JPH044342A - 内燃機関のトルク変動緩和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、バランサ装置付の内燃機関におけるトルク変
動緩和装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃料消費率を向上するためには、機関を出来
るだけ低回転域で使用することが好ましいが、アイドリ
ング運転時等の低回転域では、機関回転数の低下に従っ
て回転数変動が顕著になり、トランスミッション部の騒
音や機関の振動等の問題が発生する。

従って、大きな慣性力を有したフライホイールを使用す
ることが考えられるが、機関寸法、形状、重量等の制約
を受けるため、実用的ではない。

そこで、従来では、フライホイールの慣性力を増大する
ことなく、機関のトルク変動を吸収して、上記の問題点
を解消するようにしたトルク変動緩和装置が知られてい
る（実開昭５６−１５５１４３号公報、実開昭５８−１
７２０１８号公報及び実開昭５９−３２１３７号公報等
参照）。

ここで、かかる従来のトルク変動緩和装置の一例を第４
図及び第５図に基づいて説明する。

これらの図において、内燃機関のクランクシャフト１の
端部にはフライホイール２が取り付けられ、該フライホ
イール２近傍のクランクシャフト■外周部には大平歯車
３が取り付けられており、この大平歯車３に噛合する小
平歯車４がシリンダブロック５に回転可能に支承されて
いる。前記小平歯車４は、ビン６が突設されることで偏
心カムとして構成される。このビン６には軸受７が嵌合
され、該軸受７には引っ張りスプリング８の一端が固着
取付されている。この引っ張りスプリング８の他端は機
関の固定側９に連結されている。

かかる構成において、クランクシャフト１の回転に伴い
機関においては燃焼室の爆発圧力によりトルク変動を生
じる。

一方、前記小平歯車４は大平歯車３と噛合して２倍に増
速されて回転する。小平歯車４には引っ張りスプリング
８により一回転毎にトルク変動が生じる。この場合、小
平歯車４に加わるトルク変動が上述のクランクシャフト
１に生じるトルク変動と逆位相となるように調整される
。

従って、機関において生じたトルク変動が引っ張り人プ
リング８により生じたトルク変動により完全に打ち消さ
れて、トルク変動が全く解消され、又、部分的に打ち消
されて、僅かなトルク変動のみが残留する。

この場合、フライホイール２の慣性モーメントを全く増
大することがないという利点もある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、以上のような従来のトルク変動緩和装置
にあっては、クランクシャフトに生じるトルク変動と逆
の位相のトルク変動を発生させるためのカム構造、つま
り、歯車、ビン及び軸受をクランクシャフトの端部に設
ける構成であるため、クランクシャフトの全長が、カム
構造の寸法骨だけ長くなり、これに伴って内燃機関自体
の全長が延長されて、機関のパッケージサイズの増大や
重量の増大を来すという問題点があった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ク
ランクシャフトに生じるトルク変動と逆の位相のトルク
変動を発生させるためのカム構造を設ける部位の改善に
より、機関のパッケージサイズの低減や重量の低減を図
ることを目的とする。

〈課題を解決するだめの手段〉 このため、本発明の内燃機関のトルク変動緩和装置は、
クランクシャフトに同期して回転するバランスシャフト
のバランスウェイトによって機関が発生する起振力を打
ち消すバランサ装置を備えてなる内燃機関において、前
記クランクシャフトに同期して回転するカムと該カムに
付勢力を付与する付勢力付与手段とを備えた構成であっ
て、前記カムにクランクシャフトに生じるトルク変動と
逆の位相のトルク変動を発生させるトルク変動吸収機構
を設けてなり、前記カムを前記バランスシャフトに設け
るようにした。

〈作用〉 かかる構成において、クランクシャフトの回転に伴い、
燃焼室の爆発圧力、圧縮に伴うガス圧力がクランクシャ
フトの夫々の気筒に作用して、トルク変動が作用する。

一方、動弁系のトルク変動°　も作用して、これらの合
成トルクがクランクシャフトに作用する。

ｌ・ルク変動吸収機構により上記のトルク変動と逆位相
のトルク変動を、カムに発生させることで、機関におい
て生じたトルク変動を逆位相のトルク変動により打ち消
すことができる。

従って、アイドリング時等の回転数を低く設定すること
ができ、燃料消費率の低減を図ることができる。

更に、フライホイールの小型化、又は省略化を図れるよ
うになるため、フライホイールに起因した様々なりラン
クシャフト振動を防止することもできる。

そして、上記カムはバランスシャフトに設けられるため
、クランクシャフトの全長が長くなることがなく、内燃
機関自体の全長を短縮することができ、機関のパッケー
ジサイズの低減や重量の低減を図れる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第２図は、クランクシャフトに同期して回転する
ハ′ランスシャフトのバランスウェイトによって機関が
発生する起振力を打ち消すバランサ装置を備えた内燃機
関のフロント部の概略構成図である。

この図において、゛シリンダブロック１０に内蔵された
２本のバランスシャフト１１．１２を駆動するための２
つのバランスシャフト駆動用スプロケット１３．１４が
設けられている。クランクシャフト１５に連結されたク
ラ・ンクスプロケット１６と一方のバランスシャフト駆
動用スプロケット１３とは、チェーン１７を介して連結
される。又、他方のバランスシャフト駆動用スプロケッ
ト１４には、クランクスプロケット１６とチェーン１７
を介して連結されるスプロケット１８に噛み合わされて
いる。

かかる２つのバランスシャフト駆動用スプロケット１３
．１４には、クランクシャフト１５の回転駆動力が伝達
され、２つのバランスシャフト１１゜１２は、クランク
シャフト１５の回転と同期して該クランクシャフト１５
の回転速度Ｗの２倍の回転速度２Ｗで駆動されるように
なっている。

かかるバランザ装置付の内燃機関において、前記クラン
クシャフト１５に同期して回転するカムと該カムに付勢
力を付与する付勢力付与手段とを備えた構成であって、
前記カムにクランクシャフトに生じるトルク変動と逆の
位相のトルク変動を発生させるトルク変動吸収機構が設
けられている。

かかるトルク変動吸収機構は、次のように構成される。

第１図において、第２図に示した一方のバランスシャフ
ト１１の外周部にはバランスウェイト１９が設けられて
おり、該バランスシャフト１１の前・後端部は、夫々フ
ロントジャーナル２０とリアジャーナル２１とを介して
シリンダブロック１０に回転自由に支承されている。バ
ランスシャフト１１の前端部には前述したスプロケット
１３が連結され、該スプロケット１３には前述したチェ
ーン１７が巻き掛けられている。

かかるバランスシャフト１１の外周部のフロントジャー
ナル２０とリアジャーナル２１との間には、カム２２が
一体成形されて設けられている。

このカム２２に付勢力を付与する付勢力付与手段は、次
のように構成される。

即ち、カム２２の外周位置のこれの中心軸と直交する断
面に沿った位置には、前記中心軸と平行な回転中心軸を
有するローラベアリング２３が配設され、該ローラベア
リング２３はレバー２４に回転自由に支承され、カム２
２外周面に当接される。このレバー２４は、カム２２の
外周側位置のこれの中心軸と直交する断面に沿った位置
に配設されている。レバー２４は、直線部Ａと該直線部
Ａの一端部から傾斜して延びる傾斜部Ｂとから構成され
る。

かかるレバー２４の直線部Ａの先端部には、ビン２５を
介して引っ張りスプリング２６の一端部が回動可能に連
結され、該引っ張りスプリング２６の他端部は、ビン２
７を介して固定部２８に回動可能に連結される。この引
っ張りスプリング２６は、レバー２４の先端部を固定部
２８側に引きつける弾性力を発揮している。

又、レバー２４の傾斜部Ｂの先端部は、ビン２９を介し
て固定部２８に回動可能に連結される。

次に、かかる構成の作用について説明する。

クランクシャフト１５の回転に伴い、４サイクル４気筒
内燃機関においては、燃焼室の爆発圧力、圧縮に伴うガ
ス圧力がクランクシャフト１５の夫々の気筒に作用して
、第３図ら）に示すような合成トルクが作用する。一方
、同図（Ｃ）に示すような動弁系のトルク変動も作用し
て、これらの合成トルクとして同図（ａ）に実線で示す
トルク変動がクランクシャフト１５に作用する。尚、以
上の第３図は機関回転数が所定値未満の運転領域として
の例えばアイドリング運転時でのトルク変動を示してい
る。

そして、第３図（ａ）で示すトルク変動と逆位相のトル
ク変動を上述の実施例装置で発生させる作用について述
べる。

即ち、バランスシャフト１１の回転に伴うカム２２の回
転によって、ローラベアリング２３はビン２９を中心に
揺動してリフトする。ビン２５には引っ張りスプリング
２６の弾性力が作用して、カム２２の山の上りではクラ
ンクシャフト１５に負のトルクが作用し、下りでは正の
トルクが作用する。そして、カム２２のプロフィールに
よって、対抗する逆位相のトルク波形に適した形を創成
でき、機関において生じたトルク変動を逆位相のトルク
変動により打ち消すことができる。

尚、この場合、カム２２の山の数を変更することによっ
て、６気筒、８気筒等の機関にも対応させることができ
る。

以上のように、クランクシャフト１５に同期して回転す
るカム２２に付勢力を付与し、機関が発生するトルク変
動と逆の位相のトルク変動を発生させるようにした結果
、アイドリング時等の回転数を低く設定することができ
、燃料消費率の低減を図ることができる。

又、フライホイールの小型化、又は省略化を図れるよう
になるため、フライホイールに起因した様々なりランク
シャフト振動を防止することもできる。

そして、かかる構成のトルク変動緩和装置によれば、カ
ム２２をバランスシャフト１１外周部に設けるようにし
たため、クランクシャフト１５の端部にカムを設ける場
合のようにクランクシャフト１５の全長が長くなること
がなく、内燃機関自体の全長を短縮することができ、機
関のパッケージサイズの低減や重量の低減を図ることが
可能となる。

尚、上記実施例の構成は、本発明の構造的制約を示すも
のではなく、本発明は、要はバランサ装置を備えてなる
内燃機関において、クランクシャフトに同期して回転す
るカムと該カムに付勢力を付与する付勢力付与手段とを
備えた構成であって、前記カムにクランクシャフトに生
じるトルク変動と逆の位相のトルク変動を発生させるト
ルク変動吸収機構を設けてなり、前記カムを前記バラン
スシャフトに設けるようにした構成であれば良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、バランサ装置付
の内燃機関において、クランクシャフトに同期して回転
するカムに付勢力を付与し、機関が発生するトルク変動
と逆の位相のトルク変動を発生させるように構成したか
ら、トルク変動の吸収作用によって、アイドリング時の
回転数を低く設定することができ、燃料消費率の低減を
図ることができ、特に、前記カムをバランスシャフトに
設けるようにしたから、クランクシャフトの全長が長く
なることがなく、内燃機関自体の全長を短縮することが
でき、機関のパッケージサイズの低減や重量の低減を図
ることが可能となる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関のトルク変動緩和装置の
一実施例を示す図で、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（
ａ）中Ａ−Ａ矢視断面図、第２図はバランサ装置を備え
た内燃機関のフロント部の概略構成図、第３図はクラン
クシャフト及び動弁系に作用する変動トルク並びにそれ
らの合成トルク線図、第４図及び第５図は夫々従来のト
ルク変動緩和装置を説明する側面図及び正面図である。 １０・・・シリンダブロック　　１１・・・パランスジ
ャフト　　１５・・・クランクシャフト　　１９・・・
バランスウェイト　　２２・・・カム　　２３・・・ロ
ーラベアリング　　２４・・・レバー　　２６・・・引
っ張りスプリング 特許出願人　　　　　　日産自動車株式会社代　理　人
　　　弁理士　　笹　島　冨二雄−■ ○　　　Ｎ 弓 閣 −−〜　ノ　１ニ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランクシャフトに同期して回転するバランスシャフト
   のバランスウェイトによって機関が発生する起振力を打
   ち消すバランサ装置を備えてなる内燃機関において、前
   記クランクシャフトに同期して回転するカムと該カムに
   付勢力を付与する付勢力付与手段とを備えた構成であっ
   て、前記カムにクランクシャフトに生じるトルク変動と
   逆の位相のトルク変動を発生させるトルク変動吸収機構
   を設けてなり、前記カムを前記バランスシャフトに設け
   るようにしたことを特徴とする内燃機関のトルク変動緩
   和装置。