JPH0259335B2 - - Google Patents
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- JPH0259335B2 JPH0259335B2 JP11268284A JP11268284A JPH0259335B2 JP H0259335 B2 JPH0259335 B2 JP H0259335B2 JP 11268284 A JP11268284 A JP 11268284A JP 11268284 A JP11268284 A JP 11268284A JP H0259335 B2 JPH0259335 B2 JP H0259335B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- center
- crankshaft
- line
- balance weight
- crank
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Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0019—Cylinders and crankshaft not in one plane (deaxation)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はシリンダ中心線がクランク軸の回転中
心に対して偏心しているエンジンに関する。この
種のエンジンは、膨張行程時にシリンダにかかる
側圧を減少させるために、シリンダ中心線を膨張
行程中クランクピンが位置する側へシリンダ中心
線を偏心させている。
心に対して偏心しているエンジンに関する。この
種のエンジンは、膨張行程時にシリンダにかかる
側圧を減少させるために、シリンダ中心線を膨張
行程中クランクピンが位置する側へシリンダ中心
線を偏心させている。
（従来技術）
従来エンジンではクランクピンに対して180゜の
位相差の位置に、バランスウエイトの中心を位置
させている。ところがシリンダ中心線がクランク
軸の回転中心に対して偏心していると、往復重量
による慣性力とバランスウエイトの回転による位
相が合わず、振動増を招いている。
位相差の位置に、バランスウエイトの中心を位置
させている。ところがシリンダ中心線がクランク
軸の回転中心に対して偏心していると、往復重量
による慣性力とバランスウエイトの回転による位
相が合わず、振動増を招いている。
またバランスウエイトのオーバーバランス率
を、シリンダ中心線とクランク軸の回転中心が偏
心していないエンジンのオーバーバランス率と同
じにしているので、慣性力の最大値が増加し、そ
れによつても振動幅を招いている。
を、シリンダ中心線とクランク軸の回転中心が偏
心していないエンジンのオーバーバランス率と同
じにしているので、慣性力の最大値が増加し、そ
れによつても振動幅を招いている。
（発明の目的）
本発明の目的は往復重量による振動を効率良く
減少させることである。
減少させることである。
（発明の構成）
上記目的を遠成するために本願第１発明は、バ
ランスウエイトの中心を、クランクピンに対して
180゜の位相差の位置から、クランク軸回転中心を
通りシリンダ中心線に平行な線と下死点状態のコ
ンロツドの中心線によつて挾まれる２つの挾角範
囲のうち、クランクピンと反対側の挾角範囲内へ
ずらしたことを特徴としている。
ランスウエイトの中心を、クランクピンに対して
180゜の位相差の位置から、クランク軸回転中心を
通りシリンダ中心線に平行な線と下死点状態のコ
ンロツドの中心線によつて挾まれる２つの挾角範
囲のうち、クランクピンと反対側の挾角範囲内へ
ずらしたことを特徴としている。
第２発明は、バランスウエイトの中心を、クラ
ンクピンに対して180゜の位相差の位置から、クラ
ンク軸回転中心を通りシリンダ中心線に平行な線
と下死点状態のコンロツドの中心線によつて挾ま
れる２つの挾角範囲のうち、クランクピンと反対
側の挾角範囲内へずらし、バランスウエイトのオ
ーバーバランス率を、慣性力とクランク角度との
関係を示す特性曲線の３つの極大値のうちクラン
ク角90゜付近の極大値と270゜付近の極大値の大き
い方と、0゜付近の極大値が均一化されるように設
定したことを特徴としている。
ンクピンに対して180゜の位相差の位置から、クラ
ンク軸回転中心を通りシリンダ中心線に平行な線
と下死点状態のコンロツドの中心線によつて挾ま
れる２つの挾角範囲のうち、クランクピンと反対
側の挾角範囲内へずらし、バランスウエイトのオ
ーバーバランス率を、慣性力とクランク角度との
関係を示す特性曲線の３つの極大値のうちクラン
ク角90゜付近の極大値と270゜付近の極大値の大き
い方と、0゜付近の極大値が均一化されるように設
定したことを特徴としている。
（第１発明の実施例）
第１発明を適用したクランク室圧縮式２サイク
ルエンジンの縦断面略図を示す第１図において、
１はシリンダ、２はピストン、３はコンロツドで
あつて、コンロツド３の大端部はクランクピン６
に嵌合しており、クランクピン６はクランクウエ
ブ７を介してクランク軸８に連結している。ウエ
ブ７にはバランスウエイト１０が形成されてい
る。シリンダ中心線C0はクランク軸回転中心O1
に対して、膨張行程中クランクピン６が占める側
（第１図の左側）へ偏心量Ｅだけ偏心している。
１２は吸気口、１３は排気口、１４は掃気口であ
る。
ルエンジンの縦断面略図を示す第１図において、
１はシリンダ、２はピストン、３はコンロツドで
あつて、コンロツド３の大端部はクランクピン６
に嵌合しており、クランクピン６はクランクウエ
ブ７を介してクランク軸８に連結している。ウエ
ブ７にはバランスウエイト１０が形成されてい
る。シリンダ中心線C0はクランク軸回転中心O1
に対して、膨張行程中クランクピン６が占める側
（第１図の左側）へ偏心量Ｅだけ偏心している。
１２は吸気口、１３は排気口、１４は掃気口であ
る。
第１図の力関係図を示す第２図において、バラ
ンスウエイト中心A1は、クランクピン６に対し
て180゜の位相差の位置A′1から、回転方向Ｐの後
方側の挾角範囲α1内へずれている。挾角範囲α1と
は、クランク軸回転中心O1を通りシリンダ中心
線C0と平行な線C1と下死点状態におけるコンロ
ツド中心線C2によつて挾まれる２つの挾角範囲
α1，α2のうち、クランクピン６と反対側の挾角範
囲α1である。
ンスウエイト中心A1は、クランクピン６に対し
て180゜の位相差の位置A′1から、回転方向Ｐの後
方側の挾角範囲α1内へずれている。挾角範囲α1と
は、クランク軸回転中心O1を通りシリンダ中心
線C0と平行な線C1と下死点状態におけるコンロ
ツド中心線C2によつて挾まれる２つの挾角範囲
α1，α2のうち、クランクピン６と反対側の挾角範
囲α1である。
いい換えると、バランスウエイト中心A1を、
クランクピン６に対して180゜の位相差の位置A′1
から、往復重量WRECに対し、バランスウエイト
１０の釣合重量W1の往復重量釣合成分W′RECが最
大となる位置A2へ近づくようにずらしている。
位置A′1に対してバランスウエイト中心A1がずれ
ている量、即ちバランスウエイト位相調整角度
dθは、回転重量WROTによるクランク軸８と直角
方向の慣性力が生じない程度の範囲で適切に定め
られる。
クランクピン６に対して180゜の位相差の位置A′1
から、往復重量WRECに対し、バランスウエイト
１０の釣合重量W1の往復重量釣合成分W′RECが最
大となる位置A2へ近づくようにずらしている。
位置A′1に対してバランスウエイト中心A1がずれ
ている量、即ちバランスウエイト位相調整角度
dθは、回転重量WROTによるクランク軸８と直角
方向の慣性力が生じない程度の範囲で適切に定め
られる。
（作用）
ピストン２の往復動によりクランク軸８は矢印
Ｐ方向へ回転するが、ピストン２の往復重量
WRECはバランスウエイト１０の釣合重量W1の往
復重量釣合成分W′RECにより打ち消される。
Ｐ方向へ回転するが、ピストン２の往復重量
WRECはバランスウエイト１０の釣合重量W1の往
復重量釣合成分W′RECにより打ち消される。
ここで第１発明のバランサ機構による慣性力を
Fbとし、従来のようにバランスウエイト中心を
クランクピンに対して180゜の位相差に位置させた
場合の慣性力をFaとすると、Fb，Faは次のよう
な式で表わされる。
Fbとし、従来のようにバランスウエイト中心を
クランクピンに対して180゜の位相差に位置させた
場合の慣性力をFaとすると、Fb，Faは次のよう
な式で表わされる。
Fb＝√b 2＋b 2
FXb＝WREC×RW 2〔cosθ＋｛λcos2θ＋sinθ
（λsinθ−ε）3＋εsinθ｝／｛１−（λsinθ−ε）
2｝3/2〕／ｇ＋WROT×RW 2cosθ／ｇ−（WROT＋
δWREC）×RW 2cos（θ−dθ）／ｇ FYb＝WROT×RW 2sinθ／ｇ−（WROT＋δWREC）
×RW 2sin（θ−dθ）／ｇ Fa＝√a 2＋a 2 FXa＝WREC×RW 2〔cosθ＋｛λcos2θ＋sinθ
（λsinθ−ε）3＋εsinθ｝／｛１−（λsinθ−ε）
2｝3/2〕／ｇ＋WROT×RW 2cosθ／ｇ−（WROT＋
δWREC）×RW 2cosθ／ｇ FYa＝WROT×RW 2sinθ／ｇ−（WROT＋δWREC）
×RW 2sinθ／ｇ なお上記式において、FXは例えば第２図のシ
リンダ中心線方向の慣性力、FYは例えば第２図
のシリンダ中心線方向と直角方向の慣性力、
WRECは往復重量、WROTは回転重量、Ｒはクラン
ク半径、Ｌはコンロツド長、λは連桿比（Ｒ／
Ｌ）、Ｅは偏心量、εは偏心比（Ｅ／Ｌ）、θはク
ランク回転角、ωはクランク軸角速度、δはオー
バーバランス率、dθはバランスウエイト位相調
整角度、ｇは重力加速度である。
（λsinθ−ε）3＋εsinθ｝／｛１−（λsinθ−ε）
2｝3/2〕／ｇ＋WROT×RW 2cosθ／ｇ−（WROT＋
δWREC）×RW 2cos（θ−dθ）／ｇ FYb＝WROT×RW 2sinθ／ｇ−（WROT＋δWREC）
×RW 2sin（θ−dθ）／ｇ Fa＝√a 2＋a 2 FXa＝WREC×RW 2〔cosθ＋｛λcos2θ＋sinθ
（λsinθ−ε）3＋εsinθ｝／｛１−（λsinθ−ε）
2｝3/2〕／ｇ＋WROT×RW 2cosθ／ｇ−（WROT＋
δWREC）×RW 2cosθ／ｇ FYa＝WROT×RW 2sinθ／ｇ−（WROT＋δWREC）
×RW 2sinθ／ｇ なお上記式において、FXは例えば第２図のシ
リンダ中心線方向の慣性力、FYは例えば第２図
のシリンダ中心線方向と直角方向の慣性力、
WRECは往復重量、WROTは回転重量、Ｒはクラン
ク半径、Ｌはコンロツド長、λは連桿比（Ｒ／
Ｌ）、Ｅは偏心量、εは偏心比（Ｅ／Ｌ）、θはク
ランク回転角、ωはクランク軸角速度、δはオー
バーバランス率、dθはバランスウエイト位相調
整角度、ｇは重力加速度である。
上記２式を比較すると、
｜Fa｜max＞｜Fb｜maxとなる。
第３図のグラフは、WREC＝0.31Kg、WROT＝
0.3865Kg、Ｒ＝36mm、Ｌ＝118mm、δ＝0.606、Ｅ
＝18mm、回転速度＝3350rpmの条件のもとで、破
線で示す従来例のFaと実線で示す第１発明によ
るFbとを比較したグラフである。Fbにおけるバ
ランスウエイト調整角度dθは3.6゜である。Fbの最
大値｜Fb｜maxはFaの最大値｜Fa｜maxよりも
10.7％減少している。
0.3865Kg、Ｒ＝36mm、Ｌ＝118mm、δ＝0.606、Ｅ
＝18mm、回転速度＝3350rpmの条件のもとで、破
線で示す従来例のFaと実線で示す第１発明によ
るFbとを比較したグラフである。Fbにおけるバ
ランスウエイト調整角度dθは3.6゜である。Fbの最
大値｜Fb｜maxはFaの最大値｜Fa｜maxよりも
10.7％減少している。
なお第３図において一点鎖線で示すグラフは、
シリンダ中心線がクランク軸の回転中心に対して
偏心していないエンジン、即ち偏心量Ｅ＝０であ
つて、δ＝0.606、dθ＝０のエンジンの慣性力を
示している。
シリンダ中心線がクランク軸の回転中心に対して
偏心していないエンジン、即ち偏心量Ｅ＝０であ
つて、δ＝0.606、dθ＝０のエンジンの慣性力を
示している。
（第２発明の実施例）
第１、第２図に示すようにバランスウエイト中
心A1を、クランクピン６に対して180゜の位相差の
位置A′1から、回転方向Ｐの後方側の挾角範囲α1
内へずらし、さらにバランスウエイト１０のオー
バーバランス率δを、慣性力Ｆとクランク角度θ
の関係を示すグラフの３つの極大値のうち最大の
値と２番目の値が均一化されるように設定してい
る。
心A1を、クランクピン６に対して180゜の位相差の
位置A′1から、回転方向Ｐの後方側の挾角範囲α1
内へずらし、さらにバランスウエイト１０のオー
バーバランス率δを、慣性力Ｆとクランク角度θ
の関係を示すグラフの３つの極大値のうち最大の
値と２番目の値が均一化されるように設定してい
る。
第４図のグラフは、WREC＝0.31Kg、WROT＝
0.3865Kg、Ｒ＝36mm、Ｌ＝118mmの条件のもとで、
第２発明を適用したバランサ機構の慣性力変化を
実線で示している。破線で示すグラフFaは第３
図の従来例の破線のグラフと同じであり、偏心量
Ｅ＝18mm、バランスウエイト位相調整角度dθ＝
０、オーバーバランス率δ＝0.606のグラフであ
る。第２発明による第６図の実線のグラフF′b
は、３つの極大値F1，F2，F3のうちクランク角
90゜付近の極大値F3と270゜付近の極大値F1の大き
い方の値F1（｜Ｆ｜max）と、0゜付近の極大値F2
とが均一化されるように、オーバーバランス率δ
を0.606から0.622に変更し、さらにバランスウエ
イト位相調節角度dθを4.3゜にしたグラフである。
実線で示すグラフF′bの｜Ｆ｜maxは破線で示す
グラフの｜Ｆ｜maxに対して11.2％減少してい
る。
0.3865Kg、Ｒ＝36mm、Ｌ＝118mmの条件のもとで、
第２発明を適用したバランサ機構の慣性力変化を
実線で示している。破線で示すグラフFaは第３
図の従来例の破線のグラフと同じであり、偏心量
Ｅ＝18mm、バランスウエイト位相調整角度dθ＝
０、オーバーバランス率δ＝0.606のグラフであ
る。第２発明による第６図の実線のグラフF′b
は、３つの極大値F1，F2，F3のうちクランク角
90゜付近の極大値F3と270゜付近の極大値F1の大き
い方の値F1（｜Ｆ｜max）と、0゜付近の極大値F2
とが均一化されるように、オーバーバランス率δ
を0.606から0.622に変更し、さらにバランスウエ
イト位相調節角度dθを4.3゜にしたグラフである。
実線で示すグラフF′bの｜Ｆ｜maxは破線で示す
グラフの｜Ｆ｜maxに対して11.2％減少してい
る。
（発明の効果）
シリンダ中心線がクランク軸の回転中心に対し
て偏心しているエンジンにおいて、特許請求の範
囲第１項に記載の第１発明では、バランスウエイ
ト中心を、クランクピンに対して180゜の位相差の
位置から、クランク軸回転中心を通りシリンダ中
心線に平行な線と下死点状態のコンロツドの中心
線によつて挾まれる２つの挾角範囲のうち、クラ
ンクピンと反対側の挾角範囲内へずらしているの
で、ピストンの往復重量によるエンジン振動は大
幅に減少する。いい換えると、シリンダ中心線を
クランク軸の回転中心から偏心させることによる
振動増を効率的に防止できる。
て偏心しているエンジンにおいて、特許請求の範
囲第１項に記載の第１発明では、バランスウエイ
ト中心を、クランクピンに対して180゜の位相差の
位置から、クランク軸回転中心を通りシリンダ中
心線に平行な線と下死点状態のコンロツドの中心
線によつて挾まれる２つの挾角範囲のうち、クラ
ンクピンと反対側の挾角範囲内へずらしているの
で、ピストンの往復重量によるエンジン振動は大
幅に減少する。いい換えると、シリンダ中心線を
クランク軸の回転中心から偏心させることによる
振動増を効率的に防止できる。
特許請求の範囲第２項に記載の第２発明では、
バランスウエイト中心を第１発明と同様にずら
し、バランスウエイトのオーバーバランス率を、
慣性力とクランク角度との関係を示す特性曲線の
３つの極大値のうちクランク角90゜付近の極大値
と270゜付近の極大値の大きい方と、0゜付近の極大
値が均一化されるように設定しているので、ピス
トンの往復重量によるエンジン振動はより一層低
減する。
バランスウエイト中心を第１発明と同様にずら
し、バランスウエイトのオーバーバランス率を、
慣性力とクランク角度との関係を示す特性曲線の
３つの極大値のうちクランク角90゜付近の極大値
と270゜付近の極大値の大きい方と、0゜付近の極大
値が均一化されるように設定しているので、ピス
トンの往復重量によるエンジン振動はより一層低
減する。
なおここでは単気筒エンジンのバランスについ
てのみ論じたが、本発明によるバランサ機構は直
列、水平対向、Ｖ型等の多気筒エンジンにも適用
できるものである。
てのみ論じたが、本発明によるバランサ機構は直
列、水平対向、Ｖ型等の多気筒エンジンにも適用
できるものである。
第１図は第１、第２発明を適用した２サイクル
エンジンの縦断面略図、第２図は第１図の力関係
図、第３図及び第４図はそれぞれ第１、第２発明
を適用した場合の慣性力とクランク角度の関係を
示すグラフである。３……コンロツド、７……ク
ランクウエブ、８……クランク軸、１０……バラ
ンスウエイト、C0……シリンダ中心線、C2……
コンロツド中心線、O1……クランク軸回転中心、
α1……挾角範囲。
エンジンの縦断面略図、第２図は第１図の力関係
図、第３図及び第４図はそれぞれ第１、第２発明
を適用した場合の慣性力とクランク角度の関係を
示すグラフである。３……コンロツド、７……ク
ランクウエブ、８……クランク軸、１０……バラ
ンスウエイト、C0……シリンダ中心線、C2……
コンロツド中心線、O1……クランク軸回転中心、
α1……挾角範囲。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリンダ中心線がクランク軸の回転中心に対
して偏心したエンジンにおいて、クランクウエブ
に設けるバランスウエイトの中心を、クランクピ
ンに対して180゜の位相差の位置から、クランク軸
回転中心を通りシリンダ中心線に平行な線と下死
点状態のコンロツドの中心線によつて挾まれる２
つの挾角範囲にうち、クランクピンと反対側の挾
角範囲内へずらしたことを特徴とするエンジンの
バランサ機構。 ２ シリンダ中心線がクランク軸の回転中心に対
して偏心したエンジンにおいて、クランクウエブ
に設けるバランスウエイトの中心を、クランクピ
ンに対して180゜の位相差の位置から、クランク軸
回転中心を通りシリンダ中心線に平行な線と下死
点状態のコンロツドの中心線によつて挾まれる２
つの挾角範囲にうち、クランクピンと反対側の挾
角範囲内へずらし、バランスウエイトのオーバー
バランス率を、慣性力とクランク角度との関係を
示す特性曲線の３つの極大値のうちクランク角
90゜付近の極大値と270゜付近の極大値の大きい方
と、0゜付近の極大値が均一化されるように設定し
たことを特徴とするエンジンのバランサ機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268284A JPS60256642A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | エンジンのバランサ機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268284A JPS60256642A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | エンジンのバランサ機構 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11812290A Division JPH02292546A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | エンジンのバランサ機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60256642A JPS60256642A (ja) | 1985-12-18 |
| JPH0259335B2 true JPH0259335B2 (ja) | 1990-12-12 |
Family
ID=14592834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11268284A Granted JPS60256642A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | エンジンのバランサ機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60256642A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6543225B2 (en) | 2001-07-20 | 2003-04-08 | Scuderi Group Llc | Split four stroke cycle internal combustion engine |
| WO2003040530A2 (en) | 2001-11-02 | 2003-05-15 | Scuderi Group Llc | Split four stroke engine |
| MY144690A (en) | 2003-06-20 | 2011-10-31 | Scuderi Group Llc | Split-cycle four-stroke engine |
| US6986329B2 (en) | 2003-07-23 | 2006-01-17 | Scuderi Salvatore C | Split-cycle engine with dwell piston motion |
| ITRM20070391A1 (it) * | 2007-07-13 | 2009-01-14 | Luigi Maria Murone | Criteri di ottimazione del rendimento di un motore primo termico |
| TR200806979A1 (tr) * | 2008-09-15 | 2010-04-21 | Basri̇ Özdamar Hasan | H.B.Ö. Motor |
| US8826800B2 (en) | 2011-02-17 | 2014-09-09 | Michael Inden | Reciprocating piston mechanism with extended piston offset |
| US8839687B2 (en) | 2012-05-22 | 2014-09-23 | Michael Inden | Reciprocating piston mechanism with extended piston offset |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP11268284A patent/JPS60256642A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60256642A (ja) | 1985-12-18 |
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