JP2008151068A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、クランクシャフトと、同クランクシャフトがハブに固定されるプーリとを備え、プーリの外周部に掛け渡されるベルトを介してクランクシャフトの回転力を補機に伝達するエンジンに関する。 The present invention relates to an engine that includes a crankshaft and a pulley to which the crankshaft is fixed to a hub, and transmits the rotational force of the crankshaft to an auxiliary machine via a belt that is stretched around the outer periphery of the pulley.
一般に、エンジンのクランクシャフトにはその先端部にプーリが取り付けらており、クランクシャフトとともにプーリが回転することによりプーリの外周部に掛け渡されたベルトを介してクランクシャフトの回転力がオルタネータ等の各種補機に伝達され、これら補機が駆動されるようになっている。こうしたエンジンにあっては、エンジンの運転に伴ってプーリが振動することとなるが、プーリの振動に伴って発生する放射音がエンジン騒音の一因となっている。 In general, a crankshaft of an engine has a pulley attached to the tip of the crankshaft. When the pulley rotates together with the crankshaft, the rotational force of the crankshaft is transmitted to the outer periphery of the pulley by means of an alternator or the like. It is transmitted to various auxiliary machines, and these auxiliary machines are driven. In such an engine, the pulley vibrates with the operation of the engine, but the radiated sound generated with the vibration of the pulley contributes to the engine noise.
そこで従来は、こうしたプーリの振動に伴う放射音の低減を図るべく、例えば特許文献１に記載のエンジンなども提案されるに至っている。このエンジンでは、図１１に示されるように、プーリ５０４の外周部５４２とハブ５４１とを連結するディスク部５４３に対し、その一方の側面に対峙するように円盤状の吸音板５４４を設けるようにしている。こうした構成によれば、ディスク部５４３の振動に伴って発生した放射音が吸音板５４４によって吸収・低減されるようになり、ひいてはエンジン騒音の低減を図ることができるようになる。
このようなプーリを備えるエンジンにあっては、プーリに設けられた吸音板により確かにプーリの放射音についてその低減を図ることができるようにはなる。しかしこの場合、プーリに対し放射音を吸収させるための吸音板といった新たな部材を付加しなければならず、プーリの構成についてその複雑化を招くといった課題が生じる。 In an engine equipped with such a pulley, the sound absorption plate provided on the pulley can surely reduce the radiated sound of the pulley. However, in this case, a new member such as a sound absorbing plate for absorbing radiated sound must be added to the pulley, which causes a problem that the configuration of the pulley is complicated.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プーリの構成についてその複雑化を抑制しつつ、プーリからの放射音を低減することのできるエンジンを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine capable of reducing radiation noise from the pulley while suppressing the complexity of the pulley configuration.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本願発明者は実験を通じプーリの放射音について以下に示す知見を得た。
・エンジンの運転中にピストンが往復動する際、そのピストンからコネクティングロッドを介してクランクピンに伝達される力によってクランクジャーナルには捩り力が作用し、これによりクランクシャフトには捩り振動が発生する。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
The inventor of the present application has obtained the following knowledge about the radiated sound of the pulley through experiments.
・ When the piston reciprocates during operation of the engine, the torsional force acts on the crank journal due to the force transmitted from the piston to the crankpin via the connecting rod, which causes torsional vibration on the crankshaft. .
・一方、図１に示されるように、プーリ４は、クランクピン２２Ａ〜２２Ｄのうちプーリ４に最も近接した位置にあるクランクピン２２Ａについてその偏倚方向（Ｈ方向）並びにクランクシャフト２の回転軸方向（Ｗ方向）の双方に対し垂直な方向（Ｌ方向）において、外周部４２のうちハブ４１を中心としその両側に位置する部分４Ｒ，４Ｌが異なる位相をもって曲げ変形するモードをその固有振動モードの一つとして有している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the pulley 4 has a crank pin 22 </ b> A that is closest to the pulley 4 among the crank pins 22 </ b> A to 22 </ b> D, its displacement direction (H direction), and the rotation axis direction of the
・そして、プーリ４に最も近接した位置にあるクランクピン２２Ａと同プーリ４との間のクランクジャーナル２１Ａに捩り振動が発生すると、その捩り振動が上述したプーリ４の曲げ振動を励起してそれらが連成するようになり、プーリ４から発生する放射音の増大を招くこととなる。
When torsional vibration is generated in the
そして、本願発明者は、請求項１に記載されるように、
・プーリは、クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうちプーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びにクランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向においてハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性よりも偏倚方向においてハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性が高く設定される。
And this inventor is as described in
The pulley is a direction perpendicular to both the direction of the crank pin and the direction of the rotation axis of the crankshaft with respect to the crank pin located closest to the pulley among the crank pins provided to be offset with respect to the rotation axis of the crank shaft. The rigidity of the portions located on both sides of the hub in the biasing direction is set higher than the rigidity of the portions located on both sides of the hub.
あるいは請求項２に記載されるように、
・プーリは、クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうちプーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びにクランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向においてハブとベルトが掛け渡される外周部との間に位置する部分の肉厚よりも偏倚方向においてハブと外周部との間に位置する部分の肉厚が厚く設定される。
Alternatively, as described in
The pulley is a direction perpendicular to both the direction of the crank pin and the direction of the rotation axis of the crankshaft with respect to the crank pin located closest to the pulley among the crank pins provided to be offset with respect to the rotation axis of the crank shaft. The thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion in the biasing direction is set to be thicker than the thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion around which the belt is stretched.
といった構成を採用することにより、上述したクランクシャフトの捩り振動とプーリの曲げ振動との連成を抑制してプーリから発生する放射音を抑制することができることをプーリの形状を種々変更した実験を通じて確認した。 By adopting such a configuration, it is possible to suppress the radiated sound generated from the pulley by suppressing the coupling of the torsional vibration of the crankshaft and the bending vibration of the pulley, and through experiments in which the shape of the pulley is variously changed. confirmed.
具体的には、請求項３に記載の発明によるように、前記プーリは、環状をなす外周部と前記ハブとがその回転軸周り方向において等角度間隔に設けられる２つのスポークによって連結されるものであり、これらスポークが前記クランクピンの偏倚方向に沿って設けられるといった構成を採用することができる。 Specifically, according to the invention described in claim 3, the pulley includes an annular outer peripheral portion and the hub connected by two spokes provided at equiangular intervals in the direction around the rotation axis. It is possible to adopt a configuration in which these spokes are provided along the bias direction of the crank pin.
また、請求項４に記載の発明によるように、前記プーリは、環状をなす外周部と前記ハブとがその回転軸周り方向において等角度間隔に設けられる４つのスポークによって連結されるものであり、これらスポークのうち２つのスポークが前記クランクピンの偏倚方向に沿って設けられ、前記２つのスポークよりも剛性の低い他の２つのスポークが前記偏倚方向に対して垂直な方向に沿って設けられるといった構成を採用することもできる。 Further, according to the invention of claim 4, the pulley is configured such that an annular outer peripheral portion and the hub are connected by four spokes provided at equiangular intervals in the direction around the rotation axis. Of these spokes, two spokes are provided along the deflection direction of the crank pin, and the other two spokes having rigidity lower than the two spokes are provided along a direction perpendicular to the deflection direction. A configuration can also be adopted.
以下、プーリから発生する放射音の特性を調べるための実験、及びこの発明にかかるエンジンの第１〜第４の実施の形態を図１〜図１０を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態では直列４気筒式エンジンについて例示している。 Hereinafter, experiments for examining characteristics of radiated sound generated from a pulley and first to fourth embodiments of an engine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In this embodiment, an inline four-cylinder engine is illustrated.
まず、図１〜図３を参照して従来一般のプーリを備えるエンジンの基本構造について説明する。
図２は、図１に示す従来一般のプーリ４を備えるエンジンの構造を示した斜視図であり、特にクランクシャフトを中心とするエンジンの部分構造を示した部分斜視図である。
First, the basic structure of an engine having a conventional pulley will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a perspective view showing a structure of an engine including the conventional general pulley 4 shown in FIG. 1, and is a partial perspective view showing a partial structure of the engine centered on a crankshaft.
図２に示されるように、エンジンは、クランクシャフト２、クランクシャフト２の先端部に取り付けられたプーリ４、シリンダ１０内において往復動可能に配設されるピストン６、同ピストン６とクランクシャフト２とを駆動連結するためのコネクティングロッド８を含んで構成されている。なお、図２では便宜上、１つのシリンダ１０に対応するピストン６及びコネクティングロッド８のみが図示されているが、実際には、エンジンには他の３つのシリンダに対応するピストン及びコネクティングロッドが配設されている。
As shown in FIG. 2, the engine includes a
クランクシャフト２は、その回転軸であるクランクジャーナル２１、同クランクジャーナル２１に対し偏倚して、且つ各シリンダ１０のピストン６に対応して設けられるクランクピン２２Ａ〜２２Ｄ、及びこれらクランクピン２２Ａ〜２２Ｄとクランクジャーナル２１を挟んで反対側に突設されるバランスウェイト２３Ａ〜２３Ｄを備えている。
The
図３は、プーリの断面構造を示した断面図である。
図３に示されるように、プーリ４の中心部には、円柱形状に形成されてクランクシャフト２の先端部に同プーリ４を取り付けるためのハブ４１が設けられている。また、ハブ４１の外周面には円盤状のディスク部４３を介して環状の外周部４２が設けられている。外周部４２は、その外周面にベルトが掛け渡される溝部を有する外環部４２Ａ、ディスク部４３に連結される内環部４２Ｂ、及びこれら外環部４２Ａの内周面と内環部４２Ｂの外周面との間に設けられるダンパ部４２Ｃを備えている。なお、このダンパ部４２Ｃは例えばゴムなどの弾性部材によって形成されている。
FIG. 3 is a sectional view showing a sectional structure of the pulley.
As shown in FIG. 3, a
こうした構成において、エンジンの運転に際し燃焼室内にて混合気の燃焼エネルギが発生すると、ピストン６にはこれをクランクシャフト２側に往動させる力が作用する。そして、ピストン６を往動させる力がコネクティングロッド８を介してクランクピン２２Ａ〜２２Ｄに伝達されると、クランクシャフト２はクランクジャーナル２１を回転中心として回転駆動される。また、クランクシャフト２とともにプーリ４が回転駆動されるため、プーリ４の外周部４２に掛け渡されるベルトを介して各種補機が駆動されることとなる。
In such a configuration, when the combustion energy of the air-fuel mixture is generated in the combustion chamber during the operation of the engine, a force that moves the
次に、プーリから発生する放射音の特性を調べるための実験の方法及びその結果、並びにその実験結果に基づいて本願発明者が得た知見について説明する。
まず、図１に示す従来一般のプーリ４を備えるエンジンにおいて、その回転速度が「１８００ｒｐｍ」である場合、同回転速度が「２０００ｒｐｍ」である場合についてプーリ４から発生する放射音の音圧レベルを測定した。
Next, an experiment method for examining the characteristics of the radiated sound generated from the pulley, the result thereof, and the knowledge obtained by the present inventor based on the experiment result will be described.
First, in the engine having the conventional general pulley 4 shown in FIG. 1, when the rotational speed is “1800 rpm”, the sound pressure level of the radiated sound generated from the pulley 4 when the rotational speed is “2000 rpm” is set. It was measured.
図４はプーリ４から発生する放射音の音圧レベルを測定した結果である。なお、図４（ａ）は、エンジンの回転速度が「１８００ｒｐｍ」であるときの音圧レベルと周波数との関係を示したグラフであり、図４（ｂ）は、エンジンの回転速度が「２０００ｒｐｍ」であるときの音圧レベルと周波数との関係を示したグラフである。 FIG. 4 shows the result of measuring the sound pressure level of the radiated sound generated from the pulley 4. 4A is a graph showing the relationship between the sound pressure level and the frequency when the engine rotation speed is “1800 rpm”, and FIG. 4B is a graph showing the engine rotation speed of “2000 rpm”. Is a graph showing the relationship between the sound pressure level and the frequency.
図４（ａ）に示されるように、エンジンの回転速度が「１８００ｒｐｍ」であるときには、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における音圧レベルが他の周波数領域に比べて高くなっている。また、図４（ｂ）に示されるように、エンジンの回転速度が「２０００ｒｐｍ」であるときにおいても、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における音圧レベルが他の周波数領域に比べて高くなっている。 As shown in FIG. 4A, when the rotational speed of the engine is “1800 rpm”, the sound pressure level in the frequency region of 2.0 kHz to 2.2 kHz is higher than that in the other frequency regions. Further, as shown in FIG. 4B, even when the engine speed is “2000 rpm”, the sound pressure level in the frequency range of 2.0 kHz to 2.2 kHz is higher than in other frequency regions. It has become.
これらの実験結果から、プーリから発生する放射音のうち２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数成分を低減することがプーリの放射音を抑制する上で有効であるといえる。
そこで、次に図１に示す従来一般のプーリ４を備えるエンジンについて、以下の加振実験を行うことでその振動のイナータンスレベル及び位相を測定した。
From these experimental results, it can be said that reducing the frequency component of 2.0 kHz to 2.2 kHz among the radiated sound generated from the pulley is effective in suppressing the radiated sound of the pulley.
Then, the inertance level and phase of the vibration were measured by performing the following vibration experiment on the engine including the conventional pulley 4 shown in FIG.
この実験ではまず、クランクピン２２Ａ〜２２Ｄのうちプーリ４に最も近接した位置にあるクランクピン２２Ａ（図１に示す点Ｓ）を、クランクピン２２Ａの偏倚方向（図１に示すＨ方向）並びにクランクシャフト２の回転軸方向（図１に示すＷ方向）の双方に対し垂直な方向（図１に示すＬ方向）に加振したときの同点ＳのＬ方向における振動（振動Ａ１）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
In this experiment, first, among the crank pins 22A to 22D, the
次に、プーリ４（図１に示す点Ｔ）をＷ方向に加振したときの同点ＴのＷ方向における振動（振動Ｂ１）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
更に、クランクピン２２Ａ（図１に示す点Ｓ）をＬ方向に加振したときのプーリ４（図１に示す点Ｔ）のＷ方向における振動（振動Ｃ１）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
Next, the inertance level and phase of vibration (vibration B1) in the W direction at the same point T when the pulley 4 (point T shown in FIG. 1) was vibrated in the W direction were measured.
Further, the inertance level and phase of vibration (vibration C1) in the W direction of the pulley 4 (point T shown in FIG. 1) when the
図５は、上記加振実験の実験結果を示している。なお図５（ａ）は、上記各振動のイナータンスレベルと周波数との関係を示したグラフであり、図５（ｂ）は、上記各振動の位相と周波数との関係を示したグラフである。また、図５（ａ），図５（ｂ）において、実線は振動Ａ１の測定結果を、破線は振動Ｂ１の測定結果を、一点鎖線は振動Ｃ１の測定結果をそれぞれ示している。 FIG. 5 shows the experimental results of the vibration experiment. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the inertance level and frequency of each vibration, and FIG. 5B is a graph showing the relationship between the phase and frequency of each vibration. . 5A and 5B, the solid line indicates the measurement result of the vibration A1, the broken line indicates the measurement result of the vibration B1, and the alternate long and short dash line indicates the measurement result of the vibration C1.
図５（ａ）に示されるように、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における振動Ｃ１のイナータンスレベルは、他の周波数領域に比べて高くなっている。また、図５（ｂ）に示されるように、上記周波数領域（２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚ）においては、振動Ａ１の位相と振動Ｂ１の位相とが一致している。 As shown in FIG. 5A, the inertance level of the vibration C1 in the frequency region of 2.0 kHz to 2.2 kHz is higher than that in other frequency regions. Further, as shown in FIG. 5B, in the frequency range (2.0 kHz to 2.2 kHz), the phase of the vibration A1 and the phase of the vibration B1 are the same.
これらの結果から、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域において振動Ｃ１のイナータンスレベルが他の周波数領域に比べて高くなっているのは、振動Ａ１の位相と、振動Ｂ１の位相とが一致していることによるものであると考えられる。 From these results, the inertance level of the vibration C1 is higher in the frequency range of 2.0 kHz to 2.2 kHz than in the other frequency regions because the phase of the vibration A1 and the phase of the vibration B1 are equal. It is thought that this is due to what we are doing.
ところで、前述したように、エンジンの運転中にピストン６が往復動する際、そのピストン６からコネクティングロッド８を介してクランクシャフト２に伝達される力によってクランクジャーナル２１には図１に示すＰ方向に捩り力が作用し、これによりクランクシャフト２には捩り振動が発生する。
By the way, as described above, when the
一方、図１に示されるように、プーリ４は、Ｌ方向において、外周部４２のうちハブ４１を中心としその両側に位置する部分４Ｌ，４Ｒが異なる位相をもって曲げ変形するモードをその固有振動モードの一つとして有していることも前述したとおりである。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the pulley 4 has a mode in which the
ここで、クランクシャフト２のうちプーリ４とクランクピン２２Ａとの間に位置するクランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動が、上記加振実験における振動Ａに相当するものであり、プーリ４の曲げ振動が上記加振実験における振動Ｂに相当するものであるとする。そうしてみると、上記加振実験の結果から、クランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動（振動Ａ１）の位相と、プーリの曲げ振動（振動Ｂ１）の位相とが一致していること、すなわちクランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動がプーリ４の曲げ振動を励起してそれらが連成するようになることが、プーリ４から発生する放射音の増大を招く主要因といえる。換言すれば、クランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動（振動Ａ１）の位相と、プーリの曲げ振動（振動Ｂ１）の位相とが一致しないようにすることができれば、クランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動がプーリ４の曲げ振動を励起してそれらが連成することを抑制することができ、プーリ４から発生する放射音を抑制することができるといえる。
Here, the torsional vibration acting on the
そこで、プーリの形状を種々変更するとともに、これらプーリを備えるエンジンについて、上記加振実験を行うことでその振動のイナータンスレベル及び位相を測定した。
次に、上記加振実験の対象となった複数のプーリのうち放射音の抑制効果を得ることのできた代表的な４つのプーリの構造について説明する。
Therefore, the shape of the pulley was changed variously, and the inertance level and phase of the vibration were measured by performing the above-described vibration experiment on the engine including these pulleys.
Next, a description will be given of the structure of four typical pulleys that have been able to obtain the effect of suppressing radiated sound among the plurality of pulleys subjected to the excitation experiment.
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１〜第４の実施の形態におけるプーリの構造を示した斜視図である。
図６（ａ）に示されるように、第１の実施の形態におけるプーリ１０４は、基本的には図１に示す従来一般のプーリ４と同様の構成を備えているが、ハブ１４１と外周部１４２とが２つのスポーク１４５，１４６によって連結されている点が異なっている。これらスポーク１４５，１４６はプーリ４の回転軸周り方向において等角度（１８０°）間隔に設けられている。また、プーリ１０４はこれらスポーク１４５，１４６がＨ方向に沿うようにクランクシャフト２に取り付けられる。
FIG. 6A to FIG. 6D are perspective views showing the structure of pulleys in the first to fourth embodiments.
As shown in FIG. 6A, the
図６（ｂ）に示されるように、第２の実施の形態におけるプーリ２０４は、基本的には第１の実施の形態におけるプーリ１０４と同様の構成を備えているが、スポーク２４５，２４６のＷ方向における厚さが第１の実施の形態におけるプーリ４のスポーク１４５，１４６に比べて大きくされている点が異なっている。具体的には、スポーク２４５，２４６のＷ方向における厚さは、スポーク１４５，１４６の２倍に設定されている。
As shown in FIG. 6B, the
図６（ｃ）に示されるように、第３の実施の形態におけるプーリ３０４は、基本的には第１の実施の形態におけるプーリ４と同様の構成を備えているが、第１の実施の形態におけるスポーク１４５，１４６に相当するスポーク３４５，３４６に加えて、ハブ３４１と外周部３４２とを連結する２つのスポーク３４７，３４８を有している点が異なっている。この２つのスポーク３４７，３４８の幅（図６（ｃ）においてＨ方向の長さ）は、他の２つのスポーク３４５，３４６の幅（図６（ｃ）においてＬ方向の長さ）よりも短く設定されている。これらスポーク３４７，３４８及びスポーク３４５，３４６はプーリ３０４の回転軸周り方向において等角度（９０°）間隔に設けられている。また、プーリ３０４はこれらスポーク３４７，３４８がＬ方向に沿うように、そしてスポーク３４５，３４６がＨ方向に沿うようにクランクシャフト２に取り付けられる。
As shown in FIG. 6C, the
図６（ｄ）に示されるように、第４の実施の形態におけるプーリ４０４は、基本的には第３の実施の形態におけるプーリ３０４と同様の構成を備えているが、スポーク４４７，４４８のＷ方向における厚さが第３の実施の形態におけるスポーク３４７，３４８よりも小さくなっている点が異なっている。具体的には、スポーク４４７，４４８のＷ方向における厚さは、スポーク３４７，３４８の１／２倍に設定されている。
As shown in FIG. 6D, the
図７は、図６（ａ）に示す第１の実施の形態におけるプーリ１０４をクランクシャフト２に取り付けたときのエンジンの部分構造を示した斜視図である。なお、図７においてプーリ４以外の構成は図１に示す構成と同一である。
FIG. 7 is a perspective view showing a partial structure of the engine when the
次に図７に示す第１の実施の形態におけるプーリ４を備えるエンジンについて、以下の加振実験を行うことでその振動のイナータンスレベル及び位相を測定した。
この実験においてもまず、クランクピン２２Ａ〜２２Ｄのうちプーリ１０４に最も近接した位置にあるクランクピン２２Ａ（図７に示す点Ｓ）を、クランクピン２２Ａの偏倚方向（図７に示すＨ方向）並びにクランクシャフト２の回転軸方向（図７に示すＷ方向）の双方に対し垂直な方向（図７に示すＬ方向）に加振したときの同点ＳのＬ方向における振動（振動Ａ２）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
Next, the inertance level and phase of the vibration were measured by conducting the following vibration experiment on the engine including the pulley 4 in the first embodiment shown in FIG.
Also in this experiment, first, among the crank pins 22A to 22D, the
次に、プーリ１０４（図７に示す点Ｔ）をＷ方向に加振したときの同点ＴのＷ方向における振動（振動Ｂ２）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
更に、クランクピン２２Ａ（図７に示す点Ｓ）をＬ方向に加振したときのプーリ４（図７に示す点Ｔ）のＷ方向における振動（振動Ｃ２）のイナータンスレベル及び位相を測定した。
Next, the inertance level and phase of vibration (vibration B2) in the W direction at the same point T when the pulley 104 (point T shown in FIG. 7) was vibrated in the W direction were measured.
Further, the inertance level and phase of vibration (vibration C2) in the W direction of the pulley 4 (point T shown in FIG. 7) when the
図８は、上記加振実験の実験結果を示している。なお図８（ａ）は、上記各振動のイナータンスレベルと周波数との関係を示したグラフであり、図８（ｂ）は、上記各振動の位相と周波数との関係を示したグラフである。また、図５（ａ），図５（ｂ）において、実線は振動Ａ２の測定結果を、破線は振動Ｂ２の測定結果を、一点鎖線は振動Ｃ２の測定結果をそれぞれ示している。 FIG. 8 shows the experimental results of the vibration experiment. FIG. 8A is a graph showing the relationship between the inertance level and frequency of each vibration, and FIG. 8B is a graph showing the relationship between the phase and frequency of each vibration. . 5A and 5B, the solid line indicates the measurement result of the vibration A2, the broken line indicates the measurement result of the vibration B2, and the alternate long and short dash line indicates the measurement result of the vibration C2.
図８（ａ）に示されるように、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における振動Ｃ２のイナータンスレベルは、図５（ａ）に示す同周波数領域におけるイナータンスレベルに比べて低くなっている。また、図８（ｂ）に示されるように、上記周波数領域（２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚ）においては、振動Ａ２の位相と振動Ｂ２の位相とが一致していない。 As shown in FIG. 8A, the inertance level of the vibration C2 in the frequency region of 2.0 kHz to 2.2 kHz is lower than the inertance level in the same frequency region shown in FIG. Yes. Further, as shown in FIG. 8B, in the frequency range (2.0 kHz to 2.2 kHz), the phase of the vibration A2 and the phase of the vibration B2 do not match.
これらの結果から、第１の実施の形態におけるプーリ１０４を図７に示すようにクランクシャフト２に対し取り付けることにより、振動Ａ２の位相と振動Ｂ２の位相とをずらすことができたといえる。すなわち、クランクジャーナル２１Ａに作用する捩り振動がプーリ１０４の曲げ振動を励起してそれらが連成することを抑制することができ、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域において、振動Ｃ２のイナータンスレベルを図５（ａ）に示す同周波数領域におけるイナータンスレベルに比べて低くすることができたといえる。
From these results, it can be said that the phase of the vibration A2 and the phase of the vibration B2 could be shifted by attaching the
次に、図７に示すプーリ１０４を備えるエンジンにおいて、その回転速度が「１８００ｒｐｍ」である場合、同回転速度が「２０００ｒｐｍ」である場合についてプーリ１０４から発生する放射音の音圧レベルを測定した。
Next, in the engine provided with the
図９はプーリ１０４から発生する放射音の音圧レベルを測定した結果である。なお、図９（ａ）は、エンジンの回転速度が「１８００ｒｐｍ」であるときの音圧レベルと周波数との関係を示したグラフであり、図９（ｂ）は、エンジンの回転速度が「２０００ｒｐｍ」であるときの音圧レベルと周波数との関係を示したグラフである。
FIG. 9 shows the result of measuring the sound pressure level of the radiated sound generated from the
図９（ａ）に示されるように、エンジンの回転速度が「１８００ｒｐｍ」であるときには、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における音圧レベルが、破線にて示す従来一般のプーリ４の音圧レベルに比べて全体的に低くなっている。また、図９（ｂ）に示されるように、エンジンの回転速度が「２０００ｒｐｍ」であるときには、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域における音圧レベルが、従来一般のプーリ４の音圧レベルに比べて全体的に低くなっている。 As shown in FIG. 9A, when the rotational speed of the engine is “1800 rpm”, the sound pressure level in the frequency range of 2.0 kHz to 2.2 kHz indicates the sound of the conventional general pulley 4 indicated by a broken line. Overall lower than the pressure level. Further, as shown in FIG. 9B, when the engine speed is “2000 rpm”, the sound pressure level in the frequency range of 2.0 kHz to 2.2 kHz is the sound pressure level of the conventional pulley 4. Overall, it is lower.
これらの実験結果から、第１の実施の形態におけるプーリ１０４を備えるエンジンでは、従来一般のプーリ４を備えるエンジンに比べてプーリから発生する放射音を抑制することができるといえる。
From these experimental results, it can be said that the engine provided with the
最後に、第１〜第４の実施の形態におけるプーリ４，２０４，３０４，４０４をそれぞれ備えるエンジンについて、上記加振実験を行うことでそれら振動のイナータンスレベルを測定した。
Finally, with respect to the engine provided with the
図１０は、上記加振実験の実験結果を示している。なお図１０において、実線は第１の実施の形態におけるプーリ１０４を備えるエンジンの測定結果を、破線は第２の実施の形態におけるプーリ２０４を備えるエンジンの測定結果を、一点鎖線は第３の実施の形態におけるプーリ３０４を備えるエンジンの測定結果を、二点鎖線は第４の実施の形態におけるプーリ４０４を備えるエンジンの測定結果をそれぞれ示している。また、図１０には従来一般のプーリ４を備えるエンジンの測定結果を併せ示している。
FIG. 10 shows the experimental results of the vibration experiment. In FIG. 10, the solid line indicates the measurement result of the engine including the
図１０に示されるように、２．０ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚの周波数領域において、第１〜第４の実施の形態におけるプーリ１０４，２０４，３０４，４０４を備えるエンジンのイナータンスレベルはいずれも、従来一般のプーリ４を備えるエンジンに比べて低くなっている。また、イナータンスレベルが低い順に、第１の実施の形態におけるプーリ１０４を備えるエンジン、第４の実施の形態におけるプーリ４０４を備えるエンジン、第３の実施の形態におけるプーリ３０４を備えるエンジン、第２の実施の形態におけるプーリ２０４備えるエンジンとなった。
As shown in FIG. 10, in the frequency range of 2.0 kHz to 2.2 kHz, the inertance level of the engine including the
これらの実験結果から、第１〜第４の実施の形態におけるプーリ１０４，２０４，３０４，４０４を備えるエンジンではいずれも、従来一般のプーリ４を備えるエンジンに比べてプーリから発生する放射音を抑制することができるといえる。
From these experimental results, the engine provided with the
なお、この発明にかかるエンジンは、上記各実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記各実施の形態では、直列４気筒式エンジンについて例示したが、この発明のエンジンはこれに限られるものではなく、他に例えば直列６気筒式エンジンや、Ｖ型６気筒式エンジンなどについても適用することはできる。
The engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in each of the above-described embodiments, and may be implemented as, for example, the following forms appropriately modified.
In each of the above embodiments, an in-line four-cylinder engine has been illustrated. However, the engine of the present invention is not limited to this. For example, an in-line six-cylinder engine, a V-type six-cylinder engine, and the like are also included. Can be applied.
・上記各実施の形態では、２本のスポーク１４５，１４６、２４５，２４６或いは２本のスポーク３４５，３４６、４４５，４４６及び２本のスポーク３４７，３４８、４４７，４４８によって、ハブ１４１，２４１，３４１，４４１と外周部１４２，２４２，３４２，４４２とを連結する構造を採用するとともに、スポーク１４５，１４６、２４５，２４６、３４５，３４６、４４５，４４６がＨ方向に沿うようにプーリ１０４，２０４，３０４，４０４をクランクシャフト２に取り付ける構成について例示したが、プーリの構成はこれに限られるものではない。他に例えば、ハブと外周部とが円盤形状のディスク部で連結されるプーリであって、Ｌ方向においてハブと外周部との間に位置するディスク部の肉厚よりも、Ｈ方向においてハブと外周部との間に位置するディスク部の肉厚が厚く設定されるものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
要するに、プーリが、クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうちプーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びにクランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向においてハブとベルトが巻回される外周部との間に位置する部分の肉厚よりも偏倚方向においてハブと外周部との間に位置する部分の肉厚が厚く設定されるものであればよい。 In short, among the crank pins provided with the pulley being deviated with respect to the rotation axis of the crank shaft, the crank pin closest to the pulley is perpendicular to both the direction of deviation and the direction of the rotation axis of the crank shaft. If the thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion in the biasing direction is set to be thicker than the thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion around which the belt is wound in the direction Good.
あるいは、プーリが、クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうちプーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びにクランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向においてハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性よりも偏倚方向においてハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性が高く設定されるものであればよい。 Alternatively, among the crank pins provided with the pulley being deviated with respect to the rotation axis of the crank shaft, the crank pin located closest to the pulley is perpendicular to both the direction of the deviation and the direction of the rotation axis of the crank shaft. The rigidity of the portions located on both sides of the hub in the biasing direction may be set higher than the rigidity of the portions located on both sides of the hub in the direction.
・上記実施の形態ではダンパ部を有するプーリ４、いわゆるダンパプーリについて例示したが、この発明のエンジンでは、ダンパ部４２Ｃを有していないプーリにおいても上記ダンパプーリと同様の特性を有しているものと推定できるため、プーリ４におけるダンパ部４２Ｃを割愛した構成を採用することも勿論できる。 In the above embodiment, the pulley 4 having the damper portion, i.e., the so-called damper pulley is illustrated. However, in the engine of the present invention, the pulley that does not have the damper portion 42C has the same characteristics as the damper pulley. Since it can be estimated, it is of course possible to adopt a configuration in which the damper portion 42C in the pulley 4 is omitted.
２…クランクシャフト、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…クランクジャーナル、
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ…クランクピン、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ…バランスウェイト、４，１０４，２０４，３０４，４０４，５０５…プーリ、４１，１４１，２４１，３４１，４４１，５４１…ハブ、４２，１４２，２４２，３４２，４４２，５４２…外周部、４２Ａ…外環部、４２Ｂ…内環部、４２Ｃ…ダンパ部、４３，５４３…ディスク部、１４５，１４６，２４５，２４６，３４５，３４６，４４５，４４６…スポーク、３４７，３４８，４４７．４４８…スポーク、６…ピストン、８…コネクティングロッド、１０…シリンダ。
2 ... crankshaft, 21, 21A, 21B, 21C, 21D ... crank journal,
22A, 22B, 22C, 22D ... crank pin, 23A, 23B, 23C, 23D ... balance weight, 4, 104, 204, 304, 404, 505 ... pulley, 41, 141, 241, 341, 441, 541 ... hub, 42, 142, 242, 342, 442, 542 ... outer peripheral part, 42A ... outer ring part, 42B ... inner ring part, 42C ... damper part, 43, 543 ... disk part, 145, 146, 245, 246, 345, 346 , 445, 446 ... spoke, 347, 348, 447.448 ... spoke, 6 ... piston, 8 ... connecting rod, 10 ... cylinder.
Claims (4)
前記プーリは、前記クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうち前記プーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びに前記クランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向において前記ハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性よりも前記偏倚方向において前記ハブを挟んでその両側に位置する部分の剛性が高く設定されてなる
ことを特徴とするエンジン。 In an engine comprising a crankshaft and a pulley to which the crankshaft is fixed to a hub, and transmitting the rotational force of the crankshaft to an auxiliary machine via a belt stretched around the outer periphery of the pulley,
The pulley has a crank pin located at a position closest to the pulley among crank pins provided to be deviated with respect to the rotation axis of the crank shaft, both in the direction of the deviation and in the rotation axis direction of the crank shaft. The engine is characterized in that the rigidity of the portions positioned on both sides of the hub in the biasing direction is set higher than the rigidity of the portions positioned on both sides of the hub in the vertical direction.
前記プーリは、前記クランクシャフトの回転軸に対し偏倚して設けられるクランクピンのうち前記プーリに最も近接した位置にあるクランクピンについてその偏倚方向並びに前記クランクシャフトの回転軸方向の双方に対して共に垂直な方向において前記ハブと前記ベルトが掛け渡される外周部との間に位置する部分の肉厚よりも前記偏倚方向において前記ハブと前記外周部との間に位置する部分の肉厚が厚く設定されてなる
ことを特徴とするエンジン。 In an engine comprising a crankshaft and a pulley to which the crankshaft is fixed to a hub, and transmitting the rotational force of the crankshaft to an auxiliary machine via a belt stretched around the outer periphery of the pulley,
The pulley has a crank pin located at a position closest to the pulley among crank pins provided to be deviated with respect to the rotation axis of the crank shaft, both in the direction of the deviation and in the rotation axis direction of the crank shaft. The thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion in the biasing direction is set to be thicker than the thickness of the portion located between the hub and the outer peripheral portion around which the belt is stretched in the vertical direction. An engine characterized by being made.
前記プーリは、環状をなす外周部と前記ハブとがその回転軸周り方向において等角度間隔に設けられる２つのスポークによって連結されるものであり、これらスポークが前記クランクピンの偏倚方向に沿って設けられる
ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The pulley has an annular outer peripheral portion and the hub connected by two spokes provided at equiangular intervals in the direction around the rotation axis, and these spokes are provided along the bias direction of the crank pin. An engine characterized by being able to.
前記プーリは、環状をなす外周部と前記ハブとがその回転軸周り方向において等角度間隔に設けられる４つのスポークによって連結されるものであり、これらスポークのうち２つのスポークが前記クランクピンの偏倚方向に沿って設けられ、前記２つのスポークよりも剛性の低い他の２つのスポークが前記偏倚方向に対して垂直な方向に沿って設けられる
ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The pulley has an annular outer peripheral portion and the hub connected by four spokes provided at equiangular intervals in the direction around the rotation axis, and two of the spokes are biased by the crank pin. The other two spokes provided along the direction and having lower rigidity than the two spokes are provided along a direction perpendicular to the deviation direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006341464A JP2008151068A (en) | 2006-12-19 | 2006-12-19 | Engine |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106567885A (en) * | 2016-11-14 | 2017-04-19 | 无锡市乾泰金属构件厂 | High strength durable automobile crankshaft |
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2006
- 2006-12-19 JP JP2006341464A patent/JP2008151068A/en active Pending
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