JP2012207601A

JP2012207601A - トルクバランサ付エンジン

Info

Publication number: JP2012207601A
Application number: JP2011074318A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Kurihara; 敏郎栗原
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】フライホイール等の外周に沿ってスタータモータの回転軸に形成された歯と噛み合わされる歯を形成することなく、エンジンを始動することができるトルクバランサ付エンジンを提供する。
【解決手段】エンジン１は、クランクシャフト４と、フライホイール６と、サンギヤ７と、プラネタリギヤ８と、スタータモータ１１とを有する。フライホイール６は、クランクシャフト４に接続される。サンギヤ７は、フライホイール６と対向して同軸上に配設される。プラネタリギヤ８は、フライホイール６の回転に対してサンギヤ７を逆回転させる。スタータモータ１１は、回転軸がプラネタリギヤ８に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの回転によって発生する振動を低減させるトルクバランサを有するトルクバランサ付エンジンに関する。

従来、エンジンの回転によって発生する振動を低減させる振動低減装置を有するエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。この振動低減装置は、クランクシャフトに接続されたフライホイールの周縁に沿って形成されたインターナルギヤと、インターナルギヤと噛合するプラネタリギヤと、プラネタリギヤと噛合するサンギヤとによって構成される遊星歯車機構を有している。また、プラネタリギヤは、その公転が規制されたキャリアによって軸支されている。このような遊星歯車機構によれば、クランクシャフトの回転に伴って回転するフライホイールの回転に対してサンギヤを逆回転させることができる。したがって、サンギヤは、トルクバランサとして機能するので、振動低減装置は、エンジンの回転によって発生する振動を低減させることができる。

特開平１１−３１１２９７号公報

ところで、エンジンは、一般的にフライホイールや、ドライブプレート（以下、フライホイール等とする）をスタータモータにて回転させることによって、フライホイール等に接続されたクランクシャフトを回転させて始動する。しかしながら、フライホイール等と、スタータモータとを接続するために、スタータモータの回転軸に形成された歯と噛み合わせるための歯をフライホイール等の外周に沿って形成しなければならない。

本発明の目的は、フライホイール等の外周に沿ってスタータモータの回転軸に形成された歯と噛み合わされる歯を形成することなく、エンジンを始動することができるトルクバランサ付エンジンを提供することである。

かかる課題を解決すべく、第１の発明は、クランクシャフトと、第１のフライホイールと、第２のフライホイールと、中間ギヤと、スタータモータとを有するトルクバランサ付エンジンを提供する。第１のフライホイールは、クランクシャフトに接続されるとともに、周縁に沿って歯が設けられる。第２のフライホイールは、第１のフライホイールと対向して同軸上に配設されるとともに、周縁に沿って歯が設けられる。中間ギヤは、第１のフライホイールの歯と、第２のフライホイールの歯との間に介在して配設されることによって、第１のフライホイールの回転に対して第２のフライホイールを逆回転させる。スタータモータは、中間ギヤに回転軸が接続される。

ここで、本発明において、中間ギヤと、スタータモータの回転軸とは、ワンウェイクラッチを介して接続されることが好ましい。また、第１のフライホイールおよび第２のフライホイールのいずれか一方にサンギヤを設け、第１のフライホイールおよび第２のフライホイールのいずれか他方にリングギヤを設け、中間ギヤをプラネタリギヤとする遊星歯車機構を構成し、プラネタリギヤの公転を規制することによって、中間ギヤは、第１のフライホイールの回転に対して第２のフライホイールを逆回転させることが好ましい。

本発明によれば、第２のフライホイールは、クランクシャフトの回転に伴って回転する第１のフライホイールの回転に対して逆回転することによって、トルクバランサとして機能するので、エンジンの回転によって発生する振動を低減させることができる。そして、スタータモータは、中間ギヤを回転させることによって、第１のフライホイールを回転させることができ、ひいては第１のフライホイールに接続されたクランクシャフトを回転させることができる。したがって、本発明によれば、フライホイール等の外周に沿ってスタータモータの回転軸に形成された歯と噛み合わされる歯を形成することなく、エンジンを始動することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの要部を示す断面模式図

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの要部を示す断面模式図である。トルクバランサ付エンジンとしてのエンジン１は、シリンダに収容されたピストン２と、ピストン２にコンロッド３を介して連結されたクランクシャフト４と、これらを収納するハウジング５とを有する。クランクシャフト４は、シリンダ内における混合気の燃焼によるピストン２の往復運動がコンロッド３を介して伝達されることによって回転する。

また、このエンジン１は、クランクシャフト４にボルトによって接続された第１のフライホイールとしてのフライホイール６を有する。フライホイール６には、クランクシャフト４に接続された面とは反対側の面に周縁に沿って突出するようにリングギヤ６１が形成されている。すなわち、フライホイール６には、周縁に沿って歯が設けられている。さらに、エンジン１は、フライホイール６と対向して同軸上に配設された第２のフライホイールとしてのサンギヤ７と、リングギヤ６１およびサンギヤ７と噛合する中間ギヤとしての複数のプラネタリギヤ８とを有し、リングギヤ６１と、サンギヤ７と、プラネタリギヤ８とによって遊星歯車機構を構成している。

サンギヤ７は、紙面右側に突出するように形成された軸部７１を有し、この軸部７１は、ベアリングを介してハウジング５に支持される。この軸部７１は、トランスミッション（図示略）に接続される。また、サンギヤ７は、クランクシャフト４の回転に伴って回転するフライホイール６の回転に対して逆回転する。したがって、サンギヤ７は、トルクバランサとして機能するので、エンジン１の回転によって発生する振動を低減させることができる。

複数のプラネタリギヤ８のうち、紙面上側に配設されたプラネタリギヤ８Ａには、軸部９が一体に形成され、この軸部９の一端がハウジング５にベアリングを介して回転可能に支持されるとともに、軸部９の他端には、スプラインによりワンウェイクラッチ１０のアウターレース１０Ａが接続される。そして、このアウターレース１０Ａには、スプラグ１０Ｂを介して、ワンウェイクラッチ１０のインナーレースを兼ねたスタータモータ１１の回転軸１１Ａが接続されている。すなわち、本実施形態では、アウターレース１０Ａと、スプラグ１０Ｂと、スタータモータ１１の回転軸１１Ａとによって、ワンウェイクラッチ１０を構成している。

また、その他のプラネタリギヤ８Ｂには、ハウジング５に形成された軸部５１が挿入される。したがって、ハウジング５は、プラネタリギヤ８のキャリアとして機能し、プラネタリギヤ８の公転を規制する。

ワンウェイクラッチ１０は、エンジン１を始動する際には、スタータモータ１１の回転をプラネタリギヤ８Ａに伝達し、サンギヤ７を介してクランクシャフト４を回転させる。また、ワンウェイクラッチ１０は、エンジン１が始動した後は、クランクシャフト４の回転をスタータモータ１１に伝達することなく空転する。

このように、本実施形態によれば、サンギヤ７は、クランクシャフト４の回転に伴って回転するフライホイール６の回転に対して逆回転することによって、トルクバランサとして機能するので、エンジン１の回転によって発生する振動を低減させることができる。そして、スタータモータ１１は、プラネタリギヤ８Ａを回転させることによって、フライホイール６を回転させることができ、ひいてはフライホイール６に接続されたクランクシャフト４を回転させることができる。したがって、本実施形態によれば、フライホイール等にスタータモータ１１を直接的に接続することなく、エンジン１を始動することができる。

なお、上述した実施形態では、スタータモータ１１をプラネタリギヤ８Ａにのみ接続していたが、複数のスタータモータ１１をプラネタリギヤ８のそれぞれに接続してもよい。この場合、エンジン１を始動するために必要なトルクを、それぞれのスタータモータ１１で分担することができるので、スタータモータ１１を小型化することができる。

また、上述した実施形態では、プラネタリギヤ８Ａには、ワンウェイクラッチ１０を介してスタータモータ１１の回転軸が接続されていたが、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸とを固定してもよい。この場合、プラネタリギヤ８Ａおよびスタータモータ１１の回転軸は、一体となって回転する。これによれば、エンジン１が始動した後は、クランクシャフト４の回転に伴って、プラネタリギヤ８Ａが回転し、ひいてはスタータモータ１１の回転軸が回転するので、スタータモータ１１をモータジェネレータとして利用することができる。また、複数のスタータモータ１１をプラネタリギヤ８のそれぞれに接続することによって、１つのスタータモータ１１をプラネタリギヤ８に接続した場合と比較して発電量を大きくすることができる。

さらに、上述した実施形態では、プラネタリギヤ８Ａには、ワンウェイクラッチ１０を介してスタータモータ１１の回転軸が接続されていたが、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸とを電磁クラッチを介して接続してもよい。電磁クラッチは、通電することで生じる電磁力によって、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸とを断続自在に接続する。なお、電磁クラッチに代えて機械式のクラッチを採用してもよい。

具体的には、電磁クラッチは、エンジン１を始動する際には、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸とを接続することによって、スタータモータ１１の回転をプラネタリギヤ８Ａに伝達し、フライホイール６を介してクランクシャフト４を回転させる。そして、電磁クラッチは、エンジン１が始動した後は、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸とを遮断することによって、クランクシャフト４の回転をスタータモータ１１に伝達しないようにすることができる。また、電磁クラッチは、エンジン１が始動した後もプラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸との接続を維持することによって、クランクシャフト４の回転に伴って、スタータモータ１１の回転軸を回転させることができ、スタータモータ１１をモータジェネレータとして利用することができる。すなわち、エンジン１が始動した後に、プラネタリギヤ８Ａと、スタータモータ１１の回転軸との接続を維持するか否かを選択することができる。これによれば、エンジン１が始動した後に、スタータモータ１１をモータジェネレータとして利用するか否かを選択することができるので、エンジン１の利便性を向上させることができる。また、複数のスタータモータ１１をプラネタリギヤ８のそれぞれに接続してもよい。この場合、モータジェネレータとして利用するか否かをスタータモータ１１ごとに個別に選択することができるので、エンジン１の利便性をさらに向上させることができる。

また、上述した各実施形態では、遊星歯車機構を構成することによって、中間ギヤは、第１のフライホイールの回転に対して第２のフライホイールを逆回転させていた。これに対して、例えば、第１のフライホイール、第２のフライホイール、および中間ギヤのそれぞれを傘歯車として歯車機構を構成してもよい。要するに、中間ギヤは、第１のフライホイールの回転に対して第２のフライホイールを逆回転させればよい。

以上のように、本発明は、エンジンの回転によって発生する振動を低減させるトルクバランサを有するトルクバランサ付エンジンに広く適用することができる。

１エンジン
２ピストン
３コンロッド
４クランクシャフト
５ハウジング
６フライホイール（第１のフライホイール）
７サンギヤ（第２のフライホイール）
８，８Ａ，８Ｂプラネタリギヤ（中間ギヤ）
９軸部
１０ワンウェイクラッチ
１０Ａアウターレース
１０Ｂスプラグ
１１スタータモータ
１１Ａ回転軸
５１軸部
６１リングギヤ
７１軸部
９１軸部
９２固定部

Claims

トルクバランサ付エンジンにおいて、
クランクシャフトと、
前記クランクシャフトに接続されるとともに、周縁に沿って歯が設けられた第１のフライホイールと、
前記第１のフライホイールと対向して同軸上に配設されるとともに、周縁に沿って歯が設けられた第２のフライホイールと、
前記第１のフライホイールの歯と、前記第２のフライホイールの歯との間に介在して配設されることによって、前記第１のフライホイールの回転に対して前記第２のフライホイールを逆回転させる中間ギヤと、
前記中間ギヤに回転軸が接続されたスタータモータと
を有することを特徴とするトルクバランサ付エンジン。
前記中間ギヤと、前記スタータモータの回転軸とは、ワンウェイクラッチを介して接続されることを特徴とする請求項１に記載されたトルクバランサ付エンジン。
前記第１のフライホイールおよび前記第２のフライホイールのいずれか一方にサンギヤを設け、前記第１のフライホイールおよび前記第２のフライホイールのいずれか他方にリングギヤを設け、前記中間ギヤをプラネタリギヤとする遊星歯車機構を構成し、前記プラネタリギヤの公転を規制することによって、前記中間ギヤは、前記第１のフライホイールの回転に対して前記第２のフライホイールを逆回転させることを特徴とする請求項１または２に記載されたトルクバランサ付エンジン。