KR100412556B1 - Unbalance decreasing structure of V6 engine - Google Patents

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KR100412556B1 KR10-2000-0083589A KR20000083589A KR100412556B1 KR 100412556 B1 KR100412556 B1 KR 100412556B1 KR 20000083589 A KR20000083589 A KR 20000083589A KR 100412556 B1 KR100412556 B1 KR 100412556B1
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/28Counterweights, i.e. additional weights counterbalancing inertia forces induced by the reciprocating movement of masses in the system, e.g. of pistons attached to an engine crankshaft; Attaching or mounting same
    • F16F15/283Counterweights, i.e. additional weights counterbalancing inertia forces induced by the reciprocating movement of masses in the system, e.g. of pistons attached to an engine crankshaft; Attaching or mounting same for engine crankshafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/20Shape of crankshafts or eccentric-shafts having regard to balancing

Abstract

본 발명은 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감구조에 관한 것이다.The present invention relates to an unbalanced force and a drag reduction structure of the V6 engine.

이같은 본 발명은, 2개의 밸런스웨이트를 각각 갖는 복수개의 밸런스샤프트를 통해 엔진에서 문제가 되는 회전질량에 의한 불평형 우력과 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st)(2nd)을 효과적으로 상쇄시키므로서, 엔진의 밸런스가 완전하게 이루어지도록 함은 물론, 공정과 장비를 단순화하면서 메인저널부의 베어링로드를 줄여 엔진의 경량화를 도모하고, 더불어 커넥팅로드 및 크랭크샤프트의 설계변경 자유도를 제공하면서 이에따른 엔진개발 비용을 절감하는 한편, 엔진 및 차량의 NVH 성능을 향상시키도록 하는 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감구조를 제공한다.The present invention effectively cancels out the unbalanced force due to the rotating mass and the unbalanced force 1st (2nd) due to the reciprocating mass through a plurality of balance shafts each having two balance weights. In addition to ensuring complete balance, the process and equipment can be simplified while reducing the bearing load on the main journal to reduce the weight of the engine, while providing freedom of design changes to the connecting rod and the crankshaft, thus reducing engine development costs. On the other hand, it provides an unbalanced force and a power reduction structure of the V6 engine to improve the NVH performance of the engine and the vehicle.

Description

브이6엔진의 불평형력 및 우력 저감 구조{Unbalance decreasing structure of V6 engine}Unbalance reducing structure of V6 engine

본 발명은 V6-6기통 엔진에 관한 것으로서, 특히 V6-6기통 엔진에서 문제가 되고 있는 불평형력 및 우력을 2개의 밸런스웨이트(balanceweight)를 각각 갖는 복수개의 밸런스샤프트(balanceshaft)를 통해 상쇄시키면서 완전한 엔진 밸런스를 이루도록 하여 엔진 및 차량의 NVH 성능을 향상시키는 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감구조에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a V6-6 cylinder engine. In particular, the present invention relates to a V6-6 cylinder engine, in particular, to offset the unbalanced force and the right force through a plurality of balance shafts each having two balance weights. The present invention relates to an unbalanced force and a power reduction structure of a V6 engine that achieves an engine balance to improve NVH performance of an engine and a vehicle.

주지된 바와같이, V6-6기통 엔진에 있어서 문제가 되는 불평형력 및 우력은회전질량에 의한 불평형 우력, 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st), 왕복질량에 의한 불평형 우력(2nd)이 있다.As is well known, the unbalanced forces and the trouble forces in the V6-6 cylinder engine include the unbalanced force due to the rotating mass, the unbalanced force 1st due to the reciprocating mass, and the unbalanced force 2nd due to the reciprocating mass.

이에 종래에는 도 1에 도시된 바와같이, 회전질량에 의한 불평형 우력과 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st)을 고려하여 크랭크샤프트(1)에 최대 9개의 배런스 웨이트(2)를 부가하는 구조를 이루고 있다.Thus, as shown in FIG. 1, a maximum of nine balance weights 2 are added to the crankshaft 1 in consideration of the unbalanced force due to the rotating mass and the unbalanced force 1st due to the reciprocating mass. have.

그러나, 상기와 같은 종래의 경우에는 왕복질량에 의한 불평형 우력(2nd)을 상쇄시킬수 없으며, 따라서, 엔진의 완전한 밸런스가 이루어지지 못하는 단점을 갖고 있다.However, in the conventional case as described above, the unbalanced force 2nd due to the reciprocating mass cannot be canceled, and thus, there is a disadvantage in that the engine is not completely balanced.

더불어, 크랭크샤프트(1)에 보조적인 밸런스웨이트(2)가 부가되는 구조를 갖고 있는 관계로, 공정과 장비가 복잡해짐은 물론, 메인저널부의 베어링로드가 커지고, 커넥팅로드 및 크랭크샤프트의 설계변경이 어려워 엔진개발 비용이 상승하는 문제점을 갖고 있다.In addition, since the auxiliary balance weight 2 is added to the crankshaft 1, the process and the equipment are complicated, and the bearing rod of the main journal part is increased, and the design of the connecting rod and the crankshaft is changed. This difficulty has a problem of rising engine development costs.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 2개의 밸런스웨이트를 각각 갖는 복수개의 밸런스샤프트를 통해 엔진에서 문제가 되는 회전질량에 의한 불평형 우력과 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st)(2nd)을 효과적으로 상쇄시키므로서, 엔진의 밸런스가 완전하게 이루어지도록 함은 물론, 공정과 장비를 단순화하면서 메인저널부의 베어링로드를 줄여 엔진의 경량화를 도모하고, 더불어 커넥팅로드 및 크랭크샤프트의 설계변경 자유도를 제공하면서 이에따른 엔진개발 비용을 절감하는 한편, 엔진 및 차량의 NVH 성능을 향상시키도록 하는 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감구조를 제공하려는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an unbalanced power and reciprocation caused by a rotating mass that is a problem in an engine through a plurality of balance shafts each having two balance weights. By effectively canceling the unbalanced lift force (1st) (2nd) by mass, it is possible to achieve a perfect balance of the engine, reduce the bearing load on the main journal while simplifying the process and equipment, and reduce the engine weight. The aim is to provide the V6 engine's unbalanced force and drag reduction structure that improves the NVH performance of engines and vehicles while reducing the cost of engine development while providing freedom of design changes for connecting rods and crankshafts.

도 1은 종래 밸런스웨이트가 적용된 크랭크샤프트의 사시도.1 is a perspective view of a crankshaft to which a conventional balance weight is applied.

도 2는 본 발명의 일실시예로 밸런스웨이트가 제거된 크랭크샤프트의 구조를 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the structure of the crankshaft removed balance weight in one embodiment of the present invention.

도 3의 a,b는 본 발명의 일실시예로 엔진의 불평형력 우력을 상쇄시키기 위한 제 1 및 제 2 밸런스샤프트의 구조를 보인 사시도.Figure 3 a, b is a perspective view showing the structure of the first and second balance shaft for offsetting the unbalance force of the engine in one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예로 시계방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 뱅크각(60°)에 따른 정면 개략도.Figure 4 is a front schematic view according to the bank angle (60 °) of the crankshaft rotated clockwise in one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예로 뱅크각(60°)에 따른 크랭크샤프트의 불평형력 및 우력의 발생을 보인 개략도.Figure 5 is a schematic diagram showing the unbalance and cranking force of the crankshaft according to the bank angle (60 °) in one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예로 시계방향으로 회전하는 제 1 밸런스샤프트의 정면 개략도.6 is a front schematic view of a first balance shaft rotating clockwise in one embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 일실시예로 반시계방향으로 회전하는 제 2 밸런스샤프트의 정면 개략도.7 is a front schematic view of a second balance shaft rotating counterclockwise in one embodiment of the present invention;

도 8의 a,b,c는 본 발명의 일실시예로 크랭크샤프트와 제 1 및 제 2 밸런스샤프트의 연결상태를 보인 개략도.Figure 8 a, b, c is a schematic diagram showing a connection state of the crankshaft and the first and second balance shaft in one embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄하기 위한 크랭크샤프트의 회전 개략도.Figure 9 is a schematic view of the rotation of the crankshaft to cancel the unbalance force in one embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄시키기 위한 제 1 밸런스샤프트의 회전(엔진의 회전과 동일한 방향)상태도.10 is a state diagram of the rotation of the first balance shaft (the same direction as the rotation of the engine) to offset the unbalance in one embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄시키기 위한 제 2 밸런스샤프트의 회전(엔진의 회전과 반대방향) 상태도.11 is a state diagram of the rotation of the second balance shaft (in the opposite direction to the rotation of the engine) to offset the unbalance in one embodiment of the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 ; 크랭크샤프트 10; 제 1 밸런스샤프트One ; Crankshaft 10; First balance shaft

10a; 제 3 밸런스웨이트 10b; 제 4 밸런스웨이트10a; Third balance weight 10b; 4th balance weight

20; 제 2 밸런스샤프트 20a; 제 1 밸런스웨이트20; Second balance shaft 20a; 1st balance weight

20b; 제 2 밸런스웨이트20b; 2nd balance weight

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예로 밸런스웨이트가 제거된 크랭크샤프트의 구조를 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예로 엔진의 불평형력 우력을 상쇄시키기 위한 제 1 및 제 2 밸런스샤프트의 구조를 보인 사시도 이다.Figure 2 is a perspective view showing the structure of the crankshaft with the balance weight is removed in one embodiment of the present invention, Figure 3 is a first and second balance shaft for offsetting the unbalance force of the engine in one embodiment of the present invention Is a perspective view of the structure.

도 4는 본 발명의 일실시예로 시계방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 뱅크각(60°)에 따른 정면 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예로 뱅크각(60°)에 따른 크랭크샤프트의 불평형력 및 우력의 발생을 보인 개략도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예로 시계방향으로 회전하는 제 1 밸런스샤프트의 정면 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예로 반시계방향으로 회전하는 제 2 밸런스샤프트의 정면 개략도 이다.4 is a schematic front view of the crankshaft rotated in a clockwise direction according to an embodiment of the present invention according to a bank angle (60 °), and FIG. 5 is a crankshaft according to a bank angle (60 °) according to an embodiment of the present invention. Figure 6 is a schematic view showing the occurrence of an unbalance and the right force, Figure 6 is a front schematic view of the first balance shaft rotated clockwise in one embodiment of the present invention, Figure 7 is an embodiment of the present invention in a counterclockwise direction It is a schematic front view of a rotating second balance shaft.

도 8의 a,b,c는 본 발명의 일실시예로 크랭크샤프트와 제 1 및 제 2 밸런스샤프트의 연결상태를 보인 개략도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄하기 위한 크랭크샤프트의 회전 개략도이며, 도 10은 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄시키기 위한 제 1 밸런스샤프트의 회전(엔진의 회전과 동일한 방향)상태도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예로 불평형력을 상쇄시키기 위한 제 2 밸런스샤프트의 회전(엔진의 회전과 반대방향) 상태도 이다.8, a, b, and c are schematic views illustrating a connection state of the crankshaft and the first and second balance shafts as an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram for canceling an unbalanced force as an embodiment of the present invention. 10 is a schematic view of the rotation of the crankshaft, FIG. 10 is a state diagram of the rotation of the first balance shaft (the same direction as the rotation of the engine) for canceling an unbalanced force in one embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an embodiment of the present invention. The state of rotation of the second balance shaft (in the opposite direction to the rotation of the engine) to cancel the unbalanced force is also shown.

도 2 내지 도 11에 도시된 바와같이, 크랭크샤프트(1)에서 밸런스웨이트를제거하되, 상기 크랭크샤프트(1)와 반대방향으로 2배의 속도로 회전하도록 상기 크랭크샤프트(1)에는 기어로 맞물려 구동되는 제 2 밸런스샤프트(20)를 기어비를 달리(기어비는 0.5)하여 연결하고,As shown in FIGS. 2 to 11, the balance weight is removed from the crankshaft 1, but meshed with the crankshaft 1 so as to rotate at twice the speed in the opposite direction to the crankshaft 1. The second balance shaft 20 to be driven is connected with different gear ratios (gear ratio 0.5),

상기 제 2 밸런스샤프트(20)의 전부에는 크랭크샤프트(1)의 1번 크랭크핀과 270°의 초기 위상차를 갖는 제 1 밸런스웨이트(20a)를 장착하고,All of the second balance shaft 20 is equipped with a first balance weight 20a having an initial phase difference of 270 ° with the first crank pin of the crankshaft 1,

상기 제 2 밸런스샤프트(20)의 후부에는 전부의 제 1 밸런스웨이트(20a)와 180°의 위상차를 갖는 제 2 밸런스웨이트(20b)를 장착하며,On the rear of the second balance shaft 20, a second balance weight 20b having a phase difference of 180 ° with all the first balance weights 20a is mounted.

크랭크샤프트(1)와 동일방향하여 동일속도로 회전하도록 상기 제 2 밸런스샤프트(20)에는 기어로 맞물려 구동되는 제 1 밸런스샤프트(10)를 기어비를 동일하게 하여 연결하되,The first balance shaft 10 which is driven by meshing with the gears is connected to the second balance shaft 20 in the same direction so as to rotate at the same speed in the same direction as the crank shaft 1,

상기 제 1 밸런스샤프트(10)의 전부에는 크랭크샤프트(1)의 1번 크랭크핀과 180°의 초기 위상차를 갖는 제 3 밸런스웨이트(10a)를 장착하고,The first balance shaft 10 is equipped with a third balance weight 10a having an initial phase difference of 180 ° with the crankpin 1 of the crankshaft 1,

상기 제 1 밸런스샤프트(10)의 후부에는 전부의 제 3 밸런스웨이트(10a)와 180°의 위상차를 갖는 제 4 밸런스웨이트(10b)를 장착시킨 구조를 이루고 있다.The rear side of the first balance shaft 10 has a structure in which all of the third balance weights 10a and the fourth balance weights 10b having a phase difference of 180 ° are mounted.

여기서, 상기 제 2 밸런스샤프트(20)에 장착되는 제 1 및 제 2 밸런스웨이트(20a)(20b)의 inertia값은 각기 0.375/λMrecipRPH이고, 상기 제 1 밸런스샤프트(10)에 장착되는 제 1 및 제 2 밸런스웨이트(10a)(10b)의 inertia값은 각기 3MRP/H + 1.5MrecipRP/H 가 되도록 한다.Here, the inertia values of the first and second balance weights 20a and 20b mounted on the second balance shaft 20 are 0.375 / λM recip RPH, respectively, and are each mounted on the first balance shaft 10. The inertia values of the first and second balance weights 10a and 10b are 3MRP / H + 1.5M recip RP / H, respectively.

여기서, 실린더의 점화순서는 도 4에서와 같이 1→2→3→4→5→6으로 하고,1cycle은 720°, 뱅크각도는 60°로 하면서,Here, the ignition sequence of the cylinder is 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6, as shown in Fig. 4, with 1 cycle of 720 ° and bank angle of 60 °,

M=rotating mass, Mrecip=reciprocating mass, R=crankthrow, P=Bore 간 pitch, H=balanceshaft mass간 거리, θ=x축으로 부터 1번 크랭크핀까지의 각도, B=좌우뱅크각도(60°), P0=좌우 뱅크 offset라 할때,M = rotating mass, Mrecip = reciprocating mass, R = crankthrow, P = Bore pitch, H = balanceshaft mass distance, θ = angle from 1st crank pin to x axis, B = left and right bank angle (60 °) , P 0 = left and right bank offset,

[1]. 회전질량에 의한 불평형력은,[One]. The unbalance force by the rotating mass is

= =

=0= 0

[2]. 회전질량에 의한 불평형 우력(3,4번 실린더의 가운데를 기준으로)[2]. Unbalanced force due to rotational mass (based on the center of cylinders 3 and 4)

= =

(longitudinal 평면에서 적용) (applied in longitudinal plane)

[3]. 왕복질량에 의한 불평형력(1st)[3]. Unbalance force due to reciprocating mass (1st)

피스톤의 왕복운동에 의해 단기통에 발생하는 관성력은The inertial force generated in the short-term cylinder by the reciprocating motion of the piston

로 표현되므로, 실린더 축방향 불평형력의 1st 성분값은, Since the 1st component value of the cylinder axial unbalance is

= 0+0+0+0= 0 + 0 + 0 + 0

=0= 0

[4]. 왕복질량에 의한 불평형력(2nd)[4]. Unbalance force due to reciprocating mass (2nd)

피스톤의 왕복운동에 의해 단기통에 발생되는 관성력은The inertial force generated in the short-term cylinder by the reciprocating motion of the piston

로 표현되므로, 실린더 축방향 불평형력의 2nd 성분값은, Since the 2nd component value of the cylinder axial unbalance is

=0+0+0+0 = 0= 0 + 0 + 0 + 0 = 0

[5]. 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st)[5]. Unbalanced force due to reciprocating mass (1st)

(longitudinal평면에서 작용) (acts in the longitudinal plane)

[6]. 왕복질량에 의한 불평형 우력(2nd)[6]. Unbalanced lift due to reciprocating mass (2nd)

= =

= =

=(longitudinal 평면에서 적용)= (applied in longitudinal plane)

그러므로, 엔진 전체의 불평형력 및 우력은Therefore, the unbalance and power of the entire engine

[1]회전질량에 의한 불평형력 + [2]회전질량에 의한 불평형 우력 + [3]왕복질량에 의한 불평형력(1st) + [4]왕복질량에 의한 불평형 우력(1st) + [5]왕복질량에 의한 불평형력(2nd) + [6]왕복질량에 의한 불평형 우력(2nd)으로 구하여진다.[1] unbalance force due to rotating mass + [2] unbalance force due to rotating mass + [3] unbalance force due to reciprocating mass (1st) + [4] unbalance force due to reciprocating mass (1st) + [5] return The unbalanced force by mass (2nd) + [6] Unbalanced force by reciprocating mass (2nd).

즉, 수학식1에서와 같이That is, as in Equation 1

로 구해진다.Obtained by

이때, 상기와 같이 구해진 엔진전체의 불평형력을 상쇄시키고자 하는 경우, 도 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.At this time, to cancel the unbalanced force of the entire engine obtained as described above, it will be described with reference to FIGS. 10 and 11 as follows.

먼저, 크랭크샤프트(1)에서 밸런스웨이트를 제거한 후, 상기 크랭크 샤프트(1)와 반대방향으로 2배의 속도로 회전하도록 상기 크랭크샤프트(1)에는 제 2 밸런스샤프트(20)를 기어로 맞물리면서 그 구동이 이루어지도록 하고, 이때 상기 크랭크샤프트(1)와 제 2 밸런스샤프트(20)의 기어비를 달리(기어비는 0.5)한다.First, after removing the balance weight from the crankshaft (1), the second crankshaft (1) is engaged with the second balance shaft (20) by gears so as to rotate at twice the speed in the opposite direction to the crankshaft (1). Drive is made, and at this time, the gear ratio of the crankshaft 1 and the second balance shaft 20 is different (gear ratio is 0.5).

그리고, 상기 제 2 밸런스샤프트(20)의 전부에는 크랭크샤프트(1)의 1번 크랭크핀과 270°의 초기 위상차를 갖는 제 1 밸런스웨이트(20a)를 장착하고, 상기 제 2 밸런스샤프트(20)의 후부에는 전부의 제 1 밸런스웨이트(20a)와 180°의 위상차를 갖는 제 2 밸런스웨이트(20b)를 장착한다.The second balance shaft 20 is equipped with a first balance weight 20a having an initial phase difference of 270 ° from the first crank pin of the crankshaft 1, and the second balance shaft 20. The second balance weight 20b having a phase difference of 180 ° with all the first balance weights 20a is mounted on the rear part of the rear face of the rear face.

여기서, 상기 제 2 밸런스샤프트(20)에 장착된 제 1,2 밸런스웨이트(20a) (20b)의 inertia값은 각기 0.375/λMrecipRPH설정하여 둔다.Here, the inertia values of the first and second balance weights 20a and 20b mounted on the second balance shaft 20 are set to 0.375 / λM recip RPH, respectively.

한편, 상기 크랭크샤프트(1)와 동일방향으로 하여 동일속도로 회전하도록 상기 제 2 밸런스샤프트(20)에는 제 1 밸런스샤프트(10)를 기어로 맞물리면서 그 구동이 이루어지도록 하되, 상기 크랭크샤프트(1)와 제 1 밸런스샤프트(10)의 기어비를 동일하게 연결한다.On the other hand, the second balance shaft 20 to be driven in the same direction as the crankshaft (1) while the first balance shaft 10 is engaged with a gear to drive the same, the crankshaft (1) ) And the gear ratio of the first balance shaft 10 are equally connected.

이때, 상기 제 1 밸런스샤프트(10)의 전부에는 크랭크샤프트(1)의 1번 크랭크핀과 180°의 초기 위상차를 갖는 제 3 밸런스웨이트(10a)를 장착하고, 상기 제 1 밸런스샤프트(10)의 후부에는 전부의 제 3 밸런스웨이트(10a)와 180°의 위상차를 갖는 제 4 밸런스웨이트(10b)를 장착시킨다.At this time, all of the first balance shaft 10 is equipped with a third balance weight (10a) having an initial phase difference of 180 ° with the first crank pin of the crankshaft (1), the first balance shaft (10) In the rear part of the first and second balance weights 10a, a fourth balance weight 10b having a phase difference of 180 degrees is mounted.

여기서, 상기 제 1 밸런스샤프트(10)에 장착된 제 1,2 밸런스웨이트(10a) (10b)의 inertia값은 각기 3MRP/H + 1.5MrecipRP/H로 설정하여 둔다.Here, the inertia values of the first and second balance weights 10a and 10b mounted on the first balance shaft 10 are set to 3MRP / H + 1.5M recip RP / H, respectively.

이때, 실린더의 점화순서는 1→2→3→4→5→6으로 하고, 1cycle은 720°, 뱅크각도는 60°로 하면서, M=rotating mass, Mrecip=reciprocating mass, R=crankthrow, P=Bore 간 pitch, H=balanceshaft mass간 거리, θ=x축으로 부터 1번 크랭크핀까지의 각도, B=좌우뱅크각도(60°), P0=좌우 뱅크 offset,At this time, the ignition sequence of the cylinder is 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6, 1cycle is 720 °, bank angle is 60 °, M = rotating mass, Mrecip = reciprocating mass, R = crankthrow, P = Pitch between bore, H = distance between balanceshaft mass, θ = angle from 1st crank pin to x axis, B = left and right bank angle (60 °), P 0 = left and right bank offset,

β=1번 크랭크핀으로 부터 제 1 밸런스샤프트(10)의 앞쪽(엔진 프론트방향) mass까지의 각도,=1번 크랭크핀으로 부터 제 1 밸런스샤프트(20)의 앞쪽(엔진 프론트 방향) mass 까지의 각도라고 할때,angle from the crank pin of β = 1 to the front (engine front direction) mass of the first balance shaft 10, When the angle from the crank pin = 1 to the front (engine front direction) mass of the first balance shaft 20,

[1-1]. 회전질량에 의한 불평형력은,[1-1]. The unbalance force by the rotating mass is

= =

[2-1]. 회전질량에 의한 불평형 우력(3,4번 실린더의 가운데를 기준으로)은,[2-1]. Unbalanced lift due to rotational mass (based on the center of cylinders 3 and 4)

(longitudinal 평면에서 작용)(acts in the longitudinal plane)

왕복질량에 의한 불평형력(1st)은 물론, 왕복질량에 의한 불평형력(2nd), 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st) 및 왕복질량에 의한 불평형 우력(2nd)은 상기 설명된 [3] 내지 [6]가 동일하게 나타난다.As well as the unbalanced force 1st by reciprocating mass, as well as the unbalanced force 2nd by reciprocating mass, the unbalanced force 1st by reciprocating mass, and the unbalanced force 2nd by reciprocating mass, the above-mentioned [3] to [ 6] appears the same.

따라서, 엔진전체의 불평형력은 수학식 2에서와 같이,Therefore, the unbalance force of the entire engine is as in Equation 2,

이며, Is,

밸런싱된 상태에서 상기의 수학식2는 영(ZERO)이어야 하므로, 다음의수학식4 및 수학식4와 같은 항등식이 성립된다.Since Equation 2 should be ZERO in a balanced state, an identity such as Equation 4 and Equation 4 is established.

여기서,here,

제 1 밸런스샤프트(10)를 1번 크랭크핀과 180도의 위상차를 갖도록,The first balance shaft 10 is 180 degrees out of phase with the crank pin 1,

β=2nπ+π로 하고,β = 2nπ + π,

제 2 밸런스샤프트(20)는 1번 크랭크핀과 270도의 위상차를 갖도록,The second balance shaft 20 has a phase difference of 270 degrees with the first crank pin,

=2nπ+3π/2로 하며, = 2nπ + 3π / 2,

제 1 밸런스샤프트(10)의 inertia의 값을,The value of inertia of the first balance shaft 10,

제 2 밸런스샤프트(20)의 inertia의 값을,The value of inertia of the second balance shaft 20 is

로 설정하였는 바, 위의 계산결과에 따라 설계하면, 엔진의 밸런스가 완전하게 이루어진다.If it is set according to the above calculation results, the balance of the engine is completely achieved.

즉, 제 1 밸런스샤프트(10)는의 inertia값을 갖는 제 3 및 제 4 밸런스웨이트(10a)(10b)를 양끝단에 한개씩 장착한 후 그 회전방향은 물론 회전속도를 엔진과 동일하게 설계하고,That is, the first balance shaft 10 The third and fourth balance weights 10a and 10b each having an inertia value of 1 are mounted at each end, and the rotational speed as well as the rotational speed are designed to be the same as the engine.

상기 제 2 밸런스샤프트(20)는의 inertia값을 갖는 제 1 및 제 2 밸런스웨이트(20a)(20b)를 양끝단에 한개씩 장착한 후 그 회전방향은 엔진과 반대로 하고 그 회전속도는 엔진의 2배로 설계하면, 엔진의 불평형력을 효과적으로 상쇄시킬수 있게 되는 것이다.The second balance shaft 20 If the first and second balance weights 20a and 20b each having an inertia value of 1 are mounted at both ends, the rotational direction thereof is opposite to that of the engine and the rotational speed is twice that of the engine. It can be effectively offset.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 2개의 밸런스웨이트를 각각 갖는 복수개의 밸런스샤프트를 통해 엔진에서 문제가 되는 회전질량에 의한 불평형 우력과 왕복질량에 의한 불평형 우력(1st)(2nd)을 효과적으로 상쇄시키므로서, 엔진의 밸런스가 완전하게 이루어지도록 함은 물론, 공정과 장비를 단순화하면서 메인저널부의 베어링로드를 줄여 엔진의 경량화를 도모하고, 더불어 커넥팅로드 및 크랭크샤프트의 설계변경 자유도를 제공하면서 이에따른 엔진개발 비용을 절감하는 한편, 엔진 및 차량의 NVH 성능을 향상시키는 효과를 제공한다.As described above, the present invention effectively cancels the unbalanced force due to the rotating mass and the unbalanced force 1st (2nd) due to the reciprocating mass through a plurality of balance shafts each having two balance weights. In addition to ensuring that the engine is perfectly balanced, the process and equipment are simplified while reducing the bearing load on the main journal to reduce the weight of the engine, while also providing freedom of design changes for connecting rods and crankshafts. This reduces costs and improves the NVH performance of engines and vehicles.

Claims (5)

크랭크샤프트에서 밸런스웨이트를 제거하되, 상기 크랭크샤프트와 반대방향으로 2배의 속도로 회전하도록 상기 크랭크샤프트에는 기어로 맞물려 구동되는 제 2 밸런스샤프트를 기어비를 달리하여 연결하고,Remove the balance weight from the crankshaft, and connect the second balance shaft driven by gears to the crankshaft at different gear ratios so as to rotate at twice the speed in the opposite direction to the crankshaft. 크랭크샤프트와 동일방향, 동일속도로 회전하도록 상기 제 2 밸런스샤프트에는 기어로 맞물려 구동되는 제 1 밸런스샤프트를 기어비를 동일하게 하여 연결 구성하되,The second balance shaft is connected to the first balance shaft which is driven by the same gear ratio so as to rotate at the same direction and at the same speed as the crank shaft. 상기 제 2 밸런스샤프트는 그 전부에 크랭크샤프트의 1번 크랭크핀과 270°의 초기 위상차를 갖는 제 1 밸런스웨이트를 장착하고, 후부에는 전부의 제 1 밸런스웨이트와 180°의 위상차를 갖는 제 2 밸런스웨이트를 장착하며, 상기 제 1,2 밸런스웨이트의 inertia값은,The second balance shaft is equipped with a first balance weight having an initial phase difference of 270 ° with the first crank pin of the crankshaft, and a second balance having a phase difference of 180 ° with all the first balance weights at the rear part thereof. The weight is mounted, and the inertia values of the first and second balance weights are 로 설정함을 Set to 특징으로 하는 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감 구조.Unbalanced power and reduced power structure of V6-engine. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 밸런스샤프트는,The first balance shaft is, 전부에 크랭크샤프트의 1번 크랭크핀과 180°의 초기 위상차를 갖는 제 3 밸런스웨이트를 장착하고, 그 후부에는 전부의 제 3 밸런스웨이트와 180°의 위상차를 갖는 제 4 밸런스웨이트를 장착 구성하되,A third balance weight having an initial phase difference of 180 ° with the first crank pin of the crankshaft is mounted on all, and a fourth balance weight having a phase difference of 180 ° with all the third balance weights is mounted on the rear part thereof. 상기 제 3,4 밸런스웨이트의 inertia값은,The inertia value of the third and fourth balance weights is 로 설정 Set to 함을 특징으로 하는 V6엔진의 불평형력 및 우력 저감 구조.The unbalanced force and power reduction structure of the V6-engine characterized by 삭제delete
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