JPH0774661B2 - Balancer device for V8 cylinder engine - Google Patents

Balancer device for V8 cylinder engine

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JPH0774661B2
JPH0774661B2 JP61271198A JP27119886A JPH0774661B2 JP H0774661 B2 JPH0774661 B2 JP H0774661B2 JP 61271198 A JP61271198 A JP 61271198A JP 27119886 A JP27119886 A JP 27119886A JP H0774661 B2 JPH0774661 B2 JP H0774661B2
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crankshaft
cylinder engine
balancer
center
engine
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JPS63125840A (en
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泰幸 高畑
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ヤンマーディーゼル株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/26Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264Rotating balancer shafts
    • 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
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
    • F02B2075/1832Number of cylinders eight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、4サイクルV形8気筒機関に於いて、1次、
2次慣性力及びそれに基く偶力の各々が全て零であるい
わゆる完全バランスを実現し、かつ往復動き慣性力及び
燃焼圧力に起因するローリングモーメントをも低減する
バランサー装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a 4-cycle V-8 cylinder engine,
The present invention relates to a balancer device that realizes a so-called perfect balance in which the secondary inertia force and the couple force based on the secondary inertia force are all zero and that reduces the rolling moment caused by the reciprocating inertia force and the combustion pressure.

(従来技術及びその問題点) 従来から完全バランスおよび等間隔着火を満足するある
いは近似的に満足する機関として、直列8気筒機関、90
゜V、90゜クランク配置のV形8気筒機関、50゜〜60゜
V、90゜クランク配置のV形8気筒機関でクランクピン
をオフセットした機関が知られている。
(Prior art and its problems) Conventionally, an in-line eight-cylinder engine, 90
It is known that a V-type 8-cylinder engine having a ° V and 90 ° crank arrangement, and a V-type 8-cylinder engine having a 50 ° to 60 ° V and 90 ° crank arrangement with a crank pin offset.

しかしながら、第1の直列8気筒機関では、機関全長が
長くなり、過給装置にパルスコンバータ等が必要にな
る。
However, in the first in-line 8-cylinder engine, the total length of the engine becomes long, and the supercharger requires a pulse converter or the like.

また第2の90゜V、90゜クランク配置のV形8気筒機関
では、1次アンバランス偶力を取るためには、クランク
軸のバランスウエイトをオーバーバランスにするか、バ
ランスウエイトをクランクスローの外側に配置した所謂
アウターバランサーが必要であり、V形の片バンクの各
気筒間で不等間隔着火になり、過給性能が劣る。
In addition, in the second V-type 8-cylinder engine with the 90 ° V and 90 ° crank arrangement, in order to obtain the primary unbalanced couple, the balance weight of the crankshaft is overbalanced or the balance weight is set to the crank throw. A so-called outer balancer arranged outside is required, and uneven firing occurs between the cylinders of the V-shaped one bank, resulting in poor supercharging performance.

更に第3のクランクピンオフセット機関では、2次バラ
ンスを完全に取ることはできず、V形の片バンクで等間
隔着火にできない。
Further, in the third crankpin offset engine, the secondary balance cannot be perfectly taken, and the V-shaped one bank cannot ignite at equal intervals.

(発明の目的) 4サイクル8気筒V形機関において、クランク配置をい
わゆる180゜配置とし、片列4気筒間で等間隔着火にし
た場合に、クランク軸回転数の2倍で変動する不釣合往
復動慣性力が残るが、本発明は、この不釣合往復動慣性
力を、クランク軸の2倍の回転数で回転する1本の偏心
したバランサーシャフトにバランスウエイトを設けて、
2次バランスを完全に取るとともに、ピストン側圧によ
るローリングモーメントをも低減するものができるV形
8気筒機関のバランサー装置を提供することを目的とし
ている。
(Object of the Invention) In a four-cycle eight-cylinder V-type engine, when the crank arrangement is a so-called 180 ° arrangement and four cylinders in a single row are ignited at equal intervals, unbalanced reciprocating motion that fluctuates at twice the crankshaft speed. Although the inertial force remains, the present invention provides the unbalanced reciprocating inertial force on one eccentric balancer shaft that rotates at twice the number of revolutions of the crankshaft by providing a balance weight,
An object of the present invention is to provide a balancer device for a V-type 8-cylinder engine that can achieve secondary balance completely and reduce rolling moment due to piston side pressure.

(発明の構成) (1)技術的手段 本発明は、4サイクルV形8気筒機関のV角度60゜に設
定し、クランク軸10をいわゆる180゜配置とし、クラン
ク軸回転数の2倍の回転数でクランク軸10と同方向に回
転するバランサー軸20を1本だけ設け、このバランサー
軸20の回転中心を、クランク軸中心に対してピストン18
の反対側で機関鉛直方向中心線Oeより横に偏心させて、
前記バランサー軸20の回転中心を、偏角ψ、長さlとす
ると、 に設定し、ピストン側圧によるローリングモーメントを
低減するようにしたことを特徴とするV形8気筒機関の
バランサー装置である。
(Structure of the Invention) (1) Technical Means The present invention sets the V angle of a 4-cycle V-type 8-cylinder engine to 60 °, arranges the crankshaft 10 in a so-called 180 °, and rotates the crankshaft at twice the rotational speed. Only one balancer shaft 20 that rotates in the same direction as the crank shaft 10 is provided, and the center of rotation of this balancer shaft 20 is the piston 18 with respect to the center of the crank shaft.
Eccentric to the side opposite to the engine vertical centerline Oe on the opposite side of
Assuming that the center of rotation of the balancer shaft 20 has a deviation angle ψ and a length l, The balancer device for a V-type 8-cylinder engine is characterized in that the rolling moment due to the piston side pressure is reduced.

(2)作用 60゜V形8気筒機関に於いて、180゜クランク配置を採
用すると、機関回転方向に同方向に、かつ2倍の速度で
回転する不釣合慣性力が残るが、バランサーシャフトが
クランク軸中心に対して偏心して、2倍の回転数で同方
向に回転するので、この2次不釣合慣性力を打ち消して
完全バランスを実現するとともに、ピストン側圧による
ローリングモーメントを低減することが可能になる。
(2) Action When a 180 ° crank arrangement is adopted in a 60 ° V-type 8-cylinder engine, an unbalanced inertial force that rotates in the same direction as the engine rotation direction and at a double speed remains, but the balancer shaft does not crank. Since it is eccentric with respect to the shaft center and rotates in the same direction at twice the number of rotations, it is possible to cancel this secondary unbalanced inertial force to achieve perfect balance and reduce the rolling moment due to piston side pressure. .

(実施例) 本発明を採用した4サイクルの構造略図である第1図に
おいて、Ocはクランク軸10(第2図)の中心である。ク
ランク軸10は第2図に示すように、180゜配置であっ
て、4個のクランクスローは同一平面内に存在し、面対
象となっている。クランクピン12にはコンロッド16を介
してピストン18が連結している。
(Example) In FIG. 1, which is a schematic diagram of the structure of a 4-cycle adopting the present invention, Oc is the center of the crankshaft 10 (FIG. 2). As shown in FIG. 2, the crankshaft 10 is arranged at 180 °, and the four crank throws are in the same plane and are plane-symmetric. A piston 18 is connected to the crank pin 12 via a connecting rod 16.

前記クランク軸中心Ocに対して、詳しくは後述する機関
鉛直方向中心線Oeに対してψの偏角、lの長さの位置に
偏心したバランサー中心Obを中心としてバランサー軸20
(第2図)が軸支されている。バランサー軸20はクラン
ク軸10と同方向に2倍の回転数で回転するように例えば
ギャあるいはチェーン駆動される。バランサー軸20には
所定の質量のバランサーウエイト22が設けられている。
With respect to the crankshaft center Oc, more specifically, a balancer shaft 20 centered on a balancer center Ob that is eccentric to a position with a deviation angle ψ and a length l with respect to an engine vertical centerline Oe described later.
(Fig. 2) is pivotally supported. The balancer shaft 20 is, for example, geared or chain-driven so as to rotate in the same direction as the crankshaft 10 at twice the number of rotations. The balancer shaft 20 is provided with a balancer weight 22 having a predetermined mass.

次に、バランサー軸20およびバランサーウエイト22でク
ランク軸10の2次不釣合成分を打消すとともに、ピスト
ン18の側圧によるローリングモーメントをも低減し得る
ようなψ、lの設定について説明する。
Next, a description will be given of the setting of ψ and l so that the balancer shaft 20 and the balancer weight 22 can cancel the secondary unbalanced combined amount of the crankshaft 10 and also reduce the rolling moment due to the lateral pressure of the piston 18.

まず、180゜配置のクランク軸10の場合、偶力不釣合成
分は全て零になり、2次慣性力だけが釣合わずに残る。
この残存不釣合力F1の値は、第1図を参照して、下記の
(1)式になる。
First, in the case of the crankshaft 10 arranged at 180 °, the couple unbalanced combined component becomes zero, and only the secondary inertial force remains unbalanced.
The value of the residual unbalanced force F1 is expressed by the following equation (1) with reference to FIG.

Wp;往復動慣性力 γ;クランク半径 ω;クランクシャフト回転角速度(2πrpm/60) gz;≒ρ+ρ3/4(ρ=r/L Lはロッド長さ) β;V角度 θ;クランク角度(=ωt) g;重力加速度 この(1)式より不釣合力F1は機関回転数の2倍で回転
し、機関回転方向と同方向に回転する成分(カッコ内第
1項)と、逆方向に回転する成分(カッコ内第2項)と
から構成されていることがわかる。
W p; reciprocating inertia force gamma; crank radius omega; crankshaft rotation angular velocity (2πrpm / 60) g z; ≒ ρ + ρ 3/4 (ρ = r / L L is the rod length) beta; V angle theta; crank angle (= Ωt) g; Gravitational acceleration From this equation (1), the unbalanced force F1 rotates at twice the engine speed, and in the opposite direction to the component that rotates in the same direction as the engine rotation direction (first term in parentheses). It can be seen that it is composed of a rotating component (second term in parentheses).

ここで、V角度をβ=60゜にすると、(1)式の第2項
が零になり、機関回転方向と同方向だけが残る。故に
(1)式は、 になる。
Here, when the V angle is set to β = 60 °, the second term of the equation (1) becomes zero, and only the same direction as the engine rotation direction remains. Therefore, equation (1) is become.

これを打消すためには、F2=−F1なる遠心力を発生する
バランサーが必要になるが、このバランサーを第1図の
ようにクランク軸中心Ocからψ、lだけ偏心させたバラ
ンサー中心Obの位置に配置すると、(1−a)式の不釣
合慣性力が消える。
In order to cancel this, a balancer that generates a centrifugal force of F2 = -F1 is required, but as shown in Fig. 1, the balancer center Ob is eccentric from the crankshaft center Oc by ψ, l. When it is placed in the position, the unbalanced inertial force of the formula (1-a) disappears.

一方、新たに、 M=‖F1‖l sin(2θ+ψ) ……(2) なるモーメントMが発生する。ここで、ψ、lを最適値
に選択すればピストン18の側圧によるローリングモーメ
ントの2次成分をも打消すことが可能である。尚、180
゜クランク配置、4スロー機関のローリングモーメント
は2次成分が最も大きい。このローリングモーメントの
2次成分は、 になる。(2)、(3)、(4)式より を得る。したがって、第1図のψ、lを(5)、(6)
式に設定すれば、ローリングモーメントの2次成分もが
消えることになる。
On the other hand, a new moment M M = ‖F 1 ‖l sin (2θ + ψ) (2) is generated. Here, if ψ and l are selected as optimum values, it is possible to cancel out the secondary component of the rolling moment due to the lateral pressure of the piston 18. Incidentally, 180
The second component is the largest in the rolling moment of the 4-crank arrangement with the crank arrangement. The second component of this rolling moment is become. From equations (2), (3), and (4) To get Therefore, ψ and l in FIG. 1 are replaced by (5) and (6)
If set by the equation, the secondary component of the rolling moment will also disappear.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によるV形8気筒機関のバラ
ンサー装置では、4サイクルV形8気筒機関のV角度を
60゜に設定し、クランク軸10を第1図に示すようないわ
ゆる180゜配置とし、クランク軸回転数の2倍の回転数
でクランク軸10と同方向に回転するバランサー軸20を1
本だけ設け、このバランサー軸20の回転中心Obを、クラ
ンク軸中心Ocに対してピストン18の反対側で機関鉛直方
向中心線Oeより横に偏心させて、ピストン側圧による揺
動モーメントを低減するようにし、特に、前記バランサ
ーシャフト20の回転中心Obは、偏角ψ、長さlとする
と、 に設定したので、クランク軸10の2次バランスを完全に
取るとともに、ピストン側圧によるローリングモーメン
トをも低減することができる。要するに本発明による
と、4サイクルV形8気筒機関において、完全バランス
(1、2次不釣合力、不釣合モーメントが全て零)を実
現し、ローリングモーメントの低減も可能である。
(Effects of the Invention) As described above, in the balancer device for the V-type 8-cylinder engine according to the present invention, the V angle of the 4-cycle V-type 8-cylinder engine is adjusted.
The crankshaft 10 is arranged at a so-called 180 ° position as shown in FIG. 1, and the balancer shaft 20 that rotates in the same direction as the crankshaft 10 at twice the rotation speed of the crankshaft is set to 60 °.
Only the book is provided, and the rotation center Ob of the balancer shaft 20 is eccentric to the crankshaft center Oc on the opposite side of the piston 18 from the engine vertical centerline Oe to reduce the swinging moment due to the piston side pressure. In particular, assuming that the rotation center Ob of the balancer shaft 20 has a deviation angle ψ and a length l, Since the secondary balance of the crankshaft 10 is perfectly established, the rolling moment due to the piston side pressure can be reduced. In short, according to the present invention, in a 4-cycle V-type 8-cylinder engine, perfect balance (first and second unbalance forces and unbalance moments are all zero) is realized, and the rolling moment can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明を採用したV形8気筒機関の構造略図、
第2図は第1図のII矢視図である。10……クランク軸、
12……クランクピン、18……ピストン、20……バランサ
ー軸、22……バランサーウエイト
FIG. 1 is a structural schematic diagram of a V-type 8-cylinder engine adopting the present invention,
FIG. 2 is a view on arrow II of FIG. 10 …… Crankshaft,
12 …… Crank pin, 18 …… Piston, 20 …… Balancer shaft, 22 …… Balancer weight

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】4サイクルV形8気筒機関のV角度60゜に
設定し、クランク軸(10)をいわゆる180゜配置とし、
クランク軸回転数の2倍の回転数でクランク軸(10)と
同方向に回転するバランサー軸(20)を1本だけ設け、
このバランサー軸(20)の回転中心を、クランク軸中心
に対してピストン(18)の反対側で機関鉛直方向中心線
(Oe)より横に偏心させて、前記バランサー軸(20)の
回転中心を、偏角ψ、長さlとすると、 に設定し、ピストン側圧によるローリングモーメントを
低減するようにしたことを特徴とするV形8気筒機関の
バランサー装置。
1. A 4-cycle V-type 8-cylinder engine having a V angle set to 60 ° and a crankshaft (10) arranged at a so-called 180 ° position,
Only one balancer shaft (20) that rotates in the same direction as the crankshaft (10) at twice the crankshaft speed is provided.
The center of rotation of the balancer shaft (20) is laterally eccentric to the crankshaft center on the side opposite to the piston (18) from the engine vertical center line (Oe), and the center of rotation of the balancer shaft (20) is adjusted. , Declination ψ, and length l, The balancer device for a V-type 8-cylinder engine is characterized in that the rolling moment due to the piston side pressure is reduced.
JP61271198A 1986-11-14 1986-11-14 Balancer device for V8 cylinder engine Expired - Lifetime JPH0774661B2 (en)

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JPS63125840A JPS63125840A (en) 1988-05-30
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