JPH06193682A - 2サイクル4気筒エンジンの振動低減装置 - Google Patents

2サイクル4気筒エンジンの振動低減装置

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JPH06193682A
JPH06193682A JP34710292A JP34710292A JPH06193682A JP H06193682 A JPH06193682 A JP H06193682A JP 34710292 A JP34710292 A JP 34710292A JP 34710292 A JP34710292 A JP 34710292A JP H06193682 A JPH06193682 A JP H06193682A
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crankshaft
cylinder
shaft
engine
unbalanced
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JP34710292A
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Hideo Einaga
秀男 永長
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Landscapes

  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 2サイクル4気筒エンジンにおいてピッチン
グおよびヨーイングに基づくエンジンの振動の発生を阻
止する。 【構成】 1番気筒と4番気筒の点火順序が隣合う2サ
イクル4気筒エンジンにおいて、クランクシャフト17
の回転運動質量をカウンタウェイト18によってバラン
スさせる。クランクシャフト7と夫々逆方向および同一
方向に同一速度で回転する第1シャフト5および第2シ
ャフト6を設け、各シャフト5,6上に対称的にアンバ
ランス質量15a〜15d,16a〜16dを設ける。
第2カムシャフト6に対する4番気筒側のアンバランス
質量15b,15dの取付け方向をクランクシャフト7
に対する1番気筒のクランクピン7aの方向および4番
気筒のカウンタウェイト18の方向から共にほぼ45度
隔てた方向にすると共に第2カムシャフト6に対する1
番気筒側のアンバランス質量16b,16dの取付け方
向を4番気筒側のアンバランス質量15b,15dの取
付け方向から180度隔てた方向とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2サイクル4気筒エンジ
ンの振動低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】単気筒2サイクルエンジンにおいてピス
トンの慣性によりピストンの移動方向に生ずるエンジン
本体の振動を低減するためにクランクシャフトにより駆
動されるバランスシャフトを取付けたエンジンが公知で
ある(特開昭62−135616号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら2サイク
ルエンジンを多気筒にするとエンジン本体の重心を通り
かつエンジン本体の長手方向軸線に直交する横方向軸線
回りの振動、即ちピッチングによる振動が生じると共
に、エンジン本体の重心を通る垂直軸線回りの振動、即
ちヨーイングによる振動が生じるが上述の単気筒2サイ
クルエンジンにおいて用いられているバランスシャフト
を使用してもこれらピッチングやヨーイングによる振動
の発生を阻止することはできない。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、1番気筒と4番気筒の点火順序が
隣合う2サイクル4気筒エンジンにおいて、クランクシ
ャフトの回転により生ずるエンジンのヨーイング振動を
阻止するためにクランクシャフトの回転運動質量とバラ
ンスするカウンタウェイトをクランクシャフトに取付
け、クランクシャフトの軸線と平行な軸線回りで夫々ク
ランクシャフトと逆方向および同一方向に同一速度で回
転する第1のシャフトおよび第2のシャフトをクランク
シャフトの軸線を通る平面に対して対称的に機関本体上
に取付け、クランクシャフトと同一方向に回転する第2
のシャフト上に機関本体の重心から1番気筒側および4
番気筒側にほぼ等距離隔てて夫々アンバランス質量を取
付け、第2のシャフトに対する4番気筒側のアンバラン
ス質量の取付け方向をクランクシャフトに対する1番気
筒のクランクシャフトピンの方向および4番気筒のカウ
ンタウェイトの方向から共にほぼ45度隔てた方向にす
ると共に第2のシャフトに対する1番気筒側のアンバラ
ンス質量の取付け方向を4番気筒側のアンバランス質量
の取付け方向から180度隔てた方向とし、第1のシャ
フトのアンバランス質量を上述の平面に関して第2のシ
ャフトのアンバランス質量と対称的に配置している。
【0005】
【作用】クランクシャフトの回転により生ずるエンジン
のヨーイング振動を阻止するためにクランクシャフトの
回転運動質量とバランスするカウンタウェイトをクラン
クシャフトに取付けており、しかも第1のシャフトのア
ンバランス質量と第2のシャフトとアンバランス質量と
は対称的に配置されているのでエンジンのヨーイング振
動は生じない。一方、クランクシャフトと同一方向に回
転する第2のシャフトに対する4番気筒側のアンバラン
ス質量の取付け方向をクランクシャフトに対する1番気
筒のクランクシャフトピンの方向および4番気筒のカウ
ンタウェイトの方向から共にほぼ45度隔てた方向にす
ると共に第2のシャフトに対する1番気筒側のアンバラ
ンス質量の取付け方向を4番気筒側のアンバランス質量
の取付け方向から180度隔てた方向とし、クランクシ
ャフトに逆方向に回転する第1のシャフトのアンバラン
ス質量を上述の平面に関して第2のシャフトのアンバラ
ンス質量と対称的に配置するとエンジンの往復運動質量
によって生じるピッチング振動の発生が阻止される。
【0006】
【実施例】図1から図3に点火順序が1−3−2−4で
ある4気筒2サイクルエンジンを示す。このエンジンは
4個のピストン1(図1)を具えた直列4気筒エンジン
であって給気弁2および排気弁3(図1)を具備してお
り、シリンダヘッド4には給気弁2を駆動するための第
1のカムシャフト5と、排気弁3を駆動するための第2
のカムシャフト6とが取付けられている。これらカムシ
ャフト5,6はクランクシャフト7の軸線と平行をなし
てクランクシャフト7の軸線を通る平面K−K(図3
(A))に関して対称的に隣接配置されており、これら
カムシャフト5,6の一端部には互いに噛合する歯車
8,9が夫々取付けられている。
【0007】歯車9の反対側の第2カムシャフト6の端
部にはタイミングプーリ10が取付けられ、クランクシ
ャフト7の端部には駆動プーリ11が取付けられる。タ
イミングプーリ10はタイミングプーリ10、駆動プー
リ11およびアイドルプーリ12等にかけられたタイミ
ングベルト13によってクランクシャフト7と同一方向
に同一速度で回転せしめられる。従って第2カムシャフ
ト6もクランクシャフト7と同一方向に同一速度で回転
せしめられることになる。一方、第1カムシャフト5は
歯車8,9を介して第2カムシャフト6により第2カム
シャフト6と反対方向に同一速度で回転せしめられ、斯
くして第1カムシャフト5はクランクシャフト7と反対
方向に同一速度で回転せしめられることになる。
【0008】図3(A)を参照すると第1カムシャフト
5には1番気筒用カム14aと、2番気筒用カム14b
と、3番気筒用カム14cと、4番気筒用カム14dと
が形成されている。更に4番気筒用カム群14dの両側
には夫々アンバランス質量15a,15cが第1カムシ
ャフト5に一体形成されており、1番気筒用カム群14
aの両側にも夫々アンバランス質量16a,16cが第
1カムシャフト5に一体形成されている。これらアンバ
ランス質量15a,15c,16a,16cは図3
(B)から図3(E)に示されるように同一のセクタ形
状をなしており、第1カムシャフト5に対するアンバラ
ンス質量15a,15cの取付け方向は第2カムシャフ
ト5に対するアンバランス質量16a,16cの取付け
方向に対して180度隔てられている。また、これらの
アンバランス質量15a,15c,16a,16cは共
に同じ質量を有し、更に各アンバランス質量15a,1
6cはエンジン本体の重心Gを通る横方向軸線yから等
しい距離を隔てて配置されており、各アンバランス質量
15c,16aもエンジン本体の重心Gを通る横方向軸
線yから等しい距離を隔てて配置されている。
【0009】同様に第2カムシャフト6にも1番気筒用
カム14eと、2番気筒用カム14fと、3番気筒用カ
ム14gと、4番気筒用カム14hとが形成されてい
る。更に4番気筒用カム群14hの両側には夫々アンバ
ランス質量15b,15dが第2カムシャフト6に一体
形成されており、1番気筒用カム群14eの両側にも夫
々アンバランス質量16b,16dが第2カムシャフト
6に一体形成されている。これらアンバランス質量15
b,15d,16b,16dは図3(B)から図3
(E)に示されるようにアンバランス質量15a,15
c,16a,16cと同一のセクタ形状をなしており、
更にこれらアンバランス質量15b,15d,16b,
16dは平面K−Kに関してアンバランス質量15a,
15c,16a,16cと対称的に配置されている。従
って第2カムシャフト6に対するアンバランス質量15
b,15dの取付け方向は第2カムシャフト6に対する
アンバランス質量16b,16dの取付け方向に対して
180度隔てられていることになる。また各アンバラン
ス質量15b,16dはエンジン本体の重心Gを通る横
方向軸線yから等しい距離を隔てて配置され、各アンバ
ランス質量15d,16bもエンジン本体の重心Gを通
る横方向軸線yから等しい距離を隔てて配置されること
になる。なお、各アンバランス質量15b,15d,1
6b,16dは各アンバランス質量15a,15c,1
6a,16cと同じ質量を有する。
【0010】次に横方向軸線y回りに生ずるピッチング
振動およびエンジン本体の重心Gを通る垂直軸線x回り
に生ずるヨーイング振動について図4を参照しつつ説明
する。図4は第1カムシャフト5、第2カムシャフト
6、クランクシャフト7およびアンバランス質量15a
〜15d,16a〜16dを図解的に示しており、図4
において17aは1番気筒用クランクシャフトピンを、
17bは2番気筒用クランクシャフトピンを、17cは
3番気筒用クランクシャフトピンを、17dは4番気筒
用クランクシャフトピンを夫々示している。また、18
はクランクシャフト7の軸線に対して各クランクシャフ
トピン17a,17b,17c,17dと夫々反対側に
設けられたカウンタウェイトを示している。また図4に
おいてクランクシャフト7の回転方向をRで、各カムシ
ャフト5,6の回転方向をrで示している。
【0011】クランクシャフト7の回転運動質量とバラ
ンスウェイト18がバランスしておらず、バランスウェ
イト18がオーバーバランスされている場合、即ちバラ
ンスウェイト18の回転により生ずる遠心力がクランク
シャフト7の回転運動質量の遠心力よりも大きい場合に
はピストンが下降する際にカウンタウェイト18の遠心
力によってエンジン本体に図4(A)および(B)にお
いて破線Tで示されるようなクランクシャフトピンと反
対方向の力が作用し、ピストンが上昇する際にもカウン
タウェイト18の遠心力によってエンジン本体にクラン
クシャフトピンと反対方向の力Tが作用するのでこれら
の力Tによってエンジン本体には垂直軸線x回りの偶力
Mx、即ちヨーイングが生じる。しかしながら本発明で
はクランクシャフト7の回転運動質量とバランスウェイ
ト18とがバランスするようにバランスウェイト18の
質量が定められており、従って垂直軸線X回りのヨーイ
ング振動は発生しないことになる。
【0012】一方、ピストンが上死点に近づくとピスト
ンの上昇速度が急激に減速されるためにエンジン本体に
は図4(A)においてFで示されるようなピストン上昇
方向の弾性力が生じる。これに対してピストンが下死点
に近づくとピストンの下降速度が急激に減速されるため
にエンジン本体には図4(B)においてFで示されるよ
うなピストン下降方向の慣性力が生ずる。その結果、ク
ランクシャフト7の回転運動質量とバランスウェイト1
8とをバランスさせておいてもこれらの慣性力Fによっ
てエンジン本体には横方向軸線y回りの偶力My、即ち
ピッチングを生ずる。この場合、2番気筒および3番気
筒のクランクシャフトピン17b,17cは横方向軸線
yに近いために2番気筒および3番気筒によって生ずる
ピッチングは小さく、従ってピッチングMyの発生に対
しては1番気筒および4番気筒によって生ずるピッチン
グが支配的となる。従ってピッチングMyの発生を抑制
するためには1番気筒および4番気筒によって生ずるピ
ッチングを抑制することが必要である。
【0013】ところで図4(A)に示されるように1番
気筒が上死点にあるときには慣性力Fによって横方向軸
線y回りに偶力Wが発生し、図4(B)に示されるよう
に4番気筒が下死点にあるときにも慣性力Fによって横
方向軸線y回りに偶力Wが発生する。これら偶力Wを打
ち消すためには図4(A)および(B)において破線
W′で示すような力を与えてやればよく、従ってこの破
線W′で示すような力が生ずるように各アンバランス質
量15a〜15d,16a〜16dの取付け方向を定め
てやればよいことになる。この場合、1番気筒が上死点
にあるときでも4番気筒が下死点にあるときでも破線
W′で示すような偶力を生じさせるためには第2カムシ
ャフト6に対する1番気筒側のアンバランス質量16
b,16dの取付け方向をクランクシャフト7に対する
1番気筒のクランクピン17aの方向および4番気筒の
バランスウェイト18の方向から共にほぼ135度隔て
た方向とし、第2カムシャフト6に対する4番気筒側の
アンバランス質量15b,15dの取付け方向をクラン
クシャフト7に対する1番気筒のクランクピン17aの
方向および4番気筒のカウンタウェイト18の方向から
共にほぼ45度隔てた方向とすればよいことになる。
【0014】このように各アンバランス質量15a〜1
5d,16a〜16dの取付け方向を定めるとアンバラ
ンス質量15a〜15d,16a〜16dによって慣性
力Fに基づく横方向軸線y回りの偶力Wとは逆向きの偶
力W′が発生し、各アンバランス質量15a〜15d,
16a〜16dの質量を慣性力Fに基く横方向軸線y回
りの偶力Wを完全に打ち消し得るように選定すればピッ
チングの発生を阻止できることになる。
【0015】図1から図3に示す実施例では第2カムシ
ャフト6に対する4番気筒側のアンバランス質量15
b,15dの取付け方向がクランクシャフト7に対する
1番気筒のクランクピン7aの方向および4番気筒のカ
ウンタウェイト18の方向から共にほぼ45度隔てた方
向とされ、第2カムシャフト6に対する1番気筒側のア
ンバランス質量16b,16dの取付け方向が4番気筒
側のアンバランス質量15b,15dの取付け方向から
180度隔てた方向とされ、第1カムシャフト5のアン
バランス質量15a,15c,16a,16cは平面K
−Kに関して第2カムシャフト6の対応するアンバラン
ス質量15b,15d,16b,16dと対称に配置さ
れている。従ってピッチング振動の発生を阻止できるこ
とになる。なお、上述したように第1カムシャフト5の
アンバランス質量15a,15c,16a,16cと第
2カムシャフト6のアンバランス質量15b,15d,
16b,16dとは平面K−Kに関して対称に配置され
ているのでカムシャフト5,6の回転によりヨーイング
振動が生じることはない。
【0016】なお、これまで本発明を点火順序が1−3
−2−4がある2サイクル4気筒エンジンに基づいて説
明したが本発明は点火順序が1−4−2−3である2サ
イクル4気筒エンジンにも同様に適用しうる。
【0017】
【発明の効果】2サイクル4気筒エンジンにおいてピッ
チングおよびヨーイングに基づくエンジン本体の振動の
発生を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジン本体の正面図である。
【図2】クランクシャフトとカムシャフトの側面図であ
る。
【図3】カムシャフトを示す図であって、(A)は平面
図、(B)はB−B線に沿ってみた断面図、(C)はC
−C線に沿ってみた断面図、(D)はD−D線に沿って
みた断面図、(E)はE−E線に沿ってみた断面図であ
る。
【図4】ピッチングおよびヨーイングの発生およびその
抑制方法を説明するための図である。
【符号の説明】
5…第1カムシャフト 6…第2カムシャフト 7…クランクシャフト 15a,15b,15c,15d,16a,16b,1
6c,16d…アンバランス質量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1番気筒と4番気筒の点火順序が隣合う
    2サイクル4気筒エンジンにおいて、クランクシャフト
    の回転により生ずるエンジンのヨーイング振動を阻止す
    るためにクランクシャフトの回転運動質量とバランスす
    るカウンタウェイトをクランクシャフトに取付け、クラ
    ンクシャフトの軸線と平行な軸線回りで夫々クランクシ
    ャフトと逆方向および同一方向に同一速度で回転する第
    1のシャフトおよび第2のシャフトをクランクシャフト
    の軸線を通る平面に対して対称的に機関本体上に取付
    け、クランクシャフトと同一方向に回転する上記第2の
    シャフト上に機関本体の重心から1番気筒側および4番
    気筒側にほぼ等距離隔てて夫々アンバランス質量を取付
    け、上記第2のシャフトに対する4番気筒側のアンバラ
    ンス質量の取付け方向をクランクシャフトに対する1番
    気筒のクランクシャフトピンの方向および4番気筒のカ
    ウンタウェイトの方向から共にほぼ45度隔てた方向に
    すると共に上記第2のシャフトに対する1番気筒側のア
    ンバランス質量の取付け方向を4番気筒側のアンバラン
    ス質量の取付け方向から180度隔てた方向とし、上記
    第1のシャフトのアンバランス質量を上記平面に関して
    第2のシャフトのアンバランス質量と対称的に配置した
    2サイクル4気筒エンジンの振動低減装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5850764A (en) * 1995-12-22 1998-12-22 Bombardier-Rotax Gesellschaft M.B.H. Crankshaft drive for an internal combustion engine
KR20030050113A (ko) * 2001-12-18 2003-06-25 현대자동차주식회사 엔진의 밸런스 장치

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US5850764A (en) * 1995-12-22 1998-12-22 Bombardier-Rotax Gesellschaft M.B.H. Crankshaft drive for an internal combustion engine
KR20030050113A (ko) * 2001-12-18 2003-06-25 현대자동차주식회사 엔진의 밸런스 장치

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