JPH0470500B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、小型、中型、或は、大型自動車の
V6エンジンに軸装するクランクシヤフトの軽量
化とその慣性偶力除去の技術分野に属する。

而して、この発明は小型、中型、大型の自動車
に設けた60゜V型配列の６気筒のエンジンに軸装
するクランクシヤフトがその前端の第１番目のジ
ヤーナルと終端の第４番目のジヤーナルの間に設
けた第１〜９番目のアームについてその前側と後
側に複数の各コネクテイングロツドに対するピン
が一体的に連結されている60゜V型６気筒５バラ
ンスエンジンのクランクシヤフトに関する発明で
あり、特に、中位の第３、４、６、７番目のアー
ムの前側と後側の相隣る各２つづつのアームにつ
いて各々カウンタウエイトが設けられないように
されており、又、設けられているカウンタウエイ
トについては慣性偶力、及び、慣性力のバランス
が第１、５番目のカウンタウエイトで、又、第
２、３、４番目のカウンタウエイトの３つで確実
にとられており、最外側の第１、９番目のアーム
の第１、５番目のカウンタウエイトが他のカウン
タウエイトに比しそれらの質量が最も大きく、そ
の断面係数、形状が等しく、軸方向から見て回転
方向の幅を広く形成され、その隣位する内側の第
２、８番目のアームの各第２、４番目のカウンタ
ウエイトの質量が小さくされて中位の第３番目の
カウンタウエイトとバランスするようにされた
60゜V型６気筒５バランスエンジンクランクシヤ
フトに係る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、自動車にはエンジンが設けられて
おり、例えば、乗用車の小型車、中型車、大型車
に60゜V型配列の６気筒の所謂V6エンジンが設け
られている態様があり、そのクランクシヤフト１
は第１図に示す様に、形成されている。

即ち、図上左側から右側にかけて主軸受に対す
る第１番目から第４番目までのジヤーナル２１，
２２，２３，２４が設けられており、その間に第
１番目から第９番目までのアーム３１，３２，３
３，３４，３５，３６，３７，３８，３９を各々
介して各コネクテイングロツドに対する第１番目
から第６番目までの相互に60゜間隔で配設された
ピン４１，４２，４３，４４，４５，４６が一体
的に連結されている。

そして、終端の第４番目のジヤーナル２４の後
部には一体的にフライホイール５の取付面６が形
成されており、又、アーム３１〜３９の各々には
１つづつ計９つの第１番目から第９番目までのカ
ウンタウエイト６１〜６９が設けられている。

これらの９つのカウンタウエイト６１〜６９を
有する所謂９バランスの態様を模式的に示すと、
その長さ方向の概略は第２図に示す様にされ、軸
方向からの概略は第３図に示す様にされ得る。

そして、当該第２図に示される様に、回転によ
る慣性偶力を打ち消すように設けられた各カウン
タウエイト６１〜６９の質量は軸方向から見た第
３図に於いて、矢印に示す様に、慣性力のベクト
ルとして表わされ、第１番目と第９番目のカウン
タウエイト６１，６９は互いに反対方向で等量で
相殺され、又、第２番目と第５番目と第８番目の
カウンタウエイト６２，６５，６８は周方向120゜
おきに等量で配列されて同じく３つで相殺され、
又、第３番目と第６番目と第４番目と第７番目の
カウンタウエイト６３，６６，６４，６７はアー
ム３５方向に対し周方向60゜間隔で線対称に等量
に配列されているためにこれら４つのカウンタウ
エイトで相殺され、したがつて、全体的にバラン
スは確実に保たれている。

〈発明が解決しようとする課題〉 さりながら、上述従来態様のクランクシヤフト
においては全体的にバランスが保たれ、又、軸受
面圧も充分に余裕があり、そして、曲げ応力に対
しても大きなゆとりがある利点はあるものの、各
アームについて各々フルバランスであるためのカ
ウンタウエイトが設けられていることにより全体
重量が極めて大きくなり、クランクシヤフトの捩
じり振動の固有振動数が充分大きくとれず、その
ため、エンジンの高回転数領域において、捩じり
振動が大きくなる難点があり、更に、加速応答性
も好ましくなく、又、燃料消費率を悪化させると
いつた不利点もあつた。

これに対し、例えば、アメリカ特許第2632340
号明細書に示されている如く、60゜V型６気筒エ
ンジンの５バランスクランクシヤフトの技術もあ
るが、各カウンタウエイトの装備については開示
されているものの、それらの重量関係や配列関
係、即ち、重量バランスについては当業者にとり
明白には検討されておらず、その設計はケースに
よりまちまちであつて開示された限りでは汎用性
に欠ける欠点があり、上述問題点を解決する技術
にはなつていないきらいがある。

又、60゜V型エンジンクランクシヤフト特有の
第１と第５のカウンタウエイトによる偶力を打消
すための重心の偏心を図ることが考えられるが、
従来技術ではかかる偏心を可能にする設計が出来
ず、質量分布の広がりがとれず、ピン方向以外の
バランスがとり難いという難点があつた。

そして、当該クランクシヤフトでは両端のカウ
ンタウエイトと中間部のカウンタウエイトを略同
一形状（軸方向から見て回転方向同一幅）に形成
してあるために、60゜V型６気筒エンジンの５バ
ランスクランクシヤフト特有のみそすり運動に対
するカウンタウエイトのバランス修正時にクラン
ク軸芯を中心とする回転方向に遍在するアンバラ
ンス修正の修正能力が低いという不都合さがあつ
た。

更に又、例えば、実開昭53−78308号公報考案
に開示されている技術には各配列カウンタウエイ
ト重量の大小関係は表されているものの、当該技
術は直列４気筒配列の５主軸受エンジンクランク
シヤフトであり、Ｖ型６気筒エンジンに直接適用
するにはバランスの取り合いにおいて様々な不具
合がある。

この発明の目的は上述従来技術に基づく自動車
のエンジンのクランクシヤフトのカウンタウエイ
トによる重量過大、及び、そのバランスについて
60゜V型６気筒エンジンのクランクシヤフトに対
する適用の問題点を解決すべき技術的課題とし、
軸受面圧と曲げに対する効力のゆとりを利用し、
これを充分生かしながら、バランスを保ち得るカ
ウンタウエイトの数を最小限にしてクランクシヤ
フトの全体重量を可及的に減少させ、効率的なバ
ランス修正が出来るようにして自動車産業におけ
る駆動技術利用分野に益する優れた60゜V型６気
筒５バランスエンジンクランクシヤフトを提供せ
んとするものである。

〈課題を解決するための手段〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は前述課題を解決するために、
前端から後端部に向つて第１〜４のジヤーナルが
設けられると共に、第１と第２のジヤーナル間に
第１と第２のピンが、第２と第３のジヤーナル間
に第３と第４のピンが、第３と第４のジヤナル間
に第５と第６のピンが設けられ、上記各ジヤーナ
ルと各ピンとを第１〜９のアームで連結し、第１
と第９のアームに第１ピンが最上位にある時、ク
ランクシヤフト中心に対して下位と上位に位置す
る第１と第５のカウンタウエイトが配設され、第
５アームにクランクシヤフト中心に対して第３と
第４のピンの略反対側に位置する第３のカウンタ
ウエイトが配設され、第２のアームにクランクシ
ヤフト中心に対して第１と第２のピンに略反対側
に位置する、第２のカウンタウエイトが配設さ
れ、第８のアームに、クランクシヤフト中心に対
して第５と第６のピンの略反対側に位置する、第
４のカウンタウエイトが固設された60゜V型６気
筒５バランスエンジンクランクシヤフト構造にお
いて、上記各ピンが相互に60゜間隔で位置するよ
うに配設され、外側から内側にかけてのカウンタ
ウエイトの配列については上記中位の第５番目の
アームの前後の第３、４番目と第６、７番目の各
２つの相隣るアームがカウンタウエイトを備えて
おらず、又第１、９番目のアームに固設されたカ
ウンタウエイトが相互にバランスされ、又、第
２、５、８番目のアームに固設した第２、３、４
番目のカウンタウエイトがそれらでバランスをと
られてあり、而して、カウンタウエイトの質量は
最外側の第１、９番目のアームの第１、９番目の
カウンタウエイトが他のカウンタウエイトよりも
最も大きく、且つ、軸方向から見たカウンタウエ
イトの回転方向の幅が他のカウンタウエイトの回
転方向の幅より広くされ、又、それらの隣位する
内側の第２、８番目のアームの第２、４番目のカ
ウンタウエイトが次に重量に小さくされて設けら
れている60゜V型６気筒５バランスエンジンクラ
ンクシヤフトとした技術的手段を講じたものであ
る。

〈作 用〉 而して、60゜V型６気筒５バランスエンジンの
クランクシヤフトの第１番目と第４番目のジヤー
ナル間に於ける中位の第５番目のアームの前後に
設けられた第１、２、３、４、６、７番目の６つ
のピンと第１、２、３、４番目の４つのジヤーナ
ルの間に隣位して連結延設した第１〜９番目の９
つのアームについて第１番目と第９番目のアーム
では慣性偶力をとり除き得るように可及的に充分
な大きさの相互にバランスする同一質量、同一形
状、同一断面係数の第１、５番目のカウンタウエ
イトを設け、その内側にある第３，４番目と第
６，７番目のアームについては軽量化のためカウ
ンタウエイトは設けないようにし、中位の第２番
目と第８番目のアームには第５番目のカウンタウ
エイトとバランスする第２、４番目のカウンタウ
エイトを設けて、これらのカウンタウエイトで５
バランス構成とし、而して、該中位の第１、２、
５、８、９番目の５つのアームに対して設けた第
１、２、３、４、５番目のカウンタウエイトにつ
いては外側から内側にかけて各カウンタウエイト
の質量が外側の第１、５番目のカウンタウエイト
のそれよりも漸減して小さくするようにし、而し
て、第１、５番目のカウンタウエイトについて軸
方向から見て回転方向に広幅の形状とすることに
よりバランス修正時にカウンタウエイトの重心の
偏心を容易に可能とする（蓋し、５バランスクラ
ンクシヤフトでは、Ｖ型エンジンの偶力低減のた
め両端のカウンタウエイトを最大としているが、
その際、両端のカウンタウエイトの重心位置は中
央のカウンタウエイトに対し全体的なバランスの
ため対称位置にあることが必要となるが、両端の
カウンタウエイトは最大であるが故に製造上の誤
差も大きくなり易く、そして、両端のカウンタウ
エイトの重心がクランク回転方向にずれた際に両
端のカウンタウエイトの幅が広幅であるため、カ
ウンタウエイトの両端から肉盗み等を施すと、必
然的に重心から遠い部分で肉盗みすることになる
ことから、小さな重量で重心位置の修正が可能と
なるため、重量バランスを悪化させることなく、
重心の偏心（修正）が可能となる。）ことで効率
的なバランス修正が可能となり、該第１、５番目
のカウンタウエイト同志が質量分布の広がりによ
りピン方向以外にもバランスすることが出来るよ
うにしたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の１実施例を第１図を援用し、
第４図以下の図面に基づいて説明すれば以下の通
りである。尚、第１〜３図と同一態様部分は同一
符号を用いて説明するものとする。

第４図に示す様に、この発明においては、第
３、第４、第６、第７番目のアーム３３，３４，
３６，３７についてカウンタウエイトを設けない
ようにし、第１と第９番目のアーム３１，３９に
対する第１と５番目のカウンタウエイト６１，６
９を同一形状、同一重量、同一断面係数にして両
者だけでバランスするようにし、更に、第５，１
３図に示す様に、軸方向から見て回転方向に広幅
（Ｌ）に略扇形に形成（図示の都合上第５番目の
カウンタウエイト６９の回転方向の幅Ｌのみを示
す）し、又、第２、第５、第８番目のアーム３
２，３５，３８については第２、３、４番目のカ
ウンタウエイト６２，６８と６５の３者のみでバ
ランスするように設け、カウンタウエイト６２，
６８の質量はカウンタウエイト６１，６９の最大
の質量よりも小さくされてある。

これらの各アームとカウンタウエイトの配設方
向と形状については軸方向正面視の第５図から第
１３図に示す通りである。

そして、第７，８，１０，１１図に於いては、
第３、４、６、７番目のカウンタウエイトの設け
ていないアーム３３，３４，３６，３７のみが該
アーム３３と３４で、又、３６と３７でバランス
するように取り付けられている態様が示されてい
る。

而して、各カウンタウエイトについては60゜V
型６気筒エンジン特有の慣性偶力を取り除くべ
く、それに最も有効な第１、５番目のカウンタウ
エイト６１，６９が最も大きな質量であり、又、
前述した如く、軸方向から見て他のカウンタウエ
イトよりも回転方向に広幅Ｌに形成し、次いで、
第２、４番目のカウンタウエイト６２，６８が次
に大であるように小さな質量にされてあり、第
３、４、６、７番目のアーム３３，３４，３６，
３７は慣性偶力除去にはほとんど有効に寄与しな
いので、それらの厚みについてはアーム３１，３
９が最も厚く、３２，３８が次いで厚く、３３，
３４，３６，３７の厚さは最も薄くされている。

尚、第３番目のカウンタウエイト６５はクラン
クシヤフト全体のバランスと主軸受面圧低下のた
めに第２、４番目のカウンタウエイト６２，６８
とバランスする質量と厚さを有するようにされて
いる。

蓋し、第１番目と第９番目の外側のアーム３１
と３９の厚さを大とし、回転方向に他のカウンタ
ウエイトよりも広幅Ｌに形成するのは、外側程ク
ランクシヤフトの慣性偶力除去に有効であり、
又、径方向長さ増加には限界があり、前述〈作
用〉の項で示した如く重心の偏心を容易にして効
率的なバランス修正が可能となり、慣性偶力を打
消すカウンタウエイト相互の質量分布が広がるこ
とによりピン方向以外のバランスがとれるからで
ある。

上述構成において、図示しないエンジンが稼動
され、クランクシヤフト１が回転すると、上述の
如くこの発明において該クランクシヤフト１は従
来のクランクシヤフトと同様に各アーム、及び、
カウンタウエイトの全体のバランスは正確にとら
れることになるので、何らアンバランス振動を起
こすようなことはなく、正常に回転駆動される。

そして、第３、第４、第６、第７番目のアーム
３３，３４，３６，３７にはカウンタウエイトが
取り付けられててないので、それだけ捩じり振動
の固有振動数が高くなり、エンジンの高回転領域
までに回転が高めることが出来る。

そして、当該高回転領域においても、設計によ
り充分に主軸受面圧や曲げ応力に対する余裕を保
つことが出来る。

又、中位のアーム３５に対して外側から内側へ
かけての第１、９、２、８番目のカウンタウエイ
ト６１，６９，６２，６８について質量が大から
小に減少するように配分されているため、60゜V
型６気筒エンジン特有の慣性偶力が取り除かれ、
高回転領域での回転が安定して得られる。

そして、第１、５番目のカウンタウエイト６
１，６９を軸方向から見て他のカウンタウエイト
よりも回転方向Ｌ広幅に形成することによりカウ
ンタウエイトの重心の偏心を容易に可能にし、
（即ち、５バランスクランクシヤフトでは、Ｖ型
エンジンの偶力低減のため両端のカウンタウエイ
トを最大としているが、その際、両端のカウンタ
ウエイトの重心位置は中央のカウンタウエイトに
対し全体的なバランスのため対称位置にあること
が必要となるが、両端のカウンタウエイトは最大
であるが故に製造上の誤差も大きくなり易く、そ
して、両端のカウンタウエイトの重心がクランク
回転方向にずれた際に両端のカウンタウエイトの
幅が広幅であるため、カウンタウエイトの両端か
ら肉盗み等を施すと、必然的に重心から遠い部分
で肉盗みすることになることから、小さな重量で
重心位置の修正が可能となるため、重量バランス
を悪化させることなく、重心の偏心（修正）が可
能となる。）、効率的なバランス修正が行える。

又、第１、５番目のカウンタウエイト６１，６
９同志が質量分布を広げられることでピン方向以
外のバランス改善がなされる。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり種々の態様が採用可能
である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、基本的に、60゜V型
６気筒５バランスエンジンのクランクシヤフトの
カウンタウエイトの取り付け個数を５つと少くす
ることが出来るために、全体重量の大幅な軽量化
が可能とり、したがつて、クランクシヤフトの捩
じり振動の固有振動数が高くなつてエンジンの回
転数の高い領域が採用出来る優れた効果がある。

又、エンジンの全長、全高を増大させることな
く、60゜V型６気筒エンジンクランクシヤフト特
有のみそすり運動を低減させるためのバランス修
正が可能となる効果が奏される。

そして、これによりクランクシヤフトの慣性偶
力が第一義的に取り除かれるので安定して高回転
領域での稼動が出来る効果が奏される。

又、ダンパマスをも該クランクシヤフトの軽量
化に伴つて軽くすることが出来、両者相俟つて材
料費が安くなり、製造コストが低くなるという利
点もある。

このように、エンジン性能が向上するばかりで
なく、軽量化により燃費も向上し、更に、加速過
渡性能や制動性能も向上するという優れた効果が
ある。

而して、第１番目と第９番目のアームに他のカ
ウンタウエイトよりも最も大きな質量のカウンタ
ウエイトを設けて両者でバランスするようにした
ことにより、最も慣性偶力除去に効果的に作用さ
せることが出来るという優れた効果が奏される。

更に、中位の第５番目のアームの前後両側第
３、４及び、６、７番目の各２つアームにカウン
タウエイトを設けないようにしたことが、上述第
１番目と第９番目のアームに最大の質量のカウン
タウエイトを設けたことと相俟つて慣性偶力除去
に第二義的に相乗的に寄与することが出来る効果
がある。

そして、中位の第５番目のアームのカウンタウ
エイトと第２、第８番目のアームのカウンタウエ
イトと３者でバランスさせることで、該第２番目
と第８番目のアームのカウンタウエイトを第１番
目と第９番目のアームのカウンタウエイトの次に
軽く出来て、これまた慣性偶力除去に第三義的に
作用することが出来る優れた効果が奏される。

而して、第１と５番目のカウンタウエイトを他
のカウンタウエイトよりそれらを軸方向から見て
回転方向広幅に形成することによりカウンタウエ
イトの重心の偏心を可能にして（即ち、５バラン
スクランクシヤフトでは、Ｖ型エンジンの偶力低
減のため両端のカウンタウエイトを最大としてい
るが、その際、両端のカウンタウエイトの重心位
置は中央のカウンタウエイトに対し全体的なバラ
ンスのため対称位置にあることが必要となるが、
両端のカウンタウエイトは最大であるが故に製造
上の誤差も大きくなり易く、そして、両端のカウ
ンタウエイトの重心がクランク回転方向にずれた
際に両端のカウンタウエイトの幅が広幅であるた
め、カウンタウエイトの両端から肉盗み等を施す
と、必然的に重心から遠い部分で肉盗みすること
になることから、小さな重量で重心位置の修正が
可能となるため、重量バランスを悪化させること
なく、重心の偏心（修正）が可能となる。）効率
的なバランス修正を行うことが出来る優れた効果
が奏されるばかりでなく、慣性偶力を打消すカウ
ンタウエイト相互の質量分布が広がり、ピン方向
以外のバランス改善が出来るという優れた効果が
奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は60゜V型６気筒５バランスエンジンの
クランクシヤフトの部分断面概略側面図、第２図
は従来技術に基づくクランクシヤフトのジヤーナ
ル、ピン、アーム、カウンタウエイトの配列側面
模式図、第３図は該アームとカウンタウエイトの
軸方向視周方向配列のバランス模式図、第４図以
下はこの発明の１実施例の説明図であり、第４図
は第３図相当模式図、第５図から第１３図は第１
図の−から−断面図である。 ２１，２２，２３，２４…ジヤーナル、３５…
中位アーム、４１，４２，４３，４４，４５，４
６…ピン、３１，３２，３３，３４，３５，３
６，３７，３８，３９…アーム、１…クランクシ
ヤフト、６１，６２，６５，６８，６９…カウン
タウエイト、Ｌ…カウンタウエイトの回転方向の
幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前端から後端部に向つて第１〜４のジヤーナ
   ルが設けられると共に、第１と第２のジヤーナル
   間に第１と第２のピンが、第２と第３のジヤーナ
   ル間に第３と第４のピンが、第３と第４のジヤナ
   ル間に第５と第６のピンが設けられ、上記各ジヤ
   ーナルと各ピンとを第１〜９のアームで連結し、
   第１と第９のアームに第１ピンが最上位にある
   時、クランクシヤフト中心に対して下位と上位に
   位置する第１と第５のカウンタウエイトが配設さ
   れ、第５アームにクランクシヤフト中心に対して
   第３と第４のピンの略反対側に位置する第３のカ
   ウンタウエイトが配設され、第２のアームにクラ
   ンクシヤフト中心に対して第１と第２のピンに略
   反対側に位置する、第２のカウンタウエイトが配
   設され、第８のアームに、クランクシヤフト中心
   に対して第５と第６のピンの略反対側に位置す
   る、第４のカウンタウエイトが固設された60゜V
   型６気筒５バランスエンジンクランクシヤフトに
   おいて、上記各ピンが相互に60゜間隔で位置する
   ように配設され、外側から内側にかけてのカウン
   タウエイトの配列については上記中位の第５番目
   のアームの前後の第３、４番目と第６、７番目の
   各２つの相隣るアームがカウンタウエイトを備え
   ておらず、又第１、９番目のアームに固設された
   カウンタウエイトが相互にバランスされ、又第
   ２、５、８番目のアームに固設した第２、３、４
   番目のカウンタウエイトがそれらでバランスをと
   られてあり、而して各カウンタウエイトの質量は
   最外側の第１、９番目のアームの第１、９番目の
   カウンタウエイトが他のカウンタウエイトよりも
   最も大きく、且つ、軸方向から見たカウンタウエ
   イトの回転方向の幅が他のカウンタウエイトの回
   転方向の幅より広くされ、又、それらの隣位する
   内側の第２、８番目のアームの第２、４番目のカ
   ウンタウエイトが次に重量に小さくされて設けら
   れていることを特徴とする60゜V型６気筒５バラ
   ンスエンジンクランクシヤフト。