JP3426478B2 - エンジンのファン取付構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン冷却水の
循環するラジエータやエンジン本体の回りのエンジン補
機に冷却風を与えるファン、特に、エンジンのクランク
シャフトの回転力を受けてファンが回転駆動するように
したエンジンのファン取付構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】エンジンの駆動力はクランクシャフトに
より外部に伝達され、特に、エンジン補機にはクランク
シャフトの端部の回転が直接或いは回転伝達系を介し伝
達される。このクランクシャフトは駆動時にねじり振
動、スラスト振動、クランクシャフト振れ回りを生じる
慣性偶力等を発生する場合がある。そこで、クランクシ
ャフトにはこのねじり振動低減のためのダンバ装置や、
クランクシャフト振れ回りを生じる慣性偶力低減のため
のバランサ装置が装着されることがある。しかも、この
ようなクランクシャフトが駆動時に生じる捻じり振動等
は直接補機等に伝わり、或いは回転伝達系を介し連結さ
れた補機等に伝わることにより、補機等が起振されて騒
音を発生することがある。 【０００３】そこで、エンジンの補機駆動系として、例
えば、図８に示すように、エンジン１のクランクシャフ
ト２の前端部にプーリボス３を直結し、このプーリボス
に天然ゴム等の環状弾性体４を介しプーリ５を圧入した
ものが知られている。このプーリ５には図示しないベル
トが巻き掛けされ、同ベルトにより図示しないエンジン
補機が駆動されており、ここでの環状弾性体４及びプー
リ５が補機駆動系を成している。しかも、この環状弾性
体４及びプーリ５はクランクシャフト２のねじり振動低
減のためのダンパ装置としても、エンジン補機に向かう
振動を減衰するための騒音低減装置としても機能する。 【０００４】ここで、エンジン補機の一つである冷却フ
ァン６は、プーリボス３の前端にファンカップリング７
を介し直結され、これにより図示しないラジエータ内を
循環するエンジン冷却水の冷却を行なえるようにしてい
る。なお、このようなエンジンのファン取付構造の一例
が実開昭５７−１３４４４２号公報に開示されている。
更に、図示しないエンジンのクランクシャフトと冷却
ファンとを図示しない粘性カップリングを介し連結し、
これにより、高回転域での冷却ファンの無駄な回転を抑
えるようにしたエンジンのファン取付構造が知られてお
り、この場合、粘性カップリングによりクランクシャフ
トより冷却ファン側に向かう捻じり振動等が減衰され、
同粘性カップリングが騒音低減装置としても機能するこ
ととなる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示した
エンジンの補機駆動系が騒音低減装置として機能する場
合において、プーリ５側に連結されるエンジン補機では
問題ないが、プーリボス３にファンカップリング７を介
し直結された冷却ファン７６では、クランクシャフト２
の捻じり振動等が直接冷却ファン６に伝わり、同部やフ
ァンカップリング７などが発音部となって騒音を発生す
る場合があり、問題となっている。更に、上述の粘性カ
ップリングを介してクランクシャフトと冷却ファンを連
結した場合、この粘性カップリングの内部構造にもよる
が、このカップリング自体が発音部となって騒音を発生
する場合があり、問題となっている。 【０００６】ここで、プーリ５側のエンジン補機と冷却
ファン６との両方に騒音低減装置を装着するには、上述
の環状弾性体４及び図示しない粘性カップリングを共に
使用する必要があり、コスト低減を図る上で問題があ
り、しかも、クランク軸方向の取付け用スペースを大き
く必要とすることとなり、エンジンの搭載スペースが厳
しく制限される場合には問題を生じ易い。本発明の目的
は、コスト増やスペース確保の点で問題を生じることな
く、エンジン補機及び冷却ファンの騒音を確実に低減で
きるエンジンのファン取付構造を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明によれば、エンジンの駆動力をエンジン補機に伝達す
るシャフトの一端にプーリを配設し、このプーリとシャ
フトとの間に、プーリをシャフトに対し所定回転角内で
相対変位可能に結合する振動減衰部材を介装し、プーリ
に冷却用ファンを取付け、上記シャフトはアイドラギヤ
と一体になって回転し、このアイドラギヤは、エンジン
のクランクシャフトに固定されたクランクシャフトギア
から動力を伝達される。このように、シャフト側からの
回転力は振動減衰部材、プーリを介し冷却用ファンやそ
の他のエンジン補機に伝達される。ここでシャフト側か
らプーリ側に向かう振動は振動減衰部材により減衰さ
れ、プーリを介し冷却用ファンやその他のエンジン補機
側に伝達されることを規制できる。特に、アイドラギヤ
はクランクシャフトに対し、クランクシャフトの捻じり
振動を低減しており、このアイドラギヤからの捻じり振
動は振動減衰部材で十分に減衰され、冷却用ファンやそ
の他のエンジン補機側からの騒音の発生を確実に防止で
き、しかも、振動減衰部材の耐久性を向上させることが
できる。 【０００８】ここで、クランクシャフトギアとアイドラ
ギヤのとの間の噛合い率を上げるため、はす歯歯車を採
用したためスラスト振動が騒音発生を生じ易いという構
成を採る場合でも、従動側に複数段アイドラギヤを配備
しておけば、この部位を振動が通過する際に捻じり振動
を減衰でき、この点で冷却用ファンやその他のエンジン
補機側からの騒音の発生を低減できる。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１、図２には本発明の実施形態
例としてのエンジンのファン取付構造を示した。このエ
ンジンのファン取付構造は縦置きされたディーゼルエン
ジンの前端部に装着される。なお、このエンジンのファ
ン取付構造が装備されるエンジンはディーゼルエンジン
に限定されるものではなく、ガソリンエンジン等にも適
用できる。ここで、ディーゼルエンジン（以後単にエン
ジンと記す）１０の本体１１の本体前壁面１２にはクラ
ンクシャフト１３の前端のクランクシャフトギヤ１４及
びギヤ列である補機駆動系Ｄが配備され、これらは本体
前壁面１２に固定されるタイミングギヤケース１５で覆
われ、その前方には補機駆動系Ｄに駆動される冷却ファ
ン３６、及び冷却風が通過するラジエータＲ（図２参
照）が配備されている。 【００１０】図３に示すように、補機駆動系Ｄはクラン
クシャフト１３と一体のクランクシャフトギヤ１４と、
同ギヤに噛合する第１アイドラギヤ９と、同アイドラギ
ヤに噛合する第２アイドラギヤ１６と、この第２アイド
ラギヤ１６と一体であってタイミングギヤケース１５内
から前方（図１において左側）へ突出した駆動軸１７
と、この駆動軸に取り付けられた補機駆動用回転体１８
と、この補機駆動用回転体１８に巻き掛けされたＶリブ
ドベルト１９及びＶベルト２０と、Ｖリブドベルト１９
で駆動される第１、第２従動プーリ２１，２２及びアイ
ドラ２３と、Ｖベルト２０で駆動される第３従動プーリ
２４とを備える。なお、ここでの第１、第２従動プーリ
２１，２２は冷却水ポンプ用、クーラ用コンプレッサ用
であり、第３従動プーリ２４はオルタネータ用である。 【００１１】クランクシャフト１３（図２参照）の端部
に固定されたクランクシャフトギヤ１４、第１アイドラ
ギヤ９及び第２アイドラギヤ１６は相互の噛合い率を高
め、静粛性を確保するため、はす歯歯車として形成され
る。ここで、第２アイドラギヤ１６はタイミングギヤケ
ース１５内で本体前壁面１２に回動自在に支持された図
示しない動弁系駆動ギヤにも噛み合っている。図１に示
すように、第２アイドラギヤ１６は本体前壁面１２に対
し垂直に突き出した駆動軸１７と一体形成される。この
駆動軸１７の第２アイドラギヤ１６側端は本体前壁面１
２に固定された支軸２５及びブッシュ２６を介し本体前
壁面１２に回動自在に支持され、本体前壁面３から離れ
た位置は本体前壁面１２にボルト等で固定されたシャフ
トケース２７に対してブッシュ２８を介し回動自在に支
持される。 【００１２】ここで、シャフトケース２７はその側壁部
位に開口２７１を複数形成され、この開口２７１を通し
て、第２アイドラギヤ１６と、図示しない動弁系駆動ギ
ヤとが噛み合い回転出来るように構成されている。駆動
軸１７にはブッシュ２６，２８に給油する給油路２９が
形成され、同給油路の端部は本体１１側のオイル通路３
０に連通している。駆動軸１７には補機駆動用回転体１
８が配備される。この補機駆動用回転体１８は、駆動軸
１７に固着されるハブ３１と、同ハブに外嵌される第１
第２プーリ３２，３３と、これら両プーリをハブ３１に
対し連結する振動減衰部材としての円筒状弾性部材３４
とを備える。なお、第１プーリ３２はＶリブドベルト１
９を巻き掛けし、第２プーリ３３はＶベルト２０を巻き
掛けする。 【００１３】ハブ３１は駆動軸１７の先端部にスプライ
ン嵌合され、ボルト３５の締付により一体的結合され
る。なお。ハブ３１の一端部は小径化され、同部位にタ
イミングギヤケース１５のボス部１５１が対設され、こ
のボス部１５１に支持されたシール部材４１によりハブ
３１とボスとの間の環状隙間がシールされる。なお、シ
ール部材４１はアキジャルシールであっても良く、その
場合アキジャルシールのリップｒが駆動軸１７に固定さ
れた円板４３の外側面と摺動することとなる。 【００１４】第１第２プーリ３２，３３は軸方向Ｘにお
いて同心的に重ねられ、しかも、第２プーリ３３の前面
には冷却ファン３６が取り付けられる。即ち、冷却ファ
ン３６の回転軸３７の基端にはフランジ３７１が形成さ
れ、このフランジ３７１が第２プーリ３３の前面に環状
のスペーサ３９を介しボルト３８により締付固定され
る。この際、ボルト３８はフランジ３７１、スペーサ３
９及び第１第２プーリ３２，３３を一体化するように締
付できる。スペーサ３９及び第１第２プーリ３２，３３
は、前以て適宜の結合手段で一体化されており、その上
でこれらの中央穴の内周壁に合成ゴムから成る円筒状弾
性部材３４が焼き付けられる。なお、この際、円筒状弾
性部材３４の内周壁には金属スリーブ４０が同時に焼き
付けられ、この金属スリーブ４０はハブ３１の外周面に
圧入により一体的に結合される。このように、円筒状弾
性部材３４はハブ３１の外周側に第１第２プーリ３２，
３３及び粘性カップリング４２を含む冷却ファン３６側
を嵌合でき、特に、円筒状弾性部材３４の弾性変位によ
り、ハブ３１に対して第１第２プーリ３２，３３及び冷
却ファン３６側を所定回転角内で相対変位可能に連結で
きることよりダンパ機能を発揮出来、しかも両者間で伝
達される振動を減衰させる騒音低減機能をも発揮出来
る。更に、円筒状弾性部材３４は低コスト化を図る上で
も有効である。 【００１５】第１第２プーリ３２，３３と一体の回転軸
３７の先端には、エンジン高回転時の冷却ファン３６の
回転を抑え、エネルギロスを防止するための粘性カップ
リング４２が配備される。同粘性カップリングは周知の
構成を採り、そのケーシング４２１の外周壁には樹脂製
の冷却ファン３６（２点鎖線で概略を示した）が外嵌さ
れ、互いに一体結合されている。図１のエンジン１０の
駆動時にクランクシャフト１３が駆動すると、クランク
シャフトギヤ１４に連動し補機駆動系Ｄが駆動する。 【００１６】この時、クランクシャフト１３の捻じり振
動は、クランクシャフトギヤ１４、第１第２アイドラギ
ヤ９，１６、駆動軸１７を経て、弾性体としての円筒状
弾性部材３４及び慣性体としての第１第２プーリ３２，
３３、粘性カップリング４２及び冷却ファン３６に伝わ
り、この際、ここでの弾性体は駆動軸１７に対するここ
での慣性体の所定回転角内での相対変位を許容すること
より、これらがダンパ機能を発揮し、クランクシャフト
１３の捻じり振動を減衰させる。しかも、クランクシャ
フト１３からの捻じり振動やスラスト方向の振動が含む
騒音エネルギは、クランクシャフトギヤ１４、第１第２
アイドラギヤ９，１６を通過する際に一部が減衰され、
更に、駆動軸１７を経て第１第２プーリ３２，３３、粘
性カップリング４２及び冷却ファン３６に向かう際に騒
音減衰機能を発揮する円筒状弾性部材３４で十分減衰さ
れる。 【００１７】更に、第１第２プーリ３２，３３にＶリブ
ドベルト１９及びＶベルト２０を介して連結されている
図示しない水ポンプ、クーラ用コンプレッサ、オルタネ
ータ、或いは粘性カップリング４２、冷却ファン３６に
は、振動エネルギはほとんど伝達されず、これらの補機
が発音部となり、騒音を発生することを防止できる。更
に、ここでの第１第２プーリ３２，３３は冷却ファン３
６の取付け部材としても兼用されるので、軸方向Ｘの取
付けスペースの拡大を防止でき、取付けスペース確保が
容易となる。 【００１８】このように円筒状弾性部材３４はハブ３１
に外嵌される第１第２プーリ３２，３３と冷却ファン３
６の双方に対し騒音減衰機能を発揮でき、騒音減衰部材
として兼用されることと成り、低コスト化を図れ、しか
も、駆動軸１７に対する軸方向Ｘの取付けスペースの確
保が容易化される。更に、ここでは、クランクシャフト
ギヤ１４、第１第２アイドラギヤ９，１６は相互の噛合
い率を高め、静粛性を確保するためはす歯歯車として形
成されているため、クランクシャフト１３からのスラス
ト振動が伝わり易い。しかし、ここでは、第１第２アイ
ドラギヤ９，１６が複数段でスラスト振動を減衰させる
用機能し、しかも、円筒状弾性部材３４でもスラスト振
動は十分減衰され、スラスト振動による冷却用ファンや
その他のエンジン補機側からの騒音の発生を確実に防止
できる。 【００１９】図１のエンジンのファン取付構造はクラン
クシャフト１３に第１第２アイドラギヤ９，１６及び駆
動軸１７を介し装着されていたが、これに代えて、図４
に示すように、エンジンのファン取付構造をクランクシ
ャフト１３ａに直結するように構成しても良い。この場
合、クランクシャフト１３ａはその前端にクランクシャ
フトギヤ１４ａを固着し、更にその位置より前方（図４
において左側）に延出部１３１を延出形成し、延出部１
３１には図１の駆動軸１７と同様に、ハブ３１、円筒状
弾性部材３４、第１第２プーリ３２，３３、粘性カップ
リング４２及び冷却ファン３６を取り付ける。なお、そ
の他の構成は図１のファン取付構造と同様のため、重複
説明を略す。 【００２０】この場合、クランクシャフト１３ａにダン
パ装置の弾性体を成す円筒状弾性部材３４と、慣性体を
成す第１第２プーリ３２，３３及び冷却ファン３６が直
接装着され、クランクシャフト１３ａの捻じり振動を確
実に減衰し、低減出来、同部の円筒状弾性部材３４が振
動低減機能を発揮し、クランクシャフト１３ａから第１
第２プーリ３２，３３、粘性カップリング４２及び冷却
ファン３６に向かう捻じり振動やスラスト振動を減衰さ
せ、これら補機側が発音部と成って騒音を発生させるこ
とを低減できる。特に、この場合、装置の簡略化を図れ
る。 【００２１】図１のエンジンのファン取付構造での駆動
軸１７は、シャフトケース２７に対してブッシュ２８を
介し回動自在に支持され、しかも、円筒状弾性部材３４
は駆動軸１７側のハブ３１と第１第２プーリ３２，３３
及び冷却ファン３６を結合していたが、図５に示すよう
な簡略構成を採ることも出来る、この場合、駆動軸１７
ｂを前後２つのボールベアリング４４を介しタイミング
ギヤケース１５に回動自在に支持する。更に、駆動軸１
７ｂの前端部にハブ３１ｂをボルト止めし、ハブ３１ｂ
とその外周側の第１プーリ３２ｂとを合成ゴムからなる
所定幅の円筒状弾性部材３４ｂを介し加硫接着し、これ
らを１部品化しておく。第１プーリ３２ｂにはＶリブド
ベルト１９ｂが巻き掛けされ、その前側壁には冷却ファ
ン３６ｂのボス３６１がボルト止めされる。なお、その
他の構成は図１のファン取付構造と同様のため、重複説
明を略す。 【００２２】この場合も、弾性体を成す円筒状弾性部材
３４ｂと、慣性体を成す第１プーリ３２ｂ及び冷却ファ
ン３６ｂがダンパ機能を発揮し、クランクシャフト１３
の捻じり振動を確実に減衰出来る。更に、円筒状弾性部
材３４ｂが振動低減機能を発揮し、クランクシャフト１
３から第１プーリ３２ｂ及び冷却ファン３６ｂに向かう
捻じり振動やスラスト振動に含まれる騒音成分を減衰さ
せ、これら補機側が発音部と成って騒音を発生させるこ
とを低減できる。ここではハブ３１ｂと第１プーリ３２
ｂと円筒状弾性部材３４ｂとを容易に１部品化でき、装
置の簡略化及び低コスト化を図れ、軸方向Ｘの取付けス
ペースも比較的小さくて済み、エンジンの搭載スペース
が厳しく制限される場合には、図５のエンジンのファン
取付構造は特に有効である。 【００２３】図１、図５等に示したエンジンのファン取
付構造での振動減衰部材は円筒状弾性部材３４，３４ｂ
として説明したが、これに代えて、図６に示すような振
動減衰部材としての環状部材４５を用いてもよい。ここ
で第２アイドラ１６と一体の駆動軸１７ｃは前後２つの
ボールベアリング４４を介しタイミングギヤケース１５
に回動自在に支持される。更に、駆動軸１７ｃの前端部
に振動減衰部材としての環状部材４５を介しその外周側
に第１プーリ３２ｃが外嵌される。環状部材４５は互い
に並設されるビスカスカップリング４６及び回転角規制
手段４７とで構成される。ビスカスカップリング４６は
駆動軸１７ｃと第１プーリ３２ｃとの双方に一体的に支
持されるリング部材４６１，４６２と、これらに一体的
に支持された摩擦板ｍ，ｎと、これら双方の互いに対接
される摩擦板ｍ，ｎの隙間に充填されるシリコンオイル
とからなる。これらは相対回転可能にトルク伝達を行な
うことが出来る。 【００２４】回転角規制手段４７は、図７に示すよう
に、駆動軸１７ｃより第１プーリ３２ｃの内周壁側に突
き出す２本のピン４８と、これらのピンが遊嵌すると共
に所定回転角θ以上の回転を阻止する第１プーリ３２ｃ
側の湾曲長穴４９とで構成される。なお、符号５０は第
１プーリ３２ｃ内に配備された環状部材４５を覆う蓋部
材を示す。ここで、その他の構成は図１のファン取付構
造と同様のため、重複説明を略す。 【００２５】この場合、クランクシャフト１３側より回
転力が駆動軸１７ｃに伝わると、ビスカスカップリング
４６および回転角規制手段４７が駆動軸１７と第１プー
リ３２ｃ側との間の相対回転を最大回転角θの範囲で許
容しつつ回転を第１プーリ３２ｃ側に伝達できる。しか
も、第１プーリ３２ｃ及び冷却ファン３６ｃが慣性体と
なり、駆動軸１７と第１プーリ３２ｃ側との間の相対変
位が所定回転角θ内で、所定トルク以上で可能なため、
ここでの環状部材４５が弾性体と同様に働き、クランク
シャフト側の捻じり振動を確実に減衰出来、ダンパ機能
を発揮できる。更に、ここでの環状部材４５は駆動軸１
７と第１プーリ３２ｃ側との間の相対変位が所定回転角
θ内で可能なため、駆動軸１７から第１プーリ３２ｃ及
び冷却ファン３６ｃに向かう捻じり振動を減衰させるこ
ととなり、補機側が発音部と成って騒音を発生させるこ
とを防止できる。 【００２６】上述のところにおいて、図５、図７の冷却
ファン３６ｂ，３６ｃには図１あるいは図４のような粘
性カップリング４２は装着されていないが、図５、図７
のファン構造に同様の粘性カップリングを装着しても良
い。この場合でも、図１、図５の各エンジンのファン取
付構造と同様、円筒状弾性部材３４ｂあるいは、ビスカ
スカップリング４６は粘性カップリングに向かう捻じり
振動やスラスト振動に含まれる騒音成分を減衰させるこ
とができる。 【００２７】 【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、シャフト側からの振動は振動減衰部材により減
衰され、プーリを介し冷却用ファンやその他のエンジン
補機に伝達されることを規制できるので、冷却用ファン
やその他のエンジン補機側が発音部となって騒音を発生
するということを防止できる。特に、シャフトはアイド
ラギヤ及びクランクシャフトギアを介しクランクシャフ
トに連結されるので、クランクシャフトの捻じり振動が
アイドラギヤ側でも減衰され、冷却用ファンやその他の
エンジン補機側からの騒音の発生を確実に防止でき、し
かも、振動減衰部材の耐久性を向上させることができ
る。 【００２８】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の適用されたエンジンのファン取付構造
を装備するエンジンの前部断面である。 【図２】図１のエンジンのファン取付構造を装備したエ
ンジンの要部切欠側断面図である。 【図３】図１のエンジンのファン取付構造が装着される
エンジンの補機駆動系の概略配置図である。 【図４】図１のエンジンのファン取付構造の変形例とし
てのエンジンのファン取付構造の要部拡大断面図であ
る。 【図５】図１のエンジンのファン取付構造の他の実施形
態例としてのエンジンのファン取付構造の要部切欠断面
図である。 【図６】図１のエンジンのファン取付構造の他の実施形
態例としてのエンジンのファン取付構造の要部切欠断面
図である。 【図７】図６のＳ−Ｓ線断面図である。 【図８】従来のエンジンのファン取付構造を備えたエン
ジンの要部切欠断面図である。 【符号の説明】 １０ エンジン １３ クランクシャフト９ 第１アイドラギヤ １６ 第２アイドラギヤ １７ シャフト １９ Ｖリブドベルト ２０ Ｖベルト ３１ ハブ ３２ 第１プーリ ３３ 第２プーリ ３４ 円筒状弾性部材 ３６ 冷却ファン ４５ 振動減衰機能付き環状部材 θ 回転角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 55/36 Ｆ１６Ｆ 15/12 Ｌ (72)発明者 尾口 幸司 東京都港区芝五丁目33番８号・三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−28661（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−141080（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−99010（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01P 5/02 - 5/04 F02B 67/06 F02B 77/00 F16F 15/124 F16H 55/36

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】エンジンの駆動力をエンジン補機に伝達す
   るシャフトと、 上記シャフトの一端に配設されるプーリと、 上記プーリと上記シャフトとの間に介装され、上記プー
   リを上記シャフトに対し所定回転角内で相対変位可能に
   結合する振動減衰部材と、 上記プーリに取付けられた冷却用ファンとを具備し、上記シャフトは、上記エンジンのクランクシャフトに固
   定されたクランクシャフトギヤから動力を伝達されるア
   イドラギヤと一体になって回転する ことを特徴とするエ
   ンジンのファン取付構造。