JPH0249422B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動二輪車用内燃機関詳しくはＶ型エ
ンジンのバランサ装置に関する。

（従来技術） 自動二輪車用の内燃機関は一般的に気筒内でピ
ストンが往復動するようになつているが、そのピ
ストンが往復動する際それに伴つて一次慣性力を
発生する。

この一次慣性力はピストンが連結されるクラン
ク軸に作用し、エンジン振動の原因となる。

一方、内燃機関において気筒がＶ型に配置され
た所謂Ｖ型エンジンがある。

Ｖ型エンジンは気筒の挾み角が90度であれば各
気筒のピストンの往復動に伴つて発生する一次慣
性力が互いに打ち消し合つて消去され、エンジン
振動が少ない。

ところが、気筒の挾み角が90度よりも小さいか
あるいは大きい場合は一次慣性力がそのまま残
り、エンジン振動が大きくなるという問題があ
る。

また、Ｖ型エンジンは各気筒のピストンとクラ
ンク軸とを連結するコネクテイングロツドがクラ
ンク軸において軸方向にオフセツトされるが、こ
のようにコネクテイングロツドがオフセツトされ
ると前記一次慣性力の発生に付随してクランク軸
に偶力が作用し、この偶力もまたエンジン振動の
原因となる。

しかして、上記一次慣性力を消去する手段とし
て従来クランク軸のクランクウエブにカウンタウ
エイトを設けているが、このカウンタウエイトだ
けでは不充分な場合が多い。

また、特に自動二輪車用の内燃機関において
は、エンジン本体周りの空間を有効に利用してエ
ンジンを極力コンパクト化することが望まれ、上
記したバランス装置を具備せしめるにしても無闇
に設けることはできない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は叙上事情に鑑みてなされたもので、簡
単で且つエンジンの大型化を招くことのない構造
により一次慣性力又は偶力を消去できるようにし
たＶ型エンジンのバランサ装置を提供することを
課題とする。

（課題を解決する為の手段） 上記した課題を解決する為に本願の自動二輪車
用バランサ装置は、前気筒と後気筒とを90度以外
の挾み角を介してＶ型に配置されると共に、それ
ら各気筒のピストンとクランク軸とを連結するコ
ネクテイングロツドがクランク軸において軸方向
にオフセツトされた自動二輪車用内燃機関におい
て、上記クランク軸に連繋して回転する１本の軸
部材を前気筒下方部におけるクランク軸の前方に
それと平行に配設し、該軸部材に、各気筒のピス
トンの往復動に伴つて発生する一次慣性力を消去
するウエイトまたはコネクテイングロツドがクラ
ンク軸にオフセツトされたことにより発生する偶
力を消去するウエイトを一体的に設け、該ウエイ
トの回転軌道の一端部をクランク軸に間隔を置い
て設けたカウンタウエイトが夫々に描く回転軌道
の間の空間内に入り込むように位置させ、且つ、
クランク軸と軸部材とを連繋する動力伝達歯車を
クランクケース側部の隔壁による軸受部よりも外
側に配設したものである。

（実施例） 本発明実施の一例を図面により説明すると、図
中Ａは自動二輪車用に搭載されるＶ型エンジン、
ｂはクランクケース、１はクランク軸、Z₁，Z₂は
コネクテイングロツド、３はピストンである。

上記エンジンＡは２つの気筒a₁，a₂が前後にＶ
型に配置され、それら前後気筒a₁，a₂の挾み角が
90度よりも小さく設定されている。

一方、上記クランク軸１はその中間部に２つの
クランクウエブ４，５が設けられ、それらクラン
クウエブ４，５がクランクピン６で連結されてい
る。

前記クランクウエブ４，５はクランクピン６と
クランク軸１の回転中心をはさんで反対側にカウ
ンタウエイト４ａ，５ａが設けられている。

このカウンタウエイト４ａ，５ａはその質量に
よつて後述する一次慣性力と反対方向の慣性力を
クランク軸１に作用させるようになつている。

一方、前記クランクピン６にはピストン３に連
結されたコネクテイングロツドZ₁，Z₂が連結さ
れ、それによつて各気筒a₁，a₂のピストン３とク
ランク軸１とが連結されるが、前記コネクテイン
グロツドZ₁，Z₂はクランク軸１即ちクランクピン
６において互いに干渉し合わないよう軸方向にオ
フセツトされる。

斯るエンジンＡはその駆動に伴つて各気筒a₁，
a₂内でピストン３が往復動しクランク軸１が回転
されるが、その際気筒a₁，a₂の挾み角が90度より
も小さいためピストン３の往復動に伴う一次慣性
力がクランク軸１に作用し、エンジン振動を引き
起す。

また、エンジンＡは各気筒a₁，a₂のピストン３
とクランク軸１とを連結するコネクテイングロツ
ドZ₁，Z₂がクランク軸１において軸方向にオフセ
ツトされているため、前記一次慣性力に付随して
クランク軸１に偶力が作用し、この偶力によつて
もエンジン振動が引き起される。

しかして、上記一次慣性力及び偶力を消去すべ
く、クランク軸１に対してそれら一次慣性力及び
偶力と反対方向の力をかけてバランスさせるバラ
ンサ装置が設けられる。

このバランサ装置はクランク軸１に連繋してそ
れと反対方向に回転する一本の軸部材即ちバラン
サ軸７と、該軸７の両側及び中間部に一体的に設
けられる３つのウエイト８，９，１０とからなつ
ている。

前記バランサ軸７はクランクケースｂ前部にお
いてクランク軸１の前方にそれと平行に配置さ
れ、歯車１１，１２を介してクランク軸１に連繋
され該軸１と反対方向に同速度で回転するように
なつている。

このバランサ軸７が配置されるクランクケース
ｂ前部は、該軸７を収容する収容部１３下方に連
なる壁面１４が後方へ窪まされ、それによつて形
成される窪み１５にエンジンＡの始動用モータ１
６が設置されている。

上記した様にバンサ軸７を前記筒下部における
クラクク軸１の前方にそれと平行に配置すると共
に、このバランサ軸７の収容部１３下の窪み１５
に始動用モータ１６を設置することにより、両者
７，１６を前傾する前気筒a₁下部に生じるデツト
スペース内に納めることができ、従つてバランサ
軸７及び始動用モータ１６の設置に伴うエンジン
Ａの大型化、詳しくはエンジンＡの前後長の増大
を防止し、コンパクト化を計ることができる。

バランサ軸７は各ウエイト８，９，１０の回動
に伴なつて軸受け部より内側が外周方向へ曲げら
れる様な変形力を受ける。

従つて、バランサ軸７の軸受部よりも内側に上
記歯車１１，１２を設けると両歯車１１，１２の
歯合精度を確保することができなくなり、歯合部
からの騒音が大きくなる等の不具合が生じること
になる。この為に、本願のエンジンＡではクラン
ク軸１とバランサ軸７との間を連繋する歯車１
１，１２をクランクケースｂ側部の隔壁による軸
受部よりも外側に配設し、これによつて上記不具
合を防止せしめている。

さらに、歯車１１，１２は隔壁よりも外側に取
付けられることにより、クランクケースｂを中央
から分割させなくともクランクケースｂの外側か
ら組付け・整備点検を容易に行なうことができる
利点がある。

また、上記窪み１５を構成する壁面１４は、ク
ランクケースｂ内においてその底部の潤滑油貯溜
部１７とバランサ軸７の収容部１３とを遮るよう
に張出しており、従つて前記貯溜部１７の潤滑油
が波立つて収容部１３側の油面が上昇しても壁面
１４によりその上昇が阻止され、収容部１３内へ
の潤滑油の侵入を防止することができる。

一方、上記ウエイト８，９，１０はバランサ軸
７を鍛造成形することによつて該軸７と同一体で
成形され、夫々かまぼこ状の形態とされている。

そのバランサ軸７中間部に設けられたウエイト
１０は前記一次慣性力を消去するもので、バラン
サ軸７においてその外周一半部に偏心して突設さ
れている。

また、上記ウエイト１０は、その回転軌道の後
端側が前記したカウンタウエイト４ａ，５ａが描
く両回転軌道の間の空間内に入り込むように位置
させてある。

これによつて、クランク軸とバランサ軸７との
軸間距離を短くすることができ、その分、エンジ
ンの前後方向の寸法を押えることができる。

また、バランサ軸７両側のウエイト８，９は前
記偶力を消去するもので、バランサ軸７の外周一
半部に夫々反対方向に偏心して逆向きに突設さ
れ、その突出方向が前記ウエイト１０と直交する
ようになつている。

しかして、斯るバランサ装置の作動を第４図乃
至第１３図に示す。

先ず、第４図乃至第９図は一次慣性力の消去を
示し、その第４図においては前気筒a₁のピストン
３が上死点直前に位置し、後気筒a₂のピストン３
が上死点直後に位置した状態となつている。

一次慣性力F₁，F₂はクランク回転角度に応じ
て刻々変化するものであり、その値は F₁＝Ｗ／ｇｒ・ω²・cos〔θ−β／２〕 F₂＝Ｗ／ｇｒ・ω²・cos〔θ＋β／２〕 Ｗ：１気筒あたりの往復重量 θ：クランク回転角度 β：気筒の挾み角（0゜＜β＜180゜β≠90゜） ｒ：クランク半径 ω：クランクの角速度 で表わされるので、この状態における各ピストン
３の一次慣性力F₁，F₂はβ＝0゜としてF₁＝Ｗ／ｇ ｒ・ω²・cos θ−β／２＝F₂となり夫々上向きに作 用するが、その慣性力F₁，F₂のＸ軸方向成分
F_1X，F_2Xはその反対方向に作用して互いに打ち消
し合う。

従つて、クランク軸１には一次慣性力F₁，F₂
のＹ軸方向成分F_1Y，F_2Yが合力F₅として作用す
る。

即ち、 F_1Y＝Ｗ／ｇ・rω²・cos〔−β／２〕×cosβ／２ ＝Ｗ／ｇ・rω²・cos²β／２ F_2Y＝Ｗ／ｇ・rω²・cos〔−β／２〕×cosβ／２ ＝Ｗ／ｇ・rω²・cos²β／２ F₃＝2cos²β／２・Ｗ／ｇ・ｒ・ω²である。

一方、これに対してバランサ軸７中間部のウエ
イト１０とクランクウエブ４，５のカウンタウエ
イト４ａ，５ａは、バランサ軸７及びクランク軸
１において鉛直下方に突出するよう位置してお
り、それぞれＹ軸方向下向きの慣性力F₃，F₄を
作用させる。

これら慣性力F₃，F₄は回転速度が一定であれ
ば、その大きさは常に一定であり、本実施例で
は、このうちの慣性力F₄が１気筒あたりの往復
重量による上：下死点での慣性力すなわち、
Ｗ／ｇ・ｒ・ω²と等しくなるよう設定してある。

又、F₃はF₃＋F₄＝F₅となるよう F₃＝F₅−F₄ ＝（2cos₂β／２−１）Ｗ／ｇ・ｒ・ω² ＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cosβ に設定している。

しかして、この慣性力F₃，F₄により前記一次
慣性力F₁，F₂の合力F₅がバランスされて消去さ
れる。

次に、第５図は第４図の状態から前気筒a₁のピ
ストン３が上死点に位置するまでクランク軸１が
矢印方向にθ＝β／２だけ回動した状態を示す。

この状態ではピストン３の一次慣性力F₁，F₂
はそれぞれ上向きに作用しており、F₁＝Ｗ／ｇ・ ｒ・ω²，F₂＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cosβである。

これに対してカウンタウエイト４ａ，５ａはク
ランク軸１から前記筒a₁の軸線と同方向下向きに
突出するよう位置し、ウエイト１０はバランサ軸
１０から後気筒a₂の軸線と同方向下向きに突出す
るよう位置している。

従つて、前気筒a₁のピストン３の一次慣性力F₁
はカウンタウエイト４ａ，５ａの慣性力F₄＝
Ｗ／ｇ・ｒ・ω²とバランスして消去され、後気筒a₂ のピストン３の一次慣性力F₂はウエイト１０の
慣性力F₃＝Ｗ／ｇrω²cosβとバランスして消去され る。

次に、第６図は各気筒a₁，a₂のピストン３が下
降行程にあり、クランク軸１が第４図の状態から
矢印方向へ90度回動した状態を示す。

この状態では前気筒a₁のピストン３の一次慣性
力F₁＝Ｗ／ｇ・rω²・cos〔２／π−β／２〕＝Ｗ／ｇ
・rω²・ sinβ／２が上向きに作用し、後気筒a₂のピストン３ の一次慣性力F₂＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cos〔２／π＋β／
２〕 ＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・sinβ／２が下向きに作用するが、 それら一次慣性力F₁，F₂のＹ軸方向成分F_1Y，F_2Y
は互いに逆方向に作用して打ち消し合う。

従つて、クランク軸１には一次慣性力F₁，F₂
のＸ軸方向成分F_1X，F_2Xが合力F₅として作用す
る。すなわち F₅＝Ｗ／ｇrω²sinβ／２cos〔２／π−β／２〕−Ｗ／
ｇ・ｒ・ω²・sinβ・cos〔２／π＋β／２〕 ＝２・Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・sin²β／２＝Ｗ／ｇ・ｒ・
ω²（１−cosβ） である。

一方、これに対してウエイト１０とカウンタウ
エイト４ａ，５ａは、バランサ軸７及びクランク
軸１において夫々水平方向逆向きに突出するよう
位置し、Ｘ軸方向の慣性力F₃，F₄を反対方向に
作用させる。

しかして、上記カウンタウエイト４ａ，５ａの
慣性力F₄＝Ｗ／ｇｒ・ω²によつてウエイト１０の慣 性力F₃及び一次慣性力F₁，F₂の合力F₅の和F₃＋
F₅＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cosβ＋Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・（１
− cosβ）＝Ｗ／ｇ・rω²がバランスされて消去される。

次に、第７図は第６図の状態から後気筒a₂のピ
ストン３が下死点に位置するまでクランク軸１が
回動した状態を示す。

この状態では各気筒a₁，a₂のピストン３の一次
慣性力F₁，F₂が下向きに作用しており、θ＝π
−β／２とすればF₁＝Ｗ／ｇｒ・ω²cos〔π−β／２−
β／２〕 ＝−Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cosβ，F₂＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・c
os 〔π−β／２＋β／２〕＝−Ｗ／ｇ・ｒ・ω²である。

これに対してウエイト１０はバランサ軸７にお
いて前気筒a₁の軸線と同方向上向きに突出するよ
う位置し、カウンタウエイト４ａ，５ａはクラン
ク軸１において後気筒a₂の軸線と同方向上向きに
突出するよう位置している。

従つて、前気筒a₁のピストン３の一次慣性力F₁
がウエイト１０の慣性力F₃＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²・cosβ とバランスして消去され、後気筒a₂のピストン３
の一次慣性力F₂がカウンタウエイト４ａ，５ａ
の慣性力F₄＝Ｗ／ｇ・ｒ・ω²とバランスして消去さ れる。

次に、第８図は第４図の状態からクランク軸１
が180度回転し、前気筒a₁のピストン３が下死点
直前に位置し後気筒a₂のピストン３が下死点直後
に位置している。

この状態では一次慣性力F₁，F₂、ウエイト１
０及びカウンタウエイト４ａ，５ａの慣性力F₃，
F₄が第４図の状態と逆向きに作用し、第４図の
場合と同様に一次慣性力F₁，F₂の合力F₅がウエ
イト１０及びカウンタウエイト４ａ，５ａの慣性
力F₃，F₄の和（F₃＋F₄）とバランスして消去さ
れる。

尚、クランク軸１が180度以上回動した状態で
は、一次慣性力F₁，F₂及び各ウエイト１０，４
ａ，５ａの慣性力F₃，F₄が第５図乃至第７図に
示した状態と逆向きに作用してバランスされるよ
うになつており、図面は省略する。

次に、第９図乃至第１３図に偶力の消去を示す
が、その各図における状態は前記第４図乃至第８
図の各状態と同じである。

先ず、第９図においては一次慣性力F₁，F₂の
Ｙ軸方向成分F_1Y，F_2Yが互いに等しくしかも同方
向に作用するため、クランク軸１にはＸ軸上のモ
ーメント即ち偶力は作用せず、一次慣性力F₁，
F₂のＸ軸方向成分F_1X，F_2XによつてＹ軸上の偶
力が作用する。

これに対してバランサ軸７両側のウエイト８，
９は該軸７において前気筒a₁のコネクテイングロ
ツドZ₁側のものすなわち８がクランク軸１に向つ
て水平方向、即ちＸ軸方向に突出するよう位置
し、反対側のもの即ち９が逆向きに突出するよう
位置している。

従つて、バランサ軸７には各ウエイト８，９の
慣性力F₆，F₇がＸ軸方向にのみ働いて、前記ク
ランク軸１の偶力と反対方向の偶力が作用する。

この偶力はクランク軸１の偶力と釣合うように
なつており、その条件を満足するようウエイト
８，９の重量及びＸ軸からのオフセツト量が決定
されている。

しかして、このバランサ軸７の偶力によつてク
ランク軸１の偶力がバランスされて消去される
が、これを模式図で表わすと第９ａ図のようにな
る。

尚図中ｌはクランク軸１におけるコネクテイン
グロツドZ₁，Z₂のオフセツト量を示し、Ｌはバラ
ンサ軸７におけるウエイト８，９のオフセツト量
を示す。

次に、第１０図においては一次慣性力F₁，F₂
のＸ軸方向成分F_1X，F_2Xがクランク軸１にＹ軸上
の偶力を作用させ、Ｙ軸方向成分F_1Y，F_2Yがんそ
の大きさの違いによつてクランク軸１にＸ軸上の
偶力を作用させる。

これに対して、ウエイト８，９はバランサ軸７
において後気筒a₂の軸線と平行な直線をはさんで
対向して位置し、その慣性力F₆，F₇のＸ軸方向
成分F_6X，F_7Xがバランサ軸７にそのＹ軸上におい
て前記クランク軸１の偶力と反対方向の偶力を作
用させ、Ｙ軸方向成分F_6Y，F_7Yがバランサ軸７に
そのＸ軸上において前記クランク軸１の偶力と反
対方向の偶力を作用させる。

従つて、クランク軸１のＸ軸上及びＹ軸上の偶
力が夫々バランサ軸７の偶力とバランスして消去
される。

次に、第１１図においては一次慣性力F₁，F₂
のＸ軸方向成分F_1X，F_2Xが夫々同方向に作用し而
もその大きさが等しいので、クランク軸１にはＹ
軸上の偶力は作用せず一次慣性力F₁，F₂のＹ軸
方向成分F_1Y，F_2YによつてＸ軸上の偶力が作用す
る。

これに対して、ウエイト８，９はバランサ軸７
において該軸７から鉛直方向即ちＹ軸方向上下に
突出するよう位置し、その慣性力F₆，F₇がＹ軸
方向にのみ働いてバランサ軸７に前記クランク軸
１の偶力と反対方向の偶力を作用させる。

従つて、クランク軸１のＸ軸上の偶力がバラン
サ軸７の偶力とバランスして消去される。

次に、第１２図においては一次慣性力F₁，F₂
及びウエイト８，９の慣性力F₆，F₇が第１０図
の場合と逆方向に作用するようになつており、第
１０図の場合と同様にクランク軸１のＸ軸上及び
Ｙ軸上の偶力がそれと反対方向に作用するバラン
サ軸７の偶力によつて消去される。

また第１３図においても第９図の場合と力の方
向が逆になるだけでそれ以外は同様であり、説明
は省略する。

尚、クランク軸１が180度以上回動した状態に
おいては前記第１０図乃至第１２図に示した状態
と力の方向が逆になるだけでそれ以外は同様であ
り、図面は省略する。

（発明の効果） 本発明は叙上の如く一次慣性力を消去するウエ
イト又は偶力を消去するウエイトを軸部材に設け
たので、装置の配置構造及び駆動系が複雑化せず
構造が簡単であると共に、１つのバランサ装置に
よつて一次慣性力又は偶力を消去することができ
る。

また、軸部材を前気筒下方部におけるクランク
軸の前方にそれと平行に配設したので、軸部材が
前傾する前気筒の下部に生じるデツトスペースを
利用して納められ、これにより軸部材の設置に伴
なうエンジンの前後長の増大を防止することがで
きる。

さらに、軸部材のウエイトの回転軌道一端部を
クランク軸に設けたカウンタウエイトが夫々に描
く回転軌道の間の空間内に入り込むように位置さ
せたので、クランク軸と軸部材との軸間距離を短
くすることができ、上記した前気筒下部のデツト
スペースの有効利用と合わせてエンジンの前後方
向の寸法を押え、エンジンのコンパクト化を計る
ことができる。

そして、クランク軸と軸部材とを連繋する伝達
歯車をクランクケース側部の隔壁による軸受部よ
りも外側に配設したので、ウエイトによる負荷で
もつて生じる軸部材軸受部間の撓み変形による影
響を回避して、クランク軸との軸間距離に伴なう
歯合精度を保ち、歯合部からの騒音の発生を防止
することができる。さらには、クランクケースを
分割させなくとも、クランクケースの外側から上
記歯車の組付け及び整備点検を容易に行なうこと
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を備えたＶ型エンジンを示
す側面図、第２図は第１図の―線断面図、第
３図はバランサ軸の斜視図、第４図乃至第１３図
は装置の作動説明図である。 尚図中、Ａ…Ｖ型エンジン、a₁…前気筒、a₂…
後気筒、１…クランク軸、Z₁，Z₂…コネクテイン
グロツド、３…ピストン、４，５…クランクウエ
ブ、４ａ，５ａ…カウンタウエイト、６…クラン
クピン、７…バランサ軸、８，９，１０…ウエイ
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前気筒と後気筒とを90度以外の挾み角を介し
   てＶ型に配置されると共に、それら各気筒のピス
   トンとクランク軸とを連結するコネクテイングロ
   ツドがクランク軸において軸方向にオフセツトさ
   れた自動二輪車用内燃機関において、上記クラン
   ク軸に連繋して回転する１本の軸部材を前気筒下
   方部におけるクランク軸の前方にそれと平行に配
   設し、該軸部材に、各気筒のピストンの往復動に
   伴つて発生する一次慣性力を消去するウエイトま
   たはコネクテイングロツドがクランク軸にオフセ
   ツトされたことにより発生する偶力を消去するウ
   エイトを一体的に設け、該ウエイトの回転軌道の
   一部をクランク軸に間隔を置いて設けたカウンタ
   ウエイトが夫々に描く回転軌道の間の空間内に入
   り込むように位置させ、且つ、クランク軸と軸部
   材とを連繋する動力伝達歯車をクランクケース側
   部の隔壁による軸受部よりも外側に配設したバラ
   ンサ装置。