JPH05141479A

JPH05141479A - エンジントルク変動吸収装置

Info

Publication number: JPH05141479A
Application number: JP3300497A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Inagaki; 稲垣　　光夫; Mikio Matsuda; 三起夫松田; Hiroki Ishii; 弘樹石井
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-06-08
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JP3206049B2; US5255646A

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成によって、アイドル時のような大
きなトルク変動でも確実にそれを吸収することができる
エンジントルク吸収装置を提供し、それによって自動車
の乗り心地を向上させる【構成】Ｎ個の気筒を有する４サイクルエンジンのク
ランクシャフトに対して、前記エンジンのクランクシャ
フトと同期関係を変えることなく回転を出力する回転伝
達手段２によって、前記クランクシャフトとは逆位相の
トルク変動を発生するように構成されたトルク吸収機１
００の回転軸１を連結したことを特徴とするエンジント
ルク変動吸収装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車に搭載さ
れるエンジンに取り付けてクランクシャフトのトルク変
動を吸収させるエンジントルク吸収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載される４サイクルエンジン
のクランクシャフトには、アイドル状態のような低速回
転において相当大きなトルク変動を生じる場合があり、
それが原因になって車体に不快な振動が発生して、自動
車の乗り心地を悪くすることがあるということは良く知
られている。例えば燃費の向上を図ってエンジンのアイ
ドル回転数を下げたような場合、現状のエンジンではト
ルク変動によって起こるローリング振動を避けることは
困難である。

【０００３】その対策の一つとして、エンジンブロック
とクランクシャフトの間に電磁作用によってモーメント
力を発生させるというような方法も考えられてはいる
が、そのような機構を設けることによってエンジンの構
造が非常に複雑になり、重量も著しく増加するので、未
だ実用化されるに至っていない。

【０００４】また、特公平２−３２８９０号公報に記載
されているものでは、主たるフライホイールの他に追加
の質量体をクラッチの内部に設けて、その質量体を主た
るクラッチと連動する補助クラッチによってエンジンの
クランクシャフトに係合させるようにしているが、質量
体の慣性力を利用するエンジントルク変動吸収装置で
は、よほど慣性モーメントの大きなフライホイールを使
用しない限り、アイドル時の大きなトルク変動を十分に
吸収することは難しい。

【０００５】更に、クランクシャフトと平行に、アンバ
ランスウエイトを取り付けたバランスシャフトを１本乃
至数本設けることも行われているが、それによってエン
ジンの体格が大型化すると共に、構造が著しく複雑にな
ることは免れないし、回転数によっては防振効果がない
場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
このような問題に鑑み、簡単な構成によって、アイドル
時のように大きなトルク変動がある状態でも、確実にそ
れを吸収することができるようなエンジントルク吸収装
置を提供し、それによって自動車の乗り心地を向上させ
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、Ｎ個の気筒を有する４サイ
クルエンジンのクランクシャフトに対して、前記エンジ
ンのクランクシャフトと同期関係を変えることなく回転
を出力する回転伝達手段によって、前記クランクシャフ
トとは逆位相のトルク変動を発生するように構成された
トルク吸収機の回転軸を連結したことを特徴とするエン
ジントルク変動吸収装置を提供する。

【０００８】

【作用】Ｎ個の気筒を有する４サイクルエンジンのクラ
ンクシャフトには、２回転の間にＮ回のトルク変動があ
るから、たとえば、クランクシャフトの１回転当たり２
分のＮ回の回転を出力する回転伝達手段を介して、その
クランクシャフトを、１回転当たり１回の周期のトルク
変動を発生するように構成されたトルク吸収機の回転軸
に連結すれば、クランクシャフトのトルク変動は、それ
と位相が反対のトルク吸収機のトルク変動によって相殺
され、円滑な回転がエンジンのクランクシャフトから取
り出される。その結果、従来のようにクランクシャフト
のトルク変動の反作用としてエンジン本体、及び自動車
の場合は車体にローリング振動が発生することが防止さ
れ、自動車の乗り心地が向上する。

【０００９】

【実施例】図１に本発明によるエンジントルク変動吸収
装置の実施例を示す。同図において、１００はトルク吸
収機で４サイクル４気筒のエンジン３のエンジンブロッ
クに図示しないボルトで取り付けられる。さらに、トル
ク吸収機１００およびエンジン３は、トルク吸収機１０
０の吸収機プーリ１０とエンジン３のクランクプーリ３
０とを歯付きベルト２０とから構成される回転伝達手段
２で連結される。そして、本実施例では、クランクプー
リ３０の歯数と、トルク吸収機プーリ１０の歯数の比
は、２：１となってクランクプーリ３０の１回転当り、
トルク吸収機プーリ１０が２回転するように設定されて
いる。尚、図中４は自動車のボディー、５はこのボディ
ー４に前記エンジン３を支持するマウントである。

【００１０】図２、図３および図４に本発明によるエン
ジントルク変動吸収装置におけるトルク吸収機１００の
構成を示す。３１はハウジングで、軸受け１４・１５を
介して回転軸１を支持するとともに、シリンダ部３５を
設けてピストン５０を往復運動可能に組み込んでいる。
回転軸１は、回転中心Ｏに対してδだけオフセットした
Ｏ′に中心を有する円筒部１１によるクランク機構を持
つとともに、トルク吸収機プーリ１０を図示しないボル
ト等によって固着している。さらに、前記回転軸１の持
つ円筒部１１には軸受１２を介して円環１３が回転自在
に嵌合される。

【００１１】ピストン５０は、前記ハウジング３１に設
けたシリンダ部３５内に微小なクリアランスを介して挿
入されるとともに、ハウジングカバー３３と前記ハウジ
ング３１間に固定されるスペーサ３４に案内されるロッ
ド部５１およびこのロッドの先に設けた小径溝部５２を
有している。また、このピストン５０は、前記スペーサ
３４に一端を支持されもう一端をピストン５０に支持さ
れるスプリング５３の付勢力および後述する圧縮空気に
よる圧力を受けることによって前記円環１３に押し付け
られ、回転軸１のクランク部１１に作用する荷重発生部
となる。

【００１２】７０は、前記ハウジングカバー３３に装着
されたソレノイドで、図示しない電気回路からの信号を
受けてフック７１を図２中矢印ａの方向へ移動可能に組
み込んでいる。このフック７１は、前記ピストン５０の
小径溝部５２に入り込むことが可能な穴部７２を持って
おり、前記ピストンの小径溝部５２とでピストン係合手
段を構成している。また前記ソレノイド７０の通電を遮
断することによって、図４中矢印ｂの方向へと移動して
前記ピストン５０の小径溝部５２と前記フック７１の穴
部７２とが係合するようになっている。

【００１３】またさらに、本実施例によるトルク吸収機
１００は、圧縮空気供給手段に対して圧力配管によって
接続される。６０は空気圧縮機で電動モータ６１の回転
を受けポンプ作用をなす。６３は吸入側に設けたフィル
タ、６２は吐出側に設けたアキュームレータ、６４は、
このアキュームレータ側から、トルク吸収機１００のシ
リンダ室方向への空気供給を許容するチェック弁であ
る。そして、この圧縮空気供給手段は、図示しない電気
回路によって運転制御されるようになっている。

【００１４】本発明におけるエンジントルク変動吸収装
置は、エンジン３のクランクプーリ３０とトルク吸収機
１００のトルク吸収機プーリ１０とが歯数２：１となる
ように設定されており、歯付きベルト２０からなる回転
伝達手段２によって連結されている。従って、エンジン
３の１回転に対してトルク吸収機１００は２回転しその
回転の同期関係は、回転数の変化に関係なく常に一定に
保持される。

【００１５】一般に４サイクルエンジンでは、１気筒当
りの吸入−圧縮−爆発−排気の４行程がエンジンの２回
転の間に行われ、圧縮行程において外部からの仕事を受
け、爆発行程で外部に対して仕事をする。これに伴いク
ランクシャフトには圧縮行程では回転方向に対して逆方
向にトルクが作用し、爆発行程では回転方向に対して順
方向にトルクが作用する。従って一般的に４気筒４サイ
クルエンジンでは、図５中に実線で示したように１回転
当り２周期のほぼ正弦波的な大きなトルク変動を起こす
ことになる。そして、このトルク変動は、エンジン３の
シリンダブロックに反作用として働くこととなり、エン
ジンにローリング振動を発生させる。この振動はさらに
マウント５を介してボディー４に伝達され車両の振動の
原因となり快適性を損うことになる。

【００１６】この現象は、エンジン回転の低いアイドル
状態で特に顕著に現われる。なぜならば、回転の上昇に
伴ない、トルク変動の周期が短くなって、変動の基本周
波数が高くなるため、マウント５によりボディー４への
振動伝達が遮断されるとともに、回転の上昇によって、
エンジン３のフライホイールの慣性力がクランクシャフ
トのトルク変動を低下させる方向に大きく作用してトル
ク変動自体を小さくするからである。

【００１７】本発明の図示実施例では、このように４気
筒４サイクルエンジンが低回転時に発生するエンジン１
回転当り２周期のエンジントルク変動を、１回転当り、
１周期のトルク変動を発生するトルク吸収機１００がエ
ンジン１回転当り２回転するように、歯付きベルト２０
を用いた回転伝達手段２によってエンジン３のクランク
シャフトと連結し、かつ、これらのトルク変動が互いに
逆位相となるタイミングで連結することによって相殺す
る。

【００１８】更に詳細に説明すると、トルク吸収機１０
０は、１対のシリンダ３５とピストン５０を有してお
り、このピストン５０は回転軸１に設けられ、回転軸１
とδだけオフセットした位置で旋回する円筒部１１によ
るクランク機構の回転に対して軸受１２を介して自転成
分を吸収され公転運動する円環１３に案内規制されて正
弦波的な往復運動を起こす。このピストン５０には、圧
縮空気供給手段からの高圧とスプリング５３によるほぼ
一定の荷重が常に作用し、回転軸クランク部１１に対す
る荷重発生部となり、そのために回転軸１を回転せしめ
るトルク吸収機プーリ１０には、ピストン５０の上昇時
には回転方向とは逆方向に、また、ピストン５０の下降
時には回転方向にトルクが働き、１回転当り１周期のほ
ぼ正弦波的なトルク変動が作用することとなる。

【００１９】従って、回転伝達手段２は、エンジン３の
回転とトルク吸収機１００の回転との同期を確実にとる
ことができるように、歯付きプーリと歯付きベルトを用
いており、実際の回転の同期は、図５に示す通り、実線
で示したエンジンのトルク変動と、破線で示したトルク
吸収機１００によるトルク変動が逆位相となるように設
定するため、エンジン３の図示しない各ピストンの上死
点（＃１〜＃３〜＃４〜＃２）から、エンジン回転にし
て１／４回転強の位置においてトルク吸収機１００のピ
ストン５０の上死点＃０がくるように位置決めされてお
り、それによってエンジン３のエンジントルク変動を、
トルク吸収機１００のトルク変動によって相殺すること
ができる。

【００２０】本実施例による圧縮空気供給手段は、図示
しない電気回路により電動モータ６１への通電により空
気圧縮機６０が作動することにより、フィルタ６３より
空気が吸入され、アキュームレータ６２へと送り出され
る。圧縮された空気は、チェック弁６４を介して、トル
ク吸収機１００のハウジング３１に形成されたシリンダ
室およびハウジングカバー３３内の空間へと圧力配管に
よって導びかれる。図示しない電気回路は、アキューム
レータ６２に取り付けられた、やはり図示しない圧力セ
ンサの信号を受けて、この圧力が設定値以下となる場合
にだけ電動モータ６１に通電を行うようになっており、
必要以上に電力を消費することを防止している。

【００２１】また、電気回路は、ソレノイド７０に対す
る通電のコントロールを行う。ソレノイド７０に通電を
しない状態においては、図４に示したように、同図中の
矢印ｂの方向にフック７１が移動する。前述のように、
このフック７１には、ピストン５０のロッド部５１の先
端部に形成した小径溝部５２と係合することができる穴
部７２があって、このピストン係合手段が係合すること
によって、ピストン５０の往復運動はピストン５０の上
死点で止められることになる。これにより、トルク吸収
機１００は、もはや回転軸１に対してトルク変動を発生
させることはなく、ただ空回りするといった状態を保持
する。このような状態となるのは、エンジン３の回転数
が所定値を超えたことを図示しない電気回路が検知し、
ソレノイド７０の通電を止めた場合である。

【００２２】エンジン３の回転数が低下して所定値以下
となると、電気回路はソレノイド７０に対して通電を行
う。この時、フック７１は図２中矢印ａで示した方向に
移動し、フック７１に形成された穴部７２が前記ピスト
ン５０の小径溝部５２から離脱して、ピストン５０は回
転軸１のもつクランク機構の回転に伴ない公転運動を行
う円環１３と当接し、前述のごとく回転軸１にトルク変
動を発生させる。

【００２３】以上述べた通り、本発明による実施例とし
てのエンジントルク変動吸収装置は、非常に簡単な構成
で、しかも小型・軽量の装置でありながら、１回転当り
１周期のトルク変動をもつトルク吸収機１００の吸収機
プーリ１０と、４気筒の４サイクルエンジン３のクラン
クプーリ３０とを、２：１の回転数比で一定の同期関係
を保ちながら連動させる回転伝達手段２を介して連結す
ることにより、エンジン３のトルク変動とトルク吸収機
１００のトルク変動とを相殺させて、エンジンのローリ
ング振動を低減することができ、その結果、車両の振動
が減少し、快適性向上に大きく貢献することができる。
更にこの効果によって、エンジンのアイドル回転を現状
よりも低くすることができるために、アイドル状態での
大幅な燃料消費量の低減が可能にもなる。

【００２４】一方、本発明の実施例によるエンジントル
ク変動吸収装置では、トルク吸収機１００の作用を停止
させることができるピストン５０の係合手段を設けたこ
とによって、エンジン３の高速回転時においては、単に
空回りの状態とすることができるので、トルク吸収機１
００自体の耐久性を大幅に向上させることができる。そ
して更に、トルク吸収機１００の回転軸１のクランク部
に係合する荷重発生部の、ピストン５０に作用する高圧
源として用いた空気圧縮機６０を電動モータ６１で駆動
するようにして、通電を制御することができるようにし
たことにより、必要以上の電力消費を防止することがで
きるようにもしている。

【００２５】本発明の図示実施例としては、トルク吸収
機１００の回転軸１にトルク変動を発生させる荷重発生
部としてのピストン５０に対する付勢力を、スプリング
力と圧縮空気による圧力を併用したものを示したが、こ
の付勢力としては、油圧を用いたり、単にスプリング力
だけを用いても同様な効果が得られることは言うまでも
ない。従って、圧縮空気供給手段についても、図示実施
例の構成に限定するものではない。

【００２６】さらに、図示実施例に示したトルク吸収機
１００のピストン５０に作用する圧力を、エンジン３に
かかる負荷に応じて高くなるよう設定すれば、エンジン
負荷に応じて増大するエンジンのトルク変動を吸収する
ことができ、アイドル状態だけでなく車両の発進時とか
加速時にもトルク変動に起因する車体振動を低下させる
ことができるという優れた効果を発揮させることもでき
る。

【００２７】また、ソレノイド７０の通電及び非通電に
よるトルク吸収機１００の作動を、フック７１によって
ピストンの往復運動を止めることができるピストン係合
手段を用いて制御する実施例を示したが、このような係
合手段を用いず、単に空気圧縮機からの高圧を遮断して
トルク変動の発生を無くするようにしてもよいし、また
場合によっては、エンジン回転中常時トルク吸収機１０
０を作動させて使用することも考えられる。

【００２８】また、回転伝達手段については、図示実施
例では歯付きベルトを用いたが、歯車を用いた回転伝達
手段でも良い。そして、図示実施例では、４気筒４サイ
クルエンジンに適用した例を示したために、エンジン３
のクランクプーリ３０の１回転当り、トルク吸収機１０
０のプーリ１０が２回転するような回転伝達手段とした
が、一般にＮ個の気筒を有する４サイクルエンジンで
は、エンジンの１回転当りＮ／２周期のトルク変動を持
つことから、エンジン１回転当り、トルク吸収機はＮ／
２回転するように、プーリの歯数比を設定した回転伝達
手段によって、トルク変動抑制の効果を発揮することが
できる。

【００２９】さらに、図示実施例のトルク吸収機では１
回転当たり１周期のトルク変動をもつ構成としたが、１
回転当たりＭ周期のトルク変動をもつトルク吸収機と
し、吸収機プーリ１０とクランクプーリ３０の回転比を
Ｎ／２：Ｍとしても同様の効果を得ることができる。そ
の実施例として、Ｍ＝２となるトルク吸収機の構成を図
６に示す。

【００３０】本実施例では、回転軸１に概略楕円形状の
カムが一体成形されており、上記カムにピストン５０が
スプリング５３及び圧縮空気による圧力を受けて押し付
けられ、荷重発生部となる。前記カムは前記発生荷重が
概ね正弦波状に変化するよう成形されており、それによ
り前記回転軸１が１回転する間に前記ピストン５０は２
回往復運動し２周期の略正弦波状のトルク変動を発生す
ることができる。さらに、本実施例では回転軸に対して
対向する位置に２つのピストンを配設することにより、
ピストン運動方向の振動を打ち消すことができる。ま
た、クランクプーリ３０と吸収機プーリ１０の回転比が
１：１となり、クランクプーリ３０の径が大きくなるこ
とを防ぐことができる。なお、本実施例においても、第
１の実施例と同様に、ピストン５０に対する付勢力を他
の方法によって与えても同様な効果が得られることは言
うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成によってエ
ンジンのアイドル時などの大きなトルク変動を確実に吸
収することができ、自動車の場合には乗り心地を向上さ
せることができる。また、アイドル時における燃料消費
量を低減させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトルク変動吸収装置を設けたエンジン
全体の概略構造を示す正面図である。

【図２】本発明のトルク変動吸収装置の要部であるトル
ク吸収機の実施例を示す縦断正面図である。

【図３】図２のトルク吸収機のＡ−Ａ線における縦断側
面図である。

【図４】図２のトルク吸収機について図２及び図３とは
異なる作動状態を示す縦断正面図である。

【図５】本発明の作動原理を説明するための線図であ
る。

【図６】本発明のトルク吸収機の他の実施例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１…回転軸２…回転伝達手段３…エンジン１０…トルク吸収機プーリ１１…円筒部（クランク部）１３…円環２０…歯付きベルト３５…シリンダ部５０…ピストン５１…ロッド部５２…小径溝部５３…スプリング６０…空気圧縮機６１…電動モータ６２…アキュムレータ７０…ソレノイド７１…フック７２…穴部８０…カム１００…トルク吸収機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ個の気筒を有するエンジンに取り付け
られ、トルク変動を発生するトルク吸収機と、前記エン
ジンのクランクシャフトの回転を、同期関係を変えるこ
となく前記トルク吸収機に伝達する回転伝達手段と、を
具備し、前記クランクシャフトに発生するトルク変動と
は逆位相のトルク変動を発生するよう前記クランクシャ
フトと前記トルク吸収機とを前記回転伝達手段により連
結したことを特徴とするエンジントルク変動吸収装置。
【請求項２】回転伝達手段が、エンジンのクランクシ
ャフトと一体に回転する歯付きプーリと、トルク吸収機
の回転軸と一体に回転する歯付きプーリと、これらのプ
ーリ間に掛けられた歯付きベルトから構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンジント
ルク変動吸収装置。
【請求項３】トルク吸収機が、回転軸の回転を往復運
動に変換するクランク機構と、前記クランク機構によっ
て往復運動するピストンと、前記ピストンに荷重を加え
るスプリングから構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のエンジントルク変動吸収装置。
【請求項４】トルク吸収機が、回転軸の回転を往復運
動に変換するクランク機構と、前記クランク機構によっ
てシリンダ部内を往復運動するピストンと、前記ピスト
ンに荷重として圧縮空気の圧力を加える圧縮空気供給手
段から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のエンジントルク変動吸収装置。
【請求項５】トルク吸収機が、ピストンの上死点で往
復運動を拘束されるように構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のエンジントルク変動吸
収装置。
【請求項６】圧縮空気供給手段が、電動モータによっ
て駆動される空気圧縮機を備えていることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載のエンジントルク変動吸収装
置。