JPS6323625Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直列５気筒機関に関し、殊にメインベ
アリングの荷重を軽減するためのバランスウエイ
トの配置構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an in-line five-cylinder engine, and particularly to a structure for arranging balance weights to reduce the load on main bearings.

往復動内燃機関においては、各気筒のクランク
軸のクランクピンに接続する往復運動部の慣性力
及びこの慣性力とシリンダピツチによつて定まる
慣性偶力を機関全体として平衡させることにより
機関振動、特に低周波振動を防止するため、バラ
ンスウエイトについて種々の考案がなされている
（実開昭55−165141号公報等）。 In a reciprocating internal combustion engine, engine vibration, especially In order to prevent low frequency vibrations, various ideas have been made regarding balance weights (such as Japanese Utility Model Application No. 55-165141).

従来の直列５気筒機関の場合、慣性力は良好に
平衡しているが慣性偶力は１次（但し、クランク
軸１回転にｎ回起こる現象をｎ次と定義する），
２次，…，の慣性偶力が平衡せずに残存してしま
い、この残存慣性偶力によつて振幅の大きな低周
波振動を引き起こし、乗員に不快感を与えるとい
う問題があつた。 In the case of a conventional in-line five-cylinder engine, the inertia force is well balanced, but the inertia couple is first-order (however, a phenomenon that occurs n times per crankshaft rotation is defined as n-order),
There is a problem in that the secondary inertia couple remains unbalanced, and this remaining inertia couple causes low-frequency vibrations with large amplitudes, causing discomfort to the occupants.

一方、慣性力は良好に平衡に達していると前に
述べたが、これは互いに離れた運動部分が慣性力
を及ぼし合つた結果であり機関全体としてバラン
スしているものであり、個々の運動部分を見れば
大きな慣性力が働いている。このため、メインベ
アリング特に機関中央部の荷重が過大となつてそ
の耐久性の低下を招く恐れがあつた。 On the other hand, I mentioned earlier that the inertial force has reached a good balance, but this is the result of inertial forces being exerted on each other by moving parts separated from each other, and the engine as a whole is balanced. If you look at the parts, there is a large inertial force at work. As a result, the load on the main bearings, particularly in the center of the engine, becomes excessive, which may lead to a decrease in its durability.

本考案は上記の実情に鑑みてなされたもので、
バランスウエイトの数、取付位置及び取付角度を
適切に設定することにより、慣性偶力の低減だけ
でなく、メインベアリングに対する荷重も軽減で
きるようにすることを目的とする。 This idea was made in view of the above circumstances.
By appropriately setting the number, mounting position, and mounting angle of balance weights, the purpose is to reduce not only the inertia couple but also the load on the main bearing.

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第１図は本実施例の直列５気筒機関のクランク
軸を示すものである。 FIG. 1 shows the crankshaft of the in-line five-cylinder engine of this embodiment.

第１図中、１はシリンダブロツク（図示せず）
に軸受を介して支持されるクランク軸で、前端側
より各気筒のピストンにコンロツドを介して接続
する第１〜第５クランクピン２〜６が順次設けら
れている。そして、４つの第１〜第４バランスウ
エイト７〜１０が第１，第５，第６，第10の各ウ
エツブに装着されている。１１はフライホイール
である。これら第１〜第４バランスウエイト７〜
１０の取付位置状態は第２図に示す如くクランク
軸１前端側から時計回り方向に見た場合、第１ク
ランクピン２に対して第１バランスウエイト７が
180゜、第２バランスウエイト８が0゜、第３バラン
スウエイト９が288゜、第４バランスウエイト１０
が108゜それぞれ位相がずれた位置に装着してあ
る。この取付位置はクランク軸１中央部のメイン
ベアリングの荷重を軽減させるのに最適な位置に
なつており、しかも残存慣性偶力の影響を軽減で
きるものであり、以下に述べる解折結果により定
められる。 In Figure 1, 1 is a cylinder block (not shown)
The crankshaft is supported through bearings on the crankshaft, and first to fifth crank pins 2 to 6 are sequentially provided from the front end side to connect to the pistons of each cylinder through connecting rods. Four first to fourth balance weights 7 to 10 are attached to each of the first, fifth, sixth, and tenth webs. 11 is a flywheel. These first to fourth balance weights 7 to
As shown in FIG. 2, when viewed clockwise from the front end of the crankshaft 1, the mounting position of the first balance weight 7 is relative to the first crank pin 2.
180°, second balance weight 8 is 0°, third balance weight 9 is 288°, fourth balance weight 10
are mounted at positions 108° out of phase with each other. This mounting position is optimal for reducing the load on the main bearing at the center of the crankshaft 1, and can also reduce the effects of the residual inertia couple, as determined by the analysis results described below. .

着火順序が＃１−＃２−＃４−＃５−＃３の場
合、気筒往復運動部における１次の慣性偶力M₁
は下記の如く残存することが確かめられている。 When the ignition order is #1-#2-#4-#5-#3, the first-order inertia couple M ₁ in the cylinder reciprocating section
It has been confirmed that the following remains.

ただし、Wrec；気筒往復運動部分重量 ｒ ；クランク軸のアーム半径 ω ；クランク軸の回転角速度 ｌ ；気筒間ピツチ ｇ ；重力加速度 θ ；クランク角度 一方、本考案では、この往復運動部の大きさが
変動する残存慣性偶力をバランスウエイトによつ
てハーフバランシング（大きさ1/2｜M₁｜をもつ
回転偶力に変換する）させて残存慣性偶力を回転
偶力とするようにしている。 However, in the present invention, the size of this reciprocating part is The fluctuating remaining inertial couple is half-balanced (converted to a rotating couple with a size of 1/2 |M ₁ |) using a balance weight, so that the remaining inertial couple becomes a rotating couple.

そこで、このハーフバランシングする場合にバ
ランスウエイトに必要な慣性偶力Mc′は となる。 Therefore, the inertia couple Mc′ required for the balance weight when half-balancing is becomes.

従つて、最終的にバランスウエイトに必要な慣
性偶力Mcは上記(2)式に回転運動部分重量Wrevの
要素を付加したもので となる。 Therefore, the final inertial couple Mc required for the balance weight is obtained by adding the element of the rotational motion part weight Wrev to the above equation (2). becomes.

この(3)式の慣性偶力Mcを満足するバランスウ
エイトの配置はいろいろあるが、特にクランク軸
１中央部の第３クランクピン４を挾んで両側のメ
インベアリングの軸受性能を最も良好とするため
には、第５ウエツブと第６ウエツブにバランスウ
エイトを設け、これらバランスウエイト８，９が
それぞれ前記メインベアリングの両側の気筒の慣
性力の合力と釣り合う方向、即ち前述した角度位
置である第１クランクピン２に対して0゜，288゜位
相のずれた位置となる。この時、第１バランスウ
エイト７、第４バランスウエイト１０は前述の
180゜，108゜位相のずれた位置となる。これ以外の
角度位置にバランスウエイトを配置しても、(3)式
の慣性偶力Mc（第３図に示す）を満足させること
は可能であり、慣性偶力を軽減して機関のバラン
シングを良好に保つことはできるが、個々の運動
部分における慣性力を打ち消すことができなくな
り、もう１つの特徴である全てのメインベアリン
グの軸受性能の向上を図ることができなくなる。 There are various arrangements of balance weights that satisfy the inertia couple Mc of equation (3), but in particular, the balance weight should be placed between the third crank pin 4 at the center of the crankshaft 1 to maximize the bearing performance of the main bearings on both sides. , balance weights are provided in the fifth web and the sixth web, and these balance weights 8 and 9 are arranged in a direction that balances the resultant force of the inertial forces of the cylinders on both sides of the main bearing, that is, in the above-mentioned angular position of the first crank. The position is 0° and 288° out of phase with respect to pin 2. At this time, the first balance weight 7 and the fourth balance weight 10 are
The positions are 180° and 108° out of phase. Even if the balance weight is placed at a different angular position, it is possible to satisfy the inertia couple Mc (shown in Figure 3) in equation (3), and it is possible to reduce the inertia couple and improve engine balancing. Although it can be maintained in good condition, it becomes impossible to cancel out the inertial force in each moving part, and it becomes impossible to improve the bearing performance of all main bearings, which is another feature.

また、バランスウエイトの静アンバランス量は
前述のバランスウエイトに必要な慣性偶力Mcを
満足しなければならない。尚、静アンバランス量
はこれをｆとするとｆ＝Ｗ・ｒで表わされる（た
だしＷ；バランスウエイト重量、ｒ；バランスウ
エイト重心とクランク軸中心との距離）。 Further, the amount of static unbalance of the balance weight must satisfy the above-mentioned inertia couple Mc required for the balance weight. Note that the amount of static unbalance is expressed as f=W·r, where W is the weight of the balance weight, and r is the distance between the center of gravity of the balance weight and the center of the crankshaft.

ここで、各バランスウエイトとの静アンバラン
ス量をf₁，f₂，f₃，f₄とし、第３気筒の中心を基
準とした両側の慣性偶力M₂，M₃とすると、M₂
＝f₁・l₂−f₂・l₁、M₃＝f₄・l₂−f₃・l₁で表わされ
第３図に示す方向でありこれらがMcを満足する
にはM₂＝M₃の場合で、この時にはf₁＝f₄、f₂＝f₃
である。 Here, let the amount of static unbalance with each balance weight be f ₁ , f ₂ , f ₃ , f ₄ and let the inertia couple M ₂ , M ₃ on both sides with respect to the center of the third cylinder be M ₂ .
= f ₁・ l ₂ − f ₂・ l ₁ , M ₃ = f ₄・ l ₂ − f ₃・ l ₁ , which are the directions shown in Figure 3, and for these to satisfy Mc, M ₂ = In the case of M ₃ , in this case f ₁ = f ₄ , f ₂ = f ₃
It is.

従つて、第３図より f₁・l₂−f₂・l₁＝１／2sin36゜｜Mc｜ となる。 Therefore, from Fig. 3, f ₁ · l ₂ − f ₂ · l ₁ = 1/2 sin36° | Mc |.

そして、第３気筒における慣性力の釣り合い条
件からf₂が決定され、しかも通常クランク軸では
l₂≒（８〜９）l₁であるので、これらの条件より、
クランク軸のバランス取り加工の作業性等を加味
したバランスウエイトの余裕率をも考慮してf₁と
f₂の比を求めると f₁：f₂＝１：（１〜1.3） となる。 Then, f ₂ is determined from the balance condition of the inertia force in the third cylinder, and normally the crankshaft
Since l ₂ ≒ (8~9) l ₁ , from these conditions,
Taking into account the margin of balance weight, which takes into account the workability of crankshaft balancing processing, f ₁ and
The ratio of f ₂ is calculated as follows: f ₁ :f ₂ =1:(1 to 1.3).

従つて、クランク軸のバランスウエイトの静ア
ンバランス量比 f₁：f₂：f₃：f₄ ＝１：（１〜1.3）：（１〜1.3）：１ とすることで、バランス取り加工の作業性は向上
し、しかもクランク軸の負担を軽減できる。 Therefore, by setting the static unbalance amount ratio of the balance weight of the crankshaft as f ₁ : f ₂ : f ₃ : f ₄ = 1: (1 to 1.3): (1 to 1.3): 1, it is possible to improve the balance processing. Work efficiency is improved and the load on the crankshaft can be reduced.

以上説明したように本考案によれば、直列５気
筒機関において慣性偶力を減少できかつメインベ
アリングに対する荷重を軽減できる位置を選択し
てバランスウエイトを装着したので、機関振動を
抑制でき、しかも、クランク軸の軽量化により機
関本体の軽量化を達成できる。 As explained above, according to the present invention, the balance weight is mounted in a position where the inertia couple can be reduced and the load on the main bearing can be reduced in the inline five-cylinder engine, so engine vibration can be suppressed. By reducing the weight of the crankshaft, the weight of the engine itself can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本考案の１実施例を示す簡略斜視図、
第２図は同上実施例のクランク軸前端部から見た
場合のバランスウエイトの配置を説明する図、第
３図は慣性偶力の関係を説明する図である。 １…クランク軸、２〜６…クランクピン、７〜
１０…バランスウエイト。 FIG. 1 is a simplified perspective view showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of the balance weights when viewed from the front end of the crankshaft of the same embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship of the inertial couple. 1...Crankshaft, 2~6...Crank pin, 7~
10...Balance weight.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] クランク軸の当該軸前端部より第１，第５，第
６，第10番目の各ウエツブにそれぞれバランスウ
エイトを装着し、かつ、クランク軸前端より時計
回り方向に見た時に第１，第５，第６，第10番目
の各ウエツブのバランスウエイトが第１クランク
ピンに対してそれぞれ180゜，0゜，288゜，108゜位相
のずれた位置に装着されたことを特徴とする直列
５気筒機関。 A balance weight is attached to each of the first, fifth, sixth, and tenth webs from the front end of the crankshaft, and when viewed clockwise from the front end of the crankshaft, the first, fifth, and An in-line five-cylinder engine characterized in that the balance weights of the sixth and tenth webs are mounted at positions 180°, 0°, 288°, and 108° out of phase with respect to the first crank pin, respectively. .