JPS58225243A - 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
- JPS58225243A JPS58225243A JP10946082A JP10946082A JPS58225243A JP S58225243 A JPS58225243 A JP S58225243A JP 10946082 A JP10946082 A JP 10946082A JP 10946082 A JP10946082 A JP 10946082A JP S58225243 A JPS58225243 A JP S58225243A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- balancer
- shaft
- engine
- idle
- dead center
- 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
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- 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
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Acoustics & Sound (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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Ωうち、主なものは一次、二次の往復動
慣性力である。とれら−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ン
サを設け、該−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／すを設けない限シ、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Ωうち、主なものは一次、二次の往復動
慣性力である。とれら−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ン
サを設け、該−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／すを設けない限シ、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、バランサを備えたバランサ軸をクランク軸に連動
するアイドル軸と平行に設け、これらアイドル軸とバラ
ンサ軸とは、機関の往復動部分によって生ずる一次・二
次の慣性合力の変化に対応しプ、前記バランサの回転が
機関上死点時に高速、下死点時に低速となる連続不等速
回転するよう互いに連動連結した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
サ装置を提供するものである。
成は、バランサを備えたバランサ軸をクランク軸に連動
するアイドル軸と平行に設け、これらアイドル軸とバラ
ンサ軸とは、機関の往復動部分によって生ずる一次・二
次の慣性合力の変化に対応しプ、前記バランサの回転が
機関上死点時に高速、下死点時に低速となる連続不等速
回転するよう互いに連動連結した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
サ装置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Ｆ５、二
次の慣性力をＦ２とすると、こ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Ｆ５、二
次の慣性力をＦ２とすると、これらは次式で表わされる
。
Ｆ、＝ｍｒω２ＣＯ８θ、、、、 （１１Ｆ２＝ −ｍ
ｒ （ｃ１２ｃｏｓ ２θ、、、、 （２１λ 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： 信（’−’： ３．２ ） ｌ！：連接棒大小端部間長さ 上記式（１）及び（２）において、ＦいＦ２をグラフに
表わし、その合力Ｆ、 ＋ Ｆ２を求めると第１図の通
りで゛ あり、この図で解るように、−次慣性力
Ｆ１の変化は、クランク軸の一回転で−サイクルとなる
が、二次慣性力馬変化は、クランク軸の一回転でニサイ
クルとなる。そのため、上死点では、Ｆｌ、Ｆ２の・方
向が同方向となって合力Ｆ、＋Ｆ２が増大するのに対し
、逆に下死点では逆向きとなるため、ＦｌがＦ２だけ消
去されるとととなり、合力Ｆ、 ＋ Ｆ、はそのピーク
値が変シ、１８０°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、 ＋ 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Ｆ、 ＋ Ｆ、の変化に応じて変化させるこ
とが必要となる。すなわち、上死点においては、慣性合
力Ｆ、十Ｆ、に応じてピーク値を大とし、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。
ｒ （ｃ１２ｃｏｓ ２θ、、、、 （２１λ 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： 信（’−’： ３．２ ） ｌ！：連接棒大小端部間長さ 上記式（１）及び（２）において、ＦいＦ２をグラフに
表わし、その合力Ｆ、 ＋ Ｆ２を求めると第１図の通
りで゛ あり、この図で解るように、−次慣性力
Ｆ１の変化は、クランク軸の一回転で−サイクルとなる
が、二次慣性力馬変化は、クランク軸の一回転でニサイ
クルとなる。そのため、上死点では、Ｆｌ、Ｆ２の・方
向が同方向となって合力Ｆ、＋Ｆ２が増大するのに対し
、逆に下死点では逆向きとなるため、ＦｌがＦ２だけ消
去されるとととなり、合力Ｆ、 ＋ Ｆ、はそのピーク
値が変シ、１８０°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、 ＋ 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Ｆ、 ＋ Ｆ、の変化に応じて変化させるこ
とが必要となる。すなわち、上死点においては、慣性合
力Ｆ、十Ｆ、に応じてピーク値を大とし、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図及び第３図は、とのようなバランサラ、一対の才
情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。図において、クランク軸（１）の下方には
、１つのアイドル軸（２）が該クランク軸（１）と平行
に設けられ、これらのクランク軸（１）とアイドル軸（
２）には、互いに噛合する同一歯数のクランク平歯車（
３）とアイドル乎歯車（４）が取付けられて、アイドル
軸（２）をクランク軸ｆ１＋と同一回転数で連動回転さ
せるようにしている。アイドル軸（２）の下方には、夫
々バランサ（５ａ）（５ｂ）を一体形成した左右一対の
バランサ軸（６ａ）（６ｂ）が設けられている。これら
のバランサ軸（６ａ）（６ｂ）には、相互に噛合うバラ
ンサ平歯車（７ａ）（７ｂ）が設けられ、これらのバラ
ンサ平歯車（７ａ）（７ｂ）は同一歯数であシ、各バラ
ンサ（５ａ）（ｓｂ）は、同一位相で反対方向へ回転す
るようになっている。一対の橢円歯車（８Ｈ９１は、各
々その焦点において、アイドル軸（２）と一方のバラン
サ軸（６ａ）に取付けられ、これらの楕円歯車（８）（
９）は、バランサ軸（６ａ）（６ｂ）の回転が上死点で
最高速となるよう、機関上死点時アイドル軸（２）側の
楕円歯車（８）長径部が、バランサ軸（６ａ）側の楕円
歯車（９）短径部に噛合うようにし、これによって、バ
ランサ（５ａ）（５ｂ）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（５ａ）（５ｂ）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（５ａ）（５ｂ）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０ また、上記では、アイドル軸（２）のアイドル乎歯車（
８）をクランク平歯車（３）へ噛合させているが、他の
平歯車、例えば、カム軸（図示せず）の歯車へ噛合させ
るようにしてもよい。
情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。図において、クランク軸（１）の下方には
、１つのアイドル軸（２）が該クランク軸（１）と平行
に設けられ、これらのクランク軸（１）とアイドル軸（
２）には、互いに噛合する同一歯数のクランク平歯車（
３）とアイドル乎歯車（４）が取付けられて、アイドル
軸（２）をクランク軸ｆ１＋と同一回転数で連動回転さ
せるようにしている。アイドル軸（２）の下方には、夫
々バランサ（５ａ）（５ｂ）を一体形成した左右一対の
バランサ軸（６ａ）（６ｂ）が設けられている。これら
のバランサ軸（６ａ）（６ｂ）には、相互に噛合うバラ
ンサ平歯車（７ａ）（７ｂ）が設けられ、これらのバラ
ンサ平歯車（７ａ）（７ｂ）は同一歯数であシ、各バラ
ンサ（５ａ）（ｓｂ）は、同一位相で反対方向へ回転す
るようになっている。一対の橢円歯車（８Ｈ９１は、各
々その焦点において、アイドル軸（２）と一方のバラン
サ軸（６ａ）に取付けられ、これらの楕円歯車（８）（
９）は、バランサ軸（６ａ）（６ｂ）の回転が上死点で
最高速となるよう、機関上死点時アイドル軸（２）側の
楕円歯車（８）長径部が、バランサ軸（６ａ）側の楕円
歯車（９）短径部に噛合うようにし、これによって、バ
ランサ（５ａ）（５ｂ）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（５ａ）（５ｂ）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（５ａ）（５ｂ）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０ また、上記では、アイドル軸（２）のアイドル乎歯車（
８）をクランク平歯車（３）へ噛合させているが、他の
平歯車、例えば、カム軸（図示せず）の歯車へ噛合させ
るようにしてもよい。
次に、上記の如く、下死点時最高速とし、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（５ａ）（５ｂ）を連続不等速回転させる
だめの各楕円歯車（８Ｈ９＋の形状を求めると以下の通
シである。
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（５ａ）（５ｂ）を連続不等速回転させる
だめの各楕円歯車（８Ｈ９＋の形状を求めると以下の通
シである。
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力札＋Ｆ２と下死点時の往復動慣性
合力Ｆ、＋Ｆ２の比率を求めると、次のようになる。
における往復動慣性力札＋Ｆ２と下死点時の往復動慣性
合力Ｆ、＋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（５ａＸ５ｂ）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。そこで、バランサ（５
ａ ）（５ｂ ）に発生する慣性合力Ｆｂは次式で表わ
される。
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。そこで、バランサ（５
ａ ）（５ｂ ）に発生する慣性合力Ｆｂは次式で表わ
される。
Ｆｂ ＝ｍｂ ＋＋ ｒｂ ＊ ωｂ２．．．． （４
１ｍｂ：バランサ質量 ωｂ：バランサ回転角速度 ｒｂ：ハ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、ω鍔に比例
するから、この角速度ωｂ２を１がら１．９０９即ゎち
、ωｂ＝１からωｂ＝１．３８迄変化させればよい。
１ｍｂ：バランサ質量 ωｂ：バランサ回転角速度 ｒｂ：ハ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、ω鍔に比例
するから、この角速度ωｂ２を１がら１．９０９即ゎち
、ωｂ＝１からωｂ＝１．３８迄変化させればよい。
ｊ 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。
ら次の式が成立する。
１ ＋ ｅ
−ｅ
ｉｍａｘ：最大回転比
１ｍ１ｎ：最小回転比
ｅ：Ａ号円の離心率
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（５１６１より、 ｍｉｎ 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
、１０、０８１の４％円歯車ｆ８１（９１をア
イドル軸（２）とバランサ軸（６ａ）側に設けることに
よって、バランサ（５ａ） （５ｂ）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Ｆ、 ＋ Ｆ、の変化に対応した、バランサ（５ａ
Ｘ５ｂ）の慣性力を発生させることができる。
上記式（５１６１より、 ｍｉｎ 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
、１０、０８１の４％円歯車ｆ８１（９１をア
イドル軸（２）とバランサ軸（６ａ）側に設けることに
よって、バランサ（５ａ） （５ｂ）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Ｆ、 ＋ Ｆ、の変化に対応した、バランサ（５ａ
Ｘ５ｂ）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、機関の往復動部分に
よって生ずる一次、二次の慣性合力の変化に対応して、
バランサの回転が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ようにしているから、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。また、このように連
続不等速回転するバランサ軸をクランク軸へ直接連動さ
せると、例えば本実施例の如き楕円歯車をクランク軸へ
設けなければならず、そのため定速回転するカム軸駆動
用の歯車をクランク軸へ追加しなければならないが、本
発明では、アイドル軸へ連動させているから楕円歯車は
該アイドル軸へ設ければ足シ、クランク軸には１個のカ
ム軸駆動用歯車を設けるのみでよく、更に、このアイド
ル軸はカム軸にも連動させることができる等設計の自由
度が拡大されて、その機関に最も適した設計が可能とな
る効果がある。
よって生ずる一次、二次の慣性合力の変化に対応して、
バランサの回転が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ようにしているから、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。また、このように連
続不等速回転するバランサ軸をクランク軸へ直接連動さ
せると、例えば本実施例の如き楕円歯車をクランク軸へ
設けなければならず、そのため定速回転するカム軸駆動
用の歯車をクランク軸へ追加しなければならないが、本
発明では、アイドル軸へ連動させているから楕円歯車は
該アイドル軸へ設ければ足シ、クランク軸には１個のカ
ム軸駆動用歯車を設けるのみでよく、更に、このアイド
ル軸はカム軸にも連動させることができる等設計の自由
度が拡大されて、その機関に最も適した設計が可能とな
る効果がある。
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である。 ＋１１．、、クランク軸、 伐）００．アイドル軸、
（５ａ） （′５ｂ） 、、、バランサ、 （６ａ ）
（６ｂ ） 、、、バランサ軸。 特許出願人 ヤンマーディーゼル株式会社代理人
弁理士 樽 本 久 幸第１図 第３図
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である。 ＋１１．、、クランク軸、 伐）００．アイドル軸、
（５ａ） （′５ｂ） 、、、バランサ、 （６ａ ）
（６ｂ ） 、、、バランサ軸。 特許出願人 ヤンマーディーゼル株式会社代理人
弁理士 樽 本 久 幸第１図 第３図
Claims (1)
- バランサを備えたバランサ軸をクランク軸に連動するア
イドル軸と平行に設け、これらアイドル軸とバランサ軸
とは、機関の往復動部分によって生ずる一次・二次の慣
性合力の変化に対応して、前記バランサの回転が機関上
死点時に高速、下死点時に低速となる連続不等速回転す
るよう互いに、 連動連結したことを特徴とする
単気筒機関のバランサ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10946082A JPS58225243A (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 |
|---|---|---|---|
| JP10946082A JPS58225243A (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 |
|---|---|
| JPS58225243A true JPS58225243A (ja) | 1983-12-27 |
Family
ID=14510790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10946082A Pending JPS58225243A (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) | JPS58225243A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010009397A1 (de) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Massenausgleichsvorrichtung einer Brennkraftmaschine |
-
1982
- 1982-06-24 JP JP10946082A patent/JPS58225243A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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