JPS62101938A - Ｖ型エンジンの二次バランサ - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、Ｖ型エンジンの二次バランサに関する。

（従来の技術） 複数例えば６つのシリンダを列設した二組のシリンダ列
を所定のバンク角例えば６０度で組み合わせた６スロー
Ｖ型エンジンにおいて、エンジン回転時の上下方向の起
振力は、相対するバンクのシリンダ同士が打ち消し合う
ことにより相殺されるため零となる。また、左右方向の
起振力も同様に零となる。

（発明が解決しようとする問題点） クランクピンが各気筒毎に独立している型式のＶ型エン
ジンにおいては、前述したように、上下・左右の起振力
は零であるが、クランクシャフトの。

両端の軸受間の中央部を中心としたピッチングとヨーイ
ングが発生する。そして、ピッチングとヨーイングは、
その値が等しいので、クランクシャフトは、クランクシ
ャフト静止時における軸線を回転中心とし、且つクラン
クシャフトの中間部を中心とする対称形のみそ摺り運動
を行ないこれに起因する二次起振力が発生する。この二
次起振力は、クランクシャフトの回転方向と逆向きに移
動する円状の起振モーメントとしてエンジンを振動させ
る、という問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記二次起振力を防止するＶ型エンジンの二
次バランサの提供を目的としていて、クランクシャフト
と平行に配置されていて、軸方向において連続する前半
部のシリンダに対応する位置に設けられた第１カウンタ
ウェイトと、後半部のシリンダに対応する位置であって
、軸線を中心として上記第１カウンタウェイトと対称位
置に設けられた第２カウンタウェイトとを有するバラン
スシャフトと、このバランスシャフトを、上記クランク
シャフトの回転方向と逆方向に且つ上記クランクシャフ
トの二倍の速度で回転させる駆動手段とからなっている
。

（作　　用） エンジンが回転すると、バランスシャフトは、クランク
シャフトの回転方向と逆の向きに２倍の速度で回転駆動
される。このとき、第１．第２カウンタウェイトは、そ
れぞれ１８０度の位相をもって回転し、クランクシャフ
トに発生する円状の起振モーメントを打ち消す。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。

第１図において、６スローＶ型エンジン１は、１番、３
番、５番シリンダを列設した右バンク２と、２番、４番
、６番シリンダを列設した左バンク３とを６０度のバン
ク角で組み合わせたものである。各シリンダのピストン
は、それぞれ独立したクランクピン（図示せず）によっ
てクランクシャフト４に連結されている。右バンク２と
左バンク３のシリンダは、互いにオフセットされている
（第３図の符号ｄ参照）。シリンダブロック５には、シ
リンダヘッド６．７とロッカカバー８，９がそれぞれ固
定されている。右バンク２のシリンダ列の上位には、カ
ムシャフト１０が、左バンク３のシリンダ列の上位には
、カムシャフト１１がそれぞれ配設されていて、各カム
シャフトには、それぞれタイミングベルトスプロケット
１２．１３が固着されている。クランクシャフト４に固
定されているタイミングスプロケット１４と上記各スプ
ロケット１２゜１３との間には、タイミングベルト１５
が掛は回されている。タイミングベルト１５は、テンシ
ョナ１６゜図示されない補機駆動用ベルトプーリ１７．
アイドルプーリ１８及び後述するギヤ式オイルポンプを
駆動する駆動用プーリ１９にそれぞれ巻き掛けられてい
る。

第８図及び第９図において、ギヤ式オイルポンプを説明
する。ギヤ式オイルポンプ２０は、互いに噛み合うギヤ
２１とギヤ２２と、これらのギヤを格納しているポンプ
ケーシング２３とからなっている。

ポンプケーシング２３は、互いに密に結合されたケーシ
ング要素２４と同２５とからなっていて、一方のケーシ
ング要素２５は、シリンダブロック５（第１図参照）に
固定されている。ギヤ２１の軸２１ａは、ケーシング要
素２４を貫通させられていて、その軸端には、駆動用プ
ーリ１９が固定ボルト２６によって一体的に固定されて
いる。駆動用プーリ１９とケーシング要素２４との間に
はベアリング２７が設けられている。

ギヤ２２は、詳紐は後述するバランスシャフト２８の軸
端２８ａに固定ボルト２９によって一体的に固定されて
いる。ギヤ２２とギヤ２１とは、ギヤ２２が、クランク
シャフト４の回転の２倍の速度で回転するようなギヤ比
に設定されている。バランスシャフト２８は、その軸端
２８ａをケーシング要素２５内に突出させていて、シリ
ンダブロック５の前端５ａにキャップ３０により回転自
在に支持されている。

ケーシング要素２５には、第８図に示すように、図示さ
れないオイルストレーナを介してオイルパン３１（第１
図参照）に連通するオイル吸込口２５ａと。

各ギヤにより搬送されるオイルをオイルフィルタ３４（
第１図参照）に向けて吐出する吐出口２５ｂがそれぞれ
形成されている。

第５図において、バランスシャフト２８の一つの例を説
明する。バランスシャフト２８は、その両端２８ｂ、２
８ｃ及び中間部２８ｄを図示されないキャップを介して
シリンダブロックに回転自在に支架されている。バラン
スシャフト２８は、クランクシャフトと平行に配設され
ている。クランクシャフトの軸方向において連続する第
１シリンダ■、第２シリンダ■、第３シリンダ■（第３
図参照）に対応する位置のバランスシャフト２８には、
第１カウンタウェイト３２が設けられている。また、更
に連続する第４シリンダ■、第５シリンダ、■、第６シ
リンダ■に対応する位置のバランスシャフト２８には、
第２カウンタウェイト３３が設けられている。

第１．第２カウンタウェイト３２．３３は、第６図及び
第７図にそれぞれ示すように、バランスシャフトの回転
中心軸線０を中心として対称位置に配設されている。各
カウンタウェイト３２．３３の、軸方向における長さと
質量からなる配分は、ピストンやコネクチングロッド等
の往復運動部の質量により最適なものが選択される。

さて、第１図に示すＶ型エンジンは、第２図及び第３図
に示すように％６スロー・クランクで、第１シリンダか
ら順に１２０度等間隔に爆発する。

第２図及び第３図において、「θ」は第１シリンダ■の
上死点を０度したときのクランク回転角を、「ω」はク
ランク回転角速度を、「ｄ」はボアオフセットを、ｒＤ
Ｊはボアピッチをそれぞれ示している。

ここで、往復質量による１シリンダ当りの慣性力（起振
力）Ｆを見てみると１次式のようになる。

＋Ａ、ｃｏｓ６θ＋−−−−） 但し、ｍｐ：往復運動部重量 ｇ：重力加速度 λ：連桿比ｒ／ｌ（ｒ：クランク半径＝１／２ストロー
ク、■＝コンロッド長さ） １　　、　　１５　　、　　３５　　。

Ａ・＝λ＋１λ＋百λ十汀λ＋°°°。

Ａ４＝　　１λ・−主λ・−３５、、、、。

Ａ６＝１λ・十−邦一λ・＋・・・・ 次に、エンジンの上下方向の起振力ＦＲｙと、左右方向
の起振力ＦＲｘについて計算すると、次のようになる。

○付き数字はシリンダ番号を示す。

ＦＲｙ■＝　Ａ２Ｈ！ｉ−ｒ　（１１”Ｃ０８３０°Ｘ
ｃｏｓ２（θ十ト）ＦＲｙ■＝Ａ２ｒ　ω”ｃｏｓ３０
°Ｘｃｏｓ２（θ＋コπ）ＦＬｙ■＝　Ａ　２！！！−
！！−ｒ　（１１”　Ｃ０８３０°Ｘｃｏｓ２（θ＋〕
π）ＦＬｙ■＝Ａ２！！ｊ−ｒ　ω”ｃｏｓ３０”　Ｘ
ｃｏｓ２θＦＬｙ■＝Ａ、ｍＲ−ｒ　（Ｉｌ”Ｃ０８３
０°Ｘｃｏｓ２（θ＋３π）これらの式から、上下方向
におけるトータルの起振力ΣＦｙは零となる。

ＦＲｘ■＝Ａ、ｍヱｒω”（−ｓｉｎ３０°）　Ｘ　ｃ
ｏｓ　２θＦＬｘ■＝Ａ、−ｒ　ω”５ｉｎ３０＠Ｘｃ
ｏｓ２θすなわち、エンジンの左右方向におけるトータ
ルの起振力ΣＦｘも零となる。従って、起振力に関して
のバランサの装着は不必要となる。

次に、みそ摺り運動の原因となる起振モーメントを、ピ
ッチングモーメントＭｘとヨーイングモーメントＭｙに
分けて説明する。なお、ＭＲｘは右バンクのシリンダ列
によるピッチングモーメントを、ＭＬｘは左バンクのシ
リンダ列によるピッチングモーメントをそれぞれ示し、
ＭＲｙは右バンクのシリンダ列によるヨーイングモーメ
ントを。

ＭＬｙは左バンクのシリンダ列によるヨーイングモーメ
ントをそれぞれ示している。

ピッチングモーメント ＭＲｘ■＝ＡＪ上ｒ　ω”ｃｏｓ３０”　Ｘ（Ｄ＋Ｉｃ
ｏｓ２θＭＲｘ■＝　Ａ、！！！−２ｒ　（１）”ｅｏ
ｓ３０°ＸＦｏｓ２（θ＋Ｒπ）ＭＬｘ■＝　Ａ、肚ｒ
　（１１”ｃｏｓ３０°Ｘ（−１ｃｏｓ２θ以上の式に
より得られたピッチングモーメントのトータルΣＭｘは
。

２Ｍ　　”Ａ、−！！ｊｒ（Ｌ）”ＤＣＯ９（２θ十合
）ト２ｇ となる。

ヨーイングモーメント ＭＲｙ■＝Ａ２！！！ｊ！−ｒ　（１１”（−ｓｉｎ３
０’　）Ｘ　（Ｄ＋Ｉｃｏｓ２θＭＲｙ■＝　Ａ、五ｒ
　（１１”　（−ｓｉｎ３０”　）　Ｘ　Ｆｏｓ２（θ
十ト）ＭＬｙ■＝Ａ、　　ｒ　ω”５ｉｎ３０″’　Ｘ
（Ｄ−１ｃｏｓ２（θ＋Ｆ）Ｍｒ、ｙ■＝Ａ、ｍ−Ｒ−
ｒ　（４１”５ｉｎ３０°Ｘ（−ｅ）ｃｏｇ２θＭＬｙ
■＝Ａ、　　ｒ　（１１２ｓｉｎ３０°Ｘ（−Ｄ−１ｃ
ｏｓ−２（θ十ト）以上の式により得られたヨーイング
モーメントのトータルΣＭｙは、 ΣＭｙ＝−４Ａ、　　ｒω”Ｄｓｉｎ（２θ十斤）とな
る。

そこで、起振モーメントに対するバランサを装着する場
合には、発生モーメント量ＭがＭ　＝艮Ａ２　　ｒ　（
１１”　Ｄ となるような逆転バランサを用意し、第４図に示すよう
な位相関係で装着することにより、バランシングさせる
ことができる。なお、第４図においては、一方の第１カ
ウンタウェイト３２のみを示しである。

ここで、第５図及び第６図を参照しながら具体的な数値
を挙げて、二次バランサの構成例を説明する。

往復質量による起振モーメントＭ１は、寧クランク半径
ｒ　＝０．０３８（ｍ）＝コンロッド長さｌ　＝０．１
４１（ｍ）よりＡ、　＝０．２７４５８傘往復運動部重
量ｍ　ｐ　＝０．７２２（ｋｇ）＊重力加速度ｇ　＝：
９．８０？（ｍ／　Ｓｚ）傘ボアピッチＤ　＝０．１０
１０８（ とすると、 Ｍ、４Ａ、　　ｒω”Ｄ ＝：４Ｘ０．２７４５８Ｘ　側訃ｘＯ，０３８ｘ６２８
．３２２ｘＯ，１０８＝４９．１２８（ｋｇ−ｍ） となる。

そして、第１．第２カウンタウェイト３２．３３の重心
Ｇが、回転中心０から距離ｂ　＝０．００４４６（ｍ）
だけ離れていて、カウンタウェイトの二つの外周面の半
径をＲ□＝０．０１８５（ｍ）、　Ｒ２＝０．０１４５
（ｍ）とすると、各カウンタウェイト３２．３３のそれ
ぞれの重量Ｗ　＝　３．６８１　Ｘ　Ｌよとなる。

かかるバランスシャフトが、エンジン６０００回転時に
発生するモーメントＭ２は。

＝２６４３−５（Ｌ　　Ｌｔ　　２　ａ）Ｌ□となる。

そして、Ｌ　＝０．３４２（ｍ）とし、ａ　＝０．００
８（ｍ）とすると、Ｍ□＝Ｍ、であるから、Ｌ、”０．
０７３６（ｍ） となる。

以上は、カウンタウェイトの周長から逆算してその長さ
Ｌ工を決めたが、制約を受けるシャフトの長さに応じて
その周長即ち質量が決定、されてもよいこと勿論である
。

なお、バランスシャフトのカウンタウェイトの断面形状
としては、第６図、第７図に示すものに限定されるもの
ではない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、シリンダの配列に対応
したカウンタウェイトを設けたので、Ｖ型エンジンの起
振モーメントを消去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＶ型エンジンの正面図
、第２図は６スロー・クランクエンジンのクランクビン
の位置を概略的に示す正面図、第３図は同上のシリンダ
配列を示す側面図、第４図はクランクピンと二次バラン
サの位相関係を概略的に示す正面図、第５図はバランス
シャフトの一例を示す側面図、第６図は第５図中のＶｌ
−ＶＩ線断面図、第７図は第５図中の■−■線断面図、
第８図はバランスシャフト駆動手段としてのギヤ式オイ
ルポンプを示す正面図、第９図は同上の縦断面図である
。 ４・・・クランクシャフト、５・・・シリンダブロック
、１５・・・タイミングベルト、２０・・・オイルポン
プ、２１゜２２・・・キヤ、２８・・・バランスシャフ
ト、３２・・・第１カウンタウェイト、３３・・・第２
カウンタウェイト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のシリンダを直列状に配列してなる二組のシリンダ
   列を所定のバンク角でＶ字状に結合したＶ型エンジンに
   おいて、 クランクシャフトと平行に配置されていて、軸方向にお
   いて連続する前半部のシリンダに対応する位置に設けら
   れた第１カウンタウェイトと、後半部のシリンダに対応
   する位置であって、軸線を中心として上記第１カウンタ
   ウェイトと対称位置に設けられた第２カウンタウェイト
   とを有するバランスシャフトと、 このバランスシャフトを、上記クランクシャフトの回転
   方向と逆方向に且つ上記クランクシャフトの二倍の速度
   で回転させる駆動手段とからなるＶ型エンジンの二次バ
   ランサ。