特開 2023-136307 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136307

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/02 20060101AFI20230922BHJP

   F02B 77/00 20060101ALI20230922BHJP

   F01M 9/10 20060101ALI20230922BHJP

   F16F 15/26 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

F01M1/02 A

F02B77/00 L

F01M9/10 M

F16F15/26 Z

F16F15/26 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022041845

(22)【出願日】2022-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上川 将洋

【テーマコード（参考）】

3G313

【Ｆターム（参考）】

3G313BC10

3G313FA02

(57)【要約】

【課題】クランクギヤとバランサギヤの間での歯打ち音の発生を抑制すること。
【解決手段】一端部１０ａから第１回転負荷（変速機５００）に回転トルクを伝達し、かつ、他端部１０ｂから第２回転負荷（補機３０及びカムシャフト）に回転トルクを伝達するクランクシャフト１０と、クランクシャフト１０の一端部１０ａに同心上に設けたクランクギヤ２０と、一端部６０ａを第１回転負荷側に配置すると共に他端部６０ｂを第２回転負荷側に配置して、クランクシャフト１０に並べたバランスシャフト６０と、バランスシャフト６０の一端部６０ａに同心上に設け、クランクギヤ２０に噛み合わせたバランサギヤ７０と、機関内でオイルを供給するオイルポンプ８０と、を備え、オイルポンプ８０は、バランスシャフト６０におけるバランサギヤ７０よりも他端部６０ｂ側に設けること。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部から第１回転負荷に回転トルクを伝達し、かつ、他端部から第２回転負荷に回転トルクを伝達するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの前記一端部に同心上に設けたクランクギヤと、
一端部を前記第１回転負荷側に配置すると共に他端部を前記第２回転負荷側に配置して、前記クランクシャフトに並べたバランスシャフトと、
前記バランスシャフトの前記一端部に同心上に設け、前記クランクギヤに噛み合わせたバランサギヤと、
機関内でオイルを供給するオイルポンプと、
を備え、
前記オイルポンプは、前記バランスシャフトにおける前記バランサギヤよりも前記他端部側に設けることを特徴とした内燃機関。

【請求項2】

前記クランクギヤと前記バランサギヤには、そのギヤ比が１：１のものを用いることを特徴とした請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記第１回転負荷は、前記クランクシャフトの前記一端部の回転トルクを駆動輪側に伝える変速機であり、
前記第２回転負荷は、前記クランクシャフトの前記他端部から回転トルクが伝達されて、補機及びカムシャフトを駆動させる動力伝達機構であることを特徴とした請求項１又は２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記バランスシャフトは、変速機用オイルポンプを駆動させるポンプ駆動軸と同じ軸径であることを特徴とした請求項３に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関においては、その気筒数と気筒配列に応じて発生する振動を抑えるべく、クランクシャフトの回転に連動させて慣性偶力を打ち消すための所謂バランスシャフトが備えられている。例えば、下記の特許文献１には、この種の内燃機関について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５４－２８９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の内燃機関におけるクランクシャフトの回転トルクは、一端部から変速機に伝えられ、かつ、他端部から補機やカムシャフトに伝えられる。一方、バランスシャフトにおいては、クランクシャフトの回転トルクが歯車群を介して伝えられる。このため、従来の内燃機関では、クランクシャフトに対してバランスシャフトが軽負荷での回転体となり、その相互間の歯車群で歯打ち音が発生してしまう可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、クランクシャフトとバランスシャフトの間の歯車群での歯打ち音の発生を抑制し得る内燃機関を提供することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成する為、本発明は、一端部から第１回転負荷に回転トルクを伝達し、かつ、他端部から第２回転負荷に回転トルクを伝達するクランクシャフトと、前記クランクシャフトの前記一端部に同心上に設けたクランクギヤと、一端部を前記第１回転負荷側に配置すると共に他端部を前記第２回転負荷側に配置して、前記クランクシャフトに並べたバランスシャフトと、前記バランスシャフトの前記一端部に同心上に設け、前記クランクギヤに噛み合わせたバランサギヤと、機関内でオイルを供給するオイルポンプと、を備え、前記オイルポンプは、前記バランスシャフトにおける前記バランサギヤよりも前記他端部側に設けることを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る内燃機関は、クランクギヤとバランサギヤの間での歯打ち音の発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の内燃機関について説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明に係る内燃機関の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0010】

［実施形態］
本発明に係る内燃機関は、クランクシャフトで発生する振動を低減させるためのバランスシャフトを備え、その相互間が歯車群で繋がれているものである。よって、この内燃機関については、その範疇にあるものであれば、直列型やＶ型等の気筒配列の型式、その気筒数を問わない。つまり、この内燃機関は、歯車群でクランクシャフトに繋がれたバランスシャフトを備えるものであれば、単気筒であってもよく、直列型等の複数の気筒が配列されたものであってもよい。

【0011】

本発明に係る内燃機関の実施形態の１つを図１に基づいて説明する。

【0012】

図１に示す符号１は、本実施形態の内燃機関を示す。ここで示す内燃機関１は、複数の気筒を備える直列型レイアウトを採るものである。ここでは、直列３気筒の内燃機関１を例示する。

【0013】

この内燃機関１は、図示しないが、筒内に空気を供給する吸気経路と、筒内への吸入空気量や吸気タイミングを調整する吸気バルブと、筒内に直接的又は間接的に燃料を供給するインジェクタと、筒内の燃焼ガスによって往復動するピストンと、ピストンの往復動に連動して往復動するコネクティングロッドと、筒内の燃焼後のガスを排出させる排気経路と、そのガスの排気タイミングを調整する排気バルブと、吸気バルブや排気バルブを駆動させる少なくとも１本のカムシャフトと、を備える。更に、この内燃機関１は、コネクティングロッドの往復動を回転運動に変えて出力トルク（回転トルク）を出力させるクランクシャフト１０と、このクランクシャフト１０に対して同心上に設けたクランクギヤ２０と、機関始動時にクランクギヤ２０を軸周りに回転させるスタータモータ（図示略）と、を備える。また更に、この内燃機関１は、少なくとも１つの補機（オルタネータ、ウォーターポンプ等）３０を備え、かつ、この補機３０とカムシャフトを駆動させる動力伝達機構４０を備える。

【0014】

この内燃機関１は、クランクシャフト１０の一端部１０ａから第１回転負荷に回転トルクを伝達し、かつ、クランクシャフト１０の他端部１０ｂから第２回転負荷に回転トルクを伝達する。例えば、この内燃機関１は、動力源として自動車等の車両に搭載される。この車両においては、内燃機関１の出力トルク（回転トルク）が変速機５００等を介して駆動輪（図示略）に伝達され、かつ、その出力トルクで補機３０とカムシャフトを駆動させる。よって、ここでは、クランクシャフト１０の一端部１０ａの回転トルクを駆動輪側に伝える変速機５００が第１回転負荷となる。そして、ここでは、補機３０及びカムシャフトと、クランクシャフト１０の他端部１０ｂから回転トルクが伝達されて、補機３０及びカムシャフトを駆動させる動力伝達機構４０とが第２回転負荷となる。

【0015】

クランクシャフト１０は、主軸１１と、この主軸１１の軸心から偏心させた位置でコネクティングロッドのビッグエンドを回転自在に軸支する気筒毎のクランクピン１２と、を有する。このクランクシャフト１０においては、その主軸１１がクランクケース５０の軸受５１で回転自在に軸支されている。この内燃機関１においては、コネクティングロッドの往復動に伴い主軸１１を軸周りに回転させ、この主軸１１に回転トルクを発生させる。また、このクランクシャフト１０においては、主軸１１の一端部が先の一端部１０ａとなり、主軸１１の他端部が先の他端部１０ｂとなる。クランクギヤ２０は、その一端部１０ａに対して同心上に設けられている。機関始動時には、スタータモータの出力トルクをクランクギヤ２０に伝えて主軸１１を軸周りに回転させ、コネクティングロッドを往復動させる。

【0016】

このクランクシャフト１０は、一端部１０ａから変速機５００に回転トルクを伝達し、かつ、他端部１０ｂから動力伝達機構４０に回転トルクを伝達する。

【0017】

変速機５００は、手動変速機であってもよく、自動変速機であってもよく、所謂オートメイテッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）であっもてもよい。また、この変速機５００は、自動変速機の場合、有段自動変速機であってもよく、無段自動変速機であってもよい。ここで示す変速機５００は、ベルト式無段自動変速機である。

【0018】

この変速機５００は、クランクシャフト１０の一端部１０ａから出力された回転トルクを入力させるインプットシャフト５１１と、このインプットシャフト５１１に対して同心上に設けた第１ギヤ５１２と、この第１ギヤ５１２に噛み合わせる第２ギヤ５１３と、を備える。内燃機関１と変速機５００の間では、図示しないが、クランクシャフト１０の一端部１０ａとインプットシャフト５１１の一端部５１１ａが動力伝達機構（クラッチ及びフライホイール、又は、トルクコンバータ等）を介して接続される。第１ギヤ５１２は、インプットシャフト５１１の他端部５１１ｂに設ける。

【0019】

更に、この変速機５００は、第２ギヤ５１３に対して同心上に設けたプライマリシャフト５１４と、このプライマリシャフト５１４に対して同心上に設けたプライマリプーリ５１５と、このプライマリプーリ５１５と対になるセカンダリプーリ（図示略）と、セカンダリプーリに対して同心上に設けたセカンダリシャフト（図示略）と、プライマリプーリ５１５とセカンダリプーリに巻き掛けたベルト（図示略）と、を備える。この変速機５００においては、プライマリプーリ５１５側でのベルトとの接触半径とセカンダリプーリ側でのベルトとの接触半径との比（変速比）を無段階に変化させ、出力トルクをセカンダリシャフトから駆動輪側に伝達させる。

【0020】

また更に、この変速機５００は、インプットシャフト５１１の他端部５１１ｂから同軸上で延在させたポンプ駆動軸５１６と、このポンプ駆動軸５１６に対して同心上に設けたオイルポンプ（以下、「変速機用オイルポンプ」という。）５１７と、を備える。ポンプ駆動軸５１６は、インプットシャフト５１１と一緒に軸周りに回転して、変速機用オイルポンプ５１７を駆動させる。このポンプ駆動軸５１６は、その軸径がインプットシャフト５１１の軸径よりも小径のものとして形成されている。

【0021】

動力伝達機構４０は、クランクシャフト１０の他端部１０ｂに対して同心上に設けた第１スプロケット４１と、補機３０の入力軸３１に対して同心上に設けた補機３０毎の第２スプロケット４２と、カムシャフトに対して同心上に設けた第３スプロケット（図示略）と、を備える。そして、この動力伝達機構４０は、その第１スプロケット４１と第２スプロケット４２と第３スプロケットに巻き掛けて、クランクシャフト１０の回転トルクを第２スプロケット４２と第３スプロケットに伝えるタイミングチェーン４３を備える。

【0022】

この内燃機関１は、ピストンの往復動に伴いクランクシャフト１０で振動を発生させてしまうので、その振動を低減させるバランスシャフト６０を備える。このバランスシャフト６０は、クランクシャフト１０に並べて配置され、クランクケース５０の軸受５２で回転自在に軸支される。ここで示すクランクシャフト１０とバランスシャフト６０は、互いの軸方向を同じ向きに合わせて平行に並べられている。そして、バランスシャフト６０は、一端部６０ａを変速機５００側に配置すると共に、他端部６０ｂを動力伝達機構４０側に配置している。

【0023】

更に、この内燃機関１は、クランクシャフト１０の回転トルクをバランスシャフト６０に伝えるべく、このバランスシャフト６０の一端部６０ａに同心上に設け、クランクギヤ２０に噛み合わせたバランサギヤ７０を備える。例えば、この内燃機関１においては、バランスシャフト６０をクランクシャフト１０に対して等速で逆回転させることで、１次の慣性偶力を打ち消して、１次の慣性偶力振動を低減させる。そこで、クランクギヤ２０とバランサギヤ７０には、そのギヤ比が１：１のものを用いる。

【0024】

尚、内燃機関が直列２気筒レイアウトにおける所謂３６０度クランク同爆エンジンの場合、１次の慣性偶力振動を低減させるべく、クランクギヤとバランサギヤには、内燃機関１のクランクギヤ２０及びバランサギヤ７０と同じギヤ比（１：１）のものを用いる。一方、内燃機関が直列４気筒レイアウトの場合には、バランスシャフト６０をクランクシャフト１０に対して倍速で逆回転させることで、２次の慣性偶力を打ち消して、２次の慣性偶力振動を低減させる。そこで、クランクギヤ２０とバランサギヤ７０には、そのギヤ比が１：２のものを用いる。

【0025】

ここで、この内燃機関１は、機関内でオイルを供給するオイルポンプ８０を備える。このオイルポンプ８０は、バランスシャフト６０におけるバランサギヤ７０よりも他端部６０ｂ側に設け、このバランスシャフト６０の軸周りの回転に連動して駆動させる。これにより、このオイルポンプ８０は、オイルパン内のオイルを汲み上げて機関内で循環させる。ここで示すオイルポンプ８０は、バランスシャフト６０の他端部６０ｂに設けている。

【0026】

以上示したように、この内燃機関１は、変速機５００（第１回転負荷）側に配置したバランスシャフト６０の一端部６０ａに、クランクシャフト１０の回転トルクがクランクギヤ２０から伝達されるバランサギヤ７０を設け、かつ、バランスシャフト６０におけるバランサギヤ７０よりも他端部６０ｂ側｛つまり、バランサギヤ７０よりも動力伝達機構４０（第２回転負荷）側｝にオイルポンプ８０を設けている。このため、この内燃機関１においては、従来の内燃機関（クランクシャフトにオイルポンプを設けたもの）と比較して、バランスシャフト６０に掛かる負荷が従来のバランスシャフトよりも高負荷になる。よって、この内燃機関１においては、クランクギヤ２０からバランサギヤ７０に伝わる伝達トルクを上昇させることができるので、クランクギヤ２０とバランサギヤ７０の間で噛み離れが起こり難くなり、その間での歯打ち音の発生を抑えることができる。

【0027】

ところで、一端部と他端部がバランスシャフト６０とは逆に配置されたバランスシャフトを用いる場合には、動力伝達機構４０側の一端部にバランサギヤが設けられているので、クランクシャフト１０の他端部１０ｂにクランクギヤ２０を設けて、このクランクギヤ２０にバランサギヤを噛み合わせる必要がある。そして、この場合には、動力伝達機構４０側に寄せて配置されるオイルポンプ８０の位置に合わせて、このオイルポンプ８０が設けられるバランスシャフトの他端部を動力伝達機構４０側に寄せる必要がある。このため、この場合の内燃機関においては、クランクシャフト１０に比べてバランスシャフトの軸長が短くなるので、このクランクシャフト１０とバランスシャフトの間の歯車群で歯打ち音が発生してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態の内燃機関１は、バランスシャフト６０の一端部６０ａを変速機５００（第１回転負荷）側に配置し、かつ、バランスシャフト６０の他端部６０ｂを動力伝達機構４０（第２回転負荷）側に配置しているので、一端部と他端部が逆に配置されたバランスシャフトと比較して、バランスシャフト６０を変速機５００と動力伝達機構４０の間で延在させることができる。換言するならば、この内燃機関１は、そのようなバランスシャフト６０の配置によって、クランクシャフト１０と同等の長さにまでバランスシャフト６０の軸長を延ばすことができる。従って、本実施形態の内燃機関１は、この点からも、クランクギヤ２０とバランサギヤ７０の間での歯打ち音の発生を抑えることができる。

【0028】

また、クランクシャフト１０は、その強度等を確保するために小径化が難しい。このため、従来の内燃機関においては、クランクシャフトの軸径に合わせた用意したオイルポンプをそのクランクシャフトに組み付けている。これに対して、本実施形態の内燃機関１は、クランクシャフト１０よりも軸径の小さいバランスシャフト６０にオイルポンプ８０を設ける。このため、この内燃機関１においては、バランスシャフト６０の軸径又はバランスシャフト６０の他端部６０ｂの軸径を変速機５００のポンプ駆動軸５１６の軸径と同じ大きさに形成することによって、オイルポンプ８０と変速機用オイルポンプ５１７の共用化が可能になる。例えば、ここでは、バランスシャフト６０の他端部６０ｂとオイルポンプ８０をスプライン嵌合させ、かつ、ポンプ駆動軸５１６と変速機用オイルポンプ５１７をスプライン嵌合させる。よって、ここでは、バランスシャフト６０の他端部６０ｂとポンプ駆動軸５１６におけるポンプ結合部を同形状のスプライン軸形状に形成し、共用のオイルポンプ（オイルポンプ８０、変速機用オイルポンプ５１７）のロータにスプライン軸が嵌め込まれる嵌合部を設ける（図示略）。

【符号の説明】

【0029】

１ 内燃機関
１０ クランクシャフト
１０ａ 一端部
１０ｂ 他端部
２０ クランクギヤ
３０ 補機（第２回転負荷）
４０ 動力伝達機構（第２回転負荷）
６０ バランスシャフト
６０ａ 一端部
６０ｂ 他端部
７０ バランサギヤ
８０ オイルポンプ
５００ 変速機（第１回転負荷）
５１６ ポンプ駆動軸
５１７ 変速機用オイルポンプ

【図1】