JP2002295591A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
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- JP2002295591A JP2002295591A JP2001091838A JP2001091838A JP2002295591A JP 2002295591 A JP2002295591 A JP 2002295591A JP 2001091838 A JP2001091838 A JP 2001091838A JP 2001091838 A JP2001091838 A JP 2001091838A JP 2002295591 A JP2002295591 A JP 2002295591A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- internal combustion
- combustion engine
- balance shaft
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム合金製シリンダブロックを有
し、バランサ付きの内燃機関において、バランサに動力
を伝達する歯車列の歯打ち音を低減する。 【解決手段】 バランサのバランスシャフト１４は、内
燃機関１０のクランクシャフト１２により、歯車列であ
る伝達機構を介して駆動される。歯車列は、クランクシ
ャフト１２に結合されるクランクシャフト歯車２６と、
バランスシャフト１４に結合されるバランスシャフト歯
車２８からなる。クランクシャフト歯車２６は、シリン
ダブロック１８と同様の熱膨張率を有するように、アル
ミニウム合金製である。バランスシャフト歯車２８は、
歯打ちの衝撃を緩和するように樹脂製である。シリンダ
ブロック１８の熱膨張と歯車の熱膨張がほぼ一致するの
で、歯車列のバックラッシュの増加を抑えることがで
き、歯打ち音が低減される。
し、バランサ付きの内燃機関において、バランサに動力
を伝達する歯車列の歯打ち音を低減する。 【解決手段】 バランサのバランスシャフト１４は、内
燃機関１０のクランクシャフト１２により、歯車列であ
る伝達機構を介して駆動される。歯車列は、クランクシ
ャフト１２に結合されるクランクシャフト歯車２６と、
バランスシャフト１４に結合されるバランスシャフト歯
車２８からなる。クランクシャフト歯車２６は、シリン
ダブロック１８と同様の熱膨張率を有するように、アル
ミニウム合金製である。バランスシャフト歯車２８は、
歯打ちの衝撃を緩和するように樹脂製である。シリンダ
ブロック１８の熱膨張と歯車の熱膨張がほぼ一致するの
で、歯車列のバックラッシュの増加を抑えることがで
き、歯打ち音が低減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品の運動に起因
する振動を打ち消すためのバランスシャフトを有する内
燃機関に関し、特にバランスシャフトの駆動力の伝達機
構に関する。
する振動を打ち消すためのバランスシャフトを有する内
燃機関に関し、特にバランスシャフトの駆動力の伝達機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関は、その部品の運動に起因して
振動を打ち消すために、バランスシャフトを備えている
ものがある。特に、往復型機関においては、ピストン等
の往復運動に起因する慣性力、慣性偶力によって機関に
生じる振動を抑制するためにバランスシャフトを備える
ものが知られている。バランスシャフトは、このシャフ
トの回転軸から偏心して配置されるバランスウエイトを
含み、このウエイトの発生する慣性力が、ピストン等の
発生する慣性力を打ち消している。バランスシャフト
は、機関の出力軸、往復型機関においてはクランクシャ
フトにより、歯車列、歯付きベルト、チェーンなどの伝
達機構を介して、所定の回転速度比によって駆動され
る。
振動を打ち消すために、バランスシャフトを備えている
ものがある。特に、往復型機関においては、ピストン等
の往復運動に起因する慣性力、慣性偶力によって機関に
生じる振動を抑制するためにバランスシャフトを備える
ものが知られている。バランスシャフトは、このシャフ
トの回転軸から偏心して配置されるバランスウエイトを
含み、このウエイトの発生する慣性力が、ピストン等の
発生する慣性力を打ち消している。バランスシャフト
は、機関の出力軸、往復型機関においてはクランクシャ
フトにより、歯車列、歯付きベルト、チェーンなどの伝
達機構を介して、所定の回転速度比によって駆動され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のバランスシャフ
トを歯車列によって駆動する場合、機関の回転変動によ
り歯車の歯がバックラッシュ間で踊り、かみ合う歯車ど
うしの歯面が衝突して、歯打ち音が発生する。一方、近
年、機関の軽量化の要請からシリンダブロックをアルミ
ニウム合金製とする潮流がある。アルミニウムは、従来
の鋳鉄などに比べて、熱膨張率が大きいために、機関が
暖まったとき、歯車対の軸間距離が伸び、前述のバック
ラッシュが大きくなり、歯打ち音が大きくなるという問
題があった。
トを歯車列によって駆動する場合、機関の回転変動によ
り歯車の歯がバックラッシュ間で踊り、かみ合う歯車ど
うしの歯面が衝突して、歯打ち音が発生する。一方、近
年、機関の軽量化の要請からシリンダブロックをアルミ
ニウム合金製とする潮流がある。アルミニウムは、従来
の鋳鉄などに比べて、熱膨張率が大きいために、機関が
暖まったとき、歯車対の軸間距離が伸び、前述のバック
ラッシュが大きくなり、歯打ち音が大きくなるという問
題があった。
【０００４】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、バランスシャフトに動力を伝達する
歯車列にて発生する歯打ち音を低減することを目的とす
る。
されたものであり、バランスシャフトに動力を伝達する
歯車列にて発生する歯打ち音を低減することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるアルミニウム合金製シリンダブロ
ックを有する内燃機関は、機関出力軸からバランスシャ
フトに動力を伝達する歯車列のうち、出力軸に固定され
る歯車が、アルミニウムとほぼ等しい熱膨張率の材料、
好ましくはアルミニウム合金にて作製されている。これ
により、機関の冷間時と常用温度となったとき（温間
時）との、歯車のバックラッシュ量の変化が減少し、温
間時のバックラッシュを小さくすることができる。
めに、本発明にかかるアルミニウム合金製シリンダブロ
ックを有する内燃機関は、機関出力軸からバランスシャ
フトに動力を伝達する歯車列のうち、出力軸に固定され
る歯車が、アルミニウムとほぼ等しい熱膨張率の材料、
好ましくはアルミニウム合金にて作製されている。これ
により、機関の冷間時と常用温度となったとき（温間
時）との、歯車のバックラッシュ量の変化が減少し、温
間時のバックラッシュを小さくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１およ
び図２は、本実施形態の内燃機関の要部構成図である。
内燃機関１０は、直列４気筒機関であり、図には、その
クランクシャフト１２、二つのバランスシャフト１４，
１６およびその周辺の構成が示されている。クランクシ
ャフト１２は、アルミニウム合金製のシリンダブロック
１８に回動可能に支持されている。二つのバランスシャ
フト１４，１６は、シリンダブロック１８の底面に固定
される、アルミニウム合金製のバランスシャフトハウジ
ング２０内に回動可能に納められている。バランスシャ
フト１４，１６は、その回転軸に対し偏心した位置にバ
ランスウエイト２２，２４を有している。
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１およ
び図２は、本実施形態の内燃機関の要部構成図である。
内燃機関１０は、直列４気筒機関であり、図には、その
クランクシャフト１２、二つのバランスシャフト１４，
１６およびその周辺の構成が示されている。クランクシ
ャフト１２は、アルミニウム合金製のシリンダブロック
１８に回動可能に支持されている。二つのバランスシャ
フト１４，１６は、シリンダブロック１８の底面に固定
される、アルミニウム合金製のバランスシャフトハウジ
ング２０内に回動可能に納められている。バランスシャ
フト１４，１６は、その回転軸に対し偏心した位置にバ
ランスウエイト２２，２４を有している。
【０００７】クランクシャフト１２からバランスシャフ
ト１４，１６に動力伝達を行う伝達機構は、歯車列とし
て構成される。この歯車列は、クランクシャフト１２の
２番ジャーナルに隣接して固定配置されるクランクシャ
フト歯車２６と、二つのバランスシャフト１４，１６に
各々固定配置されるバランスシャフト歯車２８，３０を
有している。クランクシャフト歯車２６とバランスシャ
フト歯車２８とがかみ合っている。また、二つのバラン
スシャフト歯車２８，３０どうしもかみ合っている。以
降の説明において、二つのバランスシャフト１４，１６
およびバランスシャフト歯車２８，３０を区別して説明
する必要があるときには、クランクシャフト１２に直接
駆動される側、すなわちバランスシャフト１４と歯車２
８を、第１のバランスシャフト１４と第１のバランスシ
ャフト歯車２８と呼び、他方を第２のバランスシャフト
１６と第２のバランスシャフト歯車３０と呼ぶ。
ト１４，１６に動力伝達を行う伝達機構は、歯車列とし
て構成される。この歯車列は、クランクシャフト１２の
２番ジャーナルに隣接して固定配置されるクランクシャ
フト歯車２６と、二つのバランスシャフト１４，１６に
各々固定配置されるバランスシャフト歯車２８，３０を
有している。クランクシャフト歯車２６とバランスシャ
フト歯車２８とがかみ合っている。また、二つのバラン
スシャフト歯車２８，３０どうしもかみ合っている。以
降の説明において、二つのバランスシャフト１４，１６
およびバランスシャフト歯車２８，３０を区別して説明
する必要があるときには、クランクシャフト１２に直接
駆動される側、すなわちバランスシャフト１４と歯車２
８を、第１のバランスシャフト１４と第１のバランスシ
ャフト歯車２８と呼び、他方を第２のバランスシャフト
１６と第２のバランスシャフト歯車３０と呼ぶ。
【０００８】クランクシャフト歯車２６とバランスシャ
フト歯車２８，３０の歯数比は、２：１であり、これに
よってバランスシャフト１４，１６は、機関回転速度の
２次に相当する速度で回転する。また、バランスシャフ
ト１４，１６どうしは、同速度で逆方向に回転する。ま
た、バランスウエイト２２，２４の位置は、面対称とな
っている。
フト歯車２８，３０の歯数比は、２：１であり、これに
よってバランスシャフト１４，１６は、機関回転速度の
２次に相当する速度で回転する。また、バランスシャフ
ト１４，１６どうしは、同速度で逆方向に回転する。ま
た、バランスウエイト２２，２４の位置は、面対称とな
っている。
【０００９】直列４気筒機関の場合、最も顕著に現れる
のは２次慣性力である。一方、二つのバランスウエイト
２２，２４により発生する慣性力は、シリンダ軸方向に
は足し合わされ、シリンダ軸直交方向においては、打ち
消し合う。そして、バランスウエイト２２，２４は、機
関回転速度に対して２次の速度で回転しているので、前
記２次慣性力は、バランスウエイト２２，２４が発生す
る慣性力によって打ち消される。
のは２次慣性力である。一方、二つのバランスウエイト
２２，２４により発生する慣性力は、シリンダ軸方向に
は足し合わされ、シリンダ軸直交方向においては、打ち
消し合う。そして、バランスウエイト２２，２４は、機
関回転速度に対して２次の速度で回転しているので、前
記２次慣性力は、バランスウエイト２２，２４が発生す
る慣性力によって打ち消される。
【００１０】前述のように、シリンダブロック１８およ
びバランスシャフトハウジング２０はアルミニウム合金
製である。アルミニウム合金は、従来シリンダブロック
の材料として用いられている鋳鉄に比して、熱膨張率が
大きい。したがって、内燃機関１０が冷えた状態（冷間
時）におけるクランクシャフト１２と第１のバランスシ
ャフト１４の軸間距離が、常用運転温度（温間時）にお
いて、より大きく変化（増加）する。これはすなわち、
クランクシャフト歯車１６と、第１のバランスシャフト
歯車２８の軸間距離が伸びることを意味し、これらの歯
車の熱膨張が軸間距離の伸び以下であれば、バックラッ
シュが増加することになる。また、往復型内燃機関のよ
うに、間欠的に燃焼が行われる機関の場合、出力軸の回
転変動が生じ、この回転変動によって、一方の歯車の歯
と歯の間で、他方の歯車が踊り、歯面どうしの衝突が繰
り返される。これが歯打ち音と呼ばれる騒音で、バック
ラッシュが増加すれば、より大きな騒音となる。温間時
のバックラッシュを適切なものとすると、冷間時にバッ
クラッシュが詰まり歯車の歯面が損傷する場合がある。
びバランスシャフトハウジング２０はアルミニウム合金
製である。アルミニウム合金は、従来シリンダブロック
の材料として用いられている鋳鉄に比して、熱膨張率が
大きい。したがって、内燃機関１０が冷えた状態（冷間
時）におけるクランクシャフト１２と第１のバランスシ
ャフト１４の軸間距離が、常用運転温度（温間時）にお
いて、より大きく変化（増加）する。これはすなわち、
クランクシャフト歯車１６と、第１のバランスシャフト
歯車２８の軸間距離が伸びることを意味し、これらの歯
車の熱膨張が軸間距離の伸び以下であれば、バックラッ
シュが増加することになる。また、往復型内燃機関のよ
うに、間欠的に燃焼が行われる機関の場合、出力軸の回
転変動が生じ、この回転変動によって、一方の歯車の歯
と歯の間で、他方の歯車が踊り、歯面どうしの衝突が繰
り返される。これが歯打ち音と呼ばれる騒音で、バック
ラッシュが増加すれば、より大きな騒音となる。温間時
のバックラッシュを適切なものとすると、冷間時にバッ
クラッシュが詰まり歯車の歯面が損傷する場合がある。
【００１１】本実施形態の内燃機関においては、熱膨張
によるバックラッシュの変化、すなわち歯車の軸間距離
の変化を抑制するために、シリンダブロック１８と同等
の熱膨張率を有する材料でクランクシャフト歯車２６を
作製している。特に、アルミニウム合金とすることが好
ましい。このクランクシャフト歯車２６のかみ合う第１
のバランスシャフト歯車２８は、樹脂材により作製され
る。これは、歯打ちが生じても、金属どうしの衝突より
も、金属樹脂間の衝突の方が衝撃が少なく、音の発生が
抑えられるためである。
によるバックラッシュの変化、すなわち歯車の軸間距離
の変化を抑制するために、シリンダブロック１８と同等
の熱膨張率を有する材料でクランクシャフト歯車２６を
作製している。特に、アルミニウム合金とすることが好
ましい。このクランクシャフト歯車２６のかみ合う第１
のバランスシャフト歯車２８は、樹脂材により作製され
る。これは、歯打ちが生じても、金属どうしの衝突より
も、金属樹脂間の衝突の方が衝撃が少なく、音の発生が
抑えられるためである。
【００１２】クランクシャフト歯車２６と第１のバラン
スシャフト歯車２８の歯数比、すなわち半径比は２：１
であるから、歯車軸間のほぼ３分の２がシリンダブロッ
ク１８とバランスシャフトハウジング２０と同様の熱膨
張を生じる。したがって、軸間距離が変化しても、バッ
クラッシュの増加を抑えることができる。さらに第１の
バランスシャフト２８の樹脂材を、アルミニウム合金の
熱膨張率により近いものに選定すれば、さらに温度変化
に対するバックラッシュの変化を抑制することができ
る。
スシャフト歯車２８の歯数比、すなわち半径比は２：１
であるから、歯車軸間のほぼ３分の２がシリンダブロッ
ク１８とバランスシャフトハウジング２０と同様の熱膨
張を生じる。したがって、軸間距離が変化しても、バッ
クラッシュの増加を抑えることができる。さらに第１の
バランスシャフト２８の樹脂材を、アルミニウム合金の
熱膨張率により近いものに選定すれば、さらに温度変化
に対するバックラッシュの変化を抑制することができ
る。
【００１３】以上のように、温度変化による、歯車の軸
間距離の変化と歯車の大きさ（半径）の変化をほぼ同等
のものとすることにより、バックラッシュの変化が少な
くなる。したがって、バックラッシュを小さく設定する
ことができ、冷間時においても、温間時においても、歯
打ち音を低減することができる。
間距離の変化と歯車の大きさ（半径）の変化をほぼ同等
のものとすることにより、バックラッシュの変化が少な
くなる。したがって、バックラッシュを小さく設定する
ことができ、冷間時においても、温間時においても、歯
打ち音を低減することができる。
【００１４】以上、直列４気筒機関の２次バランサに関
して説明してきたが、本発明は、他の気筒形式、他の次
数のバランサについても適用することができる。
して説明してきたが、本発明は、他の気筒形式、他の次
数のバランサについても適用することができる。
【図１】 本実施形態の内燃機関の要部構成図である。
【図２】 本実施形態の内燃機関の要部構成図である。 １０ 内燃機関、１２ クランクシャフト、１４，１６
バランスシャフト、１８ シリンダブロック、２０
バランスシャフトハウジング、２６ クランクシャフト
歯車、２８，３０ バランスシャフト歯車。
バランスシャフト、１８ シリンダブロック、２０
バランスシャフトハウジング、２６ クランクシャフト
歯車、２８，３０ バランスシャフト歯車。
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製シリンダブロックを
有する内燃機関において、 当該内燃機関の部品の運動に起因する振動を打ち消すた
めのバランスシャフトと、 当該内燃機関の出力軸の回転を前記バランスシャフトに
伝達する歯車列からなる伝達機構と、を有し、 前記歯車列のうち、前記出力軸に固定される出力軸歯車
が、アルミニウムとほぼ等しい熱膨張率を有する材料よ
りなる、内燃機関。 - 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関であって、前
記出力軸歯車がアルミニウム合金である、内燃機関。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の内燃機関であ
って、前記歯車列のうち、前記バランスシャフトに固定
され、前記出力軸とかみ合うバランスシャフト歯車は、
樹脂材料よりなる、内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091838A JP2002295591A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091838A JP2002295591A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002295591A true JP2002295591A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18946395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001091838A Pending JP2002295591A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002295591A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505296A2 (en) | 2003-08-04 | 2005-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Starting apparatus for internal combustion engine |
| KR100643952B1 (ko) | 2004-07-29 | 2006-11-10 | 현대자동차주식회사 | 밸런스샤프트모듈의 노이즈 저감구조 |
| US7748288B2 (en) * | 2005-06-27 | 2010-07-06 | Metaldyne Bsm, Llc | Gear-driven balance shaft apparatus with backlash control |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001091838A patent/JP2002295591A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505296A2 (en) | 2003-08-04 | 2005-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Starting apparatus for internal combustion engine |
| KR100643952B1 (ko) | 2004-07-29 | 2006-11-10 | 현대자동차주식회사 | 밸런스샤프트모듈의 노이즈 저감구조 |
| US7748288B2 (en) * | 2005-06-27 | 2010-07-06 | Metaldyne Bsm, Llc | Gear-driven balance shaft apparatus with backlash control |
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