JP2636924B2 - 内燃機関の空気圧縮機のための補助駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は請求項１の上位概念に記載の空気圧縮機のた
めの補助装置に関する。

従来の技術 特に空気式ブレーキを備えた自動車の圧気調達用に使
用されているピストン形圧縮機を歯車によって駆動する
ことは多くの利点を有している。その最も重要な利点
は、従来頻繁に使用されていたＶベルト駆動に較べて、
保守がまったく不要なことである。操舵油圧ポンプは屡
々空気内縮機クランク軸から駆動されるが、このような
場合には、前記の利点が付加的な重要性を持つことにな
る。なぜならば、空気圧縮機の運転の安全性−これは歯
車装置によってのみ可能であるが−を可能な限り高くし
ようとする要求が更に高まるからである。

制御空気圧縮機にあっては、ピストン形圧縮機の型式
が極めて適切であることは周知の通りである。しかし歯
車駆動の場合には、上死点に到達した後に、空気圧縮機
の隙間容積内に残留する圧縮された空気が膨張し、それ
により空気圧縮機を駆動している接線力が突然負にな
り、空気圧縮機がトルクを失うという欠点のあることが
判った。これが噛合部に、不快な打撃音を伴う急激な歯
当たり交換を行わせることになる。

特に最近の高性能機関に提案されているような軽量構
造の駆動形式にあっては、たとえ空気圧縮機ギヤと駆動
側のカム軸ギヤとの間のバックラッシが小さな値に仕上
げられ又は調整されていても、この騒音を常に許容値内
に抑えるのは困難である。その理由は、カム軸の駆動ト
ルクが、シリンダ数の少ないエンジンにあっては特に激
しく変動し、しかも負の部分を持つことがあるからであ
る。戻り膨張の位相にある空気圧縮機の負のトルクがカ
ム軸の小さいトルク又は完全に負のトルクに重畳される
と、空気圧縮機ギヤに対してカム軸ギヤの逆進加速度が
付加的に発生し、これがその他の歯車駆動部に衝撃とし
て伝播する。

空気圧縮機及びカム軸ギヤの回転質量を明らかに大き
くすることによって、上記欠点を除去しようとする試み
は、低コスト、低容積及び低重量の観点から全く顧みら
れない。即ち慣性モーメントを大きくすることは、重量
と容積とを著しく大きくすることであり、ひいては高い
コストになる。それは雑音が特にアイドリング時に発生
するからであって、本来、このような運転状態において
は、アイドリング回転数が少ないために回転体の運動エ
ネルギは小さくてよい筈である。

発明の課題 従って本発明の課題は、空気圧縮機及び駆動カム軸ギ
ヤの回転体を、小さな慣性モーメント、小さな寸法、又
軽い構造体にすることによって、カム軸ギヤの逆進加速
度を阻止し、かつカム軸ギヤの噛合部における打撃衝動
と騒音とを最小に抑えることができるような駆動装置を
提供することにある。

課題を解決するための手段 本課題は本発明の請求項１に記載の特徴によって解決
することができた。

発明の作用・効果 本発明により、空気圧縮機とカム軸との負のトルク部
分が加算されるのを阻止することができる。この煩わし
い空気圧縮機の負のトルク部分は、カム軸の優勢な正の
駆動トルクによって相殺される。そのため、カム軸ギヤ
の不都合な逆進加速度折及びそれに伴って他の歯車駆動
部に発生する衝動が阻止される。併し空気圧縮機ギヤの
逆進加速度自体の大きさは生、空気圧縮機の戻り膨張の
ためにそのままの大きさで保持されている。この衝動は
カム軸ギヤによって受け止められなければならないが、
前述のように負のトルクが正のトルクによって相殺され
るために、カム軸ギヤの逆進加速度は全く生じない。本
発明の別の構成によれば、反回転方向のカム軸ギヤに対
する空気圧縮機ギヤの、この不可避的な衝動が、両歯車
間の噛合部のバックラッシを狭くすることによって非常
に小さな値になり、その結果、煩わしい騒音が阻止され
る。

本発明による補助駆動部のその他の利点については、
実施例で述べる。

実施例 第１図と第２図では、内燃機関クランク軸ギヤ１が中
間ギヤ２を介してカム軸ギヤ３と噴射ポンプギヤ４とを
駆動している。カム軸は符号５で表わされている。この
カム軸５はタペット６、タペットロッド７及び揺れ腕８
の夫々を介して、エンジンのシリンダヘッド内の弁９を
駆動している。

駆動ギヤ10は、空気圧縮機11に付属するクランク軸17
を駆動するためにカム軸ギヤ３と噛合っている。図示の
実施例では、空気圧縮機ギヤ10とカム軸ギヤ３との間の
バックラッシの精密な調整は、外部から操作可能な偏心
輪12によって行われ、該偏心輪12はエンジンケーシング
14と空気圧縮機11との間に配置されている。偏心輪12の
回転によって、バックラッシが精確に調量されて調節さ
れる。バックラッシの調節は空気圧縮機11の簡単な移動
によっても行うことができ、又、ギヤ３と10との噛合部
の歯面の間隔を、締付けねじ15を取外した後にシックネ
スゲージを用いてチェックすることによっても行うこと
ができる。バックラッシの調節は、ギヤ３とギヤ10とが
その測定幅やこれに付属の軸間距離に関して、所要の狭
い許容値内に仕上げられているような場合には、これを
勿論総て省略することができる。第２図から明らかなよ
うに、空気圧縮機11には尚、操舵又は操作油圧ポンプ16
をフランジ結合することができる。

制御歯車を第１図に図示のように配置した場合の特に
有利な点は、これによってエンジンの右側と左側とに有
利に配置された噴射ポンプ乃至はカム軸の駆動が、寸法
が小さくてコストの安い歯車で行われるという点であ
る。更に中間ギヤ２に対してギヤ1,3及び４の歯数を素
数関係に選ぶことにより、夫々にピーク負荷の瞬間にお
ける高い負荷の噛合点A,B及びＣで、夫々異なった歯面
が噛合うことになり、同一の歯面が常にピーク負荷を伝
達しなければならないような場合に発生する高い摩耗の
可能性を減少させることができ、その結果、より軽量で
よりコストの安い噛合部が実現できることが確認され
た。

第３図のａには、４気筒エンジンのカム軸５のトルク
（破線で図示）が、クランク回転角度720゜の作業区間
に亙って図示されている。このトルクは、クランク回転
角度180゜毎に小さい負のトルク部13を備えた４つの負
荷サイクルを有している。このカム軸駆動トルクに、戻
り膨張の結果としての負の部分18を有する空気圧縮機11
のための駆動トルク（実線で図示）が、重畳されて図示
されている。カム軸ギヤ３と空気圧縮機ギヤ10との間の
歯数比は、所要の圧気量に基づいて先駆されなければな
らないが、例えば360゜の空気圧縮気の回転の間にクラ
ンク回転角度30゜の位相のずれが生じるように選択され
る（即ち360゜の空気圧縮機の回転が390゜のクランク回
転角度に相当する）。カム軸の負荷サイクル長180゜の
場合には、180゜:30゜＝空気圧縮機６回転毎に、空気圧
縮機とカム軸との位相は出発位置（初めの位相）に戻
り、これが繰り返される。この６回転の間に１度、空気
圧縮機とカム軸との駆動トルクの負の最大トルクも重な
る。このため、回転体の運動エネルギーの小さい、エン
ジンのアイドリング時には特に、カム軸ギヤ３の逆進加
速度が誘発され、該逆進加速度が明瞭に聞こえる衝撃パ
ルスとして他の歯車装置に伝播し、周期的に不愉快な騒
音を発生させることになる。

第３図のｂでは、空気圧縮機駆動ギヤ10とカム軸ギヤ
３との歯数比がカム軸負荷サイクルの整数倍に構成され
ていることにより、カム軸ギヤ３の逆進加速度が阻止さ
れている。

例えば空気圧縮機の１回転（360゜）は、夫々180゜の
カム軸負荷サイクルの正確に２倍に合致しており、これ
は４気筒エンジンの場合特に有利である。エンジンと空
気圧縮機との回転数比が同じて６気筒エンジンの場合に
は、空気圧縮機の１回転毎に３整数倍に相当する３回の
カム軸負荷サイクルでよいことが判るであろう。

更に空気圧縮機駆動ギヤ10は、空気圧縮機クランク軸
17に対して調整されて取り付けられている（より正し
い、より正確な歯の位置乃至は歯の配置のために）。同
時に、空気圧縮機クランク軸17の角度位置がカム軸５に
対して固定される（最終的には歯車10と３との正しい角
度位置によって行われる）。このような配設によって空
気圧縮機11の負のトルク部18が、カム軸５の正のトルク
部20によって最適に相殺される。

正のトルク部20によって上述の負のトルク18を、完全
でないが全く充分に小さなものにすることは、一般的
に、空気圧縮機駆動ギヤ10の精密な調整をしなくても可
能である。併しこのようなことは、歯のピッチが小さ
く、かつ回転方向及び反回転方向の歯の半ピッチ毎の調
整を行うことなしに、最大の誤差が、カム軸５に対する
空気圧縮機クランク軸17の固定的な組込みによる本発明
の効果に悪影響を及ぼさない場合に限って許されること
である。

第３図のｃは、カム軸に対して空気圧縮機クランク軸
の組込みの調整が行われない場合、ギヤ３と10との歯数
比がカム軸負荷サイクルの整数倍になっていても、空気
圧縮機とカム軸の負の回転モーメントが加算されて、不
都合にも負の最大トルク部（21）が形成され得ること
を、判り易いように示している。

気筒数がより多いエンジンにあっては、カム軸駆動ト
ルクがもはや負の部分を全く持たないことが屡々ある。
併しこの駆動トルクはカム軸の個々の負荷サイクルの間
で、零より僅か大きいだけの小さな値に低下する。その
ため空気圧縮機の負のトルクはこの位置で胎ど完全に効
果的に作用する。従って騒音パルスを確実に阻止するた
めには、この場合も亦、空気圧縮機の調整された組み込
みと、空気圧縮機の歯数比をカム軸負荷アシクルの整数
倍にすることが望ましい。そうすることにより、空気圧
縮駆動トルクの負の部分が、正のカム軸駆動トルクによ
って相殺される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は駆動ギヤ
がカム軸上のギヤと噛合っている、空気圧縮機のための
補助駆動装置の断面図、第２図は第１図の線II−IIに沿
った断面図、第３図のａは空気圧縮機の歯数比がカム軸
負荷サイクルの整数倍になっていない公知の形式の場合
のものであって、720゜のクランク回転角度の作業区間
に亙り、カム軸と空気圧縮機のトルクの経過を表わした
グラム、ｂは、本発明に基づき空気圧縮機の歯数比がカ
ム軸負荷サイクルの整数倍に構成され、かつ空気圧縮機
クランク軸の角度調節がカム軸に対して調整されている
場合のグラフ、ｃは空気圧縮機の歯数比がカム軸負荷サ
イクルの整数倍に構成されているものの、空気圧縮機の
クランク軸の組込みがカム軸に対して調整されていない
場合のグラフである。 １……内燃機関クランク軸ギヤ、２……中間ギヤ、３…
…カム軸ギヤ、４……噴射ポンプギヤ、５……カム軸、
６……タペット、７……タペットロッド、８……揺れ
腕、９……弁、10……空気圧縮機駆動ギヤ、11……空気
圧縮機、12……偏心輪、13……負のトルク部、14……エ
ンジンケーシング、15……締付けねじ、16……操舵又は
操作油圧ポンプ、17……空気圧縮機クランク軸、18……
負のトルク部、19,20……正のトルク部、21……負の最
大トルク部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の空気圧縮機のための補助駆動装
   置であって、該空気圧縮機はシリンダ内で案内されてい
   るピストンを備えたピストン形圧縮機として形成されて
   おり、該ピストンはコンロッドを介してクランク軸によ
   って駆動され、該クランク軸は駆動歯車と結合し、該駆
   動歯車は内燃機関の駆動軸によって歯車を介して駆動さ
   れ、その際空気圧縮機駆動ギヤがカム軸上の歯車と噛合
   っている形式のものにおいて、空気圧縮機駆動ギヤ（1
   0）が空気圧縮機クランク軸（17）に対して調整されて
   取り付けられており、空気圧縮機駆動ギヤ（10）とカム
   軸ギヤ（３）との歯数比が、カム軸駆動トルクの負荷サ
   イクルの整数倍であり、同時に、空気圧縮機クランク軸
   （17）のトルクの負の部分（18）が、カム軸のトルクの
   正の部分（20）の重畳によって除去され得るように、空
   気圧縮機クランク軸（17）の角度位置がカム軸（５）に
   対して固定されていることを特徴とする、内燃機関の空
   気圧縮機のための補助駆動装置。
2. 【請求項２】空気圧縮機駆動ギヤ（10）とカム軸（５）
   のギヤ（３）との噛合において、バックラッシが狭い許
   容幅で仕上げられているか、又は調節装置によって小さ
   な値に調節されうることを特徴とする、請求項１記載の
   補助装置。