JPH06313463A - エンジンの振動低減装置 - Google Patents
エンジンの振動低減装置Info
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- JPH06313463A JPH06313463A JP20974993A JP20974993A JPH06313463A JP H06313463 A JPH06313463 A JP H06313463A JP 20974993 A JP20974993 A JP 20974993A JP 20974993 A JP20974993 A JP 20974993A JP H06313463 A JPH06313463 A JP H06313463A
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- JP
- Japan
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- engine
- vibration
- speed
- balance shaft
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アイドル時の爆発反力による振動も低減でき
る振動低減装置の提供。 【構成】 直列４気筒の内燃機関の回転２次の振動を低
減する回転不平衡量が与えられたクランク軸の２倍で回
転する一個のバランサ１と、機関シリンダ軸方向と気筒
列方向とに垂直な方向がゴムの剪断方向となるエンジン
マウント１６、１７からなる内燃機関の振動低減装置。
一個のみのバランサ１５により爆発による起振モーメン
トが低減する。機関回転数が上昇するとバランサ１５に
よる水平方向の起振力が大きくなるが、この時前記エン
ジンマウント１６、１７のゴムの剪断方向が前記起振力
の方向となっており、且つ振動は高周波になっているた
め前記起振力による振動が吸収され、全域にわたり振動
が低減される。
る振動低減装置の提供。 【構成】 直列４気筒の内燃機関の回転２次の振動を低
減する回転不平衡量が与えられたクランク軸の２倍で回
転する一個のバランサ１と、機関シリンダ軸方向と気筒
列方向とに垂直な方向がゴムの剪断方向となるエンジン
マウント１６、１７からなる内燃機関の振動低減装置。
一個のみのバランサ１５により爆発による起振モーメン
トが低減する。機関回転数が上昇するとバランサ１５に
よる水平方向の起振力が大きくなるが、この時前記エン
ジンマウント１６、１７のゴムの剪断方向が前記起振力
の方向となっており、且つ振動は高周波になっているた
め前記起振力による振動が吸収され、全域にわたり振動
が低減される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転アンバランスマス
を用いたエンジンの振動低減装置に関する。
を用いたエンジンの振動低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転アンバランスマスが与えられたバラ
ンサによるエンジンの振動低減装置は、たとえば実開平
３−１２５９３４号公報に開示されている。従来のバラ
ンサは、４気筒エンジンにおいて、クランクシャフト１
回転につき２回転する、互いに逆回転する２本のバラン
スシャフトを備えており、バランスシャフトのアンバラ
ンスマスで慣性による上下２次起振力を打ち消してエン
ジンの上下方向振動を低減する。
ンサによるエンジンの振動低減装置は、たとえば実開平
３−１２５９３４号公報に開示されている。従来のバラ
ンサは、４気筒エンジンにおいて、クランクシャフト１
回転につき２回転する、互いに逆回転する２本のバラン
スシャフトを備えており、バランスシャフトのアンバラ
ンスマスで慣性による上下２次起振力を打ち消してエン
ジンの上下方向振動を低減する。
【０００３】詳しくは、クランク回転角度で、０°、１
８０°、３６０°、５４０°で、＃１、＃３、＃４、＃
２の気筒のピストンが順に圧縮上死点にきてピストンお
よびコネクティングロッドの慣性質量が上方に働らくと
きに、２本のバランスシャフトのアンバランスマスが同
時に下方に作用してピストンおよびコネクティングロッ
ドの慣性質量による起振力を打ち消し、エンジンの上下
方向振動を低減するようになっている。
８０°、３６０°、５４０°で、＃１、＃３、＃４、＃
２の気筒のピストンが順に圧縮上死点にきてピストンお
よびコネクティングロッドの慣性質量が上方に働らくと
きに、２本のバランスシャフトのアンバランスマスが同
時に下方に作用してピストンおよびコネクティングロッ
ドの慣性質量による起振力を打ち消し、エンジンの上下
方向振動を低減するようになっている。
【０００４】バランスシャフトを２本設けてそれを逆回
転させるのは、バランスシャフトのアンバランスマスが
バランスシャフト回転中心の横位置にきたときに新たに
横方向力を生じてしまうので、２本のバランスシャフト
のアンバランスマスが互いに逆方向に作用して横方向力
を打ち消し合うようにするためである。ここ迄は従来装
置において公知である。
転させるのは、バランスシャフトのアンバランスマスが
バランスシャフト回転中心の横位置にきたときに新たに
横方向力を生じてしまうので、２本のバランスシャフト
のアンバランスマスが互いに逆方向に作用して横方向力
を打ち消し合うようにするためである。ここ迄は従来装
置において公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバラン
サは、往復慣性による２次の起振力およびそれによって
生じるモーメントを打ち消すだけのものであり、アイド
ル振動で問題となる爆発反力によるエンジンのローリン
グ振動を低減することはできなかった。さらに詳しく
は、慣性による上下２次起振力はエンジン回転数の二乗
に比例して大きくなるが、爆発反力によるエンジン捩り
モーメントはエンジン回転数と無関係に一定であるの
で、アイドル時などエンジン低回転時には、慣性による
上下振動は小さく、爆発反力によるエンジンローリング
振動が支配的になる。しかし、従来のバランサは、上下
２次起振力低減のみに対策されたものであって、アイド
ル時ローリング振動を低減することはできなかった。
サは、往復慣性による２次の起振力およびそれによって
生じるモーメントを打ち消すだけのものであり、アイド
ル振動で問題となる爆発反力によるエンジンのローリン
グ振動を低減することはできなかった。さらに詳しく
は、慣性による上下２次起振力はエンジン回転数の二乗
に比例して大きくなるが、爆発反力によるエンジン捩り
モーメントはエンジン回転数と無関係に一定であるの
で、アイドル時などエンジン低回転時には、慣性による
上下振動は小さく、爆発反力によるエンジンローリング
振動が支配的になる。しかし、従来のバランサは、上下
２次起振力低減のみに対策されたものであって、アイド
ル時ローリング振動を低減することはできなかった。
【０００６】本発明の目的は、エンジン高回転時に支配
的となる往復慣性の上下２次起振力による上下振動を低
減できるばかりでなく、アイドル時などエンジン低回転
時に問題となる爆発反力によるローリング振動をも低減
できるエンジンの振動低減装置を提供することにある。
的となる往復慣性の上下２次起振力による上下振動を低
減できるばかりでなく、アイドル時などエンジン低回転
時に問題となる爆発反力によるローリング振動をも低減
できるエンジンの振動低減装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るエンジンの振動低減装置は、次の（１）
または（２）の装置から成る。すなわち、 （１）回転方向が互いに逆方向とされた一対のバランス
シャフトの一方をクランクシャフト１回転につき２回転
するようにクランクシャフトに連結し、他方のバランス
シャフトを前記一方のバランスシャフトにクラッチによ
り遮断可能に連結し、前記クラッチの切替えを、エンジ
ン回転数が所定回転数以下の時に連結遮断、エンジン回
転数が前記所定回転数を超えた時に連結となるように設
定したエンジンの振動低減装置。 （２）直列４気筒エンジンの回転２次の振動を低減する
回転アンバランスマスが与えられた、クランクシャフト
の２倍の回転数で回転される１個のバランサと、エンジ
ンのシリンダ軸方向と気筒列方向とに垂直な方向がゴム
のせん断方向となるように設置されたエンジンマウント
と、を備えたエンジンの振動低減装置。
の本発明に係るエンジンの振動低減装置は、次の（１）
または（２）の装置から成る。すなわち、 （１）回転方向が互いに逆方向とされた一対のバランス
シャフトの一方をクランクシャフト１回転につき２回転
するようにクランクシャフトに連結し、他方のバランス
シャフトを前記一方のバランスシャフトにクラッチによ
り遮断可能に連結し、前記クラッチの切替えを、エンジ
ン回転数が所定回転数以下の時に連結遮断、エンジン回
転数が前記所定回転数を超えた時に連結となるように設
定したエンジンの振動低減装置。 （２）直列４気筒エンジンの回転２次の振動を低減する
回転アンバランスマスが与えられた、クランクシャフト
の２倍の回転数で回転される１個のバランサと、エンジ
ンのシリンダ軸方向と気筒列方向とに垂直な方向がゴム
のせん断方向となるように設置されたエンジンマウント
と、を備えたエンジンの振動低減装置。
【０００８】
【作用】上記本発明の（１）のエンジンの振動低減装置
では、エンジン回転数が所定回転数を超えたときは、ク
ラッチが連結となって２本のバランスシャフトが回転す
るので、従来バランサと同じ作用が得られ、往復慣性の
上下２次起振力を打ち消して、高回転時程支配的となる
上下振動を低減する。また、エンジン回転数が所定回転
数以下のとき、たとえばアイドル時には、エンジンの各
気筒の爆発行程時に、爆発反力によるエンジン捩りモー
メントの方向と反対方向に回転する方のバランスシャフ
トのみを回転させ、他方のバランスシャフトはクラッチ
を切って回転を停止させることにより、回転しているバ
ランスシャフトのアンバランスマスによる起振モーメン
トが、爆発反力のエンジン捩りモーメントの一部を打ち
消すので、アイドル時問題となるエンジンローリング振
動を低減できる。アイドル時の慣性による上下２次起振
力は、回転するバランスシャフトによってその１／２だ
けがバランスされ、残りの１／２は残るが、低回転時の
慣性の上下２次起振力自体が小さいので、その１／２が
残っても問題とならず、それよりローリング振動を低減
した方が振動低減上効果がある。
では、エンジン回転数が所定回転数を超えたときは、ク
ラッチが連結となって２本のバランスシャフトが回転す
るので、従来バランサと同じ作用が得られ、往復慣性の
上下２次起振力を打ち消して、高回転時程支配的となる
上下振動を低減する。また、エンジン回転数が所定回転
数以下のとき、たとえばアイドル時には、エンジンの各
気筒の爆発行程時に、爆発反力によるエンジン捩りモー
メントの方向と反対方向に回転する方のバランスシャフ
トのみを回転させ、他方のバランスシャフトはクラッチ
を切って回転を停止させることにより、回転しているバ
ランスシャフトのアンバランスマスによる起振モーメン
トが、爆発反力のエンジン捩りモーメントの一部を打ち
消すので、アイドル時問題となるエンジンローリング振
動を低減できる。アイドル時の慣性による上下２次起振
力は、回転するバランスシャフトによってその１／２だ
けがバランスされ、残りの１／２は残るが、低回転時の
慣性の上下２次起振力自体が小さいので、その１／２が
残っても問題とならず、それよりローリング振動を低減
した方が振動低減上効果がある。
【０００９】上記本発明の（２）のエンジンの振動低減
装置では、エンジンの往復慣性の上下２次起振力は、エ
ンジン回転数の全領域で、１個のみのバランサのアンバ
ランスマスの起振力とほぼつり合って低減される。ま
た、爆発反力によるエンジンの捩りモーメントに対して
は、１個のみのバランサのアンバランスマスによる起振
モーメントが上記爆発反力のモーメントと反対方向に働
くので、エンジン回転数が小のとき、たとえばアイドル
時には、爆発反力によるモーメントが低減される。ま
た、エンジン回転数が大になってくると、爆発反力によ
るモーメントはほぼ一定であるのに対しバランサの起振
モーメントが増大して、バランサによる起振モーメント
が残ってそれが大きくなってくるが、エンジンマウント
のゴムの剪断方向がバランサによる起振モーメントの方
向と合致しているのでエンジンマウントが柔らかいばね
として働き、回転数大の領域における振動振幅、したが
って車体への入力を小なものとし、バランサによる起振
モーメントが問題とならないようにしている。
装置では、エンジンの往復慣性の上下２次起振力は、エ
ンジン回転数の全領域で、１個のみのバランサのアンバ
ランスマスの起振力とほぼつり合って低減される。ま
た、爆発反力によるエンジンの捩りモーメントに対して
は、１個のみのバランサのアンバランスマスによる起振
モーメントが上記爆発反力のモーメントと反対方向に働
くので、エンジン回転数が小のとき、たとえばアイドル
時には、爆発反力によるモーメントが低減される。ま
た、エンジン回転数が大になってくると、爆発反力によ
るモーメントはほぼ一定であるのに対しバランサの起振
モーメントが増大して、バランサによる起振モーメント
が残ってそれが大きくなってくるが、エンジンマウント
のゴムの剪断方向がバランサによる起振モーメントの方
向と合致しているのでエンジンマウントが柔らかいばね
として働き、回転数大の領域における振動振幅、したが
って車体への入力を小なものとし、バランサによる起振
モーメントが問題とならないようにしている。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参
照して説明する。図中、図１〜図６は本発明の第１実施
例に関するもので、図７〜図１４は本発明の第２実施例
に関する。はじめに、本発明の第１実施例を説明する。
図１において、ピストン１０の下方にはピストン往復運
動軸線に対して左右対称に、第１のバランスシャフト
１、第２のバランスシャフト２が設けられており、回転
方向は互いに逆方向とされている。第１のバランスシャ
フト１は、エンジンクランクシャフト８に、バランスシ
ャフト駆動用ベルト７またはチェーンまたはギヤによ
り、クランクシャフト１回転につき２回転するように連
結されている。第１のバランスシャフト１は、クランク
シャフト８が回転したときには必ず回転する。
照して説明する。図中、図１〜図６は本発明の第１実施
例に関するもので、図７〜図１４は本発明の第２実施例
に関する。はじめに、本発明の第１実施例を説明する。
図１において、ピストン１０の下方にはピストン往復運
動軸線に対して左右対称に、第１のバランスシャフト
１、第２のバランスシャフト２が設けられており、回転
方向は互いに逆方向とされている。第１のバランスシャ
フト１は、エンジンクランクシャフト８に、バランスシ
ャフト駆動用ベルト７またはチェーンまたはギヤによ
り、クランクシャフト１回転につき２回転するように連
結されている。第１のバランスシャフト１は、クランク
シャフト８が回転したときには必ず回転する。
【００１１】図２に示すように、第２のバランスシャフ
ト２は、第１のバランスシャフト１にクラッチ５により
遮断可能に連結されている。クラッチ５は、たとえば電
磁クラッチからなり、その切替えは、エンジン回転数が
所定回転数（アイドル回転数より若干高い回転数）以下
の時に連結遮断、エンジン回転数が上記所定回転数を超
えた時に連結となるように、設定されている。クラッチ
がオンとされて第２のバランスシャフト２が回転すると
きは、第１のバランスシャフト１と逆方向に同回転量だ
け回転し、第２のバランスシャフト２のアンバランスマ
スが回転中心の下側にきたときは第１のバランスシャフ
ト１のアンバランスマスも回転中心の下側にくるように
回転位相も同期される。
ト２は、第１のバランスシャフト１にクラッチ５により
遮断可能に連結されている。クラッチ５は、たとえば電
磁クラッチからなり、その切替えは、エンジン回転数が
所定回転数（アイドル回転数より若干高い回転数）以下
の時に連結遮断、エンジン回転数が上記所定回転数を超
えた時に連結となるように、設定されている。クラッチ
がオンとされて第２のバランスシャフト２が回転すると
きは、第１のバランスシャフト１と逆方向に同回転量だ
け回転し、第２のバランスシャフト２のアンバランスマ
スが回転中心の下側にきたときは第１のバランスシャフ
ト１のアンバランスマスも回転中心の下側にくるように
回転位相も同期される。
【００１２】さらに詳しくは、図２に示すように、第
１、第２のバランスシャフト１、２はハウジング６に回
転可能に支持されている。第１のギヤ３は第１のバラン
スシャフト１に固定されており、第２のギヤ４は第２の
バランスシャフト２にフリーとされている。第２のギヤ
４は第１のギヤ３と噛み合っている。第２のギヤ４と第
２のバランスシャフト２との間に電磁クラッチ５が介装
され、クラッチのオンオフにより、第２のギヤ４と第２
のバランスシャフト２が固定されたり、固定が解除され
たりする。クラッチ５は、図示しないコンピュータから
の指令信号に従ってオンオフされる。コンピュータはク
ランク角度センサからの信号によってエンジン回転速度
を演算し、所定値以上になったときのみに、クラッチ５
をオンにして第２のギヤ４と第２のバランスシャフト２
を固定し、第１のバランスシャフト１と第２のバランス
シャフト２との両方を回転させる。その他の時は第１の
バランスシャフト１のみが回転される。
１、第２のバランスシャフト１、２はハウジング６に回
転可能に支持されている。第１のギヤ３は第１のバラン
スシャフト１に固定されており、第２のギヤ４は第２の
バランスシャフト２にフリーとされている。第２のギヤ
４は第１のギヤ３と噛み合っている。第２のギヤ４と第
２のバランスシャフト２との間に電磁クラッチ５が介装
され、クラッチのオンオフにより、第２のギヤ４と第２
のバランスシャフト２が固定されたり、固定が解除され
たりする。クラッチ５は、図示しないコンピュータから
の指令信号に従ってオンオフされる。コンピュータはク
ランク角度センサからの信号によってエンジン回転速度
を演算し、所定値以上になったときのみに、クラッチ５
をオンにして第２のギヤ４と第２のバランスシャフト２
を固定し、第１のバランスシャフト１と第２のバランス
シャフト２との両方を回転させる。その他の時は第１の
バランスシャフト１のみが回転される。
【００１３】つぎに、第１実施例の作用を説明する。図
３、図４はクラッチ５がオンとなって２本のバランスシ
ャフト１、２が回転している場合に関し、図５、図６は
クラッチ５がオフとなって第１のバランスシャフト１の
みが回転している場合に関する。
３、図４はクラッチ５がオンとなって２本のバランスシ
ャフト１、２が回転している場合に関し、図５、図６は
クラッチ５がオフとなって第１のバランスシャフト１の
みが回転している場合に関する。
【００１４】ここで、諸量を次の符号を用いて表わすこ
とにする。 Ｄ：シリンダ径 ｒ：クランク半径 ｍ：１気筒あたりの往復運動部質量 θ：＃１気筒（端部から＃１、＃２、＃３、＃４気筒）
上死点よりのクランクシャフト回転角 ω：クランクシャフト回転角速度（ｄθ／ｄｔ） ｌ：コネクティングロッド長さ Ｆx ：慣性による上下２次起振力 Ｍx ：慣性による２次起振モーメント Ｍcomb：爆発反力によるｘ軸（エンジン長手方向に延び
る軸）まわりの起振モーメント ＭBx：バランスシャフトのアンバランスマスによるｘ軸
まわりの起振モーメント Ａ2 、Ｂ2 、ａ2 、ｂ2 ：ハーモニック系数
とにする。 Ｄ：シリンダ径 ｒ：クランク半径 ｍ：１気筒あたりの往復運動部質量 θ：＃１気筒（端部から＃１、＃２、＃３、＃４気筒）
上死点よりのクランクシャフト回転角 ω：クランクシャフト回転角速度（ｄθ／ｄｔ） ｌ：コネクティングロッド長さ Ｆx ：慣性による上下２次起振力 Ｍx ：慣性による２次起振モーメント Ｍcomb：爆発反力によるｘ軸（エンジン長手方向に延び
る軸）まわりの起振モーメント ＭBx：バランスシャフトのアンバランスマスによるｘ軸
まわりの起振モーメント Ａ2 、Ｂ2 、ａ2 、ｂ2 ：ハーモニック系数
【００１５】往復慣性による上下２次起振力Ｆx は、次
の式で表わされる。 Ｆx ＝４Ａ2 ｍｒω2 ｃｏｓ２θ この起振力Ｆx によるｘ軸まわりの起振モーメントＭx
は、次の式で表わされる。 Ｍx ＝４Ｂ2 ｍｒ2 ω2 ｓｉｎ２θ 上記の２つの式から明らかなように、慣性による上下２
次起振力およびそのモーメントは、ともにエンジン回転
数（ωに比例）の二乗に比例するので、エンジン高回転
時にはＦx 、Ｍx は大きく、エンジン低回転時には
Ｆx 、Ｍx は小さい。これに対応して、図４ではＦx の
振幅は大きく表わされており、図６ではＦxは小さく表
わされている。
の式で表わされる。 Ｆx ＝４Ａ2 ｍｒω2 ｃｏｓ２θ この起振力Ｆx によるｘ軸まわりの起振モーメントＭx
は、次の式で表わされる。 Ｍx ＝４Ｂ2 ｍｒ2 ω2 ｓｉｎ２θ 上記の２つの式から明らかなように、慣性による上下２
次起振力およびそのモーメントは、ともにエンジン回転
数（ωに比例）の二乗に比例するので、エンジン高回転
時にはＦx 、Ｍx は大きく、エンジン低回転時には
Ｆx 、Ｍx は小さい。これに対応して、図４ではＦx の
振幅は大きく表わされており、図６ではＦxは小さく表
わされている。
【００１６】一方、爆発反力によるｘ軸まわりモーメン
トＭcombは次式で表わされる。 Ｍcomb＝−πＤ2 ｒ（ａ2 ｓｉｎ２θ＋ｂ2 ｃｏｓ２
θ） ここでｂ2 はアイドル時には０に近い値をとる係数であ
るため、アイドル時（低回転時）には、 Ｍcomb＝−πＤ2 ｒａ2 ｓｉｎ２θ となり、回転数とほぼ無関係に一定である。したがっ
て、アイドル時には、Ｍxが小さくなってＭcombが小さ
くならないため、Ｍcombが支配的となり、上下２次起振
力より爆発反力の打ち消しが要望される。
トＭcombは次式で表わされる。 Ｍcomb＝−πＤ2 ｒ（ａ2 ｓｉｎ２θ＋ｂ2 ｃｏｓ２
θ） ここでｂ2 はアイドル時には０に近い値をとる係数であ
るため、アイドル時（低回転時）には、 Ｍcomb＝−πＤ2 ｒａ2 ｓｉｎ２θ となり、回転数とほぼ無関係に一定である。したがっ
て、アイドル時には、Ｍxが小さくなってＭcombが小さ
くならないため、Ｍcombが支配的となり、上下２次起振
力より爆発反力の打ち消しが要望される。
【００１７】エンジン回転数がアイドル回転より若干高
い所定数を越える時には、クラッチ５がオンとなるか
ら、２つのバランスシャフト１、２が回転し、その時の
上下起振力の打ち消しは図３、図４に示すようになる。
すなわち、クランク回転角度θが０°、１８０°、３６
０°、５４０°で、順に＃１、＃３、＃４、＃２気筒の
ピストンが圧縮上死点位置にきて、その時に最大の上下
起振力が繰り返し表われ、この起振力Ｆx が上方に向
う。しかし、丁度その時に２つのバランスシャフト１、
２のアンバランスマスはバランスシャフト回転中心の真
下に回転してきて、それぞれ１／２Ｆx づつの起振力を
下方に向けて発生するので、往復慣性の起振力Ｆx とバ
ランスシャフトのアンバランスマスによる起振力１／２
Ｆx ×２＝Ｆ x が上下方向につり合い、慣性の上下２次
起振力を打ち消す。すなわち、図４において、実線と破
線が上下対称にあらわれ、互いに打ち消し合って２次上
下振動が理論上零とされる。
い所定数を越える時には、クラッチ５がオンとなるか
ら、２つのバランスシャフト１、２が回転し、その時の
上下起振力の打ち消しは図３、図４に示すようになる。
すなわち、クランク回転角度θが０°、１８０°、３６
０°、５４０°で、順に＃１、＃３、＃４、＃２気筒の
ピストンが圧縮上死点位置にきて、その時に最大の上下
起振力が繰り返し表われ、この起振力Ｆx が上方に向
う。しかし、丁度その時に２つのバランスシャフト１、
２のアンバランスマスはバランスシャフト回転中心の真
下に回転してきて、それぞれ１／２Ｆx づつの起振力を
下方に向けて発生するので、往復慣性の起振力Ｆx とバ
ランスシャフトのアンバランスマスによる起振力１／２
Ｆx ×２＝Ｆ x が上下方向につり合い、慣性の上下２次
起振力を打ち消す。すなわち、図４において、実線と破
線が上下対称にあらわれ、互いに打ち消し合って２次上
下振動が理論上零とされる。
【００１８】エンジン回転数が所定回転数以下、たとえ
ばアイドル回転では、クラッチ５が切れて１本のバラン
スシャフト１のみが回転するので、慣性の上下２次起振
力Ｆ x は、図６に示すように、その１／２だけがバラン
スシャフトのアンバランスマスによる上下起振力によっ
て打ち消される。残りの１／２Ｆx の上下２次起振力は
残るが、Ｆx 自体が低回転時には小さいので問題ない。
一方、図５に示すようにピストンが圧縮上死点から少し
下ったあたりで最大の爆発反力が生じ、そのモーメント
Ｍcombが生じてエンジン（シリンダブロックとシリンダ
ヘッドの締結体）はｘ軸まわりにローリングしようとす
るが、クランクシャフトの回転と同方向に回転する第１
のバランスシャフト１が、横方向に向いてきて横方向慣
性力を生じ、この慣性力とｘ軸からのアームの長さをか
けた起振モーメントＭBxを生じ、このＭBxがＭcombと反
対方向に働らいてＭcombの一部を打ち消し、ローリング
振動を低減する。
ばアイドル回転では、クラッチ５が切れて１本のバラン
スシャフト１のみが回転するので、慣性の上下２次起振
力Ｆ x は、図６に示すように、その１／２だけがバラン
スシャフトのアンバランスマスによる上下起振力によっ
て打ち消される。残りの１／２Ｆx の上下２次起振力は
残るが、Ｆx 自体が低回転時には小さいので問題ない。
一方、図５に示すようにピストンが圧縮上死点から少し
下ったあたりで最大の爆発反力が生じ、そのモーメント
Ｍcombが生じてエンジン（シリンダブロックとシリンダ
ヘッドの締結体）はｘ軸まわりにローリングしようとす
るが、クランクシャフトの回転と同方向に回転する第１
のバランスシャフト１が、横方向に向いてきて横方向慣
性力を生じ、この慣性力とｘ軸からのアームの長さをか
けた起振モーメントＭBxを生じ、このＭBxがＭcombと反
対方向に働らいてＭcombの一部を打ち消し、ローリング
振動を低減する。
【００１９】図６はそれを示している。また、図６は、
何れの気筒に爆発反力が生じても、第１のバランスシャ
フト１のアンバランスマスは丁度その爆発反力のモーメ
ントを打ち消す位置を自動的にとっていることを示して
おり、４気筒エンジンでは、クランクシャフトの回転と
反対方向に回転するバランスシャフトのみをまわすこと
によって、必ず爆発反力のモーメントが低減できること
を示している。
何れの気筒に爆発反力が生じても、第１のバランスシャ
フト１のアンバランスマスは丁度その爆発反力のモーメ
ントを打ち消す位置を自動的にとっていることを示して
おり、４気筒エンジンでは、クランクシャフトの回転と
反対方向に回転するバランスシャフトのみをまわすこと
によって、必ず爆発反力のモーメントが低減できること
を示している。
【００２０】つぎに、本発明の第２実施例を説明する。
図７に示すように、直列４気筒エンジン２０において、
カムギヤ１１とクランクギヤ１２とを結ぶタイミングベ
ルト１３（またはチエン）の張力を維持するためのアイ
ドラ１４に、アンバランスマス１５が付加されており、
アイドラ１４とアンバランスマス１５の一体物がバラン
サを構成している。アイドラ１４は、その回転中心がエ
ンジン２０の軸芯Ｏ1 Ｏ2 上に位置するように設置され
ている。アイドラ１４のアンバランスマス１５は、＃１
気筒（１番気筒：ミッションから最も遠い気筒）が上死
点位置にあるときに丁度アイドラ回転中心の真下にくる
位置にアイドラ１４が付加される。アンバランスマス１
５の質量は、エンジンの往復運動部品による慣性力の大
きさとアンバランスマス１５の回転の慣性力の大きさと
がほぼ等しいかそれより小さくなるように設定されてい
る。
図７に示すように、直列４気筒エンジン２０において、
カムギヤ１１とクランクギヤ１２とを結ぶタイミングベ
ルト１３（またはチエン）の張力を維持するためのアイ
ドラ１４に、アンバランスマス１５が付加されており、
アイドラ１４とアンバランスマス１５の一体物がバラン
サを構成している。アイドラ１４は、その回転中心がエ
ンジン２０の軸芯Ｏ1 Ｏ2 上に位置するように設置され
ている。アイドラ１４のアンバランスマス１５は、＃１
気筒（１番気筒：ミッションから最も遠い気筒）が上死
点位置にあるときに丁度アイドラ回転中心の真下にくる
位置にアイドラ１４が付加される。アンバランスマス１
５の質量は、エンジンの往復運動部品による慣性力の大
きさとアンバランスマス１５の回転の慣性力の大きさと
がほぼ等しいかそれより小さくなるように設定されてい
る。
【００２１】図８に示すように、エンジン２０とミッシ
ョン２１とのアッセンブリ（以下、エンジンミッション
アッセンブリという）は、車両に横置きされ（ただし、
横置に限るものではない）、長手方向（車両左右方向）
両端部でエンジンマウント１６、１７を介して車体から
懸吊されるとともに、前、後部（車両前後方向）でエン
ジンマウント１８、１９を介して車体に支持されてい
る。エンジンミッションアッセンブリの長手方向両端部
のエンジンマウント１６、１７は図９、図１０に示すよ
うなゴムマウントから成り、内筒と外筒をすぐりをもつ
ゴムで連結したものから成る。そして、内、外筒の軸方
向をエンジンミッションアッセンブリの長手方向とエン
ジンシリンダ軸方向に対して直角な方向に向けてあり、
エンジンの爆発反力によるモーメントをエンジンマウン
ト１６、１７のゴムのせん断（マウント軸方向せん断）
で受けるようにしてある。ゴムは圧縮に対しては比較的
高いばね定数を有する（剛）が、せん断に対してばばね
定数が低い（柔らかい）ので、エンジンマウント１６、
１７はエンジンミッションアッセンブリを、上下方向に
は剛ばねで支持し、回転方向には柔いばねで支持するこ
とになる。また、エンジンを前後方向に支持するエンジ
ンマウント１８、１９は、図１１に示すような液封マウ
ントから成る。
ョン２１とのアッセンブリ（以下、エンジンミッション
アッセンブリという）は、車両に横置きされ（ただし、
横置に限るものではない）、長手方向（車両左右方向）
両端部でエンジンマウント１６、１７を介して車体から
懸吊されるとともに、前、後部（車両前後方向）でエン
ジンマウント１８、１９を介して車体に支持されてい
る。エンジンミッションアッセンブリの長手方向両端部
のエンジンマウント１６、１７は図９、図１０に示すよ
うなゴムマウントから成り、内筒と外筒をすぐりをもつ
ゴムで連結したものから成る。そして、内、外筒の軸方
向をエンジンミッションアッセンブリの長手方向とエン
ジンシリンダ軸方向に対して直角な方向に向けてあり、
エンジンの爆発反力によるモーメントをエンジンマウン
ト１６、１７のゴムのせん断（マウント軸方向せん断）
で受けるようにしてある。ゴムは圧縮に対しては比較的
高いばね定数を有する（剛）が、せん断に対してばばね
定数が低い（柔らかい）ので、エンジンマウント１６、
１７はエンジンミッションアッセンブリを、上下方向に
は剛ばねで支持し、回転方向には柔いばねで支持するこ
とになる。また、エンジンを前後方向に支持するエンジ
ンマウント１８、１９は、図１１に示すような液封マウ
ントから成る。
【００２２】つぎに、第２実施例の作用を説明する。＃
１気筒が上死点位置にあるときに図７に示す位置にアン
バランスマス１５がくるようにアンバランスマス付きア
イドラ１４を設置したため、上下方向（Ｙ方向）につい
ては、図１２に示すように、エンジン往復運動部品によ
る慣性力Ｆ1（エンジンマウント１６の位置における慣
性力）と、アンバランスマス１５による起振力Ｆ1 ′と
が、互いに逆位相で生じ、Ｙ方向のトータルの力は低減
される。また、Ｆ1 の大きさとＦ1 ′の大きさとをほぼ
等しくすれば、Ｙ方向の力はほぼ０となる。エンジン回
転数が大になってＦ1 が大になると、Ｆ1 ′も大になる
ので、上記のＹ方向のトータル力低減は、エンジンの全
回転数域で成り立つ。
１気筒が上死点位置にあるときに図７に示す位置にアン
バランスマス１５がくるようにアンバランスマス付きア
イドラ１４を設置したため、上下方向（Ｙ方向）につい
ては、図１２に示すように、エンジン往復運動部品によ
る慣性力Ｆ1（エンジンマウント１６の位置における慣
性力）と、アンバランスマス１５による起振力Ｆ1 ′と
が、互いに逆位相で生じ、Ｙ方向のトータルの力は低減
される。また、Ｆ1 の大きさとＦ1 ′の大きさとをほぼ
等しくすれば、Ｙ方向の力はほぼ０となる。エンジン回
転数が大になってＦ1 が大になると、Ｆ1 ′も大になる
ので、上記のＹ方向のトータル力低減は、エンジンの全
回転数域で成り立つ。
【００２３】Ｘ方向については、図１３に示すように、
エンジン爆発反力（トルク反力）Ｆ 2 （エンジンマウン
ト１６の位置にて）に対して、アンバランスマス１５の
慣性力Ｆ2 ′がほぼ逆位相の関係となり、アイドル時に
おいて、Ｆ2 −Ｆ2 ′は小となってＸ方向のトータルの
力が低減される。ただし、エンジン回転数が大になって
高速域になると、爆発によるトルク反力Ｆ2 はアイドル
時のＦ2 とほとんど変らない（燃焼によって決り、回転
数によって決るものでないため）のに対し、アンバラン
スマス１５による慣性力Ｆ2 ″（Ｆ1 ′の高速時に対
応）は増大し、Ｆ2 ″−Ｆ2 が残ってそれが大となり、
Ｘ方向のエンジン振動、ねじり振動が大きくなる。しか
し、この振動は、エンジンマウント１６、１７のゴムの
せん断で支持されるので、ばね定数の小さいマウント特
性となり、車体への入力の増加は小さいので、振動が問
題になることが防止される。すなわち、図１４は、剛ば
ねのエンジンマウントと柔ばねのエンジンマウントの車
体への入力対エンジン回転数特性を示しているが、共振
点を小回転側にずらすと高速域における車体への入力
（車体への加速度伝達）が小となり、車体の振動は小さ
くなる。したがって、車体の振動が問題になりにくくな
る。したがって、アンバランスマス５によりエンジンの
アイドル時のローリングが抑えられ、高速時の車体も問
題になるものではない。
エンジン爆発反力（トルク反力）Ｆ 2 （エンジンマウン
ト１６の位置にて）に対して、アンバランスマス１５の
慣性力Ｆ2 ′がほぼ逆位相の関係となり、アイドル時に
おいて、Ｆ2 −Ｆ2 ′は小となってＸ方向のトータルの
力が低減される。ただし、エンジン回転数が大になって
高速域になると、爆発によるトルク反力Ｆ2 はアイドル
時のＦ2 とほとんど変らない（燃焼によって決り、回転
数によって決るものでないため）のに対し、アンバラン
スマス１５による慣性力Ｆ2 ″（Ｆ1 ′の高速時に対
応）は増大し、Ｆ2 ″−Ｆ2 が残ってそれが大となり、
Ｘ方向のエンジン振動、ねじり振動が大きくなる。しか
し、この振動は、エンジンマウント１６、１７のゴムの
せん断で支持されるので、ばね定数の小さいマウント特
性となり、車体への入力の増加は小さいので、振動が問
題になることが防止される。すなわち、図１４は、剛ば
ねのエンジンマウントと柔ばねのエンジンマウントの車
体への入力対エンジン回転数特性を示しているが、共振
点を小回転側にずらすと高速域における車体への入力
（車体への加速度伝達）が小となり、車体の振動は小さ
くなる。したがって、車体の振動が問題になりにくくな
る。したがって、アンバランスマス５によりエンジンの
アイドル時のローリングが抑えられ、高速時の車体も問
題になるものではない。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、２本のバラン
スシャフトをクラッチで連結し、所定回転以下で１本の
バランスシャフトのみを回転させ、所定回転数を超えた
時に２本のバランスシャフトを回転させるようにしたの
で、高回転時にとくに問題となる慣性の上下２次起振力
を打ち消すことができる他、アイドル時に支配的となる
爆発反力のモーメントも打ち消すことができ、全回転域
においてその回転域でそれぞれ問題となる振動を低減で
きる。請求項２の発明によれば、単一のアイドラと、ゴ
ムのせん断方向が気筒列方向と垂直な方向に向けられた
エンジンマウントとを設けたので、エンジン往復慣性質
量を低減できるとともに、アンドル時のエンジン爆発の
トルク反力をアンバランスマスによるＸ方向力で低減で
きる。なお、高回転時のアンバランスマスのＸ方向力
は、エンジンマウントが柔ばねとして効くため、車体振
動上問題を生じにくい。
スシャフトをクラッチで連結し、所定回転以下で１本の
バランスシャフトのみを回転させ、所定回転数を超えた
時に２本のバランスシャフトを回転させるようにしたの
で、高回転時にとくに問題となる慣性の上下２次起振力
を打ち消すことができる他、アイドル時に支配的となる
爆発反力のモーメントも打ち消すことができ、全回転域
においてその回転域でそれぞれ問題となる振動を低減で
きる。請求項２の発明によれば、単一のアイドラと、ゴ
ムのせん断方向が気筒列方向と垂直な方向に向けられた
エンジンマウントとを設けたので、エンジン往復慣性質
量を低減できるとともに、アンドル時のエンジン爆発の
トルク反力をアンバランスマスによるＸ方向力で低減で
きる。なお、高回転時のアンバランスマスのＸ方向力
は、エンジンマウントが柔ばねとして効くため、車体振
動上問題を生じにくい。
【図１】本発明の第１実施例に係るエンジンの振動低減
装置の概略正面図である。
装置の概略正面図である。
【図２】図１の２本のバランスシャフトの連結機構を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】２本のバランスシャフトが回転するときの概略
正面図である。
正面図である。
【図４】２本のバランスシャフトが回転するときの上下
２次起振力とクランク回転角度の関係を示すグラフであ
る。
２次起振力とクランク回転角度の関係を示すグラフであ
る。
【図５】１本のみのバランスシャフトが回転するときの
概略正面図である。
概略正面図である。
【図６】１本のみのバランスシャフトが回転するときの
上下２次起振力、爆発反力モーメントとクランク回転角
度との関係を示すグラフである。
上下２次起振力、爆発反力モーメントとクランク回転角
度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施例に係るエンジンの振動低減
装置の概略正面図である。
装置の概略正面図である。
【図８】図７の装置の、縮少された側面図である。
【図９】図８の装置のエンジンマウント１６、１７の拡
大正面図である。
大正面図である。
【図１０】図９のエンジンマウントの側面図である。
【図１１】図７の装置のエンジンマウント１８、１９の
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図１２】図７の装置の上下方向力（ＦY ）対クランク
角特性図である。
角特性図である。
【図１３】図７の装置の横方向力（ＦX ）対クランク角
特性図である。
特性図である。
【図１４】車体への入力対エンジン回転数特性図であ
る。
る。
１ 第１のバランスシャフト ２ 第２のバランスシャフト ３ 第１のギヤ ４ 第２のギヤ ５ クラッチ ６ ハウジング ７ ベルト又はチェーン ８ クランクシャフト ９ コネクティングロッド １０ ピストン １１ カムギヤ １２ クランクギヤ １３ タイミングベルト（またはチエン） １４ アイドラ １５ アンバランスマス １６ エンジンマウント １７ エンジンマウント １８ エンジンマウント １９ エンジンマウント ２０ エンジン ２１ ミッション
Claims (2)
- 【請求項１】 回転方向が互いに逆方向とされた一対の
バランスシャフトの一方をクランクシャフト１回転につ
き２回転するようにクランクシャフトに連結し、他方の
バランスシャフトを前記一方のバランスシャフトにクラ
ッチにより遮断可能に連結し、前記クラッチの切替え
を、エンジン回転数が所定回転数以下の時に連結遮断、
エンジン回転数が前記所定回転数を超えた時に連結とな
るように設定したことを特徴とするエンジンの振動低減
装置。 - 【請求項２】 直列４気筒エンジンの回転２次の振動を
低減する回転アンバランスマスが与えられた、クランク
シャフトの２倍の回転数で回転される１個のバランサ
と、エンジンのシリンダ軸方向と気筒列方向とに垂直な
方向がゴムのせん断方向となるように設置されたエンジ
ンマウントと、を備えたことを特徴とするエンジンの振
動低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20974993A JPH06313463A (ja) | 1993-03-01 | 1993-08-24 | エンジンの振動低減装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024593 | 1993-03-01 | ||
| JP5-40245 | 1993-03-01 | ||
| JP20974993A JPH06313463A (ja) | 1993-03-01 | 1993-08-24 | エンジンの振動低減装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313463A true JPH06313463A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=26379692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20974993A Pending JPH06313463A (ja) | 1993-03-01 | 1993-08-24 | エンジンの振動低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313463A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011065426A1 (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 日産自動車株式会社 | ３気筒エンジン |
| US9566855B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-02-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Head cover structure of engine and suspension structure thereof |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20974993A patent/JPH06313463A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011065426A1 (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 日産自動車株式会社 | ３気筒エンジン |
| CN102666167A (zh) * | 2009-11-26 | 2012-09-12 | 日产自动车株式会社 | 三缸发动机 |
| US9027526B2 (en) | 2009-11-26 | 2015-05-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Three-cylinder engine |
| EP2505407A4 (en) * | 2009-11-26 | 2018-06-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Three-cylinder engine |
| US9566855B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-02-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Head cover structure of engine and suspension structure thereof |
| US10421347B2 (en) | 2013-11-08 | 2019-09-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Head cover structure of engine and suspension structure thereof |
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