランクスローｒが、（最大）ピストンストローク量の半分よりも短く設定されている。これによって、クランクスローｒがピストンストローク量の半分である一般的な単リンク機構に比して、同じ機関圧縮比を維持しつつ、クランクスローｒを短くすることで、剛性・強度の向上や小型化を図ることができ、あるいは同等のクランクスローｒでありながら高圧縮比化を図ることができる。
【００２０】
更に、シリンダブロック１には多気筒に連続した補助シャフト１３が図示せぬ支持部材を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されており、この補助シャフト１３には、各気筒毎に偏心軸部１２が設けられ、各偏心軸部１２に、上記の補助リンク１１の他端が回転可能に取り付けられている。従って、図示せぬアクチュエータにより機関運転状態に応じて補助シャフト１３の回転位置を変更することで、補助リンク１１の揺動支持位置となる偏心軸部１２の位置が変化し、補助リンク１１によるロアーリンク９の運動拘束条件の変化に伴い、機関圧縮比が変化する（可変圧縮比手段）。このように複リンク式ピストン−クランク機構を利用して機関圧縮比の可変制御を容易に実現可能である。
【００２１】
次に、図１〜図４の第１実施例を参照して、本発明の要部をなすクランクシャフト４の構造について説明する。なお、図１〜図４では、クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、一つのクランクピンの周囲の構造を示している。また、図１では明りょう化のために図２〜図４に比して形状を簡略化して描いている。
【００２２】
クランクシャフト４は、メインジャーナル１５の回転中心（軸心・クランク回転中心）より偏心したクランクピン８が各気筒毎に設けられ、各クランクピン８の軸方向端部とメインジャーナル１５の軸方向端部とが薄肉状のクランクウェブ１６により一体的に接続されている。また、クランク回転中心を挟んでクランクピン８と反対側にカウンターウェイト１７がクランクウェブ１６より延長形成されているとともに、各クランクウェブ１６には、クランクピン８との接続部より径方向外方へフランジ状に張り出した所定の径方向幅ΔＤのスラスト受け部１８が設けられている。このスラスト受け部１８は、ロアーリンク９の軸方向両端面に対向する平面を有する円環状をなし、ロアーリンク９からのクランク軸方向αのスラスト荷重を受け止めて、クランピン８に対するロアーリンク９のクランク軸方向αの移動を規制・防止する。なお、スラスト受け部１８は、加工時の要請により、クランクウェブ１６の外周よりも径方向内側に入り込んだものとなっている。
【００２３】
更に、クランクウェブ１６には、クランクピン接続部の下方側に、ロアーリンク９との干渉を回避するように、軸方向に窪んだ干渉回避凹部１９が凹設されている。
【００２４】
クランクピン８には、クランクピン軸方向α及びクランクピン偏心方向βの双方に直交するクランクピン幅方向γに沿って直径方向に延びる油孔２０が貫通形成されている。潤滑油は、メインジャーナル１５に開口するジャーナル側油孔２１を経由してシリンダブロック側よりクランクシャフト４の内部へ給油され、クランクピン８の油孔２０を通してクランクピン軸受部分へ供給される。
【００２５】
そして、図１に示すように、各クランクウェブ１６に、クランク軸方向視でメインジャーナル１５とクランクピン８とがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分２２に対応して、内側へ窪んだ凹部２３を形成している。すなわち、凹部２３は、その大部分がオーバーラップ部分２２に形成されているとともに、油孔２０の側方を横切るようにクランクピン偏心方向βに延在し、かつ、所定の径方向幅ΔＤのスラスト受け部１８よりも内側に入り込むように内側へ大きく窪んでいる。すなわち、各クランクウェブ１６におけるクランクピン８の周囲のうち、両側の凹部２３でスラスト受け部１８が部分的に切り欠かれた形状となっている。また、凹部２３は、クランク軸方向視で、クランクピン８の外周とメインジャーナル１５の外周とを結ぶ（仮想）共通接線２４、すなわちクランクピン８の外周とメインジャーナル１５の外周との双方に接する共通接線２４よりも更に内側に入り込むように内側へ大きく窪んでいる。
【００２６】
すなわち、このような凹部２３を形成することによって、クランクウェブ１６を凹部２３が形成された所定の軸直交断面で見たときに、クランクピン８の外周からメインジャーナル１５とクランクピン８とがクランクピン偏心方向βにオーバーラップする部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１が、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０、つまり、一般的にクランクピン８の周囲のうちで最も短い幅となっているクランクピン偏心方向βに沿う部分の距離Ｒ０よりも更に短くなっている。なお、この実施例では図１に示すように凹部２３がオーバーラップ部分２２でクランクピン８の外周付近まで内側へ入り込んでいるために、上記の距離Ｒ１がほぼ０（ゼロ）となっている。
【００２７】
上述したように、複リンク機構においてはクランクスローｒの短縮化によりオーバーラップ部分２２が大きくなり、強度・剛性が向上する反面、ねじりモーメントにより作用するクランクピン幅方向γの荷重に対する剛性が局所的に高くなることから、応力集中を招き易く、特に、クランクピン幅方向γに貫通形成される油孔２０の内部に応力が集中し易い。本実施例では、上記の凹部２３を形成し、オーバーラップ部分２２での距離Ｒ１を短くすることで、このオーバーラップ部分２２の強度を低下させ、その変形を許容する構造とすることによって、上記の応力集中を低減・緩和することができるとともに、凹部２３により軽量化を図ることができる。
【００２８】
特に本実施例においては、凹部２３を共通接線２４の内側まで入り込ませているために、共通接線２４に沿う荷重の伝達がなされず、オーバーラップ部分２２の剛性・強度を大きく低下させることができる。 また、クランクウェブ１６のうち、両側の凹部２３を除くクランクピン８の上部及び下部に、クランクピン８に嵌合するロアーリンク９の軸方向端面に対向するスラスト受け部１８が残存している。これにより、爆発力に対する曲げ剛性を確保し、かつ、スラスト荷重に対抗するスラスト受け部の本来の機能を確保することができる。
【００２９】
なお、クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイール（図示省略）に最も近い気筒のクランクピンが、上記のねじりモーメントによる影響を最も受け易い。そこで、フライホイールに最も近い気筒のクランクピンに接続するクランクウェブにのみ、上記凹部２３を形成するようにしても良い。この場合、上記フライホイールに最も近い気筒については、上述した凹部２３による応力集中の緩和及び軽量化を図りつつ、残りの気筒については、凹部２３を設けないことで、凹部２３の形成による剛性・強度の低下を回避することができる。
【００３０】
また、クランクピンの軸方向両側に位置する２つのクランクウェブのうち、ねじりモーメントによる影響を受け易いフライホイールに近い側のクランクウェブにのみ、上記凹部２３を形成するようにしても良い。この場合、フライホイール側のクランクウェブについては、上述した凹部２３による応力集中の緩和及び軽量化を図りつつ、反フライホイール側のクランクウェブについては、凹部２３を設けないことで、凹部２３の形成による剛性・強度の低下を回避することができる。
【００３１】
以下に説明する実施例では、既述した実施例と共通する構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略し、主に既述した実施例と異なる部分について説明する。
【００３２】
図５及び図６に示す第２実施例では、クランク軸方向視で、凹部２３がクランクピン８の内側に対応する位置まで入り込んでおり、この凹部２３の部分でクランクピン８の軸方向端面８Ａの一部が表出している。また、油孔２０内部の応力集中をより適切に緩和するように、油孔２０に対応する位置で凹部２３が最も内側へ入り込んでいる。すなわち、凹部２３は、クランクピン８の幅方向中心線に沿う部分で最も深くなる断面円弧状に凹設されている。また、凹部２３は、クランクウェブ１６の軸方向でクランクピン寄りの部分にのみ設けられ、クランクウェブ１６の軸方向でメインジャーナル１５寄りの部分には、剛性・強度を確保するために、凹部２３のない薄肉状のクランクウェブ１６の一部２５が、メインジャーナル１５の外周とクランクピン８の外周とを滑らかに接続する共通接線２４（図１参照）を含む形で残存している。
【００３３】
従って、凹部２３により上記の第１実施例と同様に、クランクウェブ１６を凹部２３が形成された所定の軸直交断面で見たときに、クランクピン８の外周からオーバーラップ部分２２でのクランクウェブ１６の最外径線までの（最短）距離Ｒ１が、クランクピン偏心方向βでのクランクピン８外周からクランクウェブ１６の最外径線までの距離Ｒ０よりも更に短くなっており、応力集中の緩和と凹部２３による軽量化とを図りつつ、薄肉状のクランクウェブ１６の一部２５を残存させることで、クランクウェブの強度に優れたものとなる。
【００３４】
図７及び図８に示す第３実施例を参照して、クランクピン８を径方向に貫通する油孔２０とメインジャーナル１５を径方向に貫通するジャーナル側油孔２１とを連通する連通油孔２６は、クランクピン８の両側のクランクウェブ１６のうち、上記ジャーナル側油孔２１と反対側のクランクウェブ１６の開口部２６Ａから加工により直線状に斜めに穿設され、その開口部２６Ａはキャップ（図示省略）により閉塞される。
【００３５】
この場合、クランクピン８の両側のクランクウェブ１６Ａ，１６Ｂのうち、開口部２６Ａが形成されたクランクウェブ１６Ａの凹部２３Ａを、開口部２６Ａが形成されていないクランクウェブ１６Ｂの凹部２３Ｂよりも小さくする。具体的には、開口部２６Ａ側のクランクウェブ１６Ａについては、その軸方向全長にわたって凹部２３Ｂを形成する一方、開口部２６Ａのないクランクウェブ１６Ｂについては、軸方向でクランクピン寄りの部分にのみ凹部２３Ａを形成し、軸方向でメインジャーナル寄りにの部分では、クランクウェブ１６Ａの一部２５Ａが残存する構造とする。これによって、開口部２６Ａが形成されているクランクウェブ１６Ａの剛性・強度が過剰に低下するのを防止することができる。
【００３６】
図９及び図１０に示す第４実施例では、共通接線２４（図１参照）を含む幅広のクランクウェブ１６における幅方向側面の軸方向中央部に、内側へ窪んだスリット状の凹部２３Ｃがウェブ側面に開口形成されている。このような凹部２３Ｃにより、上記実施例と同様、応力集中の緩和や軽量化が図れることに加え、スラスト受け部１８が全周にわたって残存する形となり、爆発力に対する曲げ剛性やスラスト荷重に対する強度に優れたものとなる。
【００３７】
上述した第１〜第４実施例のように凹部２３（２３Ａ〜２３Ｃ）を形成すると、クランクピン８の油孔２０の内部に発生する応力の高い部分が、クランクピン８の外周に開口する油孔の開口部寄りに移行する。このため、油孔２０に対する疲労強度向上のための加工処理、例えば、高周波焼き入れ処理，みがき処理，及びローラバニッシュ処理などについては、開口部の近傍のみ施工するようにしても良い。これにより、生産性が向上し、加工コストを削減することができる。
【００３８】
図１１の第５実施例では、上記の凹部を用いることなく、上記のねじりトルクに起因する応力集中を有効に低減・回避するものである。すなわち、この第５実施例では、クランクシャフト４に設けられる４つのクランクピン８のうち、フライホイール（図示省略）に最も近く、ねじりモーメントの影響を最も受ける機関後方側の＃４気筒のクランクピン８の曲げ剛性、詳しくはクランクピン偏心方向β周りの曲げ剛性が、他の＃１〜＃３気筒のクランクピン８の曲げ剛性よりも低くなるように設計されている。具体的には、＃４気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ１を、他の＃１〜＃３気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ０よりも長くしている。
【００３９】
なお、この実施例では、クランクピン８の幅方向の中心の位置、つまり隣接する気筒のボア間ピッチを変化させることのないように、＃４気筒のクランクピン８の軸方向長さΔＣＰ１の増加分、この＃４気筒の２つのクランクウェブ１６の軸方向長さΔＣＷ１を、他の＃１〜＃３気筒のクランクウェブの軸方向長さΔＣＷ０よりも短くしている。
【００４０】
このように、フライホイールにもっとも近い＃４気筒のクランクピン８を相対的に長くして、その曲げ剛性を低下させることで、クランクスローｒの短い複リンク機構に特有の、ねじりトルクに起因する油孔２０内部での応力集中を有効に低減・緩和することができる。
【符号の説明】
【００４１】
３…ピストン
４…クランクシャフト
５…ピストンピン
６…アッパーリンク
７…アッパーピン
８…クランクピン
９…ロアーリンク
１０…補助ピン
１１…補助リンク
１５…メインジャーナル
１６…クランクウェブ
２０…油孔
２３…凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトにおいて、
機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、
上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されており、
かつ、上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、上記クランクピンの外周から上記メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向にオーバーラップする部分でのクランクウェブの最外径線までの距離が、上記クランクピン偏心方向でのクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離よりも短いことを特徴とする複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項２】
上記クランクピンに、クランクピン偏心方向と軸方向とに直交するクランクピン幅方向に沿う油孔が貫通形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項３】
上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、クランクピンの外周とメインジャーナルの外周とを結ぶ共通接線よりも内側に入り込んだ凹部がクランクウェブに凹設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項４】
上記ロアーリンクの軸方向端面に対向するクランクウェブのクランクピン接続部に、クランクピン径方向に所定幅のスラスト受け部が形成されており、
上記クランクウェブに、上記スラスト受け部の内側まで入り込んだ凹部が形成されており、
上記スラスト受け部は、両側の凹部を除くクランクピンの上部及び下部に対応する位置に残存していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項５】
クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンに接続するクランクウェブにのみ、上記凹部を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項６】
クランクピンの軸方向両側に位置する２つのクランクウェブのうち、フライホイールに近い側のクランクウェブにのみ、上記凹部を形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項７】
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトにおいて、
機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、
上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されており、
かつ、クランシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンの曲げ剛性を、他のクランクピンの曲げ剛性よりも低く設定したことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。
【請求項８】
クランシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンの軸方向長さを、他のクランクピンの軸方向長さよりも長く設定したことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のクランクシャフト。
【請求項１】
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトにおいて、
機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、
上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されており、
かつ、上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、上記クランクピンの外周から上記メインジャーナルとクランクピンとがクランクピン偏心方向にオーバーラップする部分でのクランクウェブの最外径線までの距離が、上記クランクピン偏心方向でのクランクピン外周からクランクウェブの最外径線までの距離よりも短いことを特徴とする複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項２】
上記クランクピンに、クランクピン偏心方向と軸方向とに直交するクランクピン幅方向に沿う油孔が貫通形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項３】
上記クランクウェブを所定の軸直交断面で見たときに、クランクピンの外周とメインジャーナルの外周とを結ぶ共通接線よりも内側に入り込んだ凹部がクランクウェブに凹設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項４】
上記ロアーリンクの軸方向端面に対向するクランクウェブのクランクピン接続部に、クランクピン径方向に所定幅のスラスト受け部が形成されており、
上記クランクウェブに、上記スラスト受け部の内側まで入り込んだ凹部が形成されており、
上記スラスト受け部は、両側の凹部を除くクランクピンの上部及び下部に対応する位置に残存していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項５】
クランクシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンに接続するクランクウェブにのみ、上記凹部を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項６】
クランクピンの軸方向両側に位置する２つのクランクウェブのうち、フライホイールに近い側のクランクウェブにのみ、上記凹部を形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフト。
【請求項７】
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパーリンクと、このアッパーリンクの他端にアッパーピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアーリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記ロアーリンクに補助ピンを介して連結された補助リンクと、を有する複リンク式ピストン−クランク機構を備えた内燃機関のクランクシャフトにおいて、
機関本体側に回転可能に支持されるメインジャーナルと、このメインジャーナルの軸方向端部とクランクピンの軸方向端部とを接続するクランクウェブと、を有し、
上記メインジャーナルの回転中心からクランクピンの軸心までのクランクスローが、ピストンストローク量の半分よりも短く設定されており、
かつ、クランシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンの曲げ剛性を、他のクランクピンの曲げ剛性よりも低く設定したことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト。
【請求項８】
クランシャフトに設けられる複数のクランクピンのうち、フライホイールに最も近いクランクピンの軸方向長さを、他のクランクピンの軸方向長さよりも長く設定したことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のクランクシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１７３９９（Ｐ２０１１−１７３９９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６３２４１（Ｐ２００９−１６３２４１）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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