JPH09184545A - ピストン往復内燃機関における消振装置 - Google Patents
ピストン往復内燃機関における消振装置Info
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- JPH09184545A JPH09184545A JP8272018A JP27201896A JPH09184545A JP H09184545 A JPH09184545 A JP H09184545A JP 8272018 A JP8272018 A JP 8272018A JP 27201896 A JP27201896 A JP 27201896A JP H09184545 A JPH09184545 A JP H09184545A
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- balance shaft
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation 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
- F16F15/261—Compensation 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 where masses move linearly
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
騒音で駆動できる消振装置を提供する。 【解決手段】 クランクシャフト(6) が、バランスシャ
フト(12)を駆動し、バランスシャフトは、クランクシャ
フトの軸と平行な軸を有しかつバランスシャフトの回転
によって実質的に直線的運動をする少なくとも1つのバ
ランスウェイト(31;41;111,112) に連結されているピス
トン往復内燃機関における消振装置は、バランスシャフ
ト(12)に、バランスシャフトの回転によって実質的に直
線的運動をする少なくとも1つの補償ウェイト(20,26;3
0,36;50,56;70,76) が連結されており、その中で、バラ
ンスシャフトの軸およびバランスウェイト(31;41;111,1
12)の移動経路を含む面が、バランスシャフトの軸およ
び補償ウェイトの移動経路を含む面に対して傾斜させら
れており、そして、バランスシャフトの最低速度時が、
補償ウェイトの最高速度時に一致することを特徴とす
る。
Description
燃機関における消振装置、詳しくは、クランクシャフト
が、バランスシャフトを駆動し、バランスシャフトは、
クランクシャフトの軸と平行な軸を有しかつバランスシ
ャフトの回転によって実質的に直線的運動をする少なく
とも1つのバランスウェイトに連結されている装置に関
する。
ない数のシリンダをもつ往復ピストン内燃機関は、多い
シリンダをもつ同等の排気量の内燃機関と比較して、燃
料消費量が少なくて済むが、その振動特性を克服するこ
とが困難であるから、往復ピストン内燃機関における振
動を補償することに貢献することである。
するための装置で、クランク駆動のバランスシャフトが
直線的にガイドされたローブ型構造ユニットの振動を発
生させるものを開示している。慣性力を補償するための
既知の装置の特性は、振動する質量が各死点では運動エ
ネルギーが零となり、各死点間では運動エネルギーが最
大になるということである。したがって、DE 41 21 647
C1 の例では、歯付ベルトによって駆動される歯車であ
るバランシャフト駆動がクランクシャフトおよび消振装
置の相互間で相当にエルネギー交換を引起こし、これ
が、駆動系全体に相当な負荷を負わせかつ振動現象を生
じさせている。
記の問題を解決するように、この種の装置を開発するこ
とである。
ャフトに、バランスシャフトの回転によって実質的に直
線的運動をする少なくとも1つの補償ウェイトが連結さ
れており、その中で、バランスシャフトの軸およびバラ
ンスウェイトの移動経路を含む面が、バランスシャフト
の軸および補償ウェイトの移動経路を含む面に対して傾
斜させられており、そして、バランスシャフトの最低速
度時が、補償ウェイトの最高速度時に一致するピストン
往復内燃機関における消振装置によって解決される。
ェイトおよび補償ウェィトのあらゆる時点でもつトータ
ルエネルギーが、既知の消振装置における場合より、実
質的に少なく変動するか、ほぼ完全に一定であり、それ
で、バランスシャフトを駆動するための交互またはサイ
クルの負荷が相当減少させられるか、ほぼ完全に消滅さ
せられる。であるから、バランスシャフトの駆動は、歯
車によって直接的に行われる。バランスウェイトおよび
補償ウェイトの移動面が互いに傾斜しているという事実
は、バランスウェイトによって往復ピストン内燃機関の
慣性力を補償することが維持されることを意味する。補
償ウェイトの移動を、例えば、回転または捩じれ現象の
ようなさらなる不規則なものに用いることにより、装置
は、例えば、ガス力の変動または3気筒機関のモーメン
トを補償するためのような付加的自由度および選択度を
提供する。
類の往復ピストン内燃機関に利用することができる。と
くに重要な利点は、4またはそれ以下のシリンダをもつ
往復ピストン内燃機関のために、ウェイトの大きさ、ウ
ェイトの振幅、ウェイト移動の面および方向のような消
振装置の個々のパラメータを適切に選択できることであ
る。
イトを備えていることは、補償ウェイトの移動がいかな
る付加的な力またはモーメントを生じさせない。
よってバランスシャフトのクランクに連結されているこ
と、および、2つの補償ウェイトが、スライド部材機構
によってバランスシャフトの180度間隔をもったクラ
ンクに連結されていることは、発明による装置の実施例
を指向するものであり、これは、個々のウェイトの完全
に直線的移動を提供する。
コネクティングロッドによってバランスシャフトのクラ
ンクに連結されていること、バランスウェイトおよび補
償ウェイトの1つが、バランスシャフトの共通のクラン
クに取付けられていること、および、バランスウェイト
および補償ウェイトが、ピボットレバーによってケーシ
ングに固定されたマウンティングに連結されていること
は、コネクティングロッドを作動させる駆動を用いた発
明の実施例を特徴づけている。
移動する2つの補償ウェイトを備えている特徴を用いる
と、補償ウェイトの移動が、内燃機関の振動を補償しう
るモーメントを生じさせる。
復内燃機関の少なくとも1つの作動パラメータによって
変化させうる手段によれば、補償ウェイトの移動によっ
て生じるモーメントが、個々の作動条件に適応しうる。
回転速度の2倍で回転させられると、第2次慣性力が有
効的に補償される。
クランクシャフトの側方で、ピストンの移動面内に配列
されるか、機関がV型に配列された2つのシリンダ列を
有しているときに、バランスシャフトがピストン移動面
間の角度を2等分する面内に配列されていることと、バ
ランスウェイトがクランクシャフトおよびバランスシャ
フトに共通である面内を移動することと、補償ウェイト
がバランスウェイトと直交して移動することとを特徴と
する、少なくとも1つのシリンダ列を有するピストン往
復内燃機関における消振のためのものは、発明による装
置の構造的に有利な実施例を指向している。
のピストンと共動することと、クランクシャフトの側方
で、ピストンの移動方向に配列されたバランスウェイト
がクランクシャフトの回転速度の1.5倍で回転するこ
との特徴、バランスウェイトが、90度隔てた二対のク
ランクを有し、各対のクランクは、180度隔てたクラ
ンクをもっており、それで、一方の対のクランクが共通
の作用線上を実質的に反対方向に移動する2つのバラン
スウェイトのそれぞれに連結され、他方の対のクランク
が互いに離れた面内を反対方向に移動する2つの補償ウ
ェイトのそれぞれに連結されていることの特徴、バラン
スウェイトおよび補償ウェイトが、ピストンの移動方向
と実質的に直交する方向に移動することの特徴、およ
び、補償ウェイトの作用線の間隔が、変化させうること
の特徴は、とくに、3気筒4サイクル機関においてガス
力モーメントによって振動を補償する実施例である。
ンクシャフトに回転しないように連結された歯車が、バ
ランスシャフトに回転しないように連結された歯車と噛
合わされていることは、交互の負荷が発明によって実質
的に消滅させられるから、低レベルの騒音で作動させら
れるバランスシャフト駆動装置のとくにシンプルな例を
指向している。
照してつぎに詳細に説明する。
関は、コネクティングロッド4によってクランクシャフ
ト6に連結されている4つのピストン2を有している。
クランクシャフト6に回転しないように取付けられた歯
車8は、バランスシャフト12に回転しないように取付け
られた歯車10と噛合わされている。歯車8および10の歯
数比または径は、バランスシャフト12がクランクシャフ
ト6の回転速度の2倍で回転するように選択されてい
る。
ランスシャフト12は、互いに180度ずれかつクランク
シャフト6のクランクスローまたはクランクと同一平面
にある2つのクランクスローまたはクランク14および16
を有している。クランク14は、図1aに示すように、エ
ンジンケースに固定されたガイド22に水平移動自在にガ
イドされる補償ウェイト20内に垂直方向にガイドされる
スライド部材18に貫通させられている。
描かれた図1bに示されているように、エンジンケース
に固定されたガイド22に水平移動自在にガイドされる補
償ウェイト26内に垂直方向にガイドされるスライド部材
24に貫通させられている。
ジンケース(図示しない)に垂直移動自在にガイドされ
るバランスウェイト31内に水平方向にガイドされる更な
るスライド部材27に貫通させられている。
垂直方向の揺動によってバランスシャフト12に生じる交
互のトルクは、補償ウェィト20および26によって補償さ
れる。補償ウェィト20および26は、シリンダの面と直交
方向に移動し、バランスウェイト31が最高速で移動する
か、その逆の時に、補償ウェィト20および26は静止す
る。これにより、歯車8および10間の歯の噛み合いが交
互移動から実質的に開放され、歯車の歯クリアランスは
それそのものに不利益をもたらすことはなく、騒音の問
題が低減されることになる。
個々の移動の移送位置は、バランスシャフト12の軸が交
互のモーメンとからフリーで、付加的な無償慣性力を生
じさせないように設定される。バランスウェィト31は、
内燃機関の軸回りのモーメントを発生させないように機
関の少なくともほぼ中央に配置されることが好ましい。
歯車8および10の駆動面は、歯間の噛み合いによるクラ
ンクシャフトの回転変動の影響を少なくするために、ク
ランクシャフト(6) に回転しないように連結されたフラ
イホイール(図示しない)にできるだけ近付けられるべ
きである。
これは、スライド部材ではなく、コネクティングロッド
およびピボットレバーとして作動する。
るために一端部を厚くしたコネクティングロッド28が取
付けられている。機関ケーシングに34で固定状に取付け
られたピボットレバー32は、補償ウェィト30に取付けら
れている。
ために一端部を厚くしたコネクティングロッド35を支持
しており、補償ウェィトには、機関ケーシングに38で固
定状に取付けられた別のピボットレバー37が支持されて
いる。
を共通の面内において互いに実質的に反対方向に移動さ
せ、換言すると、慣性力もモーメントも生じさせないよ
うになっている。
ロッド39が取付けられ、これは、機関に44で固定状に取
付けられたピボットレバー42を支持してバランスウェィ
ト42で終わっている。
る記述した実施例は、図1のそれに対応しており、バラ
ンスウェィト41は、実質的に垂直方向に振動し、補償ウ
ェィト30および36は、反対方向に、共通の平面または実
質的に共通の直線にそって、実質的に水平方向に振動す
る。その個々の移動のパターンは、コネクティングロッ
ドおよびピボットレバーの長さ並びにウェィトの大きさ
を適切に設定することによって決定される。
正された変形例を示しており、ここでは、内燃機関のガ
ス力モーメントまたは回転振動を補償するために、補償
ウェィトの移動によって大きさを調節できる傾斜モーメ
ントを発生させることができる。クランク14に取付けら
れたコネクティングロッド46は、揺動端を補償ウェィト
50としたピボットレバー48に取付けられている。ピボッ
トレバー48の他端は、機関ケーシングに53で固定状に取
付けられた別のピボットレバー52に枢着されている。
て、クランク16には、補償ウェィト56に終わるピボット
レバー55に枢着されたコネクティングロッド54が取付け
られている。ピボットレバー55における補償ウェィト56
から遠く離れた端部は、ケーシングに59で固定状に取付
けられた2アームレバー58の一端に回転自在に連結され
ている。2アームレバー58の他端は、ピボットレバー48
およびピボットレバー52間のピボット連結に連結された
別のピボットレバー62に回転自在に連結されている。
に、バランスシャフト12が回転するときに、補償ウェィ
ト50および56は、概ね水平方向であるが、互いに離れた
平面内において移動する。双頭矢印で示す方向に2アー
ムレバー58が揺動することにより、補償ウェィト50およ
び56の移動面の間隔またはそれらに作用する力の作用線
の高さの相違は、増加しまたは減少させられる。内燃機
関のピストン移動に関して、補償ウェィト50および56の
移動間の位相位置を適切に選択することにより、上述の
高さの相違によって引起こされる傾斜モーメントは、シ
リンダ壁に支持されているピストンの受ける力によって
引起こされる傾斜モーメントを少なくとも部分的に補償
することに有効である。傾斜モーメントは機関負荷によ
って変化するのであるから、レバー58を移動させること
により、その大きさを運転中の内燃機関の負荷に適合さ
せることが好ましい。様々なメカニズムの方式、例え
ば、電気制御装置等が、レバー58の移動または補償ウェ
ィト50および56に作用する力の作用線の高さの相違の調
節させることに考慮される。
施例を示しており、これは、図2に関して修正されたも
のであり、ここでは、補償ウェィト70および76の移動に
そう作用線または面間の間隔が調節される。その目的の
ために、補償ウェィト70および76のそれぞれは、スリッ
ト78,79を備えたデイスク80,81を有しており、デイス
ク80,81は、コネクティングロッド28,35の一端におい
て目の中で回転しうるように装備されている。スリット
78または79には、ピン82,84の所定形状の端部が噛合わ
されており、ピンは、機関ケーシングに固定状に装置さ
れかつ適当な手段(図示しない)によって双頭矢印で示
す方向に回転しうる。好ましくは互いに平行であるスリ
ット78および79の方向は、ピン82および84それぞれの予
め調整された回転位置によって決定される。
の拡大図を示す)において、スリット78および79が水平
であると、補償ウェィト70および76は、共通の水平面内
で互いに反対方向に移動し、回転振動を生じさせること
はない。ピン82および84の回転によってスリット78およ
び79の傾斜角度が大きくなればなる程、補償ウェィト70
および76の作用線または移動面間の間隔が大きくなり、
それぞれの反対方向の移動が、内燃機関の対応するモー
メントを補償するために有用である調節し得る振動を生
じさせる。ピン82および84の回転位置が内燃機関の作動
条件によって変更しうることは、評価される。
を示しており、機関のクランクシャフト6は、120度
の間隔をおいたクランクスローのところでピストン2と
共動する。機関が4ストローク機関として作動されられ
るとき、点火がクランクシャフトの240度毎に行わ
れ、これは、回転運動に相当な変動をもたらす。そのよ
うな回転力の変動を補償するために、バランスシャフト
12は、クランクシャフト6の回転速度の1.5倍で噛合
わされた歯車8および10を介してクランクシャフト6に
よって回転駆動される。であるから、バランスシャフト
は、各燃焼サイクル(クランクシャフトの240度回転
運動)毎に完全に1回転する。
のクランクまたはクランクスロー90および92を有してお
り、クランク94,95および96,97のそれぞれは、180
度ずつずれている。バランスウェィト111 および112
は、コネクティングロッド100および102 によってクラ
ンク94および95のそれぞれに共動する。バランスウェィ
ト111 および112 は、ピボットレバー114 および116 に
よって機関ケーシングに固定状に取付けられている。図
4に示されているアッセンブリと良く似ているように、
補償ウェイト70および76は、他のクランク96および97と
それぞれに共動する。振動補償の見地から決定的であ
る、補償ウェイト70および76の作用線間の間隔は、適切
に調節される。図5に示されている実施例において、他
の実施例とは対照して、装置は2つのバランスウェイト
111 および112 を有しており、これらは、概ね水平面内
で反対方向に移動しかつ補償ウェイト70および76のエネ
ルギによってエネルギー補償を提供することに役立つこ
とがあきらかであろう。発明が2ストローク機関の振動
補償に用いられうることも認められるであろう。
発生させることなく、低騒音で駆動できる消振装置が提
供される。
cに示す部分は見やすくするために図1aでは省略され
ている。
の一部を図4bに示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 クランクシャフト(6) が、バランスシャ
フト(12)を駆動し、バランスシャフトは、クランクシャ
フトの軸と平行な軸を有しかつバランスシャフトの回転
によって実質的に直線的運動をする少なくとも1つのバ
ランスウェイト(31;41;111,112) に連結されているピス
トン往復内燃機関における消振装置において、 バランスシャフト(12)に、バランスシャフトの回転によ
って実質的に直線的運動をする少なくとも1つの補償ウ
ェイト(20,26;30,36;50,56;70,76) が連結されており、
その中で、バランスシャフトの軸およびバランスウェイ
ト(31;41;111,112) の移動経路を含む面が、バランスシ
ャフトの軸および補償ウェイトの移動経路を含む面に対
して傾斜させられており、そして、バランスシャフトの
最低速度時が、補償ウェイトの最高速度時に一致するこ
と、 を特徴とするピストン往復内燃機関における消振装置。 - 【請求項2】 互いに反対方向に移動する2つの補償ウ
ェイト(20,26;30,36;50,56;70,76) を備えていること、 を特徴とする請求項1記載の消振装置。 - 【請求項3】 バランスウェイト(31)が、スライド部材
機構(28)によってバランスシャフト(12)のクランク(16)
に連結されていること、 を特徴とする請求項1または2に記載の消振装置。 - 【請求項4】 2つの補償ウェイト(20;26) が、スライ
ド部材機構(18,24)によってバランスシャフト(12)の1
80度間隔をもったクランク(14,16) に連結されている
こと、 を特徴とする請求項2記載の消振装置。 - 【請求項5】 バランスウェイト(41)および補償ウェイ
ト(30,36;50,56;70,76) が、コネクティングロッド(28,
35,39;39,46,54) によってバランスシャフト(12)のクラ
ンク(14,16) に連結されていること、 を特徴とする請求項1または2に記載の消振装置。 - 【請求項6】 バランスウェイト(41)および補償ウェイ
ト(36;56) の1つが、バランスシャフト(12)の共通のク
ランク(16)に取付けられていること、 を特徴とする請求項5に記載の消振装置。 - 【請求項7】 バランスウェイト(41)および補償ウェイ
ト(30,36) が、ピボットレバー(32,37,42)によってケー
シングに固定されたマウンティングに連結されているこ
と、 を特徴とする請求項5または6に記載の消振装置。 - 【請求項8】 異なる移動面内において互いに反対方向
に移動する2つの補償ウェイト(50,56;70,76) を備えて
いること、 を特徴とする請求項5〜7の1つに記載の消振装置。 - 【請求項9】 補償ウェイト(50,56;70,76) の移動面の
間隔がピストン往復内燃機関の少なくとも1つの作動パ
ラメータによって変化させうる手段(55,58;,62;78,79,8
2,84) によること、 を特徴とする請求項8に記載の消振装置。 - 【請求項10】 バランスシャフト(12)が、クランクシ
ャフト(6) の回転速度の2倍で回転させられること、 を特徴とする請求項1〜9の1つに記載の消振装置。 - 【請求項11】 バランスシャフト(12)が、ピストン
(2) から隔てたクランクシャフト(6) の側方で、ピスト
ンの移動面内に配列されるか、機関がV型に配列された
2つのシリンダ列を有しているときに、バランスシャフ
トがピストン移動面間の角度を2等分する面内に配列さ
れていること、 バランスウェイト(31,41) がクランクシャフト(6) およ
びバランスシャフト(12)に共通である面内を移動するこ
と、および、 補償ウェイト(20,26;30,36;50,56) がバランスウェイト
と直交して移動すること、 を特徴とする、少なくとも1つのシリンダ列を有するピ
ストン往復内燃機関における消振のための請求項1〜1
0の1つに記載の消振装置。 - 【請求項12】 クランクシャフト(6) が1列に配列さ
れた3つのピストン(2) と共動すること、および、 クランクシャフトの側方で、ピストンの移動方向に配列
されたバランスウェイト(12)がクランクシャフトの回転
速度の1.5倍で回転すること、 を特徴とする請求項1〜5の1つに記載の消振装置。 - 【請求項13】 バランスウェイト(12)が、90度隔て
た二対のクランク(90,92) を有し、各対のクランクは、
180度隔てたクランク(94,95,96,97) をもっており、
それで、一方の対のクランク(90)が共通の作用線上を実
質的に反対方向に移動する2つのバランスウェイト(11
1,112) のそれぞれに連結され、他方の対のクランク(9
2)が互いに離れた面内を反対方向に移動する2つの補償
ウェイト(70,76) のそれぞれに連結されていること、 を特徴とする請求項12に記載の消振装置。 - 【請求項14】 バランスウェイト(111,112) および補
償ウェイト(70,76)が、ピストン(2) の移動方向と実質
的に直交する方向に移動すること、 を特徴とする請求項13に記載の消振装置。 - 【請求項15】 補償ウェイト(70,76) の作用線の間隔
が、変化させうること、 を特徴とする請求項13または14に記載の消振装置。 - 【請求項16】 バランスシャフトを駆動するために、
クランクシャフト(6) に回転しないように連結された歯
車(8) が、バランスシャフト(12)に回転しないように連
結された歯車(10)と噛合わされていること、 を特徴とする請求項1〜15の1つに記載の消振装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8272018A Pending JPH09184545A (ja) | 1995-10-18 | 1996-10-15 | ピストン往復内燃機関における消振装置 |
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JP (1) | JPH09184545A (ja) |
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