JP2000130181A - バランサ機構を備えた３気筒エンジン - Google Patents
バランサ機構を備えた３気筒エンジンInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B2075/1804—Number of cylinders
- F02B2075/1812—Number of cylinders three
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３気筒エンジンの往復部のバランスを取る第
２カウンタウェイトをクランクシャフトの端部に配設さ
れるクランクプーリとフライホイールとに設けることに
より，３気筒エンジンの軽量化を図る。 【解決手段】 ピストン系から成るエンジン１の往復部
のバランスを取るため，クランクシャフト２の両端に配
設されたクランクプーリ１１とフライホイール１３とに
それぞれ第２カウンタウェイト１２，１４が設けられて
いる。クランクシャフト２の回転に伴って，第２カウン
タウェイト１２，１４が第２気筒（＃２）の位置の周り
で一定のモーメントをクランクシャフト２に生じさせる
場合，第２気筒（＃２）からの距離Ｌｐ，Ｌｆが長い
分，第２カウンタウェイト１２，１４が軽量化され，そ
の結果，３気筒エンジン１の軽量化を図ることができ
る。
２カウンタウェイトをクランクシャフトの端部に配設さ
れるクランクプーリとフライホイールとに設けることに
より，３気筒エンジンの軽量化を図る。 【解決手段】 ピストン系から成るエンジン１の往復部
のバランスを取るため，クランクシャフト２の両端に配
設されたクランクプーリ１１とフライホイール１３とに
それぞれ第２カウンタウェイト１２，１４が設けられて
いる。クランクシャフト２の回転に伴って，第２カウン
タウェイト１２，１４が第２気筒（＃２）の位置の周り
で一定のモーメントをクランクシャフト２に生じさせる
場合，第２気筒（＃２）からの距離Ｌｐ，Ｌｆが長い
分，第２カウンタウェイト１２，１４が軽量化され，そ
の結果，３気筒エンジン１の軽量化を図ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，エンジンの往復
部のバランスと回転部のバランスとを取るためのバラン
サ機構を備えた３気筒エンジンに関する。
部のバランスと回転部のバランスとを取るためのバラン
サ機構を備えた３気筒エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，直列３気筒エンジンは，クランク
シャフトの各クランクアームがクランクシャフトの回転
軸線の回りには１２０度の位相をもって，且つクランク
シャフトの軸線方向には等しいシリンダピッチで配置さ
れている。ピストンやピストンピンのようなピストン系
の往復運動をする部分（往復部）の総和に相当する質量
（往復質量）によって，３気筒エンジンにはピストンの
摺動方向に一次慣性力が生じる。この一次慣性力は，ク
ランクシャフトに対して不釣り合いな一次慣性偶力を生
じせ，クランクシャフト，及びクランクシャフトを取り
付けたエンジン自体の振動が大きくなる。
シャフトの各クランクアームがクランクシャフトの回転
軸線の回りには１２０度の位相をもって，且つクランク
シャフトの軸線方向には等しいシリンダピッチで配置さ
れている。ピストンやピストンピンのようなピストン系
の往復運動をする部分（往復部）の総和に相当する質量
（往復質量）によって，３気筒エンジンにはピストンの
摺動方向に一次慣性力が生じる。この一次慣性力は，ク
ランクシャフトに対して不釣り合いな一次慣性偶力を生
じせ，クランクシャフト，及びクランクシャフトを取り
付けたエンジン自体の振動が大きくなる。
【０００３】こうした従来の３気筒エンジンにおいて一
次慣性偶力に起因したクランクシャフトの振動の防止対
策として，クランクシャフトに対してバランサシャフト
を併設したものがある。図５は，バランサシャフトを配
設した従来のバランサ装置を備えた３気筒エンジン３０
の概念図である。図５において，３気筒エンジン３０
は，クランクシャフト２の各気筒（＃１〜＃３）に対応
したクランクアーム３がクランクシャフト２の回転軸線
の回りには１２０度の位相をもって配置されている。ク
ランクシャフト２は，図示しないエンジンのクランクケ
ースに軸受９，１０を介して及び複数のジャーナル部
（図示せず）において回転自在に支持されている。図５
に示す３気筒エンジン３０は，第２気筒（＃２）が上死
点に位置している状態にある。コンロッド（連結棒）５
は，一方の端部（大端部）においてクランクアーム３に
設けられたクランクピン４に対して軸受を介して回動自
在に嵌合し，一方の端部（小端部）においてピストンに
設けられたピストンピン６と回動可能に嵌合することに
より，クランクアーム３とピストンとを連結している。
また，第１気筒（＃１）と第２気筒（＃２）とはクラン
クシャフト２の軸線方向に距離Ｌ1 だけ離間しており，
第３気筒（＃３）と第２気筒（＃２）とはクランクシャ
フト２の軸線方向に距離Ｌ3 だけ離間している。好まし
くは，距離Ｌ1 と距離Ｌ3 とは等しいピッチＬとされ
る。
次慣性偶力に起因したクランクシャフトの振動の防止対
策として，クランクシャフトに対してバランサシャフト
を併設したものがある。図５は，バランサシャフトを配
設した従来のバランサ装置を備えた３気筒エンジン３０
の概念図である。図５において，３気筒エンジン３０
は，クランクシャフト２の各気筒（＃１〜＃３）に対応
したクランクアーム３がクランクシャフト２の回転軸線
の回りには１２０度の位相をもって配置されている。ク
ランクシャフト２は，図示しないエンジンのクランクケ
ースに軸受９，１０を介して及び複数のジャーナル部
（図示せず）において回転自在に支持されている。図５
に示す３気筒エンジン３０は，第２気筒（＃２）が上死
点に位置している状態にある。コンロッド（連結棒）５
は，一方の端部（大端部）においてクランクアーム３に
設けられたクランクピン４に対して軸受を介して回動自
在に嵌合し，一方の端部（小端部）においてピストンに
設けられたピストンピン６と回動可能に嵌合することに
より，クランクアーム３とピストンとを連結している。
また，第１気筒（＃１）と第２気筒（＃２）とはクラン
クシャフト２の軸線方向に距離Ｌ1 だけ離間しており，
第３気筒（＃３）と第２気筒（＃２）とはクランクシャ
フト２の軸線方向に距離Ｌ3 だけ離間している。好まし
くは，距離Ｌ1 と距離Ｌ3 とは等しいピッチＬとされ
る。
【０００４】３気筒エンジン３０においては，クランク
シャフト２にカウンタウェイト３３，３４が取り付けら
れ，クランクシャフト２に平行に配設したバランサシャ
フト２０にバランサウェイト２１が取り付けられてい
る。即ち，第１気筒（＃１）〜第３気筒（＃３）の各気
筒においては，回転部を構成するクランク系のクランク
アーム３，クランクピン４，コンロッド５の大端部等の
回転部の重量Ｗａの１００％重量に相当する重量Ｗａか
ら成るカウンタウェイト３３を，また，第１気筒（＃
１）と第３気筒（＃３）とにおいては，更に，往復運動
部を構成するピストン系のピストン（図示せず），ピス
トンピン６及びコンロッド５の小端部等の往復運動部重
量Ｗｂの５０％重量（Ｗｂ×１／２）の重量を有するカ
ウンタウェイト３４を，それぞれクランクピン４に対し
て対角した位置，即ち，１８０度反対方向に設けること
により，クランクシャフト２の回転運動におけるバラン
スと往復運動のバランスとを取っている。なお，重量
は，すべてクランクアーム３の回転半径位置に配置した
場合に換算して用いられている。こうしたバランスを取
るために，回転運動をするクランク系にはみそすり運動
が避けられないが，クランクシャフト２に平行に且つク
ランクシャフト２の回転方向とは反対方向に回転するよ
うに配設したバランサシャフト２０に，第１気筒と第３
気筒に相当する位置において，それぞれバランサウェイ
ト２１を取り付けることにより，かかるみそすり運動を
打ち消している。
シャフト２にカウンタウェイト３３，３４が取り付けら
れ，クランクシャフト２に平行に配設したバランサシャ
フト２０にバランサウェイト２１が取り付けられてい
る。即ち，第１気筒（＃１）〜第３気筒（＃３）の各気
筒においては，回転部を構成するクランク系のクランク
アーム３，クランクピン４，コンロッド５の大端部等の
回転部の重量Ｗａの１００％重量に相当する重量Ｗａか
ら成るカウンタウェイト３３を，また，第１気筒（＃
１）と第３気筒（＃３）とにおいては，更に，往復運動
部を構成するピストン系のピストン（図示せず），ピス
トンピン６及びコンロッド５の小端部等の往復運動部重
量Ｗｂの５０％重量（Ｗｂ×１／２）の重量を有するカ
ウンタウェイト３４を，それぞれクランクピン４に対し
て対角した位置，即ち，１８０度反対方向に設けること
により，クランクシャフト２の回転運動におけるバラン
スと往復運動のバランスとを取っている。なお，重量
は，すべてクランクアーム３の回転半径位置に配置した
場合に換算して用いられている。こうしたバランスを取
るために，回転運動をするクランク系にはみそすり運動
が避けられないが，クランクシャフト２に平行に且つク
ランクシャフト２の回転方向とは反対方向に回転するよ
うに配設したバランサシャフト２０に，第１気筒と第３
気筒に相当する位置において，それぞれバランサウェイ
ト２１を取り付けることにより，かかるみそすり運動を
打ち消している。
【０００５】上記のように構成された３気筒エンジンで
は，クランクシャフト２の第２気筒のカウンタウェイト
３３が重量Ｗａであり，第１気筒及び第３気筒のカウン
タウェイト３３，３４が回転運動部重量Ｗａ＋往復運動
部重量Ｗｂ×１／２である。したがって，カウンタウェ
イトの総計は，３Ｗａ＋Ｗｂとなり，クランクシャフト
２の重量が大幅に上昇する。その結果，エンジン全体の
重量が増加し，エンジンの製造コストの上昇や，かかる
エンジンが車両の動力源として適用された場合の燃費の
上昇をもたらすという問題点がある。
は，クランクシャフト２の第２気筒のカウンタウェイト
３３が重量Ｗａであり，第１気筒及び第３気筒のカウン
タウェイト３３，３４が回転運動部重量Ｗａ＋往復運動
部重量Ｗｂ×１／２である。したがって，カウンタウェ
イトの総計は，３Ｗａ＋Ｗｂとなり，クランクシャフト
２の重量が大幅に上昇する。その結果，エンジン全体の
重量が増加し，エンジンの製造コストの上昇や，かかる
エンジンが車両の動力源として適用された場合の燃費の
上昇をもたらすという問題点がある。
【０００６】また，直列３気筒エンジンにおいて発生す
る一次慣性隅力をカウンタウェイトとバランサシャフト
に設けるバランサウェイトとの設置位置及び重量を特定
することによって消滅させて，クランクカウンタウェイ
ト重量を軽減してエンジン全体の重量を低減させるもの
の一例が，特開平４−２４９６３７号公報に開示されて
いる。この公報に開示のバランサ装置においては，回転
運動部の１００％重量のカウンタウェイトをクランクピ
ンに対して１８０度の方向に設けると共に，往復運動部
に対応するカウンタウェイトを，第１気筒のクランクピ
ンより回転方向に角度θ＝１５０〜１８０度，第２気筒
のクランクピンより１８０度，第１気筒のクランクピン
より−θの位置に定め，更にバランサシャフトのバラン
サウェイトの位置を，第１気筒が上死点にあるときのシ
リンダ中心線を基準としてバランサ回転方向とは反対方
向に，第１気筒側で３６０°−θ，第２シリンダ側で−
６０°，第３気筒側で２４０°−θの位置に設けてい
る。総重量は，往復運動部重量Ｗｂに対して，２．２６
６Ｗｂにまで減少している。
る一次慣性隅力をカウンタウェイトとバランサシャフト
に設けるバランサウェイトとの設置位置及び重量を特定
することによって消滅させて，クランクカウンタウェイ
ト重量を軽減してエンジン全体の重量を低減させるもの
の一例が，特開平４−２４９６３７号公報に開示されて
いる。この公報に開示のバランサ装置においては，回転
運動部の１００％重量のカウンタウェイトをクランクピ
ンに対して１８０度の方向に設けると共に，往復運動部
に対応するカウンタウェイトを，第１気筒のクランクピ
ンより回転方向に角度θ＝１５０〜１８０度，第２気筒
のクランクピンより１８０度，第１気筒のクランクピン
より−θの位置に定め，更にバランサシャフトのバラン
サウェイトの位置を，第１気筒が上死点にあるときのシ
リンダ中心線を基準としてバランサ回転方向とは反対方
向に，第１気筒側で３６０°−θ，第２シリンダ側で−
６０°，第３気筒側で２４０°−θの位置に設けてい
る。総重量は，往復運動部重量Ｗｂに対して，２．２６
６Ｗｂにまで減少している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】３気筒エンジンにおい
ては，ピストン系の往復部のバランスを取るためにクラ
ンクシャフトに配設されるカウンタウェイトを，第１気
筒と第３気筒に対応するクランクアーム等のクランクシ
ャフトに付加するのではなく，第２気筒から最も離れた
クランクシャフトの最外端に設けられ且つクランクシャ
フトと一体に回転するフライホイール及びクランクプー
リに対角位置に設定することにより，クランクシャフト
に対して作用するモーメントの大きさを従来のものと同
等のものに確保しつつ，クランクシャフトに付加される
重量をより一層軽減しつつ往復部のバランスを取る点で
課題がある。
ては，ピストン系の往復部のバランスを取るためにクラ
ンクシャフトに配設されるカウンタウェイトを，第１気
筒と第３気筒に対応するクランクアーム等のクランクシ
ャフトに付加するのではなく，第２気筒から最も離れた
クランクシャフトの最外端に設けられ且つクランクシャ
フトと一体に回転するフライホイール及びクランクプー
リに対角位置に設定することにより，クランクシャフト
に対して作用するモーメントの大きさを従来のものと同
等のものに確保しつつ，クランクシャフトに付加される
重量をより一層軽減しつつ往復部のバランスを取る点で
課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，クランクシャフトの重量を
増加させることなく往復部のバランスを取り，エンジン
の振動と重量の増加とを防止するバランサ機構を備えた
３気筒エンジンを提供することである。
課題を解決することであり，クランクシャフトの重量を
増加させることなく往復部のバランスを取り，エンジン
の振動と重量の増加とを防止するバランサ機構を備えた
３気筒エンジンを提供することである。
【０００９】この発明は，直列に配置された第１，第２
及び第３の気筒，前記各気筒内を往復運動するピストン
を含む往復部，前記各往復部に対応して互いに１２０度
の位相差を持って配置されたクランクアームを有するク
ランクシャフトを含み且つ前記往復部の往復運動との間
で互いに変換される回転運動を生じる回転部，前記クラ
ンクシャフトの一方の端部に取り付けられたクランクプ
ーリ，前記クランクシャフトの他方の端部に取り付けら
れたフライホイール，前記回転部のバランスを取るため
前記第１気筒及び前記第３気筒に対応して前記クランク
シャフトに設けられた第１カウンタウェイト，及び前記
往復部のバランスを取るため前記クランクプーリ及び前
記フライホイールのそれぞれに設けられた第２カウンタ
ウェイトから成る，バランサ機構を備えた３気筒エンジ
ンに関する。
及び第３の気筒，前記各気筒内を往復運動するピストン
を含む往復部，前記各往復部に対応して互いに１２０度
の位相差を持って配置されたクランクアームを有するク
ランクシャフトを含み且つ前記往復部の往復運動との間
で互いに変換される回転運動を生じる回転部，前記クラ
ンクシャフトの一方の端部に取り付けられたクランクプ
ーリ，前記クランクシャフトの他方の端部に取り付けら
れたフライホイール，前記回転部のバランスを取るため
前記第１気筒及び前記第３気筒に対応して前記クランク
シャフトに設けられた第１カウンタウェイト，及び前記
往復部のバランスを取るため前記クランクプーリ及び前
記フライホイールのそれぞれに設けられた第２カウンタ
ウェイトから成る，バランサ機構を備えた３気筒エンジ
ンに関する。
【００１０】このバランサ機構を備えた３気筒エンジン
によれば，エンジンが作動してピストンを含む往復部が
気筒内を往復動し，それに応じてクランクシャフトを含
む回転部が回転する。第１気筒及び第３気筒に対応して
クランクシャフトに設けられた第１カウンタウェイト
は，回転部のバランスを取る。また，クランクシャフト
の両端部に配設されているクランクプーリ及び前フライ
ホイールのそれぞれに設けられた第２カウンタウェイト
が，往復部のバランスを取る。第２気筒から第２カウン
タウェイトまでの距離は，クランクシャフトについて考
えられる最も遠い距離であるので，クランクシャフトに
及ぼすモーメントとしての同じバランス作用を得るため
に必要な第２カウンタウェイトの重量は，最小限のもの
となる。
によれば，エンジンが作動してピストンを含む往復部が
気筒内を往復動し，それに応じてクランクシャフトを含
む回転部が回転する。第１気筒及び第３気筒に対応して
クランクシャフトに設けられた第１カウンタウェイト
は，回転部のバランスを取る。また，クランクシャフト
の両端部に配設されているクランクプーリ及び前フライ
ホイールのそれぞれに設けられた第２カウンタウェイト
が，往復部のバランスを取る。第２気筒から第２カウン
タウェイトまでの距離は，クランクシャフトについて考
えられる最も遠い距離であるので，クランクシャフトに
及ぼすモーメントとしての同じバランス作用を得るため
に必要な第２カウンタウェイトの重量は，最小限のもの
となる。
【００１１】このバランサ機構を備えた３気筒エンジン
において，前記第１カウンタウェイトは，前記第１気筒
及び前記第３気筒における前記回転部の重量の（√３）
／２倍の重量を持ち且つ前記第１気筒及び前記第３気筒
に対応する前記各クランクピンの対角位置より３０度回
転して互いに１８０度対向する位置にそれぞれ設けられ
ている。第１カウンタウェイトの重量とクランクシャフ
トにおける配置とを上記のように選択することにより，
３気筒エンジンの３つの回転部のバランスをとることが
可能となる。
において，前記第１カウンタウェイトは，前記第１気筒
及び前記第３気筒における前記回転部の重量の（√３）
／２倍の重量を持ち且つ前記第１気筒及び前記第３気筒
に対応する前記各クランクピンの対角位置より３０度回
転して互いに１８０度対向する位置にそれぞれ設けられ
ている。第１カウンタウェイトの重量とクランクシャフ
トにおける配置とを上記のように選択することにより，
３気筒エンジンの３つの回転部のバランスをとることが
可能となる。
【００１２】このバランサ機構を備えた３気筒エンジン
において，前記第２カウンタウェイトは，前記第１気筒
及び前記第３気筒における前記往復部の重量の５０％に
相当する重量を前記第１気筒及び前記第３気筒の前記ク
ランクピンの対角位置においたときに前記第２気筒周り
に生じる慣性偶力と同じ大きさの慣性偶力を生じさせる
重量を有する。第２カウンタウェイトの重量とクランク
シャフトにおける配置とを上記のように選択することに
より，３気筒エンジンの３つの往復部のバランスをとる
ことが可能となる。
において，前記第２カウンタウェイトは，前記第１気筒
及び前記第３気筒における前記往復部の重量の５０％に
相当する重量を前記第１気筒及び前記第３気筒の前記ク
ランクピンの対角位置においたときに前記第２気筒周り
に生じる慣性偶力と同じ大きさの慣性偶力を生じさせる
重量を有する。第２カウンタウェイトの重量とクランク
シャフトにおける配置とを上記のように選択することに
より，３気筒エンジンの３つの往復部のバランスをとる
ことが可能となる。
【００１３】このバランサ機構を備えた３気筒エンジン
において，前記クランクシャフトに平行にバランスシャ
フトが配設されており，前記バランスシャフトには前記
第２カウンタウェイトを設けたことによって前記クラン
クシャフトに生じる前記慣性偶力を打ち消すバランスウ
ェイトが設けられている。
において，前記クランクシャフトに平行にバランスシャ
フトが配設されており，前記バランスシャフトには前記
第２カウンタウェイトを設けたことによって前記クラン
クシャフトに生じる前記慣性偶力を打ち消すバランスウ
ェイトが設けられている。
【００１４】このバランサ機構を備えた３気筒エンジン
において，前記往復部は，前記ピストン，該ピストンに
設けられたピストンピン，及び前記ピストンピンと前記
クランクアームに形成されたクランクピンとを連結する
コンロッドの前記ピストンピンと回動自在に嵌合する小
端部から構成されており，前記回転部は，前記クランク
アーム，前記クランクピン，及び前記コンロッドの前記
クランクピンと嵌合する大端部から構成されている。
において，前記往復部は，前記ピストン，該ピストンに
設けられたピストンピン，及び前記ピストンピンと前記
クランクアームに形成されたクランクピンとを連結する
コンロッドの前記ピストンピンと回動自在に嵌合する小
端部から構成されており，前記回転部は，前記クランク
アーム，前記クランクピン，及び前記コンロッドの前記
クランクピンと嵌合する大端部から構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照しつつ，こ
の発明によるバランサ機構を備えた３気筒エンジンの実
施例を説明する。図１はこの発明によるバランサ機構を
備えた３気筒エンジンの一実施例の模式図，図２は図１
に示すバランサ機構を備えた３気筒エンジンの第１気筒
における回転部の合力及び往復部のバランス用カウンタ
ウェイトがクランクシャフトに生じさせる慣性偶力の説
明図，図３は図１に示すバランサ機構を備えた３気筒エ
ンジンの第３気筒における回転部の合力及び往復部のバ
ランス用カウンタウェイトがクランクシャフトに生じさ
せる慣性偶力の説明図，図４は図１に示すバランサ機構
を備えた３気筒エンジンの回転部のバランスを説明する
模式図である。
の発明によるバランサ機構を備えた３気筒エンジンの実
施例を説明する。図１はこの発明によるバランサ機構を
備えた３気筒エンジンの一実施例の模式図，図２は図１
に示すバランサ機構を備えた３気筒エンジンの第１気筒
における回転部の合力及び往復部のバランス用カウンタ
ウェイトがクランクシャフトに生じさせる慣性偶力の説
明図，図３は図１に示すバランサ機構を備えた３気筒エ
ンジンの第３気筒における回転部の合力及び往復部のバ
ランス用カウンタウェイトがクランクシャフトに生じさ
せる慣性偶力の説明図，図４は図１に示すバランサ機構
を備えた３気筒エンジンの回転部のバランスを説明する
模式図である。
【００１６】図１において，この発明によるバランサ機
構を備えた３気筒エンジン１は，従来の３気筒エンジン
と同様に，クランクシャフト２の各気筒（＃１〜＃３）
に対応したクランクアーム３がクランクシャフト２の回
転軸線の回りには１２０度の位相をもって配置されてい
る。クランクシャフト２，クランクアーム３，クランク
ピン４，コンロッド５，ピストンピン６，軸受９，１
０，及び各気筒（＃１〜＃３）の位置関係等の構造は，
図５を参照して説明した従来の３気筒エンジンと同様で
あり，且つ同等の要素及び部位には同じ符号を付してあ
るので，再度の詳細な説明を省略する。
構を備えた３気筒エンジン１は，従来の３気筒エンジン
と同様に，クランクシャフト２の各気筒（＃１〜＃３）
に対応したクランクアーム３がクランクシャフト２の回
転軸線の回りには１２０度の位相をもって配置されてい
る。クランクシャフト２，クランクアーム３，クランク
ピン４，コンロッド５，ピストンピン６，軸受９，１
０，及び各気筒（＃１〜＃３）の位置関係等の構造は，
図５を参照して説明した従来の３気筒エンジンと同様で
あり，且つ同等の要素及び部位には同じ符号を付してあ
るので，再度の詳細な説明を省略する。
【００１７】第１気筒（＃１）に対応してクランクシャ
フト２に設けられるカウンタウェイト７の重量Ｗｃ1 は
エンジンの各気筒に対応した回転部（クランクアーム，
クランクピン，コンロッドの小端部等）の重量Ｗｒ1 の
１００％×（√３）／２であり，カウンタウェイト７の
設置位置は，クランクピン４の１８０度対向した位置か
らクランクシャフト２の回転方向に３０度シフトした位
置までである。また，第３気筒（＃３）に対応してクラ
ンクシャフト２に設けられるカウンタウェイト８の重量
Ｗｃ3 は回転部の重量Ｗｒ3 の１００％×（√３）／２
であり，カウンタウェイト８の設置位置は第３気筒（＃
３）に対応したクランクピン４の１８０度対向した位置
からクランクシャフト２の回転方向と逆の方向に３０度
シフトした位置に設定されている。カウンタウェイト７
とカウンタウェイト８とは，この発明における第１カウ
ンタウェイトに相当しており，クランクシャフト２の周
りにおいて１８０度対向した位置にある。第２気筒（＃
２）に対応した第１カウンタウェイトは，設けられてい
ない。
フト２に設けられるカウンタウェイト７の重量Ｗｃ1 は
エンジンの各気筒に対応した回転部（クランクアーム，
クランクピン，コンロッドの小端部等）の重量Ｗｒ1 の
１００％×（√３）／２であり，カウンタウェイト７の
設置位置は，クランクピン４の１８０度対向した位置か
らクランクシャフト２の回転方向に３０度シフトした位
置までである。また，第３気筒（＃３）に対応してクラ
ンクシャフト２に設けられるカウンタウェイト８の重量
Ｗｃ3 は回転部の重量Ｗｒ3 の１００％×（√３）／２
であり，カウンタウェイト８の設置位置は第３気筒（＃
３）に対応したクランクピン４の１８０度対向した位置
からクランクシャフト２の回転方向と逆の方向に３０度
シフトした位置に設定されている。カウンタウェイト７
とカウンタウェイト８とは，この発明における第１カウ
ンタウェイトに相当しており，クランクシャフト２の周
りにおいて１８０度対向した位置にある。第２気筒（＃
２）に対応した第１カウンタウェイトは，設けられてい
ない。
【００１８】図１の３気筒エンジン１において，エンジ
ン１が運転されてクランクシャフト２が回転する場合，
第１気筒（＃１）において，回転部に作用する遠心力Ｆ
ｒ1〔∝Ｗｒ1 〕とカウンタウェイト７に作用する遠心
力Ｆｃ1 〔∝Ｗｒ1 ×（√３）／２〕との合力Ｆａ
1 は，図２の模式図に示すように，その大きさが重量
（１／２）Ｗｒ1 のものに対して作用する遠心力と同じ
になる。また，この合力の方向は，第２気筒（＃２）に
おける重量Ｗｒ2 を有する回転部に作用する遠心力の方
向と１８０度の位相差を有している。同様に，第３気筒
（＃３）において，回転部に作用する遠心力Ｆｒ3 〔∝
Ｗｒ3 〕とカウンタウェイト８に作用する遠心力Ｆｃ3
〔∝Ｗｒ3 ×（√３）／２〕との合力Ｆａ3 は，重量
（１／２）Ｗｒ3のものに作用する遠心力と同じにな
る。また，この合力の方向も，第２気筒（＃２）におけ
る重量Ｗｒ2 を有する回転部に作用する遠心力の方向と
１８０度の位相差を有している。各気筒（＃１〜＃３）
のそれぞれの回転部の重量Ｗｒ1 〜Ｗｒ3 は通常等しく
設定されているから，図４に示すように，合力Ｆａ1 と
合力Ｆａ3 との和が力Ｆａ2 に等しくなり，各気筒（＃
１〜＃３）における回転部のバランスが釣り合うことに
なる。
ン１が運転されてクランクシャフト２が回転する場合，
第１気筒（＃１）において，回転部に作用する遠心力Ｆ
ｒ1〔∝Ｗｒ1 〕とカウンタウェイト７に作用する遠心
力Ｆｃ1 〔∝Ｗｒ1 ×（√３）／２〕との合力Ｆａ
1 は，図２の模式図に示すように，その大きさが重量
（１／２）Ｗｒ1 のものに対して作用する遠心力と同じ
になる。また，この合力の方向は，第２気筒（＃２）に
おける重量Ｗｒ2 を有する回転部に作用する遠心力の方
向と１８０度の位相差を有している。同様に，第３気筒
（＃３）において，回転部に作用する遠心力Ｆｒ3 〔∝
Ｗｒ3 〕とカウンタウェイト８に作用する遠心力Ｆｃ3
〔∝Ｗｒ3 ×（√３）／２〕との合力Ｆａ3 は，重量
（１／２）Ｗｒ3のものに作用する遠心力と同じにな
る。また，この合力の方向も，第２気筒（＃２）におけ
る重量Ｗｒ2 を有する回転部に作用する遠心力の方向と
１８０度の位相差を有している。各気筒（＃１〜＃３）
のそれぞれの回転部の重量Ｗｒ1 〜Ｗｒ3 は通常等しく
設定されているから，図４に示すように，合力Ｆａ1 と
合力Ｆａ3 との和が力Ｆａ2 に等しくなり，各気筒（＃
１〜＃３）における回転部のバランスが釣り合うことに
なる。
【００１９】従来では図５に示すように，第１気筒及び
第３気筒のピストン系の往復部（ピストン，ピストンピ
ン６，及びコンロッドの小端部等）の重量Ｗｐ1 ，Ｗｐ
3 の半分の重量のカウンタウェイト３４を，第１気筒及
び第３気筒の各クランクアーム３においてクランク系の
回転部の重量Ｗｒ1 ，Ｗｒ3 の対角位置に配置していた
が，この発明では，かかるピストン系の往復部に対抗す
るカウンタウェイト１２，１４は，第２気筒（＃２）回
りに生じさせる偶力モーメントと同じ偶力モーメントを
生じさせるように，クランクプーリ１１とフライホイー
ル１３とにおいて，クランク系の回転部の重量Ｗｒ1 ，
Ｗｒ3 の対角位置から３０度シフトした位置に付加され
ている。
第３気筒のピストン系の往復部（ピストン，ピストンピ
ン６，及びコンロッドの小端部等）の重量Ｗｐ1 ，Ｗｐ
3 の半分の重量のカウンタウェイト３４を，第１気筒及
び第３気筒の各クランクアーム３においてクランク系の
回転部の重量Ｗｒ1 ，Ｗｒ3 の対角位置に配置していた
が，この発明では，かかるピストン系の往復部に対抗す
るカウンタウェイト１２，１４は，第２気筒（＃２）回
りに生じさせる偶力モーメントと同じ偶力モーメントを
生じさせるように，クランクプーリ１１とフライホイー
ル１３とにおいて，クランク系の回転部の重量Ｗｒ1 ，
Ｗｒ3 の対角位置から３０度シフトした位置に付加され
ている。
【００２０】クランクシャフト２の軸受９よりクランク
ケースの外側に突出している端部には，エンジン１の冷
却ファンやウォータポンプ等のエンジン補機を駆動する
ためのクランクプーリ１１が取り付けられている。クラ
ンクプーリ１１には，第２気筒（＃２）のカウンタウェ
イト７と同位相の位置に，次の式（１）で表される重量
Ｗｐｐのカウンタウェイト１２が配置されている。 Ｗｐｐ＝（１／２）Ｗｐ1 ×（Ｌ1 ／Ｌｐ）×（√３）／２ ・・式（１） ただし，Ｌｐは，第２気筒のクランクアーム３の中心位
置からクランクプーリ１１の中心位置までの距離であ
る。
ケースの外側に突出している端部には，エンジン１の冷
却ファンやウォータポンプ等のエンジン補機を駆動する
ためのクランクプーリ１１が取り付けられている。クラ
ンクプーリ１１には，第２気筒（＃２）のカウンタウェ
イト７と同位相の位置に，次の式（１）で表される重量
Ｗｐｐのカウンタウェイト１２が配置されている。 Ｗｐｐ＝（１／２）Ｗｐ1 ×（Ｌ1 ／Ｌｐ）×（√３）／２ ・・式（１） ただし，Ｌｐは，第２気筒のクランクアーム３の中心位
置からクランクプーリ１１の中心位置までの距離であ
る。
【００２１】クランクシャフト２の軸受１０よりクラン
クケースの外側に突出している端部には，エンジン１の
燃焼サイクルに伴う回転変動や回転むらを少なくするた
め，大きな慣性回転を有するフライホイール１３が取り
付けられている。フライホイール１３には，第３気筒
（＃３）のカウンタウェイト８と同位相の位置に，次の
式（２）で表される重量Ｗｐｆのカウンタウェイト１４
が配置されている。 Ｗｐｆ＝（１／２）Ｗｐ3 ×（Ｌ3 ／Ｌｆ）×（√３）／２ ・・式（２） ただし，Ｌｆは，第２気筒のクランクアーム３の中心位
置からフライホイール１３の中心位置までの距離であ
る。カウンタウェイト１２及びカウンタウェイト１４
は，この発明における第２カウンタウェイトに相当す
る。
クケースの外側に突出している端部には，エンジン１の
燃焼サイクルに伴う回転変動や回転むらを少なくするた
め，大きな慣性回転を有するフライホイール１３が取り
付けられている。フライホイール１３には，第３気筒
（＃３）のカウンタウェイト８と同位相の位置に，次の
式（２）で表される重量Ｗｐｆのカウンタウェイト１４
が配置されている。 Ｗｐｆ＝（１／２）Ｗｐ3 ×（Ｌ3 ／Ｌｆ）×（√３）／２ ・・式（２） ただし，Ｌｆは，第２気筒のクランクアーム３の中心位
置からフライホイール１３の中心位置までの距離であ
る。カウンタウェイト１２及びカウンタウェイト１４
は，この発明における第２カウンタウェイトに相当す
る。
【００２２】クランクプーリ１１及びフライホイール１
３に設けられる，式（１）又は式（２）で表される重量
Ｗｐｐ又はＷｐｆのカウンタウェイト１２，１４は，プ
ーリ又はホイールに偏心した位置に付加的に設けること
により得ることができる。カウンタウェイト１２，１４
がクランクシャフト２に対して，第２気筒（＃２）の中
心において生じさせる偶力は，それぞれ式（３），式
（４）となる。 Ｗｐｐ×腕の長さ（Ｌｐ） ∝（１／２）Ｗｐ1 ×Ｌ1 ×（√３）／２ ・・式（３） Ｗｐｆ×腕の長さ（Ｌｆ） ∝（１／２）Ｗｐ3 ×Ｌ3 ×（√３）／２ ・・式（４）
３に設けられる，式（１）又は式（２）で表される重量
Ｗｐｐ又はＷｐｆのカウンタウェイト１２，１４は，プ
ーリ又はホイールに偏心した位置に付加的に設けること
により得ることができる。カウンタウェイト１２，１４
がクランクシャフト２に対して，第２気筒（＃２）の中
心において生じさせる偶力は，それぞれ式（３），式
（４）となる。 Ｗｐｐ×腕の長さ（Ｌｐ） ∝（１／２）Ｗｐ1 ×Ｌ1 ×（√３）／２ ・・式（３） Ｗｐｆ×腕の長さ（Ｌｆ） ∝（１／２）Ｗｐ3 ×Ｌ3 ×（√３）／２ ・・式（４）
【００２３】式（３）及び式（４）が示すモーメント
は，第１気筒又は第３気筒における往復部の重量Ｗ
ｐ1 ，Ｗｐ3 のそれぞれ（１／２）×（√３）／２倍の
カウンタウェイトが第１気筒又は第３気筒における回転
部の重量Ｗｃ1 ，Ｗｃ3 が配置されている位相と同じ位
相に配設されたとしたときに，クランクシャフト２の回
転に伴ってクランクシャフト２に生じるモーメントと同
じ大きさである。このモーメントは，図２及び図３に示
すように，往復部の重量Ｗｐ1 ，Ｗｐ3 の（１／２）の
重量を有する対往復部用のカウンタウェイトがもたらす
モーメントを，クランクシャフト２の回転軸線とカウン
タウェイト７，８の中心とを含む平面Ａ内に投影したと
きの成分に他ならない。なお，図１において，バランサ
シャフト２０は，往復部のバランスを取るために生じた
上記のモーメント，即ち，慣性偶力を打ち消すために設
けられているものであり，図５と同様のものであるの
で，再度の説明を省略する。
は，第１気筒又は第３気筒における往復部の重量Ｗ
ｐ1 ，Ｗｐ3 のそれぞれ（１／２）×（√３）／２倍の
カウンタウェイトが第１気筒又は第３気筒における回転
部の重量Ｗｃ1 ，Ｗｃ3 が配置されている位相と同じ位
相に配設されたとしたときに，クランクシャフト２の回
転に伴ってクランクシャフト２に生じるモーメントと同
じ大きさである。このモーメントは，図２及び図３に示
すように，往復部の重量Ｗｐ1 ，Ｗｐ3 の（１／２）の
重量を有する対往復部用のカウンタウェイトがもたらす
モーメントを，クランクシャフト２の回転軸線とカウン
タウェイト７，８の中心とを含む平面Ａ内に投影したと
きの成分に他ならない。なお，図１において，バランサ
シャフト２０は，往復部のバランスを取るために生じた
上記のモーメント，即ち，慣性偶力を打ち消すために設
けられているものであり，図５と同様のものであるの
で，再度の説明を省略する。
【００２４】以上のように，第１気筒（＃１）及び第３
気筒（＃３）に設けるべき，往復部のバランス用の第２
カウンタウェイト１２，１４は，第２気筒（＃２）から
可能な限り離間した，クランクプーリ１１やフライホイ
ール１３に設けられる。そのため，第２気筒（＃２）か
らの距離が大きくなることに応じて，第２カウンタウェ
イト１２，１４の質量自体を軽量化しても，同じ往復部
のバランス効果が得られる。更に，クランクプーリ１１
やフライホイール１３は，クランクアーム３に比して，
半径方向に大きなものであるため，遠心力を大きく取る
ことができるので，第２カウンタウェイト１２，１４の
質量を一層軽量化し，クランクシャフトの重量，延いて
は３気筒エンジンの重量を一層軽減化して，燃費や振動
の抑制を図ることができる。第２カウンタウェイト１
２，１４がクランクシャフト２に生じさせる慣性偶力
は，従来のものと同程度であるので，バランサシャフト
２０及びバランサウェイト２１の構造に変更はない。
気筒（＃３）に設けるべき，往復部のバランス用の第２
カウンタウェイト１２，１４は，第２気筒（＃２）から
可能な限り離間した，クランクプーリ１１やフライホイ
ール１３に設けられる。そのため，第２気筒（＃２）か
らの距離が大きくなることに応じて，第２カウンタウェ
イト１２，１４の質量自体を軽量化しても，同じ往復部
のバランス効果が得られる。更に，クランクプーリ１１
やフライホイール１３は，クランクアーム３に比して，
半径方向に大きなものであるため，遠心力を大きく取る
ことができるので，第２カウンタウェイト１２，１４の
質量を一層軽量化し，クランクシャフトの重量，延いて
は３気筒エンジンの重量を一層軽減化して，燃費や振動
の抑制を図ることができる。第２カウンタウェイト１
２，１４がクランクシャフト２に生じさせる慣性偶力
は，従来のものと同程度であるので，バランサシャフト
２０及びバランサウェイト２１の構造に変更はない。
【００２５】
【発明の効果】この発明によるバランサ機構を備えた３
気筒エンジンは，上記のように構成されており，第１気
筒及び第３気筒に設けるべき往復部の第２カウンタウェ
イトを，第２気筒から最も離間したクランクプーリやフ
ライホイールに設けることにより，その距離が長くなる
ことに応じて，質量自体を軽量化しても同じバランス効
果が得られるので，クランクシャフトの重量を増加させ
ることなく往復部のバランスを取り，エンジンの振動と
重量の増加とを防止することができる。
気筒エンジンは，上記のように構成されており，第１気
筒及び第３気筒に設けるべき往復部の第２カウンタウェ
イトを，第２気筒から最も離間したクランクプーリやフ
ライホイールに設けることにより，その距離が長くなる
ことに応じて，質量自体を軽量化しても同じバランス効
果が得られるので，クランクシャフトの重量を増加させ
ることなく往復部のバランスを取り，エンジンの振動と
重量の増加とを防止することができる。
【図１】この発明によるバランサ機構を備えた３気筒エ
ンジンの模式図である。
ンジンの模式図である。
【図２】図１に示すバランサ機構を備えた３気筒エンジ
ンの第１気筒における回転部の合力及び往復部のバラン
ス用カウンタウェイトによってクランクシャフトに生じ
る慣性偶力の説明図である。
ンの第１気筒における回転部の合力及び往復部のバラン
ス用カウンタウェイトによってクランクシャフトに生じ
る慣性偶力の説明図である。
【図３】図１に示すバランサ機構を備えた３気筒エンジ
ンの第３気筒における回転部の合力及び往復部のバラン
ス用カウンタウェイトによってクランクシャフトに生じ
る慣性偶力の説明図である。
ンの第３気筒における回転部の合力及び往復部のバラン
ス用カウンタウェイトによってクランクシャフトに生じ
る慣性偶力の説明図である。
【図４】図１に示すエンジンの回転部のバランスを説明
する模式図である。
する模式図である。
【図５】バランサシャフトを配設した従来のバランサ機
構を備えた３気筒エンジンの概念図である。
構を備えた３気筒エンジンの概念図である。
１ ３気筒エンジン ２ クランクシャフト ３ クランクアーム ４ クランクピン ５ コンロッド ６ ピストンピン ７，８ 第１カウンタウェイト １１ クランクプーリ １２ 第２カウンタウェイト １３ フライホイール １４ 第２カウンタウェイト ２０ バランサシャフト ２１ バランサウェイト ＃１〜＃３ 第１気筒〜第３気筒 Ｗｒ1 〜Ｗｒ3 回転部の重量 Ｆｒ1 〜Ｆｒ3 回転部に作用する遠心力 Ｗｃ1 ，Ｗｃ3 第１カウンタウェイトの重量 Ｆｃ1 ，Ｆｃ3 第１カウンタウェイトに作用する遠心
力 Ｗｐｐ クランクプーリに配設される第２カウ
ンタウェイトの重量 Ｗｐｆ フライホイールに配設される第２カウ
ンタウェイトの重量 Ｌ1 ，Ｌ3 第２気筒からの第１気筒又は第３気筒
の距離 Ｌｐ 第２気筒からのクランクプーリの距離 Ｌｆ 第２気筒からのフライホイールの距離
力 Ｗｐｐ クランクプーリに配設される第２カウ
ンタウェイトの重量 Ｗｐｆ フライホイールに配設される第２カウ
ンタウェイトの重量 Ｌ1 ，Ｌ3 第２気筒からの第１気筒又は第３気筒
の距離 Ｌｐ 第２気筒からのクランクプーリの距離 Ｌｆ 第２気筒からのフライホイールの距離
Claims (5)
- 【請求項１】 直列に配置された第１，第２及び第３の
気筒，前記各気筒内を往復運動するピストンを含む往復
部，前記各往復部に対応して互いに１２０度の位相差を
持って配置されたクランクアームを有するクランクシャ
フトを含み且つ前記往復部の往復運動との間で互いに変
換される回転運動を生じる回転部，前記クランクシャフ
トの一方の端部に取り付けられたクランクプーリ，前記
クランクシャフトの他方の端部に取り付けられたフライ
ホイール，前記回転部のバランスを取るため前記第１気
筒及び前記第３気筒に対応して前記クランクシャフトに
設けられた第１カウンタウェイト，及び前記往復部のバ
ランスを取るため前記クランクプーリ及び前記フライホ
イールのそれぞれに設けられた第２カウンタウェイトか
ら成る，バランサ機構を備えた３気筒エンジン。 - 【請求項２】 前記第１カウンタウェイトは，前記第１
気筒及び前記第３気筒における前記回転部の重量の（√
３）／２倍の重量を持ち且つ前記第１気筒及び前記第３
気筒に対応する前記各クランクピンの対角位置より３０
度回転して互いに１８０度対向する位置にそれぞれ設け
られていることから成る請求項１に記載のバランサ機構
を備えた３気筒エンジン。 - 【請求項３】 前記第２カウンタウェイトは，前記第１
気筒及び前記第３気筒における前記往復部の重量の５０
％に相当する重量を前記第１気筒及び前記第３気筒の前
記クランクピンの対角位置においたときに前記第２気筒
周りに生じる慣性偶力と同じ大きさの慣性偶力を生じさ
せる重量を有することから成る請求項１又は２に記載の
バランサ機構を備えた３気筒エンジン。 - 【請求項４】 前記クランクシャフトに平行にバランス
シャフトが配設されており，前記バランスシャフトには
前記第２カウンタウェイトを設けたことによって前記ク
ランクシャフトに生じる前記慣性偶力を打ち消すバラン
スウェイトが設けられていることから成る請求項１〜３
のいずれか１項に記載のバランサ機構を備えた３気筒エ
ンジン。 - 【請求項５】 前記往復部は，前記ピストン，該ピスト
ンに設けられたピストンピン，及び前記ピストンピンと
前記クランクアームに形成されたクランクピンとを連結
するコンロッドの前記ピストンピンと回動自在に嵌合す
る小端部から構成されており，前記回転部は，前記クラ
ンクアーム，前記クランクピン，及び前記コンロッドの
前記クランクピンと嵌合する大端部から構成されている
ことから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載のバラ
ンサ機構を備えた３気筒エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30462098A JP2000130181A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | バランサ機構を備えた３気筒エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30462098A JP2000130181A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | バランサ機構を備えた３気筒エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000130181A true JP2000130181A (ja) | 2000-05-09 |
Family
ID=17935225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30462098A Pending JP2000130181A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | バランサ機構を備えた３気筒エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000130181A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014125208A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Hyundai Motor Company Co Ltd | 振動低減エンジンマウンティング構造 |
| WO2019150150A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 日産自動車株式会社 | 3気筒可変圧縮比内燃機関及び3気筒可変圧縮比内燃機関の設計方法 |
| CN111664161A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 河南柴油机重工有限责任公司 | 一种v型20缸柴油机新型曲轴轴系布置结构 |
| JP2020165456A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ダイハツ工業株式会社 | 多気筒内燃機関 |
-
1998
- 1998-10-26 JP JP30462098A patent/JP2000130181A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014125208A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Hyundai Motor Company Co Ltd | 振動低減エンジンマウンティング構造 |
| WO2019150150A1 (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 日産自動車株式会社 | 3気筒可変圧縮比内燃機関及び3気筒可変圧縮比内燃機関の設計方法 |
| JP2020165456A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ダイハツ工業株式会社 | 多気筒内燃機関 |
| CN111664161A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 河南柴油机重工有限责任公司 | 一种v型20缸柴油机新型曲轴轴系布置结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050127 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050628 |