JP2020165456A

JP2020165456A - 多気筒内燃機関

Info

Publication number: JP2020165456A
Application number: JP2019064352A
Authority: JP
Inventors: 健二石本; Kenji Ishimoto
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP6975193B2

Abstract

【課題】クランク軸を、回転バランスを確保しつつ軽量化する。【解決手段】３気筒の場合、第１クランクアーム６と第３クランクアーム１０にはバランスウエイト１２，１３を設けているが、第２クランクアーム８にはバランスウエイトを設けていない。そして、クランク軸１の一端に固定されたクランクプーリ１４と、クランク軸１の他端に固定されたセンシングプレート１７との重心１９，２０を、第２クランクアーム８の突出方向と反対側に位置させることにより、第２クランクアーム８に設けるべきバランスウエイト２１を、クランクプーリ１４及びセンシングプレート１７に代替させている。【選択図】図２

Description

本願発明は多気筒内燃機関に関するものであり、クランク軸のバランス構造に特徴を有している。

クランク軸はピストンの往復動を回転運動に変換するものであるため、クランクアームやコンロッドの動きによってアンバランスな慣性力が発生するという問題がある。そこで、クランクアームにバランスウエイト（カウンタウエイト）を設けて慣性力を抑制している（例えば特許文献１）。また、クランク軸とは異なる部位にバランス装置を設ける場合もある。

特開２０１２−２４７０４４号公報

特許文献１を初めてとして、通常は、クランク軸単体としてバランスを完結させており、そこで、各クランクアームにそれぞれバランスウエイトを設けている。しかし、バランスウエイトは慣性力を抑制するためのものであってそれ自体は回転の仕事に貢献しているものではないため、フリクション低減等の点からは、可能な限り軽量化するのが好ましい。

しかし、特許文献１のようにクランク軸単体としてバランスを取っていると、バランスウエイトの重量（質量）は、気筒数やピストンの重量、コンロッドの重量との関係でおのずと決まってくるため、軽量化は困難であった。

本願発明は、このような現状を改善しようとするものである。

本願発明は多気筒内燃機関に係るもので、この多気筒内燃機関は、
「クランク軸が、タイミングチェーンを配置される側に位置したフロントジャーナルと、ミッションが配置される側に位置したリアジャーナルと、前記フロントジャーナルとリアジャーナルとの間に位置した少なくとも１本の中間ジャーナルと、隣り合ったジャーナルにそれぞれ一対ずつのクランクアームを介して連結された複数本のクランクピンとを有する構造になっており、
前記フロントジャーナルに設けた前向き突出部にクランクプーリが固定されて、前記リアジャーナルに設けた後ろ向き突出部に、クランク軸の回転数を検出するためのセンシングプレートが固定されている」」
という基本構成になっている。

そして、上記基本構成において、
「前記クランクプーリとセンシングプレートとは重心を同じ方向に偏心させており、前記クランクプーリ及びセンシングプレートの重心を、複数対のクランクアームのうち一対のクランクピンがクランク軸心から突出した方向と反対側に位置させている」
という特徴を有している。

クランクプーリ及びセンシングプレートの重心を偏心させるに当たっては、軸心を挟んだ片側に穴を空けたり、軸心を挟んだ一方は薄くて他方は厚くなるように厚さを変えたりするなどして、重量は増加させずに偏心させることが望ましい。

本願発明によると、クランクプーリ及びセンシングプレートの重心が一対のクランクピンの突出向と反対側に位置しているため、クランクプーリ及びセンシングプレートが、一対のクランクアームに対するバランスウエイトとして機能する。

すなわち、内燃機関に必要なクランクプーリとセンシングプレートとがクランク軸に対する外部バランスウエイトとして機能しているのであり、これにより、慣性力を抑制してクランク軸の円滑な回転を図りつつ、内燃機関を軽量化できる。その結果、内燃機関の高速回転性能を損なうことなく燃費を向上できる。

また、本願発明のようにセンシングプレートをリアジャーナルに設けると、センシングプレートはミッションケースで囲うことができるため、自動車用内燃機関に適用すると、跳ね上がった小石がセンシングプレートに当たるといったことは皆無となって、保護機能を確実化できる。また、クランクプーリとセンシングプレートとはクランク軸の一端と他端とに振り分けて配置されているため、クランクプーリとセンシングプレートとの重心を偏心させたことに起因してクランク軸に振れ現象が生じることはない。

クランクプーリ及びセンシングプレートを取り付けた状態でのクランク軸の側面図である。各要素を図１の（Ａ）〜（Ｅ）の方向から見て並べた図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は３気筒内燃機関に適用している。従って、クランク軸１は、フロントジャーナル２とリアジャーナル３、及び、両者の間に位置した第１中間ジャーナル４と第２中間ジャーナル５とを有している。

フロントジャーナル２と第１中間ジャーナル４とには、第１クランクアーム６を介して第１クランクピン７が連結されており、第１中間ジャーナル４と第２中間ジャーナル５とには、第２クランクアーム８を介して第２クランクピン９が連結されている。更に、第２中間ジャーナル５とリアジャーナル３とには、第３クランクアーム１０を介して第３クランクピン１１が連結されている。隣り合ったクランクアームは、位相が１２０°ずれている。

第１クランクアーム６には、クランク軸１の軸心Ｏを挟んで第１クランクピン７と反対側に位置した第１バランスウエイト１２が一体に形成されている。また、第３クランクアーム１０にも、クランク軸１の軸心Ｏを挟んで第３クランクピン１１と反対側に位置した第２バランスウエイト１３が一体に形成されている。他方、第２クランクアーム８には、バランスウエイトは形成されていない。

フロントジャーナル２には前向き突出部２ａを設けており、この前向き突出部２ａに、補機駆動ベルト（図示ぜず）が巻き掛けられるクランクプーリ１４をボルト１５で固定している。他方、リアジャーナル３には後ろ向き突出部３ａが一体に形成されて、この後ろ向き突出部３ａにスタータギア１６が一体に形成されている。かつ、スタータギア１６の後面に、クランク軸１の回転数を検知するためのセンシングプレート１７がボルト１８で固定されている。センシングプレート１７は円板の形態であり、外周には、光電式センサで検知するための凹凸部が形成されている。

クランクプーリ１４はリング状部１４ａを有しており、図２に示すように、リング状部１４ａに、軸心Ｏを挟んで第２クランクアーム８の方向に偏った状態で複数の調整穴１８ａを空けることにより、クランクプーリ１４の重心１９を、第２クランクアーム８がクランク軸１の軸心Ｏから突出した方向と反対側に位置させている。

センシングプレート１７も同様であり、当該センシングプレート１７に、第２クランクアーム８の方向に偏った状態で複数の調整穴１８ｂを空けることにより、センシングプレート１７の重心２０を、第２クランクアーム８がクランク軸１の軸心Ｏから突出した方向と反対側に位置させている。そして、両者の重心の偏心重量の和を、第２クランクアーム８のバランスを取るために必要な重量と同じにしている。従って、クランク軸１は、軽量化しつつ回転バランスが確保されている。

クランクプーリ１４とセンシングプレート１７との偏心重量が、第２クランクアーム８に完全な第２バランスウエイト２１（図２（Ｃ）の一点鎖線参照）を設けた場合の当該第２バランスウエイト２１の重量よりも小さい場合は、第２クランクアーム８に、補助バランスウエイトを設けたらよい。この場合も、補助バランスウエイトは自己完結式の場合の第２バランスウエイト２１より軽くなるため、クランク軸１を軽量化できることに違いはない。

実施形態では、一対のバランスウエイト１２，１３は同じ大きさに設定しているが、互いに異ならせることも可能である。２枚の第２クランクアーム８の一方のみにバランスウエイトを設けて、他方のバランスはクランクプーリ１４及びセンシングプレート１７の偏心によって代替させるといったことも可能である。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、内燃機関は３気筒には限らないのであり、他の気筒数の内燃機関にも具体化できる（但し、直列６気筒の場合は、クランクアーム同士がバランスウエイトを代替するため、本願発明の適用も不要である。）。４気筒内燃機関で位相を９０度ずつずらしている場合は、第２クランクアーム又は第３クランクアームのバランスウエイトをクランクプーリ及びセンシングプレートの偏心によって代替したらよい。

また、クランクプーリ及びセンシングプレートにおいて重心を異なるせる手段としては、例えば厚さを変更したり、リブを形成するにおいてその配置密度を異ならせたりすることができる。

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１クランク軸
２フロントジャーナル
３リアジャーナル
４第１中間ジャーナル
５第２中間ジャーナル
６第１クランクアーム
７第１クランクピン
８第２クランクアーム
９第２クランクピン
１０第３クランクアーム
１１第３クランクピン
１２第１バランスウエイト
１３第２バランスウエイト
１４クランクプーリ
１７センシングプレート
１９クランクプーリの重心
２０センシングプレートの重心

Claims

クランク軸が、タイミングチェーンを配置される側に位置したフロントジャーナルと、ミッションが配置される側に位置したリアジャーナルと、前記フロントジャーナルとリアジャーナルとの間に位置した少なくとも１本の中間ジャーナルと、隣り合ったジャーナルにそれぞれ一対ずつのクランクアームを介して連結された複数本のクランクピンとを有する構造になっており、
前記フロントジャーナルに設けた前向き突出部にクランクプーリが固定されて、前記リアジャーナルに設けた後ろ向き突出部に、クランク軸の回転数を検出するためのセンシングプレートが固定されている構成であって、
前記クランクプーリとセンシングプレートとは重心を同じ方向に偏心させており、前記クランクプーリ及びセンシングプレートの重心を、複数対のクランクアームのうち一対のクランクピンがクランク軸心から突出した方向と反対側に位置させている、
多気筒内燃機関。