JP2870654B2 - Parallel 2-cylinder 4-cycle engine - Google Patents

Parallel 2-cylinder 4-cycle engine

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JP2870654B2 JP32398789A JP32398789A JP2870654B2 JP 2870654 B2 JP2870654 B2 JP 2870654B2 JP 32398789 A JP32398789 A JP 32398789A JP 32398789 A JP32398789 A JP 32398789A JP 2870654 B2 JP2870654 B2 JP 2870654B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、2つの気筒の往復運動部分がクランク軸に
発生させるトルク変動を少なくし、かつ慣性力による振
動も軽減することができ、小型化にも適する並列2気筒
4サイクルエンジンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention can reduce a torque fluctuation generated on a crankshaft by a reciprocating portion of two cylinders, reduce vibration caused by inertial force, and reduce the size. The present invention relates to a parallel two-cylinder, four-stroke engine that is also suitable for realization.

(発明の背景) 並列2気筒レシプロエンジンにおいては、ピストン、
コンロッド、クランク軸などの往復運動部分の慣性力の
平衡をとることにより振動を軽減している。このため従
来の2気筒エンジンでは、例えば4サイクルエンジンの
場合には、各気筒のクランク角の位相差が180゜あるい
は360゜となるように設定している。また2サイクルエ
ンジンではこのクランク角の位相差を180゜に設定して
いる。
(Background of the Invention) In a parallel two-cylinder reciprocating engine, a piston,
The vibration is reduced by balancing the inertial forces of the reciprocating parts such as the connecting rod and crankshaft. For this reason, in a conventional two-cylinder engine, for example, in the case of a four-stroke engine, the phase difference between the crank angles of the respective cylinders is set to 180 ° or 360 °. In a two-cycle engine, the phase difference of the crank angle is set to 180 °.

しかしこのようにクランク角位相差を設定した従来の
エンジンにおいては、特に高速運転時にクランク軸のト
ルク変動が大きくなることが解った。このトルク変動は
変速機などの伝動系における歯車騒音を発生させ、また
伝動系全体の騒音を増加させる大きな原因ともなる。
However, it has been found that in the conventional engine in which the crank angle phase difference is set as described above, the torque fluctuation of the crankshaft becomes large particularly during high-speed operation. This torque fluctuation generates gear noise in a transmission system such as a transmission, and is also a major cause of increasing noise in the entire transmission system.

(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
クランク軸のトルク変動を減少し、特に高速でのエンジ
ン振動を減らして騒音を防止するようにした並列2気筒
4サイクルエンジンを提供することを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide a parallel two-cylinder four-stroke engine which reduces torque fluctuation of a crankshaft, and in particular, reduces engine vibration at high speed to prevent noise.

(発明の構成) 本発明によればこの目的は、並列に配置された2つの
気筒のクランク角の位相差がほぼ90度に設定され2つの
気筒の間と両外側とに位置する3つの平軸受からなる主
軸受で軸支されたクランク軸と、前記クランク軸と同速
で逆方向に回転し各気筒のクランクウェブ間に周期的に
進入して各気筒の往復運動部分による慣性力を減少する
釣合錘を有する一本のバランス軸と、前記クランク軸の
一端に設けられ外側の主軸受の外側に位置するバランス
軸駆動用歯車と、前記中央の主軸受に隣接してクランク
軸の前記バランス軸駆動歯車の反対側に設けられたタイ
ミングチェーン駆動用スプロケットおよびエンジン出力
取出し用歯車とを備えることを特徴とする並列2気筒4
サイクルエンジン、により達成される。
(Constitution of the Invention) According to the present invention, an object of the present invention is to provide three cylinders arranged in parallel with each other, in which the phase difference between the crank angles of the two cylinders is set to approximately 90 degrees, and three flat cylinders located between the two cylinders and on both outer sides thereof are provided. A crankshaft that is supported by a main bearing consisting of a bearing, rotates in the opposite direction at the same speed as the crankshaft, and periodically enters between the crank webs of each cylinder to reduce the inertial force due to the reciprocating portion of each cylinder. One balance shaft having a counterweight to be balanced, a balance shaft driving gear provided at one end of the crankshaft and positioned outside an outer main bearing, and the crankshaft adjacent to the central main bearing. A parallel two-cylinder 4 comprising a timing chain driving sprocket and an engine output extracting gear provided on the opposite side of the balance shaft driving gear.
Achieved by a cycle engine.

(原理) ここでこの発明の原理を第1図に基づき説明する。(Principle) The principle of the present invention will now be described with reference to FIG.

単気筒エンジンにおける往復運動部分の慣性力Iは、
3次以上の高次の慣性力を省けば次式で表わされる。
The inertia force I of the reciprocating part in a single cylinder engine is
If the third or higher order inertial force is omitted, it is expressed by the following equation.

ここにWはピストン1およびコンロッド2のピストン
側に置き換えられた等価質量(Kg)、ωはクランク軸3
の角速度(rad/sec)、ρはコンロッド長さlに対する
クランク径rの比r/l、である。
Here, W is the equivalent mass (Kg) replaced on the piston side of the piston 1 and the connecting rod 2, and ω is the crankshaft 3
Is the angular velocity (rad / sec), and ρ is the ratio r / l of the crank diameter r to the connecting rod length l.

従ってこの慣性力Iがクランク軸3に発生する慣性ト
ルクτは、 ここに括弧内の第1項と第3項とは、ρが通常0.31〜0.
25程度であるから、第2項に比べて十分に小さくなり、
これを省くことができる。従って、 2気筒の場合、他の気筒のクランク角が上記の気筒に対
して位相角β遅れているものとすれば、この気筒による
慣性トルクτは、 従って総慣性トルクτは、 この総慣性トルクτを最小にする位相差βは、 であり、この時総慣性トルクτはほぼ0になる。この
ことから2つの気筒のクランク角は、π/2 rad(ラジア
ン)すなわちほぼ90゜の位相差とすればクランク軸のト
ルク変動はほぼ0になることが解る。
Therefore, inertia torque τ 1 generated on crankshaft 3 by this inertial force I is: Here, the first term and the third term in parentheses indicate that ρ is usually 0.31 to 0.
Since it is about 25, it is much smaller than the second term,
This can be omitted. Therefore, In the case of two cylinders, assuming that the crank angle of the other cylinder lags behind the above cylinder by the phase angle β, the inertia torque τ 2 of this cylinder becomes Therefore, the total inertia torque τ t is The phase difference β that minimizes the total inertia torque τ t is At this time, the total inertia torque τ t becomes substantially zero. From this, it is understood that the torque fluctuation of the crankshaft becomes almost zero if the crank angle of the two cylinders is π / 2 rad (radian), that is, the phase difference is about 90 °.

なお前記慣性トルクτの計算においては、ρが小さ
いことを利用して一部の項を省略し、計算を簡単にして
いるが、本発明はこの省略をせずに厳密な計算を行って
総慣性トルクτがほぼ0になる位相角βを求めてもよ
いのは勿論である。
In the calculation of the inertia torque τ 1 , some of the terms are omitted by utilizing the fact that ρ is small, and the calculation is simplified. However, the present invention performs a strict calculation without this omission. Needless to say, the phase angle β at which the total inertia torque τ t becomes substantially zero may be obtained.

(実施例) 第2図は本発明の一実施例の側断面図、第3図はその
II−II線展開断面図である。
(Embodiment) FIG. 2 is a side sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG.
It is a II-II line development sectional view.

これらの図において、符号10はシリンダボデー、12は
上下割りのクランクケースである。クランク軸14はこの
クランクケース12の割り面間の3つの主軸受A,B,Cに回
転自在に保持されている。これらの主軸受A、B、Cは
第3図から明らかなように平軸受で形成されている。こ
こに2つの気筒に対するクランクピン16(16a、16b)
は、前記した演算の結果求めた総慣性トルクτをほぼ
0とする位相差βすなわちほぼ90゜の位相差をもつ。ク
ランク軸14の気筒間の位置には、タイミングチェーン駆
動用スプロケット18が形成され、このスプロケット18に
は図示しない頭上カム軸を駆動するタイミングチェーン
20が巻き掛けられている。このカム軸により吸気弁22及
び排気弁24が所定のタイミングで開閉される。各気筒の
ピストン26、(26a、26b)はそれぞれコンロッド28(28
a、28b)により各クランクピン16a、16bに連結されてい
る。30(30a、30b)は点火栓でありその着火部は燃焼室
の中央付近に臨む。またクランク軸14には両気筒間の位
置に出力取出し用の歯車32が形成されている。
In these figures, reference numeral 10 denotes a cylinder body, and 12 denotes a vertically split crankcase. The crankshaft 14 is rotatably held by three main bearings A, B, and C between the split surfaces of the crankcase 12. These main bearings A, B and C are formed of flat bearings as is clear from FIG. Here, crank pins 16 for two cylinders (16a, 16b)
Has a phase difference β that makes the total inertia torque τ t obtained as a result of the above calculation substantially zero, that is, a phase difference of approximately 90 °. A timing chain driving sprocket 18 is formed at a position between the cylinders of the crankshaft 14, and a timing chain for driving an overhead cam shaft (not shown) is formed on the sprocket 18.
Twenty is wound. The camshaft opens and closes the intake valve 22 and the exhaust valve 24 at a predetermined timing. Pistons 26, (26a, 26b) of each cylinder are connected to connecting rods 28 (28
a, 28b) to each of the crank pins 16a, 16b. Reference numeral 30 (30a, 30b) denotes a spark plug whose ignition portion faces near the center of the combustion chamber. The crankshaft 14 is provided with a gear 32 for taking out output at a position between the two cylinders.

34はバランサ軸であり、クランク軸14に近接して平行
に軸支されている。このバランサ軸34はバランサ軸駆動
用歯車36,38によりクランク軸14と同速で逆方向に回転
する。バランサ軸34には各気筒のクランクウェブ間に臨
む釣合錘34a、34bが一体に形成され、ピストン26とコン
ロッド28との往復運動部分による慣性力をクランク軸14
に設けたクランクウェブW1,W2,W3,W4と共働して打消す
ようにその重量と取付け位相とが設定されている。ここ
にバランサ軸34の釣合錘34a,34bは、各気筒のクランク
ウェブW1,W2間およびW3,W4間に周期的に進入するから、
バランサ軸34をクランク軸14に接近させることによりエ
ンジンの小型化が可能である。
Numeral 34 denotes a balancer shaft, which is supported in parallel with and near the crankshaft 14. The balancer shaft 34 rotates in the opposite direction at the same speed as the crankshaft 14 by the balancer shaft driving gears 36 and 38. On the balancer shaft 34, counterweights 34a, 34b facing between the crank webs of the respective cylinders are integrally formed, and the inertial force due to the reciprocating portion of the piston 26 and the connecting rod 28
The weight and the mounting phase are set so as to cancel each other in cooperation with the crank webs W1, W2, W3, W4 provided in the above. Here, the counterweights 34a and 34b of the balancer shaft 34 periodically enter between the crank webs W1 and W2 and between W3 and W4 of each cylinder.
By bringing the balancer shaft 34 closer to the crankshaft 14, the size of the engine can be reduced.

従ってこの実施例によれば、往復運動部分の慣性力は
クランク軸14のクランクウェブとバランサ軸34とにより
打消される一方、この慣性力がクランク軸14に発生する
トルク変動は、クランク角の位相差βを90度にすること
により軽減される。
Therefore, according to this embodiment, while the inertial force of the reciprocating portion is canceled by the crank web of the crankshaft 14 and the balancer shaft 34, the torque fluctuation generated on the crankshaft 14 due to this inertial force depends on the crank angle. It is reduced by setting the phase difference β to 90 degrees.

第4図はこの実施例による効果を示すための図であ
り、位相差βや点火タイミングの位相差が異なる種々の
仕様のエンジンに対して、クランク軸14のトルク変動を
縦軸に、クランク角を横軸にして示したものである。な
おこの図に用いたデータは、スロットル弁の開度ηを0
すなわち全閉位置にして求めたものである。η=0のデ
ータを用いた理由は、スロットル弁の全開位置(η=
1)でのデータは燃焼圧によるトルク変動の山が表われ
るのに対して、図示のη=0の時にはこの燃焼圧の影響
が隠れてエンジンの運動部分の慣性力の影響が顕著に表
われるようになり、本発明の効果が明確になるからであ
る。
FIG. 4 is a graph showing the effect of this embodiment. For engines of various specifications in which the phase difference β and the ignition timing phase difference are different, the torque fluctuation of the crankshaft 14 is plotted on the vertical axis, and the crank angle Is shown on the horizontal axis. It should be noted that the data used in FIG.
That is, it is obtained at the fully closed position. The reason for using the data of η = 0 is that the throttle valve is fully open (η =
In the data of 1), the peak of the torque fluctuation due to the combustion pressure appears, whereas when η = 0 shown in the figure, the effect of the combustion pressure is hidden, and the effect of the inertial force of the moving part of the engine appears remarkably. This is because the effect of the present invention becomes clear.

仕様A、Bは本発明による実施例の場合であり、クラ
ンク角位相差βを90゜にすると共に点火タイミングをそ
れぞれ90゜、450゜にしたものである。仕様C、D、E
はそれぞれクランク角の位相差βを180゜、360゜にした
従来のエンジンによる場合であり、これらの結果から本
発明による仕様A、Bの場合のトルク変動は、従来のエ
ンジンである仕様C〜Eの場合に比べて著しく減少し、
この効果は特に高速域で顕著である。
Specifications A and B are for the embodiment according to the present invention, in which the crank angle phase difference β is 90 ° and the ignition timing is 90 ° and 450 °, respectively. Specifications C, D, E
Are the cases of the conventional engine in which the phase difference β of the crank angle is 180 ° and 360 °, respectively. From these results, the torque fluctuations in the specifications A and B according to the present invention are the same as those of the conventional engine. Significantly reduced compared to E,
This effect is particularly remarkable in a high speed range.

(発明の効果) 本発明は以上のように、並列配置された2つの気筒の
クランク角位相差βをほぼ90゜にしたものであるから、
往復運動部分がクランク軸に発生するトルク変動を小さ
くすることができる。このため伝動系の歯車などに発生
する騒音を良好に軽減することが可能になる。またバラ
ンサ軸を設けたので、慣性力による振動も一層確実に軽
減される。
(Effect of the Invention) As described above, since the crank angle phase difference β of the two cylinders arranged in parallel is set to approximately 90 °,
The reciprocating portion can reduce the torque fluctuation generated on the crankshaft. For this reason, it is possible to satisfactorily reduce noise generated in the gears of the transmission system. Further, since the balancer shaft is provided, the vibration due to the inertial force is further reduced.

このバランサ軸の釣合錘は各気筒のクランクウェブ間
に周期的に進入するようにしたから、バランサ軸をクラ
ンク軸に接近させてエンジンを小型化することができ
る。ここにクランク軸は3つの平軸受から主軸受により
軸支し、一端の主軸受の外側にバランサ軸駆動軸用歯車
を設け、中央の主軸受に隣接してバランサ軸駆動用歯車
の反対側にエンジン出力取出し用歯車とタイミングチェ
ーン駆動用スプロケットとを配設したから、バランサ軸
駆動用歯車とエンジン出力取出し用歯車およびタイミン
グチェーン駆動用スプロケットとの間に2つの主軸受が
挟まれることになり、クランク軸の撓みを確実に防いで
クランク軸の曲げ振動を抑制することができる。
Since the balance weight of the balancer shaft periodically enters between the crank webs of the respective cylinders, the size of the engine can be reduced by bringing the balancer shaft closer to the crankshaft. Here, the crankshaft is supported by three main bearings from the main bearing, and a gear for the balancer shaft drive shaft is provided outside the main bearing at one end, and on the opposite side of the balancer shaft drive gear adjacent to the central main bearing. Since the engine output extracting gear and the timing chain driving sprocket are disposed, the two main bearings are sandwiched between the balancer shaft driving gear, the engine output extracting gear and the timing chain driving sprocket, The bending vibration of the crankshaft can be suppressed by reliably preventing the bending of the crankshaft.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の一実施
例の側断面図、第3図はそのII−II線展開断面図、第4
図は本発明の効果を示すためのトルク変動を示す図であ
る。 14……クランク軸、 18……タイミングチェーン駆動用スプロケット、 20……タイミングチェーン、 26……ピストン、 32……エンジン出力取出し用歯車、 34……バランサ軸、 36,38……バランサ軸駆動用歯車、 A,B,C……主軸受、 W1,W2,W3,W4……クランクウェブ、 β……クランク角の位相差、
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining the principle of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of one embodiment of the present invention, FIG.
The figure is a diagram showing a torque fluctuation for showing the effect of the present invention. 14 ... Crank shaft, 18 ... Sprocket for driving the timing chain, 20 ... Timing chain, 26 ... Piston, 32 ... Gear for taking out engine output, 34 ... Balancer shaft, 36,38 ... Driver for balancer shaft Gear, A, B, C …… Main bearing, W1, W2, W3, W4 …… Crank web, β …… Crank angle phase difference,

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】並列に配置された2つの気筒のクランク角
の位相差がほぼ90度に設定され2つの気筒の間と両外側
とに位置する3つの平軸受からなる主軸受で軸支された
クランク軸と、前記クランク軸と同速で逆方向に回転し
各気筒のクランクウェブ間に周期的に進入して各気筒の
往復運動部分による慣性力を減少する釣合錘を有する一
本のバランス軸と、前記クランク軸の一端に設けられ外
側の主軸受の外側に位置するバランス軸駆動用歯車と、
前記中央の主軸受に隣接してクランク軸の前記バランス
軸駆動歯車の反対側に設けられたタイミングチェーン駆
動用スプロケットおよびエンジン出力取出し用歯車とを
備えることを特徴とする並列2気筒4サイクルエンジ
ン。
1. A two-cylinder cylinder arranged in parallel has a crank angle phase difference of about 90 degrees and is supported by a main bearing consisting of three flat bearings located between and outside the two cylinders. A crankshaft and a counterweight that rotates in the opposite direction at the same speed as the crankshaft, periodically enters between the crank webs of each cylinder, and reduces the inertial force due to the reciprocating portion of each cylinder. A balance shaft, a balance shaft driving gear provided at one end of the crankshaft and located outside the outer main bearing,
A parallel two-cylinder four-stroke engine, comprising: a timing chain drive sprocket and an engine output take-out gear provided adjacent to the central main bearing on a side of the crankshaft opposite to the balance shaft drive gear.
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