JP6218599B2 - Output extraction device for automobile engine - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用エンジンの出力取出し装置に係り、ピストンの往復運動を歯車機構で回転運動に変換して取り出すようにしたものに関する。 The present invention relates to an output take-out device for an automobile engine, and more particularly to an output take-out device that converts a reciprocating motion of a piston into a rotational motion by a gear mechanism and takes it out.
自動車用エンジンでは、往復運動するピストンをコンロッドでクランクシャフトに連結して回転運動に変換している。 In an automobile engine, a reciprocating piston is connected to a crankshaft by a connecting rod and converted into a rotational motion.
このクランクシャフトは、形状が複雑でしかも高回転であるので、所定の品質で製造するには費用が嵩み、また、バランスウエイトが必要で、これが駆動に関係なく空転しているので、振動が避けられず、回転運動への変換効率がさほど良いとはいえない。
そこで、クランクシャフトを用いないで、ピストンの往復運動を回転運動に変えて動力を取り出す装置が種々検討されている。
その中には、歯車を用いたものが幾つかあり、例えば、コンロッドを駆動歯車の軸と歯先の間に連結し、これを出力軸歯車に噛み合わせたもの(特許文献1参照)や、ピストンを連結手段を介して揺動するリングギアに連結し、出力軸に固設されたピニオンギアを該リングギアに噛み合わせたもの(特許文献2参照)などがある。
Since this crankshaft has a complicated shape and high rotation speed, it is expensive to manufacture with a predetermined quality, and a balance weight is required. Inevitably, the conversion efficiency to rotational motion is not so good.
Therefore, various devices for taking out power by changing the reciprocating motion of the piston to the rotational motion without using the crankshaft have been studied.
Among them, there are some using gears, for example, connecting a connecting rod between the shaft of the drive gear and the tooth tip, and engaging this with the output shaft gear (see Patent Document 1), There is a type in which a piston is connected to a swinging ring gear via a connecting means, and a pinion gear fixed to an output shaft is engaged with the ring gear (see Patent Document 2).
特許文献1の直円変換装置は、ピストンに2本のコンロッドを連結してそれぞれの大端部を駆動歯車(クランク歯車)に連結し、この2個の駆動歯車を出力軸に固設した歯車に噛み合わせている。
また、特許文献2のエンジンは、ピストンに連結されたリングギアを連結手段で偏芯運動させ、これを出力軸に固設したピニオンギアに伝達するようにしている。
The straight circle conversion device of
Moreover, the engine of
特許文献1の直円変換装置は、コンロッドを2本としてピストンを水平に保つようにしたので、ピストンを簡素にでき、また、出力軸の回転数も任意のものにできる。
しかしながら、この装置では、一つのピストンに2本のコンロッドを連結するため、シリンダの径が大きくなり、歯車も多く必要とし、このため、噛み合い精度を確保するのが難しく、費用が嵩み、小型自動車用のエンジンに適用するには実用的ではない。
また、特許文献2のエンジンは、ピストンの往復運動をリングギアの偏心運動に変換する構成を採ることにより、部品数の少ないコンパクトな装置にできる。
しかしながら、この装置では、高速なピストンの動きをリングギアの偏心運動にするために、その機構(連結手段および遊星歯車機構)の精度を確保することが難しいという問題があり、実用的ではない。
In the straight circle conversion device of
However, in this apparatus, since two connecting rods are connected to one piston, the diameter of the cylinder becomes large and a large number of gears are required. Therefore, it is difficult to ensure the meshing accuracy, and the cost is high, and the size is small. It is not practical to apply to automobile engines.
Moreover, the engine of
However, this device has a problem that it is difficult to ensure the accuracy of the mechanism (the connecting means and the planetary gear mechanism) in order to make the high-speed piston movement an eccentric movement of the ring gear, which is not practical.
上記の点に鑑み、本発明は、部品数が少なく、組立精度が出やすく製造が簡単でコンパクトな自動車用エンジンの出力取出し装置を提供することを目的としている。 In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide an output take-out device for an automobile engine that has a small number of parts, is easy to produce assembly accuracy, is easy to manufacture, and is compact.
本発明の自動車エンジン用の組立式クランクシャフトは、上記の目的を達成するため、
次の手段を採った。すなわち、コンロッドの大端部を駆動歯車の歯先と軸心の間に設けたコンロッド軸に連結し、該駆動歯車を出力軸歯車に噛み合わせて、ピストンの往復運動を回転運動に変換して取り出すようにした自動車用エンジンの出力取出装置であって、該駆動歯車は駆動軸が一方側に突設されており、駆動軸をそれぞれ外側にした2個の駆動歯車同士を歯先と軸心の間にコンロッド軸で連結し、これを駆動軸ユニットとし、該出力軸歯車は、4個出力軸に固設され、該出力軸歯車それぞれに駆動歯車がそれぞれ噛み合うように、4気筒エンジンの各ピストンに連結された4つの駆動軸ユニットを該出力軸の左右に、並列に2つずつ、平行、かつ、水平線上に位置するように設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the assembled crankshaft for an automobile engine of the present invention is
The following measures were taken. That is, the large end of the connecting rod is connected to a connecting rod shaft provided between the tooth tip of the drive gear and the shaft center, and the drive gear is meshed with the output shaft gear to convert the reciprocating motion of the piston into a rotational motion. An output extraction device for an automobile engine that is to be taken out, wherein the drive gear has a drive shaft protruding on one side, and the two drive gears each having the drive shaft on the outside are connected to the tooth tip and the shaft center. Are connected to each other by a connecting rod shaft, and this is used as a drive shaft unit. The output shaft gears are fixed to the four output shafts, and the drive gears mesh with the output shaft gears. It is characterized in that four drive shaft units connected to the piston are provided on the left and right sides of the output shaft, two in parallel so as to be positioned in parallel and on the horizontal line .
本発明の自動車用エンジンの出力取出し装置は、ピストンに連結されたコンロッドを駆動歯車に連結して往復運動を回転運動に変換し、これに出力軸歯車を噛み合わせてエンジン出力を取り出すようにしたものである。
駆動歯車は駆動軸が一方の側に一体に設けられ、これを2個、互いに駆動軸が外側になるようにして、両駆動歯車をコンロッド軸で連結する。コンロッド軸は駆動歯車の歯先と軸心の間である。この組み立てたものをこの明細書では駆動軸ユニットと称する。この駆動軸ユニットは1シリンダに対して1個である。
The output extraction device for an automobile engine according to the present invention connects a connecting rod connected to a piston to a drive gear to convert a reciprocating motion into a rotational motion, and meshes with an output shaft gear to take out an engine output. Is.
The drive gear is integrally provided on one side of the drive gear, and the two drive gears are connected to each other by a connecting rod shaft so that the drive shaft is on the outside. The connecting rod shaft is between the tooth tip and the shaft center of the drive gear. This assembly is referred to as a drive shaft unit in this specification. There is one drive shaft unit per cylinder.
4気筒のエンジンにおいては、出力軸の出力軸歯車を4個とし、4つの駆動軸ユニットを該出力軸の左右に並列にそれぞれ2つずつ平行で、各軸心が水平線上に位置するように配置する。
なお、6気筒の場合は、さらに、並列に出力軸歯車を挟んで駆動軸ユニットを2個追加配置し、出力軸には出力軸歯車を6個固設すればよい。
In a four-cylinder engine, the output shaft gear of the output shaft is four, and the four drive shaft units are parallel to each other in parallel to the left and right of the output shaft so that each shaft center is positioned on the horizontal line. Deploy.
In the case of six cylinders, two additional drive shaft units may be additionally arranged with the output shaft gear sandwiched in parallel, and six output shaft gears may be fixed on the output shaft.
駆動歯車および出力軸歯車の歯数は、任意に設定でき、出力軸は所望の回転数の動力を取り出すことができる。
出力軸歯車は出力軸へ固着するが、4〜8角形状の多角形の軸として、焼き嵌めまたは圧入で固着するのが望ましい。なお、駆動歯車へ固着するコンロッド軸は、軸部に転がり軸受を装着できるので丸軸でもよい。
The number of teeth of the drive gear and the output shaft gear can be set arbitrarily, and the output shaft can take out power at a desired rotational speed.
The output shaft gear is fixed to the output shaft, but it is desirable to fix the output shaft gear by shrink fitting or press-fitting as a 4 to 8 polygonal shaft. The connecting rod shaft fixed to the drive gear may be a round shaft because a rolling bearing can be mounted on the shaft portion.
駆動歯車は、コンロッドが軸心から離れて連結されているので、外側(出力軸と反対側
)へ逃げようとする力が作用する。このため、出力軸歯車との噛み合いが悪くなって、振
動が多くなり、騒音が発生する場合がある。これを防ぐには、請求項2に記載のように
、駆動歯車に噛み合う受け歯車を出力軸歯車に対向させて設け、該受け歯車の受け歯車軸
が前記駆動軸および出力軸と平行で、水平線上に位置するように配置するとよい。
In the drive gear, since the connecting rod is connected away from the shaft center, a force to escape outward (opposite the output shaft) acts. For this reason, the meshing with the output shaft gear may deteriorate, resulting in increased vibration and noise. In order to prevent this, a receiving gear meshing with the drive gear is provided so as to face the output shaft gear, and the receiving gear shaft of the receiving gear is parallel to the drive shaft and the output shaft and horizontally. It is good to arrange so that it may be located on a line.
本発明による自動車用エンジンの出力取出し装置は、駆動歯車は駆動軸が一方側に突設されており、駆動軸をそれぞれ外側にした2個の駆動歯車同士を歯先と軸心の間にコンロッド軸で連結し、これを駆動軸ユニットとし、出力軸歯車は、4個出力軸に固設され、該出力軸歯車それぞれに駆動歯車がそれぞれ噛み合うように、4気筒エンジンの各ピストンに連結された4つの駆動軸ユニットを該出力軸の左右に、並列に2つずつ、平行、かつ、水平線上に位置するように設けたので、回転が滑らかで振動が少なく、ピストンの往復運動を効率よく回転運動に変換して取り出すことができる。
また、駆動歯車と出力軸歯車の歯数を任意に採ることができ、所望の回転数とトルクで
出力させることができる。また、駆動軸、出力軸、コンロッド軸の軸受はすべて転がり軸
受が使用できる。さらに、本装置の構成部品はすべて簡単な形状で加工が容易で、特別な
加工装置を必要としない。
In the output take-out device for an automobile engine according to the present invention, the drive gear has a drive shaft projecting on one side, and the two drive gears each having the drive shaft on the outside are connected to each other between the tooth tip and the shaft center. The output shaft gears are fixed to the four output shafts, and are connected to the pistons of the four-cylinder engine so that the drive gears mesh with the output shaft gears, respectively. Four drive shaft units are provided on the left and right sides of the output shaft, two in parallel, so that they are parallel and positioned on the horizontal line, so the rotation is smooth and vibration is low, and the reciprocating motion of the piston is efficiently rotated. It can be converted into motion and taken out.
Further, the number of teeth of the drive gear and the output shaft gear can be arbitrarily selected, and output can be performed at a desired rotational speed and torque. In addition, rolling bearings can be used for the drive shaft, output shaft, and connecting rod shaft. Further, all the components of the apparatus are simple in shape and easy to process, and no special processing apparatus is required.
また、請求項2に記載のように、駆動歯車に噛み合う受け歯車を出力軸歯車に対向させ
て設け、該受け歯車の受け歯車軸も前記駆動軸および出力軸と平行で、水平線上に配置す
れば、駆動歯車が受け歯車によって外側へ移動しようとする動きが制限され出力軸歯車と
の噛み合いが良くなり、振動が抑止され伝達効率が向上する。
According to a second aspect of the present invention , a receiving gear that meshes with the drive gear is provided so as to face the output shaft gear, and the receiving gear shaft of the receiving gear is also parallel to the drive shaft and the output shaft and disposed on a horizontal line. For example, the movement of the drive gear toward the outside by the receiving gear is limited, the meshing with the output shaft gear is improved, the vibration is suppressed, and the transmission efficiency is improved.
以下に、本発明の自動車用エンジンの出力取出し装置の実施の形態を4気筒エンジンに適用したもので図1〜図5に基づいて説明する。
図1は、4気筒エンジンにおける出力取出し装置の構成を示す平面図である。図2は図1のA−A視図、図3は同、B−B視図である。また、図4は、出力軸ユニット2Aの部品を示す斜視図、図5は駆動軸ユニットの部品を示す斜視図である。
In the following, an embodiment of an output extraction device for an automobile engine according to the present invention is applied to a four-cylinder engine and will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an output extraction device in a four-cylinder engine. 2 is an AA view of FIG. 1, and FIG. 3 is a BB view of FIG. 4 is a perspective view showing parts of the
この出力取出し装置は、図1、2に示すように、出力軸ユニット2Aの左右に駆動軸ユニット5A、5Bと、さらにこれに並列に、駆動軸ユニット5C、5Dを設けている。そして、出力軸ユニット2Aの出力軸歯車3と駆動軸ユニット5A〜5Dの駆動歯車6がそれぞれ噛み合っている。なお、ここでは、駆動歯車6と出力軸歯車3は同じ歯数としている。そして、出力軸2と駆動軸5の軸心は平行で水平線上に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the output take-out device is provided with
出力軸ユニット2Aは、出力軸2に出力軸歯車3が4個固着されたものであり、図4に示すように、出力軸2は、出力軸歯車3が取り付く位置(歯車軸部2b)を四角状に形成し、両端の端部2aと中央の継部2cは円柱状としている。なお、出力軸2の寸法は、ここでは、端部2aを50mm丸、歯車軸部2bを55mm角、長さを240mm(2気筒の場合は120mm)としている。
また、出力軸歯車3は、中心部に四角の軸孔3bが形成された板状の平歯車で、ここでは、ピッチ径が140mm、歯幅を15mmとしている。なお、図中3aは歯先、3cは凹部である。この出力軸歯車3は出力軸2に焼き嵌めによって固着している。
The
The
駆動軸ユニット5A〜5Dは、それぞれ同じもので、駆動歯車6に駆動軸5が一方側に一体に形成され、これを2個それぞれ駆動軸5を外側にして離して置き、両駆動歯車6をコンロッド1の大端部1bを連結したコンロッド軸7で連結したものである。
駆動歯車6は、中央部に円筒状の駆動軸5が外側に突出した平歯車で、歯部6aと軸心との間にコンロッド軸7が固設される四角の軸孔6bが形成されている。ここでは、駆動歯車6はピッチ径が140mmで、歯幅を15mmとしており、また、駆動軸5は径が40mm、長さが20mmとしている。
Each of the
The
コンロッド軸7は、図5に示すように、駆動歯車6の軸孔6bへ取り付く部分(角軸7a)を四角状とし、中央の軸部7bは円柱状としている。なお、コンロッド軸7の寸法は、ここでは、角軸7aを27mm角、軸部7bを35mm丸、長さを50mmとしている。
As shown in FIG. 5, the connecting
駆動軸ユニット5A〜5Dは、それぞれ次のように組み立てられる。
まず、一方の駆動歯車6の軸孔6bにコンロッド軸7の一端の角軸7aを圧入する。次に、ニードルベアリングを取り付けたコンロッド1の大端部1bをコンロッド軸7の軸部7bへ装着する。そして、他方の駆動歯車6を持ってその軸孔6bに、コンロッド軸7の他端の角軸7aを軸孔6bに圧入する。
The
First, the
駆動軸ユニット5A〜5Dは、コンロッド軸7の位置が円周の1/4ずつ変位させた位置になるように組み付けている。
このように、構成されているので、駆動軸ユニット5A〜5Dは、それぞれピストンの往復運動をコンロッド1で同方向へ回転させ、これに噛み合う出力軸歯車3が回転し、出力軸2が回転する。コンロッド1は、2個の駆動歯車6の間に取り付けており、出力軸歯車3も各駆動歯車6に噛み合っているので、各歯車および出力軸2に偏荷重が付加されず、スムーズな回転動力が得られる。しかも、出力軸2,駆動軸5、出力軸歯車3、駆動歯車6、コンロッド軸7は、簡素な形状であり、特別な製造装置を必要とせずに安価に製造でき、安定した品質を確保できる。
The
Since the
次に、別の実施の形態(請求項3の発明)を図6および図7に基いて説明する。
この自動車用エンジンの出力取出し装置は、上記の実施の形態に受け歯車を追加したものである。
すなわち、図6、図7に示すように、中央に出力軸歯車3を4個固設した出力軸ユニット2Aを配置し、その左右に並列に駆動軸ユニット5A〜5Dを配置し、その外側に各駆動歯車6に噛み合う受け歯車12を備えた受け軸ユニット10が設けられている。
Next, another embodiment (the invention of claim 3) will be described with reference to FIGS.
The output extraction device for an automobile engine is obtained by adding a receiving gear to the above embodiment.
That is, as shown in FIGS. 6 and 7, an
受け軸ユニット10は、受け軸11に駆動歯車6と同歯数の受け歯車12が4個駆動歯車6に噛み合うように配置して固設(キーまたは圧入)されており、受け軸11の中心は、駆動軸5の中心と出力軸2の中心を結ぶ水平線の延長上に位置する。
このように構成したので、コンロッド1によって回転する駆動歯車6は出力軸歯車3と受け歯車12に挟まれて、外側へ逃げないように保持され、コンロッド1によって伝達される回転力はよりスムーズに出力軸2へ伝達される。
In the receiving
With this configuration, the
なお、上記の実施の形態では、4気筒エンジンで説明したが、2気筒エンジンの場合は、駆動軸ユニット5A、5Bとして、出力軸2を短いものにすればよく、6気筒エンジンの場合は、駆動軸ユニットを並列に追加して、出力軸2を長くすればよい。
また、上記の実施の形態の説明では、発明の内容がよく解るように、出力軸2、出力軸歯車3、駆動軸5、駆動歯車6、コンロッド軸7について具体的な寸法を示して説明したが、本発明は、この寸法に限定されるものでないことはいうまでもない。
In the above embodiment, a four-cylinder engine has been described. However, in the case of a two-cylinder engine, the
In the description of the above embodiment, the
1 コンロッド
1a 小端部
1b 大端部
1c 角孔
2A 出力軸ユニット
2 出力軸
2a 端部
2b 歯車軸部
2c 継軸
3 出力軸歯車
3a 歯部
3b 軸孔
3c 凹部
5A、5B、5C、5D 駆動軸ユニット
5 駆動軸
6 駆動歯車
6a 歯部
6b 軸孔
7 コンロッド軸
7a 角軸
7b 軸部
10 受け軸ユニット
11 受け軸
12 受け歯車
1 connecting
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