JPH034851Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は３気筒内燃機関の一次慣性偶力低減装
置に関するものである。

従来、３気筒内燃機関に生じる慣性偶力の除去
方法としては、まず回転部分に質量による回転慣
性力を全部釣合わせ、次に往復部分の質量による
上下の慣性力を全部釣合わせる方法が知られてい
るが、この方法においては、往復質量による上下
の慣性力を消すために、偶力との関係で２本のバ
ランサシヤフトが必要となり、機関本体が大きく
なり、しかも部品点数の多い複雑なものとなる。

そこで各気筒の上下慣性力をクランクシヤフト
のカウンタウエイトによりハーフバランスするこ
とにより、機関全体での残存慣性偶力による滑ら
かなすりこぎ状運動をさせた上で、これを１本の
バランサシヤフトで除去しようとした「３気筒内
燃機関の慣性偶力除去装置」に関する考案が特公
昭56−38815号及び同38816号公報によつて提案さ
れている。

この考案では、まず最初に各気筒の往復質量に
よる上下方向の慣性力のうち1/2をカウンタウエ
イトによつてバランスさせる。この結果、各気筒
の残存慣性力は上下方向だけではなく、左右方向
にも生じることになり、機関全体としては、残存
慣性偶力がピツチング方向だけでなく、ヨーイン
グ方向にも生じる。

従つて、機関全体の運動は滑らかなすりこぎ状
となる。このようにした上で、クランクシヤフト
に平行でかつクランクシヤフトとは反対方向に同
じ速度で回転する１本のバランサシヤフトを設け
る。このバランサシヤフト上には、その前後両端
に互いに逆向きの不釣合質量を設けて機関の残存
慣性偶力を打消すような慣性偶力を発生させるよ
うにしたものである。

前記各バランサの取付方向は、第２気筒が上死
点にある時、第１気筒の合成慣性力F1の分力に
対して反対方向の慣性力P1が出るようにバラン
サを、即ち第１気筒のクランク腕と同側で、かつ
第２気筒のクランク腕とは直角をなす方向に、ま
た、第３気筒の合成慣性F3の分力とは反対向き
の慣性力P3が生ずるようにバランサを、即ち第
３気筒のクランク腕と同側で、かつ第２気筒のク
ランク腕とは直角をなす方向に各々取付けたもの
である。

従つて、前記の発明では、第１気筒に関係する
慣性力P1及び第３気筒に関する慣性力P3の２つ
の慣性力のみを考慮しており、また、 P1＝３／２・F1及びP3＝３／２・F3の大きさと
なるように強調しており、これによりバランサシ
ヤフト系は２つの質点系からなつている。

前記の如く前記発明は、３気筒内燃機関の一次
慣性偶力対策用バランサシヤフトが２質点系で構
成されているため、設定質量、即ち目標低減量の
１／２しか達成できず、また、２つの質点が互いに
180゜位相差を持つため、バランサシヤフト自体の
危険速度が問題となり得る。

一方、３気筒デイーゼル機関では、その運動部
分の重さが大きいため、その慣性力による一次慣
性偶力が大きく、高速回転をめざす小型デイーゼ
ル機関では、機能上、耐久上及び商品価値上で大
きな障害となる。

そこで本考案は、３気筒内燃機関のクランクシ
ヤフト系をオーババランスとし、クランクシヤフ
トと平行に逆回転する３質点系からなるバランサ
シヤフトを設けると同時に、フライホイール及び
フロントプーリに部分不釣合錘を取付けること
で、一次慣性偶力を消去することを目的としてな
されたものである。

即ち、本考案の３気筒内燃機関の３気筒内燃機
関の一次慣性偶力低減装置は、クランクシヤフト
の各気筒の往復運動部品の持つ慣性力の略1/2の
慣性力が生じるように該クランクシヤフト及びカ
ウンタウエイト部分にオーババランサを設けると
共に、該クランクシヤフトと平行に、かつ同一回
転数が逆回転するバランサシヤフトを設け、更に
該クランクシヤフトの一端にフライホイールを、
他端にフロントプーリをそれぞれ設け、該フライ
ホイール及びフロントプーリにそれぞれ部分不釣
合錘を取付けたことを特徴とするものである。

以下図面を参照して本考案の一実施例を説明す
る。

本実施例の３気筒内燃機関の３気筒に対応する
クランク腕１，２，３が第１図に示すように120゜
の間隔で、しかもクランクシヤフト４方向に第２
図のように配置されている。

次に、本考案では第３図及び第４図に示す如く
このクランクシヤフト４と平行に、かつ同一回転
数で逆回転するバランサシヤフト５を設けてい
る。

そこで、前記３気筒内燃機関の単気筒当りの等
価力学系は、第３図に示す如く３質点になり、こ
こでWi3は、クランクシヤフト４の各気筒の往復
運動部品の重量であり、Wi2はクランクピン上に
ある回転運動重量で、そしてWi3はクランクシヤ
フト４のカウンターウエイト部に設ける部分釣合
重量である。

そこで、Wi3＝Wi2＋１／2Wi1となるように、
つまり往復運動部品の1/2をオーバーバランスす
ると、内燃機関が角速度ω（rad／sec.）で一定回
転している時のWi1，Wi2，Wi3の持つ慣性力の
一次成分の合力Fiは式(1)で示される。

なお、この式におけるθはクランク回転角度で
あり、ｇは重力加速度で、そしてｒはクランク半
径であり、また、Fix，Fiyは夫々合力ＦのＸ方
向成分及びＹ方向成分である。

Fix＝１／2Wi1／ｇ・ｒ・ωcosθ Fiy＝−１／2Wi2／ｇ・ｒ・ωsinθ
…(1) このことから、合力Fiは往復運動部品の持
つ慣性力の1/2の大きさでクランクシヤフト４の
回転方向と逆方向に同角度で回転するものとな
る。

この状態で内燃機関全体は滑らかなすりこぎ運
動を行うようになるが、ここでクランクシヤフト
４に平行で、かつ、逆方向に同一回転する別の質
量系、即ちバランサシヤフト５を設け、Fiと位相
が180゜になるようにそのバランサシヤフト５系の
重量Wi4を矢印fi方向に設定すれば、Ｙ方向の力
は打ち消され、Ｘ方向成分しか残らなくなる。

この考えを内燃機関全体に適用すれば、第４図
に示す如く、第１気筒の合成慣性力F1，第２気
筒の合成慣性力F2，第３気筒の合成慣性力F3か
らなる力学系が考えられ、F1，F2，F3と位相が
180゜になるf1，f2，f3をバランサシヤフト５系に
設定する。

また、クランクシヤフト４とWi4の重量を持つ
バランサシヤフト５系との間には、Ｘ方向の力
と、それらの軸間距離LbによつてＺ軸周りのモ
ーメントが生じるが、内燃機関全体では互いに打
ち消し合い、その影響によるローリング振動は生
じない。

そこで、Ｘ方向の力によるＹ軸周りのモーメン
ト、即ち往復運動部品の慣性偶力によるピツチン
グ振動は消去される。

実際には、クランクシヤフト４のカウンタウエ
イトに往復運動部品の慣性重量の1/2を部分不釣
合錘として付加することは、内燃機関のクランク
ケース容積の増加となり、コンパクト化を第１と
する小型内燃機関にとつて不可能に近く、特にデ
イーゼル機関では運動部品の重量が大いためより
難しくなる。

そこで本考案では、第４図に示す如く、クラン
クシヤフト４の両端、即ちフロントサイドの図示
されていないフロントプーリに合成慣性力FOの
部分不釣合錘を取付け、そしてリヤサイドの図示
されていないフライホイールに合成慣性力F4の
部分不釣合錘を取付け、第２気筒の上死点位置
で、F4がF2に対して＋90゜、そしてF4とF0とが互
いに180゜の位相差を持つように設定している。

そこで、これらF0，F4の大きさは、F0，F1，
F2，F3，F4間の距離をL1，L2，L3，L4とする
と、下記(2)及び(3)式で表わされる。

F4（L3＋L4）＝F0（L1＋L2） …(2) （F4）≦（F1＋F3）／２×（L2＋L3） …(3) ここで注意しなければならないのは、F4，F0
の決定であり、この２つの力が作るモーメントの
作用により、ピツチング振動はその分低下する
が、それと同等のヨーイングが表われることであ
り、あらかじめ低減すべき特性の振動と、そのレ
ベルが示され、それに合わせてF4，F0は決定さ
れるべきである。

このようにすることにより、本考案の実施例は
ある決められた制約条件下で振動低減を行う上で
最も有効で、かつ低コストな手段を取り入れたも
のである。

従つて、本考案の一次慣性偶力低減装置では、
クランクシヤフトの各気筒の往復運動部品の持つ
慣性力の1/2の慣性力が生じるように、クランク
シヤフト及びカウンタウエイト部にオーババラン
サを設けることによつて、ピツチング振動の1/2
をヨーイング振動を振分けると共に、振分けされ
たヨーイング振動を打ち消すように、クランクシ
ヤフトと平行で、かつ同一回転数にて逆転するバ
ランサシヤフトを設定し、更に最初の1/2になつ
たピツチング振動を消去するようにクランクシヤ
フトの一端にフライホイールを、他端にフロント
プーリを設け、これらにそれぞれ部分不釣合錘を
取付けることにより、３気筒内燃機関のピツチン
グ振動の一次成分を完全に消去できる。

その結果、本考案は３気筒内燃機関の一次慣性
偶力を消去する上で極めて有効であり、しかもそ
の構造が簡単であり、比較的安価に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における３気筒内燃
機関のクランクシヤフトの軸方向端面から見たク
ランクシヤフトの線図、第２図は第１図の側面か
ら見たクランクシヤフトの線図、第３図は第１図
のクランクシヤフトの各気筒当りの等価力学系を
示す線図、第４図は第１図のクランクシヤフト線
図の全体の力学系を示す斜視図である。 １，２，３……クランク腕、４……クランクシ
ヤフト、５……バランサシヤフト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ３気筒内燃機関のクランクシヤフトの各気筒の
   往復運動部品の持つ慣性力の略1/2の慣性力が生
   じるように該クランクシヤフト及びカウンタウエ
   イト部分にオーババランサを設けると共に、該ク
   ランクシヤフトと平行に、かつ同一回転数が逆回
   転するバランサシヤフトを設け、更に該クランシ
   ヤフトの一端にフライホイールを、他端にフロン
   トプーリをそれぞれ設け、該フライホイール及び
   フロントプーリにそれぞれ部分不釣合錘を取付け
   たことを特徴とする３気筒内燃機関の一次慣性偶
   力低減装置。