JPH0415335A - 内燃機関のトルク変動低減装置 - 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、バランサ機構を有した内燃機関のトルク変動
低減装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関のトルク低減装置としては第５図（Ａ）
、　　（Ｂ）に示すようなものがある（実開昭５６−１
５５１４３号参照）。

概要を説明すると、機関のクランクシャフト１の端部に
歯車２を固定し、該歯車２と噛み合い歯数が半分である
歯車３をシリンダブロック４に回転可能に支持している
。歯車３にはビン５を突設して偏心カムとなし、このビ
ン５に軸受６を嵌合すると共に、引張ばね７の一端を軸
受６に固着している。引張ばね７の他端は機関の固定端
８に連結しである。歯車２より外側のクランクシャフト
ｌ先端にはフライホイール９が固定されている。

上記構成によれば、歯車３の回転により伸縮する引張ば
ね７の付勢力を変動させることにより、機関に発生する
トルクと逆位相のトルクを発生させ、以てフライホイー
ル９の慣性モーメントを増大することなく機関のトルク
変動を低減でき、それにより機関のアイドル回転数を一
層低減可能とし、燃費の向上を図るものである。クラン
クシャフト１に作用するクランク回転トルク、動弁系ト
ルク、打ち消すべきそれらの合成トルクを第６図に示す
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の内燃機関のトルク低減
装置にあっては、逆位相のトルクを発生させるための歯
車２．３、ビン５、軸受６で構成されるカム機構をクラ
ンクシャフトｌの端部に設ける構成となっていたため、
クランクシャフト１の全長が該カム機構の取付分長くな
り、それに伴って内燃機関の全長が増大し、内燃機関の
バ・２ケージサイズが増大して重量増大となるのみなら
ず、カム自身の重量分も追加されて重量増となるという
問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
でバランサ機構付の内燃機関において、上記カム機構の
配置、構造を改善することにより上記問題点を解決した
内燃機関のトルク変動低減装置を提供することを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は、クランクシャフトに同期して回転す
るバランスウェイトを有するバランスシャフトにより機
関が発生する起振力を打ち消すパランサ機構を有する内
燃機関に備えられ、前記クランクシャフトに同期して回
転するように取付けたカムに付勢力を付与することによ
りクランクシャフトに作用するトルクと逆位相のトルク
を作用させるトルク変動低減装置において、前記カムを
バランスシャフトに設けると共に、バランスシャフトの
回転軸に対するカムの質量中心の向きとバランスウェイ
トの質量中心の向きとを一致させた構成とする。

く作用〉 カムはバランスシャフトと一体にクランクシャフトに同
期して回転するので、クランクシャフトに設けた場合と
同様にして回転するカムにより変動する付勢力によって
クランクシャフトに作用するトルクと逆位相のトルクを
発生させて両者の変動トルク分を打ち消し合わせて機関
に生じるトルク変動を低減することができる。

そして、カムをバランスシャフト番ご設けたことにより
、クランクシャフトの長さを増大させる必要がなく機関
全長の増大を防止でき、また、カムの質量中心とバラン
スウェイトの質量中心のバランスシャフト回転軸に対す
る向きを一致させたため、慣性力の釣り合いにおいてカ
ムの重量分、バランスウェイト重量を軽減できるので、
全体として重量増大も防止できる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

第１図は一実施例に係るトルク変動低減装置が備えられ
る内燃機関のバランサ機構を存したフロント部概略を示
し、シリンダブロック１１に内蔵された２本のバランス
シャフトを駆動するためのバランスシャフト駆動スプロ
ケット１２はチェーン１３を介してクランクスブロケン
ト１４によりクランクシャフトσ回転速度の２倍の回転
速度で駆動される。

第２図及び第３図はトルク変動低減装置をバランスシャ
フト部分に設けた図である。バランスウェイト１５を有
するバランスシャフト１６はリアジャーナル１７とフロ
ントジャーナル１８との部分でシリンダブロック１１に
回転自由に支持され、前記バランスシャフト駆動スプロ
ケット１２の回転によって回転駆動される。そして、該
バランスシャフト１５の前記リアジャーナル１７とフロ
ントジャーナル１８との間にカム１９が設けられる。カ
ム１９はハランスシャフ目６回転軸に対して偏心する質
量中心の回転軸に対する向きがバランスウェイ）１５の
質量中心の回転軸に対する向きと一致するように設けら
れる。

そして、前記力、！、１９に摺接して転動するローラヘ
アリング２０を中央部に支持するロッド２１を設け、該
ロッド２１の一端部はビン２２を介して機関の固定端２
３に軸支し、他端はビン２４．２５及びこれらに係合さ
れるスプリング２６を介して固定端２３に連結されてい
る。該スプリング２６によりカム１９を介してバランス
シャフト１６に付勢力を与える。

次に本実施例の一連の作用を説明する。

４サイクル４気筒内燃機関の場合、クランクシャフトの
回転に伴い燃焼室の爆発圧力及び往復運動部の慣性カム
こよる第６図（ｂ）に示すようなトルク変動と、動弁系
を駆動するための同図（Ｃ）に示すようなトルク変動と
を合成した同図（ａ）に示すような合成トルクを生じる
。

一方、カム１９が回転することによって引張ばね２６を
伸縮させ、バランスシャフト１６に対し、前記第６図（
ａ）に示した合成トルク変動と逆位相のトルク変動を作
用させる。これにより、合成トルク変動は打ち消され、
機関に生じるトルク変動を低減できる。

以上の作用は、第５図に示した従来例でも実現可能であ
るが、本発明によれば従来例のようにクランクシャフト
端部をカム機構を取付けるために延長する必要がなく小
型化を図れる。更に、バランスシャフト１６の回転軸に
対するカム１９の質量中心の向きをバランスウェイト１
５の質量中心のバランスシャフト１６回転軸に対する向
きと一致させることによる軽量化に伴って得られる効果
について説明する。

第４図は、バランスシャツ目６、バランスウェイト１５
、カム１９による偏心質量、リアジャーナル１７及びリ
アジャーナル１７を支持するシリンダブロックＩＩを模
式的に示したものである。

図において、バランスシャツｌ−１６が回転することに
より該バランスシャフト１６の回転軸に対して偏心する
バランスウェイト１５の質量ｍ、　ｚ　ｒ　ｍ　３　。

カム１９の質量ｍ１が発生する荷重は機関中心に設けら
れたリアジャーナル１７よりシリンダブロック１１に伝
える必要があり、一方、質量ｍＩ、ｍｚ　。

ｍ３によってバランスシャフト１６に曲げモーメントを
発生することを避ける必要がある。また、質量ｍ＋　、
　ｍｚ　、　ｆｆＬ３によって発生する荷重は、往復運
動部により発生する慣性力がら決まる最適値に設定する
必要がある。質量ｍ＋　、ｍｘ　、ｍｓによって発生す
る荷重は、偏心量によって変わるが、ここでは便宜上質
量ｍｌ、ｍｚ　、ｍ３の偏心量は全てｒで等しいとし、
又、上記２つの条件を満たすためには、角速度をω、往
復運動部により発生する慣性力から決まるｍｒの最適値
をＭｒとする。

ここで、本発明のようにｍｌを図中実線のようにｍｔ　
＋　ｍ　ｓと同じ向きに設けた場合は、慣性モーメント
の釣り合い（曲げモーメント回避条件）により、 ｍＩｒωＪ１　＋　ｍｚｒω２１ｚ　＝　ｌｌ３ｒω”
１３Ｈ”■慣性力の釣り合い（発生荷重の設定条件）に
より、 Ｍｒω２＝　ｍ、ｒω”　＋　ｔａｚｒω”　＋　＋ｌ
＝ｒω”　　ＨＨ■の２式を満足する必要がある。

一方、質量ｍ１を図中破線のようにｍ２１ｍ１と反対の
向きに設けた場合は同様に、 ｎ、ｒω２１．　＋　　１１２’　ｒωＪｚ　＝　ｍｘ
　’　ｒ　ω２１．　　”■Ｍｒω”　＝　　Ｊｒ（ｓ
）”　＋ｍ２　’　ｒ（ｉ）”　＋ｎｌｚ°ｒω２　°
０■の２式を満足する必要がある。

■、■弐については、ｍｚ＋ｍ３のバランス変更、１２
の変更により、バランスシャフト本体の重量増を伴うこ
となく満足することができる。

０式については、必要となる肚ω２をｌｌｒω２１１１
２ｒω”、ｍ３ｒω２で分担しているので、カムによる
偏心質量ｍ１はパランサ機構本来の効果を発揮するため
に使用できており、ｍ１追加によりｍｌが設けられない
場合よりもｍ２．ｍｌを小さくすることができ、トータ
ルとして偏心ｉｔ部分の重量増を伴わない。

このように本発明ではカム１９の質量中心とバランスウ
ェイト１５の質量中心上をバランスシャフト１６回転軸
に対して同一の向きに設ける構成によってカムＩ９の取
付けによる重量増も防止できる。

これに対し■弐についてはｍ、の追加により、ｍｌが設
けられない場合よりもｍ２“１ｍ１′を太き（してＭｒ
ω２を確保しなければならず、トータルとして偏心質量
部分は２ｍ、に相当する重量増を伴う。この例では、ｍ
ｌ　がｍ　ｚ　＋　ｍ　ｘの正反対（位相差１８０°）
について説明したが、ｍｌがｍｚ　、ｍ３と同じ向きで
ない場合、上記と同じ理由により必ず重量増を伴う。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、機関発生トルクと
逆位相のトルク変動を発生させるカム。

引張ばねを含むトルク変動低減装置をバランスシャフト
部分に設けると共に、該カムの質量中心とバランスウェ
イトの質量中心とをバランスシャフト回転軸に対して同
一の向きに設けることにより、機関の大型化１重量増を
可及的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関のフロント部
分の概略構成を示す図、第２図は同上実施例のトルク低
減装置部分の構成を示す断面図、第３図は第２図のＡ−
Ａ矢視断面図、第４図は同じくトルク低減装置の作用を
説明するための模式図、第５図（Ａ）はトルク低減装置
の従来例を示す縦断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ
矢視図、第６図はクランクシャフト及び動弁系に生じる
トルクとこれらの合成トルクとを示すタイムチャートで
ある。 １９・・・カム ２１・・・ロソ ２６・・・スブリン

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ウェイト
   を有するバランスシャフトにより機関が発生する起振力
   を打ち消すバランサ機構を有する内燃機関に備えられ、
   前記クランクシャフトに同期して回転するように取付け
   たカムに付勢力を付与することによりクランクシャフト
   に作用するトルクと逆位相のトルクを作用させるトルク
   変動低減装置において、前記カムをバランスシャフトに
   設けると共に、バランスシャフトの回転軸に対するカム
   の質量中心の向きとバランスウェイトの質量中心の向き
   とを一致させたことを特徴とする内燃機関のトルク変動
   低減装置。