JP2021011864A - engine - Google Patents

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俊旭 家谷
Toshiaki Ietani
俊旭 家谷
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Abstract

To provide an engine having a crankshaft which is suppressed in the enlargement of a member and a deviation of weight balance.SOLUTION: An engine comprises: a crank journal which is rotatably supported to a cylinder block around a shaft via a crankshaft bearing; a crank pin connected with a connecting rod which is connected to a piston; a crank arm for connecting the crank journal and the crank pin; and flywheel attachment parts attached to both ends of the crank journal in an axial direction. The engine also comprises a first flywheel fixed to the flywheel attachment part at one end in an axial direction, and transmitting rotation to a cam, and a second flywheel fixed to the flywheel attachment part at the other end in the axial direction, and transmitting rotation for traveling.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、クランクシャフトを備えたエンジンに関する。 The present invention relates to an engine including a crankshaft.

クランクシャフトを備えたエンジンにおいては、ピストンに連結されたコネクティングロッドがクランクシャフトに接続されることで、ピストンの往復運動が回転力に変換されている。 In an engine equipped with a crankshaft, the reciprocating motion of the piston is converted into a rotational force by connecting a connecting rod connected to the piston to the crankshaft.

クランクシャフトは、回転軸に相当するクランクジャーナルと、コネクティングロッドが接続されるクランクピンと、クランクジャーナルとクランクピンとを接続するクランクアームとを備えている。また、クランクアームには、ピストン及びコネクティングロッドの運動により生じる慣性力を軽減するために、バランスウェイトが設けられている。なお、クランクアームとバランスウェイトとを一体にして、クランクウェブを構成している場合もある。クランクジャーナルの軸方向両端は、それぞれエンジンのシリンダブロックの下端付近に設けられたクランクシャフトベアリングによって、軸周り回転自在に支持されている。 The crankshaft includes a crank journal corresponding to a rotating shaft, a crank pin to which a connecting rod is connected, and a crank arm to connect the crank journal and the crank pin. Further, the crank arm is provided with a balance weight in order to reduce the inertial force generated by the movement of the piston and the connecting rod. In some cases, the crank arm and the balance weight are integrated to form a crank web. Both ends of the crank journal in the axial direction are rotatably supported around the axis by crankshaft bearings provided near the lower ends of the cylinder block of the engine.

一方、クランクシャフトの軸方向一端には、吸排気弁を開閉動作させるカムを駆動するために、あるいは、オルタネータやエアコンディショナのコンプレッサ等の補機類を駆動するために、チェーンやベルトが巻回されるスプロケットやプーリが接続されるようになっている。 On the other hand, a chain or belt is wound around one end of the crankshaft in the axial direction to drive a cam that opens and closes an intake / exhaust valve, or to drive auxiliary equipment such as an alternator or an air conditioner compressor. The sprockets and pulleys that are turned are connected.

このクランクシャフトを備えたエンジンにおいて、クランクシャフトの軸方向他端にはフライホイールと呼ばれる円板状部材が取り付けられている。フライホイールの周縁部に形成された外周ギヤには、スタータモータの回転軸に接続されたスタータギヤが接続されて、エンジン始動時には、スタータモータの回転がクランクシャフトに入力されるようになっている。 In an engine equipped with this crankshaft, a disk-shaped member called a flywheel is attached to the other end of the crankshaft in the axial direction. A starter gear connected to the rotation shaft of the starter motor is connected to the outer peripheral gear formed on the peripheral edge of the flywheel, and the rotation of the starter motor is input to the crankshaft when the engine is started.

また、クランクシャフトの軸方向他端側には、フライホイールのさらに軸方向外側において、クラッチやトランスミッション等の変速機が接続されている。クランクシャフトの回転は、変速機を介して出力され、走行用の駆動力として駆動輪に伝達される。 Further, a transmission such as a clutch or a transmission is connected to the other end side of the crankshaft in the axial direction on the outer side of the flywheel in the axial direction. The rotation of the crankshaft is output via the transmission and transmitted to the drive wheels as a driving force for traveling.

特許文献1,2,3には、クランクシャフトの軸方向他端におけるフライホイールの取付構造、及び、そのフライホイールに対するクラッチ等の取付構造が記載されている。また、特許文献4には、クランクシャフトの軸方向一端におけるプーリの取付構造が記載されている。 Patent Documents 1, 2 and 3 describe a flywheel mounting structure at the other end of the crankshaft in the axial direction, and a mounting structure such as a clutch for the flywheel. Further, Patent Document 4 describes a structure for mounting a pulley at one end in the axial direction of a crankshaft.

なお、特許文献5には、縦置きエンジンの前方側と後方側のそれぞれにトランスミッションが接続され、エンジンの前後両側から走行用の駆動力が出力される構造が記載されている。 In addition, Patent Document 5 describes a structure in which transmissions are connected to the front side and the rear side of the longitudinal engine, and driving force for traveling is output from both front and rear sides of the engine.

特開平6−174014号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-174014 実開平2−90447号公報Jikkenhei 2-90447 Gazette 特開平6−185576号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-185576 特開2016−56730号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-56730 特開2004−75008号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-75008

特許文献1〜4に記載されたクランクシャフトを備えたエンジンでは、スプロケットやプーリを介してチェーンやベルトを駆動させるため、そのチェーンやベルトの張力変動によって、クランクシャフトの軸端に大きな力が作用することになる。このため、クランクシャフトには大きな曲げ応力やモーメント、振動等に耐え得る強度、剛性が求められ、クランクシャフトが大型化するという問題がある。 In the engine provided with the crankshaft described in Patent Documents 1 to 4, since the chain or belt is driven via the sprocket or pulley, a large force acts on the shaft end of the crankshaft due to the tension fluctuation of the chain or belt. Will be done. Therefore, the crankshaft is required to have strength and rigidity that can withstand a large bending stress, moment, vibration, etc., and there is a problem that the crankshaft becomes large.

また、カム駆動用のスプロケットやプーリの組付け部は、クランクシャフトの軸方向一端において、クランクシャフトベアリングから大きく外側へ突出した位置となる。このため、クランクシャフト全長が長くなる原因ともなっている。カム駆動用のスプロケットやプーリの組付け部が、クランクシャフトベアリングから大きく外側へ突出していると、クランクシャフトベアリングに加わる荷重も大きくなるという問題もある。 Further, the assembly portion of the sprocket or pulley for driving the cam is located at one end in the axial direction of the crankshaft so as to protrude greatly outward from the crankshaft bearing. For this reason, it is also a cause of increasing the total length of the crankshaft. If the assembled portion of the sprocket or pulley for driving the cam protrudes greatly outward from the crankshaft bearing, there is also a problem that the load applied to the crankshaft bearing also increases.

さらに、クランクシャフトは、軸方向他端側には、重量が大きいフライホイールが固定されており、軸方向一端側には、そのような重量の大きい部材が固定されていない状態である。このため、クランクシャフトは、軸方向に対する重量バランスが取りにくく、このような重量バランスの偏りは、エンジン全体の振動に影響するとともに、組み立て作業の際の作業効率を悪化させる原因となっている。 Further, the crankshaft is in a state in which a heavy flywheel is fixed to the other end side in the axial direction, and such a heavy member is not fixed to the one end side in the axial direction. For this reason, it is difficult to balance the weight of the crankshaft in the axial direction, and such a bias in the weight balance affects the vibration of the entire engine and causes deterioration of work efficiency during assembly work.

なお、特許文献5に記載されたエンジンでは、エンジンの前後両側から走行用の駆動力が出力されている。しかし、特許文献5では、エンジン内部の構造について記載が一切なく、クランクシャフトの構造も不明である。このため、特許文献5の技術では、上記のようなクランクシャフトの大型化や、重量バランスの偏りの問題を解決できない。 In the engine described in Patent Document 5, driving force for traveling is output from both front and rear sides of the engine. However, Patent Document 5 does not describe the internal structure of the engine at all, and the structure of the crankshaft is also unknown. Therefore, the technique of Patent Document 5 cannot solve the above-mentioned problems of increasing the size of the crankshaft and imbalance of the weight balance.

そこで、この発明の課題は、部材の大型化や重量バランスの偏りを抑制したクランクシャフトを備えたエンジンとすることである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an engine provided with a crankshaft that suppresses an increase in size of members and an imbalance in weight balance.

上記の課題を解決するために、この発明は、シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に進退自在に収容されたピストンと、前記シリンダ内の前記ピストンの上方に形成された燃焼室と、前記燃焼室へ通じる吸排気通路を開閉する吸排気弁と、前記吸排気弁を動作させるカムと、前記ピストンの進退運動を回転運動に変換するクランクシャフトと、を備え、前記クランクシャフトは、前記シリンダブロックにクランクシャフトベアリングを介して軸周り回転自在に支持されたクランクジャーナルと、コネクティングロッドを介して前記ピストンが接続されたクランクピンと、前記クランクジャーナルと前記クランクピンとを結ぶクランクアームと、前記クランクジャーナルの軸方向両端にそれぞれ設けられたフライホイール取付部と、を備え、軸方向一端の前記フライホイール取付部に固定され前記カムへの回転伝達を行う第1フライホイールと、軸方向他端の前記フライホイール取付部に固定され前記クランクシャフトへの回転伝達を行う第2フライホイールと、を備えるエンジンを採用した。 In order to solve the above problems, the present invention includes a cylinder formed in a cylinder block, a piston housed in the cylinder so as to be able to move forward and backward, and a combustion chamber formed above the piston in the cylinder. The crankshaft includes an intake / exhaust valve that opens and closes an intake / exhaust passage leading to the combustion chamber, a cam that operates the intake / exhaust valve, and a crankshaft that converts the forward / backward movement of the piston into a rotary movement. A crank journal rotatably supported around the axis via a crankshaft bearing to the cylinder block, a crank pin to which the piston is connected via a connecting rod, a crank arm connecting the crank journal and the crank pin, and the above. A first flywheel provided with flywheel mounting portions provided at both ends in the axial direction of the crank journal, and fixed to the flywheel mounting portion at one end in the axial direction to transmit rotation to the cam, and the other end in the axial direction. An engine including a second flywheel fixed to the flywheel mounting portion and transmitting rotation to the crankshaft was adopted.

ここで、前記第1フライホイールの回転は前記エンジンが備える補機類に伝達される構成を採用することができる。 Here, it is possible to adopt a configuration in which the rotation of the first flywheel is transmitted to the accessories included in the engine.

また、前記カムは、吸気弁を動作させる吸気系カムと排気弁を動作させる排気系カムとからなり、前記吸気系カムのカムシャフトに接続する吸気カム側ギヤと、前記排気系カムのカムシャフトに接続する排気カム側ギヤと、前記吸気カム側ギヤと排気カム側ギヤの間に介在し前記第1フライホイールの回転を前記カムに伝達する中間ギヤを備える構成を採用することができる。 Further, the cam includes an intake system cam that operates the intake valve and an exhaust system cam that operates the exhaust valve, and has an intake cam side gear connected to the camshaft of the intake system cam and a camshaft of the exhaust system cam. It is possible to adopt a configuration including an exhaust cam side gear connected to the above and an intermediate gear interposed between the intake cam side gear and the exhaust cam side gear to transmit the rotation of the first flywheel to the cam.

これらの各態様において、前記クランクシャフトは、その軸方向中央を挟んで点対称の部材で構成することができる。 In each of these aspects, the crankshaft can be made up of point-symmetrical members with the axial center thereof interposed therebetween.

また、これらの各態様において、前記カムへの回転伝達はカム用回転伝達部を介して行われ、前記カム用回転伝達部は、前記第1フライホイール又は前記第2フライホイールの外周に沿って形成された外周ギヤに噛み合うフライホイール側ギヤと、前記カムに接続されたカム側ギヤと、前記フライホイール側ギヤの回転を前記カム側ギヤに伝達する中間ギヤと、を備える構成を作用することができる。 Further, in each of these aspects, the rotation transmission to the cam is performed via the rotation transmission unit for the cam, and the rotation transmission unit for the cam is along the outer periphery of the first flywheel or the second flywheel. It operates a configuration including a flywheel side gear that meshes with the formed outer peripheral gear, a cam side gear connected to the cam, and an intermediate gear that transmits the rotation of the flywheel side gear to the cam side gear. Can be done.

この発明は、部材の大型化や重量バランスの偏りを抑制したクランクシャフトを備えたエンジンとすることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be an engine provided with a crankshaft that suppresses an increase in size of members and an imbalance in weight balance.

この発明の実施形態を示すエンジンの縦断面図Longitudinal section of an engine showing an embodiment of the present invention 図1の右側面図Right side view of FIG. この発明のエンジンを搭載した車両の平面図Top view of the vehicle equipped with the engine of the present invention

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、クランクシャフト10の軸方向両側から、それぞれ駆動力を出力可能としたエンジン1、及びそのエンジン1を搭載した車両Cである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an engine 1 capable of outputting driving force from both sides of the crankshaft 10 in the axial direction, and a vehicle C equipped with the engine 1.

エンジン1は、図1に示すように、シリンダブロック2に形成されたシリンダ5と、シリンダ5内に進退自在に収容されたピストン4とを備え、シリンダ5内のピストン4の上方には燃焼室3が形成されている。燃焼室3には、吸排気通路(吸気通路及び排気通路)が通じており、その吸排気通路の燃焼室3への開口部にはそれぞれ吸排気弁8(吸気弁及び排気弁)が設けられている。吸排気弁8は、シリンダブロック2上方のシリンダヘッド6内に収容された軸状のカム7(以下、カムシャフト7と称する)の回転動作によって一定の周期で昇降し、その昇降によって吸排気通路の燃焼室3への開口部の開閉を繰り返す。 As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a cylinder 5 formed in a cylinder block 2 and a piston 4 housed in the cylinder 5 so as to be able to move forward and backward, and a combustion chamber is above the piston 4 in the cylinder 5. 3 is formed. An intake / exhaust passage (intake passage and exhaust passage) is connected to the combustion chamber 3, and an intake / exhaust valve 8 (intake valve and exhaust valve) is provided at each opening of the intake / exhaust passage to the combustion chamber 3. ing. The intake / exhaust valve 8 moves up and down at regular intervals by the rotational operation of a shaft-shaped cam 7 (hereinafter referred to as a camshaft 7) housed in the cylinder head 6 above the cylinder block 2, and the intake / exhaust passage is raised and lowered by the rotation operation. The opening and closing of the opening to the combustion chamber 3 is repeated.

エンジン1は、シリンダブロック2の下部において、シリンダ5内におけるピストン4の進退運動を回転運動に変換するクランクシャフト10を備えている。クランクシャフト10の下方において、シリンダブロック2はオイルパン16によって閉じられている。 The engine 1 includes a crankshaft 10 at the lower part of the cylinder block 2 that converts the forward / backward movement of the piston 4 in the cylinder 5 into a rotational movement. Below the crankshaft 10, the cylinder block 2 is closed by an oil pan 16.

クランクシャフト10は、シリンダブロック2にクランクシャフトベアリング14を介して軸周り回転自在に支持されたクランクジャーナル11と、コネクティングロッド9を介してピストン4が接続されたクランクピン12と、クランクジャーナル11とクランクピン12とを結ぶクランクアーム13とを備えている。クランクジャーナル11は、クランクシャフト10の軸方向に沿って複数に分断して配置されており、隣り合う気筒間に跨ってクランクアーム13同士を連結する(図中の符号11’に示す中間ジャーナル部参照)とともに、その軸方向端部は、クランクアーム13から軸方向外側へ伸びて、シリンダブロック2の外部へ突出している。 The crankshaft 10 includes a crank journal 11 rotatably supported around the axis via a crankshaft bearing 14 on a cylinder block 2, a crank pin 12 to which a piston 4 is connected via a connecting rod 9, and a crank journal 11. It includes a crank arm 13 that connects the crank pin 12. The crank journal 11 is divided into a plurality of pieces along the axial direction of the crankshaft 10, and connects the crank arms 13 to each other across adjacent cylinders (intermediate journal portion indicated by reference numeral 11'in the figure). (See), the axial end thereof extends outward in the axial direction from the crank arm 13 and protrudes to the outside of the cylinder block 2.

クランクシャフト10は、軸方向端部のクランクジャーナル11がクランクシャフトベアリング14を介してシリンダブロック2に軸周り回転自在に支持されている。また、中間ジャーナル部11’も、クランクシャフトベアリング14を介してシリンダブロック2に軸周り回転自在に支持されている。クランクシャフトベアリング14の形式は、上下に二つ割りの滑り軸受(メタル軸受)である。 In the crankshaft 10, the crank journal 11 at the end in the axial direction is rotatably supported by the cylinder block 2 via the crankshaft bearing 14. Further, the intermediate journal portion 11'is also rotatably supported by the cylinder block 2 via the crankshaft bearing 14. The type of the crankshaft bearing 14 is a vertically divided slide bearing (metal bearing).

クランクシャフト10は、クランクジャーナル11の軸方向両端にそれぞれフライホイール取付部15を備えている。フライホイール取付部15は、クランクジャーナル11の外径よりも大きい直径を有するフランジ状の部材である。フライホイール取付部15は、クランクシャフトベアリング14よりも軸方向外側、すなわち、シリンダブロック2の外側において、クランクシャフト10の両端のクランクジャーナル11にそれぞれ固定されている。 The crankshaft 10 is provided with flywheel mounting portions 15 at both ends in the axial direction of the crank journal 11. The flywheel mounting portion 15 is a flange-shaped member having a diameter larger than the outer diameter of the crank journal 11. The flywheel mounting portion 15 is fixed to the crank journals 11 at both ends of the crankshaft 10 on the axially outer side of the crankshaft bearing 14, that is, on the outer side of the cylinder block 2.

クランクシャフト10の軸方向両端には、それぞれフライホイール20,30が取り付けられている。図1において、図中右側に示す軸方向一端側のフライホイール取付部15に固定されたフライホイール20を、以下、第1フライホイール20と称する。第1フライホイール20は、カムシャフト7への回転伝達を行う。また、図中左側に示す軸方向他端側のフライホイール取付部15に固定されたフライホイール30を、以下、第2フライホイール30と称する。第2フライホイール30は、走行用の駆動力を伝達するための回転伝達を行う。第1フライホイール20及び第2フライホイール30は、いずれも図示しない固定用ボルトによって、フライホイール取付部15の端面に固定されている。 Flywheels 20 and 30, respectively, are attached to both ends of the crankshaft 10 in the axial direction. In FIG. 1, the flywheel 20 fixed to the flywheel mounting portion 15 on one end side in the axial direction shown on the right side in the drawing is hereinafter referred to as the first flywheel 20. The first flywheel 20 transmits rotation to the camshaft 7. Further, the flywheel 30 fixed to the flywheel mounting portion 15 on the other end side in the axial direction shown on the left side in the drawing is hereinafter referred to as a second flywheel 30. The second flywheel 30 performs rotation transmission for transmitting a driving force for traveling. Both the first flywheel 20 and the second flywheel 30 are fixed to the end face of the flywheel mounting portion 15 by fixing bolts (not shown).

第1フライホイール20の回転は、カム用回転伝達部Aを介してカムシャフト7に伝達される。この実施形態のカム用回転伝達部Aは、図2に示すように、第1フライホイール20の外周に沿って形成された外周ギヤ(リングギヤ)20aに噛み合うフライホイール側ギヤ21と、カムシャフト7の端部に接続されたカム側ギヤ24と、フライホイール側ギヤ21の回転をカム側ギヤ24に伝達する中間ギヤ23とを備えている。この実施形態の中間ギヤ23はウォームで構成されている。外周ギヤ20aは、図1に示すように、第1フライホイール20のエンジン1側の側面に形成されており、フライホイール側ギヤ21は、外周ギヤ20aに噛み合う外歯歯車(平歯車やはすば歯車等)で構成されている。フライホイール側ギヤ21の回転は、伝達軸22を通じて中間ギヤ23に伝達される。中間ギヤ23の回転は、吸気系カム7a及び排気系カム7bを構成する各カムシャフト7に接続され、第1フライホイール20のエンジン1側に位置するカム側ギヤ24に伝達され、カム側ギヤ24とともに各カムシャフト7が互いに軸周り逆方向に回転する。カム側ギヤ24は、ウォームからなる中間ギヤ23に噛み合う外歯歯車(平歯車やはすば歯車等)で構成されている。なお、中間ギヤ23のウォームは吸気側及び排気側の各カム側ギヤ24に挟まれて夫々噛み合っている。 The rotation of the first flywheel 20 is transmitted to the camshaft 7 via the cam rotation transmission unit A. As shown in FIG. 2, the cam rotation transmission unit A of this embodiment includes a flywheel side gear 21 that meshes with an outer peripheral gear (ring gear) 20a formed along the outer periphery of the first flywheel 20, and a camshaft 7. A cam-side gear 24 connected to the end of the flywheel and an intermediate gear 23 for transmitting the rotation of the flywheel-side gear 21 to the cam-side gear 24 are provided. The intermediate gear 23 of this embodiment is composed of a worm. As shown in FIG. 1, the outer peripheral gear 20a is formed on the side surface of the first flywheel 20 on the engine 1 side, and the flywheel side gear 21 is an external gear (spur gear or hashes) that meshes with the outer peripheral gear 20a. It is composed of flywheels, etc.). The rotation of the flywheel side gear 21 is transmitted to the intermediate gear 23 through the transmission shaft 22. The rotation of the intermediate gear 23 is connected to each camshaft 7 constituting the intake system cam 7a and the exhaust system cam 7b, transmitted to the cam side gear 24 located on the engine 1 side of the first flywheel 20, and is transmitted to the cam side gear. Together with 24, each camshaft 7 rotates in opposite directions around the axis. The cam-side gear 24 is composed of external gears (spur gears, helical gears, etc.) that mesh with an intermediate gear 23 made of a worm. The worm of the intermediate gear 23 is sandwiched between the cam-side gears 24 on the intake side and the exhaust side and meshes with each other.

第2フライホイール30の回転は、走行用回転伝達部Bを介して、このエンジン1を搭載する車両Cが備える車輪Wに伝達される。この実施形態の走行用回転伝達部Bは、図1及び図3に示すように、第2フライホイール30の軸方向外側に接続されたクラッチやトランスミッション等の変速機からなる駆動力伝達手段40を備えている。クランクシャフト10の回転は、駆動力伝達手段40を介して所定の回転数で出力され、走行用回転伝達部Bを構成するプロペラシャフト41、デファレンシャル42、ドライブシャフト43を介して、駆動輪である車輪Wに伝達されている。 The rotation of the second flywheel 30 is transmitted to the wheel W included in the vehicle C on which the engine 1 is mounted via the traveling rotation transmission unit B. As shown in FIGS. 1 and 3, the traveling rotation transmission unit B of this embodiment provides a driving force transmission means 40 including a transmission such as a clutch or a transmission connected to the outer side in the axial direction of the second flywheel 30. I have. The rotation of the crankshaft 10 is output at a predetermined rotation speed via the driving force transmission means 40, and is a drive wheel via the propeller shaft 41, the differential 42, and the drive shaft 43 constituting the traveling rotation transmission unit B. It is transmitted to the wheel W.

一方、第1フライホイール20の回転は、エンジン1が備える補機類60にも伝達されるようになっている。補機類60としては、例えば、オルタネータやエアコンディショナのコンプレッサ等の補機が挙げられる。図では、1つの補機類60のみを示しているが、複数の補機類60を備えてもよい。補機類60の入力軸61には補機ギヤ62が接続されている。補機ギヤ62は外歯歯車(平歯車やはすば歯車等)からなり、第1フライホイール20の外周ギヤ20aに噛み合っている。このため、第1フライホイール20が回転すると、その回転は補機類60に入力される。 On the other hand, the rotation of the first flywheel 20 is also transmitted to the auxiliary machinery 60 included in the engine 1. Examples of the auxiliary equipment 60 include auxiliary equipment such as an alternator and a compressor of an air conditioner. Although the figure shows only one auxiliary machine 60, a plurality of auxiliary machines 60 may be provided. An auxiliary gear 62 is connected to the input shaft 61 of the auxiliary machinery 60. The auxiliary gear 62 is composed of external gears (spur gears, helical gears, etc.) and meshes with the outer peripheral gear 20a of the first flywheel 20. Therefore, when the first flywheel 20 rotates, the rotation is input to the auxiliary equipment 60.

また、第2フライホイール30には、スタータモータ50の駆動力が入力されるようになっている。スタータモータ50の回転軸51にはスタータギヤ52が接続されている。スタータギヤ52は外歯歯車(平歯車やはすば歯車等)からなり、第2フライホイール30の外周ギヤ(リングギヤ)30aに噛み合っている。このため、エンジン始動時には、スタータモータ50の回転がクランクシャフト10に入力されるようになっている。 Further, the driving force of the starter motor 50 is input to the second flywheel 30. A starter gear 52 is connected to the rotating shaft 51 of the starter motor 50. The starter gear 52 is composed of an external gear (spur gear, helical gear, etc.) and meshes with the outer peripheral gear (ring gear) 30a of the second flywheel 30. Therefore, when the engine is started, the rotation of the starter motor 50 is input to the crankshaft 10.

なお、図3に示すように、外周ギヤ30aを第2フライホイール30の外縁に沿って外径側へ向けて形成し、スタータギヤ52を、その外径側へ向く外周ギヤ30aに噛み合わせてもよい。これは、第1フライホイール20についても同様であり、外周ギヤ20aを第1フライホイール20の外縁に沿って外径側へ向けて形成し、フライホイール側ギヤ21や補機ギヤ62を、その外径側へ向く外周ギヤ20aに噛み合わせてもよい。 As shown in FIG. 3, the outer peripheral gear 30a may be formed along the outer edge of the second flywheel 30 toward the outer diameter side, and the starter gear 52 may be meshed with the outer diameter gear 30a facing the outer diameter side. Good. This also applies to the first flywheel 20, the outer peripheral gear 20a is formed along the outer edge of the first flywheel 20 toward the outer diameter side, and the flywheel side gear 21 and the auxiliary gear 62 are formed therein. It may be meshed with the outer peripheral gear 20a facing the outer diameter side.

クランクシャフト10は以上の構成からなり、特に、この実施形態のクランクシャフト10は、その軸方向中央を挟んで点対称の部材で構成されている。 The crankshaft 10 has the above configuration, and in particular, the crankshaft 10 of this embodiment is composed of point-symmetrical members with the center in the axial direction thereof interposed therebetween.

この発明では、エンジン1が備えるフライホイール20,30を、第1フライホイール20及び第2フライホイール30として2箇所に分けて配置したことで、1箇所当りではフライホイール20,30の部材の小型化が可能となり、エンジン1の高さを低減できるというメリットがある。また、このエンジン1では、従来のように、カム駆動用のスプロケットやプーリの組付け部を持たないため、クランクシャフト10の全長を短縮でき、エンジン1の横方向へのコンパクト化と、クランクシャフトを構成する材料費の削減ができるというメリットもある。 In the present invention, the flywheels 20 and 30 included in the engine 1 are arranged as the first flywheel 20 and the second flywheel 30 in two places, so that the members of the flywheels 20 and 30 can be made smaller in each place. There is an advantage that the height of the engine 1 can be reduced. Further, since this engine 1 does not have a sprocket or pulley assembly for driving a cam as in the conventional case, the total length of the crankshaft 10 can be shortened, the engine 1 can be made compact in the lateral direction, and the crankshaft can be reduced. There is also an advantage that the material cost that composes the engine can be reduced.

また、この発明では、従来のように、カム駆動用のスプロケットやプーリが無いため、クランクシャフト10に対して、カム駆動系のタイミングチェーンやタイミングベルト等の張力や、それに伴う曲げ応力等が作用しなくなる。このため、クランクシャフトベアリング14へ作用する荷重、特に衝撃荷重が少なくなり、エンジン1の長寿命化の効果も期待できる。 Further, in the present invention, since there is no sprocket or pulley for driving the cam as in the prior art, tension of the timing chain, timing belt, etc. of the cam drive system and associated bending stress act on the crankshaft 10. Will not work. Therefore, the load acting on the crankshaft bearing 14, particularly the impact load, is reduced, and the effect of extending the life of the engine 1 can be expected.

さらに、この発明によれば、クランクシャフト10の軸方向両側にフライホイール20,30が配置され、エンジン1のシリンダ5の並列方向、すなわち、この実施形態では、エンジン1の前後方向に対して、クランクシャフト10の軸方向を180度反転させても使用できるため、エンジンの組立や加工における作業の自由度が高まり、また、部材の重量バランスが良いので、部材を持ち運びする際の作業安全や作業効率の向上にも寄与し得る。 Further, according to the present invention, the flywheels 20 and 30 are arranged on both sides of the crankshaft 10 in the axial direction, with respect to the parallel direction of the cylinders 5 of the engine 1, that is, in the front-rear direction of the engine 1 in this embodiment. Since it can be used even if the axial direction of the crankshaft 10 is reversed 180 degrees, the degree of freedom of work in engine assembly and processing is increased, and the weight balance of the members is good, so work safety and work when carrying the members It can also contribute to the improvement of efficiency.

また、クランクシャフト10の重量バランス、及び、そのクランクシャフト10を用いたエンジン1の重量バランスが良いことで、エンジン1の全体の振動が低減される効果もある。特に、クランクシャフト10が軸方向中央を挟んで点対称であるので、クランクシャフト10の軸方向の振動を、より効率的に相殺することができる。なお、エンジン1の各部へオイルを供給するためのオイルポンプ(図示せず)は、通常は、クランクシャフト10の回転によって駆動されるが、この発明においては、オイルポンプを電動とするか、あるいは、カム用回転伝達部Aと同様の機構で、オイルポンプを駆動してもよい。 Further, the weight balance of the crankshaft 10 and the weight balance of the engine 1 using the crankshaft 10 are good, so that the vibration of the entire engine 1 can be reduced. In particular, since the crankshaft 10 is point-symmetric with respect to the center in the axial direction, the vibration in the axial direction of the crankshaft 10 can be canceled out more efficiently. The oil pump (not shown) for supplying oil to each part of the engine 1 is usually driven by the rotation of the crankshaft 10, but in the present invention, the oil pump is electric or electric. , The oil pump may be driven by the same mechanism as the rotation transmission unit A for the cam.

なお、図1におけるクランクシャフト10は、ガソリン車用の4気筒エンジンのクランクシャフトであり、左側から1番のクランクジャーナル11、1番のクランクピン12、2番のクランクジャーナル11(中間ジャーナル部11’)、2番のクランクピン12、3番のクランクジャーナル11(中間ジャーナル部11’)、3番のクランクピン12、4番のクランクジャーナル11(中間ジャーナル部11’)、4番のクランクピン12、5番のクランクジャーナル11を備えている。そして、各クランクジャーナル11、クランクピン12との間は、クランクアーム13によってそれぞれ接合され、各クランクジャーナル11を同一軸線上に並列させ、各クランクジャーナル11の摺動面を直線状に配置している。また、クランクジャーナル11の軸心から所定に離れた位置には、クランクピン12が同一軸線上に並列している。さらに、クランクジャーナル11の軸心を挟んで一方側のクランクピン12群とは反対側(180°)の位置に、別のクランクピン12群が同一軸線上に並列している。これにより、クランクジャーナル11の軸心の周りの所定位置に、クランクピン12の摺動面(外周面)が位置している。また、クランクアーム13の側面とクランクジャーナル11の軸方向端との間はフィレット部となり、クランクアーム13の側面とクランクピン12の軸方向端との間もフィレット部となっている。 The crankshaft 10 in FIG. 1 is a crankshaft of a 4-cylinder engine for a gasoline vehicle, and is the first crank journal 11, the first crank pin 12, and the second crank journal 11 (intermediate journal portion 11) from the left side. '), No. 2 crank pin 12, No. 3 crank journal 11 (intermediate journal part 11'), No. 3 crank pin 12, No. 4 crank journal 11 (intermediate journal part 11'), No. 4 crank pin It is equipped with the 12th and 5th crank journals 11. Then, each crank journal 11 and the crank pin 12 are joined by a crank arm 13, the crank journals 11 are arranged in parallel on the same axis, and the sliding surfaces of the crank journals 11 are arranged linearly. There is. Further, crank pins 12 are arranged in parallel on the same axis at positions predetermined away from the axis of the crank journal 11. Further, another crank pin 12 group is arranged in parallel on the same axis at a position (180 °) opposite to the crank pin 12 group on one side of the axis of the crank journal 11. As a result, the sliding surface (outer peripheral surface) of the crank pin 12 is located at a predetermined position around the axis of the crank journal 11. Further, a fillet portion is formed between the side surface of the crank arm 13 and the axial end of the crank journal 11, and a fillet portion is also formed between the side surface of the crank arm 13 and the axial end of the crank pin 12.

この実施形態では、カム用回転伝達部Aは、第1フライホイール20とシリンダブロック2との間、及び、シリンダヘッド6に配置しているので、カム用回転伝達部Aが外部へ露出しない。また、第1フライホイール20は、エンジン1の端面に取り付けられるカバー等によって保護される。 In this embodiment, since the cam rotation transmission unit A is arranged between the first flywheel 20 and the cylinder block 2 and on the cylinder head 6, the cam rotation transmission unit A is not exposed to the outside. Further, the first flywheel 20 is protected by a cover or the like attached to the end surface of the engine 1.

カム用回転伝達部Aに関し、カムシャフト7の回転数=クランクシャフト10の回転数×1/2となるためには、ウォームからなる中間ギヤ23を用いる場合、
カムシャフトの回転数=中間ギヤの(伝達軸の)回転数/ウォーム減速比
=(クランクシャフトの回転数×フライホイールの外周ギヤの歯数)
/(中間ギヤの歯数×ウォーム減速比)
とすることで対応できる。このようなウォームを用いたカム用回転伝達部Aであれば、ウォームの特性であるバックラッシュの小ささにより、カムシャフト7の回転が逆に伝わってウォームを回転させる事態は生じない。
Regarding the cam rotation transmission unit A, in order to make the rotation speed of the cam shaft 7 = the rotation speed of the crankshaft 10 × 1/2, when an intermediate gear 23 made of a worm is used,
Camshaft rotation speed = intermediate gear rotation speed / worm reduction ratio = (crankshaft rotation speed x flywheel outer gear gear number)
/ (Number of teeth in intermediate gear x worm reduction ratio)
It can be dealt with by. In the case of the cam rotation transmission unit A using such a worm, the rotation of the camshaft 7 is not transmitted in the opposite direction to rotate the worm due to the small backlash characteristic of the worm.

この実施形態では、第1フライホイール20の回転は、吸気系カム7a及び排気系カム7bを構成する両方のカムシャフト7に伝達される構成としたが、その変形例として、例えば、第1フライホイール20の回転が吸気系カム7aにのみ伝達され、第2フライホイール30の回転が排気系カム7bにのみ伝達されるようにしてもよい。あるいは、逆に、第1フライホイール20の回転が排気系カム7bにのみ伝達され、第2フライホイール30の回転が吸気系カム7aにのみ伝達されるようにしてもよい。この場合、第1フライホイール20及び第2フライホイール30のそれぞれに、カム用回転伝達部Aを配置することとなる。 In this embodiment, the rotation of the first flywheel 20 is transmitted to both camshafts 7 constituting the intake system cam 7a and the exhaust system cam 7b. As a modification thereof, for example, the first fly The rotation of the wheel 20 may be transmitted only to the intake system cam 7a, and the rotation of the second flywheel 30 may be transmitted only to the exhaust system cam 7b. Alternatively, conversely, the rotation of the first flywheel 20 may be transmitted only to the exhaust system cam 7b, and the rotation of the second flywheel 30 may be transmitted only to the intake system cam 7a. In this case, the cam rotation transmission unit A is arranged on each of the first flywheel 20 and the second flywheel 30.

また、この実施形態では、エンジン1として、4つのシリンダを直列に備えた4気筒エンジンを例にこの発明の構成を説明したが、この実施形態には限定されず。シリンダの数や配置が異なる他の形式のエンジン1においても、この発明を適用できる。また、この実施形態では、後輪を駆動輪とする縦置きエンジン車両Cを例にこの発明の構成を説明したが、前輪を駆動輪とする横置きエンジン車両、その他、前後輪を駆動輪とする四輪駆動車両においても、この発明を適用できる。さらに、直列型エンジンのみならず、V型エンジンにおいても、各バンク毎に上記構成からなるカム用回転伝達部Aを配置すれば、この発明を適用できる。 Further, in this embodiment, the configuration of the present invention has been described by taking as an example a 4-cylinder engine having four cylinders in series as the engine 1, but the present invention is not limited to this embodiment. The present invention can also be applied to other types of engines 1 having different numbers and arrangements of cylinders. Further, in this embodiment, the configuration of the present invention has been described by taking the longitudinal engine vehicle C having the rear wheels as the driving wheels as an example, but the transverse engine vehicle having the front wheels as the driving wheels, and the front and rear wheels as the driving wheels. The present invention can also be applied to a four-wheel drive vehicle. Further, the present invention can be applied not only to an in-line engine but also to a V-type engine by arranging a cam rotation transmission unit A having the above configuration for each bank.

1 エンジン
2 シリンダブロック
3 燃焼室
4 ピストン
5 シリンダ
7 カム(カムシャフト)
7a 吸気系カム
7b 排気系カム
8 吸排気弁
9 コネクティングロッド
10 クランクシャフト
11 クランクジャーナル
12 クランクピン
13 クランクアーム
14 クランクシャフトベアリング
15 フライホイール取付け部
20 第1フライホイール
20a,30a 外周ギヤ
21 フライホイール側ギヤ
22 伝達軸
23 中間ギヤ(ウォーム)
24 カム側ギヤ
30 第2フライホイール
A カム用回転伝達部
B 走行用回転伝達部
1 Engine 2 Cylinder block 3 Combustion chamber 4 Piston 5 Cylinder 7 Cam (camshaft)
7a Intake system cam 7b Exhaust system cam 8 Intake / exhaust valve 9 Connecting rod 10 Crankshaft 11 Crankjourna 12 Crankpin 13 Crankarm 14 Crankshaft bearing 15 Flywheel mounting part 20 First flywheel 20a, 30a Outer gear 21 Flywheel side Gear 22 Transmission shaft 23 Intermediate gear (worm)
24 Cam side gear 30 2nd flywheel A Rotation transmission unit for cam B Rotation transmission unit for traveling

Claims (5)

シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に進退自在に収容されたピストンと、前記シリンダ内の前記ピストンの上方に形成された燃焼室と、前記燃焼室へ通じる吸排気通路を開閉する吸排気弁と、前記吸排気弁を動作させるカムと、前記ピストンの進退運動を回転運動に変換するクランクシャフトと、を備え、
前記クランクシャフトは、前記シリンダブロックにクランクシャフトベアリングを介して軸周り回転自在に支持されたクランクジャーナルと、コネクティングロッドを介して前記ピストンが接続されたクランクピンと、前記クランクジャーナルと前記クランクピンとを結ぶクランクアームと、前記クランクジャーナルの軸方向両端にそれぞれ設けられたフライホイール取付部と、を備え、
軸方向一端の前記フライホイール取付部に固定され前記カムへの回転伝達を行う第1フライホイールと、
軸方向他端の前記フライホイール取付部に固定され前記クランクシャフトへの回転伝達を行う第2フライホイールと、
を備えるエンジン。
A cylinder formed in a cylinder block, a piston housed in the cylinder so as to be able to move forward and backward, a combustion chamber formed above the piston in the cylinder, and a suction chamber that opens and closes an intake / exhaust passage leading to the combustion chamber. It includes an exhaust valve, a cam that operates the intake / exhaust valve, and a crankshaft that converts the forward / backward movement of the piston into a rotational movement.
The crankshaft connects a crank journal rotatably supported around the axis via a crankshaft bearing to the cylinder block, a crank pin to which the piston is connected via a connecting rod, and the crank journal and the crank pin. A crank arm and flywheel mounting portions provided at both ends of the crank journal in the axial direction are provided.
A first flywheel that is fixed to the flywheel mounting portion at one end in the axial direction and transmits rotation to the cam.
A second flywheel that is fixed to the flywheel mounting portion at the other end in the axial direction and transmits rotation to the crankshaft.
Engine equipped with.
前記第1フライホイールの回転は前記エンジンが備える補機類に伝達される請求項1に記載のエンジン。 The engine according to claim 1, wherein the rotation of the first flywheel is transmitted to auxiliary machinery included in the engine. 前記カムは、吸気弁を動作させる吸気系カムと排気弁を動作させる排気系カムとからなり、
前記吸気系カムのカムシャフトに接続する吸気カム側ギヤと、
前記排気系カムのカムシャフトに接続する排気カム側ギヤと、
前記吸気カム側ギヤと排気カム側ギヤの間に介在し前記第1フライホイールの回転を前記カムに伝達する中間ギヤを備える請求項1又は2に記載のエンジン。
The cam includes an intake system cam that operates an intake valve and an exhaust system cam that operates an exhaust valve.
The intake cam side gear connected to the camshaft of the intake system cam and
The exhaust cam side gear connected to the camshaft of the exhaust system cam and
The engine according to claim 1 or 2, further comprising an intermediate gear that is interposed between the intake cam side gear and the exhaust cam side gear and transmits the rotation of the first flywheel to the cam.
前記クランクシャフトは、その軸方向中央を挟んで点対称の部材で構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジン。 The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the crankshaft is composed of a member having point symmetry with the center in the axial direction interposed therebetween. 前記カムへの回転伝達はカム用回転伝達部を介して行われ、
前記カム用回転伝達部は、
前記第1フライホイール又は前記第2フライホイールの外周に沿って形成された外周ギヤに噛み合うフライホイール側ギヤと、
前記カムに接続されたカム側ギヤと、
前記フライホイール側ギヤの回転を前記カム側ギヤに伝達する中間ギヤと、
を備える請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジン。
The rotation transmission to the cam is performed via the rotation transmission unit for the cam.
The rotation transmission unit for the cam
A flywheel-side gear that meshes with an outer peripheral gear formed along the outer circumference of the first flywheel or the second flywheel.
The cam side gear connected to the cam and
An intermediate gear that transmits the rotation of the flywheel side gear to the cam side gear,
The engine according to any one of claims 1 to 4.
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