JP2023179040A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク軸を備えるエンジンに関する。 The present invention relates to an engine equipped with a crankshaft.
エンジンに設けられるクランク軸の振動を低減するため、エンジンにはダイナミックダンパ等のダンパが取り付けられている(特許文献1-4参照)。
In order to reduce vibrations of a crankshaft provided in an engine, a damper such as a dynamic damper is attached to the engine (see
ところで、エンジンには様々な部品が装着されることから、ダンパの取付スペースを確保することが困難となっている。このため、エンジンに取り付けられるダンパには、制振性能の確保とともに小型化が求められていた。すなわち、制振性能の確保とともに小型化を達成するためには、ダンパの制振性能を高めることが求められている。 By the way, since various parts are attached to an engine, it is difficult to secure a space for mounting a damper. For this reason, dampers attached to engines are required to have sufficient vibration damping performance and be downsized. That is, in order to ensure vibration damping performance and achieve miniaturization, it is required to improve the vibration damping performance of the damper.
本発明の目的は、ダンパの制振性能を高めることである。 An object of the present invention is to improve the damping performance of a damper.
一実施形態のエンジンは、クランク軸を備えるエンジンであって、前記クランク軸のジャーナルを回転可能に支持するエンジン本体と、前記エンジン本体に取り付けられ、オイルを貯留するオイルパンと、前記エンジン本体に取り付けられるロッド部と、前記ロッド部の先端に設けられるマス部と、を備えるダンパと、を有し、前記マス部は前記オイルパンに収容されており、前記マス部の下端はアイドリング中のオイルレベルよりも下方に位置している。 An engine according to one embodiment is an engine that includes a crankshaft, and includes an engine body that rotatably supports a journal of the crankshaft, an oil pan that is attached to the engine body and stores oil, and an oil pan that is attached to the engine body and that stores oil. A damper includes a rod portion to which the damper is attached, and a mass portion provided at the tip of the rod portion, the mass portion is housed in the oil pan, and the lower end of the mass portion is configured to absorb oil during idling. It is located below the level.
本発明の一態様によれば、エンジン本体に取り付けられるロッド部と、ロッド部の先端に設けられるマス部と、を備えるダンパを有している。ダンパのマス部はオイルパンに収容されており、マス部の下端はアイドリング中のオイルレベルよりも下方に位置している。これにより、マス部をオイルによって減衰させることができるため、ダンパの制振性能を高めることができる。 According to one aspect of the present invention, a damper includes a rod portion attached to an engine body and a mass portion provided at the tip of the rod portion. The mass portion of the damper is housed in the oil pan, and the lower end of the mass portion is located below the oil level during idling. This allows the mass portion to be damped by the oil, thereby improving the damping performance of the damper.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一または実質的に同一の構成や要素については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. In the following description, the same or substantially the same configurations and elements will be denoted by the same reference numerals and repeated description will be omitted.
[車両]
図1は本発明の一実施形態であるエンジン10が搭載された車両11を示す図である。図1に示すように、車両11には、エンジン10およびトランスミッション12等からなるパワートレイン13が搭載されている。このパワートレイン13の出力軸14には、プロペラ軸15およびデファレンシャル機構16を介して車輪17が連結されている。図示するパワートレイン13は、後輪駆動用のパワートレインであるが、これに限られることはなく、前輪駆動用や全輪駆動用のパワートレインであっても良い。
[vehicle]
FIG. 1 is a diagram showing a
[エンジン]
図2は図1のA-A線に沿ってエンジン10を示す断面図である。図示するエンジン10は、一対のシリンダバンクを備えた水平対向エンジンであるが、これに限られることはなく、例えば、直列エンジン、V型エンジン或いは単気筒エンジン等であっても良い。つまり、シリンダ配列やシリンダ数を変更したあらゆる形式のエンジンに対し、本発明を適用することが可能である。
[engine]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図2に示すように、エンジン10は、一方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック20と、他方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック21と、一対のシリンダブロック20,21に支持されるクランク軸22と、を有している。各シリンダブロック20,21にはピストン23が収容されており、これらのピストン23にはコネクティングロッド24を介してクランク軸22が連結されている。
As shown in FIG. 2, the
各シリンダブロック20,21には、動弁機構25等を備えたシリンダヘッド26が取り付けられている。また、シリンダブロック20,21の下部には、補強部材であるオイルパンアッパー27を介してオイルパン28が取り付けられている。このように、シリンダブロック20,21およびオイルパンアッパー27からなるエンジン本体29には、オイルXを貯留するオイルパン28が取り付けられている。なお、オイルパン28には、図示しないオイルポンプに接続されるオイルストレーナ30が収容されている。
A
図3は図2のB-B線に沿ってエンジン10の一部を示す断面図である。図3に示すように、シリンダブロック20の支持壁31にはジャーナルボア31aが形成されており、シリンダブロック21の支持壁32にはジャーナルボア32aが形成されている。また、双方のジャーナルボア31a,32aには、軸受メタル33を介してクランク軸22が回転可能に支持されている。
FIG. 3 is a sectional view showing a part of the
クランク軸22は、回転中心に設けられる複数のクランクジャーナルJ1~J5と、クランクジャーナルJ1~J5を連結する複数のクランクスロー34と、を有している。クランクスロー34は、回転中心から偏心するクランクピン35を備えるとともに、クランクジャーナルJ1~J5とクランクピン35とを連結するクランクアーム36を備えている。クランクピン35には、コネクティングロッド24を介してピストン23が連結されている。
The
[トルクコンバータ]
図4はエンジン10およびトランスミッション12の連結構造を示す断面図である。図4に示すように、クランク軸22の一端部には補機駆動軸40が設けられており、クランク軸22の他端部には出力フランジ41が設けられている。また、クランク軸22の補機駆動軸40にはクランクプーリ42が取り付けられており、クランク軸22の出力フランジ41にはドライブプレート43を介してトルクコンバータ(慣性回転体)44が連結されている。出力フランジ41に連結されるトルクコンバータ44は、クランク軸22の回転速度を安定させるフライホイールとしても機能している。
[Torque converter]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connection structure between the
トルクコンバータ44は、ドライブプレート43に連結されるポンプシェル50を有している。また、トルクコンバータ44は、ポンプシェル50に固定されるポンプインペラ51と、ポンプインペラ51に対向するタービンランナ52と、ポンプインペラ51とタービンランナ52との間に配置されるステータ53と、を有している。さらに、タービンランナ52にはタービンハブ54が連結されており、タービンハブ54にはタービン軸55が連結されている。トルクコンバータ44の出力軸であるタービン軸55には、トランスミッション12の変速機構56が連結されている。なお、トルクコンバータ44には、ロックアップクラッチ57が設けられている。
Torque
[ダイナミックダンパ]
前述したように、クランク軸22には、同軸上に配置される複数のクランクジャーナル(ジャーナル)J1~J5が形成されている。これらクランクジャーナルJ1~J5のうち、最もトルクコンバータ44側に位置するクランクジャーナルJ5の近傍には、後述するように、ダイナミックダンパ60が取り付けられている。
[Dynamic damper]
As described above, the
図5は図3のC-C線に沿ってクランクジャーナルJ5およびその近傍を示す断面図である。また、図6は図5のD-D線に沿ってクランクジャーナルJ5およびその近傍を示す断面図である。図5および図6に示すように、シリンダブロック20,21およびオイルパンアッパー27からなるエンジン本体29には、締結ボルト61を用いてダイナミックダンパ(ダンパ)60が取り付けられている。つまり、クランクジャーナルJ5を回転可能に支持するシリンダブロック20,21の支持壁31,32には、オイルパンアッパー27を介してダイナミックダンパ60が取り付けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the crank journal J5 and its vicinity along line CC in FIG. Further, FIG. 6 is a cross-sectional view showing the crank journal J5 and its vicinity along line DD in FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, a dynamic damper (damper) 60 is attached to an
ダイナミックダンパ60は、エンジン本体29に取り付けられるロッド部62と、ロッド部62の先端に設けられるマス部63と、を有している。また、オイルパンアッパー27に取り付けられるロッド部62の取付端部64は、クランクジャーナルJ5の径方向外側(矢印α方向)に位置している。換言すれば、オイルパンアッパー27に取り付けられるロッド部62の取付端部64は、クランクジャーナルJ5の鉛直方向の下方つまり直下に位置している。
The
図2に示すように、ダイナミックダンパ60のマス部63はオイルパン28に収容されており、マス部63の下端63aはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。また、マス部63の上端63bはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。つまり、エンジン10のアイドリング状態において、ダイナミックダンパ60のマス部63の全ては、オイルパン28内のオイルXに浸されている。なお、エンジン10のアイドリング状態とは、エンジン10を一定回転速度で無負荷運転させる状態である。
As shown in FIG. 2, the
なお、マス部63の質量やロッド部62のバネ定数は、所定のエンジン回転数におけるクランク軸22の共振を防止するように設定されている。また、図示するダイナミックダンパ60は、金属材料を用いてロッド部62およびマス部63を一体に形成しているが、これに限られることはなく、ロッド部62とマス部63とを互いに異なる材料を用いて形成しても良い。また、図2において、オイルレベルOL2は、エンジン停止中の油面高さであり、オイルレベルOL3は、エンジン回転数が最大回転数に到達したときの油面高さである。
Note that the mass of the
[ダイナミックダンパの制振性能]
図7はクランク軸22の振動特性を示すイメージ図である。図7において、横軸はクランク軸22の振動数つまり周波数を示しており、縦軸はクランク軸22の振動レベルを示している。また、図7において、実施例である特性線L1は、ダイナミックダンパ60のマス部63がオイルXに浸されている場合の振動特性を示している。また、比較例である特性線L2は、ダイナミックダンパ60のマス部63がオイルに浸されていない場合の振動特性を示しており、比較例である特性線L3は、ダイナミックダンパ60が取り付けられていない場合の振動特性を示している。
[Dynamic damper damping performance]
FIG. 7 is an image diagram showing the vibration characteristics of the
図7に示すように、エンジン10には振動や騒音の観点から問題となる所定の周波数領域Xaが設定されており、この周波数領域Xaにおいて良好な振動特性を得ることが求められている。ここで、ダイナミックダンパ60が用いられていない場合には、特性線L3で示すように、所定の周波数領域Xaにおいて振動レベルのピークが現れている。これに対し、ダイナミックダンパ60を用いた場合には、特性線L2で示すように、所定の周波数領域Xaから振動レベルのピークを外すことが可能になる。さらに、エンジン本体29にダイナミックダンパ60を取り付けるとともに、ダイナミックダンパ60のマス部63をオイルXに浸した場合には、特性線L1および矢印βで示すように、振動レベルのピークを下げることができる。
As shown in FIG. 7, the
つまり、実施形態のダイナミックダンパ60においては、マス部63がオイルXに浸される構造であることから、オイルパン28内のオイルXによってマス部63の振動を減衰させることができる。すなわち、振動するマス部63に対して流体減衰力を与えることができるため、ダイナミックダンパ60の制振性能を高めることができる。また、ダイナミックダンパ60の制振性能を高めることができるため、ダイナミックダンパ60の大型化を抑制することも可能である。
That is, in the
しかも、ダイナミックダンパ60のマス部63はオイルパン28に収容されることから、エンジン10内のスペースを有効に活用することができる。つまり、エンジン10を大型化することなく、エンジン10内にダイナミックダンパ60を組み込むことができる。さらに、ダイナミックダンパ60はクランクジャーナルJ5の直下に取り付けられており、トルクコンバータ44の近傍に設けられるクランクジャーナルJ5の振動を抑制することができる。これにより、トルクコンバータ44の傾きを積極的に抑えることができ、パワートレイン13の振動を抑制することができる。
Furthermore, since the
図2に示した例では、マス部63の下端63aおよび上端63bの双方が、アイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置しているが、これに限られることはなく、エンジン運転中においてマス部63の少なくとも一部がオイルXに触れていれば良い。例えば、マス部63の上端63bがアイドリング中のオイルレベルOL1よりも上方に位置していても良く、マス部63の上端63bがエンジン停止中のオイルレベルOL2よりも上方に位置していても良い。
In the example shown in FIG. 2, both the
また、図2に示した例では、エンジン回転数が最大回転数に達したときのオイルレベルOL3よりも、マス部63の下端63aが下方に位置しているが、これに限られることはない。例えば、マス部63の下端63aがオイルレベルOL3よりも上方に位置していても良い。つまり、エンジン10の低回転領域において、マス部63の少なくとも一部がオイルXに浸かる一方、エンジン10の高回転領域において、マス部63がオイルXから離れていても良い。
Further, in the example shown in FIG. 2, the
[マス部の変形例]
図2、図5および図6に示した例では、ダイナミックダンパ60のマス部63を直方体に形成しているが、マス部63の形状としては如何なる形状であっても良い。ここで、図8、図9および図10はダイナミックダンパの変形例を示す図である。なお、図8、図9および図10において、図5に示した部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Modified example of mass part]
In the examples shown in FIGS. 2, 5, and 6, the
図8に示すように、ダイナミックダンパ(ダンパ)70のマス部71に対して、上下に延びる側板72を設けても良い。このように、マス部71に対して側板72を設けることにより、マス部71の表面積を拡大させることができ、オイルXによるマス部71の減衰力を高めることができる。この場合においても、マス部71の下端71aはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。なお、マス部71の上端71bについてもオイルレベルOL1の下方に位置しているが、これに限られることはなく、マス部71の上端71bがオイルレベルOL1の上方に位置していても良い。
As shown in FIG. 8, a
図9に示すように、ダイナミックダンパ(ダンパ)75に設けられるマス部76の側面に対して凹部77を形成しても良い。このように、マス部76に対して凹部77を形成することにより、マス部76の表面積を拡大させることができ、オイルXによるマス部76の減衰力を高めることができる。この場合においても、マス部76の下端76aはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。なお、マス部76の上端76bについてもオイルレベルOL1の下方に位置しているが、これに限られることはなく、マス部76の上端76bがオイルレベルOL1の上方に位置していても良い。
As shown in FIG. 9, a
図10に示すように、ダイナミックダンパ(ダンパ)80に設けられるマス部81の側面に対して多数の窪み82を形成しても良い。このように、マス部81に対して窪み82を形成することにより、マス部81の表面積を拡大させることができ、オイルXによるマス部81の減衰力を高めることができる。この場合においても、マス部81の下端81aはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。なお、マス部81の上端81bについてもオイルレベルOL1の下方に位置しているが、これに限られることはなく、マス部81の上端81bがオイルレベルOL1の上方に位置していても良い。
As shown in FIG. 10, a large number of
[他実施形態]
図11は本発明の他実施形態であるエンジン10の一部を示す図である。図11において、図5に示した部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図10に示すように、直列型のエンジン90は、シリンダブロック91を有している。シリンダブロック91にはロアケース92が取り付けられており、ロアケース92にはオイルXを貯留するオイルパン93が取り付けられている。また、シリンダブロック91には、ジャーナルボア94を備えた支持壁95が形成されている。さらに、シリンダブロック91の支持壁95には、クランクジャーナルJ5を挟み込むようにベアリングキャップ96が組み付けられている。そして、ベアリングキャップ96には、ロッド部62およびマス部63からなるダイナミックダンパ60が取り付けられている。つまり、シリンダブロック91およびベアリングキャップ96からなるエンジン本体97には、ダイナミックダンパ60が取り付けられている。
[Other embodiments]
FIG. 11 is a diagram showing a part of an
また、ダイナミックダンパ60のマス部63はオイルパン93に収容されており、マス部63の下端63aはアイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置している。つまり、エンジン90に設けられたダイナミックダンパ60は、マス部63がオイルXに浸される構造を有することから、オイルパン93内のオイルXによってマス部63の振動を減衰させることができる。すなわち、振動するマス部63に対して流体減衰力を与えることができるため、ダイナミックダンパ60の制振性能を高めることができる。また、ダイナミックダンパ60の制振性能を高めることができるため、ダイナミックダンパ60の大型化を抑制することも可能である。
Further, the
図11に示した例では、マス部63の下端63aおよび上端63bの双方が、アイドリング中のオイルレベルOL1よりも下方に位置しているが、これに限られることはなく、エンジン運転中においてマス部63の少なくとも一部がオイルXに触れていれば良い。例えば、マス部63の上端63bがアイドリング中のオイルレベルOL1よりも上方に位置していても良く、マス部63の上端63bがエンジン停止中のオイルレベルOL2よりも上方に位置していても良い。
In the example shown in FIG. 11, both the
また、図11に示した例では、エンジン回転数が最大回転数に達したときのオイルレベルOL3よりも、マス部63の下端63aが下方に位置しているが、これに限られることはない。例えば、マス部63の下端63aがオイルレベルOL3よりも上方に位置していても良い。つまり、エンジン90の低回転領域において、マス部63の少なくとも一部がオイルXに浸かる一方、エンジン90の高回転領域において、マス部63がオイルXから離れていても良い。
Further, in the example shown in FIG. 11, the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、エンジン本体29に対して1つのダイナミックダンパ60を取り付けているが、これに限られることはなく、エンジン本体29に対して複数のダイナミックダンパ60を取り付けても良い。また、前述の説明では、クランクジャーナルJ5の直下にダイナミックダンパ60を取り付けているが、これに限られることはなく、エンジン本体29の他の部位に対してダイナミックダンパ60を取り付けても良い。例えば、他のクランクジャーナルJ1~J4の直下にダイナミックダンパ60を取り付けても良く、クランクジャーナルJ1~J5の直下から外れた位置にダイナミックダンパ60を取り付けても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof. In the above description, one
図示する例では、ダイナミックダンパ60のロッド部62を直線状に伸ばしているが、これに限られることはなく、ダイナミックダンパ60のロッド部62を曲げて形成しても良い。また、前述の説明では、クランク軸22に連結される慣性回転体としてトルクコンバータ44を例示しているが、これに限られることはない。例えば、クランク軸22に慣性回転体であるフライホイールを連結しても良く、クランク軸22に慣性回転体である電動モータのロータを連結しても良い。
In the illustrated example, the
10 エンジン
22 クランク軸
28 オイルパン
29 エンジン本体
44 トルクコンバータ(慣性回転体)
60 ダイナミックダンパ(ダンパ)
62 ロッド部
63 マス部
63a 下端
63b 上端
64 取付端部
70 ダイナミックダンパ(ダンパ)
71 マス部
71a 下端
71b 上端
75 ダイナミックダンパ(ダンパ)
76 マス部
76a 下端
76b 上端
80 ダイナミックダンパ(ダンパ)
81 マス部
81a 下端
81b 上端
90 エンジン
93 オイルパン
97 エンジン本体
J1~J5 クランクジャーナル(ジャーナル)
10
60 Dynamic damper (damper)
62
71
76
81
Claims (5)
前記クランク軸のジャーナルを回転可能に支持するエンジン本体と、
前記エンジン本体に取り付けられ、オイルを貯留するオイルパンと、
前記エンジン本体に取り付けられるロッド部と、前記ロッド部の先端に設けられるマス部と、を備えるダンパと、
を有し、
前記マス部は前記オイルパンに収容されており、前記マス部の下端はアイドリング中のオイルレベルよりも下方に位置している、
エンジン。 An engine including a crankshaft,
an engine body rotatably supporting the journal of the crankshaft;
an oil pan that is attached to the engine body and stores oil;
a damper comprising a rod part attached to the engine body and a mass part provided at the tip of the rod part;
has
The mass portion is housed in the oil pan, and a lower end of the mass portion is located below an oil level during idling.
engine.
前記マス部の上端は、アイドリング中のオイルレベルよりも下方に位置している、
エンジン。 The engine according to claim 1,
The upper end of the mass portion is located below the oil level during idling.
engine.
前記エンジン本体に取り付けられる前記ロッド部の取付端部は、前記ジャーナルの径方向外側に位置している、
エンジン。 The engine according to claim 1,
An attachment end of the rod portion attached to the engine body is located radially outward of the journal;
engine.
前記クランク軸には、慣性回転体が連結され、かつ同軸上に配置される複数の前記ジャーナルが形成されており、
前記エンジン本体に取り付けられる前記ロッド部の取付端部は、前記複数のジャーナルのうち最も前記慣性回転体側に位置するジャーナルの径方向外側に位置している、
エンジン。 The engine according to claim 1,
A plurality of journals are formed on the crankshaft and are connected to an inertial rotating body and arranged coaxially,
An attachment end of the rod portion attached to the engine body is located radially outward of a journal located closest to the inertial rotating body among the plurality of journals.
engine.
前記慣性回転体として、トルクコンバータが設けられている、
エンジン。 The engine according to claim 4,
A torque converter is provided as the inertial rotating body,
engine.
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