JPS5877949A - Balancer for 3-cylinder engine - Google Patents

Balancer for 3-cylinder engine

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Publication number
JPS5877949A
JPS5877949A JP17525681A JP17525681A JPS5877949A JP S5877949 A JPS5877949 A JP S5877949A JP 17525681 A JP17525681 A JP 17525681A JP 17525681 A JP17525681 A JP 17525681A JP S5877949 A JPS5877949 A JP S5877949A
Authority
JP
Japan
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cylinder
balancer
mass
force
cylinders
Prior art date
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Pending
Application number
JP17525681A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Seike
清家 英樹
Fujio Takimoto
瀧本 藤夫
Shinichi Takemura
信一 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Jukogyo KK
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Jukogyo KK, Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Jukogyo KK
Priority to JP17525681A priority Critical patent/JPS5877949A/en
Publication of JPS5877949A publication Critical patent/JPS5877949A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F02B2075/1812Number of cylinders three

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make an engine smaller by arranging counter weights uniformly on the first-third cylinders of a crank shaft while weights are provided at parts corresponding to the first-third cylinders of a balancer shaft turning at the same speed as the crank shaft but opposite in the direction. CONSTITUTION:Counter weights 6a-1, 6a-2-6c-1, 6c-2 are provided on a crank shaft opposite to crank pins of respective crank arms to receive a total mass of each reciprocating and rotating part of cylinders. Balancers 8a-8c are provided at parts corresponding to the first-third cylinders of a balancer shaft 7 so arranged as to turn at the same speed as the crank shaft but opposite in the direction to receive mass attributed to reciprocating motion. The combined mass Mca and Mcc are equal each.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車用3気筒エンジンにおいて、クランク
軸自体にカウンタウェイトを設け、更にクランク軸に対
し同じ速度で逆方向に回転するバランサ軸を設けて、各
気筒の往復及び回転質量による慣性力とクランク軸の長
手方向の1次の慣性偶力をも釣合わせたバランサ装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a three-cylinder automobile engine with a counterweight on the crankshaft itself, and a balancer shaft that rotates in the opposite direction at the same speed as the crankshaft. The present invention also relates to a balancer device that balances the inertia force due to the rotating mass and the primary inertia couple in the longitudinal direction of the crankshaft.

各気筒においては往複質鏝と回転質−による慣性力があ
り、回転質量による慣性力はクランク腕と反対側にカウ
ンタウェイトを設けることにより全て釣合わせることが
でき、往復質層による慣性力は回転質−による場合と同
じ位置でその半分を釣合わせて(ハーフバランスさせ)
、残りの部分をクランク軸と同じ速度で逆方向に回転す
るバランサ軸で釣合わせることができる。ところで3気
筒エンジンの場合は上述のようにして各気筒毎の慣性力
は釣合っていても長手方向の慣性偶力が生じ、この慣性
偶力を釣合い除去するため、従来例えば特開昭55−6
035号公報の如くクランク軸のカウンタウェイトを特
定の分離構造にしたもの、または特公昭54−2333
号公報の如くクランク軸系の慣性偶力とは大きさが同じ
で逆方向の慣性偶力をバランサ軸に発生させて相殺する
ものがある。
In each cylinder, there is an inertial force due to the reciprocating mass layer and the rotating mass, and the inertial force due to the rotating mass can be balanced by providing a counterweight on the opposite side of the crank arm, and the inertial force due to the reciprocating mass layer is Balance half of it at the same position as in the case of quality - (half balance)
, the remaining part can be balanced by a balancer shaft that rotates at the same speed as the crankshaft but in the opposite direction. By the way, in the case of a three-cylinder engine, even if the inertia forces of each cylinder are balanced as described above, an inertia couple occurs in the longitudinal direction. 6
The crankshaft counterweight has a specific separation structure as in Publication No. 035, or Japanese Patent Publication No. 54-2333.
As disclosed in Japanese Patent No. 3, there is a system in which an inertia couple having the same magnitude and opposite direction as the inertia couple of the crankshaft system is generated on the balancer shaft to cancel it out.

以上は3気筒エンジンで一般に言われている慣性力及び
慣性偶力の釣合に関するものである。即ち3気筒の如き
奇数気筒のエンジンでは、中間の第2気筒を中心にして
その左右両側に第1及び第3気筒の慣性力が点対称的に
作用しているので、これによるクランク軸長手方向の慣
性偶力を考慮しなければならず、これがエンジンの振動
に与える影響も大きい。一方、この慣性力によるクラン
ク軸系に生ずる慣性偶力はバランサ軸のバランサウェイ
ト(以下、単にバランサと略記)で釣合わせることがで
きるが、この場合に偶力が一定でもバランサ相互の距離
に応じてその質量を変えることができるので、バランサ
の取付位置を特定することにより、バランサ軸自体の構
造、設計自由度、クランク軸に対する配置関係等におい
て非常に有利になる。
The above is related to the balance of inertia force and inertia couple, which is generally said to be the case in a three-cylinder engine. In other words, in an engine with an odd number of cylinders, such as a three-cylinder engine, the inertial forces of the first and third cylinders act symmetrically on both sides of the second cylinder, which is located in the middle. The inertial couple must be taken into account, and this has a large effect on engine vibration. On the other hand, the inertial couple generated in the crankshaft system due to this inertial force can be balanced by a balancer weight (hereinafter simply referred to as balancer) on the balancer shaft, but in this case, even if the couple is constant, it will vary depending on the distance between the balancers. Since the mass of the balancer can be changed by specifying the mounting position of the balancer, it is very advantageous in terms of the structure of the balancer shaft itself, the degree of freedom in design, the arrangement relative to the crankshaft, etc.

本発明はこのような事情に鑑み、クランク軸のカウンタ
ウェイトとバランサ軸のバランサにより慣性力及び慣性
偶力に対する釣合いを達成し、且つバランサ軸をクラン
ク軸側に近付けると共にその軽鎖小型化を図り、更には
バランサ軸の軸支及びそれがオイル中につかる際のバラ
ンサによる不メ具合にも対処し得るようにした3気筒エ
ンジンのバランサ装置を提供することを目的とする。
In view of these circumstances, the present invention aims to balance the inertia force and the inertia couple by using the counterweight of the crankshaft and the balancer of the balancer shaft, and also to bring the balancer shaft closer to the crankshaft side and to reduce the size of the light chain. Another object of the present invention is to provide a balancer device for a three-cylinder engine that can deal with problems caused by the balancer shaft support and the balancer when it is immersed in oil.

以下、図面を参照して本発明の一実施例を具体的に説明
する。まず第1図において1気筒当りの慣性力の平衡に
ついて説明すると、図において符゛号1はクランク軸、
2は順次120°の等間隔に配置されるクランク腕、3
はクランクビン、4はコンロッド、5はピストンであり
、クランク腕2のクランクビン3と反対側延長線上に回
転質量による慣性力の全部と往復質量による慣性力をハ
ーフバランスきせるカウンタウェイト6を設ける。また
、クランク軸1に対し同じ速度で逆方向に回転するバラ
ンサ軸1を1本設け、往復質量による慣性力の残り全部
をハーフバランスさせるバランサ8を設ける。そして図
のようにクランク腕2がZ軸上部からθ右回り位置した
場合に、バランサ軸1のバランサ8はZ軸下部から同じ
θだけ左回りに位置するように設ける。ここで、往復部
分の慣性質量を−p1説明を判り易くするため回転部分
のクランクビン3における等価の慣性質量を10とする
と、クランク軸側のカウンタウェイト6の等価質量は往
復質量−pに対してはハーフバランスさせれば良いので
sp/2、回転質量−Gに対してはクランク軸1と同方
向に回転するのでその全部をバランスさせることができ
て一〇になり、合計すると・(mp/’2 ) +wc
となる。また、バランサ軸側のバランサ8の等価質最は
上記往復質量の残りになって醜p/2となる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. First, to explain the balance of inertia force per cylinder in Fig. 1, reference numeral 1 is the crankshaft;
2 are crank arms sequentially arranged at equal intervals of 120°, 3
is a crank bin, 4 is a connecting rod, and 5 is a piston, and a counterweight 6 is provided on the extension line of the crank arm 2 on the opposite side from the crank bin 3 to half-balance the entire inertial force due to the rotating mass and the inertial force due to the reciprocating mass. Further, one balancer shaft 1 is provided which rotates in the opposite direction at the same speed as the crankshaft 1, and a balancer 8 is provided which half-balances the rest of the inertial force due to the reciprocating mass. As shown in the figure, when the crank arm 2 is positioned clockwise by θ from the top of the Z-axis, the balancer 8 of the balancer shaft 1 is positioned counterclockwise by the same amount θ from the bottom of the Z-axis. Here, if the inertial mass of the reciprocating part is -p1 and the equivalent inertial mass of the crank bin 3 of the rotating part is 10 to make the explanation easier to understand, then the equivalent mass of the counterweight 6 on the crankshaft side is relative to the reciprocating mass -p. Since it is only necessary to half-balance the rotational mass -G, it rotates in the same direction as the crankshaft 1, so it becomes 10, and the total is (mp /'2) +wc
becomes. Moreover, the equivalent quality of the balancer 8 on the balancer shaft side is the remainder of the above-mentioned reciprocating mass, which becomes p/2.

こうすることで、往復部分及び回転部分の2゜Y方向の
1次慣性力はいずれも釣合うことになる。
By doing this, the primary inertial forces in the 2°Y direction of the reciprocating portion and the rotating portion are both balanced.

従って3気筒エンジンにおいては各気筒相当位置にそれ
ぞれ上記各質量のカウンタウェイト6、バランサ8を付
けるとすると、この場合にクランク軸側のカウンタウェ
イト合計質量は3 ((−pi2)+*C)に、バラン
サ軸側のバランサ合計質量は(3/2)spとなる。
Therefore, in a 3-cylinder engine, if a counterweight 6 and a balancer 8 of the above-mentioned masses are attached to the positions corresponding to each cylinder, the total mass of the counterweights on the crankshaft side will be 3 ((-pi2)+*C). , the total mass of the balancer on the balancer shaft side is (3/2) sp.

次いで3気筒エンジンにおいて往復部分の質量による釣
合いについて第2図により説明すると、図において第1
ないし第3気筒をサフィクスaないしCで示してあり、
また第2気筒が上死点にあって、第1気筒はそれから2
40″回転位置し、第3気筒は120°回転位習した状
態になっている。
Next, the balance due to the mass of the reciprocating part in a three-cylinder engine will be explained with reference to Figure 2.
or the third cylinder is indicated by a suffix a or C,
Also, the second cylinder is at top dead center, and the first cylinder is at the top dead center.
The engine has rotated 40'', and the third cylinder has rotated 120 degrees.

そこでこの状態からθだけ動いた場合の、第1気筒の1
激憤性力Fpl、第2気筒の1次慣性力Fp2、第3気
筒の1次慣性力Fp3は次のようになる。
Therefore, if the first cylinder moves by θ from this state,
The outrage force Fpl, the primary inertial force Fp2 of the second cylinder, and the primary inertial force Fp3 of the third cylinder are as follows.

F pi−mpr  ω2cos(θ + 240″ 
)Fp2−apr ω2 cosθ Fp3−apr oo2 cos  (θ+120’ 
)そこで全体の慣性力は、 F pl+ F p2+ F l)3−0で釣合ってい
る。
F pi-mpr ω2cos(θ + 240″
) Fp2-apr ω2 cosθ Fp3-apr oo2 cos (θ+120'
) Therefore, the total inertial force is balanced by F pl+ F p2+ F l)3-0.

任意の点Pの回りの慣性力のモーメントの総和を偶力と
見なせるのは慣性力が釣合っている場合に限る。慣性力
が釣合うていない場合、任意の点の回りの慣性力による
モーメントの総和は偶力十不平衡慣性力によるその点回
りのモーメントになり、どの点を基準にとるかによって
値は異なる。
The sum of the moments of inertia around any point P can be regarded as a couple only when the inertia forces are balanced. If the inertial forces are not balanced, the sum of the moments due to the inertial forces around any point is the moment around that point due to the couple and unbalanced inertial forces, and the value differs depending on which point is taken as the reference point.

従うて、慣性力が不平衡の場合は、偶力がOでも慣性力
によるモーメントの総和はOにならず、偶力の平衡の判
定ができない。
Therefore, if the inertial forces are unbalanced, even if the couple is O, the sum of the moments due to the inertial forces will not be O, and the equilibrium of the couple cannot be determined.

慣性力が不平衡でも偶力の平衡の判定ができるのは、等
内配置の直列エンジンの場合、クラッチ系の中央(奇数
気筒なら中央の気筒中心、儒教気筒なら中央の軸受)を
基準にとった場合である。
Even if the inertial force is unbalanced, the equilibrium of the couple can be determined by using the center of the clutch system (the center of the center cylinder for odd-numbered cylinders, the center bearing for Confucian cylinders) in the case of an in-line engine with an equal internal arrangement. This is the case.

このとき、不平衡力があっても不平衡力によるモーメン
トの総和は0になるので、慣性力によるモーメントの総
和=偶然力となる。
At this time, even if there is an unbalanced force, the sum of moments due to the unbalanced force is 0, so the sum of moments due to inertial force = accidental force.

以上から明らかなように、任意の点Pを基準とする方法
は、偶りの説明に関してはあまり一般性がない。3気筒
E/Gの場合は、むしろ#2気筒の中心を基準にとった
方が一般性があり、また、式も簡単になる。
As is clear from the above, the method using an arbitrary point P as a reference is not very general in explaining coincidences. In the case of a 3-cylinder E/G, it is more general to use the center of the #2 cylinder as a reference, and the equation is also simpler.

またクランク軸長手方向の慣性偶力は、慣性力が釣合っ
ているので一般性を持たせるため第1気筒から成る距離
Sだけ離れた点Pからみることにし、各気筒のピッチを
Lとすると、 FEll・S+Fp2(S+1)+Fp3(8+21)
で示される。
In addition, since the inertial forces in the longitudinal direction of the crankshaft are balanced, in order to maintain generality, we will look at the inertia couple from the point P, which is a distance S apart from the first cylinder, and let the pitch of each cylinder be L. , FEll・S+Fp2(S+1)+Fp3(8+21)
It is indicated by.

即ち、 F91命S+FE12(S十L)+FE13(S+2 
L)−−mmpr oo2 LsInθ ◆・−(1)
となって、2方向荷重である往復質量によりY軸周りの
長手偏力が生じる。
That is, F91 life S + FE12 (S 10 L) + FE13 (S + 2
L)--mmpr oo2 LsInθ ◆・-(1)
As a result, longitudinal bias around the Y axis is generated due to the reciprocating mass which is a bidirectional load.

第3図において各気筒毎にハーフバランスさせるカウン
タウェイト6a、 eb、 6cの質量による釣合いに
ついて説明すると、第2図同様に第2気筒が上死点の場
合が示してあり、このとき各気筒のカウンタウェイト6
a、 6b、 Baハクランク腕2a、 2b。
To explain the balance by mass of the counterweights 6a, eb, and 6c that are half-balanced for each cylinder in FIG. 3, the case where the second cylinder is at top dead center is shown as in FIG. counter weight 6
a, 6b, Ba ha crank arms 2a, 2b.

2Cに対し180°位相が進んだ位置にある。そこでこ
の状態からθだけ動いた場合の2方向では、各カウンタ
ウェイト質−による慣性力Frec1、FreC2、F
 rec3が次のようになる。
It is located at a position 180° in phase with respect to 2C. Therefore, in the two directions when moving by θ from this state, the inertia forces Frec1, FreC2, F due to the quality of each counterweight
rec3 becomes as follows.

Frecl−(*p/2 ) r ω2 cos  (
θ+240’ + 180’ )1’: rec2− 
(e+p/2 ) r oo2 cos  (θ+ 1
80’ )Frec3− (sp/2 ) r ω2 
cos  (θ+120’ + 180°)従って、2
方向の慣性力は、 F recl+ F rec2+ F rec3−0と
なって釣合う。
Frecl-(*p/2) r ω2 cos (
θ+240' + 180')1': rec2-
(e+p/2) r oo2 cos (θ+ 1
80' ) Frec3- (sp/2) r ω2
cos (θ+120' + 180°) Therefore, 2
The inertia forces in the directions are balanced as Frecl+Frec2+Frec3-0.

一方、このようなZ方向の力による長手方向の慣性偶力
は上述と同様に求めると、 Frecl−S+Frec2(3+l−) +Frec
3(S十2L) −(IN/2 ) gipr ω2 L sin θ−
−−(2a)となって、同様にY軸周りの長手偏力を生
じる。
On the other hand, if the inertia couple in the longitudinal direction due to such a force in the Z direction is found in the same manner as above, Frecl-S+Frec2(3+l-) +Frec
3(S12L) −(IN/2) gipr ω2 L sin θ−
--(2a), and similarly a longitudinal bias force around the Y axis is generated.

また、カウンタウェイト6a、 eb、 6cはZ方向
のみならずY方向の成分も有し、このY方向については
慣性力は釣合い、Y方向の力による長手方向の慣性偶力
は次のようになる。
In addition, the counterweights 6a, eb, and 6c have a component not only in the Z direction but also in the Y direction, and the inertia force is balanced in the Y direction, and the inertia couple in the longitudinal direction due to the force in the Y direction is as follows. .

−(Jj/2  )  鵬p「 ω’Lcos  θ 
・ ・ φ (2b)即ち、Y方向の力による2軸周り
の長手偶力を生じることになる。
-(Jj/2) Peng p'ω'Lcos θ
・ ・ φ (2b) That is, a longitudinal couple around two axes is generated due to the force in the Y direction.

以上、クランク軸における往復質量及びカウンタウェイ
トによる慣性力の釣合い、艮手力向慣性偶力、即ち振れ
回りについて説明したが、ここで(13式及び(2a)
式よりY@周りの偶力を合成すると、 −Jjspr ω21−sinθ+(Jj/2 ) g
ipr ω2X L sinθ = −(IN/2 ) spr ω2 1−sin θ
−−−(3)となる。そこで、このような長手偶力をバ
ランサ軸側で釣合わせることについて第4図により説明
する。まず、バランサ軸7においても各気筒に対応した
バランサ8a、 8b、 8cで往頓質量による慣性力
をハーフバランスさせるとすると、各バランサ8aない
し8Cの質量はクランク軸側往復質量に対して−p/2
である。また、図のように第2気筒が上死点の場合にそ
の第2気筒相当のバランサ8bは反対の下死点側の位置
にあり、第1気筒相当のバランサ8aは、左回り240
0位相が進んだ位置から更に180°ずれた位置に、第
3気筒相当のバランサ8Cは左回り1200の位置から
更に180°位相が進んだ位置にある。
Above, we have explained the balance of the inertial force due to the reciprocating mass and counterweight on the crankshaft, and the inertia couple in the direction of the arm's force, that is, the whirling.
By composing the couple around Y@ from the formula, -Jjspr ω21-sinθ+(Jj/2) g
ipr ω2X L sin θ = −(IN/2) spr ω2 1-sin θ
---(3). Therefore, how to balance such a longitudinal couple on the balancer shaft side will be explained with reference to FIG. 4. First, in the balancer shaft 7, if the inertia force due to the reciprocating mass is half-balanced by the balancers 8a, 8b, and 8c corresponding to each cylinder, the mass of each balancer 8a to 8C is -p with respect to the reciprocating mass on the crankshaft side. /2
It is. Further, as shown in the figure, when the second cylinder is at the top dead center, the balancer 8b corresponding to the second cylinder is at the opposite position on the bottom dead center side, and the balancer 8a corresponding to the first cylinder is at the counterclockwise 240 degrees.
The balancer 8C corresponding to the third cylinder is located at a position further shifted by 180° from the position where the 0 phase is advanced, and the balancer 8C corresponding to the third cylinder is located at a position where the phase is further advanced by 180° from the position 1200 in the counterclockwise direction.

そこでこの状態からθだけ動いた場合の2方向の力F 
real、 F rec2.干rec3は、F rec
1= (sp/2 ) r a>2 cos (θ+2
40’ + 180’ )Frec2−  (iip/
2  )  r  ω2  cos  (θ + 18
0’  )Frec3−  (sp/2  )  r 
 ω2  cos  (θ +120’ + 180’
 )となって、2方向慣性力は釣合い、この2方向の力
によるY軸周りの長手偏力は、 (IN/2’)  −pr  ω2  Lsin  θ
−−−(2a’)また、Y方向ではクランク軸と逆方向
に回るため極性が負になるが、同様にbで慣性力は釣合
い、このY方向の力によるZ−周りの長手偏力は、(J
j/2 ) mpr ω2 Lcosθ−・−(2b’
 )となる。
Therefore, the force F in two directions when moving by θ from this state
real, Frec2. Dry rec3 is F rec
1= (sp/2) r a>2 cos (θ+2
40' + 180' ) Frec2- (iip/
2) r ω2 cos (θ + 18
0' ) Frec3- (sp/2) r
ω2 cos (θ +120' + 180'
), the two-direction inertia forces are balanced, and the longitudinal eccentric force around the Y-axis due to these two-direction forces is (IN/2') -pr ω2 Lsin θ
---(2a') Also, in the Y direction, the polarity is negative because it rotates in the opposite direction to the crankshaft, but the inertial force is similarly balanced at b, and the longitudinal eccentric force around Z due to this Y direction force is , (J
j/2) mpr ω2 Lcosθ−・−(2b'
).

ところで、このバランサ軸側のバランサは各気筒相当部
毎に設ける外に、中央の第2気筒を除きその両側の第1
及び第3気筒相当部に分離集合して設けることも可能で
あり、この場合について第5図により説明する。途中の
経過は省略して結果を述べると、第1及び第3気筒相当
部のバランサ軸側酊の質量は(sp/2)に(Jj/2
 )を乗じたものであり、第1気筒相当部のバランサd
は上述のハーフバランスしたものより更に30’位相を
進めて位置し、第3気筒相当部のバランサどは逆に30
°位相が遅れて位置する。即ち、両バランサU。
By the way, the balancer on the balancer shaft side is not only provided for each cylinder, but also for the first cylinder on both sides except for the second cylinder in the center.
It is also possible to provide them separately and collectively in a portion corresponding to the third cylinder, and this case will be explained with reference to FIG. To state the results without going into details, the mass of the balancer shaft side parts corresponding to the first and third cylinders is (sp/2) and (Jj/2
), and the balancer d of the part corresponding to the first cylinder
is located 30' phase ahead of the half-balanced one mentioned above, and the balancer for the part corresponding to the 3rd cylinder is located 30' in phase.
°The position is delayed in phase. That is, both balancers U.

酊は中央の第2気筒のクランク腕2bに対し直角となる
位置に設けられる。
The cylinder is provided at a position perpendicular to the crank arm 2b of the second cylinder in the center.

この場合についても図の状態からθだけ動いたときの2
方向の力Freal’ 、、 、F rec3’は、F
rec1’ −(ff/2 )、(sp/2 )  r
ω2xcos(θ+240°+180°+30°)1:
rec3’  −(JN/2  )  (Ip/2  
)   rω2xcos(θ+ 120”  +  1
80’″ −30’  )となって、このZ方向慣性力
は、 F re01’ + F rec3’ = 0で釣合う
In this case, 2 when moving by θ from the state shown in the figure.
The force in the direction Freal' , , F rec3' is F
rec1' - (ff/2), (sp/2) r
ω2xcos(θ+240°+180°+30°)1:
rec3'-(JN/2) (Ip/2
) rω2xcos(θ+120”+1
80'''-30'), and this Z-direction inertial force is balanced by Fre01'+Frec3'=0.

次いで、このZ方向の力による長手方向の慣性力は、 F real’  −S + F rec3’  (S
 +21 )= (ff/2 )  aprω2 L 
sinθとなって、(2a′)式と一致する。
Then, the longitudinal inertia force due to this Z-direction force is F real' - S + F rec3' (S
+21 ) = (ff/2) aprω2 L
sin θ, which agrees with equation (2a').

一方、Y方向では極性が負になりCOSがsinになる
だけであって、慣性力は釣合い、Y方向の力による長手
方向慣性偶力は(2a’)式と一致する。
On the other hand, in the Y direction, the polarity becomes negative and the COS becomes sin, the inertial force is balanced, and the longitudinal inertia couple due to the force in the Y direction matches equation (2a').

このことから、第1及び第3気筒相当部に設けた2個の
バランサ8af、W!によプても慣性力は釣合い、長手
方向の慣性偶力のY軸、Z軸周り成分はそれぞれ(2a
”) 、  (2b’ )式と一致してハーフバランス
の場合と同じ結果になり、それに習き替えることができ
るのである。
From this, two balancers 8af and W! provided in the portions corresponding to the first and third cylinders are used. The inertial force is balanced even if the inertial force is moved by
”) and (2b'), the result is the same as in the half-balance case, and we can learn from it.

以上、バランサ軸側のバランサによる慣性力の釣合い、
及び長手方向の慣性偶力についての説明であり、この結
果がY軸周りには式(2a’)、Z軸周りには式(2b
’)である。そこで、この式(2a’ ) 、  (2
b’ )を先の式(3)及び(2b)と合成するとY軸
周り、2軸周りとも零になり、このことからクランク軸
側に生じた往復質量及びそれをハーフバランスさせるカ
ウンタウェイトの質量による長手方向の慣性偶力がバラ
ンサ軸側のバランサで釣合うことになる。
As mentioned above, the balance of inertia force by the balancer on the balancer shaft side,
This is an explanation of the inertia couple in the longitudinal direction, and the results are expressed as equation (2a') around the Y axis and equation (2b) around the Z axis.
'). Therefore, this formula (2a'), (2
b') is combined with the above equations (3) and (2b), it becomes zero around the Y axis and around the two axes, and from this, the reciprocating mass generated on the crankshaft side and the mass of the counterweight that half balances it. The inertia couple in the longitudinal direction due to this will be balanced by the balancer on the balancer shaft side.

続いて3気筒エンジンの回転部分の質量による釣合いに
ついて説明すると、その構成は第2図と同じであり、θ
だけ動いた位置での第1ないし第3気筒に働く力、FC
I、 Fe2. Fe2は次のようになる。
Next, we will explain the balance of the mass of the rotating parts of a three-cylinder engine.The configuration is the same as that shown in Fig. 2, and θ
The force acting on the 1st to 3rd cylinders at the position where they have moved by FC
I, Fe2. Fe2 becomes as follows.

Fc1=−cr  ω2  cos   (θ + 2
40’  )Fc2=acr ω2 cosθ F c3= mcrω2 cos  (θ+120’ 
)これにより回転質量によるY軸周りの長手偏力が、−
JNscr  ω2 1sin  θ   −−−、(
4a)Z軸周りの長手偏力が、 5−C「 ω2  Lcos  θ   ・ ・ ・ 
(4b)になる。
Fc1=-cr ω2 cos (θ + 2
40') Fc2=acr ω2 cosθ Fc3= mcrω2 cos (θ+120'
) As a result, the longitudinal eccentric force around the Y axis due to the rotating mass is -
JNscr ω2 1sin θ ---, (
4a) The longitudinal eccentric force around the Z axis is 5-C "ω2 Lcos θ ・ ・ ・
It becomes (4b).

次いで、この回転質量を各気筒毎に1 :1でバランス
させるカウンタウェイト6aないし6Gの質量による釣
合いについて説明すると、第3図の構成と同じであり、
各カウンタウェイト質量による力、F rotl、 F
 rot2. F rot3は次のようになる。
Next, the balance by the mass of the counterweights 6a to 6G, which balances this rotating mass at a ratio of 1:1 for each cylinder, will be explained.The configuration is the same as that of FIG. 3,
The force due to each counterweight mass, F rotl, F
rot2. F rot3 is as follows.

Frotl−mar  ω2  cos   (θ +
 240’  +   180’  )Frot2=w
cr  ω2 008   (θ + 180”  )
Frot3=mcr  ω2  cos  (θ + 
120° + 180° )これにより、2方向による
Y軸周りの長手偏力が、JNscr  ω2 1sin
  θ     −−−(5a)Y方向による2軸周り
の長手偏力が、 −finer ω2 Laosθ  −−−(5b)に
なる。
Frotl-mar ω2 cos (θ +
240' + 180') Frot2=w
cr ω2 008 (θ + 180”)
Frot3=mcr ω2 cos (θ +
120° + 180°) As a result, the longitudinal eccentric force around the Y axis in two directions is JNscr ω2 1sin
θ ---(5a) The longitudinal bias around the two axes in the Y direction is -finer ω2 Laosθ ---(5b).

かくして回転質量に関しては(4a) 、  (4b)
式で表わされるY軸及び、Z軸回りの偶力成分とカウン
タウェイトによる(Sa)、  (5b)式の偶力成分
との和が零になって、2者が釣合うことになる。
Thus for the rotating mass (4a), (4b)
The sum of the couple components around the Y-axis and Z-axis expressed by the equations and the couple components of equations (Sa) and (5b) due to the counterweight becomes zero, and the two are balanced.

本発明はこのような技術思想に立脚するもので、第6図
によりその具体的な実施例について説明すると、上述の
説明から明らかなようにエンジンについては各気筒毎に
往復部分と回転部分の質量による慣性力及び偶力が生じ
るものであるから、クランク軸1では各気筒毎に往復及
び回転部分の質量を一緒にまとめたものに対するカウン
タウェイト6a−1と6a−a+6b−1と6b−2、
60−1と6cm2がそれぞれのクランク腕のクランク
ピンと反対側に第3図の如く設けられる。またバランサ
軸7では往復部分の質量に対するものとして、第4図の
如く第1゜第2及び第3気筒のすべての気筒相当部にそ
れぞれバランサ8a、 8b、 8cが設けである。
The present invention is based on such a technical idea, and a specific embodiment thereof will be explained with reference to FIG. Therefore, in the crankshaft 1, the counterweights 6a-1, 6a-a+6b-1, and 6b-2 for the mass of the reciprocating and rotating parts for each cylinder are combined.
60-1 and 6cm2 are provided on the opposite side of the crank pin of each crank arm as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the balancer shaft 7 is provided with balancers 8a, 8b, and 8c for all cylinders corresponding to the first, second, and third cylinders, respectively, as shown in FIG.

かかる構成において、まずクランク軸側の釣合いを考え
るに、各気筒毎に往復及び回転部分の質量を一緒にした
ものに対するカウンタウェイトを有するものであるから
、第1気筒のカラン・タウエイト6a−1と6a−2,
第2気筒のカウンタウェイト6b−1と6b−2、及び
第3気筒のカウンタウェイト6C−1と6G−2のそれ
ぞれの合成質量Mca、 Mcb、 Mccは、クラン
ク軸上の慣性力の釣合いを考慮して、Mca=Mcb=
Mccを保持し、gic+ (1/2 ) soであれ
ば良い。ところで、各気筒でのカウンタウェイトの合成
−心位胃は各気筒の中心に一致させる必要はなく、各気
筒のピッチを11第2気筒のカウンタウェイト6b−1
と6b−2の合成重6位1に対する第1気筒のカウンタ
ウェイト6a−1と68−2の合成重6位1をL+x、
第3気筒のカウンタウェイト6C−1と60−2の合成
重心位置をL+ yとすると、Mca(L+x )−M
cc(L+y )から、x−yを保持する。
In such a configuration, first considering the balance on the crankshaft side, since each cylinder has a counterweight for the combined mass of the reciprocating and rotating parts, 6a-2,
The respective combined masses Mca, Mcb, and Mcc of the counterweights 6b-1 and 6b-2 of the second cylinder and the counterweights 6C-1 and 6G-2 of the third cylinder take into account the balance of inertial force on the crankshaft. Then, Mca=Mcb=
It is sufficient to hold Mcc and gic+ (1/2) so. By the way, the synthesis of the counterweights in each cylinder - the central position does not need to coincide with the center of each cylinder, and the pitch of each cylinder is set to 11. The counterweight of the second cylinder 6b-1
The combined weight of the first cylinder counterweight 6a-1 and 68-2 for the combined weight of 6th position 1 of 6b-2 is L+x,
If the combined center of gravity of the third cylinder counterweights 6C-1 and 60-2 is L+y, then Mca(L+x)-M
From cc(L+y), hold x-y.

そして、長手偏力に対しては、Y方向成分を取出して、 (Mca(L+x ) +Mcc(L+y ) )’ 
cos30’−(−c+  (1/2  )  ■9)
JjLを満たせば良く、次の一般式となる。
Then, for the longitudinal eccentric force, take out the Y direction component and get (Mca(L+x) +Mcc(L+y))'
cos30'-(-c+ (1/2) ■9)
It is sufficient to satisfy JjL, and the following general formula is obtained.

Mca−Mcb−Mcc−(sc+  (1/2  )
ID)/ (L+x )・・・(9) これにより、各気筒でのカウンタウェイト合成重心位置
をその中心に一致させて、X−y=゛0とすると、上述
のように各カウンタウェイト合成質量が−c+ (1/
2 ) lpになるが、その合成重心位置との関係で任
意に定めることができる。即ち、x、yの値を大きくし
て合成重6位1を相互に遠ざける程質量は上述の値より
小さくて済む。
Mca-Mcb-Mcc-(sc+ (1/2)
ID)/(L+x)...(9) As a result, if the counterweight composite center of gravity position of each cylinder is made to coincide with its center and X-y=゛0, each counterweight composite mass will be calculated as described above. is −c+ (1/
2) lp, which can be arbitrarily determined in relation to the composite center of gravity position. That is, as the values of x and y are increased and the synthetic weights 6 and 1 are moved away from each other, the mass can be made smaller than the above-mentioned values.

次いでバランサ軸lでは、エンジンの往復質量に対する
ものを各気筒相当部毎において釣合わせるのであるから
、各−気筒相当部において■p/2の質量でハーフバラ
ンスさせれば良い。そこで、バランサ8a、 8b、 
8cの各質量をMba、 Mbb、 Mbcとし、中央
のバランサ8bに対するバランサ8a、 8cの重心位
置をL+ X’ 、 L+ y’ とすると、バランサ
軸上の慣性力の釣合いを考慮して、 Mba=Mbb=Mbc   x’ = y’を保持し
、長手偏力に対しては第1及び第3気筒相当部のバラン
サ8a、 8cのY方向の成分をとって、(Mba(L
十X’ ) 十Mbc(L十y’ ) )  cos3
0’= (Ji/2 ) spL 、 の関係を満たせば良く、次の一般式になる。
Next, on the balancer axis l, since the reciprocating mass of the engine is balanced for each cylinder-corresponding part, it is sufficient to half-balance each cylinder-corresponding part with a mass of ■p/2. Therefore, balancers 8a, 8b,
Let the respective masses of the balancers 8c be Mba, Mbb, and Mbc, and let the positions of the centers of gravity of the balancers 8a and 8c with respect to the central balancer 8b be L+X' and L+y'. Considering the balance of the inertial forces on the balancer axis, Mba= Maintaining Mbb=Mbc
10X') 10Mbc (L1y')) cos3
0'=(Ji/2)spL, it is sufficient to satisfy the relationship, and the following general formula is obtained.

Mba=Mbb=Mbc=e+pL/ 2(L+ x’
 )・・・ ■ ここで、×′−v′−〇、即ちバランサ8b、 8cの
位置を各気筒の中心に一致させれば、各バランサ質量M
ba、 Mbb、 Mbcが−p/2となる。また、中
央のバランサ8bは、第2気筒の中心に一致させる必要
はなく、各バランサ相互の位置を遠ざけてX′の値を太
き(する程バランサ質量は全体として小さくて済み、こ
の場合にバランサ8a、 8cをクランク軸1の軸受9
a、 9d相当部に起重すると、そのスペースを有効利
用し得る。一方、バランサ8a。
Mba=Mbb=Mbc=e+pL/2(L+x'
)... ■ Here, if x'-v'-〇, that is, the positions of balancers 8b and 8c are aligned with the center of each cylinder, each balancer mass M
ba, Mbb, and Mbc become -p/2. In addition, the center balancer 8b does not need to be aligned with the center of the second cylinder, and the value of The balancers 8a and 8c are connected to the bearing 9 of the crankshaft 1.
By stacking it on the part corresponding to a and 9d, the space can be used effectively. On the other hand, the balancer 8a.

8b、 8cの全体を上述の条件を満たした状態で全体
的に第1気筒側に移行して軸受9a、 9b、 Qc相
裏当部配電したり、または第3気筒側に移行して軸受9
b、 9c、 9d相当部に配置すると、すべてのバラ
ン ・・すについてスペースの有効利用が図られ、且つ
バランサ軸1をクランク軸1に近付けることが可能にな
る。
With all of 8b and 8c satisfying the above conditions, power can be transferred to the first cylinder side to distribute power to the bearings 9a, 9b, and Qc phase backing part, or transferred to the third cylinder side to distribute power to the bearing 9.
By arranging the balancer shafts 9b, 9c, and 9d, the space can be effectively utilized for all the balancers, and the balancer shaft 1 can be brought closer to the crankshaft 1.

このことから、クランク軸1では第1.第3気筒に(9
)式の合成質■のカウンタウェイト6a−1と68−2
,6b−、と6b−2,8c4と60−2を各クランク
腕のクランクピンと反対側の位置に設ける。また、バラ
ンサ軸1でも同様に第1ないし第3気筒相当部に■)式
の質量のバランサ8a、 8b、 8cをハーフバラン
スするように設けるのであり、これにより3気筒エンジ
ンの往複部分と回転部分の質量による慣性力及び偶力が
釣合う。
From this, it can be seen that in the crankshaft 1, the first. To the third cylinder (9
) Counterweights 6a-1 and 68-2 of the synthetic quality ■
, 6b-, 6b-2, 8c4 and 60-2 are provided on the opposite side of the crank pin of each crank arm. Similarly, on the balancer shaft 1, mass balancers 8a, 8b, and 8c of formula (1) are provided in the parts corresponding to the first to third cylinders so as to be half-balanced. The inertial force and couple due to the mass of are balanced.

以上の説明から明らかなように本発明によると、3気筒
エンジンにおいて、慣性力及び偶力の釣合いがなされる
ことで振動等が非常に少なくなる。
As is clear from the above description, according to the present invention, in a three-cylinder engine, vibrations and the like are greatly reduced by balancing the inertial force and the couple.

クランク軸1において各気筒毎に均等にカウンタウェイ
ト6a−1トロa−2、6b−1と6b−2、Be−1
トロcm2が設けであるので、クランク軸1自体に曲げ
モーメントが生じにクク、強度上及び弾性振動に対して
有利である。バランサウェイトを各気筒の中心に対向す
る位置におくと、バランサウェイトとコンロッド大端部
とは互いに干渉し合わない位相関係にあるから、クラン
ク軸とバランサ軸を接近させることができ、設計の自由
度が増す。また、両側の2iIのバランサ8a、 8c
をクランク輪軸受相当部に配置すると、バランサ相互の
位置が遠ざかってバランサ質量は小さくてすみ、且つそ
の2個のバランサ8a、 8cについてはスペースの有
効利用が図れる。これに対しすべてのバランサ8a、 
8b、 8cを移行して軸受相当部に配置すると、スペ
ースの有効利用が最大限発揮されてバランサ軸1をクラ
ンク軸側へ近付けることによる小型化が可能になる。
On the crankshaft 1, counterweights 6a-1, 6b-1, 6b-2, and Be-1 are distributed equally for each cylinder.
Since the torque cm2 is provided, a bending moment is not generated in the crankshaft 1 itself, which is advantageous in terms of strength and against elastic vibration. When the balancer weight is placed in a position facing the center of each cylinder, the balancer weight and the large end of the connecting rod have a phase relationship that prevents them from interfering with each other, allowing the crankshaft and balancer shaft to be brought closer together, giving freedom in design. The degree increases. In addition, 2iI balancers 8a and 8c on both sides
By arranging the balancers 8a and 8c in the portion corresponding to the crank wheel bearing, the balancers are spaced apart from each other and the balancer mass can be reduced, and the space for the two balancers 8a and 8c can be used effectively. On the other hand, all balancers 8a,
If 8b and 8c are moved and placed in the bearing-corresponding portion, the space can be utilized to the maximum extent, and size reduction can be achieved by bringing the balancer shaft 1 closer to the crankshaft side.

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

第1図ないし第5図は本発明の詳細な説明する説明図、
第6図は本発明による3気筒エンジンのバランサ装置の
一実施例を示す模式図である。 1・・・クランク軸、2a、 2b、 2c・・・クラ
ンク腕、6a−1、6a−2,eb−i 、 6b−2
,6(i−1、fiQ−2mカウンタウェイト、21・
・・バランサ軸、8a、 8b、 8c・・・バランサ
。 特許出願人    富士重工業株式会社代理人 弁理士
  小 楢 信 浮 量  弁理士  村 井   進 第4図
1 to 5 are explanatory diagrams for explaining the present invention in detail,
FIG. 6 is a schematic diagram showing an embodiment of a balancer device for a three-cylinder engine according to the present invention. 1... Crank shaft, 2a, 2b, 2c... Crank arm, 6a-1, 6a-2, eb-i, 6b-2
, 6(i-1, fiQ-2m counterweight, 21・
... Balancer shaft, 8a, 8b, 8c... Balancer. Patent applicant: Fuji Heavy Industries Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Nobuo Kona, Ukasa Patent attorney: Susumu Murai Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] クランク腕が順次120°の等間隔に配設されるクラン
ク軸の、第1ないし第3気筒にエンジンの往復及び回転
質量に対するカウンタウェイトを均等に設け、上聞クラ
ンク軸に対し同じ速度で反対方向に回転する1本のバラ
ンサ軸を設け、該バランサ軸の第1ないし第3気筒相当
部の3個所に、それぞれバランサを設けたことを特徴と
する3気筒エンジンのバランサ装置。
Counter weights for the reciprocating and rotating mass of the engine are equally provided in the first to third cylinders of the crankshaft, in which the crank arms are sequentially arranged at equal intervals of 120°, and the counterweights for the reciprocating and rotating mass of the engine are provided equally at the same speed and in opposite directions with respect to the upper and lower crankshafts. 1. A balancer device for a three-cylinder engine, characterized in that one balancer shaft is provided which rotates at the same time, and balancers are provided at three locations on the balancer shaft corresponding to the first to third cylinders.
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