JP2023109488A - balancer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバランサ装置に関する。 The present invention relates to a balancer device for an internal combustion engine.
車両に用いる動力源として、内燃機関が用いられている。特許文献1には、内燃機関として、クランクシャフトと、クランクシャフトに駆動連結されるクランクギヤと、第1のバランスシャフトと、第1のバランスシャフトに相対回動を許容する減衰機構を介して連結された第1の被動ギヤとを備えるバランサ装置が開示されている。 Internal combustion engines are used as power sources for vehicles. Patent Document 1 describes an internal combustion engine, including a crankshaft, a crank gear drivingly connected to the crankshaft, a first balance shaft, and a damping mechanism that allows relative rotation of the first balance shaft. A balancer device is disclosed that includes a first driven gear that is driven by a driven gear.
ここで減衰機構は、第1の被動ギヤと第1のバランスシャフトに固定されたカウンタギヤと、が所定の回動位相範囲で相対回動するときに、その相対回動を減衰させる摩擦力を発生させるフリクションダンパと、第1の被動ギヤと第1のバランスシャフトが所定の回動位相範囲を越えて相対回動するときにのみ弾性変形し、その弾性力により相対回動を反付勢するストッパゴムを有している。 Here, when the first driven gear and the counter gear fixed to the first balance shaft rotate relative to each other within a predetermined rotation phase range, the damping mechanism generates a frictional force that attenuates the relative rotation. The generated friction damper, the first driven gear, and the first balance shaft are elastically deformed only when the relative rotation exceeds a predetermined rotation phase range, and the elastic force acts against the relative rotation. It has stopper rubber.
このような構成とすることにより、振動成分として低周波成分と高周波成分が混在する回転力が入力される場合でも、これらの振動成分に起因する共振現象の発生を、減衰機構の損傷や機能低下を招くことなく好適に抑制することができる。 By adopting such a configuration, even if a rotational force with a mixture of low frequency components and high frequency components is input as vibration components, the occurrence of resonance phenomena caused by these vibration components can be avoided by damaging or degrading the damping mechanism. can be suitably suppressed without causing
特許文献1に開示されたバランサ装置では、第1の被動ギヤと第1のバランスシャフトの回動位相が定まらないという問題がある。これは、回動位相は、クランクギヤからの回転力と、フリクションダンパの摩擦力と、バランスシャフトの回転摺動抵抗の各要素によって決定されるためであり、特許文献1に開示されたバランサ装置では、回転位相を積極的に制御する構成を設けていないためである。そのため、内燃機関として利用されるエンジンにおいて、バランスシャフトの実バランス率が低下し、振動悪化を招く恐れがある。 The balancer device disclosed in Patent Document 1 has a problem that the rotational phases of the first driven gear and the first balance shaft are not fixed. This is because the rotational phase is determined by each of the rotational force from the crank gear, the frictional force of the friction damper, and the rotational sliding resistance of the balance shaft. This is because there is no configuration for positively controlling the rotation phase. Therefore, in an engine that is used as an internal combustion engine, the actual balance ratio of the balance shaft may decrease, resulting in deterioration of vibration.
本発明は、エンジンの振動の抑制したバランサ装置を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a balancer device that suppresses engine vibration.
本発明にかかるバランサ装置は、内燃機関のバランサ装置であって、クランクシャフトに設けられたクランクギヤと噛合する被動ギヤと、前記被動ギヤの内周に圧入固定されるフリクションリングと、前記フリクションリングの内周に挿入されるバランスシャフトと、を備え、前記フリクションリングは、回転方向に対して非対称な形状であり、回転方向によって異なる摩擦力を発生させる。
これにより、被動ギヤと、バランスシャフトの位相のずれの発生を抑制できる。
A balancer device according to the present invention is a balancer device for an internal combustion engine, comprising: a driven gear meshing with a crank gear provided on a crankshaft; a friction ring press-fitted and fixed to an inner circumference of the driven gear; and a balance shaft inserted into the inner circumference of the friction ring, the friction ring having an asymmetrical shape with respect to the direction of rotation, and generating different frictional forces depending on the direction of rotation.
As a result, it is possible to suppress the occurrence of a phase shift between the driven gear and the balance shaft.
これにより、エンジンの振動を抑制することができる。 As a result, vibration of the engine can be suppressed.
実施の形態1
図1は、内燃機関のバランサ装置1の構成の一例を示した図である。図1に示すように、バランサ装置1は、第1のバランスシャフト11と、環状であるダンパーカバー12と、第1被動ギヤ13と、フリクションリング14と、ストッパゴム15と、爪16と、第1駆動ギヤ17と、第2のバランスシャフト18と、第2被動ギヤ19と、バランスマス20と、を備える。なお、内燃機関はエンジンであるものとして説明する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a balancer device 1 for an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the balancer device 1 includes a
第1のバランスシャフト11は、所定の方向に延在するように設けられたシャフトであり、先端部がダンパーカバー12に圧入固定されている。
The
以下では、第1のバランスシャフト11の延在方向を、バランサ装置1の延在方向として説明する。さらに、第1のバランスシャフト11の延在方向に対して垂直である方向を径方向とするとともに、第1のバランスシャフト11の延在方向を軸方向とした軸周りの方向を、周方向、あるいは回転方向として説明する。また、後述する図2、図4、図5における正面方向からの視点とは、延在方向側からの視点であるものとする。
Hereinafter, the extending direction of the
カップ状であるダンパーカバー12には、第1のバランスシャフト11が圧入工程可能である孔が設けられている。さらにダンパーカバー12のカップ状の内部には、複数のストッパゴム15が設けられている。複数のストッパゴム15どうしの間には、後述する第1被動ギヤ13に設けられている爪16が収まった状態となる。
The cup-
環形状である第1被動ギヤ13は、外周の周方向に沿って複数の歯を有するギヤであり、クランクシャフトのクランクギア(図示せず)と噛合している。第1被動ギヤ13の内周には、環状であるフリクションリング14が圧入固定されている。
The ring-shaped first driven
さらに、第1被動ギヤ13には、延在方向に向かって突出する複数の爪16が設けられている。具体的には、複数の爪16は、それぞれがダンパーカバー12に設けられたストッパゴム15に向けて突出している。
Furthermore, the first driven
ここで、第1のバランスシャフト11は、第1被動ギヤ13に対して可動であり、その可動範囲はダンパーカバー12と、ストッパゴム15により規制されている。ここで、ストッパゴム15は、正面からの視点において、円環状に連続するとともに、互いに所定の間隔をあけた状態で設けられている。後述するように、複数の爪16は、これらのストッパゴム15の間に配される。
Here, the
図2は、フリクションリング14の一例を正面方向から示す正面図である。図2に示すように、フリクションリング14は、環状に形成された環状部14aと、環状部14aから内側に突出する複数の突起部14bと、により形成されている。なお、この複数の突起部14bは、環状部14aの周方向に連続して形成されているとともに、周方向に非対称な形状である。さらに図2に示すように、ここでは第1のバランスシャフト11の回転方向は反時計周りである。
FIG. 2 is a front view showing an example of the
さらに、フリクションリング14の突起部14bのうち、内側の頂点部分を頂点31、頂点31から時計回り方向に環状部14aまで設けられたテーパ部を第1のテーパ部32、頂点31から反時計回り方向に環状部14aまで設けられたテーパ部を第2のテーパ部33とする。
Further, of the
図2に示すように、フリクションリング14における1つの突起部14bのうち、第1のテーパ部32は第2のテーパ部33に比べて、周方向において短い形状である。また、フリクションリング14の内周には、第1のバランスシャフト11が挿入される。
As shown in FIG. 2, the first
ここで図3は、第1被動ギヤ13の内周において、フリクションリング14を介して第1のバランスシャフト11が挿入されているとともに、第1被動ギヤ13が爪16を介してダンパーカバー12に接続された状態を示す断面図である。
Here, FIG. 3 shows that the
図1に戻り、第1駆動ギヤ17は、第1のバランスシャフト11に固定されている。ここで図1に示すように、ダンパーカバー12と、第1被動ギヤ13と、第1駆動ギヤ17の延在方向における位置関係において、ダンパーカバー12が先端側に設けられ、第1駆動ギヤ17が後端側に設けられ、第1被動ギヤ13は、ダンパーカバー12と第1駆動ギヤ17の間に配されているものとする。
Returning to FIG. 1 , the
第2のバランスシャフト18は、第1のバランスシャフト11と平行に配されているシャフトである。すなわち、第2のバランスシャフト18の延在方向と、第1のバランスシャフト11の延在方向が平行である。第2のバランスシャフト18には、第2被動ギヤ19が固定されている。
The
第2のバランスシャフト18に固定された第2被動ギヤ19は、第1のバランスシャフト11に固定された第1駆動ギヤ17と噛合っている。そのため、第1のバランスシャフト11が回転すると、第1駆動ギヤ17を介して第2被動ギヤ19に力が伝わり、第2のバランスシャフト18に回転力が与えられる。
A second driven
バランスマス20は、第1のバランスシャフト11と、第2のバランスシャフト18のそれぞれに接続されており、エンジンの慣性力を釣り合わせる。
A
次に、バランサ装置1の動作と、各部の効果について説明する。ここではまず、第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11の位相の変化の発生と、位相の変化による影響について説明する。
Next, the operation of the balancer device 1 and the effect of each part will be described. Here, first, the occurrence of phase change between the first driven
第1のバランスシャフト11は、第1被動ギヤ13に対し、回転方向に可動である。このとき、第1のバランスシャフト11の可動範囲は、ダンパーカバー12に設けられたストッパゴム15と、爪16と、により規制されている。
The
図4は、第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11が、回転方向において所定の位相となった状態を示している。ここで、第1被動ギヤ13は、クランクギヤにより駆動されて、図4に示した矢印方向に回転する。
FIG. 4 shows a state in which the first driven
このとき図4に示すように、第1被動ギヤ13に設けられた爪16と、第1のバランスシャフト11に固定されているダンパーカバー12の位相が所定の位相となった状態、すなわち、複数のストッパゴム15の夫々の時計回り方向側の端部に対して、爪16の反時計回り側の端部が近接した状態を、第1の位相状態とする。
At this time, as shown in FIG. 4, the
なお、バランスマス20は、第1の位相状態において、釣り合いが最適となるように、第1のバランスシャフト11及び第2のバランスシャフト18と接続されている。
It should be noted that the
一方、第1被動ギヤ13がクランクシャフトから受ける駆動力は時々刻々と複雑に変化する。そのため、第1のバランスシャフト11は、フリクションリング14を介して第1被動ギヤ13からトルクを受けるが、そのトルクは必ずしも回転方向の違いに対して等しくない。そのため、図4に示した第1の位相状態のまま安定することはなく、運転条件によっては、図5に示した位相状態となることや、図4と図5に示した位相状態の中間の状態となることがある。
On the other hand, the driving force that the first driven
なお、図5に示した位相状態を第2の位相状態とする。具体的には、第2の位相状態とは、複数のストッパゴム15の夫々の反時計回り方向側の端部に対して、爪16の時計回り側の端部が近接した状態である。
Note that the phase state shown in FIG. 5 is referred to as a second phase state. Specifically, the second phase state is a state in which the clockwise ends of the
図6(a)、図6(b)は、関連するフリクションリングを用いて、この第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11の位相、すなわち、第1被動ギヤ13に設けられた爪16と、第1のバランスシャフト11に固定されているダンパーカバー12の位相の状態を実測した一例を示している。なお図6(a)では、時間とともにエンジンの回転数を変化させた状態を示し、図6(b)ではその時間における位相の状態を示している。またここで利用されている関連するフリクションリングとは、フリクションリング14と類似するフリクションリングであって、第1のテーパ部32と、第2のテーパ部33とが対称に形成されたものである。
6(a) and 6(b) illustrate the phase of this first driven
より具体的には、図6(a)、図6(b)に示すように、エンジンの回転数が3000rpm付近とした場合に、図4に示した第1の位相状態から図5に示した第2の位相状態へと遷移する。そして、エンジンの回転数が1500rpm付近まで第2の位相状態を保つこととなる。 More specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the engine speed is around 3000 rpm, the first phase state shown in FIG. 4 changes to the state shown in FIG. Transition to the second phase state. Then, the second phase state is maintained until the engine speed reaches around 1500 rpm.
このとき、バランスマス20は図4に示した第1の位相状態を基準としているため、この第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11の位相について、第1の位相状態から第2の位相状態に遷移することにより、実バランス率が低下し、エンジンの振動が増大するという現象が発生する。
At this time, since the
一方で、前述したようにバランサ装置1では、フリクションリング14の第1のテーパ部32が、第2のテーパ部33に比べて、周方向において短い形状であって、非対称に形成されているものを利用することができる。
On the other hand, as described above, in the balancer device 1, the first tapered
すなわちフリクションリング14は、突起部14bが、第1のバランスシャフト11の回転方向に対して非対称な形状をしていることから、第1のバランスシャフト11から伝えられる摩擦による伝達トルクも非対称となる。したがって、フリクションリング14では、内部に配されるシャフトの回転方向によって、異なる摩擦力を発生させることができる。
That is, since the
これにより、第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11の位相のずれが発生しにくくなる。すなわち、第1被動ギヤ13と第1のバランスシャフト11の位相は、図4に示した第1の位相状態が保たれやすくなり、第1の位相状態から、図5に示した第2の位相状態となる遷移の発生を抑制することができる。したがって、位相の変化の回数が減少することから、エンジンの振動の発生を抑制できる。
As a result, the phase shift between the first driven
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. That is, the above description is appropriately omitted and simplified for clarity of explanation, and those skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the embodiment within the scope of the present invention. Is possible.
1 バランサ装置
11 第1のバランスシャフト
12 ダンパーカバー
13 第1被動ギヤ
14 フリクションリング
14a 環状部
14b 突起部
15 ストッパゴム
16 爪
17 第1駆動ギヤ
18 第2のバランスシャフト
19 第2被動ギヤ
20 バランスマス
31 頂点
32 第1のテーパ部
33 第2のテーパ部
1
Claims (1)
クランクシャフトに設けられたクランクギヤと噛合する被動ギヤと、
前記被動ギヤの内周に圧入固定されるフリクションリングと、
前記フリクションリングの内周に挿入されるバランスシャフトと、を備え、
前記フリクションリングは、回転方向に対して非対称な形状であり、回転方向によって異なる摩擦力を発生させる、
バランサ装置。 A balancer device for an internal combustion engine,
a driven gear that meshes with a crank gear provided on the crankshaft;
a friction ring press-fitted and fixed to the inner periphery of the driven gear;
a balance shaft inserted into the inner circumference of the friction ring,
The friction ring has an asymmetrical shape with respect to the direction of rotation, and generates different frictional forces depending on the direction of rotation.
balancer device.
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2022
- 2022-01-27 JP JP2022011029A patent/JP2023109488A/en active Pending
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