JPH0110512Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0110512Y2 JPH0110512Y2 JP12976280U JP12976280U JPH0110512Y2 JP H0110512 Y2 JPH0110512 Y2 JP H0110512Y2 JP 12976280 U JP12976280 U JP 12976280U JP 12976280 U JP12976280 U JP 12976280U JP H0110512 Y2 JPH0110512 Y2 JP H0110512Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- balancer
- crankshaft
- internal combustion
- cylinder
- reciprocating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 12
- 101150118300 cos gene Proteins 0.000 description 5
- 101100234408 Danio rerio kif7 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100221620 Drosophila melanogaster cos gene Proteins 0.000 description 2
- 101100398237 Xenopus tropicalis kif11 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、１気筒または２気筒360゜クランク配
置の往復動内燃機関のバランサ装置に関し、詳し
くは１対のバランサによつて、１次のみならず２
次以上の往復動慣性力とローリングモーメントと
を同時に消去するためのバランサ装置に関するも
のである。
置の往復動内燃機関のバランサ装置に関し、詳し
くは１対のバランサによつて、１次のみならず２
次以上の往復動慣性力とローリングモーメントと
を同時に消去するためのバランサ装置に関するも
のである。
一般に、例えば１気筒の内燃機関においては１
次および２次以上の往復動慣性力が存在し、この
１次の往復動慣性力は１組のバランサ装置によつ
て容易に消去できるが、２次以上の往復動慣性力
はこの一組のバランサ装置によつては消去でき
ず、クランク軸回転速度の２倍の他の１組のバラ
ンサ装置で消去する構成とするので、内燃機関を
複雑化している。
次および２次以上の往復動慣性力が存在し、この
１次の往復動慣性力は１組のバランサ装置によつ
て容易に消去できるが、２次以上の往復動慣性力
はこの一組のバランサ装置によつては消去でき
ず、クランク軸回転速度の２倍の他の１組のバラ
ンサ装置で消去する構成とするので、内燃機関を
複雑化している。
そのため、本考案者らは、クランク軸が一定回
転速度において、バランサ軸を任意の非等回転角
速度とすれば、バランサウエイトの遠心力が経時
的に任意の大きさに変更できることに着目して、
１組のバランサ装置でもつて、１次のみならず２
次以上の往復動慣性力または往復動慣性偶力を消
去できるバランサ装置を提案した。すなわち、１
組のバランサ装置におけるバランサ軸を、非円形
の歯車の噛合せにより、等速回転するクランク軸
に対し、非等速回転角速度に回転させるバランサ
装置を提案した（実開昭52−77302号（実公昭61
−2838号）公報参照）。
転速度において、バランサ軸を任意の非等回転角
速度とすれば、バランサウエイトの遠心力が経時
的に任意の大きさに変更できることに着目して、
１組のバランサ装置でもつて、１次のみならず２
次以上の往復動慣性力または往復動慣性偶力を消
去できるバランサ装置を提案した。すなわち、１
組のバランサ装置におけるバランサ軸を、非円形
の歯車の噛合せにより、等速回転するクランク軸
に対し、非等速回転角速度に回転させるバランサ
装置を提案した（実開昭52−77302号（実公昭61
−2838号）公報参照）。
一方、１気筒または２気筒360゜クランク配置の
往復動内燃機関には、周知のように、ピストンな
どの往復動直線運動により、理論的には１次およ
び２次以上の往復動慣性力が発生し、かかる直線
運動によつてはこれ以外の振動は発生しない。し
たがつて、かかる機関ではこれらの往復動慣性力
さえ消去すればよいことになつている。
往復動内燃機関には、周知のように、ピストンな
どの往復動直線運動により、理論的には１次およ
び２次以上の往復動慣性力が発生し、かかる直線
運動によつてはこれ以外の振動は発生しない。し
たがつて、かかる機関ではこれらの往復動慣性力
さえ消去すればよいことになつている。
しかしながら、かかる機関を含め一般の往復動
内燃機関は、ガス圧が爆発工程で最高となること
から、当然トルク変動が発生し、このトルク変動
によるピストン側圧が変動し、これが振動起源力
となる、いわゆるローリングモーメントが発生す
る。かかるローリングモーメントは機関の使用状
態によつては、振動源として大きく作用する場合
がある。
内燃機関は、ガス圧が爆発工程で最高となること
から、当然トルク変動が発生し、このトルク変動
によるピストン側圧が変動し、これが振動起源力
となる、いわゆるローリングモーメントが発生す
る。かかるローリングモーメントは機関の使用状
態によつては、振動源として大きく作用する場合
がある。
そして、かかる１気筒または２気筒360゜クラン
ク配置の往復動内燃機関に発生する１次および２
次以上の往復動慣性力と、かかるローリングモー
メントとに対し、前掲の公報記載のバランサ装置
では、両者を同時に消去することができない。
ク配置の往復動内燃機関に発生する１次および２
次以上の往復動慣性力と、かかるローリングモー
メントとに対し、前掲の公報記載のバランサ装置
では、両者を同時に消去することができない。
そこで本考案は、前掲公報に記載されたバラン
サ装置を、１気筒または２気筒360゜クランク配置
の往復動内燃機関に組込むことにより構造を簡単
化する目的と、前記ローリングモーメントも同時
に消去しようとする目的とを同時に達成しようと
して案出されたもので、その要旨とするところ
は、内燃機関の往復動慣性力消去用の互いに反対
方向に回転する１対のバランサウエイトを、ピス
トンの軸線方向に対し両側で、かつ、反ピストン
側にクランク軸の中心より距離を異ならしめた位
置にそれぞれ配置し、該クランク軸の回転を前記
バランサウエイト用の軸に角速度を変化させて連
動させた１気筒または２気筒360゜クランク配置の
内燃機関のバランサ装置にある。
サ装置を、１気筒または２気筒360゜クランク配置
の往復動内燃機関に組込むことにより構造を簡単
化する目的と、前記ローリングモーメントも同時
に消去しようとする目的とを同時に達成しようと
して案出されたもので、その要旨とするところ
は、内燃機関の往復動慣性力消去用の互いに反対
方向に回転する１対のバランサウエイトを、ピス
トンの軸線方向に対し両側で、かつ、反ピストン
側にクランク軸の中心より距離を異ならしめた位
置にそれぞれ配置し、該クランク軸の回転を前記
バランサウエイト用の軸に角速度を変化させて連
動させた１気筒または２気筒360゜クランク配置の
内燃機関のバランサ装置にある。
本考案の構成を作用とともに、添付図面に示す
実施例にしたがつて詳細に述べる。
実施例にしたがつて詳細に述べる。
図の往復動内燃機関は１気筒機関を示すが、１
はクランク軸、２ａ，２ｂはこれと別体に設けた
バランサ軸、３ａ，３ｂはこのバランサ軸２ａ，
２ｂに取付けたバランサウエイトを示す。
はクランク軸、２ａ，２ｂはこれと別体に設けた
バランサ軸、３ａ，３ｂはこのバランサ軸２ａ，
２ｂに取付けたバランサウエイトを示す。
そして、４はクランク軸１に取付けた駆動歯車
で、その構造は、後記の説明にあるように、近似
楕円形をなしている。５は一方のバランサ軸２ａ
に取付けた被動歯車であつて、その構造も、後記
の説明にあるように、近似楕円形を形成してお
り、前記駆動歯車４と噛合している。またバラン
サウエイト３ａ，３ｂは、バランサ軸２ａ，２ｂ
によつて互いに反対方向に同速で回転するように
なつている。なお、７はクランクピンの回転円を
示す。
で、その構造は、後記の説明にあるように、近似
楕円形をなしている。５は一方のバランサ軸２ａ
に取付けた被動歯車であつて、その構造も、後記
の説明にあるように、近似楕円形を形成してお
り、前記駆動歯車４と噛合している。またバラン
サウエイト３ａ，３ｂは、バランサ軸２ａ，２ｂ
によつて互いに反対方向に同速で回転するように
なつている。なお、７はクランクピンの回転円を
示す。
〔１次および２次以上の往復動慣性力の消去〕
さて、ピストン６などの往復動によつて生じる
機関の往復動慣性力FHは、次の式で表わされる。
機関の往復動慣性力FHは、次の式で表わされる。
FH＝WH／ｇ・Ｒ・ωA 2・｛cos（β＋θA）＋Q2
cos2（β＋θA）｝…(1) ここで、WH：往復運動部重量 Ｒ：クランク半径 ωA：クランク軸１の角速度 θA：クランク軸１の回転角度 Q2：クランク軸により決まる定数で Q2＝１／λ，λ＝Ｌ／Ｒ で表される。
cos2（β＋θA）｝…(1) ここで、WH：往復運動部重量 Ｒ：クランク半径 ωA：クランク軸１の角速度 θA：クランク軸１の回転角度 Q2：クランク軸により決まる定数で Q2＝１／λ，λ＝Ｌ／Ｒ で表される。
Ｌ：連接棒の長さ
β：クランク軸により決まる角度
ｇ：重量の加速度
なお、上式においては４次以上の高次の慣性力
は省略してある。
は省略してある。
また、バランサウエイト３ａ，３ｂによるピス
トン軸線、すなわちｘ軸方向の慣性力FBは、次
の式で表される。
トン軸線、すなわちｘ軸方向の慣性力FBは、次
の式で表される。
FB＝2WB／ｇ・RB・ωB 2・sinθB …(2)
ここで、ωB：バランサ軸２ａ，２ｂの角速度
WB：バランサウエイト３ａまたは３b1
個当りの不釣合い重量 RB：バランサウエイト３ａの回転半径 θB：バランサ軸２ａ，２ｂの回転角度 そこで、(1)式と(2)式とを釣合わせるにはFH＝
FBであることが必要であるから、次の式が成立
する。
個当りの不釣合い重量 RB：バランサウエイト３ａの回転半径 θB：バランサ軸２ａ，２ｂの回転角度 そこで、(1)式と(2)式とを釣合わせるにはFH＝
FBであることが必要であるから、次の式が成立
する。
WH／ｇ・Ｒ・ωA 2・｛cos（β＋θA）＋Q2cos2（β＋
θA）＋｝＝2WB／ｇ・RB・ωB 2・sinθB…(3) ここでＲ＝RBとすれば、 ωA 2・｛cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β＋θA）｝＝2
WB／WH・ωB 2・sinθB また、Wγ＝2WB／WHとすると、 ωB 2／ωA 2＝cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β＋θA）
／WγsinθB ここで、ωA＝dθA／dt，ωB＝dθB／dtであるから また、 Wγ＝（dθA／dθB）2cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β
＋θA）／sinθB 次に、駆動歯車４のピツチ半径をγA、被動歯車
５のピツチ半径をγB、駆動歯車４と被動歯車５の
中心距離をｌとすると、 γA＝ｆ（θA） γB＝ｆ（θB） γA＋γB＝ｌ …(5) の関係があるから、(5)式と(4)式とを満足するよう
に駆動歯車４および被動歯車５のピツチプロフイ
ルを決定すれば、１次および２次以上の往復動慣
性力を同時に消去することができる。その結果、
これらの歯車４，５は試算すると、図示のような
近似楕円形であることが判明した。
θA）＋｝＝2WB／ｇ・RB・ωB 2・sinθB…(3) ここでＲ＝RBとすれば、 ωA 2・｛cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β＋θA）｝＝2
WB／WH・ωB 2・sinθB また、Wγ＝2WB／WHとすると、 ωB 2／ωA 2＝cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β＋θA）
／WγsinθB ここで、ωA＝dθA／dt，ωB＝dθB／dtであるから また、 Wγ＝（dθA／dθB）2cos（β＋θA）＋Q2cos2θ（β
＋θA）／sinθB 次に、駆動歯車４のピツチ半径をγA、被動歯車
５のピツチ半径をγB、駆動歯車４と被動歯車５の
中心距離をｌとすると、 γA＝ｆ（θA） γB＝ｆ（θB） γA＋γB＝ｌ …(5) の関係があるから、(5)式と(4)式とを満足するよう
に駆動歯車４および被動歯車５のピツチプロフイ
ルを決定すれば、１次および２次以上の往復動慣
性力を同時に消去することができる。その結果、
これらの歯車４，５は試算すると、図示のような
近似楕円形であることが判明した。
次に、ローリングモーメントの消去について述
べれば、回転トルク変動に伴うピストン６の側圧
による振動起振力となるローリングモーメントを
消去するには、次のように構成する。すなわち、
バランサウエイト３ａ，３ｂの位置を、クランク
軸１の中心点より、ピストン軸線、すなわちＸ軸
方向にl1，l2の位置とし、この位置l1，l2の値を以
下の計算式(6)，(7)により算定すれば、ローリング
モーメントが消去できるのである。
べれば、回転トルク変動に伴うピストン６の側圧
による振動起振力となるローリングモーメントを
消去するには、次のように構成する。すなわち、
バランサウエイト３ａ，３ｂの位置を、クランク
軸１の中心点より、ピストン軸線、すなわちＸ軸
方向にl1，l2の位置とし、この位置l1，l2の値を以
下の計算式(6)，(7)により算定すれば、ローリング
モーメントが消去できるのである。
すなわち、周知のように回転トルクTrは、慣
性トルクとガス圧トルクとの合成であるから、当
然次の式が成立する。
性トルクとガス圧トルクとの合成であるから、当
然次の式が成立する。
Tr＝a0＋h=∞
〓h=1
√′2＋h 2sin（hθA＋eh） …(6)
ここで、
a0：平均トルク
a′h，bh：ｈ次（合成）トルクハーモニツク係
数 すなわち、 bh＝ガス圧トルクハーモニツク係数と同じ a′h＝慣性トルクとガス圧トルクの同次数の係
数を加えたもの θA：クランク回転角度 eh：位相角＝tan-1bh／a′h そこで、かかる回転トルクTrを、２個のバラ
ンサウエイト３ａ，３ｂの位置l1，l2を利用して
近似に釣合わせようとすると次の(7)式が成立する
から、 h=∞ 〓 〓h=1 √′h 2＋h 2sin（hθA＋eh）WB／ｇ・RB・｛ω
B｝2（l1−l2）・sinθB…(7) そこで、この(7)式を満足するよう、位置l1，l2
を算出し、その位置に３ａ，３ｂを設置すれば、
近似的に回転トルク、つまりローリングモーメン
トを釣合わすことができる。
数 すなわち、 bh＝ガス圧トルクハーモニツク係数と同じ a′h＝慣性トルクとガス圧トルクの同次数の係
数を加えたもの θA：クランク回転角度 eh：位相角＝tan-1bh／a′h そこで、かかる回転トルクTrを、２個のバラ
ンサウエイト３ａ，３ｂの位置l1，l2を利用して
近似に釣合わせようとすると次の(7)式が成立する
から、 h=∞ 〓 〓h=1 √′h 2＋h 2sin（hθA＋eh）WB／ｇ・RB・｛ω
B｝2（l1−l2）・sinθB…(7) そこで、この(7)式を満足するよう、位置l1，l2
を算出し、その位置に３ａ，３ｂを設置すれば、
近似的に回転トルク、つまりローリングモーメン
トを釣合わすことができる。
なお、以上の説明は１気筒の計算例について述
べたが、２気筒360゜クランク配置についても、同
様にして、２次以上の往復動慣性力の消去とロー
リングモーメントも概略消去を行うことができ
る。
べたが、２気筒360゜クランク配置についても、同
様にして、２次以上の往復動慣性力の消去とロー
リングモーメントも概略消去を行うことができ
る。
〔考案の効果〕
本考案によれば、
適宜一定回転するクランク軸の回転を、バラ
ンサウエイト用の軸に角速度を変化させて連動
させたので、バランサウエイト用の軸が最小本
数で１次および２次以上の往復動慣性力を消去
することができることから、構造簡単で機関が
コンパクトに構成でき、しかも振動の少ない機
関を提供することができる。
ンサウエイト用の軸に角速度を変化させて連動
させたので、バランサウエイト用の軸が最小本
数で１次および２次以上の往復動慣性力を消去
することができることから、構造簡単で機関が
コンパクトに構成でき、しかも振動の少ない機
関を提供することができる。
１対のバランサウエイトの位置をクランク軸
の中心より反ピストン側に距離を異ならしめて
配置するので、その位置の利用だけで、ローリ
ングモーメントも略消去することができ、ひい
ては１気筒または２気筒360゜クランク配置の内
燃機関にとつて、全ての振動を抑制することが
できる。
の中心より反ピストン側に距離を異ならしめて
配置するので、その位置の利用だけで、ローリ
ングモーメントも略消去することができ、ひい
ては１気筒または２気筒360゜クランク配置の内
燃機関にとつて、全ての振動を抑制することが
できる。
図面は本考案の実施例の説明図である。
２ａ，２ｂ……バランサ軸、l1，l2……バラン
サウエイト３ａ，３ｂの位置。
サウエイト３ａ，３ｂの位置。
Claims (1)
- 内燃機関の往復動慣性力消去用の互いに反対方
向に回転する１対のバランサウエイトを、ピスト
ンの軸線方向に対し両側で、かつ、反ピストン側
にクランク軸の中心より距離を異ならしめた位置
にそれぞれ配置し、該クランク軸の回転を前記バ
ランサウエイト用の軸に角速度を変化させて連動
させた１気筒または２気筒360゜クランク配置の内
燃機関のバランサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12976280U JPH0110512Y2 (ja) | 1980-09-10 | 1980-09-10 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12976280U JPH0110512Y2 (ja) | 1980-09-10 | 1980-09-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57149345U JPS57149345U (ja) | 1982-09-20 |
| JPH0110512Y2 true JPH0110512Y2 (ja) | 1989-03-27 |
Family
ID=29923422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12976280U Expired JPH0110512Y2 (ja) | 1980-09-10 | 1980-09-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0110512Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109639A (ja) * | 1983-11-14 | 1985-06-15 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 往復動機関におけるバランサ−装置 |
-
1980
- 1980-09-10 JP JP12976280U patent/JPH0110512Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57149345U (ja) | 1982-09-20 |
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