JP6794673B2 - エンジン装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのピストンの慣性力を低減させるためのバランサを備えるエンジン装置に関する。

従来、エンジンにバランサ（不釣合い重り）を備え、バランサを回転させることにより発生する慣性力により、ピストンによる慣性力を低減させるようにする技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

バランサは、エンジンのケースにベアリングを介して回転可能に支持されている。例えば、バランサを支持するベアリングとしては、アウターレースと、インナーレースと、ボール、コロ等の転動体とを有するベアリングなどが用いられる。

このようなベアリングを用いて、バランサをエンジンのケースに支持させる場合には、アウターレースとインナーケースとの位置関係により、ベアリングの回転抵抗が変わり、ベアリングに支持されているバランサの回転トルクが大きく変わってくる。バランサの回転トルクは、エンジンの出力を利用しているものであり、エンジンの効率を向上するためには、バランサの回転トルクを小さくすることが好ましい。このため、アウターレースと、インナーレースとの位置調整が重要となっている。

アウターレースとインナーレースとの位置調整は、例えば、ベアリング（ここでは、アウターレース）の軸方向の位置を規制するベアリング固定蓋との間に配置するシムの厚さを調整することで行われている。

特開２０１２−１２７４２４号公報

上述のように、バランサを支持するベアリングのアウターレースとインナーレースとの位置関係を調整する場合には、シムの厚さを調整する必要がある。

シムの厚さが適切であるか否かは、シムを装着した後、ベアリング固定蓋をエンジンのケースに装着し、バランサの回転の状態を確認して初めて把握することができる。

このため、使用したシムの厚さが適切でない場合には、ベアリング固定蓋を外して、シムの厚さを変更し、その後、バランサの回転の状態を確認する一連の作業を繰り返し実行しなければならず、手間がかかるという問題がある。

また、適切な厚さのシムを組み込んだとしても、エンジンを運転させていくにしたがって、エンジンの状態が変わってきてしまい、ベアリングの状態が適切でない状態となってしまう場合もある。このような場合においても、上記同様にシムを交換するためには、手間がかかるという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バランサを支持するベアリングの状態を容易且つ適切に調整することのできる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係るエンジン装置は、クランクシャフトから伝達される駆動力により、エンジンの振動を抑制するために回転可能なバランサと、バランサの周囲に配置されるインナーレースと、インナーレースの外周側に配置される転動体と、インナーレースの外周側に転動体を介して配置されるアウターレースとを有し、バランサをエンジンケースに回転可能に支持するベアリングと、ベアリングのバランサの回転軸方向の一端側の位置を規制するように、エンジンケースに固定されるベアリング固定蓋と、ベアリング固定蓋のベアリングのアウターレースの一端側となる位置に、先端部のバランサ回転軸方向の位置を調整可能に螺合されるねじ部材と、を備える。

また、上記エンジン装置において、ねじ部材を複数有するようにしてもよい。

また、上記エンジン装置において、それぞれのねじ部材の一端側に設けられるねじ側ギヤと、複数のねじ側ギヤのすべてと噛合可能な共通ギヤと、を更に備えるようにしてもよい。

また、上記エンジン装置において、ねじ側ギヤは、ねじ部材の一端側に着脱可能となっていてもよい。

また、上記エンジン装置において、ねじ部材は、円盤または円環状の部材であり、アウターレース側の面が、アウターレースの一端側の面の少なくとも一部の全周に対して一端側となる面であってもよい。

また、上記エンジン装置において、ベアリング固定蓋は、円筒状の円筒部分を有し、円筒部分の内周面に第１ねじ溝が形成されており、ねじ部材は、円盤または円環状の部材であり、ねじ部材の外周面には、ベアリング固定蓋の第１ねじ溝と螺合する第２ねじ溝が形成されていてもよい。

また、上記エンジン装置において、ねじ部材は、円環状の部材であり、内周部分には、第１歯が形成されており、第１歯と係合する第２歯が形成された歯車部と、歯車部と接続され、ベアリング固定蓋の貫通孔を通ってベアリング固定蓋の一端側まで突出する軸部と、を有するねじ部材回転部材を更に備えるようにしてもよい。

本発明によれば、バランサを支持するベアリングの状態を容易且つ適切に調整することができる。

図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の一部断面図である。図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の側面図である。 本発明の第１実施形態に係るエンジン装置のクランクシャフトの軸に沿った面での一部断面図である。 本発明の第１実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。 図４（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによるベアリングの位置の調整を説明する図である。図４（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによる調整を行うためのねじ調整機構の上面図である。図４（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによる調整を行うためのねじ調整機構の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明のいくつかの実施形態に係るエンジン装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の一部断面図である。図１（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るエンジン装置の側面図である。

エンジン装置１は、内燃機関の一例としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０を備える。エンジン１０は、ピストン１５を往復移動可能に収容するシリンダが設けられたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に図示しないボルトによって固定されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下部に取り付けられたエンジンケースの一例としてのクランクケース１３と、クランクケース１３の下部に取り付けられ、エンジン１０の各部を潤滑する潤滑油を貯溜するオイルパン１４とを備えている。なお、図１（Ａ）では、一気筒のみを示しているが、エンジン１０は、単気筒であっても、複数気筒であってもよい。

シリンダブロック１１及びクランクケース１３は、クランクシャフト１７を回転可能に支持している。クランクシャフト１７は、コネクティングロッド１６を介してピストン１５と連結されている。

クランクケース１３には、クランクシャフト１７の軸方向と平行な軸を回転軸とする１対のバランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）が回転可能に支持されている。

クランクシャフト１７の一端には、図１（Ｂ）に示すように、出力ギヤ３０が一体回転可能に接続されている。また、一方のバランサ２０Ａの一端には、入力ギヤ３２及び出力ギヤ３３が一体回転可能に接続され、他方のバランサ２０Ｂの一端には、出力ギヤ３３と噛合う入力ギヤ３４が一体回転可能に接続されている。

クランクシャフト１７に接続された出力ギヤ３０と、バランサ２０Ａの入力ギヤ３２とは、双方と噛合うアイドルギヤ３１を介して、駆動力を伝達可能になっている。出力ギヤ３０、アイドルギヤ３１、及び入力ギヤ３２は、バランサ２０Ａの回転数が、クランクシャフト１７の回転数の１倍となるように設定されている。また、入力ギヤ３４及び出力ギヤ３３は、バランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）の回転数が同じになるように設定されている。

このような構成により、クランクシャフト１７が時計回り方向に回転すると、出力ギヤ３０及びアイドルギヤ３１、入力ギヤ３２を介して、一方のバランサ２０Ａが時計回り方向にクランクシャフト１７の回転数の１倍で回転する。また、出力ギヤ３３及び入力ギヤ３４を介して、他方のバランサ２０Ｂが、半時計回り方向にバランサ２０Ａと同じ回転数で回転する。このように、１対のバランサ２０（２０Ａ，２０Ｂ）が、回転するので、ピストン１５の上下方向の慣性力がバランサ２０の慣性力により打ち消される（完全に打ち消される又は低減される）こととなる。

次に、バランサ２０のエンジン１０への取付状態について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのクランクシャフトの軸に沿った面での一部断面図である。なお、図２には、一方のバランサ２０Ａのみを示しているが、他方のバランサ２０Ｂも、エンジン１０のクランクケース１３への取付部分の構成は、同様となっている。

バランサ２０Ａは、クランクケース１３に対して、複数（図２では、２個）のベアリング４０により回転可能に支持されている。

バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向の一端側（図面右側）のベアリング４０は、バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向及び径方向の位置をベアリング固定蓋４５により規制されている。ベアリング固定蓋４５には、ベアリング４０の後述するアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整可能な調整機構部５０が設けられている。調整機構部５０については、後述する。

バランサ２０Ａのバランサ回転軸方向の他端側（図面左側）には、入力ギヤ３２と、出力ギヤ３３とが一体回転可能に接続されている。

次に、バランサ２０のベアリング固定蓋側の取付部分及び関連する部位について詳細に説明する。

図３は、本発明の第１実施形態に係るエンジンにおけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

ベアリング４０は、バランサの外周に配置されるインナーレース４１と、インナーレース４１の外径側に配置されるアウターレース４３と、インナーレース４１とアウターレース４３との間に配置され、インナーレース４１とアウターレース４３との相対回転を容易にする転動体の一例としての円錐コロ４２とを有する。

ベアリング４０のバランサ回転軸方向外側（図３の上方）及びアウターレース４３の径方向外側には、ベアリング４０の位置を規制するベアリング固定蓋４５が設けられている。ベアリング固定蓋４５は、図示しないボルトにより、クランクケース１３に装着されている。

アウターレース４３のバランサ回転軸方向外側の面とベアリング固定蓋４５との間には、円環状のシム５１が配置される。シム５１は、例えば、鉄、アルミ、銅等によって構成されている。

ベアリング固定蓋４５のシム５１のバランサ回転軸方向外側に対応する位置には、調整機構部５０及びねじ部材の一例であるねじ７１を螺合可能であり、且つベアリング固定蓋４５を貫通するバランサ回転軸方向に延びるねじ孔４５Ａが１以上形成されている。ベアリング固定蓋４５のねじ孔４５Ａに螺合させるねじ７１は、例えば、先端部７１Ａがバランサ回転軸に垂直な平面となっている。本実施形態では、ねじ７１をねじ孔４５Ａに螺合させて、ねじ７１の回転量を調整することで、ねじ７１の先端部７１Ａをシム５１に接触させることができ、ねじ７１の先端部７１Ａのバランサ回転軸方向の位置を調整することができる。

このような構成により、ねじ７１を回転させて、先端部７１Ａのバランサ回転軸方向の位置を調整すると、ねじ７１の先端部７１Ａにより押されるシム５１のバランサ回転軸方向の位置、シム５１により押圧されるベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができる。この結果、ベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

次に、複数のねじ７１によるベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置の調整について説明する。

図４（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによるベアリングの位置の調整を説明する図である。図４（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによる調整を行うためのねじ調整機構の上面図である。図４（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る複数のねじによる調整を行うためのねじ調整機構の斜視図である。

図４（Ａ）に示す構成において、複数のねじ７１によりベアリング４０のアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整する場合には、各ねじ７１を独立して回転させ、各ねじ７１の先端部７１Ａのバランサ回転軸方向の位置を高精度に合わせる必要がある。

本実施形態では、各ねじ７１の先端部７１Ａの位置を高精度に合わせるために、図４（Ｂ），図４（Ｃ）に示す構成とすることができるようになっている。

すなわち、本実施形態では、各ねじ７１の頭部７１Ｂに、ねじ側ギヤの一例としての同一のギヤ７２を着脱可能とし、各ねじ７１に取り付けられたギヤ７２と噛合う共通ギヤ７３を設けるようにしている。共通ギヤ７３には、中心からベアリング固定蓋４５側に延び、ベアリング固定蓋４５に形成された凹部４５Ｂに挿入可能な回転軸部７３Ａが固定されるとともに、中心からベアリング固定蓋４５と反対側に延び、共通ギヤ７３を回転容易にするための回転用持手部７３Ｂが取り付けられている。

このような構成によると、回転用持手部７３Ｂにより共通ギヤ７３を回転させると、共通ギヤ７３に噛合う各ギヤ７２を同じ角度だけ回転させることができ、各ギヤ７２が取り付けられたねじ７１を同じ角度だけ回転させることができる。この結果、各ねじ７１のバランサ回転軸方向の移動量を高精度に合わせることができる。なお、各ねじ７１の先端部７１Ａのバランサ回転軸方向の位置を予め合わせておく必要があるが、これは、例えば、高精度に製造された同一のねじ７１のそれぞれをベアリング固定蓋４５の各ねじ孔４５Ａに完全に取り付けた状態としておき、その状態で各ねじ７１に取り付けられたギヤ７２を共通ギヤ７３と噛合わせて、共通ギヤ７３により各ギヤ７２を、ねじ７１を抜く方向に回転させることにより実現することができる。

なお、各ねじ７１の位置を確定した後には、共通ギヤ７３や、各ねじ７１に取り付けたギヤ７２を取り外してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、ねじ７１の回転量を調整することにより、アウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整できるようにしたので、ベアリング固定蓋４５をクランクケース１３から取り外さずともベアリング４０のアウターレース４３の軸方向の位置を容易且つ適切に調整することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るエンジン装置について説明する。

本発明の第２実施形態に係るエンジン装置は、第１実施形態に係るエンジン装置とは、主に、ベアリング固定蓋４５と、調整機構部５０の構成とが異なる。

図５は、本発明の第２実施形態に係るエンジン装置におけるバランサの取付部分の周囲の断面図である。

本実施形態に係るエンジン装置においては、ベアリング固定蓋４５のバランサ回転軸方向外側近傍の内周にねじ溝４５Ｃが形成されている。

シム５１のバランサ回転軸方向外側に、略円環状のねじ部材７５が配置されている。ねじ部材７５のアウターレース４３側の面は、アウターレース４３の一端側の面の少なくとも一部の全周に対して一端側となっている。ねじ部材７５の外周には、ベアリング固定蓋４５のねじ溝４５Ｃと噛合うねじ溝７５Ａが形成されている。また、ねじ部材７５の内周には、歯（第１歯）７５Ｂが形成されている。

ベアリング固定蓋４５には、ねじ部材７５を回転させるためのねじ部材回転部材７６が回転可能に装着されている。ねじ部材回転部材７６は、ベアリング固定蓋４５のバランサ回転軸方向の面に形成された貫通孔４５Ｄに挿入され、貫通孔４５Ｄと略同じ径を有する軸部７８と、軸部７８のねじ部材７５側の端部に固定され、ねじ部材７５の歯７５Ｂと噛合う歯（第２歯）７７Ａが形成されたギヤ７７と、軸部７８の他端側に固定され、軸部７８を回転させるために使用される回転用持手部７９とを備える。本実施形態では、ベアリング固定蓋４５は、バランサ２０側と、バランサ２０と反対側との間は、貫通孔４５Ｄのみで連通するようになっているが、貫通孔４５Ｄには、略同じ径の軸部７８が挿入されるので、ベアリング固定蓋４５のバランサ２０側の空間を密封状態とすることができ、潤滑油がクランクケース１３の外部に漏れだすことを適切に防止できる。

このような構成により、ねじ部材回転部材７６の軸部７８を回転させると、軸部７８に固定されたギヤ７７が回転し、ギヤ７７と噛合うねじ部材７５が回転し、バランサ回転軸方向の位置が調整されることとなる。これにより、ねじ部材７５とシム５１を介して配置されているアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整することができ、アウターレース４３とインナーレース４１の位置関係を調整でき、結果としてベアリング４０の回転抵抗を調整でき、バランサ２０の回転トルクを調整することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジン装置１によると、ねじ部材７５を回転させてアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整できるようにしたので、ベアリング固定蓋４５をクランクケース１３から取り外さずともベアリング４０のアウターレース４３の軸方向の位置を容易且つ適切に調整することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記各実施形態では、シム５１をベアリング４０のアウターレース４３の一端側に配置させて、シム５１を介してアウターレース４３のバランサ回転軸方向の位置を調整するようにしていたが、本発明はこれに限られず、シム５１を備えずに、アウターレース４３とねじ７１、ねじ部材７５を接触させて、アウターレース４３の位置を調整するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、ねじ７１の頭部７１Ｂにギヤ７２を着脱可能としていたが、本発明はこれに限られず、ねじ７１の頭部７１Ｂをギヤ７２として形成するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、ねじ７１又はねじ部材７５の回転量を人が調整することを想定して、回転用持手部７３Ｂ、７９を備えるようにしていたが、ねじ７１又はねじ部材７５の回転量をモータ等の動力を用いて調整する場合には、回転用持手部に変えて、モータ等からの動力の入力を受けることのできる構成、例えば、ギヤとしてもよい。

また、上記第２実施形態では、ねじ部材７５を円環状としていたが、本発明はこれに限られず、ねじ部材を円盤状としてもよい。この場合には、ベアリング固定蓋４５のねじ部材のバランサ回転軸方向外側の面と対向する面の部分を貫通孔とするようにし、ねじ部材を外方から回転できるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、ベアリング４０として、円錐コロ軸受を例に示していたが、本発明はこれに限られず、インナーレースとアウターレースとが接しておらず、インナーレースとアウターレースとの軸方向の位置の調整が必要なベアリングであればよい。

また、上記実施形態では、エンジンをディーゼルエンジンとしていたが、本発明はこれに限られず、ガソリンエンジン等の燃料の異なる他のエンジンにも広く適用することが可能である。

１ エンジン装置
１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ クランクケース
１４ オイルパン
１５ ピストン
１６ コネクティングロッド
１７ クランクシャフト
２０，２０Ａ，２０Ｂ バランサ
３０ 出力ギヤ
３１ アイドルギヤ
３２ 入力ギヤ
３３ 出力ギヤ
３４ 入力ギヤ
４０ ベアリング
４１ インナーレース
４２ 円錐コロ
４３ アウターレース
４５ ベアリング固定蓋
４５Ａ 貫通孔
４５Ｂ 凹部
４５Ｃ ねじ溝
４５Ｄ 貫通孔
５０ 調整機構部
５１ シム
７１ ねじ
７２ ギヤ
７３ 共通ギヤ
７３Ａ 回転軸部
７３Ｂ 回転用持手部
７５ ねじ部材
７５Ａ ねじ溝
７５Ｂ 歯
７６ ねじ部材回転部材
７７ ギヤ
７７Ａ 歯
７８ 軸部
７９ 回転用持手部

Claims (4)

1. クランクシャフトから伝達される駆動力により、エンジンの振動を抑制するために回転可能なバランサと、
   前記バランサの周囲に配置されるインナーレースと、前記インナーレースの外周側に配置される転動体と、前記インナーレースの外周側に前記転動体を介して配置されるアウターレースとを有し、前記バランサをエンジンケースに回転可能に支持するベアリングと、
   前記ベアリングの前記バランサの回転軸方向の一端側の位置を規制するように、前記エンジンケースに装着されるベアリング固定蓋と、
   前記ベアリング固定蓋の前記ベアリングの前記アウターレースの一端側となる位置に、先端部の前記バランサの前記回転軸方向の位置を調整可能に螺合されるねじ部材と、
   複数の前記ねじ部材のそれぞれ一端側に設けられたねじ側ギヤと、
   複数の前記ねじ側ギヤのすべてと噛合可能な共通ギヤと、
   を備えるエンジン装置。
2. 前記ねじ側ギヤは、前記ねじ部材の一端側に着脱可能となっている
   請求項１に記載のエンジン装置。
3. クランクシャフトから伝達される駆動力により、エンジンの振動を抑制するために回転可能なバランサと、
   前記バランサの周囲に配置されるインナーレースと、前記インナーレースの外周側に配置される転動体と、前記インナーレースの外周側に前記転動体を介して配置されるアウターレースとを有し、前記バランサをエンジンケースに回転可能に支持するベアリングと、
   前記ベアリングの前記バランサの回転軸方向の一端側の位置を規制するように、前記エンジンケースに装着されるベアリング固定蓋と、
   前記ベアリング固定蓋の前記ベアリングの前記アウターレースの一端側となる位置に、先端部の前記バランサの前記回転軸方向の位置を調整可能に螺合されるねじ部材と、
   を備え、
   前記ベアリング固定蓋は、円筒状の円筒部分を有し、前記円筒部分の内周面に第１ねじ溝が形成されており、
   前記ねじ部材は、円盤または円環状の部材であり、前記ねじ部材の外周面には、前記ベアリング固定蓋の前記第１ねじ溝と螺合する第２ねじ溝が形成されている
   エンジン装置。
4. 前記ねじ部材は、円環状の部材であり、内周部分には、第１歯が形成されており、
   前記第１歯と係合する第２歯が形成された歯車部と、当該歯車部と接続され、前記ベアリング固定蓋の貫通孔を通って前記ベアリング固定蓋の一端側まで突出する軸部と、を有するねじ部材回転部材を更に備える
   請求項３に記載のエンジン装置。

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