-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Triebwerk mit einer Ausgleichsvorrichtung
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Zum
Beispiel sind in reinen Vier-Zylindertriebwerken die vier Zylinder
in einer Reihe angeordnet und so konstruiert, dass ein Kolben, der
in jedem Zylinder angeordnet ist, jeweils mit einer Pleuelstange
verbunden ist, wobei die Pleuelstange ebenfalls mit einem Kurbelarm
einer Kurbelwelle drehbar verbunden ist und die Kurbelwelle von
einer Vielzahl von Lagern mittels des Kurbelarms gestützt wird.
-
In
dieser Art von Triebwerk erzeugen Trägheitskräfte und Trägheitsmomente, die von einem
Kolben, einer Pleuelstange, etc. des Triebwerks herbeigeführt werden,
eine Sekundärschwingung
in Richtung (in nach oben und unten weisende Richtungen) einer Achse
des Zylinders. Dies verursacht Geräusche, die innerhalb eines
Autos eingeschlossen sind. Um die Sekundärschwingung zu reduzieren,
wird eine Ausgleichsvorrichtung mit Ausgleichsgewichten, bereitgestellt,
die drehend zusammen mit der Kurbelwelle angetrieben wird.
-
Bei
einer herkömmlichen
Ausgleichsvorrichtung sind im Allgemeinen eine Vielzahl der Ausgleichsgewichte
symmetrisch zum Triebwerkszentrum in die nach vorne und hinten weisenden
Richtungen angeordnet. Herkömmlicherweise
sind sie in einem Raum, mit einem Lager übereinstimmend, angeordnet.
-
Ein
herkömmliches
Triebwerk wird gemäß der Dokumente
US-A-5305656 und JP-A-04224338 offenbart, welches im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definiert ist, bei welchem die Ausgleichsgewichte
in einem Raum mit dem dritten Lager übereinstimmend, welches das
Zentrum der fünf
Lager der Kurbelwelle darstellt, zentral platziert sind.
-
Es
ist jedoch wünschenswert,
dass die Sekundärschwingung
vollständig
unterdrückt
wird, wenn eine Ausgleichsrate ausgehend von dem Standpunkt der
idealen Ausgleichsvorrichtung zu 100% festgelegt wird. Eine Ausgleichsrate
ist ein Verhältnis
zwischen einer Sekundär-Ungleichgewichts-Trägheitskraft
und einer Trägheitskraft
(Zentrifugalkraft) einer Kurbelwelle (Ausgleichsgewicht). Ferner
ist es bezüglich
der Gestaltung des Triebwerks wünschenswert,
dass eine Ausgleichsvorrichtung kompakt hergestellt wird.
-
In
der Ausgleichsvorrichtung, die in den oben erwähnten Dokumenten US-A-5305656
und JP-A-04225338 offenbart ist, wird die Ausgleichsrate leicht
zu 100% festgelegt und es ist leicht, sie kompakt herzustellen (von
kleiner Größe), da
die Ausgleichsgewichte in einem Raum im Zentrum des Triebwerks,
wo sich das dritte Lager befindet, platziert sind.
-
Es
ist wünschenswert,
ausgehend vom Standpunkt der idealen Ausgleichsvorrichtung, dass
die Sekundärschwingung
vollständig
unterdrückt
wird, wenn die Ausgleichsrate zu 100 festgelegt ist, jedoch ist
es notwendig, dass es zur Priorität wird, das Gewicht zu verringern,
unter einigen Umständen
sogar die Ausgleichsrate opfernd.
-
Außerdem hat
sich in letzter Zeit die Raum-Effizienz im Motorraum wegen Auspuffrohren
großen
Ausmaßes,
der Anordnung des Katalysators, um eine Abgas-Steuerung geltend
zu machen, und der Einführung von
Teilen, um die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu verstärken, etc. verschlimmert,
um die Motorleistung zu verbessern. Dies verursacht weiter eine
schwere Einteilung der Ausgleichsvorrichtung was das Gestaltungs-Bewusstsein
betrifft.
-
Deshalb
ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, die gesamte Gestaltung
mit der Anordnung des Motorraums betrachtend, ein Triebwerk mit
einer kompakten Ausgleichseinrichtung mit geringen Gewichten und
einer hohen Ausgleichsrate bereitzustellen, welche effizient angeordnet
ist.
-
Um
das vorhergehende Ziel der Erfindung zu erreichen, ist ein Triebwerk
gemäß des Anspruchs
1 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
festgelegt.
-
Die
vorliegende Erfindung kann bei Triebwerken, welche eine Sekundärschwingung
erzeugen, verwendet werden. Solche Triebwerke sind ein Ein-Zylinder-Motor,
ein reiner Zwei-Zylinder-Motor, einer reiner Vier-Zylinder-Motor, ein
V-Typ Sechs-Zylinder-Motor, einige V-Typ Acht-Zylinder-Motoren, etc. Noch
genauer wird die Erfindung vorzugsweise für reine Vier-Zylinder-Motoren
benützt.
-
In
solchen Fällen
sind vier Zylinder in Mehr-Zylindertriebwerken
in einer Reihe angeordnet, jede Pleuelstange ist mit einem Kolben,
der in jedem Zylinder versehen ist, befestigt und ist weiter mit
einem Kurbelarm der Kurbelwelle befestigt, wobei die Kurbelwelle
drehbar von einer Vielzahl von Lagern durch jeden Kurbelarm gestützt wird
und mit einem Getriebe an einem Ende der Kurbelwelle verbunden ist.
-
Durch
das zentrale Anordnen der Ausgleichsgewichte wird ein Platz entsprechend
den Lagern bei der Getriebeseite bereitgestellt, bei dem andere
Teile angeordnet sein können.
Ferner ist der Raum außerhalb
des Zentrums des Motors, wodurch es möglich ist, die Sekundärschwingung
mit weniger Leicht-Gewichten zu unterdrücken, wenn man dies mit der
Anordnung, bei der das Ausgleichsgewicht sich im Zentrum des Triebwerks befindet,
vergleicht.
-
1 ist eine Schnittansicht,
bei welcher der Querschnitt ausgeschnitten wurde, die eine Kurbelwelle gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
2 ist eine Frontansicht,
bei welcher der Querschnitt ausgeschnitten wurde, die eine Kurbelwelle gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
3 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Form einer Ausgleichsvorrichtung zeigt;
-
4 zeigt ein Antriebszahnrad
in der Ausgleichsvorrichtung;
-
5 zeigt ein anderes Beispiel
einer Ausgleichsvorrichtung;
-
6 ist eine erläuternde
Darstellung, um das vergleichende Beispiel 1 zu berechnen;
-
7 ist eine erläuternde
Darstellung, um das Ausführungsbeispiel
1 zu berechnen;
-
8 ist eine erläuternde
Darstellung, um das vergleichende Beispiel 2 zu berechnen;
-
9 ist eine erläuternde
Darstellung, um das Ausführungsbeispiel
2 zu berechnen;
-
10 ist eine erläuternde
Darstellung, um das Ausführungsbeispiel
3 zu berechnen;
-
11 ist ein Diagramm, welches
eine Beziehung zwischen der Ausgleichsrate und einer Befestigungs-Eingangslast gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 zeigt;
-
12 ist ein Diagramm, welches
eine Beziehung zwischen der Ausgleichsrate und Befestigungs-Eingangswerten gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 zeigt; und
-
13 ist ein Diagramm, welches
die Lautstärke
der Geräusche,
welche innerhalb eines Auto eingeschlossen sind, im Verhältnis zu
der Anzahl der Umdrehungen des Triebwerks zeigt.
-
Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden jetzt, mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen, beschrieben werden.
-
1 veranschaulicht eine Kurbelwelle
eines reinen 4-Zylinder-Motors, welcher ein sogenannter Frontradantriebler
der quereingebauten Art ist.
-
Es
ist wohl bekannt, dass in einem reinen 4-Zylindertriebwerk (nicht gezeigt) vier
Zylinder in einer Reihe angeordnet sind und dass jeder Kolben, der
in jedem Zylinder versehen ist, an einer Pleuelstange befestigt ist.
Jede Pleuelstange ist an einem Kurbelarm 2 einer Kurbelwelle 1 befestigt
und ist drehbar um eine Kurbelachse 3. Die Kurbelachse
entspricht einer Anzahl von Zylindern, das heisst, es gibt vier
in dem 4-Zylindertriebwerk.
Der Ort davon, in Bezug auf 1 von
links aus, wird der erste Bolzen-Achsschenkel, der zweite Bolzen-Achsschenkel,
der dritte Bolzen-Achsschenkel und der vierte Bolzen-Achsschenkel
genannt. Darüber
hinaus ist der Kurbelarm 2 mit einem Gegengewicht 4 auf
einer entgegengesetzten Seite von der Kurbelachse 3 versehen,
um eine Schwingung in Längsrichtung
des Triebwerks (Primärschwingung)
zu unterdrücken.
-
Weiter
wird, das Triebwerksgehäuse
in Bezug auf 1 von links
aus betrachtet, die Kurbelwelle drehbar von dem ersten bis zum fünften Wellenlager
von #1 – #5
gestützt.
Diese Wellenlager #1 bis #5 werden das erste Lager ... das fünfte Lager
genannt.
-
An
einem Ende der Kurbelwelle, auf der rechten Seite der 1 gezeigt, ist diese mit
einem Antriebsstrang bestehend aus einem Getriebe 6, etc.
verbunden und eine Rotationsenergie der Kurbelwelle wird auf ein
Rad durch den Antriebsstrang übertragen.
-
In
der Richtung, wie die Zylinder des Triebwerks angeordnet sind, ist
etwas tiefer ein Platz, welcher in Übereinstimmung mit dem zweiten
Wellenlager (zweites Lager), von der entgegengesetzten Seite des
Getriebes aus gezählt,
mit einer Ausgleichsvorrichtung 7 versehen, welche die
Sekundärschwingung
des Triebwerks durch die Ausgleichsgewichte, die drehend zusammen
mit der Kurbelwelle rotieren, unterdrückt.
-
Die
Ausgleichsvorrichtung enthält
einen Ausgleichs-Rahmen 9,
welcher ein Gehäuse
für die
gesamte Vorrichtung bildet und mit Befestigungsachsen 15 ausgestattet
ist. Die Ausgleichsgewichte 13, 14 sind exzentrisch
zum Schwerpunkt und drehbar um die Befestigungsachsen. Ferner sind
die Ausgleichsgewichte 13, 14 an der Kurbelwelle 1 beim
zweiten Lager #2 versehen und werden drehend durch das Antriebszahnrad 8,
welches sich zusammen mit der Umdrehung der Kurbelwelle 1 dreht, über die
angetriebenen Zahnräder 18, 19 angetrieben.
Die Ausgleichsgewichte 13, 14 stehen im Einklang
mit dem zweiten Wellenlager #2 und sind zentral nur an einem Ort
gelegen, welcher sich entsprechend des zweiten Wellenlagers #2 befindet.
Als Folge kann Platz an anderen Stellen erhalten werden.
-
Wie
es nicht aus 1 ersichtlich
ist, aber in den 2 und 3 gezeigt, sind die Ausgleichsgewichte 13, 14 als
Paar versehen.
-
Eine
detaillierte Erläuterung
der Ausgleichsvorrichtung wird nachfolgend beschrieben. Wie in 3 gezeigt, ist der Ausgleichsrahmen 9,
welcher ein Hauptkörper
der Ausgleichsvorrichtung 2 ist, als rechtwinkliger Rahmen
mit einem Paar von Stützstücken 10, 11,
welche sich in Längsrichtung
erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind, und mit einem
Paar von Verbindungs-Stücken 12,
welche die rechten und linken End-Teile der einander gegenüberliegenden
Stützstücke 10, 11,
miteinander verbinden, konstruiert. Die vier Ecken des Ausgleichs-Rahmens 9 werden
weiter zu einem Zylinderblock durch Bolzen (nicht gezeigt) befestigt.
-
Zusätzlich werden
in dem Ausgleichsrahmen 9 die Ausgleichsgewichte des ersten
Gewichts 13 und des zweiten Gewichts 14 drehbar
von einem Paar von Befestigungsachsen 15 gestützt. Das
heißt,
beide End-Teile von jeder Befestigungsachse 15 werden in
ein Paar von Löchern 17 eingesetzt
und stehen damit im Eingriff, wobei beide End-Teile von jeder Befestigungsachse 15 bis
zu jedem Befestigungsstück 10, 11 durchdringen
und nicht drehbar sind. Weiter sind das erste und das zweite Gewicht 13, 14 halb-säulenförmig, wobei der
Schwerpunkt exzentrisch zu der Befestigungsachse 15 gelegen
ist, und sind über
die Lager 13a, 14a drehfest mit der Befestigungsachse 15 befestigt.
-
Die
Hinterteile der ersten und zweiten Gewichte 13, 14 sind
mit den ersten und zweiten angetriebenen Zahnrädern 18, 19 befestigt,
bei welchen der Durchmesser kleiner ist als der des Antriebszahnrads 8.
Beide der angetriebenen Zahnräder 18, 19 sind
ganzheitlich mit den ersten und zweiten Gewichten 13, 14 durch
die Befestigungsachse 15 drehbar. Die angetriebenen Zahnräder 18, 19 sind
Schrägstirnräder wie
das Antriebszahnrad 8. Sie sind so bestimmt, dass das erste
angetriebene Zahnrad 18 eine Rechts-Verdrehung (rechte Schulter
ist oben) hat, während
das zweite angetriebene Zahnrad 19 eine Links-Verdrehung hat (linke
Schulter ist oben).
-
Überdies,
steht das erste angetriebene Zahnrad 18 mit dem Antriebszahnrad 8 im
Eingriff, wie in 4 gezeigt,
während
das zweite angetriebene Zahnrad 19 im Eingriff mit dem
Antriebszahnrad 9 steht. Wenn beide Zahnräder in Eingriff
miteinander stehen, wie in 1 gezeigt,
sind die ersten und zweiten Gewichte 13, 14 zentral
innerhalb des Raumes, der sich über
eine Länge von
vorne bis hinten des Triebwerks erstreckt, in Überstimmung mit dem zweiten
Lager #2, platziert.
-
Wenn
das Antriebszahnrad 8 ganzheitlich mit der Kurbelwelle 1 rotiert,
wird die Rotation zu dem angetriebenen Zahnrad 18 übertragen,
um das erste Gewicht 13 um die Befestigungsachse 15 zu
drehen. Überdies
hinaus wird die Rotation des ersten angetriebenen Zahnrads 18 auf
das zweite angetriebene Zahnrad 19 übertragen, um das zweite Gewicht 14 um
die Befestigungsachse 15 zu drehen. Die Rotation der Gewichte 13, 14 erzeugt
gerade solch eine Last, dass die Trägheitskraft oder das Trägheitsmoment,
welches von dem Kolben, der Pleuelstange 7, etc. verursacht
wird, aufgehoben wird. Diese Last reduziert die Schwingung der Kurbelwelle 1.
-
Eine Ölwanne 51 in
einer Behälter-Ausführungsform,
um Öl aufzunehmen,
ist in dem tieferen Teil des Triebwerks versehen, ebenso wie in
einer die Ausgleichsvorrichtung umschließenden Form ausgeführt. Für diese
Konstruktion ist die Ausgleichsvorrichtung in Öl eingetaucht und folglich
mit Öl
gefüllt.
Wenn man von Außen
die untere Fläche
betrachtet, gestaltet sich die Ölwanne 51 zu
einem zurückgesetzten
Teil 52, welcher einen Raum, der sich von dem fünften bis
zum dritten Lager erstreckt, einnimmt. Anlass für die Gestaltung solch eines
ausgesparten Teils 52 ist, dass die Ausgleichsgewichte
zentral, nur in dem Raum, übereinstimmend
mit Lager #2, platziert sind. Als Ergebnis kann Raum an anderen
Stellen erlangt werden. Deshalb wird die Raum-Auslastung in dem
Motor hoch, d.h. konkreter, dass es ohne Probleme möglich ist,
ein Zentral-Bauteil 55 für die Karosserieverstärkung und
ein Auspuffrohr 53 und ein Katalysator 54 für eine Abgaseinrichtung, welche
sich außerhalb
des ausgesparten Teils 52 befinden, zu platzieren.
-
In 3 ist die Befestigungsachse
mit dem Ausgleichs-Rahmen 9 befestigt, und die Ausgleichsgewichte
sind drehbar um die Befestigungsachsen versehen. Jedoch kann, wie
in 5 gezeigt, die Ausgleichswelle 25 anstelle
der Befestigungsachse in den Ausgleichsrahmen 19a, 19b versehen
sein. Die Ausgleichsgewichte 14, 15 können an
der Ausgleichswelle 25 befestigt sein, welche drehbar ist.
-
Ferner
werden die Ausgleichsgewichte 14, 15 drehend von
dem Antriebszahnrad 8 in dem obigen Ausführungsbeispiel
angetrieben, jedoch kann, wenn das Antriebszahnrad 8 weggelassen
wird, eine Ausgleichswelle drehend von einer Kette oder einem Zahnriemen,
angetrieben werden, welche von der Kurbelwelle von einer Motorfrontseite,
das ist von der linken Seite in 1,
angetrieben werden. Bei solch einem Fall ist es notwendig, die Ausgleichswelle,
welche die Ausgleichsgewichte drehend antreibt, in Richtung Motorfrontseite zu
vergrößern. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Vergrößerung der
Ausgleichswelle in Richtung Motorfrontseite geringer gehalten werden,
da die Ausgleichsgewichte zentral, in der Nähe der Motorvorderseite, übereinstimmend
mit dem zweiten Lager, angeordnet sind.
-
(Unterdrückung der
Sekundärschwingung)
-
Die
Einflüsse
der Unterdrückung
der Sekundärschwingungen
durch die zentral angeordneten Ausgleichsgewichte am zweiten Lager
werden nun diskutiert.
-
6 bis 10 sind grobe Veranschaulichungen eines
Triebwerks. Welchen Grades die Sekundärschwingung unterdrückt werden
kann, ist durch die Stärke
der sekundären
Trägheitskraft
bekannt, welche der linken und rechten Triebwerksbefestigung zugeführt wird.
Das bedeutet, dass je kleiner die sekundäre Trägheitskraft, die den Befestigungen
zugeführt
wird, ist, desto mehr die Sekundärschwingung
unterdrückt
wird.
-
Ferner
sind die Rh Befestigung und die Lh Befestigung, welche in den 6-10 gezeigt sind, Befestigungen, bei denen
in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs die linke und rechte
Seite festgelegt sind, aber in den Zeichnungen nicht die rechte
und linke Seite zeigen.
-
(Vergleichendes
Beispiel 1 – ohne
die Ausgleichsvorrichtung)
-
In
der folgenden Beschreibung wird ein Triebwerk, in welchem keine
Ausgleichsvorrichtung vorhanden ist, verwendet. Wie sich die Sekundärschwingung
verändert,
wird berechnet (bezugnehmend auf 6).
r:
Radius der Kurbeldrehung (45.5 mm)
l: Länge der Pleuelstange (138 mm)
ρ: r/1 (0.33)
m:
Gewicht des sich hin- und her bewegenden Moments (682g)
F:
sekundäre
Unwucht-Trägheitskraft,
die bei 6000 Umdrehungen pro Minute erzeugt wird
FR: sekundäre Trägheitskraft,
welche der Rh Befestigung zugeführt
wird
FL: sekundäre
Trägheitskraft,
welche der Lh Befestigung zugeführt
wird
Wenn F
= mrω2 ρ × 4, wobei ω= 2f = 2π × 6000/60,
folgt F = 16172 (N) (1)Gemäß dem Kräftegleichgewicht
ist F = FR + FL (2)Gemäß dem Momentengleichgewicht
ist (328.5 + 122.5)FR – 122.5F
= 423.5FL (3)Aus
(1), (2), (3) ergibt sich FR = 10097 (N), FL = 6075 (N) (4)
-
Das
bedeutet, dass die große
Sekundärschwingung
den linken und rechten Triebwerksbefestigungen zugeführt wird.
Das heisst, dass die Sekundärschwingung
des Triebwerks nicht unterdrückt
wird.
-
(Ausführungsbeispiel
1) – Mit
82% der Ausgleichsvorrichtung
-
Es
wird das gleiche Triebwerk wie in dem vergleichenden Beispiel 1
verwendet. Der Unterdrückungs-Effekt der Sekundärschwingung
wird berechnet, wenn die Ausgleichsgewichte (Ausgleichsrate von 82%)
zentral in dem tieferen Teil des zweiten Lagers angeordnet sind
(bezugnehmend auf 7).
-
Wenn
FB eine Zentrifugalkraft, die durch die Ausgleichsgewichte entsteht,
ist, ist FB = 0.82F (5)Gemäß dem Kräftegleichgewicht
ist F – FB = FR
+ FL (6)Gemäß dem Momentengleichgewicht
ist (328.5 + 122.5)FR
+ 122.5FB – 122.5F
= 423.5FL (7)Aus
(5), (6), (7) FR
= 1817 (N), FL = 1094 (N) (8)
-
(vergleichendes
Beispiel 2) – Eine
Ausgleichsvorrichtung mit einer Ausgleichsrate von 100% ist im tieferen
Teil des dritten Lagers angeordnet.
-
In
diesem Beispiel lautet die Beschreibung des Triebwerks
r: Radius
der Kurbeldrehung (51 mm)
l: Länge der Pleuelstange (158 mm)
ρ: r/1 (0.32)
m:
Gewicht des sich hin- und her bewegenden Moments (530 g)
F:
sekundäre
Unwucht-Trägheitskraft,
die bei 6000 Umdrehungen pro Minute erzeugt wird
FR: sekundäre Trägheitskraft,
welche der Rh Befestigung zugeführt
wird
FL: sekundäre
Trägheitskraft,
welche der Lh Befestigung zugeführt
wird
-
Die
Unterdrückung
der Sekundärschwingung
wird berechnet, wenn die Ausgleichsgewichte mit einer Ausgleichsrate
von 100 zentral in dem tieferen Teil des dritten Lagers angeordnet
sind (bezugnehmend auf 8). F = mrω2 ρ × 4, wobei ω = 2πf = 2π × 6000/60
ist, folgt F = 13658 (N) (9)Da
die Ausgleichsrate 100% ist, ist F = FB (10)(FB
ist eine Zentrifugalkraft, die durch die Ausgleichsgewichte entsteht)
Gemäß dem Kräftegleichgewicht
ist F–FB = FR
+ FL (11)Gemäß dem Momentengleichgewicht
ist (328.5 + 122.5)FR
+ 122.5FB – 122.5F
= 423.5FL (12)Aus
(9), (10), (11), (12) ergibt sich FR = 0 (N), FL = 0 (N) (13)
-
(Ausführungsbeispiel
2) – Eine
Ausgleichsvorrichtung mit einer Ausgleichsrate von 100 ist in dem
tieferen Teil des zweiten Lagers angeordnet.
-
Es
wird das gleiche Triebwerk wie in dem vergleichenden Beispiel 2
verwendet. Die Unterdrückung der
Sekundärschwingung
wird berechnet, wenn die Ausgleichsgewichte mit einer Ausgleichsrate
von 100% zentral in dem tieferen Teil des zweiten Lagers angeordnet
sind (bezugnehmend auf 9).
-
Da
die Ausgleichsrate hier 100 ist, ist F = FB (14)Gemäß dem Kräftegleichgewicht
ist F – FB = FR
+ FL (15)Gemäß dem Momentengleichgewicht
ist (328.5 + 122.5)FR
+ (122.5 + 96)FB – 122.5F
= 423.5FL (16)Aus
(14), (15), (16) ergibt sich FR = – 1500
(N), FL = 1500 (N) (17)
-
(Ausführungsführungsbeispiel
3) – α% (weniger
als 100%) Ausgleichsvorrichtung in dem tieferen Teil des zweiten
Lagers.
-
Es
wird das gleiche Triebwerk wie in dem vergleichenden Beispiel 2
verwendet. Die Unterdrückung der
Sekundärschwingung
wird berechnet, wenn die Ausgleichsgewichte mit einer Ausgleichsrate
von α% (weniger
als 100) in dem tieferen Teil des zweiten Lagers angeordnet sind
(bezugnehmend auf 10).
-
Da
die Ausgleichsrate α%
ist, ist FB = 0.1αF (18)Gemäß dem Kräftegleichgewicht
ist F – FB = FR
+ FL (19)Gemäß dem Momentengleichgewicht
ist (328.5 + 122.5)FR
+ (122.5 + 96)FB – 122.5F
=423.5FL (20)Aus
(18), (19), (20) FR
= 8527.5 – 100.3α (N) FL =
5130.5 – 36.3α (N) (21)
-
Wenn
dies in einem Diagramm veranschaulicht wird, erhält man 11. 11 zeigt,
dass die Rh Befestigungs-Zuführung
0 (N) wird, wenn die Ausgleichsrate 85% beträgt, und die Lh Befestigungs-Zuführung 0 (N)
wird, wenn die Ausgleichsrate 141.3% beträgt.
-
Wenn
man das Leichtgewicht der Ausgleichsvorrichtung, die Reibung, die
gesamte Eingangslast von der Rh Befestigung und der Lh Befestigung
und die Anordnung der Ausgleichsgewichte in dem tieferen Teil des
zweiten Lagers betrachtet, zeigt die Ausgleichsrate von 85% das
beste Ergebnis.
-
Weiter
ist zu dieser Zeit FR
= 0 (N), FL = 2045 (N) (22)
-
Das
Geräusch,
womit das Auto ausgefüllt
ist, spiegelt sich in einer resultierenden Kraft von absoluten Werten
von FL und FR wider.
-
F = ∣FR∣ + ∣FL∣ (23)FR = 8527.5 – 100.3α (N)
FL
= 5130.5 – 36.3α (N)
-
In
jedem obigen Ausdruck wird α von
60 bis 115 sukzessiv geändert,
die Ausgleichswerte von ∣FR∣, ∣FL∣ und ∣FR∣ + ∣FL∣ sind
in der folgenden Tabelle enthalten.
-
-
Aus
dem Obigen versteht sich, wenn man das Geräusch, womit das Auto ausgefüllt ist,
betrachtet, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung gute Ergebnisse erhalten werden, wenn die Ausgleichrate
85% beträgt.
-
12 ist ein Diagramm, welches
eine Beziehung zwischen einer Ausgleichsrate und den Gesamt- Eingangswerten von
der sekundären
Trägheitskraft
in jeder Befestigung zeigt.
-
Aus
diesem Diagramm versteht sich, dass das Geräusch, womit das Auto ausgefüllt ist
(bezüglich
A in 13), auf das gleiche
Niveau festgelegt werden kann, wie bei dem Modell 5S-FE, welches
von TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA hergestellt wurde (5S-FE Triebwerk,
welches in dem Handbuch, das im November 1992 veröffentlicht
wurde, über
die neuen Musterautos TOYOTA SCEPTER beschrieben ist), wobei die
Ausgleichsrate auf 79-99% gehalten werden kann.
-
Innerhalb
des obigen Umfangs kann das Geräusch
innerhalb eines Autos auf einem praktischem Geräusch/Klangniveau, wie in einem
Raum, gehalten werden. Ein Geräusch
in einem Auto ist nicht notwendigerweise zu 0dB festzulegen, aber
kann innerhalb eines bestimmten Umfangs ermöglicht werden, so dass eine Gruppe,
so wie Fahrer, nichts wahrnehmen.
-
VERGLEICH
ZWISCHEN DEN AUSFÜRHUNGSBEISPIELEN
UND DEN VERGLEICHENDEN BEISPIELEN
-
(Vergleich
zwischen dem Ausführungsbeispiel
1 und dem vergleichenden Beispiel 1)
-
Gemäß der Ausdrücke (4)
und (8), wenn der Größenunterschied
der sekundären
Trägheitskraft,
die der Rh Befestigung zugeführt
wird, in dB ausgedrückt
wird, ist
-
L
= 20 log10{FR(keine Ausgleichsvorrichtung)/FR(mit
Ausgleichsvorrichtung)} = 20 log10{10097/1817} =
14.9 (dB)
-
Dieser
Wert ist nahe dem Unterschied des Schwingungsniveaus (mit und ohne
der Ausgleichsvorrichtung) am Ursprung der Rh Befestigung von Modell
5SFE, welches von TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA hergestellt wurde.
-
In
diesem Zusammenhang ist der Unterschied des Geräuschs, womit das Auto ausgefüllt ist
(das Geräusch,
das im Zentrum des Vordersitzes eingeschlossen ist), bei dem Motormodell
5SFE mit und ohne Ausgleichsvorrichtung in 13 gezeigt. In 13 zeigt A ohne Verwendung einer Ausgleichsvorrichtung
und B mit Verwendung einer Ausgleichsvorrichtung (Ausgleichsrate
von 82%). Der Unterschied beträgt
10dB maximal. Der Unterschied der resultierenden Kraft des sekundären Trägheitskraft-Eingangswerts beträgt 16172
(N) – 2911
(N) = 13261 (N). Eine Verringerung von beinahe 1300 (N) des Befestigungs-Eingangswerts ist
Folge der Verringerung des Geräuschs,
welches im Auto eingeschlossen ist, um 1dB. Als Ergebnis beträgt das Maximum
10 dB.
-
(Vergleich
zwischen dem Ausführungsbeispiel
3 und dem Ausführungsbeispiel
1 und dem vergleichendem Beispiel 1)
-
Eine
Beziehung unter ∣FR∣, ∣FL∣,
und ∣FR∣ + ∣FL∣ hinsichtlich
des Ausgleichswerts wird für
das Ausführungsbeispiel
1 und das vergleichende Beispiel 1 berechnet und wird dann mit dem
Ausführungsbeispiel
3 verglichen.
-
Im
Ausführungsbeispiel
1 (mit einer 82% Ausgleichsvorrichtung) ist
∣FR∣ :
1817 (N), ∣FL∣ :
1094 (N)
∣FR∣ + ∣FR∣ :
2911 (N)
-
In
dem vergleichenden Beispiel 1 (ohne Ausgleichsvorrichtung) ist
∣FR∣ :
10097 (N), ∣FL∣ :
6075 (N)
∣FR∣ + ∣FL∣ :
16172 (N)
-
Wie
von oben hervorgeht ist der Unterschied zwischen den Befestigungs-Eingangswerten
16172 (N) und 2911 (N) bezüglich
des Geräuschs,
womit das Auto ausgefüllt
ist, maximal 10dB.
-
(Vergleich
zischen dem vergleichenden Beispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel
2)
-
Gemäß des Ausdrucks
12 des vergleichenden Beispiels ist das Momentengleichgewicht (328.5 + 122.5)FR + 122.5FB – 122.5F = 423.5FL
-
Aus
dem Vergleich ist ersichtlich, dass das Momentengleichgewicht aus
dem Ausführungsbeispiel
2 in dem Ausdruck 16 enthalten ist, (328.5 +
122.5)FR + (122.5 + 96)FB – 122.5F
= 423.5FL
-
Wenn
man dem zweiten Summanden in jedem Ausdruck Beachtung schenkt, ist
dieser in dem vergleichenden Beispiel 122.5FB während dieser (122.5 + 96)FB
in dem Ausführungsbeispiel
2 beträgt.
Das bedeutet, dass im zweiten Lager FB, die Zentrifugalkraft, die
durch die Ausgleichsgewichte entsteht, kleiner ist, wenn man diese
mit dem dritten Lager vergleicht.
-
Es
ist wohl bekannt, dass die Größe der Zentrifugalkraft
proportional zu der Größe der Masse
eines Objektes ist. Das bedeutet, dass wenn FB klein sein kann,
die Masse der Ausgleichsgewichte klein gemacht werden kann.
-
Deshalb
können
die Ausgleichsgewichte leicht gemacht werden, wenn die Ausgleichsgewichte
an dem tieferen Ort des zweiten Lagers angeordnet sind.
-
Ein
Reibungsmoment M an einem Fluid-Schmierungslager wird wie folgt
ausgedrückt: M = 2π · (ηR2L/C).
Da V=Rω,
= 2π · (ηR3L/C) (α R3) (24)C:
Radius des Zwischenraums zwischen Ausgleichsgewicht und Ausgleichs-Gehäuse
R:
Radius der Ausgleichsgewichts-Achse
L: Breite eines Ausgleichsgewicht-Lagers
V:
Umfangsgeschwindigkeit eines Ausgleichgewichts
η: kinematischer
Viskositätskoeffizient
ω: Winkelgeschwindigkeit
eines Ausgleichsgewichts
-
Das
Reibungsmoment ist proportional zur Wurzel des Durchmessers des
Lagers oder zur Breite des Lagers und indirekt proportional zu einem
Zwischenraum.
-
Wenn
eine Masse eines Ausgleichsgewichts leicht gemacht wird, wird die
Zentrifugalkraft klein und der Zwischenraum C kann klein gemacht
werden.
-
Ferner
ist der Oberflächendruck
am Lager =mrω2/2RL, als m (Masse) angegeben, kleiner,
wobei RL kleiner gemacht werden kann.
-
Als
ein Ergebnis kann in dem Ausdruck 23 C groß gemacht und RL klein gemacht
werden. Folglich kann das Reibungsmoment klein gehalten werden.
-
In
einem Mehr-Zylindertriebwerk, welches eine Vielzahl von Zylindern
hat, sind Ausgleichsgewichte zentral so in einem Raum, der mit dem
zweiten Lager, gezählt
von der gegenüberliegenden
Seite des Getriebes, übereinstimmt
inmitten einer Vielzahl von Lagern der Kurbelarme, angeordnet, um
die Sekundärschwingung
zu unterdrücken.
Zusätzlich
können
aus den Gewichten weniger Leicht-Gewichte gemacht werden und die
Raumauslastung in dem Motorraum wird hoch.
