JP6975193B2

JP6975193B2 - Multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: JP6975193B2
Application number: JP2019064352A
Authority: JP
Inventors: 健二石本
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020165456A

Description

本願発明は多気筒内燃機関に関するものであり、クランク軸のバランス構造に特徴を有している。 The present invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine, and is characterized by a balanced structure of a crank shaft.

クランク軸はピストンの往復動を回転運動に変換するものであるため、クランクアームやコンロッドの動きによってアンバランスな慣性力が発生するという問題がある。そこで、クランクアームにバランスウエイト（カウンタウエイト）を設けて慣性力を抑制している（例えば特許文献１）。また、クランク軸とは異なる部位にバランス装置を設ける場合もある。 Since the crank shaft converts the reciprocating motion of the piston into rotary motion, there is a problem that an unbalanced inertial force is generated by the movement of the crank arm and the connecting rod. Therefore, a balance weight (counterweight) is provided on the crank arm to suppress the inertial force (for example, Patent Document 1). In addition, a balance device may be provided at a portion different from the crank shaft.

特開２０１２−２４７０４４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-247044

特許文献１を初めてとして、通常は、クランク軸単体としてバランスを完結させており、そこで、各クランクアームにそれぞれバランスウエイトを設けている。しかし、バランスウエイトは慣性力を抑制するためのものであってそれ自体は回転の仕事に貢献しているものではないため、フリクション低減等の点からは、可能な限り軽量化するのが好ましい。 For the first time in Patent Document 1, the balance is usually completed as a single crank shaft, and therefore, a balance weight is provided for each crank arm. However, since the balance weight is for suppressing the inertial force and does not contribute to the work of rotation by itself, it is preferable to reduce the weight as much as possible from the viewpoint of reducing friction and the like.

しかし、特許文献１のようにクランク軸単体としてバランスを取っていると、バランスウエイトの重量（質量）は、気筒数やピストンの重量、コンロッドの重量との関係でおのずと決まってくるため、軽量化は困難であった。 However, if the crank shaft is balanced as a single unit as in Patent Document 1, the weight (mass) of the balance weight is naturally determined in relation to the number of cylinders, the weight of the piston, and the weight of the connecting rod, so that the weight is reduced. Was difficult.

本願発明は、このような現状を改善しようとするものである。 The invention of the present application is intended to improve such a situation.

本願発明は多気筒内燃機関に係るもので、この多気筒内燃機関は、
「クランク軸においてタイミングチェーンを配置される側に位置したフロントジャーナルと、
前記クランク軸においてミッションが配置される側に位置したリアジャーナルと、
前記クランク軸において前記タイミングチェーンを挟んで前記フロントジャーナルと反対側の端部に設けられたクランクプーリと、
前記クランク軸において前記フロントジャーナルに近接して設けられたクランクアームの対と前記リアジャーナルに近接して設けられたクランクアームの対との間に配置されて、前記クランク軸の軸心と直交した方向に突出するように設けられた中間のクランクアームの対と、
前記クランク軸の回転数を検出するために当該クランク軸において前記リアジャーナルを挟んで前記ミッションの側に設けられたセンシングプレートとを有する」
という基本構成になっている。 The present invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine, and the multi-cylinder internal combustion engine is
A front journal located on the side which is arranged a timing chain in a "crankshaft,
The rear journal located on the side where the mission is placed on the crank axle,
A crank pulley provided at an end of the crank shaft opposite to the front journal across the timing chain, and a crank pulley.
It is arranged between a pair of crank arms provided close to the front journal and a pair of crank arms provided close to the rear journal on the crank shaft, and is orthogonal to the axis of the crank shaft. A pair of intermediate crank arms provided to project in the direction,
In order to detect the rotation speed of the crank shaft, the crank shaft has a sensing plate provided on the side of the mission with the rear journal in between. "
It has a basic structure.

そして、上記基本構成において、
「前記中間のクランクアームの対にはバランスウエイトは設けておらず、
前記クランクプーリの重心及び前記センシングプレートの重心を、前記中間に位置したクランクアームの対が前記クランク軸の軸心から突出した方向と反対側にそれぞれ位置させている」
という特徴を有している。 And in the above basic configuration
" There is no balance weight on the pair of crank arms in the middle.
The center of gravity of the crank pulley and the center of gravity of the sensing plate are positioned on the opposite sides of the direction in which the pair of crank arms located in the middle protrudes from the axis of the crank shaft. "
It has the feature.

クランクプーリ及びセンシングプレートの重心を偏心させるに当たっては、軸心を挟んだ片側に穴を空けたり、軸心を挟んだ一方は薄くて他方は厚くなるように厚さを変えたりするなどして、重量は増加させずに偏心させることが望ましい。
そこで請求項２の発明は、請求項１において、
「前記クランクプーリは、前記クランク軸の軸心を挟んで前記中間のクランクアームの対が突出した方向の部位に穴を有する」
という構成を採用している。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２において、
「前記センシングプレートは、前記クランク軸の軸心を挟んで前記中間のクランクアームの対が突出した方向の部位に穴を有する」
という構成を採用している。 When eccentricizing the center of gravity of the crank pulley and sensing plate, make a hole on one side of the axis, or change the thickness so that one side of the axis is thin and the other is thick. It is desirable to eccentric without increasing the weight.
Therefore, the invention of claim 2 is claimed in claim 1.
"The crank pulley has a hole in a portion in the direction in which the pair of the intermediate crank arms protrudes across the axis of the crank shaft."
The configuration is adopted.
Further, the invention of claim 3 is claimed in claim 1 or 2.
"The sensing plate has a hole in a portion in the direction in which the pair of the intermediate crank arms protrudes across the axis of the crank shaft."
The configuration is adopted.

本願発明によると、クランクプーリ及びセンシングプレートの重心が一対のクランクアームの突出向と反対側に位置しているため、中間に位置したクランクアームの対にバランスウエイトを設けなくとも、クランクプーリ及びセンシングプレートが、一対のクランクアームに対するバランスウエイトとして機能する。 According to the present invention, since the center of gravity of the crank pulley and the sensing plate is located on the side opposite to the protruding direction of the pair of crank arms, the crank pulley and the sensing do not need to be provided with a balance weight on the pair of crank arms located in the middle. The plate acts as a balance weight for the pair of crank arms.

すなわち、内燃機関に必要なクランクプーリとセンシングプレートとがクランク軸に対する外部バランスウエイトとして機能しているのであり、これにより、クランク軸を軽量化しつつ、慣性力を抑制してクランク軸の円滑な回転を図りつつ、内燃機関を軽量化できる。その結果、内燃機関の高速回転性能を損なうことなく燃費を向上できる。 That is, the crank pulley and the sensing plate required for the internal combustion engine function as an external balance weight for the crank shaft, whereby the weight of the crank shaft is reduced, the inertial force is suppressed, and the crank shaft rotates smoothly. The weight of the internal combustion engine can be reduced. As a result, fuel efficiency can be improved without impairing the high-speed rotation performance of the internal combustion engine.

また、本願発明のようにセンシングプレートをリアジャーナルの外側に設けると、センシングプレートはミッションケースで囲うことができるため、自動車用内燃機関に適用すると、跳ね上がった小石がセンシングプレートに当たるといったことは皆無となって、保護機能を確実化できる。また、クランクプーリとセンシングプレートとはクランク軸の一端と他端とに振り分けて配置されているため、クランクプーリとセンシングプレートとの重心を偏心させたことに起因してクランク軸に振れ現象が生じることはない。 In addition, if the sensing plate is provided outside the rear journal as in the invention of the present application, the sensing plate can be surrounded by a mission case, so that when applied to an internal combustion engine for automobiles, the pebbles that jumped up will never hit the sensing plate. Therefore, the protection function can be ensured. Further, since the crank pulley and the sensing plate are arranged separately at one end and the other end of the crank shaft, a swing phenomenon occurs in the crank shaft due to the eccentricity of the center of gravity of the crank pulley and the sensing plate. There is no such thing.

クランクプーリ及びセンシングプレートを取り付けた状態でのクランク軸の側面図である。It is a side view of the crank shaft with the crank pulley and the sensing plate attached. 各要素を図１の（Ａ）〜（Ｅ）の方向から見て並べた図である。It is a figure which arranged each element as seen from the direction (A)-(E) of FIG.

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は３気筒内燃機関に適用している。従って、クランク軸１は、フロントジャーナル２とリアジャーナル３、及び、両者の間に位置した第１中間ジャーナル４と第２中間ジャーナル５とを有している。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is applied to a 3-cylinder internal combustion engine. Therefore, the crank shaft 1 has a front journal 2 and a rear journal 3, and a first intermediate journal 4 and a second intermediate journal 5 located between the front journal 2 and the rear journal 3.

フロントジャーナル２と第１中間ジャーナル４とには、第１クランクアーム６を介して第１クランクピン７が連結されており、第１中間ジャーナル４と第２中間ジャーナル５とには、第２クランクアーム８を介して第２クランクピン９が連結されている。更に、第２中間ジャーナル５とリアジャーナル３とには、第３クランクアーム１０を介して第３クランクピン１１が連結されている。隣り合ったクランクアームは、位相が１２０°ずれている。 A first crankpin 7 is connected to the front journal 2 and the first intermediate journal 4 via a first crank arm 6, and a second crank is connected to the first intermediate journal 4 and the second intermediate journal 5. The second crankpin 9 is connected via the arm 8. Further, a third crankpin 11 is connected to the second intermediate journal 5 and the rear journal 3 via a third crank arm 10. The adjacent crank arms are out of phase by 120 °.

第１クランクアーム６には、クランク軸１の軸心Ｏを挟んで第１クランクピン７と反対側に位置した第１バランスウエイト１２が一体に形成されている。また、第３クランクアーム１０にも、クランク軸１の軸心Ｏを挟んで第３クランクピン１１と反対側に位置した第２バランスウエイト１３が一体に形成されている。他方、第２クランクアーム８には、バランスウエイトは形成されていない。 The first crank arm 6 is integrally formed with a first balance weight 12 located on the opposite side of the first crank pin 7 with the axis O of the crank shaft 1 interposed therebetween. Further, the third crank arm 10 is also integrally formed with a second balance weight 13 located on the opposite side of the third crank pin 11 with the axis O of the crank shaft 1 interposed therebetween. On the other hand, no balance weight is formed on the second crank arm 8.

フロントジャーナル２には前向き突出部２ａを設けており、この前向き突出部２ａに、補機駆動ベルト（図示ぜず）が巻き掛けられるクランクプーリ１４をボルト１５で固定している。他方、クランク軸１のうちリアジャーナル３には後ろ向き突出部３ａが一体に形成されて、この後ろ向き突出部３ａにスタータギア１６が一体に形成されている。かつ、スタータギア１６の後面に、クランク軸１の回転数を検知するためのセンシングプレート１７がボルト１８で固定されている。センシングプレート１７は円板の形態であり、外周には、光電式センサで検知するための凹凸部が形成されている。 The front journal 2 is provided with a forward protruding portion 2a, and a crank pulley 14 around which an auxiliary drive belt (not shown) is wound is fixed to the forward protruding portion 2a with a bolt 15. On the other hand, of the crank shaft 1, the rear journal 3 is integrally formed with a rearward projecting portion 3a, and the starter gear 16 is integrally formed with the rearward projecting portion 3a. Further, a sensing plate 17 for detecting the rotation speed of the crank shaft 1 is fixed to the rear surface of the starter gear 16 with a bolt 18. The sensing plate 17 is in the form of a disk, and an uneven portion for detection by a photoelectric sensor is formed on the outer periphery thereof.

クランクプーリ１４はリング状部１４ａを有しており、図２に示すように、リング状部１４ａに、軸心Ｏを挟んで第２クランクアーム８の方向に偏った状態で複数の調整穴１８ａを空けることにより、クランクプーリ１４の重心１９を、第２クランクアーム８がクランク軸１の軸心Ｏから突出した方向と反対側に位置させている。 The crank pulley 14 has a ring-shaped portion 14a, and as shown in FIG. 2, a plurality of adjusting holes 18a are provided in the ring-shaped portion 14a in a state of being biased toward the second crank arm 8 with the axial center O interposed therebetween. The center of gravity 19 of the crank pulley 14 is positioned on the side opposite to the direction in which the second crank arm 8 protrudes from the axis O of the crank shaft 1.

センシングプレート１７も同様であり、当該センシングプレート１７に、第２クランクアーム８の方向に偏った状態で複数の調整穴１８ｂを空けることにより、センシングプレート１７の重心２０を、第２クランクアーム８がクランク軸１の軸心Ｏから突出した方向と反対側に位置させている。そして、両者の重心の偏心重量の和を、第２クランクアーム８のバランスを取るために必要な重量と同じにしている。従って、クランク軸１は、軽量化しつつ回転バランスが確保されている。 The same applies to the sensing plate 17, and by making a plurality of adjusting holes 18b in the sensing plate 17 in a state of being biased in the direction of the second crank arm 8, the center of gravity 20 of the sensing plate 17 can be obtained by the second crank arm 8. It is positioned on the side opposite to the direction protruding from the axis O of the crank shaft 1. Then, the sum of the eccentric weights of the centers of gravity of both is made the same as the weight required for balancing the second crank arm 8. Therefore, the crank shaft 1 is lightweight while ensuring a rotational balance.

クランクプーリ１４とセンシングプレート１７との偏心重量が、第２クランクアーム８に完全な第２バランスウエイト２１（図２（Ｃ）の一点鎖線参照）を設けた場合の当該第２バランスウエイト２１の重量よりも小さい場合は、第２クランクアーム８に、補助バランスウエイトを設けたらよい。この場合も、補助バランスウエイトは自己完結式の場合の第２バランスウエイト２１より軽くなるため、クランク軸１を軽量化できることに違いはない。 The eccentric weight of the crank pulley 14 and the sensing plate 17 is the weight of the second balance weight 21 when the second crank arm 8 is provided with the complete second balance weight 21 (see the alternate long and short dash line in FIG. 2C). If it is smaller than the above, an auxiliary balance weight may be provided on the second crank arm 8. In this case as well, since the auxiliary balance weight is lighter than the second balance weight 21 in the case of the self-contained type, there is no difference in the weight of the crank shaft 1.

実施形態では、一対のバランスウエイト１２，１３は同じ大きさに設定しているが、互いに異ならせることも可能である。２枚の第２クランクアーム８の一方のみにバランスウエイトを設けて、他方のバランスはクランクプーリ１４及びセンシングプレート１７の偏心によって代替させるといったことも可能である。 In the embodiment, the pair of balance weights 12 and 13 are set to have the same size, but they can be made different from each other. It is also possible to provide a balance weight only on one of the two second crank arms 8 and substitute the balance of the other by the eccentricity of the crank pulley 14 and the sensing plate 17.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、内燃機関は３気筒には限らないのであり、他の気筒数の内燃機関にも具体化できる（但し、直列６気筒の場合は、クランクアーム同士がバランスウエイトを代替するため、本願発明の適用も不要である。）。４気筒内燃機関で位相を９０度ずつずらしている場合は、第２クランクアーム又は第３クランクアームのバランスウエイトをクランクプーリ及びセンシングプレートの偏心によって代替したらよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, the internal combustion engine is not limited to three cylinders, and can be embodied in an internal combustion engine having another number of cylinders. No application is required.) When the phase of a 4-cylinder internal combustion engine is shifted by 90 degrees, the balance weight of the second crank arm or the third crank arm may be replaced by the eccentricity of the crank pulley and the sensing plate.

また、クランクプーリ及びセンシングプレートにおいて重心を異なるせる手段としては、例えば厚さを変更したり、リブを形成するにおいてその配置密度を異ならせたりすることができる。 Further, as a means for changing the center of gravity of the crank pulley and the sensing plate, for example, the thickness can be changed, or the arrangement density can be changed in forming the rib.

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The invention of the present application can be embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

１クランク軸
２フロントジャーナル
３リアジャーナル
４第１中間ジャーナル
５第２中間ジャーナル
６第１クランクアーム
７第１クランクピン
８第２クランクアーム
９第２クランクピン
１０第３クランクアーム
１１第３クランクピン
１２第１バランスウエイト
１３第２バランスウエイト
１４クランクプーリ
１７センシングプレート
１９クランクプーリの重心
２０センシングプレートの重心 1 Crank shaft 2 Front journal 3 Rear journal 4 1st intermediate journal 5 2nd intermediate journal 6 1st crank arm 7 1st crank pin 8 2nd crank arm 9 2nd crank pin 10 3rd crank arm 11 3rd crank pin 12 1st balance weight 13 2nd balance weight 14 Crank pulley 17 Sensing plate 19 Crank pulley center of gravity 20 Sensing plate center of gravity

Claims

クランク軸においてタイミングチェーンを配置される側に位置したフロントジャーナルと、
前記クランク軸においてミッションが配置される側に位置したリアジャーナルと、
前記クランク軸において前記タイミングチェーンを挟んで前記フロントジャーナルと反対側の端部に設けられたクランクプーリと、
前記クランク軸において前記フロントジャーナルに近接して設けられたクランクアームの対と前記リアジャーナルに近接して設けられたクランクアームの対との間に配置されて、前記クランク軸の軸心と直交した方向に突出するように設けられた中間のクランクアームの対と、
前記クランク軸の回転数を検出するために当該クランク軸において前記リアジャーナルを挟んで前記ミッションの側に設けられたセンシングプレートとを有し、
前記中間のクランクアームの対にはバランスウエイトは設けておらず、
前記クランクプーリの重心及び前記センシングプレートの重心を、前記中間に位置したクランクアームの対が前記クランク軸の軸心から突出した方向と反対側にそれぞれ位置させている、
多気筒内燃機関。 The front journal located on the side where the timing chain is placed on the crank axis,
The rear journal located on the side where the mission is placed on the crank axle,
A crank pulley provided at an end of the crank shaft opposite to the front journal across the timing chain, and a crank pulley.
It is arranged between a pair of crank arms provided close to the front journal and a pair of crank arms provided close to the rear journal on the crank shaft, and is orthogonal to the axis of the crank shaft. A pair of intermediate crank arms provided to project in the direction,
It has a sensing plate provided on the side of the mission across the rear journal on the crank shaft in order to detect the rotation speed of the crank shaft.
No balance weight is provided on the pair of crank arms in the middle.
The center of gravity of the crank pulley and the center of gravity of the sensing plate are positioned on the sides opposite to the direction in which the pair of crank arms located in the middle protrudes from the axis of the crank shaft.
Multi-cylinder internal combustion engine.

前記クランクプーリは、前記クランク軸の軸心を挟んで前記中間のクランクアームの対が突出した方向の部位に穴を有する、
請求項１に記載した多気筒内燃機関。 The crank pulley has a hole in a portion in a direction in which a pair of the intermediate crank arms protrudes across the axis of the crank shaft.
The multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1.

前記センシングプレートは、前記クランク軸の軸心を挟んで前記中間のクランクアームの対が突出した方向の部位に穴を有する、
請求項１又は２に記載した多気筒内燃機関。 The sensing plate has a hole in a portion in a direction in which a pair of the intermediate crank arms protrudes across the axis of the crank shaft.
The multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1 or 2.