JP2005291389A - Internal combustion engine equipped with crank pulley - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストンがコンロッドを介して連結されるクランク軸の軸端部に取り付けられるクランクプーリを備える内燃機関に関し、詳細には、クランクプーリからの放射音を低減するための構造に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including a crank pulley that is attached to a shaft end of a crankshaft to which a piston is connected via a connecting rod, and more particularly, to a structure for reducing radiated sound from the crank pulley.
内燃機関において、シリンダのシリンダボア内で往復運動するピストンには、燃焼室内での燃焼による爆発力が間欠的に作用する。このため、ピストンがコンロッドを介して連結されるクランク軸には、ピストンに作用する爆発力が加振力として作用し、捩れ振動や曲げ振動、さらに軸方向振動などの振動が発生する。このようなクランク軸の振動は、クランク軸を支持するクランクケースやクランク軸に取り付けられるクランクプーリなどを振動させて、騒音を発生させるため、その騒音を低減するための種々の技術が提案されている。 In an internal combustion engine, an explosive force due to combustion in a combustion chamber acts intermittently on a piston that reciprocates in a cylinder bore of a cylinder. For this reason, an explosion force acting on the piston acts as a vibration force on the crankshaft to which the piston is connected via the connecting rod, and vibrations such as torsional vibration, bending vibration, and axial vibration are generated. Such crankshaft vibrations generate noise by vibrating a crankcase that supports the crankshaft, a crank pulley attached to the crankshaft, and the like, and various techniques for reducing the noise have been proposed. Yes.
そのうち、内燃機関の発電機などの補機を無端ベルトを介して駆動するために、該ベルトが巻き掛けられるクランクプーリから発生する騒音を低減する技術として、例えば、特許文献1,2に開示されたものがある。
Among them, a technique for reducing noise generated from a crank pulley around which an auxiliary machine such as a generator of an internal combustion engine is driven via an endless belt is disclosed in
特許文献1に開示されたクランクプーリでは、クランク軸の振動に起因してクランクプーリのディスク部に発生する膜振動による放射音を低減するため、ディスク部の前面に対峙する円盤状の吸音板が設けられる。 In the crank pulley disclosed in Patent Document 1, there is a disk-shaped sound absorbing plate facing the front surface of the disk portion in order to reduce radiated sound due to membrane vibration generated in the disk portion of the crank pulley due to the vibration of the crankshaft. Provided.
特許文献2に開示されたクランクプーリでは、クランク軸から伝達されてクランクプーリで発生する騒音を低減するため、クランクプーリのボスおよびアームよりも外方に突出するリムの突面に、クランクプーリの外側面を被うプーリカバーが取り付けられ、プーリカバーの内側面とクランクプーリの外側面とにより形成される空間を、クランク軸の内部に形成されたレゾネータルームに連通させている。また、クランクプーリがギヤカバーの外方に突出する端部に取り付けられることに起因して、クランクプーリのアーム間に形成された窓を通って放出されるギヤカバーからの騒音は、プーリカバーで遮断されることにより、低減される。
発明者らが、ピストンからの加振力がクランク軸に作用することにより、クランクプーリから発せられる放射音の発生原因を解析したところ、クランクプーリの膜振動により発生する放射音とは異なる別の振動により発生する放射音が存在することが判明した。クランクプーリのディスク部に発生するこの別の振動は、クランク軸に対するクランクプーリの周方向での取付位置が変更された場合にも、クランクプーリに隣接するピストンが上死点にあるときの加振力の作用線に対して常にほぼ同じ位置の部位に振動の腹が発生することから、膜振動ではなく、図7(A)に示されるように、クランク軸aにおいてクランクプーリbが取り付けられる軸端部a1の曲げ振動(図7(A)において紙面に垂直な軸線回りの曲げ振動。)、または図7(B)に示されるように、クランクプーリb自体が軸端部a1に対して傾斜する振動(図7(B)において紙面に垂直な軸線を中心に傾斜する振動。以下、「傾斜振動」という。)、またはそれら両振動の連成によるものと考えられる。 The inventors have analyzed the cause of the radiated sound emitted from the crank pulley by the excitation force from the piston acting on the crankshaft, and found that it is different from the radiated sound generated by the membrane vibration of the crank pulley. It was found that there was radiated sound generated by vibration. This other vibration generated in the disc part of the crank pulley is caused by the vibration when the piston adjacent to the crank pulley is at the top dead center even when the mounting position of the crank pulley in the circumferential direction with respect to the crankshaft is changed. Since an antinode of vibration is always generated at a site at almost the same position with respect to the line of force, as shown in FIG. 7A, the shaft on which the crank pulley b is attached to the crankshaft a instead of the membrane vibration. The bending vibration of the end a1 (bending vibration around the axis perpendicular to the paper surface in FIG. 7A) or the crank pulley b itself is inclined with respect to the shaft end a1 as shown in FIG. 7B. It is considered that this is due to vibrations (vibrations tilting about an axis perpendicular to the paper surface in FIG. 7B, hereinafter referred to as “tilt vibrations”), or a combination of both of these vibrations.
ところで、特許文献1のクランクプーリに設けられる吸音板および特許文献2のクランクプーリに設けられるプーリカバーは、クランクプーリのディスク部の前面またはディスク部に対応する部分の外側面のほぼ全面を被うことから、前記別の振動により発生するディスク部からの放射音を低減する機能を有すると解される。しかしながら、こられ従来のクランクプーリでは、大きな吸音板またはプーリカバーが必要であることから、クランクプーリの軽量化が困難であり、さらにそれら部材を組み付けるための工数が増加して、コスト高となる。また、特許文献2のクランクプーリの窓は、特定のピストンの行程にける位置との関係は不明であるうえ、その窓が形成されていることにより、上死点にあるピストンからの加振力により発生する振動の節となる部位およびその近傍部位でのクランクプーリの剛性が低下する傾向がある。
Incidentally, the sound absorbing plate provided on the crank pulley of Patent Document 1 and the pulley cover provided on the crank pulley of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項1〜3記載の発明は、クランク軸の軸端部に取り付けられるクランクプーリからの放射音の低減を図ると共に、クランクプーリの軽量化を図ることを目的とする。そして、請求項2記載の発明は、さらにクランクプーリのコスト削減を図ることを目的とし、請求項3記載の発明は、さらに、クランクプーリの振動に対する剛性を高めることまたはその剛性を確保することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to claims 1 to 3 is intended to reduce radiated sound from a crank pulley attached to an end portion of a crankshaft and to reduce the crank pulley. The purpose is to reduce the weight. The invention described in
請求項1記載の発明は、シリンダのシリンダボア内を往復運動するピストンがコンロッドを介して連結されるクランク軸と、前記クランク軸の軸端部に取り付けられるクランクプーリとを備え、前記クランクプーリは前記軸端部が挿通されるボス部と無端伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ本体とを連結する環状のディスク部を有する内燃機関において、前記ディスク部には、1対の防振構造が周方向に間隔をおいて設けられ、前記各防振構造が設けられる1対の領域は、それぞれ、前記クランクプーリに隣接するピストンが上死点にあるとき、前記ピストンから前記クランク軸に作用する加振力の作用線に直交すると共に前記クランク軸の回転中心線を含む基準平面よりも上方のみおよび下方のみに位置し、かつ前記1対の防振構造が設けられない場合に発生する振動の腹となる部位を含んでいる内燃機関である。 The invention according to claim 1 is provided with a crankshaft to which a piston reciprocating in a cylinder bore of a cylinder is connected via a connecting rod, and a crank pulley attached to a shaft end of the crankshaft, In an internal combustion engine having an annular disk portion that connects a boss portion through which a shaft end portion is inserted and a pulley body around which an endless transmission belt is wound, a pair of vibration isolating structures are circumferentially spaced in the disk portion The pair of regions where the vibration isolating structures are provided are respectively provided with an excitation force acting on the crankshaft from the piston when the piston adjacent to the crank pulley is at top dead center. Provided with the pair of vibration isolating structures is located only above and below the reference plane perpendicular to the action line and including the rotation center line of the crankshaft. It is an internal combustion engine comprising a portion to be an antinode of vibration generated when no.
これによれば、ディスク部には、クランクプーリに隣接するピストンが上死点にあるとき、防振構造が設けられない場合に発生する振動の腹となる部位、すなわち大きい放射音が発生する部位を含む領域に防振構造が設けられるので、ディスク部に発生する振動が効果的に低減される。また、防振構造を全周に渡って設ける必要がなく、防振構造を小型化することができるので、クランクプーリが軽量化される。 According to this, when the piston adjacent to the crank pulley is at the top dead center, the disk portion is a portion that becomes an antinode of vibration that occurs when a vibration isolation structure is not provided, that is, a portion that generates a large radiated sound. Since the vibration-proof structure is provided in the region including the vibration, the vibration generated in the disk portion is effectively reduced. Further, it is not necessary to provide the vibration isolating structure over the entire circumference, and the vibration isolating structure can be reduced in size, so that the crank pulley is reduced in weight.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記各防振構造は、軸方向に貫通して前記ディスク部に設けられる貫通孔、軸方向に突出して前記ディスク部に設けられる補強リブ、または前記ディスク部に固着されるゴム状弾性を有する弾性部材により構成されるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, each of the vibration isolation structures penetrates in the axial direction and is provided in the disk portion, and protrudes in the axial direction and is provided in the disk portion. It is constituted by a reinforcing rib or an elastic member having rubber-like elasticity fixed to the disk portion.
これによれば、貫通孔、補強リブまたは弾性部材という簡単な構造により防振構造が構成されるので、防振構造の形成が容易になる。 According to this, since the vibration isolating structure is configured by a simple structure such as a through hole, a reinforcing rib, or an elastic member, it is easy to form the vibration isolating structure.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記各防振構造は、前記回転中心線を中心とする所定の角度範囲に渡って軸方向に貫通して前記ディスク部に設けられるスリットまたは一群の貫通孔であり、前記基準平面から前記各スリットまたは前記一群の貫通孔までの最小距離は、前記クランクプーリを前記軸端部に取り付けるための締付部材により締め付けられる前記ボス部の被締付部の、前記基準平面からの最大距離よりも大きいものである。 According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, each of the vibration isolation structures is provided in the disk portion so as to penetrate in an axial direction over a predetermined angular range centering on the rotation center line. A slit or a group of through-holes, and the minimum distance from the reference plane to the slits or the group of through-holes is tightened by a tightening member for attaching the crank pulley to the shaft end. The to-be-clamped portion is larger than the maximum distance from the reference plane.
これによれば、スリットまたは一群の貫通孔という簡単な構造により防振構造が構成されるので、防振構造の形成が容易になる。また、各スリットまたは各一群の孔は、ディスク部において基準平面から被締付部の最大距離より基準平面に近い帯状の中央領域の外側に位置するので、隣接するピストンが上死点にあるときの加振力により中央領域に振動の節ある振動が発生したとしても、振動の節となる部位およびその近傍の部位が含まれる中央領域には両スリットが設けられない。 According to this, since the anti-vibration structure is configured by a simple structure of a slit or a group of through holes, the formation of the anti-vibration structure is facilitated. In addition, each slit or each group of holes is located outside the belt-like central region closer to the reference plane than the maximum distance of the tightened portion from the reference plane in the disk portion, so that when the adjacent piston is at the top dead center Even if a vibration having a vibration node occurs in the central region due to the excitation force, both slits are not provided in the central region including the portion serving as the vibration node and the vicinity thereof.
請求項1記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、クランクプーリに隣接するピストンが上死点にあるときにディスク部に発生する振動が効果的に低減されるので、該振動に起因するディスク部からの放射音、ひいてはクランクプーリからの放射音が効果的に低減される。また、防振構造を全周に渡って設ける必要がなく、防振構造を小型化することができるので、防振構造が設けられたクランクプーリが軽量化される。 According to invention of Claim 1, the following effect is show | played. That is, the vibration generated in the disk portion when the piston adjacent to the crank pulley is at the top dead center is effectively reduced. Therefore, the radiated sound from the disk portion and the radiated sound from the crank pulley due to the vibration are reduced. Is effectively reduced. In addition, since it is not necessary to provide the vibration isolating structure over the entire circumference, and the vibration isolating structure can be reduced in size, the weight of the crank pulley provided with the anti vibration isolating structure is reduced.
請求項2記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、防振構造の形成が容易になるので、クランクプーリのコストが削減される。そして、防振構造が貫通孔により構成される場合は、クランクプーリが一層軽量化される。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、防振構造の形成が容易になるので、クランクプーリのコストが削減され、しかもクランクプーリが一層軽量化される。さらに、中央領域に節がある振動に対する剛性を主に支配する中央領域には両スリットが設けられないので、振動に対する剛性が高められるか、またはその剛性の低下が防止されて、振動に対する剛性が確保される。
According to invention of
以下、本発明の実施形態を図1〜図6を参照して説明する。
図1〜図4に基づいて、本発明の第1実施形態を説明する。先ず、図1を参照すると、本発明が適用された内燃機関Eは、車両に搭載される頭上カム軸式の直列4気筒4ストローク内燃機関である。内燃機関Eは、それぞれにピストンP(図には1番ピストンP1が示されている。)が摺動可能に嵌合する4つのシリンダC(図には1番シリンダC1が示されている。)が一体成形されたシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上端部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダヘッド2の上端部に結合されるヘッドカバー3と、シリンダブロック1の下端部に結合される下クランクケース4と、下クランクケース4の下端部に結合されるオイルパン5とにより構成される機関本体を備える。そして、シリンダブロック1のスカート部1aにより構成される上クランクケースおよび下クランクケース4で構成されるクランクケースと、オイルパン5とで形成されるクランク室6には、前記クランクケースに回転可能に支持されるクランク軸20が収容される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 1, an internal combustion engine E to which the present invention is applied is an overhead camshaft type in-line four-cylinder four-stroke internal combustion engine mounted on a vehicle. The internal combustion engine E has four cylinders C (the first cylinder C1 is shown in the drawing) in which the pistons P (the first piston P1 is shown in the drawing) are slidably fitted. ) Are integrally formed, a
各シリンダCには、コンロッド7を介してクランク軸20に連結されるピストンPが往復運動可能に嵌合するシリンダボア8が形成される。
シリンダヘッド2には、シリンダ軸線L1が延びる方向(以下、シリンダ軸線方向という。)でシリンダボア8に対向する面に燃焼室9が形成され、さらに燃焼室9にそれぞれ開口する吸気口を有する吸気ポート10および排気口を有する排気ポート11が形成される。また、シリンダヘッド2には、シリンダヘッド2に固定される弁ガイド12に摺動可能に支持される吸気弁13および排気弁14が設けられる。吸気弁13および排気弁14は、シリンダヘッド2とヘッドカバー3とにより形成される動弁室内に配置される動弁装置により開閉作動される。そのために、該動弁装置はクランク軸20により回転駆動されるカム軸を備え、吸気弁13および排気弁14は、該カム軸に設けられたカムにより駆動されて、吸気ポート10および排気ポート11をクランク軸20の回転に同期して開閉する。
Each cylinder C is formed with a cylinder bore 8 into which a piston P connected to the
In the
さらに、内燃機関Eは、外部から取り入れられた空気を吸気ポート10に導くために、シリンダヘッド2に接続される吸気管15を有する吸気装置と、燃焼室9から排気ポート11を通って排出される排気ガスを内燃機関Eの外部に導くために、シリンダヘッド2に接続される排気管16を有する排気装置とを備える。
Further, the internal combustion engine E is exhausted from the
そして、前記吸気装置を通って吸入された空気は、ピストンPが下降する吸気行程において開弁した吸気弁13を経て吸気ポート10から燃焼室9に吸入され、ピストンPが上昇する圧縮行程において燃料供給装置としての燃料噴射装置から供給された燃料と混合された状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期にシリンダヘッド2に設けられる点火栓により点火されて燃焼し、ピストンPが下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストンPがコンロッド7を介してクランク軸20を回転駆動する。既燃ガスは、ピストンPが上昇する排気行程において開弁した排気弁14を経て、排気ガスとして、燃焼室9から排気ポート11に排出される。
Then, the air sucked through the intake device is sucked into the
図2を併せて参照すると、クランク軸20は、前記クランクケースに設けられた軸受部17に主軸受18を介して支持される5つのジャーナル部211〜215と、軸方向で隣接するジャーナル211,212;212,213;213,214;214,215の間に設けられる4組の1対のクランクウェブ221〜224と、各組の1対のクランクウェブ221〜224のクランクアーム部同士を連結する4つのクランクピン231〜234とを有する。クランクピン231〜234は、それぞれ、ピストンPに連結されるコンロッド7を軸受を介して枢支する。
なお、図2では、煩雑さを避けるため、コンロッド7は、ピストンP1に連結されるコンロッド7を枢支するクランクピン231のみに関して示されている。
また、明細書および特許請求の範囲において、軸方向、径方向、および周方向は、それぞれ、クランク軸20の回転中心線L2が延びる方向、回転中心線L2を中心とする放射方向、および回転中心線L2回りの方向を意味する。
Referring also to FIG. 2, the
In FIG. 2, in order to avoid complication, the connecting
In the specification and claims, the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction are respectively a direction in which the rotation center line L2 of the
図2,図3を参照すると、クランク軸20の一方の軸端部24は、前記機関本体に装着された機関カバー19を貫通してその外側に突出する。軸端部24において、機関カバー19の内側には、ジャーナル211に隣接して、オイルポンプと前記カム軸とをクランク軸20の動力により回転駆動するための伝動機構の駆動回転体の取付部24aが設けられ、機関カバー19の外側には、発電機や冷却水ポンプなどの補機を駆動するための補機駆動機構を構成するクランクプーリ30の取付部24bが設けられる。前記補機駆動機構は、クランクプーリ30と、前記各補機に設けられる被動プーリと、クランクプーリ30および前記被動プーリに巻き掛けられる無端伝動ベルトBとを備える。
2 and 3, one
図3,図4を参照すると、クランクプーリ30は、クランク軸20の軸端部24が挿通されるボス部31と、ボス部31に対して径方向外方に位置するプーリ本体32と、ボス部31とプーリ本体32とを連結する円環状のディスク部33とを備える。
3 and 4, the
クランクプーリ30は、ボス部31において、ボス部31と軸端部24とに跨って挿入されるキー34により、クランク軸20と一体に回転するように結合され、軸端部24にねじ込まれる締付部材としてのボルト35により、ワッシャ36がボス部31に当接して、ボス部31の被締付部37がワッシャ36を介して締め付けられることで、クランク軸20から抜止めされて取り付けられる。ここで、被締付部37は、軸方向から見て、ボス部31におけるワッシャ36との当接面38(図4において、一点鎖線のハッチングが施されている部分)と重なる部分である。また、ボス部31は、ボルト35の頭部の一部が収容される収容空間を形成する筒状の突出壁39を有する。
The
円筒状のプーリ本体32は、伝動ベルトBが係合する複数の凸条41aが周方向に延びて形成された外周面を有する円筒状の第1リング部41と、第1リング部41よりも径方向内方に位置してディスク部33に連結される円筒状の第2リング部42と、第1リング部41および第2リング部42の間に圧入により固着されるゴム状弾性を有する弾性材からなるダンパ用弾性体43とを有する。ここで、第1リング部41および弾性体43は、クランク軸20の捩り振動を低減するダイナミックダンパを構成する。
The
一体成形によりボス部31および第1リング部41と一体化されたディスク部33は、径方向で突出壁39と第1リング部41との間に位置すると共にボス部31およびプーリ本体32に比べて軸方向での厚みが小さい平板状の部分であり、その内周部で突出壁39に全周で接続し、その外周部で第2リング部42に全周で接続する。
The
そして、ディスク部33には、1対の防振構造としての、1対の、軸方向に貫通する貫通孔であるスリット50a,50bが、クランク軸20の回転中心線L2を挟んで周方向に間隔をおいて設けられる。1対のスリット50a,50bがそれぞれその全体に渡って設けられる1対の領域51a,51bは、それぞれ、クランクプーリ30に軸方向で隣接するシリンダC1に嵌合するピストンP1が上死点にあるときに、燃焼室9での燃焼により発生する爆発力が加振力F(図1参照)としてピストンP1からコンロッド7を介してクランク軸20に作用することにより、1対のスリット50a,50bが設けられない場合にディスク部に発生する軸方向での振動(以下、「仮想振動」という。)の腹となる部位および振幅が比較的大きい部位が含まれるように設定される。ここで、振幅が比較的大きい部位とは、腹での振幅の最大値に対する振幅の比が所定値以上となる振幅で振動する部位、すなわち大きな放射音が発生する部位であり、該所定値は、放射音による騒音レベルが騒音低減の観点から好ましいとされるレベル以下となるように、適宜設定される。
The
そして、1対の領域51a,51bまたは1対のスリット50a,50bは、ピストンP1が上死点にあるとき(図1参照)、軸方向から見て、クランク軸20の回転中心線L2に対してほぼ点対称に、かつ基準平面H0に対してほぼ線対称である。ここで、基準平面H0とは、上死点にあるピストンP1からクランク軸20に作用する加振力Fの作用線L3に直交すると共に回転中心線L2を含む平面である。
The pair of
さらに具体的には、1対の領域51a,51bまたは1対のスリット50a,50bは、それぞれ、基準平面H0よりも上方のみおよび下方のみに位置する。そして、図4に示されるように、基準平面H0から各スリット50a,50bまでの最小距離da,dbは、クランクプーリ30を軸端部24に取り付けるためのボルト35により締め付けられるボス部31の被締付部37の、基準平面H0からの上方および下方での最大距離ea,ebよりも大きい。なお、この実施形態では、最小距離daと最小距離dbとは等しく、最大距離eaと最大距離ebとは等しい。このため、1対の領域51a,51bの全体または1対のスリット50a,50bの全体は、それぞれ、基準平面H0よりも上方での被締付部37における基準平面H0から最大距離eaにあって基準平面H0と平行な第1平面H1と、基準平面H0よりも下方での被締付部37における基準平面H0から最大距離ebにあって基準平面H0と平行な第2平面H2とで挟まれるディスク部33における帯状の中央領域60の外側に位置する。
なお、この明細書および特許請求の範囲において、上方とは、基準平面H0に対してピストンPが配置される側であり、下方とは、基準平面H0に対してピストンPが配置されない側である。
More specifically, the pair of
In this specification and claims, the upper side is the side where the piston P is arranged with respect to the reference plane H0, and the lower side is the side where the piston P is not arranged with respect to the reference plane H0. .
そして、仮想振動における振動の節となる部位およびその近傍の部位は中央領域60に含まれる一方、中央領域60には、両領域51a,51bまたは両スリット50a,50bが設けられない。
The part serving as a vibration node in the virtual vibration and the part in the vicinity thereof are included in the
また、上死点にあるピストンP1からクランク軸20への加振力Fの作用線L3は、クランクピン211の中心軸線L4(図1参照)および回転中心線L2を含む平面上にほぼ位置する。そして、この実施形態において、上死点にあるピストンP1からの加振力Fの作用線L3は、軸方向から見て、シリンダ軸線L1にほぼ一致することから、基準平面H0は、シリンダ軸線L1に直交する平面でもある。
Moreover, the action line L3 excitation force F from the piston P1 at the top dead center to the
このような領域51a,51bが設定されるのは、以下の根拠に基づく。
1対のスリット50a,50bが設けられていないクランクプーリに関して、ピストンP1からの加振力Fがクランク軸20に作用するとき、該クランクプーリにも様々な振動が発生し、その振動により放射音が発生する。その振動のなかには、クランクプーリの、クランク軸20に対する周方向での取付位置に無関係に、特定の部位が腹となる振動(仮想振動に相当する。)が発生する。この特定の部位は、クランクプーリに隣接するピストンP1がその行程での上死点にあるとき、軸方向から見て、クランク軸20の回転中心線L2に対してほぼ点対称であって、かつ加振力Fの作用線L3に直交すると共に回転中心線L2を含む平面に対してほぼ線対称となる位置にある。
それゆえ、この仮想振動を低減するためには、仮想振動の腹となる部位を含む領域51a,51bにスリット50a,50bが設けられればよい。
The reason why
With respect to a crank pulley that is not provided with a pair of
Therefore, in order to reduce this virtual vibration, it is only necessary to provide
なお、仮想振動の発生原因は、クランク軸20の剛性不足に起因する軸端部24の曲げ振動(基準平面H0と、回転中心線L2に直交する平面との交線回りの曲げ振動である。)、またはクランクプーリの締結力不足やクランクプーリのボス部と軸端部24との間に生じる僅かな隙間に起因してクランクプーリが傾斜振動(前記交線を中心に傾斜する振動である。)、または両者の連成に起因すると推測される。
Note that the cause of the virtual vibration is bending vibration of the
また、この実施形態では、1対のスリット50a,50bの形成によりクランクプーリ30の剛性が低下することを抑制する観点からも、領域51a,51bが設定される。そして、この剛性低下防止の観点から、仮想振動の節となる部位が含まれる中央領域60内のディスク部33の部分にはスリット50a,50bおよびスリット50a,50b以外の貫通孔は設けられていない。
In this embodiment, the
以上の観点から、この領域51a,51bを規定するための諸元である、回転中心線L2を中心とする角度範囲、径方向での幅、および形状が設定される。あるクランクプーリ30での実験結果に基づく諸元の例を挙げると、各スリット50a,50bは、回転中心線L2を中心とする角度範囲θが約45°〜90°、スリット50a,50bの径方向での幅Wは約5mm、その形状は回転中心線L2を中心とする円弧状とすることで、放射音が低減することが確認された。
From the above viewpoint, the angle range around the rotation center line L2, the width in the radial direction, and the shape, which are specifications for defining the
なお、この明細書および特許請求の範囲において、1対のスリット50a,50b(防振構造)が設けられる領域51a,51bが「ほぼ点対称」および「ほぼ線対称」とは、その領域51a,51bが厳密に点対称または線対称であるものが含まれるほかに、厳密に点対称または線対称でない場合にも、厳密に点対称または線対称であるときに比べて、作用効果に関して有意の差異がない範囲にあるものが含まれることを意味する。
In this specification and claims, the
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Eに備えられるクランク軸20の軸端部24に取り付けられるクランクプーリ30のディスク部33には、1対のスリット50a,50bが周方向に間隔をおいて設けられ、各スリット50a,50bが設けられる1対の領域51a,51bは、それぞれ、クランクプーリ30に隣接するピストンP1が上死点にあるとき、基準平面H0よりも上方のみおよび下方のみに位置し、かつ仮想振動の腹となる部位を含んでいることにより、ピストンP1が上死点にあるとき、仮想振動の腹となる部位、すなわち大きい放射音が発生する部位を含む領域51a,51bに防振構造が設けられるため、ディスク部33に発生する振動が効果的に低減されるので、該振動に起因するディスク部33からの放射音、ひいてはクランクプーリ30からの放射音が効果的に低減される。また、スリット50a,50bからなる防振構造はディスク部33の全周に渡って設ける必要がなく、防振構造を小型化することができるので、防振構造が設けられたクランクプーリ30が軽量化される。
Next, operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.
A pair of
スリット50a,50bは、軸方向に貫通してディスク部33に設けられる貫通孔で構成されることにより、貫通孔という簡単な構造により防振構造が構成されるため、防振構造の形成が容易になるので、クランクプーリ30のコストが削減され、さらにクランクプーリ30が一層軽量化される。
Since the
防振構造が、クランク軸20の回転中心線L2を中心とする所定の角度範囲θに渡って軸方向に貫通してディスク部33に設けられるスリット50a,50bであり、基準平面H0から各スリット50a,50bまでの最小距離da,dbは、クランクプーリ30を軸端部24に取り付けるためボルト35により締め付けられるボス部31の被締付部37の、基準平面H0からの最大距離ea,ebよりも大きいことにより、各スリット50a,50bは中央領域60の外側に位置するので、クランクプーリ30に隣接するピストンP1が上死点にあるときの加振力Fにより中央領域60に振動の節ある振動(このような振動は、前述の傾斜振動に基づいて発生する。)が発生したとしても、振動の節となる部位およびその近傍の部位が含まれる中央領域60には両スリット50a,50bが設けられない、換言すれば、中央領域60に節がある振動に対する剛性を主に支配する中央領域60には両スリット50a,50bが設けられないので、振動に対する剛性が高められるか、またはその剛性の低下が防止されて、振動に対する剛性が確保される。
The anti-vibration structure is
次に、図5,図6を参照して、本発明の第2,第3実施形態を説明する。これら第2,第3実施形態は、第1実施形態とは、防振構造が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第1実施形態の部材と同一の部材または対応する部材については、必要に応じて同一の符号を使用した。 Next, second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. These second and third embodiments are different from the first embodiment in the anti-vibration structure, and the others basically have the same configuration. Therefore, description of the same part is omitted or simplified, and different points will be mainly described. In addition, about the member same as the member of 1st Embodiment, or the corresponding member, the same code | symbol was used as needed.
図5を参照すると、第2実施形態では、各防振構造として、軸方向に貫通してディスク部33に設けられる貫通孔は、第1実施形態と同様の領域51a,51b(図中、二点鎖線で示されている。)に周方向に小さな間隔を形成する隔壁53a,53bを有して、円弧状に1列に配列された一群の円形断面の孔52a,52bである。そして、基準平面H0から一群の孔52a,52bまでの最小距離da,dbは、一群の孔52a,52bのうちで基準平面H0に最も近い位置に設けられた孔52a1,52b1と基準平面H0との距離である。
Referring to FIG. 5, in the second embodiment, as each vibration isolating structure, through holes provided in the
この第2実施形態によれば、隔壁53a,53bがある分、第1実施形態に比べて振動の低減効果は小さくなくものの、第1実施形態と同様に、放射音の低減、クランクプーリ30の軽量化、コスト削減、高剛性化または剛性の確保に関する作用および効果が奏されるうえ、隔壁53a,53bによりクランクプーリ30の剛性が高められる効果がある。
According to the second embodiment, the vibration reduction effect is not small compared to the first embodiment due to the presence of the
次に、図6(A),(B)を参照すると、第3実施形態では、ディスク部33には、防振構造を構成する軸方向に突出する補強リブ54a,54bが、ディスク部33との一体成形により設けられる。補強リブ54a,54bは、第1実施形態と同様の領域51a,51bにおいて、ディスク部33の軸方向での両側面33a,33bにおいて、円弧状に設けられる。
Next, referring to FIGS. 6A and 6B, in the third embodiment, the
この第2実施形態によれば、領域51a,51bの剛性が補強リブ54a,54bにより高められるので、軽量化の点で第1実施形態の効果に及ばないものの、第1実施形態と同様に、放射音の低減、クランクプーリ30の軽量化、コスト削減、高剛性化または剛性の確保に関する作用および効果が奏されるほかの作用および効果が奏されるうえ、第1実施形態に比べてクランクプーリ30の剛性が高められる。
According to the second embodiment, since the rigidity of the
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
第3実施形態における補強リブ54a,54bの代わりに、ディスク部33には、領域51a,51b全体に、防振構造を構成するゴム状弾性を有する弾性部材が、例えば焼き付けなどの固着手段により固着されてもよい。前記弾性部材は、ディスク部33の軸方向での両側面に固着される。これによれば、領域51a,51bにおける振動が前記弾性部材の変形により吸収される。この結果、軽量化の点で第1実施形態の効果に及ばないものの、第1実施形態と同様に、放射音の低減、クランクプーリ30の軽量化、コスト削減、高剛性化または剛性の確保に関する作用および効果が奏されるほかの作用および効果が奏される。
Hereinafter, an embodiment in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
Instead of the reinforcing
第3実施形態または前記弾性部材が固着される実施形態に関して、放射音低減の効果は若干低下するものの、補強リブ54a,54bまたは前記弾性部材は、両側面33a,33bのいずれか一方の側面にのみに設けられてもよい。さらに、回転バランスを図る点では、各実施形態に及ばないが、1対の防振構造に対して、一方の防振構造として第1〜第3実施形態および前記弾性部材を使用する実施形態における一つの防振構造を採用し、他方の防振構造として第1〜第3実施形態および前記弾性部材を使用する実施形態における別の防振構造を採用することにより、異なる防振構造を組み合わせて1対の防振構造を構成することもできる。
With respect to the third embodiment or the embodiment in which the elastic member is fixed, although the effect of reducing the radiated sound is slightly reduced, the reinforcing
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸20を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。さらに、内燃機関は直列4気筒以外の多気筒のものまたは単気筒のものであってもよい。
Although the internal combustion engine is used for a vehicle in the embodiment, it may be used for a marine vessel propulsion apparatus such as an outboard motor having a
1…シリンダブロック、2…シリンダヘッド、3…ヘッドカバー、4…下クランクケース、5…オイルパン、6…クランク室、7…コンロッド、8…シリンダボア、9…燃焼室、10…吸気ポート、11…排気ポート、12…弁ガイド、13…吸気弁、14…排気弁、15…吸気管、16…排気管、17…軸受部、18…主軸受、19…機関カバー、20…クランク軸、211〜215…ジャーナル部、221〜224…クランクウェブ、231〜234…クランクピン、24…軸端部、、30…クランクプーリ、31…ボス部、32…プーリ本体、33…ディスク部、34…キー、35…ボルト、36…ワッシャ、37…被締付部、38…当接面、39…突出壁、、41,42…リング部、43…弾性体、、
50a,50b…スリット、51a,51b…領域、52a,52b…一群の孔、53a,53b…隔壁、54a,54b…補強リブ、
E…内燃機関、P…ピストン、C…シリンダ、L1…シリンダ軸線、L2…回転中心線、L3…作用線、L4…中心軸線、B…伝動ベルト、H0…基準平面、H1,H2…平面、F…加振力、da,db…最小距離、ea,eb…最大距離、θ…角度範囲、W…幅。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder block, 2 ... Cylinder head, 3 ... Head cover, 4 ... Lower crankcase, 5 ... Oil pan, 6 ... Crank chamber, 7 ... Connecting rod, 8 ... Cylinder bore, 9 ... Combustion chamber, 10 ... Intake port, 11 ... Exhaust port, 12 ... Valve guide, 13 ... Intake valve, 14 ... Exhaust valve, 15 ... Intake pipe, 16 ... Exhaust pipe, 17 ... Bearing part, 18 ... Main bearing, 19 ... Engine cover, 20 ... Crankshaft, 21 1 -21 5 ... Journal part, 22 1 to 22 4 ... Crank web, 23 1 to 23 4 ... Crank pin, 24 ... Shaft end, 30 ... Crank pulley, 31 ... Boss part, 32 ... Pulley body, 33 ...
50a, 50b ... slit, 51a, 51b ... area, 52a, 52b ... group of holes, 53a, 53b ... partition walls, 54a, 54b ... reinforcing ribs,
E ... Internal combustion engine, P ... Piston, C ... Cylinder, L1 ... Cylinder axis, L2 ... Rotation center line, L3 ... Action line, L4 ... Center axis, B ... Transmission belt, H0 ... Reference plane, H1, H2 ... Plane, F: Excitation force, da, db: minimum distance, ea, eb: maximum distance, θ: angle range, W: width.
Claims (3)
前記ディスク部には、1対の防振構造が周方向に間隔をおいて設けられ、前記各防振構造が設けられる1対の領域は、それぞれ、前記クランクプーリに隣接するピストンが上死点にあるとき、前記ピストンから前記クランク軸に作用する加振力の作用線に直交すると共に前記クランク軸の回転中心線を含む基準平面よりも上方のみおよび下方のみに位置し、かつ前記1対の防振構造が設けられない場合に発生する振動の腹となる部位を含んでいることを特徴とする内燃機関。 A crankshaft to which a piston reciprocating in a cylinder bore of a cylinder is connected via a connecting rod; and a crank pulley attached to a shaft end of the crankshaft, wherein the crank pulley is a boss through which the shaft end is inserted In an internal combustion engine having an annular disk portion that connects a portion and a pulley body around which an endless transmission belt is wound,
The disk portion is provided with a pair of vibration isolation structures spaced apart in the circumferential direction, and each of the pair of regions where the vibration isolation structures are provided is such that a piston adjacent to the crank pulley has a top dead center. At a position perpendicular to the line of action of the excitation force acting on the crankshaft from the piston and only above and below the reference plane including the rotation center line of the crankshaft, and the pair of pairs An internal combustion engine including a portion that becomes an antinode of vibration generated when a vibration isolation structure is not provided.
Each of the vibration-proof structures is a slit or a group of through-holes that are provided in the disk portion so as to penetrate in the axial direction over a predetermined angular range centered on the rotation center line, and each of the slits from the reference plane. Alternatively, the minimum distance to the through hole is greater than the maximum distance from the reference plane of the tightened portion of the boss portion that is tightened by a tightening member for attaching the crank pulley to the shaft end portion. The internal combustion engine according to claim 1, wherein
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JP2004107937A JP2005291389A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Internal combustion engine equipped with crank pulley |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007170477A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Nok Corp | Crank pulley with sensing plate |
WO2016175556A1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | 주식회사 로보티즈 | Pulley with slit |
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