JPH0941983A - 内燃機関のギアトレイン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動ギアの駆動トルク変動を補機に伝え
ないようにすることにより、ギアトレインに掛かる最大
トルクを可及的に低下させ、以て、ギアトレインの小型
軽量化を図ると共に、製造コストを低減することができ
る内燃機関のギアトレインを提供すること。 【解決手段】 駆動ギア14と被駆動ギア26の間にアイド
ルギア15を介在させた内燃機関のギアトレイン11におい
て、アイドルギア15をスラスト方向に移動可能に構成す
ると共に、駆動ギア14の駆動トルクにより発生するスラ
スト力に対向して前記アイドルギア15に弾性力を作用さ
せる弾性体22を設けた内燃機関のギアトレイン11。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レシプロエンジン
のクランクシャフトのように、１回転中に回転角速度変
動がある駆動軸に設けられたギアを含む内燃機関のギア
トレインに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関には、オルタネータ、コンプレ
ッサ、ポンプ類、ファン類等の各種補機類が取り付けら
れており、これらを駆動するために、クランクシャフト
の一端に形成された駆動軸上にクランクギアを設けて、
補機類の被駆動軸上に設けられた補機駆動用ギアに駆動
力を伝達するようにしている。

【０００３】上述したギア駆動の場合、バックラッシュ
を無視するとほぼ剛体結合であり、図４の如く、クラン
クギア１の歯数Ｎ₁ ＝30枚、アイドルギア２の歯数Ｎ₂
＝20枚、補機駆動用ギア３の歯数Ｎ₃ ＝10枚とした場
合、クランクギア１の１回転中の回転角速度変動（圧縮
行程で遅くなり、膨張行程で速くなる）は、３倍の回転
角速度変動として補機駆動用ギア３に伝達される。

【０００４】近年、例えばオルタネータを小型化して発
電量を稼ぐために、ギア比を大きくして回転数を上げる
傾向があるため、回転角速度変動も大きく伝わるように
なってしまう。これを図５に単気筒エンジンの場合を例
示して説明すると、クランクギア１の瞬間回転速度を50
0rpmとした場合、圧縮行程では減速され、膨張行程では
加速されるので、20rpm(±10rpm)の速度変動が生じるの
に対して、補機駆動用ギア３の平均回転速度は３倍増速
されるので、1500rpm となり、60rpm(±30rpm)の速度変
動が生じることになる。また、多気筒エンジンの場合
は、各気筒の速度変動が合成されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く補機を小型
化するために３倍増速すると、速度変動も３倍になり、
また、補機には慣性があるので、単気筒エンジンの場合
には、図６のようにギアトレインに平均駆動トルクＴ_A
を超える変動トルクが発生し、最大トルクＴ_M に耐える
ギアトレインを採用しなければならず、また、多気筒エ
ンジンの場合には各気筒の変動トルクの組み合わせとな
るため、それに耐えるギアトレインを採用しなければな
らず、その結果、コスト、重量とも大幅に増加し、最悪
の場合、スペース、材質等の制約で成立しないという問
題が生じる。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みて、駆動ギア
の駆動トルク変動を補機に伝えないようにすることによ
り、ギアトレインに掛かる最大トルクを可及的に低下さ
せ、以て、ギアトレインの小型軽量化を図ると共に、製
造コストを低減することができる内燃機関のギアトレイ
ンを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の内燃機関のギアトレインは、駆動ギアと被駆
動ギアの間にアイドルギアを介在させた内燃機関のギア
トレインにおいて、アイドルギアをスラスト方向に移動
可能に構成すると共に、駆動ギアの駆動トルクにより発
生するスラスト力に対向して前記アイドルギアに弾性力
を作用させる弾性体を設けたものである。

【０００８】前記ギアトレインを構成する各ギアには、
ヘリカルギアを採用して、アイドルギアをスラスト方向
（軸方向）にスライドできるようにする。そして、アイ
ドルギアに発生するスラスト方向の力を利用して、アイ
ドルギアをスライドさせ、クランクギアの速度変動を、
補機駆動用ギアに伝達させないようにする。アイドルギ
アをスラスト方向に移動可能に構成する方法としては、
例えば、アイドルギアとこのアイドルギアの支軸との間
にメタルを介在させ、アイドルギアが支軸に対して回転
自在に、且つ軸方向にスライド自在に摺動支持されるよ
うに構成すると好ましい。

【０００９】また、アイドルギアに弾性力を作用させる
弾性体としては、コイルスプリングや皿バネ等の各種ス
プリングの他、ゴムや高弾性のプラスチック材料、更に
は、エアシリンダ等の各種流体シリンダを使用すること
もでき、特に限定されるものではなく、要は、駆動ギア
の駆動トルクにより発生するスラスト力に対向して付勢
できる弾性体であれば構わない。

【００１０】また、アイドルギアの抜け止めをするため
に、アイドルギアの支軸にストッパーを設け、アイドル
ギアの移動量を制限するように構成すると好ましく、更
に、スラスト方向に作用する荷重を支え、且つアイドル
ギアの回転を円滑に保つために、アイドルギアの側面に
スラストベアリングを設けると更に好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明に係
る内燃機関のギアトレインの一実施例について説明す
る。図１に示す如く、本実施例のギアトレイン11におい
て、クランクシャフト12の一端には、図示していない駆
動用フランジが形成されており、他端には補機駆動軸13
が形成されている。この補機駆動軸13には、駆動ギアで
あるクランクギア14が固定されており、このクランクギ
ア14にはアイドルギア15が噛合している。このアイドル
ギア15は図示していないメタルを介して、支軸となるア
イドルギアシャフト16に軸受けされており、更に、この
アイドルギア15の両側面には、それぞれスラストベアリ
ング17，18が設けられている。

【００１２】また、図中左側のスラストベアリング17に
はスプリングシート19が当接するように設けられてお
り、アイドルギアシャフト16の頭部20にも別のスプリン
グシート21が当接して設けられている。そして、両スプ
リングシート19，21の間には、アイドルギア15を図中右
方へ付勢する弾性体として、スプリング22が介装されて
いる。また、このアイドルギアシャフト16の右端には、
ストッパー23が固定されており、アイドルギア15の移動
量を制限して、抜け止め機能を果たしている。

【００１３】更に、アイドルギア15には、前記クランク
ギア14の他に、オルタネータ等の補機24の被駆動軸25に
固定された被駆動ギアである補機駆動用ギア26が噛合し
ている。なお、上記クランクギア14、アイドルギア15、
及び補機駆動用ギア26は、それぞれヘリカルギアで構成
されている。次に、本実施例の動作の説明をする。ま
ず、図１の如く、クランクギア14が矢印方向に回転する
と、駆動トルクに比例して、アイドルギア15に矢印Ａ方
向のスラスト力が発生するが、アイドルギア15に回転速
度変動がない場合に発生するスラスト力と釣り合うセッ
ト荷重を持つスプリング22により、アイドルギア15を矢
印Ｂ方向に押すことにより、アイドルギア15の位置が図
中に示す位置でバランスされる。

【００１４】次に、クランクギア14が膨張行程で加速さ
れ、アイドルギア15の回転速度の瞬時値が平均回転速度
より大きくなった場合には、アイドルギア15に働く駆動
力が大きくなり、矢印Ａ方向のスラスト力も大きくなる
ので、図２に示すように、アイドルギア15が矢印Ａ方向
に移動して、クランクギア14と補機駆動用ギア26の回転
方向の位相がずれ、補機駆動用ギア26が回転変動により
強制的に加速されるのを防止して、過大トルクの発生を
防止する。

【００１５】逆に、クランクギア14が圧縮行程で減速さ
れ、アイドルギア15の回転速度の瞬時値が平均回転速度
より小さくなった場合、アイドルギア15に働く駆動力が
小さくなり、矢印Ａ方向のスラスト力も小さくなるの
で、図３に示すように、アイドルギア15がスプリング22
の弾性力によって、矢印Ｂ方向に移動して、クランクギ
ア14と補機駆動用ギア26の回転方向の位相がずれ、補機
駆動用ギア26が回転変動により強制的に減速されるのを
防止し、以て、過大トルクの発生を防止する。

【００１６】以上のように、ヘリカルギアとして形成さ
れたアイドルギア15を、軸方向に作用するスラスト力と
スプリング22のバネ力の作用によって、スライドさせる
ことにより、クランクギア14と補機駆動用ギア26の回転
方向の位相をずらすことができ、クランクギア14の回転
速度変動が補機駆動用ギア26に伝達されることを防止で
きるので、補機駆動用ギア26は常に等速度で回転するこ
とになり、ギアトレイン11には過大な変動トルクは発生
しない。なお、本実施例では、スプリング22にコイルス
プリングを使用したが、これに代えて、皿バネ、エアシ
リンダ等を使用して実施しても構わない。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関のギアトレイン
は、駆動ギアと被駆動ギアの間にアイドルギアを介在さ
せた内燃機関のギアトレインにおいて、アイドルギアを
スラスト方向に移動可能に構成すると共に、駆動ギアの
駆動トルクにより発生するスラスト力に対向して前記ア
イドルギアに弾性力を作用させる弾性体を設けたので、
以下の効果を奏することができる。

【００１８】クランクギアの回転速度変動が補機駆動用
ギアに伝達されなくなるため、補機駆動用ギアを常に等
速度で回転させることができる。これにより、補機類を
小型化するために回転速度を増速しても、補機駆動用ギ
アには速度変動は発生せず、それ故、ギアトレインに変
動トルクが発生することを防止できる。また、ギアトレ
インに変動トルクが発生しないため、平均駆動トルクを
大幅に上回る過大トルクも発生せず、従来程の強度を持
たせる必要が無くなったため、小型、軽量、且つ安価な
ギアトレインを提供することができ、特に、増速比が大
きく、駆動する補機の慣性質量が大きい時には、より効
果的である。

【００１９】更に、トルク変動を抑えることができるの
で、ギアトレインの駆動状態が安定し、ギアトレインの
耐久性を向上させることができるのみならず、ギア打音
を低減し、騒音レベルを低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における内燃機関のギアトレ
インの側面図である。

【図２】図１に示す内燃機関のギアトレインの膨張行程
における側面図である。

【図３】図１に示す内燃機関のギアトレインの圧縮行程
における側面図である。

【図４】従来の内燃機関のギアトレインの概略を示す正
面図である。

【図５】図４に示す内燃機関のギアトレインの回転速度
変動を示す特性図である。

【図６】図４に示す内燃機関のギアトレインの駆動トル
ク変動を示す特性図である。

【符号の説明】

11 ギアトレイン 14 クランクギア（駆動ギア） 15 アイドルギア 22 スプリング（弾性体） 26 補機駆動用ギア（被駆動ギア）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動ギアと被駆動ギアの間にアイドルギ
   アを介在させた内燃機関のギアトレインにおいて、アイ
   ドルギアをスラスト方向に移動可能に構成すると共に、
   駆動ギアの駆動トルクにより発生するスラスト力に対向
   して前記アイドルギアに弾性力を作用させる弾性体を設
   けた内燃機関のギアトレイン。