JPS60109636A - 往復動機関におけるバランサ−装置 - Google Patents

往復動機関におけるバランサ−装置

Info

Publication number
JPS60109636A
JPS60109636A JP21462283A JP21462283A JPS60109636A JP S60109636 A JPS60109636 A JP S60109636A JP 21462283 A JP21462283 A JP 21462283A JP 21462283 A JP21462283 A JP 21462283A JP S60109636 A JPS60109636 A JP S60109636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
balancer
gear
shaft
elliptical
piston
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
Application number
JP21462283A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Yonezawa
徹 米沢
Hiroshi Karita
苅田 広
Minoru Okubo
稔 大久保
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.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co 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 Yanmar Diesel Engine Co Ltd filed Critical Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Priority to JP21462283A priority Critical patent/JPS60109636A/ja
Publication of JPS60109636A publication Critical patent/JPS60109636A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本件発明は、往復動機関におけるバランサー機構に関す
るものである。
一般にピストンの往復動をクランク軸にて回転運動に代
える往復動機関においては、ピストン、コネクティング
ロッド、クランク軸等の往復動部の移動により発生する
慣性力により大きな振動が発生ずるのである。
この慣性力に対して釣り合いをとるべく往復運動部の動
きと逆方向に動くバランサーをバランス軸上に設けて慣
性力と釣り合いをとるべく構成されていたのである。
本発明は、バランサーの駆動に楕円ギヤを用いるーごと
により、バランサーを固定したバランサー軸の角速度、
角加速度を故意にクランク軸の回転角に対し変化させ、
従来の円ギヤにより駆動されていたバランサー装置では
とれなかった慣性力の高次成分の力に対しても釣り合い
を得て極度に振動の少ない往復動機関を得たものである
(ロ)従来技術 従来の往復動機関におけるバランサー機構としては、バ
ランサーの装着されたバランサー軸の駆動系統において
、クランク軸とバランサー軸の間に普通の円ギヤが用い
られていたのである。
故に、クランク軸の変動回転に合わせてバランサーも同
一回転をしていたのでピストン・クランり回転機構の慣
性力の一次及び二次慣性力のみしか釣り合わすことがで
きず、残った高次成分により振動が発生していたのであ
る。
又、従来の類似技術としては、クランク軸とバランサー
軸の間のバランサー軸駆動系統内に楕円ギヤや偏心ギヤ
を用いて、ピストン・クランク回転機構における回転変
動を消去しようとする技術は公知であったのである。
しかし、この類似技術は、その目的がピストン・クラン
ク回転機構における回転変動の除去であり、その為の機
構としてバランサーを設けたバランサー軸の回転が一定
の角速度の回転となり、定速で回転するように楕円ギヤ
や偏心ギヤを用いていたのである。故に、楕円ギヤや偏
心ギヤの配置は、クランク軸の変速回転をバランサー軸
の定速回転に変えるように噛合させていたのである。
(ハ)発明の目的 これに対し本件発明の場合は、逆にバランサー軸の角速
度、角加速度を更にクランク軸の角速度に対して変動さ
せ、回転速度を増加させ、バランサーの慣性力にも高次
成分を持たせることによりピストン・クランク機構の慣
性力高次成分に対して釣り合わせたものである。
即ち、ピストン・クランク機構の慣性力が最も大きくな
る上死点において、角速度、角加速度が最も大となるよ
うに楕円ギヤの噛合配置を行うことにより、バランサー
軸の回転変動を大きくしてピストン・クランク機構の慣
性力の高次成分に釣り合うバランサーの慣性力の高次成
分を発生させたものである。
(ニ)発明の詳細な説明 本件発明の目的は、以」二の如くであり、添付の図面に
示した実施例の構成に基づいて、本件発明の詳細な構成
を説明すると。
第1図は、この発明の一実施例を示す往復動機関の全体
の概略図。第2図は、その側面図。第3図は楕円ギヤ4
・5の噛合状態を示す図面。第4図、第5図、第6図、
第7図、第8図、第9図、第10図、第11図は楕円ギ
ヤのうちクランク軸側楕円ギヤ4が略45°づつ回転し
た状態の連続図面。
第12図はバランサー装置のない場合の慣性力a、従来
のバランサー装置を設けた場合の釣り合い後の残存慣性
力、本発明のバランサーにより釣り合った後の残存慣性
力のグラフ。第13図、第14図は、楕円ギヤ自体の静
バランスをとるために長径方向に空隙を設け、短径方向
にウェイトを設けたものの平面図と側面断面図である。
第1図、第2図において、内燃機関等のシリンダー内を
ピストン1が往復動する。ピストン1はピストンピン1
4を介してコネクティングロッド2に連結される。コネ
クティングロッド2はクランクシャフト3に軸受を介し
て枢結されている。
クランクシャフト3の一端には、クランクシャフト3の
回転変動をなくし、慣性回転力を与えるフライホイール
13が固設されている。又、クランクシャツl−3の他
端には本件発明の要部である楕円ギヤ4が設けられてい
る。楕円ギヤ4はアイドルギヤ軸15の楕円ギヤ5と常
時噛合している。アイドルギヤ軸15は楕円ギヤ4・5
の組合せにより変動回転をし、アイドルギヤ6がバラン
サー軸12上のバランサーギヤ7と噛合している。更に
バランサーギヤ7はもう一本のバランサー軸11上のバ
ランサーギヤ8と直接噛合している。故に、バランサー
ギヤ7と8は逆方向に回転するのである。
また、クランク軸とバランサー軸は同じ時間で一回転す
るのである。バランサーギヤ7にバランサー9が固設さ
れ、バランサーギヤ8にバランサー10が固設されてい
る。このバランサー9・10はピストン1と丁度逆の位
置となるように配置されている。また、第1図に示す如
くクランク軸側楕円ギヤ4の回転中心を(0)、アイド
ルギヤ軸側の楕円ギヤ5の回転中心を(0’)、両楕円
ギヤ4・5の噛合点を(0”)とすると、ピストン・ク
ランク機構の慣性力が最も大きくなる上死点(TDC)
において(0−0”)が最大で、(O′ −〇“)が最
小となるに配置している。即ち、このピストンのTDC
の位置の状態がバランサー軸の角速度、角加速度が最大
となるのである。
楕円の焦点の位置に楕円ギヤの軸を配置している。
第3図は、楕円ギヤ4・5の拡大図であり、ピストン1
がTDCにある状態を示している。
第4図は、この第3図の2枚の楕円ギヤ4・5の噛合状
態を垂直線上に配置した図面である。
第4図のTDCの状態からクランク軸3が、約45°回
転するとバランサー軸11・12につながるアイドルギ
ヤ軸15は約90°の回転を行うのである。
それから徐々にクランク軸3の約45°の回転に対して
アイドルギヤ軸15の回転角は小さくなり、第8図のピ
ストン1が下死点に至る近辺において、アイドルギヤ軸
の回転はクランク軸3の回転角約45°に対し22°程
度となる。又そこから徐々にクランク軸の回転に対して
、アイドルギヤ軸の回転が速くなってピストンの上死点
の状態第4図に戻る。第11図から第4図の段階では又
、クランク軸の約45°の回転に対してアイドルギヤ軸
は約90゜の回転を行うのである。
第12図においては、バランサーのない場合のピストン
・クランク機構の慣性力がaで示されている。そして、
従来からの円形ギヤを用いたバランサー装置を用いて慣
性力aと釣り合わせて残った慣性力すが示されている。
しかし、従来のバランサー装置においては、未だ慣性力
すが残るのである。
更に、本件発明の如く、楕円ギヤによりアイドルギヤ軸
を回転させるバランサー装置を用いて、慣性力を打ち消
すと、バランサーの角速度、角加速度の変化がより大き
く発生するので、慣性力高次成分が生じ、これがピスト
ン・クランク機構の慣性力の高次成分と釣り合うのであ
る。これにより、本件発明のバランサー装置を設けると
、第12図のCの残存慣性力となり、殆どピストン・ク
ランク機構の慣性力が消えてしまい、慣性力に基づく振
動がゼロに近くなるのである。即ち、バランサーなしの
場合に比較して約96%の慣性力が低減され、又、従来
の円形ギヤ駆動のバランサー装置に比較して約87%の
慣性力の低減が図れるのである。この慣性力の低減によ
り、結果的に振動低減の効果が発揮されるのである。
以上のような全体的な構成において、ピストン1、コネ
クティングロッド・クランク軸に対して、どの程度の離
心率εの楕円ギヤを用いればよいかを決めることは難し
い、本件発明では離心率εの値を、ロンド長・クランク
半径比λより規定している。離心率εが決まれば楕円の
形状は決定される。次に楕円の大きさを決めればよいが
、これはクランク軸と、アイドルギヤ軸等の軸間距離が
決められれば、楕円ギヤの軸心は焦点位置としているの
で、必然的に楕円ギヤの形状と大きさが決められるので
ある。
本件発明では、ロンド長・クランク半径比λより次の式
により離心率εを規定している。
2−1 ×10・λ+2.176 XIOである。略この値の近
辺の離心率とすることにより、最適な振動打ち消し効果
と、スムースな回転を得ることができるのである。
例として計算すると、λ−2の時ε−0,109、λ=
4の時ε=0.060となる。
第13図、第14図においては、バランサーの駆動系統
に楕円ギヤ4・5を用いることにより、新たに偏心質量
が回転することとなり、これにより発生する慣性力が新
たな振動の原因となることが考えられるので、楕円ギヤ
4・5は偏心はしていても、重心は偏心しないように静
バランスをとった楕円ギヤ4・5が示されている。特に
、長径方向の重量を軽減するために楕円ギヤの肉厚部に
空隙5b・5cを設けている。又、この空隙5b・5C
により楕円ギヤ5の強度が弱化しないように、スポーク
5dを残している。又、短径方向においては長径方向に
空隙を設けるだけでは静バランスがとれないので、突部
5a・5aを両面に設けて、重量を増加させている。5
eは軸の嵌入孔である。突部を徐々に楔状としたり、段
階状としてもよいものである。
又、突部の代わりにウェイトを装着してもよいものであ
る。
(ポ)発明の作用 以上の如く本件発明は構成されており、ピストンlの上
死点、下死点間の往復動に伴って、クランク軸が回転す
るが、従来の場合にはハランサー軸及びバランサーは、
クランク軸の回転に伴って同じ角速度、角加速度で回転
していたのである。
故に、ピストン・クランク機構の慣性力のうち、−次成
分・二次成分は釣り合いをとることができていたのであ
る。しかし、それ以外の高次成分についてはこのように
クランク軸とバランサー軸が同じ回転をしてりてはとれ
なかったのである。本件発明においては、ピストン・ク
ランク機構の最も慣性力の大となる上死点近傍ではバラ
ンサー8・9が高角速度、高角加速度で回転するので、
バランサーにより高次成分の慣性力が発生するのである
。このバランサーの高次成分の慣性力とピストン・クラ
ンク機構の高次成分の慣性力とを釣り合わせたのである
。そして、より小さい慣性力しか発生しない下死点近傍
では角速度、角伽速度を小としたものである。
(へ)発明の効果 以上の如く本件発明は、ピストンの往復動にて、クラン
ク軸を回転させ、該クランク軸より、ギヤ連を介してバ
ランサー軸を回転させる往復動機関において、バランサ
ー軸駆動ギヤ連に、楕円ギヤ連を介装して、バランサー
の角速度を変動させ、楕円ギヤの離心率εをロッド長・
クランク半径比λに対して概むね、ε−−4,633X
IO・λ+1.029 XIO・λ−7.301 xl
O・λ+2.176 xlO−’としたので、従来の円
形ギヤ連を楕円ギヤ連に変えるだけで、より高度なバラ
ンサー装置を構成することができ、コスト的にも負担と
ならないのである。
又、楕円ギヤを用いることによりバランサー軸の回転を
更に変動させ、高次の慣性力を持たせ、ピストン・クラ
ンク機構の慣性力と釣り合わすことができたのである。
又、楕円ギヤを用いるとしても、その形状の決定は、試
行錯誤に頼らなければならないが、本件発明の如くロッ
ド長・クランク半径比λΦ値によりめることができる方
法を決定したので、簡単に楕円の形状を決定でき、後は
、焦点の位置に楕円ギヤの軸が位置するので、軸間距離
が決まれば楕円ギヤが決定されるのである。
これにより、楕円ギヤは円滑に回転し、かつ、振動は最
高度にとり除くことができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す往復動機関の全体の
概略図。第2図は、その側面図。第3図は楕円ギヤ4・
5の噛合状態を示す図面。第4図第5図、第6図、第7
図、第8図、第9図、第10図、第11図は楕円ギヤの
うちクランク軸側楕円ギヤ4が略45°づつ回転した状
態の連続図面。第12図はバランサー装置のない場合の
慣性力a、従来のバランサー装置を設けた場合の釣り合
い後の残存慣性力す2本発明のバランサーにより釣り合
った後の残存慣性力のグラフ。第13図は、楕円ギヤ自
体の静バランスをとるために空隙及びウェイトを設けた
ものの平面図。第14図は、同じく第13図のPl、P
2、P3線断面図である。 1・・・ピストン 2・・・コネクティングロッド 3・・・クランク軸 4・・・クランク軸側楕円ギヤ 5・・・バランサー側楕円ギヤ 9・−10・・・バランサー 11・12・・・バランサー軸 ε・・・楕円の離心率 λ・・・ロッド長・クランク半径比 出願人 ヤンマーディーゼル株式会社 代理人 弁理士 矢 野 寿一部 手続補正書(自発ン 昭和58年特許願 願第214622号2、発明の名称
 往復WI機関におけるバランサー装置3 補正をする
者 事件との関係 出願人 代表者山岡淳男 4、 代 理 人 〒542 5、補正命令の日付 別紙 8、補正の内容 (1) 明細書第3頁第19行目より、第20行目の「
角加速度を更にクランク軸の角速度に対して変動させ、
回転速度を増加させ」を「角加速度を更にクランク軸の
角位置に対して変動させ、回転速度を増減させ」と補正
致し?:′f。 (2)明細書第4頁第5行目の[角速度、角加速度」全
「角速度」と補正致し1丁。 (3)明細書第6頁第18行目の「角速度、角加速度」
を「角速度」と補正致し1丁。 (4)明細書第7頁第7行目「ギヤlll1n o、s
は約90」を「ギヤ@Q5)は45以上」と補正致しま
す。 と補正致します。 (6)明細書第7頁第16行目の「アイドルギヤ正致し
ます。 (7)明細書第8頁第8行目の「速度の変化がよ(1) り大きく」を「速度の変化が」と補正致し捷す。 (8)明細書第9頁第18行目の「ε=0.109Jを
「概むねε=0.109Jと補正致します。 (9)明細書第9頁第19行目の[ε=0.060J全
「概むねε=0.0.60Jと補正致します。 GO明細書第11頁第2行目の「角速度、角加速歴」ヲ
「角速度」と補正致します。 0υ 明細書第11頁第4行目の「−次成分、二次成分
」全1−次成分」と補正致します。 θカ 明細書第11頁第10行目の「高角速度、高角加
速度」ヲ「高角速度」と補正致し1′i。 (13明細書第11頁第15行目の「角速度、角加速度
」ヲ「角速度」と補正致し甘子。 以上 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年 特 *@ 第214622号2、発明の名
称 往復動機関におけるバランサー装置 3、補正をする者 事件との関係 出願人 住 所 大阪市北区茶屋町一番三二号 名 称 ヤンマーディーゼル株式会社 代表者山岡淳男 4、代理人 住 所 大阪市南区南船場1丁目11番9号5、補正の
対象 6、補正の内容 (1)明細書第4頁第5行目の「上死点において」を「
上死点近傍において」と補正致します。 (2)明細書第6頁第15行目より第16行目の「上死
点(TDC)において」を「上死点(TDC)近傍にお
いて」と補正致します。 (3)明細書第6頁第18行目のrTDcの位置」をr
TDCの位置近傍」と補正致します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ピストンの往復動にて、クランク軸を回転させ、該クラ
    ンク軸よりギヤ連を介して、バランサー軸を回転させる
    往復動機関において、バランサー軸駆動ギヤ連に、楕円
    ギヤ連を介装して、バランサーの角速度を、変動させ、
    楕円ギヤの離心率εを、ロッド長・クランク半径比λに
    対して概むね、2 ×10・λ+2.176 XIOとしたことを特徴とす
    る往復動機関におけるバランサー装置。
JP21462283A 1983-11-14 1983-11-14 往復動機関におけるバランサ−装置 Pending JPS60109636A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21462283A JPS60109636A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 往復動機関におけるバランサ−装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21462283A JPS60109636A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 往復動機関におけるバランサ−装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60109636A true JPS60109636A (ja) 1985-06-15

Family

ID=16658774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21462283A Pending JPS60109636A (ja) 1983-11-14 1983-11-14 往復動機関におけるバランサ−装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60109636A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090217903A1 (en) * 2005-05-31 2009-09-03 Ccpit Patent And Trademark Law Office Rotary internal combustion engine
US7827956B2 (en) 2003-02-13 2010-11-09 Vishvas Ambardekar Revolving piston internal combustion engine
DE102010009397A1 (de) 2010-02-26 2011-09-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Massenausgleichsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
CN103104656A (zh) * 2011-11-11 2013-05-15 上海汽车集团股份有限公司 曲轴减震器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7827956B2 (en) 2003-02-13 2010-11-09 Vishvas Ambardekar Revolving piston internal combustion engine
US20090217903A1 (en) * 2005-05-31 2009-09-03 Ccpit Patent And Trademark Law Office Rotary internal combustion engine
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
CN103104656A (zh) * 2011-11-11 2013-05-15 上海汽车集团股份有限公司 曲轴减震器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4414934A (en) Reciprocating piston-type internal combustion engine with improved balancing system
US4440123A (en) Half speed balancer
US4683849A (en) Reciprocating multicylinder vee machines with secondary counterbalancers
US4300493A (en) Engine balancer for a four cylinder in-line internal combustion engine
JPH0743776U (ja) 内燃機関の振動消去装置
US4936268A (en) Balancers for multicylinder reciprocating internal combustion engines or compressors
JPS60109636A (ja) 往復動機関におけるバランサ−装置
JPH0319417B2 (ja)
JPS60172748A (ja) 多気筒往復動機関における2軸バランサ−装置
JPH0110512Y2 (ja)
JPS60109639A (ja) 往復動機関におけるバランサ−装置
JPH0118914Y2 (ja)
JPS60172747A (ja) 往復動機関における一軸バランサ−装置
JPH04307145A (ja) 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置
JPS60109638A (ja) 往復動機関におけるバランサ−装置
JPH0774661B2 (ja) V形8気筒機関のバランサ−装置
JPS60104829A (ja) 往復動機関におけるバランサ−装置
JPS597643Y2 (ja) 往復動機関の二次バランサ
JPS6123956Y2 (ja)
JP2018071587A (ja) バランスシャフト
JPS604384B2 (ja) 2次バランサ装置付直列4気筒エンジン
JPS6098241A (ja) ピストンクランク機構のバランス装置
JPS60109637A (ja) 往復動機関におけるバランサ−装置
JPS596274Y2 (ja) 内燃機関のバランサ−装置
JPH11117997A (ja) バランスシャフト装置