WO2017171079A1 - 内燃機関のバランサ装置 - Google Patents
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- F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
Definitions
- the present invention relates to a balancer device for an internal combustion engine.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a balancer device for an internal combustion engine capable of ensuring downsizing and layout flexibility of the internal combustion engine and improving performance of reducing vibrations of the internal combustion engine. The purpose is to provide.
- the present invention provides a crankcase (11) having a crank chamber (13c) for accommodating a crankpin (16c) and a counterweight (16d) of the crankshaft (16), and the crankshaft (16), and the crankshaft (16
- the balancer device of the internal combustion engine is provided with a balancer weight (54) that rotates in a direction opposite to the rotation direction of ().
- the balancer device is connected to the crankshaft (16) and is the same as the crankshaft (16).
- the structure (48) includes a carrier member (40) that transmits power to and from the starter motor (60) of the internal combustion engine via a gear portion (67) provided on the outer periphery, and the carrier member (40).
- a bevel gear (45) that is rotatably supported and meshes with the drive gear (39) and the driven gear (50, 250), and is interposed between the carrier member (40) and the drive gear (39).
- the carrier member (40) or the driven gear (250) has a detected portion (70, 250b), and detects the detected portion (70, 250b).
- a sensor (71, 81) is provided, and the phase of the carrier member (40) or the driven gear (250) is detected based on detection by the sensor (71, 81).
- a balancer device for an internal combustion engine includes a power transmission mechanism that transmits rotational power of a drive gear to a driven gear by a bevel gear, and the carrier member or the driven gear that supports the bevel gear has a detected portion.
- a sensor for detecting the detected portion is provided, and the phase of the carrier member or the driven gear is detected based on detection by the sensor.
- the present invention provides the carrier member by the starting motor (60) based on the phase of the carrier member (40) or the driven gear (250) detected based on the detection by the sensors (71, 81). (40) or the driven gear (250) is rotated to a predetermined phase. According to the present invention, since the carrier member or the driven gear is rotated to a predetermined phase by the starter motor based on the phase detection result by the sensor, the starter motor can be operated even when the balancer weight phase is shifted. Thus, the phase of the balancer weight can be adjusted by rotating the carrier member or the driven gear. For this reason, vibration can be effectively reduced.
- the start motor (60) is driven so that the detected portion (70) of the carrier member (40) stops at the position of the sensor (71) immediately after the internal combustion engine is started. It is characterized by being. According to the present invention, the starter motor is driven so that the detected part of the carrier member stops at the position of the sensor immediately after the internal combustion engine is started. Balancer weight phase can be adjusted with a simple configuration. According to the present invention, the starter motor (60) has a rotational direction in which the carrier member (40) meshes with the drive gear (39) via the one-way clutch (68) while the internal combustion engine is stopped. Is driven to rotate the carrier member (40) in the opposite direction, and the carrier member (40) is rotated to the predetermined phase.
- the starter motor is driven so that the carrier member rotates in the direction opposite to the rotational direction in which the carrier member meshes with the drive gear via the one-way clutch while the internal combustion engine is stopped. It is rotated to a predetermined phase.
- the carrier member can be rotated by rotating the one-way clutch in the reverse direction, and the balancer weight phase can be adjusted.
- the present invention is characterized in that the rotational speed of the driven gear (50, 250) is the same as the rotational speed of the crankshaft (16). According to the present invention, since the rotational speed of the driven gear is the same as the rotational speed of the crankshaft, the balancer weight can be provided on the driven gear to reduce the crankshaft vibration. Further, the present invention is characterized in that a reduction gear (65) is provided between the output gear (62) of the starting motor (60) and the gear portion (67) of the carrier member (40). According to the present invention, since the reduction gear is provided between the output gear of the starter motor and the gear portion of the carrier member, the torque of the starter motor is amplified by the reduction gear and transmitted to the carrier member, and the internal combustion is performed via the carrier member.
- the engine can be started. Further, when the rotation is transmitted from the carrier member to the starter motor via the reduction gear, it functions as a speed increasing gear, so that the torque transmitted from the carrier member to the starter motor can be reduced. For this reason, when the starter motor is stopped, the carrier member can be fixed by the rotational resistance of the starter motor, and the driven gear can be reversely rotated by the bevel gear supported by the carrier member.
- the carrier member (40) includes a window portion (43) penetrating both side surfaces, and the bevel gear (45) is arranged with its tooth portion facing the window portion (43). It is characterized by.
- the bevel gear is disposed with its teeth facing the window portion of the carrier member, so that the drive gear and the driven gear can be meshed with each other through the bevel gear through the window portion.
- the drive gear (39) is formed on a side surface of a flywheel (33) connected to the crankshaft (16). According to the present invention, since the drive gear is formed on the side surface of the flywheel connected to the crankshaft, the number of parts can be reduced and the size can be reduced.
- the carrier member (40) has a cylindrical portion (41) that accommodates the crankshaft (16) on the radially inner side, and the radial direction outer side of the cylindrical portion (41)
- a driven gear (50, 250) is disposed, and a circlip (52) is provided at an end of the cylindrical portion (41).
- the driven gear is disposed on the radially outer side of the cylindrical portion of the carrier member, and the circlip is provided at the end of the cylindrical portion.
- positioned on the radial direction outer side of the cylindrical part of a carrier member can be fixed with a circlip, and a carrier member and a driven gear can be comprised as one assembly. For this reason, it is possible to reduce the size and improve the assemblability.
- the internal combustion engine can be reduced in size and the degree of layout can be secured, and the vibration can be effectively reduced by adjusting the phase of the balancer weight.
- the balancer weight phase can be adjusted with a simple configuration with the detected portion as a reference immediately after the internal combustion engine is started. Further, even when the internal combustion engine is stopped, the carrier member can be rotated by rotating the one-way clutch in the reverse direction, and the balancer weight phase can be adjusted. Furthermore, vibration can be reduced by providing a balancer weight on the driven gear that rotates at the same speed as the rotation speed of the crankshaft. Moreover, since it provided via the reduction gear, an internal combustion engine can be started easily with a starting motor.
- the carrier member can be fixed by the rotational resistance of the starting motor.
- the driving gear and the driven gear can be meshed with a simple structure through the bevel gear through the window of the carrier member. Further, the number of parts can be reduced, and the balancer device can be reduced in size. Further, the carrier member and the driven gear can be configured as one assembly by the circlip, and the assemblability is good.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine to which a balancer device according to a first embodiment of the present invention is applied.
- FIG. 2 is a side view of the carrier member as viewed from the drive gear side.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the power transmission mechanism and the like when the engine is started.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of the power transmission mechanism and the like during operation of the engine.
- FIG. 5 is a diagram showing a balance state of primary vibrations of the engine.
- FIG. 6 is a flowchart of the weight phase adjustment process.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine to which a balancer device according to a second embodiment of the present invention is applied.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine to which a balancer device according to a first embodiment of the present invention is applied.
- an engine 10 that is an internal combustion engine in the present embodiment is a single-cylinder four-cycle air-cooled engine.
- the engine 10 is started by a starting motor 60.
- the engine 10 is mounted on a saddle-ride type vehicle such as a motorcycle.
- the engine 10 includes a crankcase 11 and a cylinder portion 12 (FIG. 2) extending upward from the upper surface of the crankcase 11.
- the crankcase 11 includes a crankcase body 13 that houses the crankshaft 16 therein, and a crankcase cover 14 that is attached to a side surface of the crankcase body 13.
- the crankcase body 13 includes a one-side crankcase 13a and an other-side crankcase 13b that are divided in the axial direction of the crankshaft 16 (the left-right direction of the vehicle), and is formed in a left-right divided structure.
- a crank chamber 13 c is formed inside the crankcase body 13.
- the crankcase body 13 includes a pair of left and right bearings 15 and 15 supported by the one-side crankcase 13a and the other-side crankcase 13b.
- the crankshaft 16 is supported by bearings 15 and 15 and is disposed sideways with its axis center orthogonal to the vehicle traveling direction.
- the crankshaft 16 is supported by bearings 15 and 15 and serves as a rotation center crank journal 16a, a crank web 16b having a larger diameter than the crank journal 16a, and a crank pin 16c supported via the crank web 16b.
- the crank web 16b includes a counterweight 16d for balancing the rotation at a position opposite to the crankpin 16c across the crank journal 16a.
- the crank pin 16c, the crank web 16b, and the counterweight 16d are accommodated in the crank chamber 13c, and are disposed between the left and right bearings 15 and 15.
- the crank journal 16a extends to the outside of the crank chamber 13c.
- the cylinder portion 12 includes a cylinder block 20 (FIG. 2), a cylinder head (not shown), and a cylinder head cover (not shown) in order from the crankcase 11 side.
- a combustion chamber (not shown) is formed inside the cylinder head.
- a piston 21 (FIG. 5) is slidably accommodated in the cylinder block 20.
- the piston 21 is connected to the crankpin 16c of the crankshaft 16 by a connecting rod 22 (FIG. 5).
- the crankshaft 16 is rotationally driven by transmitting the reciprocating motion of the piston 21 due to combustion in the combustion chamber through the connecting rod 22.
- a sprocket 23 is attached to the crankshaft 16, and a cam chain 24 is hung between the sprocket 23 and a camshaft sprocket (not shown) provided on the camshaft inside the head cover. Has been passed.
- the camshaft is driven by the crankshaft 16 via the cam chain 24, thereby driving a valve operating mechanism that operates an intake / exhaust valve (not shown) provided in the cylinder head.
- a generator chamber 26 is formed between the crankcase cover 14 and the crankcase body 13 by attaching the crankcase cover 14 to the side surface of the one-side crankcase 13a.
- a generator 30 that generates electric power by rotation of the crankshaft 16 and a flywheel 33 of the crankshaft 16 are accommodated.
- the flywheel 33 is fixed to the shaft end portion of the crankshaft 16 via the key 32.
- the flywheel 33 includes a flange portion 37 that is fitted and fixed to the crankshaft 16, and a disk-shaped rotating portion 38 that extends radially outward from the flange portion 37. The flywheel 33 rotates integrally with the crankshaft 16.
- An annular drive gear 39 is provided integrally with the flywheel 33 on the inner surface of the rotating portion 38 of the flywheel 33, that is, the surface on the crank chamber 13 c side.
- the drive gear 39 includes drive side teeth 39 a arranged in an annular shape so as to make a round around the crankshaft 16.
- the driving side tooth portion 39a protrudes toward the crankcase body 13 side.
- the generator 30 includes a cylindrical rotor 34 fixed to the outer surface of the rotating portion 38 of the flywheel 33, and a stator 36 disposed inside the rotor 34 and fixed to the crankcase cover 14.
- the power transmission mechanism 48 includes a disk-shaped carrier member 40 provided to be rotatable relative to the crankshaft 16, a plurality of bevel gears 45, 45... Supported by the carrier member 40, the carrier member 40 and a drive gear. And a one-way clutch 68 interposed therebetween.
- FIG. 2 is a side view of the carrier member 40 viewed from the drive gear 39 side.
- the carrier member 40 integrally includes a cylindrical portion 41 fitted to the outer peripheral portion of the crankshaft 16 and a disc portion 42 extending radially outward from the cylindrical portion 41.
- the cylindrical portion 41 of the carrier member 40 includes a clutch connection portion 41 a that is connected to the drive gear 39 via a one-way clutch 68, and a driven gear support portion 41 b that supports the driven gear 50.
- the clutch connecting portion 41a is provided on the flywheel 33 side with the disc portion 42 interposed therebetween, and the driven gear support portion 41b is provided on the crankcase body 13 side with the disc portion 42 interposed therebetween.
- the cylindrical portion 41 is supported on the outer peripheral portion of the crankshaft 16 via a bearing 66 provided on the inner peripheral portion.
- the carrier member 40 is rotatable relative to the crankshaft 16. That is, the carrier member 40 accommodates the crankshaft 16 on the radially inner side of the tubular portion 41 and supports the driven gear 50 on the radially outer side of the tubular portion 41.
- a plurality of window portions 43, 43... Penetrating both side surfaces of the disc portion 42 are formed in the disc portion 42 of the carrier member 40.
- the window portions 43, 43... Are formed near the outer peripheral portion of the disc portion 42, and a plurality (four in the present embodiment) are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
- support portions 44, 44... Extending toward the drive gear 39 are formed at positions radially outside the window portions 43, 43.
- a shaft support member 44 a extending toward the crankshaft 16 in a posture orthogonal to the crankshaft 16 is provided at the tip of each support portion 44.
- Each bevel gear 45 is pivotally supported by the pivot support member 44a at the center, and rotates around the pivot support member 44a.
- a gear portion 67 to which power on the starter motor 60 side is input is formed on the entire circumference.
- the carrier member 40 includes one columnar protrusion 70 (detected portion) that protrudes from the side surface of the disk portion 42 toward the flywheel 33 side.
- the protrusion 70 extends in parallel with the crankshaft 16.
- the protruding portion 70 is provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the disc portion 42, and is provided at a position that substantially overlaps the gear portion 67 in the radial direction when the crankshaft 16 is viewed in the axial direction.
- the protrusion 70 rotates integrally with the carrier member 40.
- the engine 10 includes a sensor 71 that detects the protrusion 70.
- the sensor 71 is fixed to the crankcase cover 14 on the outer side in the radial direction from the outer peripheral surface of the carrier member 40.
- the sensor 71 is a contact-type sensor, and includes a cylindrical main body 71a inserted through the crankcase cover 14, a detection unit 71b provided at the tip of the main body 71a and in contact with the protrusion 70, and the sensor 71 as an engine.
- Wiring section 71c connected to ten control sections 75.
- the sensor 71 is arranged such that the detection unit 71b is positioned on the rotation locus of the protrusion 70. In FIG.
- the upward direction of the paper is the upward direction of the engine 10
- the sensor 71 is disposed below the axis 16 e of the crankshaft 16 and is inserted into the lower surface portion 14 a of the crankcase cover 14 from below. Accordingly, it is possible to block rain at the upper part of the crankcase cover 14 and to prevent rainwater from being collected on the lower surface of the crankcase cover 14, so that rainwater or the like can be prevented from entering the attachment portion of the sensor 71.
- the control unit 75 detects the phase of rotation of the carrier member 40 based on the detection result of the sensor 71.
- the driven gear 50 is formed in a disc shape and is supported on the outer peripheral portion of the driven gear support portion 41b of the carrier member 40 via a bearing 51 provided at the center portion.
- the driven gear 50 is rotatable relative to the carrier member 40.
- the driven gear 50 includes a driven side tooth portion 50a arranged in an annular shape on the side surface on the carrier member 40 side.
- the driven side tooth portion 50 a is provided to face the driving side tooth portion 39 a of the driving gear 39. Further, the number of teeth of the driven side tooth portion 50a and the number of teeth of the driving side tooth portion 39a are the same.
- a balancer weight 54 is integrally provided on a part of the surface of the driven gear 50 on the crankcase body 13 side.
- the driven gear 50 is positioned in the axial direction by a circlip 52 that is engaged with the shaft end of the driven gear support portion 41 b on the crankcase body 13 side, and is integrally assembled with the carrier member 40.
- the carrier member 40 and the driven gear 50 can be assembled as one unit. For this reason, compactness and improvement in assemblability can be achieved.
- the driven gear 50 is disposed at a position closest to the crankcase body 13 among the drive gear 39, the carrier member 40, and the driven gear 50 arranged in the axial direction of the crankshaft 16.
- Each bevel gear 45 is arranged so as to face each window portion 43, and the drive side tooth portion 39 a of the drive gear 39 meshes with each bevel gear 45 from the flywheel 33 side.
- Each bevel gear 45 is exposed to the crankcase body 13 through each window 43 and meshes with the driven side tooth portion 50 a of the driven gear 50.
- the driven gear 50 is in a direction opposite to the rotation of the crankshaft 16 and the rotational speed of the crankshaft 16 Rotates at the same speed. That is, the rotation speed of the crankshaft 16 and the rotation speed of the driven gear 50 are the same.
- the engine 10 includes a starter motor 60 disposed in the vicinity of the crankcase 11 and a speed reduction member 63 that decelerates the rotation of the starter motor 60 and transmits it to the carrier member 40.
- the output shaft 61 of the starter motor 60 extends in parallel with the crankshaft 16, and the output shaft 61 is provided with an output gear portion 62 (output gear portion) that meshes with the speed reduction member 63.
- the speed reduction member 63 integrally includes an input gear portion 64 that meshes with the output gear portion 62 and a speed reduction gear portion 65 (speed reduction gear) that meshes with the gear portion 67 on the outer periphery of the carrier member 40. Since the rotation of the starter motor 60 is decelerated and transmitted to the carrier member 40 via the deceleration member 63, the torque transmitted to the crankshaft 16 can be increased, and the engine 10 can be started easily.
- the one-way clutch 68 is formed in a ring shape interposed between the clutch connecting portion 41 a of the tubular portion 41 of the carrier member 40 and the gear side clutch connecting portion 39 b of the inner peripheral portion of the drive gear 39.
- the one-way clutch 68 is a clutch mechanism that restricts the transmission direction of rotation (torque) between the carrier member 40 and the drive gear 39 (flywheel 33) to one direction. More specifically, the one-way clutch 68 is a clutch in the rotational direction in which the power of the starter motor 60 is transmitted from the carrier member 40 to the drive gear 39 when the crankshaft 16 is rotated by the starter motor 60 to start the engine 10. Mesh with each other to enable transmission of rotation (torque).
- the one-way clutch 68 is configured such that when the rotation speed of the crankshaft 16 becomes faster than the rotation speed of the carrier member 40 because the starter motor 60 is stopped after the engine 10 is started, that is, the rotation transmission direction is the engine 10 described above. When it is opposite to the start-up time, the clutch slips and the transmission of torque (torque) is cut off. For this reason, it is prevented that the starting motor 60 is rotated by the operation of the engine 10.
- the carrier member 40 is fixed by the resistance of the starter motor 60 transmitted to the carrier member 40 via the speed reduction member 63 and does not rotate.
- the carrier member 40 when the starter motor 60 is stopped during the operation of the engine 10, the carrier member 40 is fixed and does not rotate, and the drive gear 39 rotates idly with respect to the carrier member 40.
- the speed reduction member 63 when rotation is transmitted from the carrier member 40 to the starter motor 60 via the speed reduction member 63, the speed increases, and the torque of the carrier member 40 is reduced by the speed reduction member 63 to start the motor 60. It is transmitted to. For this reason, the carrier member 40 can be fixed by the stopped starter motor 60.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the power transmission mechanism 48 and the like when the engine 10 is started.
- the direction of torque transmission by the rotation of the starting motor 60 is indicated by arrows.
- fuel injection amount and ignition timing are controlled by control unit 75 and starter motor 60 is driven.
- the rotation of the starter motor 60 is transmitted to the carrier member 40 via the speed reduction member 63, and is transmitted from the carrier member 40 to the drive gear 39 (flywheel 33) via the one-way clutch 68, whereby the crankshaft 16 is rotated. .
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of the power transmission mechanism 48 and the like during operation of the engine 10.
- the direction of torque transmission from the crankshaft 16 to the driven gear 50 is shown by arrows.
- FIG. 4 in a state where engine 10 is in operation and drive of starter motor 60 is stopped, rotation of carrier member 40 is restricted by the rotational resistance of starter motor 60 and does not rotate. Further, since the one-way clutch 68 is disengaged, rotation is not transmitted from the drive gear 39 to the carrier member 40, and the drive gear 39 only rotates relative to the fixed carrier member 40.
- the driven gear 50 having the balancer weight 54 is provided on the crankshaft 16 coaxially with the crankshaft 16, and the rotation of the drive gear 39 of the flywheel 33 is performed on the carrier member 40 provided on the crankshaft 16. Is transmitted to the driven gear 50 through the bevel gears 45 supported by the motor. Thereby, since a dedicated shaft member for supporting the driven gear 50 is not required, the engine 10 capable of reducing vibrations by the balancer weight 54 can be configured compactly. Further, the driven gear 50 is disposed at a position closest to the crankcase body 13 among the drive gear 39, the carrier member 40, and the driven gear 50 arranged in the axial direction of the crankshaft 16.
- the distance between the balancer weight 54 and the counterweight 16d in the axial direction of the crankshaft 16 can be reduced, and coupling vibration can be reduced. Further, since the rotation of the drive gear 39 is transmitted to the driven gear 50 by the bevel gears 45, the driven gear 50 can be rotated in the reverse direction with respect to the crankshaft 16 with a simple structure. For this reason, the balancer weight 54 can be provided in the driven gear 50 to effectively function as a balancer.
- FIG. 5 is a diagram showing a balance state of the primary vibration of the engine 10.
- the piston-side combined inertial force F1 obtained by combining the phase of the balancer weight 54 and the inertial forces of the piston 21 and the connecting rod 22 in order from the top of the page.
- the inertial force F2 of the balancer weight 54 and the combined inertial force F3 obtained by combining the piston-side combined inertial force F1 and the inertial force F2 of the balancer weight 54 are illustrated.
- the cycle (corresponding to one rotation of the crankshaft 16) until the piston 21 returns from the top dead center through the bottom dead center to the top dead center is shown every 45 ° in order from the left side of the page. Yes.
- the crankshaft 16 rotates in the rotation direction A indicated by the arrow.
- the virtual mass 55 rotates in the direction opposite to the crankshaft 16. That is, the virtual mass 55 rotates in the reverse rotation direction B opposite to the rotation direction A at the same speed as the crankshaft 16.
- the counterweight 16 d that rotates integrally with the crankshaft 16 rotates in the rotation direction A at the same speed as the crankshaft 16. Since the balancer weight 54 is provided on the driven gear 50 that rotates in the reverse direction with respect to the crankshaft 16, the balancer weight 54 rotates in the reverse rotation direction B at the same speed as the crankshaft 16.
- the balancer weight 54 and the virtual mass 55 rotate at the same speed in the reverse rotation direction B with phases different from each other by 180 °.
- the piston-side combined inertial force F1 is directed from the rotation center of the crankshaft 16 in the direction in which the virtual mass 55 is located. For example, in the state of top dead center, the piston-side combined inertial force F1 is directed to the upper side where the piston 21 is located.
- the piston-side combined inertial force F ⁇ b> 1 rotates at the same speed as the crankshaft 16 in the reverse rotation direction B as with the virtual mass 55.
- the inertial force F2 of the balancer weight 54 is directed from the rotation center of the crankshaft 16 in the direction in which the balancer weight 54 is located.
- the piston-side combined inertial force F1 is directed to the lower side opposite to the side where the piston 21 is located.
- the inertial force F2 of the balancer weight 54 rotates in the reverse rotation direction B at the same speed as the crankshaft 16 in the same manner as the balancer weight 54.
- the piston-side combined inertial force F1 and the inertial force F2 of the balancer weight 54 rotate at the same speed in the reverse rotation direction B with phases different from each other by 180 °, and the magnitude of the piston-side combined inertial force F1 and the balancer The magnitude of the inertia force F2 of the weight 54 is equal.
- the piston-side combined inertial force F1 and the inertial force F2 of the balancer weight 54 cancel each other over all phases, so that the combined inertial force F3 becomes zero in all phases. For this reason, the primary vibration of the engine 10 can be effectively reduced.
- the piston side combined inertial force F1 is directed downward opposite to the piston 21 side, but the balancer weight
- the inertia force F2 of 54 is directed in the opposite direction to the piston-side combined inertia force F1.
- a position state in which the balancer weight 54 is in a phase different from the virtual mass 55 by 180 ° is referred to as an “initial position” of the balancer weight 54.
- the phase of the balancer weight 54 is the same as the phase of the counterweight 16d.
- the carrier member 40 that supports the bevel gear 45 can rotate, when the phase of rotation of the carrier member 40 changes, the driven gear 50 is rotated via the bevel gear 45 and the drive gear 39 ( The phase of the driven gear 50 with respect to the crankshaft 16 side) changes. As the phase of the driven gear 50 changes, the phase of the balancer weight 54 with respect to the crankshaft 16 side changes. That is, the phase of the carrier member 40 and the phase of the balancer weight 54 directly correspond to each other, and the phase of the balancer weight 54 can be adjusted by adjusting the phase of the carrier member 40.
- the carrier member 40 is rotatable, when the phase of the carrier member 40 deviates from a predetermined phase, the phase of the balancer weight 54 with respect to the crankshaft 16 changes, and the performance of reducing vibration by the balancer device changes. Resulting in.
- the carrier member 40 is set to a predetermined phase, that is, a phase where the balancer weight 54 is positioned at the “initial position”.
- the controller 75 detects the phase of the carrier member 40 based on the detection of the sensor 71, rotates the carrier member 40 to a predetermined phase by the starter motor 60, and returns the balancer weight 54 to the “initial position”. I do.
- the carrier member 40 can change the phase of rotation by being driven by the starter motor 60 regardless of whether the engine 10 is operating or stopped.
- the protrusion 70 and the sensor 71 of the carrier member 40 are arranged so that the balancer weight 54 is positioned at the “initial position” when the carrier member 40 is positioned at a phase where the protrusion 70 is detected by the sensor 71. That is, the phase at which the protrusion 70 is detected by the sensor 71 is the predetermined phase of the carrier member 40, and when the carrier member 40 is positioned at the predetermined phase, the balancer weight 54 is positioned at the “initial position”.
- FIG. 6 is a flowchart of the weight phase adjustment process.
- the control unit 75 detects that the main power source of the saddle-ride type vehicle on which the engine 10 is mounted is turned on (step S1), and starts the starting motor based on, for example, a start command by operating an engine start button or the like. 60 is driven to start the engine 10, and immediately after the engine 10 is started, it is determined whether or not the protrusion 70 of the carrier member 40 is detected by the sensor 71 (step S2). The start of the engine 10 is detected based on, for example, a detection value of a crank angle sensor that detects the rotation of the crankshaft 16. In step S ⁇ b> 2, the control unit 75 detects the phase of the carrier member 40.
- the carrier member 40 is positioned in a predetermined phase, and in this state, the balancer weight 54 is in the “initial position”. Further, if the protrusions 70 of the carrier member 40 are not detected by the sensor 71, the carrier member 40 is in a phase other than a predetermined phase, and in this state, the balancer weight 54 is not positioned at the “initial position”. .
- step S2 When the protrusion 70 of the carrier member 40 is detected by the sensor 71 (step S2: YES), the controller 75 ends the process. In this case, since the balancer weight 54 is in the “initial position” and is in an appropriate position, there is no need to adjust the phase of the balancer weight 54.
- step S2: NO the control unit 75 is in a direction opposite to the direction in which the starter motor 60 is started immediately after the start of the engine 10, That is, the one-way clutch 68 is driven in a direction to be disconnected (step S3).
- the control unit 75 returns to step S ⁇ b> 2 and determines whether or not the protrusion 70 of the carrier member 40 is detected by the sensor 71. That is, the control unit 75 continues to drive the starter motor 60 until the sensor 71 detects the protrusion 70 of the carrier member 40. That is, the starter motor 60 is driven so that the protrusion 70 of the carrier member 40 stops at the position of the sensor 71. And the control part 75 will stop the starting motor 60, if the projection part 70 is detected by the sensor 71, and will complete
- the balancer device of the engine 10 has the crankcase 11 having the crank chamber 13c that houses the crankpin 16c of the crankshaft 16 and the counterweight 16d. And a balancer weight 54 that rotates in a direction opposite to the rotation direction of the crankshaft 16, a drive gear 39 that is connected to the crankshaft 16 and rotates in the same direction as the crankshaft 16, and a rotational power of the drive gear 39
- a power transmission mechanism 48 that transmits power
- a driven gear 50 that receives power from the power transmission mechanism 48 and rotates in a direction opposite to the crankshaft 16, and a balancer weight 54 provided on the driven gear 50
- the carrier member 40 has a protrusion 70, and is provided with a sensor 71 provided on the crankcase 11 for detecting the protrusion 70, and detects the phase of the carrier member 40 based on the detection by the sensor 71.
- the rotation of the drive gear 39 is transmitted to the driven gear 50 by the bevel gears 45, 45...
- Rotatably supported by the carrier member 40, and the balancer weight 54 of the driven gear 50 is rotated reversely with respect to the crankshaft 16. Therefore, vibration can be reduced with a compact structure.
- the engine 10 can be downsized and the degree of layout can be ensured. Further, since the phase of the carrier member 40 is detected based on detection by the sensor 71 that detects the protrusion 70 of the carrier member 40, the result of this detection can be used to reduce the vibration of the engine 10. Further, since the balancer device of the engine 10 rotates the carrier member 40 to a predetermined phase by the starting motor 60 based on the phase of the carrier member 40 detected based on the detection by the sensor 71, the balancer weight 54 is out of phase. Even if it has occurred, the phase of the balancer weight 54 can be adjusted by rotating the carrier member 40 by the starting motor 60. For this reason, the vibration of the engine 10 can be effectively reduced.
- the starter motor 60 is driven so that the protrusion 70 of the carrier member 40 stops at the position of the sensor 71 immediately after the engine 10 is started.
- the phase of the balancer weight 54 can be adjusted with a simple configuration.
- the starter motor 60 is driven so that the carrier member 40 rotates in a direction opposite to the rotation direction in which the carrier member 40 meshes with the drive gear 39 via the one-way clutch 68 while the engine 10 is stopped. 40 is rotated to a predetermined phase.
- the carrier member 40 can be rotated by rotating the one-way clutch 68 in the reverse direction, and the phase of the balancer weight 54 can be adjusted.
- the balancer weight 54 can be provided on the driven gear 50 to reduce the vibration of the crankshaft 16.
- the reduction gear portion 65 is provided between the output gear portion 62 of the starting motor 60 and the gear portion 67 of the carrier member 40, the torque of the starting motor 60 is amplified by the reduction gear portion 65 and transmitted to the carrier member 40.
- the engine 10 can be started via the carrier member 40.
- the reduction gear unit 65 functions as a speed increasing gear, and therefore the torque transmitted from the carrier member 40 to the starter motor 60. Can be reduced. Therefore, when the starter motor 60 is stopped, the carrier member 40 can be fixed by the rotational resistance of the starter motor 60, and the driven gear 50 is supported by the bevel gears 45, 45. Can be rotated in reverse.
- the carrier member 40 includes window portions 43, 43 ... penetrating both side surfaces, and the bevel gears 45, 45 ... are disposed with their teeth facing the window portions 43, 43 ...
- the drive gear 39 and the driven gear 50 can be meshed with each other via the bevel gears 45, 45.
- the carrier member 40 has a cylindrical portion 41 that accommodates the crankshaft 16 on the radially inner side, the driven gear 50 is disposed on the radially outer side of the cylindrical portion 41, and a serration is provided at the end of the cylindrical portion 41.
- a clip 52 is provided.
- positioned at the radial direction outer side of the cylindrical part 41 of the carrier member 40 can be fixed with the circlip 52, and the carrier member 40 and the driven gear 50 can be comprised as one assembly. For this reason, it is possible to reduce the size and improve the assemblability.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine to which a balancer device according to a second embodiment of the present invention is applied.
- a sensor 81 is provided instead of the sensor 71 that detects the protrusion 70 of the carrier member 40
- a driven gear 250 is provided instead of the driven gear 50.
- the driven gear 250 includes a driven-side tooth portion 50a, a balancer weight 54, and a detected portion 250b that protrudes radially outward from the outer peripheral portion thereof.
- the driven gear 250 is configured in the same manner as the driven gear 50 of the first embodiment, except that it includes a detected portion 250b.
- the sensor 81 detects the detected part 250 b of the driven gear 250.
- the sensor 81 is disposed on the inner side of the one-side crankcase 13a, and approaches the detected portion 250b from the radially outer side of the driven gear 250.
- the sensor 81 is fixed to the one-side crankcase 13a by, for example, a bolt.
- the sensor 81 detects the phase of the balancer weight 54 of the driven gear 250 by detecting the detected portion 250b.
- the sensor 81 is, for example, a non-contact sensor that uses magnetic force.
- the sensor 81 is connected to the control unit 75 via the wiring unit 271c.
- the sensor 81 outputs a change in magnetic flux generated when the detected unit 250 b passes near the sensor 81 as the driven gear 250 rotates to the control unit 75 as a pulse wave corresponding to the rotation of the driven gear 250.
- the crankcase cover 14 is provided with a crank angle sensor 90 that detects the rotation of the crankshaft 16.
- a crank angle detected portion 34a that protrudes radially outward is provided.
- the crank angle sensor 90 detects the crank angle detected portion 34 a of the rotor 34 to detect the rotation phase of the crankshaft 16.
- the crank angle sensor 90 is fixed to the crankcase cover 14 by bolts, for example.
- the crank angle sensor 90 is a non-contact type sensor using magnetic force, for example.
- the crank angle sensor 90 is connected to the control unit 75 via the wiring unit 271d.
- the crank angle sensor 90 uses a change in magnetic flux generated when the crank angle detected portion 34 a passes near the crank angle sensor 90 as the crankshaft 16 rotates as a pulse wave corresponding to the rotation of the crankshaft 16. Output to the control unit 75.
- the control unit 75 compares the phase of the balancer weight 54 detected by the sensor 81 with the phase of the crankshaft 16 detected by the crank angle sensor 90. Then, the control unit 75 drives the starter motor 60 based on the result of the comparison to rotate the carrier member 40 and set the balancer weight 54 to the phase of “initial position”. Thereby, the vibration of the engine 10 can be reduced effectively. That is, in the first embodiment, the phase of the balancer weight 54 is indirectly detected by detecting the phase of the carrier member 40. In the second embodiment, the phase of the balancer weight 54 is detected by the sensor 81. Is detected directly. Further, the control unit 75 may drive the starting motor 60 based on the comparison result to rotate the carrier member 40 and change the balancer weight 54 to an arbitrary phase. Thereby, the vibration reduction performance by the balancer device can be changed, and the magnitude of vibration generated in the engine 10 can be arbitrarily adjusted.
- the said embodiment shows the one aspect
- This invention is not limited to the said embodiment.
- the starter motor 60 has been described as being driven so that the protrusion 70 of the carrier member 40 stops at the position of the sensor 71 immediately after the engine 10 is started.
- the present invention is limited to this. Is not to be done.
- the starter motor 60 can be driven even when the engine 10 is stopped, and the protrusion 70 of the carrier member 40 may be stopped at the position of the sensor 71 by this drive.
- the control unit 75 detects the protrusion 70 of the carrier member 40 by the sensor 71, and drives the starter motor 60 when the protrusion 70 is not detected.
- the carrier member 40 is rotated to a predetermined phase, and then the main power source of the saddle-ride type vehicle is turned off.
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Abstract
内燃機関の振動低減の性能向上を図る。 内燃機関のバランサ装置は、クランク軸16と同方向に回転する駆動歯車39と、駆動歯車39の回転動力を伝達する動力伝達機構48と、動力伝達機構48から動力を受けてクランク軸16とは逆方向に回転する被動歯車50と、被動歯車50に設けられるバランサウェイト54とを備え、動力伝達機構48は、外周に設けられた歯車部67を介して内燃機関の始動モータ60との間で動力伝達を行うキャリア部材40と、キャリア部材40によって回転可能に軸支され、駆動歯車39及び被動歯車50と噛み合うかさ歯車45とを備え、キャリア部材40は突起部70を有し、突起部70を検出するセンサ71を備え、センサ71による検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知する。
Description
本発明は、内燃機関のバランサ装置に関する。
一般に、エンジンなどの内燃機関においては、ピストンの往復運動により振動が発生することが知られている。このような内燃機関において、振動を低減させるために、バランサ装置を搭載したものが多く用いられている。
このようなバランサ装置として、内燃機関の運転時に、クランク軸の回転方向と逆方向に回転するバランサウェイトをクランク軸と同軸上に配置したものがある。
このような従来の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアで逆転させた後、チェーン駆動機構を介してクランク軸上のバランサ歯車に回転方向を変えずに動力を伝達するものが開示されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、その他の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアとで逆転させた後、アイドルギアを介してクランク軸上のバランサ歯車に動力を伝達するものが開示されている(例えば、特許文献2を参照)。
このようなバランサ装置として、内燃機関の運転時に、クランク軸の回転方向と逆方向に回転するバランサウェイトをクランク軸と同軸上に配置したものがある。
このような従来の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアで逆転させた後、チェーン駆動機構を介してクランク軸上のバランサ歯車に回転方向を変えずに動力を伝達するものが開示されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、その他の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアとで逆転させた後、アイドルギアを介してクランク軸上のバランサ歯車に動力を伝達するものが開示されている(例えば、特許文献2を参照)。
しかしながら、従来の構成では、いずれの技術においても、バランサウェイトの回転方向がクランク軸の回転方向に対して逆方向になるように動力伝達機構を設ける必要があるため、部品点数の増加や軸部材の追加による内燃機関の大型化を招くとともに、レイアウトの自由度が制限されてしまうという問題を有している。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保するとともに、内燃機関の振動低減の性能向上を図ることのできる内燃機関のバランサ装置を提供することを目的とする。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保するとともに、内燃機関の振動低減の性能向上を図ることのできる内燃機関のバランサ装置を提供することを目的とする。
この明細書には、2016年3月31日に出願された日本国特許出願・特願2016-071041の全ての内容が含まれる。
上記目的を達成するため、本発明は、クランク軸(16)のクランクピン(16c)及びカウンタウェイト(16d)を収容するクランク室(13c)を有するクランクケース(11)と、前記クランク軸(16)の回転方向とは逆方向に回転するバランサウェイト(54)とを備えた内燃機関のバランサ装置において、前記バランサ装置は、前記クランク軸(16)と連結されて当該クランク軸(16)と同方向に回転する駆動歯車(39)と、前記駆動歯車(39)の回転動力を伝達する動力伝達機構(48)と、前記動力伝達機構(48)から動力を受けて前記クランク軸(16)とは逆方向に回転する被動歯車(50,250)と、前記被動歯車(50,250)に設けられる前記バランサウェイト(54)とを備え、前記動力伝達機構(48)は、外周に設けられた歯車部(67)を介して前記内燃機関の始動モータ(60)との間で動力伝達を行うキャリア部材(40)と、当該キャリア部材(40)によって回転可能に軸支され、前記駆動歯車(39)及び前記被動歯車(50,250)と噛み合うかさ歯車(45)と、前記キャリア部材(40)と前記駆動歯車(39)との間に介装される一方向クラッチ(68)とを備え、前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)は被検出部(70,250b)を有し、前記被検出部(70,250b)を検出するセンサ(71,81)を備え、前記センサ(71,81)による検出に基づいて前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相を検知することを特徴とする。
本発明によれば、内燃機関のバランサ装置は、駆動歯車の回転動力をかさ歯車によって被動歯車に伝達する動力伝達機構を備え、かさ歯車を支持するキャリア部材または被動歯車は被検出部を有し、被検出部を検出するセンサを備え、センサによる検出に基づいてキャリア部材または被動歯車の位相を検知する。これにより、キャリア部材によって回転可能に軸支されるかさ歯車によって駆動歯車の回転を被動歯車に伝達し、被動歯車のバランサウェイトをクランク軸に対して逆回転させることができるため、コンパクトな構造で振動を低減できる。このため、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保することができる。また、キャリア部材または被動歯車の被検出部を検出するセンサによる検出に基づいてキャリア部材または被動歯車の位相を検知するため、この検知した位相に基づいて内燃機関の振動を低減できる。
また、本発明は、前記センサ(71,81)による検出に基づいて検知される前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相に基づいて、前記始動モータ(60)によって前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)を所定の位相に回転させることを特徴とする。
本発明によれば、センサによる位相の検知結果に基づいて、始動モータによってキャリア部材または被動歯車を所定の位相に回転させるため、バランサウェイトの位相がずれてしまった場合であっても、始動モータによってキャリア部材または被動歯車を回転させることで、バランサウェイトの位相を調節できる。このため、効果的に振動を低減できる。
上記目的を達成するため、本発明は、クランク軸(16)のクランクピン(16c)及びカウンタウェイト(16d)を収容するクランク室(13c)を有するクランクケース(11)と、前記クランク軸(16)の回転方向とは逆方向に回転するバランサウェイト(54)とを備えた内燃機関のバランサ装置において、前記バランサ装置は、前記クランク軸(16)と連結されて当該クランク軸(16)と同方向に回転する駆動歯車(39)と、前記駆動歯車(39)の回転動力を伝達する動力伝達機構(48)と、前記動力伝達機構(48)から動力を受けて前記クランク軸(16)とは逆方向に回転する被動歯車(50,250)と、前記被動歯車(50,250)に設けられる前記バランサウェイト(54)とを備え、前記動力伝達機構(48)は、外周に設けられた歯車部(67)を介して前記内燃機関の始動モータ(60)との間で動力伝達を行うキャリア部材(40)と、当該キャリア部材(40)によって回転可能に軸支され、前記駆動歯車(39)及び前記被動歯車(50,250)と噛み合うかさ歯車(45)と、前記キャリア部材(40)と前記駆動歯車(39)との間に介装される一方向クラッチ(68)とを備え、前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)は被検出部(70,250b)を有し、前記被検出部(70,250b)を検出するセンサ(71,81)を備え、前記センサ(71,81)による検出に基づいて前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相を検知することを特徴とする。
本発明によれば、内燃機関のバランサ装置は、駆動歯車の回転動力をかさ歯車によって被動歯車に伝達する動力伝達機構を備え、かさ歯車を支持するキャリア部材または被動歯車は被検出部を有し、被検出部を検出するセンサを備え、センサによる検出に基づいてキャリア部材または被動歯車の位相を検知する。これにより、キャリア部材によって回転可能に軸支されるかさ歯車によって駆動歯車の回転を被動歯車に伝達し、被動歯車のバランサウェイトをクランク軸に対して逆回転させることができるため、コンパクトな構造で振動を低減できる。このため、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保することができる。また、キャリア部材または被動歯車の被検出部を検出するセンサによる検出に基づいてキャリア部材または被動歯車の位相を検知するため、この検知した位相に基づいて内燃機関の振動を低減できる。
また、本発明は、前記センサ(71,81)による検出に基づいて検知される前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相に基づいて、前記始動モータ(60)によって前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)を所定の位相に回転させることを特徴とする。
本発明によれば、センサによる位相の検知結果に基づいて、始動モータによってキャリア部材または被動歯車を所定の位相に回転させるため、バランサウェイトの位相がずれてしまった場合であっても、始動モータによってキャリア部材または被動歯車を回転させることで、バランサウェイトの位相を調節できる。このため、効果的に振動を低減できる。
また、本発明は、前記始動モータ(60)は、前記内燃機関の始動直後に、前記キャリア部材(40)の前記被検出部(70)が前記センサ(71)の位置に停止するように駆動されることを特徴とする。
本発明によれば、始動モータは、内燃機関の始動直後に、キャリア部材の被検出部がセンサの位置に停止するように駆動されるため、内燃機関の始動直後に被検出部を基準にして簡単な構成でバランサウェイトの位相を調節できる。
また、本発明は、前記始動モータ(60)は、前記内燃機関の停止中に、前記キャリア部材(40)が前記駆動歯車(39)に前記一方向クラッチ(68)を介して噛み合う回転方向とは逆向きに前記キャリア部材(40)が回転するように駆動され、前記キャリア部材(40)が前記所定の位相に回転させられることを特徴とする。
本発明によれば、始動モータは、内燃機関の停止中に、キャリア部材が駆動歯車に一方向クラッチを介して噛み合う回転方向とは逆向きにキャリア部材が回転するように駆動され、キャリア部材が所定の位相に回転させられる。これにより、内燃機関の停止中であっても一方向クラッチを逆方向に回転させることでキャリア部材を回転させることができ、バランサウェイトの位相を調節できる。
本発明によれば、始動モータは、内燃機関の始動直後に、キャリア部材の被検出部がセンサの位置に停止するように駆動されるため、内燃機関の始動直後に被検出部を基準にして簡単な構成でバランサウェイトの位相を調節できる。
また、本発明は、前記始動モータ(60)は、前記内燃機関の停止中に、前記キャリア部材(40)が前記駆動歯車(39)に前記一方向クラッチ(68)を介して噛み合う回転方向とは逆向きに前記キャリア部材(40)が回転するように駆動され、前記キャリア部材(40)が前記所定の位相に回転させられることを特徴とする。
本発明によれば、始動モータは、内燃機関の停止中に、キャリア部材が駆動歯車に一方向クラッチを介して噛み合う回転方向とは逆向きにキャリア部材が回転するように駆動され、キャリア部材が所定の位相に回転させられる。これにより、内燃機関の停止中であっても一方向クラッチを逆方向に回転させることでキャリア部材を回転させることができ、バランサウェイトの位相を調節できる。
さらに、本発明は、前記被動歯車(50,250)の回転速度は、前記クランク軸(16)の回転速度と同速度であることを特徴とする。
本発明によれば、被動歯車の回転速度は、クランク軸の回転速度と同速度であるため、バランサウェイトを被動歯車に設けてクランク軸の振動を低減することができる。
また、本発明は、前記始動モータ(60)の出力歯車(62)と前記キャリア部材(40)の前記歯車部(67)との間に減速歯車(65)を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、始動モータの出力歯車とキャリア部材の歯車部との間に減速歯車を備えたため、始動モータのトルクを減速歯車で増幅してキャリア部材に伝達し、キャリア部材を介して内燃機関を始動させることができる。また、キャリア部材から減速歯車を介して始動モータに回転を伝達する場合には、増速歯車として機能するため、キャリア部材から始動モータに伝達されるトルクを小さくできる。このため、始動モータが停止している状態では、始動モータの回転抵抗によってキャリア部材を固定しておくことができ、キャリア部材が支持するかさ歯車によって、被動歯車を逆回転させることができる。
本発明によれば、被動歯車の回転速度は、クランク軸の回転速度と同速度であるため、バランサウェイトを被動歯車に設けてクランク軸の振動を低減することができる。
また、本発明は、前記始動モータ(60)の出力歯車(62)と前記キャリア部材(40)の前記歯車部(67)との間に減速歯車(65)を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、始動モータの出力歯車とキャリア部材の歯車部との間に減速歯車を備えたため、始動モータのトルクを減速歯車で増幅してキャリア部材に伝達し、キャリア部材を介して内燃機関を始動させることができる。また、キャリア部材から減速歯車を介して始動モータに回転を伝達する場合には、増速歯車として機能するため、キャリア部材から始動モータに伝達されるトルクを小さくできる。このため、始動モータが停止している状態では、始動モータの回転抵抗によってキャリア部材を固定しておくことができ、キャリア部材が支持するかさ歯車によって、被動歯車を逆回転させることができる。
また、前記キャリア部材(40)は、両側面を貫通する窓部(43)を備え、前記かさ歯車(45)は、その歯部を前記窓部(43)に臨ませて配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、かさ歯車は、その歯部をキャリア部材の窓部に臨ませて配置されているため、窓部を通るかさ歯車を介して駆動歯車と被動歯車とを噛み合わせることができる。
また、前記駆動歯車(39)は、前記クランク軸(16)に連結されたフライホイール(33)の側面に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、駆動歯車は、クランク軸に連結されたフライホイールの側面に形成されているため、部品点数を削減でき、小型化を図ることができる。
さらに、本発明は、前記キャリア部材(40)は、半径方向内側に前記クランク軸(16)を収容する筒状部(41)を有し、前記筒状部(41)の半径方向外側に前記被動歯車(50,250)が配置され、前記筒状部(41)の端部にサークリップ(52)が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、キャリア部材の筒状部の半径方向外側に被動歯車が配置され、筒状部の端部にサークリップが設けられている。これにより、キャリア部材の筒状部の半径方向外側に配置される被動歯車をサークリップで固定でき、キャリア部材と被動歯車とを一つの組体として構成できる。このため、小型化及び組立性の向上を図ることができる。
本発明によれば、かさ歯車は、その歯部をキャリア部材の窓部に臨ませて配置されているため、窓部を通るかさ歯車を介して駆動歯車と被動歯車とを噛み合わせることができる。
また、前記駆動歯車(39)は、前記クランク軸(16)に連結されたフライホイール(33)の側面に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、駆動歯車は、クランク軸に連結されたフライホイールの側面に形成されているため、部品点数を削減でき、小型化を図ることができる。
さらに、本発明は、前記キャリア部材(40)は、半径方向内側に前記クランク軸(16)を収容する筒状部(41)を有し、前記筒状部(41)の半径方向外側に前記被動歯車(50,250)が配置され、前記筒状部(41)の端部にサークリップ(52)が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、キャリア部材の筒状部の半径方向外側に被動歯車が配置され、筒状部の端部にサークリップが設けられている。これにより、キャリア部材の筒状部の半径方向外側に配置される被動歯車をサークリップで固定でき、キャリア部材と被動歯車とを一つの組体として構成できる。このため、小型化及び組立性の向上を図ることができる。
本発明に係る内燃機関のバランサ装置では、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保することができるとともに、バランサウェイトの位相を調節して効果的に振動を低減できる。
また、内燃機関の始動直後に被検出部部を基準にして簡単な構成でバランサウェイトの位相を調節できる。
また、内燃機関の停止中であっても一方向クラッチを逆方向に回転させることでキャリア部材を回転させることができ、バランサウェイトの位相を調節できる。
さらに、クランク軸の回転速度と同速度で回転する被動歯車にバランサウェイトを設けて振動を低減できる。
また、減速歯車を介して備えたため、始動モータで内燃機関を容易に始動させることができる。また、始動モータの回転抵抗によってキャリア部材を固定しておくことができる。
また、キャリア部材の窓部を通るかさ歯車を介して駆動歯車と被動歯車とを簡単な構造で噛み合わせることができる。
また、部品点数を削減でき、バランサ装置の小型化を図ることができる。
さらに、サークリップによってキャリア部材と被動歯車とを一つの組体として構成でき、組立性が良い。
また、内燃機関の始動直後に被検出部部を基準にして簡単な構成でバランサウェイトの位相を調節できる。
また、内燃機関の停止中であっても一方向クラッチを逆方向に回転させることでキャリア部材を回転させることができ、バランサウェイトの位相を調節できる。
さらに、クランク軸の回転速度と同速度で回転する被動歯車にバランサウェイトを設けて振動を低減できる。
また、減速歯車を介して備えたため、始動モータで内燃機関を容易に始動させることができる。また、始動モータの回転抵抗によってキャリア部材を固定しておくことができる。
また、キャリア部材の窓部を通るかさ歯車を介して駆動歯車と被動歯車とを簡単な構造で噛み合わせることができる。
また、部品点数を削減でき、バランサ装置の小型化を図ることができる。
さらに、サークリップによってキャリア部材と被動歯車とを一つの組体として構成でき、組立性が良い。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るバランサ装置を適用した内燃機関の概略断面図である。
図1に示すように、本実施形態における内燃機関であるエンジン10は、単気筒の4サイクル空冷エンジンである。エンジン10は、始動モータ60によって始動される。エンジン10は、例えば、自動二輪車等の鞍乗り型車両に搭載される。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るバランサ装置を適用した内燃機関の概略断面図である。
図1に示すように、本実施形態における内燃機関であるエンジン10は、単気筒の4サイクル空冷エンジンである。エンジン10は、始動モータ60によって始動される。エンジン10は、例えば、自動二輪車等の鞍乗り型車両に搭載される。
エンジン10は、クランクケース11と、クランクケース11の上面から上方に延びるシリンダ部12(図2)とを備える。
クランクケース11は、内部にクランク軸16を収容するクランクケース本体13と、クランクケース本体13の側面に取り付けられるクランクケースカバー14とを備える。
クランクケース本体13は、クランク軸16の軸方向(車両の左右方向)に分割された一側クランクケース13aと他側クランクケース13bとを備え、左右2分割構造で形成されている。
クランクケース11は、内部にクランク軸16を収容するクランクケース本体13と、クランクケース本体13の側面に取り付けられるクランクケースカバー14とを備える。
クランクケース本体13は、クランク軸16の軸方向(車両の左右方向)に分割された一側クランクケース13aと他側クランクケース13bとを備え、左右2分割構造で形成されている。
クランクケース本体13の内部には、クランク室13cが形成されている。
クランクケース本体13は、一側クランクケース13a及び他側クランクケース13bに支持された左右一対の軸受15,15を備える。クランク軸16は、軸受15,15によって支持され、その軸心を車両進行方向と直交させて横向きに配置されている。
クランク軸16は、軸受15,15に支持されて回転中心となるクランクジャーナル16aと、クランクジャーナル16aよりも大径に形成されるクランクウェブ16bと、クランクウェブ16bを介して支持されるクランクピン16cとを備える。クランクウェブ16bは、クランクジャーナル16aを跨いでクランクピン16cの反対側の位置に、回転バランスをとるためのカウンタウェイト16dを備える。
クランクピン16c、クランクウェブ16b及びカウンタウェイト16dは、クランク室13c内に収容されており、左右の軸受15,15の間に配置されている。クランクジャーナル16aは、クランク室13cの外側に延出している。
クランクケース本体13は、一側クランクケース13a及び他側クランクケース13bに支持された左右一対の軸受15,15を備える。クランク軸16は、軸受15,15によって支持され、その軸心を車両進行方向と直交させて横向きに配置されている。
クランク軸16は、軸受15,15に支持されて回転中心となるクランクジャーナル16aと、クランクジャーナル16aよりも大径に形成されるクランクウェブ16bと、クランクウェブ16bを介して支持されるクランクピン16cとを備える。クランクウェブ16bは、クランクジャーナル16aを跨いでクランクピン16cの反対側の位置に、回転バランスをとるためのカウンタウェイト16dを備える。
クランクピン16c、クランクウェブ16b及びカウンタウェイト16dは、クランク室13c内に収容されており、左右の軸受15,15の間に配置されている。クランクジャーナル16aは、クランク室13cの外側に延出している。
シリンダ部12は、クランクケース11側から順に、シリンダブロック20(図2)、シリンダヘッド(不図示)、及び、シリンダヘッドカバー(不図示)を備える。上記シリンダヘッドの内部には、燃焼室(不図示)が形成されている。
シリンダブロック20の内部には、ピストン21(図5)が摺動自在に収容されている。ピストン21は、コンロッド22(図5)によってクランク軸16のクランクピン16cに連結されている。クランク軸16は、上記燃焼室における燃焼によるピストン21の往復運動がコンロッド22を介して伝達されることで回転駆動される。
シリンダブロック20の内部には、ピストン21(図5)が摺動自在に収容されている。ピストン21は、コンロッド22(図5)によってクランク軸16のクランクピン16cに連結されている。クランク軸16は、上記燃焼室における燃焼によるピストン21の往復運動がコンロッド22を介して伝達されることで回転駆動される。
また、クランク軸16には、スプロケット23が取り付けられており、このスプロケット23と上記ヘッドカバーの内部のカム軸に設けられたカム軸スプロケット(図示せず)との間には、カムチェーン24が掛け渡されている。カム軸は、カムチェーン24を介してクランク軸16によって駆動され、これにより、上記シリンダヘッドに設けられた吸排気バルブ(不図示)を動作させる動弁機構が駆動される。
クランクケースカバー14が一側クランクケース13aの側面に取り付けられることで、クランクケースカバー14とクランクケース本体13との間には、発電機室26が形成されている。
発電機室26には、クランク軸16の回転により発電する発電機30と、クランク軸16のフライホイール33とが収容されている。
フライホイール33は、キー32を介してクランク軸16の軸端部に固定されている。フライホイール33は、クランク軸16に嵌合して固定されるフランジ部37と、フランジ部37から径方向外側に延出する円板状の回転部38とを備える。フライホイール33は、クランク軸16と一体に回転する。
発電機室26には、クランク軸16の回転により発電する発電機30と、クランク軸16のフライホイール33とが収容されている。
フライホイール33は、キー32を介してクランク軸16の軸端部に固定されている。フライホイール33は、クランク軸16に嵌合して固定されるフランジ部37と、フランジ部37から径方向外側に延出する円板状の回転部38とを備える。フライホイール33は、クランク軸16と一体に回転する。
また、フライホイール33の回転部38における内側面、すなわちクランク室13c側の面には、環状に形成された駆動歯車39がフライホイール33と一体に設けられている。駆動歯車39は、クランク軸16の周囲を一周するように環状に配列された駆動側歯部39aを備える。駆動側歯部39aは、クランクケース本体13側に突出している。
発電機30は、フライホイール33の回転部38の外側面に固定された円筒状のロータ34と、ロータ34の内側に配置され、クランクケースカバー14に固定されたステータ36とを備える。
発電機30は、フライホイール33の回転部38の外側面に固定された円筒状のロータ34と、ロータ34の内側に配置され、クランクケースカバー14に固定されたステータ36とを備える。
クランク軸16上においてフライホイール33とクランクケース本体13との間には、クランク軸16に対して相対回転可能な被動歯車50と、フライホイール33の駆動歯車39の回転動力を被動歯車50に伝達する動力伝達機構48とが配置されている。
動力伝達機構48は、クランク軸16に対して相対回転可能に設けられる円板状のキャリア部材40と、キャリア部材40によって支持される複数のかさ歯車45,45…と、キャリア部材40と駆動歯車39との間に介装される一方向クラッチ68とを備えて構成される。
動力伝達機構48は、クランク軸16に対して相対回転可能に設けられる円板状のキャリア部材40と、キャリア部材40によって支持される複数のかさ歯車45,45…と、キャリア部材40と駆動歯車39との間に介装される一方向クラッチ68とを備えて構成される。
図2は、駆動歯車39側からキャリア部材40を見た側面図である。図2では、駆動歯車39、フライホイール33及びクランクケースカバー14は不図示である。
図1及び図2を参照し、キャリア部材40は、クランク軸16の外周部に嵌合する筒状部41と、筒状部41から径方向外側に延出する円板部42とを一体に備える。
キャリア部材40の筒状部41は、一方向クラッチ68を介して駆動歯車39に接続されるクラッチ接続部41aと、被動歯車50を支持する被動歯車支持部41bとを備える。軸方向において、クラッチ接続部41aは、円板部42を挟んでフライホイール33側に設けられ、被動歯車支持部41bは、円板部42を挟んでクランクケース本体13側に設けられる。
また、筒状部41は、内周部に設けられるベアリング66を介してクランク軸16の外周部に支持されている。このため、キャリア部材40は、クランク軸16に対して相対回転自在である。
すなわち、キャリア部材40は、筒状部41の半径方向内側にクランク軸16を収容し、筒状部41の半径方向外側に被動歯車50を支持する。
図1及び図2を参照し、キャリア部材40は、クランク軸16の外周部に嵌合する筒状部41と、筒状部41から径方向外側に延出する円板部42とを一体に備える。
キャリア部材40の筒状部41は、一方向クラッチ68を介して駆動歯車39に接続されるクラッチ接続部41aと、被動歯車50を支持する被動歯車支持部41bとを備える。軸方向において、クラッチ接続部41aは、円板部42を挟んでフライホイール33側に設けられ、被動歯車支持部41bは、円板部42を挟んでクランクケース本体13側に設けられる。
また、筒状部41は、内周部に設けられるベアリング66を介してクランク軸16の外周部に支持されている。このため、キャリア部材40は、クランク軸16に対して相対回転自在である。
すなわち、キャリア部材40は、筒状部41の半径方向内側にクランク軸16を収容し、筒状部41の半径方向外側に被動歯車50を支持する。
キャリア部材40の円板部42には、円板部42の両側面を貫通する窓部43,43…が複数形成されている。窓部43,43…は、円板部42の外周部寄りに形成されているとともに、周方向に所定の間隔をあけて複数(本実施の形態では4カ所)形成されている。
また、円板部42において窓部43,43…の径方向外側の位置には、駆動歯車39側へ延びる支持部44,44…が形成されている。各支持部44の先端部には、クランク軸16に直交する姿勢でクランク軸16側へ延びる軸支部材44aが設けられている。
各かさ歯車45は、中心部を軸支部材44aに軸支され、軸支部材44aを中心に回転する。
キャリア部材40の円板部42の外周面には、始動モータ60側の動力が入力される歯車部67が全周に形成されている。
また、円板部42において窓部43,43…の径方向外側の位置には、駆動歯車39側へ延びる支持部44,44…が形成されている。各支持部44の先端部には、クランク軸16に直交する姿勢でクランク軸16側へ延びる軸支部材44aが設けられている。
各かさ歯車45は、中心部を軸支部材44aに軸支され、軸支部材44aを中心に回転する。
キャリア部材40の円板部42の外周面には、始動モータ60側の動力が入力される歯車部67が全周に形成されている。
キャリア部材40は、円板部42の側面からフライホイール33側に突出する柱状の突起部70(被検出部)を1つ備える。突起部70は、クランク軸16と平行に延びている。突起部70は、円板部42の外周面の近傍に設けられており、クランク軸16の軸方向視では、径方向で歯車部67に略重なる位置に設けられている。突起部70はキャリア部材40と一体に回転する。
エンジン10は、突起部70を検知するセンサ71を備える。センサ71は、キャリア部材40の外周面よりも径方向の外側においてクランクケースカバー14に固定されている。センサ71は接触式のセンサであり、クランクケースカバー14に挿通される円柱状の本体部71aと、本体部71aの先端に設けられて突起部70に接触する検出部71bと、センサ71をエンジン10の制御部75に接続する配線部71cとを備える。
センサ71は、検出部71bが突起部70の回転軌跡上に位置するように配置されている。
図2では、紙面の上方向がエンジン10の上方向であり、センサ71は、クランク軸16の軸線16eよりも下方に配置され、クランクケースカバー14の下面部14aに下方から差し込まれている。これにより、クランクケースカバー14の上部で雨を遮ることができるとともに、クランクケースカバー14の下面には雨水が溜まり難いため、センサ71の取り付け部に雨水等が入ることを抑制できる。
制御部75は、センサ71の検出結果に基づいて、キャリア部材40の回転の位相を検知する。
センサ71は、検出部71bが突起部70の回転軌跡上に位置するように配置されている。
図2では、紙面の上方向がエンジン10の上方向であり、センサ71は、クランク軸16の軸線16eよりも下方に配置され、クランクケースカバー14の下面部14aに下方から差し込まれている。これにより、クランクケースカバー14の上部で雨を遮ることができるとともに、クランクケースカバー14の下面には雨水が溜まり難いため、センサ71の取り付け部に雨水等が入ることを抑制できる。
制御部75は、センサ71の検出結果に基づいて、キャリア部材40の回転の位相を検知する。
被動歯車50は、円板状に形成されており、中心部に設けられるベアリング51を介してキャリア部材40の被動歯車支持部41bの外周部に支持される。被動歯車50は、キャリア部材40に対して相対回転自在である。
被動歯車50は、キャリア部材40側の側面に、環状に配列された被動側歯部50aを備える。被動側歯部50aは、駆動歯車39の駆動側歯部39aに対向して設けられる。また、被動側歯部50aの歯数と駆動側歯部39aの歯数とは同一である。
被動歯車50のクランクケース本体13側の面の一部には、バランサウェイト54が一体に設けられている。
被動歯車50は、キャリア部材40側の側面に、環状に配列された被動側歯部50aを備える。被動側歯部50aは、駆動歯車39の駆動側歯部39aに対向して設けられる。また、被動側歯部50aの歯数と駆動側歯部39aの歯数とは同一である。
被動歯車50のクランクケース本体13側の面の一部には、バランサウェイト54が一体に設けられている。
被動歯車50は、被動歯車支持部41bにおけるクランクケース本体13側の軸端に係合されるサークリップ52によって軸方向に位置決めされ、キャリア部材40に一体に組み付けられている。このように、キャリア部材40に被動歯車50を嵌合させてサークリップ52で被動歯車50を固定するため、キャリア部材40と被動歯車50とを1つのユニットとして組み付けておくことができる。このため、コンパクト化及び組立性の向上を図ることができる。
被動歯車50は、クランク軸16の軸方向に配列される駆動歯車39、キャリア部材40及び被動歯車50の内、最もクランクケース本体13側の位置に配置されている。
被動歯車50は、クランク軸16の軸方向に配列される駆動歯車39、キャリア部材40及び被動歯車50の内、最もクランクケース本体13側の位置に配置されている。
各かさ歯車45は、各窓部43に臨むように配置されており、駆動歯車39の駆動側歯部39aは、フライホイール33側から各かさ歯車45に噛み合う。また、各かさ歯車45は、各窓部43を通ってクランクケース本体13側に露出し、被動歯車50の被動側歯部50aに噛み合う。
クランク軸16の回転に伴って駆動歯車39が回転すると、駆動歯車39の回転は各かさ歯車45を介して被動歯車50に伝達され、被動歯車50は駆動歯車39の回転方向に対して逆向きに回転する。ここで、被動側歯部50aの歯数と駆動側歯部39aの歯数とは同一であるため、被動歯車50は、クランク軸16の回転に対して逆方向且つクランク軸16の回転速度と同速度で回転する。すなわち、クランク軸16の回転数と被動歯車50の回転数とは同一となる。
クランク軸16の回転に伴って駆動歯車39が回転すると、駆動歯車39の回転は各かさ歯車45を介して被動歯車50に伝達され、被動歯車50は駆動歯車39の回転方向に対して逆向きに回転する。ここで、被動側歯部50aの歯数と駆動側歯部39aの歯数とは同一であるため、被動歯車50は、クランク軸16の回転に対して逆方向且つクランク軸16の回転速度と同速度で回転する。すなわち、クランク軸16の回転数と被動歯車50の回転数とは同一となる。
図1に示すように、エンジン10は、クランクケース11の近傍に配置される始動モータ60と、始動モータ60の回転を減速してキャリア部材40に伝達する減速部材63とを備える。
始動モータ60の出力軸61は、クランク軸16と平行に延び、出力軸61には、減速部材63に噛み合う出力歯車部62(出力歯車部)が設けられている。
減速部材63は、出力歯車部62に噛み合う入力歯車部64と、キャリア部材40の外周の歯車部67に噛み合う減速歯車部65(減速歯車)とを一体に備える。減速部材63を介して始動モータ60の回転を減速してキャリア部材40に伝達するため、クランク軸16に伝達されるトルクを大きくでき、エンジン10を容易に始動できる。
始動モータ60の出力軸61は、クランク軸16と平行に延び、出力軸61には、減速部材63に噛み合う出力歯車部62(出力歯車部)が設けられている。
減速部材63は、出力歯車部62に噛み合う入力歯車部64と、キャリア部材40の外周の歯車部67に噛み合う減速歯車部65(減速歯車)とを一体に備える。減速部材63を介して始動モータ60の回転を減速してキャリア部材40に伝達するため、クランク軸16に伝達されるトルクを大きくでき、エンジン10を容易に始動できる。
一方向クラッチ68は、キャリア部材40の筒状部41のクラッチ接続部41aと駆動歯車39の内周部の歯車側クラッチ接続部39bとの間に介装されるリング状に形成されている。
一方向クラッチ68は、キャリア部材40と駆動歯車39(フライホイール33)との間の回転(トルク)の伝達方向を一方向に制限するクラッチ機構である。
詳細には、一方向クラッチ68は、始動モータ60によってクランク軸16を回転させてエンジン10を始動する際に、始動モータ60の動力をキャリア部材40から駆動歯車39に伝達する回転方向では、クラッチが噛み合って回転(トルク)の伝達を可能とする。
一方向クラッチ68は、キャリア部材40と駆動歯車39(フライホイール33)との間の回転(トルク)の伝達方向を一方向に制限するクラッチ機構である。
詳細には、一方向クラッチ68は、始動モータ60によってクランク軸16を回転させてエンジン10を始動する際に、始動モータ60の動力をキャリア部材40から駆動歯車39に伝達する回転方向では、クラッチが噛み合って回転(トルク)の伝達を可能とする。
また、一方向クラッチ68は、エンジン10の始動後に始動モータ60が停止する等の理由によりクランク軸16の回転速度がキャリア部材40の回転速度より速くなると、すなわち回転の伝達方向が上記のエンジン10の始動時とは反対になると、クラッチが滑り、回転(トルク)の伝達を切断する。このため、エンジン10の運転によって始動モータ60が回転させられることが防止される。
エンジン10の運転中に始動モータ60が停止した状態では、キャリア部材40は、減速部材63を介してキャリア部材40に伝達される始動モータ60の抵抗によって固定されており、回転しない。すなわち、エンジン10の運転中に始動モータ60が停止した状態では、キャリア部材40は固定されて回転せず、駆動歯車39はキャリア部材40に対して空回りする。
本実施の形態では、キャリア部材40から減速部材63を介して始動モータ60に回転を伝達する場合には、増速方向となり、キャリア部材40のトルクは減速部材63によって減ぜられて始動モータ60に伝わる。このため、停止した始動モータ60によってキャリア部材40を固定しておくことができる。
エンジン10の運転中に始動モータ60が停止した状態では、キャリア部材40は、減速部材63を介してキャリア部材40に伝達される始動モータ60の抵抗によって固定されており、回転しない。すなわち、エンジン10の運転中に始動モータ60が停止した状態では、キャリア部材40は固定されて回転せず、駆動歯車39はキャリア部材40に対して空回りする。
本実施の形態では、キャリア部材40から減速部材63を介して始動モータ60に回転を伝達する場合には、増速方向となり、キャリア部材40のトルクは減速部材63によって減ぜられて始動モータ60に伝わる。このため、停止した始動モータ60によってキャリア部材40を固定しておくことができる。
次に、エンジン10の始動時及び運転時における動力伝達機構48等の動作を説明する。
図3は、エンジン10の始動時の動力伝達機構48等の状態を示す断面図である。図3では、始動モータ60の回転によるトルクの伝達方向が矢印で図示されている。
図3を参照し、エンジン10を始動する際には、制御部75によって燃料の噴射量や点火時期が制御されるとともに、始動モータ60が駆動される。始動モータ60の回転は、減速部材63を介してキャリア部材40に伝達され、キャリア部材40から一方向クラッチ68を介して駆動歯車39(フライホイール33)に伝達され、クランク軸16が回転させられる。この状態では、一方向クラッチ68が噛み合ってキャリア部材40とフライホイール33とが一体に回転するため、かさ歯車45は回転しない。このため、エンジン10を始動する際には、通常、キャリア部材40、フライホイール33及び被動歯車50は一体に回転する。
図3は、エンジン10の始動時の動力伝達機構48等の状態を示す断面図である。図3では、始動モータ60の回転によるトルクの伝達方向が矢印で図示されている。
図3を参照し、エンジン10を始動する際には、制御部75によって燃料の噴射量や点火時期が制御されるとともに、始動モータ60が駆動される。始動モータ60の回転は、減速部材63を介してキャリア部材40に伝達され、キャリア部材40から一方向クラッチ68を介して駆動歯車39(フライホイール33)に伝達され、クランク軸16が回転させられる。この状態では、一方向クラッチ68が噛み合ってキャリア部材40とフライホイール33とが一体に回転するため、かさ歯車45は回転しない。このため、エンジン10を始動する際には、通常、キャリア部材40、フライホイール33及び被動歯車50は一体に回転する。
図4は、エンジン10の運転中おける動力伝達機構48等の状態を示す断面図である。図4では、クランク軸16から被動歯車50へのトルクの伝達方向が矢印で図示されている。
図4を参照し、エンジン10が運転中で始動モータ60の駆動が停止されている状態では、キャリア部材40は、始動モータ60の回転抵抗によって回転を規制されており、回転しない。また、一方向クラッチ68が切断されるため、駆動歯車39からキャリア部材40には回転が伝達されず、駆動歯車39は、固定されたキャリア部材40に対して相対回転するだけである。
この状態では、クランク軸16の回転は、駆動歯車39及び各かさ歯車45を介して被動歯車50に伝達され、被動歯車50は、駆動歯車39及びクランク軸16に対して逆方向に回転する。すなわち、エンジン10の運転中には、被動歯車50は、クランク軸16と逆方向に且つクランク軸16の回転速度と同速度(同一回転数)で回転し続ける。
図4を参照し、エンジン10が運転中で始動モータ60の駆動が停止されている状態では、キャリア部材40は、始動モータ60の回転抵抗によって回転を規制されており、回転しない。また、一方向クラッチ68が切断されるため、駆動歯車39からキャリア部材40には回転が伝達されず、駆動歯車39は、固定されたキャリア部材40に対して相対回転するだけである。
この状態では、クランク軸16の回転は、駆動歯車39及び各かさ歯車45を介して被動歯車50に伝達され、被動歯車50は、駆動歯車39及びクランク軸16に対して逆方向に回転する。すなわち、エンジン10の運転中には、被動歯車50は、クランク軸16と逆方向に且つクランク軸16の回転速度と同速度(同一回転数)で回転し続ける。
本実施の形態では、バランサウェイト54を備えた被動歯車50をクランク軸16上にクランク軸16と同軸に設け、フライホイール33の駆動歯車39の回転を、クランク軸16上に設けられるキャリア部材40に支持される各かさ歯車45を介して被動歯車50に伝達する。これにより、被動歯車50を支持するための専用の軸部材が必要ないため、バランサウェイト54によって振動を低減可能なエンジン10をコンパクトに構成できる。
また、被動歯車50は、クランク軸16の軸方向に配列される駆動歯車39、キャリア部材40及び被動歯車50の内、最もクランクケース本体13側の位置に配置されている。このため、クランク軸16の軸方向におけるバランサウェイト54とカウンタウェイト16dとの間の距離を小さくでき、カップリング振動を低減できる。
また、各かさ歯車45によって駆動歯車39の回転を被動歯車50に伝達するため、簡単な構造で被動歯車50をクランク軸16に対して逆方向に回転させることができる。このため、被動歯車50にバランサウェイト54を設けてバランサとして効果的に機能させることができる。
また、被動歯車50は、クランク軸16の軸方向に配列される駆動歯車39、キャリア部材40及び被動歯車50の内、最もクランクケース本体13側の位置に配置されている。このため、クランク軸16の軸方向におけるバランサウェイト54とカウンタウェイト16dとの間の距離を小さくでき、カップリング振動を低減できる。
また、各かさ歯車45によって駆動歯車39の回転を被動歯車50に伝達するため、簡単な構造で被動歯車50をクランク軸16に対して逆方向に回転させることができる。このため、被動歯車50にバランサウェイト54を設けてバランサとして効果的に機能させることができる。
図5は、エンジン10の一次振動のバランス状態を示す図である。
図5では、カウンタウェイト16dを含むクランク軸16の各位相に対応して、紙面の上部から順に、バランサウェイト54の位相、ピストン21及びコンロッド22の慣性力を合成したピストン側合成慣性力F1、バランサウェイト54の慣性力F2、及び、ピストン側合成慣性力F1とバランサウェイト54の慣性力F2とを合成した合成慣性力F3が図示されている。また、図5では、ピストン21が上死点から下死点を経て上死点に戻るまでのサイクル(クランク軸16の1回転に相当)が、紙面の左側から順に45°毎に示されている。
図5では、カウンタウェイト16dを含むクランク軸16の各位相に対応して、紙面の上部から順に、バランサウェイト54の位相、ピストン21及びコンロッド22の慣性力を合成したピストン側合成慣性力F1、バランサウェイト54の慣性力F2、及び、ピストン側合成慣性力F1とバランサウェイト54の慣性力F2とを合成した合成慣性力F3が図示されている。また、図5では、ピストン21が上死点から下死点を経て上死点に戻るまでのサイクル(クランク軸16の1回転に相当)が、紙面の左側から順に45°毎に示されている。
エンジン10では、ピストン21及びコンロッド22により構成される往復運動部の仮想質量55を100%とした場合に、カウンタウェイト16dの質量は50%に設定され、バランサウェイト54の質量は50%に設定されている。
ピストン21が上死点の状態では、カウンタウェイト16dは、クランクウェブ16b上においてクランク軸16の回転中心を挟んでクランクピン16cの反対側の位置、すなわちクランクピン16cとは180°だけ回転の位相が異なる位置に配置されている。
ピストン21が上死点の状態では、クランク軸16の回転により振動を発生させる仮想質量55は、カウンタウェイト16dに対して位相が180°異なる位置に位置する。
ピストン21が上死点の状態では、バランサウェイト54の位相は、カウンタウェイト16dの位相と同一であり、クランクピン16cとは180°だけ位相が異なる。
ピストン21が上死点の状態では、カウンタウェイト16dは、クランクウェブ16b上においてクランク軸16の回転中心を挟んでクランクピン16cの反対側の位置、すなわちクランクピン16cとは180°だけ回転の位相が異なる位置に配置されている。
ピストン21が上死点の状態では、クランク軸16の回転により振動を発生させる仮想質量55は、カウンタウェイト16dに対して位相が180°異なる位置に位置する。
ピストン21が上死点の状態では、バランサウェイト54の位相は、カウンタウェイト16dの位相と同一であり、クランクピン16cとは180°だけ位相が異なる。
クランク軸16は、矢印で示す回転方向Aに回転する。仮想質量55は、クランク軸16とは逆方向に回転する。すなわち、仮想質量55は、回転方向Aとは逆の逆回転方向Bに、クランク軸16と同速度で回転する。
クランク軸16と一体に回転するカウンタウェイト16dは、回転方向Aにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54は、クランク軸16と逆回転する被動歯車50に設けられているため、逆回転方向Bにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54と仮想質量55とは、互いに180°異なる位相で逆回転方向Bに同速度で回転する。
クランク軸16と一体に回転するカウンタウェイト16dは、回転方向Aにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54は、クランク軸16と逆回転する被動歯車50に設けられているため、逆回転方向Bにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54と仮想質量55とは、互いに180°異なる位相で逆回転方向Bに同速度で回転する。
カウンタウェイト16dの質量が仮想質量55の50%であるため、仮想質量55の慣性力はカウンタウェイト16dによっては完全に打ち消されずに50%が残る。このため、ピストン側合成慣性力F1は、クランク軸16の回転中心から仮想質量55が位置する方向に指向する。例えば、上死点の状態では、ピストン側合成慣性力F1は、ピストン21が位置する上方側に指向している。ピストン側合成慣性力F1は、仮想質量55と同様に逆回転方向Bにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54の慣性力F2は、クランク軸16の回転中心からバランサウェイト54が位置する方向に指向する。例えば、上死点の状態では、ピストン側合成慣性力F1は、ピストン21が位置する側とは反対の下方側に指向している。バランサウェイト54の慣性力F2は、バランサウェイト54と同様に逆回転方向Bにクランク軸16と同速度で回転する。
バランサウェイト54の慣性力F2は、クランク軸16の回転中心からバランサウェイト54が位置する方向に指向する。例えば、上死点の状態では、ピストン側合成慣性力F1は、ピストン21が位置する側とは反対の下方側に指向している。バランサウェイト54の慣性力F2は、バランサウェイト54と同様に逆回転方向Bにクランク軸16と同速度で回転する。
図5の状態では、ピストン側合成慣性力F1とバランサウェイト54の慣性力F2とが互いに180°異なる位相で逆回転方向Bに同速度で回転するとともに、ピストン側合成慣性力F1の大きさとバランサウェイト54の慣性力F2の大きさとが等しい。これにより、ピストン側合成慣性力F1とバランサウェイト54の慣性力F2とが全ての位相に亘って互いに打ち消し合うため、合成慣性力F3は全ての位相において0となる。このため、エンジン10の一次振動を効果的に低減できる。例えば、上死点の状態からクランク軸16が180°だけ回転方向Aに回転した下死点の状態では、ピストン側合成慣性力F1はピストン21側とは反対の下方に指向するが、バランサウェイト54の慣性力F2はピストン側合成慣性力F1とは反対方向を指向する。これにより、ピストン21が往復運動する方向の振動を打ち消すことができる。
また、上死点の状態からクランク軸16が90°だけ回転方向Aに回転した状態では、ピストン側合成慣性力F1はピストン21が往復運動する方向に直交する方向に指向するが、バランサウェイト54の慣性力F2はピストン側合成慣性力F1とは反対方向を指向する。これにより、ピストン21が往復運動する方向に直交する方向の振動を打ち消すことができる。
また、上死点の状態からクランク軸16が90°だけ回転方向Aに回転した状態では、ピストン側合成慣性力F1はピストン21が往復運動する方向に直交する方向に指向するが、バランサウェイト54の慣性力F2はピストン側合成慣性力F1とは反対方向を指向する。これにより、ピストン21が往復運動する方向に直交する方向の振動を打ち消すことができる。
本実施の形態では、バランサウェイト54が仮想質量55に対して180°異なる位相にある位置状態をバランサウェイト54の「初期位置」と呼ぶ。バランサウェイト54が「初期位置」の状態で、ピストン21が上死点の状態にある場合、バランサウェイト54の位相はカウンタウェイト16dの位相と同一である。バランサウェイト54を「初期位置」に位置させることで、クランク軸16の360°の回転の内の全ての位相において合成慣性力F3を0にでき、エンジン10の振動を低減できる。
本実施の形態では、かさ歯車45を支持するキャリア部材40が回転可能であるため、キャリア部材40の回転の位相が変化すると、かさ歯車45を介して被動歯車50が回転され、駆動歯車39(クランク軸16の側)に対する被動歯車50の位相が変化する。被動歯車50の位相が変化することで、クランク軸16側に対するバランサウェイト54の位相が変化する。すなわち、キャリア部材40の位相とバランサウェイト54の位相は直接に対応しており、キャリア部材40の位相を調節することでバランサウェイト54の位相を調節できる。
このように、キャリア部材40が回転可能であるため、キャリア部材40の位相が所定の位相からずれると、クランク軸16に対するバランサウェイト54の位相が変化し、バランサ装置による振動を低減する性能が変化してしまう。
本実施の形態では、キャリア部材40は、所定の位相、すなわち、バランサウェイト54が「初期位置」に位置することになる位相に設定される。
本実施の形態では、キャリア部材40は、所定の位相、すなわち、バランサウェイト54が「初期位置」に位置することになる位相に設定される。
制御部75は、センサ71の検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知し、始動モータ60によってキャリア部材40を所定の位相に回転させ、バランサウェイト54を「初期位置」に戻すウェイト位相調節処理を行う。ここで、キャリア部材40は、エンジン10の運転中及び停止中のいずれの状態であっても、始動モータ60によって駆動されることで、回転の位相を変更されることができる。
キャリア部材40の突起部70及びセンサ71は、センサ71によって突起部70が検出される位相にキャリア部材40を位置させると、バランサウェイト54が「初期位置」に位置するように配置されている。すなわち、センサ71によって突起部70が検出される位相がキャリア部材40の所定の位相であり、キャリア部材40が所定の位相に位置すると、バランサウェイト54は「初期位置」に位置する。
キャリア部材40の突起部70及びセンサ71は、センサ71によって突起部70が検出される位相にキャリア部材40を位置させると、バランサウェイト54が「初期位置」に位置するように配置されている。すなわち、センサ71によって突起部70が検出される位相がキャリア部材40の所定の位相であり、キャリア部材40が所定の位相に位置すると、バランサウェイト54は「初期位置」に位置する。
図6は、ウェイト位相調節処理のフローチャートである。
まず、制御部75は、エンジン10が搭載された鞍乗り型車両の主電源がオンになったことを検知し(ステップS1)、例えばエンジンスタートボタンの操作等による始動の指令に基づいて始動モータ60を駆動してエンジン10を始動し、エンジン10の始動直後に、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されているか否かを判別する(ステップS2)。なお、エンジン10が始動したことは、例えば、クランク軸16の回転を検出するクランク角センサの検出値に基づいて検出される。
ステップS2では、制御部75は、キャリア部材40の位相を検知している。すなわち、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていれば、キャリア部材40は所定の位相に位置し、この状態では、バランサウェイト54は「初期位置」にある。また、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていなければ、キャリア部材40は、所定の位相以外の位相にあり、この状態では、バランサウェイト54は「初期位置」に位置していない。
まず、制御部75は、エンジン10が搭載された鞍乗り型車両の主電源がオンになったことを検知し(ステップS1)、例えばエンジンスタートボタンの操作等による始動の指令に基づいて始動モータ60を駆動してエンジン10を始動し、エンジン10の始動直後に、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されているか否かを判別する(ステップS2)。なお、エンジン10が始動したことは、例えば、クランク軸16の回転を検出するクランク角センサの検出値に基づいて検出される。
ステップS2では、制御部75は、キャリア部材40の位相を検知している。すなわち、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていれば、キャリア部材40は所定の位相に位置し、この状態では、バランサウェイト54は「初期位置」にある。また、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていなければ、キャリア部材40は、所定の位相以外の位相にあり、この状態では、バランサウェイト54は「初期位置」に位置していない。
センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されている場合(ステップS2:YES)、制御部75は処理を終了する。この場合、バランサウェイト54は「初期位置」にあり、適正位置にあるため、バランサウェイト54の位相を調節する必要はない。
センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていない場合(ステップS2:NO)、制御部75は、エンジン10の始動直後に、始動モータ60をエンジン10を始動させる方向とは逆方向、すなわち、一方向クラッチ68が切断される方向に駆動する(ステップS3)。
センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されていない場合(ステップS2:NO)、制御部75は、エンジン10の始動直後に、始動モータ60をエンジン10を始動させる方向とは逆方向、すなわち、一方向クラッチ68が切断される方向に駆動する(ステップS3)。
続いて、制御部75は、ステップS2に戻り、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されているか否かを判別する。すなわち、制御部75は、センサ71によってキャリア部材40の突起部70が検知されるまで、始動モータ60の駆動を継続する。つまり、始動モータ60は、キャリア部材40の突起部70がセンサ71の位置に停止するように駆動される。そして、制御部75は、センサ71によって突起部70が検知されると始動モータ60を停止し、処理を終了する。
これにより、エンジン10の始動直後の段階で、バランサウェイト54を「初期位置」に位置するように調節できる。このため、エンジン10の振動を低減できる。
これにより、エンジン10の始動直後の段階で、バランサウェイト54を「初期位置」に位置するように調節できる。このため、エンジン10の振動を低減できる。
以上説明したように、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、エンジン10のバランサ装置は、クランク軸16のクランクピン16c及びカウンタウェイト16dを収容するクランク室13cを有するクランクケース11と、クランク軸16の回転方向とは逆方向に回転するバランサウェイト54とを備え、クランク軸16と連結されてクランク軸16と同方向に回転する駆動歯車39と、駆動歯車39の回転動力を伝達する動力伝達機構48と、動力伝達機構48から動力を受けてクランク軸16とは逆方向に回転する被動歯車50と、被動歯車50に設けられるバランサウェイト54とを備え、動力伝達機構48は、外周に設けられた歯車部67を介してエンジン10の始動モータ60との間で動力伝達を行うキャリア部材40と、キャリア部材40によって回転可能に軸支され、駆動歯車39及び被動歯車50と噛み合うかさ歯車45,45…と、キャリア部材40と駆動歯車39との間に介装される一方向クラッチ68とを備え、キャリア部材40は突起部70を有し、クランクケース11に設けられて突起部70を検出するセンサ71を備え、センサ71による検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知する。これにより、キャリア部材40によって回転可能に軸支されるかさ歯車45,45…によって駆動歯車39の回転を被動歯車50に伝達し、被動歯車50のバランサウェイト54をクランク軸16に対して逆回転させることができるため、コンパクトな構造で振動を低減できる。このため、エンジン10の小型化やレイアウトの自由度を確保することができる。また、キャリア部材40の突起部70を検出するセンサ71による検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知するため、この検知の結果をエンジン10の振動の低減に利用できる。
また、エンジン10のバランサ装置は、センサ71による検出に基づいて検知したキャリア部材40の位相に基づいて、始動モータ60によってキャリア部材40を所定の位相に回転させるため、バランサウェイト54の位相がずれてしまった場合であっても、始動モータ60によってキャリア部材40を回転させることで、バランサウェイト54の位相を調節できる。このため、エンジン10の振動を効果的に低減できる。
また、エンジン10のバランサ装置は、センサ71による検出に基づいて検知したキャリア部材40の位相に基づいて、始動モータ60によってキャリア部材40を所定の位相に回転させるため、バランサウェイト54の位相がずれてしまった場合であっても、始動モータ60によってキャリア部材40を回転させることで、バランサウェイト54の位相を調節できる。このため、エンジン10の振動を効果的に低減できる。
また、始動モータ60は、エンジン10の始動直後に、キャリア部材40の突起部70がセンサ71の位置に停止するように駆動されるため、エンジン10の始動直後にキャリア部材の突起部70を基準にして簡単な構成でバランサウェイト54の位相を調節できる。
また、始動モータ60は、エンジン10の停止中に、キャリア部材40が駆動歯車39に一方向クラッチ68を介して噛み合う回転方向とは逆向きにキャリア部材40が回転するように駆動され、キャリア部材40が所定の位相に回転させられる。これにより、エンジン10の停止中であっても一方向クラッチ68を逆方向に回転させることでキャリア部材40を回転させることができ、バランサウェイト54の位相を調節できる。
また、始動モータ60は、エンジン10の停止中に、キャリア部材40が駆動歯車39に一方向クラッチ68を介して噛み合う回転方向とは逆向きにキャリア部材40が回転するように駆動され、キャリア部材40が所定の位相に回転させられる。これにより、エンジン10の停止中であっても一方向クラッチ68を逆方向に回転させることでキャリア部材40を回転させることができ、バランサウェイト54の位相を調節できる。
さらに、被動歯車50の回転速度は、クランク軸16の回転速度と同速度であるため、バランサウェイト54を被動歯車50に設けてクランク軸16の振動を低減することができる。
また、始動モータ60の出力歯車部62とキャリア部材40の歯車部67との間に減速歯車部65を備えたため、始動モータ60のトルクを減速歯車部65で増幅してキャリア部材40に伝達し、キャリア部材40を介してエンジン10を始動させることができる。また、キャリア部材40から減速歯車部65を介して始動モータ60に回転を伝達する場合には、減速歯車部65は増速歯車として機能するため、キャリア部材40から始動モータ60に伝達されるトルクを小さくできる。このため、始動モータ60が停止している状態では、始動モータ60の回転抵抗によってキャリア部材40を固定しておくことができ、キャリア部材40が支持するかさ歯車45,45…によって、被動歯車50を逆回転させることができる。
また、始動モータ60の出力歯車部62とキャリア部材40の歯車部67との間に減速歯車部65を備えたため、始動モータ60のトルクを減速歯車部65で増幅してキャリア部材40に伝達し、キャリア部材40を介してエンジン10を始動させることができる。また、キャリア部材40から減速歯車部65を介して始動モータ60に回転を伝達する場合には、減速歯車部65は増速歯車として機能するため、キャリア部材40から始動モータ60に伝達されるトルクを小さくできる。このため、始動モータ60が停止している状態では、始動モータ60の回転抵抗によってキャリア部材40を固定しておくことができ、キャリア部材40が支持するかさ歯車45,45…によって、被動歯車50を逆回転させることができる。
また、キャリア部材40は、両側面を貫通する窓部43,43…を備え、かさ歯車45,45…は、その歯部を窓部43,43…に臨ませて配置されているため、窓部43,43…を通るかさ歯車45,45…を介して駆動歯車39と被動歯車50とを噛み合わせることができる。
また、駆動歯車39は、クランク軸16に連結されたフライホイール33の側面に形成されているため、部品点数を削減でき、小型化を図ることができる。
さらに、キャリア部材40は、半径方向内側にクランク軸16を収容する筒状部41を有し、筒状部41の半径方向外側に被動歯車50が配置され、筒状部41の端部にサークリップ52が設けられている。これにより、キャリア部材40の筒状部41の半径方向外側に配置される被動歯車50をサークリップ52で固定でき、キャリア部材40と被動歯車50とを一つの組立体として構成できる。このため、小型化及び組立性の向上を図ることができる。
また、駆動歯車39は、クランク軸16に連結されたフライホイール33の側面に形成されているため、部品点数を削減でき、小型化を図ることができる。
さらに、キャリア部材40は、半径方向内側にクランク軸16を収容する筒状部41を有し、筒状部41の半径方向外側に被動歯車50が配置され、筒状部41の端部にサークリップ52が設けられている。これにより、キャリア部材40の筒状部41の半径方向外側に配置される被動歯車50をサークリップ52で固定でき、キャリア部材40と被動歯車50とを一つの組立体として構成できる。このため、小型化及び組立性の向上を図ることができる。
[第2の実施の形態]
以下、図7を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
上記第1の実施の形態では、センサ71による検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知する構成について説明したが、本第2の実施の形態は、センサ81によって被動歯車250の位相を検知する構成について説明する。
以下、図7を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
上記第1の実施の形態では、センサ71による検出に基づいてキャリア部材40の位相を検知する構成について説明したが、本第2の実施の形態は、センサ81によって被動歯車250の位相を検知する構成について説明する。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係るバランサ装置を適用した内燃機関の概略断面図である。
第2の実施の形態では、キャリア部材40の突起部70を検出するセンサ71に替えて、センサ81が設けられ、被動歯車50に替えて被動歯車250が設けられる。
被動歯車250は、被動側歯部50aと、バランサウェイト54と、その外周部から径方向外側に突出する被検出部250bとを備える。被動歯車250は、被検出部250bを備える点以外は、上記第1の実施の形態の被動歯車50と同様に構成されている。
第2の実施の形態では、キャリア部材40の突起部70を検出するセンサ71に替えて、センサ81が設けられ、被動歯車50に替えて被動歯車250が設けられる。
被動歯車250は、被動側歯部50aと、バランサウェイト54と、その外周部から径方向外側に突出する被検出部250bとを備える。被動歯車250は、被検出部250bを備える点以外は、上記第1の実施の形態の被動歯車50と同様に構成されている。
センサ81は、被動歯車250の被検出部250bを検出する。センサ81は、一側クランクケース13aの内側に配置されており、被動歯車250の径方向外側から被検出部250bに近接する。センサ81は、例えばボルトによって一側クランクケース13aに固定される。
センサ81は、被検出部250bを検出することで、被動歯車250のバランサウェイト54の位相を検知する。
センサ81は、例えば磁力を利用した非接触式のセンサである。センサ81は、配線部271cを介して制御部75に接続される。センサ81は、被動歯車250の回転に伴って被検出部250bがセンサ81の近傍を通過する際に生じる磁束の変化を、被動歯車250の回転に応じたパルス波として制御部75に出力する。
センサ81は、被検出部250bを検出することで、被動歯車250のバランサウェイト54の位相を検知する。
センサ81は、例えば磁力を利用した非接触式のセンサである。センサ81は、配線部271cを介して制御部75に接続される。センサ81は、被動歯車250の回転に伴って被検出部250bがセンサ81の近傍を通過する際に生じる磁束の変化を、被動歯車250の回転に応じたパルス波として制御部75に出力する。
発電機室26内においてクランクケースカバー14には、クランク軸16の回転を検出するクランク角センサ90が設けられる。
クランク軸16と一体に回転するフライホイール33に固定された円筒状のロータ34の外周面には、径方向外側に突出するクランク角用被検出部34aが設けられている。
クランク角センサ90は、ロータ34のクランク角用被検出部34aを検出することで、クランク軸16の回転の位相を検知する。クランク角センサ90は、例えばボルトによってクランクケースカバー14に固定される。
クランク角センサ90は、例えば磁力を利用した非接触式のセンサである。クランク角センサ90は、配線部271dを介して制御部75に接続される。クランク角センサ90は、クランク軸16の回転に伴ってクランク角用被検出部34aがクランク角センサ90の近傍を通過する際に生じる磁束の変化を、クランク軸16の回転に応じたパルス波として制御部75に出力する。
クランク軸16と一体に回転するフライホイール33に固定された円筒状のロータ34の外周面には、径方向外側に突出するクランク角用被検出部34aが設けられている。
クランク角センサ90は、ロータ34のクランク角用被検出部34aを検出することで、クランク軸16の回転の位相を検知する。クランク角センサ90は、例えばボルトによってクランクケースカバー14に固定される。
クランク角センサ90は、例えば磁力を利用した非接触式のセンサである。クランク角センサ90は、配線部271dを介して制御部75に接続される。クランク角センサ90は、クランク軸16の回転に伴ってクランク角用被検出部34aがクランク角センサ90の近傍を通過する際に生じる磁束の変化を、クランク軸16の回転に応じたパルス波として制御部75に出力する。
制御部75は、センサ81によって検知したバランサウェイト54の位相と、クランク角センサ90によって検知したクランク軸16の位相とを比較する。そして、制御部75は、上記比較の結果に基づいて始動モータ60を駆動してキャリア部材40を回転させ、バランサウェイト54を「初期位置」の位相にする。これにより、エンジン10の振動を効果的に低減できる。
すなわち、上記第1の実施の形態では、キャリア部材40の位相を検出することで間接的にバランサウェイト54の位相を検知するが、第2の実施の形態では、センサ81によってバランサウェイト54の位相を直接的に検知する。
また、制御部75は、上記比較の結果に基づいて始動モータ60を駆動してキャリア部材40を回転させ、バランサウェイト54を任意の位相に変更しても良い。これにより、バランサ装置による振動低減の性能を変化させることができ、エンジン10に発生する振動の大きさを任意に調節できる。
すなわち、上記第1の実施の形態では、キャリア部材40の位相を検出することで間接的にバランサウェイト54の位相を検知するが、第2の実施の形態では、センサ81によってバランサウェイト54の位相を直接的に検知する。
また、制御部75は、上記比較の結果に基づいて始動モータ60を駆動してキャリア部材40を回転させ、バランサウェイト54を任意の位相に変更しても良い。これにより、バランサ装置による振動低減の性能を変化させることができ、エンジン10に発生する振動の大きさを任意に調節できる。
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、始動モータ60は、エンジン10の始動直後に、キャリア部材40の突起部70がセンサ71の位置に停止するように駆動されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。始動モータ60は、エンジン10が停止されている状態であっても駆動されることができ、この駆動によって、キャリア部材40の突起部70をセンサ71の位置に停止させても良い。この場合、制御部75は、例えば、エンジン10が停止された後に、センサ71によってキャリア部材40の突起部70を検知し、突起部70が検知されていない場合に、始動モータ60を駆動し、キャリア部材40を所定の位相まで回転させ、その後、鞍乗り型車両の主電源をオフにする。
上記実施の形態では、始動モータ60は、エンジン10の始動直後に、キャリア部材40の突起部70がセンサ71の位置に停止するように駆動されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。始動モータ60は、エンジン10が停止されている状態であっても駆動されることができ、この駆動によって、キャリア部材40の突起部70をセンサ71の位置に停止させても良い。この場合、制御部75は、例えば、エンジン10が停止された後に、センサ71によってキャリア部材40の突起部70を検知し、突起部70が検知されていない場合に、始動モータ60を駆動し、キャリア部材40を所定の位相まで回転させ、その後、鞍乗り型車両の主電源をオフにする。
10 エンジン(内燃機関)
11 クランクケース
13c クランク室
16 クランク軸
16c クランクピン
16d カウンタウェイト
33 フライホイール
39 駆動歯車
40 キャリア部材
41 筒状部
43 窓部
45 かさ歯車
48 動力伝達機構
50,250 被動歯車
52 サークリップ
54 バランサウェイト
60 始動モータ
62 出力歯車部(出力歯車)
65 減速歯車部(減速歯車)
67 歯車部
68 一方向クラッチ
70 突起部(被検出部)
71,81 センサ
250b 被検出部
11 クランクケース
13c クランク室
16 クランク軸
16c クランクピン
16d カウンタウェイト
33 フライホイール
39 駆動歯車
40 キャリア部材
41 筒状部
43 窓部
45 かさ歯車
48 動力伝達機構
50,250 被動歯車
52 サークリップ
54 バランサウェイト
60 始動モータ
62 出力歯車部(出力歯車)
65 減速歯車部(減速歯車)
67 歯車部
68 一方向クラッチ
70 突起部(被検出部)
71,81 センサ
250b 被検出部
Claims (9)
- クランク軸(16)のクランクピン(16c)及びカウンタウェイト(16d)を収容するクランク室(13c)を有するクランクケース(11)と、前記クランク軸(16)の回転方向とは逆方向に回転するバランサウェイト(54)とを備えた内燃機関のバランサ装置において、
前記バランサ装置は、前記クランク軸(16)と連結されて当該クランク軸(16)と同方向に回転する駆動歯車(39)と、前記駆動歯車(39)の回転動力を伝達する動力伝達機構(48)と、前記動力伝達機構(48)から動力を受けて前記クランク軸(16)とは逆方向に回転する被動歯車(50,250)と、前記被動歯車(50,250)に設けられる前記バランサウェイト(54)とを備え、
前記動力伝達機構(48)は、外周に設けられた歯車部(67)を介して前記内燃機関の始動モータ(60)との間で動力伝達を行うキャリア部材(40)と、当該キャリア部材(40)によって回転可能に軸支され、前記駆動歯車(39)及び前記被動歯車(50,250)と噛み合うかさ歯車(45)と、前記キャリア部材(40)と前記駆動歯車(39)との間に介装される一方向クラッチ(68)とを備え、
前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)は被検出部(70,250b)を有し、
前記被検出部(70,250b)を検出するセンサ(71,81)を備え、
前記センサ(71,81)による検出に基づいて前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相を検知することを特徴とする内燃機関のバランサ装置。 - 前記センサ(71,81)による検出に基づいて検知される前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)の位相に基づいて、前記始動モータ(60)によって前記キャリア部材(40)または前記被動歯車(250)を所定の位相に回転させることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記始動モータ(60)は、前記内燃機関の始動直後に、前記キャリア部材(40)の前記被検出部(70)が前記センサ(71)の位置に停止するように駆動されることを特徴とする請求項2記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記始動モータ(60)は、前記内燃機関の停止中に、前記キャリア部材(40)が前記駆動歯車(39)に前記一方向クラッチ(68)を介して噛み合う回転方向とは逆向きに前記キャリア部材(40)が回転するように駆動され、前記キャリア部材(40)が前記所定の位相に回転させられることを特徴とする請求項2または3記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記被動歯車(50,250)の回転速度は、前記クランク軸(16)の回転速度と同速度であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記始動モータ(60)の出力歯車(62)と前記キャリア部材(40)の前記歯車部(67)との間に減速歯車(65)を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記キャリア部材(40)は、両側面を貫通する窓部(43)を備え、前記かさ歯車(45)は、その歯部を前記窓部(43)に臨ませて配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記駆動歯車(39)は、前記クランク軸(16)に連結されたフライホイール(33)の側面に形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
- 前記キャリア部材(40)は、半径方向内側に前記クランク軸(16)を収容する筒状部(41)を有し、前記筒状部(41)の半径方向外側に前記被動歯車(50,250)が配置され、前記筒状部(41)の端部にサークリップ(52)が設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
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2017
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