特許 6945480 クランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6945480

(24)【登録日】2021年9月16日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】クランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 3/20 20060101AFI20210927BHJP

   F02B 75/16 20060101ALI20210927BHJP

   F02B 75/20 20060101ALI20210927BHJP

【ＦＩ】

   F16C3/20

   F02B75/16

   F02B75/20

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-46506(P2018-46506)

(22)【出願日】2018年3月14日

(65)【公開番号】特開2019-158030(P2019-158030A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116655

【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115646

【弁理士】

【氏名又は名称】東口 倫昭

(74)【代理人】

【識別番号】100115657

【弁理士】

【氏名又は名称】進藤 素子

(74)【代理人】

【識別番号】100196759

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 雪

(72)【発明者】

【氏名】景山 健太

(72)【発明者】

【氏名】大河 誠

(72)【発明者】

【氏名】内海 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 幸司

【審査官】 倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−１４７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０５１０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２０８６５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３／２０

Ｆ１６Ｆ １５／２４−１５／２６

Ｆ０２Ｂ ７５／１６、７５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受に回転可能に支持される４つのメインジャーナルと、
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される３つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する６つのクランクアームと、
を備える３気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、４つの前記メインジャーナルは第１〜第４メインジャーナルであり、３つの前記クランクピンは第１〜第３クランクピンであり、６つの前記クランクアームは第１〜第６クランクアームであり、
さらに、前記第１クランクアームに連なる第１カウンターウエイトと、前記第２クランクアームに連なる第２カウンターウエイトと、前記第５クランクアームに連なる第５カウンターウエイトと、前記第６クランクアームに連なる第６カウンターウエイトと、を備え、
前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第１カウンターウエイトよりも前記第２カウンターウエイトは軽量であり、
前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第６カウンターウエイトよりも前記第５カウンターウエイトは軽量であり、
さらに、前記第３クランクアームに連なる第３カウンターウエイトと、前記第４クランクアームに連なる第４カウンターウエイトと、を備え、
前記第１、第２、第５、第６カウンターウエイトよりも前記第３、第４カウンターウエイトは軽量であることを特徴とするクランクシャフト。

【請求項2】

軸受に回転可能に支持される４つのメインジャーナルと、
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される３つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する６つのクランクアームと、
を備える３気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、４つの前記メインジャーナルは第１〜第４メインジャーナルであり、３つの前記クランクピンは第１〜第３クランクピンであり、６つの前記クランクアームは第１〜第６クランクアームであり、
さらに、前記第１クランクアームに連なる第１カウンターウエイトと、前記第２クランクアームに連なる第２カウンターウエイトと、前記第５クランクアームに連なる第５カウンターウエイトと、前記第６クランクアームに連なる第６カウンターウエイトと、を備え、
前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第１カウンターウエイトよりも前記第２カウンターウエイトは軽量であり、
前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第６カウンターウエイトよりも前記第５カウンターウエイトは軽量であり、
前記第３クランクアームに連なる第３カウンターウエイトと、前記第４クランクアームに連なる第４カウンターウエイトと、を備えないことを特徴とするクランクシャフト。

【請求項3】

前記軸方向一端側から見て、前記第１〜第４メインジャーナルの正回転方向を＋θ方向、逆回転方向を−θ方向として、
前記第２カウンターウエイトの−θ方向端は、前記第１カウンターウエイトの−θ方向端よりも、＋θ方向にずれて配置されており、
前記第５カウンターウエイトの＋θ方向端は、前記第６カウンターウエイトの＋θ方向端よりも、−θ方向にずれて配置されている請求項１または請求項２に記載のクランクシャフト。

【請求項4】

軸受に回転可能に支持される４つのメインジャーナルと、
前記メインジャーナルに対して偏心して配置される３つのクランクピンと、
前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する６つのクランクアームと、
を備える３気筒エンジン用のクランクシャフトであって、
軸方向一端側から順に、４つの前記メインジャーナルは第１〜第４メインジャーナルであり、３つの前記クランクピンは第１〜第３クランクピンであり、６つの前記クランクアームは第１〜第６クランクアームであり、
さらに、前記第１クランクアームに連なる第１カウンターウエイトと、前記第２クランクアームに連なる第２カウンターウエイトと、前記第５クランクアームに連なる第５カウンターウエイトと、前記第６クランクアームに連なる第６カウンターウエイトと、を備え、
前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第１カウンターウエイトよりも前記第２カウンターウエイトは軽量であり、
前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第６カウンターウエイトよりも前記第５カウンターウエイトは軽量であり、
前記軸方向一端側から見て、前記第１〜第４メインジャーナルの正回転方向を＋θ方向、逆回転方向を−θ方向として、
前記第２カウンターウエイトの−θ方向端は、前記第１カウンターウエイトの−θ方向端よりも、＋θ方向にずれて配置されており、
前記第５カウンターウエイトの＋θ方向端は、前記第６カウンターウエイトの＋θ方向端よりも、−θ方向にずれて配置されていることを特徴とするクランクシャフト。

【請求項5】

前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量であり、前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合の、前記第２、第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を算出する合成慣性力算出ステップと、
前記合成慣性力が小さくなるように、前記第１カウンターウエイトに対して前記第２カウンターウエイトを軽量化し、前記第６カウンターウエイトに対して前記第５カウンターウエイトを軽量化する軽量化ステップと、
を有する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３気筒エンジン用のクランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に示すように、３気筒エンジン用のクランクシャフトは、４つのメインジャーナルと、３つのクランクピンと、を備えている。４つのメインジャーナルは、各々、軸受により回転可能に支持されている。４つのメインジャーナルを挟んで、３つのクランクピンの径方向反対側には、各々、カウンターウエイトが配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−４３６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クランクシャフトには、燃費向上等の観点から、軽量化が要求されている。クランクシャフト軽量化の一つの方策として、３つのクランクピンのうち中央のクランクピン用のカウンターウエイトの小型化（軽量化）が考えられる。しかしながら、カウンターウエイトは、クランクピンなどの慣性力（遠心力）を、打ち消す機能を有している。このため、中央のクランクピン用のカウンターウエイトを小型化すると、慣性力のバランスが崩れ、中央のクランクピンの軸方向両側の２つのメインジャーナルのフリクション（軸受との摩擦によるエネルギ損失）が大きくなる。そこで、本発明は、フリクションを低減可能なクランクシャフトおよびクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明のクランクシャフトは、軸受に回転可能に支持される４つのメインジャーナルと、前記メインジャーナルに対して偏心して配置される３つのクランクピンと、前記メインジャーナルと前記クランクピンとを連結する６つのクランクアームと、を備える３気筒エンジン用のクランクシャフトであって、軸方向一端側から順に、４つの前記メインジャーナルは第１〜第４メインジャーナルであり、３つの前記クランクピンは第１〜第３クランクピンであり、６つの前記クランクアームは第１〜第６クランクアームであり、さらに、前記第１クランクアームに連なる第１カウンターウエイトと、前記第２クランクアームに連なる第２カウンターウエイトと、前記第５クランクアームに連なる第５カウンターウエイトと、前記第６クランクアームに連なる第６カウンターウエイトと、を備え、前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第１カウンターウエイトよりも前記第２カウンターウエイトは軽量であり、前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合と比較して、前記第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減できるように、前記第６カウンターウエイトよりも前記第５カウンターウエイトは軽量であることを特徴とする。

【0006】

上記課題を解決するため、本発明のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法は、前記第１、第２カウンターウエイトが同じ質量であり、前記第５、第６カウンターウエイトが同じ質量である場合の、前記第２、第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を算出する合成慣性力算出ステップと、前記合成慣性力が小さくなるように、前記第１カウンターウエイトに対して前記第２カウンターウエイトを軽量化し、前記第６カウンターウエイトに対して前記第５カウンターウエイトを軽量化する軽量化ステップと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

第２メインジャーナルには、第１クランクピン、第２クランクピン、第２カウンターウエイトなどから、慣性力が加わる。本発明のクランクシャフトによると、第１カウンターウエイトよりも第２カウンターウエイトは軽量である。このため、第１カウンターウエイトと第２カウンターウエイトとが同じ質量である場合と比較して、第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。

【0008】

第３メインジャーナルには、第２クランクピン、第３クランクピン、第５カウンターウエイトなどから、慣性力が加わる。本発明のクランクシャフトによると、第６カウンターウエイトよりも第５カウンターウエイトは軽量である。このため、第５カウンターウエイトと第６カウンターウエイトとが同じ質量である場合と比較して、第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。

【0009】

このように、本発明のクランクシャフトによると、第２、第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。このため、第２、第３メインジャーナルのフリクションを低減することができる。

【0010】

また、本発明のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法（以下、適宜「質量設定方法」と略称する。）によると、第１、第２カウンターウエイト間に質量差を設定することにより、第２メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。同様に、第５、第６カウンターウエイト間に質量差を設定することにより、第３メインジャーナルに作用する合成慣性力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のクランクシャフトの一実施形態であるクランクシャフトの斜視図である。

【図2】同クランクシャフトの右面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。

【図4】図２のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。

【図5】同クランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法の合成慣性力算出ステップにおける、第３メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図である。

【図6】同質量設定方法の軽量化ステップにおける、第３メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明のクランクシャフトおよび質量設定方法の実施の形態について説明する。

【0013】

（クランクシャフトの構成）
まず、本実施形態のクランクシャフトの構成について説明する。図１に、本実施形態のクランクシャフトの斜視図を示す。図２に、同クランクシャフトの右面図を示す。なお、図１、図２に示すのは、第２クランクピン２Ｐに連結されているピストン（図略）が上死点に位置している状態である。

【0014】

図１、図２に示すように、本実施形態のクランクシャフト１は、直列３気筒のエンジン用のクランクシャフトである。クランクシャフト１は、第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊと、第１〜第３クランクピン１Ｐ〜３Ｐと、第１〜第６クランクアーム１Ａ〜６Ａと、第１〜第６カウンターウエイト１Ｗ〜６Ｗと、を備えている。クランクシャフト１の前端（軸方向一端）には、プーリ（図略）が配置されている。クランクシャフト１の後端（軸方向他端）には、フライホイール９０が配置されている。クランクシャフト１の上側には、燃焼室（図略）が配置されている。

【0015】

第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊは、各々、前後方向に延在している。第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊは、前後方向に一列に並んでいる。第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊつまりクランクシャフト１は、第１〜第４軸受１Ｂ〜４Ｂにより、第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊの軸心Ｏ周りに回転可能に支持されている。

【0016】

第１〜第３クランクピン１Ｐ〜３Ｐは、各々、前後方向に延在している。第１〜第３クランクピン１Ｐ〜３Ｐには、各々、軸受（図略）を介して、コンロッド（図略）が装着されている。前側から見て、第１〜第３クランクピン１Ｐ〜３Ｐは、軸心Ｏに対して、互いに１２０°ずつずれて配置されている。

【0017】

第１〜第６クランクアーム１Ａ〜６Ａは、第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊと、第１〜第３クランクピン１Ｐ〜３Ｐと、の間に介在している。第１〜第６カウンターウエイト１Ｗ〜６Ｗは、軸心Ｏを挟んで、第１〜第６クランクアーム１Ａ〜６Ａの径方向（軸心Ｏの延在方向に対する径方向）反対側に配置されている。

【0018】

（第１〜第６カウンターウエイト１Ｗ〜６Ｗの形状）
次に、第１〜第６カウンターウエイトの形状について説明する。図２に示すように、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗの形状は同一である。このため、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗの質量は同一である。

【0019】

第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗは、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗよりも、径方向外側に張り出している。また、第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗは、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗよりも、周方向（後述する±θ方向）に長く延在している。このため、第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗは、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗよりも、質量が大きい。

【0020】

図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。なお、第２クランクピン２Ｐ、第１、第３カウンターウエイト１Ｗ、３Ｗ、第２メインジャーナル２Ｊ、第２軸受２Ｂを点線で示す。また、軸心Ｏ周りのクランクシャフト１の正回転方向（前側から見て時計回り方向）を＋θ方向、逆回転方向（前側から見て反時計回り方向）を−θ方向とする。図３に示すように、第２カウンターウエイト２Ｗと第１カウンターウエイト１Ｗとの相違点は、−θ方向端１Ｗａ、２Ｗａの周方向位置だけである。第２カウンターウエイト２Ｗの−θ方向端２Ｗａは、第１カウンターウエイト１Ｗの−θ方向端１Ｗａよりも、＋θ方向にずれて配置されている。図１にハッチングで示すように、この分だけ、第２カウンターウエイト２Ｗは、第１カウンターウエイト１Ｗよりも、軽量である。

【0021】

図４に、図２のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、第３クランクピン３Ｐ、第６カウンターウエイト６Ｗ、第３メインジャーナル３Ｊ、第３軸受３Ｂを点線で示す。また、軸心Ｏ周りのクランクシャフト１の正回転方向を＋θ方向、逆回転方向を−θ方向とする。図４に示すように、第５カウンターウエイト５Ｗと第６カウンターウエイト６Ｗとの相違点は、＋θ方向端５Ｗｂ、６Ｗｂの周方向位置だけである。第５カウンターウエイト５Ｗの＋θ方向端５Ｗｂは、第６カウンターウエイト６Ｗの＋θ方向端６Ｗｂよりも、−θ方向にずれて配置されている。図１にハッチングで示すように、この分だけ、第５カウンターウエイト５Ｗは、第６カウンターウエイト６Ｗよりも、軽量である。

【0022】

（クランクシャフト１の第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗの質量設定方法）
次に、クランクシャフト１の第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗの質量設定方法について説明する。質量設定方法は、合成慣性力算出ステップと、軽量化ステップと、を有している。

【0023】

合成慣性力算出ステップにおいては、第１、第２カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗが同じ質量であると仮定する。並びに、第５、第６カウンターウエイト５Ｗ、６Ｗが同じ質量であると仮定する。そして、この場合の、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊに作用する合成慣性力を、算出する。

【0024】

図５に、本実施形態のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法の合成慣性力算出ステップにおける、第３メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図を示す。なお、慣性力を示す矢印の方向、長さは模式的なものである。また、図５は、図４に対応している。また、図５に示す第５カウンターウエイト５Ｗは、図４に示す第６カウンターウエイト６Ｗと同じ形状である。

【0025】

図５に示すように、第３メインジャーナル３Ｊには、第２クランクピン２Ｐから慣性力ｆ２Ｐが、第３クランクピン３Ｐから慣性力ｆ３Ｐが、第４カウンターウエイト４Ｗから慣性力ｆ４Ｗが、第５カウンターウエイト５Ｗから慣性力ｆ５Ｗが、各々作用している。すなわち、第３メインジャーナル３Ｊには、合成慣性力ｆ３Ｊ（慣性力ｆ２Ｐ、ｆ３Ｐ、ｆ４Ｗ、ｆ５Ｗの合力）が作用している。

【0026】

第２メインジャーナル２Ｊにも、第３メインジャーナル３Ｊ同様に、合成慣性力（図３に示す第１クランクピン１Ｐからの慣性力、第２クランクピン２Ｐからの慣性力、第２カウンターウエイト２Ｗからの慣性力、第３カウンターウエイト３Ｗからの慣性力の合力）が作用している。

【0027】

軽量化ステップにおいては、算出した合成慣性力が小さくなるように、第１カウンターウエイト１Ｗに対して、第２カウンターウエイト２Ｗを軽量化する。並びに、第６カウンターウエイト６Ｗに対して、第５カウンターウエイト５Ｗを軽量化する。ただし、軽量化対象部分Ｒは、図５に示す合成慣性力ｆ３Ｊの方向を挟んで、−θ方向９０°から＋θ方向９０°に亘る部分である。すなわち、軽量化ステップにおいては、第２、第５カウンターウエイト２Ｗ、５Ｗのうち、軽量化対象部分Ｒに含まれる部分を軽量化することにより、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊに作用する合成慣性力を小さくする。

【0028】

図６に、本実施形態のクランクシャフトのカウンターウエイトの質量設定方法の軽量化ステップにおける、第３メインジャーナルに作用する慣性力の模式ベクトル図を示す。なお、慣性力を示す矢印の方向、長さは模式的なものである。また、図６は、図５に対応している。

【0029】

図６に示すように、第５カウンターウエイト５Ｗを軽量化すると、慣性力Ｆ５Ｗ（図５のｆ５Ｗに対応）の方向、大きさ（長さ）が変化する。このため、第３メインジャーナル３Ｊには、合成慣性力Ｆ３Ｊ（図５のｆ３Ｊに対応。慣性力ｆ２Ｐ、ｆ３Ｐ、ｆ４Ｗ、Ｆ５Ｗの合力）が作用している。図５、図６に示すように、軽量化ステップ後の合成慣性力Ｆ３Ｊは、合成慣性力算出ステップ後（軽量化ステップ前）の合成慣性力ｆ３Ｊよりも、小さくなっている。このため、第３メインジャーナル３Ｊのフリクションを低減することができる。また、軽量化ステップ後の＋θ方向端５Ｗｂは、合成慣性力算出ステップ後の＋θ方向端５Ｗｂよりも、−θ方向にずれて配置されている。この分だけ、第５カウンターウエイト５Ｗを、軽量化することができる。なお、クランクシャフト１全体の質量バランス調整のため、第６カウンターウエイト６Ｗの質量を大きくしてもよい。

【0030】

第２メインジャーナル２Ｊに対しても、第３メインジャーナル３Ｊ同様に、軽量化ステップを実行することができる。すなわち、第２メインジャーナル２Ｊに作用する合成慣性力を小さくすることができる。また、第２メインジャーナル２Ｊのフリクションを低減することができる。また、図３を援用して示すように、軽量化ステップ後の−θ方向端２Ｗａは、合成慣性力算出ステップ後の−θ方向端２Ｗａ（図３における−θ方向端１Ｗａ）よりも、＋θ方向にずれて配置されている。この分だけ、第２カウンターウエイト２Ｗを、軽量化することができる。なお、クランクシャフト１全体の質量バランス調整のため、第１カウンターウエイト１Ｗの質量を大きくしてもよい。

【0031】

ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析の結果、上述した質量設定方法を用いて、合成慣性力算出ステップ後のフリクションを１００％として、第３メインジャーナル３Ｊのフリクションを、４．９％低減することができた。同様に、第２メインジャーナル２Ｊのフリクションも低減することができた。また、クランクシャフト１全体の質量バランス調整のため、第１、第６カウンターウエイト１Ｗ、６Ｗの質量を大きくしたものの、合成慣性力算出ステップ後のクランクシャフト１の質量を１００％として、クランクシャフト１の質量を０．１７％軽量化することができた。

【0032】

（作用効果）
次に、本実施形態のクランクシャフトおよび質量設定方法の作用効果について説明する。図５、図６に示すように、第３メインジャーナル３Ｊには、第２クランクピン２Ｐ、第３クランクピン３Ｐ、第４カウンターウエイト４Ｗ、第５カウンターウエイト５Ｗなどから、慣性力ｆ２Ｐ、ｆ３Ｐ、ｆ４Ｗ、ｆ５Ｗ、Ｆ５Ｗが加わる。本実施形態のクランクシャフト１によると、第６カウンターウエイト６Ｗよりも第５カウンターウエイト５Ｗは軽量である。このため、第５カウンターウエイト５Ｗと第６カウンターウエイト６Ｗとが同じ質量である場合と比較して、第３メインジャーナル３Ｊに作用する合成慣性力ｆ３Ｊ、Ｆ３Ｊを低減することができる。

【0033】

同様に、第２メインジャーナルには、第１クランクピン１Ｐ、第２クランクピン２Ｐ、第２カウンターウエイト２Ｗ、第３カウンターウエイト３Ｗなどから、慣性力が加わる。本実施形態のクランクシャフト１によると、第１カウンターウエイト１Ｗよりも第２カウンターウエイト２Ｗは軽量である。このため、第１カウンターウエイト１Ｗと第２カウンターウエイト２Ｗとが同じ質量である場合と比較して、第２メインジャーナル２Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。

【0034】

このように、本実施形態のクランクシャフト１によると、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。このため、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊのフリクションを低減することができる。また、フリクション低減後のクランクシャフト１において、質量バランス調整が不要な場合は、クランクシャフト１を軽量化することができる。また、フリクション低減後のクランクシャフト１において、質量バランス調整が必要な場合であっても、クランクシャフト１の重量増を抑制することができる。

【0035】

図３に示すように、前側から見て、第２カウンターウエイト２Ｗの−θ方向端２Ｗａは、第１カウンターウエイト１Ｗの−θ方向端１Ｗａよりも、＋θ方向にずれて配置されている。このため、−θ方向端１Ｗａ、２Ｗａが同じ位置に配置されている場合と比較して、第２メインジャーナル２Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。また、第２カウンターウエイト２Ｗを軽量化することができる。

【0036】

図４に示すように、前側から見て、第５カウンターウエイト５Ｗの＋θ方向端５Ｗｂは、第６カウンターウエイト６Ｗの＋θ方向端６Ｗｂよりも、−θ方向にずれて配置されている。このため、＋θ方向端５Ｗｂ、６Ｗｂが同じ位置に配置されている場合と比較して、第３メインジャーナル３Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。また、第５カウンターウエイト５Ｗを軽量化することができる。

【0037】

本実施形態のクランクシャフト１の第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗの質量設定方法によると、第１、第２カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ間に質量差、形状差を設定することにより、第２メインジャーナル２Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。同様に、第５、第６カウンターウエイト５Ｗ、６Ｗ間に質量差、形状差を設定することにより、第３メインジャーナル３Ｊに作用する合成慣性力ｆ３Ｊを低減することができる。

【0038】

図５に示すように、第３メインジャーナル３Ｊに作用する合成慣性力ｆ３Ｊを低減する場合、第５カウンターウエイト５Ｗの軽量化対象部分Ｒは、合成慣性力ｆ３Ｊの方向を挟んで−θ方向９０°から＋θ方９０°に亘る部分（±９０°以下の部分）に設定されている。軽量化対象部分Ｒを当該部分に設定したのは、±９０°超過の場合、却って合成慣性力ｆ３Ｊが増加するおそれがあるからである。第２カウンターウエイト２Ｗの軽量化対象部分Ｒについても同様である。

【0039】

図３に示すように、前側から見て、軸心Ｏに対する第２クランクピン２Ｐの重心Ｇの位置を０°位置として、第２カウンターウエイト２Ｗにおける、−７°位置から＋８３°位置までの部分（軽量部分Ｒ２Ｗ）の質量は、残部よりも軽量である。このため、第２メインジャーナル２Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。図４に示すように、前側から見て、軸心Ｏに対する第２クランクピン２Ｐの重心Ｇの位置を０°位置として、第５カウンターウエイト５Ｗにおける、−８４°位置から＋６°位置までの部分（軽量部分Ｒ５Ｗ）の質量は、残部よりも軽量である。このため、第３メインジャーナル３Ｊに作用する合成慣性力を低減することができる。

【0040】

＜その他＞
以上、本発明のクランクシャフトおよび質量設定方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

【0041】

本発明のクランクシャフトは、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊのフリクションが大きくなりがちなクランクシャフトに用いるのに好適である。例えば、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗを有しないクランクシャフト１や、第１、第２、第５、第６カウンターウエイト１Ｗ、２Ｗ、５Ｗ、６Ｗよりも第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗが軽量のクランクシャフト１として具現化するのに、好適である。

【0042】

図５に示すように、質量設定方法において、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊに作用する慣性力ｆ２Ｐ、ｆ３Ｐ、ｆ４Ｗ、ｆ５Ｗの種類、方向、大きさなどは特に限定しない。例えば、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗを有しないクランクシャフト１の場合、第３、第４カウンターウエイト３Ｗ、４Ｗの慣性力は、第２、第３メインジャーナル２Ｊ、３Ｊに作用しない。

【0043】

また、第２、第５カウンターウエイト２Ｗ、５Ｗの軽量化の方法は特に限定しない。例えば、第１、第６カウンターウエイト１Ｗ、６Ｗに対して、第２、第５カウンターウエイト２Ｗ、５Ｗを薄肉化してもよい。また、第２、第５カウンターウエイト２Ｗ、５Ｗに孔を開設してもよい。

【0044】

第１〜第４軸受１Ｂ〜４Ｂの種類は特に限定しない。滑り軸受、ころ軸受でもよい。ころ軸受と比較して、滑り軸受は、第１〜第４メインジャーナル１Ｊ〜４Ｊのフリクションが大きくなりやすい。このため、本発明のクランクシャフトを滑り軸受に採用すると、効果的にフリクションを低減することができる。本発明のクランクシャフトを用いるエンジンの種類は特に限定しない。２ストロークエンジン、４ストロークエンジンなどであってもよい。また、ピストンのストローク方向は特に限定しない。垂直方向でも、水平方向でも、垂直方向および水平方向に対して交差する方向でもよい。また、エンジンと電池（二次電池、燃料電池など）とを併用してもよい。エンジンの駆動対象物は、自動車、バイクなどでもよい。

【符号の説明】

【0045】

１：クランクシャフト、１Ａ〜６Ａ：第１〜第６クランクアーム、１Ｂ〜４Ｂ：第１〜第４軸受、１Ｊ〜４Ｊ：第１〜第４メインジャーナル、１Ｐ〜３Ｐ：第１〜第３クランクピン、１Ｗ〜６Ｗ：第１〜第６カウンターウエイト、１Ｗａ：−θ方向端、２Ｗａ：−θ方向端、５Ｗｂ：＋θ方向端、６Ｗｂ：＋θ方向端、９０：フライホイール、Ｇ：重心、Ｏ：軸心、Ｒ：軽量化対象部分、Ｒ２Ｗ：軽量部分、Ｒ５Ｗ：軽量部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】