JPS596274Y2 - 内燃機関のバランサ−装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、内燃機関のバランサー装置に関し、トルク
変動による起振力を平衡させるようにしたものである。

舶用機関の場合、最近船舶のＦＲＰ化が進み、低速域で
船体共振点とエンジン回転数の関係で共振による低速振
動が問題となる場合があるが、これは機関のトルク変動
に起因する起振力（ローリング振動）による場合が多い
。

従来のバランサー装置は、機関の往復動慣性力又は慣性
偶力を消すのみで、このローリング振動を消すことはで
きなかった。

そこでこの考案は、機関の往復動慣性力は第１のバラン
サウェイトの遠心力のシリンダ軸線方向戊分によって消
去するとともに、別に設けた第２及び第３のバランサウ
ェイトと上記第１のバランサウェイトにより、機関のト
ルク変動に伴なうローリングモーメントを消去する方向
の不釣合偶力を生せしめるように構威し、これによりロ
ーリング振動を打消すようにしたものである。

以下、図面に基づいて実施例を説明する。

第１図はこの考案を４気筒機関に適用した場合の第１の
実施例を示し、１はクランク軸、２ａ，２ｂは該クラン
ク軸１上方において、シリンダ中心線上に設けられた２
個の第１のバランサウェイトであって、この遠心力のＸ
軸方向或分（シリンダ軸心方向或分）は機関の往復動２
次慣性力と釣り合うように重量、回転半径及び角速度等
によりバランサウェイトの大きさ （バランサウェイト
の重量と回転半径との積）、及び方向（バランサウェイ
トの回転中心を通るＸ軸方向線とバランサウェイトの回
転中心とバランサウェイト重心とを結んだ線とのなす角
度）が設定されている。

３ａ，３ｂはクランク軸１に取付けた駆動歯車、４ａ，
４ｂは上記第１のバランサウエイ｝２ａ，２ｂに附設し
た被動歯車であって、第１のバランサウエイ｝２ａ，２
ｂはこれらの歯車３ａ， ３ｂ， ４ａ，４ｂを介
して回転せしめられる。

次に、６ａ，６ｂはクランク軸１下方において、シリン
ダ軸線よりｙ１だけずらした位置に設けられた２個の起
振力用の第２、第３のバランサウェイトであり、これら
第２、第３のバランサウエイ｝６ａ，６ｂは互いの中心
を結ぶ線がシリンダ中心線と平行になるよう上下に設け
られている。

７ａ，７ｂは、各バランサウエイ）−６ａ，６ｂを設け
たバランサ軸で、各バランサ軸７ａ，７ｂには、互いに
噛合するバランサ歯車８ａ，８ｂが取付けられるととも
に、上方のバランサ歯車８ａは前記駆動歯車３ａに噛合
せしめられ、これらバランサ歯車８ａ，８ｂ、駆動歯車
３ａを介して第２、第３のバランサウエイ｝６ａ，６ｂ
が回転せしめられる。

そして、これら第２、第３のバランサウェイト６ａ，６
ｂの大きさ及び方向は、夫々のバランサウェイト６ａ，
６ｂの遠心力のシリンダ軸線方向威分が互いに釣合うよ
うに設定される。

本実施例においては、両者の重量、回転半径及び角速度
同じ、回転方向は逆である。

また、第２、第３のバランサウエイ｝６ａ，６ｂは、そ
れらの遠心力のｙ軸方向或分（シリンダ軸線直角方向或
分）の合力が、前記第１のバランサウェイト２ａ，２ｂ
の遠心力のｙ軸方向或分とも釣合うように、大きさ、方
向が設定される。

以上により、機関全体としてのＸ軸方向とｙ軸方向の釣
合わせ、即ち、機関の往復動２次慣性力と第１のバラン
サウエイ｝２ａ，２ｂの遠心力のＸ軸方向或分とが釣合
っていると共に、第２及び第３のバランサウエイ｝６ａ
，６ｂのそれぞれの遠心力のＸ軸方向或分とが互いに釣
合って、全体としてＸ軸方向或分の合力がＯとなるよう
釣合っており、又第１のバランサウエイ｝２ａ，２ｂの
遠心力のｙ軸方向或分と第２及び第３のバランサウエイ
｝６ａ，６ｂのそれぞれの遠心力のｙ軸方向或分の合力
とは互いに等しいが、これらは０となって釣合っている
のではなく、クランク軸を中心とした（Ｚ軸回りの）偶
力のモーメントが生じるようになっていて、その分だけ
不釣合（不釣合偶力）が発生していることになる。

しかしてこの不釣合偶力を機関のトルク変動に伴なうロ
ーリングモーメントと釣合うように設定し、該不釣合偶
力によって機関のローリングモーメントを消去するもの
である。

以下、第２図に基づいてそれらの計算例を示す。

まず、４気筒機関の往復動２次慣性力ＦｖＩ■は次の式
で表わされる。

上記において、Ｒ：クランク半径、Ｌ：連接棒の中心間
距離、θ：クランク軸回転角度、ω：クランク軸角速度
、ＷＨ：往復動部重量、ｇ：重力の加速度 また、第１のバランサウエイ｝２ａ，２ｂのＸ軸方向の
慣性力ＦＶ’ＩＩは次の式で表わされる。

上記において、ＷＢ３：バランサウェイト２ａ，２ｂの
重量、Ｒ３：バランサウェイト２ａ，２ｂの回転半径 したがって往復動２次慣性力の釣合わせはＦｖ■■＝Ｆ
ｖ′■■として 次に第１のバランサウェイト２ ａ， 力のｙ軸方向の或分Ｆｖ３は ２ｂの遠心 ？た、第２、第３のバランサウエイ｝６ａ，６ｂの遠心
力の夫々のｙ軸方向の或分Ｆｖ０，Ｆｖは次の式で表わ
される。

？記において、ＷＢ０，ＷＢ：第２及び第３のバランサ
ウエイ｝６ａ，６ｂのそれぞれの重量、Ｒ０，Ｒ２：第
２及び第３のバランサウエイ｝６ａ，６ｂのそれぞれの
回転半径 ｙ軸方向の釣り合わせは式（４Ｘ５Ｘ６）よりここで、
第２、第３のバランサウェイト６ａ，６ｂの遠心力のＸ
軸方向或分を釣り合わせるために とすれば式（７）から したがって式（３Ｘ８Ｘ９）から次の関係が戒立する？
たがって、この式（１０）を満足するようにＷＢ，ＷＢ
，ＷＢ３及びＲ１，Ｒ２，Ｒ３を決定すればよい。

次に、第３図のベクトル線図において解るように３組の
バランサウェイトによるＺ軸回りの最大ローリングモー
メントＭＲＯｍａｘは、１サイクルにおいてはθ＝４５
゜（２θ＝９０゜）ないしθ＝１３５゜（２θ＝２７０
’）のときであり、その値は、？なる。

ここで、ｈ：クランク軸心から第１のバランサウェイト
の中心までのＸ軸方向距離、ｈ２：クランク軸心から第
２及び第３のバランサウェイトのｙ軸方向合力の作用点
までのＸ軸方向距離 したがってこのｈ１，ｈ２を適当に決めることにより、
最大ローリングモーメントも決定される。

上記の第ｌの実施例において、第１バランサウエイ｝２
ａ，２ｂを機関のシリンダ軸線上に設けたが、機関の構
或上シリンダ軸線上に設けられない場合、もしくはシリ
ンダ軸線上に設けない方が有利な場合は、厳密な釣り合
わせを行なわせずとも実川上問題とならない範囲で、あ
る程度の誤差のある釣り合わせて充分であり、そのとき
は第１バランサウェイトを機関のシリンダ軸線上でなく
、その近辺に設けることができる。

第２及び第３実施例の場合も同様である。

次に、第４図はこの考案の第２の実施例を示し、第１実
施例と異なって第２、第３のバランサウエイ｝６ａ，６
ｂを２個づつの計４個をシリンダ軸線上に設けたもので
ある。

また、第５図は第３の実施例を示すもので、第１のバラ
ンサウェイト２はクランク軸１下方においてシリンダ軸
線上に設け、かつ、アイドル歯車１０を介してこれを回
転させ、第２、第３のバランサウェイト６ａ，６ｂは、
逆にクランク軸１上方において、シリンダ軸線とｙ１だ
け離れた位置に２個設け、かつ、これらのバランサ軸７
ａ，７ｂに取付けた被動歯車４ａ，４ｂと駆動歯車３と
の間にアイドル歯車９を介在せしめたものである。

これら第２実施例及び第３実施例の計算方法は第１実施
例の場合と同様にすればよい。

以上のようにこの考案は、機関の往復動慣性力と釣合う
第１のバランサウェイトと、他の第２及び第３のバラン
サウェイトによって、クランク中心回り （Ｚ軸回り）
に、トルク変動に伴なうローリングモーメントを消去す
る方向の偶力のモーメント （不釣合偶力）を生ぜしめ
ているから、機関のトルク変動に起因するローリング振
動を消去し得るという顕著な効果を発揮するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す概略斜視図、第２図
はそのバランサーの配置を示す概略図、第３図は第１実
施例の場合のベクトル線図、第４図は本考案の第２の実
施例を示す概略斜視図、第５図は第３の実施例を示す概
略斜視図である。 ２，２ａ，２ｂ・・・第１のバランサウェイト、６ａ・
・・第２のバランサウェイト、６ｂ・・・第３のバラン
サウェイト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関のシリンダ軸線上又はその近辺で、クランク軸の上
   方または下方において、該クランク軸に取着された駆動
   歯車を介して回転せしめられる第１のバランサウェイト
   の大きさ及び方向を、その遠心力のシリンダ軸線方向或
   分が前記機関の往復動慣性力と釣合うようにし、別に前
   記クランク軸に対し、前記第１バランサウェイトと反対
   位置において、前記駆動歯車を介して回転せしめられる
   第２及び第３のバランサウェイトの大きさ及び方向を、
   夫々のバランサウェイトの遠心力の前記シリンダ軸線方
   向威分が互いに釣合い、かつそれらのシリンダ軸線直角
   方向或分の合力が前記第１バランサウェイトの遠心力の
   該シリンダ軸線直角方向戒分と釣合うようにすると共に
   、前記第１、第２及び第３のバランサウェイトにより前
   記機関のトルク変動に伴なうローリングモーメントを消
   去する方向の不釣合偶力を生ゼしぬたことを特徴とする
   内燃機関のバランサー装置。