JP6621268B2 - エンジン及び鞍乗型車両 - Google Patents
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Description
エンジン14は、単気筒エンジンである。そのため、ピストン・クランク機構32の往復運動質量による1次慣性力が、主な加振力となる。
a)バランサ機構34の慣性力と釣り合って偶力を形成する回転成分(F・kB)
b)当該偶力による加速度を位置P1で打ち消すための往復成分(F・σ)
条件2:上記の回転成分の大きさと往復成分の大きさとが、上記の式(数11)を満たす。
条件3:偶力の大きさと往復成分の大きさとが同じ位相を有する。
条件4:往復成分は、重心Gと位置P1とを結ぶ直線に対して直交し、且つ、偶力による加速度を打ち消す方向に作用する。
上記の説明では、ピストン側圧による1次慣性偶力の影響を考慮していない。ここで、ピストン側圧とは、ピストン・クランク機構32の動作に伴ってピストン38がシリンダ36に及ぼす力のことである。ピストン側圧による1次慣性偶力とは、ピストン側圧による加振モーメントの1次成分のことである。以下の説明では、ピストン側圧による1次慣性偶力の影響を考慮する。
第1の実施の形態では、エンジン14がピボット軸30を介して車体フレーム12に直接取り付けられていたが、例えば、図19に示すように、リンク機構50を介して、エンジン14が車体フレーム12に取り付けられていてもよい。この場合、エンジン14のケース28に形成された孔28Aには、リンク機構50が有する軸50Aが挿通される。
図20を参照しながら、本発明の第2の実施の形態によるエンジンで採用されるバランサ機構60について説明する。図20は、バランサ機構60と、ピストン・クランク機構32との関係を示す概念図である。
第2の実施の形態では、バランサ軸64がクランクシャフト42と逆方向に回転していたが、例えば、バランサ軸64はクランクシャフト42と同じ方向に回転してもよい。例えば、チェーンを介して、クランクシャフト42の回転がバランサ軸64に伝達されることにより、バランサ軸54がクランクシャフト42と同じ方向に回転する。バランサ軸64がクランクシャフト42と同じ方向に回転する場合、クランクバランサ42Aは任意の大きさ及び位相に設定される。以下、クランクバランサ42Aが設けられていない場合(クランクバランサ42Aが0%の場合)について説明する。なお、クランクバランサ42Aが設けられていない場合、1次慣性力Fのベクトルが描く軌跡は、円ではなく、シリンダ軸線と平行な直線になる。
12 車体フレーム
14 エンジン
30 ピボット軸
32 ピストン・クランク機構(動力変換機構)
34 バランサ機構
36 シリンダ
38 ピストン
40 コンロッド
42 クランクシャフト
42A クランクバランサ
46 クランクピン
48 バランサ軸
48A バランサ
50 リンク機構
60 バランサ機構
62 バランサ軸
62A バランサ
64 バランサ軸
64A バランサ
L1 シリンダ軸線
Claims (6)
- クランクシャフトと、シリンダ内に配置されたピストンとを含み、前記ピストンの前記シリンダ内での往復運動を前記クランクシャフトの回転運動に変換する運動変換機構と、
前記運動変換機構の動作に伴って発生する振動を低減するバランサ機構とを備えるエンジンであって、
前記クランクシャフトの軸方向から見て、前記クランクシャフトの軸心は、前記シリンダが有するシリンダ軸線上にはなく、
前記運動変換機構では、前記ピストンが上死点から下死点まで移動するときの前記クランクシャフトの回転角度が、前記ピストンが下死点から上死点まで移動するときの前記クランクシャフトの回転角度よりも大きくなっており、
前記バランサ機構は、
前記クランクシャフトと平行に配置され、前記クランクシャフトが回転する方向とは反対の方向に、前記クランクシャフトと同じ速さで回転する第1バランサ軸を含み、
前記第1バランサ軸は、
前記クランクシャフトの軸方向から見た場合に、前記シリンダ軸線に対して、前記クランクシャフトとは反対側に位置し、
前記エンジンは、車両が有する車体フレームに対して揺動可能に配置され、
前記エンジンには、前記車体フレームに設けられたピボット軸が挿入される孔が形成されており、
前記エンジンの瞬間回転中心は、前記孔が形成された位置に設定されており、
前記バランサ機構は、1軸式のバランサ機構であり、
前記運動変換機構は、
クランクシャフトに設けられ、前記クランクシャフトの回転に伴って慣性力を発生させるクランクバランサを含み、
前記第1バランサ軸は、
前記第1バランサ軸の回転に伴って慣性力を発生させるバランサを含み、
前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分は、
前記ピストンを含む往復運動質量による慣性力の1次成分と、
前記クランクバランサによる慣性力とを含み、
前記往復運動質量による慣性力の1次成分の一部を前記クランクバランサによる慣性力の一部と組み合わせて前記クランクシャフトに作用する慣性力の1次成分の回転成分を生成し、生成した回転成分を前記バランサによる慣性力の一部と組み合わせることで偶力を発生させ、この偶力をピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分と釣り合わせることにより前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分を打ち消し、前記往復運動質量による慣性力の1次成分のうち前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分を打ち消した後の残りの成分(FIC)に対して、前記エンジンの瞬間回転中心が設定されており、
これにより、前記往復運動質量による慣性力の1次成分の一部と、前記クランクバランサによる慣性力の一部と、前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力の一部とを利用して、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する、エンジン。 - クランクシャフトと、シリンダ内に配置されたピストンとを含み、前記ピストンの前記シリンダ内での往復運動を前記クランクシャフトの回転運動に変換する運動変換機構と、
前記運動変換機構の動作に伴って発生する振動を低減するバランサ機構とを備えるエンジンであって、
前記クランクシャフトの軸方向から見て、前記クランクシャフトの軸心は、前記シリンダが有するシリンダ軸線上にはなく、
前記運動変換機構では、前記ピストンが上死点から下死点まで移動するときの前記クランクシャフトの回転角度が、前記ピストンが下死点から上死点まで移動するときの前記クランクシャフトの回転角度よりも大きくなっており、
前記バランサ機構は、
前記クランクシャフトと平行に配置され、前記クランクシャフトが回転する方向とは反対の方向に、前記クランクシャフトと同じ速さで回転する第1バランサ軸を含み、
前記第1バランサ軸は、
前記クランクシャフトの軸方向から見た場合に、前記シリンダ軸線に対して、前記クランクシャフトとは反対側に位置し、
前記エンジンは、リンク機構を介して、車両が有する車体フレームに配置され、
前記エンジンには、前記リンク機構に設けられた支持軸が挿入される孔が形成されており、
前記エンジンの瞬間回転中心は、前記孔が形成された位置に設定されており、
前記バランサ機構は、1軸式のバランサ機構であり、
前記運動変換機構は、
クランクシャフトに設けられ、前記クランクシャフトの回転に伴って慣性力を発生させるクランクバランサを含み、
前記第1バランサ軸は、
前記第1バランサ軸の回転に伴って慣性力を発生させるバランサを含み、
前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分は、
前記ピストンを含む往復運動質量による慣性力の1次成分と、
前記クランクバランサによる慣性力とを含み、
前記往復運動質量による慣性力の1次成分の一部を前記クランクバランサによる慣性力の一部と組み合わせて前記クランクシャフトに作用する慣性力の1次成分の回転成分を生成し、生成した回転成分を前記バランサによる慣性力の一部と組み合わせることで偶力を発生させ、この偶力をピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分と釣り合わせることにより前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分を打ち消し、前記往復運動質量による慣性力の1次成分のうち前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分を打ち消した後の残りの成分(FIC)に対して、前記エンジンの瞬間回転中心が設定されており、
これにより、前記往復運動質量による慣性力の1次成分の一部と、前記クランクバランサによる慣性力の一部と、前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力の一部とを利用して、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する、エンジン。 - 請求項1又は2に記載のエンジンであって、
前記運動変換機構は、さらに、
前記クランクシャフトと前記ピストンとを連結するコンロッドと、
前記クランクシャフトに設けられ、前記コンロッドを揺動可能に支持するクランクピンとを含み、
前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分をmr2ω2・AM・sin(θ+αM)で表し、
前記シリンダ軸線と平行に延び、且つ、前記クランクシャフトの軸心を通過する基準線と、前記クランクシャフトの回転に伴って前記クランクピンの軸芯が描く軌跡との交点のうち、前記ピストンに近いほうの交点上に、前記クランクピンの中心が位置する場合を基準位置とすると、
前記第1バランサ軸は、前記基準位置から前記クランクシャフトが回転する方向で、αM+150°+τ〜αM+210°+τの範囲内に配置され、
前記クランクバランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動の抑制に寄与する成分の大きさkM1は、以下の式(1)で表され、
前記クランクバランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動の抑制に寄与する成分の位相αM1は、以下の式(2)で表され、
前記バランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動の抑制に寄与する成分の位相αBM1は、以下の式(3)で表される、エンジン。
ただし、mは前記運動変換機構の往復運動質量を示し、rはクランク半径を示し、ωは前記クランクシャフトが回転するときの角速度を示し、AMは前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分の大きさを表し、αMはピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分の位相を示し、τは前記運動変換機構の往復運動質量による慣性力の1次成分の位相遅れを表し、LBは前記第1バランサ軸の軸心と前記クランクシャフトの軸心との距離を表す。 - 請求項1,2又は3に記載のエンジンであって、
前記往復運動質量による慣性力の1次成分の残りと、前記クランクバランサによる慣性力の残りと、前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力の残りとを利用して、前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分と前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力とに起因する偶力によって発生する振動を低減することにより、前記エンジンの瞬間回転中心を所定の位置に設定している、エンジン。 - 請求項4に記載のエンジンであって、
前記クランクバランサの大きさktotalは、以下の式(4)で表され、
前記クランクバランサの位相αtotalは、以下の式(5)で表され、
前記バランサの大きさkBtotalは、以下の式(6)で表され、
前記バランサの位相αBtotalは、以下の式(7)で表される、エンジン。
ただし、kM1は、前記クランクバランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する成分の大きさを示し、
αM1は、前記クランクバランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する成分の位相を示し、
kICは、前記クランクバランサのうち、前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分と前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力とに起因する偶力によって発生する振動を低減する成分の大きさを示し、
αICは、前記クランクバランサのうち、前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分と前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力とに起因する偶力によって発生する振動を低減する成分の位相を示し、
kBM1は、前記バランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する成分の大きさを示し、
αBM1は、前記バランサのうち、前記ピストン側圧に起因する慣性偶力の1次成分によって発生する振動を低減する成分の位相を示し、
kBICは、前記バランサのうち、前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分と前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力とに起因する偶力によって発生する振動を低減する成分の大きさを示し、
αBICは、前記バランサのうち、前記運動変換機構の動作に伴って発生する慣性力の1次成分と前記バランサ機構の動作に伴って発生する慣性力とに起因する偶力によって発生する振動を低減する成分の位相を示す。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載のエンジンを備える鞍乗型車両。
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