JP6784068B2 - エンジン装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのピストンの慣性力を低減させるためのバランサを備えるエンジン装置に関する。

従来、エンジンにバランサ（不釣合い重り）を備え、バランサを回転させることにより発生する慣性力により、ピストンによる慣性力を低減させるようにする技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

バランサは、エンジンのケースにベアリングを介して回転可能に支持されている。例えば、バランサを支持するベアリングとしては、アウターレースと、インナーレースと、ボール、コロ等の転動体とを有するベアリングなどが用いられる。

このようなベアリングを用いて、バランサをエンジンのケースに支持させる場合には、アウターレースとインナーケースとの位置関係により、ベアリングの回転抵抗が変わり、ベアリングに支持されているバランサの回転トルクが大きく変わってくる。バランサの回転トルクは、エンジンの出力を利用しているものであり、エンジンの効率を向上するためには、バランサの回転トルクを小さくすることが好ましい。このため、アウターレースと、インナーレースとの位置調整が重要となっている。

アウターレースとインナーレースとの位置調整は、例えば、ベアリング（ここでは、アウターレース）の軸方向の位置を規制するベアリング固定蓋との間に配置するシムの厚さを調整することで行われている。

特開２０１２−１２７４２４号公報

上述のように、バランサを支持するベアリングのアウターレースとインナーレースとの位置関係を調整する場合には、シムの厚さを調整する必要がある。

シムの厚さが適切であるか否かは、シムを装着した後、ベアリング固定蓋をエンジンのケースに装着し、バランサの回転の状態を確認して初めて把握することができる。

このため、使用したシムの厚さが適切でない場合には、ベアリング固定蓋を外して、シムの厚さを変更し、その後、バランサの回転の状態を確認する一連の作業を繰り返し実行しなければならず、手間がかかるという問題がある。

また、適切な厚さのシムを組み込んだとしても、エンジンを運転させていくにしたがって、エンジンの状態が変わってきてしまい、ベアリングの状態が適切でない状態となってしまう場合もある。このような場合においても、上記同様にシムを交換するためには、手間がかかるという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バランサを支持するベアリングの状態を容易且つ適切に調整することのできる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係るエンジン装置は、クランクシャフトから伝達される駆動力により、エンジンの振動を抑制するために回転可能なバランサと、バランサの周囲に配置されるインナーレースと、インナーレースの外周側に配置される転動体と、インナーレースの外周側に転動体を介して配置されるアウターレースとを有し、バランサをエンジンケースに回転可能に支持するベアリングと、ベアリングのバランサの回転軸方向の一端側の位置を規制するように、エンジンケースに固定されるベアリング固定蓋と、バランサの回転軸方向におけるベアリングのアウターレースとベアリング固定蓋との間隔を、ベアリング固定蓋をエンジンケースに固定した状態で調整可能な調整機構部と、バランサの回転トルクを測定するトルク測定手段と、測定された回転トルクが、所定値を超える場合に、調整機構部によりベアリングのアウターレースをベアリング固定蓋側に移動させる調整制御手段と、を備える。

上記エンジン装置において、トルク測定手段により測定されたトルク値が、所定値よりも大きい所定の限界値を超える場合に、エンジンを止めるように制御するエンジン停止制御手段を更に備えるようにしてもよい。

また、上記エンジン装置において、調整機構部は、ベアリング固定蓋との間に作動油を収容可能な作動油室を形成し、作動油室に供給された作動油圧に応じてアウターレースをバランサの回転軸方向に押圧可能なピストンを有し、作動油室に作動油を供給する油圧ポンプを更に備え、調整制御手段は、トルク値に基づいて、油圧ポンプにより調整機構部の作動油室に供給する作動油の油圧を決定するようにしてもよい。

また、上記エンジン装置において、アウターレースとベアリング固定蓋との間に配置され、供給される電圧に応じてバランサの回転軸方向の長さを調整可能なピエゾ素子を有し、ピエゾ素子に電圧を印加する電圧印加手段を更に備え、調整制御手段は、トルク値に基づいて、ピエゾ素子に印加する電圧値を決定するようにしてもよい。

また、上記エンジン装置において、調整機構部は、ベアリング固定蓋のベアリングのアウターレースの一端側となる位置に、先端部のバランサの回転軸方向の位置を調整可能に螺合されるねじ部材を有し、調整制御手段は、トルク値に基づいて、ねじ部材の回転量を決定するようにしてもよい。

本発明によれば、バランサを支持するベアリングの状態を容易且つ適切に調整することができる。

図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の一部断面図である。図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の側面図である。 本発明の第１実施形態に係るエンジン装置のクランクシャフトの軸に沿った面での一部断面図である。 本発明の第１実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。 本発明の第１実施形態に係るバランサ回転トルク制御処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。 本発明の第４実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。 本発明の第５実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明のいくつかの実施形態に係るエンジン装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の一部断面図である。図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の側面図である。

エンジン装置１は、内燃機関の一例としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０を備える。エンジン１０は、ピストン１５を往復移動可能に収容するシリンダが設けられたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に図示しないボルトによって固定されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下部に取り付けられたエンジンケースの一例としてのクランクケース１３と、クランクケース１３の下部に取り付けられ、エンジン１０の各部を潤滑する潤滑油を貯溜するオイルパン１４とを備えている。なお、図１（Ａ）では、一気筒のみを示しているが、エンジン１０は、単気筒であっても、複数気筒であってもよい。

シリンダブロック１１及びクランクケース１３は、クランクシャフト１７を回転可能に支持している。クランクシャフト１７は、コネクティングロッド１６を介してピストン１５と連結されている。

クランクケース１３には、クランクシャフト１７の軸方向と平行な軸を回転軸とする１対のバランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）が回転可能に支持されている。

クランクシャフト１７の一端には、図１（Ｂ）に示すように、出力ギヤ３０が一体回転可能に接続されている。また、一方のバランサ２０Ａの一端には、入力ギヤ３２及び出力ギヤ３３が一体回転可能に接続され、他方のバランサ２０Ｂの一端には、出力ギヤ３３と噛合う入力ギヤ３４が一体回転可能に接続されている。

クランクシャフト１７に接続された出力ギヤ３０と、バランサ２０Ａの入力ギヤ３２とは、双方と噛合うアイドルギヤ３１を介して、駆動力を伝達可能になっている。出力ギヤ３０、アイドルギヤ３１、及び入力ギヤ３２は、バランサ２０Ａの回転数が、クランクシャフト１７の回転数の１倍となるように設定されている。また、入力ギヤ３４及び出力ギヤ３３は、バランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）の回転数が同じになるように設定されている。

このような構成により、クランクシャフト１７が時計回り方向に回転すると、出力ギヤ３０及びアイドルギヤ３１、入力ギヤ３２を介して、一方のバランサ２０Ａが時計回り方向にクランクシャフト１７の回転数の１倍で回転する。また、出力ギヤ３３及び入力ギヤ３４を介して、他方のバランサ２０Ｂが、半時計回り方向にバランサ２０Ａと同じ回転数で回転する。このように、１対のバランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）が、回転するので、ピストン１５の上下方向の慣性力がバランサ２０の慣性力により打ち消される（完全に打ち消される又は低減される）こととなる。

次に、バランサ２０のエンジン１０への取付状態について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのクランクシャフトの軸に沿った面での一部断面図である。なお、図２には、一方のバランサ２０Ａのみを示しているが、他方のバランサ２０Ｂも、エンジン１０のクランクケース１３への取付部分の構成は、同様となっている。

バランサ２０Ａは、クランクケース１３に対して、複数（図２では、２個）のベアリング４０により回転可能に支持されている。

バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向の一端側（図面右側）のベアリング４０は、バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向及び径方向の位置をベアリング固定蓋４５により規制されている。ベアリング固定蓋４５には、ベアリング４０の後述するアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整可能な調整機構５０が設けられている。調整機構５０については、後述する。

バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向の他端側（図面左側）には、入力ギヤ３２と、出力ギヤ３３とが一体回転可能に接続されている。

また、出力ギヤ３３は、バランサ２０Ａの回転トルクを測定するトルク測定手段の一例としての回転トルク測定部６５のギヤと噛合うようになっている。回転トルク測定部６５は、測定した回転トルクの値を電子制御ユニット（ＥＣＵ）６４に出力する。ＥＣＵ６４については、後述する。

次に、バランサ２０のベアリング固定蓋側の取付部分及び関連する部位について詳細に説明する。

図３は、本発明の第１実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

ベアリング４０は、バランサ２０の外周に配置されて装着されるインナーレース４１と、インナーレース４１の外径側に配置されるアウターレース４３と、インナーレース４１とアウターレース４３との間に配置され、インナーレース４１とアウターレース４３との相対回転を容易にする転動体の一例としての円錐コロ４２とを有する。

ベアリング４０のバランサ回転軸方向外側（図３の上方）及びアウターレース４３の径方向外側には、ベアリング４０の位置を規制するベアリング固定蓋４５が設けられている。ベアリング固定蓋４５は、図示しないボルトにより、クランクケース１３に装着されている。

アウターレース４３のバランサ回転軸方向外側の面とベアリング固定蓋４５との間には、円環状のシム５１が配置される。シム５１は、例えば、鉄、アルミ、銅等によって構成されている。

シム５１のバランサ回転軸方向外側には、略円環状のコマンドピストン５２が配置される。コマンドピストン５２の内周側及び外周側には、後述する作動油室Ｒ１の密閉状態を確保するためのОリング５３が収容される収容溝が形成されている。本実施形態では、主に、コマンドピストン５２、Ｏリング５３、及びベアリング固定蓋４５の隔壁４５Ａが、調整機構部５０に相当する。

コマンドピストン５２が、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の面と、ベアリング固定蓋４５の円筒状の隔壁４５Ａとで囲まれる空間に嵌め込まれることにより、コマンドピストン５２、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の面、及びベアリング固定蓋４５の隔壁４５Ａとにより囲まれた、作動油が供給される作動油室Ｒ１が形成されている。

コマンドピストン５２は、作動油室Ｒ１に供給される作動油の圧力（作動油圧）に応じてバランサ回転軸方向に移動可能である。

作動油室Ｒ１は、流通路６２を介して、油圧ポンプ６１に接続されており、油圧ポンプ６１から作動油が供給可能となっている。流通路６２の途中には、流通路６２を開閉可能なバルブ６３が設けられており、バルブ６３を閉状態とすることにより作動油室Ｒ１内の作動油圧を一定の圧力に維持させておくことができるようになっている。

油圧ポンプ６１は、ＥＣＵ６４に接続されており、ＥＣＵ６４からの制御指示によって供給する作動油圧を調整可能となっている。このような構成により、ＥＣＵ６４の制御により作動油圧を調整すると、コマンドピストン５２のバランサ回転軸方向の位置、コマンドピストン５２により押圧されるベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができる。この結果、ベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

ＥＣＵ６４は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ６４は、調整制御手段の一例としての調整制御部６４Ａと、エンジン停止制御手段の一例としてのエンジン停止制御部６４Ｂと、を一部の機能要素として有する。この機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ６４に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

調整制御部６４Ａは、回転トルク測定部６５により測定されたバランサ２０の回転トルクが、所定値（例えば、１０Ｎｍ）を超えるか否かを判定し、回転トルクが所定値を超える場合に、油圧ポンプ６１により供給される作動油圧を低減する制御を行うことにより、調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させる。これにより、バランサ２０の回転トルクを低減させるように制御できる。

また、エンジン停止制御部６４Ｂは、回転トルク測定部６５により測定されたバランサ２０の回転トルクが、所定値よりも大きい所定の限界値（例えば、１５Ｎｍ）を超えるか否かを判定し、回転トルクが限界値を超える場合に、エンジン１０を止めるように制御する。これにより、エンジン１０への不要な負荷の発生や、ベアリング４０への損傷の発生等を適切に防止できる。

次に、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置におけるバランサ回転トルク制御処理について説明する。

図４は、本発明の第１実施形態に係るバランサ回転トルク制御処理のフローチャートである。

バランサ回転トルク制御処理は、例えば、エンジン１０が始動された後において、所定時間毎に実行される。

まず、エンジン停止制御部６４Ｂは、回転トルク測定部６５により測定されたバランサ２０の回転トルクが、限界値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この結果、バランサ２０の回転トルクが限界値を超える場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、エンジン１０を止めるように制御し（ステップＳ１２）、バランサ回転トルク制御処理を終了する。

一方、バランサ２０の回転トルクが、限界値を超えない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、調整制御部６４Ａが、回転トルク測定部６５により測定されたバランサ２０の回転トルクが、所定値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

この結果、バランサ２０の回転トルクが所定値を超える場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、調整制御部６４Ａは、油圧ポンプ６１により作動油室Ｒ１に供給される作動油圧を低減する制御を行うことにより、調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御し（ステップＳ１４）、バランサ回転トルク制御処理を終了する。

一方、バランサ２０の回転トルクが所定値を超えていない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、バランサ２０の回転トルクが正常値であることを意味しているので、調整制御部６４Ａは、何もせずに、バランサ回転トルク制御処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサの回転トルクが所定値を超えた場合には、調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御するようにしたので、ベアリング４０の回転抵抗を調整して、バランサ２０の回転トルクを適切な値に低減することができる。このため、エンジン１０へのバランサ２０による負荷を低減でき、エンジン１０の燃費を向上することができる。

また、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサ２０の回転トルクが限界値を超えた場合には、エンジン１０を止めるように制御するようにしたので、エンジン１０への損傷の発生や、ベアリング４０への損傷の発生を適切に防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るエンジン装置について説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

本発明の第２実施形態に係るエンジン装置は、第１実施形態に係るエンジン装置とは、主に、調整機構部５０の構成及びＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａの処理が異なる。

本実施形態に係るエンジン装置１においては、シム５１のバランサ回転軸方向外側に、略円環状のコマンドピストン５４が配置される。コマンドピストン５４には、バランサ回転軸方向に伸縮可能な１以上のピエゾ素子５５が設けられている。本実施形態では、コマンドピストン５４のベアリング固定蓋４５側に、均等な間隔を空けて複数（例えば、４つ）のピエゾ素子５５が配置されている。ここで、本実施形態では、コマンドピストン５４及びピエゾ素子５５が調整機構部５０に相当する。

ピエゾ素子５５には、ＥＣＵ６４からピエゾ素子５５の伸縮を調整するための電圧が供給される。このような構成により、ＥＣＵ６４の制御によりピエゾ素子５５に供給する電圧を調整すると、ピエゾ素子５５のバランサ回転軸方向の長さを調整でき、コマンドピストン５４のバランサ回転軸方向の位置を調整でき、結果として、コマンドピストン５４により押圧されるベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができる。この結果、アウターレース４３とインナーレース４１との位置関係を調整でき、ベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａは、バランサ２０の回転トルクが所定値を超える場合には、ピエゾ素子５５に供給する電圧を低減する制御を行うことにより、調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御する。ここで、調整制御部６４Ａは、電圧印加手段の一例である。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサ２０の回転トルクが所定値を超えた場合には、調整制御部６４Ａにより調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御するようにしたので、ベアリング４０の回転抵抗を調整して、バランサ２０の回転トルクを適切な値に低減することができる。このため、エンジン１０へのバランサ２０による負荷を低減でき、エンジン１０の燃費を向上することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係るエンジン装置について説明する。

図６は、本発明の第３実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

本発明の第３実施形態に係るエンジン装置は、第１実施形態に係るエンジン装置とは、主に、調整機構部５０の構成が異なる。

シム５１のバランサ回転軸方向外側には、略円盤状のコマンドピストン５６が配置される。本実施形態では、コマンドピストン５６の中心部分は、ベアリング固定蓋４５側に突出するように形成されている。コマンドピストン５６の外周側には、作動油室Ｒ２の密閉状態を確保するためのОリング５７が取り付けられている。本実施形態では、主に、コマンドピストン５６、及びＯリング５７が、調整機構部５０に相当する。

コマンドピストン５６が、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の面及び内周面に囲まれる空間に嵌め込まれることにより、コマンドピストン５６、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の面、及びベアリング固定蓋４５の内周面により囲まれた作動油室Ｒ２が形成される。

コマンドピストン５６は、作動油室Ｒ２に供給される作動油圧に応じてバランサ回転軸方向に移動可能である。

作動油室Ｒ２は、流通路６２を介して、油圧ポンプ６１に接続されており、油圧ポンプ６１から作動油が供給可能となっている。流通路６２の途中には、流通路６２を開閉可能なバルブ６３が設けられており、バルブ６３を閉状態とすることにより作動油室Ｒ２内の作動油圧を一定の圧力に維持させておくことができるようになっている。

このような構成により、ＥＣＵ６４の制御により作動油圧を調整すると、コマンドピストン５６のバランサ回転軸方向の位置、コマンドピストン５６により押圧されるベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができる。この結果、ベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサ２０の回転トルクが所定値を超えた場合には、調整制御部６４Ａが調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御するようにしたので、ベアリング４０の回転抵抗を調整して、バランサ２０の回転トルクを適切な値に低減することができる。このため、エンジン１０へのバランサ２０による負荷を低減でき、エンジン１０の燃費を向上することができる。

次に、本発明の第４実施形態に係るエンジン装置について説明する。

図７は、本発明の第４実施形態に係るエンジン装置におけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

本発明の第４実施形態に係るエンジン装置は、第１実施形態に係るエンジン装置とは、主に、ベアリング固定蓋４５と、調整機構部５０の構成と、ＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａの処理が異なる。

本実施形態に係るエンジン装置においては、ベアリング固定蓋４５のバランサ回転軸方向外側近傍の内周にねじ溝４５Ｃが形成されている。

また、シム５１のバランサ回転軸方向外側に、略円環状のねじ部材７５が配置される。ねじ部材７５の外周には、ベアリング固定蓋４５のねじ溝４５Ｃと噛合うねじ溝７５Ａが形成されている。また、ねじ部材７５の内周には、歯７５Ｂが形成されている。

ベアリング固定蓋４５には、ねじ部材７５を回転させるためのねじ部材回転部材７６が回転可能に装着されている。ねじ部材回転部材７６は、ベアリング固定蓋４５のバランサ回転軸方向の面に形成された貫通孔４５Ｄに挿入され、貫通孔４５Ｄと略同じ径を有する軸部７８と、軸部７８のねじ部材７５側の端部に固定され、ねじ部材７５の歯７５Ｂと噛合う歯７７Ａが形成されたギヤ７７と、軸部７８の他端側に固定され、軸部７８を回転させるために動力が入力される入力ギヤ７９とを備える。本実施形態では、ベアリング固定蓋４５は、バランサ２０側と、バランサ２０と反対側との間は、貫通孔４５Ｄのみで連通するようになっているが、貫通孔４５Ｄには、略同じ径の軸部７８が挿入されるので、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の空間を密封状態とすることができ、潤滑油がクランクケース１３の外部に漏れだすことを適切に防止できる。

入力ギヤ７９は、モータ６６の軸に固定された出力ギヤ６７に噛合った状態となっている。モータ６６には、ＥＣＵ６４から電力が供給されるようになっている。

このような構成により、ＥＣＵ６４からモータ６６に電力が供給されると、モータ６６が回転し、出力ギヤ６７、入力ギヤ７９を介して軸部７８が回転する。そして、軸部７８に固定されたギヤ７７が回転し、ギヤ７７と噛合うねじ部材７５が回転し、バランサ回転軸方向の位置が調整されることとなる。これにより、ねじ部材７５とシム５１を介して配置されているアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができ、アウターレース４３とインナーレース４１の位置関係を調整でき、結果としてベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａは、バランサ２０の回転トルクが所定値を超える場合には、モータ６６に電力を供給して、ねじ部材７５を回転させることにより、ベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御する。本実施形態では、ＥＣＵ６４は、検出された回転トルクの値に応じてねじ部材７５を回転する角度を決定し、その角度を回転させるようにモータ６６に電力を供給している。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサ２０の回転トルクが所定値を超えた場合には、調整制御部６４Ａにより調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御するようにしたので、ベアリング４０の回転抵抗を調整して、バランサ２０の回転トルクを適切な値に低減することができる。このため、エンジン１０へのバランサ２０による負荷を低減でき、エンジン１０の燃費を向上することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係るエンジン装置について説明する。

図８は、本発明の第５実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

本発明の第５実施形態に係るエンジン装置は、第１実施形態に係るエンジン装置とは、主に、ベアリング固定蓋４５と、調整機構部５０の構成と、ＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａの処理が異なる。

ベアリング固定蓋４５のシム５１のバランサ回転軸方向外側に対応する位置には、調整機構５０及びねじ部材の一例であるねじ７１を螺合可能であり、且つベアリング固定蓋４５を貫通するバランサ回転軸方向に延びるねじ孔４５Ｅが１以上形成されている。ベアリング固定蓋４５のねじ孔４５Ｅに螺合させるねじ７１は、例えば、先端部７１Ａがバランサ回転軸に垂直な平面となっている。

各ねじ７１の頭部には、ギヤ７２が形成されている。各ねじ７１に形成されたギヤ７２は、共有ギヤ７３と噛合うようになっている。共通ギヤ７３には、中心からベアリング固定蓋４５側に延び、ベアリング固定蓋４５に形成された凹部に挿入された回転軸部７３Ａが固定されるとともに、中心からベアリング固定蓋４５と反対側に延び、モータ６６からの動力が入力される入力ギヤ７３Ｂが固定されている。

入力ギヤ７３Ｂは、モータ６６の軸に固定された出力ギヤ６７に噛合った状態となっている。モータ６６には、ＥＣＵ６４から電力が供給されるようになっている。

ベアリング固定蓋４５及びアウターレース４３には、ベアリング固定蓋４５とアウターレース４３との間の距離を測定可能な変位センサ６８が設けられている。変位センサ６８は、検出した値をＥＣＵ６４に出力する。

このような構成により、ＥＣＵ６４からモータ６６に電力が供給されると、モータ６６が回転し、出力ギヤ６７、入力ギヤ７３Ｂを介して共通ギヤ７３が回転する。共通ギヤ７３が回転すると、共通ギヤ７３に噛合う各ギヤ７２が同じ角度だけ回転することとなる。この結果、各ねじ７１のバランサ回転軸方向の移動量を高精度に合わせることができる。これにより、ねじ７１とシム５１を介して配置されているアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができ、アウターレース４３とインナーレース４１の位置関係を調整でき、結果としてベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ６４の調整制御部６４Ａは、バランサ２０の回転トルクが所定値を超える場合には、モータ６６に電力を供給して、ねじ７１を回転させることにより、ベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御する。本実施形態では、ＥＣＵ６４は、検出された回転トルクの値に応じてねじ７１を回転する角度を決定し、その角度を回転させるようにモータ６６に電力を供給している。また、本実施形態では、ＥＣＵ６４は、変位センサ６８からのセンサ値に基づいて、アウターレース４３の位置が適切な位置に移動したか否かを判定し、適切な位置に移動していない場合には、ねじ７１の回転量を調整するようにしている。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、バランサ２０の回転トルクが所定値を超えた場合には、調整制御部６４Ａが調整機構部５０によりベアリング４０のアウターレース４３をベアリング固定蓋４５側に移動させるように制御するようにしたので、ベアリング４０の回転抵抗を調整して、バランサ２０の回転トルクを適切な値に低減することができる。このため、エンジン１０へのバランサ２０による負荷を低減でき、エンジン１０の燃費を向上することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記各実施形態では、シム５１をベアリング４０のアウターレース４３の一端側に配置させて、シム５１を介してアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整するようにしていたが、本発明はこれに限られず、シム５１を備えずに、アウターレース４３とコマンドピストン５２，５４，５６、ねじ７１、又はねじ部材７５を接触させて、アウターレース４３の位置を調整するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、コマンドピストン５４を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、コマンドピストン５４を備えずに、ピエゾ素子５５を、ベアリング固定蓋４５とアウターレース４３とに直接接するように配置して、アウターレース４３の位置を調整するようにしてもよい。

また、上記第４実施形態では、ねじ部材７５を円環状としていたが、本発明はこれに限られず、ねじ部材を円盤状としてもよい。この場合には、ベアリング固定蓋４５のねじ部材のバランサ回転軸外側の面と対向する面の部分を貫通孔とするようにし、ねじ部材を外方から回転できるようにしてもよい。

また、上記第５実施形態では、ベアリング固定蓋４５とアウターレース４３との間の距離を変位センサ６８により測定し、アウターレース４３の位置が適切であるか否かを判定し、アウターレース４３の位置を調整するようにしていたが、上記第１実施形態から第４実施形態でも、ベアリング固定蓋４５とアウターレース４３との間の距離を変位センサ６８により測定し、アウターレース４３の位置が適切であるか否かを判定し、アウターレース４３の位置を調整するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、ベアリング４０として、円錐コロ軸受を例に示していたが、本発明はこれに限られず、インナーレースとアウターレースとが接しておらず、インナーレースとアウターレースとの軸方向の位置の調整が必要なベアリングであればよい。

また、上記実施形態では、エンジンをディーゼルエンジンとしていたが、本発明はこれに限られず、ガソリンエンジン等の燃料の異なる他のエンジンにも広く適用することが可能である。

１ エンジン装置
１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ クランクケース
１４ オイルパン
１５ ピストン
１６ コネクティングロッド
１７ クランクシャフト
２０，２０Ａ，２０Ｂ バランサ
３０ 出力ギヤ
３１ アイドルギヤ
３２ 入力ギヤ
３３ 出力ギヤ
３４ 入力ギヤ
４０ ベアリング
４１ インナーレース
４２ 円錐コロ
４３ アウターレース
４５ ベアリング固定蓋
４５Ａ 隔壁
４５Ｃ ねじ溝
４５Ｄ 貫通孔
４５Ｅ ねじ孔
５０ 調整機構部
５１ シム
６１ 油圧ポンプ
６２ 流通路
６３ バルブ
６４ ＥＣＵ
６４Ａ 調整制御部
６４Ｂ エンジン停止制御部
６５ 回転トルク測定部
６６ モータ
６７ 出力ギヤ
６８ 変位センサ
７１ ねじ
７２ ギヤ
７３ 共通ギヤ
７３Ａ 回転軸部
７３Ｂ 入力ギヤ
７５ ねじ部材
７５Ａ ねじ溝
７５Ｂ 歯
７６ ねじ部材回転部材
７７ ギヤ
７７Ａ 歯
７８ 軸部
７９ 入力ギヤ

Claims (4)

1. クランクシャフトから伝達される駆動力により、エンジンの振動を抑制するために回転可能なバランサと、
   前記バランサの周囲に配置され、前記バランサの回転軸方向外側に向かうに従って外径が縮小する円環状のインナーレースと、前記インナーレースの外周側に配置される円錐状の転動体と、前記インナーレースの外周側に前記円錐状の転動体を介して配置され、前記バランサの回転軸方向外側に向かうに従って内径が縮小する円環状のアウターレースとを有し、前記バランサをエンジンケースに回転可能に支持するベアリングと、
   前記ベアリングの前記バランサの回転軸方向の一端側の位置を規制するように、前記エンジンケースに固定されるベアリング固定蓋と、
   前記バランサの前記回転軸方向における前記ベアリングの前記アウターレースと前記ベアリング固定蓋との間隔を、前記ベアリング固定蓋を前記エンジンケースに固定した状態で調整可能な調整機構部と、
   前記バランサの回転トルクを測定するトルク測定手段と、
   前記測定された回転トルクが、所定値を超える場合に、前記調整機構部により前記ベアリングの前記アウターレースをベアリング固定蓋側に移動させる調整制御手段と、
   前記トルク測定手段により測定されたトルク値が、前記所定値よりも大きい所定の限界値を超える場合に、前記エンジンを止めるように制御するエンジン停止制御手段と、
   を備えるエンジン装置。
2. 前記調整機構部は、前記ベアリング固定蓋との間に作動油を収容可能な作動油室を形成し、前記作動油室に供給された作動油圧に応じて前記アウターレースを前記バランサの回転軸方向に押圧可能なピストンを有し、
   前記作動油室に作動油を供給する油圧ポンプを更に備え、
   前記調整制御手段は、前記トルク値に基づいて、前記油圧ポンプにより前記調整機構部の前記作動油室に供給する作動油の油圧を決定する
   請求項１に記載のエンジン装置。
3. 前記調整機構部は、前記アウターレースと前記ベアリング固定蓋との間に配置され、供給される電圧に応じて前記バランサの回転軸方向の長さを調整可能なピエゾ素子を有し、
   前記ピエゾ素子に電圧を印加する電圧印加手段を更に備え、
   前記調整制御手段は、前記トルク値に基づいて、前記ピエゾ素子に印加する電圧値を決定する
   請求項１に記載のエンジン装置。
4. 前記調整機構部は、前記ベアリング固定蓋の前記ベアリングの前記アウターレースの一端側となる位置に、先端部の前記バランサの前記回転軸方向の位置を調整可能に螺合されるねじ部材を有し、
   前記調整制御手段は、前記トルク値に基づいて、前記ねじ部材の回転量を決定する
   請求項１に記載のエンジン装置。
   

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