JP2954375B2 - 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置 - Google Patents
車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載した直列4
気筒の内燃機関において、その往復運動部分によって発
生する上下方向の振動、及び爆発燃焼によって当該内燃
機関の回転方向に発生する振動を減少するようにしたバ
ランサ装置に関するものである。
気筒の内燃機関において、その往復運動部分によって発
生する上下方向の振動、及び爆発燃焼によって当該内燃
機関の回転方向に発生する振動を減少するようにしたバ
ランサ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】直列4気筒内燃機関において上下方向の
起振力のうち最大のものは、往復運動質量による二次の
起振力であり、また、前記内燃機関においてその回転方
向の起振モーメントのうち最大のものは、爆発による二
次の起振モーメントである。そこで、「自動車技術」V
ol.No.9,1976における711〜716頁に
は、前記直列4気筒内燃機関において、その左右両側
に、偏芯型のバランスウエイトを備えたバランサ軸を、
クランク軸線と平行に配設して、この両バランサ軸を、
前記クランク軸と二倍の回転速度で互いに逆方向に回転
すると共に、この両バランサ軸を、上下方向にずらせる
ことによって、前記往復運動質量による二次の起振力、
及び前記爆発による二次の起振モーメントを、消去乃至
と低減することが記載されている。
起振力のうち最大のものは、往復運動質量による二次の
起振力であり、また、前記内燃機関においてその回転方
向の起振モーメントのうち最大のものは、爆発による二
次の起振モーメントである。そこで、「自動車技術」V
ol.No.9,1976における711〜716頁に
は、前記直列4気筒内燃機関において、その左右両側
に、偏芯型のバランスウエイトを備えたバランサ軸を、
クランク軸線と平行に配設して、この両バランサ軸を、
前記クランク軸と二倍の回転速度で互いに逆方向に回転
すると共に、この両バランサ軸を、上下方向にずらせる
ことによって、前記往復運動質量による二次の起振力、
及び前記爆発による二次の起振モーメントを、消去乃至
と低減することが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
各々偏芯型のバランスウエイトを備えた二本のバランサ
軸を、内燃機関の左右両側に配設することは、内燃機関
における横幅寸法が大幅に増大することに加えて、クラ
ンク軸から両バランサ軸への動力伝達機構も二つ必要に
なり、内燃機関におけるクランク軸方向の長さ寸法も増
大するので、内燃機関の大型化を招来するばかりか、重
量の増大も招来すると言う問題がある。本発明は、前記
往復運動質量による二次の起振力、及び前記爆発による
二次の起振モーメントを、偏芯型のバランスウエイトを
備えた一本のバランサ軸によって、消去乃至は低減する
ことができるようにしたバランサ装置を提供することを
技術的課題とするものである。
各々偏芯型のバランスウエイトを備えた二本のバランサ
軸を、内燃機関の左右両側に配設することは、内燃機関
における横幅寸法が大幅に増大することに加えて、クラ
ンク軸から両バランサ軸への動力伝達機構も二つ必要に
なり、内燃機関におけるクランク軸方向の長さ寸法も増
大するので、内燃機関の大型化を招来するばかりか、重
量の増大も招来すると言う問題がある。本発明は、前記
往復運動質量による二次の起振力、及び前記爆発による
二次の起振モーメントを、偏芯型のバランスウエイトを
備えた一本のバランサ軸によって、消去乃至は低減する
ことができるようにしたバランサ装置を提供することを
技術的課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、車両における車体フレームに対して、
弾性体製エンジンマウントを介してトルクロール軸芯を
中心にローリング可能に搭載して成る直列4気筒内燃機
関において、そのクランク軸からの動力伝達によってク
ランク軸の回転方向と逆方向に二倍の回転速度で回転す
るようにした一本のバランサ軸を、前記クランク軸と平
行に配設し、該バランサ軸に、偏芯型のバランスウエイ
トを、各気筒のピストンが上死点にあるとき当該偏芯型
バランスウエイトが下向きとなるような位相にして設け
る一方、内燃機関をクランク軸の軸線方向から見て、前
記バランサ軸の軸芯と前記トルクロール軸芯とを結ぶ線
を、シリンダボアの軸線と直角に交わる直交線に対し
て、爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ
角度と等しい角度だけ傾斜する構成にした。
るため本発明は、車両における車体フレームに対して、
弾性体製エンジンマウントを介してトルクロール軸芯を
中心にローリング可能に搭載して成る直列4気筒内燃機
関において、そのクランク軸からの動力伝達によってク
ランク軸の回転方向と逆方向に二倍の回転速度で回転す
るようにした一本のバランサ軸を、前記クランク軸と平
行に配設し、該バランサ軸に、偏芯型のバランスウエイ
トを、各気筒のピストンが上死点にあるとき当該偏芯型
バランスウエイトが下向きとなるような位相にして設け
る一方、内燃機関をクランク軸の軸線方向から見て、前
記バランサ軸の軸芯と前記トルクロール軸芯とを結ぶ線
を、シリンダボアの軸線と直角に交わる直交線に対し
て、爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ
角度と等しい角度だけ傾斜する構成にした。
【0005】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図において符号1は、車両における車体フレームを
示し、符号2は、4つの気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 を
一本のクランク軸3に対して直列状に配設した直列4気
筒内燃機関を示し、この内燃機関2は、前記車体フレー
ム1に対し、少なくとも左右一対の弾性体製エンジンマ
ウント4を介して、トルクロール軸芯5を中心にしてロ
ーリング可能に搭載され、且つ、前記各気筒A1 ,
A2 ,A3 ,A4 には、シリンダボア6と、該シリンダ
ポア6内を往復動するピストンピン7a付きピストン7
と、該ピストン7におけるピストンピン7aと前記クラ
ンク軸3におけるクランクピン8を連結するコンロッド
9とを各々備えている。この場合において、第2気筒A
2 及び第3気筒A3 におけるクランクピン8は、第1気
筒A1 及び第4気筒A4 におけるクランクピン8に対し
てクランク角度で180度だけずれていて、その点火順
序は、第1気筒A1 −第3気筒A3 −第4気筒A4 −第
2気筒A2 の順序に設定されている。
る。図において符号1は、車両における車体フレームを
示し、符号2は、4つの気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 を
一本のクランク軸3に対して直列状に配設した直列4気
筒内燃機関を示し、この内燃機関2は、前記車体フレー
ム1に対し、少なくとも左右一対の弾性体製エンジンマ
ウント4を介して、トルクロール軸芯5を中心にしてロ
ーリング可能に搭載され、且つ、前記各気筒A1 ,
A2 ,A3 ,A4 には、シリンダボア6と、該シリンダ
ポア6内を往復動するピストンピン7a付きピストン7
と、該ピストン7におけるピストンピン7aと前記クラ
ンク軸3におけるクランクピン8を連結するコンロッド
9とを各々備えている。この場合において、第2気筒A
2 及び第3気筒A3 におけるクランクピン8は、第1気
筒A1 及び第4気筒A4 におけるクランクピン8に対し
てクランク角度で180度だけずれていて、その点火順
序は、第1気筒A1 −第3気筒A3 −第4気筒A4 −第
2気筒A2 の順序に設定されている。
【0006】前記内燃機関2の側面には、一本のバラン
サ軸10を、当該バランサ軸10における軸線10aが
前記クランク軸3の軸線3aと平行に延びるように配設
して、このバランサ軸10を、その一端に嵌着した小径
の歯車11を前記クランク軸3に嵌着した大径の歯車1
2に対して噛合することによって、矢印B方向に回転す
るクランク軸3とは逆の矢印C方向に、二倍の回転速度
で回転駆動するように構成する。前記バランサ軸8に
は、偏芯型のバランスウエイト13を、前記各気筒
A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるピストンが上昇上限の
上死点にあるとき当該バランスウエイト13が下向きの
位相となるように固着する。
サ軸10を、当該バランサ軸10における軸線10aが
前記クランク軸3の軸線3aと平行に延びるように配設
して、このバランサ軸10を、その一端に嵌着した小径
の歯車11を前記クランク軸3に嵌着した大径の歯車1
2に対して噛合することによって、矢印B方向に回転す
るクランク軸3とは逆の矢印C方向に、二倍の回転速度
で回転駆動するように構成する。前記バランサ軸8に
は、偏芯型のバランスウエイト13を、前記各気筒
A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるピストンが上昇上限の
上死点にあるとき当該バランスウエイト13が下向きの
位相となるように固着する。
【0007】そして、前記内燃機関2をそのクランク軸
3における軸線方向から見たとき、前記バランサ軸10
の軸芯と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14が、前
記各気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリンダボア
6の軸線6aに対して直角に交わる直交線15に対し
て、詳しくは後述する爆発による二次の起振モーメント
における位相ずれ角度θ2 と等しい角度2αだけ傾斜す
るように構成する。
3における軸線方向から見たとき、前記バランサ軸10
の軸芯と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14が、前
記各気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリンダボア
6の軸線6aに対して直角に交わる直交線15に対し
て、詳しくは後述する爆発による二次の起振モーメント
における位相ずれ角度θ2 と等しい角度2αだけ傾斜す
るように構成する。
【0008】ところで、前記直列4気筒内燃機関におい
て、全気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるピストン
7、ピストンピン7a及びコンロッド9等の往復運動部
分の質量による上下方向の二次の起振力F2 は、全気筒
A1 ,A2 ,A3,A4 におけるピストン7、ピストン
ピン7a及びコンロッド9等の往復運動部分の質量を
m、クランク半径をr、クランク角度をθ、コンロッド
9の長さをlとし、更に、上向きを正とすると、
て、全気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるピストン
7、ピストンピン7a及びコンロッド9等の往復運動部
分の質量による上下方向の二次の起振力F2 は、全気筒
A1 ,A2 ,A3,A4 におけるピストン7、ピストン
ピン7a及びコンロッド9等の往復運動部分の質量を
m、クランク半径をr、クランク角度をθ、コンロッド
9の長さをlとし、更に、上向きを正とすると、
【数1】 である。また、前記直列4気筒内燃機関において、爆発
によるクランク軸の回転方向の起振モーメントをフーリ
ェ級数で分解すれば、二次の起振モーメントが最大であ
り、この二次の起振モーメントは、回転数及び負荷によ
って変動するが、車両において使用頻度の多い回転数及
び負荷での二次の起振モーメントTは、二次の起振モー
メントのピーク値をT2 、クランク軸3の回転角速度を
ω、二次の起振モーメントの位相ずれ角度をθ2 とする
と、
によるクランク軸の回転方向の起振モーメントをフーリ
ェ級数で分解すれば、二次の起振モーメントが最大であ
り、この二次の起振モーメントは、回転数及び負荷によ
って変動するが、車両において使用頻度の多い回転数及
び負荷での二次の起振モーメントTは、二次の起振モー
メントのピーク値をT2 、クランク軸3の回転角速度を
ω、二次の起振モーメントの位相ずれ角度をθ2 とする
と、
【数2】 である。
【0009】これに対して、前記バランサ軸10に固着
するバランスウエイト13によるアンバランス量を(m
r/2l)rにすると、前記バランサ軸10の回転によ
って発生する遠心力Fvは、
するバランスウエイト13によるアンバランス量を(m
r/2l)rにすると、前記バランサ軸10の回転によ
って発生する遠心力Fvは、
【数3】 になる。
【0010】前記「数1」における起振力F2 と、前記
「数3」の遠心力Fvによってトルクロール軸芯5に対
して作用する起振力のうち上下方向の成分Fv1 とを合
成すると、
「数3」の遠心力Fvによってトルクロール軸芯5に対
して作用する起振力のうち上下方向の成分Fv1 とを合
成すると、
【数4】 になり、また、前記バランサ軸10の回転によってトル
クロール軸芯5に対して作用する起振力のうち左右方向
の成分Fv2 は
クロール軸芯5に対して作用する起振力のうち左右方向
の成分Fv2 は
【数5】 になる。そこで、前記「数4」と「数5」とを合成すれ
ば、
ば、
【数6】 になるから、前記直列4気筒内燃機関2における上下方
向の二次の起振力を、前記のようにバランスウエイト1
3を備えた一本のバランサ軸10を設けたことによっ
て、前記「数1」の場合、つまり、前記バランサ軸10
を設けていない場合の半分に低減した大きさの力の遠心
力に変えることができる。
向の二次の起振力を、前記のようにバランスウエイト1
3を備えた一本のバランサ軸10を設けたことによっ
て、前記「数1」の場合、つまり、前記バランサ軸10
を設けていない場合の半分に低減した大きさの力の遠心
力に変えることができる。
【0011】一方、前記バランサ軸10の軸芯からトル
クロール軸芯5までの距離をLとすると、前記バランサ
軸10の回転により、前記トルクロール軸芯5を中心に
発生する起振モーメントは、
クロール軸芯5までの距離をLとすると、前記バランサ
軸10の回転により、前記トルクロール軸芯5を中心に
発生する起振モーメントは、
【数7】 になるから、この「数7」と、前記「数2」とを合成す
ると、
ると、
【数8】 になる。この場合において、前記バランサ軸10の軸芯
と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14を、前記各気
筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリンダボア6の軸
線6aに対して直角に交わる直交線15に対して、前記
爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ角度
θ2 と等しい角度2αだけ傾斜したことにより、θ2 =
2αであるから、前記「数8」は、
と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14を、前記各気
筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリンダボア6の軸
線6aに対して直角に交わる直交線15に対して、前記
爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ角度
θ2 と等しい角度2αだけ傾斜したことにより、θ2 =
2αであるから、前記「数8」は、
【数9】 になる。ここにおいて、Lは、
【数10】 であるから、前記「数9」中における
【数11】 の項が、使用頻度の多い回転数及び負荷域において零に
なるように、前記バランサ軸10の軸芯からトルクロー
ル軸芯5までの距離Lを設定することにより、爆発によ
る二次の起振モーメントを、使用頻度の多い回転数及び
負荷域において零にすれば、二次の起振モーメントを、
内燃機関2の広い運転域について低減することができる
のである。
なるように、前記バランサ軸10の軸芯からトルクロー
ル軸芯5までの距離Lを設定することにより、爆発によ
る二次の起振モーメントを、使用頻度の多い回転数及び
負荷域において零にすれば、二次の起振モーメントを、
内燃機関2の広い運転域について低減することができる
のである。
【0012】
【発明の作用・効果】このように、本発明によると、直
列4気筒内燃機関における往復運動質量による上下方向
の二次の起振力、及び爆発による二次の起振モーメント
を、偏芯型のバランスウエイトを備えた一本のバランサ
軸を設けることによって、確実に低減することができ、
換言すると、往復運動質量による上下方向の二次の起振
力及び爆発による二次の起振モーメントを低減するに際
して、一本のバランサ軸を設けるだけで良いから、前記
した従来のもののように、内燃機関の横幅寸法及び重量
が大幅に増大することを防止でき、クランク軸からバラ
ンサ軸への動力伝達機構も一つで済み内燃機関の構造を
簡単化できるから、内燃機関の小型・軽量化を達成でき
る効果を有する。
列4気筒内燃機関における往復運動質量による上下方向
の二次の起振力、及び爆発による二次の起振モーメント
を、偏芯型のバランスウエイトを備えた一本のバランサ
軸を設けることによって、確実に低減することができ、
換言すると、往復運動質量による上下方向の二次の起振
力及び爆発による二次の起振モーメントを低減するに際
して、一本のバランサ軸を設けるだけで良いから、前記
した従来のもののように、内燃機関の横幅寸法及び重量
が大幅に増大することを防止でき、クランク軸からバラ
ンサ軸への動力伝達機構も一つで済み内燃機関の構造を
簡単化できるから、内燃機関の小型・軽量化を達成でき
る効果を有する。
【図1】内燃機関をクランク軸の軸線方向から見たとき
の正面図である。
の正面図である。
【図2】全体の概要を示す斜視図である。
【図3】図2のIII −III 視断面図である。
1 車体フレーム 2 直列4気筒内燃機関 A1 ,A2 ,A3 ,A4 気筒 3 クランク軸 4 弾性体製エンジンマウント 5 トルクロール軸芯 6 シリンダボア 6a シリンダボアの軸線 7 ピストン 8 クランクピン 9 コンロッド 10 バランサ軸 13 バランスウエイト 14 バランサ軸の軸芯とトルクロール軸芯と
を結ぶ線 15 直交線
を結ぶ線 15 直交線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−96733(JP,A) 特開 昭59−133845(JP,A) 特開 昭57−69137(JP,A) 特開 昭56−46140(JP,A) 特開 昭53−65509(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16F 15/26 F02B 77/00
Claims (1)
- 【請求項1】車両における車体フレームに対して、弾性
体製エンジンマウントを介してトルクロール軸芯を中心
にローリング可能に搭載して成る直列4気筒内燃機関に
おいて、そのクランク軸からの動力伝達によってクラン
ク軸の回転方向と逆方向に二倍の回転速度で回転するよ
うにした一本のバランサ軸を、前記クランク軸と平行に
配設し、該バランサ軸に、偏芯型のバランスウエイト
を、各気筒のピストンが上死点にあるとき当該偏芯型バ
ランスウエイトが下向きとなるような位相にして設ける
一方、内燃機関をクランク軸の軸線方向から見て、前記
バランサ軸の軸芯と前記トルクロール軸芯とを結ぶ線
を、シリンダボアの軸線と直角に交わる直交線に対し
て、爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ
角度と等しい角度だけ傾斜したことを特徴とする車両用
直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6841791A JP2954375B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6841791A JP2954375B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04307145A JPH04307145A (ja) | 1992-10-29 |
JP2954375B2 true JP2954375B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=13373090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6841791A Expired - Fee Related JP2954375B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2954375B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19714555C2 (de) * | 1997-04-09 | 2001-06-21 | Wacker Werke Kg | Arbeitsgerät, insbesondere Stampfgerät zur Bodenverdichtung oder Hammer |
CA2584988C (en) | 2004-11-08 | 2010-08-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Engine vibration elimination system and variable stroke characteristic engine |
JP2009257360A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジン及びそれを備えた車両 |
US10514081B2 (en) * | 2016-05-17 | 2019-12-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Balance device for internal combustion engine |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP6841791A patent/JP2954375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04307145A (ja) | 1992-10-29 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |