JP2011047283A

JP2011047283A - Balance device in internal combustion engine

Info

Publication number: JP2011047283A
Application number: JP2009193991A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shirai; 克彦白井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: JP5489598B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of heightening a tooth hitting sound between teeth, in its turn, increasing noise generated by the gear transmission to a balance shaft, since a backlash between a main driving gear and a driven gear largely varies so as to become larger or smaller during the time, when an inter-axial distance between the balance shaft and a crankshaft varies, since centrifugal force caused by rotation of an eccentric counterweight of the balance shaft acts in the radial direction. <P>SOLUTION: A rotary fluid pump 19 is arranged in one end part of the balance shaft so that its rotary body 22 is joined by a shaft end part 16, and a fluid delivery chamber 24 of this fluid pump is positioned in an opposite side part of the crankshaft by sandwiching the balance shaft when viewed from the axial direction of the balance shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は，往復動式の内燃機関において，その往復動に起因して発生する振動を抑制するためのバランス装置に関するものである。 The present invention relates to a balance device for suppressing vibration generated due to reciprocation in a reciprocating internal combustion engine.

一般に，ピストン往復動式の内燃機関において，そのピストンの往復動に起因して発生する振動の低減には，例えば，特許文献１，２等に記載されているように，偏心バランスウエイトを備えて成るバランス軸を，クランク軸を平行にして設け，このバランス軸を，これに設けた従動歯車を前記クランク軸における主動歯車に噛合することによって，前記クランク軸と同期して回転するという方式が採用されている。 In general, in a piston reciprocating internal combustion engine, in order to reduce vibrations caused by the reciprocating motion of the piston, for example, as described in Patent Documents 1 and 2, etc., an eccentric balance weight is provided. The balance shaft is provided with the crankshaft parallel, and the balance shaft is rotated in synchronism with the crankshaft by meshing the driven gear provided on the balanceshaft with the crankshaft. Has been.

実開昭５８−２４４６号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-2446 実開昭６４−１３２０５号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-13205

しかし，前記バランス軸には，これに設けられている偏心バランスウエイトの回転に起因する遠心力がラジアル方向に作用して，このバランス軸と前記クランク軸との間における軸間距離が変動することにより，この間における主動歯車と従動歯車との間におけるバックラッシが，大きくなったり小さくなったりするように大きく変動するから，歯間の歯打ち音が高くなり，ひいては，前記バランス軸への歯車伝動に起因して発生する騒音が増大するという問題があった。 However, centrifugal force resulting from the rotation of the eccentric balance weight provided on the balance shaft acts on the balance shaft in the radial direction, and the distance between the balance shaft and the crankshaft varies. Therefore, the backlash between the main driving gear and the driven gear during this period fluctuates so as to increase or decrease, so that the rattling noise between teeth increases, and consequently, the gear transmission to the balance shaft increases. There was a problem that the noise generated due to the increase.

本発明は，前記特許文献２には，潤滑油ポンプ等として適用される回転式の流体ポンプを前記バランス軸の一端に直結することが記載されていることに着目し，この回転式流体ポンプの特性を利用して前記した問題を解消することを技術的課題としている。 The present invention focuses on the fact that Patent Document 2 describes that a rotary fluid pump applied as a lubricating oil pump or the like is directly connected to one end of the balance shaft. It is a technical problem to solve the above-described problems by utilizing the characteristics.

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「偏心バランスウエイトを備えたバランス軸を，クランク軸と平行に設けて，このバランス軸の一端における軸端部に，前記クランク軸における主動歯車に噛合する従動歯車を固着して成る内燃機関において，
前記バランス軸における一端の部分に，回転式の流体ポンプを，当該流体ポンプにおける回転体を前記バランス軸における軸端部にて結合するように配設し，この流体ポンプにおける流体吐出室を，前記バランス軸の軸線方向から見て，当該バランス軸を挟んで前記クランク軸とは反対側の部位に位置する。」
ことを特徴としている。 In order to achieve this technical problem, claim 1
“In an internal combustion engine in which a balance shaft having an eccentric balance weight is provided in parallel to a crankshaft, and a driven gear meshing with a main gear on the crankshaft is fixed to a shaft end at one end of the balance shaft.
A rotary fluid pump is disposed at one end portion of the balance shaft so that a rotating body of the fluid pump is coupled at a shaft end portion of the balance shaft. When viewed from the axial direction of the balance shaft, the balance shaft is located on the opposite side of the crankshaft. "
It is characterized by that.

この構成において，流体ポンプにおけるインナロータ又はインペラー等の回転体は，バランス軸にて回転駆動されることにより，流体は圧力が高くなって流体吐出室から吐出される。 In this configuration, a rotating body such as an inner rotor or an impeller in a fluid pump is driven to rotate by a balance shaft, so that the fluid is increased in pressure and discharged from the fluid discharge chamber.

この流体ポンプにおける流体吐出室は，インナロータ又はインペラー等の回転体における回転中心から偏心した部位に，前記回転体における外周の一部を囲うように設けられていることにより，この流体吐出室内において高くなった圧力は，前記回転体に対して，当該回転体をその回転軸線と直角のラジアル方向に押圧するように作用する。 The fluid discharge chamber in this fluid pump is provided in a portion deviated from the center of rotation of the rotating body such as an inner rotor or impeller so as to surround a part of the outer periphery of the rotating body. The generated pressure acts on the rotating body so as to press the rotating body in a radial direction perpendicular to the rotation axis.

この場合，前記流体吐出室は，前記バランス軸の軸線方向から見て，当該バランス軸を挟んで前記クランク軸とは反対側の部位に位置していることにより，その流体吐出室において高くなった圧力は，前記バランス軸の一端における軸端部を，前記クランク軸の方向に押圧することになる。 In this case, the fluid discharge chamber becomes higher in the fluid discharge chamber because it is located on the opposite side of the crankshaft across the balance shaft when viewed from the axial direction of the balance shaft. The pressure presses the shaft end portion at one end of the balance shaft in the direction of the crankshaft.

これにより，前記バランス軸の回転に起因して当該バランス軸の軸端部とクランク軸との間に発生する軸間距離の変動を，当該軸端部が前記流体吐出室における圧力にてクランク軸の方向への押圧される分だけ小さく抑制することができ，ひいては，前記軸端部に固着した従動歯車と，クランク軸上の主動歯車との間におけるバックラッシの変動を小さく抑制することができるから，前記バランス軸への歯車による動力伝達に起因して発生する騒音を，構造の複雑化を招来することなく，潤滑油ポンプ等の回転式の流体ポンプを利用して確実に低減することができる。 As a result, the variation in the inter-shaft distance that occurs between the shaft end portion of the balance shaft and the crankshaft due to the rotation of the balance shaft is determined by the pressure in the fluid discharge chamber. As a result, the fluctuation of the backlash between the driven gear fixed to the shaft end and the main gear on the crankshaft can be reduced. The noise generated due to the power transmission by the gears to the balance shaft can be reliably reduced by using a rotary fluid pump such as a lubricating oil pump without causing a complicated structure. .

内燃機関の縦断正面図である。It is a vertical front view of an internal combustion engine. 図１のII−II視拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II in FIG. 1. 図２のIII −III 視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 別の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows another embodiment.

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

これらの図において，符号１は，シリンダ２を備えて成るシリンダブロックを，符号３は，前記シリンダブロック１の上面に前記シリンダ２を頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示す。 In these drawings, reference numeral 1 denotes a cylinder block including a cylinder 2, and reference numeral 3 denotes a cylinder head fastened to the upper surface of the cylinder block 1 so as to close the top of the cylinder 2.

前記シリンダブロック１の下部には，クランクケース４が一体に設けられ，このクランクケース４の内部には，クランク軸５が前記シリンダ２内におけるピストン６の往復動にて回転するように軸支されている一方，前記クランクケース４の下面には，オイルパン７が取付けられている。 A crankcase 4 is integrally provided at a lower portion of the cylinder block 1, and a crankshaft 5 is pivotally supported in the crankcase 4 so as to be rotated by a reciprocating motion of the piston 6 in the cylinder 2. On the other hand, an oil pan 7 is attached to the lower surface of the crankcase 4.

また，前記シリンダブロック１のうち前記クランク軸５の軸線方向に沿って一方の側面８には，チエンケース９が締結されており，このチエンケース９の内部には，前記クランク軸５から前記シリンダヘッド３における吸排気弁用カム軸（図示せず）への動力伝達用のタイミングチエン１０が，前記クランク軸５上におけるスプロケット１１に巻掛けするようにして配設されている。 A chain case 9 is fastened to one side surface 8 of the cylinder block 1 along the axial direction of the crankshaft 5. A timing chain 10 for transmitting power to an intake / exhaust valve camshaft (not shown) in the head 3 is disposed so as to be wound around a sprocket 11 on the crankshaft 5.

前記シリンダブロック１におけるクランクケース４の内部には，バランス軸ハウジング１２が，前記クランク軸５と平行に延びるように形成されており，このバランス軸ハウジング１２の内部には，前記ピストン６に釣り合う偏心バランスウエイト１４を備えて成るバランス軸１３が配設され，このバランス軸１３は，軸受け部１５にて回転自在に軸支されている。 A balance shaft housing 12 is formed inside the crankcase 4 of the cylinder block 1 so as to extend in parallel with the crankshaft 5. The balance shaft housing 12 has an eccentricity that is balanced with the piston 6. A balance shaft 13 including a balance weight 14 is disposed. The balance shaft 13 is rotatably supported by a bearing portion 15.

前記バランス軸１３のうち前記シリンダブロック１における一方の側面８から外向きに突出する軸端部１６には，従動歯車１７が，前記クランク軸５上に固着した主動歯車１８に噛合するように固着されており，前記バランス軸１３は，これらの歯車１７，１８により，前記ピストン６が上死点及び下死点に向かうとき，その偏心バランスウエイト１４が下死点及び上死点に向かうように，前記クランク軸５に同期して同じ回転数で回転される構成になっている。 A driven gear 17 is fixed to a shaft end portion 16 of the balance shaft 13 that protrudes outward from one side surface 8 of the cylinder block 1 so as to mesh with a main gear 18 fixed on the crankshaft 5. The balance shaft 13 is moved by the gears 17 and 18 so that when the piston 6 goes to the top dead center and the bottom dead center, the eccentric balance weight 14 goes to the bottom dead center and the top dead center. , And is configured to be rotated at the same rotational speed in synchronization with the crankshaft 5.

そして，前記チエンケース９のうち前記バランス軸１３における一端の部分には，回転式の流体ポンプとして一つの例であるところのトロコイドポンプ１９が設けられており，このトロコイドポンプ１９は，潤滑油ポンプとして使用される。 A trochoid pump 19, which is an example of a rotary fluid pump, is provided at one end of the balance shaft 13 in the chain case 9. The trochoid pump 19 is a lubricating oil pump. Used as.

このトロコイドポンプ１９は，従来から良く知られているように，前記チエンケース９に一体に設けたポンプケーシング２０と，その内部に回転自在に設けたアウタロータ２１と，このアウタロータ２１の内部に噛合するように設けたインナロータ２２とを備えているほか，前記ポンプケーシング２０のうち前記インナロータ２２の回転中心から両側に偏心した位置に，流体吸込室２３及び流体吐出室２４が，前記インナロータ２２における外周の一部を囲うように設けられている。 As is well known in the art, the trochoid pump 19 meshes with the pump casing 20 provided integrally with the chain case 9, the outer rotor 21 provided rotatably inside the chain casing 9, and the outer rotor 21. In addition, the fluid suction chamber 23 and the fluid discharge chamber 24 are located on the outer periphery of the inner rotor 22 at positions eccentric to both sides of the rotation center of the inner rotor 22 in the pump casing 20. It is provided so as to surround a part.

前記トロコイドポンプ１９において，回転体としてのインナロータ２２は，前記バランス軸１３の一端における軸端部１６から一体にして外向きにしたポンプ軸２５に嵌まって，前記バランス軸１３にて回転駆動されるという構成であり，このインナロータ２２の回転により，前記オイルパン７内における潤滑油を，前記流体吸込室２３を経て吸い込んで圧力を高めて前記流体吐出室２４に送り出し，この流体吐出室２４から前記クランク軸５及びカム軸における軸受け部等の各種の作動部分に供給する。 In the trochoid pump 19, an inner rotor 22 as a rotating body is fitted to a pump shaft 25 that is integrally outward from a shaft end portion 16 at one end of the balance shaft 13, and is rotated by the balance shaft 13. With the rotation of the inner rotor 22, the lubricating oil in the oil pan 7 is sucked through the fluid suction chamber 23 to increase the pressure and sent to the fluid discharge chamber 24. The crankshaft 5 and the camshaft are supplied to various operating parts such as bearings.

そして，前記トロコイドポンプ１９における流体吸込室２３及び流体吐出室２４を，前記バランス軸１３の軸線方向から見て，図３に示すように，前記クランク軸５の回転中心５ａと前記バランス軸１３の回転中心１３ａとを結ぶ線２６上に並べて位置するにおいて，前記流体吸込室２３を，前記バランス軸１３（ポンプ軸２５）を挟んで前記クランク軸５の側の部位に位置する一方，前記流体吐出室２４を，前記バランス軸１３（ポンプ軸２５）を挟んで前記クランク軸５と反対側の部位に位置するという構成している。 When the fluid suction chamber 23 and the fluid discharge chamber 24 in the trochoid pump 19 are viewed from the axial direction of the balance shaft 13, as shown in FIG. 3, the rotation center 5 a of the crankshaft 5 and the balance shaft 13 The fluid suction chamber 23 is positioned at a position on the crankshaft 5 side with the balance shaft 13 (pump shaft 25) interposed between the fluid suction chamber 23 and the fluid discharge chamber 23. The chamber 24 is configured to be located at a portion opposite to the crankshaft 5 across the balance shaft 13 (pump shaft 25).

この構成において，トロコイドポンプ１９におけるインナロータ２２は，バランス軸１３にて回転駆動されることにより，オイルパン７内の潤滑油は流体吸込室２３に吸い込まれたのち圧力が高くなって流体吐出室２４から吐出され，内燃機関における各種の作動部分に供給される。 In this configuration, the inner rotor 22 in the trochoid pump 19 is rotationally driven by the balance shaft 13, so that the lubricating oil in the oil pan 7 is sucked into the fluid suction chamber 23, and then the pressure increases and the fluid discharge chamber 24. And is supplied to various operating parts of the internal combustion engine.

このトロコイドポンプ１９における流体吐出室２４は，インナロータ２２における回転中心から偏心した部位に，前記インナロータ２２における外周の一部を囲うように設けられていることにより，この流体吐出室２４内において高くなった圧力は，前記インナロータ２２に対して，当該インナロータ２２をその回転軸線と直角のラジアル方向に押圧するように作用する。 The fluid discharge chamber 24 in the trochoid pump 19 is provided in a portion deviated from the center of rotation of the inner rotor 22 so as to surround a part of the outer periphery of the inner rotor 22. The pressure acts on the inner rotor 22 so as to press the inner rotor 22 in a radial direction perpendicular to the rotation axis.

この場合，前記流体吐出室２４は，前記バランス軸１３の軸線方向から見て，当該バランス軸１３を挟んで前記クランク軸５とは反対側の部位に位置していることにより，その流体吐出室２４において高くなった圧力は，前記バランス軸１３の一端における軸端部１６を，図２及び図３に矢印Ａで示すように，前記クランク軸５の方向に押圧する。 In this case, the fluid discharge chamber 24 is located at a position opposite to the crankshaft 5 across the balance shaft 13 when viewed from the axial direction of the balance shaft 13. The pressure increased at 24 presses the shaft end 16 at one end of the balance shaft 13 in the direction of the crankshaft 5 as indicated by an arrow A in FIGS.

これにより，前記バランス軸１３の回転に起因して当該バランス軸１３の軸端部１６とクランク軸５との間に発生する軸間距離の変動を，当該軸端部１６が前記流体吐出室２４における圧力にてクランク軸５の方向への押圧される分だけ小さく抑制することができ，ひいては，前記軸端部１６に固着した従動歯車１７と，クランク軸５上の主動歯車１８との間におけるバックラッシの変動を小さく抑制することができる。 As a result, fluctuations in the inter-axis distance generated between the shaft end 16 of the balance shaft 13 and the crankshaft 5 due to the rotation of the balance shaft 13 are caused by the fluid discharge chamber 24. Therefore, the pressure between the driven gear 17 fixed to the shaft end 16 and the main gear 18 on the crankshaft 5 can be reduced. The fluctuation of backlash can be suppressed small.

次に，図４は，回転式の流体ポンプとして，トロコイドポンプ１９に代えて，遠心式の渦巻きポンプ１９′を適用した場合を示しており，この渦巻きポンプ１９′の冷却水ポンプ等として使用される。 Next, FIG. 4 shows a case where a centrifugal vortex pump 19 ′ is applied as a rotary fluid pump instead of the trochoid pump 19, and is used as a cooling water pump or the like of the vortex pump 19 ′. The

この渦巻きポンプ１９′においても，流体吐出室２４′が，その回転体であるインペラー２２′の回転中心から偏心した位置に前記インペラー２２′の外周の一部を囲うように設けられていることにより，前記流体吐出室２４′内において高くなった圧力は，前記インペラー２２′に対して，当該インペラー２２′をその回転軸線と直角のラジアル方向に押圧するように作用する。 Also in this centrifugal pump 19 ', the fluid discharge chamber 24' is provided at a position eccentric from the rotation center of the impeller 22 'that is the rotating body so as to surround a part of the outer periphery of the impeller 22'. The increased pressure in the fluid discharge chamber 24 ′ acts to press the impeller 22 ′ in the radial direction perpendicular to the rotation axis of the impeller 22 ′.

従って，前記渦巻きポンプ１９′における流体吐出室２４′を，前記バランス軸１３の軸線方向から見て，当該バランス軸１３を挟んで前記クランク軸５とは反対側の部位に位置するという構成することにより，その流体吐出室２４′において高くなった圧力は，前記バランス軸１３の一端における軸端部１６を，図４に矢印Ａ′で示すように，前記クランク軸５の方向に押圧するから，前記トロコイドポンプ１９の場合と同様に，前記バランス軸１３の回転に起因して当該バランス軸１３の軸端部１６とクランク軸５との間に発生する軸間距離の変動，ひいては，前記軸端部１６に固着した従動歯車１７とクランク軸５上の主動歯車１８との間におけるバックラッシの変動を小さく抑制することができる。 Therefore, the fluid discharge chamber 24 ′ in the centrifugal pump 19 ′ is positioned at a portion on the opposite side of the crankshaft 5 with the balance shaft 13 in between when viewed from the axial direction of the balance shaft 13. As a result, the pressure increased in the fluid discharge chamber 24 'presses the shaft end 16 at one end of the balance shaft 13 in the direction of the crankshaft 5 as shown by the arrow A' in FIG. As in the case of the trochoid pump 19, fluctuations in the inter-shaft distance generated between the shaft end portion 16 of the balance shaft 13 and the crankshaft 5 due to the rotation of the balance shaft 13, and thus the shaft end The fluctuation of the backlash between the driven gear 17 fixed to the portion 16 and the main driving gear 18 on the crankshaft 5 can be suppressed small.

なお，本発明における回転式の流体ポンプとしては，前記したように，例えば潤滑油ポンプ等に使用されるトロコイドポンプ，又は，例えば冷却水ポンプ等に使用される渦巻きポンプにすることに限らず，流体吐出室が回転体の回転中心から偏心した位置に回転体における外周の一部を囲うように設けられているポンプであれば，気体の圧縮又は真空ポンプ等に使用されるベーンポンプ等のような，その他の形式の流体ポンプを適用できることは勿論である。 As described above, the rotary fluid pump in the present invention is not limited to a trochoid pump used in, for example, a lubricating oil pump or a spiral pump used in, for example, a cooling water pump. If the fluid discharge chamber is a pump provided so as to surround a part of the outer periphery of the rotating body at a position eccentric from the rotation center of the rotating body, such as a vane pump used for gas compression or a vacuum pump, etc. Of course, other types of fluid pumps can be applied.

１シリンダブロック
２シリンダ
３シリンダヘッド
４クランクケース
５クランク軸
７オイルパン
９チエンケース
１０タイミングチエン
１３バランス軸
１４偏心バランスウエイト
１５軸受け部
１６バランス軸の軸端部
１７従動歯車
１８主動歯車
１９トロコイドポンプ（流体ポンプ）
１９′ 渦巻きポンプ
２１アウタロータ
２２インナーロータ（回転体）
２２′ インペラー（回転体）
２４，２４′ 流体吐出室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder block 2 Cylinder 3 Cylinder head 4 Crankcase 5 Crankshaft 7 Oil pan 9 Chain case 10 Timing chain 13 Balance shaft 14 Eccentric balance weight 15 Bearing 16 Shaft end of balance shaft 17 Drive gear 18 Drive gear 19 Trochoid pump ( Fluid pump)
19 'centrifugal pump
21 Outer rotor 22 Inner rotor (rotating body)
22 'Impeller (Rotating body)
24, 24 'Fluid discharge chamber

Claims

In an internal combustion engine in which a balance shaft having an eccentric balance weight is provided in parallel with a crankshaft, and a driven gear meshing with a main gear in the crankshaft is fixed to a shaft end portion at one end of the balance shaft.
A rotary fluid pump is disposed at one end portion of the balance shaft so that a rotating body of the fluid pump is coupled at a shaft end portion of the balance shaft. A balance device for an internal combustion engine, wherein the balance device is located on a side opposite to the crankshaft across the balance shaft when viewed from the axial direction of the balance shaft.