JPS6053244A - 釣合取り手段を有する機械 - 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】 本発明は、回転自在の軸と、軸回転方向に回転する偏心
−次回転子釣合偶力および軸回転方向と逆の方向に回転
する偏心二次回転不（５）　ハＡ 釣合偶力とを含む機械的な不釣合いを生じさせる機構と
を包含し、両不釣合偶力が第１の長手平面に位置する小
モーメント軸線とこの第１長手平面に対して直角の第２
の長手平面に位置する大モーメント軸線とを有し、さら
に、機械のための釣合取り手段を包含する機械のような
、振動バランサを備えた内燃機関その他の機械に関し、
このような機械自体は公知である（例えば米国特許第３
５１１１１０号）。

各偏心体にオフセリトンたクランクピンを有し、一様な
点火間隔を与える９０度■６型４ストローク・サイクル
内す然ピストンエンジンの動作では、ピストン・クラン
ク機構の運動がクランク軸回転方向に回転する偏心−次
回転子釣合偶力とクランク軸回転方向とは逆の方向に回
転する偏心二次回転不釣合偶力を含む機械的な不平衡を
生じさせる。これらの不釣合偶力の回転力は周期的に変
動し、グラフで描けばほぼ楕円形となり、小モーメント
Ａ（６１ 軸線がシリンダ列間でそれらから等しく隔たった長子平
面（垂直方向の場合が多い）内に位置し、大モーメント
軸線がシリンダ列間の長子平面に対して直角に（普通は
水平方向）に延びている。

これら回転偶力を完全に釣合わせるには、４組の長手方
向に隔たった釣合おもり、２組はクランク軸速度で互い
に反対方向に回転し、残りの２組がクランク軸速度の２
倍の速度で互いに反対方向に回転する釣合おもりを必要
とする。慣例的な一実務によれば、クランク軸に釣合お
もりを取付けることによって一次不釣合いのかなりの部
分を容易に相殺することができる。しかしながら、−次
子釣合いの残りの部分と二次不釣合いを相殺するには、
余分な釣合取り機構を加えねばならず、これはエンジン
構造の複雑さを増し、コストも高める。したがって、多
くの用途では、残シの一次、二次不釣合を相殺せず、代
シに、それを弾性のあるエンジン取付システムで吸収し
ている。このシステムはエンジンを装着した乗り物フレ
ームその他の構造体にエンジン振動が伝わるのを減じる
。

本発明は、クランク軸釣合おもりと連動して９０度ｖ６
型エンジンその他類似した機械の全楕円形−次不釣合偶
力、さらには、楕円形二次不釣合偶力の主要部分を釣合
わせる、ただ１組のほぼ整合した釣合軸を有するコンパ
クトなバランサをイ！Ｉることを目的とする。

この目的のために、本発明による９０度ｖ６型エンジン
その他の機械はその機械のだめの釣合取り手段が軸と一
緒に回転できる軸釣合おもりと、機械に取付けてあって
軸の速度と同じ速度であるが軸の回転方向とは逆の方向
に回転駆動される別体のバランサ手段との組合わせを包
含し、軸釣合おもりの寸法、位置が一次回転不釣合偶力
の一部を相殺するように選んであり、前記別体のバラン
サ手段が一対のオルダム・カップラ・バランサを包含し
、各オルダム・カップラ・バランサが一対の端部材を有
し、これらの端部材がカップラ部材によって相互に連結
してあシかつ同一の従動速度で平行に隔たった軸線上で
一緒に回転するようになっておシ、それによって、各カ
ップラ部材がそれの連結した端部材の軸線を通る経路を
従動速度の２倍の速度でたどシ、オルダム・カップラ・
バランサが機械の長手方向に隔たっており、それらの回
転軸線が軸に対して平行であり、また、各バランサの端
部材の少なくとも１つと組合わせてあってそれと一緒に
回転する偏心釣合おもりを有し、これらの釣合おもシが
機械の一次回転不釣合偶力の一部を相殺するように選定
、位置決めしてあシ、カップラ部材が適切な質量を有し
、機械の二次回転不釣合偶力の一部を相殺するように選
定した経路をたどるようになっていることを特徴とする
機械。

したがって、本発明は９０度ｖ６型エンジン等の偏心−
次不釣合偶力および偏心二次不釣合偶力の大きな部分を
相殺する比較的単純でコンパクトな釣合取り手段を利用
する。この釣合取り手段は簡略化した釣合おもり駆動支
持構造を包含１〜、これをエンジンのオイルパン内に装
着して協働するクランク軸釣合おも）の釣合取り効果を
追加することができる。

本発明の特殊な実施例では、この付加的な釣合取り構造
は一対の長手方向に隔たったオルダム・カップラ・バラ
ンサと協働する。これらのバランサは駆動軸によって相
互に連結してあシ、−次釣合おもりが連結してあり、こ
れらの釣合おもりはクランク軸の回転方向とは逆の方向
にクランク軸速度で駆動される。

−次釣合おもりはエンジン・クランク軸にあるおもりと
組合っていて一次不釣合偶力を相殺する。オルダム・カ
ップラ・バランサは軌道を描くカップラ部材を包含し、
これらのカップラ部材は二次不釣合偶力の大きな部分を
相殺し、小さな二次的な不平衡をそのままにするように
作動する。この二次的な不平衡はエンジン取付システム
において吸収されるように配置することができる。

本発明で採用したオルダム・カップラ・バランサの一般
的な動作は、米国特許第 ４、４４０．１２３号に（別の形態のエンジン釣合わせ
機構に関連して）より充分に開示されておシ、公知であ
る。

本発明によれば、オルダム・カップラ・バランサは一次
、二次釣合取り手段をただ１つの装置として組合わ゛せ
るように用いられる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について
説明する。

図面を参照して、符号１０は自動車で使用する形式の９
０度Ｖ字形６シリンダ等間隔点火４ストローク・サイク
ルの内燃機関（本書では単にエンジンということもある
）を全体的に示している。

エンジン１０はシリンダ・ブロック１を包含し、このシ
リンダ・ブロックはオイルパン１４で閉鎖した開放底１
２を有し、クランク室兼オイル溜めの空所１５を構成し
ている。

（１１） 空所１５の上部内では、クランク軸１６がシリンダ・ブ
ロックの横壁（隔壁）１８〜２０に対して主軸受キャッ
プ２３〜２６によって回転自在に支持されている。

シリンダ・ブロックは、さらに、２つのＶ字装置のシリ
ンダ・バンク（ｃｙｌ　１ｎｄａ　ｂａｎｋｓ）２８．
２９を包含し、各シリンダ列はそれぞれ３つの整列した
シリンダ３０を有する。２つのバンクのシリンダはやや
長手方向に相殺したほぼ対向する対として配置してあり
、クランク軸回転軸線３２のまわりに９０度の傾斜角度
で角度的にもオフセットしている。

各シリンダ３０内には、ピストン３３が往復動自在に配
置してあり、このピストンは連接棒３４によってクラン
ク軸１６に連結しである。この目的のために、クランク
軸には３つの偏心体３６〜３８が設けてあり、これらの
偏心体は軸受ジャーナル４０の間で長手方向に隔たって
おりかつクランク軸の軸線のまわりに１２０度の等間隔
で角度的に配置して（１２） ある。クランク軸偏心体は６つのクランク・ピン４１〜
４６を支持しており、各偏心体が長手方向に隣接しかつ
互いに３０度角度的に相殺したクランク・ピンを２つず
つ支持している。もつと詳しく言えば、クランク・ピン
４１．４２が偏心体３６によって支持され、この偏心体
の角度変位軸線４８からそれぞれ時計方向に１５度、反
時計方向に１５度ずつ変位させられている。同様にして
、クランク・ピン４３．４４は偏心体３７の変位軸線４
９に対して同様の要領で配置されておシ、クランク・ピ
ン４５．４６は偏心体３Ｂの変位軸線５０に対して同様
に配置されている。クランク・ピンおよび変位軸線の配
置は第２．６図に最も良く示しである。

周知のように、上記形式のエンジンでは、往復動するピ
ストンと回転するクランク軸偏心体とそれらに関連した
連接棒は遠心力および往復動力を発生し、これらの力が
組合わさって一次、二次回転不釣合偶力を形成し、これ
らがエンジンのクランク室やシリンダ・ブロックに作用
する。第７図は上記エンジンに生じる不釣合偶力の形を
グラフで示しておシ、これは水平長ｑ＋＋＋と垂直短軸
を有し、クランク軸回転方向（図示例では時計方向）に
回転する楕円形の一次回転偶力を含む。二次不釣合偶力
も水平の長軸を有する楕円形であるが、その回転方向は
反時計方向であり、クランク軸回転方向に対して逆の方
向で、クランク軸速度の２倍の回転速度である。

上記エンジンの合成−次、二次不釣合偶力を構成する不
釣合力、一般的には回転偶力は、特に、クランク軸ある
いは付加的な釣合取り軸（もしくは装置）またはこれら
両方によって支持される適尚な回転式釣合おもりをエン
ジンに設けることによって相殺あるいは釣合わされ得る
。上記エンジンの楕円形−次、二次偶力の両方を充分に
釣合わせるには、最低限、クランク軸釣合おもシブラス
クランク軸と逆の方向に回転する一次釣合軸に支えられ
る付加的なおもりおよび２倍のクランク軸速度で互いに
逆方向に回転する２つの付加的な二次釣合軸に支えられ
た二次釣合おもりを必要とする。このような釣合取り手
段は複雑であシ、コストも高いので、普通は、−次回転
子釣合偶力の、クランク軸に釣合おもシを取付けること
によって釣合わせることのできる部分のみを相殺してい
た。残りの不釣合いの一次偶力および全二次不釣合偶力
は、エンジンを装着する乗り物フレームまたは他のフレ
ームにエンジン振動が伝わるのを最小限に抑えるように
振動吸収エンジン取付部を設けることによって、できる
範囲で吸収している。

本発明は改良釣合数シ装置を提供するものであシ、比較
的少量コストおよび複雑さを増すだけで、上記エンジン
の一次回転不釣合偶力を完全に相殺あるいは釣合わせる
と共に、二次回転不釣合偶力の大きな部分を相殺するこ
とができる。これにより、はんの少し二次不釣合偶力が
残るだけであシ、釣合質量を適（１５） 切に選定することによって、１つまたはいくつかの平面
で作用させてエンジン取付手段内で大部分容易に吸収す
ることができる。これを行なうべく、本発明はクランク
軸上に釣合おもりとして作用する組合わせ釣合おもりを
設け、それと−緒に、別体のバランサ手段をシリンダ・
ブロックの底に取付け、エンジンクランク室兼オイル溜
め空所１５内でクランク軸下方に支持する。

本発明によるバランサの第１部分として、クランク＠１
６は釣合おもり５２〜５５を備える。これらの釣合おも
りは、それぞれ、前後のクランク軸偏心体３６．３８の
両側に普通の要領で装着してあり、エンジンの一次回転
不釣合偶力の作用方向に対して正反対の方向に偏心前後
質量が配置されるように配置しである。好ましい配置で
は、釣合おもりの質量は、−次回転不釣合偶カの垂直短
軸の値プラス長、短軸の不釣合力間の差の半分の値に等
しい相殺用偶力を発生するように選定され（１６） る。

残りの一次偶力および二次不釣合偶力の大部分全相殺す
べく、エンジンは、さらに、先に述べたような、全体的
に５７で示す別体のオルダム・カップラ・バランサを備
えている。

バランサ５７は支持フレーム５８を包含し、この支持フ
レームはクランク軸の４つのジャーナル４０のうちの３
つを支持している軸受キャップ２３．２４．２５の底に
ボルト５９で取付けである。バランサ・フレームの底で
は、長手方向に隔たったジャーナル軸受６１内に前後の
Ｕリンク組立体６６．６７および中心Ｕリンク、、ｆｌ
＋　８１が回転自在に支持されている。前後のＵリンク
組立体は共通軸線ＴＯ上で回転できる。この共通軸線７
０は、第２図でわかるように、クランク軸軸線を通シか
つ左右のシリンダ列に対して等間隔に延在する垂直平面
７１のやや右に変位している。中心Ｕリンク６８は軸線
７０と共に水平である長手軸線７２まわシに回転でき、
第２図で見て垂直の平面７１の左に同じ間隔で変位して
いる。

隣接端のところで、前後のＵリンク組立体および中心Ｕ
リンクには耳７８を有するＵリンク状の端部材７４〜７
７が組合わせてあシ、これらの耳は各端部材から平行に
対向した状態で外方に延びていて間にカップラ部材８゜
を保持している。各カップラ部材は側面８１を有する方
形端付きのブロックの形を持ち、これらの側面は対応し
た端部材の耳７８によって捕えられ、側方に摺動できる
ようになっている。各ブロック形カップラ部材８ｏの端
８２．８３は組合った端部材７４〜７７の対応する外端
と接近対向する状態で位置している。それと共に、組合
った端部材７４．７５．７６．７γはそれぞれ対応した
カップラ部材８０と協働して一対のオルダム継手を構成
している。これら対のオルダム継手は同一速度で共回転
（ｃｏｎｊｏｉｎｔ　ｒｏｔａｔｉｏｎ　）できるよう
に前後、中心Ｕリンク組立体を相互連結する。

回転中、カップラ部材８０は、バランサの一次駆動速度
で回転しながら、成る円形の経路８４をたどる。この経
路は垂直平面７１内に中心を持ち、相互連結されたＵリ
ンク組立体の軸線７０．７２を通る。この軌道運動はバ
ランサ組立体の一回転毎に２回生じ、カップラ部材８０
は二次釣合おもりとして作用することができる。この目
的のために、カップラ部材８０は青銅のような、良好な
軸受特性を有する比較的重い物質で作っであると好まし
い。

前後のＵリンク組立体は、さらに、互いに反対方向に延
びる前後の一次釣合おもり８５〜８８を備える。内側の
おも、！１）８６．８７は、便宜上、それぞれ前後の端
部材７４．７７と一体に形成しである。組合った外側お
もり８５．８８は端部材のジャーナル延長部に取外自在
に取付けてあり、ピン９０によって整合させである。前
方の釣合おもりは後方釣合おもりと逆の方向に角度的に
変位していて所（１９） 望の一次釣合偶力を与える。同様にして、オルダム継手
のカップラ部４Ｊ’　８０　Ｕそれらの軌道経路内に対
向して設置されており、それらの偏心軌道運動が所望の
大きさの二次釣合偶力を発生する。

種々のＵリンク、カップラ要素の支持面の潤滑は、種々
のＵリンク部利に設けたオイル溝９２および流路９４と
接続するオイル供給導管９１に」：って行なわれる。こ
れらの溝および流路はカップラ部利にある円錐形端付き
オイル流路９５と端８２．８３を横切って対応する端部
材の隣接耳７８まで延びる溝９６と接続している。

中心Ｕリンクの端部材７６に取付けた従動歯車９８がエ
ンジン・クランク軸に固定した同じ直径の駆動歯車９９
とかみ合っていて、クランク軸速度に等しい回転速度で
あるが、逆の方向にバランサを駆動する。

所望の釣合わせ特性を得るべく、前後のＵリンク組立体
」二の一次釣合おもりは、垂直平（２０） 面内のクランク軸釣合おもシによって生じる偶力に対向
し、水平平面内のクランク軸釣合おもりの偶力に加わる
成る偶力を形成するように位置決めされる。バランサ支
持の一次おもシ８５〜８８の質量は、−成年釣合偶力の
長、短軸線の値の差の半分に等しくなるように選定され
、その結果、バランサの互いに逆方向に回転するおもり
がクランク軸支持の釣合おもりと組合ってエンジンの一
次不釣合偶力を正確に釣合わせ、エンジンの外側に生じ
るいかなる効果をも完全に排除する。

二次不釣合偶力に関して、オルダム継手部材の質量およ
び軌道経路は、エンジンの二次不釣合偶力に対向し、こ
の不釣合いをできる範囲まで減じるように選定される。

残りの不釣合いは、カップラの質量を選択することによ
って垂直あるいは水平のいずれかの平面で作用するか、
筐たは、各平面で部分的に作用するかするように生じさ
せることができる。

好ましい実施例では、オルダム・カップラ（継手）部材
８０から均等な二次釣合いを与えて垂直平面内で作用す
る偏心二次不釣合偶力の短軸を正確に相殺し、水平平面
で作用する、長、短軸の差に等しい不釣合いを残すと有
利であると考えられる。これは、他に可能性のある方向
において作用する不釣合いよりも水平平面で作用する不
釣合いをエンジン取付システムでの方が吸収しやすいと
考えられるから行なわれる。

前述の説明かられかるように、本発明は、偏心−次回転
子釣合偶力を完全に釣合わせ、偏心二次回転不釣合偶力
をかなりにわたって釣合わせる。、、９０度ｖ６型等間
隔点火・４ストローク・サイクル内燃機関のための釣合
取り配置を利用する。これを達成するために、クランク
軸釣合おもりの組合わせと、ただ１列の長手方向につな
がった釣合要素を駆動するただ１つの駆動連結部を有す
る比較的単純なバランス配置とを使用し、これらの釣合
要素が一次釣合おもシと二次釣合要素の機能を組合わせ
、クランク軸回転方向と逆の方向に回転あるいは軌道運
動または両方を行なうオルダム・カップラの形をなす。

この配置により、クランク軸下方でオイルパン内の取付
けおよびエンジン潤滑系統から供給される潤滑油による
潤滑が可能となる。このようなバランサ配置を自動車搭
載のＶ６型エンジンに応用してテストしたところ、これ
に匹敵するＶ８型エンジンとさほど代らないと運転者が
思うレベルまで振動が減っていた。

要約すれば、上記の配置では、オルダム・カップラ・バ
ランサ５７が軸線方向に整合するカップラ部材８０を有
し、これらのカップラ部材が二次釣合おもシとして作用
し、同時に一次釣合おもり８５〜８８がクランク軸おも
り５２〜５５と組合って偏心−次偶力と偏心二次偶力の
大部分とを釣合わせるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバランサを備えた等間隔点火・４
ストローク・サイクルの９０度（２３） Ｖ６型エンジンの下部を示す断片縦断面図である。 第２図はほぼ第１図の２−２線で示す平面内で矢印方向
に児たエンジン・バランサの断片横断面図である。 第３図は第１図の３−３線で示す平面から後方に見た、
オルダム継手バランサの一部を通る横断面図である。 第４図は第１図の４−４線で示す平面から前方に見た、
同じオルダム継手バランサの横断面図である。 第５図は第３．４図に示すオルダム継手バランサの部分
を示す展開斜視図である。 第６図は第１図に示す等間隔点火９０度Ｖ６エンジンの
だめのクランクピンの配置を説明する図である。 第７図は第１図に示す等間隔点火９０度Ｖ６エンジンの
一次、二次回転不釣合偶力の楕円形を説明するグラフを
示す図である。 （２４） 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・機械、 １６・・・回転自在の軸、 ２８．２９・・・シリンダ・バンク、 ３３・・・ピストン、 ３４・・・連接棒、 ３３．３４・・・機械的な不釣合いを生じさせる機構、 ５２〜５７．８５〜８８・・・釣合取り手段、７１・・
・第１の長子平面、 ７４．８０．７５と７６．８０．７７・・・一対のオル
ダム・カップラ・バランサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　回転自在の軸と、軸回転方向に回転する偏心−次
   回転不釣合偶力および軸回転方向と逆の方向に回転する
   偏心二次回転不釣合偶力とを含む機械的な不釣合いを生
   じさせる機構とを包含１−１両不釣合偶力が第１の長子
   平面に位置する小モーメント軸線とこの第１長手平面に
   対して直角の第２の長手平面に位置する大モーメント軸
   線とを有し、さらに、機械のための釣合数シ手段を包含
   する機械において、前記機械のための釣合数シ手段が軸
   と一緒に回転できる軸釣合おもりと、前記機械に取付け
   てあって前記軸の速度と同じ速度であるが該軸の回転方
   向とは逆の方向に回転駆動される別体のバランサ手段と
   の組合わせを包含し、前記軸釣合おもりの寸法、位置が
   一次回転不釣合偶力の一部を相殺するように選んであシ
   、前記別体のバランサ手段が一対のオルダム・カップラ
   ・バランサを包含し、各オルダム・カップラ・バランサ
   が一対の端部材を有し、これらの端部材がカップラ部材
   によって相互に連結してありかつ同一の従動速度で平行
   に隔たった軸線上で一緒に回転するようになっており、
   それによって、各カップラ部材がそれの連結した端部材
   の軸線を通る経路を従動速度の２倍の速度でたどシ、オ
   ルダム・カップラ・バランサが前記機械の長手方向に隔
   たっており、それらの回転軸線が前記軸に対して平行で
   あり、また、各バランサの端部材の少なくとも１つと組
   合わせてあってそれと一緒に回転する偏心釣合おもりを
   有し、これらの釣合おもシが前記機械の一次回転不釣合
   偶力の一部を相殺するように選定、位置決めしてあり、
   前記カップラ部材が適切な質量を有し、前記機械の二次
   回転不釣合偶力の一部を相殺するように選定した経路を
   たどるようになっていることを特徴とする機械。 ２、特許請求の範囲第１項記載の機械であって、該機械
   が９０度Ｖ６型内燃機関の形態をしており、ピストンを
   備えるシリンダ・バンクを有し、これらのピストンが連
   接棒によって回転クランク軸の３つの長手方向に隔たっ
   た偏心体を有する二重オフセット・ピンに連結してあり
   、各偏心体のピンが３０度オフセットしており、内燃機
   関がシリンダ間に等しい点火間隔を与えるように時期調
   節してあり、ピストン・クランク機構が、クランク軸回
   転方向に回転する偏心−次回転子釣合偶力と、クランク
   軸回転方向に対して逆方向に回転する偏心二次回転不釣
   合偶力とを含む機械的な不釣合いを生じさせる機械にお
   いて、両不釣合偶力の小モーメント軸線が位置する第１
   長手量１面がシリンダ・バンク間でそれらに対して等間
   隔で位置しており、前記軸が内燃機関のクランク軸を包
   含し、該クランク軸の釣合おもりの寸法、位置が、第１
   長手平面の小モーメントに対して少なくとも大きさで等
   しい量だけ一次１回転不釣合偶力の一部を相殺するよう
   に選んであることを特徴とする機械。 ３、特許請求の範囲第２項記載の・９０度ｖ６型内燃機
   関において、前記クランク軸釣合おもりの寸法、位置が
   、第１長手平面の小モーメントプラス大小の一次不釣合
   偶力・モーメント間の差の半分に等しい大きさだけ一次
   回転不釣合偶力の一部を相殺し、端部利釣合おもりが、
   第２平面内の残りの一次不釣合偶力および第１平面内の
   余分な釣合取り偶力を相殺して一次偶力の完全な釣合状
   態を与えるように選定、位置決めしであることを特徴と
   する９０度ｖ６型内燃機関。 ４、特許請求の範囲第３項記載の９０度ｖ６型内燃機関
   において前記カップラ部材によって相殺された二次不釣
   合偶力の部分が、少なくとも、前記第１平面の小モーメ
   ントに等しい大きさとなっていることを特徴とする９０
   度ｖ６型内燃機関。 ５、特許請求の範囲第３項または第４項に記載の９０度
   Ｖ６型内燃機関において、前記カップラ部材によって釣
   合数シされない二次不釣合偶力の余分な部分が不釣合い
   のまま残っていることを特徴とする９０度ｖ６型内燃機
   関。 ６、特許請求の範囲第５項記載の９０度ｖ６型内燃機関
   において、前記カップラ部材によって相殺させられた二
   次不釣合偶力の部分が前記第１平面の小モーメントにほ
   ぼ等しい大きさとなっていることを特徴とする９０度ｖ
   ６型内燃機関。