JP2005061301A - Scotch yoke type engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スコッチヨーク式エンジンに係り、特に、駆動時に生じる振動などを好適に抑制することができるスコッチヨーク式エンジンに関する。 The present invention relates to a scotch yoke engine, and more particularly, to a scotch yoke engine that can suitably suppress vibration generated during driving.
自動車等に使用されるエンジンとして、一般的なピストン、ピストンをコンロッドでつないだもの以外に、スコッチヨーク機構を利用したスコッチヨーク式エンジンがある。このスコッチヨーク式エンジンは、一対の連接棒(以下「ヨークエレメント」という)を有し、ヨークエレメントの延在方向に直交する長孔が形成されたヨークを有する。この長孔に、偏心させたクランク軸を挿入し、このクランクピンを長孔内で転がしながら往復運動させる機構を備えたものである。このスコッチヨーク式エンジンでは、クランク軸と接続されるヨークは往復運動を行うのみであるので、ヨークとシリンダボア壁スカート部との干渉が無くなるので、クランク軸とピストンの間を短くすることができる。このようなスコッチヨーク式エンジンのうち、4本のヨークを備えるものがあり、その例として、たとえば独国特許出願公開第10107921号明細書(特許文献1)に開示されたものがある。 As an engine used for automobiles and the like, there is a scotch yoke type engine using a scotch yoke mechanism, in addition to a general piston and a piston connected by a connecting rod. This Scotch yoke engine has a pair of connecting rods (hereinafter referred to as “yoke elements”), and has a yoke in which a long hole perpendicular to the extending direction of the yoke element is formed. An eccentric crankshaft is inserted into the long hole, and a mechanism for reciprocating the crankpin while rolling in the long hole is provided. In this Scotch yoke type engine, since the yoke connected to the crankshaft only reciprocates, there is no interference between the yoke and the cylinder bore wall skirt, so that the distance between the crankshaft and the piston can be shortened. Among such Scotch-yoke engines, there are those provided with four yokes, for example, those disclosed in German Patent Application Publication No. 10107921 (Patent Document 1).
このスコッチヨーク式エンジンは、互いに隣接し、かつ平行に設けられた2つのシリンダと、この2つのシリンダに対向する位置において、互いに隣接し、かつ平行に設けられた2つのシリンダを有する。また、スコッチヨーク式エンジンは、これらの4つのシリンダに対して、それぞれ往復運動可能に設けられた4本のピストンがそれぞれ取り付けられた4つのヨークエレメントを有するヨークを有している。また、ヨークには、長孔が形成されており、この長孔に出力軸となるクランク軸が偏心した状態で挿入されている。そして、各シリンダで通常のエンジンサイクルを順次経ることにより、ヨークを往復運動させて、クランク軸を回転させるものである。 This Scotch-yoke engine has two cylinders that are adjacent to each other and provided in parallel, and two cylinders that are provided adjacent to each other and parallel to each other at a position facing the two cylinders. Further, the Scotch yoke engine has a yoke having four yoke elements to which four pistons, which are provided so as to be reciprocally movable, are respectively attached to these four cylinders. In addition, a long hole is formed in the yoke, and a crankshaft serving as an output shaft is inserted into the long hole in an eccentric state. Then, each cylinder sequentially goes through a normal engine cycle to reciprocate the yoke and rotate the crankshaft.
また、この種のスコッチヨーク式エンジンにおいて、ヨークに設けられたピストンの移動に伴う振動を抑制するために、バランスウェイトが設けられたバランサを有するものがある。バランサは、クランク軸に平行に配置され、かつクランク軸の回転方向と反対方向に回転するバランサ軸を有しており、クランク軸に取り付けられたヨークに対応する位置にバランスウェイトが設けられているものである。このスコッチヨーク式エンジンでは、クランク軸の回転に伴ってバランサ軸が回転し、バランスウェイトによる力がピストンの移動に伴う慣性力と反対向きの方向に働いて、ピストンの移動に伴う慣性力をキャンセルするものである。 Some types of Scotch-yoke engines have a balancer provided with a balance weight in order to suppress vibration associated with movement of a piston provided on the yoke. The balancer has a balancer shaft that is arranged in parallel to the crankshaft and rotates in a direction opposite to the rotation direction of the crankshaft, and a balance weight is provided at a position corresponding to a yoke attached to the crankshaft. Is. In this Scotch Yoke type engine, the balancer shaft rotates as the crankshaft rotates, and the force due to the balance weight works in the direction opposite to the inertial force accompanying the piston movement, canceling the inertial force accompanying the piston movement. To do.
ところが、このようなバランサを設けたとしても、バランサ軸とクランク軸とを一致させることができないことから、バランスウェイトによる不釣合いモーメントが生じてしまう。このような不釣合いモーメントをもキャンセルするために、クランクピンを2つ設けた2スローのクランク軸を用い、クランクピンにそれぞれヨークを取り付け、それぞれに対するバランスウェイトが設けられたバランサを用いている。そして、2スローのそれぞれにおけるヨークの位相差を180度として、ヨークを往復運動させるようにしている。こうして、2つのバランスウェイトのそれぞれによって生じる不釣合いモーメントを互いにキャンセルするようにしている。
しかし、上記特許文献1に開示されたスコッチヨーク式エンジンでは、ピストンの移動による慣性力をキャンセルする点については特に考慮されていないものであった。
However, in the Scotch yoke engine disclosed in
また、クランク軸にバランサを設けたスコッチヨーク式エンジンでは、クランクの軸方向の側面から見て、クランクピンとバランサの位置がずれている。このため、バランスウェイトの移動により、クランク軸におけるクランクピンが設けられている位置にモーメントが生じてしまい、このモーメントが振動の発生の原因となるものであった。 Further, in a Scotch yoke type engine in which a balancer is provided on the crankshaft, the positions of the crankpin and the balancer are shifted as seen from the side surface in the axial direction of the crank. For this reason, due to the movement of the balance weight, a moment is generated at the position where the crankpin is provided on the crankshaft, and this moment causes the generation of vibration.
そこで、本発明の課題は、バランサの回転に伴うモーメントによる振動を好適に抑制するスコッチヨーク式エンジンを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a scotch yoke engine that suitably suppresses vibration due to a moment accompanying rotation of a balancer.
上記課題を解決した本発明に係るスコッチヨーク式エンジンは、対向する位置に互いに平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、第一シリンダおよび第二シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストンおよび第二ピストンと、第一ピストンおよび第二ピストンがそれぞれ設けられた2本のヨークエレメントとを備え、各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークを有するスコッチヨーク式エンジンにおいて、ヨークとして、クランク軸の軸方向に離間して配置された第一ヨークおよび第二ヨークを有しており、クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸を有するバランサが設けられ、バランサ軸には、軸方向に離間して配置された第一バランスウェイトおよび第二バランスウェイトが設けられており、第一バランスウェイトと第一ヨークとのクランク軸方向の離間距離が、第二バランスウェイトと第二ヨークとのクランク軸方向の離間距離と一致させられているものである。 A scotch yoke engine according to the present invention that has solved the above-described problems is provided in a first cylinder and a second cylinder that are provided in parallel to each other at opposing positions, and to each of the first cylinder and the second cylinder so as to be able to reciprocate. A Scotch yoke type having a first piston and a second piston, and two yoke elements each provided with the first piston and the second piston, and having a yoke for transmitting the reciprocating motion of each piston to the crank pin of the crankshaft. The engine has a first yoke and a second yoke that are spaced apart in the axial direction of the crankshaft as the yoke, and a balancer having a balancer shaft disposed along the axial direction of the crankshaft is provided. The balancer shaft includes a first balance weight and a second balance way that are spaced apart in the axial direction. Is provided, spaced a distance crankshaft direction of the first balance weight and the first yoke, in which are made to coincide with the direction of the crankshaft distance between the second balance weight and a second yoke.
また、上記課題を解決した本発明に係るスコッチヨーク式エンジンは、互いに隣接しかつ平行に設けられた第一シリンダおよび第二シリンダと、第一シリンダおよび第二シリンダに対向する位置に設けられ、互いに隣接しかつ平行に設けられた第三シリンダおよび第四シリンダと、第一シリンダから第四シリンダのそれぞれに往復運動可能に設けられる第一ピストン、第二ピストン、第三ピストン、および第四ピストンと、第一ピストンから第四ピストンがそれぞれ設けられた4本のヨークエレメントを備え、各ピストンの往復運動をクランク軸のクランクピンに伝達するヨークを有するスコッチヨーク式エンジンにおいて、ヨークとして、クランク軸の軸方向に離間して配置された第一ヨークおよび第二ヨークを有しており、クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸を有するバランサが設けられ、バランサ軸には、軸方向に離間して配置された第一バランスウェイトおよび第二バランスウェイトが設けられており、第一バランスウェイトと第一ヨークとのクランク軸方向の離間距離が、第二バランスウェイトと第二ヨークとのクランク軸方向の離間距離と一致させられているものである。 Further, the Scotch yoke engine according to the present invention that has solved the above problems is provided at a position facing the first cylinder and the second cylinder, and a first cylinder and a second cylinder that are adjacent to and parallel to each other, A third cylinder and a fourth cylinder that are provided adjacent to each other in parallel, and a first piston, a second piston, a third piston, and a fourth piston that are reciprocally movable from the first cylinder to the fourth cylinder. A scotch yoke engine having four yoke elements each provided with a first piston to a fourth piston and transmitting a reciprocating motion of each piston to a crank pin of the crankshaft. A first yoke and a second yoke that are spaced apart in the axial direction of the crankshaft. A balancer having a balancer shaft arranged along the direction is provided, and the balancer shaft is provided with a first balance weight and a second balance weight that are arranged apart from each other in the axial direction. The distance in the crankshaft direction from the first yoke is the same as the distance in the crankshaft direction between the second balance weight and the second yoke.
本発明に係るスコッチヨーク式エンジンは、第一バランスウェイトおよび第二バランスウェイトを備え、ピストンの往復運動による振動を抑制するバランサを有している。ここで、第一バランスウェイトと第一ヨークとのクランク軸方向の離間距離が、第二バランスウェイトと第二ヨークとのクランク軸方向の離間距離と一致させられている。このため、クランク軸に掛かるモーメントを、その回転方向が異なる同じ大きさのものとすることができるので、これらのモーメントを相殺することができる。したがって、バランサの回転に伴うモーメントによる振動を抑制することができる。 The Scotch yoke engine according to the present invention includes a first balance weight and a second balance weight, and has a balancer that suppresses vibration due to the reciprocating motion of the piston. Here, the distance in the crankshaft direction between the first balance weight and the first yoke is made to coincide with the distance in the crankshaft direction between the second balance weight and the second yoke. For this reason, the moments applied to the crankshaft can be of the same magnitude with different rotational directions, so that these moments can be offset. Therefore, it is possible to suppress the vibration due to the moment accompanying the rotation of the balancer.
また、シリンダおよびピストンを8組有する8気筒エンジンからなる態様とすることができる。 Moreover, it can be set as the aspect which consists of an 8-cylinder engine which has 8 sets of cylinders and pistons.
このような8組のシリンダおよびピストンを有する8気筒エンジンにおいても、バランサの回転に伴うモーメントによる振動を抑制することができる。 In such an 8-cylinder engine having 8 sets of cylinders and pistons, vibration due to the moment accompanying the rotation of the balancer can be suppressed.
さらに、クランク軸とともに回転するクランクギアがクランク軸に取り付けられているとともに、クランクギアの回転をバランサ軸に伝達するバランサギアがバランサ軸に取り付けられており、クランク軸とバランサ軸とが、相対的に逆方向に回転する態様とするのが好適である。 Furthermore, a crank gear that rotates together with the crankshaft is attached to the crankshaft, and a balancer gear that transmits the rotation of the crank gear to the balancer shaft is attached to the balancer shaft, so that the crankshaft and the balancer shaft are relatively It is preferable to adopt a mode that rotates in the opposite direction.
このように、ギアを介してクランク軸の回転をバランサ軸に与えることにより、バランサ軸を回転させるための動力を別途設ける必要がなくなる。また、クランク軸の回転とバランサ軸の回転とを確実に同期させることができる。 In this way, by applying rotation of the crankshaft to the balancer shaft via the gear, it is not necessary to separately provide power for rotating the balancer shaft. Further, the rotation of the crankshaft and the rotation of the balancer shaft can be reliably synchronized.
本発明に係るスコッチヨーク式エンジンによれば、バランサの回転に伴うモーメントによる振動を好適に抑制することができる。 According to the Scotch yoke type engine according to the present invention, it is possible to suitably suppress the vibration due to the moment accompanying the rotation of the balancer.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図1は、本発明の第1の実施形態に係るスコッチヨーク式エンジンの要部斜視図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. FIG. 1 is a perspective view of a main part of a Scotch yoke type engine according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係るスコッチヨーク式エンジン(以下「エンジン」という)1は、いわゆる8気筒エンジンであり、エンジン1は、2つのヨーク2,3を備えている。これらのヨーク2,3の構成は同一のものであり、以下に、第一ヨーク2の構成について説明する。
As shown in FIG. 1, a Scotch yoke engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 according to this embodiment is a so-called 8-cylinder engine, and the
第一ヨーク2には、4本のヨークエレメント11,12,13,14が設けられており、これらのうち、第一ヨークエレメント11および第二ヨークエレメント12が互いに隣接し、かつ平行に設けられている。また、第三ヨークエレメント13および第四ヨークエレメント14が互いに隣接し、かつ平行に設けられている。また、第一ヨークエレメント11および第二ヨークエレメント12に対して、第三ヨークエレメント13および第四ヨークエレメント14が対向する位置に設けられている。
The
また、各ヨークエレメント11〜14の先端部には、それぞれピストン15〜18が設けられている。このうち、第一ピストン15および第二ピストン16は、対向する位置に互いに平行に設けられた図示しない第一シリンダおよび第二シリンダにそれぞれ往復運動可能に設けられている。さらに、第三ピストン17および第四ピストン18は、対向する位置に互いに平行に設けられた図示しない第三シリンダおよび第四シリンダにそれぞれ往復運動可能に設けられている。このように、エンジン1は、4組のシリンダおよびピストンを有するものである。
Pistons 15 to 18 are provided at the tip portions of the
第一ヨークエレメント11および第二ヨークエレメント12と、第三ヨークエレメント13および第四ヨークエレメント14との間には、レール19が形成されている。このレール19は、第一ヨーク2の往復運動方向に直交する方向に沿って形成されており、レール19には、第一スライダ20が挿入されている。
A
この第一スライダ20には、クランク軸21に形成された第一クランクピン22に回動可能に取り付けられている。クランク軸21は、図示しないシリンダブロックに回転可能に取り付けられている。また、第一クランクピン22は、クランク軸21の軸心から偏心した位置に形成されており、第一ヨーク2が往復運動することにより、レール19に沿って第一スライダ20が移動し、第一スライダ20の移動に伴って第一クランクピン22が上下運動することにより、クランク軸21が回転する。
The
また、クランク軸21には、クランク軸21を介して第一クランクピン22と対向する位置に、第一カウンタウェイト23が設けられている。この第一カウンタウェイト23は、クランク軸21に対して第一クランクピン22と対称となる位置にあり、第一ヨーク2およびピストン15〜18の移動により生じる慣性力をキャンセルする方向に遠心力を与えている。ここで、第一カウンタウェイト23の重量は、第一ヨーク2の半分(1/2)とされ、第一カウンタウェイト23による遠心力が第一ヨーク2の移動による慣性力の最大値の半分となるように調整されている。
The
クランク軸21のフロント側には、図示しない補機駆動用プーリ(クランクプーリ)および動弁駆動系チェーンスプロケットが取り付けられており、リア側には、フライホイール25が取り付けられている。さらに、クランク軸21における第一ヨーク2が設けられている位置よりもフロント側の位置には、クランク軸21の回転に伴って回転する。また、クランク軸21における補機駆動用プーリよりも後方位置には、クランク軸21と同軸に配置され、クランク軸21の回転とともに回転するクランクギア24が取り付けられている。
Auxiliary drive pulleys (crank pulleys) and valve drive chain sprockets (not shown) are attached to the front side of the
また、同様にして、第二ヨーク3は、ヨークエレメント30〜33およびピストン34〜37を有している。第一ヨークエレメント30および第二ヨークエレメント31と、第三ヨークエレメント32および第四ヨークエレメント33との間には、第二レール38が形成されている。この第二レール38は、第二ヨーク3の往復運動方向に直交する方向に沿って形成されており、第二レール38には、第二スライダ39が挿入されている。
Similarly, the
この第二スライダ39には、クランク軸21に形成された第二クランクピン26に回動可能に取り付けられている。また、第二クランクピン26は、クランク軸21の軸心から偏心した位置に形成されており、第二ヨーク3が往復運動することにより、第二レール38に沿って第二スライダ39が移動し、第二スライダ39の移動に伴って第二クランクピン26が上下運動することにより、クランク軸21が回転する。この第二クランクピン26は、第一クランクピン20に対して、90度のクランク角の位相差を持って設けられている。
The
また、クランク軸21には、クランク軸21を介して第二クランクピン26と対向する位置に、第二カウンタウェイト27が設けられている。この第二カウンタウェイト27は、クランク軸21に対して第二クランクピン26と対称となる位置にあり、第二ヨーク3およびピストン34〜37の移動により生じる慣性力をキャンセルする方向に遠心力を与えている。ここで、第二カウンタウェイト27の重量は、第二カウンタウェイト27による遠心力が第二ヨーク3の移動による慣性力の最大値の半分(1/2)となるように調整されている。
The
また、クランク軸21の上方位置には、バランサ4が設けられている。バランサ4は、クランク軸21の軸方向に沿って配置されたバランサ軸41を有している。バランサ軸41は、図示しないシリンダブロックに回転可能に取り付けられ、そのフロント側端部には、バランサギア42が取り付けられている。バランサギア42は、クランク軸21に設けられたクランクギア24と噛み合っており、クランク軸21の回転は、クランクギア24およびバランサギア42を介してバランサ軸41に伝達される。また、クランクギア24とバランサギア42のギア比(回転数比)は1対1に設定されており、クランク軸21の回転に同期してバランサ軸41が回転する。こうして、バランサ軸41は、クランク軸21と反対方向に同期して回転する。
A balancer 4 is provided above the
さらに、バランサ軸41におけるフロント側端部には、第一バランスウェイト43が設けられており、バランサ軸41のリア側端部には、第二バランスウェイト44が設けられている。これら第一バランスウェイト43および第二バランスウェイト44は、互いに同一の重量とされている。第一バランスウェイト43および第二バランスウェイト44は、図2に模式的に示すように、バランサ軸41に対して180度の位相差を持って配置されている。
Further, a
このバランサ4がクランク軸21に回転に伴って回転することにより、ヨーク2,3の移動による慣性力が、バランスウェイト43,44の回転によって生じる遠心力およびカウンタウェイト23,27の回転によって生じる遠心力によってキャンセルされる。両バランスウェイト43,44の重量は、互いに同一である。また、バランサ4のバランスウェイト43,44の回転によって生じる遠心力は、第一ヨーク2の移動による慣性力の最大値の2分の1(1/2)となるように調整されている。
When the balancer 4 rotates on the
さらに、図2に示すように、バランサ4における第一バランスウェイト43と第一ヨーク2との距離(以下「第一離間距離」という)をL1、第二バランスウェイト44と第二ヨーク3との距離(以下「第二離間距離」という)をL2とする。このとき、第一離間距離L1と第二離間距離L2とは互いに同一となるように調整されている。なお、図2においては、シリンダの位置を仮想線で示している。
Further, as shown in FIG. 2, the distance between the
以上の構成を有する本実施形態に係るエンジン1の動作、作用について説明する。
The operation and action of the
本実施形態に係るエンジン1では、第一ヨーク2および第二ヨーク3のそれぞれにおいて、4つのシリンダにおける吸入工程、圧縮工程、燃焼行程、排気工程の各エンジン工程を循環により、第一ヨーク2に取り付けられたピストン15〜18、第二ヨークに取り付けられたピストン34〜37が各シリンダに出入りすることにより、第一ヨーク2および第二ヨーク3が往復運動する。この第一ヨーク2が往復運動すると、第一ヨーク2に取り付けられた第一スライダ20および第一クランクピン22は、クランク軸21に対して相対的に上下運動する。また、第二ヨーク3が往復運動すると、第二ヨーク3に取り付けられた第二スライダ39および第二クランクピン26が上下運動する。これら第一クランクピン22および第二クランクピン26の上下運動に伴ってクランク軸21が回転する。
In the
このクランク軸21の回転がクランクプーリを介して動力として供給される。また、クランク軸21の回転は、クランクギア24バランサギア42を介してバランサ軸41に伝達される。こうして、バランサ軸41は、クランク軸21の回転方向に対して反対方向に回転する。
The rotation of the
このバランサ軸41の回転により、バランスウェイト43,44も回転する。このうちの第一バランスウェイト43の回転移動によって生じる遠心力および第一クランクピン22に対してクランク軸21を介して対称位置に配置される第一カウンタウェイト23の遠心力によって、第一ヨーク2に取り付けられたピストン15〜18の移動による慣性力がキャンセルされる。また、第二バランスウェイト44の回転移動によって生じる遠心力および第二クランクピン26に対してクランク軸21を介して対称位置に配置される第二カウンタウェイト27の力によって、第二ヨーク3に取り付けられたピストン34〜37の移動による慣性力がキャンセルされる。この点について、図3および図4を用いて説明する。
As the
図3(a)は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの第一ヨーク部分の模式図、(b)は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの第二ヨーク部分の模式図、(c)は、クランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図である。図3(a)において、クランク軸21は反時計回りに回転し、バランサ軸41は時計回りに回転する。また、以後の説明において第一クランクピン22が最上端にある状態をクランク角が0°の状態とする。図2には、クランク角が0°の状態が示されている。また、図4には、クランク角が90°の状態が示されている。
3A is a schematic view of the first yoke portion of the engine as viewed from the axial direction of the crankshaft, and FIG. 3B is a schematic view of the second yoke portion of the engine as viewed from the axial direction of the crankshaft. ) Is a schematic view of the engine viewed from a direction orthogonal to the crankshaft. In FIG. 3A, the
クランク角が0°の状態において水平方向の力の関係について見ると、図3(a)に示すように、第一ヨーク2は、往復運動の中央部に位置しており、第一ヨーク2の往復運動方向には慣性力が生じていない。なお、ヨーク2,3の移動に伴う慣性力は、常にヨーク2,3の往復運動方向(水平方向)にのみ作用しており、上下方向(鉛直方向)には作用しない。
Looking at the relationship between the forces in the horizontal direction when the crank angle is 0 °, as shown in FIG. 3A, the
このとき、第一バランスウェイト43は最上部に位置しており、第一カウンタウェイト23は最下方に位置している。このため、第一ヨーク2の往復運動方向には、第一バランスウェイト43の遠心力および第一カウンタウェイト23の遠心力も生じていない。したがって、この状態では第一ヨーク2について、水平方向への振動の要因となる力は働いていないことになる。
At this time, the
また、図3(b)に示すように、第二ヨーク3に取り付けられたピストン34〜37は、往復運動の中央部に位置しており、ピストン34〜37の往復運動方向には慣性力が生じていない。第二バランスウェイト44は最下部に位置しており、第二カウンタウェイト27は最下方に位置している。このため、第二ヨーク3の往復運動方向には、第二バランスウェイト44の遠心力および第二カウンタウェイト27の遠心力も生じていない。したがって、この状態では第二ヨーク3について、水平方向への振動の要因となる力は働いていないことになる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
次に、鉛直方向の力の関係について見ると、図3(a)に示すように、第一バランスウェイト43は最上方に位置しており、その遠心力FB1は、鉛直方向上側を向いている。また、第一カウンタウェイト23は最下方に位置しており、その遠心力FC1は鉛直下側を向いている。ここで、第一バランスウェイト43と第一カウンタウェイト23との質量は互いに同一とされ、第一バランスウェイト43による遠心力FB1と、第一カウンタウェイト23による遠心力FC1は、同一となるように調整されているこのため、双方の遠心力FB1,FC1は、互いに相殺されて振動が生じる原因となることがないようにすることができる。
Next, regarding the relationship between the forces in the vertical direction, as shown in FIG. 3A, the
また、図3(b)に示すように、第二バランスウェイト44は最下方に位置しており、その遠心力FB2は、鉛直方向下側を向いている。また、第二カウンタウェイト27は最上方に位置しており、その遠心力FC2は鉛直上側を向いている。ここで、第二バランスウェイト44と第二カウンタウェイト27との質量は互いに同一とされ、第二バランスウェイト44による遠心力FB2と、第二カウンタウェイト27による遠心力FC2は、同一となるように調整されているこのため、双方の遠心力FB2,FC2は、互いに相殺されて振動が生じる原因となることがないようにすることができる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
このとき、図3(c)に示すように、クランク軸21の側方から見て、第一クランクピン22の位置と第一バランスウェイト43との位置がずれている。また、第一バランスウェイト43による遠心力FB1が鉛直方向上向きに働き、第二バランスウェイト44による遠心力FB2が鉛直方向下向きに働いている。このため、クランク軸21における第一クランクピン22が形成されている位置(以下「第一スロー」という)には、時計回り方向のモーメントMS1が掛かってしまう。また、第二クランクピン26の位置と、第二バランスウェイト44とのクランク軸21の側方から見た位置は、やはりずれている。このため、クランク軸21における第二クランクピンが形成されている部分(以下「第二スロー」という)には、反時計回りのモーメントMS2が掛かってしまう。
At this time, as shown in FIG. 3C, the position of the
ここで、本実施形態では、第一離間距離L1と第二離間距離L2とが同一にされている。また、両バランスウェイト43,44の質量は同一とされていることから、2つのモーメントMS1,MS2は同じ大きさとなる。したがって、これらのモーメントMS1,MS2は互いに相殺されるので、振動の発生源とならないようにすることができる。
Here, in the present embodiment, the first separation distance L1 and the second separation distance L2 are the same. Further, since the masses of the
また、図4(a)に示すように、クランク角が90°の状態では、第一ヨーク2に取り付けられたピストン15〜18は、最左方に移動しており、クランクピン22はクランク軸21に対して左側に位置している。このとき、第一ヨーク2の移動に伴う慣性力FX1は左側に作用している。
Further, as shown in FIG. 4A, when the crank angle is 90 °, the
さらに、第一カウンタウェイト23による遠心力FC1、バランサ4に設けられた第一バランスウェイト43による遠心力FB1は、いずれも図4(a)の水平方向右側に作用している。ここで、第一カウンタウェイト23による遠心力FC1は、第一ヨーク2の移動に伴う慣性力FX1の2分の1、第一バランスウェイト43による遠心力FB1は、いずれも第一ヨーク2の移動に伴う慣性力FX1の2分の1である。このため、第一カウンタウェイト23および第一バランスウェイト43による遠心力FC1,FB1により、第一ヨーク2の移動に伴う慣性力FX1が相殺され、ピストン15〜18の往復運動による振動が抑制される。
Furthermore, the centrifugal force FC1 due to the
一方、図4(b)に示すように、第二ヨーク3に取り付けられたピストン34〜37は、最右方に移動しており、クランクピン22はクランク軸21に対して右側に位置している。このとき、第二ヨーク3の移動に伴う慣性力FX2は、図4(b)の右側に作用している。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the
また、第二カウンタウェイト27による遠心力FC2、バランサ4に設けられた第二バランスウェイト44による遠心力FB2は、いずれも図4(b)の水平方向左側に作用している。ここで、第二カウンタウェイト27による遠心力FC2は、第二ヨーク3の移動に伴う慣性力FX2の2分の1、第二バランスウェイト44による遠心力FB2は、いずれも第二ヨーク3の移動に伴う慣性力FX2の2分の1である。このため、第二カウンタウェイト27および第二バランスウェイト44による遠心力FC2,FB2により、第二ヨーク3の移動に伴う慣性力FX2が相殺され、ピストン34〜37の往復運動による振動が抑制される。
Further, the centrifugal force FC2 due to the
さらに、図4(c)に示すように、バランスウェイト43,44による遠心力は、いずれも鉛直方向には働いていないことから、クランク軸21に対してはモーメントが掛かっていない。ところが、図4(a)に示すように、第一カウンタウェイト23による遠心力FC1と第一バランスウェイト43との遠心力FB1の合力に対して、第一ヨーク2の移動に伴う慣性力FX1がオフセットしている。このため、第一スローには、時計回りのモーメントMF1が掛かってしまう。
Further, as shown in FIG. 4C, the centrifugal force generated by the
同様に、図4(b)に示すように、第二カウンタウェイト27による遠心力FC2と第二バランスウェイト44による遠心力FB2との合力に対して、第二ヨーク3の移動に伴う慣性力FX2がオフセットしている。このため、第二スローには、反時計回りのモーメントMF2が掛かってしまう。
Similarly, as shown in FIG. 4B, the inertial force FX2 accompanying the movement of the
この点、これらのモーメントMF1,MF2は、同じ大きさであり、その方向は互いに反対方向を向いている。このため、これらのモーメントMF1,MF2はクランク軸21に対する捻りモーメントとして働き、振動の要因とはならない。
In this respect, these moments MF1 and MF2 have the same magnitude, and their directions are opposite to each other. For this reason, these moments MF1 and MF2 work as torsional moments with respect to the
このように、本実施形態に係るエンジン1では、第一バランスウェイト43と第一ヨーク2とのクランク軸方向の離間距離L1が、第二バランスウェイト44と第二ヨーク3とのクランク軸方向の離間距離L2と一致させられている。このため、クランク軸21に掛かるモーメントを、その回転方向が異なる同じ大きさのものとすることができるので、これらのモーメントを相殺することができる。したがって、バランサ4の回転に伴うモーメントによる振動を好適に抑制することができる。
Thus, in the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第1の実施形態と比較して、ヨークが3本ある点において主に異なる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is mainly different from the first embodiment in that there are three yokes.
図5は、本発明の第2の実施形態に係るエンジンをクランク軸に直交する方向から見た状態の模式図である。 FIG. 5 is a schematic view of the engine according to the second embodiment of the present invention viewed from a direction orthogonal to the crankshaft.
図5に示すように、本実施形態に係るエンジン50は、3つのヨーク51〜53を備えている。これらのヨーク51〜53は、上記第1の実施形態で示したヨークと同様の構成を有しており、4本のヨークエレメントおよびこれに取り付けられたピストンを備えている。
As shown in FIG. 5, the
これらのヨーク51〜53は、それぞれクランク軸54に設けられたクランクピン55〜57の位置に設けられており、第一ヨーク51〜第三ヨーク53の往復運動により、図示しないスライダを介してクランク軸54を回転させる。また、クランク軸54の一端部にはクランクギア58が設けられており、クランク軸54の他端部にはフライホイール59が設けられている。
These
ヨーク51〜53の位置関係については、最もクランクギア58に近い位置に第一ヨーク51が配置され、最もフライホイール59に近い位置に第二ヨーク52が配置されており、第一ヨーク51と第二ヨーク52との間に第三ヨーク53が配置されているまた、これらの第一ヨーク51と第二ヨーク52との間に、第三ヨーク53が配置されている。また、第一ヨーク51〜第三ヨーク53は、互いに隣接するヨークに対して、それぞれ120°の位相差をもって配置されている。
Regarding the positional relationship between the
クランク軸54には、クランク軸54を介して第一クランクピン55と対向する位置に対して60°の位相差がある位置に第一カウンタウェイト60が設けられている。この第一カウンタウェイト60は、クランク軸54に対して第一クランクピン55と対称となる位置にあり、第一ヨーク51の移動により生じる慣性力をキャンセルする方向に遠心力を与えている。ここで、第一カウンタウェイト60による遠心力が第一ヨーク51の移動による慣性力の最大値の半分となるように調整されている。
A
同様に、クランク軸54には、クランク軸54を介して第二クランクピン56と対向する位置に対して60°の位相差がある位置に第二カウンタウェイト61が設けられている。この第二カウンタウェイト61は、クランク軸54に対して第二クランクピン56と対称となる位置にあり、第二ヨーク52の移動により生じる慣性力をキャンセルする方向に遠心力を与えている。ここで、第二カウンタウェイト61による遠心力が第二ヨーク52の移動による慣性力の最大値の半分となるように調整されている。
Similarly, a
また、クランク軸54の上方には、バランサ70が設けられている。バランサ70は、クランク軸54の軸方向に対して平行に配置されたバランサ軸71を備えており、バランサ軸71の一端部には、クランクギア58と噛み合うバランサギア72が設けられている。バランサギア72は、クランクギア58の回転に伴い、クランクギア58と反対方向に回転する。このため、クランク軸54とバランサ軸71とは、互いに逆方向に回転する。
A
さらに、バランサ軸71の両端側には、それぞれバランスウェイト73,74が設けられている。これらのバランスウェイト73,74は、それぞれバランサ軸71回りに180°の位相差をもって配置されている。第一ヨーク51と第一バランスウェイト73とのクランク軸54方向の離間距離L1は、第二ヨーク52と第二バランスウェイト74とのクランク軸54方向の離間距離L2と同一とされている。ここで、第一ヨーク51と第一バランスウェイト73とのクランク軸54方向の離間距離L1は、第一カウンタウェイト60と第一バランスウェイト73との離間距離と一致する。また、第二ヨーク52と第二バランスウェイト74とのクランク軸54方向の離間距離L2は、第二カウンタウェイト61と第二バランスウェイト74との離間距離と一致する。
Furthermore,
以上の構成を有する本実施形態に係るエンジン50の動作、作用について説明する。
The operation and action of the
本実施形態に係るエンジン50では、ヨーク51〜53に設けられたピストンがシリンダに出入りすることにより、ヨーク51〜53はそれぞれ往復運動を行う。これらのヨーク51〜53の往復運動によってクランク軸54が回転する。クランク軸54の回転は、クランクギア58およびバランサギア72を介してバランサ軸71に伝達され、バランサ軸71は、クランク軸54の回転方向と逆方向に回転する。
In the
このバランサ軸71の回転により、バランスウェイト73,74も回転し、これらのバランスウェイト73,74およびカウンタウェイト60,61により、ヨーク51〜53の移動に伴う慣性力がキャンセルされる。この点について、図6を参照して説明する。
The
図6(a)は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの第一ヨーク部分の模式図、(b)は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの第三ヨーク部分の模式図、(c)は、クランク軸の軸方向から見たエンジンの第二ヨーク部分の模式図、(d)は、クランク軸に直交する方向から見たエンジンの模式図である。本実施形態では、第一クランクピン55が最上端にある状態をクランク角が0°の状態とする。図6では、クランク角が0°の状態を示している。
6A is a schematic diagram of the first yoke portion of the engine as viewed from the axial direction of the crankshaft, and FIG. 6B is a schematic diagram of the third yoke portion of the engine as viewed from the axial direction of the crankshaft. ) Is a schematic diagram of the second yoke portion of the engine as viewed from the axial direction of the crankshaft, and (d) is a schematic diagram of the engine as viewed from the direction orthogonal to the crankshaft. In the present embodiment, the state where the
クランク角が0°の状態において、水平方向の力関係について見ると、図6(a)に示すように、第一ヨーク51は、その往復運動方向の中央部に位置しており、第一ヨーク51の往復運動方向には慣性力は生じていない。なお、ヨーク51〜53の移動に伴う慣性力は、常にヨーク51〜53の往復運動方向(水平方向)にのみ作用しており、上下方向(鉛直方向)には作用しない。
Looking at the force relationship in the horizontal direction when the crank angle is 0 °, as shown in FIG. 6 (a), the
このとき、第一バランスウェイト73は60°の位置にあり、第一カウンタウェイト60は150°の位置にある。このため、第一バランスウェイト73の遠心力FB1および第一カウンタウェイト60の遠心力FC1は、それぞれ左方向に働く。
At this time, the
また、図6(b)に示すように、第三ヨーク53は、その往復運動方向の左側に移動しており、その移動に伴う慣性力FX1は、右側に作用している。この第三ヨーク53による慣性力FX2は、第一バランスウェイト73の遠心力FB1と第一カウンタウェイト60の遠心力FC1とを加算した合力FS1と一致する。したがって、両者の力が相殺されて、第一ヨーク51および第三ヨーク53による水平方向への振動の要因となる力は働いていないことになる。
Further, as shown in FIG. 6B, the
さらに、第二ヨーク52は、図6(c)に示すように、その往復運動右側に位置しており、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は右側に作用している。また、第二バランスウェイト74は、240°の位置にあり、第二カウンタウェイト61は300°の位置にある。このため、第二バランスウェイト74の遠心力FB2および第二カウンタウェイト61の遠心力FC2は、それぞれ水平方向には右方向に働いている。この第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は、第二バランスウェイト74の遠心力FB2と第二カウンタウェイト61の遠心力FC2とを加算した合力FS2と一致する。したがって、両者の力は相殺されて、第二ヨーク52による水平方向への振動の要因となる力は働いていないことになる。
Further, as shown in FIG. 6C, the
次に、鉛直方向の力関係について見ると、図6(d)に示すように、第一バランスウェイト73の遠心力FB1の上下方向の成分と、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の上下方向の成分とは一致している。また、第二バランスウェイト74の遠心力FB2の上下方向に成分と、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2の上下方向の成分とは一致している。このため、これらが互いにその力を相殺しているので、振動が生じないようにすることができる。
Next, regarding the force relationship in the vertical direction, as shown in FIG. 6 (d), the vertical component of the
このとき、図6(d)に示すように、クランク軸54の側方から見て、第一カウンタウェイト60の位置と第一バランスウェイト73との位置がずれているため、クランク軸54に対して時計回りのモーメントMS1を与えてしまう。また、第二カウンタウェイト61の位置と第二バランスウェイト74の位置がずれているため、クランク軸54に対して反時計回りのモーメントMS2を与えてしまう。
At this time, as shown in FIG. 6 (d), the position of the
これに対して、本実施形態に係るエンジン50では、第一カウンタウェイト60と第一バランスウェイト73との離間距離L1と、第二カウンタウェイト61と第二バランスウェイト74との離間距離L2とが一致している。このため、モーメントMS1,MS2は、互いに同じ大きさからなる反対方向を向いたモーメントとなり、エンジン50全体を捻る力となる。したがって、シリンダブロックの剛性を高いものとしておくことにより、これらのモーメントMS1,MS2が振動の原因とならないようにすることができる。
In contrast, in the
さらに、図7(a)に示すように、クランク角が300°の状態では、第一ヨーク51は左側に移動しており、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1は左側に生じている。また、図7(b)に示すように、第三ヨーク53は中央部に位置しており、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力は生じていない。さらに、図7(c)に示すように、第二ヨーク52は左側に移動しており、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は右側に作用している。
Further, as shown in FIG. 7A, when the crank angle is 300 °, the
この状態では、図7(a)に示すように、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1および第一バランスウェイト73の遠心力FB1は、いずれも右側に向いている。また、これらの遠心力FC1,FB1の合力FS1は、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1と同一であり、両者は相反する方向を向いている。したがって、合力FS1と慣性力FX1とは互いに相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
In this state, as shown in FIG. 7A, the centrifugal force FC1 of the
また、図7(b)に示すように、第三ヨーク53は中央に位置しているので、その移動に伴う慣性力は生じない。さらに、図7(c)に示すように、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2と第二バランスウェイト74との遠心力FB2とは、互いに左側を向いている。また、第二ヨーク52は中央右側に位置しており、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は、左側を向いており、遠心力FC2,FB2の合力FS2と同一である。このため、合力FS2と第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2とは相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
Further, as shown in FIG. 7B, since the
このとき、図7(d)に示すように、クランク軸54の軸方向から見てモーメントは生じないので、ねじれに伴う振動の要因は生じることがない。
At this time, as shown in FIG. 7 (d), no moment is generated as viewed from the axial direction of the
さらに、図8にクランク角が240°の状態を示す。クランク角が240°の状態では、図8(a)に示すように、第一ヨーク51は左側に位置しており、図8(b)に示すように第三ヨーク53は右側に位置している。また、図8(c)に示すように、第二ヨーク52は中央部に位置している。こうして、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1は左側に第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3は右側に作用し、第二ヨーク52の移動による慣性力は生じない。
FIG. 8 shows a state where the crank angle is 240 °. When the crank angle is 240 °, as shown in FIG. 8A, the
また、第一カウンタウェイト60の遠心力FB1の水平方向成分は右側に作用し、第一バランスウェイト73の遠心力FB1の水平方向成分も右側に作用する。これらの遠心力FC1,FB1の合力FS1は第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1と一致し、両者は互いに相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FB1 of the
さらに、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3は、右側に作用している。また、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2の水平方向成分および第二バランスウェイト74の遠心力FB2の水平方向成分は、いずれも左側に作用し、その合力FS2は、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3と一致する。したがって、これらの合力FS2および慣性力FX3は互いに相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the inertial force FX3 accompanying the movement of the
他方、上下方向について見ると、図8(d)に示すように、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の上下方向成分と、第一バランスウェイト73の上下方向の成分とは同一であり、互いに相反する方向を向いている。このため、両者は互いに相殺される。また、第二カウンタウェイト61の上下方向成分と、第二バランスウェイト73の上下方向成分とは同一であり両者は一致している。このため、両者は互いに相殺される。こうして、上下方向についても、振動を発生させる原因を生じさせないようにすることができる。
On the other hand, when viewed in the vertical direction, as shown in FIG. 8 (d), the vertical component of the centrifugal force FC1 of the
また、クランク軸54の軸方向から見て時計回りのモーメントMS1および反時計回りのモーメントMS2が生じるが、これらのモーメントMS1,MS2は同じ大きさである。したがって、これらはエンジン50全体を捻る力となり、シリンダブロックの剛性を高いものとしておくことにより、これらのモーメントMS1,MS2が振動の原因とならないようにすることができる。
Further, when viewed from the axial direction of the
次に、図9に、クランク角が180°の状態を示す。クランク角が180°の状態では、図9(a)に示すように、第一ヨーク51は中央に位置し、図9(b)に示すように、第三ヨーク53は右側に位置し、図9(c)に示すように、第二ヨーク52は左側に位置している。こうして、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3は右側に作用し、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は左側に作用している。
Next, FIG. 9 shows a state where the crank angle is 180 °. In the state where the crank angle is 180 °, as shown in FIG. 9A, the
また、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の水平方向成分および第二バランスウェイト73の遠心力FB1の水平方向成分はいずれも左側に作用し、その合力FS1も左側に作用する。この合力FS1は、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3と同一であり、その向きが相反することから、両者は互いに相殺されて振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FC1 of the
さらに、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2の水平方向成分および第二バランスウェイト74の遠心力FB2の水平方向成分はいずれも右側に作用し、それらの合力FS2も右側に作用する。この合力FS2は、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2と同一であり、その向きが相反することから、両者は相殺されて振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FC2 of the
また、上下方向について見ると、図9(d)に示すように、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の上下方向成分と、第一バランスウェイト73の上下方向の成分とは同一であり、互いに相反する方向を向いている。このため、両者は互いに相殺される。また、第二カウンタウェイト61の上下方向成分と、第二バランスウェイト73の上下方向成分とは同一であり両者は一致している。このため、両者は互いに相殺される。こうして、上下方向についても、振動を発生させる原因を生じさせないようにすることができる。
When viewed in the vertical direction, as shown in FIG. 9D, the vertical component of the centrifugal force FC1 of the
さらに、クランク軸54の軸方向から見て時計回りのモーメントMS1および反時計回りのモーメントMS2が生じるが、これらのモーメントMS1,MS2は同じ大きさである。したがって、これらはエンジン50全体を捻る力となり、シリンダブロックの剛性を高いものとしておくことにより、これらのモーメントMS1,MS2が振動の原因とならないようにすることができる。
Furthermore, a clockwise moment MS1 and a counterclockwise moment MS2 are generated when viewed from the axial direction of the
次に、図10にクランク角が120°の状態を示す。クランク角が120°の状態では、図10(a)に示すように、第一ヨーク51は右側に位置しており、図10(b)に示すように第三ヨーク53は中央に位置している。また、図10(c)に示すように、第二ヨーク52は左側に位置している。こうして、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1は右側に第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2は右側に作用し、第三ヨーク53の移動による慣性力は生じない。
Next, FIG. 10 shows a state where the crank angle is 120 °. When the crank angle is 120 °, as shown in FIG. 10A, the
また、第一カウンタウェイト60の遠心力FB1の水平方向成分は左側に作用し、第一バランスウェイト73の遠心力FB1の水平方向成分も左側に作用する。これらの遠心力FC1,FB1の合力FS1は第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1と一致し、両者は互いに相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FB1 of the
さらに、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2の水平方向成分および第二バランスウェイト74の遠心力FB2の水平方向成分は、いずれも右側に作用し、その合力FS2は、第二ヨーク52の移動に伴う慣性力FX2と一致する。したがって、これらの合力FS2および慣性力FX2は互いに相殺され、振動の原因とならないようにすることができる。
In addition, the horizontal component of the centrifugal force FC2 of the
このとき、図10(d)に示すように、クランク軸54の軸方向から見てモーメントは生じないので、ねじれに伴う振動の要因は生じることがない。
At this time, as shown in FIG. 10 (d), no moment is generated as viewed from the axial direction of the
続いて、図11にクランク角が60°の状態を示す。クランク角が60°の状態では、図11(a)に示すように、第一ヨーク51は右側に位置し、図9(b)に示すように、第三ヨーク53は左側に位置し、図9(c)に示すように、第二ヨーク52は中央に位置している。こうして、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1は右側に作用し、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3は左側に作用している。
Next, FIG. 11 shows a state where the crank angle is 60 °. When the crank angle is 60 °, as shown in FIG. 11A, the
また、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の水平方向成分および第一バランスウェイト73の遠心力FB1の水平方向成分はいずれも左側に作用し、その合力FS1も左側に作用する。この合力FS1は、第一ヨーク51の移動に伴う慣性力FX1と同一であり、その向きが相反することから、両者は互いに相殺されて振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FC1 of the
さらに、第二カウンタウェイト61の遠心力FC2の水平方向成分および第二バランスウェイト74の遠心力FB2の水平方向成分はいずれも右側に作用し、それらの合力FS2も右側に作用する。この合力FS2は、第三ヨーク53の移動に伴う慣性力FX3と同一であり、その向きが相反することから、両者は相殺されて振動の原因とならないようにすることができる。
Further, the horizontal component of the centrifugal force FC2 of the
また、上下方向について見ると、図11(d)に示すように、第一カウンタウェイト60の遠心力FC1の上下方向成分と、第一バランスウェイト73の上下方向の成分とは同一であり、互いに相反する方向を向いている。このため、両者は互いに相殺される。また、第二カウンタウェイト61の上下方向成分と、第二バランスウェイト74の上下方向成分とは同一であり両者は一致しているので、両者は互いに相殺される。こうして、上下方向についても、振動を発生させる原因を生じさせないようにすることができる。
When viewed in the vertical direction, as shown in FIG. 11D, the vertical component of the centrifugal force FC1 of the
さらに、クランク軸54の軸方向から見て時計回りのモーメントMS1および反時計回りのモーメントMS2が生じるが、これらのモーメントMS1,MS2は同じ大きさである。したがって、これらはエンジン50全体を捻る力となり、シリンダブロックの剛性を高いものとしておくことにより、これらのモーメントMS1,MS2が振動の原因とならないようにすることができる。
Furthermore, a clockwise moment MS1 and a counterclockwise moment MS2 are generated when viewed from the axial direction of the
このように、本実施形態に係るエンジン50では、クランク角がどのような角度であっても、ヨークの慣性力、カウンタウェイトやバランサウェイトの遠心力による振動の発生を防止することができる。また、第一バランスウェイト73と第一ヨーク51とのクランク軸54方向の離間距離L1と、第二バランスウェイト74と第二ヨーク52とのクランク軸54方向の離間距離L2とが一致させられている。このため、クランク軸54に掛かるモーメントによる振動を好適に抑制することができる。
Thus, in the
また、本実施形態に係るエンジン50では、カウンタウェイトを第一クランクピンおよび第二クランクピンに対応する位置にのみ設けているので、部品点数の削減を図ることができる。また、第一〜第三の各クランクピンに対応する位置のそれぞれにカウンタウェイトおよびそれらに対応するバランスウェイトを設ける態様とすることもできる。
Further, in the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では両バランサに2つのバランスウェイトを設けているが、さらに多くのバランスウェイトを設ける態様とすることができる。また、上記実施形態では、ギアを介してバランサ軸を回転させているが、他の動力を用いてバランサを回転させる態様とすることもできる。さらに、バランスウェイトを同一の重量とているが、ヨーク2の距離関係を調整することにより、異なる重量のバランスウェイト、カウンタウェイトを用いる態様とすることもできる。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, although two balance weights are provided on both balancers in the above-described embodiment, it is possible to adopt a mode in which more balance weights are provided. Moreover, in the said embodiment, although the balancer axis | shaft is rotated via a gear, it can also be set as the aspect which rotates a balancer using another motive power. Furthermore, although the balance weight has the same weight, the balance weight and the counter weight having different weights can be used by adjusting the distance relationship of the
1,50…エンジン、2…第一ヨーク、3…第二ヨーク、4,70…バランサ、11〜14、30〜33…ヨークエレメント、15〜18、34〜37…第一ピストン、16…第二ピストン、17…第三ピストン、18…第四ピストン、19…レール、20…第一クランクピン、20…第一スライダ、21…クランク軸、22…第一クランクピン、23…第一カウンタウェイト、24,58…クランクギア、25,59…フライホイール、26…第二クランクピン、27…第二カウンタウェイト、38…第二レール、39…第二スライダ、41,71…バランサ軸、42,72…バランサギア、43,73…第一バランスウェイト、44,74…第二バランスウェイト、51…第一ヨーク、52…第二ヨーク、53…第三ヨーク、54…クランク軸、55…第一クランクピン、56…第二クランクピン、57…第三クランクピン、60…第一カウンタウェイト、61…第二カウンタウェイト、L1…第一離間距離、L2…第二離間距離。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ヨークとして、前記クランク軸の軸方向に離間して配置された第一ヨークおよび第二ヨークを有しており、
前記クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸を有するバランサが設けられ、前記バランサ軸には、前記軸方向に離間して配置された第一バランスウェイトおよび第二バランスウェイトが設けられており、
前記第一バランスウェイトと前記第一ヨークとのクランク軸方向の離間距離が、第二バランスウェイトと前記第二ヨークとのクランク軸方向の離間距離と一致させられていることを特徴とするスコッチヨーク式エンジン。 A first cylinder and a second cylinder provided in parallel to each other at opposite positions; a first piston and a second piston provided in each of the first cylinder and the second cylinder so as to be capable of reciprocating; the first piston and the A scotch yoke engine having two yoke elements each provided with a second piston and having a yoke for transmitting the reciprocating motion of each piston to a crankpin of a crankshaft;
As the yoke, it has a first yoke and a second yoke that are spaced apart in the axial direction of the crankshaft,
A balancer having a balancer shaft arranged along the axial direction of the crankshaft is provided, and the balancer shaft is provided with a first balance weight and a second balance weight arranged separately in the axial direction. And
The distance between the first balance weight and the first yoke in the crankshaft direction is the same as the distance between the second balance weight and the second yoke in the crankshaft direction. Expression engine.
前記ヨークとして、前記クランク軸の軸方向に離間して配置された第一ヨークおよび第二ヨークを有しており、
前記クランク軸の軸方向に沿って配置されたバランサ軸を有するバランサが設けられ、前記バランサ軸には、前記軸方向に離間して配置された第一バランスウェイトおよび第二バランスウェイトが設けられており、
前記第一バランスウェイトと前記第一ヨークとのクランク軸方向の離間距離が、第二バランスウェイトと前記第二ヨークとのクランク軸方向の離間距離と一致させられていることを特徴とするスコッチヨーク式エンジン。 A first cylinder and a second cylinder provided adjacent to each other in parallel, and a third cylinder and a fourth cylinder provided at positions opposed to the first cylinder and the second cylinder, provided adjacent to each other and in parallel. A first piston, a second piston, a third piston, and a fourth piston that are reciprocally provided to each of the cylinder, the first cylinder to the fourth cylinder, and the fourth piston to the fourth piston. A scotch yoke type engine having four yoke elements and having a yoke for transmitting the reciprocating motion of each piston to a crank pin of a crankshaft;
As the yoke, it has a first yoke and a second yoke that are spaced apart in the axial direction of the crankshaft,
A balancer having a balancer shaft arranged along the axial direction of the crankshaft is provided, and the balancer shaft is provided with a first balance weight and a second balance weight arranged separately in the axial direction. And
The distance between the first balance weight and the first yoke in the crankshaft direction is the same as the distance between the second balance weight and the second yoke in the crankshaft direction. Expression engine.
前記クランクギアの回転を前記バランサ軸に伝達するバランサギアが前記バランサ軸に取り付けられており、
前記クランク軸と前記バランサ軸とが、相対的に逆方向に回転する請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のスコッチヨーク式エンジン。
A crank gear that rotates with the crankshaft is attached to the crankshaft,
A balancer gear that transmits rotation of the crank gear to the balancer shaft is attached to the balancer shaft,
The scotch yoke engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the crankshaft and the balancer shaft rotate in opposite directions.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003291547A JP2005061301A (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Scotch yoke type engine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009089596A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Raffaele, Michael, John | Scotch yoke engine or pump |
JP2021513024A (en) * | 2018-01-26 | 2021-05-20 | パテンテック・アクシェセルスカプPatentec AS | Internal combustion engine |
-
2003
- 2003-08-11 JP JP2003291547A patent/JP2005061301A/en active Pending
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JP7058889B2 (en) | 2018-01-26 | 2022-04-25 | パテンテック・アクシェセルスカプ | Internal combustion engine |
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