JPH03286142A - Crankshaft moving supercharger - Google Patents

Crankshaft moving supercharger

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Publication number
JPH03286142A
JPH03286142A JP8743590A JP8743590A JPH03286142A JP H03286142 A JPH03286142 A JP H03286142A JP 8743590 A JP8743590 A JP 8743590A JP 8743590 A JP8743590 A JP 8743590A JP H03286142 A JPH03286142 A JP H03286142A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spiral
crankshaft
counterweight
engine
supercharger
Prior art date
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Pending
Application number
JP8743590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takatomo Arifuku
有福 孝智
Mizuki Nakano
中野 瑞紀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP8743590A priority Critical patent/JPH03286142A/en
Publication of JPH03286142A publication Critical patent/JPH03286142A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent the secondary vibration from occurring by providing counterweights which reverse at the same angle speed with that of spiral displacers and also generate the same centrifugal force with that of the displacers, and canceling mutually the secondary inertia force of the reciprocation mass of an engine and centrifugal force which acts on an eccentric turning body. CONSTITUTION:Spiral dispalcers 9 are arranged within a spiral passage 21 so that they may be fitted at an eccentric turning body 8 rotated by means of a crank shaft 4, and may be rotated at an angle speed which is twice the speed of the crank shaft 4, and also may generate centrifugal force which is half as much as the secondary inertia force of the reciprocating mass of an engine. Next, counterweights 32, 33 which reverse at the same angle speed with that of spiral displacers 9 and also generate the same centrifugal force with that of the displacers, are provided, and as a result, the secondary inertia force of the reciprocating mass of the engine and centrifugal force acting upon the eccentric turning body 8, cancel each other, and the secondary vibration due to the secondary inertia force component is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのクランク軸の回転を利用してエ
アコンプレンサを駆動し、多量の空気をエンジンに過給
するクランク軸動過給機に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a crankshaft-driven supercharger that uses the rotation of the engine's crankshaft to drive an air compressor to supercharge a large amount of air to the engine. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、大衆車においてエンジンの高出力化を図るために
、エンジンの過給圧を上げる過給装置、即ちターボチャ
ージャが実用化されるようになった。このエンジンの高
出力化は、エンジンシリンダへの過給圧を上げると共に
インタクーラ等で冷却して空気密度を高めることにより
エンジンへの吸入空気量を大幅に増加させ、それに見合
った分だけ供給する燃料を増加させることによって達成
される。
In recent years, in order to increase the engine output of popular cars, supercharging devices that increase the supercharging pressure of the engine, ie, turbochargers, have been put into practical use. The high output of this engine is achieved by increasing the supercharging pressure to the engine cylinders and increasing the air density by cooling with an intercooler etc., which greatly increases the amount of air intake into the engine, and supplies the amount of fuel corresponding to that amount. This is achieved by increasing the

しかし、ターボチャージャは、排ガスのエネルギーでタ
ービンを回し、そのタービンがエアコンプレ−ツサを駆
動して多量の空気をエンジンに過給するものであるため
、エンジン回転数が低い状態では、アクセルを踏み込ん
でもコンプレフサはすぐには高回転にならず、過給圧は
高まらない、このように、ターボチャージャは中低速回
転・中低負荷域でトルクアップの効果を発揮することが
できないばかりでなく、燃焼が悪化し、青白煙、悪臭の
発生が問題となる。
However, a turbocharger uses exhaust gas energy to turn a turbine, which drives an air compressor to supercharge a large amount of air to the engine. However, the compressor does not immediately increase the rotation to high speeds, and the boost pressure does not increase. In this way, the turbocharger is not only unable to increase torque in the medium and low speed rotation and medium and low load ranges, but also the combustion The situation worsens, and the generation of blue-white smoke and bad odors becomes a problem.

そこで、負荷に左右されず一定の過給圧を得ることがで
きる機械式過給機(スーパーチャージャ)が採用される
ようになってきた。この機械式過給機は排ガスを利用せ
ずに、エンジンのクランク軸の回転を利用してコンプレ
ッサを駆動してエンジンに過給する装置であり、ルーツ
型、リショルム型、スパイラル型等の種々のものが知ら
れている。
Therefore, mechanical superchargers (superchargers), which can obtain constant boost pressure regardless of the load, have come into use. This mechanical supercharger is a device that uses the rotation of the engine's crankshaft to drive a compressor to supercharge the engine, without using exhaust gas. something is known.

例エバ、スパイラル型過給機としては、第7図及び第8
図に示すようなものが知られている(実開平1−711
37号公報参照)、即ち、該過給機は、外側周面の吸込
口59から中心部の吐出口60に至る渦巻き状の通路5
7.58を形成するスパイラルケーシング54.55及
び通路5758の前後面の一つを塞ぐ端板52を有する
ハウジング51と、通路57.58に装入されたスパイ
ラルディスプレーサ63,64及び通路5758のもう
一つの面を塞ぐ端板62を有する偏心回動体61とを備
えており、駆動軸71が回転すると、駆動軸端に設けた
偏心軸部72の作用で端板62が回動し、スパイラルデ
ィスプレーサ6364の両側面が通路57.58の両側
面に順次接してこれらの間に形成された室57a、57
b58a、58bが吸込口59から吐出口60へ空気を
圧縮して送るようになっている。
For example, for EVA and spiral type superchargers, Figures 7 and 8
The one shown in the figure is known (Utility Model Application Publication No. 1-711
(Refer to Publication No. 37), that is, the supercharger has a spiral passage 5 extending from a suction port 59 on the outer peripheral surface to a discharge port 60 in the center.
7.58 and a housing 51 having an end plate 52 that closes one of the front and rear surfaces of the passage 5758, the spiral displacers 63 and 64 inserted in the passage 57.58, and the other side of the passage 5758. It is equipped with an eccentric rotating body 61 having an end plate 62 that closes one surface, and when the drive shaft 71 rotates, the end plate 62 rotates due to the action of the eccentric shaft part 72 provided at the end of the drive shaft, and the spiral displacer The chambers 57a, 57 formed between the two side surfaces of the passageway 57.58 and the two side surfaces of the passageway 57.
b58a and 58b compress and send air from the suction port 59 to the discharge port 60.

そして、これらの機械式過給機はエンジンに後付は装着
されるもので、極めて小型化されている。
These mechanical superchargers are retrofitted to the engine and are extremely compact.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、これらの機械式過給機は以下の点で問題
点を有している。即ち、機械式過給機は、エンジンのク
ランク軸によってベルトを介して駆動されるため、ベル
トのテンシッニングが必要であり、また、ベルト本数の
増加又は幅広化が必要となる。このため、エンジンの外
形寸法が増加するという問題がある。
However, these mechanical superchargers have the following problems. That is, since a mechanical supercharger is driven by the engine crankshaft via a belt, it is necessary to tighten the belt, and it is also necessary to increase the number of belts or widen the belt. Therefore, there is a problem in that the external dimensions of the engine increase.

また、機械式過給機は、定格空気量を確保するために一
般に回転数がエンジンに対して増速するように構成され
ており、このため吐出空気の圧縮回数が増し、駆動トル
クが大幅に増加し、燃費の悪化を招くという問題がある
In addition, mechanical superchargers are generally configured to increase the rotational speed relative to the engine in order to secure the rated air volume, which increases the number of times the discharge air is compressed and significantly increases the driving torque. There is a problem in that the fuel consumption increases, leading to deterioration of fuel efficiency.

更に、機械式過給機では、回転速度が高いほど圧縮空気
の洩れが多くなる。例えば、上記のスパイラル型過給機
ではスパイラルディスプレーサ及びスパイラルケーシン
グと端板の壁面との間の隙間で圧縮空気の洩れが生じる
。また、ルーツ型ではロータ間の空気の洩れ、吐出空気
の逆流、リシッルム型ではローター間、ロータとケーシ
ングの間からの圧縮空気の洩れがある。吸込口から導入
された空気は二度、三度と繰り返し断熱圧縮され、吐出
空気はこの断熱圧縮と洩れ分とにより温度が上昇する。
Furthermore, in a mechanical supercharger, the higher the rotation speed, the more compressed air leaks. For example, in the spiral type supercharger described above, compressed air leaks in gaps between the spiral displacer and the spiral casing and the wall surface of the end plate. In addition, in the Roots type, there is air leakage between the rotors and backflow of discharged air, and in the Lyssillum type, there is compressed air leakage between the rotors and between the rotor and the casing. Air introduced from the suction port is repeatedly adiabatically compressed twice or thrice, and the temperature of the discharged air increases due to this adiabatic compression and leakage.

この温度上昇によるスパイラルディスプレーサ等の熱膨
張を考慮して、高速回転時に隙間がゼロになるように作
製すると、中低速回転での洩れが著しくなる。このため
、スパイラル型過給機では最高圧力比は2.0〜2°2
が限度で、圧力比をあまり高くとれない。従って、上記
過給機では、二段過給即ちターボチャージ中とスーパチ
ャージャ及び各々にアウタクーラが必要となり、その結
果、形状が複雑化すると共にコスト高になるという問題
がある。
If the spiral displacer or the like is manufactured so that the gap is zero during high speed rotation in consideration of the thermal expansion of the spiral displacer etc. due to this temperature rise, leakage will become significant during medium and low speed rotation. For this reason, in a spiral supercharger, the maximum pressure ratio is 2.0~2°2
is the limit, and the pressure ratio cannot be set very high. Therefore, the above-mentioned supercharger requires a two-stage supercharging, that is, a supercharger during turbocharging, and an outer cooler for each, resulting in a problem that the shape becomes complicated and the cost increases.

そこで、本出願人は、この問題点を解決するために、ベ
ルトを介さずに過給機をクランク軸によって直接駆動す
ると共に、過給機の回転速度を低く抑えることにより、
コンパクトで且つ駆動トルクが小さくて高圧力比を得る
ことができるクランク軸動過給機を開発し、別の出願と
して出願した。
Therefore, in order to solve this problem, the applicant directly drives the supercharger by the crankshaft without using a belt, and by keeping the rotational speed of the supercharger low,
We developed a compact crankshaft-driven supercharger that can obtain a high pressure ratio with low driving torque, and filed a separate application.

そのクランク軸動過給機を、第9図、第10図、第10
図(A)、第10図(B)及び第11図を参照して説明
する。第9図はクランク軸動過給機の断面図、第10図
は第9図の線X−Xにおける断面図、第10図(A)は
第10図の符号A部分における断面図、第10図(B)
は第10図の符号B部分における断面図及び第11図は
このクランク軸動過給機の作動を示す説明図である。
The crankshaft-driven supercharger is shown in Figures 9, 10, and 10.
This will be explained with reference to FIG. 10(A), FIG. 10(B), and FIG. 11. FIG. 9 is a sectional view of the crankshaft supercharger, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9, FIG. Diagram (B)
10 is a sectional view taken at a portion B in FIG. 10, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of this crankshaft supercharger.

第9図に示すように、該クランク軸動過給機は、特に、
フライホイール14の背面に配置したスパイラルill
路21.22及び該通路21.22に配置された半径方
向の往復移動できるスパイラルディスプレーサ9から構
成されている。即ち、クランク軸動過給機は、フライホ
イール14の背面で且つフライホイールハウジング10
の内周側に設けた吸込口2と吐出口3を備えたスパイラ
ル通路21.22、クランク軸4の回転によって回転で
きるように配置した駆動ギヤ5を備えた駆動軸15、通
路21.22内に配置し且つ駆動軸15の回転によって
回動して吸込口2からの空気を圧縮して吐出口3へ送り
出すスパイラルディスプレーサ9を有するものである。
As shown in FIG. 9, the crankshaft supercharger, in particular,
Spiral ill placed on the back of the flywheel 14
It consists of a channel 21.22 and a radially reciprocatable spiral displacer 9 arranged in the channel 21.22. That is, the crankshaft supercharger is located on the back side of the flywheel 14 and on the flywheel housing 10.
A spiral passage 21.22 with a suction port 2 and a discharge port 3 provided on the inner circumferential side, a drive shaft 15 with a drive gear 5 arranged so as to be rotated by the rotation of the crankshaft 4, and a drive shaft 15 in the passage 21.22. The displacer 9 has a spiral displacer 9 which is disposed in the air and is rotated by the rotation of the drive shaft 15 to compress the air from the suction port 2 and send it out to the discharge port 3.

このクランク軸動過給機において、駆動軸15はクラン
ク軸4に取付けられ、該駆動軸15に対して駆動軸6S
が点対称に2個配置され、該各駅動軸6Sはクランク輪
4に駆動連結してクランク1llI4の回転で回転する
。各駆動軸6Sには、該各駅動軸6Sの回転軸心に偏心
して取付けた偏心軸部7が一体構造に形成され、各偏心
軸部7には、スパイラル通路21.22内に配置したス
パイラルデイスプレーサス9を回動させる偏心回動体8
が取付けられている。従って、クランク軸4の回転は、
偏心回動体8に回転と半径方向面での円運動、即ち回動
を行わせる。偏心回動体8の回動は、スパイラルディス
プレーサ9をスパイラル通路21.22内で半径方向の
往復移動を行わせる運動となる。
In this crankshaft-driven supercharger, a drive shaft 15 is attached to the crankshaft 4, and a drive shaft 6S is connected to the drive shaft 15.
are arranged point-symmetrically, and each station drive shaft 6S is drivingly connected to the crank wheel 4 and rotated by the rotation of the crank 1llI4. Each drive shaft 6S is integrally formed with an eccentric shaft portion 7 mounted eccentrically to the rotation axis of each station drive shaft 6S, and each eccentric shaft portion 7 has a spiral shaft portion 7 disposed in a spiral passage 21, 22. Eccentric rotating body 8 that rotates the display suspension 9
is installed. Therefore, the rotation of the crankshaft 4 is
The eccentric rotating body 8 is caused to perform rotation and circular motion in the radial direction, that is, rotation. The rotation of the eccentric rotating body 8 results in a movement that causes the spiral displacer 9 to reciprocate in the radial direction within the spiral passage 21,22.

このクランク軸動過給機について、具体的に説明すると
、吸込口2及び吐出口3を備えたスパイラル通路21,
22、クランク軸4に連結される駆動ギヤ5、該駆動ギ
ヤ5と噛み合う一対の被駆動ギヤ6、該被駆動ギヤ6の
偏心軸部7に連結された回動体8、該回動体8に設けら
れたスパイラルディスプレーサ9及びフライホイールハ
ウジング10に設けられたスパイラルケーシング11を
有している。
To explain this crankshaft supercharger in detail, a spiral passage 21 equipped with a suction port 2 and a discharge port 3,
22, a driving gear 5 connected to the crankshaft 4, a pair of driven gears 6 that mesh with the driving gear 5, a rotating body 8 connected to the eccentric shaft portion 7 of the driven gear 6, a rotating body 8 provided with the rotating body 8; It has a spiral displacer 9 and a spiral casing 11 provided in a flywheel housing 10.

吸込口2はフライホイールハウジング10の外周部に設
け、また、吐出口3はフライホイールハウジング10の
中心部に設けられている。クランク軸4は、エンジンの
シリンダボディ12の軸受孔13から突出し、フライホ
イール14の駆動軸15に連結されている。また、駆動
ギヤ5はフライホイール14の駆動軸15の外周面に装
着されている。この駆動ギヤ5と噛み合う被駆動ギヤ6
は、シリンダボディ12に突設する支持軸16に軸受1
7を介して回転自在に支持されていると共に、フライホ
イールハウジング1oに輪受18を介して回転自在に支
持されている。被駆動ギヤ6は、駆動ギヤ5と同歯数又
は増歯数に構成されている。一対の被駆動ギヤ6は、ク
ランク軸4に対して点対称に180度位相を変えて直径
方向に配置されている。また、被駆動ギヤ6の偏心軸部
7は、偏心回動体8の連結孔19に嵌合され、偏心回動
体8が一方の被駆動ギヤ6の偏心軸部7と他方の被駆動
ギヤ6の偏心軸部7の二点で支持されるような構造にな
っている。
The suction port 2 is provided at the outer periphery of the flywheel housing 10, and the discharge port 3 is provided at the center of the flywheel housing 10. The crankshaft 4 protrudes from a bearing hole 13 in a cylinder body 12 of the engine and is connected to a drive shaft 15 of a flywheel 14 . Further, the drive gear 5 is attached to the outer peripheral surface of the drive shaft 15 of the flywheel 14. A driven gear 6 that meshes with this driving gear 5
A bearing 1 is attached to a support shaft 16 protruding from the cylinder body 12.
7, and is rotatably supported by the flywheel housing 1o via a wheel support 18. The driven gear 6 is configured to have the same number of teeth as the drive gear 5 or an increased number of teeth. The pair of driven gears 6 are arranged diametrically with respect to the crankshaft 4 in a point-symmetrical manner with a phase difference of 180 degrees. Further, the eccentric shaft portion 7 of the driven gear 6 is fitted into the connecting hole 19 of the eccentric rotating body 8, and the eccentric rotating body 8 connects the eccentric shaft portion 7 of one driven gear 6 with the eccentric shaft portion 7 of the other driven gear 6. The structure is such that it is supported at two points on the eccentric shaft portion 7.

更に、偏心回動体8は、フライホイール14の駆動軸1
5に装入状態に配置されている。フライホイール14を
カバーするフライホイールハウジング10は、シリンダ
ボディ12に取付けられている。偏心回動体8は、フラ
イホイールハウジング10の内周側に配置されている。
Furthermore, the eccentric rotating body 8 is connected to the drive shaft 1 of the flywheel 14.
5 is placed in a loaded state. A flywheel housing 10 covering a flywheel 14 is attached to the cylinder body 12. The eccentric rotating body 8 is arranged on the inner peripheral side of the flywheel housing 10.

また、フライホイールハウジング1oは、中心部に貫通
孔20を有しており、その貫通孔2oにフライホイール
14の駆動軸15が挿通されている。フライホイールハ
ウジング1oには渦巻き状の二つの仕切壁から成るスパ
イラルケーシング11が立設され、二重のスパイラル通
路21.22が形成されている。それらの通路21.2
2の人口は吸込口2に連通し、出口は吐出口3に連通し
ている。吐出口3は貫通孔20の外側に配置されている
。二つの通821.22は全長に渡ってほぼ同一幅に形
成されている。また、各々の通路21.22内には、渦
巻き状のスパイラルディスプレーサ9がそれぞれ装入さ
れ、回動体8に直立して設けられ、全長に渡って同一間
隔で配置されている。
Further, the flywheel housing 1o has a through hole 20 in the center thereof, and the drive shaft 15 of the flywheel 14 is inserted through the through hole 2o. A spiral casing 11 consisting of two spiral partition walls is erected in the flywheel housing 1o, and double spiral passages 21 and 22 are formed. Those passages 21.2
The port 2 communicates with the suction port 2, and the outlet communicates with the discharge port 3. The discharge port 3 is arranged outside the through hole 20. The two passages 821.22 are formed to have approximately the same width over their entire length. Further, spiral displacers 9 are inserted into each of the passages 21 and 22, and are provided upright on the rotary body 8, and are arranged at equal intervals over the entire length.

第9図に鎖線で示した棒状輪郭は、回動体8の回動する
様子を分かり易く説明するために、回動体8上に描いた
仮想リンク23である。この仮想リンク23は、鎖線の
円24で示すように、駆動軸15の軸心25を中心に被
駆動ギヤ6の軸心26と偏心軸部7の軸心27との距離
r (第10図)を半径とする円24を描きながら回動
する。
The bar-shaped outline shown by a chain line in FIG. 9 is a virtual link 23 drawn on the rotating body 8 in order to clearly explain how the rotating body 8 rotates. This virtual link 23 has a distance r between the axial center 26 of the driven gear 6 and the axial center 27 of the eccentric shaft portion 7 with the axial center 25 of the drive shaft 15 as the center (see FIG. ) It rotates while drawing a circle 24 with radius.

次に、このクランク軸動過給機の作動について説明する
。クランク軸動過給機において、エンジンの回転は、ク
ランク軸4から駆動軸15、駆動軸15の外周面に形成
された駆動ギヤ5、次いで駆動ギヤ5と噛み合う被駆動
ギヤ6へと伝達される。第9図に矢印で示すように、駆
動ギヤ5が反時計方向に回転すると、被駆動ギヤ6は時
計方向に同速又は減速回転する。この被駆動ギヤ6の回
転に伴って、偏心回動体8は被駆動ギヤ6の軸心26を
中心に回転すると共に駆動軸15の軸心25に直交する
平面上を回動する。偏心回動体8の動きは、第11図の
(a)、(b)、(C)、(d)及び(e)に示す仮想
リンク23の動きから理解されるであろう、また、それ
に伴うスパイラルディスプレーサ9の動きも同様である
Next, the operation of this crankshaft supercharger will be explained. In a crankshaft-driven supercharger, engine rotation is transmitted from the crankshaft 4 to a drive shaft 15, a drive gear 5 formed on the outer circumferential surface of the drive shaft 15, and then to a driven gear 6 that meshes with the drive gear 5. . As shown by the arrow in FIG. 9, when the driving gear 5 rotates counterclockwise, the driven gear 6 rotates clockwise at the same speed or at a reduced speed. As the driven gear 6 rotates, the eccentric rotating body 8 rotates around the axis 26 of the driven gear 6 and rotates on a plane perpendicular to the axis 25 of the drive shaft 15. The movement of the eccentric rotating body 8 will be understood from the movement of the virtual link 23 shown in (a), (b), (C), (d) and (e) of FIG. The movement of the spiral displacer 9 is similar.

第11図は、吸込口2から吸い込まれた空気が圧縮され
ながら吐出口3へと送られていく様子を示したもので、
斜線で示す部分が空気である。仮想リンク23の支点P
及び支点Qがそれぞれ第11図の(a)のP、 、 Q
、から(b)のP2.Q2、(c)のPs、Qs、(d
)のP、、Q、、次いで(e)のP、、Q、(最初の位
置)へと順次回動するに従って、スパイラルディスプレ
ーサ9は第11図の斜線で示すような動きをする。これ
により、吸込口2から吸い込まれた空気は少しずつ圧縮
され、吐出口3へと送られ、吐き出される。
FIG. 11 shows how the air sucked in from the suction port 2 is sent to the discharge port 3 while being compressed.
The shaded area is air. Fulcrum P of virtual link 23
and the fulcrum Q are P, , Q in (a) of Fig. 11, respectively.
, from (b) P2. Q2, (c) Ps, Qs, (d
As the spiral displacer 9 sequentially moves to P, , Q in ), then P, , Q in (e) (initial position), the spiral displacer 9 moves as shown by diagonal lines in FIG. As a result, the air sucked in from the suction port 2 is compressed little by little, sent to the discharge port 3, and discharged.

しかしながら、このクランク軸動過給機は、例えば、4
気筒エンジン等の2気筒の倍数多気筒機関で等速回転さ
せると、2次振動を増幅するという問題が生しる。即ち
、第5図に示すように、連接棒の長さをl、クランク半
径(クランク軸中心からビン中心までの距離〉をr、、
クランクと垂線のなす角度をθ、クランク軸の角速度ω
、各気筒の往復運動部分の往復質量をm、とすれば、各
往復質量によって働く慣性力について;1次慣性力威分
R1は; R,=m、r、 ω” Cog θ     −一一一
−・−■2次慣性力成分R7は; Rz = (1/λ)m、r、 ω” Cos 2θ−
・−・−■となる。但し、λ=r、/1である。
However, this crankshaft supercharger, for example,
When a multiple-cylinder engine such as a two-cylinder engine is rotated at a constant speed, a problem arises in that secondary vibrations are amplified. That is, as shown in Fig. 5, the length of the connecting rod is l, and the crank radius (distance from the center of the crankshaft to the center of the bottle) is r.
The angle between the crank and the perpendicular is θ, and the angular velocity of the crankshaft is ω.
, if the reciprocating mass of the reciprocating portion of each cylinder is m, then the inertial force exerted by each reciprocating mass; the primary inertial force component R1 is; R, = m, r, ω” Cog θ −111 −・− ■Second-order inertial force component R7 is; Rz = (1/λ)m, r, ω” Cos 2θ−
・-・-■. However, λ=r, /1.

4気筒エンジンでは、 1次慣性力戒分R1は; R+ =2m* re ω” cos θ+2ma r
、 ω” CoS (θ+π)−2ma r、ω” C
oSθ 2 me r a 6J ” CO32θ+2 となる。
For a 4-cylinder engine, the primary inertial force fraction R1 is; R+ = 2m* re ω” cos θ+2mar
, ω”CoS (θ+π)−2mar, ω”C
oSθ 2 me r a 6J ”CO32θ+2.

一方、2次慣性力戒分R2は; R,=2(1/λ) m、 r、 <11’ CO32
θ+2(1/λ)ma r、 ω”C052(θ+π〉
=4(1/λ)m、r、ω”cos2θ −−−−−−
■このように、2気筒の倍数機関では、エンジンの往復
質量の1次慣性力威分R1は零になるが、2次慣性力戒
分R8が存在するので、該2次慣性力戊分R2と偏心回
動体に作用する遠心力との共働作用で2次振動が発生す
る。
On the other hand, the secondary inertial force fraction R2 is; R, = 2 (1/λ) m, r, <11' CO32
θ+2(1/λ)mar, ω”C052(θ+π〉
=4(1/λ)m, r, ω"cos2θ --------
■In this way, in a two-cylinder multiple engine, the primary inertia force component R1 of the engine's reciprocating mass becomes zero, but since there is a secondary inertia force component R8, the second-order inertia force component R2 and Secondary vibration is generated in cooperation with the centrifugal force acting on the eccentric rotating body.

そこで、この発明の目的は、上記の課題を解決すること
であり、エンジンの往復質量の2次慣性力と偏心回動体
に作用する遠心力とが打ち消し合わせるため、カウンタ
ウェイトを設けることにより、2次慣性力威分による2
次振動を防止するクランク軸動過給機を提供することで
ある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and in order to cancel out the secondary inertia force of the reciprocating mass of the engine and the centrifugal force acting on the eccentric rotating body, by providing a counterweight, 2 due to the inertial force distribution
Another object of the present invention is to provide a crankshaft supercharger that prevents vibrations.

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

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、フライホイールの
背面で該ハウジングの内周側に設けたスパイラルill
路、クランク軸で回転する偏心回動体、該偏心回動体に
取付けてクランク軸の2倍の角速度で回転し且つエンジ
ンの往復質量の二次慣性力の半分の大きさの遠心力を発
生する前記スパイラルins内に配置したスパイラルデ
ィスプレーサ及び該スパイラルディスプレーサと同一角
速度で逆転し且つ同一遠心力を発生するカウンタウェイ
トを有するクランク軸動過給機に関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a spiral illuminator provided on the inner circumferential side of the housing on the back surface of the flywheel.
an eccentric rotating body that rotates on a crankshaft; and an eccentric rotating body that rotates at twice the angular velocity of the crankshaft when attached to the eccentric rotating body and generates a centrifugal force half the magnitude of the secondary inertia of the reciprocating mass of the engine. The present invention relates to a crankshaft supercharger having a spiral displacer disposed within a spiral ins and a counterweight that rotates in reverse at the same angular velocity as the spiral displacer and generates the same centrifugal force.

〔作用〕[Effect]

この発明によるクランク軸動過給機は、上記のように構
成されているので、次のように作用する。
Since the crankshaft supercharger according to the present invention is configured as described above, it operates as follows.

即ち、4気筒エンジンの往復を量の2次慣性力Rは: R=4(1/λ)mare ω”cos2θ −−−−
−一■スパイラルディスプレーサはクランク軸の2倍の
角速度で回転するので、スパイラルディスプレーサの質
量をms及びクランク軸中心からスパイラルディスプレ
ーサの重心までの距離をr、とすると、スパイラルディ
スプレーサの遠心力F1は; F、=m、r、  (2(11)” 一方、カウンタウェイ、トもスパイラルディスプレーサ
と同じ大きさの角速度で回転するので、カウンタウェイ
トの質量をmc及びクランク軸中心からカウンタウェイ
トの重心までの距離をrcとすると、カウンタウェイト
の遠心力FCは;Fe==mcre (2ω)t しかも、スパイラルディスプレーサとカウンタウェイト
は同し大きさの遠心力を発生するように構成したので; F、 l = l FC+         −一−−
−−■また、スパイラルディスプレーサの遠心力はエン
ジンの往復質量の2次慣性力Rの1/2となるように与
えられるので; R1=21F、l          ・−・−■であ
る。
That is, the secondary inertia force R of the reciprocating force of a 4-cylinder engine is: R=4(1/λ)mare ω”cos2θ −−−−
-1■ The spiral displacer rotates at twice the angular velocity of the crankshaft, so if the mass of the spiral displacer is ms and the distance from the center of the crankshaft to the center of gravity of the spiral displacer is r, then the centrifugal force F1 of the spiral displacer is; F, = m, r, (2(11)”) On the other hand, since the counterweight and t rotate at the same angular velocity as the spiral displacer, the mass of the counterweight is calculated by mc and the distance from the center of the crankshaft to the center of gravity of the counterweight. When the distance is rc, the centrifugal force FC of the counterweight is; Fe==mcre (2ω)t Moreover, since the spiral displacer and the counterweight are configured to generate the same magnitude of centrifugal force; F, l = l FC+ -1--
--■ Also, since the centrifugal force of the spiral displacer is given to be 1/2 of the secondary inertia force R of the reciprocating mass of the engine; R1=21F, l ·--■.

従って、弐〇と弐〇とより; R1−IF、l+1Fcl    −−−■が戒り立つ
Therefore, from 2〇 and 2〇; R1-IF, l+1Fcl ---■ stands out.

即ち、エンジンの往復質量の2次慣性力Rが、スパイラ
ルディスプレーサの遠心力F、及びカウンタウェイトの
遠心力FCと釣り合う。このように、エンジンの往復質
量の二次慣性力と偏心回動体に作用する遠心力とが打ち
消し合うので、2次慣性力Rにより発生する2次振動の
発生を防止することができる。
That is, the secondary inertia force R of the reciprocating mass of the engine balances the centrifugal force F of the spiral displacer and the centrifugal force FC of the counterweight. In this way, the secondary inertial force of the reciprocating mass of the engine and the centrifugal force acting on the eccentric rotating body cancel each other out, so it is possible to prevent secondary vibrations caused by the secondary inertial force R from occurring.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して、この発明によるクランク軸動過
給機の一実施例について説明する。第1図はこの発明に
よるクランク軸動過給機の一実施例を示す断面図、第2
図は第1図の線■−■における断面図、第2図(A)は
第2図の符号A部分における断面図、第3図は第1図の
線■−■における断面図、第3図(A)は第3図の符号
A部分における断面図、第4図はこのクランク軸動スパ
イラル過給機の作動を説明するための説明図、第5図は
エンジン、スパイラルディスプレーサ及びカウンタウェ
イトの力学的モデルを示す説明図、並びに第6図はエン
ジン、スパイラルディスプレーサ及びカウンタウェイト
の位置関係を示す説明図である。上記各図面において、
部品に付した符号は、第9図及び第10図に示す部品と
同一の機能を有するものには同一の符号を付している。
Hereinafter, an embodiment of a crankshaft supercharger according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a crankshaft-driven supercharger according to the present invention, and FIG.
The figure is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1, FIG. 2 (A) is a sectional view taken along the line A in FIG. Figure (A) is a cross-sectional view taken at part A in Figure 3, Figure 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of this crankshaft-driven spiral supercharger, and Figure 5 is a diagram of the engine, spiral displacer, and counterweight. An explanatory diagram showing a dynamic model, and FIG. 6 are explanatory diagrams showing a positional relationship among an engine, a spiral displacer, and a counterweight. In each of the above drawings,
The same reference numerals are given to parts having the same functions as those shown in FIGS. 9 and 10.

このクランク軸動過給機は、主として、クランク軸4で
回転する偏心回動体8、該偏心回動体8に取付けたスパ
イラルディスプレーサ9及び該スパイラルディスプレー
サ9と同一角速度で逆転し且つ同一遠心力を発生するカ
ウンタウェイト37を有するものである。クランク11
114にはフライホイール14が駆動連結されているが
、フライホイール14の背面の位置で且つ該フライホイ
ール14を囲むフライホイールハウジング10の内周側
には、スパイラル通!21.22を形成するスパイラル
ケーソング11が取付けられている。これらのスパイラ
ル通路21.22にはスパイラルディスプレーサ9が挿
入状態で回動するように構成されている。
This crankshaft supercharger mainly consists of an eccentric rotating body 8 rotated by a crankshaft 4, a spiral displacer 9 attached to the eccentric rotating body 8, and a spiral displacer 9 that rotates in reverse at the same angular velocity and generates the same centrifugal force. The counterweight 37 has a counterweight 37. crank 11
The flywheel 14 is drivingly connected to the flywheel 114, and a spiral passage is provided on the inner circumferential side of the flywheel housing 10 that surrounds the flywheel 14 at a position on the back side of the flywheel 14. A spiral casing 11 forming 21, 22 is installed. The spiral displacer 9 is configured to rotate in the inserted state in these spiral passages 21, 22.

このクランク軸動過給機において、フライホイールハウ
ジング10はシリンダボディ12に取付けられ、フライ
ホイール14の外側を覆うようにカバーしている。該フ
ライホイールハウジング10の外周側には、吸込口2が
設けられ、吐出口3がフライホイールハウジング10の
中心部に設けられている。フライホイール14の駆動軸
15はクランク軸4に連結されており、該駆動軸15の
外周面にはクランク軸側駆動ギヤ30が装着されている
。このクランク軸側駆動ギヤ30は、一対のスパイラル
ディスプレーサ被駆動ギヤ31と噛み合っている。各ス
パイラルディスプレーサ被駆動ギヤ31を設けた各駆動
軸7Sの各偏心軸部7には、偏心回動体8が連結され、
フライホイール14の背面に装入された状態で配置され
ている。
In this crankshaft supercharger, a flywheel housing 10 is attached to a cylinder body 12 and covers the outside of a flywheel 14. A suction port 2 is provided on the outer peripheral side of the flywheel housing 10, and a discharge port 3 is provided in the center of the flywheel housing 10. A drive shaft 15 of the flywheel 14 is connected to the crankshaft 4, and a crankshaft side drive gear 30 is mounted on the outer peripheral surface of the drive shaft 15. This crankshaft side drive gear 30 meshes with a pair of spiral displacer driven gears 31. An eccentric rotating body 8 is connected to each eccentric shaft portion 7 of each drive shaft 7S provided with each spiral displacer driven gear 31,
It is arranged in a charged state on the back side of the flywheel 14.

偏心回動体8には、各スパイラル通路l路21.22に
挿入される一対のスパイラルディスプレーサ9が設けら
れている。また、フライホイールハウジング10には、
スパイラルケーシング11が設けられている。スパイラ
ルディスプレーサ被駆動ギヤ31は、駆動軸73Cに設
けたカウンタウェイト駆動ギヤ32.33を駆動し、該
カウンタウェイト駆動ギヤ32.33を設けた駆動軸7
3Cの偏心軸部36にはカウンタウェイト37が連結さ
れている。
The eccentric rotating body 8 is provided with a pair of spiral displacers 9 inserted into each spiral path 21, 22. In addition, the flywheel housing 10 includes
A spiral casing 11 is provided. The spiral displacer driven gear 31 drives a counterweight drive gear 32.33 provided on the drive shaft 73C, and the drive shaft 7 provided with the counterweight drive gear 32.33.
A counterweight 37 is connected to the eccentric shaft portion 36 of 3C.

フライホイールハウジング10は中心部に貫通孔20を
有しており、その貫通孔20にフライホイール14の駆
動軸15が挿通されている。フライホイールハウジング
10には渦巻き状の二つの仕切壁からなるスパイラルケ
ーシング11が立設され、該スパイラルケーシング11
によって二重のスパイラル通路21.22が形成されて
いる。
The flywheel housing 10 has a through hole 20 in the center thereof, and the drive shaft 15 of the flywheel 14 is inserted through the through hole 20. A spiral casing 11 consisting of two spiral partition walls is installed in the flywheel housing 10, and the spiral casing 11
A double spiral passage 21,22 is formed by this.

この二つのスパイラル通路21.22は全長に渡って同
一幅に形成されている。それらの通路2122の入口は
、吸込口2に連通し、出口は吐出口3に連通している。
These two spiral passages 21, 22 are formed to have the same width over their entire length. The inlets of these passages 2122 communicate with the suction port 2, and the outlets communicate with the discharge port 3.

また、吐出口3は貫通孔20の外側に配置されている。Further, the discharge port 3 is arranged outside the through hole 20.

更に、これらの各通路21.22には、渦巻き状のスパ
イラルディスプレーサ9がそれぞれ装入され、偏心回動
体8に直立して設けられ、全長に渡って同一間隔で配置
されている。
Furthermore, each of these passages 21 and 22 is loaded with a spiral displacer 9, which is provided upright on the eccentric rotating body 8 and arranged at equal intervals over the entire length.

クランク軸4は、エンジンのシリンダボディ12の軸受
孔13から突出し、フライホイール14の駆動軸15に
連結されている。クランク軸側駆動ギヤ30は、フライ
ホイール14の駆動軸15の外周面に装着されている。
The crankshaft 4 protrudes from a bearing hole 13 in a cylinder body 12 of the engine and is connected to a drive shaft 15 of a flywheel 14 . The crankshaft side drive gear 30 is attached to the outer peripheral surface of the drive shaft 15 of the flywheel 14.

クランク軸側駆動ギヤ30と噛み合うスパイラルディス
プレーサ被駆動ギヤ31は、シリンダボディ12に突設
する支持軸16に軸受17を介して回転自在に支持され
ていると共に、フライホイールハウジング10に軸受1
8を介して回転自在に支持されている。また、クランク
軸側駆動ギヤ30の歯数は、スパイラルディスプレーサ
被駆動ギヤ31の歯数の2倍に槽底されており、従って
、クランク軸側駆動ギヤ30が1回転すると、スパイラ
ルディスプレーサ被駆動ギヤ31は2回転する。
The spiral displacer driven gear 31 that meshes with the crankshaft side drive gear 30 is rotatably supported via a bearing 17 on a support shaft 16 protruding from the cylinder body 12, and a bearing 1 on the flywheel housing 10.
It is rotatably supported via 8. Further, the number of teeth of the crankshaft side drive gear 30 is twice the number of teeth of the spiral displacer driven gear 31. Therefore, when the crankshaft side drive gear 30 rotates once, the spiral displacer driven gear 31 rotates twice.

また、スパイラルディスプレーサ被駆動ギヤ31を設け
た駆動軸7Sの偏心軸部7は、偏心回動体8の連結孔1
9に嵌合され、偏心回動体8が一方のスパイラルディス
プレーサ被駆動ギヤ31の偏心軸部7と他方のスパイラ
ルディスプレーサ被駆動ギヤ31の偏心軸部7の二点で
支持されるような構造になっている。各々のスパイラル
ディスプレーサ被駆動ギヤ31には、カウンタウェイト
第1駆動ギヤ32が一体に形成されている。各々のカウ
ンタウェイト第1駆動ギヤ32は、それぞれカウンタウ
ェイト第2駆動ギヤ33と噛み合っている。カウンタウ
ェイト第1駆動ギヤ32の歯数は、カウンタウェイト第
2駆動ギヤ33の歯数に等しい。従って、カウンタウェ
イト第1駆動ギヤ32が1回転すれば、該カウンタウェ
イト第1駆動ギヤ32と噛み合うカウンタウェイト第2
駆動ギヤ33は反対方向に1回転する。カウンタウェイ
ト第2駆動ギヤ33は軸受34を介してシリンダボディ
12から突出する支持軸35に回転自在に取付けられて
いる。カウンタウェイト第2駆動ギヤ33の偏心軸部3
6にはカウンタウェイト37が取付けられている。
Further, the eccentric shaft portion 7 of the drive shaft 7S provided with the spiral displacer driven gear 31 is connected to the connecting hole 1 of the eccentric rotating body 8.
9, the eccentric rotating body 8 is supported at two points: the eccentric shaft portion 7 of one spiral displacer driven gear 31 and the eccentric shaft portion 7 of the other spiral displacer driven gear 31. ing. A counterweight first drive gear 32 is integrally formed with each spiral displacer driven gear 31 . Each counterweight first drive gear 32 meshes with a counterweight second drive gear 33, respectively. The number of teeth of the counterweight first drive gear 32 is equal to the number of teeth of the counterweight second drive gear 33. Therefore, when the counterweight first driving gear 32 rotates once, the counterweight second driving gear 32 meshing with the counterweight first driving gear 32 rotates once.
The drive gear 33 makes one revolution in the opposite direction. The counterweight second drive gear 33 is rotatably attached to a support shaft 35 protruding from the cylinder body 12 via a bearing 34. Eccentric shaft portion 3 of counterweight second drive gear 33
A counterweight 37 is attached to 6.

第1図において、鎖線で示したもののうち、右側はカウ
ンタウェイト37を示しているが、左側はスパイラルデ
ィスプレーサ9の回動する様子を分かり易く説明するた
めに描いた仮想質量9Mである。この仮想質量9Mは、
鎖線の円24で示すように、クランク軸4の軸心25近
傍の点を中心に、スパイラルディスプレーサ被駆動ギヤ
31を設けた駆動軸7Sの軸心26と偏心軸部7の軸心
27との距離rを半径とする円24を描きながら偏心回
動する。その円24の直径CDは、通路の幅をAB、ス
パイラルディスプレーサ9の厚さをTとすると、 CD=2 r=AB−2Tになる。
In FIG. 1, among the items indicated by chain lines, the right side shows the counterweight 37, while the left side is the virtual mass 9M drawn to clearly explain how the spiral displacer 9 rotates. This virtual mass 9M is
As shown by a chain line circle 24, the axis 26 of the drive shaft 7S provided with the spiral displacer driven gear 31 and the axis 27 of the eccentric shaft portion 7 are aligned around a point near the axis 25 of the crankshaft 4. It rotates eccentrically while drawing a circle 24 with a radius of distance r. The diameter CD of the circle 24 is CD=2r=AB-2T, where AB is the width of the passage and T is the thickness of the spiral displacer 9.

カウンタウェイト37は一対のカウンタウェイト第2駆
動ギヤ33を設けた駆動軸73Cの偏心軸部36によっ
て支持されており、カウンタウェイト37は仮想質量9
Mと同様に、クランク軸4の軸心25近傍の点を中心に
、支持軸35の軸心40と偏心軸部36の軸心41との
距1!1rを半径とする円39を描きながら偏心回動す
る。この円39は円24と同じ大きさの円である。また
、カウンタウェイト37の質量は仮想質量9Mと同し大
きさである。
The counterweight 37 is supported by an eccentric shaft portion 36 of a drive shaft 73C provided with a pair of counterweight second drive gears 33, and the counterweight 37 has a virtual mass of 9
Similarly to M, while drawing a circle 39 centered on a point near the axis 25 of the crankshaft 4, the radius is the distance 1!1r between the axis 40 of the support shaft 35 and the axis 41 of the eccentric shaft portion 36. Rotate eccentrically. This circle 39 is a circle of the same size as the circle 24. Further, the mass of the counterweight 37 is the same as the virtual mass 9M.

次に、この発明によるクランク軸動過給機の作動につい
て説明する。エンジンの回転はクランク軸4から駆動軸
15、駆動軸15の外周面に形成されたクランク軸側駆
動ギヤ30.次いで該クランク軸側駆動ギヤ30と噛み
合うスパイラルディスプレーサ被駆動ギヤ31へと伝達
される。第1図に矢印Aで示すように、クランク軸側駆
動ギヤ30が反時計方向Aに回転すると、スパイラルデ
ィスプレーサ被駆動ギヤ31及びカウンタウェイト第1
駆動ギヤ32は時計方向Bに回転する。このスパイラル
ディスプレーサ被駆動ギヤ31の回転に伴って、スパイ
ラルディスプレーサ9(仮想質量9M)は円24を描き
ながら時計方向Cに偏心回動する。一方、カウンタウェ
イト第1駆動ギヤ32の時計方向Bへの回転に伴って、
このカウンタウェイト第1駆動ギヤ32と噛み合うカウ
ンタウェイト第2駆動ギヤ33は、反時計方向りに回転
する。そして、このカウンタウェイト第2駆動ギヤ33
の回転に伴って、カウンタウェイト37は円39を描き
ながら反時計方向に偏心回動する。このように、仮想質
量9Mとカウンタウェイト37とは逆方向に回動すると
ともに、両者の回動半径及び回動する角速度は等しい。
Next, the operation of the crankshaft supercharger according to the present invention will be explained. The rotation of the engine is controlled by the crankshaft 4, the drive shaft 15, and the crankshaft side drive gear 30 formed on the outer circumferential surface of the drive shaft 15. The signal is then transmitted to the spiral displacer driven gear 31 that meshes with the crankshaft side drive gear 30. As shown by arrow A in FIG. 1, when the crankshaft drive gear 30 rotates counterclockwise A, the spiral displacer driven gear 31 and the first counterweight
The drive gear 32 rotates in the clockwise direction B. As the spiral displacer driven gear 31 rotates, the spiral displacer 9 (virtual mass 9M) eccentrically rotates in the clockwise direction C while drawing a circle 24. On the other hand, as the counterweight first drive gear 32 rotates in the clockwise direction B,
The counterweight second drive gear 33 that meshes with the counterweight first drive gear 32 rotates counterclockwise. This counterweight second drive gear 33
As the counterweight 37 rotates, the counterweight 37 eccentrically rotates counterclockwise while drawing a circle 39. In this way, the virtual mass 9M and the counterweight 37 rotate in opposite directions, and their rotation radius and rotation angular velocity are equal.

第4図の符号(a)、(b)、(C)、(d)及び(e
)は仮想質量9M及びカウンタウェイト37の動きを示
したものである。仮想質量9Mは反時計方向に回動する
のに対して、カウンタウェイト37はその逆の時計方向
に回動する。符号(a)では仮想質量9Mの回転中心及
びカウンタウェイト37の回転中心は共に上方に位置し
、符号(b)では仮想質量9Mの回転中心は右方、カウ
ンタウェイト370回転中心は左方に位置し、再回転中
心は最も接近する。そして、符号(C)では仮想質量9
Mの回転中心及びカウンタウェイト37の回転中心は共
に下方に位置し、符号(d)では仮想質量9Mの回転中
心は左方、カウンタウェイト37の回転中心は右方に位
置して再回転中心は最も離れる0次いで、符号<e>で
は仮想質量9Mの回転中心及びカウンタウェイト37の
回転中心は再び共に上方となって符号(a)の位置へ戻
る。
Symbols (a), (b), (C), (d) and (e) in Fig. 4
) shows the movement of the virtual mass 9M and the counterweight 37. The virtual mass 9M rotates counterclockwise, whereas the counterweight 37 rotates clockwise in the opposite direction. In code (a), the rotation center of the virtual mass 9M and the rotation center of the counterweight 37 are both located above, and in code (b), the rotation center of the virtual mass 9M is located on the right, and the rotation center of the counterweight 370 is located on the left. However, the re-rotation center is closest. And in code (C), the virtual mass 9
The rotation center of M and the rotation center of the counterweight 37 are both located below, and in code (d), the rotation center of the virtual mass 9M is located on the left, the rotation center of the counterweight 37 is located on the right, and the re-rotation center is Next, at the farthest point 0, at symbol <e>, the center of rotation of the virtual mass 9M and the center of rotation of the counterweight 37 are both upward again, returning to the position of symbol (a).

第5図において、このクランク軸動過給機におけるエン
ジン、スパイラルディスプレーサ9及びカウンタウェイ
ト37の力学的モデルが示されている。エンジンはクラ
ンク軸4の中心25から距離r*lIlれたクランクピ
ン上を往復質量m、が角速度ωで等連日運動しているモ
デルとする。スパイラルディスプレーサ9は、質量がm
6で、クランク軸4の中心25からスパイラルディスプ
レーサ9の重心までの距jlrlを半径とする円周上を
、クランク軸4の回転速度の2倍でクランク軸40回転
と反対方向に等連日運動をするものとし、同様にカウン
タウェイト37は、質量がmeで、クランク軸4の中心
25からカウンタウェイト37の重心までの距離rcを
半径とする円周上を、クランク軸4の回転方向と同し方
向にクランク軸4の回転速度の2倍で等連日運動をする
ものとする。
In FIG. 5, a mechanical model of the engine, spiral displacer 9, and counterweight 37 in this crankshaft supercharger is shown. The engine is a model in which a reciprocating mass m moves on a crank pin at a distance r*lIl from the center 25 of the crankshaft 4 at an angular velocity ω every day. The mass of the spiral displacer 9 is m
6, on the circumference whose radius is the distance jlrl from the center 25 of the crankshaft 4 to the center of gravity of the spiral displacer 9, move in the opposite direction to the crankshaft 40 rotations at twice the rotational speed of the crankshaft 4. Similarly, the counterweight 37 has a mass me and extends along a circumference whose radius is the distance rc from the center 25 of the crankshaft 4 to the center of gravity of the counterweight 37, in the same direction as the rotation direction of the crankshaft 4. It is assumed that the motor moves in the same direction every day at twice the rotational speed of the crankshaft 4.

なお、スパイラルディスプレーサ9及びカウンタウェイ
ト37は、第1図に示すように、どちらもクランク軸4
の中心25に回転中心はないが、このモデルではクラン
ク軸4の中心25に回転中心があるものと仮定する。ま
た、その回転中心から重心までの距離を半径とする円周
上を回動するものと仮定する。
Note that the spiral displacer 9 and the counterweight 37 are both attached to the crankshaft 4 as shown in FIG.
Although there is no center of rotation at the center 25 of the crankshaft 4, this model assumes that the center of rotation is at the center 25 of the crankshaft 4. Further, it is assumed that the object rotates on a circumference whose radius is the distance from the center of rotation to the center of gravity.

4気筒エンジンの場合、クランク角度をθとすると、往
復質量m、の2次慣性力成分Rは次式で表される。
In the case of a four-cylinder engine, when the crank angle is θ, the secondary inertial force component R of the reciprocating mass m is expressed by the following equation.

R=4(1/λ) me  re (L” cos  
2θ −■一方、スパイラルディスプレーサ9で発生す
る遠心力F、及びカウンタウェイト37で発生する遠心
力F、はそれぞれ; Fs ”’ma r、(2ω)”   ’−’−”−@
Fc1=merc (2ω> ”    −=■第6図
は、このクランク軸動スパイラル過給機のエンジン、ス
パイラルディスプレーサ9及びカウンタウェイト37の
位置関係を示す説明図であθ=0の時は、2次慣性力威
分Rは■式により、X方向へ最大(R=4(1/λ)m
、r、ω”)となる、この時、m、、mCは一番下方に
位置し、遠心力FI +FeでRを打ち消す。
R=4(1/λ) me re (L” cos
2θ −■ On the other hand, the centrifugal force F generated by the spiral displacer 9 and the centrifugal force F generated by the counterweight 37 are respectively;
Fc1=merc (2ω> ” -=■ Fig. 6 is an explanatory diagram showing the positional relationship among the engine, spiral displacer 9, and counterweight 37 of this crankshaft-driven spiral supercharger. When θ=0, 2 The next inertial force R is the maximum in the X direction (R = 4 (1/λ) m
, r, ω"). At this time, m, , mC is located at the bottom, and R is canceled by the centrifugal force FI + Fe.

θ−π/4の時は、■式により、2次慣性力威分Rは零
となる。この時、m、、mCはそれぞれ水平位置にある
ため、X軸方向への遠心力はOとなり、左右方向へはF
、=Fcとなって打ち消し合う。
When θ-π/4, the secondary inertial force R becomes zero according to equation (2). At this time, m, , mC are at horizontal positions, so the centrifugal force in the X-axis direction is O, and the centrifugal force in the left-right direction is F.
, =Fc, and cancel each other out.

θ−π/2の時は、2次慣性力威分RはX方向へ最小(
R=4(1/λ) m、 r、a+” )となる。
When θ-π/2, the secondary inertial force R is the minimum in the X direction (
R=4(1/λ) m, r, a+'').

この時、m* 、m(は一番上方に位置し、遠心力はF
l +FCであり、2次慣性力戒分Rを打ち消す。
At this time, m*, m( are located at the top, and the centrifugal force is F
l +FC, which cancels out the secondary inertial force R.

θ−3π/4の時は、θ=π/4の時と同様に2次慣性
力威分Rは零となり、F、とFCはそれぞれ反対方向へ
働いて打ち消し合う。
When θ-3π/4, the secondary inertial force R becomes zero, similar to when θ=π/4, and F and FC act in opposite directions and cancel each other out.

θ=πの時は、θ=0の時と同様である。When θ=π is the same as when θ=0.

以降の作動は上記各作動が繰り返される。In subsequent operations, the above operations are repeated.

以上により、往復質量m、の2次慣性力成分Rが釣り合
う条件は、 R1=lF、l+lFC+   −−■F l −I 
Fcl        −−−−−−■式■より、 4(l/λ)mer* ω3 =ms r、  (2ω戸+mc rc (2ω〉χ−
・・■ 、’、  (1/λ)m、r、=m、  r、+mc 
rc・−−−−・[相] 式■より、 m@  r @ ”” m(r c      ’−−
’−’−”(jD従って、式0及び式0を満足するよう
に、m、r、及びmc rcを選び、第6図のような位
置関係にすれば、往復質量の2次慣性力成分Rは偏心回
動体8の遠心力と釣り合うようになる。
From the above, the conditions under which the secondary inertial force component R of the reciprocating mass m is balanced are: R1=lF, l+lFC+ --■F l -I
Fcl −−−−−−■ From formula ■, 4(l/λ)mer* ω3 = ms r, (2ω door + mc rc (2ω〉χ−
・・■ ,', (1/λ)m, r, =m, r, +mc
rc・----・[Phase] From formula ■, m@ r @ ”” m(r c '--
'-'-' (jD Therefore, if m, r, and mrc are selected so as to satisfy Equations 0 and 0, and the positional relationship is as shown in Figure 6, then the secondary inertial force component of the reciprocating mass will be R becomes balanced with the centrifugal force of the eccentric rotating body 8.

偏心回動体8は二つのスパイラルディスプレーサ被駆動
ギヤ31によって二点P、Qで支持されているので、偏
心回動体8が位置ずれを起こすことはなく、所定経路を
繰り返して回動する。このため、スパイラルディスプレ
ーサ9とフライホイールハウジングlOとの隙間、及び
スパイラルケーシング11と偏心回動体8との隙間を小
さくすることができ、空気洩れを最小限に抑えることが
できる。
Since the eccentric rotating body 8 is supported at two points P and Q by the two spiral displacer driven gears 31, the eccentric rotating body 8 rotates repeatedly along a predetermined path without causing any positional deviation. Therefore, the gap between the spiral displacer 9 and the flywheel housing IO and the gap between the spiral casing 11 and the eccentric rotating body 8 can be reduced, and air leakage can be minimized.

このクランク軸動過給機は、エンジン装着部品の中でも
最も大きな回転半径を有する回転部品、即ちフライホイ
ール14内に装着しているので、スパイラル数を多くす
ることができ、圧力比を内部圧縮で2.2以上にするこ
とができるだけでなく、圧力比の自由度が大きくなる。
This crankshaft-driven supercharger is installed inside the flywheel 14, which is a rotating component with the largest rotational radius among engine-mounted components, so the number of spirals can be increased and the pressure ratio can be reduced by internal compression. Not only can the pressure ratio be set to 2.2 or more, but the degree of freedom in the pressure ratio can be increased.

なお、上記実施例では、スパイラルケーシング11はフ
ライホイールハウジング10に立設しているが、その代
わりにシリンダボディ12に立設してもよい。
In the above embodiment, the spiral casing 11 is installed upright on the flywheel housing 10, but it may be installed upright on the cylinder body 12 instead.

また、クランク軸側駆動ギヤ30は駆動軸15の外周面
に装着する代わりに、クランク軸4の外周面に装着して
もよい。
Further, the crankshaft side drive gear 30 may be mounted on the outer peripheral surface of the crankshaft 4 instead of being mounted on the outer peripheral surface of the drive shaft 15.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によるクランク軸動過給機は、上記のように構
成されているので、次のような効果を有する。即ち、こ
のクランク軸動過給機は、フライホイールの背面で該ハ
ウジングの内周側に設けたスパイラル通路、クランク軸
で回転する偏心回動体、該偏心回動体に取付けてクラン
ク軸の2倍の角速度で回転し且つエンジンの往復質量の
二次慣性力の半分の大きさの遠心力を発生する前記スパ
イラル通路内に配置したスパイラルディスプレーサ及び
該スパイラルディスプレーサと同一角速度で逆転し且つ
同一遠心力を発生するカウンタウェイトを有するので、
エンジンの往復質量の二次慣性力と偏心回動体に作用す
る遠心力とが打ち消し合うことができ、それによって二
次振動の発生を防止することができる。そして、前記偏
心回動体の回転によって前記スパイラルディスプレーサ
を回動させ、該スパイラルディスプレーサの機能によっ
て、前記吸込口からの空気を圧縮して前記吐出口へ送り
出すことができる。
Since the crankshaft supercharger according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. In other words, this crankshaft-driven supercharger consists of a spiral passage provided on the inner circumferential side of the housing on the back of the flywheel, an eccentric rotating body that rotates with the crankshaft, and an eccentric rotating body that is attached to the eccentric rotating body and has a diameter twice as large as that of the crankshaft. A spiral displacer arranged in the spiral passage that rotates at an angular velocity and generates a centrifugal force half the magnitude of the secondary inertia of the reciprocating mass of the engine, and a spiral displacer that rotates at the same angular velocity and generates the same centrifugal force as the spiral displacer. Since it has a counterweight that
The secondary inertial force of the reciprocating mass of the engine and the centrifugal force acting on the eccentric rotating body can cancel each other out, thereby preventing the occurrence of secondary vibrations. The spiral displacer is rotated by the rotation of the eccentric rotating body, and the function of the spiral displacer allows air from the suction port to be compressed and sent to the discharge port.

また、このクランク軸動過給機は、過給機駆動用のベル
トを取り除いてエンジンの回転を直接クランク軸から直
接取り出すように構成でき、エンジン外形寸法を増加さ
せることなく、しかも、配置位置をエンジン装着部品の
中でも大きな回転半径を有するフライホイールの背面に
したため、十分なスペースを確保でき、過給機を極めて
コンパクトなものにすることができる。
In addition, this crankshaft-driven supercharger can be configured so that the belt for driving the supercharger is removed and the engine rotation is taken directly from the crankshaft, without increasing the external dimensions of the engine, and in addition, the installation position can be reduced. Since it is mounted on the back of the flywheel, which has the largest rotation radius among engine-mounted parts, sufficient space can be secured and the supercharger can be made extremely compact.

更に、クランク軸動過給機を、エンジン装着部品の中で
も最も大きな回転半径を有する回転部品であるフライホ
イールの背面に配置したので、例えば、スパイラル数を
多くとることにより、過給機の回転を増速しなくても十
分高圧力比を得ることができる。このため、このクラン
ク軸動過給機を駆動するための駆動トルクが小さくて済
み、燃費の節約になるだけでなく、二段過給及びアウタ
クーラの設置が不要となり、全体形状が簡単となりコス
トも安くなる。
Furthermore, since the crankshaft-driven supercharger is placed on the back of the flywheel, which is a rotating component with the largest rotational radius among engine parts, for example, by increasing the number of spirals, the rotation of the supercharger can be reduced. A sufficiently high pressure ratio can be obtained without increasing the speed. Therefore, the driving torque required to drive this crankshaft-driven supercharger is small, which not only saves fuel consumption, but also eliminates the need for a two-stage supercharger and outer cooler, which simplifies the overall shape and reduces costs. Become cheap.

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

第1図はこの発明によるクランク軸動過給機の一実施例
を示す断面図、第2図は第1図の線■−■線における断
面図、第2図(A)は第2図の符号A部分における断面
図、第3図は第1図の線m−mにおける断面図、第3図
(A)は第3図の符号A部分における断面図、第4図は
このクランク軸動過給機の作動状態を説明するための説
明図、第5図はこのクランク軸動過給機におけるエンジ
ン、スパイラルディスプレーサ及びカウンタウェイトの
力学的モデルを示す説明図、第5図はこのクランク軸動
過給機におけるエンジン、スパイラルディスプレーサ及
びカウンタウェイトの位置関係を示す説明図、第7図は
従来のスパイラル過給機を示す断面図、第8図は第7図
の線■−■における断面図、第9図は本出願人に係わる
別の出願に開示したクランク軸動過給機を示す断面図、
第1O図は第9図の線X−Xにおける断面図、第10図
(A)は第10図の符号A部分における断面図、第10
図(B)は第10図の符号B部分における断面図、及び
第11図は第9図のクランク軸動過給機の作動状態を示
す説明図である。 2−−−−一吸込口、3−−−一吐出口、4−・−クラ
ンク軸、7−・−偏心軸部、7S、7SC,15−・−
1駆動軸、8−−−−−偏心回動体、9−−−−スパイ
ラルディスプレーサ、9M−・−・スパイラルディスプ
レーサ仮想質量、10・−−−−−フライホイールハウ
ジング、11−−−−−・−スパイラルケーシング、1
4−−一−フライホイール、21 、22−−−−スパ
イラル通路、3゜クランク軸側駆動ギヤ、31−−−−
スパイラルディスプレーサ被駆動ギヤ、32−・−カウ
ンタウェイト第1駆動ギヤ、33−−−−カウンタウェ
イト第2駆動ギヤ、36−−−−−偏心軸部、37−−
カウンタウエイト。 第  1 図
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a crankshaft turbocharger according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line m-m in FIG. 1, FIG. 3 (A) is a sectional view taken at the part A in FIG. 3, and FIG. An explanatory diagram for explaining the operating state of the charger. Fig. 5 is an explanatory diagram showing a mechanical model of the engine, spiral displacer, and counterweight in this crankshaft-driven supercharger. An explanatory diagram showing the positional relationship of an engine, a spiral displacer, and a counterweight in a charger, FIG. 7 is a sectional view showing a conventional spiral supercharger, FIG. 8 is a sectional view taken along line ■-■ in FIG. FIG. 9 is a sectional view showing a crankshaft supercharger disclosed in another application related to the present applicant;
Figure 1O is a cross-sectional view taken along the line
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operating state of the crankshaft supercharger of FIG. 9. FIG. 2-----One suction port, 3---One discharge port, 4--Crankshaft, 7--Eccentric shaft portion, 7S, 7SC, 15--
1 Drive shaft, 8---Eccentric rotating body, 9---Spiral displacer, 9M---Spiral displacer virtual mass, 10---Flywheel housing, 11--------- - spiral casing, 1
4--Flywheel, 21, 22--Spiral passage, 3° crankshaft side drive gear, 31--
Spiral displacer driven gear, 32--Counterweight first drive gear, 33--Counterweight second drive gear, 36--Eccentric shaft portion, 37--
Counterweight. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] フライホイールの背面で該ハウジングの内周側に設けた
スパイラル通路、クランク軸で回転する偏心回動体、該
偏心回動体に取付けてクランク軸の2倍の角速度で回転
し且つエンジンの往復質量の二次慣性力の半分の大きさ
の遠心力を発生する前記スパイラル通路内に配置したス
パイラルディスプレーサ及び該スパイラルディスプレー
サと同一角速度で逆転し且つ同一遠心力を発生するカウ
ンタウェイトを有するクランク軸動過給機。
A spiral passage provided on the inner circumferential side of the housing on the back of the flywheel, an eccentric rotating body that rotates with the crankshaft, and an eccentric rotating body that rotates at twice the angular velocity of the crankshaft and that is twice the reciprocating mass of the engine. A crankshaft-driven supercharger having a spiral displacer disposed in the spiral passage that generates a centrifugal force that is half the magnitude of the next inertial force, and a counterweight that rotates in reverse at the same angular velocity as the spiral displacer and generates the same centrifugal force. .
JP8743590A 1990-04-03 1990-04-03 Crankshaft moving supercharger Pending JPH03286142A (en)

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