| 【発明の名称】 |
２軸バランサ付き単気筒エンジン |
| 【発明者】 |
【氏名】矢壁 庄二
|
| 【要約】 |
【課題】２軸バランサをコンパクトにして単気筒エンジンの高さ、横幅を小さくする。
【解決手段】クランクケース２内に２軸バランサ６を設け、その第１バランサ４がクランク歯車８と直接噛合してクランク歯車８から動力を伝達される第１従動歯車９と、その第１従動歯車９と軸方向において反対側に設けられ、第２バランサ５へ動力を伝達する伝達歯車１２とを有している。また、第２バランサ５がその伝達歯車１２と噛合する第２従動歯車１３を有している。そしてクランク歯車８のピッチ円直径と第１従動歯車９のピッチ円直径とを同じに設定し、伝達歯車１２のピッチ円直径と第２従動歯車１３のピッチ円直径とを同じに設定し、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を小さく設定してある。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対のバランサをクランク軸(３)と平行に架設し、クランク歯車(８)によりバランサを回転駆動するようにした２軸バランサ付き単気筒エンジンにおいて、２軸バランサ(６)の第１バランサ(４)がクランク歯車(８)と直接噛合してクランク歯車(８)から動力を伝達される第１従動歯車(９)と、その第１従動歯車(９)と軸方向において反対側に設けられ、第２バランサ(５)へ動力を伝達する伝達歯車(１２)とを有し、第２バランサ(５)がその伝達歯車(１２)と噛合する第２従動歯車(１３)を有し、クランク歯車(８)のピッチ円直径と第１従動歯車(９)のピッチ円直径が同じであり、伝達歯車(１２)のピッチ円直径と第２従動歯車(１３)のピッチ円直径が同じであり、第１従動歯車(９)のピッチ円直径よりも伝達歯車(１２)のピッチ円直径を小さく設定してあることを特徴とする、２軸バランサ付き単気筒エンジン。
【請求項２】 一対のバランサをクランク軸(３)と平行に架設し、クランク歯車(８)によりバランサを回転駆動するようにした２軸バランサ付き単気筒エンジンにおいて、２軸バランサ(６)の第１バランサ(４)がクランク歯車(８)と直接噛合してクランク歯車(８)から動力を伝達される第１従動歯車(９)と、その第１従動歯車(９)と軸方向において反対側に設けられ、第２バランサ(５)へ動力を伝達する伝達歯車(１２)とを有し、第２バランサ(５)がその伝達歯車(１２)と噛合する第２従動歯車(１３)を有し、クランク歯車(８)のピッチ円直径と第１従動歯車(９)のピッチ円直径が同じであり、伝達歯車(１２)のピッチ円直径と第２従動歯車(１３)のピッチ円直径が同じであり、第１従動歯車(９)のピッチ円直径よりも伝達歯車(１２)のピッチ円直径を大きく設定してあることを特徴とする、２軸バランサ付き単気筒エンジン。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバランサ付きエンジンに関し、さらに詳しくは２軸バランサを備えた単気筒エンジンに関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、単気筒エンジンにおいて２軸バランサを備えたエンジンが提案されている。２軸バランサは同じ重量のバランサを平行に２軸架設してエンジンの振動を押さえるものである。このような２軸バランサ付きエンジンには、２軸バランサのウエイト部がクランク軸のウエイト部、コンロッド大端部などと干渉するのを避けるために、クランク軸のクランク歯車とバランサ側の従動歯車との間にアイドル歯車を設けたものがある。しかし、アイドル歯車を入れることにより縦型エンジンでは全高が大きくなり、横型エンジンでは横幅が大きくなる問題がある。
【０００３】コンパクト性が要求されることの多い単気筒エンジンの場合、上記アイドル歯車を介在させる方法は採用しにくく、クランク歯車によりバランサ側の従動歯車を直接駆動しなければならない。図６はクランク歯車とバランサ側従動歯車を直接に噛合させるようにした２軸バランサの歯車列を示す図である。
【０００４】図６において、クランクケース４４内にはクランク軸４５が架設され、このクランク軸４５に固定されたクランク歯車４６を２軸バランサの第１バランサ歯車４７に噛み合わせ、その第１バランサ歯車４７を第２バランサ歯車４８に噛み合わせることにより、２軸バランサを回転させるように構成してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に示す２軸バランサ付きエンジンでは、下記のような課題がある。即ち、上記のような単気筒エンジンの一次バランサ、即ちクランク軸回転数の一倍の振動数を打ち消すバランサの場合は、クランク軸４５の回転数、第１バランサ４９の回転数、第２バランサ５０の回転数をそれぞれ一致させる必要があることから、３枚の歯車比は１：１：１としなければならない。一方、図６に示す構成であると、コンロッド大端部やクランクピンアーム部などとバランサとの干渉を避けるためにクランク軸４５と第１バランサ４９との軸間距離もある程度大きくとらなければならない。
【０００６】そうすると、第１バランサ４９と第２バランサ５０の軸間距離も前記軸間距離と同じになるため、高さｈ、幅ｗ方向に２軸バランサの寸法が大きくなってしまう問題がある。なお、多気筒エンジンの一次振動成分は気筒間で釣り合わせることができるのでバランサを導入するとすれば２次バランサでよい。２次バランサの容量は一次バランサの１／３から１／５で済むため多気筒エンジンでは上記のような問題は発生しない。
【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記課題を解決できる２軸バランサ付き単気筒エンジンを提供することにある。具体的な課題の一例を示すと、以下の通りである。
(ａ)上記アイドル歯車を使用しない場合の設計の制限をなくして、エンジンの形態に応じた２軸バランサの設計ができるようにする。
(ｂ)２軸バランサをコンパクトにしてエンジンの高さ、横幅を小さくする。
(ｃ)クランク軸とバランサ軸の軸間が決定していても、２軸バランサの容量を大きくできるようにする。
なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手段は、後述する課題を解決するための手段、作用及び発明の実施の形態において詳しく説明する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明を、例えば、本発明の実施の形態を示す図１から図５に基づいて説明すると、次のように構成したものである。第１発明は、一対のバランサをクランク軸３と平行に架設し、クランク歯車８によりバランサを回転駆動するようにした２軸バランサ付き単気筒エンジンにおいて、２軸バランサ６の第１バランサ４がクランク歯車８と直接噛合してクランク歯車８から動力を伝達される第１従動歯車９と、その第１従動歯車９と軸方向において反対側に設けられ、第２バランサ５へ動力を伝達する伝達歯車１２とを有し、第２バランサ５がその伝達歯車１２と噛合する第２従動歯車１３を有し、クランク歯車８のピッチ円直径と第１従動歯車９のピッチ円直径が同じであり、伝達歯車１２のピッチ円直径と第２従動歯車１３のピッチ円直径が同じであり、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を小さく設定してあることを特徴とする。
【０００９】第２発明は、一対のバランサをクランク軸３と平行に架設し、クランク歯車８によりバランサを回転駆動するようにした２軸バランサ付き単気筒エンジンにおいて、２軸バランサ６の第１バランサ４がクランク歯車８と直接噛合してクランク歯車８から動力を伝達される第１従動歯車９と、その第１従動歯車９と軸方向において反対側に設けられ、第２バランサ５へ動力を伝達する伝達歯車１２とを有し、第２バランサ５がその伝達歯車１２と噛合する第２従動歯車１３を有し、クランク歯車８のピッチ円直径と第１従動歯車９のピッチ円直径が同じであり、伝達歯車１２のピッチ円直径と第２従動歯車１３のピッチ円直径が同じであり、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を大きく設定してあることを特徴とする。
【００１０】
【作用及び効果】本発明１であれば、（イ）クランク軸の動力は、クランク歯車から第１バランサの第１従動歯車へ直接に伝達され、第１バランサの回転は伝達歯車によって第２バランサの第２従動歯車へ直接に伝達される。このようにアイドル歯車を介さずにクランク歯車の回転を２軸バランサに伝達するように構成しても、クランク歯車−第１従動歯車の歯車列と伝達歯車−第２従動歯車との歯車列とが独立しているので、クランク歯車と第１従動歯車とのピッチ円直径を１：１、伝達歯車と第２従動歯車とのピッチ円直径を１：１に設定しても、図６に示すクランク歯車→第１バランサ歯車→第２バランサ歯車という３個の歯車列がクランク軸のクランク歯車のある位置に集中して、その大きさによりクランクケースが大きくなってしまうということがない。つまり、エンジンの要求されるクラクケースの形状、大きさに対応させて、クランク歯車と第１従動歯車の歯車列と、伝達歯車と第２従動歯車の歯車列とをクランク軸上の位置に個別に配置することが可能になる。したがって、この第１発明によれば従来の直接駆動型の構成に比べてクランクケース内の２軸バランサの構成を自由に設定することができる。
【００１１】（ロ）さらに、この第１発明であれば、第１従動歯車のピッチ円直径よりも伝達歯車のピッチ円直径を小さく設定してあるので、クランク軸と第１バランサ軸の軸間が所定長さ必要でも、第１バランサ軸と第２バランサ軸間の距離を前記所定長さよりも短くできる。したがって、結果的に２軸バランサをコンパクトに設定でき、エンジンの高さ、幅も小型化することができる。
【００１２】第２発明であれば、上記（イ）の作用効果とともに、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を大きく設定してあるので、クランク軸と第１バランサ軸の軸間が所定長さ必要でも、第１バランサ軸と第２バランサ軸間の距離を前記所定長さより大きくできる。したがって、結果的に２軸バランサの容量を大きく設定でき、低重心のエンジンを構成することができる。
【００１３】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す２軸バランサ付きエンジンの要部縦正断面図である。図２（Ａ）はエンジンの動力取出軸側から見たクランク角度９０゜の第１バランサ、第２バランサの位置関係を示す図、図２（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図（右側面図）である。
【００１４】図３（Ａ）は動力取出軸側から見たクランク角度２２５゜の第１バランサ、第２バランサの位置関係を示す図、図３（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図（右上４５゜図）である。図４（Ａ）は動力取出軸側から見たクランク角度２４６．５゜の第１バランサ、第２バランサの位置関係を示す図、図４（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図（左上２３．５゜から見た図）、図４（Ｃ）は図４（Ａ）を下方から見た図である。
【００１５】この実施形態では水冷単気筒縦型ディーゼルエンジンに適用した場合を示してある。図１に示すように、このエンジン１はクランクケース２内にクランク軸３が架設してある。そのクランク軸３の下方に第１バランサ４と第２バランサ５からなる２軸バランサ６がクランク軸３と平行に架設してある。
【００１６】クランク軸３には図２（Ｂ）に示すようにエンジンの動力取出軸側７寄りにクランク歯車８が固定してあり、このクランク歯車８に第１バランサ４の第１従動歯車９が直接に噛合するようにしてある。第１バランサ４の軸方向の反対側１０には第１バランサ４のウエイト部１４を介して伝達歯車１２が固定してあり、この伝達歯車１２が図４（Ｃ）に示すように第２バランサ５の第２従動歯車１３と噛合するようにしてある。したがって、エンジン１の動力取出軸側７にクランク歯車８と第１従動歯車９の歯車列があり、動力取出軸側と反対側１０に伝達歯車１２と第２従動歯車１３の歯車列があることになる。
【００１７】また、クランク歯車８のピッチ円直径と第１伝達歯車９のピッチ円直径が同じ長さ（即ち、１：１）に設定してあり、伝達歯車１２のピッチ円直径と第２伝達歯車１３のピッチ円直径が同じ長さ（即ち、１：１）に設定してあり、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を小さく設定してある。よって図２（B）に示すクランク軸３の軸中心３ａと第１バランサ４の軸中心４ａとの距離ｄ１よりも図４（Ｃ）に示す第１バランサ４の軸中心４ａと第２バランサ５の軸中心５ａとの距離ｄ２の方が短くなっている。
【００１８】そして、２軸バランサ６を小さくするために、クランク軸３のコンロッド大端部の回転軌跡が第１バランサ４のウエイト部１４、第２バランサ５のウエイト部１５の回転軌跡と重なるように設定し、第１バランサ４の第１従動歯車９が第２バランサ５のウエイト部１５の回転軌跡と重なるように設定してある。そして、第１バランサ４のウエイト部１４と第２バランサ５のウエイト部１５にともにコンロッド大端部逃げ部１６・１６（図４（Ｃ）参照）を設けてあり、第１バランサ４の第１従動歯車９が第２バランサ５のバランサ部１５と干渉しないように、第２バランサ５のバランサ部１５に第１従動歯車９の歯車通過用逃げ部１７（図４（Ｃ）参照）を設けてある。
【００１９】また、図２（Ａ）に示すように第１バランサ４の軸心４ａ位置に比べて、第２バランサ５の軸心５ａ位置が所定距離ｅだけ低く設定してある。図５は第１バランサのウエイト部の構成を説明するための図であり、図５（Ａ）は第１バランサを下方から見た図、図５（Ｂ）はウエイト部のＢ−Ｂ線断面図、図５（Ｃ）はウエイト部のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２０】図５（Ａ）に示すように、第１バランサ４のウイエト部１４は、前記したコンロッド大端部逃げ部１６を設けることにより、コンロッド大端部逃げ部１６の両側にある分離ウエイト部１８・１８に分けられている。各分離ウエイト部１８・１８は図５（Ｂ）（Ｃ）に示すようにその横断面が略扇状のウエイト部としてある。また、図５（Ｂ）に示すように、コンロッド大端部逃げ部１６の両外側所定域１９・１９にクランクピンアーム部２０・２０（図３（Ｂ）参照）を逃がすクランクピンアーム逃げ部２１・２１が形成してある。また、図５（Ｃ）に示すように各分離ウエイト部１８・１８の両最外側部２２・２２にはクランク軸カウンタウエイト部３０・３０（図３（Ｂ）参照）を逃がすクランク軸カウンタウエイト逃げ部２３・２３が形成してある。
【００２１】なお、クランクピンアーム逃げ部２１・２１、クランク軸カウントウエイト逃げ部２３・２３ともに、扇状の縁の全域にわたって設ける必要はなく、干渉する部分のみに逃げ部が形成してあるので、第１バランサ４において、コンロッド大端逃げ部１６を大きくしても、第１バランサ４に必要な重量を確保することができる。また、図５（Ｂ）において符号２４はクランクピンアーム部２０・２０が描く軌跡、図５（Ｃ）において符号２５はクランク軸カウンタウエイト部３０・３０が描く軌跡である。
【００２２】さらに図１に示すように、このエンジンでは、クランク軸３に前記クランク歯車８より小径の駆動歯車２６が図２（Ｂ）における符号２７の位置に固定してあり、この駆動歯車２６にカム軸歯車２８が噛合するようにしてある。カム軸歯車２８は図１においてクランク軸３よりもクランクケース２側部寄りの斜め上方に位置しており、カム軸歯車２８はその下方位置においてガバナ軸歯車２９に噛合している。ガバナ軸歯車２９の中心は図１において、第１バランサ４の軸中心より側方に位置するようにしてある。
【００２３】上記構成の２軸バランサ付きエンジンの動作について簡単に説明する。ピストンの上下動により、図２（Ａ）に示すように、例えばクランク歯車８は反時計回りに回転し、第１バランサ４は時計回り、第２バランサ５は反時計回りに回転する。このように第１バランサ４と第２バランサ５は逆方向に回転するので、各ウエイト部１４，１５とクランク軸系（コンロッド大端部、クランクピンアーム部２０、クランク軸カウンタウエイト部３０）との接近の仕方は異なる。特に、第１バランサ４では、クランクピンアーム部２０・２０やクランク軸カウンタウエイト部３０・３０と干渉する可能性のある部分は、第１バランサ４のウイエト部１４の左右両端部分に限られている。そこで、図３（Ｂ）に示すようにクランクピンアーム部２０・２０を避けるようにクランクピンアーム逃げ部２１・２１（図５（Ｂ）参照）を設け、図３（Ｂ）のクランク軸カウンタウエイト部３０・３０の外側端部を避けるようにクランク軸カウンタウエイト逃げ部２３・２３（図５（Ｃ）参照）を設けている。
【００２４】なお、第２バランサ５はクランクピンアーム部２０・２０、クランク軸カウンタウエイト部３０・３０とは干渉しないように距離ｅだけ離して設定してあるので、それらの逃げ部は不要で、コンロッド大端部逃げ部１６のみ設けてある。このように設定することにより、第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を小さく設定しても、２軸バランサ６が各部と干渉を起こすことを防止できる。また、図面上の説明は省略するが、上述したように第１従動歯車９のピッチ円直径よりも伝達歯車１２のピッチ円直径を大きく設定すれば、クランク軸３と第１バランサ４の距離が同じならば、図６に示す従来の構成に比べて２軸バランサの重量を大きくできるということも容易に理解できる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】北谷 寿一
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−９４０２５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２５８１４５ |
|