JP2023165228A - Gear device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2023165228A
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gear
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internal combustion
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寿行 矢野
Hisayuki Yano
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Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide a gear device for an internal combustion engine that can suppress vibration.SOLUTION: A gear device for an internal combustion engine includes: a first gear fitted to a crankshaft; and a second gear fitted to a balancer shaft and engaging the first gear. The first gear includes a first damper, the second gear includes a second damper, and the first damper has a resonant frequency that is different from the resonant frequency of the second damper.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は内燃機関の歯車装置に関する。 The present invention relates to a gear system for an internal combustion engine.

内燃機関で発生する振動を抑制するために、バランサ装置を設けることがある。内燃機関のクランクシャフトにギヤが設けられ、バランサ装置のバランサシャフトにギヤが設けられる。これらのギヤが噛み合うことで、バランサシャフトはクランクシャフトと同期して回転する。バランサ装置のギヤにゴム製のダンパを設けることで、振動を抑制する技術が開発されている(例えば特許文献1)。 A balancer device is sometimes provided to suppress vibrations generated in an internal combustion engine. A gear is provided on the crankshaft of the internal combustion engine, and a gear is provided on the balancer shaft of the balancer device. When these gears mesh, the balancer shaft rotates in synchronization with the crankshaft. A technique has been developed to suppress vibration by providing a rubber damper in the gear of a balancer device (for example, Patent Document 1).

特開2020-204372号公報JP2020-204372A

しかし、振動を十分に抑制できないことがある。そこで、振動を抑制することが可能な内燃機関の歯車装置を提供することを目的とする。 However, vibrations may not be suppressed sufficiently. Therefore, an object of the present invention is to provide a gear device for an internal combustion engine that can suppress vibration.

上記目的は、クランクシャフトに取り付けられた第1ギヤと、バランサシャフトに取り付けられ、前記第1ギヤに噛み合う第2ギヤと、を具備し、前記第1ギヤは第1ダンパを有し、前記第2ギヤは第2ダンパを有し、前記第1ダンパの共振周波数は前記第2ダンパの共振周波数とは異なる、内燃機関の歯車装置によって達成することができる。 The above object includes a first gear attached to a crankshaft, and a second gear attached to a balancer shaft and meshing with the first gear, the first gear having a first damper, and the second gear being attached to a balancer shaft and meshing with the first gear. The second gear has a second damper, the resonant frequency of the first damper being different from the resonant frequency of the second damper, which can be achieved by a gearing of the internal combustion engine.

振動を抑制することが可能な内燃機関の歯車装置を提供できる。 A gear device for an internal combustion engine that can suppress vibration can be provided.

図1は実施形態に係る歯車装置を例示する斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a gear device according to an embodiment. 図2(a)および図2(b)はギヤを例示する正面図である。FIGS. 2(a) and 2(b) are front views illustrating gears.

図1は実施形態に係る歯車装置100を例示する斜視図である。歯車装置100は2つのギヤ(歯車)を有する。ギヤ10(第1ギヤ)は、内燃機関のクランクシャフト30の先端に取り付けられている。ギヤ20(第2ギヤ)およびバランサマス34が、バランサシャフト32の先端に取り付けられている。クランクシャフト30とバランサシャフト32とは、互いに離間し、かつ互いに平行である。 FIG. 1 is a perspective view illustrating a gear device 100 according to an embodiment. Gear device 100 has two gears. Gear 10 (first gear) is attached to the tip of a crankshaft 30 of an internal combustion engine. A gear 20 (second gear) and a balancer mass 34 are attached to the tip of the balancer shaft 32. The crankshaft 30 and the balancer shaft 32 are spaced apart from each other and parallel to each other.

図2(a)はギヤ10を例示する正面図である。ギヤ10は板部12、板部14、およびダンパ16(第1ダンパ)を有する。板部12、板部14、およびダンパ16は、それぞれ円環形状を有する。板部12の外周面に複数の歯12aが設けられている。複数の歯12aは、板部12の外周の方向に沿って並ぶ。板部14はギヤ10の径方向において中央に位置する。ダンパ16は、図2(a)において斜線が記された部分である。ダンパ16は板部12と板部14との間に設けられている。すなわち、板部14の外周面にダンパ16が取り付けられ、ダンパ16の外周面に板部12が取り付けられる。 FIG. 2(a) is a front view illustrating the gear 10. FIG. The gear 10 includes a plate portion 12, a plate portion 14, and a damper 16 (first damper). The plate portion 12, the plate portion 14, and the damper 16 each have an annular shape. A plurality of teeth 12a are provided on the outer peripheral surface of the plate portion 12. The plurality of teeth 12a are arranged along the outer periphery of the plate portion 12. The plate portion 14 is located at the center of the gear 10 in the radial direction. The damper 16 is a shaded portion in FIG. 2(a). The damper 16 is provided between the plate portion 12 and the plate portion 14. That is, the damper 16 is attached to the outer peripheral surface of the plate part 14, and the plate part 12 is attached to the outer peripheral surface of the damper 16.

図2(b)はギヤ20を例示する正面図である。ギヤ20は板部22、板部24、およびダンパ26(第2ダンパ)を有する。板部22、板部24、およびダンパ26は、それぞれ円環形状を有する。板部22の外周面に複数の歯22aが設けられている。複数の歯22aは、板部22の外周の方向に沿って並ぶ。板部24はギヤ20の径方向において中央に位置する。ダンパ26は、図2(b)において斜線が記された部分である。ダンパ26は板部22と板部24との間に設けられている。すなわち、板部24の外周面にダンパ26が取り付けられ、ダンパ26の外周面に板部22が取り付けられる。 FIG. 2(b) is a front view illustrating the gear 20. FIG. The gear 20 has a plate portion 22, a plate portion 24, and a damper 26 (second damper). The plate portion 22, the plate portion 24, and the damper 26 each have an annular shape. A plurality of teeth 22a are provided on the outer peripheral surface of the plate portion 22. The plurality of teeth 22a are arranged along the outer circumferential direction of the plate portion 22. The plate portion 24 is located at the center of the gear 20 in the radial direction. The damper 26 is a shaded portion in FIG. 2(b). The damper 26 is provided between the plate portion 22 and the plate portion 24. That is, the damper 26 is attached to the outer peripheral surface of the plate part 24, and the plate part 22 is attached to the outer peripheral surface of the damper 26.

ギヤ10の板部12および板部14、ギヤ20の板部22および板部24は、例えば金属または樹脂で形成される。板部は、例えばダクタイル鋳鉄(FCD:Ferrum Casting Ductile)など、鉄を含む材料で形成されてもよい。ダンパ16およびダンパ26はゴムで形成される。 The plate portions 12 and 14 of the gear 10 and the plate portions 22 and 24 of the gear 20 are made of metal or resin, for example. The plate portion may be formed of a material containing iron, such as ductile cast iron (FCD). Damper 16 and damper 26 are made of rubber.

クランクシャフト30が回転すると、クランクシャフト30とともにギヤ10も回転する。ギヤ10の複数の歯12aと、ギヤ20の複数の歯22aとは噛み合う。このため、動力がギヤ10からギヤ20に伝達される。ギヤ20はギヤ10に同期して回転する。バランサシャフト32はギヤ20とともに回転する。 When the crankshaft 30 rotates, the gear 10 also rotates together with the crankshaft 30. The plurality of teeth 12a of the gear 10 and the plurality of teeth 22a of the gear 20 mesh with each other. Therefore, power is transmitted from gear 10 to gear 20. Gear 20 rotates in synchronization with gear 10. Balancer shaft 32 rotates together with gear 20.

ダンパ16の共振周波数は、ダンパ26の共振周波数とは異なる。図2(a)に示すダンパ16の厚さT1は、図2(b)に示すダンパ26の厚さT2より小さい。ダンパ16がダンパ26よりも薄いことで、ダンパ16の剛性はダンパ26の剛性よりも高くなる。ダンパ16の歪率はダンパ26の歪率よりも低くなる。ダンパ16の共振周波数はダンパ26の共振周波数よりも高くなる。 The resonant frequency of damper 16 is different from the resonant frequency of damper 26. The thickness T1 of the damper 16 shown in FIG. 2(a) is smaller than the thickness T2 of the damper 26 shown in FIG. 2(b). Since the damper 16 is thinner than the damper 26, the stiffness of the damper 16 is higher than that of the damper 26. The distortion rate of the damper 16 is lower than that of the damper 26. The resonant frequency of the damper 16 is higher than the resonant frequency of the damper 26.

2つのギヤの両方にダンパを設けることで、振動を抑制する。しかし2つのダンパの共振周波数が等しい場合、共振周波数で2つのダンパの振動が大きくなる。共振周波数における振動を抑制することが困難である。 Vibration is suppressed by providing dampers on both gears. However, when the resonance frequencies of the two dampers are equal, the vibrations of the two dampers become large at the resonance frequency. It is difficult to suppress vibrations at the resonant frequency.

本実施形態によれば、ギヤ10はダンパ16を有し、ギヤ20はダンパ26を有する。ダンパ16の共振周波数は、ダンパ26の共振周波数とは異なる。したがって、同一の周波数においてダンパ16とダンパ26の両方が振動することが抑制される。この結果、振動を抑制することができる。 According to this embodiment, the gear 10 has the damper 16 and the gear 20 has the damper 26. The resonant frequency of damper 16 is different from the resonant frequency of damper 26. Therefore, vibration of both the damper 16 and the damper 26 at the same frequency is suppressed. As a result, vibrations can be suppressed.

振動を抑制することで、騒音の発生、ギヤ10およびギヤ20への負荷を抑制することができる。2つのダンパの間で共振周波数を異ならせることで、振動を抑制することができる。振動抑制のためにダンパを大型化しなくてよい。 By suppressing vibration, generation of noise and load on gear 10 and gear 20 can be suppressed. Vibration can be suppressed by making the resonance frequencies different between the two dampers. There is no need to increase the size of the damper to suppress vibration.

ダンパ26はダンパ16よりも厚い。ダンパ16の剛性がダンパ26の剛性よりも高くなり、ダンパ16の共振周波数がダンパ26の共振周波数よりも高くなる。ダンパ26の厚さT2は、例えばダンパ16の厚さT1の1.2倍以上、1.5倍以上、2倍以上などでもよい。 Damper 26 is thicker than damper 16. The stiffness of the damper 16 becomes higher than the stiffness of the damper 26, and the resonance frequency of the damper 16 becomes higher than the resonance frequency of the damper 26. The thickness T2 of the damper 26 may be, for example, 1.2 times or more, 1.5 times or more, or 2 times or more the thickness T1 of the damper 16.

共振周波数を異ならせるためには、ダンパ16の厚さT1がダンパ26の厚さT2と異なればよい。例えば、ダンパ16がダンパ26よりも厚くてもよい。しかし、ダンパ16を厚くすることで、ダンパ16の剛性はダンパ26の剛性よりも低くなり、ダンパ16の歪率はダンパ26の歪率よりも高くなる。ダンパ16には、バランサマス34などから負荷がかかる。剛性の低いダンパ16に負荷がかかることで、ダンパ16が破損する恐れがある。共振周波数を異ならせ、かつダンパ16の剛性を高めるために、ダンパ16をダンパ26よりも薄くする。ダンパ16の剛性を高め、破損を抑制することができる。 In order to make the resonance frequencies different, the thickness T1 of the damper 16 only needs to be different from the thickness T2 of the damper 26. For example, damper 16 may be thicker than damper 26. However, by making the damper 16 thicker, the stiffness of the damper 16 becomes lower than the stiffness of the damper 26, and the strain rate of the damper 16 becomes higher than that of the damper 26. A load is applied to the damper 16 from the balancer mass 34 and the like. If a load is applied to the damper 16, which has low rigidity, there is a risk that the damper 16 will be damaged. The damper 16 is made thinner than the damper 26 in order to have different resonance frequencies and to increase the rigidity of the damper 16. The rigidity of the damper 16 can be increased and damage can be suppressed.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. Changes are possible.

10、20 ギヤ
12、14、22、24 板部
12a、22a 歯
16、26 ダンパ
30 クランクシャフト
32 バランサシャフト
34 バランサマス
100 歯車装置
10, 20 Gear 12, 14, 22, 24 Plate portion 12a, 22a Teeth 16, 26 Damper 30 Crankshaft 32 Balancer shaft 34 Balancer mass 100 Gear device

Claims (1)

クランクシャフトに取り付けられた第1ギヤと、
バランサシャフトに取り付けられ、前記第1ギヤに噛み合う第2ギヤと、を具備し、
前記第1ギヤは第1ダンパを有し、
前記第2ギヤは第2ダンパを有し、
前記第1ダンパの共振周波数は前記第2ダンパの共振周波数とは異なる、内燃機関の歯車装置。
a first gear attached to the crankshaft;
a second gear attached to the balancer shaft and meshing with the first gear;
the first gear has a first damper;
the second gear has a second damper;
A gearing device for an internal combustion engine, wherein a resonant frequency of the first damper is different from a resonant frequency of the second damper.
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