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課題・解決手段

本発明は、2つのシリンダ(1、2)内でタンデム配置に案内される2つのピストン(3、4)と、コネクティングロッド(5、6)によってピストン(3、4)と結合される2つの逆回転するクランク軸(7、8)と、を有する2気筒レシプロエンジンと、第1のクランク軸(7)に対して反対方向に、且つ、第2のクランク軸(8)に対して同方向に、回転可能であるジェネレータ(11)と、を備えた、特にハイブリッド車のための、パワーユニットに関する。本発明は、ジェネレータ(11)がトラクション手段を介して少なくとも第1のクランク軸(7)と駆動結合され、且つ、バランス質量(13)を有しており、第1のクランク軸(7)は、更なるバランス質量(14)を担持するバランス軸(12)とタイミングチェーン(18)又はタイミングベルトを介して結合されている、ことを特徴とする。さらに本発明は斯かるパワーユニットを備えた車両、特にハイブリッド車に関する。

概要

背景

既知パワーユニットは、逆回転するクランク軸を備えた2気筒レシプロエンジンを有しており、クランク軸はそれらジャーナル平歯車によって互いに連結されている。平歯車は互いに係合しており、逆回転するクランク軸を同期させる。レシプロエンジンは、発電に用いるジェネレータを駆動する。ジェネレータは、両クランク軸の一方と噛み合うジェネレータ歯車を有している。ここでジェネレータは運転時に第1のクランク軸に対して反対方向に回転し、第2のクランク軸に対して同方向に回転する。

既知のパワーユニットは、特にハイブリッド車に使用されるため、高い静粛性、低振動及びコンパクトな構造が重視される。これら特性は既に既知のパワーユニットによって満たされている。それにも拘わらず、これら特性をさらに改善しようとする努力が存在する。

概要

本発明は、2つのシリンダ(1、2)内でタンデム配置に案内される2つのピストン(3、4)と、コネクティングロッド(5、6)によってピストン(3、4)と結合される2つの逆回転するクランク軸(7、8)と、を有する2気筒レシプロエンジンと、第1のクランク軸(7)に対して反対方向に、且つ、第2のクランク軸(8)に対して同方向に、回転可能であるジェネレータ(11)と、を備えた、特にハイブリッド車のための、パワーユニットに関する。本発明は、ジェネレータ(11)がトラクション手段を介して少なくとも第1のクランク軸(7)と駆動結合され、且つ、バランス質量(13)を有しており、第1のクランク軸(7)は、更なるバランス質量(14)を担持するバランス軸(12)とタイミングチェーン(18)又はタイミングベルトを介して結合されている、ことを特徴とする。さらに本発明は斯かるパワーユニットを備えた車両、特にハイブリッド車に関する。

目的

本発明の基礎をなす思想は、2つのシリンダ内でタンデム配置に案内される2つのピストンを有する2気筒レシプロエンジンを備えた、特にハイブリッド車のための、パワーユニットを提案することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

2つのシリンダ(1、2)内でタンデム配置に案内される2つのピストン(3、4)と、コネクティングロッド(5、6)によって前記ピストン(3、4)と結合される2つの逆回転するクランク軸(7、8)と、を有する2気筒レシプロエンジンと、第1のクランク軸(7)に対して反対方向に、且つ、第2のクランク軸(8)に対して同方向に、回転可能であるジェネレータ(11)と、を備えた、特にハイブリッド車のための、パワーユニットであって、前記ジェネレータ(11)は、トラクション手段を介して少なくとも前記第1のクランク軸(7)と駆動結合され、且つ、バランス質量(13)を有しており、前記第1のクランク軸(7)は、更なるバランス質量(14)を担持するバランス軸(12)とタイミングチェーン(18)又はタイミングベルトを介して結合されている、ことを特徴とするパワーユニット。

請求項2

前記トラクション手段は、歯付きベルト又は歯付きチェーン(15)であることを特徴とする、請求項1に記載のパワーユニット。

請求項3

前記第1のクランク軸(7)と前記第2のクランク軸(8)とが、互いに直接歯係合していることを特徴とする、請求項1又は2に記載のパワーユニット。

請求項4

前記トラクション手段が両側に歯切りを有する歯付きチェーン(15)であり、前記歯付きチェーン(15)の外側(15a)が前記第1のクランク軸(7)のスプロケット(9)と、且つ、内側(15b)が前記第2のクランク軸(8)のスプロケット(10)と係合することを特徴とする、請求項1又は2に記載のパワーユニット。

請求項5

前記第1のクランク軸(7)又は前記バランス軸(12)は、フライホイール質量(22)を担持していることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載のパワーユニット。

請求項6

前記クランク軸(7、8)とジェネレータ(11)及び/又はバランス軸(12)との変速比は2:1であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のパワーユニット。

請求項7

前記第1のクランク軸(7)は、タイミングチェーン(18)又はタイミングベルトを介してタイミング駆動装置(19)の中間歯車(20)と連結される、タイミング歯車(21)を有しており、前記中間歯車の直径がタイミング歯車(21)の直径の2倍に相当することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載のパワーユニット。

請求項8

単一のジェネレータ(11)が設けられていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載のパワーユニット。

請求項9

請求項1から8のいずれか1項に記載のパワーユニットを備えた車両、特にハイブリッド車。

技術分野

0001

本発明は、請求項1の前提部の特徴を備えたパワーユニットに関する。さらに本発明は、斯かるパワーユニットを備えた車両に関する。冒頭に記載した種類のパワーユニットは、例えば国際公開第2012/056275(A1)号パンフレットにより知られている。

背景技術

0002

既知のパワーユニットは、逆回転するクランク軸を備えた2気筒レシプロエンジンを有しており、クランク軸はそれらジャーナル平歯車によって互いに連結されている。平歯車は互いに係合しており、逆回転するクランク軸を同期させる。レシプロエンジンは、発電に用いるジェネレータを駆動する。ジェネレータは、両クランク軸の一方と噛み合うジェネレータ歯車を有している。ここでジェネレータは運転時に第1のクランク軸に対して反対方向に回転し、第2のクランク軸に対して同方向に回転する。

0003

既知のパワーユニットは、特にハイブリッド車に使用されるため、高い静粛性、低振動及びコンパクトな構造が重視される。これら特性は既に既知のパワーユニットによって満たされている。それにも拘わらず、これら特性をさらに改善しようとする努力が存在する。

0004

それゆえ本発明の課題は、既知のパワーユニットを、特にコンパクトな寸法で、静粛性及び低振動に関して改善された特性を有するように発展させることである。さらに本発明の課題は、斯かるパワーユニットを備えた車両を提案することである。

0005

本発明によれば、この課題は、パワーユニットに関しては特許請求項1の対象によって、及び車両に関しては特許請求項9の対象によって解決される。

0006

本発明の基礎をなす思想は、2つのシリンダ内タンデム配置に案内される2つのピストンを有する2気筒レシプロエンジンを備えた、特にハイブリッド車のための、パワーユニットを提案することである。2気筒レシプロエンジンはさらに、コネクティングロッドによってピストンと結合される2つの逆回転するクランク軸を有する。パワーユニットは、第1のクランク軸に対して反対方向に、且つ、第2のクランク軸に対して同方向に回転可能であるジェネレータを備えている。本発明によれば、ジェネレータはトラクション手段を介して少なくとも第1のクランク軸と駆動連結され、且つ、バランス質量を有する。第1のクランク軸はさらに、更なるバランス質量を担持するバランス軸タイミングチェーン又はタイミングベルトを介して結合されている。

0007

ジェネレータはバランス質量を担持することによって、ジェネレータが既に第1のバランス軸として働く。これによりジェネレータは二重の機能、即ち一方では発電、他方では慣性力平衡化の機能を果たす。したがってそうして構成されたジェネレータは静粛性の向上に寄与する。それゆえ2次慣性力を完全に平衡化するためには、単一の別個のバランス軸しか要求されない。そうして完全なランチスターバランスにも拘わらず、静粛性と低振動に関して著しく改善されたパワーユニットのコンパクトな構造が実現されている。

0008

好適な変形例において、トラクション手段は歯付きベルト又は歯付きチェーンであるようにされてよい。歯付きベルトの使用は、特に騒音の少ない構造形態を可能にする。歯付きチェーンの使用は、同様に騒音を減らす構造形態を可能にし、加えて高い耐摩耗性が生じる。さらに歯付きチェーンはレシプロエンジンのオイル潤滑に関して利点を有する。

0009

本発明の変形例において、第1のクランク軸と第2のクランク軸とが互いに直接歯車係合している。換言すれば、クランク軸はそれぞれの端側にスプロケット又は歯付きクランクウェブを有しており、これらが互いに係合している。加えて第1のクランク軸は、トラクション手段を介してジェネレータと結合され、且つ、タイミングチェーンを介してバランス軸と結合されている。

0010

特に好適な代替例では、トラクション手段が両側に歯切りを有する歯付きチェーンであり、歯付きチェーンの外側が第1のクランク軸のスプロケットと、且つ、歯付きチェーンの内側が第2のクランク軸のスプロケットと係合するようになっている。歯付きチェーンはこの点で比較的単純な経路を辿るが、これはスプロケットからジェネレータへの力の伝達に関して有利である。特に歯付きチェーンは荷重下で撓み点の数が少ない。そのうえクランク軸が相互に若しくはジェネレータと直接歯車係合することが回避され、これがレシプロエンジンの静粛性に資する。

0011

更なる好適な変形例における本発明によるパワーユニットでは、第1のクランク軸又はバランス軸がフライホイール質量を担持している。フライホイール質量はトルク変動を平衡化する役目を果たす。好ましくはフライホイール質量が第1のクランク軸、つまりジェネレータと反対に回転するクランク軸に配置されている。代替としてフライホイール質量はバランス軸に配置されてもよく、これはパワーユニットの車両内取付け位置によってはクランク軸面内においてパワーユニットの幅をできるだけ小さくするために有利であり得る。さらに、第1のクランク軸もバランス軸もそれぞれ部分的なフライホイール質量を担持するようにされてよい。

0012

2次慣性力を平衡化するためにクランク軸とジェネレータ及び/又はバランス軸との変速比が2:1であると好都合である。バランス質量を備えたジェネレータはバランス軸としても働くので、ランチェスターバランサにとって、つまり自由な2次慣性力の平衡化にとって好都合な変速比2:1が順守されるべきである。その結果、バランス軸若しくはジェネレータがクランク軸に対してそれぞれ2倍の回転数で回転することになる。

0013

さらに第1のクランク軸は、タイミングチェーン又はタイミングベルトを介してタイミング駆動装置中間歯車と連結される、タイミング歯車を有することができる。中間歯車はタイミング歯車の直径の2倍に相当する直径を有している。換言すればタイミングチェーン若しくはタイミングベルトは、第1のクランク軸のタイミング歯車をバランス軸とも、中間歯車とも連結するようになっている。中間歯車は端側でタイミング駆動装置上に配置されてよい。

0014

タイミング歯車に対する中間歯車の2倍の大きさによって、クランク軸とタイミング駆動装置との間に変速比1:2が存在する。つまりタイミング駆動装置はクランク軸の半分の速さで回転する。ここでタイミング駆動装置は、レシプロエンジンのシリンダ封止面の下方に配置される、低置タイミング駆動装置であってよい。

0015

有利な実施形態における本発明によるパワーユニットでは、単一のジェネレータが設けられている。単一のジェネレータに制限することは、パワーユニットのコンパクト性に資するだけでなく、生産コスト引き下げる。そのため総じて特に効率的、低騒音、静粛で、廉価に生産可能なパワーユニットが提供される。同時に構造部品の数の少なさがパワーユニットの保守性を改善する。

0016

副次的な態様によれば、上述のパワーユニットを備えた車両、特にハイブリッド車が開示され請求される。

0017

以下に本発明を実施形態に基づき、添付の図面を参照して詳しく説明する。

図面の簡単な説明

0018

本発明によるパワーユニットの模式的な側面図を示しており、本発明にとって本質的でない部材は省略されている。

実施例

0019

図に示されたパワーユニットは、内部でピストン3、4が案内される2つのシリンダ1、2を備えた、レシプロエンジン(2気筒レシプロエンジン)を備えている。ピストン3、4は、コネクティングロッド5、6によってクランク軸7、8と結合されている。各ピストン3、4は、それぞれクランク軸7、8に割当てられる。したがってレシプロエンジンは、互いに平行に並置された2つのクランク軸7、8を有している。クランク軸7、8は反対方向に回転する。この点で2気筒レシプロエンジンはタンデム配置に構成されている。

0020

クランク軸7、8は端側でスプロケット9、10を担持している。スプロケット9、10は互いに離間して配置され、歯付きチェーン15によって互いに連結されている。歯付きチェーン15は両側に歯切りを有しており、歯付きチェーン15の外側15aは第1のクランク軸7のスプロケット9と係合している。歯付きチェーン15の内側15bは第2のクランク軸8のスプロケット10と係合している。さらに歯付きチェーン15はジェネレータ11まで延び、歯付きチェーン15の内側15bがジェネレータ11の歯車に係合する。それゆえにジェネレータ11は歯付きチェーン15によってクランク軸7、8と連結されており、クランク軸7、8によって駆動される。ここでジェネレータ11は第1のクランク軸7に対しては反対方向に回転し、第2のクランク軸8に対しては同方向に回転する。

0021

歯付きチェーン15はスプロケット9、10の間で部分的に直線的に延び、スプロケット9、10間の歯付きチェーン15の直線部分は、歯付きチェーン15の個々の歯がスプロケット9、10内に正確に係合することを保証するために少なくとも30mmであることが好ましい。

0022

図から明確に分かる通り、歯付きチェーン15の張り側16はジェネレータ11と第1のクランク軸7若しくは第1のクランク軸7のスプロケット9との間に延びている。第2のクランク軸8若しくは第2のクランク軸8のスプロケット10とジェネレータ11との間には、歯付きチェーン15の緩み側17が延びている。第2のクランク軸8のスプロケット10とジェネレータ11との間の距離は比較的大きいので、ジェネレータ11と第2のクランク軸8との間にチェーンガイド23を設けるようにしてあることが好都合である。チェーンガイド23は緩み側17が垂れ下がるのを本質的に防ぎ、その限りでパワーユニットの静粛性に寄与する。

0023

第1のクランク軸7のジャーナル上にタイミング歯車21が配置されている。タイミング歯車21は、第1のクランク軸7のスプロケット10と固く結合されてよい。いずれにせよタイミング歯車21と第1のクランク軸7のスプロケット10とが一緒に回転するように接続されている。タイミング歯車21は、バランス軸12をタイミング歯車21及びタイミング駆動装置19と連結する、タイミングチェーン18内で係合する。特にタイミングチェーン18は、タイミング歯車21からバランス軸12まで、さらにタイミング駆動装置19の端側に着座する、中間歯車20まで延びている。中間歯車20は好ましくは、タイミング駆動装置19とクランク軸7、8との間の変速比が2:1に調節されるように、タイミング歯車21の2倍の大きさであることが好ましい。タイミング駆動装置19は有利には、低置タイミング駆動装置として構成できる。具体的にはタイミング駆動装置19は好ましくはシリンダ封止面の下方に配置される。このことがパワーユニットの全高縮小する。

0024

2次慣性力の平衡化のために、即ちいわゆるランチェスターバランサのために、バランス質量13、14が設けられている。ここでバランス質量13はジェネレータ11に配置されている。これと同位相であるが反対方向に更なるバランス質量14がバランス軸12に配置されている。バランス軸12若しくはジェネレータ11とクランク軸7、8との間にそれぞれ変速比1:2が存在する。換言すれば、ジェネレータ11もバランス軸12もクランク軸7、8の2倍の速さで回転する。ここで2次慣性力の効率的な平衡化を保証するためにバランス軸12とジェネレータ11の回転がそれぞれ互いに反対方向に行われる。

0025

ストローク運転においてレシプロエンジンの点火順序によって生じるトルク変動の平衡化のために、第1のクランク軸7と結合されたフライホイール質量22が設けられている。フライホイール質量22は好ましくは、レシプロエンジンの後側に配置されている。換言すれば、第1のクランク軸7は、その長手方向端部にそれぞれ1つのジャーナルを有しており、第1の前部ジャーナルにはスプロケット9とタイミング歯車21とが配置されている。反対側の第2のジャーナルにはフライホイール質量22が一緒に回転するように固定されている。更なるフライホイール質量24が第2のクランク軸8と結合されてよい。第2のクランク軸8に割当てられる、この更なるフライホイール質量24は、好ましくは第1のクランク軸7のフライホイール質量22より小さい。

0026

1、2シリンダ
3、4ピストン
5、6コネクティングロッド
7 第1のクランク軸
8 第2のクランク軸
9、10スプロケット
11ジェネレータ
12バランス軸
13、14バランス質量
15歯付きチェーン
15a 外側
15b 内側
16張り側
17緩み側
18タイミングチェーン
19タイミング駆動装置
20中間歯車
21タイミング歯車
22、24フライホイール質量
23 チェーンガイド

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