JP2014084983A

JP2014084983A - 多気筒エンジン

Info

Publication number: JP2014084983A
Application number: JP2012235843A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Kato; 望加藤
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: JP6014458B2

Abstract

【課題】特にクランクシャフトの形状を変更すること無くクランクシャフトの横切り挙動に伴う振動悪化を抑制する。
【解決手段】一方の端部側から第１の気筒１１と第２の気筒１２と第３の気筒１３と第４の気筒１４と順に配設されて他方の端部にフライホイール１５が設けられた水平対向４気筒エンジン１において、クランクシャフト１０とフライホイール１５との間に、第３のピン１３ｂの軸芯をフライホイール１５の方向に延出した直線に略直交してクランクシャフト１０の回転中心Ｐｃを通る方向にかけて、クランクシャフト１０の回転で発生する遠心力がフライホイール１５の方向に延出した第３のピン１３ｂの軸芯側に作用する錘部材１６を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランクシャフト等で発生する振動を改善した水平対向４気筒等の多気筒エンジンに関する。

一般に、４気筒エンジンでは、図５の水平対向４気筒エンジンの模式図に示すように、一方の端部側から第１の気筒１０１と第２の気筒１０２と第３の気筒１０３と第４の気筒１０４と順に配設されて他方の端部にフライホイール１０５が設けられている。そして、この４気筒エンジン１００では、クランクシャフト１１０には、第１の気筒１０１のコンロッド１０１ａを回転自在に支持する第１のピン１０１ｂと第４の気筒１０４のコンロッド１０４ａを回転自在に支持する第４のピン１０４ｂに働く力の方向と第２の気筒１０２のコンロッド１０２ａを回転自在に支持する第２のピン１０２ｂと第３の気筒１０３のコンロッド１０３ａを回転自在に支持する第３のピン１０３ｂに働く力の方向とが逆方向に作用する。尚、図中、符号、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、クランクシャフト１１０を支承する第１ジャーナル、第２ジャーナル、第３ジャーナル、第４ジャーナル、第５ジャーナルを示す。このように、４気筒エンジン１００では、構造上、第１のピン１０１ｂ、第４のピン１０４ｂと第２のピン１０２ｂ、第３のピン１０３ｂには、常に逆方向に慣性力が入力されるため、クランクシャフト１１０は、慣性力により弓なりに変形する。この慣性力で発生する弓なり変形により、各気筒上死点（ＴＤＣ）タイミングで第１ジャーナル１１１、第３ジャーナル１１３、第５ジャーナル１１５は、常に爆発気筒側に位置する状態になるため、慣性力より大きな筒内圧入力を受けるとクランクシャフト１１０が押し戻され、横切り挙動が発生する（図４は、第５ジャーナル１１５の軸芯の横切り挙動を示す）。街乗り等の中負荷、中回転の緩加速領域にて横切り挙動が発生すると、特に、第５ジャーナル１１５は、近傍に締結されたフライホイール１０５やクラッチの重量影響により横切り挙動時の振動が大きくなるため、第４の気筒１０４の爆発タイミングで第５ジャーナル１１５の横切り挙動が発生すると、これを起振源としたクランク打音によりドライバに不快感や違和感を感じさせる虞がある。このようなクランクシャフトの曲げ振動を改善するため、例えば、特開２００３−２２７５４８号公報（以下、特許文献１）では、直列４気筒エンジンにおいて、第１および第４の気筒に対応する部分でクランクシャフトが備えるカウンタウェイトが、第２および第３の気筒に対応する部分でクランクシャフトが備えるカウンタウェイトよりも軽量化され、クランクプーリおよびフライホイールに、第２および第３の気筒に対応する部分でクランクシャフトにかかる慣性力と同位相の慣性力を生じさせるための付加ウェイトを設ける技術が開示されている。

特開２００３−２２７５４８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される直列４気筒エンジンの技術では、それぞれのエンジン特性に応じてカウンタウェイトの形状を形成し直す必要が生じ、様々なエンジンにおいて共通のクランクシャフトを用いることが困難となり、部品の共用化の面からもコスト的にも設計期間短縮の面からも採用が難しいという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特にクランクシャフトの形状を変更すること無くクランクシャフトの横切り挙動に伴う振動悪化を抑制することができる多気筒エンジンを提供することを目的としている。

本発明の一態様による多気筒エンジンは、一方の端部側から第１の気筒と第２の気筒と第３の気筒と第４の気筒と順に配設されて他方の端部にフライホイールとドライブプレートのどちらかの円盤部材が設けられ、上記第１の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第１のピンと上記第４の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第４のピンに働く力の方向と上記第２の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第２のピンと上記第３の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第３のピンに働く力の方向とが逆方向のクランクシャフトを備えた多気筒エンジンにおいて、上記クランクシャフトと上記円盤部材との間に、上記第３のピンの軸芯を上記円盤部材の方向に延出した直線に略直交して上記クランクシャフトの回転中心を通る方向にかけて、上記クランクシャフトの回転で発生する遠心力が上記円盤部材の方向に延出した上記第３のピンの軸芯側に作用する錘部材を設ける。

本発明の多気筒エンジンによれば、特にクランクシャフトの形状を変更すること無くクランクシャフトの横切り挙動に伴う振動悪化を抑制することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る水平対向４気筒エンジンの構造を説明する模式図である。本発明の実施の一形態に係るフライホイールと錘部材の取付説明図である。本発明の実施の一形態に係る作用効果の説明図である。従来技術による第５ジャーナルの軸芯の横切り挙動の説明図である。従来技術による水平対向４気筒エンジンの構造を説明する模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は多気筒エンジンとしての水平対向４気筒エンジンを示し、一方の端部側から第１の気筒１１と第２の気筒１２と第３の気筒１３と第４の気筒１４と順に配設されて他方の端部に円盤部材としてフライホイール１５が設けられている。尚、オートマチックトランスミッション車の場合は、円盤部材としてドライブプレートが設けられている。

この水平対向４気筒エンジン１では、クランクシャフト１０には、第１の気筒１１のコンロッド１１ａを回転自在に支持する第１のピン１１ｂと第４の気筒１４のコンロッド１４ａを回転自在に支持する第４のピン１４ｂに働く力の方向と第２の気筒１２のコンロッド１２ａを回転自在に支持する第２のピン１２ｂと第３の気筒１３のコンロッド１３ａを回転自在に支持する第３のピン１３ｂに働く力の方向とが逆方向に作用する。尚、図１中、符号、２１、２２、２３、２４、２５は、クランクシャフト１０を支承する第１ジャーナル、第２ジャーナル、第３ジャーナル、第４ジャーナル、第５ジャーナルを示す。

ここで、本実施の形態では、図２のフライホイールの正面図（第４の気筒１４側から視た正面図）に示すように、クランクシャフト１０の第５ジャーナル２５とフライホイール１５との間（具体的には、フライホイール１５の第５ジャーナル２５側の表面）に、第３のピン１３ｂの軸芯をフライホイール１５の方向に延出した直線に略直交してクランクシャフトの回転中心Ｐｃを通る方向にかけて直線Ｌｈに沿って、クランクシャフト１０の回転で発生する遠心力がフライホイール１５の方向に延出した第３のピン１３ｂの軸芯側に作用する錘部材１６が固定されている。この錘部材１６は、クランクシャフト１０の回転中心Ｐｃ側よりも回転外側（フライホイール１５の外端側）の方が重量が重く形成されている。

次に、上述のように構成される水平対向４気筒エンジン１における作用を説明する。まず、水平対向４気筒エンジン１が停止（静止）した状態では、クランクシャフト１０は、図１に示すように、弓なり変形は生じていない。

このような状態から、水平対向４気筒エンジン１が運転され、街乗り等の中負荷、中回転の緩加速状態となると、前述の如く、水平対向４気筒エンジン１では、構造上、第１のピン１１ｂ、第４のピン１４ｂと第２のピン１２ｂ、第３のピン１３ｂには、常に逆方向に慣性力が入力されるため、クランクシャフト１０は、前述した如く、慣性力により弓なりに変形する。

従来、この慣性力で発生する弓なり変形により、各気筒上死点（ＴＤＣ）タイミングで第１ジャーナル２１、第３ジャーナル２３、第５ジャーナル２５は、常に爆発気筒側に位置する状態になるため、慣性力より大きな筒内圧入力を受けるとクランクシャフト１０が押し戻され、横切り挙動が発生する。特に、第５ジャーナル２５は、近傍に締結されたフライホイール１５やクラッチの重量影響により横切り挙動時の振動が大きくなるため、第４の気筒１４の爆発タイミングで第５ジャーナル２５の横切り挙動が発生すると、これを起振源としたクランク打音によりドライバに不快感や違和感を感じさせる虞があった。

しかし、本実施の形態では、図２、図３に示すように、クランクシャフト１０が回転されてクランクシャフト１０が所定以上の回転速度で回転させられると、これによって、錘部材１６に、クランクシャフト１０の回転で発生する遠心力がフライホイール１５の方向に延出した第３のピン１３ｂの軸芯側（図中、矢印Ａ側）に作用する。このクランクシャフト１０のフライホイール１５側の端部に作用する力によって、クランクシャフト１０のフライホイール１５側端部の第４のピン１４ｂ方向への傾きが抑制される（図３のα２＜図５のα１）。これにより、従来生じていたような、第４の気筒１４の爆発タイミングで第５ジャーナル２５の横切り挙動を抑制することができ、横切り挙動を起振源としたクランク打音によりドライバに不快感や違和感を感じさせることが防止される。

このように本発明の実施の形態によれば、一方の端部側から第１の気筒１１と第２の気筒１２と第３の気筒１３と第４の気筒１４と順に配設されて他方の端部にフライホイール１５が設けられた水平対向４気筒エンジン１において、クランクシャフト１０とフライホイール１５との間に、第３のピン１３ｂの軸芯をフライホイール１５の方向に延出した直線に略直交してクランクシャフト１０の回転中心Ｐｃを通る方向にかけて、クランクシャフト１０の回転で発生する遠心力がフライホイール１５の方向に延出した第３のピン１３ｂの軸芯側に作用する錘部材１６を設けた。このため、特にクランクシャフトの形状を変更すること無く、様々なエンジンにおいて共通のクランクシャフトを用いてクランクシャフトの横切り挙動に伴う振動悪化を抑制することができ、横切り挙動を起振源としたクランク打音によりドライバに不快感や違和感を感じさせることが防止することが可能となる。

尚、本発明の実施の形態では、多気筒エンジンとして水平対向４気筒エンジン１に対して本発明を適用した例で説明したが、直列４気筒エンジンに対しても適用できることは云うまでもない。

１水平対向４気筒エンジン
１０クランクシャフト
１１第１の気筒
１１ａコンロッド
１１ｂ第１のピン
１２第２の気筒
１２ａコンロッド
１２ｂ第２のピン
１３第３の気筒
１３ａコンロッド
１３ｂ第３のピン
１４第４の気筒
１４ａコンロッド
１４ｂ第４のピン
１５フライホイール（円盤部材）
１６錘部材
２１第１ジャーナル
２２第２ジャーナル
２３第３ジャーナル
２４第４ジャーナル
２５第５ジャーナル

Claims

一方の端部側から第１の気筒と第２の気筒と第３の気筒と第４の気筒と順に配設されて他方の端部にフライホイールとドライブプレートのどちらかの円盤部材が設けられ、上記第１の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第１のピンと上記第４の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第４のピンに働く力の方向と上記第２の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第２のピンと上記第３の気筒のコンロッドを回転自在に支持する第３のピンに働く力の方向とが逆方向のクランクシャフトを備えた多気筒エンジンにおいて、
上記クランクシャフトと上記円盤部材との間に、上記第３のピンの軸芯を上記円盤部材の方向に延出した直線に略直交して上記クランクシャフトの回転中心を通る方向にかけて、上記クランクシャフトの回転で発生する遠心力が上記円盤部材の方向に延出した上記第３のピンの軸芯側に作用する錘部材を設けたことを特徴とする多気筒エンジン。
上記錘部材は、上記クランクシャフトの回転中心側よりも回転外側の方が重量が重く形成されていることを特徴とする請求項１記載の多気筒エンジン。
水平対向４気筒式に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多気筒エンジン。