JPH0110512Y2 - - Google Patents

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JPH0110512Y2
JPH0110512Y2 JP12976280U JP12976280U JPH0110512Y2 JP H0110512 Y2 JPH0110512 Y2 JP H0110512Y2 JP 12976280 U JP12976280 U JP 12976280U JP 12976280 U JP12976280 U JP 12976280U JP H0110512 Y2 JPH0110512 Y2 JP H0110512Y2
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crankshaft
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【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、1気筒または2気筒360゜クランク配
置の往復動内燃機関のバランサ装置に関し、詳し
くは1対のバランサによつて、1次のみならず2
次以上の往復動慣性力とローリングモーメントと
を同時に消去するためのバランサ装置に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a balancer device for a reciprocating internal combustion engine with a one-cylinder or two-cylinder 360° crank arrangement. Narai 2
The present invention relates to a balancer device for simultaneously eliminating reciprocating inertia force and rolling moment.

〔従来の技術とその課題〕[Conventional technology and its issues]

一般に、例えば1気筒の内燃機関においては1
次および2次以上の往復動慣性力が存在し、この
1次の往復動慣性力は1組のバランサ装置によつ
て容易に消去できるが、2次以上の往復動慣性力
はこの一組のバランサ装置によつては消去でき
ず、クランク軸回転速度の2倍の他の1組のバラ
ンサ装置で消去する構成とするので、内燃機関を
複雑化している。
Generally, for example, in a one-cylinder internal combustion engine, 1
There are reciprocating inertia forces of the second order and higher order, and this first order reciprocating inertia force can be easily canceled by a set of balancer devices, but the reciprocating inertia force of second order and higher orders is eliminated by this set of reciprocating inertia forces. The internal combustion engine is complicated because it cannot be erased by one balancer device and is erased by another set of balancer devices whose speed is twice the rotational speed of the crankshaft.

そのため、本考案者らは、クランク軸が一定回
転速度において、バランサ軸を任意の非等回転角
速度とすれば、バランサウエイトの遠心力が経時
的に任意の大きさに変更できることに着目して、
1組のバランサ装置でもつて、1次のみならず2
次以上の往復動慣性力または往復動慣性偶力を消
去できるバランサ装置を提案した。すなわち、1
組のバランサ装置におけるバランサ軸を、非円形
の歯車の噛合せにより、等速回転するクランク軸
に対し、非等速回転角速度に回転させるバランサ
装置を提案した(実開昭52−77302号(実公昭61
−2838号)公報参照)。
Therefore, the present inventors focused on the fact that when the crankshaft has a constant rotational speed and the balancer shaft has an arbitrary unequal rotational angular velocity, the centrifugal force of the balancer weight can be changed to an arbitrary magnitude over time.
Even with one set of balancer devices, not only the primary but also the secondary
We have proposed a balancer device that can eliminate reciprocating inertia forces or reciprocating inertia couples of: That is, 1
We proposed a balancer device in which the balancer shaft of a set of balancer devices is rotated at a non-uniform rotational angular velocity with respect to a crankshaft rotating at a constant speed by meshing non-circular gears (Utility Model Application Publication No. 77302/1983). Kosho 61
-2838) (see publication).

一方、1気筒または2気筒360゜クランク配置の
往復動内燃機関には、周知のように、ピストンな
どの往復動直線運動により、理論的には1次およ
び2次以上の往復動慣性力が発生し、かかる直線
運動によつてはこれ以外の振動は発生しない。し
たがつて、かかる機関ではこれらの往復動慣性力
さえ消去すればよいことになつている。
On the other hand, as is well known, in a reciprocating internal combustion engine with a one-cylinder or two-cylinder 360° crank arrangement, primary and secondary reciprocating inertia forces are theoretically generated due to the reciprocating linear motion of pistons, etc. However, such linear motion does not generate any other vibrations. Therefore, in such an engine, it is only necessary to eliminate these reciprocating inertia forces.

しかしながら、かかる機関を含め一般の往復動
内燃機関は、ガス圧が爆発工程で最高となること
から、当然トルク変動が発生し、このトルク変動
によるピストン側圧が変動し、これが振動起源力
となる、いわゆるローリングモーメントが発生す
る。かかるローリングモーメントは機関の使用状
態によつては、振動源として大きく作用する場合
がある。
However, in general reciprocating internal combustion engines, including such engines, since the gas pressure is at its highest during the explosion process, torque fluctuations naturally occur, and this torque fluctuation causes the piston side pressure to fluctuate, which becomes a vibration originating force. A so-called rolling moment occurs. Such a rolling moment may act as a significant source of vibration depending on the usage conditions of the engine.

そして、かかる1気筒または2気筒360゜クラン
ク配置の往復動内燃機関に発生する1次および2
次以上の往復動慣性力と、かかるローリングモー
メントとに対し、前掲の公報記載のバランサ装置
では、両者を同時に消去することができない。
The primary and secondary internal combustion engines generated in such a one-cylinder or two-cylinder 360° crank arrangement reciprocating internal combustion engine
The balancer device described in the above-mentioned publication cannot eliminate both the reciprocating inertia force and the rolling moment at the same time.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そこで本考案は、前掲公報に記載されたバラン
サ装置を、1気筒または2気筒360゜クランク配置
の往復動内燃機関に組込むことにより構造を簡単
化する目的と、前記ローリングモーメントも同時
に消去しようとする目的とを同時に達成しようと
して案出されたもので、その要旨とするところ
は、内燃機関の往復動慣性力消去用の互いに反対
方向に回転する1対のバランサウエイトを、ピス
トンの軸線方向に対し両側で、かつ、反ピストン
側にクランク軸の中心より距離を異ならしめた位
置にそれぞれ配置し、該クランク軸の回転を前記
バランサウエイト用の軸に角速度を変化させて連
動させた1気筒または2気筒360゜クランク配置の
内燃機関のバランサ装置にある。
Therefore, the present invention aims to simplify the structure by incorporating the balancer device described in the above-mentioned publication into a reciprocating internal combustion engine with a one- or two-cylinder 360° crank arrangement, and also to eliminate the rolling moment at the same time. It was devised to simultaneously achieve these objectives, and its gist is that a pair of balance weights that rotate in opposite directions are used to eliminate the reciprocating inertia of an internal combustion engine, relative to the axial direction of the piston. One or two cylinders are arranged on both sides and at different distances from the center of the crankshaft on the side opposite to the piston, and the rotation of the crankshaft is linked to the shaft for the balancer weight by changing the angular velocity. It is found in the balancer device of an internal combustion engine with a cylinder 360° crank arrangement.

〔実施例〕〔Example〕

本考案の構成を作用とともに、添付図面に示す
実施例にしたがつて詳細に述べる。
The structure and operation of the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

図の往復動内燃機関は1気筒機関を示すが、1
はクランク軸、2a,2bはこれと別体に設けた
バランサ軸、3a,3bはこのバランサ軸2a,
2bに取付けたバランサウエイトを示す。
Although the reciprocating internal combustion engine in the figure shows a one-cylinder engine,
is a crankshaft, 2a and 2b are balancer shafts provided separately from this, and 3a and 3b are balancer shafts 2a and 2b, respectively.
The balance weight attached to 2b is shown.

そして、4はクランク軸1に取付けた駆動歯車
で、その構造は、後記の説明にあるように、近似
楕円形をなしている。5は一方のバランサ軸2a
に取付けた被動歯車であつて、その構造も、後記
の説明にあるように、近似楕円形を形成してお
り、前記駆動歯車4と噛合している。またバラン
サウエイト3a,3bは、バランサ軸2a,2b
によつて互いに反対方向に同速で回転するように
なつている。なお、7はクランクピンの回転円を
示す。
Reference numeral 4 denotes a drive gear attached to the crankshaft 1, and its structure is approximately elliptical, as will be explained later. 5 is one balancer shaft 2a
The driven gear is attached to the drive gear 4, and its structure, as explained later, has an approximate elliptical shape and meshes with the drive gear 4. In addition, the balancer weights 3a, 3b are connected to the balancer shafts 2a, 2b.
This allows them to rotate in opposite directions at the same speed. Note that 7 indicates the rotation circle of the crank pin.

〔1次および2次以上の往復動慣性力の消去〕 さて、ピストン6などの往復動によつて生じる
機関の往復動慣性力FHは、次の式で表わされる。
[Elimination of primary and secondary or higher order reciprocating inertia forces] Now, the reciprocating inertia force F H of the engine caused by the reciprocating motion of the piston 6 etc. is expressed by the following equation.

FH=WH/g・R・ωA 2・{cos(β+θA)+Q2
cos2(β+θA)}…(1) ここで、WH:往復運動部重量 R:クランク半径 ωA:クランク軸1の角速度 θA:クランク軸1の回転角度 Q2:クランク軸により決まる定数で Q2=1/λ,λ=L/R で表される。
F H = W H /g・R・ω A 2・{cos(β+θA)+Q 2
cos2 (β+θ A )}...(1) Where, W H : Weight of reciprocating part R : Crank radius ω A : Angular velocity of crankshaft 1 θ A : Rotation angle of crankshaft 1 Q 2 : Constant determined by the crankshaft It is expressed as Q 2 =1/λ, λ=L/R.

L:連接棒の長さ β:クランク軸により決まる角度 g:重量の加速度 なお、上式においては4次以上の高次の慣性力
は省略してある。
L: Length of the connecting rod β: Angle determined by the crankshaft g: Acceleration of weight In the above equation, higher-order inertial forces of the fourth order or higher are omitted.

また、バランサウエイト3a,3bによるピス
トン軸線、すなわちx軸方向の慣性力FBは、次
の式で表される。
Further, the inertia force F B in the piston axis, that is, the x-axis direction, due to the balance weights 3a and 3b is expressed by the following equation.

FB=2WB/g・RB・ωB 2・sinθB …(2) ここで、ωB:バランサ軸2a,2bの角速度 WB:バランサウエイト3aまたは3b1
個当りの不釣合い重量 RB:バランサウエイト3aの回転半径 θB:バランサ軸2a,2bの回転角度 そこで、(1)式と(2)式とを釣合わせるにはFH
FBであることが必要であるから、次の式が成立
する。
F B =2W B /g・R B・ω B 2・sinθ B …(2) Here, ω B : Angular velocity of balancer shafts 2a, 2b W B : Balancer weight 3a or 3b1
Unbalanced weight per piece R B : Rotation radius of balancer weight 3a θ B : Rotation angle of balancer shafts 2a, 2b Therefore, in order to balance equations (1) and (2), F H =
Since it is necessary that F B , the following formula holds true.

WH/g・R・ωA 2・{cos(β+θA)+Q2cos2(β+
θA)+}=2WB/g・RB・ωB 2・sinθB…(3) ここでR=RBとすれば、 ωA 2・{cos(β+θA)+Q2cos2θ(β+θA)}=2
WB/WH・ωB 2・sinθB また、Wγ=2WB/WHとすると、 ωB 2/ωA 2=cos(β+θA)+Q2cos2θ(β+θA
/WγsinθB ここで、ωA=dθA/dt,ωB=dθB/dtであるから また、 Wγ=(dθA/dθB2cos(β+θA)+Q2cos2θ(β
+θA)/sinθB 次に、駆動歯車4のピツチ半径をγA、被動歯車
5のピツチ半径をγB、駆動歯車4と被動歯車5の
中心距離をlとすると、 γA=f(θA) γB=f(θB) γA+γB=l …(5) の関係があるから、(5)式と(4)式とを満足するよう
に駆動歯車4および被動歯車5のピツチプロフイ
ルを決定すれば、1次および2次以上の往復動慣
性力を同時に消去することができる。その結果、
これらの歯車4,5は試算すると、図示のような
近似楕円形であることが判明した。
W H /g・R・ω A 2・{cos(β+θA)+Q 2 cos2(β+
θA)+}=2W B /g・R B・ω B 2・sinθ B …(3) Here, if R=R B , ω A 2・{cos(β+θ A )+Q 2 cos2θ(β+θ A ) }=2
W B /W H・ω B 2・sinθ BAlso , if Wγ=2W B /W H , ω B 2A 2 = cos(β+θ A )+Q 2 cos2θ(β+θ A )
/Wγsinθ B Here, since ω A = dθ A /dt, ω B = dθ B /dt, Also, Wγ=(dθ A /dθ B ) 2 cos(β+θ A )+Q 2 cos2θ(β
A )/sinθ B Next, if the pitch radius of the driving gear 4 is γ A , the pitch radius of the driven gear 5 is γ B , and the center distance between the driving gear 4 and the driven gear 5 is l, then γ A = f(θ A ) γ B = f (θ B ) γ A + γ B = l ...Since the relationship is (5), the pitch of the driving gear 4 and the driven gear 5 is adjusted so as to satisfy the equations (5) and (4). Once the profile is determined, primary and secondary or higher reciprocating inertia forces can be eliminated at the same time. the result,
A trial calculation revealed that these gears 4 and 5 have an approximate elliptical shape as shown in the figure.

〔ローリングモーメントの消去〕[Elimination of rolling moment]

次に、ローリングモーメントの消去について述
べれば、回転トルク変動に伴うピストン6の側圧
による振動起振力となるローリングモーメントを
消去するには、次のように構成する。すなわち、
バランサウエイト3a,3bの位置を、クランク
軸1の中心点より、ピストン軸線、すなわちX軸
方向にl1,l2の位置とし、この位置l1,l2の値を以
下の計算式(6),(7)により算定すれば、ローリング
モーメントが消去できるのである。
Next, talking about eliminating the rolling moment, the following configuration is used to eliminate the rolling moment that is a vibration-exciting force due to the side pressure of the piston 6 due to fluctuations in rotational torque. That is,
The positions of the balancer weights 3a and 3b are l 1 and l 2 from the center point of the crankshaft 1 in the piston axis, that is, the X-axis direction, and the values of these positions l 1 and l 2 are calculated using the following formula (6 ) and (7), the rolling moment can be eliminated.

すなわち、周知のように回転トルクTrは、慣
性トルクとガス圧トルクとの合成であるから、当
然次の式が成立する。
That is, as is well known, since the rotation torque Tr is a combination of inertia torque and gas pressure torque, the following equation naturally holds true.

Tr=a0h=∞h=1 √′2h 2sin(hθA+eh) …(6) ここで、 a0:平均トルク a′h,bh:h次(合成)トルクハーモニツク係
数 すなわち、 bh=ガス圧トルクハーモニツク係数と同じ a′h=慣性トルクとガス圧トルクの同次数の係
数を加えたもの θA:クランク回転角度 eh:位相角=tan-1bh/a′h そこで、かかる回転トルクTrを、2個のバラ
ンサウエイト3a,3bの位置l1,l2を利用して
近似に釣合わせようとすると次の(7)式が成立する
から、 h=∞ 〓 〓h=1 √′h 2h 2sin(hθA+eh)WB/g・RB・{ω
B2(l1−l2)・sinθB…(7) そこで、この(7)式を満足するよう、位置l1,l2
を算出し、その位置に3a,3bを設置すれば、
近似的に回転トルク、つまりローリングモーメン
トを釣合わすことができる。
Tr=a 0 + h=∞h=1 √′ 2 + h 2 sin (hθ A +eh) …(6) Here, a 0 : Average torque a′ h , b h : h-order (synthetic) torque harmonization b h = Same as gas pressure torque harmonic coefficient a′ h = Addition of coefficients of the same order of inertia torque and gas pressure torque θ A : Crank rotation angle e h : Phase angle = tan -1 b h /a' h Therefore, if we try to approximately balance the rotational torque Tr using the positions l 1 and l 2 of the two balancer weights 3a and 3b, the following equation (7) holds, so h=∞ 〓 〓 h=1 √′ h 2 + h 2 sin(hθ A +e h ) W B /g・R B・{ω
B } 2 (l 1 −l 2 )・sinθ B …(7) Therefore, in order to satisfy this equation (7), the positions l 1 , l 2
If you calculate and install 3a and 3b at that position,
It is possible to approximately balance the rotational torque, that is, the rolling moment.

なお、以上の説明は1気筒の計算例について述
べたが、2気筒360゜クランク配置についても、同
様にして、2次以上の往復動慣性力の消去とロー
リングモーメントも概略消去を行うことができ
る。
The above explanation is based on a calculation example for one cylinder, but for a two-cylinder 360° crank arrangement, the reciprocating inertia of secondary and higher orders and the rolling moment can also be roughly eliminated in the same way. .

〔考案の効果〕 本考案によれば、 適宜一定回転するクランク軸の回転を、バラ
ンサウエイト用の軸に角速度を変化させて連動
させたので、バランサウエイト用の軸が最小本
数で1次および2次以上の往復動慣性力を消去
することができることから、構造簡単で機関が
コンパクトに構成でき、しかも振動の少ない機
関を提供することができる。
[Effects of the invention] According to the invention, since the rotation of the crankshaft, which rotates at an appropriate constant rate, is linked to the shaft for the balance weight by changing the angular velocity, the shaft for the balance weight can be used for primary and secondary rotation with a minimum number of shafts. Since it is possible to eliminate the reciprocating inertia force greater than or equal to the following, it is possible to provide an engine with a simple structure, a compact structure, and less vibration.

1対のバランサウエイトの位置をクランク軸
の中心より反ピストン側に距離を異ならしめて
配置するので、その位置の利用だけで、ローリ
ングモーメントも略消去することができ、ひい
ては1気筒または2気筒360゜クランク配置の内
燃機関にとつて、全ての振動を抑制することが
できる。
Since the pair of balance weights are placed at different distances from the center of the crankshaft on the opposite side of the piston, just by using these positions, rolling moments can be almost eliminated, and one or two cylinders can be rotated 360°. For internal combustion engines with a crank arrangement, all vibrations can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本考案の実施例の説明図である。 2a,2b……バランサ軸、l1,l2……バラン
サウエイト3a,3bの位置。
The drawings are explanatory diagrams of embodiments of the present invention. 2a, 2b...Balancer shaft, l1 , l2 ...Positions of balancer weights 3a, 3b.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 内燃機関の往復動慣性力消去用の互いに反対方
向に回転する1対のバランサウエイトを、ピスト
ンの軸線方向に対し両側で、かつ、反ピストン側
にクランク軸の中心より距離を異ならしめた位置
にそれぞれ配置し、該クランク軸の回転を前記バ
ランサウエイト用の軸に角速度を変化させて連動
させた1気筒または2気筒360゜クランク配置の内
燃機関のバランサ装置。
A pair of balancer weights that rotate in opposite directions to eliminate the reciprocating inertia force of the internal combustion engine are placed on both sides of the piston axis and at different distances from the center of the crankshaft on the opposite side of the piston. A balancer device for an internal combustion engine with a one-cylinder or two-cylinder 360° crank arrangement, in which the rotation of the crankshaft is linked to the balance weight shaft by changing the angular velocity.
JP12976280U 1980-09-10 1980-09-10 Expired JPH0110512Y2 (en)

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