JPS60172748A - 多気筒往復動機関における2軸バランサ−装置 - Google Patents

多気筒往復動機関における2軸バランサ−装置

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JPS60172748A
JPS60172748A JP2784684A JP2784684A JPS60172748A JP S60172748 A JPS60172748 A JP S60172748A JP 2784684 A JP2784684 A JP 2784684A JP 2784684 A JP2784684 A JP 2784684A JP S60172748 A JPS60172748 A JP S60172748A
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JP
Japan
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balancer
couple
gear
primary
phase difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP2784684A
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English (en)
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Toru Yonezawa
徹 米沢
Hiroshi Karita
苅田 広
Minoru Okubo
稔 大久保
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Publication date
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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
    • F02B67/00Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本件発明は多気筒往復動機関における2軸バランサー装
置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
換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
る慣性力と慣性偶力により大きな振動が発生するのであ
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2軸上に設けて、
慣性力のピストン軸方向の成分及びピストン軸と直角方
向の成分゛をバランスさせているのである。
本件発明においてはそれだけではなく、慣性偶力につい
てもバランスすべく構成したものである。
(ロ)従来技術 同一出願人の出願として、特願昭58−213032号
があり、同様に2軸より成るバランサー軸の駆動に楕円
ギヤ、又は偏心ギヤ等の角速度、角加速度がクランク軸
に対して変化する非等速運動を行なう回転系を介装した
ものである。
この従来の場合には、このバランサー軸の非等速運動に
より発生する慣性力により、往復運動部の慣性力の高次
成分とバランスをとるように構成したのである。
(ハ)発明の目的 本件発明はこの従来技術により、慣性力の高次成分をバ
ランスさせた上で、更にクランク軸の位置と、楕円ギヤ
の初期噛み合い位置の位相を工夫することにより、往復
運動部で発生する慣性偶力に対しても最適な釣り合いを
得るように構成したものである。
即ち、楕円ギヤ又は偏心ギヤの初期噛み合い位置の位相
により、バランサーで発生する力の一次、二次成分の位
相が変更できるのである。これを利用して、多気筒機関
例えば3気筒機関の2軸バランサーに応用して、偶力低
減に多大な効果を得たのである。
(ニ)発明の構成 本件発明の目的は以上の如くであり、次に本件発明の詳
細な説明すると。
第1図は本件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図は楕円ギヤを偏心
ギヤに変更した場合の全体の概略図、第4図はバランサ
ー軸に対するバランサーの配置を示す図面、第5図は楕
円ギヤ4・5の噛合状態を示す図面、第6図より第13
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14図は、3気筒2
軸バランサーによる慣性偶力の釣り合いを示す図面であ
る。
構成の概略をまず説明すると。
本発明はバランサーの駆動に楕円ギ必又は、偏心ギヤを
用いることによりバランサー軸の角速度、角加速度がク
ランク角に対して変化し、慣性偶力の一次成分のみなら
ず、高次成分に対しても釣り合いを得るのである。
第1図にて示す如く、クランク軸側楕円ギヤの回転中心
をO、バランサー便jの楕円ギヤの回転中心を01、両
楕円ギヤの噛合点を02とすると、0−02が最大で、
02−01が最小となる時の第1気筒のクランク位置を
、ピストン軸線に対して角度ψだけ傾けたものである。
この角度ψを概ね、往復動部により発生ずる慣性偶力の
一次成分と二次成分の位相差とほぼ等しくするごとによ
り、本バランサーにおいて発生ずる慣性偶力の一次成分
と二次成分の位相差が前記慣性偶力の位相差と略等しく
なるのである。
又、この時の第1図に示すバランスウェイト9・10の
回転角θを変えることにより発生する慣性偶力の一次成
分の位相と、バランサーにより発生ずる一次成分偶力の
位置とが第14図に示す如(、丁度打消し合う如(概ね
一致させることができるのである。
例としζ、3気筒機関の慣性偶力は一次成分と二次成分
の間に、第15図の如り60°の位相差があるので、本
発明のψの値を60’ とすると、第16図の如く、バ
ランサーにより発生する偶力の一次成分、二次成分には
同等の位相差を設レノられるのである。
又第4図に示す如く2軸バランサーには、それぞれのハ
ランザー軸毎に、180°の位相差を持つバランサーを
設けており、合計4個のバランスウェイトとなり、これ
により3気筒全体のバランスをとっているのである。
そして、本発明の如く構成することによりバランス後の
慣性偶力はバランサーなしの場合に比較し、約5%とな
り振動低減に大きな効果があるのである。
次に実施例の図面に基づいて、具体的に説明すると。
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。−ゝス、トン1はピストン
ピン14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。
クランクシャツ1−3の一端には、クランクシャフト3
の回転変動を失くし、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、クランクシャフト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15は楕円ギヤ4・50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上にバラ
ンサーギヤ7と噛合している。更にバランサーギヤ7は
もう一本のバラン号−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一歯数の楕円ギヤ
4・5と、同一歯数の円形ギヤ6・7・8を噛合してい
るので、同じように一回転するのである。バランサーギ
ヤ軸12に第4図の如<180゜の位相差を設りて、2
11mのバランサー9a・9bが固設されている。同じ
くバラン号−ギャ軸II上にも180°の位相差を設け
て、2個のバランサー10a・10bが設けられている
そして、第1気筒のクランク位置角度ψを、ピストン軸
線Pに対して設定し、この角度ψを慣性力の一次成分と
、二次成分の位相差とほぼ等しくしている。例として3
気筒の場合にはψは概ね60”となる。そして、このク
ランク軸が角度ψの時のバランサー9a・10aの回転
角θを、慣性偶力の一次成分の位相と、バランサーによ
り発生する慣性偶力の一次成分の位相とが概ね等しくな
るように設置している。
第3図は、第1図第2図の楕円ギヤを偏心ギヤに置き換
えたものである。
第6図より第13図には、クランク軸3が約45゜づつ
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が回転してゆく状態を示している。
第6薗の状態からクランク軸が約45 回転すると、バ
ランサー軸につながるアイドルギヤ軸15は45°以上
の回転を行なう。それから徐々にクランクじく3の約4
5°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図の楕円ギヤが逆向きになる近辺におい
て、アイドルギヤ軸の回転はクランク軸3の回転角的4
5°に対し、45°以下となる。又、そこから徐々にク
ランク軸3の回転に対して、アイドルギヤ軸の回転が速
くなって、ピストン第13図から第6図に戻る段階では
又、クランク軸の約45°の回転に対し、アイドルギヤ
軸は45°以上回転を行なうのである。
(ホ)発明の作用 以上の如く本件発明は、クランク軸と、バランサーギヤ
軸の間に楕円ギヤや偏心ギヤの如く非等速回転系を介装
し、該非等速回転系の最高角速度、最高角加速度の位置
を、ピストン軸に対して角度ψだけずらし、このψの値
を往復動部における慣性偶力の一次成分二次成分の位相
差とし、この角度ψの位置におけるバランサー角度θを
調整して、慣性偶力の一次成分の位相と、バランサーに
より発生ずる一次成分偶力の位相が楯ね一致すべく構成
したので、慣性力の一次、二次高次成分と共に慣性偶力
の一次、二次成分もバランスさせることができるのであ
る。
(へ)発明の効果 以上の如く本件発明は、多気筒往復動機関において、2
軸より成るバランサー軸の駆動系統中に、楕円歯車連を
介装し、クランク軸側楕円ギヤの回転中心O、バランサ
ー軸側の楕円ギヤの回転中心O1、両楕円ギヤの噛合点
02とすると、0−02が最大、0L−02が最小とな
る点のクランク軸の位置を、上死点時のクランク位置に
対して角度ψの位置と、角度ψの位置を概ね、ピストン
・コネクティングロッド等の往復運動部で発生する慣性
偶力の一次成分と二次成分の位相差と等しくシ、又、こ
の時のバランスウェイトの回転角θは、往復運動部によ
り発生する慣性偶力の一次成分と、バランサーにより発
生する慣性偶力が一次成分の位相とが概ね等しくなるよ
うにしたので、第14図品如く、慣性偶力の二次成分ま
ソ・り良ど除去され、バランサーなしに比べ、約95%
の低減がおこなわれており、振動低減に大きな効果があ
るのである。
第14図は、コネクティングロッド長L1に対するクラ
ンク半径L2の比Ll/L2=3.4であり、楕円ギヤ
4・5の離心率はε=0.07の場合である。この場合
の角度ψを、慣性偶力の位相差と等しくすることにより
、第15図に示す往復動部から発生する慣性偶力の一次
、二次成分の位相差と、第16図のバランサーから発生
ずる位相差を等しくすることができ、バランサー回転角
θを、バランサーにより発生する偶力の一次成分の位相
と、往復動部の慣性偶力の位相と等しくすることにより
、バランスさせることができるのである。
又、慣性力の一次成分、′二次成分、高次成分について
も、バランサーが非等速回転をし、角速度、角加速度を
変化させることにより、高次成分までバランスさせるこ
とができたのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本件発明の一実施例を示ず往復動機関の全体の
概略図、第2図はその側面図、第3図は楕円ギヤを偏心
ギヤに変更した場合の全体の概略図、第4図はバランサ
ー軸に対するバランサーの配置を示す図面、第5図は楕
円ギヤ4・5の噛合状態を示す図面、第6図より第13
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14図は3気筒2軸
バランサーによる慣性偶力の釣り合いを示す図面である
。 第15図はバランサーなしの時の慣性偶力の次数解析結
果を示す表、第16図はバランサーにより発生した慣性
偶力の次数解析結果の表である。 1・・・ピストン 2・・・コネクティングロッド 3・・・クランク軸 4・5・・・楕円ギヤ 4・5・・・偏心ギヤ 6・・・アイドルギヤ 7・8・・・バランサーギヤ 9a ・9b ・10a ・10b −バランサー11
・12・・・バランサーギヤ軸 15・・・アイドルギヤ軸 P・・・ピストン軸線 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 −部 第3図 第4図 手続ネIIi正書(方式) 昭和59年 6月27日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 昭和59年 特 許 願 第27846号2、発明の名
称 多気筒往復動機関における2軸ハランザー装置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号長堀八千代
ビル 昭和59年5月9日(発送日も昭和59年5月29日)
6、補正の対象 7、補正の内容 (11明細書第11頁第3行目の「第15図」を「次表
1」に訂正致します。 (2)明細書第11頁第4行目の1第16図」を1次表
2」に訂正致しまず。 (3)明細書第11頁第9行目と第10行目の間に下記
の表を挿入致しまず。 [表1 表2 (4)明細書第12頁第2行目の「3気筒2軸」を「3
気筒2軸楕円ギヤ」と補正致します。 (5)明細書第12頁第4行目より第6行目の[第15
図は・・・・・・表である。」を削除致します。 (6)図面第15図・第16図を削除致しまず。 (7)図面第14図を別紙のとおり補正致します。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 多気筒往復動機関において、z軸より成るバラ
    ンサー軸の駆動系統中に楕円歯車達を介装し、クランク
    軸側楕円ギヤの回転中心0、バランサー軸側の楕円ギヤ
    の回転中心01、両楕円ギヤの噛合点02とすると、0
    −02が最大、01−02が最小となる時のクランク軸
    の位置を上死点時のクランク位置に対して角度ψの位置
    とし、角度ψΦ値を概ねピストン・コネクティングロッ
    ド等の往復運動部で発生する慣性偶力の一次成分と、二
    次成分の位相差と略等しくし、又、この時のバランスウ
    ェイトの回転角θは往復運動部により発生する慣性偶力
    の一次成分と、バランサーにより発生する慣性偶力の一
    次成分の位相とが概ね等しくなるようにしたことを特徴
    とする多気筒機関往復動機関における2軸バランサー装
    置。
  2. (2) 特許請求の範囲第1項記載の楕円ギヤを偏心ギ
    ヤにて構成したことを特徴とする多気筒往復動機関にお
    ける2軸バランサー装置。
JP2784684A 1984-02-15 1984-02-15 多気筒往復動機関における2軸バランサ−装置 Pending JPS60172748A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010144857A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関におけるバランス装置
FR2971571A1 (fr) * 2011-02-15 2012-08-17 Renault Sas Moteur a combustion interne equipe d'arbres d'equilibrage et procede de pilotage d'un tel moteur
JP2013520612A (ja) * 2010-02-25 2013-06-06 ヨンヒ イ クランク構造の動力伝達装置

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US8783222B2 (en) 2011-02-15 2014-07-22 Renault S.A.S. Apparatus and method of control of balance shafts in an engine

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