JPH0337453A - バランサ付１２気筒エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、等角バンクの３シリンダ列１２気筒エンジン
に関する。

（従来技術） 多気筒エンジンをコンパクトに形成するために、シリン
ダ列をＶ型やＷ型に配置したエンジンか知られており、
例えば、米国特許第２．７２２．９２３号には４つのシ
リンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって３列、す
なわちＷ型に配置した４サイクル１２気筒エンジンが開
示されている。上記Ｗ型１２気筒エンジンは■型１２気
筒エンジンに比べより立法体に近く、従って、よりコン
パクト化を図れるというメリットがある。

（発明が解決しようとする課題） Ｗ型１２気筒エンジンの場合、往復質量による２次の不
平衡力が発生し、該不平衡力を打消すために２次バラン
サの設置が必要となる。ところで、この２次不平衡力は
、クランク軸と同方向に回転する絶対値一定の力と、前
記の力とは異なる一定の絶対値を有しクランク軸と逆方
向に回転する力の２つの力から成るので、前記２次不平
衡力を打消し、且つバランサによって２次のクランク軸
回りのモーメントを発生させないようにするためには複
数のバランサを設ける必要がある。しかし、設置するバ
ランサの数を増やすと、コンパクト化ヲ目指したＷ型１
２気筒エンジンのメリットが損なわれるという問題があ
った。

従って本発明の目的は、クランク軸回りの２次のモーメ
ントを発生すること無くエンジンの２次不平衡力を打消
すことができる極力少ない数の２次バランサを備えたＷ
型１２気筒エンジンを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明にあっては、上記課題を解決するために、４つシ
リンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって３列に配
置して成る１２気筒エンジンにおいて、クランク軸に平
行でクランク軸と同方向に且つクランク軸の倍の角速度
で回転する第１のバランサ軸とクランク軸に平行でクラ
ンク軸と逆方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転す
る第２のバランサ軸とを設け、エンジンの２次不平衡力
を打消すために前記第１と第２のバランサ軸にそれぞれ
質量の異なる偏心ウェイトを設けると共に、これらの偏
心ウェイトによって生ずるクランク軸回りの２次のモー
メントが零になるように前記第■と第２のバランサ軸の
相対位置を定めて成るバランサ付１２気筒エンジンを提
供する。

（作用） 本発明の上記構成によれば、クランク軸に平行でクラン
ク軸と同方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転する
第１のバランサ軸とクランク軸に平行でクランク軸と逆
方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転する第２のバ
ランサ軸とを設け、前記第１と第２のバランサ軸にそれ
ぞれ質量の異なる偏心ウェイトを設けたので、エンジン
の２次不平衡力が打消され、また、所定の相対位置関係
となるように前記第１と第２のバランサ軸の設置位置を
定めたので、前記２つの偏心ウェイトによってクランク
軸回りの２次のモーメントが生ずることは無い。

（実施例） 以下、添付の図面に基づいて、本発明の詳細な説明する
。

第１図〜第２図に示す本実施例に係る４サイクル１２気
筒エンジン１おいては、第１気筒１〜１〜第１２気筒１
〜１２が、共通のクランク軸２を中心として、放射状に
３列に配置されている。これら３つの第１〜３の気筒列
３−１〜３−３は、それぞれ４個の気筒からなっており
、クランク軸２に沿って、クランク軸２の長手方向に整
列されている。第１の気筒列３−１には、第１．４．７
、ｌＯの各気筒が含まれ、第２の気筒列３−２には第２
．５．８．１１の各気筒が含まれ、また第３の気筒列３
−３には第３．６．９．１２の各気筒が含まれている。

３つの気筒列のうち、最も離れた関係となっている第１
および第３の気筒列３−１．３−３は、クランク軸２を
中心として、２α度の角度を形成している。すなわち、
第１および第３の気筒列のボア中心線のなす角度が２α
度に設定されている。

また、これらの第１および第３の気筒列３−１．３−３
の間に配置されている第２気筒列３−２は、クランク軸
２を中心として、気筒列３−１．３３と等角度、すなわ
ちα度の間隔となるように配置されている。

本例のエンジン■における各気筒の点火順序は、第２→
１２→４→８→６→１→１１→３→７→５９→ｌＯ気筒
の順に等間隔に設定されており、クランク軸２の回転方
向は第１図の矢印方向である。

上記かられかるように、気筒列３−１〜３−３はそれぞ
れ４サイクル直列４気筒エンジンを形成している。４サ
イクル直列４気筒エンジンの往復質量による慣性力及び
慣性モーメントの釣合は、実用上問題となる２吹成分ま
でに着目すると、２次の不平衡力のみが残り、１次の不
平衡力、１次、２次の不平衡モーメントは零である。そ
こで、気筒列３−１〜３−３の２次不平衡力を、各気筒
列のクランク角の位相差、力の作用方向のずれを考慮に
いれて足し合わせ、エンジン１全体としての２次不平衡
力を求め、最小数のバランサでクランク軸回りの２次の
モーメントの発生を防止しつつ前記２次不平衡力を打消
すべく、２つのバランサをもうけている。

以下にエンジンｌ全体としての２次不平衡力の誘導過程
および、クランク軸回りの２次のモーメントの発生を防
止しつつ前記２次不平衡力を打消すための２次バランサ
の設計過程を示す。

第１図に示すようにクランク軸２を原点として第２気筒
列３−２のボア中心線の方向にＸ軸を採り、Ｘ軸に直交
し第３気筒列３−３の側に向かう方向にｙ軸を採った座
標系Ｒ８において、２次不平衡力のｙ軸方向成分Ｆ、、
ｘ軸方向成分Ｆ。は次式で与えられる。

Ｆ、−Ｍｃｏｓ２θ＋Ｍｃｏｓ（２θ−２π／３）ｃｏ
ｓα＋Ｍｃｏｓ（２θ　＋２π／３）ｃｏＳａＭ　（１
−ｃｏｓ　ａ　　）ｃｏｓ２θＦ　ｘ　−Ｍｃｏｓ（２
θ−２π／３）ｓｉｎαＭｃｏｓ（２θ　＋２π／３）
Ｓｉｎα＝７Ｔ　Ｍ　ｓ　ｉｎ　ａ　ｓ　ｉｎ２θＭ　
　４４ｍ　　（ｒ２＃）　　ω２ ｍ：１シリンダ当りの往復質量 θ：第２気筒１−２の上死点よりのクランク角 ω：クランク軸角速度 ｌ：コンロツド長さ ｒ：クランク半径 Ｆ、とＦ、の合力はｙ軸をリアル軸、Ｘ軸をイマジナリ
軸に採った複素平面Ｒ１上のベクトルＦとして次式で与
えられる。

Ｆ−４，＋ｉＦ！ Ｍ　［（１−ｃｏｓ　ａ　）ｃｏｓ２θ＋ｉ＆ｓｉｎα
５ｉｎ２θ） Ｍ／２　［（１−ＣＯ８（Ｚ　）（ｅｘｐｉ２θ＋ｅｘ
ｐ−ｉ２θ）＋、／ｎｓ　ｉｎ　ａ　（ｅｘｐ　ｉ２θ
−ｅｘｐ−ｉ２θ））＝Ｍ／２　　（（１−ｃｏＳａ十
、７’ｆｌｓｉｎα）ｅｘｐｉ２θ＋（１−ＣＯ８（Ｚ
−、／’ｊｓｉｎα）　ｅｘｐ−ｉ２θ）　１したがっ
て、上式で与えられる２次不平衡力を打消すには、 Ｆ　＋　＝Ｍ／２（−、／’Ｎ５ｉｎα＋　ｃｏＳａ−
１）ｅｘｐｉ２θなる複素平面Ｒ１上のベクトルとして
表される不平衡力を発生する第１のパンランサと、Ｆ　
２　＝Ｍ／２（ｆｓｉｎα＋Ｃ０３（２−１）　ｅｘｐ
−ｉ２θなる複素平面Ｒ１上のベクトルとして表される
不平衡力を発生する第２のパンランサとを設置すれば良
い。

一方、Ｒｏ座標系での第１のバランサの座標を（Ｘｌ、
ｙｌ）、第２のバランサの座標を（Ｘ　２、Ｙ２）とし
、Ｒｏ座標系において左手系で２軸を採り、右ねじ方向
に２軸回りの正のモーメントをとれば、第１のバランサ
と第２のバランサとが発生する前記不平衡力により、次
式で与えられるＺ軸回りのモーメントＭ。が発生する。

Ｍｏ　＝Ｍ／２　［（−５ｓｉｎα＋　　ｃｏＳａ−１
）ｃｏｓ２θ（−ｘ、）＋（、／ｊｓｉｎα＋ｃｏｓα
−１）ｃｏｓ２θ（−Ｘ２）＋（−、／１ｓｉｎα＋　
ｃｏＳａ−１）ｓｉｎ２θ（ｙｌ）（ｆ３ｓｉｎα＋ｃ
ｏｓα−１）ｓｉｎ２θ（ｙ２）Ｍ／２　［ｃｏｓ２θ
　［（−、／ｊｓｉｎα＋　Ｃ０８（Ｚ　−１）（−Ｘ
、）＋（、／１ｓｉｎα＋　ｃｏｓ（２−１）（−ｘ２
）１＋５ｉｎ２θ　（（力ｓｉｎα＋　ＣＯ８α−１）
（ｙ＋）（、／”１ｓｉｎ　ａ　＋　　ＣＯ３α−１）
（ｙ２）］　　ｌ上記モーメントＭ。を常に零となるた
めには、以下の関係を満足すれば良い。

（Ｊｓｉｎα　＋　　ｃｏｓａ　−１）（−ｘ　、）＋
（、／’Ｎ５ｉｎ　　ａ　　＋ＣＯ８α−１）（ｘ　２
）＝　０ （−Ｊｓｉｎα＋　ｃｏｓａ　−１）（ｙ＋）−（、／
’Ｎ５ｉｎ　ａ　＋ｃｏｓα−１）（ｙ２）＝　０ 上式より、第１バランサの座標（Ｘ　ｌ　、Ｖ＋）と第
２のバランサの座標（ｘ２、ｙ２）を以下の関係を満足
するように設定すれば良いことになる。

Ｘｌ＝　（−ｆｉｓｉｎα−ｃｏｓα＋１）／（−、／
’Ｎ５ｉｎα＋　ｃｏＳａ　−１）Ｘ２・・・・・・（
１） ｙ、＝　（、／Ｎ５ｉｎα＋ｃｏｓα−１）／（−４ｓ
ｉｎα＋　Ｃ０３（Ｚ　−１）ｙ２・・・・・・（２） 第１図及び第２図には、本実施例で採用した、上記要件
を具備する第１の２次バランサ４と第２の２次バランサ
５とが示されている。第１のバランサ４はオイルパン６
の内部に設置されており、ギヤ７ａ、７ｂ、７ｃを介し
てクランク軸２によってクランク軸２の回転方向と同し
方向に且つり０ ランク軸２の２倍の角速度で回転駆動されるクランク軸
２と平行に延びるバランサ軸８と、バランサ軸８に取付
けられた偏心ウェイト８ａとで構成されている。偏心ウ
ェイト８ａは、バランサ軸８の回転軸心から見て、第２
気筒１−２が上死点にある時にｙ軸の負の方向と平行の
方向、すなわち第１図の下方を向くように取付けられて
いる。偏心ウェイト８ａの質量Ｍｌは、 Ｍ、　−（ｍ／２）（ｒ　”／（ｌ　ｒ　ｓ　）（、／
’Ｎ５ｉｎ　α−ｃｏｓα＋１）に設定されている。こ
こで、ｒ８は軸８の回転軸心と偏心ウェイト８ａの重心
間距離である。

第２のバランサ５は第１気筒列３−１のへラドカバー９
の内部に設置されており、プーリ１０ａ、１０ｂ、駆動
ベルト１１、ギヤ７ｂ、７ｃを介してクランク軸２によ
ってクランク軸２の回転方向と逆の方向に且つクランク
軸２の２倍の角速度で回転駆動されるクランク軸２と平
行に延びるバランサ軸１２と、バランサ軸１２に取付け
られた偏心ウェイト１２ａとで構成されている。偏心ウ
ェイト１２ａは、バランサ軸１２の回転軸心から見１ て、第２気筒１−２が上死点にある時にｙ軸の正の方向
と平行の方向、すなわち第１図の上方を向くように取付
けられている。偏心ウェイト１２ａの質量Ｍｗ’は、 Ｍ、　’　−（ｍ／２）（ｒ　２／１２　ｒ　＋２）（
、／ｊｓｉｎ　α＋ｃｏｓα−１）に設定されている。

ここで、ｒ１２はバランサ軸１２の回転軸心と偏心ウェ
イｈ１２ａの重心間距離である。

バランサ軸８の座標（ｘｌ、ｙｌ）とバランサ軸の１２
座標（Ｘ２、ｙ２）とは、式（１）、（２）を満足する
ように定められている。

上記の説明から分かるように、本実施例に係る１２気筒
エンジン１にあっては、第１の２次バランサ４と第２の
２次バランサ５の設置により、エンジン１の往復質量に
よる２次不平衡力が打ち消され、且つバランサ４とパン
ランサ５を所定の相対位置関係を有するように設置した
ので、バランサ４とバランサ５によりクランク軸回りの
２次のモーメントが発生することは無い。

なお、上記の実施例では、シタンダ列３−１〜２ ３−３のバンク角をα度としていたが、αが６０度の場
合には、 偏心ウェイト８ａの質量ＭＷを、 Ｍｗ＝ｍ（ｒ２＃　ｒ８　）とし、 偏心ウェイト１２ａの質量Ｍｗ’を、 Ｍ−’　　−（ｍ／　２　）（ｒ　２／１２　ｒ　１２
　　）とし、バランサ軸８の座標（ｘ＋　、ｙ＋）とバ
ランサ軸１２の座標（ｘ２、ｙ２）の相対関係を、）（
、＝　（１／　２　）Ｘ２ ｙ＋　＝　−（１／　２　）ｙ２ に設定すれば良い。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
発明の範囲内で、種々改変が可能なことはいうまでもな
い。

（発明の効果） 本発明により、クランク軸回りの２次のモーメントを発
生すること無くエンジンの２次不平衡力を打消すことが
できる極力少ない数の２次バランサを備えたＷ型１２気
筒エンジンが提供される。

３

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る１２気筒エンジンの模
式的な断面図である。 第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視図である。 第３図は、第１図のＢ−Ｂ矢視図である。 １・・・１２気筒エンジン、 １−１〜１−１２・・・気筒、 ２・・・クランク軸、 ３−１〜３−３・・・気筒列、 ４・・・第１の２次バランサ、 ５・・・第２の２次バランサ、 ８・・・パンランサ軸、 ８ａ・・・偏心ウェイト、 １２・・・バランサ軸、 １２ａ・・・偏心ウェイト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　４つシリンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって
   ３列に配置して成る１２気筒エンジンにおいて、クラン
   ク軸に平行でクランク軸と同方向に且つクランク軸の倍
   の角速度で回転する第１のバランサ軸とクランク軸に平
   行でクランク軸と逆方向に且つクランク軸の倍の角速度
   で回転する第２のバランサ軸とを設け、エンジンの２次
   不平衡力を打消すために前記第１と第２のバランサ軸に
   それぞれ質量の異なる偏心ウェイトを設けると共にこれ
   らの偏心ウェイトによって生ずる２次のクランク軸回り
   のモーメントが零になるように前記第１と第２のバラン
   サ軸の相対位置を定めて成ることを特徴とするバランサ
   付１２気筒エンジン。