JPS58225242A - 単気筒機関のバランサ装置 - Google Patents
単気筒機関のバランサ装置Info
- Publication number
- JPS58225242A JPS58225242A JP10945982A JP10945982A JPS58225242A JP S58225242 A JPS58225242 A JP S58225242A JP 10945982 A JP10945982 A JP 10945982A JP 10945982 A JP10945982 A JP 10945982A JP S58225242 A JPS58225242 A JP S58225242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- balancer
- engine
- speed
- top dead
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- 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
- F16F15/264—Rotating balancer shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
- F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単気筒機関のバランサ装置に関するものであ
る。
る。
内燃機関では、ピストン、連接棒等の往復運動部の質量
によって生ずる慣性力を消去するため、該往復動部分の
質量によって生ずる力と反対方向の力を発生するバラン
サを設けることが行なわれる。一般に、このような往復
動部分の慣性力は、−次、二次及び更に高次のものに分
けられるが、そのうち、主なものは一次、二次の往復動
慣性力である。これら−次、二次の慣性力のうち、−次
のものについては、互°いに反対方向に回る一対のバラ
１ンサを設け、該４次慣性力と釣合せることで容易に打
消すことが可能であるが、二次のものについては、更に
、二倍の速度で回る特別の二次バランサを設けなり限シ
消去させることができず、そのため、単気筒機関では二
次慣性力をそのまま残留させている。
によって生ずる慣性力を消去するため、該往復動部分の
質量によって生ずる力と反対方向の力を発生するバラン
サを設けることが行なわれる。一般に、このような往復
動部分の慣性力は、−次、二次及び更に高次のものに分
けられるが、そのうち、主なものは一次、二次の往復動
慣性力である。これら−次、二次の慣性力のうち、−次
のものについては、互°いに反対方向に回る一対のバラ
１ンサを設け、該４次慣性力と釣合せることで容易に打
消すことが可能であるが、二次のものについては、更に
、二倍の速度で回る特別の二次バランサを設けなり限シ
消去させることができず、そのため、単気筒機関では二
次慣性力をそのまま残留させている。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたもので、その構
成は、内燃機関のクランク軸と連動して設けられるバラ
ンサを、機関の往復動部分による一次及び二次の慣性合
力の変化に対応して、機関上死点時に高速、下死点時に
低速となる連続不等速回転させることを特徴とするもの
で、これによって、一対のバランサを設けるだけで一次
及び二次の慣性力を同時に消去することのできるバラン
サを提供するものである。
成は、内燃機関のクランク軸と連動して設けられるバラ
ンサを、機関の往復動部分による一次及び二次の慣性合
力の変化に対応して、機関上死点時に高速、下死点時に
低速となる連続不等速回転させることを特徴とするもの
で、これによって、一対のバランサを設けるだけで一次
及び二次の慣性力を同時に消去することのできるバラン
サを提供するものである。
以下、本発明の構成を更に詳しく説明すると、まず、機
関の往復動部分によって生ずる一次の慣性力をＦＩ 、
二次の慣性力をＦ２とすると、とれらは次式で表わされ
る。
関の往復動部分によって生ずる一次の慣性力をＦＩ 、
二次の慣性力をＦ２とすると、とれらは次式で表わされ
る。
Ｆ、 ＝ ｍ ｒ Ｇ１２０Ｏ８θ、、、、 ＋１１■
Ｆｌ！ −ｍ ｒ Ｏ）”ｃｏｓ２θ、、、、 （２＋
λ ここで、ｍ：往復運動部質量 ｒ：クランク軸回転半径 ω；クランク軸角速度 θ：クランク軸回転角 λ：Ｊ／ｒＣミ３，２） ｔ！：連接棒大小端部間長さ 上記式（１）及び（２）において、Ｆｌ、Ｆ２をグラフ
に表わし、その合力Ｆ＋ 十Ｆ２を求めると第１図の通
シであり、この図で解るように、−次慣性力Ｆ、の変化
は、クランク軸の一回転で−サイクルとなるが、二次慣
性力Ｆ２の変化は、クランク軸の一回転で二サイクルと
なる。そのため、上死点では、Ｆ６、Ｆ２の方向が同方
向となって合力Ｆｌ十Ｆ２が増大するのに対し、逆に下
死点では逆向きとなるだめ、ＦｌがＦ２だけ消去される
こととなり、合力Ｆ、 ＋ Ｆ２はそのピーク値が変シ
、１８００毎のピーク値は、上死点のときの方が下死点
のときより犬となる。そこで、このような合力Ｆ、 十
Ｆ２と釣合せるためには、バランサの慣性力が、クラン
ク軸−回転を−サイクルとし、かつ、合力Ｆ、 十Ｆ２
と反対となるよう設定するとともに、その力を、慣性合
力Ｆｌ十Ｆ２の変化に応じて変化させることが必要とな
る０すなわち、上死点においては、慣性合力Ｆ、＋Ｆ、
に応じてピーク値を犬とし、下死点時ではピーク値を小
とすることが必要であるが、それには、バランサの角速
度が上死点では高速、下死点で低速となるようバランサ
回転速度が連続不等速回転となる構造にすればよい。
λ ここで、ｍ：往復運動部質量 ｒ：クランク軸回転半径 ω；クランク軸角速度 θ：クランク軸回転角 λ：Ｊ／ｒＣミ３，２） ｔ！：連接棒大小端部間長さ 上記式（１）及び（２）において、Ｆｌ、Ｆ２をグラフ
に表わし、その合力Ｆ＋ 十Ｆ２を求めると第１図の通
シであり、この図で解るように、−次慣性力Ｆ、の変化
は、クランク軸の一回転で−サイクルとなるが、二次慣
性力Ｆ２の変化は、クランク軸の一回転で二サイクルと
なる。そのため、上死点では、Ｆ６、Ｆ２の方向が同方
向となって合力Ｆｌ十Ｆ２が増大するのに対し、逆に下
死点では逆向きとなるだめ、ＦｌがＦ２だけ消去される
こととなり、合力Ｆ、 ＋ Ｆ２はそのピーク値が変シ
、１８００毎のピーク値は、上死点のときの方が下死点
のときより犬となる。そこで、このような合力Ｆ、 十
Ｆ２と釣合せるためには、バランサの慣性力が、クラン
ク軸−回転を−サイクルとし、かつ、合力Ｆ、 十Ｆ２
と反対となるよう設定するとともに、その力を、慣性合
力Ｆｌ十Ｆ２の変化に応じて変化させることが必要とな
る０すなわち、上死点においては、慣性合力Ｆ、＋Ｆ、
に応じてピーク値を犬とし、下死点時ではピーク値を小
とすることが必要であるが、それには、バランサの角速
度が上死点では高速、下死点で低速となるようバランサ
回転速度が連続不等速回転となる構造にすればよい。
第２図〜第４図は、このようなバランサを、一対のオ舊
円歯車を用いて連続不等速回転させる場合の具体例を示
している。第２図及び第３図において、クランク軸（１
）の下方には、夫々バランサ（２ａ）（２ｂ）を一体形
成した、左右一対のバランサ軸（３ａ）（３ｂ）が設け
られている。これらの・・う・す軸（３・）１１（３ｂ
）には、相互に噛合う平歯車（４ａ）（４ｂ）が設けら
れ、これらの平歯車（４ａ）（４ｂ）は同一歯数であシ
、したがって、各バランサ（２ａ）（２ｂ）は、互いに
同一位相で反対方向へ回転するようになっている。一対
の１円歯車（５１＋６１は、各々その焦点において、ク
ランク軸（１）と一方のバランサ軸（３ａ）に取付けら
れ、これらの１円歯車（５１（６１は、バランサ軸（３
ａ）（３ｂ）の回転が上死点で最高速となるよう、上死
点時に、クランク軸（１）側の１円歯車（５）長径部が
、バランサ軸（３ａ）側の１円歯車（６）短径部に噛合
うようにし、これによって、バランサ（２Ｂ）（２ｂ）
を上死点を最高速とし、下死点を低速とした連続不等速
回転させるものである。なお、その際、バランサ（２ａ
） （２ｂ ）に発生する遠心力のシリンダ軸線方向
成分が、往復動慣性力と反対方向、即わち、上死点にお
いて、バランサ（２ａ）（２ｂ）が上死点と反対側に向
くよう設定することは勿論である。
円歯車を用いて連続不等速回転させる場合の具体例を示
している。第２図及び第３図において、クランク軸（１
）の下方には、夫々バランサ（２ａ）（２ｂ）を一体形
成した、左右一対のバランサ軸（３ａ）（３ｂ）が設け
られている。これらの・・う・す軸（３・）１１（３ｂ
）には、相互に噛合う平歯車（４ａ）（４ｂ）が設けら
れ、これらの平歯車（４ａ）（４ｂ）は同一歯数であシ
、したがって、各バランサ（２ａ）（２ｂ）は、互いに
同一位相で反対方向へ回転するようになっている。一対
の１円歯車（５１＋６１は、各々その焦点において、ク
ランク軸（１）と一方のバランサ軸（３ａ）に取付けら
れ、これらの１円歯車（５１（６１は、バランサ軸（３
ａ）（３ｂ）の回転が上死点で最高速となるよう、上死
点時に、クランク軸（１）側の１円歯車（５）長径部が
、バランサ軸（３ａ）側の１円歯車（６）短径部に噛合
うようにし、これによって、バランサ（２Ｂ）（２ｂ）
を上死点を最高速とし、下死点を低速とした連続不等速
回転させるものである。なお、その際、バランサ（２ａ
） （２ｂ ）に発生する遠心力のシリンダ軸線方向
成分が、往復動慣性力と反対方向、即わち、上死点にお
いて、バランサ（２ａ）（２ｂ）が上死点と反対側に向
くよう設定することは勿論である。
第３図は、上記各非円歯車（５Ｈ６１のうち、クランク
軸（１）側の１円歯車（５）を、例えばリングギヤ形状
として、クランクアーム（１ａ）側面へ直接固着したも
のであって、その他の構成は第２図と同じである。特に
、この実施例では、１円歯車（５）がクランクアーム（
１ａ）へ密着するため、その分だけ、クランク軸（１）
方向の幅を小さくでき、全体にコンパクトに構成できる
効果がある。
軸（１）側の１円歯車（５）を、例えばリングギヤ形状
として、クランクアーム（１ａ）側面へ直接固着したも
のであって、その他の構成は第２図と同じである。特に
、この実施例では、１円歯車（５）がクランクアーム（
１ａ）へ密着するため、その分だけ、クランク軸（１）
方向の幅を小さくでき、全体にコンパクトに構成できる
効果がある。
次に、上記の如く、下死点時最高速、下死点時低速とし
、かつ、クランク軸（１）一回転を−サイクルとして、
バランサ（，２Ｉｌ＋、’） （２ｂ’）を連続不等速
回転させるだめの各ｔ１円歯車ｆ５Ｈ６１の形状を求め
ると以下の通りである。
、かつ、クランク軸（１）一回転を−サイクルとして、
バランサ（，２Ｉｌ＋、’） （２ｂ’）を連続不等速
回転させるだめの各ｔ１円歯車ｆ５Ｈ６１の形状を求め
ると以下の通りである。
一例として、前記のλ＝３．２とすると、上死点時にお
ける往復動慣性合力Ｆ、 ＋ Ｆ、と下死点時の往復動
慣性合力Ｆｌ十Ｆ２の比率を求めると、次のようになる
。
ける往復動慣性合力Ｆ、 ＋ Ｆ、と下死点時の往復動
慣性合力Ｆｌ十Ｆ２の比率を求めると、次のようになる
。
したがって、バランサ（２ａ）（２ｂ）側においても、
その慣性力が、上死点時と下死点時の比が、１．９０９
となるようにしなければならない。バランサ（２ａ）（
２ｂ）に発生する慣性合力Ｆｂは次式で表わされる。
その慣性力が、上死点時と下死点時の比が、１．９０９
となるようにしなければならない。バランサ（２ａ）（
２ｂ）に発生する慣性合力Ｆｂは次式で表わされる。
Ｆｂ ＝ ｍｂ、 ｒｂ、 ωｂ’、、、、 （
４）ｍｂ： バランサ質量 ωｂ：バランサ回転角速度 ｒｂ： バランサ軸中心からバランサ 重心までの距離 上記において、バランサ慣性力Ｆｂは、ωｂ２に比例す
るから、この角速度ωビを１から１．９０９即わち、ｂ
＋１）＝１からωｂ＝ １．３８迄変化させればよい。
４）ｍｂ： バランサ質量 ωｂ：バランサ回転角速度 ｒｂ： バランサ軸中心からバランサ 重心までの距離 上記において、バランサ慣性力Ｆｂは、ωｂ２に比例す
るから、この角速度ωビを１から１．９０９即わち、ｂ
＋１）＝１からωｂ＝ １．３８迄変化させればよい。
一般に、楕円歯車においては、その性質から次の式が成
立する。
立する。
ｉｍａｘ：最大回転比
１ｍ１ｎ：最小回転比
ｅ ニオ１円の離心率
ここで、最大回転比と最小回転比との比をｋとすると、
上記式（５１６）より、 ｋ ＝ −＝ ｉ ｍａｘ” １．、、（７） ｍｉ
ｎ となシ、このｋ ＝ １．３８となるよう設定すればよ
いから、このことから、 となシ、この式からｅ ＝ ０．０８１が得られ、離心
率ｏ、ｏｓｉの楕円歯車（５Ｈ６１をクランク軸（１）
とバランサ軸（３ａ）側に設けることによって、バラン
サ（２ａ） （２ｂ）の角速度を〜サイクルの中で１か
ら１．３８迄変化させ、前記往復動慣性合力Ｆ１＋Ｆ２
の変化に対応した、バランサ（２ａ）（２ｂ）の慣性力
を発生させることができる。
上記式（５１６）より、 ｋ ＝ −＝ ｉ ｍａｘ” １．、、（７） ｍｉ
ｎ となシ、このｋ ＝ １．３８となるよう設定すればよ
いから、このことから、 となシ、この式からｅ ＝ ０．０８１が得られ、離心
率ｏ、ｏｓｉの楕円歯車（５Ｈ６１をクランク軸（１）
とバランサ軸（３ａ）側に設けることによって、バラン
サ（２ａ） （２ｂ）の角速度を〜サイクルの中で１か
ら１．３８迄変化させ、前記往復動慣性合力Ｆ１＋Ｆ２
の変化に対応した、バランサ（２ａ）（２ｂ）の慣性力
を発生させることができる。
以上説明したように、本発明では、バランサの回転を、
機関の往復動部分による一次及び二次の慣性合力の変化
に対応して、機関上死点時に高速、 □下死点時に低
速となる連続不等速回転させている °。
機関の往復動部分による一次及び二次の慣性合力の変化
に対応して、機関上死点時に高速、 □下死点時に低
速となる連続不等速回転させている °。
から、一対のバランサを設けるのみで一次、二次の往復
動慣性力を同時に消去することができ、振動の少ない単
気筒内燃機関を得ることができるものである。
動慣性力を同時に消去することができ、振動の少ない単
気筒内燃機関を得ることができるものである。
第１図は単気筒機関における往復動慣性力の変化を示す
グラフ、第２図は本発明に係る単気筒機関の概略正面図
、第３図は同じく概略側面図、第４図は、本発明の他の
実施例を示す単気筒機関の概略正面図である。 （１）、、、クランク軸、 （２ａ ）（、２ｂ ）
、−、バランサ。
グラフ、第２図は本発明に係る単気筒機関の概略正面図
、第３図は同じく概略側面図、第４図は、本発明の他の
実施例を示す単気筒機関の概略正面図である。 （１）、、、クランク軸、 （２ａ ）（、２ｂ ）
、−、バランサ。
Claims (1)
- 内燃機関のクランク軸と連動して設けられるバランサを
、機関の往復動部分による一次及び二次の慣性合力の変
化に対応して、機関上死点時に高速、下死点時に低速と
なる連続不等速回転させることを特徴とする単気筒機関
のバランサ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10945982A JPS58225242A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 単気筒機関のバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10945982A JPS58225242A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 単気筒機関のバランサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225242A true JPS58225242A (ja) | 1983-12-27 |
Family
ID=14510766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10945982A Pending JPS58225242A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 単気筒機関のバランサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58225242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005430A1 (de) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Schaeffler Kg | Ausgleichswellenantrieb |
| DE102010009397A1 (de) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Massenausgleichsvorrichtung einer Brennkraftmaschine |
-
1982
- 1982-06-24 JP JP10945982A patent/JPS58225242A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005430A1 (de) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Schaeffler Kg | Ausgleichswellenantrieb |
| US7461624B2 (en) | 2004-07-14 | 2008-12-09 | Schaeffler Kg | Compensating shaft drive |
| DE102010009397A1 (de) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Massenausgleichsvorrichtung einer Brennkraftmaschine |
| WO2011104069A1 (de) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Massenausgleichsvorrichtung einer brennkraftmaschine |
| US8677969B2 (en) | 2010-02-26 | 2014-03-25 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Mass balancing device for an internal combustion engine |
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