JPH0396733A - エンジンのバランサ装置 - 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、エンジンのバランサ装置に関し、特に、２次
ローリングモーメントの低減化の技術に関する。

〈従来の技術〉 エンジンのバランサ装置として、従来、第５図に示すよ
うなものがある（特公昭５４−１７８８２号公報，特公
昭５６−７５３６号公報，特公昭６０−４３８４号公報
及び実公昭５２−３２８０２号公報等参照）。

即ち、図において、コネクティングロッド８１の小端部
８２は、直列４気筒のエンジン８３のシリンダ８４内を
摺動するピストン８５に連結され、大端部８６はクラン
ク軸８７のクランクピン８８に連結されている。クラン
ク軸８７のクランクジャーナル８９は、エンジン８３に
形威された軸受９０に支持されている。上側バランサ９
１と下側バランサ９２は、クランク軸８７の軸線方向と
略平行な回転中心を有し、かつシリンダ軸心方向に所定
距離変位して配置されて対をなしている。両バランサ９
１．９２は、図示しないチェーン及びチェーンスプロケ
ット等を介してクランク軸８７の２倍の回転速度で夫々
互いに逆方向に回転する。

この場合、上側バランサ９１はクランク軸８７と同一方
向に、下側バランサ９２は逆方向に回転される。

かかる構威によると、バランサ９１．９２をシリング軸
心方向に所定距離ｌ変位させて配置することにより、直
列４気筒のエンジン８３の上下方向慣性力とローリング
モーメントを同時に低減することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら上述のような従来のバランサ装置にあって
は、バランサ９１．９２をシリンダ軸心方向に所定距離
ｌ変位させて配置しなければならないので、当該変位位
置が限定されエンジンのレイアウトを決定する際に制約
を受けることとなり、補機を含めたエンジン全体の小型
化、コンパクト化が要求される車両用エンジンのバラン
サ装置としては改善の余地があった。

尚、特開昭５６−６３１４８号公報に示されるエンジン
のバランサ装置にあっては、機関のシリンダ軸心に対し
てほぼ左右対称の位置に一対のバランスシャフトを設け
、該対をなすバランスシャフトに大きさの異なるバラン
スウェイトを取付ける構戒としているが、該異なるバラ
ンスウェイトに応じた別の起振力が発生するという問題
がある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、重
心の角度位相の異なるバランスウェイトを、前記対をな
すバランスシャフトに取付ける構或を採用することによ
り、効果的な２次ローリングモーメント低減効果を得る
ことのでき、かつコンパクト化も達成し得るエンジンの
バランサ装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明のエンジンのバランサ装置は、機関の
シリンダ軸心に対してほぼ左右対称の位置でかつクラン
ク軸線に平行に一対のバランスシャフトを設け、該対を
なすバランスシャフトに互いに重心の角度位相の異なる
バランスウェイトを取付け、前記対をなすバランスシャ
フトを互いに逆転させると共にクランク軸の回転数の２
倍の回転数で回転するようクランク軸に連動させた構戒
とする。

〈作用〉 かかる構戒において、シリンダ軸心に対してほぼ左右対
称の位置に一対のバランスシャフトが設けられるのでコ
ンパクト化が図れ、また重心の角度位相の異なるバラン
スウェイトを前記バランスシャフトに取付けることによ
／）該角度位相によって、エンジンが発住する２次ロー
リングモーメントを相殺するような２次ローリングモー
メントが発生するので、如何なる運転条件においても、
エンジンの２次ローリングモーメントの低減化を充分に
図れることになる。

従って、車室内の騒音低減効果も満足のいくものとなり
、更には、エンジンのコンパクト化も容易に実行できる
ことになる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、コネクティングロッド３の小端部３ａ
は、直列４気筒のエンジンのシリンダ１内を摺動するピ
ストン２に連結され、大端部３ｂはクランク軸（図示せ
ず）のクランクビン４に連結されている。クランク軸の
クランクジャーナル５はエンジンに形成された軸受（図
示せず）に支持されている。

エンジンのクランク軸を間に挟んだ左右両側位置のうち
図の左側に第１のバランサ７ａが配置され、右側には第
２のパランサ７ｂが配置されている。両バランサ７ａ，
７ｂ夫々のバランサ軸７Ａ，７Ｂは、夫々クランク軸の
軸線方向と略平行な回転中心を有し、かつシリンダ１の
軸心方向に所定距離変位して配置されて対をなしている
。両バランサ軸７Ａ，７Ｂは、図示しないチェーン及び
チェーンスブロケット等を介してクランク軸の２倍の回
転速度で夫々互いに相反する方向に回転する。

尚、第１図中、９はオイルパン、１０はオイルフィルタ
、１１は燃焼室、１２ａは吸気バルブ、１２ｂは排気バ
ルブ、１３は吸気管、ｌ４は排気管、１５は吸気スロッ
トル、１６はカムシャフト、１７は燃料噴射弁、１８は
点火プラグである。

ここで、前記一対のバランサ７ａ，７ｂ夫々には、後述
する重心の角度位相の異なるバランスウェイトが夫々備
えられている。

上記重心の角度位相の異なるバランスウェイトとして、
本発明にかかる第１実施例として第２図及び第３図に示
すようなものがある。

即ち、第２図に示すように、エンジンのクランク軸を間
に挟んだ左右両側位置のうち図の左側に配置される第１
のバランサ７ａは、クランク軸がθだけ回転した場合に
、垂直軸■より反時計方向に２θ回転した位置に該バラ
ンサ７ａの重心が位置するようにバランスウェイトの取
付位置が設定されており、一方、右側に配置される第２
のバランサ７ｂは、クランク軸がθだけ回転した場合に
、垂直軸■より時計方向に（２θ＋β）だけ回転した位
置に該バランサ７ｂの重心が位置するようにバランスウ
ェイトの取付位置が設定されている。

次に、かかる構成の作用・効果について説明する。

尚、以下の説明については第３図を参照するものとする
。

先ず、夫々の往復運動部に関するモーメントは第１のパ
ランサ７ａに関してはｍ．ｒ．であるが、第２のバラン
サ７ｂに関しては前記位相差を考慮すると、　　　ｍ＋
＋ｒｍ　　＋　　ｍｓ＋ｒｍ＋　　　となる。

ピストン２の２次慣性力は、 ＦＰ　＝４Ｍｐｒω”Ａｚｃ　ｏ　ｓ　２θＺ但し、　
Ｍ，：ピストン部質量 ｒ：クランク半径 ω：角速度 θニクランク角 Ａｚ：１／λ＋１／４λ３＋・・・ λ：ｌ／ｒ（１：コンロッド長さ） Ｚ：上下方向単位ベクトル また、バラノサにより発生する慣性力は、ＦＢ＝−２ｍ
ｍｒ＋ｌω”Ｃ　ｏ　ｓ　２θＺｍａ＋ｒｇ＋ω”Ｓ　
ｉ　ｎ　（２θ一α＋β）・ｓｉｎβＺ 但し、 ｍｌ１　ｒ　Ｂ１ω”　Ｓ　　Ｉ　ｎ　　（　２θ−α
＋β）−ｃｏｓ　βＹ ｍ：往復運動部（カウンタウェイト） 質量 ｒ：往復運動部（カウンタウェイト） 回転半径 ω：角速度 θ：クランク角 Ｙ：前後方向単位ベクトル 添字Ｂ　：第１のバランサ７ａ 添字Ｂ１：第１のバランサ７ｂ となる。

従って、車体振動等に影響の大きい上下振動（Ｚ或分）
を釣り合わせるためには、残留起振力ＦのＺ方向につい
て考慮すればよい。

従って、前記Ｆ，とＦｌｌとの２式より、Ｆｚ　＝　（
４ＭｐｒＡｚｃ　ｏ　ｓ　２θ−２ｍ＋＋ｒ＋＋・ｃｏ
ｓ２θ ｍｓ＋ｒｍ＋ｓ　ｉ　ｎ　（２θ−α＋β））Ｚが最小
となるようにすればよい。

次に、エンジンが発生する２次ローリングモーメンｌ−
Ｍ“は慣性力と爆発力のモーメンｌ−Ｍｉ，ＭＣＯＭＢ
との総和となる。即ち、 Ｍ　’　一Ｍ　Ｈ　＋　Ｍ　ＣＯＭＩ＋であり、夫々 Ｍ，＝４Ｍ，ｒ”ω２Ｂ．ｓ　ｉ　ｎ　２θＭＣＯＭｌ
＝　　　Ｋ　Ｄ”ｒ　（ａｚｓ　　ｉ　ｎ２θ＋ｂｚ’
ｃｏｓ２　θ） 但し、　　Ｄ：シリンダ径 Ｂ２　：１／２＋１／３２λ４＋・・・ａｚ，ｂｚ：図
示平均有効圧によって決まるハーモニック係数 またバランサが発生する２次モーメントＭ，は、Ｍ．＝
−ｍ．．ｒ．，，／−丁ｍｙ　＋ｄｇｇ　　（Ｌｌ２Ｃ
　Ｏ　Ｓ（２θ−α＋β） ””　　ｍｓ＋＋ｒｍ＋ｄｇω”ｃ　ｏ　ｓ　２θｃｏ
ｓ（α一β）＋ｍ．．ｒ．，ｄｌω２ｓ　ｉ　ｎ２θｓ
ｉｎ（α一β） 但し、　ｄ，：クランク軸とバランサ軸との距離ｄｌｙ
：ｄｌの戒分（第３図参照） ｄ．．：ｄ．の戒分（第３図参照） となる。従って、合威される２次ローリングモーメント
Ｍは、 Ｍ＝Ｍ’　＋Ｍｌｌ ＝（４Ｍｐｒ”ω”Ｂｚ　　１’ＣＤ”ｒ　ａｚ＋ｍ．
＋ｒ．，ｄ．ω”ｓ　ｉ　ｎ　（α−β））ｓｉｎ２θ
（　πＤ２ｒ　ｂｚ＋ｍ＋＋ｒ＋ｄｉω２Ｃ　ｏ　ｓ（
α一β））ｃｏｓ２θ となる。

ここで、ｓｉｎ（２θ−α＋β） ＝ｓｉｎ２０ＣＯＳ　（α−β） ｃｏｓ２θｓｉｎ（α一β） となるので、 ４　ＭＰ　ｒ　Ａ２　　２　ｍ’ｓ　ｒ　＊＋　ｍｓ＋
　ｒ　ｍ＋・ｓｉｎ（α−β）＝＝Ｏ となるとき、前記残留起振力ＦのＺ方向或分Ｆ２は最小
となる。

また、合威される２次ローリングモーメントＭを、ねら
いとする運転領域においてＯにすることで、エンジンが
発生する２次ローリングモーメントがバランサが発生す
る２次ローリングモーメントにより相殺されることにな
り、ある運転領域にマッチングして２次ローリングモー
メントの低減を図れることになる。

この結果、車室内の騒音低減効果も向上でき、かつバラ
ンサ装置のコンパクト化が達成でき、エンジン外装部品
の軽量化設計も効果的に実行できることになる。

また、本発明にかかる重心の角度位相の異なるバランス
ウェイトの第２実施例として第４図に示すようなものが
ある。

本実施例においては、エンジンのクランク軸を間に挟ん
だ左右両側位置のうち図の左側に配置される第１のバラ
ンサ２７ａは、クランク軸がθだけ回転した場合に、垂
直軸■より反時計方向に（２θ一β）回転した位置に該
バランサ２７ａの重心が位置するようにバランスウェイ
トの取付位置が設定されており、一方、右側に配置され
る第２のバランサ２７ｂは、クランク軸がθだけ回転し
た場合に、垂直軸■より時計方向に（２θ＋β）だけ回
転した位置に該バランサ２７ｂの重心が位置するように
バランスウェイトの取付位置が設定されている。

即ち角度位相差を両方のバランサ２７ａ，２７ｂに均等
に振り分けたものである。

本第２実施例においても、第１実施例と同様の作用・効
果を奏するので、ここではその説明を省略する。

尚、上記実施例の構威は、本発明の構造的制約を示すも
のではなく、要は一対のバランサ夫々において互いに重
心の角度位相の異なるバランスウェイトを取付ける構戒
であれば良い。

又、上記実施例においては、両バランサ７ａ，７ｂは左
右対称、上下オフセット無しであったが、左右非対称、
上下オフセット有りでも、上記位相差を持たせることに
よりエンジン全体のバランスを保つことが可能となる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明に係るバランサ装置による
と、一対のバランサ夫々において互いに重心の角度位相
の異なるバランスウェイトを取付ける構成として、該重
心の角度位相が異なることにより発生するアンバランス
量がエンジンの発生する２次ローリングモーメントを相
殺する２次ローリングモーメントを発生させる。もって
、一対のバランサにオフセット量を設けることなく、２
次ローリングモーメントを相殺することができる。

従って、車室内の騒音低減効果を向上できると共に、エ
ンジン全体のコンパクト化を図れる。

【図面の簡単な説明】

第■図は本発明に係るバランサ装置の一実施例を示すエ
ンジンの縦断面図、第２図は第１実施例として同上実施
例における重心の角度位相の異なるバランスウェイトの
セッティングを示す概略図、第３図は第ｌ実施例におけ
る重心の角度位相が異なることによる作用を説明するた
めの図、第４図は第２実施例として重心の角度位相の異
なるバランスウェイトのセッティングを示す概略図、第
５図は従来のバランサ装置の概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関のシリンダ軸心に対してほぼ左右対称の位置でかつ
   クランク軸線に平行に一対のバランスシャフトを設け、
   該対をなすバランスシャフトに互いに重心の角度位相の
   異なるバランスウェイトを取付け、前記対をなすバラン
   スシャフトを互いに逆転させると共にクランク軸の回転
   数の２倍の回転数で回転するようクランク軸に連動させ
   たことを特徴とするエンジンのバランサ装置。