JP2014109358A - Balancer device for internal combustion engine - Google Patents

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Morimasa Osada
守正 長田
Takayuki Arisaka
貴之 有坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a balancer device which can reduce the drive loss and the size.SOLUTION: When a first shaft 23 is rotated to the left direction within the range of 90° from the state shown in Fig.6 (a), first and second sliders 25 and 26 and a second shaft 24 are rotated at the same angular velocity as the first shaft 23, as shown in Fig.6 (b)-(e), and a connection support shaft 43 supporting an external gear 27, that is, an Oldham center O3, turns on a circle C0 having a balancer center O as a turning center at the angular velocity twice the first and the second sliders 25 and 26. The external gear 27 supported by the connection support shaft 43 is meshed with an internal gear 52 whose number of teeth is twice, and rotates to a direction opposite from the first shaft 23, that is, the right direction, at the angular velocity twice, and a balance weight 28 is raised to the uppermost part in accordance with turning and rotating of the external gear 27.

Description

本発明は、自動車用等のエンジンに付設されるバランサ装置に係り、詳しくは駆動損失の低減やコンパクト化等を実現する技術に関する。   The present invention relates to a balancer device attached to an engine for automobiles and the like, and more particularly to a technique for realizing reduction in driving loss, downsizing, and the like.

自動車用のレシプロ式内燃機関(以下、エンジンと記す)では、ピストンやコネクティングロッドの運動によって生じる振動(特に、クランクシャフトのカウンタウエイトで除去不能な直列2気筒や直列4気筒エンジンでの2次振動)を相殺すべく、ランチェスター型のバランサ装置が装着されることが多い。この種のバランサ装置では、シリンダの側方やシリンダブロックの下方(例えば、オイルパン内)に一対のバランサシャフト(偏心ウエイトを有するシャフト)を設置し、クランクシャフトの2倍の回転数をもってこれらバランサシャフトを互いに逆方向に回転させることで2次振動を相殺する(特許文献1,2参照)。
特開2005−30432号公報 特許第3646091号公報
In reciprocating internal combustion engines (hereinafter referred to as engines) for automobiles, vibrations caused by the movement of pistons and connecting rods (particularly secondary vibrations in inline 2-cylinder and inline 4-cylinder engines that cannot be removed by the counterweight of the crankshaft) In many cases, a balancer type balancer device is installed. In this type of balancer device, a pair of balancer shafts (shafts having eccentric weights) are installed on the sides of the cylinder and below the cylinder block (for example, in the oil pan), and these balancers have a rotational speed twice that of the crankshaft. Secondary vibration is canceled by rotating the shafts in opposite directions (see Patent Documents 1 and 2).
JP 2005-30432 A Japanese Patent No. 3646091

上述したバランサ装置には、以下に述べるような種々の問題点が存在していた。すなわち、2本のバランサシャフトがクランクシャフトの2倍の回転数で回転するが、これが駆動損失の少ないニードルローラベアリングの採用に対する阻害要因となり、一般的には滑り軸受が採用されることで軸受部での駆動損失(フリクションロス)の総和が無視できない大きさとなる。また、両バランサシャフトは互いに逆方向に回転するため、バランサ装置に反転ギヤ等の機構を組み込む必要があり、部品点数の増大やコストおよび重量の増加がもたらされる。また、バランサシャフトをシリンダの側方に配置するものでは、ディーゼルエンジン等の排気浄化デバイス(ディーゼル・パティキュレート・フィルタや酸化触媒、EGRクーラ等)のレイアウトが難しくなる。そして、バランサシャフトがオイルポンプの駆動軸を兼ねたエンジンでは、オイルポンプがクランクシャフトの回転速の2倍を超える高速回転(例えば、10,000rpm以上)で作動することなり、オイルポンプの充填効率の低下等がもたらされる。   The balancer apparatus described above has various problems as described below. In other words, the two balancer shafts rotate at twice the number of rotations of the crankshaft, but this is an impediment to the adoption of needle roller bearings with low drive loss. The sum of the drive loss (friction loss) in the case of this is a magnitude that cannot be ignored. Further, since both balancer shafts rotate in opposite directions, it is necessary to incorporate a mechanism such as a reversing gear in the balancer device, resulting in an increase in the number of parts and an increase in cost and weight. In addition, when the balancer shaft is disposed on the side of the cylinder, the layout of an exhaust purification device (diesel particulate filter, oxidation catalyst, EGR cooler, etc.) such as a diesel engine becomes difficult. In an engine in which the balancer shaft also serves as the drive shaft of the oil pump, the oil pump operates at a high speed (for example, 10,000 rpm or more) that exceeds twice the rotational speed of the crankshaft, and the oil pump charging efficiency Decrease.

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、駆動損失の低減やコンパクト化等を実現したバランサ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a balancer device that realizes reduction in drive loss, compactness, and the like.

本発明の第1の側面では、単気筒、直列2気筒、直列4気筒内燃機関(1)に付設されるバランサ装置(21)であって、装置外郭を構成するハウジング(22)と、前記ハウジングに回転自在に保持され、前記内燃機関の各シリンダ軸線を含む平面(Sh)上に当該内燃機関のクランクシャフト(11)と平行に配置されるとともに、当該クランクシャフトによって当該クランクシャフトと同速で駆動される第1シャフト(23)と、前記ハウジングに回転自在に保持され、前記平面上に前記クランクシャフトと平行に配置されるとともに、前記第1シャフトに対して所定のオフセット量(L)をもってオフセットされた第2シャフト(24)と、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間に介装され、当該第1シャフトおよび当該第2シャフトにそれぞれ設けられたハブと協働して直交型オルダム継手を構成し、当該第1シャフトの軸心と当該第2シャフトの軸心とを通り、前記オフセット量を直径とする円に沿って旋回するスライダ(25,26)と、前記スライダの軸心(O3)廻りに回転自在に当該スライダに支持され、前記オフセット量を基準円直径とする外歯歯車(27)と、前記ハウジングに形成され、前記スライダの旋回中心を中心(O)とし、前記オフセット量の2倍を基準円直径として前記外歯歯車に噛み合う内歯歯車(52)と、前記外歯歯車に形成され、当該外歯歯車の基準円直径上かつ前記平面上にあって、前記内燃機関の2次慣性力を相殺する位置に重心を有するバランスウエイト(28)とを備える。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a balancer device (21) attached to a single cylinder, in-line two-cylinder, in-line four-cylinder internal combustion engine (1), the housing (22) constituting the outer shell of the device, and the housing And is arranged parallel to the crankshaft (11) of the internal combustion engine on a plane (Sh) including each cylinder axis of the internal combustion engine, and at the same speed as the crankshaft by the crankshaft. A first shaft (23) to be driven, rotatably held by the housing, disposed on the plane in parallel with the crankshaft, and having a predetermined offset amount (L) with respect to the first shaft. The offset second shaft (24), and the first shaft and the second shaft are interposed between the first shaft and the second shaft. An orthogonal Oldham joint is constructed in cooperation with hubs provided in the shafts, and passes through the axis of the first shaft and the axis of the second shaft, along a circle whose diameter is the offset amount. Formed in the housing, a rotating slider (25, 26), an external gear (27) which is supported by the slider so as to be rotatable about the axis (O3) of the slider, and which has the offset amount as a reference circular diameter. An internal gear (52) meshing with the external gear with the center of rotation (O) of the slider as the center (O) and a reference circle diameter of twice the offset amount, and the external gear. A balance weight (28) having a center of gravity at a position on the reference circle diameter of the gear and on the plane that cancels the secondary inertial force of the internal combustion engine.

また、本発明の第2の側面では、前記第1シャフトおよび前記第2シャフトがそれぞれ転がり軸受(31,34)を介して前記ハウジングに支持される。   In the second aspect of the present invention, the first shaft and the second shaft are supported by the housing via rolling bearings (31, 34), respectively.

また、本発明の第3の側面では、前記外歯歯車が転がり軸受(51)を介して前記スライダに支持される。   In the third aspect of the present invention, the external gear is supported by the slider via a rolling bearing (51).

本発明の第1の側面によれば、第1、第2シャフトやスライダがクランクシャフトと同速度で回転するため、軸受支持部での駆動損失の総和が小さくなる他、第1シャフトにオイルポンプの駆動軸を兼ねさせた場合には、オイルポンプの回転数が低くなって駆動損失が抑制される。また、第2,第3の側面によれば、バランサ装置の駆動抵抗が小さくなり、駆動損失が抑制される。   According to the first aspect of the present invention, since the first and second shafts and the slider rotate at the same speed as the crankshaft, the sum of drive loss at the bearing support portion is reduced, and the oil pump on the first shaft. In the case where the drive shaft is also used, the number of rotations of the oil pump is lowered and drive loss is suppressed. Further, according to the second and third aspects, the driving resistance of the balancer device is reduced, and the driving loss is suppressed.

実施形態に係るエンジンの要部を透視した斜視図である。It is the perspective view which saw through the principal part of the engine which concerns on embodiment. 実施形態に係るバランサ装置の縦断面図である。It is a longitudinal section of the balancer device concerning an embodiment. 図2中のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 実施形態に係るバランサ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the balancer apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る各要素部材の関係を示す簡略図である。It is a simplification figure showing the relation of each element member concerning an embodiment. 実施形態に係るバランサ装置の作動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the action | operation of the balancer apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るバランサ装置の作動を示す説明図であるIt is explanatory drawing which shows the action | operation of the balancer apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るスライダ中心の運動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the motion of the slider center which concerns on embodiment.

以下、本発明を自動車用エンジンのバランサ装置に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明にあたっては、図1中に前後・左右・上下を矢印で示し、各部材の位置や方向をこれに沿って説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automobile engine balancer device will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiment, front and rear, left and right, and top and bottom are indicated by arrows in FIG. 1, and the position and direction of each member will be described along this.

≪実施形態の構成≫
図1に示すように、本実施形態のエンジン1は、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の直列4気筒ガソリンエンジン(以下、単にエンジンと記す)であり、シリンダブロック2、シリンダヘッド3、カムカバー4、オイルパン5等からその外郭が構成されている。シリンダブロック2の下部にはクランクシャフト11が回転自在に支持されており、コネクティングロッド12を介してクランクシャフト11に連結されたピストン13がシリンダブロック2に形成されたシリンダボア内を上下にレシプロ運動する。シリンダヘッド3にはクランクシャフト11によって回転駆動される吸気カムシャフト15および排気カムシャフト16が支持されており、これらカムシャフト15,16が各一対の吸気バルブ17と排気バルブ18を開閉駆動する。
<< Configuration of Embodiment >>
As shown in FIG. 1, the engine 1 of this embodiment is a DOHC 4-valve type in-line four-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) mounted on an automobile, and includes a cylinder block 2, a cylinder head 3, and a cam cover 4. The outer shell is composed of the oil pan 5 and the like. A crankshaft 11 is rotatably supported at the lower part of the cylinder block 2, and a piston 13 connected to the crankshaft 11 via a connecting rod 12 reciprocates up and down in a cylinder bore formed in the cylinder block 2. . An intake camshaft 15 and an exhaust camshaft 16 that are rotationally driven by the crankshaft 11 are supported on the cylinder head 3, and these camshafts 15, 16 open and close the pair of intake valves 17 and exhaust valves 18.

<バランサ装置>
バランサ装置21は、クランクシャフト11の下方(すなわち、オイルパン5内)に設置されており、クランクシャフト11の前端に取り付けられたドライブギヤ19と、このドライブギヤ19に同一の歯数をもって噛み合うドリブンギヤ20とにより、クランクシャフト11に対して同一回転数で逆方向に回転駆動される。
<Balancer device>
The balancer device 21 is installed below the crankshaft 11 (that is, in the oil pan 5), and a drive gear 19 attached to the front end of the crankshaft 11 and a driven gear that meshes with the drive gear 19 with the same number of teeth. 20, the crankshaft 11 is rotationally driven in the reverse direction at the same rotational speed.

図2〜図4に示すように、バランサ装置21は、装置の外郭を構成するハウジング22、ハウジング22に保持された第1,第2シャフト23,24、両シャフト23,24の間に介装された第1,第2スライダ25,26、両スライダ25,26間に保持された外歯歯車27、外歯歯車27と一体に形成された前後一対のバランスウエイト28を主要構成要素としている。なお、第1,第2シャフト23,24は、クランクシャフト11と平行に配置されるとともに、それぞれの軸心O1,O2が各ピストン13の中心線を含む面Sh(すなわち、各シリンダ軸線を含む平面)上に配置されている。また、バランスウエイト28は、気筒列方向でクランクシャフト11の中間位置(第2シリンダと第3シリンダとの間)に配置されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the balancer device 21 includes a housing 22 constituting the outer shell of the device, first and second shafts 23 and 24 held by the housing 22, and interposed between the shafts 23 and 24. The first and second sliders 25 and 26, the external gear 27 held between the sliders 25 and 26, and a pair of front and rear balance weights 28 formed integrally with the external gear 27 are main components. The first and second shafts 23 and 24 are arranged in parallel with the crankshaft 11, and each axis O1 and O2 includes a surface Sh including the center line of each piston 13 (that is, including each cylinder axis). On the plane). Further, the balance weight 28 is disposed at an intermediate position (between the second cylinder and the third cylinder) of the crankshaft 11 in the cylinder row direction.

第1シャフト23は、ニードルローラベアリング31を介してハウジング22に回転自在に支持されており、上述したドリブンギヤ20がその前端に固着される一方、後面に溝32を有する円板状の第1ハブ33がその後端に一体化されている。また、第2シャフト24は、ニードルローラベアリング34を介してハウジング22に回転自在に支持され、第1シャフト23に対してオフセット量Lをもって面Sh上の下方にオフセットして配置されるとともに、前面に溝35を有する円板状の第2ハブ36がその前端に一体化されている。   The first shaft 23 is rotatably supported by the housing 22 via a needle roller bearing 31, and the above-described driven gear 20 is fixed to the front end of the first shaft 23, while the disk-shaped first hub having a groove 32 on the rear surface. 33 is integrated at its rear end. The second shaft 24 is rotatably supported by the housing 22 via a needle roller bearing 34, and is offset from the first shaft 23 with an offset amount L downward on the surface Sh. A disc-shaped second hub 36 having a groove 35 is integrated at the front end thereof.

第1スライダ25は、第1ハブ33の溝32に摺動自在に嵌合する突起41が前面に突設された円板状を呈しており、後端部の外周にセレーション42を有する連結支持軸43がその後面中央に突設されている。また、第2スライダ26は、第2ハブ36の溝35に摺動自在に嵌合する突起45が後面に突設された円板状を呈しており、連結支持軸43のセレーション42が圧入されるセレーション孔46が中央に形成されている。なお、連結支持軸43のセレーション42がセレーション孔46に圧入されることにより、第1スライダ25と第2スライダ26とが強固に一体化される。   The first slider 25 has a disk shape in which a protrusion 41 slidably fitted in the groove 32 of the first hub 33 protrudes from the front surface, and has a serration 42 on the outer periphery of the rear end portion. A shaft 43 projects from the center of the rear surface. Further, the second slider 26 has a disk shape in which a protrusion 45 slidably fitted in the groove 35 of the second hub 36 protrudes on the rear surface, and the serration 42 of the connection support shaft 43 is press-fitted. Serration hole 46 is formed in the center. The first slider 25 and the second slider 26 are firmly integrated by pressing the serration 42 of the connection support shaft 43 into the serration hole 46.

第1スライダ25の突起41と第2スライダ26の突起45とは軸方向視で互いの角度位相が90°ずれており、第1,第2ハブ33,36と第1,第2スライダ25,26とで直交型オルダム継手を構成している。そして、図5に示すように、第1,第2スライダ25,26の中心(すなわち、連結支持軸43の軸心:以下、オルダム中心O3と記す)は、第1,第2シャフト23,24の軸心O1,O2を結ぶ線分の中点O(以下、バランサ中心Oと記す)を旋回中心とし、第1,第2シャフト23,24の軸心O1,O2を通る円C0に沿って旋回する。   The projections 41 of the first slider 25 and the projections 45 of the second slider 26 are 90 ° apart from each other in the axial direction, and the first and second hubs 33 and 36 and the first and second sliders 25, 26 constitutes an orthogonal Oldham joint. As shown in FIG. 5, the centers of the first and second sliders 25 and 26 (that is, the axis of the connecting support shaft 43: hereinafter referred to as Oldham center O3) are the first and second shafts 23 and 24. A center point O (hereinafter referred to as a balancer center O) of a line segment connecting the axial centers O1 and O2 of the first and second shafts 23 and 24 along a circle C0 passing through the axial centers O1 and O2. Turn.

外歯歯車27は、ニードルローラベアリング51を介して連結支持軸43に回転自在に支持されるとともに、ハウジング22の中間壁29に一体に形成された内歯歯車52に噛み合っている。図5に示すように、外歯歯車27は、その基準円C1の直径(基準円直径D1)および歯数(図3には示さず)が内歯歯車52の基準円C2の直径(基準円直径D2)および歯数(図3には示さず)の1/2に設定されており、第1,第2スライダ25,26が左右どちらかの方向に回転すると第1,第2スライダ25,26の2倍の回転数をもって逆方向に回転する。内歯歯車52の基準円C2の中心はバランサ中心Oと一致しており、これにより、外歯歯車27の基準円C1上に常にバランサ中心Oが位置することになる。   The external gear 27 is rotatably supported by the connection support shaft 43 via a needle roller bearing 51 and meshes with an internal gear 52 formed integrally with the intermediate wall 29 of the housing 22. As shown in FIG. 5, the external gear 27 has a reference circle C1 having a diameter (reference circle diameter D1) and a number of teeth (not shown in FIG. 3) of the reference circle C2 of the internal gear 52 (reference circle). The diameter D2) and the number of teeth (not shown in FIG. 3) are set to ½, and when the first and second sliders 25 and 26 rotate in either the left or right direction, It rotates in the reverse direction with a rotation speed twice that of 26. The center of the reference circle C2 of the internal gear 52 coincides with the balancer center O, and thus the balancer center O is always located on the reference circle C1 of the external gear 27.

両バランスウエイト28は、外歯歯車27の両端面に接するかたちで形成された円板状のものであり、ピストン13やコネクティングロッド12の運動によって生じる2次振動を相殺する慣性力を発生させるようにその質量が設定されている。図3,図5に示すように、両バランスウエイト28の重心Gは外歯歯車27の基準円C1上に位置しており、図1,図2に示す状態(第1,第4ピストン13が上死点、第2,第3ピストン13が下死点にあり、外歯歯車27が基準円C2の最下方に位置する状態)では最下部に重心Gが位置する。なお、第1,第2スライダ25,26と両バランスウエイト28との間には、円環状のスラストベアリング55(図4参照)がそれぞれ介装されている。   Both balance weights 28 are disk-shaped formed in contact with both end faces of the external gear 27 so as to generate an inertial force that cancels secondary vibration caused by the movement of the piston 13 and the connecting rod 12. Is set to the mass. As shown in FIGS. 3 and 5, the center of gravity G of both balance weights 28 is located on the reference circle C1 of the external gear 27, and the state shown in FIGS. In a state where the top dead center, the second and third pistons 13 are at the bottom dead center, and the external gear 27 is located at the lowermost position of the reference circle C2, the center of gravity G is located at the bottom. An annular thrust bearing 55 (see FIG. 4) is interposed between the first and second sliders 25 and 26 and the balance weights 28, respectively.

≪実施形態の作用≫
エンジン1が起動すると、前述したように、ドライブギヤ19に駆動されたドリブンギヤ20(すなわち、第1シャフト23)がクランクシャフト11と同一の回転数で逆方向に回転し、図6,図7に示すようにバランサ装置21が稼働し始める。
<< Operation of Embodiment >>
When the engine 1 is started, as described above, the driven gear 20 (that is, the first shaft 23) driven by the drive gear 19 rotates in the reverse direction at the same rotational speed as that of the crankshaft 11, and FIG. 6 and FIG. As shown, the balancer device 21 begins to operate.

バランサ装置21では、図6(a)の状態(すなわち、図1〜図5の状態)から第1シャフト23が左方向に90°回転すると、図6(b)〜図6(e)に示すように、第1,第2スライダ25,26および第2シャフト24も第1シャフト23と同一の角速度をもって回転し、外歯歯車27を支持した連結支持軸43(すなわち、オルダム中心O3)がバランサ中心Oを旋回中心とする円C0上を第1,第2スライダ25,26の2倍の角速度をもって旋回する。すると、連結支持軸43に支持された外歯歯車27は、歯数が2倍の内歯歯車52に噛み合っていることから、第1シャフト23と逆方向(すなわち、右方向)に2倍の角速度をもって自転し、外歯歯車27の旋回および自転に伴ってバランスウエイト28の重心Gが最上部まで上昇する。   In the balancer device 21, when the first shaft 23 rotates 90 ° in the left direction from the state of FIG. 6A (that is, the state of FIGS. 1 to 5), the balancer device 21 is shown in FIGS. As described above, the first and second sliders 25 and 26 and the second shaft 24 also rotate at the same angular velocity as that of the first shaft 23, and the connection support shaft 43 supporting the external gear 27 (that is, Oldham center O3) is a balancer. It turns on the circle C0 centering on the center O with an angular velocity twice that of the first and second sliders 25 and 26. Then, since the external gear 27 supported by the connection support shaft 43 meshes with the internal gear 52 having twice the number of teeth, the external gear 27 is doubled in the direction opposite to the first shaft 23 (that is, in the right direction). It rotates with an angular velocity, and the center of gravity G of the balance weight 28 rises to the top as the external gear 27 turns and rotates.

図8に示すように、第1シャフト23の軸心O1をA、第2シャフト24の軸心O1をB、オルダム中心O3をC、Bを通る水平な線分の右端をD、連結支持軸43の旋回角度をθ(ωt)とすると、∠ACBが90°、△AOCおよび△COBがともに二等辺三角形であることから、下式により∠CBDがθ、∠COBが2θとなる。
∠CBD=90°−(90°−θ)
∠COB=180°−(180°−2θ)=2θ
As shown in FIG. 8, the axis O1 of the first shaft 23 is A, the axis O1 of the second shaft 24 is B, the Oldham center O3 is C, the right end of a horizontal line passing through B is D, and the connection support shaft Assuming that the turning angle of 43 is θ (ωt), ∠ACB is 90 °, and ΔAOC and ΔCOB are both isosceles triangles, so that ∠CBD is θ and ∠COB is 2θ according to the following equation.
∠CBD = 90 °-(90 ° -θ)
∠COB = 180 ° − (180 ° −2θ) = 2θ

そして、バランスウエイト28の軌跡は内サイクロイド(ハイポサイクロイド曲線)軌跡であることから、外歯歯車27の基準円直径D1をd、内歯歯車52の基準円直径D2を2dとすると、座標(x,y)は、下式によって求められる。
x=(d−d/2)cosθ+(d/2)・cos((d−d/2)θ/(d/2))=dcosθ
y=(d−d/2)sinθ−sin((d−d/2)/(d/2)θ)=0
このように、バランスウエイト28は、上下方向には移動するものの、左右方向については2ωtの調和振動となって移動しない。
Since the trajectory of the balance weight 28 is an internal cycloid (hypocycloid curve) trajectory, assuming that the reference circle diameter D1 of the external gear 27 is d and the reference circle diameter D2 of the internal gear 52 is 2d, coordinates (x , Y) is obtained by the following equation.
x = (d−d / 2) cos θ + (d / 2) · cos ((d−d / 2) θ / (d / 2)) = d cos θ
y = (d−d / 2) sin θ−sin ((d−d / 2) / (d / 2) θ) = 0
Thus, although the balance weight 28 moves in the vertical direction, the balance weight 28 does not move as a harmonic vibration of 2ωt in the horizontal direction.

一方、バランサ装置21では、図7(a)の状態(すなわち、図6(e)の状態)から第1シャフト23が左方向に更に90°回転すると、図7(b)〜図7(e)に示すように、第1,第2スライダ25,26および第2シャフト24も第1シャフト23と同一の角速度をもって回転し、外歯歯車27を支持した連結支持軸43(すなわち、オルダム中心O3)がバランサ中心Oを旋回中心とする円C0上を第1,第2スライダ25,26の2倍の角速度をもって旋回する。すると、連結支持軸43に支持された外歯歯車27は、歯数が2倍の内歯歯車52に噛み合っていることから、第1シャフト23と逆方向(すなわち、右方向)に2倍の角速度をもって自転し、外歯歯車27の旋回および自転に伴ってバランスウエイト28の重心Gが最下部まで下降する。   On the other hand, in the balancer device 21, when the first shaft 23 is further rotated 90 ° leftward from the state shown in FIG. 7A (ie, the state shown in FIG. 6E), the balancer device 21 is changed to FIG. ), The first and second sliders 25 and 26 and the second shaft 24 also rotate at the same angular velocity as the first shaft 23, and the connection support shaft 43 supporting the external gear 27 (that is, Oldham center O3). ) Turns on the circle C0 with the balancer center O as the turning center at an angular velocity twice that of the first and second sliders 25 and 26. Then, since the external gear 27 supported by the connection support shaft 43 meshes with the internal gear 52 having twice the number of teeth, the external gear 27 is doubled in the direction opposite to the first shaft 23 (that is, in the right direction). It rotates at an angular velocity, and the center of gravity G of the balance weight 28 descends to the lowest position as the external gear 27 turns and rotates.

このように、本実施形態のバランサ装置21では、クランクシャフト11が1回転する間に面Sh内をバランスウエイト28が2回上下動することにより、ピストン13の上下動に伴う2次慣性力を相殺する。そして、第1,第2シャフト23,24の回転数がクランクシャフト11の回転数と同一であるため、支持部(ニードルローラベアリング31,34)におけるフリクションロスが少なくなり、エンジン1の駆動損失が低減される。また、第1シャフト23にオイルポンプの駆動軸を兼ねさせた場合、オイルポンプの回転速がクランクシャフト11の回転速と同一に抑えられ、オイルポンプの充填効率が向上する効果が得られる。   As described above, in the balancer device 21 of the present embodiment, the balance weight 28 moves up and down twice in the surface Sh while the crankshaft 11 makes one rotation, so that the secondary inertia force accompanying the vertical movement of the piston 13 is increased. cancel. And since the rotation speed of the 1st, 2nd shafts 23 and 24 is the same as the rotation speed of the crankshaft 11, the friction loss in a support part (needle roller bearings 31 and 34) decreases, and the drive loss of the engine 1 is reduced. Reduced. Further, when the first shaft 23 is also used as the drive shaft of the oil pump, the rotation speed of the oil pump is suppressed to be the same as the rotation speed of the crankshaft 11, and an effect of improving the filling efficiency of the oil pump is obtained.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は自動車に搭載される直列4気筒エンジン用のバランサ装置に本発明を適用したものであるが、本発明は単気筒エンジンや直列2気筒エンジンにも当然に適用可能である。また、上記実施形態のバランサ装置は直列4気筒エンジンの気筒列方向中央に1組のバランスウエイトを有するものとしたが、2組あるいは4組のバランスウエイトを有するものであってもよく、2組のバランスウエイトを有する場合には1番気筒−2番気筒間と3番気筒−4番気筒間とにバランスウエイトを配置すればよく、4組のバランスウエイトを有する場合には各気筒の直下にそれぞれバランスウエイトを配置すればよい。また、上記実施形態ではギヤを介してクランクシャフトと逆方向に第1シャフトを回転させるようにしたが、チェーンを介してクランクシャフトと同方向に第1シャフトを回転させるようにしてもよい。その他、バランサ装置の全体構成や各構成部材の形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   This is the end of the description of specific embodiments. However, aspects of the present invention are not limited to these embodiments. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a balancer device for an in-line four-cylinder engine mounted on an automobile, but the present invention is naturally applicable to a single-cylinder engine or an in-line two-cylinder engine. Further, the balancer device of the above embodiment has one set of balance weights in the center of the cylinder direction of the in-line four-cylinder engine, but may have two sets or four sets of balance weights. If there are four balance weights, the balance weights may be arranged between the first cylinder and the second cylinder and between the third cylinder and the fourth cylinder. What is necessary is just to arrange each balance weight. In the above embodiment, the first shaft is rotated in the opposite direction to the crankshaft via the gear. However, the first shaft may be rotated in the same direction as the crankshaft via the chain. In addition, the overall configuration of the balancer device, the shape of each component, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 エンジン(内燃機関)
11 クランクシャフト
13 ピストン
21 バランサ装置
22 ハウジング
23 第1シャフト
24 第2シャフト
25 第1スライダ
26 第2スライダ
27 外歯歯車
28 バランスウエイト
31 ニードルローラベアリング(転がり軸受)
34 ニードルローラベアリング(転がり軸受)
51 ニードルローラベアリング(転がり軸受)
52 内歯歯車
1 engine (internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Crankshaft 13 Piston 21 Balancer apparatus 22 Housing 23 1st shaft 24 2nd shaft 25 1st slider 26 2nd slider 27 External gear 28 Balance weight 31 Needle roller bearing (rolling bearing)
34 Needle roller bearings (rolling bearings)
51 Needle roller bearings (rolling bearings)
52 Internal gear

Claims (3)

単気筒、直列2気筒、直列4気筒内燃機関に付設されるバランサ装置であって、
装置外郭を構成するハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に保持され、前記内燃機関の各シリンダ軸線を含む平面上に当該内燃機関のクランクシャフトと平行に配置されるとともに、当該クランクシャフトによって当該クランクシャフトと同速で駆動される第1シャフトと、
前記ハウジングに回転自在に保持され、前記平面上に前記クランクシャフトと平行に配置されるとともに、前記第1シャフトに対して所定のオフセット量をもってオフセットされた第2シャフトと、
前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間に介装され、当該第1シャフトおよび当該第2シャフトにそれぞれ設けられたハブと協働して直交型オルダム継手を構成し、当該第1シャフトの軸心と当該第2シャフトの軸心とを通り、前記オフセット量を直径とする円に沿って旋回するスライダと、
前記スライダの軸心廻りに回転自在に当該スライダに支持され、前記オフセット量を基準円直径とする外歯歯車と、
前記ハウジングに形成され、前記スライダの旋回中心を中心とし、前記オフセット量の2倍を基準円直径として前記外歯歯車に噛み合う内歯歯車と、
前記外歯歯車に形成され、当該外歯歯車の基準円直径上かつ前記平面上にあって、前記内燃機関の2次慣性力を相殺する位置に重心を有するバランスウエイトと
を備えたことを特徴とするバランサ装置。
A balancer device attached to a single cylinder, in-line 2-cylinder, in-line 4-cylinder internal combustion engine,
A housing constituting the outer shell of the device;
A first shaft that is rotatably held by the housing, is disposed in parallel with the crankshaft of the internal combustion engine on a plane including the cylinder axes of the internal combustion engine, and is driven at the same speed as the crankshaft by the crankshaft. One shaft,
A second shaft that is rotatably supported by the housing, is disposed in parallel with the crankshaft on the plane, and is offset with a predetermined offset with respect to the first shaft;
An orthogonal Oldham joint is configured in cooperation with hubs provided between the first shaft and the second shaft, and provided with the first shaft and the second shaft, respectively. A slider that passes through an axis and the axis of the second shaft, and that rotates along a circle whose diameter is the offset amount;
An external gear that is supported by the slider so as to be rotatable about the axis of the slider and has the offset amount as a reference circle diameter;
An internal gear that is formed in the housing and that meshes with the external gear with a reference circle diameter that is twice the offset amount, centered on the turning center of the slider;
A balance weight formed on the external gear, on a reference circle diameter of the external gear and on the plane, and having a center of gravity at a position that cancels the secondary inertia force of the internal combustion engine. And balancer equipment.
前記第1シャフトおよび前記第2シャフトがそれぞれ転がり軸受を介して前記ハウジングに支持されたことを特徴とする、請求項1に記載されたバランサ装置。   2. The balancer device according to claim 1, wherein the first shaft and the second shaft are respectively supported by the housing via rolling bearings. 前記外歯歯車が転がり軸受を介して前記スライダに支持されたことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載されたバランサ装置。   The balancer device according to claim 1 or 2, wherein the external gear is supported by the slider via a rolling bearing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021235560A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 株式会社アルテミス Power unit

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