JPH09250597A - Balancer device for four-cylinder engine - Google Patents

Balancer device for four-cylinder engine

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Publication number
JPH09250597A
JPH09250597A JP6303296A JP6303296A JPH09250597A JP H09250597 A JPH09250597 A JP H09250597A JP 6303296 A JP6303296 A JP 6303296A JP 6303296 A JP6303296 A JP 6303296A JP H09250597 A JPH09250597 A JP H09250597A
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JP
Japan
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cylinder
crank
balancer
crankshaft
engine
Prior art date
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Application number
JP6303296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Kageyama
秀年 影山
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09250597A publication Critical patent/JPH09250597A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the balancer device for a deformed in-line type four- cylinder engine, which can be manufacture without changing a former production equipment to a great extent, and causes the whole of primary and secondary inertia force, and exciting moment to be zero. SOLUTION: In the balancer device for a four-cylinder engine where two balancing shafts 11 and 12 for constant velocity in isotropic direction and constant velocity in reverse direction, are provided in parallel with a crank shaft with respect to the crankshaft 6 whose arrangement of each crank pin is 0 deg. for a first cylinder, 90 deg. for a second cylinder, 270 deg. for a third cylinder and 180 deg. for a fourth cylinder respectively, mass for a crank rotating portion in the equivalent mass system of a piston-crank mechanism, shall be less than one half of mass for a reciprocating portion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は変形列型4気筒エン
ジンのバランサ装置に関し、1次および2次の慣性力お
よび慣性偶力と1次慣性力によるクランク軸廻りのロー
リング起振モーメントを完全に0にするバランサ装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a balancer device for a modified four-cylinder engine, which can completely eliminate the primary and secondary inertial forces and the inertia couple and the rolling vibration moment around the crankshaft due to the primary inertial force. The present invention relates to a balancer device for making the value 0.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来広く採用されている4気筒4サイク
ルエンジンのクランクピン配置は、第1気筒および第4
気筒が0°で第2気筒および第3気筒が180°であ
り、4気筒が全て1平面内に収るため1プレーンクラン
ク配列と呼ばれる。このような1プレーンクランク4気
筒エンジンでは、1次の慣性力および慣性偶力は0であ
るが、2次の慣性力および1次慣性力によるクランク軸
廻りの2次ローリング起振モーメントが残る。
2. Description of the Related Art The crankpin arrangement of a four-cylinder, four-cycle engine that has been widely adopted in the past is the first cylinder and the fourth cylinder.
The cylinders are 0 °, the second and third cylinders are 180 °, and the four cylinders are all within one plane, which is called a one-plane crank arrangement. In such a 1-plane crank 4-cylinder engine, the primary inertial force and the inertial couple are zero, but the secondary rolling excitation moment around the crankshaft due to the secondary inertial force and the primary inertial force remains.

【0003】この2次の慣性力を消去しようとすれば、
クランク軸に対し、2倍速等方向と2倍速逆方向の2本
のバランサ軸をシリンダ両側の対称な位置に設ける必要
がある。
If we try to eliminate this secondary inertial force,
It is necessary to provide two balancer shafts in the double speed equal direction and the double speed reverse direction with respect to the crankshaft at symmetrical positions on both sides of the cylinder.

【0004】さらに2次ローリングモーメントを消去し
ようとすれば、バランサ軸をシリンダ方向で一定量オフ
セットする必要がある。
In order to eliminate the secondary rolling moment, it is necessary to offset the balancer shaft by a certain amount in the cylinder direction.

【0005】このようなバランサ軸は、一定の幾何学的
条件を満たす必要があり、設計の自由度が大幅に制限さ
れる。
Such a balancer shaft is required to satisfy certain geometrical conditions, which greatly limits the degree of freedom in design.

【0006】また、バランサ軸がクランク軸の2倍速で
回るため高回転エンジンではバランサ軸受けの耐久性や
機械騒音上の種々の問題を伴う。
In addition, since the balancer shaft rotates at twice the speed of the crankshaft, a high-speed engine has various problems in terms of durability of the balancer bearing and mechanical noise.

【0007】一方、前述の1プレーンクランクピン配列
と異なり、クランクピンが、第1気筒0°、第2気筒9
0°、第3気筒270°、第4気筒180°として、第
1、第4気筒の平面と第2、第3気筒の平面が直交2平
面を構成するようにした2プレーンクランク配列構造が
提案されている。このような2プレーンクランクピン構
造のエンジンは、1プレーンクランクピン配列に比べ、
気筒同士による往復運動部分質量の打消作用が小さいた
め、振動防止技術の点で難しさがあるが、逆に自動二輪
車等においては、振動の振幅、S/N比および周波数の
点でエンジンの燃焼圧を身体で感じ、加速フィーリング
が向上し運転感覚が非常に良好となるため、このような
2プレーンクランクエンジン構造における振動抑制技術
の実用化が望まれている。
On the other hand, unlike the above-mentioned 1-plane crank pin arrangement, the crank pins are 0 ° for the first cylinder and 9 for the second cylinder.
A 2-plane crank arrangement structure is proposed in which the planes of the first and fourth cylinders and the planes of the second and third cylinders form two orthogonal planes, with 0 °, the third cylinder 270 °, and the fourth cylinder 180 °. Has been done. An engine with such a 2-plane crankpin structure is
Since the effect of canceling the reciprocating motion partial mass between the cylinders is small, it is difficult in terms of vibration prevention technology. On the contrary, in the case of motorcycles, the combustion of the engine in terms of vibration amplitude, S / N ratio and frequency The pressure is felt by the body, the acceleration feeling is improved, and the driving feeling becomes very good. Therefore, it is desired to put the vibration suppression technology into practical use in such a two-plane crank engine structure.

【0008】前述の1プレーンクランクピン構造の各種
問題点を解決するため、エンジンを2プレーンクランク
ピン構造として、等速逆回転の1本のバランサ軸をクラ
ンク軸と平行に設け、バランサ軸上に第1、第2気筒用
と第3、第4気筒用の2個のバランサウェイトを設け
て、エンジンの振動を軽減することが提案されている
(特開昭57−69173号公報)。
In order to solve the above-mentioned various problems of the one-plane crankpin structure, the engine has a two-plane crankpin structure, and one constant-speed reverse-rotating balancer shaft is provided in parallel with the crankshaft, and is mounted on the balancer shaft. It has been proposed to reduce engine vibration by providing two balancer weights for the first and second cylinders and for the third and fourth cylinders (JP-A-57-69173).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな公報記載の4気筒エンジンは、基本的に各気筒の回
転部分質量(クランクピン位置換算値でありピンの逆方
向を向いているとする)が各気筒の往復部分質量の2分
の1である必要がある。しかし、このような質量に対応
する回転部分を従来広く採用されている1プレーンクラ
ンクピン配列の4気筒エンジンと同一部材で同一の空間
内に設置することは困難であり、仮に同一空間内に設置
するとすれば、カウンターウェイトのヘビーメタル化や
コンロッドのチタン化が必要となり、技術的な構成や組
立ておよび価格の点で不利であり生産性が悪くなる。
However, in the four-cylinder engine described in this publication, the rotational partial mass of each cylinder is basically equivalent to the crank pin position conversion value and is oriented in the opposite direction of the pin. Should be one-half of the reciprocating mass of each cylinder. However, it is difficult to install the rotating part corresponding to such a mass in the same space with the same member as the four-cylinder engine of the 1-plane crankpin array which has been widely used in the past, and it is assumed that the rotating part is installed in the same space. If this is the case, it is necessary to use heavy metal counterweights and titanium connecting rods, which is disadvantageous in terms of technical structure, assembly, and price, and productivity is poor.

【0010】また、高回転速度エンジンにおいては、ネ
ジリ固有振動数低下による耐久性の点で問題となる。
Further, in a high rotation speed engine, there is a problem in terms of durability due to a decrease in torsional natural frequency.

【0011】一方、本発明者等は前述のクランク配列と
異なる配列で1次モーメントを最小にし、2次モーメン
トが最大になるような形態の2プレーンクランク(第1
気筒0゜、第2気筒180°、第3気筒270°、第4
気筒90°)を用いて加速および振動フィーリングの改
善を図ったが、1次および2次モーメントにより振動の
抑制が困難であった。そこで本発明者等はクランク形態
を変えて2次モーメントが0で1次モーメントが最大の
2プレーンクランクを採用し、その1次モーメントをバ
ランサで完全に消すことを図った。
On the other hand, the inventors of the present invention used a two-plane crank (first crank) having a configuration in which the first moment is minimized and the second moment is maximized in an arrangement different from the above crank arrangement.
Cylinder 0 °, second cylinder 180 °, third cylinder 270 °, fourth
Acceleration and vibration feeling were improved by using a cylinder (90 °), but it was difficult to suppress vibration due to the first and second moments. Therefore, the inventors of the present invention changed the form of the crank to adopt a two-plane crank in which the second moment is 0 and the first moment is maximum, and the balancer completely eliminates the first moment.

【0012】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、従来の生産設備を大きく変更しないで生産可能であ
って、1次および2次の慣性力および慣性偶力と、1次
慣性力によるクランク軸廻りのローリング起振モーメン
トの全てが0となる変形列型4気筒エンジンのバランサ
装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and can be produced without significantly changing the conventional production equipment, and the primary and secondary inertial forces and inertia couples, and the primary inertial forces. It is an object of the present invention to provide a balancer device for a modified row 4-cylinder engine in which all the rolling vibration moments around the crankshaft are zero.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、クランクピン配列が第1気筒0°、第
2気筒90°、第3気筒270°、第4気筒180°の
クランク軸に対し、等速等方向と等速逆方向の2本のバ
ランサ軸を前記クランク軸と平行に設けた4気筒エンジ
ンのバランサ装置において、ピストン・クランク機構の
等価質量系のクランク回転部分質量を往復部分質量の2
分の1未満としたことを特徴とする4気筒エンジンのバ
ランサ装置を提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a crankshaft having a crankpin arrangement of a first cylinder 0 °, a second cylinder 90 °, a third cylinder 270 °, and a fourth cylinder 180 °. On the other hand, in a balancer device for a four-cylinder engine in which two balancer shafts for constant velocity equal direction and constant velocity opposite direction are provided in parallel with the crankshaft, the crank rotating partial mass of the piston / crank mechanism equivalent mass system is reciprocated. Partial mass 2
Provided is a balancer device for a four-cylinder engine, which is characterized by being less than one-third.

【0014】このようなバランサ装置において、クラン
クの回転部分質量が0、あるいは各気筒の往復部分質量
の2分の1より小とすれば、クランク軸回りの1次ピッ
チング起振モーメントを、クランク軸に対し、等速等方
向と等速逆方向の2本のバランサ軸が発生する1次ピッ
チング起振モーメントと1次ヨーイング起振モーメント
により相殺し打消すことができる。
In such a balancer device, if the rotating partial mass of the crank is set to 0 or smaller than half of the reciprocating partial mass of each cylinder, the primary pitching vibration moment about the crankshaft is converted into the crankshaft. On the other hand, the primary pitching vibration moment and the primary yawing vibration moment generated by the two balancer shafts in the constant velocity equal direction and the constant velocity opposite direction can cancel and cancel each other.

【0015】[0015]

【実施例】以下図1、図2および図3を用いて本発明の
バランサ装置についてさらに説明する。なお以下の説明
において、座標系はz軸が紙面手前を向いた右手座標系
を用いている。また、クランクの回転方向は、紙面手前
側からみて反時計方向とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The balancer device of the present invention will be further described below with reference to FIGS. 1, 2 and 3. In the following description, the coordinate system uses the right-handed coordinate system with the z-axis facing the front of the page. The rotation direction of the crank is counterclockwise when viewed from the front side of the drawing.

【0016】図1は本発明が適用される4気筒エンジン
の1気筒を示す構成説明図であり、図2は4気筒のクラ
ンク配列の説明図である。クランク軸6に結合されたク
ランク20はクランクピン23を介してコンロッド21
に連結され、さらにピストンピン24を介してピストン
22に連結される。各気筒の往復部分質量の質点はピス
トンピン24の位置であり、回転部分質量の質点はクラ
ンクピン23の位置である。図2に示すように、このエ
ンジンは、4気筒の各気筒のクランクピン配置が、第1
気筒のクランク20aは0°、第2気筒のクランク20
bは90°、第3気筒のクランク20cは270°、第
4気筒のクランク20dは180°の2プレーンクラン
クピン配列構造である。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing one cylinder of a four-cylinder engine to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an explanatory view of a crank arrangement of four cylinders. The crank 20 coupled to the crankshaft 6 is connected to the connecting rod 21 via the crankpin 23.
Is further connected to the piston 22 via the piston pin 24. The mass point of the reciprocating partial mass of each cylinder is the position of the piston pin 24, and the mass point of the rotating partial mass is the position of the crank pin 23. As shown in FIG. 2, in this engine, the crank pin arrangement of each of the four cylinders is
The crank 20a of the cylinder is 0 °, and the crank 20 of the second cylinder is
b is 90 °, the crank 20c of the third cylinder is 270 °, and the crank 20d of the fourth cylinder is 180 °, which is a two-plane crank pin array structure.

【0017】このようなクランク構造のエンジンの往復
部分質量が発生する起振モーメントについては以下のよ
うに算出される。
The vibration moment generated by the reciprocating partial mass of the engine having such a crank structure is calculated as follows.

【0018】シリンダピッチをl、往復部分質量をm、
角速度をω、クランク半径をrとすると、1次ピッチン
グモーメントMy1は以下の数式(1)で表わされる。
Cylinder pitch is l, reciprocating part mass is m,
When the angular velocity is ω and the crank radius is r, the primary pitching moment My1 is expressed by the following mathematical expression (1).

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】また、2次ピッチングモーメントMy2は
2次の項が以下の数式(2)のように0となるからMy
2=0である。
The secondary pitching moment My2 has a quadratic term of 0 as shown in the following mathematical expression (2), so My
2 = 0.

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】クランク軸の回転部分質量(クランクピン
位置換算値でありピンの逆方向を向いているとする)
を、各気筒の往復部分質量の2分の1より小、A<1、
A+B=1とすると、以下の数式(3)のモーメントを
発生する。ここで、A、Bはクランク軸の回転部分質量
と等速等方向バランサとの分担割合を表わす比であり、
例えばクランク軸の回転部分質量が各気筒の往復部分質
量の1/2の場合、A=1、B=0であり等速等方向バ
ランサを持たない構造となる。これは特開昭57−69
173号の構造に相当する。また、本願の請求項2の場
合は、A=0、B=1となる。なお、Aはマイナスの値
でもよい。
Mass of rotating portion of the crankshaft (converted to crank pin position, and is assumed to be facing in the opposite direction of the pin)
Is less than one half of the reciprocating mass of each cylinder, A <1,
When A + B = 1, the moment of the following formula (3) is generated. Here, A and B are ratios that represent the share ratios of the rotating part mass of the crankshaft and the constant velocity and equal direction balancer,
For example, when the rotating partial mass of the crankshaft is ½ of the reciprocating partial mass of each cylinder, A = 1 and B = 0 and the structure does not have a constant velocity equal direction balancer. This is JP-A-57-69
It corresponds to the structure of No. 173. In the case of claim 2 of the present application, A = 0 and B = 1. A may be a negative value.

【0023】[0023]

【数3】 (Equation 3)

【0024】ここで、クランク軸に対し、等速等方向の
バランサ軸により以下の数式(4)のモーメントを発生
させ、同じく等速逆方向のバランサ軸により数式(5)
のモーメントを発生させる。
Here, the moment of the following equation (4) is generated by the balancer shaft in the constant velocity / equal direction with respect to the crankshaft, and the moment in the equation (5) is also generated by the balancer shaft in the constant velocity / reverse direction.
Generate the moment of.

【0025】[0025]

【数4】 (Equation 4)

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】これにより、 My1+Myc1+My1b1+My1b2=0 となり、1次ピッチングモーメントは消去される。As a result, My1 + Myc1 + My1b1 + My1b2 = 0, and the primary pitching moment is eliminated.

【0028】なお、クランク軸とバランサ軸によるx方
向の起振モーメントはそれぞれ以下の(数6)で示す数
式(6−1)(6−2)(6−3)となる。
The vibration moment in the x direction caused by the crankshaft and the balancer shaft is expressed by the following equations (6-1) (6-2) (6-3).

【0029】[0029]

【数6】 (Equation 6)

【0030】これにより、 Mx1c1+Mx1b1+Mx1b2=0 となり、互いに打消合う。As a result, Mx1c1 + Mx1b1 + Mx1b2 = 0, which cancel each other out.

【0031】次に、1次慣性力によるクランク軸まわり
の2次ローリング起振モーメントについて説明する。
Next, the secondary rolling vibration moment about the crankshaft due to the primary inertial force will be described.

【0032】従来広く採用されている4気筒エンジンの
クランクピン配置(1プレーンクランクピン配列)であ
る第1気筒、第4気筒0°、第2気筒、第3気筒180
°において、1次慣性力による起振モーメントMz1
は、以下の数式(7)のように表わされ、クランク軸ま
わりの2次ローリング起振モーメントとなって残る。
The first cylinder, the fourth cylinder 0 °, the second cylinder, and the third cylinder 180, which are the crankpin arrangements (one-plane crankpin arrangement) of a four-cylinder engine that has been widely adopted in the past, are used.
At °, vibration moment Mz1 due to the primary inertial force
Is expressed by the following mathematical expression (7), and remains as a secondary rolling excitation moment around the crankshaft.

【0033】[0033]

【数7】 (Equation 7)

【0034】これに対し、本発明のエンジンでは、クラ
ンクピン配列が第1気筒0°、第2気筒90°、第3気
筒270°、第4気筒180°の2プレーンクランクピ
ン配列であり、1次慣性力による起振モーメントMz1
は、以下の数式(8)で示すように、Mz1=0とな
り、各気筒で互いに打ち消し合う。
On the other hand, in the engine of the present invention, the crank pin arrangement is a 2-plane crank pin arrangement of the first cylinder 0 °, the second cylinder 90 °, the third cylinder 270 °, and the fourth cylinder 180 °. Excitation moment Mz1 due to secondary inertial force
Becomes Mz1 = 0 as shown in the following mathematical expression (8), and the respective cylinders cancel each other.

【0035】[0035]

【数8】 (Equation 8)

【0036】なお、上記説明においては、コンロッド質
量を一般的な往復部分質量と回転部分質量に分ける方法
で計算したため、クランク軸まわりのモーメント計算に
おいてはコンロッド重心まわりの慣性モーメントを用い
た値とは修正トルクと呼ばれる誤差がある。しかしなが
らこの誤差は比較的小さいため無視した。
In the above description, since the connecting rod mass is calculated by dividing the connecting rod mass into a general reciprocating partial mass and a rotating partial mass, in the calculation of the moment around the crankshaft, the value using the moment of inertia about the center of gravity of the connecting rod is There is an error called correction torque. However, this error was relatively small and was ignored.

【0037】図3は、上記本発明の実施例に係るバラン
サ装置の基本構成図である。クランク軸6にギヤホイル
31を固定し、このギヤホイル31に係合するチェーン
30を介して第1バランサ軸11をクランク軸6に対し
等速等方向に回転させる。また一対のギヤ14、15を
介して第2バランサ軸12を第1バランサ軸11に対し
等速逆方向に回転させる。これにより2本のバランサ軸
が1本はクランク軸に対し等速等方向に、他の1本は等
速逆方向に回転する。このとき回転部分質量は往復部分
質量の2分の1より小さくなるように構成する。
FIG. 3 is a basic configuration diagram of the balancer device according to the embodiment of the present invention. A gear wheel 31 is fixed to the crankshaft 6, and the first balancer shaft 11 is rotated in a constant velocity and equal direction with respect to the crankshaft 6 via a chain 30 that engages with the gear wheel 31. Further, the second balancer shaft 12 is rotated in the reverse direction at a constant speed with respect to the first balancer shaft 11 via the pair of gears 14 and 15. As a result, one of the two balancer shafts rotates in the same direction at constant speed with respect to the crankshaft, and the other balancer shaft rotates in the opposite direction at constant speed. At this time, the rotating partial mass is configured to be smaller than half the reciprocating partial mass.

【0038】次に本発明の別の実施例について説明す
る。この実施例は、2プレーンクランクピン配列の4気
筒エンジンにおいて、クランク軸の回転部分質量を0と
したものである。この実施例では、クランク軸に対し、
前記実施例の数式(4)(5)に代えて、以下の数式
(9)(10)のモーメントをそれぞれ等速等方向およ
び等速逆方向に発生させる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in a four-cylinder engine having a two-plane crankpin arrangement, the rotating partial mass of the crankshaft is zero. In this embodiment, with respect to the crankshaft,
Instead of the equations (4) and (5) in the above embodiment, the moments of the following equations (9) and (10) are generated in the constant velocity equal direction and the constant velocity opposite direction, respectively.

【0039】[0039]

【数9】 [Equation 9]

【0040】[0040]

【数10】 (Equation 10)

【0041】これにより、Myc1=0であるから、前
記実施例の場合と同様に、My1+Myc1+My1b
1+My1b2=My1+My1b1+My1b2=0
となり、1次ピッチングモーメントは消去される。
Accordingly, since Myc1 = 0, My1 + Myc1 + My1b is the same as in the above embodiment.
1 + My1b2 = My1 + My1b1 + My1b2 = 0
Therefore, the primary pitching moment is erased.

【0042】バランサ軸によるx方向の起振モーメント
は以下の数式(11−1)(11−2)となる。
The vibration moment in the x direction by the balancer axis is given by the following mathematical formulas (11-1) and (11-2).

【0043】[0043]

【数11】 [Equation 11]

【0044】したがって、Mx1b1+Mx1b2=0
となって、互いに打消し合う。
Therefore, Mx1b1 + Mx1b2 = 0
And cancel each other out.

【0045】1次慣性力によるクランク軸まわりの2次
ローリング起振モーメントについては前記実施例と同様
に、Mz1=0となって各気筒で互いに打消し合う。
As for the secondary rolling vibration moment around the crankshaft due to the primary inertial force, Mz1 = 0 and the cylinders cancel each other out, as in the above-described embodiment.

【0046】図4は本発明が適用される自動二輪車の左
側面図である。前輪1はヘッドパイプ2に連結されたフ
ロントフォーク3で支持され、ヘッドパイプ2に接続さ
れたメインフレーム前部の燃料タンク4の下側に4気筒
エンジン5が載置される。このエンジン5のクランク軸
6は車幅方向に配設され、エンジン5の各気筒がクラン
ク軸6に沿って配設されている。このクランク軸6の回
転運動がチェーン7を介して後輪8に伝達される。
FIG. 4 is a left side view of a motorcycle to which the present invention is applied. The front wheel 1 is supported by a front fork 3 connected to a head pipe 2, and a 4-cylinder engine 5 is mounted below a fuel tank 4 in the front part of the main frame connected to the head pipe 2. The crankshaft 6 of the engine 5 is arranged in the vehicle width direction, and the cylinders of the engine 5 are arranged along the crankshaft 6. The rotational movement of the crankshaft 6 is transmitted to the rear wheel 8 via the chain 7.

【0047】本発明が適用されるこの4気筒エンジン5
は前述の2プレーンクランクピン配列であり、2本のバ
ランサ軸を有するバランサ装置が設けられる。
This four-cylinder engine 5 to which the present invention is applied
Is the above-mentioned two-plane crank pin arrangement, and is provided with a balancer device having two balancer shafts.

【0048】図5は本発明の実施例に係るバランサ装置
(図6の右側の装置)の基本構成図である。図5(A)
は車両側方からの視図(断面)であり、図5(B)は車
両前方から即ち図6の方向からの視図(断面)である。
このバランサ装置10は、クランク軸と等速等方向の第
1バランサ軸11とクランク軸と等速逆方向の第2バラ
ンサ軸12とにより構成される。各バランサ軸11、1
2にはバランスウェイト13が装着される。第1バラン
サ軸11は、エンジンのクランク軸と直結でもよいし、
又はギヤ、チェーン等の適当な伝達機構を介してクラン
ク軸に対し等速等方向になるように連結してもよい。こ
の第1バランサ軸11に第1ギヤ14を固定し、この第
1ギヤ14と同径同歯数の第2ギヤを第2バランサ軸1
2に固定し、これらの第1第2ギヤ14、15を噛み合
わせる。これにより第2バランサ軸12はクランク軸に
対し等速逆方向に回転する。
FIG. 5 is a basic configuration diagram of the balancer device (the device on the right side of FIG. 6) according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 (A)
Is a view (cross section) from the side of the vehicle, and FIG. 5B is a view (cross section) from the front of the vehicle, that is, from the direction of FIG.
The balancer device 10 is composed of a first balancer shaft 11 that is in a constant velocity and equal direction to the crankshaft, and a second balancer shaft 12 that is in a constant velocity opposite direction to the crankshaft. Each balancer shaft 11, 1
A balance weight 13 is attached to 2. The first balancer shaft 11 may be directly connected to the crank shaft of the engine,
Alternatively, it may be connected to the crankshaft at a constant speed and in the same direction via an appropriate transmission mechanism such as a gear or a chain. The first gear 14 is fixed to the first balancer shaft 11, and the second gear having the same diameter and the same number of teeth as the first gear 14 is connected to the second balancer shaft 1.
It is fixed to 2, and these first and second gears 14 and 15 are meshed with each other. As a result, the second balancer shaft 12 rotates in the reverse direction at a constant speed with respect to the crankshaft.

【0049】このようなバランサ装置10は、図6に示
すように、車体の左右両側に取付けられる。図6左側の
装置の軸配置に関しては、図6の右側装置の車両中心線
に対する左右対称配置である。また、バランスウェイト
13の位相に関しては、バランサ軸11、12の各々に
対して180°の逆位相の位置である。即ちこの実施例
の場合、左右一対の等速等方向、同じく一対の等速逆方
向の合計4本のバランサ軸により構成されている。本願
発明の「2本のバランサ軸」とはこのような構成も含
む。なお、上記実施例では、ギヤ14、15を用いて第
1バランサ軸11を介して上記第2バランサ軸12をク
ランク軸に対し等速逆方向に回転させる構成としたが、
このような構成に代えて、クランク軸から適当な伝達機
構を介して等速逆方向の回転を得るように構成してもよ
い。この実施例の場合従来の自動二輪車のエンジン周囲
のレイアウト(エンジン搭載位置、気化器等の配置等)
を変更することなく、且つクランク軸部分の車幅方向へ
の突出量も少なく抑えることができてバンク角を減少す
ることのないバランサ装置の配置となっている。
The balancer device 10 as described above is mounted on both left and right sides of the vehicle body as shown in FIG. The axial arrangement of the device on the left side of FIG. 6 is symmetrical with respect to the vehicle center line of the device on the right side of FIG. Further, the phase of the balance weight 13 is at a position of 180 ° opposite phase with respect to each of the balancer shafts 11 and 12. That is, in the case of this embodiment, the balancer shafts are composed of a pair of left and right constant velocity equal directions and a pair of constant velocity opposite directions in total. The “two balancer shafts” of the present invention also includes such a configuration. In the above embodiment, the gears 14 and 15 are used to rotate the second balancer shaft 12 through the first balancer shaft 11 in the reverse direction at the constant velocity with respect to the crankshaft.
Instead of such a configuration, it may be configured to obtain rotation in the reverse direction at a constant speed from the crankshaft via an appropriate transmission mechanism. In the case of this embodiment, the layout around the engine of the conventional motorcycle (engine mounting position, arrangement of carburetor, etc.)
The balancer device is arranged such that the amount of protrusion of the crank shaft portion in the vehicle width direction can be suppressed to a small amount without changing the above, and the bank angle is not reduced.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、2プ
レーンクランクピン配列の直列4気筒エンジンにおい
て、クランク軸に対し等速等方向と等速逆方向の2本の
バランサ軸を用い、クランク軸の回転部分質量を往復部
分質量の2分の1未満として、x、y、z方向の起振モ
ーメントが0になるように構成しているため、クランク
室空間をさほど大きくすることなく、エンジン振動を抑
制し、1次および2次の慣性力および慣性偶力と、1次
慣性力によるクランク軸廻りのローリング起振モーメン
トの全てが0となって、快適な運転感覚のエンジンを実
現することができるこの場合、実際にエンジンを生産す
るに際し、従来の生産設備に対し、ピン配置やオイル通
路等必要最小限の変更を行えば既設の生産ラインを使用
可能である。また、2本のバランサ軸は偶力バランサで
あるため、クランクに平行であれば設置位置の制限はな
い。したがって、クランク軸端部の外側や側部の空間部
の適当な位置に設けることができ、また等速等方向のバ
ランサ軸を等速逆方向のバランサ軸の反転装置として兼
用することができ、設計の自由度が大きいエンジンが得
られる。また、等速等方向のバランサ軸と等速逆方向の
バランサ軸の反転装置を背面ジェネレータの駆動軸とし
て兼用することもできる。クランク軸の回転部分質量を
0にした場合(請求項2の場合)には、クランク軸は従
来の1プレーンクランクと同サイズで従来の生産設備、
クランクケース等を共通使用できるものが多い。
As described above, according to the present invention, in the in-line four-cylinder engine having the two-plane crankpin arrangement, the two crankshafts having the constant speed equal direction and the constant speed opposite direction with respect to the crankshaft are used. Since the rotational partial mass of the shaft is less than one half of the reciprocating partial mass so that the vibration moments in the x, y, and z directions become zero, the crank chamber space is not increased so much and the engine is Vibration is suppressed, and all of the primary and secondary inertial forces and inertia couples and the rolling vibration moment around the crankshaft due to the primary inertial force are reduced to 0, and an engine with a comfortable driving feeling is realized. In this case, when actually producing the engine, the existing production line can be used by making the necessary minimum changes such as the pin arrangement and the oil passage to the conventional production equipment. Further, since the two balancer shafts are couple balancers, there is no limitation on the installation position as long as they are parallel to the crank. Therefore, the balancer shaft can be provided at an appropriate position on the outer side of the crankshaft end portion or in the space portion on the side portion, and the balancer shaft in the constant velocity equal direction can also be used as a reversing device for the balancer shaft in the constant velocity reverse direction, An engine with a high degree of freedom in design can be obtained. Further, the reversing device for the balancer shaft in the constant velocity / equal direction and the balancer shaft in the constant velocity / reverse direction can also be used as the drive shaft of the rear generator. When the rotating partial mass of the crankshaft is set to 0 (in the case of claim 2), the crankshaft has the same size as the conventional 1-plane crank, and the conventional production equipment,
There are many things that can use the crankcase etc. in common.

【0051】またクランク軸の回転部分質量を0より大
きく2分の1未満とすることにより、振動バランスに必
要な偶力(モーメント)の一部をクランクのウェブの大
きさや位相で実現し、不足分を等速等方向のバランサ軸
でまかなうことができる。したがって、等速等方向バラ
ンサ軸の大きさを回転部分質量を0位下にする場合に比
べ小さくすることができ、占有空間を小さくして消費エ
ネルギも少なくできる。即ち、クランク室にスペース的
余裕がある場合には、振動を打消すのに必要なモーメン
トのうち、クランク自体の分担割合を大きく、バランサ
軸の分担割合を小さくすることによりバランサ装置を小
型化することができる。
Further, by setting the rotating partial mass of the crankshaft to more than 0 and less than half, a part of the couple (moment) required for vibration balance can be realized by the size and phase of the crank web, which is insufficient. Minutes can be covered by a balancer axis with uniform speed and direction. Therefore, it is possible to reduce the size of the constant velocity / equal direction balancer shaft as compared with the case where the rotating partial mass is set to a position lower than zero, and it is possible to reduce the occupied space and energy consumption. That is, when the crank chamber has a sufficient space, the balancer device is downsized by increasing the share of the crank itself and decreasing the share of the balancer shaft among the moments necessary to cancel the vibration. be able to.

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

【図1】 本発明のバランサ装置の各方向のモーメント
計算のための説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for calculating a moment in each direction of a balancer device of the present invention.

【図2】 本発明のクランクピン配列の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a crank pin array of the present invention.

【図3】 本発明のバランサ装置の基本構成図である。FIG. 3 is a basic configuration diagram of a balancer device of the present invention.

【図4】 本発明が適用される自動二輪車の側面図であ
る。
FIG. 4 is a side view of a motorcycle to which the present invention is applied.

【図5】 本発明のバランサ装置の基本構成図である。FIG. 5 is a basic configuration diagram of the balancer device of the present invention.

【図6】 本発明のバランサ装置を備えた自動二輪車の
正面図である。
FIG. 6 is a front view of a motorcycle equipped with the balancer device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6:クランク軸 10:バランサ装置 11:第1バランサ軸 12:第2バランサ軸 20:クランク 21:コンロッド 22:ピストン 23:クランクピン 24:ピストンピン 6: Crankshaft 10: Balancer device 11: First balancer shaft 12: Second balancer shaft 20: Crank 21: Connecting rod 22: Piston 23: Crank pin 24: Piston pin

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クランクピン配列が第1気筒0°、第2
気筒90°、第3気筒270°、第4気筒180°のク
ランク軸を有する4気筒エンジンのバランサ装置におい
て、ピストン・クランク機構の等価質量系のクランク回
転部分質量を往復部分質量の2分の1未満とし、等速等
方向と等速逆方向の2本のバランサ軸を前記クランク軸
と平行に設けたことを特徴とする4気筒エンジンのバラ
ンサ装置。
1. A crank pin arrangement having a first cylinder of 0 ° and a second cylinder
In a balancer device for a four-cylinder engine having crankshafts of 90 ° cylinder, 270 ° third cylinder, and 180 ° fourth cylinder, the crank rotation partial mass of the equivalent mass system of the piston / crank mechanism is halved of the reciprocating partial mass. A balancer device for a four-cylinder engine, characterized in that two balancer shafts, which are equal to or less than the constant speed and the reverse direction at the constant speed, are provided in parallel with the crankshaft.
【請求項2】 前記クランク回転部分質量を0としたこ
とを特徴とする請求項1に記載の4気筒エンジンのバラ
ンサ装置。
2. The balancer device for a four-cylinder engine according to claim 1, wherein the crank rotating partial mass is set to zero.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005068872A1 (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha In-line four-cylinder engine for vehicle and vehicle mounted with the same
US6990942B2 (en) 2003-06-03 2006-01-31 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Balancer structure for engine

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