JPS636244A

JPS636244A - 制振機構付き内燃機関

Info

Publication number: JPS636244A
Application number: JP14837886A
Authority: JP
Inventors: Koji Kagawa; 香川　洸二; Kazumasa Fujita; 一誠藤田; Kazuhisa Yanagi; 和久柳
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-12

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〕本発明は、クランク輪を有するディーゼル機関等の内燃
機関に関し、特に同内燃機関の作動に伴う振動を減殺し
うる制振機構をそなえた内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

一般に、主機としてディーゼル機関を船尾部機関室内に
搭載している船舶では、ディーゼル機関が往復動機関で
あるため、その可動部分の慣性力によって不平衡偶力が
発生し、これによりディーゼル機関の機関台が加振され
て、船体１こ振動が発生することになる。

この不平衡偶力により励起される倣動の振動数は、ディ
ーゼル機関に設けられるクランク軸の回転数の整数倍で
あり、同回転数のｎ倍の振動数の振動を励起させる不平
衡偶力は、０次モーメントと呼ばれている。そして、船
舶における防振の観点からは、上下１次モーメント、上
下２次モーメントおよび左右１次モーメントの不平衡偶
力が、実際上問題になっている。

そこで、上述した不平衡偶力による振動を減殺するため
に、従来、第５〜７図に示すような制振機構付き内燃機
関が用いられている。

なお、第５〜８図は従来の制振機構付き内燃機関を示す
もので、第５図はその制振機構を説明するための撲弐図
、第６図はその楔式的な側面図、第７図は第６図の■−
■矢視断面図、第８図はそのカウンタウェイトにより発
生するモーメントとディーゼル機関により発生す、！モ
ーメントとの関係を示すグラフである。

すなわち、第５〜７図に示すように、内燃機関としての
ディーゼル機関５は、そのクランク軸１を船長方向に向
けて配置され、同りランク紬１の前後端部には、ディー
ゼル機関５の前後端面に沿いそれぞれフライホイール７
ａ、７ｂが固着されている。また、これらの７ライホイ
ール７ａ、７ｂには、前部カウンタウェイト２ａと後部
カウンタウェイ）２ｂとが、それぞれ前後に対をなし逆
位相になるように配設されている。

そして、これらの前部カウンタウェイト２＆と後部カウ
ンタウェイト２ｂとは、ディーゼル機関５の上下・左右
方向の不平衡１次モーメントを減殺するように、その取
り付は位置が設定される。

−方、ディーゼル機関５の前後端面におけるクランク軸
１上方には、前後−対のコンバインドバランサ６ｍ、６
ｂが配設されている。コンバインドバランサ６ａは、１
次バランサ３ａ、２次バランサ４ａおよび４ｂから構成
されるとともに、コンバインドバランサ６ｂは、コンバ
インドバランサ６ａの１次バランサ３ａと対をなす１次
バランサ３ｂと、同じくコンバインドバランサ６ａの２
次バランサ４ａ、４ｂとそれぞれ対をなす２次バランサ
４ｃ、４ｄとから構成されている。

そして、コンバインドバランサ６ａ、６ｂは、いずれも
第７図に示すように、カム紬９．カム軸駆動チェーン８
１図示しないカム軸駆動歯車等からなる駆動機構によっ
て駆動される。

また、第５図に示すように、−対の１次バランサ３　ａ
ｔ　ａ　ｂは、それぞれカウンタウェイト２ａ、２ｂと
同位相の位置に設けられていて、クランク軸１の回転と
同期しながら逆方向に回転駆動されるようになっている
。

さらに、二組の２次パランサ４ｍ、４ｂと４ｃ、４ｄと
は、クランク軸１の２倍の角速度で回転駆動されるよう
になっている。

上述の構成により、従来の制振機構付き内燃機関では、
クランク軸１が回転すると、前部カウンタウェイト２ａ
と後部カウンタウェイト２ｂとにおいて、上下・左右方
向のモーメントが発生し、これらのモーメントによって
、ディーゼル機関５の上下方向および左右方向の不平衡
１次モーメントが減殺される。

また、１次バランサ３　ａ、　３　ｂは、クランク軸１
の回転と同期しながら逆方向に回転しているので、これ
らの１次バランサ３　ａ、　３　ｂにより発生するモー
メントによって、上記の不平衡１次モーメントはより確
実に減殺される。

さらに、二組の２次バランサ４ａ、４ｂと４ｃ、４ｄと
は、クランク軸１の２倍の角速度で回転駆動されるので
、上下方向の不平衡２次モーメントも減殺される。

ところで、上述の一対のカウンタウェイト２ａ。

２ｂにより発生するモーメントの大きさをＭｃ、同じく
上述のディーゼル機関５により発生する不平衡４次モー
メントをＭ（そのうち、上下１次モーメントをＭｖい左
右１次モーメントをＭ旧とする）、−対のカウンタウェ
イ）２ａ、２ｂをそなえない場合にディーゼル機関５に
より発生する上下１次モーメントおよび左右１次モーメ
ントをそれぞれＭ　ｖ　＋　ｏ　ｒ　Ｍ　ＨＩ　Ｏとお
（と、モーメントＭｅとＭ（Ｍｖ、。

ＭＨ，）との関係は第８図および次式（１）、（２）に
示すようなものになる。すなわち、ＭＶ＋＝ＭＶ＋ｏ−Ｍｅ　　　　　　　・・・（１）Ｍ
ｌｌｌ＝ＭＨ１ＯＭｅ　　　　　　　・・・（２）　　
　・ここで、１次バランサ３ａ、３ｂを回転駆動せずに
一対のカウンタウェイ）２ｍ、２ｂのみを回転駆動した
場合に、不平衡１次モーメントＭ　（Ｍ　ｖ　＋　１Ｍ
　Ｈ、）の大きさが第８図の点Ａにあるようにモーメン
トＭｅを設定する（つまりモーメントＭｃ＝Ｍｃ　０と
する）と、カウンタウェイト２　ａｔ　２　ｂに加えて
１次バランサ３　ａ、　３　ｂを回転駆動することによ
り、これらの１次バランサ３　ａｔ　３　ｂが不平衡１
次モーメン）　Ｍ　（Ｍ　ｖ　＋　ｔ　Ｍ　Ｈ＋　）を
低減するように作用する。

したがって、モーメントＭＨ＋　＊　Ｍ　ｖ　１の大き
さはそれぞれ第８図の点Ｂ、Ｃに移動して小さくなり、
不平衡１次モーメン）　Ｍ　（Ｍ　ｖ　ｌｖ　Ｍ　ｏ　
ｌ）は低減される。

このように、前部カウンタウェイト２ａ、後部カウンタ
ウェイト２ｂおよびコンバインドバランサ６ａ、６ｂに
よって、クランク軸１の上下１次モーメント、上下２次
モーメントおよび左右１次モーメントの不平衡偶力が減
殺される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の従来の制振機構付き内燃機関では
、コンバインドバランサ６ａ、６ｂの構成要素として１
次バランサ３ａ、３ｂや２次バランサ４ａ、４ｂ、４ｃ
、４ｄなどの多数の部品が必要なだけでなく、これらの
部品を駆動するのに複雑な駆動系が必要とされるので、
製作コストが高いうえに、機器の信頼性の低下を招（と
いう問題点がある。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、防振効果を損なうことなく、コンバインドパランサの
構造および駆動系を簡素化することにより、製作コスト
の低減および機器の信頼性の向上をはかった、制振機構
付き内燃機関を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の制振機構付き内燃機関は、クランク
輪を有する内燃機関において、上記クランク軸に連動機
構を介し連結され、所要の角速度で回転する制振用回転
重錘をそなえ、同回転重錘の回転中心軸線が、上記内燃
機関の縦断面に直角な方向に設定されていることを特徴
としている。

〔作　用〕

上述の本発明の制振機構付き内燃機関では、内燃機関の
縦断面に直角な方向の回転中心軸線をもつ回転重錘が、
所要の角速度で回転駆動されることにより、上記内燃８
！関の起振力が減殺される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての制振機構付
き内燃機関について説明すると、第１図はその制振機構
を説明するための模式図、第２図はその模式的な側面図
、第３図はその回転重錘お上りその回転駆動機構を示す
模式図、第４図はその作用を説明するための模式的な側
面図である。

第１〜３図に示すように、本実施例でも従来と同様に、
内＠ｆｉｌｌとしてのディーゼル機関５は、そのクラン
ク軸１を船長方向に向けて配置され、同クランク軸１の
前後端部には、ディーゼル機関５の前後端面に沿いそれ
ぞれフライホイール７ａ。

７ｂが固着されている。また、これらの７ライホイール
７ａ、７ｂには、前部カウンタウェイト２ａと後部カウ
ンタウェイト２ｂとが、それぞ気前後に対をなし逆位相
になるように配設されている。

そして、これらの前部カウンタウェイト２ａと後部カウ
ンタウェイト２ｂとは、ディーゼル機関５の上下・左右
方向の不平衡１次モーメントを減殺するように、その取
り付は位置が設定される。

さらに、ディーゼル機関５の前後端面におけるクランク
軸１上方には、前後−対の１＊バランサ３ａおよび３ｂ
が配設されている。これらの１次バランサ３　ａ、　３
　ｂは、図示しない連動機構によって、クランク軸１の
回転と同期しながら逆方向へ回転駆動される。

一方、ディーゼル機関５の頂部近傍には、単一の制振用
回転重錘１０が配置されていて、この回転重錘１０の回
転中心軸線１０ａは、船幅水平方向（ディーゼル機関５
の縦断面に直角な方向）に設定されている。

そして、この回転重錘１０の回転中心軸線１０ａは、第
３図−二示すように、２組の傘歯車機構１２ａ。

１２ｂと、これらの傘歯車機構１２ａ、１２ｂ相互間を
連結する回転軸１３とを介して、クランク軸１に接続さ
れており、このクランク軸１からの動力によって、上記
回転重錘１０が回転駆動されるようになっている。

また、回転軸１３には、角速度調整装置１１が介装され
、この角速度調整装置１１により、クランク軸１の回転
トルクが、その角速度を変速されて回転中心軸＃１Ｕ１
０　ａに伝えられ、回転重錘１０が所要の角速度で回転
駆動されるようになっている。

なお、本実施例において、第１，２図中の右方が船首方
向であり、回転重錘１０は、これらの第１．２図中にお
いて、時計回り方向へ回転駆動される。

本発明の一実施例としての制振機構付き内燃機関は上述
のごとく構成されているので、従来と同様に、クランク
軸１が回転すると、前部カウンタウェイ）２ａと後部カ
ウンタウェイト２ｂと（こおいて、上下・左右方向のモ
ーメントが発生する。これらのモーメントによって、デ
ィーゼル機関５の上下方向および左右方向の不平衡１次
モーメントが減殺される。

また、１次パランサ３　ａ、　３　ｂは、クランク軸１
の回転と同期しながら逆方向に回転しているので、これ
らの１次バランサ３　ａ、　３　ｂにより発生するモー
メントによって、上記の不平衡１次モーメントはより確
実に減殺さ八る。

一方、単一の回転玉Ｉ！１０は、角速度調整装置１１を
調整することにより、所要の角速度、例えばクランク軸
１の２倍の角速度で回転駆動され、その回転に伴う遠心
力が船体縦断面内で発生する。

そして、この遠心力の大きさは、回転重錘１０の偏心重
量と、回転軸からの偏心距離との積に比例し、またその
方向は回転重錘１０とともに回転するので、回転重錘」
０の設置位置において、船長方向と鉛直方向との両方向
に、クランク軸１の回松数の２倍の周波数で力が作用す
ることになる。

ところで、第４図に示すように、不平衡２次モーメント
により誘起される船体上下振動モード１５（破線で示す
）は、−般に、内燃機関としてのディーゼル機関５の設
置場所あるいはそのごく近傍において節を有する場合が
多（、通常、このことを考慮して船舶の防振設計を行な
う。

なお、第４図におけるｈは回転重錘１０と上下振動モー
ド１５の節との相離を示し、１ｉｌは船体１６の中立軸
１４から回転重錘１０までの高さを示す。

回転玉Ｉ！１０によって発生する遠心力は、船体上下振
動を発生させるので、回転重錘１０の重量および位相を
適当に設定することによって、不平衡２次モーメントを
減殺させることができる。すなわち、回転重錘１０によ
って発生する節まわりのモーメントの大きさをＭｎとし
、回転重錘１０の回転により生じる遠心力の大きさを四
とすると、モーメントの大きさＭｎは、次に示す（３）
式で表わすことができる。

Ｍｎ＝ｗ幸う＋１１φ１ｖ・・・（３）近年、舶用ディ
ーゼル８！閏はロング・ストローク化および少数シリン
ダ化などが進められているため、ディーゼル機関５の船
長方向の長さをｌＥとすると、第４図に示すｌＩ（およ
Ｖｌｖについて、その関係は一般的に（４）式のように
なる。

ｌν十〇Ｈ＞　ｌＥ　　　　　　　　・・・（４）従来
の場合、２次バランサ４　ａ＝　４　ｂｔ　４　ｅ１４
　ｄによるモーメントは、ディーゼル機関５の前後に設
けられるため、これらの２次パランサ４ａ、４１］＋４
８ｇ４ｄにより発生するモーメントはディーゼル機関５
の長さＩＥによって決まる。しだがって、本発明におけ
る回転玉＠１０の遠心力−は、（４）式より、従来の２
次パランサ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの遠心力よりも小さ
くでき、回転重錘１０の偏心重量は２次パランサ４ａ、
４ｂ、４ｃｖ４ｄの総偏心重量の１７２以下に軽量化す
ることができる。さらに、単一の回転重錘１０であるの
で、その駆動機構も簡素化することができる。

このように、本実施例によれば、内燃機関としてのディ
ーゼル機関５の前後端面にそれぞれ２次パランサ４ａ＋
４ｂ−４ｃ、４ｄをそなえる必要がなくなるとともに、
ｔｆｉｈｌ）をｕｎ化できるようになり、さらに駆動系
も簡素化することができるため、制振機構付き内燃機関
全体の製作コスＦを低減できるほか、機器の信頼性を大
幅に向上させることができる。

さらに、駆動ＰＩｉ構にそなえられた角速度調整装置１
１を調整して、回転重錘１０の角速度をクランク軸１の
気筒数倍にＷ！４整し、船長方向の設置位置や偏心重量
および位相を適当に設定することにより、この回転重錘
」Ｏは、ディーゼル機関５の船長方向振動応答を低減す
ることにも利用できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の制振機構付き内＠機関に
よれば、クランク輪を有する内燃機関においで、上記ク
ランク軸に連動機構を介し連結され、所要の角速度で回
転する制振用回転重錘をそなえ、同回転重錘の回転中心
軸線が、上記内燃機関の縦断面に直角な方向に設定され
ているという簡素な構成で、内燃機関の２次起振系の減
殺や高次起振系の減殺を実現できるので、制振装置本体
やその駆動系を軽量化・簡素化して、内燃機関全体の製
作コストを低減できるとともに、その信頼性を大幅に高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＩＪ１〜４図は本発明の一実施例としての制振機構
付き内燃Ｗｉ関を示すもので、第１図はその制振機構を
説明するための模式図、第２図はその模式的な側面図、
第３図はその回転重錘およびその回転駆動機構を示す模
式図、第４図はその作用を説明するための模式的な側面
図であり、ｆｊＳ５〜８図は従来の制振機構付き内燃機
関を示すもので、第５図はその制振機構を説明するため
の模式図、第６図はその模式的な側面図、第７図は第６
図の■−■矢視断面図、第８図はそのカウンタウェイト
により発生するモーメントとディーゼル機関により発生
するモーメントとの関係を示すグラフである。１・・クランク軸、２ａ・・前ｅカウンタウェイト、２
ｂ・・後部カウンタウェイト、３　ａｔ　３　ｂ・・１
次パランサ、５・・内燃機関としてのディーゼル機関、
７ａ、７ｂ・・フライホイール、１０・・制振用回転重
錘、１１・・角速度調整装置、１２ａ。１２ｂ・・傘歯車機構、１３・・回転軸、１４・・船体
中立軸、１５・・上下振動モード、１６・・船体。復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦第１図第２図第３図第４図第５図第６図　　　　第７図第８図ＯＭＣＯＭｃ

Claims

【特許請求の範囲】

クランク輪を有する内燃機関において、上記クランク輪
に連動機構を介し連結され、所要の角速度で回転する制
振用回転重錘をそなえ、同回転重錘の回転中心軸線が、
上記内燃機関の縦断面に直角な方向に設定されているこ
とを特徴とする、制振機構付き内燃機関。