JPH0221638Y2

JPH0221638Y2 -

Info

Publication number: JPH0221638Y2
Application number: JP1981178673U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1990-06-11
Also published as: JPS5884443U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、直列３気筒内燃機関の振動の二大原
因となつている慣性偶力およびトルク変動を低減
させる自動車用動力装置に関する。

直列３気筒内燃機関では、クランク軸に慣性偶
力が作用し、この慣性偶力がトルク変動とともに
内燃機関の振動の原因となつている。慣性偶力を
低減する従来の対策としては、(1)ピストン、連接
棒等の往復運動部の軽量化、(2)エンジンマウント
の適合、(3)つり合い軸（バランスシヤフト）の装
備等があり、また、トルク変動を低減する従来の
対策としては(4)燃焼室の燃焼圧力の低下、(5)フラ
イホイールの慣性質量の増大等がある。しかしな
がら、(1)に関しては強度低下、(2)に関してはエン
ジンマウントの諸元の設計に要する時間および労
力の増大、ならびに実際の製品が設計どおりの効
果を有しないという問題、(3)は関しては重量、設
置スペース、摩擦損失の増大、(4)に関しては機関
の運転性能の低下、(5)に関しては加速性の悪化、
および重量の増大という支障がそれぞれあり、有
効な対策技術がなかつた。

本考案の目的は、従来の対策技術に代わつて、
重大な支障を伴うことなくクランク軸の慣性偶力
およびトルク変動を減少させて機関の振動を抑制
することができる自動車用動力装置を提供するこ
とである。

この目的を達成するために、本考案の自動車用
駆動装置は、直列３気筒内燃機関のクランク軸延
長方向に、電磁制御クラツチを介して前記クラン
ク軸に連結された入力軸と、同クランク軸と平行
に配置されて前記入力軸と同速で逆向きに回転す
るよう連結されたカウンタ軸とを備えた変速機を
設けてなる自動車用動力装置において、前記カウ
ンタ軸につり合いおもりを固定し、前記電磁制御
クラツチを半結合状態及び完全結合状態をとるこ
とが可能なものにすると共に、同電磁制御クラツ
チは前記直列３気筒内燃機関の低速・高負荷運転
時には半結合とし、高速運転時には前記つり合い
おもりによるモーメントが同直列３気筒内燃機関
が有する慣性偶力と逆向きになる位相で前記クラ
ンク軸と入力軸を完全に結合するように制御する
ものである。

直列３気筒内燃機関のトルク変動が大となる低
速・高負荷運転時には、電磁制御クラツチが半結
合となつているので、このトルク変動は電磁制御
クラツチにより吸収されて減少し、変速機以後に
は伝達されない。また慣性偶力が大となる高速運
転時には、つり合いおもりによるモーメントが直
列３気筒内燃機関の慣性偶力と逆向きになる位相
でクランク軸と入力軸が結合されるので、上記モ
ーメントは上記偶力を打ち消すように作用し、自
動車用動力装置の慣性偶力は減少する。このつり
合いおもりは直列３気筒内燃機関のクランク軸延
長方向に設けた変速機のカウンタ軸に固定されて
おり、直列３気筒内燃機関の慣性偶力の中心とつ
り合いおもりの間の距離が大となるので、慣性偶
力を打ち消すのに必要なつり合いおもりは質量が
比較的小さいもので足りる。

図面を参照して本考案の実施例を説明する。

直列３気筒内燃機関１のクランク軸２は、前端
においてプーリ３を設けられ、後端において電磁
粉クラツチ４へ接続されている。電磁粉クラツチ
４は、同心的にかつ相対回転可能に設けられてい
る外側回転体５と内側回転体６、両回転体５，６
の半径方向間隙内に詰められている電磁粉７、お
よび外側回転体５内に設けられている励磁コイル
８を備えている。クランク軸２は、フライホイー
ルを兼ねる外側回転体５に結合しており、内側回
転体６は手動式変速機１１の入力軸１２に結合し
ている。手動式変速機１１は、入力軸１２、この
入力軸１２に固定されている駆動歯車１３、入力
軸１２に同軸的に設けられている主軸１４、この
主軸１４から距離εだけ下方へ離れて平行に延び
ているカウンタ軸１５、およびこのカウンタ軸１
５に固定されかつ駆動歯車１３と同一歯数でこれ
にかみ合つているカウンタ歯車１６、を備えてい
る。主軸１４およびカウンタ軸１５にはそれぞれ
変速および後進用の複数の歯車１７，１８が設け
られ、歯車１７，１８間のかみ合いは運転室の変
速レバーの操作により選択される。主軸１４は出
力軸１９へ接続されており、機関の動力は出力軸
１９を介して駆動輪へ伝達される。クランク軸２
および入力軸１２の回転位相を検出するために、
両軸２，１２の外周面には突起が設けられ、同期
センサ２４，２５はこの突起の通過を電磁的に検
出することにより両軸２，１２の回転位相を検出
し、その検出信号は電子制御装置２６へ送られ
る。電子制御装置２６は、センサ２７，２８，２
９からそれぞれ機関回転速度、車速、および吸気
系絞り弁の開度を表わす入力信号を受け、自動車
の運転状態に関係して励磁コイル８の励磁電流を
制御する。内燃機関１の３つの気筒を前方から順
番に第１、第２、第３気筒と定義すると、各気筒
の中心線は３２，３３，３４により表わされる。
第１および第３気筒の中心は第２の気筒の中心か
ら距離Ｌだけ離れ、回転つり合いのみをとつた直
列３気筒内燃機関１では、位相が120度ずつ異な
る各クランクピンに連接棒を介して連結される各
ピストンの往復動により与えられる慣性力が、各
気筒の中心線３２，３３，３４に沿つてそれぞれ
作用するので、クランク軸２と中心線３３とが交
わる点を中心として、第１図において時計方向あ
るいは反時計方向の慣性偶力が生じる。中心線３
３から距離ｌだけ離れたカウンタ軸１５の個所に
つり合いおもり（バランスウエイト）３６が固定
され、カウンタ軸１５と一体的に回転する。

第２図ａないしｄはつり合いおもり３６の所定
の各回転角で示している。前方から機関１を見た
場合において、水平方向右側をｘ軸の向き、クラ
ンク軸２に沿つて後方をｙ軸の向き、鉛直方向上
方をｚ軸の向きと定義してあり、クランク軸２と
中心線３３とが交わる個所を原点としている。ク
ランク軸２およびカウンタ軸１５との回転方向は
第２図に矢印で示されているように互いに逆であ
り、電磁粉クラツチ４が完全な結合状態にある場
合、両軸２，１５の回転速度は等しい。ａ，ｃは
つり合いおもり３６がｘ軸に対して平行でそれぞ
れｘ軸の正および負の側にある場合であり、ｂ，
ｄはつり合いおもり３６がｚ軸に対して平行でそ
れぞれｚ軸の正および負の側にある場合である。
つり合いおもり３６の質量のために、カウンタ軸
１５の回転速度の２乗に比例する慣性力（遠心
力）ｆがカウンタ軸１５に作用する。また、つり
合いおもり３６は中心線３３からｙ軸の方向にｌ
だけ離れているので、慣性力ｆに起因するモーメ
ントＭがクランク軸２に作用する。つり合いおも
り３６の回転に伴つて生じる慣性力Ｆおよびモー
メントＭは各場合(a)〜(d)において次のとおりであ
る。なおεはｌに比して非常に小さい値であるの
で、ｙ軸方向のモーメントは無視できる。

場合 (a) Fx＝ｆ Mx＝０ Fy＝０ My＝−ｆ・ε≒０ Fz＝０ Mz＝−ｆ・ｌ場合 (b) Fx＝０ Mx＝ｆ・ｌ Fy＝０ My＝０ Fz＝ｆ Mz＝０場合 (c) Fx＝−ｆ Mx＝０ Fy＝０ My＝ｆ・ε≒０ Fz＝０ Mz＝ｆ・ｌ場合 (d) Fx＝０ Mx＝−ｆ・ｌ Fy＝０ My＝０ Fz＝−ｆ Mz＝０直列３気筒内燃機関１が回転つり合いのみをと
った状態において本来的に有する慣性偶力Mn
はｘ方向であるので、ｆ・ｌ＝１／２Mnとなるようにｌおよびつり合いおもり３６の重量を選定す
る。

機関１が本来的に有する慣性偶力Mnは機関１
の回転速度の増大に関係して増大する。そこで慣
性偶力Mnによる振動が問題となる高速運転時、
すなわち機関１の回転速度が第１の所定値V₁以
上にある場合には、つり合いおもり３６に起因す
るモーメントMxがMnと逆方向になるような位
相差でクランク軸２と入力軸１２とは電磁粉クラ
ツチ４を介して結合される。この場合、電磁粉ク
ラツチ４は完全な結合状態にあり、カウンタ軸１
５はクランク軸２と同速で回転している。つり合
いおもり３６に因るモーメントの結果、ｘ軸方向
のクランク軸２の慣性モーメントは１／２Mnとなるが、新たにｚ方向に１／２Mnの慣性偶力が生じる。

第３図は従来技術と実施例とにおけるクランク
軸２にかかる慣性偶力を示している。実施例では
ｚ方向に１／２Mnの慣性偶力が新たに生じるが、慣性偶力の最大値を従来の1/2にすることができ、
体感上は個々の慣性偶力による機関１の振動を問
題のないレベルまで減少させることができる。さ
らに第４図に示されるように、従来の直列３気筒
内燃機関では慣性力は零であるが、本考案が適用
された場合、つり合いおもり３６により慣性力が
新たに生じる。しかしつり合いおもり３６は機関
１のクランク軸延長方向に設けた手動式変速機１
１のカウンタ軸１５に固定されており、ｌを十分
に大きく選定できてつり合いおもり３６自体の重
量を減少させることができるので、ｌ＝4Lとし
た場合には第４図に示されるように、クランク軸
２にかかる慣性力を同排気量の直列４気筒内燃機
関の２次慣性力の約1/6とすることができ、つり
合いおもり３６に因る慣性力の発生はなんら支障
とならない。なお、直列３気筒内燃機関の２次慣
性力は０であり、一方直列４気筒内燃機関の１次
慣性力は０であるので、上記のような比較を行つ
た。

機関が低速、高負荷で運転される場合には、機
関のトルク変動が大きくなるので、このトルク変
動による振動が問題となる。そこでこのような振
動が問題となる、機関の回転速度が第２の所定値
V2（V2≦V1）以下でかつ吸気系絞り弁の開度が
第３の所定値Ａ以上にある場合には、励磁コイル
５への電流を適当に減少させることにより電磁粉
クラツチ４は半結合状態にされる。この結果、ト
ルク変動は電磁粉クラツチ４により吸収されて変
速機１１へトルク変動が伝達されるのが制御され
る。なお電磁粉クラツチ４によりクランク軸２と
カウンタ軸１５との位相関係が変動するが、機関
が低速であるのでつり合いおもり３６に因る振動
悪化はほとんどない。

なお、機関１の中速運転時および低速、低負荷
運転時には、電磁粉クラツチは完全に結合するこ
とが望ましいが、半結合としてもよい。

このように本考案によれば、直列３気筒内燃機
関のトルク変動が大となる低速・高負荷運転時に
は、電磁制御クラツチが半結合となつているの
で、このトルク変動を吸収してこれによる機関の
振動を抑制し、また機関の慣性偶力が大となる高
速運転時には、つり合いおもりによるモーメント
が機関の慣性偶力と逆向きとなる位相でクランク
軸とカウンタ軸が結合されるので、この慣性偶力
を打ち消してこれによる機関の振動を抑制し、し
かもつり合いおもりと機関の慣性偶力中心との距
離が大であるので、必要なつり合いおもりは比較
的小となる。これにより直列３気筒内燃機関を使
用した自動車用動力装置の振動を著しく低下させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図はつ
り合いおもりを所定の各回転角度における慣性力
およびモーメントを図示する図、第３図は従来装
置と本考案の実施例とにおける慣性偶力を比較し
て示す図、第４図は従来装置と本考案の実施例と
における慣性力を比較して示す図である。１……直列３気筒内燃機関、２……クランク
軸、４……電磁制御クラツチ、１１……変速機、
１２……入力軸、１５……カウンタ軸、２７，２
８，２９……センサ、３６……つり合いおもり。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

直列３気筒内燃機関のクランク軸延長方向に、
電磁制御クラツチを介して前記クランク軸に連結
された入力軸と、同クランク軸と平行に配置され
て前記入力軸と同速で逆向きに回転するよう連結
されたカウンタ軸とを備えた変速機を設けてなる
自動車用動力装置において、前記カウンタ軸につ
り合いおもりを固定し、前記電磁制御クラツチを
半結合状態及び完全結合状態をとることが可能な
ものにすると共に、同電磁制御クラツチは前記直
列３気筒内燃機関の低速・高負荷運転時には半結
合とし、高速運転時には前記つり合いおもりによ
るモーメントが同直列３気筒内燃機関が有する慣
性偶力と逆向きになる位相で前記クランク軸と入
力軸を完全に結合するように制御することを特徴
とする自動車用動力装置。