(57)【要約】対向ピストンエンジン（１０）は、バックラッシュ低減手段を有するギアトレイン（３０、６３０）、粘性ダンパ（３００）、および遠心振り子式アブソーバ（４００）のうち少なくとも２つを含む。対向ピストンエンジン（１０）は、２つのクランクシャフト（６２１、６２２）と、クランクシャフト（６２１、６２２）を接続するギアトレイン（３０、６３０）とを含むことができる。任意の粘性ダンパ（３００）および遠心振り子式アブソーバ（４００）を使用してエンジン（１０）内のクランクシャフト（６２１、６２２）のねじれ速度変動を緩和することができ、複数の粘性ダンパ（３００）および／または遠心振り子式アブソーバ（４００）をエンジン（１０）内で使用することができる。バックラッシュ低減手段は、ギアトレイン（３０、６３０）内のギア（３６ａ、３６ｂ、３７、３９ａ、３９ｂ、６６０、６６１、６６２、６６３）の位置を互いに調整する手段のいずれかと、１つ以上のバックラッシュ低減ギア（５００）とを含むことができる。【選択図】図７
2020522640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向ピストン内燃エンジンであって、
少なくとも１つのクランクシャフトを出力駆動装置に連結するギア構成を備えるギアトレインと、
バックラッシュ低減手段、クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段、または、バックラッシュ低減手段とクランクシャフトねじれ速度変動緩和手段との両方と、
を備える対向ピストン内燃エンジン。
【請求項２】
前記クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段が、粘性ダンパまたは遠心振り子式アブソーバを備え、前記クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段が前記少なくとも１つのクランクシャフト上にある、請求項１に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項３】
前記クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段が、粘性ダンパと遠心振り子式アブソーバの両方を備え、前記クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段が前記少なくとも１つのクランクシャフト上にある、請求項１に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項４】
前記エンジンが第１および第２のクランクシャフトを備え、さらにギアトレインが前記第１のクランクシャフトに取り付けられた第１のクランクギアと、前記第２のクランクシャフトに取り付けられた第２のクランクギアと、少なくとも１つのアイドラギアと、パワーテイクオフギアとを備える、請求項２または３に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項５】
バックラッシュ低減のための手段が、位置決め機構またはシザーズギアを備え、該シザーズギアが、ギアアセンブリ内に２つまたは３つのギアを備える、請求項４に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項６】
前記シザーズギアが、付勢バネ、ローラクラッチおよび油圧付勢手段のいずれかを備える、請求項５に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項７】
前記バックラッシュ低減手段が前記少なくとも１つのアイドラギアを備える、請求項４から６のいずれか一項に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項８】
対向ピストン内燃エンジンの騒音、ハーシュネスおよび振動を低減する方法であって、該方法が、前記対向ピストン内燃エンジンの動作中にクランクシャフトねじれ速度変動を減衰させることを含む方法。
【請求項９】
バックラッシュ低減手段を使用して、ギアトレインのガラ音を低減することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記対向ピストン内燃エンジンの始動時に前記バックラッシュ低減手段に係合することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記バックラッシュ低減手段が、位置決め機構またはシザーズギアを備え、該シザーズギアが、ギアアセンブリ内に２つまたは３つのギアを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記シザーズギアが、付勢バネ、ローラクラッチおよび油圧付勢手段のいずれかを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
クランクシャフトねじれ速度変動を減衰させることが、前記対向ピストンエンジン内のクランクシャフトに粘性ダンパを含めることを含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
対向ピストン内燃エンジンであって、
少なくとも１つのクランクシャフトを出力駆動装置に連結するギア構成を備えるギアトレインと、
前記少なくとも１つのクランクシャフト上の遠心振り子式アブソーバおよび粘性ダンパとを備える対向ピストン内燃エンジン。
【請求項１５】
前記ギアトレイン内にシザーズギアをさらに備える、請求項１４に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項１６】
前記シザーズギアが、付勢バネ、ローラクラッチおよび油圧付勢手段のいずれかを備える、請求項１５に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【請求項１７】
位置決め機構を備えるバックラッシュ低減手段をさらに備える、請求項１４に記載の対向ピストン内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、以下の係属中の米国特許出願の主題に関連する主題を含む：２０１６年６月８日に出願された米国特許出願第１５／１７６，８１８号明細書（現在は米国特許第９，９５８，０５７号明細書）、２０１２年２月２３日に出願され、米国特許第２０１２／０２８５４２２号明細書として公開された米国特許出願第１３／３８５，５３９号明細書、２０１３年４月８日に出願され、米国特許第２０１４／０２９９１０９号明細書として公開された米国特許出願第１３／８５８，９４３号明細書、２０１３年７月１７日に出願された米国特許出願第１３／９４４，７８７号明細書（現在は米国特許第９，６１８，１０８号明細書）、２０１３年１１月７日に出願され、米国特許第２０１５／００２０６２９号明細書として公開された米国特許出願第１４／０７４，６１８号明細書、２０１４年８月４日に出願された米国特許出願第１４／４５０，７４７号明細書（現在は米国特許第９，７７２，０３０号明細書、および２０１６年４月２９日に出願され、米国特許第２０１７／０３１４６４６号明細書として公開された米国特許出願第１５／１４２，２６１号明細書。
【０００２】
本分野は、内燃エンジンの騒音、振動およびハーシュネス（ＮＶＨ）の低減である。さらに具体的には、本分野は、ギアラッシュ制御とエンジン内のクランクシャフトのねじり振動の低減との組合せによって、対向ピストンエンジンのギアトレインのギア騒音および振動を低減することを包含する。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンのギアの振動は、激しいうなり、鋭いインパルスノイズ（例えばガラ音）、またはその両方を引き起こし得る。これらの騒音は、車両内でオペレータおよび乗客の極端な不快感を引き起こし得る。エンジンのうなりおよびガラ音も、持続する不協和音を増大させ、輸送路への接近を不快なものにし得る。このため、車両に関連する性能基準および環境規制には、ＮＶＨ制限がますます含まれている。
【０００４】
バックラッシュとは、製造公差を考慮し、比較的高い動作温度でのギアの拘束を防ぎ、エンジンの動作中に存在する可能性のあるギアの他の変動を考慮するために、通常、噛合ギアに存在する隙間（例えば、ラッシュ）である。対向ピストンエンジンのギアトレインでは、トルク反転中、駆動ギアが、噛み合っている対応する被駆動ギアの両フランクと接触するように移動し、特にシステムに過度のバックラッシュがある場合に、歯打ち音を発生させる。
【０００５】
デュアルクランクシャフトを有する対向ピストンエンジンのギアトレインでは、噛み合っている隣接するギアの歯の間で接触が失われ、ガラ音および振動を発生させるという事象が本質的に発生する。例えば、ポートの開閉時間を異ならせるためにクランクシャフト間に位相差（すなわち、クランクリード）が設けられる場合、エンジン動作のサイクルごとに少なくとも１回、ギアトレインにトルク反転事象が発生する。ギアのバックラッシュが存在する場合、トルク反転によりギアトレインのガラ音が生じる。
【０００６】
対向ピストンエンジンのバックラッシュ制御には、騒音制御と、摩擦損失の最小化と、ギアトレイン内の効率的なトルク伝達との間で均衡を図ることが含まれ得る。従来のバックラッシュ制御には、エンジンの作動前に（例えば、アイドラギアの移動、セレクトフィットギア（ｓｅｌｅｃｔ  ｆｉｔ  ｇｅａｒ）の使用）、または、おそらくそれに加えて、エンジンの作動および調整後に、エンジンのバックラッシュを固定する方法および装置が含まれる。特許文献１に記載されているような従来型のシザーズギアには、シザーズギアと隣接ギアとの間のギア噛み合い時のラッシュに対処するために、１つ以上のねじりバネによって予備張力が掛けられる。粘性ダンパ、遠心振り子式アブソーバまたはそれらの組合せを使用することによって、対向ピストンエンジンのクランクシャフトのねじれ速度の変動を緩和することができ、これを低減または排除する。エンジンでは、騒音、振動およびハーシュネスの最小化、バックラッシュ緩和と、クランクシャフトねじれ速度変動低減手段とを組み合わせることができる。
【発明の概要】
【０００７】
以下に記載される実施形態では、１つ以上のクランクシャフトを有する対向ピストンエンジンの騒音、振動およびハーシュネスの動的制御のためのシステムおよび方法が提供される。バックラッシュおよび／またはエンジンの動作中のクランクシャフトのねじれ速度の変動によって引き起こされる騒音、振動および損失は、バックラッシュ低減装置（例えば、シザーズギアまたは他のバックラッシュ防止装置）、遠心振り子式アブソーバおよび粘性ダンパのうち少なくとも２つを組み合わせることによって緩和することができる。
【０００８】
いくつかの実装形態は、少なくとも１つのクランクシャフトを出力駆動装置に連結するギア構成とギアトレイン内のバックラッシュ低減ギアのうち２つ以上とを有するギアトレインと、少なくとも１つのクランクシャフト上の遠心振り子式アブソーバと、少なくとも１つのクランクシャフト上の粘性ダンパとを含む対向ピストン内燃エンジンを対象とする。
【０００９】
関連する態様では、いくつかの実装形態は、少なくとも１つのクランクシャフトを出力駆動装置に連結するギア構成を有するギアトレインと、バックラッシュ低減手段および／またはクランクシャフトねじれ速度変動緩和手段とを含む対向ピストン内燃エンジンを提供する。
【００１０】
以下の特徴は、任意の好適な組合せで対向ピストン内燃エンジンに存在することができる。クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段は、粘性ダンパ、遠心振り子式アブソーバまたは任意の均等物を含むことができる。いくつかの実装形態では、クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段は、粘性ダンパと遠心振り子式アブソーバの両方を含むことができる。エンジンは、第１および第２のクランクシャフトを含むことができ、ギアトレインは、第１のクランクシャフトに取り付けられた第１のクランクギアと、第２のクランクシャフトに取り付けられた第２のクランクギアと、少なくとも１つのアイドラギアと、パワーテイクオフギアとを含む。バックラッシュ低減手段は、位置決め機構、シザーズギアまたはそれらの均等物を含むことができる。いくつかの態様では、シザーズギアは、ギアアセンブリ内に２つまたは３つのギアを有することができる。そのような態様では、シザーズギアは、付勢バネ、ローラクラッチおよび油圧付勢手段のいずれかを含むことができる。代替的または追加的に、バックラッシュ低減手段は、少なくとも１つのアイドラギアを含むことができる。
【００１１】
さらに関連する態様では、いくつかの実装形態では、対向ピストンエンジンの騒音、振動およびハーシュネスを低減する方法が提供される。該方法は、バックラッシュ低減手段を使用してギアトレインのガラ音を低減することと、対向ピストン内燃エンジンの動作中にクランクシャフトねじれ速度変動を減衰させることとを含むことができる。いくつかの実装形態では、該方法は、対向ピストン内燃エンジンの始動時にバックラッシュ低減手段を係合させることを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】対向ピストンエンジン内のシリンダ、ピストンおよびギアトレインの構成の側立面図である。
【００１３】
【図２Ａ】粘性ダンパおよび遠心振り子式アブソーバを含む対向ピストンエンジンの実施形態の概略の側面斜視立面図を示す。
【図２Ｂ】粘性ダンパおよび遠心振り子式アブソーバを含む対向ピストンエンジンの実施形態の概略の側面斜視立面図を示す。
【００１４】
【図３】対向ピストンエンジンに使用するための粘性ダンパの実施形態の破断図を示す。
【００１５】
【図４Ａ】対向ピストンエンジンに使用するための遠心振り子式アブソーバの実施形態を示す。
【００１６】
【図４Ｂ】図４Ａに示す遠心振り子式アブソーバとともに使用するための例示的なアブソーバ質量アセンブリの分解図を示す。
【００１７】
【図４Ｃ】対向ピストンエンジンに使用するための遠心振り子式アブソーバの実施形態を示す。
【００１８】
【図４Ｄ】図４Ｃに示す遠心振り子式アブソーバとともに使用するための例示的なアブソーバ質量アセンブリの分解図を示す。
【００１９】
【図５】対向ピストンエンジンに使用するための例示的なバックラッシュ低減ギアを示す。
【００２０】
【図６】対向ピストンエンジンに使用するためのギアトレインの実施形態を示す。
【００２１】
【図７】図６に示すギアトレインの断面図である。
【００２２】
【図８】対向ピストンエンジンの騒音、振動およびハーシュネスを低減する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
対向ピストンエンジンのバックラッシュの動的制御のための専用のギア、システムおよび方法が説明される。バックラッシュ低減ギアを使用することにより、ギアトレイン内の少なくとも２つの隣接するギア間のバックラッシュ量を低減することができ、同時に、エンジンの動作中に（システムのトルク反転などにより）隣接するギアの歯間の接触が失われることに起因する騒音およびガタ音を減衰させることができる。エンジンの動作中、少なくとも２つの隣接するギア間のバックラッシュの調整は、温度または摩耗などのエンジンの変化に応じて継続的に行うことができる。
【００２４】
図１は、バックラッシュ低減ギアを含み得る関連するギアトレインを有する対向ピストンエンジン内のシリンダ、ピストンおよびクランクシャフトの構成を示している。この図は３気筒構成を示しているが、これは限定することを意図したものではない。実際、図１に示す基本的なアーキテクチャは、さらに少ないまたはさらに多いシリンダを有する対向ピストンエンジンに適用可能である。対向ピストンエンジン１０は、排気ポート１４および吸気ポート１６をそれぞれ含むシリンダ１２を含む。好ましくは、シリンダは、エンジンフレームまたはブロック１８に形成されたトンネルに固定的に取り付けられたライナを備える。一対のピストン（この図では見えない）が、各シリンダ１２のボア内の往復運動に対向するように配置されている。対向ピストンエンジン１０は、２つの回転可能に取り付けられたクランクシャフト２１および２２と、クランクシャフトを連結し、それらをパワーテイクオフシャフト（「ＰＴＯシャフト」）に連結するクランクシャフトギアトレイン３０とを備える連結クランクシャフトシステムを含む。クランクシャフト２１および２２は、主軸受構成（図示せず）によってエンジンに取り付けられ、一方はエンジンブロック１８の底部にあり、他方は上部にある。クランクシャフトギアトレイン３０は、エンジンブロック１８の一端に支持されており、取り外し可能なカバー３２を介して出し入れされるコンパートメント３１に収容されている。
【００２５】
図１に示すように、各ピストン対の一方のピストンは、コネクティングロッドアセンブリ２７によってクランクシャフト２１（すなわち、排気端クランクシャフト）のそれぞれのクランクジャーナル２３に連結されている。他方のピストンは、コネクティングロッドアセンブリ２９によってクランクシャフト２２（すなわち、吸気端クランクシャフト）のそれぞれのクランクジャーナル２５に連結されている。クランクシャフト２１および２２は、それらの縦軸が間隔を空けて平行に配置された状態で配置されている。クランクシャフトギアトレイン３０は、２つの入力ギア３６ａおよび３６ｂを含む複数のギアを含み、これらのギアは、クランクシャフト２１および２２のそれぞれの端部に固定されて、それらとともに回転する。出力ギア３７は、シャフトまたはポスト上で回転するように取り付けられる。出力ギア３７は、出力回転軸Ａの周りでパワーテイクオフシャフト３８を駆動する。この構成では、２つのアイドラギア３９ａおよび３９ｂが設けられ、それぞれ固定シャフトまたはポスト４０上で回転するように取り付けられる。アイドラギア３９ａは、入力ギア３６ａおよび出力ギア３７と噛み合う。アイドラギア３９ｂは、入力ギア３６ｂおよび出力ギア３７と噛み合う。クランクシャフトギアトレイン３０の構成の結果として、クランクシャフト２１および２２は共回転、すなわち同一方向に回転する。ただし、これはこの開示の範囲を限定することを意図していない。実際、本明細書に従ったギアトレイン構成は、さらに少ないまたはさらに多いギアを有し得、逆回転クランクシャフトを有し得る。したがって、クランクシャフトギアトレイン３０には５つのギアが示されているが、任意の特定のクランクシャフトギアトレインのギアの数およびタイプは、エンジン設計によってのみ決定される。例えば、クランクシャフトギアトレイン３０は、逆回転用の１つのアイドラギア、または共回転用の２つのアイドラギア（図示されるように）を備えてもよい。同様に、パワーテイクオフシャフトはクランクギアのうち１つに接続されてもよい。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂは、対向ピストンエンジン１０とともに使用するための粘性ダンパ２４０と遠心振り子式アブソーバ２５０との組合せの実施形態の２つの斜視図を示す。エンジン１０には、３つのシリンダ（図示せず）と、クランクシャフト２１および２２と、ギアトレインカバーによって覆われたギアトレイン３０とを取り囲むエンジンブロック１８がある。ギアトレイン３０は、各クランクシャフト用のクランクギアと、１つ以上のアイドラギアと、パワーテイクオフギアとを含むことができる。パワーテイクオフギアは、対応するパワーテイクオフシャフト３８に取り付けることができ、パワーテイクオフシャフト３８はトランスミッション（図示せず）に取り付けられる。エンジン１０は、各クランクシャフト２１および２２の端部に粘性ダンパ２４０と遠心振り子式アブソーバ２５０とを含む。
【００２７】
エンジン１０は、粘性ダンパ２４０と遠心振り子式アブソーバ２５０とを組み合わせて、エンジン１０が動作している際のクランクシャフト速度（すなわち、ねじれ速度）の変動を低減または緩和することができる。さらに、エンジン１０は、シザーズギアバックラッシュ低減手段またはギア位置決めバックラッシュ低減機構など、ギアトレイン３０内にバックラッシュ低減手段またはバックラッシュ防止手段を含んでもよい。
【００２８】
図２Ａおよび図２Ｂに示す対向ピストンエンジン１０は、クランクシャフト、特にノーズエンド２３９のみに、ねじり振動緩和手段（例えば、粘性ダンパ２４０および／または遠心振り子式アブソーバ２５０を含むねじり振動緩和手段）を有するが、粘性ダンパ２４０および／または遠心振り子式アブソーバ２５０は、任意のクランクシャフトのノーズ２３９もしくはテールエンド２５１のいずれか、または任意のクランクシャフトのノーズエンド２３９とテールエンド２５１の両方に配置されてもよい。任意のねじり振動緩和手段がクランクシャフトのノーズ２３９で使用される場合、ねじり振動緩和手段は、フロントエンド補機駆動部（すなわちＦＥＡＤ：ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ａｃｃｅｓｓｏｒｙ  ｄｒｉｖｅ）に隣接させることができる。ねじり振動緩和手段がクランクシャフトのテール２５１で使用される場合、ねじり振動緩和手段は、クランクシャフトとギアトレインとの間、またはギアトレインを越えたクランクシャフトの自由端にあり得る。さらに、ねじり振動緩和手段は、ノーズ２３９、テール２５１、またはこれらのポストもしくはシャフトのノーズとテールの両方で、アイドラギアまたはパワーテイクオフシャフト３８を支持するポストとともに使用することができる。図２Ａおよび図２Ｂに関して、任意のシャフトのテールエンド２５１は、エンジン１０の主パワーテイクオフシャフト３８およびギアと同じ側の端部であるのに対して、ノーズエンド２３９は、エンジン１０のパワーテイクオフシャフト３８の反対側の端部である。
【００２９】
図３は、対向ピストンエンジンに適合する粘性ダンパ３００の例の破断図を示す。粘性ダンパ３００は、粘性流体３４２および機械加工された慣性リング３４３を取り囲むハウジング３４１を含む。粘性ダンパ３００をクランクシャフトに取り付けるための継手３４４は、ハウジング３４１の内側部分にある。粘性ダンパ３００は、エンジンで発生する広範囲の周波数を減衰させることができる。ただし、粘性ダンパの欠点は、振動エネルギーを熱に変換することである。エンジンの振動を緩和する際にダンパによって生成される熱は、能動的に消散される（例えば、冷却を使用して）必要があり得るか、生成される熱に耐えるように好適な材料が選択され得る。
【００３０】
図４Ａは、対向ピストンエンジンとともに使用するための遠心振り子式アブソーバ４００を示す。図４Ａでは、遠心振り子式アブソーバ４００は、４つの３次アブソーバ質量アセンブリ４５１と、２つの６次アブソーバ質量アセンブリ４５２と、フランジ４５３とを有する。図４Ｂは、図４Ａに示す遠心振り子式アブソーバとともに使用するための例示的なアブソーバ質量アセンブリの分解図である。各アセンブリは、質量体４５５、２つのローラ４５６、スナバアセンブリ４５７、カバー４５８および継手４５９を含む。アブソーバ質量アセンブリでは、スナバアセンブリ４５７が質量体４５５をフランジ４５３に取り付け、継手４５９がカバー４５８を質量体４５５に取り付ける。質量体４５５は、ローラ４５６が適合する一対の開口部４６０を有する。頂部４６１および丸みを帯びた底部を含む各開口部４６０の形状は、フランジ４５３ａに対する質量体４５５の運動をガイドして、エンジンによって生成された振動に対抗するのを助ける。
【００３１】
エンジンの使用時、ローラ４５６の周りの各質量体４５５の運動は、他の質量体４５５の運動と連動して作用して、ねじり振動の振幅を低減する。いくつかの実装形態では、振動の全次数の振幅を低減するように遠心振り子式アブソーバ４００を構成することができる。さらに、遠心振り子式アブソーバは、エンジンの主要な点火順序に対応する順序で効果的であるように設計することができる。あるいは、２つのクランクシャフトと、排気ピストンと吸気ピストンとの間の位相差（例えばクランクリード）とを有する対向ピストンエンジンの場合、遠心振り子式アブソーバは、点火順序ｎおよび追加順序２ｎを含む２つ以上の主要な順序で効果的であるように設計することができる。当技術分野で知られているように、遠心振り子式アブソーバは、各次数に対して異なる振り子慣性および経路（例えば、円形、サイクロイド、エピサイクロイドまたは等時性（ｔａｕｔｏｃｈｒｏｎｉｃ）経路）を有することにより、様々な次数の振動に対処するように調整することができる。
【００３２】
図４Ｃは、対向ピストンエンジンとともに使用するための遠心振り子式アブソーバ４００ａの別の構成を示す。図４Ｃでは、遠心振り子式アブソーバ４００ａは、図４Ａに示す遠心振り子式アブソーバと同様に、４つの３次アブソーバ質量アセンブリ４５１ａと、２つの６次アブソーバ質量アセンブリ４５２ａと、フランジ４５３ａとを有する。図４Ｄは、図４Ｃに示す遠心振り子式アブソーバとともに使用するための例示的なアブソーバ質量アセンブリの分解図である。示されたアセンブリは、一対の開口部４６０ａを有する質量体４５５ａと、２つのローラ４５６ａと、スナバアセンブリ４５７ａと、第１のカバー４５８ａと、第２のカバー４５８ｂと、継手４５９ａおよび４５９ｂとを含む。スナバアセンブリ４５７ａは質量体４５５ａをフランジ４５３ａに取り付け、継手４５９ａは第１のカバー４５８ａを質量体４５５の第１の面に取り付け、継手４５９ｂは第２のカバー４５８ｂを質量体４５５ａの第１の面と反対側の別の面に取り付ける。ローラ４５６ａは、質量体が組み立てられた際に開口部４６０ａに配置される。頂部４６１ａおよび丸みを帯びた底部を含む各開口部４６０ａの形状は、フランジ４５３ａに対する質量体４５５ａの運動をガイドして、エンジンによって生成された振動に対抗するのを助ける。図４Ｄに示す質量アセンブリでは、各開口部４６１ａの頂部４６１ａは平坦ではなく、各開口部４６１ａの全体形状が腎臓形または豆形であるように丸みを帯びている。
【００３３】
いくつかの実装形態では、対向ピストンエンジンが複数のクランクシャフト（例えば２つのクランクシャフト）を有する場合、エンジン動作中に発生するトルクおよび振動モードは、各クランクシャフトで異なる可能性がある。そのようなエンジンでは、クランクシャフトごとに減衰手段（例えば、粘性ダンパ）とアブソーバ手段（すなわち、遠心振り子式アブソーバ）との組合せを用いることができる。あるいは、一部のクランクシャフトが減衰手段とアブソーバ手段との組合せを使用することができるのに対して、対向ピストンエンジン内の１つ以上の他のクランクシャフトは、複数の減衰手段または複数のアブソーバ手段を使用して、ねじり振動を緩和することができる。
【００３４】
使用中、エンジンのギアトレインはバックラッシュ低減手段を有することができる。バックラッシュ低減手段は、相手ギアに隣接する少なくとも１つのバックラッシュ低減ギアを含むことができる。バックラッシュ低減ギアは、クランクギア、アイドラギアまたは駆動ギアのいずれかであり得る。他のタイプのバックラッシュ低減手段には、バックラッシュ低減ギアに加えて、摩擦の増加と隣接するギア間の中心間距離の減少との間のバランスを見出して、互いに対してギアの位置を調整する手段（例えば、位置決め機構）または張力を調整する手段を含めることができる。一部のバックラッシュ低減手段は、対向ピストンエンジンの始動時に係合可能である。あるいは、バックラッシュ低減手段は、選択的に係合され得るか、常に係合され得る。
【００３５】
バックラッシュ低減ギアは、ギアアセンブリ内の各ギアにほぼ同じ直径および歯を有する第１および第２のギアを有することができる。バックラッシュ低減ギアの第１および第２のギアは、必要に応じて、第１および第２のギアによって作られる有効なギア歯の幅が増加または減少するように互いに対して移動することができる。隣接する相手ギアの歯は、バックラッシュ低減ギアの第１および第２のギアの歯に反力を及ぼす。その反力は、バックラッシュ低減ギア内の付勢機構（例えば、付勢バネ、油圧付勢手段）によって打ち消される。
【００３６】
バックラッシュ低減ギアの１つのタイプにはシザーズギアが挙げられる。シザーズギアは、それぞれ歯を有する２つ以上のギアを有することができる。シザーズギアでは、スナップリング、複数の付勢バネ、および油圧的に付勢されたシザーズギアのいずれかを使用して、互いに既定の位置に向かって各ギアに張力がかけられる。バックラッシュ低減ギアが第１の付勢位置にある場合、有効歯厚（例えば、ギア歯の幅）は、第１のギアおよび第２のギアの各々からの幅を有する歯の厚さと同等であり得る。
【００３７】
使用中、シザーズギアは、相手ギアの隣に配置される。相手ギアの歯は、十分に互いに近接する（例えば、十分な円形ピッチを有する）ことができるため、シザーズギアの第１および第２のギアは、ギアの歯が噛み合うことができるように回転する必要がある。エンジンの動作中、相手ギアの歯の間隔が減少すると（例えば、相手ギアの歯幅が拡大する）、シザーズギアの歯の有効幅が減少し、その結果、第１および第２のギアの歯の外側が互いに接近する。シザーズギアの第１および第２のギアは、有効歯厚が相手ギアとの密接な接触を維持するように、張力がかけられたままである。このようにして、シザーズギアは、それ自体と相手ギアとの間にラッシュが形成されるのを防ぐ。
【００３８】
図５は、対向ピストンエンジンとともに使用するためのバックラッシュ低減ギア５００を示す。バックラッシュ低減ギア５００は、第１のギア５０５、第２のギア５１５、トーションリング５２０、スナップリング５２５、第１のロックピン５２１および第２のロックピン５２２を含む。図５に示す第１のギア５０５は、このギア５００と隣接する噛合ギアとの間でトルクを伝達する際に負荷の主な部分を担う演出ギア（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｇｅａｒ）または層である。バックラッシュ低減ギア５００の第２のギア５１５は、バックラッシュ対処ギアである。すなわち、第２のギア５１５は、ギア５００に有効な歯幅を作り出す方向に付勢され、ギア５００と噛合ギアとの間のバックラッシュを低減または排除するギアである。図５に示すバックラッシュ低減ギア５００では、トーションリング５２０は、有効なギア歯がバックラッシュを低減するように、第１のギア５０５に対して回転するように第２のギア５１５を付勢する力を加える。第１のロックピン５２１は、トーションリング５２０の第１の端部を第１のギア５０５に固定し、第２のロックピン５２２は、トーションリング５２０の第２の端部を第２のギア５１５に固定する。スナップリング５２５は、バックラッシュ低減ギア５００内に、第１のギア５０５、第２のギア５１５、トーションリング５２０ならびに第１のロックピン５２１および第２のロックピン５２２のアセンブリを一緒に保持する。
【００３９】
図６は、バックラッシュ低減ギアであるアイドラギア６６０を含むギアトレイン６３０の側立面図である。図７は、図６に示すギアトレイン６３０の断面図である。これらの図では、ギアトレイン６３０はギアトレインカバー６３２に取り囲まれており、ギアトレイン６３０はアイドラギア６６０、パワーテイクオフギア６６１、第１のクランクギア６６２および第２のクランクギア６６３を含む。エンジンには、第１のクランクギア６６２に接続された第１のクランクシャフト６２１と、第２のクランクギア６６３に接続された第２のクランクシャフト６２２がある。図６および図７に示すアイドラギア６６０は、第１のクランクギア６６２および第２のクランクギア６６３に隣接して配置される。パワーテイクオフギア６６１は、ギアトレイン６３０の中心に示されている。ギアトレイン６３０は、アイドラギア６６０の位置にバックラッシュ低減ギアを含む。これらのバックラッシュ低減アイドラギア６６０は、図５に示すように、２つのギア部分、すなわちプライマリギアおよびバックラッシュ低減セカンダリギアを有するシザーズギアとして示されている。
【００４０】
ただし、ギアトレイン６３０内のアイドラギア位置６６０内のバックラッシュ低減ギアの位置は、各バックラッシュ低減ギアが各ギア噛み合い時に最小量のバックラッシュのみに適応することを可能にする。例えば、ギアアセンブリ内にプライマリギアおよびセカンダリギアを有するアイドラギアは、隣接するパワーテイクオフギア６６１または隣接するクランクギア６６２もしくは６６３のいずれかに対応する有効な歯幅を生じる。いくつかの実装形態では、バックラッシュ低減ギアは、３つのギア、第１、第２および第３のギアを有するギアアセンブリを含むことができる。このようなバックラッシュ低減ギアは、固定された歯の間隔または固定された中心距離を有する２つの隣接するギアに対応することができる。２つの隣接するギアに対応することができるギアが、２０１８年５月１日に発行された米国特許第９，９５８，０５７号明細書「Ｇｅａｒ  Ｂａｃｋｌａｓｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｏｐｐｏｓｅｄ−Ｐｉｓｔｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ」、または米国成立前特許公開（Ｕ．Ｓ．Ｐｒｅ−Ｇｒａｎｔ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ）米国第２００４／００８９０８９号明細書（Ｓｔｅｖｅｎｓらにより２００４年５月１３日に公開済み）に詳細に記載されている。
【００４１】
対向ピストンエンジンでは、クランクシャフトねじれ速度変動またはねじり振動を緩和するための手段（例えば、粘性ダンパ、遠心振り子式アブソーバ）とともに、バックラッシュ低減手段（例えば、１つ以上のバックラッシュ低減ギア、位置決め機構）を使用することができる。バックラッシュ低減手段はエンジンギアトレインで使用することができるのに対して、クランクシャフトねじれ速度変動緩和手段は、典型的にはクランクシャフトの端部で、１つ以上のクランクシャフトに適用することができる。エンジンに複数のクランクシャフトが存在する場合、各クランクシャフトには、そのクランクシャフトの特定の振動モードと速度変動とに対処するクランクシャフトねじれ速度変動緩和手段を取り付けることができる。
【００４２】
図６および図７に示すようなギアトレインは、上述のように、第１および第２のギアを有するバックラッシュ低減ギアなどの１つ以上のバックラッシュ低減ギアを含んでもよい。ギアトレイン６３０内のバックラッシュ低減ギアの数は、少なくとも１つのバックラッシュ低減ギアを含む隣接するギアの各対に対応することができる。ギアトレインでは、ギアの可能な構成の１つは、入力ギアとして、トレインの外側の第１の位置にバックラッシュ低減ギアを有し得る（例えば、図６の６６２または６６３）。図６に示すように、５つのギアを有するギアトレインでは、中間ギア（例えば、出力ギア６６１）および他の入力ギアもバックラッシュ低減ギアであり得るが、アイドラギアのうち１つ（例えば、図６の６６０）もこの構成ではバックラッシュ低減ギアであり得る。上記のようなバックラッシュ低減ギアが、固定された歯厚および円形ピッチを有する２つのギアに隣接している場合、バックラッシュ低減ギアの歯は、最小量のラッシュで噛み合いに適合するように調整することができる。異なる固定ギア歯間隔を有する２つの隣接するギアを有するバックラッシュ低減ギアであれば、ギアのうち１つのみに対応することができるという事実は、ギアトレインには依然としてバックラッシュが存在するが、固定歯間隔の従来のギアのみを使用する場合ほどではないであろうことを意味する。ギアトレイン内のバックラッシュを残らず排除するために、必要なギアトレイン内に第１および第２のギアを有するバックラッシュ低減ギアの数は、トレイン内のギアの噛み合わせの数に対応する。すなわち、ｎ個のギアからなるギアトレインでは、バックラッシュ全体を排除するために、第１および第２のギアを有するｎ−１個のバックラッシュ低減ギアが必要となる。
【００４３】
上記のように、２つ以上のギア（例えば、ｎ個のギア）からなるギアトレインであれば、１つ以上のバックラッシュ低減ギアを有することができる。例えば、ｎ個のギアからなるギアトレインでは、１つのギアがバックラッシュ低減ギアであり得、ｎ−１個のギアがバックラッシュ低減ギアであり得、ｎ−２個のギアがバックラッシュ低減ギアであり得、最大ｎ個のギア（すなわち、トレイン内のギア全部）がバックラッシュ低減ギアであり得る。ギアトレイン内のバックラッシュ低減ギアが第１のギアおよび第２のギアからなるギア全部であり得るか、バックラッシュ低減ギア全部が第１、第２および第３のギアを有するギアであり得る。あるいは、ギアトレイン内のバックラッシュ低減ギアは、第１および第２のギアからなるギアと、第１、第２および第３のギアからなるギアとの組合せであってよい。第１、第２および第３のギアを有するバックラッシュ低減ギアであれば、異なる固定ギア歯間隔を有する２つの隣接するギアに対応することができる。いくつかの実装形態では、ギアトレイン内で、少なくとも１つのバックラッシュ低減ギアおよび１つの従来のギアなどの２つ以上のギア、または２つ以上のバックラッシュ低減ギアに、単一のギアポストを取り付けることができる。２つ以上のギアに取り付けられたギアポストにより、ギアトレインは複数のサイズのギア（例えば、複数の直径のギア）に対応することができる。
【００４４】
図８は、対向ピストン内燃エンジンの騒音、振動およびハーシュネスを低減する方法８００を示す。方法８００では、８０５のように、バックラッシュ低減手段を使用してエンジン内のギアトレインのガラ音が低減される。８１０のように、対向ピストン内燃エンジンの動作中にクランクシャフトねじれ速度変動を緩和することも、該方法の一部となり得る。いくつかの実装形態では、粘性ダンパなどの１つ以上のダンパが、エンジン動作中にクランクシャフトねじれ速度変動を緩和する。代替的または追加的に、遠心振り子式アブソーバなどの１つ以上のアブソーバが、エンジン運転中にクランクシャフトねじれ速度変動を軽減することができる。対向ピストンエンジンでは、バックラッシュ低減手段（例えば、シザーズギア）を用いることなく、ねじり振動緩和手段（例えば、粘性ダンパおよび／または遠心振り子式アブソーバ）が採用されてもよい。
【００４５】
エンジンのギアトレインでは、本明細書に記載のバックラッシュ低減ギアは、少なくとも１つの他のギアに隣接して配置することができる。ギアトレインは３つ以上のギアを有することができる。バックラッシュを最小限に抑え、エンジンが系統的なトルク反転にうまく対応できるようにしてエンジンのガラ音を低減するために、隣接するギアの各対では、少なくとも１つのギアをバックラッシュ低減ギアとすることができる。
【００４６】
本明細書に記載および図示された新規なツールおよび方法を提供する特許保護の範囲は、エンジンの騒音、振動および／またはハーシュネスの低減または排除を可能にするバックラッシュ低減手段を有するギアトレイン、粘性ダンパ、および遠心振り子式アブソーバのうち少なくとも２つを有する対向ピストンエンジンを含む要素を好適に含み得るか、それらからなり得るか、それらから本質的になり得る。さらに、本明細書で開示および図示された新規のツールおよび方法は、本明細書で具体的に開示されない、図面に図示されない、および／または本出願の実施形態で例示されない要素または工程の不在下で好適に実施され得る。さらに、現在の好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることを理解されたい。したがって、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】米国特許第５，９７９，２５９号明細書
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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