JPS5881251A - Ｖ型３倍数気筒内燃機関 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 従来のＶ型多気筒内燃機関においては、通常Ｖ型に並ら
ぶ１組の気筒に対してクランクビンを共通とするために
、ピストン等の往復質量の残存不平衡慣性力の１次の項
をクランクに付けたバランスウェイトで打ち消すことが
できるように、シリンダー挟角は、Ｖ型２気筒、４気筒
ならば９０’、またＶ型８気筒ならば４５°あるいは９
０°と気筒数により成る決まったシリンダー挟角が設定
されていた。

しか°し、シリンダー挟角を任意の値に設定し、Ｖ型に
並らぶ１組の気筒に対してクランクビン共通とすると、
バランスウェイトをクランクウェイトに付設しても、往
−復質量の残存不平衡慣性力の１次の項を消去すること
ができず、振動の面で難点があった。

またクランクケース圧縮の２サイクル内燃軸関のように
クランク室を各気筒毎に独立させておく必要性からクラ
ンクピンを共通に使うことができなしζ場合には、前記
し−たようにシリンダー挟角を所定の値に設定しても、
往復質量の残存不平衡慣性力による振動を防止すること
ができなかった。

さらに従来のクランクケース圧縮の２サイクルＶ型３気
筒内燃機関においては、等間隔爆発となるようにクラン
クピンを配置させており、このような内燃機関でも、往
復質量の残存不平衡慣性力の１次の項を消去できず、振
動が大きがった。

本発明はこのような鑓点を克服したＶ型３倍数気筒内燃
機関の改良に係り、その目的とする処は、往復質量の残
存不平衡慣性力を消去して振動が少なくかつシリンダー
挟角を自由に選定することができるｖ５３倍数気筒内燃
機関を供する点にある。

以下、第１図を参照して、本発明の詳細な説明する。

シリンダー挟角が６の２サイクル３気筒内燃機関におい
て、第１ピストン１ａの摺動方向を複素平面の実数座標
軸方向Ｘ、直列２気筒のピストン１ｂ、１ｃの摺動方向
を同Ｘ方向から見て反時計回りにｄ回転させた方向にそ
れぞれ指向させて考察する。

ピストン１ｈｓ１ｂｓ１ｃおよびピストンピン等の各往
復運動部の重量をＷＲ％重力加速度をｇ、クランク半径
をｒ１機関の角速度をり、第１ビス）＞１　ａの摺動方
向Ｘに対する第１クランクピン２ａの中心角をθ、クラ
ンク中心０より第１ピストンピン２ａに向う線Ｏ２を基
準にしてクランク中心０より第２、第３クランクピン２
ｂ、２ｃに向う４１０８＋、Ｏ８２のなす角であるクラ
ンクピン相対角をそれぞれβ、γとすると、第１、第２
、第３ピストンｌａ、Ｉｂ、ｌｃおよびピストンピン等
の各第１、第２、第３往復運動部が有するそれぞれの１
次の慣性力Ｆａ、　ＦｂＳＦｃは、複素平面で、となる
。

これに対してクランク３上の適当な位置に重量Ａのバラ
ンスウェイト４を一体に付設すれば、その遠心力んと前
記第１次の慣性力Ｆａ％　Ｐｂ％　Ｐｃの和とはバラン
スする。即ち 〜＝　−ｒω１０′。・・・・・・・・・・・・・・・
（４）Ｆａ＋Ｆｂ−１−Ｐｃ＝　Ｉ？豐　　　・・・・
・・・・・・・・・・・（５）（１）式、（２）式およ
び（３）式より、Ｆａ−１−Ｆｂ＋Ｆｃ ＝二！’ｒ　ｄ〔→。６ｃ十丁。。８（θ＋β−ＣＪ　
）ｌｅ’＋１゜ｏｓ（θ＋ｒ−ｄ）’）ｅ”コ・・・・
・・・・・・・・・・・（６）また上記〔〕内は、 ＣＯ８θ＋ｃｏｓ（θ＋β−ｄ）ｅ＋Ｆ。。８（θ＋γ
ｄｌｅ”−〇０８θ＋（ｃｏｓ　（θ＋β−ｄ重ｃｏｅ
ｃｊ＋１ｓｔｎｄ）＋（ｃｏｓ　（θ−ｈ−ｃｌ）　（
ｃｏｒｕｉｓｉｎｄ’＝Ｃ０８θ＋ＦＯＯＩＩθ・ｃｏ
ｓ　（β−ｄ）−ｓｉｎθ・５ｉｎ（β−ｄ））（ｃｏ
ｓ０１＋ｉ　５ｉｎ００＋（ｃｏｔｃｏｓケーｄ）−由
θ、ｓｉｎ　（γ−ｄ）１３　（ｐｏ−＋ｔ　５ｉｎ４
＝ＱＯＢθ（１＋ｃｏｓ（β−ｄ）−ｃｏｓｅｉ＋ｉ　
ｃｏｏ　（β−０１）−５ｉｎｄ＋ＱＯＢ　（γ−ｏ１
）−ｃｏｓｊ−）−１ｃｏｓ（γ−ｃＡ）　−５ｉｎ）
−８１ｎθ（８詰β−６”）、ｃｏｓｄ＋１ｓｉｎＣｌ
−ｃｄ＞８ｉｎｇＬ＋ｓｉｎ　（γ−ｄ）−ｃｏｇ（（
＋１ｏｉｎ（γ−ヘ）・５ｉｎｄ、ｌ　　　・・・・・
・・・・・・・・・・（７）となる。一般にｃｏｓθ”
’−駅−＋　８’）　、ｓｉｎθ＝４．（Ｐ＋ｅ’）で
あるため、前記式（７）は、 Ｇｅｌ　＋ｃｏｓ（β−Ｊ）・ｃｏｓｃｊ＋ｃｏｓ（γ
−ｃＪ）・ｃｏｓＪ−ｓｌｎ（β−ｊ）・ｉｎ＋ｊ−８
ｉｎ（γ−艶、ｅｉｎ＋ｊ ＋ＩＦｃｏｓ　（／−ｄ）、５ｉｎｊ＋ｃｏｓ（γ→６
１ｎ（（＋５ｉｎ（，４９−（ｆｆｌ）−ｃｏｓ（７＋
８與γｍｙ＞・Ｃ，ＪＶｌ ４１　＋ｃ　Ｏｓ　（７１−（Ｊ）−ｔｓＬｙｓｄｔｃ
ｏｓ　（ｒ−Ｊ　）−ｓ　ｉＱ　−ｓ　ｉｎ　（／’−
ｄ）　−ｃ　ｏｓｄ＋５１ｎ（ｒ−（７）、ｓｉｎ、：
ｊ ＋１ｆｃｏｓ（β−ｃ０．５ｔｎＪ＋ｃｏｓ　（ｒ−ｒ
−ｓｔｎｃＪ−ａｔｎ　（１−ｄ’）ｃｏｓｃｌ−ｓｉ
ｎ（７−艶、ｃｏｓｔ　　・・・曲・曲・・・（８）と
なる。

前記（４）式の右辺と（６）式の右辺とが（５）式を満
足するように等しくなるためには、前記（８）式の第２
大）括弧中の実数部分と虚数部分とが０でなければなら
ない。

即ち １＋ｃｏｓ（β−Ｊ、ａｏａ＃ｃｏｓ　（γ−ｃｌ）　
ｃｏｇ−７＋ｓｉｎ　（βコ〃−５ｉｎｄ十５ｉｎ（γ
−ｃｌ’）　５ｔｎ（／−０・・・・・・・・・・・・
・・・（９）ｃｏｓ（β−ｃ７）　５ｉｎｒｊ＋ｃｏｓ
　（ｒ円）、ｓｉｎ＠！−５ｉｎ　（１−ｄ’）−ｃｏ
ｓｔ；１−曲→−祷Ｉｃｏｓｄ＝　Ｏ・・・・曲・・・
曲（１０）（９）式より １　＋ｃｏａ　（β−’　　ｃｌ　）　＋ｃｏｓ　（γ
−ｄ−、、１）−１−）−ｃｏｓ　（β−２（７）　＋
ｃｏｓ　（γ−醪）＝Ｏ・・・・・・・・・（１１）（
１０）式より ５ｉｎ（β−ｃｌ　−ｄ　）　＋５ｔｎ（ｒ　−ｄ　−
ｃＪ　）＝８ｈ（β−２ｏ／）＋ｓ法（γ−２ｇ）これ
より β＋γ−４ｃＪ＝２ｎ−Ｌ、　　β−γ＝（２ｎ＋１）
Ｅβ＋γ−４ｃＪ＝Ｏ１”ＩＴ、　、　　β−γ＝工、
β−２ｄ＝−（ｒ−２４）　　、＄−（ｒ−２ｄ＞β−
２ｃｊ−−（γ−２のと（１１）式より’ｌ　）　１　
＋ｃｏｏｒ−（ｒ−２ｒＪ））　＋ｃｏｓ　（Ｔ−２ｄ
）　＝　Ｏｔ−右＝±］ またβ−２ｄ−−１２Ｃｉ十子 １１）β−２Ｊ＝Ｔ−（ｒ−にρと１−ｃｏｓ　（ｒ−
２Ｊ＋ｃｏｓ（ｒ−２ｄ）＝１メ０β−γ−β−２Ｕ−
（γ−２（７）　＝Ｅβ−２ｃＪ−−賢γ−２Ｕ）′ １−　ｃｏｏ　（ｒ−２ｇＯ＋　ｃｏｓ（ｒ−２ｄ）　
＝　１〆０以上関係から、 β＝２ｄ、刊２０°・・−・（１３）　　　ｒ＝２ｄ−
１２０’　−曲−（１４）（またはβ＝２Ｊ−１２０°
、閾Ｊ＋１２０°）を本発明では、特許請求の範囲の項
の記載で明らかなように、前記（１３）式および（１４
）式を満足するため、３組の往復運動部が有する１次の
慣性力Ｐａ、Ｆｂ、Ｐｃはバランスウェイト４の遠心力
ＦＷ　　によりバランスする。

この場合バランスウェイト４の重量Ａは、Ａ＝ＴｗｄＴ
下　　・・・・・・（１５）た！し Ｕ　”＝　１＋ｃｏｓ（β−Ｊ）、ｃｏｓｔｊ＋ｃｏｓ
　ｔｈ−Ｊ）、ｃｏｓ（、Ｉ　−５ｉｎ　（β−（Ｊ）
、ｓｉｎ、７Ｂｉｎ（ｒ−ｔ７）、５ｉｎｃＪ ｖ　＝　ｃｏｓ　（／−（Ｊ）ｓｉｎ（７十〇Ｏ８（ｒ
−Ｊ）　５ｉｎＪ＋−５ｉｎ　（／−ｏＬ）　ｃｏｓ（
７−ｓｉｎ（γ−Ｃｊ）・ｃｏｓｃ）／ となり、またバランスウェイト４の設置角δは（８）式
より ｔａｚ＋δ＝了　　・・・・・・・・・・・・・・・（
１６）となる。

以下第２図に図示された本発明の一実施例について説明
する。

ｌａ、ｌｂ、ｌｃはピストンで、同ピストン１ａを摺動
自在に嵌装したシリンダー５ａと、これに対して１０５
°のシリンダー挟角をなして直列に配設されたシリンダ
ー５ｂ、５ｃとは、クランク室６にそれぞれ別個に一体
に取付けられ、各シリンダー５ａｓ５ｂ１５ｃ毎に独立
したクランクケース圧縮の２サイクル３気筒内燃機関が
構成されている。

また前記ピストン１ａ１１ｂｓｌｃにピストンピン７　
ａ　−、７ｂ　ｓ　７　ｃを介してコネクティングロッ
ド８ａ’ｉ　８ｂ％　８ｃの小端が枢着され、同コネク
ティングロッド８ａ、８ｂ、８ｃの大端がクランクピン
２ａｓ　２１）％　２０を介してクランク３に枢着され
ている。

サラニクランク中心０より第１ピストンピン２ａに向う
線Ｏ２を基準にしてクランク中心０より第２、第３クラ
ンクピン２ｂ、２ｃに向う線分ＯＳ、、Ｏ８２のなす角
であるクランクビン相対角β、γは前記（１３）　（１
４）式ニヨリソレソレβ−３３０’　、　ｒ　＝９００
に設定されている。

さらにバランスウェイト４は、クランクピン２　ａ　５
２ｂｓ２ｃと同−掻上であって（１６）式によりδ＝１
９５°に位置した個所でクランク３に一体に装着され、
その重量Ａは（１５）式により÷９ｗ、に設定されてい
る。

第２図に図示の実施例は前記したように構成されている
ので、第１、第２、第３ピストン１ａｓｌｂｓｌｃおよ
び第１、第２、第３ピストンピン７ａ、７ｂ、７ｃの往
復運動部とが有する１次の慣性力Ｆ　ａ　ＳＦｂ　％　
Ｆ　ｃは であり、またバランスウェイト４の遠心力Ｆｗは、（４
）式と（１５）式とより である。

前記慣性力Ｆａ、　ｙｂ、　Ｆｃの和は（６）式、（７
）式および（８）式から明らかなように、 であるので、 Ｆａ＋Ｆｂ−１−Ｆｃ　＝　争ｒｃＪ４Ｆ丁ｅ’−＝＝
　（１８）となり、（１７）式と（１０式とは等しく、
従って第２図に図示の実施例では、第１、第２、第３の
往復運動部が有する１次の慣性力Ｆａｓ　Ｆｂ％　Ｆｃ
はバランスウェイト４の遠心カーと釣合い、振動が少な
くなる。

前記実施例では、シリンダー挟角を１０５°としたが、
シリンダー挟角を１０５°以外の角度に自由に設定する
ことができ、（１３）式、（１４）式によりクランクピ
ン相対角β、γを決定することができる。

こノ場合、バランスウェイト４の重量Ａおよび設置角δ
は（１５）式および（１６）式により決定される。

前記実施例では、バランスウェイト４を１個所に集中し
て配置したが、バランスウェイト４を３個に分散し、そ
れぞれを各シリンダー毎にクランク３に付設してもよく
、この場合の各分散バランスウェイト４の重量Ａおよび
設置角δ１、δ２、δ、を前記したと同様にして算定す
ればよい。

本発明は、前記したように直列偶数気筒とその半分の数
の気筒とよりなりクランクの所定個所に所定のバランス
を付設したＶ型３倍数気筒内燃機関において、β＝　２
　ｃＪ＋　１２０’、γ＝　２　ｄ　−１２０°とした
−め、シリンダー挟角をどのように設定しても、往復質
量の残存不平衡慣性力の１次の項をクランクに付設した
バランスウェイトで打消すことができ、振動の少ない内
燃機関を得ることができる。

従って本発明によれば、Ｖ型３倍数気筒のシリンダー挟
角を自由に選定することができ、内燃機関を設計する際
の制限条件を少なくすることができる。

また本発明においては、クランクビンを共通に使わなく
てよいため、クランク室を各気筒毎に独立させたクラン
クケース圧縮の２サイクルエンジンの如き内燃機関に特
に適している。

以上本発明を図面に図示された実施例および図面に図示
されない実施例について詳細に説明したが、本発明はこ
のような実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内で必要に応じて適宜自由に設計の改変
を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＶ型３倍数気筒内燃機関の原理を
説明した説明図、第２図は本発明の一実施例を図示した
概略断面図である。 １・・・ピストン、２・・・クランクビン、３・・・ク
ランク、４・・・バランスウェイト、５・・・シリンダ
ー、６・・・クランク室、７・・・ピストンピン、８・
・・コネクティングロッド。 代理人　弁理士　江　　原　　　　望 外１名 革１図 第２図 × ）Ｄ、’）Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直列偶数気筒とその半分の数の気筒とよりなりクランク
   の所定個所に所定のバランスを付設したＶ型３倍数気筒
   内燃機関において、 β＝２覗＋１２０゜ ｒ　＝　２　ｃｌ　−１２０゜ としたことを特徴とするＶ型３倍数気筒内燃機関。