JP2020034077A - 内燃機関のバランサ装置 - Google Patents
内燃機関のバランサ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020034077A JP2020034077A JP2018160567A JP2018160567A JP2020034077A JP 2020034077 A JP2020034077 A JP 2020034077A JP 2018160567 A JP2018160567 A JP 2018160567A JP 2018160567 A JP2018160567 A JP 2018160567A JP 2020034077 A JP2020034077 A JP 2020034077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- driven gear
- balancer
- drive gear
- pitch circle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Gear Transmission (AREA)
Abstract
【課題】ギヤの歯打ち音を低減することのできる内燃機関のバランサ装置を提供する。【解決手段】バランサ装置10は、クランクシャフト100の端部に設けられたドライブギヤ110と噛み合うドリブンギヤ30が設けられたバランサシャフト20を有している。ドリブンギヤ30のピッチ円は、ドリブンギヤ30の回転中心からピッチ円までの距離が増加から減少に転ずる極大点を有した形状をなしている。ドリブンギヤ30とドライブギヤ110との歯打ち音が発生するタイミングにおいて、ドリブンギヤ30のピッチ円の極大点に位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようにドリブンギヤ30とドライブギヤ110との組み付け位相を設定する。【選択図】図1
Description
この発明は、内燃機関のバランサ装置に関する。
機関振動を抑えるために、クランクシャフトと同期して回転するバランサシャフトを有したバランサ装置を備える内燃機関が知られている。例えば特許文献1に記載のバランサ装置は、内燃機関のクランクシャフトの端部に設けられたドライブギヤと、機関振動を抑えるバランサマスを有しており端部にドライブギヤと噛み合うドリブンギヤが設けられたバランサシャフトとを有している。
ところで、内燃機関のクランクシャフトの回転速度は一定ではなく変動している。そのため、バランサ装置を備える内燃機関では、クランクシャフトのドライブギヤに設けられた歯部とバランサシャフトのドリブンギヤに設けられた歯部とが衝突することにより歯打ち音が生じてしまう。
上記課題を解決する内燃機関のバランサ装置は、内燃機関のクランクシャフトの軸方向端部に設けられたドライブギヤと、機関振動を抑えるバランサマスを有しており端部に前記ドライブギヤと噛み合うドリブンギヤが設けられたバランサシャフトとを有している。そして、前記ドライブギヤ及び前記ドリブンギヤのいずれか一方のギヤを第1ギヤとし、他方のギヤを第2ギヤとしたときに、前記第1ギヤのピッチ円は、前記第1ギヤの回転中心から前記ピッチ円までの距離が増加から減少に転ずる極大点を有した形状をなしている。そして、前記第1ギヤと前記第2ギヤとの歯打ち音が発生するタイミングにおいて前記ピッチ円の前記極大点に位置する歯部が前記第2ギヤと噛み合うように前記第1ギヤと前記第2ギヤとの組み付け位相が設定されている。
同構成によれば、第1ギヤと第2ギヤとの歯打ち音が発生するタイミングにおいて第1ギヤの極大点に位置する歯部が第2ギヤと噛み合うようになっている。ここで、ピッチ円において上記極大点となる位置は、第1ギヤの回転中心からピッチ円までの距離が最も長くなる位置であるため、この位置の歯部と第2ギヤとが噛み合うときのバックラッシュは、極大点とは異なる部位に位置する歯部と第2ギヤとが噛み合う場合と比較して小さくなる。従って、第1ギヤと第2ギヤとの歯打ち音を低減することができる。
以下、内燃機関のバランサ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態のバランサ装置10は、直列3気筒の内燃機関に設けられる装置となっている。
図1に示すように、内燃機関のクランクシャフト100は、クランクケースに対して回転可能に支持される複数のジャーナル100aを備えている。それらジャーナル100aの中心軸線Nは、クランクシャフト100の中心軸線と一致しており、その中心軸線Nが延びる方向がクランクシャフト100の軸方向になっている。
クランクシャフト100の軸方向端部には、中心軸線Nと同軸上に略円柱状の軸100fが突出して設けられている。
軸100fには、外周に歯部114を有した円板状のドライブギヤ110が固定されている。ドライブギヤ110の中心軸線は上記中心軸線Nと一致しており、中心軸線Nはドライブギヤ110の回転中心になっている。また、ドライブギヤ110のピッチ円直径は一定になっている。このドライブギヤ110は、機関振動を抑えるバランサ装置10の一部を構成している。
軸100fには、外周に歯部114を有した円板状のドライブギヤ110が固定されている。ドライブギヤ110の中心軸線は上記中心軸線Nと一致しており、中心軸線Nはドライブギヤ110の回転中心になっている。また、ドライブギヤ110のピッチ円直径は一定になっている。このドライブギヤ110は、機関振動を抑えるバランサ装置10の一部を構成している。
隣り合うジャーナル100aの間には、一対のクランクアーム100bが配設されており、一対のクランクアーム100bの間には、内燃機関のコネクティングロッドが組み付けられるクランクピン100cが配設されている。本実施形態の内燃機関は直列3気筒であるため、クランクシャフト100にはクランクピン100cが3つ設けられている。
また、3つの気筒をそれぞれ第1気筒、第2気筒、第3気筒としたときに、ドライブギヤ110に最も近い位置に設けられたクランクピン100cには第1気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。また、ドライブギヤ110から最も遠い位置に設けられたクランクピン100cには第3気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。そして、残りのクランクピン100cには第2気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。なお、本実施形態では各気筒の点火順序が、第1気筒、第2気筒、第3気筒の順になっており、点火間隔は240°CA毎になっている。
クランクシャフト100の下方には、内燃機関のピストンの運動に伴って生じるクランクシャフト100の振動(機関振動)を抑制するバランサシャフト20が配置されている。このバランサシャフト20は、上記バランサ装置10の一部を構成している。
バランサシャフト20は、棒状のシャフト本体22を備えている。このシャフト本体22は、図示しないバランサハウジングに対して回転可能に支持されている。シャフト本体22の中心軸線Jはクランクシャフト100の軸方向に沿っており、その中心軸線Jが延びる方向がシャフト本体22の軸方向になっている。
シャフト本体22の軸方向端部には、上記ドライブギヤ110に噛み合う歯部34を外周に有した円板状のドリブンギヤ30が固定されている。このドリブンギヤ30の中心軸線は上記中心軸線Jと一致しており、中心軸線Jはドリブンギヤ30の回転中心になっている。また、ドライブギヤ110とドリブンギヤ30とは歯数が同じになっており、それらドライブギヤ110及びドリブンギヤ30は等速で回転する。
図2に示すように、本実施形態のドライブギヤ110はクランクシャフト100の回転と同期して時計回りCR方向に回転する。また、ドリブンギヤ30はドライブギヤ110の回転と同期して反時計回りAR方向に回転する。
図1及び図2に示すように、シャフト本体22の軸方向端部であってドリブンギヤ30の隣りには、機関振動を抑える第1バランサマス24が固定されている。第1バランサマス24は、シャフト本体22の軸方向からの平面視で扇形状をなしている(図2参照)。
図1に示すように、シャフト本体22の軸方向端部であって第1バランサマス24が固定されている端部に対して反対側に位置する端部にも、機関振動を抑える第2バランサマス28が固定されている。第2バランサマス28の形状は、第1バランサマス24の形状と同じになっている。なお、第2バランサマス28は、シャフト本体22の周方向に関して、第1バランサマス24とは180度反対側の位置に設けられている。
図3に、ドリブンギヤ30のピッチ円Paを一点鎖線にて示す。なお、図3には、参考して、ドリブンギヤ30の回転中心(中心軸線J)からドリブンギヤ30のピッチ円までの距離Rbが一定で変化しないピッチ円Pb、つまりピッチ円直径が一定のピッチ円Pbを破線で示している。
この図3に一点鎖線にて示すように、ドリブンギヤ30のピッチ円Paは、ドリブンギヤ30の回転中心(中心軸線J)からピッチ円Paまでの距離Raが増加から減少に転ずる極大点を3つ有した形状となるように、ドリブンギヤ30の歯部34は形成されている。それら3つの極大点を、図3において反時計周りAR方向にそれぞれ第1極大点A、第2極大点B、第3極大点Cとしたときに、各極大点A、B、Cはピッチ円Paの周方向において120°毎に設けられている。また、ドリブンギヤ30の回転中心から第1極大点Aまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第2極大点Bまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第3極大点Cまでの距離Raとは、ともに同じ長さとなるように歯部34は形成されている。
そして、ドリブンギヤ30とドライブギヤ110との歯打ち音が発生するタイミングにおいて、ピッチ円Paの各極大点A、B、Cに位置するドリブンギヤ30の歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようにドリブンギヤ30とドライブギヤ110との位相を合わせた状態で、それらドリブンギヤ30及びドライブギヤ110はバランサシャフト20やクランクシャフト100に組み付けられている。
本発明者は、上記歯打ち音が発生するタイミングに関して、各気筒の膨張行程毎に上記歯打ち音が顕著に発生することを確認している。また、そうした歯打ち音の音圧は、内燃機関の機関回転速度がバランサシャフト20の共振回転数になっているときに最も大きくなることも本発明者は確認している。
そこで、以下では、内燃機関の機関回転速度がバランサシャフト20の共振回転数になっているときにおいて各気筒の膨張行程の途中で歯打ち音が顕著に発生するタイミングを「歯打ち音発生タイミング」という。そして、第1気筒の歯打ち音発生タイミングでは、第1極大点Aに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようにドリブンギヤ30とドライブギヤ110との組み付け位相が合わせられている。
これにより、第2気筒の歯打ち音発生タイミングでは、第1気筒の歯打ち音発生タイミングから図3において反時計周りAR方向にドリブンギヤ30が240°CA回転しているため、第2極大点Bに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようになる。そして、第3気筒の歯打ち音発生タイミングでは、第2気筒の歯打ち音発生タイミングから図3において反時計周りAR方向にドリブンギヤ30が240°CA回転しているため、第3極大点Cに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようになる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(1)各気筒での歯打ち音発生タイミングでは、ドリブンギヤ30の各極大点A、B、Cに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようになっている。ここで、ドリブンギヤ30のピッチ円Paにおいて極大点(第1極大点A、第2極大点B、第3極大点C)となる位置は、当該ピッチ円Paにおいてドリブンギヤ30の回転中心からピッチ円Paまでの距離Raが最も長くなる位置である。そのため、この距離Raが最も長くなる位置の歯部34とドライブギヤ110とが噛み合うときのバックラッシュは、それら各極大点A、B、Cとは異なる部位に位置する歯部34とドライブギヤ110とが噛み合う場合と比較して小さくなる。従って、各気筒の膨張行程で発生する歯打ち音を低減することができる。
(1)各気筒での歯打ち音発生タイミングでは、ドリブンギヤ30の各極大点A、B、Cに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようになっている。ここで、ドリブンギヤ30のピッチ円Paにおいて極大点(第1極大点A、第2極大点B、第3極大点C)となる位置は、当該ピッチ円Paにおいてドリブンギヤ30の回転中心からピッチ円Paまでの距離Raが最も長くなる位置である。そのため、この距離Raが最も長くなる位置の歯部34とドライブギヤ110とが噛み合うときのバックラッシュは、それら各極大点A、B、Cとは異なる部位に位置する歯部34とドライブギヤ110とが噛み合う場合と比較して小さくなる。従って、各気筒の膨張行程で発生する歯打ち音を低減することができる。
(2)各極大点A、B、Cとは異なる部位に位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合う際には、各極大点A、B、Cに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合う場合と比較してバックラッシュが大きくなる。そのため、そうしたバックラッシュが大きくなる部位では、ドリブンギヤ30とドライブギヤ110とが噛み合う部分のフリクションを低減することができる。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ドリブンギヤ30の回転中心から第1極大点Aまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第2極大点Bまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第3極大点Cまでの距離Raとは同じ長さとなるようにした。この他、ドリブンギヤ30の回転中心から各極大点A、B、Cまでの距離Raを、歯打ち音の音圧が大きい気筒ほど長くなるようにしてもよい。この場合には、歯打ち音の音圧が大きい気筒ほど、極大点に位置する歯部34とドライブギヤ110とが噛み合うときのバックラッシュは小さくなるため、歯打ち音の音圧に合わせてバックラッシュを調整することができる。
・ドリブンギヤ30の回転中心から第1極大点Aまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第2極大点Bまでの距離Raと、ドリブンギヤ30の回転中心から第3極大点Cまでの距離Raとは同じ長さとなるようにした。この他、ドリブンギヤ30の回転中心から各極大点A、B、Cまでの距離Raを、歯打ち音の音圧が大きい気筒ほど長くなるようにしてもよい。この場合には、歯打ち音の音圧が大きい気筒ほど、極大点に位置する歯部34とドライブギヤ110とが噛み合うときのバックラッシュは小さくなるため、歯打ち音の音圧に合わせてバックラッシュを調整することができる。
・上述した「歯打ち音発生タイミング」は、内燃機関の機関回転速度がバランサシャフト20の共振回転数になっているときにおいて各気筒の膨張行程の途中で歯打ち音が顕著に発生するタイミングであった。この他にも、他のタイミングで歯打ち音が発生するタイミングにおいて各極大点A、B、Cに位置する歯部34がドライブギヤ110と噛み合うようにドリブンギヤ30とドライブギヤ110との組み付け位相を設定してもよい。この場合でも、そうした他のタイミングで発生する歯打ち音を低減することができる。
・各極大点A、B、Cはピッチ円Paの周方向において120°毎に設けられていたが、各気筒において歯打ち音の発生タイミングが異なる場合には、ピッチ円Paの周方向における各極大点A、B、Cの配設角度を異ならせてもよい。
・ドリブンギヤ30のピッチ円Paに設けた上記極大点の数は3つであったが、極大点の数を2つにしたり、1つにしたりしてもよい。また、極大点の数を4つ以上にしてもよい。
・バランサシャフト20におけるバランサマスの配設位置や、バランサマスの形状は適宜変更することができる。
・上記実施形態では、ドリブンギヤ30のピッチ円直径を一定にしてドリブンギヤ30に各極大点A、B、Cを設けた。この他、ドリブンギヤ30のピッチ円直径を一定にしてドライブギヤ110に上記各極大点A、B、Cを設けてもよい。この場合でも上記実施形態と同一の作用効果を得ることができる。また、ドリブンギヤ30及びドライブギヤ110の双方に上記の各極大点A、B、Cを設けてもよい。この場合でも、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
・上記実施形態では、ドリブンギヤ30のピッチ円直径を一定にしてドリブンギヤ30に各極大点A、B、Cを設けた。この他、ドリブンギヤ30のピッチ円直径を一定にしてドライブギヤ110に上記各極大点A、B、Cを設けてもよい。この場合でも上記実施形態と同一の作用効果を得ることができる。また、ドリブンギヤ30及びドライブギヤ110の双方に上記の各極大点A、B、Cを設けてもよい。この場合でも、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
・上記のバランサ装置10は直列3気筒の内燃機関に適合されていたが、他の気筒配列や気筒数を有する内燃機関であっても同様に適用することができる。すなわちドライブギヤ110及びドリブンギヤ30のいずれか一方のギヤを第1ギヤとし、他方のギヤを第2ギヤとする。その第1ギヤのピッチ円には上記の極大点を設ける。そして、第1ギヤと第2ギヤとの歯打ち音が発生するタイミングにおいて第1ギヤの上記極大点に位置する歯部が第2ギヤと噛み合うように第1ギヤと第2ギヤとの組み付け位相を設定すれば、他の気筒配列や気筒数を有する内燃機関であっても上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。
10…バランサ装置、20…バランサシャフト、22…シャフト本体、24…第1バランサマス、28…第2バランサマス、30…ドリブンギヤ、34…歯部、100…クランクシャフト、100a…ジャーナル、100b…クランクアーム、100c…クランクピン、100f…軸、110…ドライブギヤ、114…歯部、J…シャフト本体の中心軸線、N…ジャーナルの中心軸線、Pa…ドリブンギヤのピッチ円。
Claims (1)
- 内燃機関のクランクシャフトの軸方向端部に設けられたドライブギヤと、機関振動を抑えるバランサマスを有しており端部に前記ドライブギヤと噛み合うドリブンギヤが設けられたバランサシャフトと、を有するバランサ装置であって、
前記ドライブギヤ及び前記ドリブンギヤのいずれか一方のギヤを第1ギヤとし、他方のギヤを第2ギヤとしたときに、前記第1ギヤのピッチ円は、前記第1ギヤの回転中心から前記ピッチ円までの距離が増加から減少に転ずる極大点を有した形状をなしており、
前記第1ギヤと前記第2ギヤとの歯打ち音が発生するタイミングにおいて前記ピッチ円の前記極大点に位置する歯部が前記第2ギヤと噛み合うように前記第1ギヤと前記第2ギヤとの組み付け位相が設定されている
内燃機関のバランサ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018160567A JP2020034077A (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 内燃機関のバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018160567A JP2020034077A (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 内燃機関のバランサ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020034077A true JP2020034077A (ja) | 2020-03-05 |
Family
ID=69667565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018160567A Pending JP2020034077A (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 内燃機関のバランサ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020034077A (ja) |
-
2018
- 2018-08-29 JP JP2018160567A patent/JP2020034077A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106460657B (zh) | 具有可变压缩比的内燃机 | |
JPH0743776U (ja) | 内燃機関の振動消去装置 | |
JP2020034077A (ja) | 内燃機関のバランサ装置 | |
JP2009114959A (ja) | クランク装置 | |
JP2019519714A (ja) | 圧縮比を変化させるための改良されたシステムを備えた熱機関 | |
JP2010169045A (ja) | 多気筒内燃機関におけるバランス装置 | |
JP5571358B2 (ja) | 内燃機関におけるバランス装置 | |
US5615586A (en) | Cam device | |
WO2010053055A1 (ja) | V型内燃機関 | |
JP2009281458A (ja) | バランサ装置を備える内燃機関 | |
JP2006207505A (ja) | 可変圧縮比内燃機関 | |
JP2011169269A (ja) | 内燃機関における低騒音ギヤ構造 | |
JP6233256B2 (ja) | 内燃機関の動弁装置 | |
JP2007285495A (ja) | 内燃機関 | |
JP2013194555A (ja) | 可変動弁装置 | |
JP5333171B2 (ja) | 可変圧縮比エンジン | |
JP6951265B2 (ja) | ギヤ装置 | |
CN109611512B (zh) | 发动机曲轴的平衡结构 | |
JP2019199884A (ja) | バランサシャフト | |
JP2017180545A (ja) | 内燃機関のフライホイール | |
JP2019157747A (ja) | 内燃機関 | |
JP2018048595A (ja) | 内燃機関用リンク機構のアクチュエータ | |
JP4016956B2 (ja) | エンジンの可変動弁機構及びその制御装置 | |
JP6380097B2 (ja) | 車両用振動低減装置 | |
JP2019183949A (ja) | 内燃機関 |