JP5226585B2 - Cam gear train type engine - Google Patents
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Description
本発明は、カムギアトレーン式の調時伝達機構を備えたエンジンに関する。 The present invention relates to an engine provided with a cam gear train type timing transmission mechanism.
自動二輪車等の鞍乗り型車両に搭載されるエンジンには、エンジンに回転自在に支持されるクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達する調時伝達機構が設けられている。この調時伝達機構には、カムギアトレーン式があり、カムギアトレーン式の調時伝達機構では、各ギア間のバックラッシュを適当な量にしないとギアの噛み合い騒音が大きくなる等の事態が生じる。
従来、エンジンの熱膨張の影響を低減してギア間の噛み合い状態を適正に保つべく、クランクシャフトおよびカムシャフトの一方に支持板の一端を支持し、この支持板の他端を弾性部材を介してエンジン本体に支持し、この支持板に、調時伝達機構のアイドルギアを軸支した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
Conventionally, one end of a support plate is supported on one of a crankshaft and a camshaft and the other end of the support plate is interposed via an elastic member in order to reduce the influence of engine thermal expansion and keep the gear meshing properly. A configuration in which an idle gear of a timing transmission mechanism is pivotally supported on the support plate is proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の構成は、エンジンの熱膨張の影響によるギア間の噛み合い状態の変動を回避するものであり、クランクシャフトの曲げの影響によるギア間の噛み合い状態の変動を回避することはできない。このため、例えば、高性能エンジンでは、エンジン回転数の増加に伴い、ピストンからクランクシャフトへ作用する曲げ荷重が増大し、この曲げ荷重によりクランクシャフトが弾性変形して湾曲し、ギア間の噛み合い状態が変動するおそれが生じる。 However, the conventional configuration avoids the change in the meshing state between the gears due to the influence of the thermal expansion of the engine, and cannot prevent the change in the meshing state between the gears due to the influence of the bending of the crankshaft. For this reason, for example, in a high-performance engine, as the engine speed increases, the bending load acting on the crankshaft from the piston increases. May fluctuate.
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、クランクシャフトの曲げによるギア間の噛み合い状態の変動を回避することができるカムギアトレーン式エンジンを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a cam gear train type engine that can avoid a change in meshing state between gears due to bending of a crankshaft.
上述した課題を解決するため、本発明は、エンジン（１）に回転自在に支持されるクランクシャフト（２）に設けたドライブギア（４４）と、カムシャフト（２６，２７）に設けたドリブンギア（４８、４９）と、ドライブギア（４４）とドリブンギア（４８、４９）との間に設けられるアイドルギア（４５，４６）とを備えるカムギアトレーン式エンジンにおいて、前記ドライブギア（４４）のギア中心（Ｇ１）を、前記クランクシャフト（２）の曲げによる変位が最大となる角度で、前記クランクシャフト（２）の中心（Ｃ１）に対して、その変位による前記ドライブギア（４４）の変位と反対方向にオフセットしたことを特徴とする。
この発明によれば、クランクシャフトに設けたドライブギアのギア中心を、クランクシャフトの曲げによる変位が最大となる角度で、クランクシャフトの中心に対して、その変位によるドライブギアの変位と反対方向にオフセットしたので、クランクシャフトの曲げによるギア間の噛み合い状態の変動を回避することができる。これによれば、カムギアトレーン機構のギア音の増大を回避でき、かつ、ギアの耐久性を向上することが可能になると共に、バルブ開閉特性を正確に維持できる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a drive gear (44) provided on a crankshaft (2) rotatably supported by an engine (1) and a driven gear provided on camshafts (26, 27). (48, 49) and an idle gear (45, 46) provided between the drive gear (44) and the driven gear (48, 49) , the gear of the drive gear (44) centered (G1), at an angle displacement is maximized due to bending of the crankshaft (2), with respect to the center (C1) of said crankshaft (2), and the displacement of the drive gear (44) by the displacement It is characterized by being offset in the opposite direction.
According to the present invention, the gear center of the drive gear provided on the crankshaft is at an angle at which the displacement due to bending of the crankshaft is maximized, in the direction opposite to the displacement of the drive gear due to the displacement. Since the offset is made, it is possible to avoid the change in the meshing state between the gears due to the bending of the crankshaft. According to this, an increase in gear noise of the cam gear train mechanism can be avoided, the durability of the gear can be improved, and the valve opening / closing characteristics can be accurately maintained.
上記構成において、前記クランクシャフト（２）の外周面に切り欠き面（２Ｍ、２Ｎ）を設け、この切り欠き面（２Ｍ、２Ｎ）を有する軸部に前記ドライブギア（４４）を取付自在に形成すると共に、このドライブギア（４４）に、前記クランクシャフト（２）のクランクピン（１８、１９）の位置に合わせる合わせマーク（４４Ｘ）を設けるようにしてもよい。この構成によれば、ドライブギアを、その合わせマークをクランクピンの位置に合わせてクランクシャフトに取り付ける、といった簡易な作業で、ドライブギアの位相を間違えずにクランクシャフトに結合することができる。
In the above configuration, a notch surface (2M, 2N) is provided on the outer peripheral surface of the crankshaft (2) , and the drive gear (44) is formed to be attachable to a shaft portion having the notch surface (2M, 2N). In addition, the drive gear (44) may be provided with an alignment mark (44X) that matches the position of the crankpins (18, 19) of the crankshaft (2) . According to this configuration, the drive gear can be coupled to the crankshaft without making a mistake in the phase of the drive gear by a simple operation of attaching the drive gear to the crankshaft with the alignment mark aligned with the position of the crankpin.
また、上記構成において、前記ドライブギアは、前記クランクシャフトの曲げによる変位が最大となる角度範囲のときに前記アイドルギアと噛み合うギアのギア中心を、前記クランクシャフトの中心に対してオフセットし、他のギアのギア中心を、前記クランクシャフトの中心に揃えるようにしてもよい。この構成によれば、クランクシャフトに作用する曲げ力の影響によるギア間の噛み合い状態の変動を回避しつつ、その曲げ力の影響が殆どないときのギア間の噛み合い状態を適正に維持できる。
また、上記構成において、前記ドライブギアは、エンジン燃焼工程中にアイドルギアと噛み合うギアのギア中心を、クランクシャフトの中心に対してオフセットするようにしてもよい。この構成によれば、燃焼工程を有するエンジンに用いられるカムギアトレーン機構のギア間の噛み合い状態の変動を回避することができる。
Further, in the above configuration, the drive gear is configured such that a gear center of a gear meshing with the idle gear is offset with respect to a center of the crankshaft when an angle range in which the displacement due to bending of the crankshaft is maximum is obtained. The center of the gear may be aligned with the center of the crankshaft. According to this configuration, it is possible to appropriately maintain the meshing state between the gears when there is almost no influence of the bending force while avoiding the change in the meshing state between the gears due to the influence of the bending force acting on the crankshaft.
In the above configuration, the drive gear may be configured such that the gear center of the gear that meshes with the idle gear during the engine combustion process is offset with respect to the center of the crankshaft. According to this configuration, it is possible to avoid the change in the meshing state between the gears of the cam gear train mechanism used in the engine having the combustion process.
本発明では、クランクシャフトに設けたドライブギアのギア中心を、クランクシャフトの曲げによる変位が最大となる角度で、クランクシャフトの中心に対して、その変位によるドライブギアの変位と反対方向にオフセットしたので、クランクシャフトの曲げによるギア間の噛み合い状態の変動を回避することができる。
また、クランクシャフトの外周面に切り欠き面を設け、この切り欠き面を有する軸部にドライブギアを取付自在に形成すると共に、このドライブギアに、クランクシャフトのクランクピンの位置に合わせる合わせマークを設けるようにしたので、簡易な作業でドライブギアの位相を間違えずにクランクシャフトに結合することができる。
In the present invention, the gear center of the drive gear provided on the crankshaft is offset in the direction opposite to the displacement of the drive gear due to the displacement with respect to the center of the crankshaft at an angle at which the displacement due to bending of the crankshaft is maximum. Therefore, it is possible to avoid the change in the meshing state between the gears due to the bending of the crankshaft.
In addition, a notch surface is provided on the outer peripheral surface of the crankshaft, and a drive gear can be freely attached to the shaft portion having the notch surface, and an alignment mark that matches the position of the crankpin of the crankshaft is formed on the drive gear. Since it is provided, the drive gear can be coupled to the crankshaft with a simple operation without making a mistake in the phase of the drive gear.
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。なお、以下の説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車両における向きと同一とする。また、図中、矢印Ｆｒは車両前方を、矢印Ｌｈは車両左方を、矢印Ｕｐは車両上方をそれぞれ示す。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のカムギアトレーン式エンジンの第１実施形態に係るエンジンを示す図である。
このエンジン（内燃機関とも言う）１は、水冷４ストロークＶ型４気筒エンジンであり、例えば、自動二輪車の原動機としてそのクランクシャフト２の回転中心Ｃ１を車両進行方向と直交させて（横向きに）車体に搭載される。
このエンジン１のクランクケース３の前部上側には、斜め前上方に向けて前シリンダ４が立設され、その直ぐ後方には斜め後上方に向けて後シリンダ５が立設される。クランクケース３の前部内側には、クランクシャフト２が配設される。クランクケース３の後部内側には不図示の変速機が収容される。また、このクランクケース３は上下分割構造に形成され、図中、符号３Ａはクランクケース３の分割面である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, descriptions of directions such as front and rear, left and right, and top and bottom are the same as directions in a vehicle unless otherwise specified. In the figure, arrow Fr indicates the front of the vehicle, arrow Lh indicates the left side of the vehicle, and arrow Up indicates the upper side of the vehicle.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a view showing an engine according to a first embodiment of a cam gear train type engine of the present invention.
This engine (also referred to as an internal combustion engine) 1 is a water-cooled four-stroke V-type four-cylinder engine. For example, a vehicle body having a rotational center C1 of a
A front cylinder 4 is erected on the upper front side of the
前シリンダ４の後面側および後シリンダ５の前面側には、不図示のスロットルボディに連なる吸気管取り付け部８が設けられ、前シリンダ４の前面側および後シリンダ５の後面側には、不図示の排気管に連なる排気管取り付け部９が設けられる。クランクケース３の下側にはオイルパン１０が取り付けられる。
前後シリンダ４，５は、それぞれクランクケース３の前部上側に一体に設けられるシリンダ本体１２と、該各シリンダ本体１２の先端側に取り付けられるシリンダヘッド１３と、該各シリンダヘッド１３の先端側に取り付けられるヘッドカバー１４とを備える。また、各シリンダ本体１２内に形成される不図示のシリンダボア内には、ピストン１６が往復動可能に配置される。
An intake pipe mounting portion 8 connected to a throttle body (not shown) is provided on the rear surface side of the front cylinder 4 and the front surface side of the rear cylinder 5, and not shown on the front surface side of the front cylinder 4 and the rear surface side of the rear cylinder 5. An exhaust pipe attachment portion 9 that is continuous with the exhaust pipe is provided. An oil pan 10 is attached to the lower side of the
The front and rear cylinders 4 and 5 are respectively provided with a cylinder main body 12 integrally provided on the upper front side of the
図２は、エンジン１の内部構成を下方から示す図である。
各ピストン１６（図１参照）には、それぞれコンロッド１７の小端部が揺動自在に連結される。各コンロッド１７の大端部は、クランクシャフト２の各クランクピン１８，１９に回転自在に連結される。なお、図２中、符号ＣＬは、エンジン１の左右中心を示す。
クランクシャフト２は、左右一対のクランクピン１８，１９を有し、左クランクピン１８には、前後シリンダ４，５左側の気筒における各コンロッド１７が連結され、右クランクピン１９には、前後シリンダ４，５右側の気筒における各コンロッド１７が連結される。また、クランクシャフト２の左端部には、ジェネレータ２０が同軸配置され、このジェネレータ２０は、クランクケース３の一部をなすカップ状のジェネレータカバー２１により覆われる。
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the engine 1 from below.
Each piston 16 (see FIG. 1) is connected to a small end portion of a connecting
The
各シリンダヘッド１３（図１参照）は、各シリンダボアの先端開口を閉塞してピストン１６と共に燃焼室を形成する。この実施例におけるエンジン１はＤＯＨＣ４バルブであり、燃焼室の天井部には吸気ポートおよび排気ポートにおける燃焼室側開口が２つずつ形成され、これら各燃焼室側開口がそれぞれ吸気バルブ２４又は排気バルブ２５により開閉される。
各バルブ２４，２５のステム（軸部）は、シリンダヘッド１３先端側に向けて側面視Ｖ字状をなして延び、その先端が不図示のバルブリフタを介して吸気用又は排気用カムシャフト２６，２７の各カム山にそれぞれ摺接する。各カムシャフト２６，２７は、クランクシャフト２と平行に（左右方向に沿って）延在し、これら各カムシャフト２６，２７の回転駆動により、各バルブ２４，２５がそのステムに沿って往復動して各ポートの燃焼室側開口を開閉させる。これら各バルブ２４，２５およびカムシャフト２６，２７を主要部とする動弁機構は、シリンダヘッド１３およびヘッドカバー１４で形成される動弁室内に収容される。
Each cylinder head 13 (see FIG. 1) closes the opening at the tip of each cylinder bore and forms a combustion chamber together with the piston 16. The engine 1 in this embodiment is a DOHC 4 valve, and two combustion chamber side openings in the intake port and the exhaust port are formed in the ceiling portion of the combustion chamber, and each of these combustion chamber side openings is an intake valve 24 or an exhaust valve, respectively. 25 is opened and closed.
The stems (shaft portions) of the valves 24 and 25 extend in a V shape when viewed from the side toward the tip side of the cylinder head 13, and the tip ends of the intake and exhaust camshafts 26 and 26 via valve lifters (not shown). 27 is in sliding contact with each cam mountain. The camshafts 26 and 27 extend parallel to the crankshaft 2 (along the left-right direction), and the valves 24 and 25 reciprocate along the stems by the rotational drive of the camshafts 26 and 27. Then, the opening on the combustion chamber side of each port is opened and closed. A valve operating mechanism including the valves 24 and 25 and the cam shafts 26 and 27 as main parts is housed in a valve operating chamber formed by the cylinder head 13 and the head cover 14.
各カムシャフト２６，２７は、各シリンダ４，５右側に配設されるカムギアトレーン機構（ギア式調時伝達機構とも言う）２９を介して、クランクシャフト２と連係駆動して各バルブ２４，２５を開閉させる。カムギアトレーン機構２９は、各シリンダ４，５右側内部に形成されたギアトレーン室（調時伝達室）３２内に収容される。ギアトレーン室３２は、上記動弁室内に供給されたエンジンオイルのクランクケース３内への戻り通路としても機能する。
図２に示すように、クランクシャフト２は、その左右両側および左右中央にそれぞれクランクジャーナル３３，３４，３５を有し、各クランクジャーナル３３，３４，３５がクランクケース３における左右および中央クランク軸受３６，３７，３８にそれぞれメタルベアリング３６ａ，３７ａ，３８ａを介して回転自在に支持される。
The camshafts 26 and 27 are driven in linkage with the
As shown in FIG. 2, the
左および中央のクランクジャーナル３３，３４間には、左右一対の左クランクウェブ（クランクアーム）３９を介して左クランクピン１８が支持され、中央および右クランクジャーナル３４，３５間には、左右一対の右クランクウェブ４０を介して右クランクピン１９が支持される。
クランクシャフト２の右側部には、右ジャーナル３５右側に隣接してプライマリドライブギア４１が同軸に設けられ、このプライマリドライブギア４１右側に隣接してカムドライブギア４４が同軸に設けられる。
また、このカムドライブギア４４右側に隣接してパルサーロータ４２が同軸に設けられる。
The
A
A
カムドライブギア４４は、カムギアトレーン機構２９の一部をなすものであり、図１に示すように、このカムドライブギア４４からの回転駆動力は、その上方に位置する単一のセカンドギア（アイドルギア）４５に伝達され、この後、シリンダ本体１２右側に位置する前後一対のサードギア（アイドルギア）４６に振り分けて伝達される。そして、各サードギア４６からシリンダヘッド１３右側に位置する前後一対のフォースギア（アイドルギア）４７に伝達された後、さらに、各フォースギア４７から各カムシャフト２６，２７の右側端に同軸固定された吸気用および排気用カムドリブンギア４８，４９に各々振り分けて伝達される。
The
すなわち、セカンドギア４５、サードギア４６およびフォースギア４７は、カムドライブギア４４とカムドリブンギア４８，４９との間の動力伝達を中継するアイドルギアを構成している。これによって、クランクシャフト２と共に回転するカムドライブギア４４の回転が、複数ギアからなるアイドルギアを介してクランクシャフト２から離れた前後一対のカムシャフト２６，２７に精度良く伝達されるようになっている。
なお、このカムギアトレーン機構２９は、クランクシャフト２が２回転（＝カムドライブギア４４が２回転）する毎にカムシャフト２６，２７を１回転させており、本構成では、カムドライブギア４４とセカンドギア（アイドルギア）４５との歯数比を１：２に設定することによって上記回転比とされる。
That is, the second gear 45, the third gear 46, and the force gear 47 constitute an idle gear that relays power transmission between the
The cam gear train mechanism 29 rotates the camshafts 26 and 27 once every time the
クランクシャフト２におけるパルサーロータ４２の右側には、パルサーロータ４２、カムドライブギア４４およびプライマリドライブギア４１を固定するナットを螺着可能な雄ねじ部５２が突設され、この雄ねじ部５２のさらに右側には雄ねじ部５２よりも小径の円筒部５３が突設される。
クランクシャフト２の左側部には、左クランクジャーナル３３の左側に隣接して左バランサドライブギア５４が同軸に設けられ、この左バランサドライブギア５４は、クランクケース３の前部左側に位置する左バランサ７７用の駆動ギアとして機能する。
また、クランクシャフト２における左バランサドライブギア５４の左側の部位は、左側ほど緩やかに縮径するテーパ部５５とされ、このテーパ部５５には、上記ジェネレータ２０の例えばアウタロータが嵌合固定される。テーパ部５５の左側には、ジェネレータ２０を固定するナットを螺着可能な雄ねじ部５６が突設され、この雄ねじ部５６のさらに左側には雄ねじ部５６よりも小径の左円筒部５７が突設される。
On the right side of the
A left
Further, the left portion of the left
クランクケース３の後部内側には、メインシャフト５９が横置きで回転自在に支持される（図１参照）。なお、図１中、符号Ｃ４はメインシャフト５９の回転中心を示している。このメインシャフト５９は、不図示のカウンタシャフトと共に変速ギア群を支持して変速機を構成する軸部材である。
また、メインシャフト５９の右側部には、上記プライマリドライブギア４１（図２参照）と噛み合う比較的大径のプライマリドリブンギア６２が同軸かつ相対回転自在に設けられており、クランクシャフト２の回転駆動力は、プライマリドライブギア４１、プライマリドリブンギア６２および不図示のクラッチ機構を介してメインシャフト５９に伝達される。
Inside the rear part of the
A relatively large primary driven gear 62 that meshes with the primary drive gear 41 (see FIG. 2) is provided on the right side of the main shaft 59 so as to be coaxial and relatively rotatable. The force is transmitted to the main shaft 59 through the
また、上記プライマリドライブギア４１は、クランクケース３の前部右側に位置する右バランサ７８用の駆動ギアとしても機能する。すなわち、図２に示すように、クランクケース３の前端側の左右両側部は、前方に膨出して左右バランサ室７５，７６が形成されており、各バランサ室７５，７６内には、クランクシャフト２に連係駆動する左右バランサ７７，７８が設けられる。左右バランサ７７，７８は、所定のウエイトの外周にプライマリドライブギア４１および左バランサドライブギア５４に噛み合うギアを一体に形成してなり、エンジン１運転時の振動を抑制すると共に、各気筒の異なる燃焼タイミングに対して逆位相の反力を発生させることで、クランクシャフト２の捻りモーメントを打ち消すモーメントバランサとしても機能する。左右バランサ７７，７８は、その中央部を貫通する左右バランサ軸７９，８０に回転自在に支持され、各バランサ軸７９，８０は、その両端部がクランクケース３に固定支持される。
The
クランクケース３の下部内側には、エンジン１内の各オイル通路にエンジンオイルを圧送するオイルポンプ６８が配設される。オイルポンプ６８は、メインシャフト５９に同軸固定されたポンプドライブスプロケット６９と不図示のチェーンを介して連係され、クランクシャフト２の回転駆動に伴い作動する。オイルポンプ６８の下部からは、オイルパン１０内に向けてオイルストレーナ７０が延出し、オイルポンプ６８の前部からは、クランクケース３の下部前側に設けられた不図示のオイルフィルタに向けて吐出通路７１が延出する。
エンジン運転中はオイルポンプ６８が作動し、まず、オイルストレーナ７０を介してオイルパン１０内に貯留されるエンジンオイルが吸引され、オイルが吐出通路７１を介してオイルフィルタ内に吐出され、エンジン各部の給油箇所に圧送される。各給油箇所に圧送されたオイルは、重力による自然滴下等によりオイルパン１０内に戻り、再びオイルポンプ６８により圧送されることでエンジン１内を循環する。
An oil pump 68 that pumps engine oil into each oil passage in the engine 1 is disposed inside the lower part of the
During the engine operation, the oil pump 68 is operated. First, the engine oil stored in the oil pan 10 is sucked through the oil strainer 70, and the oil is discharged into the oil filter through the discharge passage 71. Is pumped to the refueling point. The oil pumped to each oil supply location returns to the oil pan 10 by natural dripping due to gravity, etc., and is circulated in the engine 1 by being pumped again by the oil pump 68.
ところで、エンジン運転時には、ピストン１６からクランクシャフト２へ曲げ荷重が作用する。一般に、エンジン出力はエンジン回転数の増加に伴って増大するため、エンジン回転数の増加に伴ってクランクシャフト２へ作用する曲げ荷重も増大することになる。
この曲げ荷重によりクランクシャフト２が弾性変形してわずかに湾曲した場合には、クランクシャフト２に設けられたカムドライブギア４４の位置が若干変動するため、カムギアトレーン機構２９のギア間のバックラッシュが僅かではあるが変動してしまう。
そこで、本実施形態では、このバックラッシュの変動を回避すべく、クランクシャフト２に設けられるカムドライブギア４４のギア中心を、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して、クランクシャフト２の曲げによるカムドライブギア４４のギア中心のずれを相殺する位置にオフセット、つまり、偏心させている。
By the way, during engine operation, a bending load acts from the piston 16 to the
When the
Therefore, in this embodiment, in order to avoid the fluctuation of the backlash, the cam center of the
以下、カムドライブギア４４を説明する。
図３（Ａ）は、カムドライブギア４４の断面図であり、図３（Ｂ）は側面図である。また、図４は、カムドライブギア４４の拡大図である。なお、図４下方には、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ０（＝クランクシャフト２の中心Ｃ１と一致する）部分を更に拡大した拡大図を示している。
カムドライブギア４４は、クランクシャフト挿通孔４４Ａを有する平歯車に形成されており、一般的な平歯車に対し、各ギア９１のギア中心Ｇ１（図４参照）が、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１と一致するギア中心Ｇ０（図４参照）に対してオフセットされて形成されている。
Hereinafter, the
3A is a cross-sectional view of the
The
ここで、カムドライブギア４４は、クランクシャフト２へ作用する曲げ力が他の工程（吸気行程、圧縮行程、排気行程）のときと比べて大きくなる燃焼工程中にセカンドギア（アイドルギア）４５に噛み合うギアであり、それ以外は一般の平歯車と同様に形成される。つまり、このカムドライブギア４４は、通常のギア諸元の平歯車に対し、上記ギア９１のギア中心Ｇ１だけを本来のギア中心Ｇ０（＝回転中心Ｃ１）からオフセットした歯車に形成されている。なお、図４中、符号αは基準ピッチ円直径を示し、符号βは基礎円直径を示している。
Here, the
エンジン１の燃焼工程によりクランクシャフト２が曲げ荷重を受けて変形し、カムドライブギア４４の中心のセカンドギア４５に対する距離は周期性を持って変化する。本願のようなＶ型４気筒エンジンでは、カムドライブギア４４に近い気筒の燃焼工程における、点火後のある一定の位相後に最も大きく影響を受ける。この影響を最小限とするため、カムドライブギア４４の全周に渡りギア間のバックラッシュが適正な範囲に収まるように、カムドライブギア４４の中心をクランクシャフト２の中心に対してオフセットさせる量および方向を設定している。
Due to the combustion process of the engine 1, the
また、カムドライブギア４４に設けられるクランクシャフト挿通孔４４Ａは、図３（Ｂ）に示すように、クランクシャフト２との結合位置を位置決め自在な非円形の孔形状とされる。
このクランクシャフト挿通孔４４Ａは、クランクシャフト２のカムドライブギア取付部分となる軸部に嵌合する孔形状に形成されている。つまり、つまり、クランクシャフト２のカムドライブギア取付部分には、その外周面に、回転中心Ｃ１を中心を挟んで対向する平行な切り欠き面２Ｍ、２Ｎが形成されており（図３（Ａ）参照）、クランクシャフト挿通孔４４Ａは、この平行な切り欠き面２Ｍ、２Ｎに面接触する平行な切り欠き面４４Ｍ、４４Ｎを有する孔形状とされる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
The
このように非円形の孔と軸とでカムドライブギア４４とクランクシャフト２とを結合するので、カムドライブギア４４とクランクシャフト２との回転ずれを回避できる。しかも、これら非円形の孔と軸とは、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ０およびクランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して点対称形状であり、カムドライブギア４４とクランクシャフト２とを連結した場合に各中心Ｇ０，Ｃ１が一致するようになっている。
このため、カムドライブギア４４とクランクシャフト２とを結合した場合、カムドライブギア４４とクランクシャフト２との重心位置が揃い、これらの回転バランスを容易にとることができる。
Thus, since the
For this reason, when the
一方、上記結合構造では、各中心Ｇ０，Ｃ１を横切る面に対して孔と軸とが面対称形状のため、カムドライブギア４４とクランクシャフト２とは、正しい結合位置と、この結合位置から１８０度位相が異なる結合位置とで結合可能となっている。つまり、正しい結合位置を、カムドライブギア４４内側の一方の切り欠き面４４Ｍが、クランクシャフト２外側の一方の切り欠き面２Ｍに接触する位置とした場合、カムドライブギア４４内側の一方の切り欠き面４４Ｍを、クランクシャフト２外側の他方の切り欠き面２Ｎに面接触する位置にも結合できてしまう。
そこで、カムドライブギア４４の側面には、クランクシャフト２のクランクピン１８、１９の位置に合わせる合わせマーク４４Ｘが設けられており、この合わせマーク４４Ｘによってカムドライブギア４４の位相を間違えずにクランクシャフト２とカムドライブギア４４とを適切に結合することができるようになっている。
なお、実際にこのカムドライブギア４４を製造する場合には、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ１に丸孔を開けて通常の歯切りを行う工程の後に、歯面基準で固定して偏心孔（上記クランクシャフト挿通孔４４Ａ）をワイヤーカットで形成する工程を行うことでカムドライブギア４４が製造される。
On the other hand, in the above coupling structure, the hole and the axis are symmetrical with respect to the plane crossing each of the centers G0 and C1, so that the
Therefore, an
When the
次に、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ１を説明する。
まず、図４中、符号ＧＺは、ギア９１Ａがセカンドギア４５と噛み合う燃焼工程のときにクランクシャフト２がピストン１６から最大の曲げ力を受けて湾曲した場合における、クランクシャフト２のドライブギア取付部分における回転中心Ｃ１の変位後の位置である。つまり、この位置ＧＺは、クランクシャフト２の変位が最大のときのカムドライブギア４４のギア中心Ｇ０の変位位置と一致する。
そして、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ１は、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して上記位置ＧＺと反対方向にオフセットした位置とされる。つまり、ギア９１のギア中心Ｇ１は、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して上記位置ＧＸと位相が１８０度異なり、かつ、回転中心Ｃ１からの距離が、回転中心Ｃ１から上記位置ＧＺまでの距離と同一とされる。
Next, the gear center G1 of the
First, in FIG. 4, reference numeral GZ denotes a drive gear mounting portion of the
The gear center G1 of the
このように、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ１を、クランクシャフト２の弾性変形による変位が最大となる角度で、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して、その変位によるカムドライブギア４４の変位と反対方向にオフセットした位置としたので、クランクシャフト２の曲げによるカムドライブギア４４の変位を相殺でき、カムドライブギア４４のギア中心のずれを回避することができる。
従って、クランクシャフト２の弾性変形により回転中心Ｃ１が位置ＧＺへと変位した場合には、ギア９１のギア中心Ｇ１が移動前の回転中心Ｃ１の位置と一致した位置となり、カムドライブギア４４とセカンドギア４５との軸間距離を一定に保つことができる。これにより、バックラッシュの変動が回避され、カムギアトレーン機構２９のギア音の増大を回避できると共にギアの耐久性を向上することができる。
しかも、このエンジン１は、多気筒エンジンであるため、ある気筒が吸排気バルブを閉じた燃焼工程の間、他の気筒では吸排気バルブの開閉を行っているので、ある気筒の燃焼力によりクランクシャフト２に作用する曲げ力が、他の気筒のバルブ開閉タイミングに影響する事態を回避することができる。すなわち、本構成のエンジン１は、各気筒のバルブ開閉特性を所望の特性に正確に維持することが可能になる。
In this way, the
Therefore, when the rotation center C1 is displaced to the position GZ due to the elastic deformation of the
Moreover, since the engine 1 is a multi-cylinder engine, during the combustion process in which one cylinder closes the intake and exhaust valves, the other cylinder opens and closes the intake and exhaust valves. It is possible to avoid a situation in which the bending force acting on the
＜第２実施形態＞
第２実施形態ではカムドライブギア４４が異なる。
図５（Ａ）は、カムドライブギア４４の断面図であり、図５（Ｂ）は側面図である。また、図６は、カムドライブギア４４の拡大図である。なお、図６下方には、カムドライブギア４４のギア中心Ｇ０（＝クランクシャフト２の中心Ｃ１と一致する）部分を更に拡大した拡大図を示している。
このカムドライブギア４４では、所定のギア９１のギア中心Ｇ１（図６参照）が、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１と一致する他のギア９２のギア中心Ｇ０（図６参照）に対してオフセットされて形成されている。
Second Embodiment
In the second embodiment, the
5A is a cross-sectional view of the
In this
ここで、所定のギア９１は、クランクシャフト２へ作用する曲げ力が他の工程（吸気行程、圧縮行程、排気行程）のときと比べて大きくなる燃焼工程中にセカンドギア（アイドルギア）４５に噛み合うギアであり、それ以外は通常のギア諸元の平歯車と同様に形成される。
上記したように本エンジン１は、多気筒エンジンであるため、気筒毎の燃焼タイミングが異なっている。このため、燃焼工程中に噛み合うギア９１が複数箇所に存在することになる。
より具体的には、本エンジン１は、４気筒の各気筒が等間隔で燃焼工程に至る１８０度クランクとされており、この場合には、燃焼工程中に噛み合うギア９１が１８０度の位相角度で存在するため、４気筒の１番目と３番目の気筒が燃焼工程のときにセカンドギア４５と噛み合う複数（本例では３個）のギア９１Ａと、２番目と４番目の気筒が燃焼工程のときにセカンドギア４５と噛み合う複数（本例では３個）のギア９１Ｂとが存在する（図５（Ｂ）参照）。
Here, the
Since the engine 1 is a multi-cylinder engine as described above, the combustion timing for each cylinder is different. For this reason, the
More specifically, the engine 1 is a 180-degree crank in which each of the four cylinders reaches the combustion process at equal intervals. In this case, the
さらに、本実施形態では、上記ギア９１Ａ，９１Ｂが、燃焼工程時に噛み合う全てのギア（１８０度範囲内に存在する多数のギア）ではなく、燃焼工程中のうちでもクランクシャフト２に曲げ力が大きく作用するときにセカンドギア４５に噛み合うギアだけとされる。この場合、クランクシャフト２の曲げによる変位が予め定めた許容値以上となる最大範囲となるギアとすることで、本例では、燃焼工程中の所定タイミングにおける略４５度範囲内に存在する３つのギアとされる。なお、上記許容値未満が、ギア間のバックラッシュが許容範囲内であり、許容値以上が、ギア間のバックラッシュが許容範囲を超える範囲である。
このため、燃焼工程中であってもクランクシャフト２に作用する曲げ力が少ないギアについては通常の平歯車と同一に形成される。
Further, in the present embodiment, the
For this reason, a gear having a small bending force acting on the
次に、各ギア９１Ａ，９１Ｂのギア中心Ｇ１を説明する。なお、ギア９１Ａのギア中心Ｇ１とギア９１Ｂのギア中心Ｇ１とは、各ギア９１Ａ、９１Ｂがセカンドギア４５と噛み合っているときにクランクシャフト２の曲げによるカムドライブギア４４のギア中心のずれを相殺する位置にオフセットされる点で同じであり、以下、ギア９１Ａのギア中心Ｇ１についてのみ説明する。
なお、図６中、符号ＧＺは、ギア９１Ａがセカンドギア４５と噛み合う燃焼工程のときにクランクシャフト２がピストン１６から最大の曲げ力を受けて湾曲した場合における、クランクシャフト２のドライブギア取付部分における回転中心Ｃ１の変位後の位置である。つまり、この位置ＧＺは、クランクシャフト２の変位が最大のときのカムドライブギア４４のギア中心Ｇ０の変位位置と一致する。
そして、ギア９１Ａのギア中心Ｇ１は、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して上記位置ＧＺと反対方向にオフセットした位置とされる。つまり、ギア９１のギア中心Ｇ１は、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して上記位置ＧＸと位相が１８０度異なり、かつ、回転中心Ｃ１からの距離が、回転中心Ｃ１から上記位置ＧＺまでの距離と同一とされる。
Next, the gear center G1 of each
In FIG. 6, reference numeral GZ denotes a drive gear mounting portion of the
The gear center G1 of the
このように、ギア９１Ａのギア中心Ｇ１を、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に対して、クランクシャフト２の曲げによるカムドライブギア４４のギア中心のずれを相殺する位置にオフセットしたので、第１実施形態と同様の各種効果を奏する。
また、本実施形態では、エンジン燃焼工程の全域でセカンドギア４５と噛み合うギアを回転中心Ｃ１に対してオフセットするのではなく、燃焼工程の中でもクランクシャフト２の曲げによる変位が最大となる角度範囲のときにセカンドギア４５と噛み合うギア９１のギア中心Ｇ１を、クランクシャフト２の曲げによる変位が最大となる角度で、クランクシャフト２の中心Ｃ１に対して、その変位によるカムドライブギア４４の変位（図４に示す位置Ｃ１から位置ＧＺへの変位）と反対方向にオフセットしているので、クランクシャフト２の曲げによる変位が最大のときのカムギアトレーン機構２９のギア間の噛み合い状態の変動を確実に回避することができる。
従って、燃焼工程を有するエンジンに用いられるカムギアトレーン機構２９のギア間の噛み合い状態の変動を効率よく回避することができる。
As described above, the gear center G1 of the
In the present embodiment, the gear meshing with the second gear 45 is not offset with respect to the rotation center C1 in the entire combustion process of the engine, but in an angular range in which the displacement due to bending of the
Therefore, it is possible to efficiently avoid the change in the meshing state between the gears of the cam gear train mechanism 29 used in the engine having the combustion process.
さらに、本実施形態では、上記ギア９１を除く他のギア９２のギア中心Ｇ２を、クランクシャフト２の回転中心Ｃ１に揃えるので、クランクシャフト２に作用する曲げ力の影響によるギア間の噛み合い状態の変動を回避しつつ、その曲げ力の影響が殆どないときのギア間の噛み合い状態を適正に維持できる。また、この場合、通常の平歯車からの形状変更が最小限ですむので、カムドライブギア４４の製造も容易である。
さらに、本実施形態では、クランクシャフト２の外周面に平行な切り欠き面２Ｍ，２Ｎを設け、この切り欠き面２Ｍ，２Ｎを有する軸部にカムドライブギア４４を取付自在に形成すると共に、このカムドライブギア４４に、クランクシャフト２のクランクピン１８，１９の位置に合わせる合わせマーク４４Ｘを設けるので、カムドライブギア４４を、その合わせマークをクランクピン１８，１９の位置（上下位置）に合わせてクランクシャフト２に取り付ける、といった簡易な作業で、ギア４４の位相を間違えずにクランクシャフト２に結合することができる。
Further, in the present embodiment, the gear center G2 of the
Further, in the present embodiment, notch surfaces 2M and 2N parallel to the outer peripheral surface of the
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、上述の各実施形態では、エンジン回転数が比較的高い領域で高出力となる高性能エンジンに本発明を適用する場合について説明したが、これに限らない、例えば、クランクシャフト２への曲げ力が相対的に大きくなる大排気量のエンジンにも本発明の適用が有効である。
また、上述の実施形態では、カムドライブギア４４の全ギア９１のギア中心Ｇ１をオフセットする場合、および、エンジン燃焼工程中でも特にクランクシャフト２への曲げ力が所定値以上となるときに噛み合うギア９１だけをオフセットする場合を説明したが、これに限らない。要は、クランクシャフトの曲げによる変位が、その変位がバルブ開閉特性、ギア音、ギア耐久性等に影響を与える所定値以上となる角度で、カムドライブギア４４のギア中心を、その変位と反対方向にオフセットさせればよい。
さらに、上述の実施形態では、自動二輪車に搭載されるカムギアトレーン式の多気筒エンジンに本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、単気筒エンジンに本発明を適用してもよく、また、自動二輪車以外の車両等に搭載されるカムギアトレーン式エンジンに本発明を広く適用可能である。なお、単気筒エンジンの場合、カムギアトレーン機構のギア音を低減でき、かつ、ギアの耐久性を向上できる等のメリットがある。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to this. For example, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a high-performance engine having high output in a region where the engine speed is relatively high has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, bending to the
In the above-described embodiment, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a cam gear train type multi-cylinder engine mounted on a motorcycle has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to a single-cylinder engine. Further, the present invention can be widely applied to cam gear train type engines mounted on vehicles other than motorcycles. In the case of a single-cylinder engine, there are merits such that the gear sound of the cam gear train mechanism can be reduced and the durability of the gear can be improved.
１ エンジン（カムギアトレーン式エンジン）
２ クランクシャフト
３ クランクケース
１８、１９ クランクピン
２６，２７ カムシャフト
２９ カムギアトレーン機構（ギア式調時伝達機構）
４４ カムドライブギア（ドライブギア）
４５ セカンドギア（アイドルギア）
４６ サードギア（アイドルギア）
４７ フォースギア（アイドルギア）
４８ 吸気用カムドリブンギア
４９ 排気用カムドリブンギア
５９ メインシャフト
９１Ａ，９１Ｂ ギア
1 engine (camgear train type engine)
2
44 Cam drive gear (drive gear)
45 Second gear (idol gear)
46 Third Gear (Idle Gear)
47 Force Gear (Idle Gear)
48 Cam-driven gear for intake 49 Cam-driven gear for exhaust 59
Claims (2)
前記ドライブギア（４４）のギア中心（Ｇ１）を、前記クランクシャフト（２）の曲げによる変位が最大となる角度で、前記クランクシャフト（２）の中心（Ｃ１）に対して、その変位による前記ドライブギア（４４）の変位と反対方向にオフセットしたことを特徴とするカムギアトレーン式エンジン。 A drive gear (44) provided on the crankshaft (2) rotatably supported by the engine (1) , a driven gear (48, 49) provided on the camshaft (26, 27) , and a drive gear (44) A cam gear train type engine comprising an idle gear (45, 46) provided between the engine and the driven gear (48, 49) ,
The gear center (G1 ) of the drive gear (44) is at an angle at which the displacement due to the bending of the crankshaft (2) is maximum, and the center (C1) of the crankshaft (2) is caused by the displacement. A cam gear train type engine characterized by being offset in a direction opposite to the displacement of the drive gear (44) .
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