JP2017067162A - トルク変動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトに構成しつつ回転軸に発生するトルク変動を確実に低減することができるトルク変動低減装置を提供する。
【解決手段】トルクを伝達する回転軸１と一体的に回転するウエイト支持部材１１と、ウエイト支持部材１１にそれぞれ回転可能に支持されると共に回転軸１の周方向に等間隔に配置され、且つ回転軸１に平行に設けられると共にウエイト支持部材１１に回転可能に支持される支軸２１から偏心した重心位置を有する複数のウエイト部材２０とを備えたトルク変動低減装置１０は、回転軸１に連結されると共に支軸２１に連結され、回転軸１と支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とを連動させる遊星歯車機構３０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルク変動低減装置に関し、特にエンジンの出力軸などの回転軸に発生するトルク変動を低減するトルク変動低減装置に関する。

自動車等の車両では、エンジンの各気筒における間欠的な爆発に起因してエンジンの出力軸にトルク変動が発生し、例えば直列４気筒４サイクルエンジンではエンジンの出力軸が１回転する間に２回のトルク変動が発生してエンジンの出力トルクに対して回転２次のトルク変動が生じ、このトルク変動が変速機などの駆動系へ伝達されて振動や騒音を引き起こし得る。

これに対し、例えば特許文献１には、エンジンの出力軸に発生するトルク変動を低減するトルク変動低減装置が開示されている。このトルク変動低減装置では、エンジンの出力軸に取り付けられたフライホイールに周方向に複数の円形凹部を形成し、これら円形凹部内にそれぞれベアリングを介して重心位置が円形凹部の中心線から偏奇したダンパウエイトを揺動自在に取り付けることで、エンジンの出力軸に発生するトルク変動をダンパウエイトの揺動運動によって低減するようになっている。

特開平１１−２２９４号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されるトルク変動低減装置では、ダンパウエイトはベアリングを介して揺動自在に取り付けられることから、例えば異物等がベアリングに侵入してダンパウエイトの揺動運動がエンジンの出力軸のトルク変動に対応した状態から変化した場合などにエンジンの出力軸に発生するトルク変動を有効に低減できないおそれがある。そのため、エンジンの出力軸などの回転軸に発生するトルク変動を確実に低減するトルク変動低減装置が望まれる。

また、この種のトルク変動を低減するトルク変動低減装置が車両用エンジンに備えられる場合、限られた車載スペースへの搭載性などを確保するため、コンパクトに構成することが望まれる。

そこで、本発明は、コンパクトに構成しつつ回転軸に発生するトルク変動を確実に低減することができるトルク変動低減装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、トルクを伝達する回転軸と、前記回転軸と一体的に回転するウエイト支持部材と、前記ウエイト支持部材にそれぞれ回転可能に支持されると共に前記回転軸の周方向に等間隔に配置された複数のウエイト部材であって、前記ウエイト部材がそれぞれ前記回転軸に平行に設けられると共に前記ウエイト支持部材に回転可能に支持される支軸から偏心した重心位置を有する複数のウエイト部材とを備えたトルク変動低減装置であって、前記回転軸に連結されると共に前記支軸に連結され、前記回転軸と前記支軸とが前記回転軸に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように前記回転軸と前記支軸とを連動させる遊星歯車機構を備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のトルク変動低減装置において、前記支軸に設けられた支軸被駆動ギヤと、前記支軸被駆動ギヤに噛み合い前記支軸を駆動させる支軸駆動ギヤと、を備え、前記支軸駆動ギヤは、前記遊星歯車機構を構成するサンギヤに一体的に設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載のトルク変動低減装置において、前記支軸は、前記回転軸の回転方向と同方向に回転されることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載のトルク変動低減装置において、前記支軸は、前記回転軸の回転方向と逆方向に回転されることを特徴とする。

本願の請求項１に記載の発明によれば、トルク変動低減装置は、トルクを伝達する回転軸と一体的に回転するウエイト支持部材と、回転軸の周方向に等間隔に配置され、ウエイト支持部材に回転可能に支持される支軸から偏心した重心位置を有する複数のウエイト部材とを備えると共に、回転軸と支軸とが回転軸に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸と支軸とを連動させる遊星歯車機構を備えている。

これにより、遊星歯車機構を用いて回転軸に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸と支軸とが連動されるので、回転軸に発生するトルク変動を確実に低減することができる。遊星歯車機構を用いることでトルク変動低減装置を径方向にコンパクトに構成することができるので、コンパクトに構成しつつ回転軸に発生するトルク変動を確実に低減することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、支軸に設けられた支軸被駆動ギヤと、支軸被駆動ギヤに噛み合い支軸を駆動させる支軸駆動ギヤとを備え、支軸駆動ギヤは、遊星歯車機構を構成するサンギヤに一体的に設けられることにより、遊星歯車機構の内周側に配置されるサンギヤを出力として該サンギヤに支軸駆動ギヤを一体化することで、比較的簡単な構成によって前記効果を有効に得ることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、支軸は、回転軸の回転方向と同方向に回転されることにより、前記効果を具体的に実現することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、支軸は、回転軸の回転方向と逆方向に回転されることにより、前記効果を具体的に実現することができる。

本発明の第１実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図である。 図１におけるＹ２−Ｙ２線に沿ったトルク変動低減装置の断面図である。 トルク変動低減装置の斜視図である。 トルク変動低減装置の別の斜視図である。 トルク変動低減装置による変動トルクを示すグラフである。 回転軸の回転角度が０度及び４５度であるときのトルク変動低減装置による変動トルクを説明するための説明図である。 回転軸の回転角度が９０度及び１３５度であるときのトルク変動低減装置による変動トルクを説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図であり、図２は、図１におけるＹ２−Ｙ２線に沿ったトルク変動低減装置の断面図、図３は、トルク変動低減装置の斜視図、図４は、トルク変動低減装置の別の斜視図である。なお、図３及び図４では、トルク変動低減装置を構成する遊星歯車機構のキャリヤを省略して示している。

本発明の第１実施形態に係るトルク変動低減装置は、自動車等の車両に搭載される車両用エンジンに適用されてエンジンの出力軸であるクランクシャフトなどのトルクを伝達する回転軸に発生するトルク変動を低減するように構成されている。

本実施形態では、直列４気筒４サイクルエンジン、特に４気筒の全てを作動させる全筒運転と４気筒のうち２気筒のみを作動させる減筒運転とを切換可能に構成された直列４気筒４サイクルエンジンに適用される場合におけるトルク変動低減装置について説明する。

全筒運転と減筒運転とを切換可能に構成された直列４気筒４サイクルエンジンでは、全筒運転時にはクランクシャフトが１回転する間に２回のトルク変動が発生し、減筒運転時にはクランクシャフトが１回転する間に１回のトルク変動が発生する。

エンジンのクランクシャフトに発生するトルク変動は、作動させる気筒数が少ないほど大きく、減筒運転時には全筒運転時に比べて大きくなることから、本実施形態に係るトルク変動低減装置は、減筒運転時にクランクシャフトに発生するトルク変動を低減するように構成されている。

図１から図４に示すように、第１実施形態に係るトルク変動低減装置１０は、トルクを伝達する回転軸１として直列４気筒４サイクルエンジンの出力軸であるクランクシャフト１を備えると共に、回転軸１と一体的に回転するウエイト支持部材１１と、ウエイト支持部材１１にそれぞれ回転可能に支持される４つのウエイト部材２０とを備えている。

ウエイト支持部材１１は、回転軸１の軸方向に離間して２つ設けられている。２つのウエイト支持部材１１は、同一形状を有し、回転軸１の軸方向に離間して同様に配置されている。ウエイト支持部材１１は、回転軸１の軸方向に所定の厚さを有すると共に回転軸１の軸方向から見て略十字形状に形成されている。ウエイト支持部材１１は、中心に形成された略円形状の開口部１１ａの内周面が回転軸１にスプライン嵌合されて回転軸１と一体的に回転するようになっている。

ウエイト支持部材１１はまた、図２に示すように、回転軸１の軸心Ｃ１から半径ｒ１に中心を有する円形状の４つの開口部１１ｂを有している。４つの開口部１１ｂは、同一形状を有して回転軸１の周方向に９０度ごとに等間隔に設けられている。ウエイト部材２０は、ウエイト支持部材１１の開口部１１ｂを介してウエイト支持部材１１に回転可能に支持されている。

ウエイト部材２０は、回転軸１と平行に設けられた支軸２１と、支軸２１に固定されたウエイト２２とを有し、支軸２１は、ウエイト２２の両側に設けられている。支軸２１は、円柱状に形成され、回転軸１の軸心Ｃ１と平行に設けられた軸心Ｃ２を有してウエイト支持部材１１に回転可能に支持されている。ウエイト２２は、図２に示すように、支軸２１の軸心Ｃ２の軸方向から見て軸心Ｃ２から径方向外側に向かって中心角が、これに限定されるものではないが、１２０度で拡がる略扇形状に形成されている。

ウエイト部材２０では、支軸２１とウエイト２２とが一体的に形成されている。ウエイト部材２０は、図２に示すように、支軸２１の軸心Ｃ２から距離ｒ２偏心した重心位置Ｃ３を有し、支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ平面に対して対称に形成されている。４つのウエイト部材２０は、同一形状を有して回転軸１の周方向に９０度ごとに等間隔に配置されている。本実施形態では、ウエイト２２は、略扇形状に形成されているが、ウエイト部材２０が支軸２１の軸心Ｃ２から偏心した重心位置を有する他の形状に形成することも可能である。

トルク変動低減装置１０はまた、ウエイト部材２０の支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５と、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合いウエイト部材２０の支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６と、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とを連動させる遊星歯車機構３０とを備えている。

ウエイト部材２０の支軸２１は、回転軸１の軸方向一方側に配置されたウエイト支持部材１１に支持される部分が該ウエイト支持部材１１よりも軸方向一方側に延びる延設部２１ａを備え、該延設部２１ａに支軸被駆動ギヤ２５が固定して結合されている。支軸駆動ギヤ２６は、ウエイト支持部材１１の軸方向一方側において支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い、回転軸１に軸受５を介して回転可能に支持されている。

遊星歯車機構３０は、支持被駆動ギヤ２５及び支軸駆動ギヤ２６の回転軸１の軸方向一方側に配置されている。遊星歯車機構３０は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤ３１と、サンギヤ３１に噛み合う３つの内側ピニオン３３と、内側ピニオン３３にそれぞれ噛み合う３つの外側ピニオン３４と、内側ピニオン３３及び外側ピニオン３４を回転可能に支持するキャリヤ３５と、外側ピニオン３４に噛み合うリングギヤ３２とで構成されている。

リングギヤ３２の軸方向一方側には動力伝達部材３２ａが一体的に形成されている。動力伝達部材３２ａは、リングギヤ３２から回転軸１の径方向内方に延び、その内周側が回転軸１にスプライン嵌合されている。これにより、遊星歯車機構３０のリングギヤ３２が回転軸１に連結されている。

キャリヤ３５は、内側ピニオン３３を回転可能に支持する内側ピニオンシャフト３５ａと、外側ピニオン３４を回転可能に支持する図示しない外側ピニオンシャフトと、内側ピニオンシャフト３５ａ及び前記外側ピニオンシャフトの両端部を固定して支持するキャリヤ本体３５ｂとを有している。

キャリヤ本体３５ｂは、内側ピニオンシャフト３５ａ及び前記外側ピニオンシャフトにおける回転軸１の軸方向一方側及び軸方向他方側の端部をそれぞれ支持する一方側プレート部３５ｃ及び他方側プレート部３５ｄと、一方側プレート部３５ｃと他方側プレート部３５ｄとを連結する図示しない連結部とで構成されている。

本実施形態では、キャリヤ本体３５ｂの他方側プレート部３５ｄが、回転軸１の径方向外方に延び、その外周側が回転軸１の外周側に配置されるケース３に固定されている。これにより、遊星歯車機構３０のキャリヤ３５がケース３に固定されている。

サンギヤ３１は、回転軸１に軸受５を介して回転可能に支持されている。本実施形態では、サンギヤ３１に、該サンギヤ３１の回転軸１の軸方向他方側に配置される支軸駆動ギヤ２６が一体的に形成されている。

このようにして構成されるトルク変動低減装置１０では、図１及び図２に示すように、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転されると、回転軸１の回転が動力伝達部材３２ａを介して遊星歯車機構３０のリングギヤ３２に入力され、外側ピニオン３４及び内側ピニオン３３を介してサンギヤ３１が回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転される。

サンギヤ３１が回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転されるとき、サンギヤ３１に一体的に形成された支軸駆動ギヤ２６も回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転され、支持被駆動ギヤ２５がウエイト部材２０の支軸２１の軸心Ｃ２周りにＲ１方向と反対方向であるＲ２方向に回転され、ウエイト部材２０は支軸２１の軸心Ｃ２周りにＲ２方向に回転される。ウエイト部材２０はまた、回転軸１と一体的に回転されるウエイト支持部材１１に支持されており、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転されるとき回転軸１と共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転される。

このように、遊星歯車機構３０は、回転軸１に連結されると共に支軸駆動ギヤ２６及び支軸被駆動ギヤ２５を介してウエイト部材２０の支軸２１に連結され、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とを連動させる。トルク変動低減装置１０では、遊星歯車機構３０は、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とを連動させる。

本実施形態では、支軸被駆動ギヤ２５及び支軸駆動ギヤ２６の歯数がともに４０枚に設定され、遊星歯車機構３０を構成するサンギヤ３１及びリングギヤ３２の歯数がそれぞれ５０枚及び１００枚に設定されている。なお、支軸被駆動ギヤ２５、支軸駆動ギヤ２６、並びに遊星歯車機構３０を構成するサンギヤ３１及びリングギヤ３２の歯数は、これに限定されるものでなく、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように適宜設定することが可能である。

図５は、トルク変動低減装置による変動トルクを示すグラフである。図５では、回転軸１の角度位置である回転角度を横軸にとって表し、トルク変動低減装置１０によって回転軸１に発生させる変動トルクを縦軸にとり、変動トルクは、回転軸１の回転方向である場合を上向きに、回転軸１の回転方向と反対方向である場合を下向きにとって表示している。

図５ではまた、直列４気筒４サイクルエンジンの減筒運転時における回転軸１に発生するトルク変動を破線Ｌ２で示しているが、トルク変動低減装置１０は、図５の実線Ｌ１で示すように、回転軸１に発生するトルク変動Ｌ２と逆位相の変動トルクＬ１を発生させる。

本実施形態では、回転軸１は、４気筒のうち両端側の２気筒と中央側の２気筒とが１８０度の位相差で配置された直列４気筒４サイクルエンジンのクランクシャフトであり、減筒運転時にはクランクシャフトが１回転する間に１回のトルク変動が発生し、遊星歯車機構３０は、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように構成されている。

図６は、回転軸の回転角度が０度及び４５度であるときのトルク変動低減装置による変動トルクを説明するための説明図であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、回転軸１の回転位置が０度及び４５度であるときの状態を示している。図７は、回転軸の回転角度が９０度及び１３５度であるときのトルク変動低減装置による変動トルクを説明するための説明図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）はそれぞれ、回転軸１の回転角度が９０度及び１３５度であるときの状態を示している。

図６及び図７では、トルク変動低減装置１０のウエイト部材２０、支軸被駆動ギヤ２５及び支軸駆動ギヤ２６を模式的に示し、ウエイト部材２０に作用する遠心力Ｆ１をそれぞれ、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２にとって表示している。

図６（ａ）に示すように、例えば直列４気筒４サイクルエンジンの第１気筒のピストンが上死点にあるときなど、回転軸１の回転角度が０度であるときに、４つのウエイト部材２０はそれぞれ支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶラインが回転軸１の軸心Ｃ１を通るように位置付けられる。

そして、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転されるとき、支軸駆動ギヤ２６が回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に２回転され、支軸被駆動ギヤ２６がウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ２方向に２回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転され、ウエイト部材２０は、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ２方向に２回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転される。

本実施形態では、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転されるときに、ウエイト部材２０は、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ１方向と反対方向に２回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転され、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは回転方向が逆方向に回転され、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは１：−１の回転比となるように連動されている。なお、回転方向が反対方向である場合にはマイナス（−）として表している。

回転軸１が軸心Ｃ１周りに回転されるとき、ウエイト部材２０にはそれぞれ、支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ方向に遠心力Ｆ１が作用し、ウエイト部材２０に作用する遠心力Ｆ１がそれぞれウエイト部材２０の支軸２１からウエイト支持部材１１に伝達される。

図６（ａ）に示すように、回転軸１の回転角度が０度であるとき、ウエイト部材２０にはそれぞれ支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ方向に遠心力Ｆ１が作用し、この遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向外方に向かう力Ｆ１のみを有し、回転軸１の周方向の力がゼロとなる。

そして、ウエイト支持部材１１に伝達される４つのウエイト部材２０にそれぞれ作用する遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向外方に向かう力Ｆ１がそれぞれ打ち消し合って回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による径方向の力がゼロとなると共に、回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による回転軸１の周方向の力がゼロとなり、図５のＳ１で示すトルク変動低減装置１０による変動トルクを発生させる。

回転軸１が軸心Ｃ１周りに回転され、図６（ｂ）に示すように、回転軸１の回転角度が４５度であるとき、ウエイト部材２０にはそれぞれ支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ方向に遠心力Ｆ１が作用し、この遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向外方に向かう力Ｆ２と回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ３とに分解される。

回転軸１の回転角度が４５度であるとき、ウエイト支持部材１１に伝達される４つのウエイト部材２０にそれぞれ作用する遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向外方に向かう力Ｆ２がそれぞれ打ち消し合って回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による径方向の力がゼロとなる一方、回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による周方向の力は回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ３がそれぞれ作用し、図５のＳ２で示すトルク変動低減装置１０による変動トルクを発生させる。

回転軸１が軸心Ｃ１周りにさらに回転され、図７（ａ）に示すように、回転軸１の回転角度が９０度であるとき、ウエイト部材２０にはそれぞれ支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ方向に遠心力Ｆ１が作用し、この遠心力Ｆ１は、回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ１のみを有し、回転軸１の径方向の力がゼロとなる。

回転軸１の回転角度が９０度であるとき、ウエイト支持部材１１に伝達される４つのウエイト部材２０にそれぞれ作用する遠心力Ｆ１は、回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による回転軸１の径方向の力がゼロとなる一方、回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による周方向の力は回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ１がそれぞれ作用し、図５のＳ３で示すトルク変動低減装置１０による変動トルクを発生させる。

回転軸１が軸心Ｃ１周りにさらに回転され、図７（ｂ）に示すように、回転軸１の回転角度が１３５度であるとき、ウエイト部材２０にはそれぞれ支軸２１の軸心Ｃ２と重心位置Ｃ３とを結ぶ方向に遠心力Ｆ１が作用し、この遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向内方に向かう力Ｆ２と回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ３とに分解される。

回転軸１の回転角度が１３５度であるとき、ウエイト支持部材１１に伝達される４つのウエイト部材２０にそれぞれ作用する遠心力Ｆ１は、回転軸１の径方向内方に向かう力Ｆ２はそれぞれ打ち消し合って回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による径方向の力がゼロとなる一方、回転軸１に作用する遠心力Ｆ１による周方向の力は回転軸１の回転方向と反対方向の周方向の力Ｆ３がそれぞれ作用し、図５のＳ４で示すトルク変動低減装置１０による変動トルクを発生させる。

このように、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転されるとき、ウエイト部材２０は、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ２方向に２回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に１回転され、ウエイト部材２０に作用する遠心力Ｆ１がそれぞれウエイト部材２０の支軸２１を介してウエイト支持部材１１に伝達され、図５の実線Ｌ１で示すように、トルク変動低減装置１０は、回転軸１に発生するトルク変動Ｌ２と逆位相の変動トルクを発生させる。

本実施形態では、トルク変動低減装置１０は、直列４気筒４サイクルエンジンにおける減筒運転時にクランクシャフトに発生するトルク変動に対してその逆位相の変動トルクを発生させてトルク変動を低減するようになっているが、例えば直列６気筒４サイクルエンジンにおける減筒運転時などにも適用することができる。

例えば直列６気筒４サイクルエンジンにおける減筒運転時に適用する場合、直列６気筒４サイクルエンジンにおける減筒運転時にクランクシャフトに発生するトルク変動に対してその逆位相の変動トルクを発生させるようにトルク変動低減装置１０の遊星歯車機構３０を構成する回転要素３１、３２の歯数や支軸被駆動ギヤ２５及び支軸駆動ギヤ２６の歯数が適宜設定されると共に回転軸１に発生するトルク変動とトルク変動低減装置１０によって発生させる変動トルクとの位相合せが適宜調整される。

このように、本実施形態に係るトルク変動低減装置１０では、トルクを伝達する回転軸１と一体的に回転するウエイト支持部材１１と、回転軸１の周方向に等間隔に配置され、ウエイト支持部材１１に回転可能に支持される支軸２１から偏心した重心位置Ｃ３を有する複数のウエイト部材２０とを備えると共に、回転軸１と支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とを連動させる遊星歯車機構３０を備えている。

これにより、遊星歯車機構３０を用いて回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とが連動されるので、回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。遊星歯車機構３０を用いることでトルク変動低減装置１０を径方向にコンパクトに構成することができるので、コンパクトに構成しつつトルク変動を確実に低減することができる。

また、支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５と、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６とを備え、支軸駆動ギヤ２６は、遊星歯車機構３０を構成するサンギヤ３１に一体的に設けられることにより、遊星歯車機構３０の内周側に配置されるサンギヤ３１を出力として該サンギヤ３１に支軸駆動ギヤ２６を一体化することで、比較的簡単な構成によってコンパクトに構成しつつ回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。

第１実施形態に係るトルク変動低減装置１０は、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とを連動させる遊星歯車機構３０が、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いているが、シングルピニオン型の遊星歯車機構を用いることも可能である。

図８は、本発明の第２実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図である。第２実施形態に係るトルク変動低減装置５０は、第１実施形態に係るトルク変動低減装置１０と、遊星歯車機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いること以外は同様であるので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態に係るトルク変動低減装置５０についても、図８に示すように、回転軸１と一体的に回転するウエイト支持部材１１と、ウエイト支持部材１１にそれぞれ回転可能に支持されると共に回転軸１の周方向に等間隔に配置され、支軸２１から偏心した重心位置Ｃ３を有する複数のウエイト部材２０とを備えている。

トルク変動低減装置５０はまた、支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５と、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６とを備えると共に、回転軸１と支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とを連動させる遊星歯車機構６０を備えている。

遊星歯車機構６０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤ６１と、サンギヤ６１に噛み合う３つのピニオン６３と、ピニオン６３を回転可能に支持するキャリヤ６５と、ピニオン６３に噛み合うリングギヤ６２とで構成されている。

リングギヤ６２は、リングギヤ６２に一体的に形成された動力伝達部材３２ａを介して回転軸１に連結されている。キャリヤ６５は、ピニオン６３を回転可能に支持するピニオンシャフト６５ａとピニオンシャフト６５ａの両端部を固定して支持するキャリヤ本体６５ｂとを有し、回転軸１の外周側に配置されるケース３に固定されている。サンギヤ６１には、支軸駆動ギヤ２６が一体的に形成されている。

本実施形態では、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転されるときに、ウエイト部材２０は、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ１方向と同一方向に回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転され、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは回転方向が同方向に回転される。

トルク変動低減装置５０についても、遊星歯車機構６０は、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とを連動させる。

本実施形態では、直列４気筒４サイクルエンジンの減筒運転時に回転軸１に発生するトルク変動を低減するように、遊星歯車機構６０を用いて回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは１：１の回転比となるように連動される。

トルク変動低減装置５０の遊星歯車機構６０を構成する回転要素６１、６２の歯数や支軸駆動ギヤ２５及び支軸被駆動ギヤ２６の歯数が適宜設定されると共に、回転軸１に発生するトルク変動とトルク変動低減装置５０によって発生させる変動トルクとの位相合せが適宜調整される。

本実施形態に係るトルク変動低減装置５０においても、遊星歯車機構６０を用いて回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とが連動されるので、回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。遊星歯車機構６０を用いることでトルク変動低減装置５０を径方向にコンパクトに構成することができるので、コンパクトに構成しつつ回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。

また、支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６とを備え、支軸駆動ギヤ２６は、遊星歯車機構６０を構成するサンギヤ６１に一体的に設けられることにより、遊星歯車機構６０の内周側に配置されるサンギヤ６１を出力として該サンギヤ６１に支軸駆動ギヤ２６を一体化することで、比較的簡単な構成によってコンパクトに構成しつつトルク変動を確実に低減することができる。

第２実施形態に係るトルク変動低減装置５０は、遊星歯車機構６０としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を用い、リングギヤ６２が回転軸１に連結され、キャリヤ６５がケース３に固定されているが、キャリヤを回転軸１に連結し、リングギヤをケース３に固定することも可能である。

図９は、本発明の第３実施形態に係るトルク変動低減装置の断面図である。第３実施形態に係るトルク変動低減装置７０は、第２実施形態に係るトルク変動低減装置５０と、遊星歯車機構を構成するキャリヤが回転軸１に連結されると共にリングギヤがケース３に固定されること以外は同様であるので、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

第３実施形態に係るトルク変動低減装置７０についても、図９に示すように、回転軸１と一体的に回転するウエイト支持部材１１と、ウエイト支持部材１１にそれぞれ回転可能に支持されると共に回転軸１の周方向に等間隔に配置され、支軸２１から偏心した重心位置Ｃ３を有する複数のウエイト部材２０とを備えている。

トルク変動低減装置７０はまた、支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５と、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６とを備えると共に、回転軸１と支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とを連動させる遊星歯車機構８０を備えている。

遊星歯車機構８０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤ８１と、サンギヤ８１に噛み合う３つのピニオン８３と、ピニオン８３を回転可能に支持するキャリヤ８５と、ピニオン８３に噛み合うリングギヤ８２とで構成されている。

リングギヤ８２は、回転軸１の外周側に配置されるケース３に固定されている。キャリヤ８５は、ピニオン８３を回転可能に支持するピニオンシャフト８５ａとピニオンシャフト８５ａの両端部を固定して支持するキャリヤ本体８５ｂとを有し、キャリヤ本体８５ｂに一体的に形成された動力伝達部材８５ｃを介して回転軸１に連結されている。サンギヤ８１には、支軸駆動ギヤ２６が一体的に形成されている。

本実施形態では、回転軸１が軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転されるときに、ウエイト部材２０は、ウエイト部材２０の軸心Ｃ２周りにＲ１方向と反対方向のＲ２方向に回転されると共に回転軸１の軸心Ｃ１周りにＲ１方向に回転され、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは回転方向が逆方向に回転される。

トルク変動低減装置７０についても、遊星歯車機構８０は、回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とが回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とを連動させる。

本実施形態では、直列４気筒４サイクルエンジンの減筒運転時に回転軸１に発生するトルク変動を低減するように、遊星歯車機構８０を用いて回転軸１とウエイト部材２０の支軸２１とは１：−１の回転比となるように連動される。

トルク変動低減装置７０の遊星歯車機構８０を構成する回転要素８１、８２の歯数や支軸駆動ギヤ２５及び支軸被駆動ギヤ２６の歯数が適宜設定されると共に、回転軸１に発生するトルク変動とトルク変動低減装置７０によって発生させる変動トルクとの位相合せが適宜調整される。

本実施形態に係るトルク変動低減装置７０においても、遊星歯車機構８０を用いて回転軸１に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように回転軸１と支軸２１とが連動されるので、回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。遊星歯車機構８０を用いることでトルク変動低減装置７０を径方向にコンパクトに構成することができるので、コンパクトに構成しつつ回転軸１に発生するトルク変動を確実に低減することができる。

また、支軸２１に設けられた支軸被駆動ギヤ２５、支軸被駆動ギヤ２５に噛み合い支軸２１を駆動させる支軸駆動ギヤ２６とを備え、支軸駆動ギヤ２６は、遊星歯車機構８０を構成するサンギヤ８１に一体的に設けられることにより、遊星歯車機構８０の内周側に配置されるサンギヤ８１を出力として該サンギヤ８１に支軸駆動ギヤ２６を一体化することで、比較的簡単な構成によってコンパクトに構成しつつトルク変動を確実に低減することができる。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

以上のように、本発明によれば、回転軸に発生するトルク変動を低減するトルク変動低減装置においてコンパクトに構成しつつトルク変動を確実に低減することが可能となるから、例えば車両に搭載されるエンジンの出力軸に発生するトルク変動を低減する場合など、車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 回転軸
１０、５０、７０ トルク変動低減装置
１１ ウエイト支持部材
２０ ウエイト部材
２１ 支軸
２５ 支軸被駆動ギヤ
２６ 支軸駆動ギヤ
３０、６０、８０ 遊星歯車機構
３１、６１、８１ サンギヤ
３２、６２、８２ リングギヤ
３３、３４、６３、８３ ピニオン
３５、６５、８５ キャリヤ

Claims (4)

1. トルクを伝達する回転軸と、前記回転軸と一体的に回転するウエイト支持部材と、前記ウエイト支持部材にそれぞれ回転可能に支持されると共に前記回転軸の周方向に等間隔に配置された複数のウエイト部材であって、前記ウエイト部材がそれぞれ前記回転軸に平行に設けられると共に前記ウエイト支持部材に回転可能に支持される支軸から偏心した重心位置を有する複数のウエイト部材とを備えたトルク変動低減装置であって、
   前記回転軸に連結されると共に前記支軸に連結され、前記回転軸と前記支軸とが前記回転軸に発生するトルク変動と逆位相の変動トルクを発生させる所定の回転比となるように前記回転軸と前記支軸とを連動させる遊星歯車機構を備えている、
   ことを特徴とするトルク変動低減装置。
2. 前記支軸に設けられた支軸被駆動ギヤと、
   前記支軸被駆動ギヤに噛み合い前記支軸を駆動させる支軸駆動ギヤと、
   を備え、
   前記支軸駆動ギヤは、前記遊星歯車機構を構成するサンギヤに一体的に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトルク変動低減装置。
3. 前記支軸は、前記回転軸の回転方向と同方向に回転される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルク変動低減装置。
4. 前記支軸は、前記回転軸の回転方向と逆方向に回転される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルク変動低減装置。

Images