RU2671666C1 - Balancing device for internal combustion engine - Google Patents
Balancing device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671666C1 RU2671666C1 RU2017116791A RU2017116791A RU2671666C1 RU 2671666 C1 RU2671666 C1 RU 2671666C1 RU 2017116791 A RU2017116791 A RU 2017116791A RU 2017116791 A RU2017116791 A RU 2017116791A RU 2671666 C1 RU2671666 C1 RU 2671666C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- crankshaft
- balancing
- center
- balancing shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B67/00—Engines 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
- F02B67/04—Engines 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 of mechanically-driven auxiliary apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/06—Engines with means for equalising torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/24—Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation 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
- F16F15/264—Rotating balancer shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation 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
- F16F15/264—Rotating balancer shafts
- F16F15/267—Rotating balancer shafts characterised by bearing support of balancer shafts; Lubrication arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/28—Counterweights, 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
- F16F15/283—Counterweights, 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/32—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
- F16F15/322—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels the rotating body being a shaft
Abstract
Description
Уровень техникиState of the art
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к балансировочному устройству для двигателя внутреннего сгорания, и, в частности, относятся к балансировочному устройству, подходящему для монтажа на одноцилиндровом или двухцилиндровом четырехтактном двигателе внутреннего сгорания.Embodiments of the present invention relate to a balancing device for an internal combustion engine, and in particular, relate to a balancing device suitable for mounting on a single cylinder or two cylinder four stroke internal combustion engine.
Уровень техникиState of the art
Балансировочное устройство, в общем, монтируется на двигателе внутреннего сгорания с возвратно-поступательным ходом. В ходе работы двигателя внутреннего сгорания, возникает сила инерции, вызываемая посредством движения поршня. Балансировочное устройство выполнено с возможностью формирования вызывающей вибрацию силы для уравновешивания вибрации, вызываемой посредством силы инерции. Если балансировочное устройство надлежащим образом уравновешивает вибрацию, может быть реализован двигатель внутреннего сгорания с превосходной плавностью работы.The balancing device is generally mounted on a reciprocating internal combustion engine. During operation of the internal combustion engine, an inertia force arises due to the movement of the piston. The balancing device is configured to generate a vibration-causing force to balance the vibration caused by the inertia force. If the balancing device appropriately balances the vibration, an internal combustion engine with excellent smoothness can be implemented.
В публикации JP 2010-169045 A раскрыто балансировочное устройство для монтажа на четырехцилиндровом двигателе внутреннего сгорания. Балансировочное устройство имеет балансировочный вал, к которому присоединяется эксцентриковый груз. Балансировочный вал соединяется с коленчатым валом через шестерни с неравной скоростью вращения. Когда коленчатый вал вращается в ходе работы двигателя внутреннего сгорания, балансировочный вал вращается через шестерни с неравной скоростью вращения.JP 2010-169045 A discloses a balancing device for mounting on a four cylinder internal combustion engine. The balancing device has a balancing shaft to which an eccentric load is connected. The balancing shaft is connected to the crankshaft through gears with an unequal speed of rotation. When the crankshaft rotates during operation of the internal combustion engine, the balancing shaft rotates through gears with an unequal speed of rotation.
В это время, эксцентриковый груз, который присоединяется к балансировочному валу, периодически формирует вызывающую вибрацию силу в соответствии с угловой скоростью и угловым ускорением балансировочного вала. Угловая скорость и угловое ускорение балансировочного вала изменяются с профилями, соответствующими характеристикам шестерен с неравной скоростью вращения. Согласно JP 2010-169045 A, шестерни с неравной скоростью вращения формируются таким образом, что большая вызывающая вибрация силу формируется при угле поворота коленчатого вала, при котором вибрация, которая должна уравновешиваться, является большой. Следовательно, согласно вышеописанному традиционному балансировочному устройству, может эффективно подавляться вибрация двигателя внутреннего сгорания, и может быть реализована превосходная плавность работы.At this time, the eccentric load, which is attached to the balancing shaft, periodically generates a vibration-causing force in accordance with the angular velocity and angular acceleration of the balancing shaft. The angular velocity and angular acceleration of the balancing shaft vary with profiles corresponding to the characteristics of gears with an unequal rotation speed. According to JP 2010-169045 A, gears with an unequal speed of rotation are formed in such a way that a large vibration-causing force is generated at the angle of rotation of the crankshaft, at which the vibration to be balanced is large. Therefore, according to the above-described conventional balancing device, vibration of the internal combustion engine can be effectively suppressed, and excellent smooth operation can be realized.
Проблема, на решение которой направлено изобретениеThe problem to which the invention is directed
Тем не менее, в балансировочном устройстве, описанном в JP 2010-169045 A, необходимо передавать вращение коленчатого вала на балансировочный вал посредством шестерен. Следовательно, в двигателе внутреннего сгорания, в котором расстояние между коленчатым валом и балансировочным валом является большим, шестерни не позволяют сдерживать увеличение размера. Как результат, размер балансировочного устройства увеличивается, и возникает ситуация, когда уменьшение размера и веса двигателя внутреннего сгорания затрудняется.However, in the balancing device described in JP 2010-169045 A, it is necessary to transmit the rotation of the crankshaft to the balancing shaft by means of gears. Therefore, in an internal combustion engine in which the distance between the crankshaft and the balancing shaft is large, the gears do not allow to contain the increase in size. As a result, the size of the balancing device increases, and a situation arises when it is difficult to reduce the size and weight of the internal combustion engine.
Варианты осуществления настоящего изобретения осуществлены для того, чтобы разрешать проблему, как описано выше, и имеют целью расположения балансировочного устройства, которое может эффективно уравновешивать вибрацию двигателя внутреннего сгорания без затруднения уменьшения размера и веса двигателя внутреннего сгорания.Embodiments of the present invention are implemented in order to solve the problem as described above, and have the goal of arranging a balancing device that can effectively balance the vibration of the internal combustion engine without the difficulty of reducing the size and weight of the internal combustion engine.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Для достижения вышеуказанной цели, первый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее:To achieve the above objective, a first aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine, comprising:
коленчатый вал, который вращается вместе с главным валом коленчатого вала в качестве вращательного вала; иa crankshaft that rotates with the main shaft of the crankshaft as a rotational shaft; and
балансировочный вал, который вращается вместе с осевым валом балансировочного вала параллельно главному валу коленчатого вала в качестве вращательного вала,a balancing shaft that rotates with the axial shaft of the balancing shaft parallel to the main shaft of the crankshaft as a rotational shaft,
при этом коленчатый вал включает в себя эксцентриковый груз коленчатого вала, который задает центр тяжести коленчатого вала эксцентрическим относительно центра главного вала коленчатого вала, иwherein the crankshaft includes an eccentric load of the crankshaft, which sets the center of gravity of the crankshaft to be eccentric relative to the center of the main shaft of the crankshaft, and
балансировочный вал включает в себя эксцентриковый груз балансировочного вала, который задает центр тяжести балансировочного вала эксцентрическим относительно центра осевого вала балансировочного вала,the balancing shaft includes an eccentric load of the balancing shaft, which sets the center of gravity of the balancing shaft to be eccentric relative to the center of the axial shaft of the balancing shaft,
при этом балансировочное устройство дополнительно содержит:wherein the balancing device further comprises:
шатун, который соединяет точку соединения с коленчатым валом, расположенную на коленчатом валу в позиции, отклоненной от центра главного вала коленчатого вала, и точку соединения с балансировочным валом, расположенную на балансировочном валу в позиции, отклоненной от центра осевого вала балансировочного вала;a connecting rod, which connects the connection point with the crankshaft located on the crankshaft in a position deviated from the center of the main shaft of the crankshaft, and the connection point with the balancing shaft located on the balancing shaft in a position deviated from the center of the axial shaft of the balancing shaft;
механизм соединения с коленчатым валом, который обеспечивает относительное вращение коленчатого вала и шатуна с точкой соединения с коленчатым валом в качестве центра вращения;a mechanism for connecting to the crankshaft, which provides relative rotation of the crankshaft and connecting rod with a connection point with the crankshaft as the center of rotation;
механизм соединения с балансировочным валом, который обеспечивает относительное вращение балансировочного вала и шатуна с точкой соединения с балансировочным валом в качестве центра вращения; иa mechanism for connecting to the balancing shaft, which provides relative rotation of the balancing shaft and connecting rod with a connection point with the balancing shaft as the center of rotation; and
направляющую секцию, которая направляет движение шатуна таким образом, что балансировочный вал вращается в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала.a guide section that guides the movement of the connecting rod in such a way that the balancing shaft rotates in the opposite direction relative to the direction of rotation of the crankshaft.
Второй аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому аспекту, поясненному выше, дополнительно содержащее:A second aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a first aspect explained above, further comprising:
механизм регулирования точек соединения, который предоставляет возможность по меньшей мере одной из точки соединения с коленчатым валом и точки соединения с балансировочным валом смещаться в направлении радиуса вращения по меньшей мере одной из точки соединения с коленчатым валом и точки соединения с балансировочным валом; иa mechanism for adjusting the connection points, which allows at least one of the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft to move in the direction of the radius of rotation of at least one of the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft; and
скользящую часть, расположенную в одной точке шатуна,the sliding part located at one point of the connecting rod,
при этом направляющая секция регулирует движение скользящей части до прямолинейного движения в направлении от стороны главного вала коленчатого вала к стороне осевого вала балансировочного вала и прямолинейного движения в противоположном направлении по отношению к направлению.wherein the guide section controls the movement of the sliding part to a rectilinear movement in the direction from the side of the main shaft of the crankshaft to the side of the axial shaft of the balancing shaft and the rectilinear movement in the opposite direction with respect to the direction.
Третий аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому аспекту, поясненному выше, дополнительно содержащее:A third aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a first aspect explained above, further comprising:
механизм регулирования точек соединения, который предоставляет возможность по меньшей мере одной из точки соединения с коленчатым валом и точки соединения с балансировочным валом смещаться в направлении радиуса вращения по меньшей мере одной из точки соединения с коленчатым валом и точки соединения с балансировочным валом;a mechanism for adjusting the connection points, which allows at least one of the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft to move in the direction of the radius of rotation of at least one of the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft;
при этом направляющая секция может вращаться в плоскости, идентичной подвижной плоскости шатуна с позицией, накладывающейся на шатун в качестве центра, и удерживает шатун с возможностью скольжения в направлении центральной линии шатуна.however, the guide section can rotate in a plane identical to the connecting plane of the connecting rod with a position superimposed on the connecting rod as the center, and holds the connecting rod with the possibility of sliding in the direction of the center line of the connecting rod.
Четвертый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому аспекту, поясненному выше, дополнительно содержащее:A fourth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a first aspect explained above, further comprising:
ограничительную часть, расположенную в средней точке между точкой соединения с коленчатым валом и точкой соединения с балансировочным валом шатуна,a restrictive part located at a midpoint between the connection point with the crankshaft and the connection point with the connecting rod balancing shaft,
при этом расстояние между точкой соединения с коленчатым валом и точкой соединения с балансировочным валом равно расстоянию между главным валом коленчатого вала и осевым валом балансировочного вала,the distance between the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft is equal to the distance between the main shaft of the crankshaft and the axial shaft of the balancing shaft,
расстояние между центром главного вала коленчатого вала и точкой соединения с коленчатым валом равно расстоянию между центром осевого вала балансировочного вала и точкой соединения с балансировочным валом, иthe distance between the center of the main shaft of the crankshaft and the connection point with the crankshaft is equal to the distance between the center of the axial shaft of the balancing shaft and the connection point with the balancing shaft, and
направляющая секция включает в себя направляющую на стороне балансировочного вала, которая предотвращает смещение ограничительной части в направлении вращения, идентичном направлению вращения точки соединения с коленчатым валом в позиции, в которой ограничительная часть приближается в наибольшей степени к осевому валу балансировочного вала, и направляющую на стороне коленчатого вала, которая предотвращает смещение ограничительной части в направлении вращения, идентичном направлению вращения точки соединения с коленчатым валом в позиции, в которой ограничительная часть приближается в наибольшей степени к главному валу коленчатого вала.the guide section includes a guide on the side of the balancing shaft, which prevents the restriction part from shifting in the direction of rotation identical to the direction of rotation of the connection point with the crankshaft in a position in which the restriction part is closest to the axial shaft of the balancing shaft, and the guide on the crankside side shaft, which prevents the restrictive part from shifting in the direction of rotation identical to the direction of rotation of the connection point with the crankshaft in The position in which the restrictive part is closest to the main shaft of the crankshaft.
Пятый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно второму аспекту, поясненному выше, в котором:A fifth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a second aspect explained above, in which:
коленчатый вал используется способом смещенного кривошипа, в котором центр главного вала коленчатого вала задается в позиции, которая смещается на фиксированное значение от осевой линии возвратно-поступательного движения поршня, иthe crankshaft is used by the offset crank method, in which the center of the main shaft of the crankshaft is set in a position that is offset by a fixed value from the center line of the reciprocating motion of the piston, and
балансировочный вал и направляющая секция располагаются таким образом, что по меньшей мере один из центра главного вала коленчатого вала и центра осевого вала балансировочного вала размещен в позиции, которая смещается на фиксированное значение от осевой линии прямолинейного движения.the balancing shaft and the guide section are arranged so that at least one of the center of the main shaft of the crankshaft and the center of the axial shaft of the balancing shaft is placed in a position that is shifted by a fixed value from the axial line of rectilinear motion.
Шестой аспект и вариант осуществления настоящего изобретения представляют собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно пятому аспекту, поясненному выше, в котором центральная линия "коленчатый вал - балансировочный вал", соединяющая центр главного вала коленчатого вала и центр осевого вала балансировочного вала, смещается на фиксированное значение от осевой линии прямолинейного движения.A sixth aspect and an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a fifth aspect explained above, in which the center line of the crankshaft to the balancing shaft connecting the center of the main shaft of the crankshaft and the center of the axial shaft of the balancing shaft is shifted by a fixed value from the centerline of rectilinear motion.
Седьмой аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно пятому аспекту, поясненному выше, в котором:A seventh aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a fifth aspect explained above, in which:
центр главного вала коленчатого вала расположен на осевой линии прямолинейного движения, иthe center of the main shaft of the crankshaft is located on the axial line of rectilinear motion, and
центр осевого вала балансировочного вала смещается на фиксированное значение от осевой линии прямолинейного движения.the center axis of the balancing shaft is shifted by a fixed value from the center line of the rectilinear motion.
Восьмой аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно пятому аспекту, поясненному выше, в котором:An eighth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a fifth aspect explained above, wherein:
центр осевого вала балансировочного вала расположен на осевой линии прямолинейного движения, иthe center of the axial shaft of the balancing shaft is located on the axial line of rectilinear motion, and
центр главного вала коленчатого вала смещается на фиксированное значение от осевой линии прямолинейного движения.the center of the main shaft of the crankshaft is shifted by a fixed value from the center line of the rectilinear motion.
Девятый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно пятому аспекту, поясненному выше, в котором:A ninth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a fifth aspect explained above, in which:
центр осевого вала балансировочного вала смещается на фиксированное значение к одной стороне от осевой линии прямолинейного движения, иthe center axis of the balancing shaft is shifted by a fixed value to one side of the axial line of rectilinear movement, and
центр главного вала коленчатого вала смещается на фиксированное значение к другой стороне от осевой линии прямолинейного движения.the center of the main shaft of the crankshaft is shifted by a fixed value to the other side of the axial line of rectilinear motion.
Десятый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему аспекту, поясненному выше, в котором:A tenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a third aspect explained above, in which:
коленчатый вал используется способом смещенного кривошипа, в котором центр главного вала коленчатого вала задается в позиции, которая смещается на фиксированное значение от возвратно-поступательного движения поршня, иthe crankshaft is used by the offset crank method, in which the center of the main shaft of the crankshaft is set in a position that is shifted by a fixed value from the reciprocating motion of the piston, and
центр вращения направляющей секции смещается на фиксированное значение от центральной линии "коленчатый вал - балансировочный вал", соединяющей центр главного вала коленчатого вала и центр осевого вала балансировочного вала.the center of rotation of the guide section is shifted by a fixed value from the center line "crankshaft - balancing shaft" connecting the center of the main shaft of the crankshaft and the center of the axial shaft of the balancing shaft.
Одиннадцатый аспект и вариант осуществления настоящего изобретения представляют собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-десятого аспектов, поясненных выше, в котором:An eleventh aspect and an embodiment of the present invention are a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to tenth aspects explained above, wherein:
точка соединения с коленчатым валом предоставляется на стороне, идентичной стороне центра тяжести эксцентрикового груза коленчатого вала относительно центра главного вала коленчатого вала, иthe connection point with the crankshaft is provided on the side identical to the center of gravity of the eccentric load of the crankshaft relative to the center of the main shaft of the crankshaft, and
точка соединения с балансировочным валом предоставляется на стороне, идентичной стороне центра тяжести эксцентрикового груза балансировочного вала относительно центра осевого вала балансировочного вала.the connection point with the balancing shaft is provided on the side identical to the center of gravity of the eccentric load of the balancing shaft relative to the center of the axial shaft of the balancing shaft.
Двенадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-десятого аспектов, поясненных выше, в котором:A twelfth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to tenth aspects explained above, wherein:
точка соединения с коленчатым валом предоставляется на противоположной стороне относительно центра тяжести эксцентрикового груза коленчатого вала относительно центра главного вала коленчатого вала, иthe connection point with the crankshaft is provided on the opposite side with respect to the center of gravity of the eccentric load of the crankshaft relative to the center of the main shaft of the crankshaft, and
точка соединения с балансировочным валом предоставляется на противоположной стороне относительно центра тяжести эксцентрикового груза балансировочного вала относительно центра осевого вала балансировочного вала.the connection point with the balancing shaft is provided on the opposite side with respect to the center of gravity of the eccentric load of the balancing shaft relative to the center of the axial shaft of the balancing shaft.
Тринадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-двенадцатого аспектов, поясненных выше, дополнительно содержащее:A thirteenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to twelfth aspects explained above, further comprising:
механизм приложения момента, который прикладывает к балансировочному валу вращающий момент в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала.a torque application mechanism that applies torque to the balancing shaft in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the crankshaft.
Четырнадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно тринадцатому аспекту, поясненному выше, в котором:A fourteenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to a thirteenth aspect explained above, wherein:
механизм приложения момента включает в себя кулачок, который предоставляется на балансировочном валу, и пружинный элемент, который сжимается посредством прижатия посредством кулачка, иthe torque application mechanism includes a cam, which is provided on the balancing shaft, and a spring element, which is compressed by pressing by the cam, and
кулачок формируется таким образом, что он прижимает пружинный элемент в процессе перемещения шатуна к стороне осевого вала балансировочного вала с вращением балансировочного вала и принимает вращающий момент в противоположном направлении от пружинного элемента в позиции, в которой осевая линия шатуна накладывается на осевой вал балансировочного вала.the cam is formed in such a way that it presses the spring element during the movement of the connecting rod to the side of the axial shaft of the balancing shaft with the rotation of the balancing shaft and receives a torque in the opposite direction from the spring element in the position in which the axial line of the connecting rod is superimposed on the axial shaft of the balancing shaft.
Пятнадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-четырнадцатого аспектов, поясненных выше, в котором балансировочное устройство монтируется на одноцилиндровом или четырехтактном двухцилиндровом двигателе внутреннего сгорания.A fifteenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to fourteenth aspects explained above, wherein the balancing device is mounted on a single cylinder or four stroke two cylinder internal combustion engine.
Шестнадцатый аспект и вариант осуществления настоящего изобретения представляют собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-пятнадцатого аспектов, поясненных выше, в котором:A sixteenth aspect and an embodiment of the present invention are a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to fifteenth aspects explained above, wherein:
шатун располагается таким образом, что он является наклонным относительно осевой линии возвратно-поступательного движения поршня в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке двигателя внутреннего сгорания,the connecting rod is positioned so that it is inclined relative to the center line of the reciprocating motion of the piston at the top dead center and bottom dead center of the internal combustion engine,
эксцентриковый груз коленчатого вала имеет центр тяжести в области, которая находится на противоположной стороне относительно точки соединения с коленчатым валом, с осевой линией коленчатого вала, которая проходит через центр главного вала коленчатого вала и является параллельной с осевой линией поршня между ними, в ситуации в верхней мертвой точке, иthe eccentric load of the crankshaft has a center of gravity in the region that is on the opposite side relative to the connection point with the crankshaft, with the axial line of the crankshaft, which passes through the center of the main shaft of the crankshaft and is parallel with the axial line of the piston between them, in the situation in the dead point and
эксцентриковый груз балансировочного вала имеет центр тяжести в области, которая находится на противоположной стороне относительно точки соединения с балансировочным валом, с осевой линией балансировочного вала, которая проходит через центр осевого вала балансировочного вала и является параллельной с осевой линией поршня между ними, в ситуации в верхней мертвой точке.the eccentric load of the balancing shaft has a center of gravity in the region that is on the opposite side with respect to the connection point with the balancing shaft, with the axial line of the balancing shaft, which passes through the center of the axial shaft of the balancing shaft and is parallel with the axial line of the piston between them, in the situation in the upper dead point.
Семнадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно шестнадцатому аспекту, поясненному выше, в котором:A seventeenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to the sixteenth aspect explained above, in which:
эксцентриковый груз коленчатого вала имеет центр тяжести и вес с абсолютной величиной, которая уравновешивает результирующую силу из вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством шатуна двигателя внутреннего сгорания, части вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и части вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством шатуна,the eccentric load of the crankshaft has a center of gravity and weight with an absolute value that balances the resulting force from the vibration-induced force caused by the connecting rod of the internal combustion engine, the part that causes the vibration caused by the piston of the internal combustion engine, and the part that causes the vibration caused by the connecting rod ,
эксцентриковый груз балансировочного вала имеет центр тяжести и вес с абсолютной величиной, которая уравновешивает оставшуюся часть вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и оставшуюся часть вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством шатуна, иthe eccentric load of the balancing shaft has a center of gravity and weight with an absolute value that balances the remainder of the vibration causing force caused by the piston of the internal combustion engine and the rest of the vibration causing force caused by the connecting rod, and
упомянутые части вызывающей вибрацию силы и упомянутые оставшиеся части вызывающей вибрацию силы равны.said parts of the vibrational force and said remaining parts of the vibrational force are equal.
Восемнадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно семнадцатому аспекту, поясненному выше, в котором:An eighteenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to the seventeenth aspect explained above, in which:
балансировочный вал соединяется с шатуном на одном конце балансировочного вала, иthe balancing shaft is connected to the connecting rod at one end of the balancing shaft, and
из веса эксцентрикового груза балансировочного вала вес для уравновешивания оставшейся части вызывающей вибрацию силы, вызываемой посредством шатуна, отражается в окрестности одного конца более значительно по сравнению с окрестностью другого конца балансировочного вала.From the weight of the eccentric load of the balancing shaft, the weight to balance the remaining part of the vibration-induced force caused by the connecting rod is reflected more significantly in the vicinity of one end compared to the vicinity of the other end of the balancing shaft.
Девятнадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-восемнадцатого аспектов, поясненных выше, в котором:A nineteenth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to eighteenth aspects explained above, wherein:
шатун имеет подшипник на стороне коленчатого вала на стороне коленчатого вала,the connecting rod has a bearing on the crankshaft side on the crankshaft side,
механизм соединения с коленчатым валом имеет эксцентриковый вал на стороне коленчатого вала, который удерживается с возможностью вращения посредством подшипника на стороне коленчатого вала,the crankshaft coupling mechanism has an eccentric shaft on the crankshaft side, which is rotatably held by a bearing on the crankshaft side,
эксцентриковый вал на стороне коленчатого вала крепится к главному валу коленчатого вала таким образом, что эксцентриковая точка коленчатого вала, которая отклоняется на фиксированное значение от его центра, совпадает с центром главного вала коленчатого вала, иan eccentric shaft on the side of the crankshaft is attached to the main shaft of the crankshaft so that the eccentric point of the crankshaft, which deviates by a fixed value from its center, coincides with the center of the main shaft of the crankshaft, and
центр эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала конфигурирует точку соединения с коленчатым валом.the center of the eccentric shaft on the crankshaft side configures the connection point with the crankshaft.
Двадцатый аспект варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой балансировочное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно любому из первого-девятнадцатого аспектов, поясненных выше, в котором:A twentieth aspect of an embodiment of the present invention is a balancing device for an internal combustion engine according to any one of the first to nineteenth aspects explained above, wherein:
шатун имеет подшипник на стороне балансировочного вала на стороне балансировочного вала,the connecting rod has a bearing on the side of the balancing shaft on the side of the balancing shaft,
механизм соединения с балансировочным валом имеет эксцентриковый вал на стороне балансировочного вала, который удерживается с возможностью вращения посредством подшипника на стороне балансировочного вала,the balancing shaft connection mechanism has an eccentric shaft on the balancing shaft side, which is rotatably held by a bearing on the balancing shaft side,
эксцентриковый вал на стороне балансировочного вала крепится к осевому валу балансировочного вала таким образом, что эксцентриковая точка балансировочного вала, которая отклоняется на фиксированное значение от его центра, совпадает с центром осевого вала балансировочного вала, иan eccentric shaft on the side of the balancing shaft is attached to the axial shaft of the balancing shaft so that the eccentric point of the balancing shaft, which deviates by a fixed value from its center, coincides with the center of the axial shaft of the balancing shaft, and
центр эксцентрикового вала на стороне балансировочного вала конфигурирует точку соединения с балансировочным валом.the center of the eccentric shaft on the balancing shaft side configures the connection point with the balancing shaft.
Преимущества вариантов осуществления изобретенияAdvantages of Embodiments
Согласно первому аспекту варианта осуществления настоящего изобретения, коленчатый вал и балансировочный вал вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга. В то время, когда коленчатый вал и балансировочный вал и поворачиваются на один оборот, фазы центра тяжести коленчатого вала и центра тяжести балансировочного вала совпадают между собой два раза. В дальнейшем в этом документе, направление, соединяющее две точки, которые совпадают между собой, называется "направлением по оси Y", а направление, перпендикулярное направлению по оси Y, называется "направлением по оси Х". Дополнительно, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством эксцентрикового груза коленчатого вала, упоминается в качестве "вызывающей вибрацию коленчатого вала силы", а вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством эксцентрикового груза балансировочного вала, упоминается в качестве "вызывающей вибрацию балансировочного вала силы". В процессе вращения коленчатого вала и балансировочного вала в противоположных направлениях, компонент по оси X вызывающей вибрацию коленчатого вала силы и компонент по оси X вызывающей вибрацию балансировочного вала силы действуют с возможностью уравновешивать друг друга. Между тем, компоненты по оси Y этих вызывающих вибрацию сил объединяются между собой и усиливаются. Следовательно, согласно первому аспекту, поясненному выше, вызывающая вибрацию сила может формироваться в основном в направлении по оси Y. В двигателе внутреннего сгорания, при возвратно-поступательном движении поршня, сила инерции, которая является причиной вибрации, возникает в направлении возвратно-поступательного движения. Согласно первому аспекту, поясненному выше, посредством согласования направления по оси Y с направлением возвратно-поступательного движения, сила инерции поршня может уравновешиваться посредством результирующей силы из вызывающей вибрацию коленчатого вала силы и вызывающей вибрацию балансировочного вала силы.According to a first aspect of an embodiment of the present invention, the crankshaft and the balancing shaft rotate in opposite directions relative to each other. At a time when the crankshaft and balancing shaft both rotate one revolution, the phases of the center of gravity of the crankshaft and the center of gravity of the balancing shaft coincide two times. Later in this document, the direction connecting two points that coincide with each other is called the "Y axis direction", and the direction perpendicular to the Y axis is called the "X axis direction." Further, a vibration causing force caused by the eccentric load of the crankshaft is referred to as a “vibration causing crankshaft”, and a vibration causing force caused by the eccentric load of the balancing shaft is referred to as “vibration causing the balancing shaft”. During the rotation of the crankshaft and the balancing shaft in opposite directions, the component along the X axis causing the vibration of the crankshaft and the component along the X axis causing the vibration of the balancing shaft act to balance each other. Meanwhile, the components along the Y axis of these vibration-causing forces are combined and amplified. Therefore, according to the first aspect explained above, the vibration causing force can be generated mainly in the Y axis direction. In the internal combustion engine, with the reciprocating motion of the piston, the inertia force that causes the vibration arises in the reciprocating direction. According to the first aspect explained above, by matching the direction of the Y axis with the direction of reciprocating motion, the inertia of the piston can be balanced by the resultant force from the vibration causing the crankshaft and the vibration causing the balancing shaft.
В первом аспекте, поясненном выше, эксцентриковый груз коленчатого вала вращается вместе с коленчатым валом. Следовательно, компонент по оси Y вызывающей вибрацию коленчатого вала силы изменяется в форме синусоидальной волны с изменением угла поворота коленчатого вала. Между тем, эксцентриковый груз балансировочного вала вращается в противоположном направлении относительно коленчатого вала через шатун. В этом случае, вращение эксцентрикового груза балансировочного вала обязательно становится вращением на неравной скорости вращения, когда вращение коленчатого вала является вращением на равной скорости вращения. Компонент по оси Y вызывающей вибрацию балансировочного вала силы демонстрирует изменение формы искаженной синусоидальной волны относительно изменения угла поворота коленчатого вала.In the first aspect explained above, the eccentric load of the crankshaft rotates with the crankshaft. Consequently, the component along the Y axis of the vibration causing the crankshaft changes in the form of a sine wave with a change in the angle of rotation of the crankshaft. Meanwhile, the eccentric load of the balancing shaft rotates in the opposite direction relative to the crankshaft through the connecting rod. In this case, the rotation of the eccentric load of the balancing shaft necessarily becomes rotation at an unequal rotation speed, when the rotation of the crankshaft is rotation at an equal rotation speed. The y-axis component of the vibration causing vibration of the balancing shaft shows a change in the shape of the distorted sine wave relative to a change in the angle of rotation of the crankshaft.
Сила инерции, вызываемая посредством возвратно-поступательного движения поршня, демонстрирует изменение формы синусоидальной волны относительно вращения коленчатого вала, когда отношение длины 1c шатуна к радиусу rc кривошипа, т.е. коэффициент 1c/rc шатуна является бесконечностью. При практическом коэффициенте 1c/rc шатуна, сила инерции демонстрирует изменение формы искаженной синусоидальной волны относительно изменения угла поворота коленчатого вала. Согласно первому аспекту, поясненному выше, компонент по оси Y вызывающей вибрацию балансировочного вала силы изменяется на форму искаженной синусоидальной волны, результирующая сила из вызывающей вибрацию коленчатого вала силы и вызывающей вибрацию балансировочного вала силы может согласовываться с силой инерции, вызываемой посредством возвратно-поступательного движения поршня, с высокой точностью. Следовательно, согласно первому аспекту, поясненному выше, может эффективно подавляться вибрация двигателя внутреннего сгорания.The inertia caused by the reciprocating motion of the piston shows a change in the shape of the sine wave relative to the rotation of the crankshaft when the ratio of the length of the connecting rod 1c to the crank radius rc, i.e. the connecting rod ratio 1c / rc is infinity. With a practical connecting rod coefficient of 1c / rc, the inertia shows a change in the shape of the distorted sine wave relative to the change in the angle of rotation of the crankshaft. According to the first aspect explained above, the y-axis component of the vibration causing the balancing shaft changes to a distorted sine wave shape, the resulting force from the vibration causing the crankshaft and the vibration of the balancing shaft can be matched with the inertia caused by the reciprocating piston , with high accuracy. Therefore, according to the first aspect explained above, vibration of the internal combustion engine can be effectively suppressed.
Помимо этого, первый аспект варианта осуществления настоящего изобретения может реализовывать вышеописанный эффект посредством шатуна и направляющей секции без использования шестерен. Шатун и направляющая секция могут формироваться таким образом, что они легче и размещаются в небольшом пространстве по сравнению с шестернями. Следовательно, согласно первому аспекту, поясненному выше, вибрация двигателя внутреннего сгорания может эффективно уравновешиваться без затруднения уменьшения размера и веса двигателя внутреннего сгорания.In addition, the first aspect of an embodiment of the present invention can realize the above effect by means of a connecting rod and a guide section without using gears. The connecting rod and guide section can be formed in such a way that they are lighter and fit in a small space compared to gears. Therefore, according to the first aspect explained above, the vibration of the internal combustion engine can be effectively balanced without the difficulty of reducing the size and weight of the internal combustion engine.
Согласно второму аспекту, поясненному выше, позиция скользящей части на шатуне ограничивается любой из точек в прямолинейном движении, разрешенном посредством направляющей секции. В дальнейшем в этом документе, направление прямой линии называется "направлением по оси y", а направление, ортогональное к направлению по оси y, называется "направлением по оси x". Когда коленчатый вал вращается, точка соединения с коленчатым валом изменяет позицию в направлении по оси x, а также позицию в направлении по оси y. Координата x скользящей части ограничивается, и, следовательно, когда точка соединения с коленчатым валом перемещается в положительном направлении по оси x, точка соединения с балансировочным валом обязательно перемещается в отрицательном направлении по оси x. Дополнительно, когда направление смещения точки соединения с коленчатым валом изменяется на отрицательное направление по оси x с положительного направления по оси x, направление смещения точки соединения с балансировочным валом изменяется на положительное направление по оси x с отрицательного направления по оси x. В этом случае, точка соединения с балансировочным валом всегда смещается в направлении, идентичном направлению точки соединения с коленчатым валом относительно направления по оси y. Как результат, балансировочный вал вращается в противоположном направлении относительно коленчатого вала.According to a second aspect explained above, the position of the sliding part on the connecting rod is limited to any one of the points in a rectilinear movement permitted by the guide section. Hereinafter, the direction of the straight line is called the "y-axis", and the direction orthogonal to the y-axis is called the "x-axis". When the crankshaft rotates, the connection point with the crankshaft changes the position in the x-axis direction, as well as the position in the y-axis direction. The x coordinate of the sliding part is limited, and therefore, when the connection point with the crankshaft moves in the positive direction along the x axis, the connection point with the balancing shaft necessarily moves in the negative direction along the x axis. Additionally, when the direction of displacement of the connection point with the crankshaft changes to the negative direction along the x axis from the positive direction along the x axis, the direction of the offset of the points of connection to the crankshaft changes to the positive direction along the x axis from the negative direction along the x axis. In this case, the connection point with the balancing shaft always moves in a direction identical to the direction of the connection point with the crankshaft with respect to the direction along the y axis. As a result, the balancing shaft rotates in the opposite direction relative to the crankshaft.
В третьем аспекте, поясненном выше, точка соединения с коленчатым валом и точка соединения с балансировочным валом смещаются в идентичном направлении в направлении по оси y, тогда как в направлении по оси x, точка соединения с коленчатым валом и точка соединения с балансировочным валом смещаются в противоположных направлениях, как и в случае второго аспекта. Следовательно, согласно третьему аспекту, поясненному выше, балансировочный вал после вращения коленчатого вала может вращаться в противоположном направлении относительно коленчатого вала. Дополнительно, в третьем аспекте, поясненном выше, отношение BS/CS между расстоянием от точки соединения с балансировочным валом до направляющей секции (в дальнейшем в этом документе, называемым "BS-расстоянием") и расстоянием от точки соединения с коленчатым валом до направляющей секции (в дальнейшем в этом документе, называемым "CS-расстоянием") изменяется с вращением коленчатого вала. Во втором аспекте, поясненном выше, отношение всегда является постоянным. На основе принципа рычага, по мере того, как вышеописанное отношение увеличивается больше, изменение угла поворота балансировочного вала, сопровождающее изменение угла поворота коленчатого вала, становится большим. Следовательно, согласно третьему аспекту, поясненному выше, вызывающей вибрацию силе для уравновешивания силы инерции поршня может предоставляться профиль, отличающийся от случая второго аспекта, поясненного выше.In the third aspect explained above, the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft are displaced in the same direction in the y direction, while in the direction along the x axis, the connection point with the crankshaft and the connection point with the balancing shaft are opposed directions, as in the case of the second aspect. Therefore, according to the third aspect explained above, the balancing shaft after rotation of the crankshaft can rotate in the opposite direction relative to the crankshaft. Additionally, in the third aspect explained above, the BS / CS ratio between the distance from the connection point with the balancing shaft to the guide section (hereinafter referred to as the "BS distance") and the distance from the connection point with the crankshaft to the guide section ( hereinafter referred to as “CS distance”) changes with the rotation of the crankshaft. In the second aspect explained above, the ratio is always constant. Based on the principle of the lever, as the above ratio increases more, the change in the angle of rotation of the balancing shaft, accompanying the change in the angle of rotation of the crankshaft, becomes large. Therefore, according to the third aspect explained above, a vibration-inducing force for balancing the piston inertia force can be provided with a profile different from the case of the second aspect explained above.
Согласно четвертому аспекту, поясненному выше, ограничительная часть шатуна приближается в наибольшей степени к осевому валу балансировочного вала в ситуации, в которой центр главного вала коленчатого вала, точка соединения с коленчатым валом, ограничительная часть, центр осевого вала балансировочного вала и точка соединения с балансировочным валом совмещаются на одной прямой линии. В дальнейшем в этом документе, эта позиция называется "первой точкой изменения". В первой точке изменения, осевая сила шатуна, которая действует на точку соединения с балансировочным валом, не формирует вращающего момента. Следовательно, если отсутствует ограничение в направлении перемещения, точка соединения с балансировочным валом может вращаться в любом направлении из первой точки изменения с изменением угла поворота коленчатого вала. Когда точка соединения с балансировочным валом смещается в направлении, идентичном с направлением вращения коленчатого вала, балансировочный вал вращается в направлении, идентичном направлению коленчатого вала. В четвертом аспекте, поясненном выше, смещение в вышеуказанном направлении предотвращается посредством ограничительной части шатуна и направляющей на стороне балансировочного вала. Следовательно, когда угол поворота коленчатого вала изменяется из вышеописанной ситуации, точка соединения с балансировочным валом смещается в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала. Когда точка соединения находится за пределами первой точки изменения, осевая сила шатуна, которая действует на точку соединения с балансировочным валом, формирует вращающий момент. Следовательно, балансировочный вал продолжает обратное вращение с вращением коленчатого вала. Когда коленчатый вал вращается на 180 градусов из состояния первой точки изменения, формируется ситуация, в которой центр главного вала коленчатого вала, точка соединения с коленчатым валом, ограничительная часть, центр осевого вала балансировочного вала и точка соединения с балансировочным валом совмещаются на одной прямой линии, в состоянии, в котором ограничительная часть шатуна приближается в наибольшей степени к главному валу коленчатого вала. В дальнейшем в этом документе, позиция называется "второй точкой изменения". Во второй точке изменения, смещение ограничительной части регулируется посредством направляющей на стороне коленчатого вала. Как результат, во второй точке изменения, точка соединения с балансировочным валом направляется в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала. Вышеуказанная операция повторяется, за счет чего балансировочный вал также может продолжать вращаться в противоположную сторону относительно коленчатого вала через шатун посредством четвертого аспекта, поясненного выше.According to the fourth aspect explained above, the restrictive part of the connecting rod approaches the balancing shaft to the greatest extent in a situation in which the center of the main shaft of the crankshaft, the connection point with the crankshaft, the restriction part, the center of the axial shaft of the balancing shaft and the connection point with the balancing shaft are combined in one straight line. Later in this document, this position is called the "first point of change." At the first point of change, the axial force of the connecting rod, which acts on the connection point with the balancing shaft, does not generate torque. Therefore, if there is no restriction in the direction of movement, the connection point with the balancing shaft can rotate in any direction from the first point of change with a change in the angle of rotation of the crankshaft. When the connection point with the balancing shaft is shifted in a direction identical with the direction of rotation of the crankshaft, the balancing shaft rotates in a direction identical to the direction of the crankshaft. In the fourth aspect explained above, displacement in the above direction is prevented by the restrictive portion of the connecting rod and the guide on the side of the balancing shaft. Therefore, when the angle of rotation of the crankshaft changes from the above situation, the connection point with the balancing shaft is shifted in the opposite direction relative to the direction of rotation of the crankshaft. When the connection point is outside the first change point, the axial force of the connecting rod, which acts on the connection point with the balancing shaft, generates a torque. Consequently, the balancing shaft continues reverse rotation with the rotation of the crankshaft. When the crankshaft rotates 180 degrees from the state of the first change point, a situation is formed in which the center of the main shaft of the crankshaft, the connection point with the crankshaft, the restrictive part, the center of the axial shaft of the balancing shaft and the connection point with the balancing shaft are aligned in a straight line, in a state in which the restrictive part of the connecting rod is closest to the main shaft of the crankshaft. Later in this document, the position is called the "second point of change." At the second point of change, the displacement of the restrictive part is controlled by a guide on the side of the crankshaft. As a result, at the second change point, the connection point with the balancing shaft is guided in the opposite direction relative to the direction of rotation of the crankshaft. The above operation is repeated, whereby the balancing shaft can also continue to rotate in the opposite direction relative to the crankshaft through the connecting rod by the fourth aspect explained above.
Согласно любому из пятого-девятого аспектов, поясненных выше, коленчатый вал используется способом смещенного кривошипа, так что сила инерции, вызываемая посредством движения поршня с прохождением от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, и сила инерции, вызываемая посредством движения поршня с прохождением от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, становятся асимметричными. Если скользящая часть соединительной части должна выполнять возвратно-поступательное движение на центральной линии "коленчатый вал - балансировочный вал", которая соединяет центр главного вала коленчатого вала и центр осевого вала балансировочного вала, балансировочный вал должен демонстрировать профили симметричной угловой скорости в процессе прохождения от стороны верхней мертвой точки к стороне нижней мертвой точки и в процессе, который является обратным по отношению к нему. Таким образом, вызывающие вибрацию силы, которые должны формироваться посредством эксцентрикового груза балансировочного вала наружным способом и обратным способом, становятся симметричными. В отличие от этого, в любом из пятого-девятого аспектов, поясненных выше, прямолинейное движение скользящей части направляется на прямую линию, которая не совпадает с центральной линией "коленчатый вал - балансировочный вал". В этом случае, возникает искажение в профиле угловой скорости балансировочного вала, и вызывающие вибрацию силы, которые формируются наружным способом и обратным способом посредством эксцентрикового груза балансировочного вала, становятся асимметричными. Следовательно, согласно любому из пятого-девятого аспектов, поясненных выше, могут формироваться вызывающие вибрацию силы, которые становятся асимметричными наружным способом и обратным способом, и сила инерции, сформированная посредством поршня при условии смещенного кривошипа, может надлежащим образом уравновешиваться.According to any one of the fifth to ninth aspects explained above, the crankshaft is used in an offset crank manner such that the inertia caused by the movement of the piston from the top dead center to the bottom dead center and the inertia caused by the movement of the piston from the bottom dead center to top dead center, become asymmetric. If the sliding part of the connecting part must reciprocate on the center line “crankshaft - balancing shaft”, which connects the center of the main shaft of the crankshaft and the center of the axial shaft of the balancing shaft, the balancing shaft must exhibit symmetrical angular velocity profiles during passage from the upper side dead center to the side of bottom dead center and in a process that is the opposite of it. Thus, the vibrational forces that must be generated by the eccentric load of the balancing shaft in an external manner and in the opposite way become symmetrical. In contrast, in any of the fifth to ninth aspects explained above, the rectilinear movement of the sliding part is directed to a straight line that does not coincide with the center line "crankshaft - balancing shaft". In this case, a distortion occurs in the profile of the angular velocity of the balancing shaft, and the forces causing vibration, which are generated externally and in the opposite way by the eccentric load of the balancing shaft, become asymmetric. Therefore, according to any one of the fifth to ninth aspects explained above, vibrational forces can be generated that become asymmetric in the external and reverse ways, and the inertia generated by the piston under the condition of the shifted crank can be properly balanced.
Согласно десятому аспекту, поясненному выше, силы инерции, которые формируются посредством поршня наружным способом и обратным способом, являются асимметричными, как и в случае девятого аспекта, поясненного выше. В конфигурации, в которой вращающаяся направляющая секция удерживает шатун, если центр вращения задается на центральной линии "коленчатый вал - балансировочный вал", профили угловой скорости балансировочного вала наружным способом и обратным способом становятся симметричными, и как результат, вызывающие вибрацию силы, сформированные посредством эксцентрикового груза балансировочного вала наружным способом и обратным способом, также становятся симметричными. В отличие от этого, если центр вращения направляющей секции находится за пределами центральной линии "коленчатый вал - балансировочный вал", вызывающие вибрацию силы, которые формируются посредством эксцентрикового груза балансировочного вала наружным способом и обратным способом, становятся асимметричными. Следовательно, согласно десятому аспекту, поясненному выше, сила инерции, сформированная посредством поршня, может надлежащим образом уравновешиваться при условии смещенного кривошипа.According to the tenth aspect explained above, the inertia forces that are generated by the piston in an external and reverse manner are asymmetric, as in the case of the ninth aspect explained above. In the configuration in which the rotating guide section holds the connecting rod, if the center of rotation is set on the center line “crankshaft - balancing shaft”, the angular velocity profiles of the balancing shaft in an external and reverse way become symmetrical, and as a result, vibration forces generated by the eccentric load balancing shaft in an external way and the reverse way, also become symmetrical. In contrast, if the center of rotation of the guide section is outside the center line of the “crankshaft - balancing shaft", vibrational forces that are generated by the eccentric load of the balancing shaft in an external manner and in the opposite way become asymmetric. Therefore, according to the tenth aspect explained above, the inertia generated by the piston can be properly balanced under the condition of a shifted crank.
Согласно одиннадцатому аспекту, поясненному выше, посредством синхронизации фазы вращения эксцентрикового груза коленчатого вала и фазы вращения эксцентрикового груза балансировочного вала между собой, вызывающая вибрацию сила, которая изменяется вдоль требуемого профиля, может формироваться в направлении по оси Y.According to the eleventh aspect explained above, by synchronizing the rotation phase of the eccentric load of the crankshaft and the rotation phase of the eccentric load of the balancing shaft with each other, a vibration-causing force that changes along the desired profile can be generated in the direction along the Y axis.
Согласно двенадцатому аспекту, поясненному выше, посредством синхронизации фазы вращения эксцентрикового груза коленчатого вала и фазы вращения эксцентрикового груза балансировочного вала между собой, вызывающая вибрацию сила, которая изменяется вдоль профиля, отличающегося от профиля, который реализован в одиннадцатом аспекте, поясненном выше, может формироваться в направлении по оси Y.According to the twelfth aspect explained above, by synchronizing the rotation phase of the eccentric load of the crankshaft and the rotation phase of the eccentric load of the balancing shaft with each other, a vibrational force that varies along a profile different from the profile realized in the eleventh aspect explained above can be formed in Y direction
В тринадцатом аспекте, поясненном выше, балансировочному валу предоставляется вращающий момент через шатун. В этой конфигурации, в точке изменения, в которой осевая линия шатуна накладывается на центр вращения балансировочного вала, осевая сила шатуна не прикладывает вращающий момент к балансировочному валу. Следовательно, если внешняя сила, которая прикладывается к балансировочному валу, представляет собой только осевую силу шатуна, балансировочный вал должен находиться в состоянии, в котором балансировочный вал может вращаться в нормальном и в обратном направлениях в точке изменения. В тринадцатом аспекте, поясненном выше, момент обратного вращения прикладывается к балансировочному валу посредством механизма приложения момента. Следовательно, согласно тринадцатому аспекту, поясненному выше, балансировочный вал может продолжать стабильно вращаться в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала.In the thirteenth aspect explained above, torque is provided to the balancing shaft through a connecting rod. In this configuration, at the point of change at which the connecting rod center line is superimposed on the center of rotation of the balancing shaft, the connecting rod axial force does not apply torque to the balancing shaft. Therefore, if the external force that is applied to the balancing shaft is only the axial force of the connecting rod, the balancing shaft must be in a state in which the balancing shaft can rotate in normal and reverse directions at the point of change. In the thirteenth aspect explained above, a reverse torque is applied to the balancing shaft by a torque application mechanism. Therefore, according to the thirteenth aspect explained above, the balancing shaft can continue to stably rotate in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the crankshaft.
Согласно четырнадцатому аспекту, поясненному выше, подходящий вращающий момент может прикладываться к балансировочному валу в точке изменения посредством кулачка и пружинного элемента.According to the fourteenth aspect explained above, a suitable torque can be applied to the balancing shaft at the point of change by means of a cam and a spring element.
Согласно пятнадцатому аспекту, поясненному выше, двигатель внутреннего сгорания включает в себя один поршень, который работает отдельно, или два поршня, которые работают в идентичной фазе. В двигателе внутреннего сгорания, поршни взаимно не уравновешивают силы инерции возвратно-поступательных движений. Согласно пятнадцатому аспекту, поясненному выше, вибрация двигателя внутреннего сгорания может надлежащим образом подавляться посредством вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства.According to the fifteenth aspect explained above, an internal combustion engine includes one piston that works separately, or two pistons that work in the same phase. In an internal combustion engine, pistons do not mutually balance the inertia forces of the reciprocating movements. According to the fifteenth aspect explained above, the vibration of the internal combustion engine can be appropriately suppressed by the vibration causing force generated by the balancing device.
Согласно шестнадцатому аспекту, поясненному выше, в ситуации в верхней мертвой точке, поршень и шатун формируют вызывающие вибрацию силы в опорном направлении, которое идет вдоль осевой линии возвратно-поступательного движения поршня. В этом случае, шатун прикладывает вызывающую вибрацию силу к эксцентриковому грузу коленчатого вала в первом направлении наклона, которое идет практически из центра главного вала коленчатого вала к точке соединения с коленчатым валом, при одновременном приложении также вызывающей вибрацию силы к эксцентриковому грузу балансировочного вала во втором направлении наклона, которое идет практически из центра осевого вала балансировочного вала к точке соединения с балансировочным валом. Результирующая сила из вышеуказанных вызывающих вибрацию сил имеет компоненты к первому направлению наклона и второму направлению наклона, в дополнение к компоненту к вышеописанному опорному направлению. В шестнадцатом аспекте, поясненном выше, центр тяжести эксцентрикового груза коленчатого вала предоставляется на противоположной стороне точки соединения с коленчатым валом, с осевой линией коленчатого вала между ними. Согласно центру тяжести, компонент вызывающей вибрацию силы в первом направлении наклона может уравновешиваться в дополнение к компоненту вызывающей вибрацию силы в опорном направлении. Дополнительно, в шестнадцатом аспекте, поясненном выше, центр тяжести эксцентрикового груза балансировочного вала предоставляется на противоположной стороне точки соединения с балансировочным валом, с осевой линией балансировочного вала между ними. Согласно центру тяжести, компонент вызывающей вибрацию силы во втором направлении наклона может уравновешиваться в дополнение к компоненту вызывающей вибрацию силы в опорном направлении. В нижней мертвой точке двигателя внутреннего сгорания, уравновешивание вызывающих вибрацию сил возникает на основе аналогичного принципа. Следовательно, согласно шестнадцатому аспекту, поясненному выше, вызывающие вибрацию силы, которые, соответственно, формируются посредством поршня, шатуна и шатуна, могут надлежащим образом уравновешиваться.According to the sixteenth aspect explained above, in the situation of top dead center, the piston and the connecting rod generate vibrational forces in the support direction, which runs along the center line of the reciprocating motion of the piston. In this case, the connecting rod applies a force causing vibration to the eccentric load of the crankshaft in the first inclination direction, which extends almost from the center of the main shaft of the crankshaft to the connection point with the crankshaft, while also applying a vibration force to the eccentric load of the balancing shaft in the second direction inclination, which runs almost from the center of the axial shaft of the balancing shaft to the point of connection with the balancing shaft. The resulting force from the above vibrational forces has components to the first tilt direction and the second tilt direction, in addition to the component to the above reference direction. In the sixteenth aspect explained above, the center of gravity of the eccentric load of the crankshaft is provided on the opposite side of the connection point with the crankshaft, with the center line of the crankshaft between them. According to the center of gravity, the vibration causing force component in the first inclination direction can be balanced in addition to the vibration causing force component in the reference direction. Additionally, in the sixteenth aspect explained above, the center of gravity of the eccentric load of the balancing shaft is provided on the opposite side of the connection point with the balancing shaft, with the axial line of the balancing shaft between them. According to the center of gravity, the vibration causing force component in the second inclination direction can be balanced in addition to the vibration causing force component in the reference direction. At the bottom dead center of an internal combustion engine, balancing the vibration-causing forces occurs on the basis of a similar principle. Therefore, according to the sixteenth aspect explained above, vibration-causing forces that are respectively generated by the piston, connecting rod and connecting rod can be properly balanced.
Согласно семнадцатому аспекту, поясненному выше, в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке двигателя внутреннего сгорания, вызывающие вибрацию силы, вызываемые посредством эксцентрикового груза коленчатого вала и эксцентрикового груза балансировочного вала, могут балансироваться с вызывающими вибрацию силами, вызываемыми посредством шатуна, поршня и шатуна. Дополнительно, в ситуации за исключением верхней мертвой точки и нижней мертвой точки, вызывающие вибрацию силы, вызываемые посредством шатуна и эксцентрикового груза балансировочного вала, могут балансироваться с вызывающей вибрацию силой, вызываемой посредством эксцентрикового груза коленчатого вала. Следовательно, согласно семнадцатому аспекту, поясненному выше, вызывающие вибрацию силы, вызываемые посредством отдельных элементов, всегда могут уравновешиваться предпочтительно.According to the seventeenth aspect explained above, at the top dead center and bottom dead center of the internal combustion engine, the vibration causing forces caused by the eccentric load of the crankshaft and the eccentric load of the balancing shaft can be balanced with the vibration causing forces caused by the connecting rod, piston and connecting rod. Additionally, in a situation with the exception of top dead center and bottom dead center, the vibrational forces produced by the connecting rod and the eccentric load of the balancing shaft can be balanced with the vibrational force caused by the eccentric load of the crankshaft. Therefore, according to the seventeenth aspect explained above, vibration-causing forces caused by the individual elements can always be balanced preferably.
Согласно восемнадцатому аспекту, поясненному выше, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством шатуна, вводится в один конец балансировочного вала. Эксцентриковый груз балансировочного вала, расположенный для балансировочного вала, может уравновешивать вышеуказанную вызывающую вибрацию силу посредством веса, значительно отражаемого в окрестности одного конца. По мере того, как входная точка вызывающей вибрацию силы и точка веса для уравновешивания вызывающей вибрацию силы отдаляются друг от друга, момент, который действует на балансировочный вал, становится большим. Согласно восемнадцатому аспекту, поясненному выше, вызывающие вибрацию силы могут уравновешиваться посредством соответствующих элементов, тогда как момент подавляется таким образом, что он является достаточно небольшим.According to the eighteenth aspect explained above, the vibration causing force caused by the connecting rod is introduced at one end of the balancing shaft. The eccentric load of the balancing shaft, located for the balancing shaft, can balance the above vibration-causing force by means of a weight significantly reflected in the vicinity of one end. As the input point of the vibration causing force and the weight point to balance the vibration causing force move away from each other, the moment that acts on the balancing shaft becomes large. According to the eighteenth aspect explained above, the vibration causing forces can be balanced by the corresponding elements, while the moment is suppressed in such a way that it is small enough.
Согласно девятнадцатому аспекту, поясненному выше, шатун и главный вал коленчатого вала могут соединяться посредством эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала. Согласно конструкции, коленчатый вал и шатун могут относительно вращаться с центром подшипника на стороне коленчатого вала, расположенным в шатуне в качестве центра вращения. Таким образом, "точка соединения с коленчатым валом" в первом аспекте, поясненном выше, может формироваться в центре подшипника на стороне коленчатого вала. Дополнительно, согласно эксцентриковому валу на стороне коленчатого вала, центр главного вала коленчатого вала может задаваться эксцентрическим посредством предварительно определенного значения от центра подшипника на стороне коленчатого вала, т.е. точки соединения с коленчатым валом. Таким образом, согласно девятнадцатому аспекту, поясненному выше, может быть конкретно реализован "механизм соединения с коленчатым валом", который удовлетворяет функции, требуемой посредством первого аспекта, поясненного выше.According to the nineteenth aspect explained above, the connecting rod and the main shaft of the crankshaft can be connected by means of an eccentric shaft on the side of the crankshaft. According to the design, the crankshaft and connecting rod can relatively rotate with the bearing center on the side of the crankshaft located in the connecting rod as the center of rotation. Thus, the “connection point with the crankshaft” in the first aspect explained above can be formed in the center of the bearing on the side of the crankshaft. Further, according to the eccentric shaft on the crankshaft side, the center of the main shaft of the crankshaft can be set eccentric by a predetermined value from the center of the bearing on the side of the crankshaft, i.e. connection points with the crankshaft. Thus, according to the nineteenth aspect explained above, a “crankshaft coupling mechanism” can be specifically implemented that satisfies the function required by the first aspect explained above.
Согласно двадцатому варианту осуществления, шатун и осевой вал балансировочного вала могут соединяться посредством эксцентрикового вала на стороне балансировочного вала. Согласно конструкции, балансировочный вал и шатун могут относительно вращаться с центром подшипника на стороне балансировочного вала, расположенным в шатуне в качестве центра вращения. Таким образом, "точка соединения с балансировочным валом" в первом аспекте, поясненном выше, может формироваться в центре подшипника на стороне балансировочного вала. Дополнительно, согласно эксцентриковому валу на стороне балансировочного вала, центр осевого вала балансировочного вала может задаваться эксцентрическим посредством фиксированного значения от центра подшипника на стороне балансировочного вала, т.е. точки соединения с балансировочным валом. Таким образом, согласно двадцатому аспекту, поясненному выше, может быть конкретно реализован "механизм соединения с балансировочным валом", который удовлетворяет функции, которая требуется посредством первого аспекта, поясненного выше.According to a twentieth embodiment, the connecting rod and the axial shaft of the balancing shaft can be connected by means of an eccentric shaft on the side of the balancing shaft. According to the design, the balancing shaft and the connecting rod can relatively rotate with the center of the bearing on the side of the balancing shaft located in the connecting rod as the center of rotation. Thus, the “connection point with the balancing shaft” in the first aspect explained above can be formed in the center of the bearing on the side of the balancing shaft. Additionally, according to the eccentric shaft on the side of the balancing shaft, the center of the axial shaft of the balancing shaft can be set eccentric by a fixed value from the center of the bearing on the side of the balancing shaft, i.e. connection points with balancing shaft. Thus, according to the twentieth aspect explained above, a “balancing shaft coupling mechanism" that specifically satisfies the function required by the first aspect explained above can be specifically implemented.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1 является видом для пояснения конфигурации первого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a first embodiment of the present invention;
Фиг. 2 является схемой для пояснения взаимосвязи между состоянием балансировочного устройства, показанного на фиг. 1, и углом θ поворота коленчатого вала;FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the state of the balancing device shown in FIG. 1, and an angle θ of rotation of the crankshaft;
Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и углом α поворота балансировочного вала в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 1;FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the angle of rotation θ of the crankshaft and the angle α of rotation of the balancing shaft in the balancing device shown in FIG. one;
Фиг. 4 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью dα/dθ балансировочного вала в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 1;FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the crank angle θ and the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft in the balancing device shown in FIG. one;
Фиг. 5 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и угловым ускорением d2α/dθ2 балансировочного вала в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 1;FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the angle θ of rotation of the crankshaft and the angular acceleration d2α / dθ2 of the balancing shaft in the balancing device shown in FIG. one;
Фиг. 6 является схемой для пояснения взаимосвязи между работой поршня и углом θ поворота коленчатого вала в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 1;FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the operation of the piston and the angle θ of rotation of the crankshaft in the balancing device shown in FIG. one;
Фиг. 7 иллюстрирует профили силы инерции, сформированной посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства, показанного на фиг. 1;FIG. 7 illustrates the profiles of the inertia force generated by the piston of an internal combustion engine and causing vibration of the force generated by the balancing device shown in FIG. one;
Фиг. 8 является схемой, показывающей результирующую вызывающую вибрацию силу, полученную посредством объединения вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством коленчатого вала, и вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного вала, обе из которых показаны на фиг. 7;FIG. 8 is a diagram showing a resultant vibration-inducing force obtained by combining a vibration-inducing force generated by a crankshaft and a vibration-inducing force generated by a balancing shaft, both of which are shown in FIG. 7;
Фиг. 9 является схемой, показывающей результирующую силу, полученную посредством объединения силы инерции, сформированной посредством поршня, и результирующей вызывающей вибрацию силы, обе из которых показаны на фиг. 8;FIG. 9 is a diagram showing the resultant force obtained by combining the inertia force generated by the piston and the resulting vibrational force, both of which are shown in FIG. 8;
Фиг. 10 является схемой для пояснения взаимосвязи между состоянием конфигурации примера модификации первого варианта осуществления настоящего изобретения и углом θ поворота коленчатого вала;FIG. 10 is a diagram for explaining a relationship between a configuration state of a modification example of the first embodiment of the present invention and a crank angle θ;
Фиг. 11 иллюстрирует профили силы инерции, сформированной посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства, показанного на фиг. 10;FIG. 11 illustrates profiles of the inertia force generated by the piston of an internal combustion engine and causing vibration of the force generated by the balancing device shown in FIG. 10;
Фиг. 12 является схемой, показывающей результирующую вызывающую вибрацию силу, полученную посредством объединения вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством коленчатого вала, и вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного вала, обе из которых показаны на фиг. 11;FIG. 12 is a diagram showing the resultant vibration-inducing force obtained by combining the vibration-inducing force generated by the crankshaft and the vibration-inducing force generated by the balancing shaft, both of which are shown in FIG. eleven;
Фиг. 13 является схемой, показывающей результирующую силу, полученную посредством объединения силы инерции, сформированной посредством поршня, и результирующей вызывающей вибрацию силы, обе из которых показаны на фиг. 12;FIG. 13 is a diagram showing a resultant force obtained by combining an inertia force generated by a piston and a resultant vibration-inducing force, both of which are shown in FIG. 12;
Фиг. 14 является схемой для пояснения взаимосвязи между состоянием балансировочного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и углом θ поворота коленчатого вала;FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the state of the balancing device according to the second embodiment of the present invention and the angle θ of rotation of the crankshaft;
Фиг. 15 является схемой для пояснения взаимосвязи между состоянием балансировочного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения и углом θ поворота коленчатого вала;FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the state of the balancing device according to the third embodiment of the present invention and the angle θ of rotation of the crankshaft;
Фиг. 16 является схемой, показывающей траекторию шарнира шатуна в ходе работы балансировочного устройства, показанного на фиг. 15;FIG. 16 is a diagram showing a path of a connecting rod hinge during operation of the balancing device shown in FIG. fifteen;
Фиг. 17 является схемой для пояснения условий, которые должны удовлетворяться посредством направляющей секции 82, проиллюстрированной на фиг. 15;FIG. 17 is a diagram for explaining conditions that must be satisfied by the
Фиг. 18 иллюстрирует пример другой конфигурации, которая может использоваться в качестве направляющей секции в третьем варианте осуществления;FIG. 18 illustrates an example of another configuration that can be used as a guide section in a third embodiment;
Фиг. 19 является схемой для пояснения конфигурации четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration of a fourth embodiment of the present invention;
Фиг. 20 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства, показанного на фиг. 19;FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the balancing device shown in FIG. 19;
Фиг. 21 иллюстрирует изменение крутящего момента от пружинного элемента, который балансировочный вал принимает от пружинного элемента при каждой ситуации, проиллюстрированной на фиг. 20;FIG. 21 illustrates the change in torque from the spring element that the balancing shaft receives from the spring element in each situation illustrated in FIG. twenty;
Фиг. 22 иллюстрирует изменение крутящего момента от пружинного элемента, который балансировочный вал принимает от пружинного элемента в модификации четвертого варианта осуществления настоящего варианта осуществления;FIG. 22 illustrates a change in torque from a spring element that a balancing shaft receives from a spring element in a modification of a fourth embodiment of the present embodiment;
Фиг. 23 является схемой для пояснения конфигурации второй модификации четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 23 is a diagram for explaining a configuration of a second modification of a fourth embodiment of the present invention;
Фиг. 24 является схемой для пояснения конфигурации третьей модификации четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 24 is a diagram for explaining a configuration of a third modification of a fourth embodiment of the present invention;
Фиг. 25 является схемой для пояснения конфигурации пятого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 25 is a diagram for explaining a configuration of a fifth embodiment of the present invention;
Фиг. 26 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства, показанного на фиг. 25;FIG. 26 is a diagram for explaining the operation of the balancing device shown in FIG. 25;
Фиг. 27 иллюстрирует изменение крутящего момента от пружинного элемента, который балансировочный вал принимает от пружинного элемента при каждой ситуации, проиллюстрированной на фиг. 26;FIG. 27 illustrates the change in torque from the spring element that the balancing shaft receives from the spring element in each situation illustrated in FIG. 26;
Фиг. 28 является схемой для пояснения конфигурации шестого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 28 is a diagram for explaining a configuration of a sixth embodiment of the present invention;
Фиг. 29 является схемой для пояснения эффекта, полученного посредством конструкции смещенного кривошипа, расположенного в двигателе внутреннего сгорания, показанном на фиг. 28;FIG. 29 is a diagram for explaining an effect obtained by the construction of an offset crank located in the internal combustion engine shown in FIG. 28;
Фиг. 30 является схемой для пояснения взаимосвязи между позицией поршня в двигателе внутреннего сгорания, показанном на фиг. 28, и углом поворота коленчатого вала;FIG. 30 is a diagram for explaining the relationship between the position of the piston in the internal combustion engine shown in FIG. 28, and the angle of rotation of the crankshaft;
Фиг. 31A является схемой для пояснения конфигурации шестого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 31A is a diagram for explaining a configuration of a sixth embodiment of the present invention;
Фиг. 31B является схемой для пояснения конфигурации первой модификации шестого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 31B is a diagram for explaining a configuration of a first modification of a sixth embodiment of the present invention;
Фиг. 31C является схемой для пояснения конфигурации второй модификации шестого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 31C is a diagram for explaining a configuration of a second modification of a sixth embodiment of the present invention;
Фиг. 31D является схемой для пояснения конфигурации третьей модификации шестого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 31D is a diagram for explaining a configuration of a third modification of a sixth embodiment of the present invention;
Фиг. 32 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью dα/dθ балансировочного вала в конфигурации, показанной на фиг. 31A, с использованием коэффициента h/r смещения в качестве параметра;FIG. 32 is a diagram illustrating the relationship between the angle θ of rotation of the crankshaft and the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft in the configuration shown in FIG. 31A using the bias coefficient h / r as a parameter;
Фиг. 33 иллюстрирует профили силы инерции, сформированной посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и результирующей вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства, показанного на фиг. 31A;FIG. 33 illustrates profiles of the inertia force generated by the piston of an internal combustion engine and the resulting vibrational force generated by the balancing device shown in FIG. 31A;
Фиг. 34 является схемой, показывающей результат, полученный посредством объединения результирующей вызывающей вибрацию силы и силы инерции, сформированной посредством поршня, обе из которых показаны на фиг. 33;FIG. 34 is a diagram showing a result obtained by combining the resulting vibrational and inertial forces generated by the piston, both of which are shown in FIG. 33;
Фиг. 35 является схемой для пояснения конфигурации седьмого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 35 is a diagram for explaining a configuration of a seventh embodiment of the present invention;
Фиг. 36 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью dα/dθ балансировочного вала в конфигурации, показанной на фиг. 35, с использованием коэффициента h/r смещения в качестве параметра;FIG. 36 is a diagram illustrating the relationship between the angle of rotation θ of the crankshaft and the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft in the configuration shown in FIG. 35, using the displacement coefficient h / r as a parameter;
Фиг. 37 иллюстрирует профили силы инерции, сформированной посредством поршня двигателя внутреннего сгорания, и результирующей вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства, показанного на фиг. 35;FIG. 37 illustrates profiles of the inertia force generated by the piston of an internal combustion engine and the resulting vibrational force generated by the balancing device shown in FIG. 35;
Фиг. 38 является схемой, показывающей результат, полученный посредством объединения результирующей вызывающей вибрацию силы и силы инерции, сформированной посредством поршня, обе из которых показаны на фиг. 37;FIG. 38 is a diagram showing a result obtained by combining the resulting vibrational and inertia forces generated by a piston, both of which are shown in FIG. 37;
Фиг. 39 является схемой для пояснения конфигурации восьмого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 39 is a diagram for explaining a configuration of an eighth embodiment of the present invention;
Фиг. 40 является схемой для пояснения принципа того, как балансировочное устройство, показанное на фиг. 39, уравновешивает вызывающие вибрацию силы;FIG. 40 is a diagram for explaining the principle of how the balancing device shown in FIG. 39, balances the forces causing vibration;
Фиг. 41 является схемой для пояснения позиции центра тяжести эксцентрикового груза коленчатого вала, расположенного в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 39;FIG. 41 is a diagram for explaining the position of the center of gravity of an eccentric load of a crankshaft located in the balancing device shown in FIG. 39;
Фиг. 42 является видом в перспективе для пояснения признаков коленчатого вала, расположенного в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 39;FIG. 42 is a perspective view for explaining features of a crankshaft located in the balancing device shown in FIG. 39;
Фиг. 43 является видом в перспективе для пояснения признаков балансировочного вала, расположенного в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 39;FIG. 43 is a perspective view for explaining the features of the balancing shaft located in the balancing device shown in FIG. 39;
Фиг. 44 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства, показанного на фиг. 39;FIG. 44 is a diagram for explaining the operation of the balancing device shown in FIG. 39;
Фиг. 45 является видом в перспективе для пояснения признаков другого балансировочного вала, применимого для использования в балансировочном устройстве согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 45 is a perspective view for explaining the features of another balancing shaft applicable for use in a balancing device according to an eighth embodiment of the present invention;
Фиг. 46 является схемой для пояснения конфигурации девятого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 46 is a diagram for explaining a configuration of a ninth embodiment of the present invention;
Фиг. 47 является схемой для пояснения принципа того, как балансировочное устройство, показанное на фиг. 46, уравновешивает вызывающие вибрацию силы;FIG. 47 is a diagram for explaining the principle of how the balancing device shown in FIG. 46, balances the forces causing vibration;
Фиг. 48 является схемой для пояснения позиции центра тяжести эксцентрикового груза коленчатого вала, расположенного в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 46;FIG. 48 is a diagram for explaining the position of the center of gravity of an eccentric load of a crankshaft located in the balancing device shown in FIG. 46;
Фиг. 49 является видом в перспективе для пояснения признаков балансировочного вала, расположенного в балансировочном устройстве, показанном на фиг. 46;FIG. 49 is a perspective view for explaining the features of the balancing shaft located in the balancing device shown in FIG. 46;
Фиг. 50 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства, показанного на фиг. 46;FIG. 50 is a diagram for explaining the operation of the balancing device shown in FIG. 46;
Фиг. 51 является видом в перспективе для пояснения признаков другого балансировочного вала, применимого для использования в балансировочном устройстве согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 51 is a perspective view for explaining the features of another balancing shaft applicable for use in a balancing device according to a ninth embodiment of the present invention;
Фиг. 52 является покомпонентным видом в перспективе балансировочного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 52 is an exploded perspective view of a balancing device according to a first embodiment of the present invention;
Фиг. 53 является покомпонентным видом в перспективе шатуна, показанного на фиг. 52;FIG. 53 is an exploded perspective view of the connecting rod shown in FIG. 52;
Фиг. 54 является видом сбоку в сечении основной секции балансировочного устройства согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 54 is a side sectional view of a main section of a balancing device according to a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 55 является схемой для пояснения способа для формирования эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала и эксцентрикового вала на стороне балансировочного вала, показанных на фиг. 52, посредством общей машинной обработки отверстий;FIG. 55 is a diagram for explaining a method for forming an eccentric shaft on the side of the crankshaft and an eccentric shaft on the side of the balancing shaft shown in FIG. 52, through general hole machining;
Фиг. 56 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 56 is a diagram for explaining an operation of a balancing device according to a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 57 является схемой для пояснения первой модификации балансировочного устройства согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 57 is a diagram for explaining a first modification of a balancing device according to a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 58 является схемой для пояснения конфигурации эксцентрикового вала на стороне балансировочного вала, расположенного во второй модификации десятого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 58 is a diagram for explaining a configuration of an eccentric shaft on a side of a balancing shaft located in a second modification of a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 59 является схемой для пояснения конфигурации эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала, расположенного в третьей модификации десятого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 59 is a diagram for explaining a configuration of an eccentric shaft on a side of a crankshaft located in a third modification of a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 60 является схемой для пояснения конфигурации и работы четвертой модификации десятого варианта осуществления настоящего изобретения;FIG. 60 is a diagram for explaining a configuration and operation of a fourth modification of a tenth embodiment of the present invention;
Фиг. 61 является покомпонентным видом в перспективе балансировочного устройства согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 61 is an exploded perspective view of a balancing device according to an eleventh embodiment of the present invention;
Фиг. 62 является покомпонентным видом в перспективе шатуна, показанного на фиг. 61;FIG. 62 is an exploded perspective view of the connecting rod shown in FIG. 61;
Фиг. 63 является видом сбоку в сечении основной секции балансировочного устройства согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 63 is a side sectional view of a main section of a balancing device according to an eleventh embodiment of the present invention;
Фиг. 64 является схемой, показывающей то, что эксцентрическая величина, возникающая в эксцентриковом валу на стороне балансировочного вала, может изменяться в одиннадцатом варианте осуществления настоящего изобретения;FIG. 64 is a diagram showing that an eccentric value occurring in an eccentric shaft on a balancing shaft side can be changed in an eleventh embodiment of the present invention;
Фиг. 65 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения; иFIG. 65 is a diagram for explaining an operation of a balancing device according to an eleventh embodiment of the present invention; and
Фиг. 66 является схемой для пояснения конфигурации и работы модификации одиннадцатого варианта осуществления настоящего изобретения.FIG. 66 is a diagram for explaining a configuration and operation of a modification of an eleventh embodiment of the present invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Первый вариант осуществления изобретенияFirst Embodiment
Конфигурация первого варианта осуществления изобретенияConfiguration of a First Embodiment
Фиг. 1 является видом для пояснения конфигурации первого варианта осуществления настоящего изобретения. Настоящий вариант осуществления включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 внутреннего сгорания имеет поршень 12. В настоящем варианте осуществления, двигатель 10 внутреннего сгорания представляет собой одноцилиндровый четырехтактный двигатель, включающий в себя только один поршень 12.FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a first embodiment of the present invention. The present embodiment includes an
Поршень 12 соединяется с коленчатым валом 16 через шатун 14 (в дальнейшем в этом документе, называемый "шатуном 14"). Коленчатый вал 16 включает в себя палец 18 кривошипа, который соединяется с шатуном 14. Палец 18 кривошипа формируется как единое целое с шейкой 22 коленчатого вала (в дальнейшем в этом документе называемой "главным валом коленчатого вала") через плечо 20 кривошипа. Главный вал 22 коленчатого вала удерживается с возможностью вращения посредством подшипника, расположенного в блоке цилиндров.The
Коленчатый вал 16 включает в себя эксцентриковый груз 24 коленчатого вала. Эксцентриковый груз 24 коленчатого вала предоставляется таким образом, что его центр тяжести расположен в практически противоположной стороне пальца 18 кривошипа с центром главного вала 22 коленчатого вала между ними. Дополнительно, эксцентриковому грузу 24 коленчатого вала предоставляется вес (mc) для уравновешивания веса шатуна 14 и вес для уравновешивания веса (mp/2), соответствующий половине веса поршня 12.The
Коленчатый вал 16 выполняет одно вращение в то время, когда поршень 12 выполняет одно возвратно-поступательное движение между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой. В дальнейшем в этом документе, направление возвратно-поступательного движения поршня 12 упоминается в качестве "направления по оси Y", а направление, ортогональное к "направлению по оси Y", называется "направлением по оси Х".The
В настоящем варианте осуществления, эксцентриковый груз 24 коленчатого вала задается таким образом, что разность фаз угла поворота коленчатого вала практически в 180° (°CA) возникает из поршня 12. Таким образом, фаза эксцентрикового груза 24 коленчатого вала задается таким образом, что устанавливаются следующие два условия:In the present embodiment, the
(1) когда поршень 12 расположен в верхней мертвой точке, центр тяжести эксцентрикового груза 24 коленчатого вала расположен практически на подвижном конце на стороне нижней мертвой точки в направлении по оси Y;(1) when the
(2) когда поршень 12 расположен в нижней мертвой точке, центр тяжести эксцентрикового груза 24 коленчатого вала расположен практически на подвижном конце на стороне верхней мертвой точки в направлении по оси Y.(2) when the
Двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя балансировочное устройство 30. Коленчатый вал 16 представляет собой компонент балансировочного устройства 30. Коленчатый вал 16 содержит точку 32 соединения с коленчатым валом в позиции, отклоняющейся от центра главного вала 22 коленчатого вала. Более конкретно, точка 32 соединения с коленчатым валом предоставляется на противоположной стороне эксцентрикового груза 24 коленчатого вала с центром главного вала 22 коленчатого вала между ними.The
Шатун 36 соединяется с точкой 32 соединения с коленчатым валом через механизм 34 соединения с коленчатым валом. Шатун 36 удерживается с возможностью вращения посредством механизма 34 соединения с коленчатым валом. Следовательно, коленчатый вал 16 и шатун 36 могут относительно вращаться в плоскости, параллельной с поверхностью вращения коленчатого вала 16, с точкой 32 соединения с коленчатым валом в качестве центра вращения.The connecting
Другой конец шатуна 36 соединяется с балансировочным валом 40 в точке 38 соединения с балансировочным валом. Балансировочный вал 40 включает в себя механизм 42 соединения с балансировочным валом в точке 38 соединения с балансировочным валом. Шатун 36 удерживается с возможностью вращения посредством механизма 42 соединения с балансировочным валом. Следовательно, шатун 36 и балансировочный вал 40 могут относительно вращаться с точкой 38 соединения с балансировочным валом в качестве центра вращения.The other end of the connecting
Балансировочный вал 40 включает в себя осевой вал 44 балансировочного вала в позиции, отклоненной от точки 38 соединения с балансировочным валом. Осевой вал 44 балансировочного вала предоставляется параллельно главному валу 22 коленчатого вала и удерживается с возможностью вращения посредством подшипника, включенного посредством блока цилиндров. Следовательно, балансировочный вал 40 может вращаться в плоскости, которая является параллельной с поверхностью вращения коленчатого вала 16, с осевым валом 44 балансировочного вала в качестве вращательного вала.The balancing
Балансировочный вал 40 содержит механизм 46 регулирования точек соединения с балансировочным валом, который удерживает механизм 42 соединения с балансировочным валом. Механизм 46 регулирования точек соединения с балансировочным валом предоставляется таким образом, что позиция механизма 42 соединения с балансировочным валом на балансировочном валу 40, т.е. позиция точки 38 соединения с балансировочным валом пассивно регулируется до корректной позиции. Посредством функции механизма 46 регулирования точек соединения с балансировочным валом, точка 38 соединения с балансировочным валом может смещаться в фиксированном диапазоне в направлении радиуса вращения балансировочного вала 40, который проходит через осевой вал 44 балансировочного вала.The balancing
Балансировочный вал 40 дополнительно содержит эксцентриковый груз 48 балансировочного вала. Эксцентриковый груз 48 балансировочного вала предоставляется таким образом, что его центр тяжести расположен на противоположной стороне точки 38 соединения с балансировочным валом с центром осевого вала 44 балансировочного вала между ними. Дополнительно, эксцентриковому грузу 48 балансировочного вала предоставляется вес для уравновешивания веса (mp/2), практически соответствующий половине веса поршня 12.The balancing
В настоящем варианте осуществления, в то время, когда коленчатый вал 16 выполняет одно вращение, балансировочный вал 40 выполняет одно вращение в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16. Здесь, как проиллюстрировано на фиг. 1, эксцентриковый груз 48 балансировочного вала предоставляется таким образом, что он синхронизируется по фазе с эксцентриковым грузом 24 коленчатого вала. Таким образом, фаза эксцентрикового груза 48 балансировочного вала сдвигается из фазы поршня 12 посредством практически 180 °CA, аналогично фазе эксцентрикового груза 24 коленчатого вала. Следовательно, два условия, описанные следующим образом, также устанавливаются между фазой эксцентрикового груза 48 балансировочного вала и фазой поршня 12:In the present embodiment, while the
(1) когда поршень 12 расположен в верхней мертвой точке, центр тяжести эксцентрикового груза 48 балансировочного вала расположен практически на подвижном конце на стороне нижней мертвой точки в направлении по оси Y;(1) when the
(2) когда поршень 12 расположен в нижней мертвой точке, центр тяжести эксцентрикового груза 48 балансировочного вала расположен практически на подвижном конце на стороне верхней мертвой точки в направлении по оси Y.(2) when the
Шатун 36 включает в себя шарнир 50 в своей средней точке. Круглая скользящая часть 52 вставляется в шарнир 50. Блок цилиндров содержит направляющую секцию 54, которая регулирует перемещение скользящей части 52. Направляющая секция 54 имеет пространство скольжения, имеющее продольное направление в направлении центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", которая проходит через центр главного вала 22 коленчатого вала и центр осевого вала 44 балансировочного вала. Скользящая часть 52 может перемещаться вдоль внутренней стенки пространства скольжения. Как результат, движение шарнира 50 ограничено прямолинейным движением на центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал".The connecting
Пояснение базового режима работы балансировочного устройства первого варианта осуществления изобретенияExplanation of the basic mode of operation of the balancing device of the first embodiment of the invention
Фиг. 2 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства 30, проиллюстрированного на фиг. 1. На фиг. 2, горизонтальная ось представляет угол θ поворота коленчатого вала (°CA). В дальнейшем в этом документе, угол θ поворота коленчатого вала в 0 (°CA) или 360 (°CA) соответствует верхней мертвой точке, а угол θ поворота коленчатого вала в 180 (°CA) соответствует нижней мертвой точке. Дополнительно, направление центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал" задается как "направление по оси y", а направление, ортогональное к "направлению по оси y", задается как "направление по оси x". Следует отметить, что, на фиг. 2, для удобства пояснения, направление по оси y показано таким образом, что оно соответствует направлению по оси Y (направлению перемещения поршня 12).FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the
На фиг. 2, в состоянии θ=0 (°CA), угол поворота α балансировочного вала 40 (в дальнейшем в этом документе, называемый "углом α поворота балансировочного вала") также составляет 0 (градусов). В это время, центр тяжести эксцентрикового груза 24 коленчатого вала и центр тяжести эксцентрикового груза 48 балансировочного вала находятся на подвижных концах на стороне нижней мертвой точки.In FIG. 2, in the state θ = 0 (° CA), the angle of rotation α of the balancing shaft 40 (hereinafter referred to as the "angle α of rotation of the balancing shaft") is also 0 (degrees). At this time, the center of gravity of the
На фиг. 2, коленчатый вал 16 предположительно вращается в направлении по часовой стрелке. Когда коленчатый вал 16 вращается из состояния θ=0 (°CA), точка 32 соединения с коленчатым валом смещается в направлении (положительное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). В это время, координата x шарнира 50 всегда поддерживается в исходной точке посредством направляющей секции 54. Следовательно, точка 38 соединения с балансировочным валом смещается в направлении (отрицательное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). Как результат, балансировочный вал 40 вращается в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16.In FIG. 2, the
До тех пор, пока θ не достигнет 90 (°CA), точка 32 соединения с коленчатым валом продолжает смещаться в направлении (положительное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). Когда координата x точки 38 соединения с балансировочным валом изменяется на расстояние, идентичное расстоянию координаты x точки 32 соединения с коленчатым валом в это время, т.е. когда шатун 36 поддерживает вертикальное состояние на фиг. 2, координата y точки 38 соединения с балансировочным валом смещается на эквивалентное расстояние с координатой y точки 32 соединения с коленчатым валом. Тем не менее, в балансировочном устройстве 30, точка 32 соединения с коленчатым валом и точка 38 соединения с балансировочным валом отдаляются друг от друга в направлении по оси x до тех пор, пока θ не достигает 90 (°CA). Чтобы компенсировать расстояние в направлении по оси x, координата y точки 38 соединения с балансировочным валом не может удерживать от значительного смещения от координаты y точки 32 соединения с коленчатым валом. Как результат, на стадии, на которой коленчатый вал 16 вращается на 90 (°CA), угол α поворота балансировочного вала превышает 90 (градусов).Until θ reaches 90 (° CA), the
До тех пор, пока угол θ поворота коленчатого вала не превышает 90 (°CA), чтобы достигать 180 (°CA), точка 32 соединения с коленчатым валом изменяется в направлении (отрицательное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). В это время, точка 38 соединения с балансировочным валом смещается в направлении (положительное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). Здесь, точка 32 соединения с коленчатым валом и точка 38 соединения с балансировочным валом приближаются друг к другу в направлении по оси x с увеличением угла θ поворота коленчатого вала. Следовательно, изменение координаты y точки 38 соединения с балансировочным валом меньше изменения координаты y точки 32 соединения с коленчатым валом. Затем на стадии, на которой угол θ поворота коленчатого вала достигает 180 [°CA], угол α поворота балансировочного вала аналогично достигает 180 (градусов).As long as the angle of rotation of the crankshaft does not exceed 90 (° CA), to reach 180 (° CA), the
По вышеописанной причине, балансировочный вал 40 вращается с более высокой скоростью вращения, чем коленчатый вал 16 в процессе изменения угла θ поворота коленчатого вала с 0 (°CA) до 90 (°CA). Затем, скорость вращения балансировочного вала 40 ниже скорости вращения коленчатого вала 16 в процессе изменения угла θ поворота коленчатого вала с 90 (°CA) до 180 (°CA). Такое изменение скорости вращения также возникает, когда угол θ поворота коленчатого вала изменяется с 180 (°CA) до 360 (°CA) посредством аналогичного механизма.For the above reason, the balancing
Как описано выше, балансировочное устройство 30 в настоящем варианте осуществления имеет следующие характеристики:As described above, the balancing
(1) коленчатый вал 16 и балансировочный вал 40 вращаются в противоположных направлениях в идентичном цикле;(1) the
(2) когда коленчатый вал 16 вращается на равной скорости вращения, вращение на неравной скорости вращения возникает в балансировочном валу 40. В этом случае, скорость вращения балансировочного вала 40 выше скорости вращения коленчатого вала 16, когда угол θ поворота коленчатого вала принадлежит диапазону 0 (°CA) -90 (°CA) и диапазону 270 (°CA) -360 (°CA). Дополнительно, когда угол θ поворота коленчатого вала принадлежит диапазону 90 (°CA) -270 (°CA), скорость вращения балансировочного вала 40 ниже скорости вращения коленчатого вала 16;(2) when the
(3) в состоянии угла поворота коленчатого вала θ=0 (°CA), т.е. в состоянии, в котором поршень 12 расположен в верхней мертвой точке, центр тяжести коленчатого вала 16 и центр тяжести балансировочного вала 40 находятся на подвижном конце в нижней мертвой точке. Дополнительно, в состоянии угла поворота коленчатого вала θ=180 (°CA), т.е. в состоянии, в котором поршень 12 расположен в нижней мертвой точке, центр тяжести коленчатого вала 16 и центр тяжести балансировочного вала 40 находятся на подвижном конце на стороне верхней мертвой точки.(3) in the state of the crank angle θ = 0 (° CA), i.e. in a state in which the
В ходе работы двигателя 10 внутреннего сгорания, возвратно-поступательное движение возникает в поршне 12, и вращательные движения возникают в коленчатом валу 16 и балансировочном валу 40. В это время, составное движение из возвратно-поступательного движения и вращательного движения возникает в шатуне 14. Основной вес шатуна 14 существует в части, которая вращается вместе с пальцем 18 кривошипа. Следовательно, в весе (mc+mp/2) коленчатого вала 16, (mc) уравновешивается посредством вращательной части шатуна 14. Соответственно, в ходе работы двигателя 10 внутреннего сгорания, можно считать, что следующее движение возникает во внутренней части двигателя внутреннего сгорания.During operation of the
(1) Возвратно-поступательное движение в направлении по оси Y груза (mp) вследствие движения поршня 12(1) Reciprocating movement in the Y direction of the load (mp) due to movement of the
(2) Нормальное вращательное движение эксцентрикового груза (mp/2) вследствие вращения коленчатого вала 16(2) Normal rotational movement of the eccentric load (mp / 2) due to rotation of the
(3) Обратное вращательное движение эксцентрикового груза (mp/2) вследствие вращения балансировочного вала 40(3) Reverse rotational movement of the eccentric load (mp / 2) due to rotation of the balancing
Возвратно-поступательное движение в направлении по оси Y груза (mp) формирует силу инерции в направлении по оси Y. Сила инерции изменяется по абсолютной величине синхронно с движением поршня 12, достигает практически отрицательного максимального значения в верхней мертвой точке и достигает практически положительного максимального значения в нижней мертвой точке.The reciprocating movement in the direction along the Y axis of the load (mp) generates the inertia force in the direction along the Y axis. The inertia force changes in absolute value synchronously with the movement of the
Нормальное вращательное движение эксцентрикового груза (mp/2) и обратное вращательное движение эксцентрикового груза (mp/2) формируют вызывающие вибрацию силы, направленные наружу из соответствующих радиусов вращения. Компоненты по оси X вызывающих вибрацию сил уравновешиваются посредством друг друга, и компоненты по оси Y комбинируются. Комбинированные компоненты по оси Y вызывающей вибрацию силы уравновешивают силу инерции, сопровождающую движение поршня. Следовательно, согласно балансировочному устройству 30 в настоящем варианте осуществления, вибрация в работе двигателя 10 внутреннего сгорания может подавляться таким образом, что она является достаточно небольшой.The normal rotational movement of the eccentric load (mp / 2) and the reverse rotational movement of the eccentric load (mp / 2) form vibration-causing forces directed outward from the respective radii of rotation. The components on the X axis of the vibration-causing forces are balanced by each other, and the components on the Y axis are combined. The combined components along the Y axis of the vibration-inducing force balance the inertia that accompanies the movement of the piston. Therefore, according to the
Подробное пояснение работы балансировочного устройства первого варианта осуществления изобретенияDetailed explanation of the operation of the balancing device of the first embodiment of the invention
Фиг. 3 иллюстрирует взаимосвязь, которая устанавливается между углом θ поворота коленчатого вала и углом α поворота балансировочного вала в настоящем варианте осуществления. Фиг. 3 показывает состояние, в котором вышеуказанное вращение на неравной скорости вращения возникает в балансировочном валу 40 с вращением коленчатого вала 16.FIG. 3 illustrates the relationship that is established between the angle of rotation θ of the crankshaft and the angle α of rotation of the balancing shaft in the present embodiment. FIG. 3 shows a state in which the above rotation at an unequal rotation speed occurs in the balancing
Фиг. 4 является схемой, в которой угол α поворота балансировочного вала, проиллюстрированный на фиг. 3, заменяется угловой скоростью dα/dθ балансировочного вала. Когда балансировочный вал 40 вращается на равной скорости вращения в противоположную сторону относительно коленчатого вала 16, угловая скорость dα/dθ балансировочного вала всегда составляет -1. В отличие от этого, в настоящем варианте осуществления, угловая скорость dα/dθ балансировочного вала имеет значение с большим абсолютным значением в окрестности верхней мертвой точки вследствие вращения на неравной скорости вращения балансировочного вала 40. Дополнительно, в окрестности нижней мертвой точки, угловая скорость dα/dθ балансировочного вала имеет значение с небольшим абсолютным значением.FIG. 4 is a diagram in which the angle of rotation α of the balancing shaft illustrated in FIG. 3 is replaced by the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft. When the balancing
Фиг. 5 является схемой, в которой угловая скорость dα/dθ балансировочного вала, проиллюстрированная на фиг. 4, дополнительно заменена угловым ускорением d2α/dθ2 балансировочного вала. Когда скорость вращения балансировочного вала 40 равна скорости вращения коленчатого вала 16, угловое ускорение d2α/dθ2 балансировочного вала всегда является нулем. В отличие от этого, в настоящем варианте осуществления, угловое ускорение d2α/dθ2 балансировочного вала имеет значение с большим абсолютным значением в окрестности середины верхней мертвой точки и нижней мертвой точки вследствие вращения на неравной скорости вращения балансировочного вала 40.FIG. 5 is a diagram in which the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft, illustrated in FIG. 4 is further replaced by angular acceleration d2α / dθ2 of the balancing shaft. When the rotation speed of the balancing
Центробежная сила, которая является пропорциональной квадрату угловой скорости, действует на балансировочный вал 40. Дополнительно, когда угловое ускорение возникает в балансировочном валу 40, сила реакции углового ускорения действует на балансировочный вал 40. Балансировочный вал 40 формирует вызывающую вибрацию силу, соответствующую составному значению из вышеуказанной центробежной силы и силы реакции. Следовательно, вызывающая вибрацию сила, которая формируется посредством балансировочного вала 40 в настоящем варианте осуществления, искажается по сравнению с вызывающей вибрацию силой, которая формируется посредством коленчатого вала 16.A centrifugal force, which is proportional to the square of the angular velocity, acts on the balancing
Фиг. 6 является схемой для пояснения движения поршня 12 относительно изменения угла θ поворота коленчатого вала. В двигателе 10 внутреннего сгорания, поршень 12 соединяется с главным валом 22 коленчатого вала через коленчатый вал 16 и шатун 14. Здесь, длина шатуна задается как 1c, и радиус кривошипа задается как rc. Дополнительно, отношение длины шатуна и радиуса кривошипа, т.е. коэффициент шатуна, выражается посредством 1c/rc.FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of the
Как проиллюстрировано на фиг. 6, в процессе изменения угла θ поворота коленчатого вала с 0 (°CA) до 90 (°CA), координаты пальца 18 кривошипа смещаются в направлении (положительное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). Поскольку координата X поршня 12 является фиксированной, палец 18 кривошипа отдаляется от поршня 12 в направлении по оси Х в этом процессе. Чтобы компенсировать расстояние в направлении по оси Х, координата Y поршня 12 не может удерживать от более значительного смещения по сравнению с координатой Y пальца 18 кривошипа. Следовательно, ход PS90, который возникает в поршне 12 во время изменения угла θ поворота коленчатого вала с 0 (°CA) до 90 (°CA), превышает величину смещения в направлении по оси Y, которое возникает в пальце 18 кривошипа в течение этого времени.As illustrated in FIG. 6, in the process of changing the angle θ of rotation of the crankshaft from 0 (° CA) to 90 (° CA), the coordinates of the
В процессе изменения угла θ поворота коленчатого вала до 180 (°CA) с 90 (°CA), координаты пальца 18 кривошипа смещаются в направлении (отрицательное направление по оси x, отрицательное направление по оси y). В этом процессе, палец 18 кривошипа приближается к поршню 12 в направлении по оси Х. Поскольку как палец 18 кривошипа, так и поршень 12 приближаются друг к другу в направлении по оси Х, величина смещения в направлении по оси Y поршня 12 становится меньшей по сравнению с величиной смещения в направлении по оси Y пальца 18 кривошипа. Следовательно, величина (PS180-PS90) смещения поршня во время изменения угла θ поворота коленчатого вала с 90 (°CA) до 180 (°CA) становится меньше вышеуказанного PS90. Аналогичное изменение величины смещения возникает, когда поршень 12 смещается от стороны нижней мертвой точки к стороне верхней мертвой точки. По вышеприведенной причине, в случае вращения на равной скорости вращения выполнения коленчатого вала 16, скорость поршня смещения 12 становится относительно высокой в окрестности верхней мертвой точки и становится относительно низкой в окрестности нижней мертвой точки.In the process of changing the angle θ of rotation of the crankshaft to 180 (° CA) from 90 (° CA), the coordinates of the
Фиг. 7 иллюстрирует профили силы инерции, сформированной посредством поршня 12, и вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства 30. Формы 60, 62 и 64 сигнала, соответственно, представляют собой профили сил, описанные следующим образом:FIG. 7 illustrates the profiles of the inertia force generated by the
Форма 60 сигнала: компонент по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством эксцентрикового груза (mp/2) коленчатого вала 16Waveform 60: component along the Y axis of the vibration-inducing force generated by the eccentric load (mp / 2) of the
Форма 62 сигнала: компонент по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством эксцентрикового груза (mp/2) балансировочного вала 40Waveform 62: Y-axis component of the vibration-inducing force generated by the eccentric load (mp / 2) of the balancing
Форма 64 сигнала: сила инерции, сформированная посредством поршня 12Waveform 64: Inertia generated by
Коленчатый вал 16 заставляет эксцентриковый груз (mp/2) выполнять вращение на равной скорости вращения. Следовательно, форма 60 сигнала, соответствующая вызывающей вибрацию силе коленчатого вала 16, является синусоидальной волной практически без искажения.The
Балансировочный вал 40 заставляет эксцентриковый груз (mp/2) выполнять вращение на неравной скорости вращения быстро в процессе от верхней мертвой точки к средней точке и медленно в процессе от средней точки к нижней мертвой точке. Следовательно, форма 62 сигнала, соответствующая балансировочному валу 40, имеет форму искаженной синусоидальной волны, имеющей плечи в окрестности 90 (°CA) и в окрестности 270 (°CA).The balancing
Поршень 12 формирует силу инерции, соответствующую его скорости смещения. Скорость поршня смещения 12 становится высокой в окрестности верхней мертвой точки и становится низкой в окрестности нижней мертвой точки, как описано выше. Следовательно, форма 64 сигнала, соответствующая поршню 12, имеет форму искаженной синусоидальной волны, которая имеет пики в 0 (°CA) или 360 (°CA) на стороне верхней мертвой точки, но не имеет пик в окрестности 180 (°CA) на стороне нижней мертвой точки.The
Фиг. 8 является схемой, показывающей силу инерции поршня 12 с вызывающей вибрацию силой, полученной посредством объединения компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16, и компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством балансировочного вала 40. Три вида форм сигналов, проиллюстрированные на фиг. 8, соответственно, являются такими, как описано ниже.FIG. 8 is a diagram showing an inertia force of a
Форма 60*2 сигнала: соответствует превышению в два раза вызывающей вибрацию силы формы 60 сигнала, проиллюстрированной на фиг. 7
Форма 60+62 сигнала: соответствует составному объекту из формы 60 сигнала и формы 62 сигнала, проиллюстрированных на фиг. 7
Форма 64 сигнала: является идентичной форме 64 сигнала, проиллюстрированной на фиг. 7Waveform 64: is identical to
В настоящем варианте осуществления, вращение коленчатого вала 16 передается на балансировочный вал 40 через шатун 36. В отличие от этого, вращение коленчатого вала 16 также может передаваться на балансировочный вал 40 посредством использования обычной зубчатой передачи, например, в форме идеальной окружности. В этом случае, балансировочный вал 40 вращается на равной скорости вращения относительно скорости вращения коленчатого вала 16, и компонент по оси Y вызывающей вибрацию силы балансировочного вала 40 изменяется вдоль синусоидальной волны, не имеющей искажение, идентично форме 60 сигнала. Соответственно, в этом случае, результирующая сила компонентов по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированных посредством коленчатого вала 16 и балансировочного вала 40, должна соответствовать результирующей силе, которая получается посредством удвоения вызывающей вибрацию силы формы 60 сигнала. Таким образом, результирующая сила должна соответствовать форме 60*2 сигнала, проиллюстрированной на фиг. 8.In the present embodiment, the rotation of the
Форма 60 сигнала не включает в себя искажение. Следовательно, даже когда форма 60 сигнала объединяется с формой 60 сигнала, результирующая форма 60*2 сигнала не приближается к форме 64 сигнала силы инерции поршня 12 настолько. В отличие от этого, форма 60+62 сигнала, сформированная посредством объединения формы 60 сигнала с формой 62 сигнала, является относительно плоской в окрестности нижней мертвой точки и имеет пикообразное повышение в окрестности верхней мертвой точки. Форма 60+62 сигнала гораздо ближе к симметричной форме 64 сигнала, по сравнению с формой 60*2 сигнала.
Фиг. 9 иллюстрирует формы сигналов, сформированные посредством дополнительного объединения формы 60*2 сигнала и формы 60+62 сигнала с формой 64 сигнала, проиллюстрированной на фиг. 8, соответственно. Смысловые значения соответствующих форм сигналов описываются следующим образом.FIG. 9 illustrates waveforms generated by further combining the
Форма 60*2+64 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания, когда балансировочный вал 40 управляется с помощью зубчатой передачи
Форма 60+62+64 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления
Как показано посредством формы 60+62+64 сигнала, несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления, является достаточная небольшой во всей области угла θ поворота коленчатого вала. Несбалансированная сила является достаточно небольшой по сравнению с несбалансированной силой в случае вращения балансировочного вала 40 на равной скорости вращения с зубчатой передачей (форма 60*2+64 сигнала).As shown by the
Шатун 36, используемый в настоящем варианте осуществления, может формироваться таким образом, что он гораздо легче и компактнее по сравнению с зубчатой передачей. Следовательно, конфигурация настоящего варианта осуществления является более преимущественной для уменьшения размера и веса двигателя 10 внутреннего сгорания и может обеспечивать более превосходную плавность работы двигателю 10 внутреннего сгорания, по сравнению со случаем вращения балансировочного вала 40 посредством использования зубчатой передачи.The connecting
Пример модификации первого варианта осуществления изобретенияAn example of a modification of the first embodiment of the invention
Фиг. 10 является схемой для пояснения конфигурации примера модификации первого варианта осуществления настоящего изобретения. В вышеуказанном первом варианте осуществления, точка 32 соединения с коленчатым валом предоставляется на противоположной стороне эксцентрикового груза 24 коленчатого вала с центром главного вала 22 коленчатого вала между ними, и точка 38 соединения с балансировочным валом предоставляется на противоположной стороне эксцентрикового груза 48 балансировочного вала с центром осевого вала 44 балансировочного вала между ними (см. фиг. 1). Тем не менее, конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 10, точка 32 соединения с коленчатым валом может предоставляться на стороне, идентичной стороне эксцентрикового груза 24 коленчатого вала относительно центра главного вала 22 коленчатого вала, и точка 38 соединения с балансировочным валом может предоставляться на стороне, идентичной стороне эксцентрикового груза 48 балансировочного вала относительно центра осевого вала 44 балансировочного вала.FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of an example modification of a first embodiment of the present invention. In the aforementioned first embodiment, the
Фиг. 11, 12 и 13 иллюстрируют формы сигналов сил инерции и вызывающих вибрацию сил, которые формируются при работе в вышеуказанном примере модификации. Формам сигналов, проиллюстрированным на соответствующих чертежах, назначаются общие ссылки с номерами со ссылками с номерами, показанными на фиг. 7, 8 и 9. Как проиллюстрировано на фиг. 13, согласно конфигурации настоящего примера модификации, несбалансированная сила (форма 60+62+64 сигнала), остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания, может задаваться меньшей по сравнению со случаем первого варианта осуществления. Следует отметить, что позиции точки 32 соединения с коленчатым валом и точки 38 соединения с балансировочным валом не ограничены позициями, проиллюстрированными на фиг. 10, и могут надлежащим образом задаваться в соответствии с формой сигнала компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, который должен формироваться в балансировочном устройстве 30.FIG. 11, 12 and 13 illustrate waveforms of inertial forces and vibration-causing forces that are generated when operating in the above modification example. The waveforms illustrated in the respective drawings are assigned common reference numbers with reference numbers with the numbers shown in FIG. 7, 8, and 9. As illustrated in FIG. 13, according to the configuration of the present modification example, the unbalanced force (
Дополнительно, в вышеуказанном первом варианте осуществления, двигатель 10 внутреннего сгорания описывается как одноцилиндровый двигатель, но конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Например, в четырехтактном двухцилиндровом двигателе, поршни двух цилиндров выполняют возвратно-поступательные движения в идентичной фазе. Настоящее изобретение может использоваться для того, чтобы уравновешивать силы инерции, сформированные посредством двух поршней.Further, in the above first embodiment, the
Дополнительно, в вышеуказанном первом варианте осуществления фаза центра тяжести коленчатого вала 16 и фаза центра тяжести балансировочного вала 40 задаются таким образом, что они соответствуют друг другу в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке, но фазы обоих из них при необходимости могут задаваться таким образом, что они отличаются друг от друга, с тем чтобы получать требуемую вызывающую вибрацию силу. Фазы обоих из них, в частности, могут отличаться в соответствии с необходимостью в пределах диапазона в 45 (°CA), в пределах диапазона в 30 (°CA), в пределах диапазона в 15 (°CA) или в пределах диапазона в 5 (°CA).Additionally, in the above first embodiment, the phase of the center of gravity of the
Следует отметить, что вышеуказанные три модификации могут использоваться не только в качестве модификации первого варианта осуществления, но также и использоваться в качестве модификаций всех других вариантов осуществления, которые описываются ниже.It should be noted that the above three modifications can be used not only as a modification of the first embodiment, but also be used as modifications of all other embodiments, which are described below.
Дополнительно, в вышеуказанном первом варианте осуществления, скользящая часть 52, которая удерживается посредством направляющей секции 54, задается круглой, но конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Скользящая часть 52 может представлять собой что угодно, что может заставлять шарнир 50 выполнять прямолинейное движение вдоль направляющей секции 54, и ее форма может представлять собой квадратную форму или прямоугольную форму, в которой углы исключены.Further, in the above first embodiment, the sliding
Дополнительно, в вышеуказанном первом варианте осуществления, шарнир 50, который удерживается посредством направляющей секции 54, предоставляется в средней точке шатуна 36, но конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Таким образом, шарнир 50 шатуна 36 может предоставляться в произвольной точке на шатуне 36 в пределах диапазона, в котором обеспечивается работа балансировочного устройства 30.Additionally, in the above first embodiment, the
Дополнительно, в вышеуказанном первом варианте осуществления, механизм 46 регулирования точек соединения с балансировочным валом предоставляется в балансировочном валу 40, но конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Таким образом, механизм регулирования точек соединения может предоставляться в каждом из балансировочного вала 40 и коленчатого вала 16 либо в коленчатом валу 16, чтобы обеспечивать работу балансировочного устройства 30.Further, in the above first embodiment, the balancing shaft connection
Второй вариант осуществления изобретенияSecond Embodiment
Далее описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 14. Фиг. 14 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства 66 в настоящем варианте осуществления. Конфигурация настоящего варианта осуществления может быть реализована посредством монтажа балансировочного устройства 66, проиллюстрированного на фиг. 14, на двигателе 10 внутреннего сгорания, проиллюстрированном на фиг. 1, вместо балансировочного устройства 30, проиллюстрированного на фиг. 2. В дальнейшем в этом документе, на фиг. 14, общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 2, назначаются общие ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14. FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the
Балансировочное устройство 66, проиллюстрированное на фиг. 14, включает в себя направляющую секцию 68, чтобы регулировать траекторию шатуна 36. Направляющая секция 68 имеет канавку 70, практически равную ширине шатуна 36. Шатун 36 может скользить в канавке 70 в состоянии, в котором шатун 36 размещен в канавке 70.The balancing
Направляющая секция 68 включает в себя вращательный вал 72 в части, в которой шатун 36 накладывается на фиг. 14 (первоначально находится на задней стороне шатуна 36 и не может визуально распознаваться). Вращательный вал 72 является параллельным с главным валом 22 коленчатого вала и осевым валом 44 балансировочного вала и предоставляется в позиции, наложенной на центральную линию 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", соединяющую центр главного вала 22 коленчатого вала и центр осевого вала 44 балансировочного вала. Следовательно, направляющая секция 68 может вращаться в подвижной плоскости шатуна 36 при удерживании шатуна 36.The
На фиг. 14, точка 74 в виде черного круга, начерченная на шатуне 36, выражает среднюю точку шатуна 36. В вышеуказанном первом варианте осуществления, движение шатуна 36 регулируется таким образом, что средняя точка (шарнир 50) шатуна 36 перемещается на центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал" (см. фиг. 2). В этом случае, шатун 36 всегда передает смещение, которое возникает в точке 32 соединения с коленчатым валом, в точку 38 соединения с балансировочным валом с рычагом 1:1.In FIG. 14, a
В настоящем варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 14, в ситуации угла поворота коленчатого вала θ=0 (°CA), средняя точка 74 шатуна 36 отклоняется от направляющей секции 68 к вышерасположенной стороне, т.е. к стороне точки 38 соединения с балансировочным валом. В этом случае, смещение, возникающее с точкой 32 соединения с коленчатым валом, передается в точку 38 соединения с балансировочным валом при усилении с рычагом, большим единицы. Затем, когда угол θ поворота коленчатого вала превышает 90 (°CA), средняя точка 74 шатуна 36 находится в состоянии, отклоненном к нижней стороне направляющей секции 68, т.е. к стороне точки 32 соединения с коленчатым валом. На этой стадии, смещение, которое возникает на стороне точки 32 соединения с коленчатым валом, передается в точку 38 соединения с балансировочным валом при уменьшении с рычагом меньше единицы.In the present embodiment, as illustrated in FIG. 14, in the situation of the crank angle θ = 0 (° CA), the
Таким образом, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, смещение, которое возникает в точке 32 соединения с коленчатым валом, может передаваться в точку 38 соединения с балансировочным валом надлежащим образом с различными рычагами. Более конкретно, в области в окрестности верхней мертвой точки, в которой угол θ поворота коленчатого вала имеет значение около 0 (°CA), балансировочный вал 40 может вращаться с более высокой скоростью вращения по сравнению со случаем первого варианта осуществления относительно вращения угла θ поворота коленчатого вала. В области в окрестности нижней мертвой точки, в которой угол θ поворота коленчатого вала составляет около 180 (°CA), балансировочный вал 40 может вращаться более медленно по сравнению со случаем первого варианта осуществления относительно вращения угла θ поворота коленчатого вала.Thus, according to the configuration of the present embodiment, the displacement that occurs at the
Когда профиль скорости вращения балансировочного вала 40 изменяется, профиль вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного вала 40, также отличается. Следовательно, согласно балансировочному устройству 66 в настоящем варианте осуществления, может формироваться профиль вызывающей вибрацию силы, отличающийся от случая первого варианта осуществления.When the profile of the rotation speed of the balancing
Сила инерции, сформированная посредством поршня 12 двигателя 10 внутреннего сгорания, демонстрирует различные профили в соответствии с различными расчетными значениями. Согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, превосходная плавность работы может обеспечиваться для двигателя 10 внутреннего сгорания в случае, если профиль силы инерции, сформированной посредством поршня 12, является в значительной степени аналогичным профилю вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством балансировочного устройства 66, проиллюстрированного на фиг. 14.The inertia force generated by the
Третий вариант осуществления изобретенияThird Embodiment
Далее описывается третий вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 15-18. Фиг. 15 является схемой для пояснения работы балансировочного устройства 78 в настоящем варианте осуществления. Конфигурация настоящего варианта осуществления может быть реализована посредством монтажа балансировочного устройства 78, проиллюстрированного на фиг. 15, на двигателе 10 внутреннего сгорания, проиллюстрированном на фиг. 1, вместо балансировочного устройства 30, проиллюстрированного на фиг. 2. Балансировочное устройство 78 является аналогичным балансировочному устройству 30, проиллюстрированному на фиг. 2, за исключением трех аспектов, описанных следующим образом. Следует отметить, что на фиг. 15, общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 2, назначаются общие ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.The following describes a third embodiment of the present invention with reference to FIG. 15-18. FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the
Отличие 1
Балансировочное устройство 78 настоящего варианта осуществления включает в себя балансировочный вал 80. Механизм 42 соединения с балансировочным валом непосредственно присоединяется к балансировочному валу 80 без использования механизма 46 регулирования точек соединения с балансировочным валом (см. фиг. 2).The balancing
Отличие 2
Балансировочное устройство 78 настоящего варианта осуществления удовлетворяет следующим условиям:The balancing
(1) Расстояние LCB между центром главного вала 22 коленчатого вала и центром осевого вала 44 балансировочного вала равно расстоянию lcb между точкой 32 соединения с коленчатым валом и точкой 38 соединения с балансировочным валом.(1) The distance L CB between the center of the
(2) Радиус r1 вращения точки 32 соединения с коленчатым валом равен радиусу r2 вращения точки 38 соединения с балансировочным валом.(2) The radius r1 of rotation of the
Отличие 3
Балансировочное устройство 78 настоящего варианта осуществления включает в себя направляющую секцию 82. На фиг. 15, пунктирная линия в форме восьмерки, проиллюстрированной в направляющей секции 82, показывает траекторию 84 шарнира 50. Направляющей секции 82 предоставляется ширина, большая диаметра скользящей части 52, так что шарнир 50 может перемещаться вдоль траектории 84.The balancing
На фиг. 15, в состоянии угла θ поворота коленчатого вала в 0 (°CA), центральная линия шатуна 36 накладывается на линию, соединяющую центр осевого вала 44 балансировочного вала и точку 38 соединения с балансировочным валом. В дальнейшем в этом документе, эта точка называется "первой точкой изменения". В первой точке изменения, осевая сила, которая предоставляется точке 38 соединения с балансировочным валом из шатуна 36, не предоставляет вращающий момент балансировочному валу 80. Следовательно, балансировочный вал 80 находится в состоянии возможности вращения, как в направлении нормального вращения, так и в направлении обратного вращения в первой точке изменения.In FIG. 15, in the condition of the angle of rotation θ of the crankshaft at 0 (° CA), the center line of the connecting
Когда коленчатый вал 16 нормально вращается из первой точки изменения, незначительно смещение в направлении (положительное направление по оси x, отрицательное направление по оси y) возникает в точке 32 соединения с коленчатым валом. Расстояние между точкой 32 соединения с коленчатым валом и точкой 38 соединения с балансировочным валом всегда является постоянным, и следовательно, если вышеописанное смещение возникает в точке 32 соединения с коленчатым валом, точка 38 соединения с балансировочным валом не может удерживать от смещения ни в одном из направлений, чтобы компенсировать смещение.When the
Если шатун 36 может свободно смещаться, точка 38 соединения с балансировочным валом может смещаться как в положительном направлении по оси x, так и в отрицательной позиции по оси x, т.е. как в направлении нормального вращения, так и направлении обратного вращения. Когда точка 38 соединения с балансировочным валом смещается в направлении нормального вращения с точкой 32 соединения с коленчатым валом, шарниром 50 в шатуне 36, который расположен в средней точке между точкой 32 соединения с коленчатым валом и точкой 38 соединения с балансировочным валом, обязательно смещается в направлении нормального вращения вдоль идеальной круговой траектории. С другой стороны, когда точка 38 соединения с балансировочным валом смещается в противоположном направлении относительно точки 32 соединения с коленчатым валом, небольшое смещение по оси x и большое смещение по оси y возникают в шарнире 50, который расположен в средней точке между точкой 32 соединения с коленчатым валом и точкой 38 соединения с балансировочным валом. В этом случае, шарнир 50 смещается вдоль траектории 84 в форме восьмерки.If the connecting
Фиг. 16 является схемой, показывающей траекторию 84 (в дальнейшем в этом документе, называемую "траекторией обратного вращения") в форме восьмерки, описанную выше, отличающуюся от траектории 86 (в дальнейшем в этом документе, называемой "траекторией нормального вращения") шарнира 50 согласно нормальному вращению точки 38 соединения с балансировочным валом. Следует отметить, что траектория 88 скольжения, проиллюстрированная посредством назначения ссылки с номером 88 на фиг. 16, выражает форму, которой придерживается наружная стенка скользящей части 52, когда шарнир 50 смещается вдоль траектории 84 обратного вращения.FIG. 16 is a diagram showing a path 84 (hereinafter referred to as a "reverse rotation path") in the form of a figure eight described above, different from a path 86 (hereinafter referred to as a "normal rotation path") of the
Фиг. 17 является схемой для пояснения подробностей направляющей секции 82, проиллюстрированной на фиг. 15. Как проиллюстрировано на фиг. 17, направляющая секция 82 включает в себя направляющую 90 на стороне балансировочного вала на одном конце. Направляющая 90 на стороне балансировочного вала предоставляется в точке, в которой скользящая часть 52 расположена в первой точке изменения, и имеет форму, идентичную форме верхней концевой части траектории 88 скольжения, проиллюстрированной на фиг. 16. Направляющая 90 на стороне балансировочного вала может предотвращать смещение скользящей части 52 вдоль траектории 86 нормального вращения и заставлять скользящую часть 52 смещаться вдоль траектории 84 обратного вращения в первой точке изменения.FIG. 17 is a diagram for explaining the details of the
По причине, описанной выше, в балансировочном устройстве 78 настоящего варианта осуществления (см. фиг. 15), во время незначительного вращения коленчатого вала 16 из первой точки изменения, скользящая часть 52 может всегда смещаться вдоль траектории 84 обратного вращения. Как результат, направление смещения точки 38 соединения с балансировочным валом обязательно становится направлением обратного вращения, т.е. отрицательным направлением по оси x. Когда точка 38 соединения с балансировочным валом даже незначительно смещается в отрицательном направлении по оси x от первой точки изменения, осевая сила, сформированная посредством шатуна 36, предоставляет вращающий момент балансировочному валу 40. После этого, до тех пор, пока угол θ поворота коленчатого вала не достигает 180 (°CA), балансировочный вал 80 принимает вращающий момент и поддерживает стабильное обратное вращение.For the reason described above, in the
Когда угол θ поворота коленчатого вала достигает 180 (°CA), состояние, в котором линия, соединяющая центр осевого вала 44 балансировочного вала и точки 38 соединения с балансировочным валом, накладывается на центральную линию шатуна 36, формируется снова. В дальнейшем в этом документе, точка называется "второй точкой изменения". Во второй точке изменения, балансировочный вал 80 находится в состоянии, в котором балансировочный вал 80 может вращаться как в направлении нормального вращения, так и в направлении обратного вращения, аналогично первой точке изменения.When the angle of rotation of the crankshaft reaches 180 (° CA), a state in which the line connecting the center of the
Как проиллюстрировано на фиг. 17, направляющая секция 82 в настоящем варианте осуществления включает в себя направляющую 92 на стороне коленчатого вала на противоположной стороне направляющей 90 на стороне балансировочного вала. Направляющая 92 на стороне коленчатого вала предоставляется в точке, в которой скользящая часть 52 расположена во второй точке изменения, и имеет форму, идентичную форме нижней концевой части траектории 88 скольжения, проиллюстрированной на фиг. 16. Направляющая 92 на стороне коленчатого вала может предотвращать смещение скользящей части 52 вдоль траектории 86 нормального вращения и заставлять скользящую часть 52 смещаться вдоль траектории 84 обратного вращения во второй точке изменения.As illustrated in FIG. 17, the
Вследствие регулирования посредством направляющей 92 на стороне коленчатого вала, скользящая часть 52 всегда смещается вдоль траектории 84 обратного вращения, когда коленчатый вал 16 вращается из второй точки изменения. Когда небольшое смещение возникает, вращающий момент в направлении обратного вращения действует на балансировочный вал 80 стабильно до тех пор, пока коленчатый вал 16 не возвратится в первую точку изменения. Вышеуказанная операция повторяется, за счет чего в настоящем варианте осуществления, балансировочному валу 80 также обеспечивается возможность выполнять вращение на неравной скорости вращения в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16.Due to the adjustment by the
Как проиллюстрировано на фиг. 16, во время перемещения шарнира 50 вдоль траектории 84 обратного вращения, наружная стенка скользящей части 52 придерживается траектории 88 скольжения, имеющей суженную часть в центральной части. Следовательно, внутренняя стенка направляющей секции 82 может формироваться посредством набора кривых линий, аналогично траектории 88 скольжения. Тем не менее, функция, которая требуется направляющей секции 82 в настоящем варианте осуществления, представляет собой только регулирование движения скользящей части 52 в первой точке изменения и второй точке изменения.As illustrated in FIG. 16, while the
Другими словами, если движение скользящей части 52 может надлежащим образом регулироваться в первой точке изменения и второй точке изменения в настоящем варианте осуществления, в процессе между первой точкой изменения и второй точкой изменения, балансировочный вал 80 может принудительно выполнять обратное вращение стабильно посредством осевой силы шатуна 36. Следовательно, направляющая секция 82 не обязательная должна контактировать со скользящей частью 52 между первой точкой изменения и второй точкой изменения.In other words, if the movement of the sliding
На фиг. 17, направляющая секция 82 включает в себя прямолинейные боковые стенки 94 и 96 между направляющей 90 на стороне балансировочного вала и направляющей 92 на стороне коленчатого вала. Поскольку эти боковые стенки 94 и 96 являются прямолинейными и, следовательно, легко формируются по сравнению с боковыми стенками в искривленных формах траектории 88 скольжения (см. фиг. 16). Дополнительно, эти боковые стенки 94 и 96 не создают помехи для скользящей части 52, которая смещается вдоль траектории 88 скольжения. Следовательно, согласно направляющей секции 82, как проиллюстрировано на фиг. 17, требуемая функция может быть реализована при упрощении процесса изготовления.In FIG. 17, the
Как описано выше, посредством конфигурации настоящего варианта осуществления, балансировочный вал 80 также может принудительно выполнять вращение на неравной скорости вращения в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16 посредством конструкции посредством использования шатуна 36. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, также может быть реализован компактный двигатель 10 внутреннего сгорания, который имеет превосходную плавность работы, как и в случае первого или второго варианта осуществления.As described above, by the configuration of the present embodiment, the balancing
Следует отметить, что в вышеуказанном третьем варианте осуществления, шарнир 50 и скользящая часть 52 шатуна 36 соответствуют "ограничительной части" в четвертом варианте осуществления изобретения.It should be noted that in the above third embodiment, the
Пример модификации третьего варианта осуществления изобретенияAn example of a modification of a third embodiment of the invention
Фиг. 18 иллюстрирует пример другой конфигурации, которая может использоваться в качестве направляющей секции 82 в третьем варианте осуществления. В вышеуказанном третьем варианте осуществления, прямолинейные боковые стенки 94 и 96 предоставляются между направляющей 90 на стороне балансировочного вала и направляющей 92 на стороне коленчатого вала. В примере, проиллюстрированном на фиг. 18, эти боковые стенки 94 и 96 опускаются. Направляющая секция 82 в третьем варианте осуществления может быть реализована посредством такой простой конфигурации.FIG. 18 illustrates an example of another configuration that can be used as the
Четвертый вариант осуществления изобретенияFourth Embodiment
Далее описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 19-24. Фиг. 19 является схемой для пояснения конфигурации настоящего варианта осуществления. Конфигурация настоящего варианта осуществления может быть реализована посредством добавления механизма 98 приложения момента в конфигурацию третьего варианта осуществления, описанного выше. Следует отметить, что на фиг. 19, общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 1 или фиг. 15, назначаются общие ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.Next, a fourth embodiment of the present invention is described with reference to FIG. 19-24. FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration of the present embodiment. The configuration of the present embodiment may be implemented by adding a
Механизм 98 приложения момента включает в себя кулачок 100. Кулачок 100 присоединяется к осевому валу 44 балансировочного вала. Кулачок 100 имеет рабочий выступ кулачка 106, который вращается вместе с осевым валом 44 балансировочного вала.The
Механизм 98 приложения момента также включает в себя пружинные элементы 102 и 104. Пружинные элементы 102 и 104 располагаются таким образом, что они передают силы сжатия пружины боковой поверхности кулачка 100 в позициях, которые являются на 180 (градусов) несинфазными между собой.The
Конфигурация настоящего варианта осуществления включает в себя балансировочное устройство 78, как и в случае третьего варианта осуществления. В балансировочном устройстве 78, возникают состояния, в которых вращающий момент не передается на балансировочный вал 80 в первой точке изменения и второй точке изменения. Механизм 98 приложения момента предоставляется для приложения вращающего момента в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16 к балансировочному валу 80 в этих состояниях.The configuration of the present embodiment includes a
Фиг. 20 является схемой для пояснения работы конфигурации настоящего варианта осуществления. Дополнительно, фиг. 21 иллюстрирует абсолютную величину крутящего момента от пружинного элемента, который кулачок 100 принимает из пружинных элементов 102 и 104 в ситуациях (1)-(8), проиллюстрированных на фиг. 20. Следует отметить, что на фиг. 21, область, в которой крутящий момент от пружинного элемента является отрицательным, представляет собой область, в которой пружинные элементы 102 и 104 сжимаются, и область, в которой крутящий момент от пружинного элемента является положительным, представляет собой область, в которой пружинные элементы 102 и 104 высвобождаются.FIG. 20 is a diagram for explaining a configuration operation of the present embodiment. Additionally, FIG. 21 illustrates the absolute amount of torque from the spring element that the
На фиг. 20 и 21, в секции от (1) до (2), осевая сила 108 шатуна 36 формирует момент 110, который вращает балансировочный вал 80, и смещение 112 в направлении сжатия возникает в пружинном элементе 102 с вращением кулачка 100. В секции от (2) до (4), смещение 112 в направлении высвобождения возникает в пружинном элементе 102, и момент 110 передается на балансировочный вал 80 через кулачок 100. Конфигурация настоящего варианта осуществления спроектирована таким образом, что первая точка изменения включена в секцию от (2) до (4). Если момент 110 передается на балансировочный вал 80 в этой секции, балансировочный вал 80 может принудительно сохранять стабильность обратного вращения.In FIG. 20 and 21, in the section from (1) to (2), the
Кулачок 100 настоящего варианта осуществления формируется таким образом, что растягивание и сжатие не возникает в пружинном элементе 102 в секции от (4) до (5). Следовательно, балансировочный вал 80 поддерживает обратное вращение в основном посредством осевой силы шатуна 36 в этой секции. В секции от (5) до (8), момент 110, который является практически аналогичным моменту 110 в секции от (1) до (4), возникает вследствие функции пружины 104. Конфигурация настоящего варианта осуществления спроектирована таким образом, что вторая точка изменения включена в секцию от (6) до (8), в которой сила сжатия пружины формирует момент 110. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, балансировочный вал 80 может стабильно вращаться в противоположную сторону относительно коленчатого вала 16 во всей области вращения.The
Модификация четвертого варианта осуществления изобретенияModification of the Fourth Embodiment
В этой связи, в вышеуказанном четвертом варианте осуществления, секция от (4) до (5) и секция от (8) до (1), проиллюстрированные на фиг. 20 и 21, задаются как секции, в которых крутящий момент от пружинного элемента не формируется. Тем не менее, конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. В этих секциях, осевая сила шатуна 36 формирует большой момент, и, следовательно, чтобы сглаживать крутящий момент приведения в действие, эти секции могут использоваться в качестве секций для сжатия пружинных элементов 102 и 104, как проиллюстрировано на фиг. 22.In this regard, in the above fourth embodiment, the section (4) to (5) and the section (8) to (1) illustrated in FIG. 20 and 21 are defined as sections in which no torque is generated from the spring element. However, the configuration of the present invention is not limited to this. In these sections, the axial force of the connecting
Дополнительно, в вышеуказанном четвертом варианте осуществления, требуемый вращающий момент формируется как в окрестности первой точки изменения, так и в окрестности второй точки изменения посредством использования двух пружинных элементов 102 и 104. Тем не менее, конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Фиг. 23 иллюстрирует конфигурацию с использованием кулачка 114, имеющего два рабочих выступа кулачка. Согласно такой конфигурации, как в первой точке изменения, так и во второй точке изменения, одному пружинный элемент 102 может принудительно формировать требуемый вращающий момент.Further, in the above fourth embodiment, a desired torque is generated both in the vicinity of the first change point and in the vicinity of the second change point by using two
Дополнительно, в вышеуказанном четвертом варианте осуществления, кулачок 100 присоединяется к осевому валу 44 балансировочного вала, чтобы формировать вращающий момент. Тем не менее, конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Фиг. 24 иллюстрирует пример, в котором два кулачковых механизма 116 и 118 предоставляются на стороне стационарного элемента, такого как блок цилиндров. Кулачковые механизмы 116 и 118, соответственно, имеют функции преобразования операции вращения точки 38 соединения с балансировочным валом в крутящий момент от пружинного элемента. Согласно такой конфигурации, может надлежащим образом формироваться вращающий момент для принудительного продолжения, посредством балансировочного вала 80, стабильного обратного вращения, как и в случае четвертого варианта осуществления.Additionally, in the above fourth embodiment, the
Дополнительно, в вышеуказанном четвертом варианте осуществления, чтобы прикладывать требуемый вращающий момент к балансировочному валу 80, кулачок 100 и пружинные элементы 102 и 104 вновь включаются в двигатель 10 внутреннего сгорания. Тем не менее, конфигурация настоящего изобретения не ограничена этим. Например, рядный цилиндровый бензиновый двигатель с прямым впрыском топлива и дизельный двигатель включают в себя высоконапорные насосы для впрыска топлива. Высоконапорный насос для впрыска топлива может включать в себя кулачок, который работает синхронно с рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания, и пружинный элемент, который зацепляется с кулачком. Вращающий момент, сформированный в четвертом варианте осуществления, может формироваться посредством использования существующего кулачка, пружинного элемента и т.п.Additionally, in the above fourth embodiment, in order to apply the required torque to the balancing
Дополнительно, в вышеуказанном четвертом варианте осуществления, механизм 98 приложения момента включен в конфигурацию третьего варианта осуществления. Балансировочное устройство 78 третьего варианта осуществления проще вызывает самоблокировку в первой точке изменения и второй точке изменения, по сравнению с балансировочным устройством 30 в первом варианте осуществления и балансировочным устройством 66 во втором варианте осуществления. Следовательно, конфигурация четвертого варианта осуществления демонстрирует особенно высокую применимость в случае базирования на конфигурации третьего варианта осуществления. Тем не менее, комбинированное условие не ограничено этим. Таким образом, механизм 98 приложения момента в четвертом варианте осуществления может комбинироваться с конфигурацией первого варианта осуществления или второго варианта осуществления.Further, in the above fourth embodiment, the
Пятый вариант осуществления изобретенияFifth Embodiment
Далее описывается пятый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 25-27. Фиг. 25 является схемой для пояснения конфигурации настоящего варианта осуществления. Конфигурация настоящего варианта осуществления может быть реализована посредством добавления механизма 120 приложения момента в конфигурацию третьего варианта осуществления, описанного выше. Следует отметить, что, на фиг. 25, общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 1 или фиг. 15, назначаются общие ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.A fifth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 25-27. FIG. 25 is a diagram for explaining a configuration of the present embodiment. The configuration of the present embodiment may be implemented by adding a
В настоящем варианте осуществления, механизм 120 приложения момента включает в себя первый пружинный элемент 122. Первый пружинный элемент 122 включает в себя пружинный элемент 124 и контактную часть 126. Контактная часть 126 предоставляется таким образом, что она входит в контакт с точкой 38 соединения с балансировочным валом в первой точке изменения, в которой осевая линия шатуна 36 накладывается на центр осевого вала 44 балансировочного вала. Дополнительно, пружинный элемент 124 предоставляется таким образом, чтобы формировать силу сжатия пружины, которая подталкивает точку 38 соединения с балансировочным валом в направлении против часовой стрелки на фиг. 24 при возможности.In the present embodiment, the
Механизм 120 приложения момента также включает в себя второй пружинный элемент 128. Второй пружинный элемент 128 предоставляется в позиции практически на 180 (градусов) несинфазной с первым пружинным элементом 122. Второй пружинный элемент 128 включает в себя пружинный элемент 132 и контактную часть 130. Контактная часть 130 предоставляется таким образом, что она входит в контакт с точкой 38 соединения с балансировочным валом во второй точке изменения, указывающей состояние, в котором балансировочный вал 80 вращается на 180 (градусов) из первой точки изменения. Дополнительно, пружинный элемент 132 предоставляется, чтобы формировать силу сжатия пружины, которая подталкивает точку 38 соединения с балансировочным валом в направлении против часовой стрелки на фиг. 25 при возможности.The
Фиг. 26 является схемой для пояснения работы конфигурации настоящего варианта осуществления. Дополнительно, фиг. 27 иллюстрирует абсолютную величину толкающей силы в направлении по оси x, принимаемой посредством точки 38 соединения с балансировочным валом, в ситуациях (1)-(8), проиллюстрированных на фиг. 26. Как проиллюстрировано на фиг. 26, в секции от (1) до (2), осевая сила 134, которая предоставляет смещение 136 первого пружинного элемента 122 в направлении сжатия, возникает при вращении коленчатого вала 16. В секции от (3) до (4), смещение 136 в направлении прохождения возникает в первом пружинном элементе 122. Затем точка 38 соединения с балансировочным валом продолжает прием силы реакции 138 в отрицательном направлении по оси x практически по всей секции от (1) до (4).FIG. 26 is a diagram for explaining a configuration operation of the present embodiment. Additionally, FIG. 27 illustrates the absolute value of the pushing force in the x-axis direction received by the
Когда точка 38 соединения с балансировочным валом расположена в верхней стороне относительно центра осевого вала 44 балансировочного вала, сила реакции 138 в отрицательном направлении по оси x формирует момент, который вращает балансировочный вал 80 в противоположном направлении относительно коленчатого вала. В настоящем варианте осуществления, балансировочное устройство 78 спроектировано таким образом, что первая точка изменения включена в секцию от (1) до (4). Следовательно, согласно устройству 78, балансировочный вал 80 может стабильно вращаться в направлении обратного вращения в окрестности первой точки изменения.When the
На фиг. 26, в секции от (5) до (8), второй пружинный элемент 128 подталкивает точку 38 соединения с балансировочным валом в положительном направлении по оси x. Когда точка 38 соединения с балансировочным валом расположена в нижней стороне относительно центра осевого вала 44 балансировочного вала, сила в положительном направлении по оси x, которая действует на точку 38 соединения с балансировочным валом, формирует момент, который вращает балансировочный вал 80 в противоположном направлении относительно направления вращения коленчатого вала 16. В настоящем варианте осуществления, балансировочное устройство 78 спроектировано таким образом, что вторая точка изменения включена в секцию от (5) до (8). Следовательно, согласно устройству 78, балансировочный вал 80 может стабильно вращаться в направлении обратного вращения в окрестности второй точки изменения.In FIG. 26, in section (5) to (8), the
Как описано выше, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, балансировочный вал 80 также может стабильно вращаться в противоположном направлении относительно коленчатого вала 16, как и в случае четвертого варианта осуществления. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, также может предоставляться компактный двигатель 10 внутреннего сгорания с превосходной плавностью работы.As described above, according to the configuration of the present embodiment, the balancing
Шестой вариант осуществления изобретенияSixth Embodiment
Конфигурация шестого варианта осуществления изобретенияConfiguration of a Sixth Embodiment
Далее описывается шестой вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 28-34. Фиг. 28 является схемой для пояснения конфигурации шестого варианта осуществления настоящего изобретения. Конфигурация настоящего варианта осуществления является аналогичной конфигурации первого варианта осуществления (см. фиг. 1) за исключением такого аспекта, что балансировочное устройство 30 заменяется балансировочным устройством 140 со смещенной конструкцией.Next, a sixth embodiment of the present invention is described with reference to FIG. 28-34. FIG. 28 is a diagram for explaining a configuration of a sixth embodiment of the present invention. The configuration of the present embodiment is similar to the configuration of the first embodiment (see FIG. 1) with the exception that the
В настоящем варианте осуществления, коленчатый вал 16 двигателя 10 внутреннего сгорания используется способом смещенного кривошипа. На фиг. 28, пунктирная линия, показанная посредством назначения ссылки с номером 142, представляет собой осевую линию возвратно-поступательного движения поршня 12. В двигателе 10 внутреннего сгорания осевая линия 144 коленчатого вала 16 располагается в позиции, отделенной от осевой линии 142 поршня 12 на расстояние H параллельно с осевой линией 142.In the present embodiment, the
Эффект посредством смещенного кривошипаThe effect through an offset crank
Фиг. 29 является схемой для пояснения эффекта, полученного способом смещенного кривошипа. Чертеж в левой стороне на фиг. 29 показывает конструкцию сравнительного примера. В конструкции, центр главного вала 22 коленчатого вала накладывается на осевую линию 142 возвратно-поступательного движения поршня 12. Чертеж в правой стороне на фиг. 29 схематично иллюстрирует конструкцию с использованием способа смещенного кривошипа. В конструкции, центр главного вала 22 коленчатого вала смещается на расстояние H от осевой линии 142 возвратно-поступательного движения поршня 12.FIG. 29 is a diagram for explaining an effect obtained by an offset crank method. The drawing on the left side in FIG. 29 shows the construction of a comparative example. In the design, the center of the
На фиг. 29, стрелка, показанная посредством назначения ссылки с номером 146, выражает давление сгорания, которое действует на поршень 12. Давление 146 сгорания достигает большого значения, когда поршень 12 незначительно проходит верхнюю мертвую точку в рабочем ходе. Два чертежа, проиллюстрированные на фиг. 29, показывают состояние, в котором большое давление 146 сгорания действует на поршень 12.In FIG. 29, the arrow shown by assigning the
Поршень 12 соединяется с пальцем 18 кривошипа через шатун 14. Следовательно, сила 148 реакции давления 146 сгорания вводится в поршень 12 из шатуна 14. Когда шатун 14 наклоняется под δ (градусов) относительно осевой линии 142 поршня 12, сила 148 реакции включает в себя горизонтальный компонент 150, выражаемый посредством (сила 148 реакции * sin δ). Горизонтальный компонент 150 выступает в качестве силы, которая прижимает поршень 12 к боковой стенке в цилиндре.The
В конструкции сравнительного примера, в котором осевая линия 142 возвратно-поступательного движения поршня 12 накладывается на центр главного вала 22 коленчатого вала, большое давление 146 сгорания прилагается к поршню 12 в состоянии, в котором шатун 14 наклоняется относительно осевой линии 142. Следовательно, в этой конфигурации, большой горизонтальный компонент 150 формируется, и трение поршня 12 имеет тенденцию быть большим.In the construction of the comparative example, in which the
Согласно способу смещенного кривошипа, угол наклона δ шатуна 14 во время действия большого давления 146 сгорания на поршень 12 может задаваться равным небольшому значению. Следовательно, согласно конфигурации, поршень 12 может выполнять возвратно-поступательное движение в цилиндре без приема большого горизонтального компонента 150. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, может уменьшаться трение поршня 12, и повышается эффективность использования топлива, по сравнению с конфигурацией сравнительного примера.According to the offset crank method, the angle of inclination δ of the connecting
Асимметрия вследствие смещенияAsymmetry due to bias
Фиг. 30 является схемой для пояснения асимметрии профиля скорости вращения, показанного посредством поршня 12 в настоящем варианте осуществления. На фиг. 30, поршень 12 расположен в верхней мертвой точке при угле поворота коленчатого вала θ=0 (°CA) и расположен в нижней мертвой точке при θ=180 (°CA).FIG. 30 is a diagram for explaining the asymmetry of the rotational speed profile shown by the
Относительно угла θ поворота коленчатого вала, θ=90 (°CA) и θ=270 (°CA) являются средними точками между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой. Тем не менее, между углом наклона δ90 шатуна 14 в θ=90 (°CA) и углом наклона δ 270 в θ=270 (°CA), значительные различия возникают вследствие влияния смещенного кривошипа. Как результат, ход PS90 поршня, который возникает при угле поворота коленчатого вала θ=90 (°CA) и ход PS270 поршня, который возникает при θ=270 (°CA), имеют различные значения. Обязательно, ход (PS180-PS90), который возникает, когда θ изменяется с 90 до 180 (°CA) и ход (PS270-PS180), который возникает, когда изменения θ с 180 до 270 (°CA) также имеют различные значения.Regarding the angle of rotation θ of the crankshaft, θ = 90 (° CA) and θ = 270 (° CA) are the midpoints between top dead center and bottom dead center. However, between the angle of inclination δ90 of the connecting
Как описано выше, в двигателе 10 внутреннего сгорания, в котором используется способ смещенного кривошипа, поршень 12 демонстрирует асимметричные профили смещения в процессе наружным способом с прохождением угла θ поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке и в процессе обратным способом с прохождением от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Когда профили смещения являются асимметричными, силы инерции, которые возникают со смещениями, также становятся асимметричными. Следовательно, чтобы уравновешивать силу инерции, сформированную посредством поршня 12 двигателя 10 внутреннего сгорания, с высокой точностью, эффективно заставлять балансировочное устройство 140 формировать асимметричную вызывающую вибрацию силу.As described above, in the
Конфигурация балансировочного устройства настоящего варианта осуществления изобретенияBalancing Device Configuration of the Present Embodiment
Фиг. 31A иллюстрирует конфигурацию балансировочного устройства 140, которое используется в настоящем варианте осуществления. Балансировочное устройство 140 является аналогичным балансировочному устройству 30 (см. фиг. 2) в первом варианте осуществления за исключением такого аспекта, что центральная линия 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", которая соединяет центр главного вала 22 коленчатого вала и осевого вала 44 балансировочного вала, смещается таким образом, что она отделена от осевой линии 152 направляющей секции 54 на расстояние h. В дальнейшем в этом документе, на фиг. 31A, общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 2, назначаются общие ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.FIG. 31A illustrates the configuration of the
В балансировочном устройстве 140, проиллюстрированном на фиг. 31A, скользящая часть 52 шатуна 36 выполняет прямолинейное движение в направляющей секции 54 с вращением коленчатого вала 16. При движении, шарнир 50 шатуна 36 перемещается вдоль осевой линии 152 из направляющей секции 54. Если шарнир 50 перемещается на центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", угол α поворота балансировочного вала должен демонстрировать симметричные профили изменения в процессе наружным способом, в котором угол θ поворота коленчатого вала изменяется с нуля до 180 (°CA), и в процессе обратным способом, в котором θ изменяется с 180 до 360 (°CA). Тем не менее, когда шарнир 50 перемещается на осевой линии 152, которая отклоняется от центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", профили угла α поворота балансировочного вала становятся асимметричными в процессе наружным способом и в процессе обратным способом.In the
Асимметрия угла α поворота балансировочного вала, как описано выше, возникает, поскольку шарнир 50 перемещается на осевой линии 152, отклоненной от центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал". Фиг. 31B, 31C и 31D иллюстрируют примеры других балансировочных устройств, в которых возникает такая асимметрия. Более конкретно, фиг. 31B иллюстрирует балансировочное устройство 154, в котором центр осевого вала 44 балансировочного вала смещается на расстояние h от осевой линии 152 из направляющей секции 54. Фиг. 31C иллюстрирует балансировочное устройство 156, в котором центр главного вала 22 коленчатого вала смещается на расстояние h от осевой линии 152 из направляющей секции 54. Дополнительно, фиг. 31D иллюстрирует балансировочное устройство 158, в котором и центр главного вала 22 коленчатого вала и центр осевого вала 44 балансировочного вала смещаются на расстояние h, соответственно, в противоположных направлениях от осевой линии 152. Эти балансировочные устройства 154, 156 и 158 могут использоваться посредством надлежащей замены вместо балансировочного устройства 140, проиллюстрированного на фиг. 31A, в соответствии с асимметрией силы инерции, которая формируется посредством поршня 12.The asymmetry of the angle α of rotation of the balancing shaft, as described above, occurs because the
Вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством балансировочного устройства варианта осуществления изобретенияVibration causing force generated by balancing device of an embodiment of the invention
В дальнейшем в этом документе, со ссылкой на фиг. 32-34, а также фиг. 31A, описывается вызывающая вибрацию сила, которая формируется посредством балансировочного устройства 140 настоящего варианта осуществления. Различные размеры балансировочного устройства 140 становятся различными параметрами, которые имеют влияние на профиль угла α поворота балансировочного вала. Здесь, описывается результат моделирования. Моделирование выполняется посредством задания отношения r1/1cb радиуса r1 вращения точки 32 соединения с коленчатым валом и длины 1cb шатуна 36 фиксированно равным нормальному значению и изменения отношения h/r1 значения h смещения и радиуса r1 вращения на "-a", "-b" и "+a". Следует отметить, что знаки "+" и "-", назначаемые "a" и "b," выражают отличия в направлении, в котором выполняется смещение на расстояние h.Hereinafter, with reference to FIG. 32-34, as well as FIG. 31A, a vibration causing force which is generated by the
Фиг. 32 иллюстрирует взаимосвязь между углом θ поворота коленчатого вала и угловой скоростью dα/dθ балансировочного вала. Поскольку балансировочный вал 40 вращается в противоположном направлении относительно коленчатого вала 16, угловая скорость dα/dθ балансировочного вала становится равной -1, если α и θ демонстрируют идентичное изменение. Например, в форме сигнала "-a", появляется такая асимметрия, что изменение α является небольшим относительно θ наружным способом с прохождением от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, и тенденция, противоположная вышеуказанной, появляется обратным способом от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Дополнительно, в форме сигнала "-b", меньшая асимметрия по сравнению с формой сигнала "-a" появляется. Дополнительно, в форме сигнала "+a", асимметрия, противоположная асимметрии "-a", появляется.FIG. 32 illustrates the relationship between the crank angle θ and the angular velocity dα / dθ of the balancing shaft. Since the balancing
Как описано выше, балансировочное устройство 140 настоящего варианта осуществления может формировать угловую скорость dα/dθ балансировочного вала, которая имеет асимметричные профили наружным способом и обратным способом. На балансировочный вал 40 действует центробежная сила, пропорциональная квадрату угловой скорости и силы реакции на угловую скорость. Балансировочный вал 40 формирует вызывающую вибрацию силу, соответствующую составному значению центробежной силы и силы реакции. В настоящем варианте осуществления, угловая скорость dα/dθ балансировочного вала имеет асимметричные профили, и, следовательно, вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством балансировочного вала 40, также имеет асимметричные профили наружным способом и обратным способом, аналогично силе инерции поршня 12.As described above, the
Фиг. 33 является схемой, показывающей вызывающую вибрацию силу, полученную посредством объединения компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16, и компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством балансировочного вала 40, по сравнению с силой инерции поршня 12. Пять видов форм сигналов, проиллюстрированные на фиг. 33, соответственно, описываются следующим образом:FIG. 33 is a diagram showing a vibration causing force obtained by combining the Y axis component of the vibration causing force generated by the
Форма 60*2 сигнала: соответствует превышению в два раза компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16 (см. фиг. 8)
Форма 160 сигнала: асимметричная сила инерции, сформированная посредством поршня 12Waveform 160: asymmetric inertia generated by
Форма 162 сигнала: соответствует составному объекту компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством балансировочного вала 40 при условии "-a", и компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16Waveform 162: corresponds to a component object of the component along the Y axis of the vibration causing force generated by the balancing
Форма 164 сигнала: соответствует составному объекту компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством балансировочного вала 40 при условии "-b", и компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16Waveform 164: corresponds to a component object of the y-axis causing the vibration force generated by the balancing
Форма 166 сигнала: соответствует составному объекту компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством балансировочного вала 40 при условии "+a", и компонента по оси Y вызывающей вибрацию силы, сформированного посредством коленчатого вала 16Waveform 166: corresponds to a component object of the component along the Y axis of the vibration causing force generated by the balancing
Вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством коленчатого вала 16, имеет форму синусоидальной волны практически без искажения относительно изменения угла θ поворота коленчатого вала. Если балансировочный вал 40 вращается на равной скорости вращения относительно скорости вращения коленчатого вала 16, вызывающие вибрацию силы, сформированные посредством обоих из них, должны быть практически идентичными. В этом случае, сила инерции, сформированная посредством балансировочного устройства 140, должна демонстрировать практически симметричные профили наружным способом и обратным способом, как показано посредством формы 60*2 сигнала. Формы 162, 164 и 166 сигнала имеют асимметричные профили. Поскольку сила инерции, сформированная посредством поршня 12, имеет асимметрию, считается, что эти формы 162, 164 и 166 сигнала имеют более высокую способность по сравнению с формой 60*2 сигнала в отношении уравновешивания силы инерции поршня 12.The vibration-causing force generated by the
Фиг. 34 иллюстрирует формы сигналов несбалансированных сил, остающихся в двигателе 10 внутреннего сгорания как результат объединения различных видов вызывающих вибрацию сил, проиллюстрированных на фиг. 33, с силой инерции поршня 12. Смысловые значения форм сигналов, проиллюстрированные на фиг. 34, соответственно, описываются следующим образом:FIG. 34 illustrates waveforms of unbalanced forces remaining in an
Форма 160+162 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания при условии "-a"
Форма 160+164 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания при условии "-b"
Форма 160+166 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания при условии "+a"
Форма 160+60*2 сигнала: несбалансированная сила, остающаяся в двигателе 10 внутреннего сгорания, когда балансировочный вал 40 управляется посредством зубчатой передачи
Как проиллюстрировано на фиг. 34, при любом из условий, согласно балансировочному устройству 140 настоящего варианта осуществления, оставшаяся несбалансированная сила может уменьшаться, по сравнению со случаем управления балансировочного вала 40 посредством зубчатой передачи. В частности, при моделировании в этот раз, в случае использования условия "-b", оставшаяся несбалансированная сила может задаваться равной достаточно небольшому значению (см. форму 160+164 сигнала). Таким образом, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, даже в случае, если используется способ смещенного кривошипа, превосходная плавность работы также может обеспечиваться для двигателя 10 внутреннего сгорания с помощью компактного механизма с использованием шатуна 36.As illustrated in FIG. 34, under any of the conditions according to the
Седьмой вариант осуществления изобретенияSeventh Embodiment
Конфигурация седьмого варианта осуществления изобретенияSeventh Embodiment Configuration
Далее поясняется седьмой вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 35-38.Next, a seventh embodiment of the present invention is explained with reference to FIG. 35-38.
Фиг. 35 является схемой для пояснения конфигурации балансировочного устройства 168, которое используется в седьмом варианте осуществления настоящего изобретения. Конфигурация настоящего варианта осуществления является аналогичной конфигурации первого варианта осуществления (см. фиг. 1) или конфигурации шестого варианта осуществления (см. фиг. 28), за исключением такого аспекта, что балансировочное устройство 30 заменяется балансировочным устройством 168.FIG. 35 is a diagram for explaining a configuration of a
Дополнительно, балансировочное устройство 168 настоящего варианта осуществления является аналогичным балансировочному устройству 66 во втором варианте осуществления (см. фиг. 14), за исключением такого аспекта, что центр вращательного вала 72 направляющей секции 68 смещается таким образом, что он отделен от центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал" на расстояние h. В дальнейшем в этом документе, на фиг. 35, идентичным или общим элементам с элементами, проиллюстрированными на фиг. 14, назначаются идентичные ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.Additionally, the
Балансировочное устройство 168 настоящего варианта осуществления приспособлено к способу смещенного кривошипа, аналогично балансировочному устройству 140 шестого варианта осуществления. Другими словами, балансировочное устройство 168, проиллюстрированное на фиг. 35 вращает балансировочный вал 40 асимметрично на неравной скорости вращения в процессе, в котором угол θ поворота коленчатого вала изменяется с нуля до 180 (°CA), и в процессе, в котором θ изменяется с 180 до 360 (°CA), аналогично балансировочному устройству 140 в шестом варианте осуществления.The
Если центр вращательного вала 72 направляющей секции 68 накладывается на центральную линию 56 "коленчатый вал - балансировочный вал" в балансировочном устройстве 168, проиллюстрированном на фиг. 35, угол α поворота балансировочного вала должен демонстрировать симметричные профили изменения на положительной стороне (стороне 90 (°CA)) и на отрицательной стороне (стороне 270 (°CA)) с углом поворота коленчатого вала θ=0 (°CA) в качестве границы. Тем не менее, когда центр вращательного вала 72 отклоняется от центральной линии 56 "коленчатый вал - балансировочный вал", вышеописанная симметрия нарушается, и профили изменения угла α поворота балансировочного вала становятся асимметричными.If the center of the
Фиг. 36, 37 и 38 надлежащим образом соответствуют фиг. 32, 33 и 34 в вышеуказанном шестом варианте осуществления. Пояснения этих чертежей являются общими для пояснений соответствующих чертежей, и, следовательно, лишнее пояснение опускается здесь.FIG. 36, 37 and 38 suitably correspond to FIG. 32, 33 and 34 in the above sixth embodiment. The explanations of these drawings are common to the explanations of the respective drawings, and therefore, an additional explanation is omitted here.
Как проиллюстрировано на фиг. 36-38, посредством балансировочного устройства 168 в настоящем варианте осуществления, может формироваться асимметричная вызывающая вибрацию сила, которая является подходящей для уравновешивания асимметричной силы инерции, как и в случае шестого варианта осуществления. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, превосходная плавность работы также может обеспечиваться для двигателя 10 внутреннего сгорания, в котором используется способ смещенного кривошипа, без затруднения уменьшения размера и веса, как и в случае шестого варианта осуществления.As illustrated in FIG. 36-38, by means of the
Восьмой вариант осуществления изобретенияEighth Embodiment
Конфигурация восьмого варианта осуществления изобретенияConfiguration of Eighth Embodiment
Далее поясняется восьмой вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 39-45.Next, an eighth embodiment of the present invention is explained with reference to FIG. 39-45.
Фиг. 39 иллюстрирует конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, на котором монтируется балансировочное устройство 170 восьмого варианта осуществления настоящего изобретения. Балансировочное устройство 170 имеет шатун 36, который располагается посредством наклона относительно осевой линии 172 возвратно-поступательного движения поршня 12, как в случаях первого-седьмого вариантов осуществления, описанных выше. Здесь, угол наклона осевой линии 172 поршня 12 и шатуна 36 предположительно составляет "β" градусов. Дополнительно, прямая линия, которая является параллельной с осевой линией 172 поршня 12 и проходит через главный вал 22 коленчатого вала, и прямая линия, которая проходит через осевой вал 44 балансировочного вала, соответственно, упоминаются в качестве "осевой линии 174 коленчатого вала" и "осевой линии 176 балансировочного вала".FIG. 39 illustrates the configuration of an internal combustion engine on which a
Балансировочное устройство 170 настоящего варианта осуществления включает в себя коленчатый вал 178 и балансировочный вал 180. Коленчатый вал 178 и балансировочный вал 180, соответственно, имеют эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала. Балансировочное устройство 170 настоящего варианта осуществления является аналогичным балансировочному устройству 30 (см. фиг. 1) первого варианта осуществления за исключением такого аспекта, что эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала включают в себя центры 186 и 188 тяжести в позициях, соответственно, показанных посредством точек в виде черного круга на фиг. 39.The
Фиг. 40 является схемой для пояснения принципа того, как балансировочное устройство 170 настоящего варианта осуществления уравновешивает вызывающие вибрацию силы, которые возникают в двигателе внутреннего сгорания. В частности, левая сторона на фиг. 40 является чертежом, иллюстрирующим условия, которым должны удовлетворять эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fp, вызываемую посредством поршня 12, и вызывающую вибрацию силу Fc, вызываемую посредством шатуна 14. Дополнительно, правая сторона на фиг. 40 является чертежом, иллюстрирующим условия, которым должны удовлетворять эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fc, вызываемую посредством шатуна 36. В дальнейшем в этом документе, аналогично пояснению в первом варианте осуществления, вес поршня 12 выражается посредством "mp", а вес шатуна выражается посредством "mc". Дополнительно, в настоящем варианте осуществления, вес шатуна 36 выражается посредством "mr".FIG. 40 is a diagram for explaining the principle of how the
Два чертежа, проиллюстрированные на фиг. 40, выражают состояние времени, в которое поршень 12 достигает верхней мертвой точки. В этом случае, поршень 12 и шатун 14 формируют вызывающую вибрацию силу (FCS+FBS), соответствующую "mp+mc", в восходящем направлении на фиг. 40 вдоль осевой линии 172 возвратно-поступательного движения поршня 12. Чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу (FCS+FBS), эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала должны формировать вызывающую вибрацию силу с идентичной абсолютной величиной в нисходящем направлении на фиг. 40.The two drawings illustrated in FIG. 40, express the state of time at which the
В настоящем варианте осуществления, чтобы реагировать на вышеописанное требование, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала принудительно отвечает за нисходящую вызывающую вибрацию силу на фиг. 40, которая соответствует "mc+mp/2", как проиллюстрировано в левой стороне на фиг. 40. Дополнительно, эксцентриковый груз балансировочного вала принудительно отвечает за нисходящую вызывающую вибрацию силу на фиг. 40, которая соответствует "mp/2". Согласно такой настройке, вызывающая вибрацию сила (FCS+FBS), которая формируется посредством поршня 12 и шатуна 14 в верхней мертвой точке, может надлежащим образом уравновешиваться.In the present embodiment, in order to respond to the above requirement, the
В ситуации, в которой поршень 12 достигает нижней мертвой точки, поршень 12 и шатун 14 формируют вызывающую вибрацию силу (FCS+FBS) с направлением, инвертированным по отношению к случаю верхней мертвой точки. В это время, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала также формируют вызывающие вибрацию силы с инвертированными направлениями. Следовательно, согласно вышеописанной настройке, вызывающие вибрацию силы также могут уравновешиваться посредством друг друга в нижней мертвой точке.In a situation in which the
Между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой, поршень 12 перемещается только вертикально вдоль осевой линии 172 возвратно-поступательного движения поршня 12 и не формирует вызывающей вибрацию силы, отличной от вызывающей вибрацию силы в направлении осевой линии 172. Шатун 14 вращается вокруг главного вала 22 коленчатого вала и формирует вызывающую вибрацию силу Fc, соответствующую центробежной силе веса mc. На этой стадии, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала, который аналогично вращается, формирует вызывающую вибрацию силу, соответствующую центробежной силе веса "mc+mp/2". Вызывающая вибрацию сила Fc, вызываемая посредством шатуна 14, уравновешивается посредством части, соответствующей "mc" вызывающей вибрацию силы эксцентрикового груза 182 коленчатого вала. Дополнительно, оставшаяся часть вызывающей вибрацию силы, сформированной посредством эксцентрикового груза 182 коленчатого вала, т.е. часть, соответствующая "mp/2", уравновешивается посредством вызывающей вибрацию силы эксцентрикового груза 184 балансировочного вала, который вращается в противоположном направлении относительно эксцентрикового груза 182 коленчатого вала. Таким образом, согласно условию, проиллюстрированному в левой стороне на фиг. 40, вызывающая вибрацию сила (FCS+FBS), сопровождающая движения поршня 12 и шатуна 14, может всегда уравновешиваться посредством эксцентрикового груза 182 коленчатого вала и эксцентрикового груза 184 балансировочного вала.Between the top dead center and the bottom dead center, the
Чертеж в правой стороне по фиг. 40 иллюстрирует состояние, в котором шатун 36 достигает рабочего конца в верхней правой стороне на фиг. 40 синхронно с поршнем 12, достигающим верхней мертвой точки. В этом состоянии, шатун 36 формирует вызывающую вибрацию силу Fr к верхнему правому углу на фиг. 40 при угле наклона в β градусов относительно осевой линии 174 коленчатого вала. В настоящем варианте осуществления, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала принудительно формируют вызывающие вибрацию силы, направленные в нижнюю левую сторону на фиг. 40, каждая из которых соответствует весу "mr/2".The drawing on the right side of FIG. 40 illustrates a state in which the connecting
В ситуации, проиллюстрированной на фиг. 40, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала, соответственно, формируют вызывающие вибрацию силы, соответствующие весу "mr/2". Вызывающие вибрацию силы проходят к нижней левой стороне на фиг. 40 при угле в β градусов относительно осевой линии 174 коленчатого вала и осевой линии 176 балансировочного вала. Согласно вызывающим вибрацию силам, может надлежащим образом уравновешиваться вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36.In the situation illustrated in FIG. 40, the
Когда поршень 12 достигает нижней мертвой точки, шатун 36 формирует вызывающую вибрацию силу Fr, соответствующую весу mr, к нижней левой стороне на фиг. 40. В это время, эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала формируют вызывающие вибрацию силы в восходящим направлении вправо на фиг. 40. Следовательно, согласно вышеописанной настройке, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством шатуна 36, также может уравновешиваться в нижней мертвой точке.When the
Между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой, шатун 36 не формирует большую вызывающую вибрацию силу. С другой стороны, вес "mr/2", который предоставляется эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала, и вес "mr/2", который предоставляется эксцентриковому грузу 184 балансировочного вала, формируют вызывающие вибрацию силы при вращении в противоположных направлениях, соответственно. Эти вызывающие вибрацию силы находятся в противоположных направлениях относительно друг друга и, следовательно, уравновешиваются.Between the top dead center and the bottom dead center, the connecting
Когда эксцентриковый груз 182 коленчатого вала и эксцентриковый груз 184 балансировочного вала удовлетворяют условиям, показанным в правой стороне на фиг. 40, вызывающая вибрацию сила, сопровождающая движение шатуна 36, может всегда уравновешиваться посредством эксцентрикового груза 182 коленчатого вала и эксцентрикового груза 184 балансировочного вала.When the
В настоящем варианте осуществления, условия, проиллюстрированные в левой стороне на фиг. 40, и условия, проиллюстрированные в правой стороне, объединяются и прикладываются к эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 184 балансировочного вала, соответственно. В частности, эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 184 балансировочного вала, соответственно, предоставляются такие веса и центры тяжести, которые удовлетворяют условиям, описанным следующим образом.In the present embodiment, the conditions illustrated on the left side in FIG. 40, and the conditions illustrated on the right side are combined and applied to the
Эксцентриковый груз коленчатого валаCrankshaft eccentric load
Эксцентриковый груз коленчатого вала формирует вызывающую вибрацию силу, которая получается посредством объединения двух вызывающих вибрацию сил, имеющих абсолютные величины и направления, описанные следующим образом, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки.The eccentric load of the crankshaft generates a vibration causing force, which is obtained by combining two vibration causing forces having absolute values and directions described as follows when the
(1) Абсолютная величина: соответствует весу (mc+mp/2)(1) Absolute value: corresponds to weight (mc + mp / 2)
Направление: противоположное направление относительно вызывающей вибрацию силы Fp (в дальнейшем в этом документе, называемое "направлением, противоположным Fp")Direction: The opposite direction with respect to the vibrating force Fp (hereinafter referred to as the “direction opposite to Fp”)
(2) Абсолютная величина: соответствует весу (mr/2)(2) Absolute value: corresponds to weight (mr / 2)
Направление: противоположное направление относительно вызывающей вибрацию силы Fr (в дальнейшем в этом документе, называемое "направлением, противоположным Fr")Direction: The opposite direction with respect to the vibrating force Fr (hereinafter referred to as the “direction opposite to Fr”)
Эксцентриковый груз балансировочного валаEccentric load balancing shaft
Эксцентриковый груз балансировочного вала формирует вызывающую вибрацию силу, которая получается посредством объединения двух вызывающих вибрацию сил, имеющих абсолютные величины и направления, описанные следующим образом, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки.The eccentric load of the balancing shaft generates a vibration causing force which is obtained by combining two vibration causing forces having absolute values and directions described as follows when the
(1) Абсолютная величина: соответствует весу (mp/2)(1) Absolute value: corresponds to weight (mp / 2)
Направление: направление, противоположное FpDirection: Direction opposite to Fp
(2) Абсолютная величина: соответствует весу (mr/2)(2) Absolute value: corresponds to weight (mr / 2)
Направление: направление, противоположное FrDirection: Direction opposite to Fr
Фиг. 41 является укрупненным видом коленчатого вала 178, проиллюстрированного на фиг. 39, т.е. коленчатого вала 178, который используется в настоящем варианте осуществления. Коленчатый вал 178 имеет вес и центр тяжести, которые удовлетворяют вышеописанным условиям. В частности, коленчатый вал 178 имеет вес практически в (mc+mp/2+mr/2) и имеет центр 186 тяжести в позиции, проиллюстрированной посредством точки в виде черного круга на фиг. 41.FIG. 41 is an enlarged view of a
Если коленчатый вал 178 задается таким образом, что он уравновешивает только вызывающую вибрацию силу (Fp+Fc), вызываемую посредством поршня 12 и шатуна 14, позиция центра 186 тяжести в верхней мертвой точке предпочтительно должна накладываться на осевую линию 174 коленчатого вала. В отличие от этого, в настоящем варианте осуществления, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, вызываемую посредством шатуна 36, позиция центра 186 тяжести сдвигается к стороне направления, противоположного Fr, на βcs градусов от осевой линии 174 коленчатого вала. Таким образом, коленчатый вал 178 настоящего варианта осуществления имеет центр 186 тяжести на противоположной стороне точки 32 соединения с коленчатым валом относительно осевой линии 174 коленчатого вала. Следует отметить, что угол сдвига в βcs градусов центра 186 тяжести обязательно становится углом, меньшим угла наклона в β градусов шатуна 36.If the
Фиг. 42 является видом в перспективе коленчатого вала 178. Здесь, шатун 36 предположительно соединяется в левой стороне коленчатого вала 178. Коленчатый вал 178 имеет два эксцентриковых груза 182 коленчатого вала с пальцем 18 кривошипа между ними. Вызывающая вибрацию сила (FCS+FBS) поршня 12 и шатуна 14 действует на палец 18 кривошипа. Следовательно, вес "mc+mp/2", который уравновешивает вызывающую вибрацию силу, предпочтительно равномерно распределяется в два эксцентриковых груза 182 коленчатого вала. С другой стороны, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, действует на окрестность левого конца на фиг. 42 из коленчатого вала 178. Если вес для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr прикладывается к эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала в правой стороне на фиг. 42, вызывающая вибрацию сила Fr, которая формируется посредством шатуна 36, и вызывающая вибрацию сила, которая формируется посредством эксцентрикового груза 182 коленчатого вала в правой стороне на фиг. 42, должны предоставлять большой момент коленчатому валу 178. Следовательно, вес "mr/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, предпочтительно предоставляется эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала на стороне около шатуна 36.FIG. 42 is a perspective view of the
В настоящем варианте осуществления, в ответ на вышеописанное требование, только половина веса "mc+mp/2" предоставляется эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала в правой стороне на фиг. 42. Следует отметить, что центр тяжести непосредственно этого эксцентрикового груза 182 коленчатого вала присутствует в позиции, которая накладывается на осевую линию 174 коленчатого вала в верхней мертвой точке. Эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала в левой стороне на фиг. 42 предоставляется весь вес "mr/2" в дополнение к половине веса "mc+mp/2". Следует отметить, что вес "mr/2" предоставляется эксцентриковому грузу 182 коленчатого вала в левой стороне на фиг. 42, так что центры тяжести двух эксцентриковых грузов 182 коленчатого вала становятся центром 186 тяжести, проиллюстрированным на фиг. 41. Согласно такой настройке, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, может уравновешиваться без вызывания большого момента, который действует на коленчатый вал 178.In the present embodiment, in response to the above requirement, only half the weight “mc + mp / 2” is provided to the
Фиг. 43 является укрупненным видом балансировочного вала 180, проиллюстрированного на фиг. 39, т.е. балансировочного вала 180, используемого в настоящем варианте осуществления. Здесь, шатун 36 предположительно располагается в левой стороне балансировочного вала 180. Эксцентриковый груз 184 балансировочного вала балансировочного вала 180 имеет часть 190 с большим диаметром и часть 192 с небольшим диаметром. Часть 190 с большим диаметром предоставляется в окрестности одного конца 194 на стороне, которая должна соединяться с шатуном 36. Часть 192 с небольшим диаметром предоставляется на стороне другого конца 196 балансировочного вала 180.FIG. 43 is an enlarged view of the balancing
Эксцентриковому грузу 184 балансировочного вала предоставляется вес практически в "mp/2+mr/2". Из веса, вес "mp/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fp, вызываемой посредством поршня 12, распределяется в равной степени в часть 190 с большим диаметром и часть 192 с небольшим диаметром. С другой стороны, вес "mr/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, предоставляется только части 190 с большим диаметром. Как результат, часть 190 с большим диаметром имеет больший наружный диаметр, чем часть 192 с небольшим диаметром.The
Центр 188 тяжести эксцентрикового груза 184 балансировочного вала предоставляется на противоположной стороне точки 38 соединения с балансировочным валом с осевой линией 176 балансировочного вала между точкой 38 соединения с балансировочным валом и центром 188 тяжести, как и в случае коленчатого вала 178 (см. фиг. 39). В частности, центр 188 тяжести эксцентрикового груза 184 балансировочного вала отклоняется от осевой линии 176 балансировочного вала посредством фиксированного угла в направлении наклона шатуна 36. Угол отклонения обязательно становится меньшим углом, чем угол наклона в β градусов шатуна 36. Согласно такой настройке, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, может уравновешиваться без вызывания большого момента, который действует на балансировочный вал 180.The center of
Фиг. 44 является схемой для пояснения работы двигателя внутреннего сгорания, нагруженного балансировочным устройством 170 настоящего варианта осуществления. В частности, фиг. 44 выражает состояние двигателя внутреннего сгорания с интервалами в 45 (°CA) от 0 (°CA) до 360 (°CA). На фиг. 44, вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством эксцентрикового груза 182 коленчатого вала, обозначается как FCS, а вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством эксцентрикового груза 184 балансировочного вала, обозначается как FBS. Следует отметить, что вызывающие вибрацию силы FCS и FBS выражаются посредством разложения на две вызывающих вибрацию силы, которые представляют собой вызывающую вибрацию силу для уравновешивания (Fp+Fc) и вызывающую вибрацию силу для уравновешивания Fr, чтобы упрощать понимание. Как проиллюстрировано на фиг. 44, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, не только вызывающая вибрацию сила (Fp+Fc), вызываемая посредством поршня 12 и шатуна 14, но также и вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, всегда могут уравновешиваться надлежащим образом.FIG. 44 is a diagram for explaining an operation of an internal combustion engine loaded with a
Пример модификации восьмого варианта осуществления изобретенияAn example of a modification of an eighth embodiment of the invention
Фиг. 45 является видом в перспективе другого примера балансировочного вала, который является применимым к балансировочному устройству 170 настоящего варианта осуществления. Балансировочный вал 198, проиллюстрированный на фиг. 45, имеет эксцентриковый груз 200 балансировочного вала. Эксцентриковый груз 200 балансировочного вала формируется таким образом, что наружный диаметр постепенно становится меньшим от одного конца 194 на стороне, которая должна соединяться с шатуном 36, до другого конца 196. Согласно такой конфигурации, вес mr для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, может отражаться на стороне одного конца 194 более значительно по сравнению со стороной другого конца 196, как и в случае балансировочного вала 180, проиллюстрированного на фиг. 43. Следовательно, согласно балансировочному валу 198, проиллюстрированному на фиг. 45, вызывающая вибрацию сила Fr также может уравновешиваться без формирования большого момента.FIG. 45 is a perspective view of another example of a balancing shaft that is applicable to the
В этой связи, в вышеуказанном восьмом варианте осуществления, вес для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, отражается значительно на стороне около шатуна 36. Тем не менее, признак не является существенным для настоящего изобретения. Таким образом, вес (mr/2), который предоставляется коленчатому валу 178, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, может быть равномерно распределен в два эксцентриковых груза 182 коленчатого вала. Аналогично, для балансировочного вала 180, вес (mr/2) может быть равномерно распределен по всей области балансировочного вала 180.In this regard, in the above eighth embodiment, the weight for balancing the vibrational force Fr caused by the connecting
Дополнительно, в вышеуказанном восьмом варианте осуществления, конфигурация для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, включена в балансировочное устройство в первом варианте осуществления, но настоящее изобретение не ограничено этим. Таким образом, можно включать конфигурацию для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, в любой из второго-седьмого вариантов осуществления.Further, in the above eighth embodiment, the configuration for balancing the vibration causing force Fr caused by the connecting
Дополнительно, в вышеуказанном восьмом варианте осуществления, вес для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, равномерно отражается в эксцентриковом грузе 182 коленчатого вала и эксцентриковом грузе 184 балансировочного вала, но настоящее изобретение не ограничено этим. Таким образом, вес для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr может неравномерно отражаться в эксцентриковом грузе 182 коленчатого вала и эксцентриковом грузе 184 балансировочного вала. Этот аспект аналогично применяется к девятому варианту осуществления, который описывается ниже.Further, in the above eighth embodiment, the weight for balancing the vibrational force Fr caused by the connecting
Девятый вариант осуществления изобретенияNinth Embodiment
Далее поясняется девятый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 46-51.Next, a ninth embodiment of the present invention is explained with reference to FIG. 46-51.
Фиг. 46 иллюстрирует конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, на котором монтируется балансировочное устройство 202 девятого варианта осуществления настоящего изобретения. Балансировочное устройство 202 включает в себя коленчатый вал 204 и балансировочный вал 206. Коленчатый вал 204 и балансировочный вал 206 имеют эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала, соответственно. Балансировочное устройство 202 настоящего варианта осуществления является аналогичным балансировочному устройству 170 (см. фиг. 39) восьмого варианта осуществления за исключением двух следующих аспектов.FIG. 46 illustrates the configuration of an internal combustion engine on which a
(1) Точка 32 соединения с коленчатым валом предоставляется на стороне веса эксцентрикового груза 208 коленчатого вала относительно главного вала 22 коленчатого вала, и точка 38 соединения с балансировочным валом предоставляется на стороне веса эксцентрикового груза 210 балансировочного вала относительно осевого вала 44 балансировочного вала.(1) A
(2) Эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала включают в себя центры 212 и 214 тяжести в позициях, которые показаны посредством точек в виде черного круга на фиг. 46, соответственно.(2) The eccentric weight of the
Фиг. 47 является схемой для пояснения принципа балансировочного устройства 202 настоящего варианта осуществления, уравновешивающего вызывающие вибрацию силы, которые формируются в двигателе внутреннего сгорания. Левая сторона на фиг. 47 является чертежом, иллюстрирующим условия, которым эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала должны удовлетворять, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу (Fp+Fc), вызываемую посредством поршня 12 и шатуна 14. Условия являются практически аналогичными условиям, поясненным в восьмом варианте осуществления со ссылкой на левую колонку на фиг. 40.FIG. 47 is a diagram for explaining the principle of the
Два чертежа, проиллюстрированных на фиг. 47, каждый выражают состояние во время достижения посредством поршня 12 верхней мертвой точки. В конфигурации настоящего варианта осуществления, шатун 36 смещается вниз и влево сверху справа на фиг. 47 в процессе перемещения поршня 12 из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. В ситуации в верхней мертвой точке, шатун 36 достигает подвижного конца в нижней левой стороне на фиг. 47.The two drawings illustrated in FIG. 47, each express a state at the time of reaching the top dead center by means of the
Чертеж в правой стороне на фиг. 47 иллюстрирует состояние, в котором шатун 36 достигает подвижного конца в нижней левой стороне на фиг. 47 синхронно с поршнем 12, достигающим верхней мертвой точки. В этом состоянии, шатун 36 формирует вызывающую вибрацию силу Fr к нижней левой стороне на фиг. 47 при угле наклона в β градусов относительно осевой линии 174 коленчатого вала. В настоящем варианте осуществления, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала принудительно формируют вызывающие вибрацию силы к верхней правой стороне на фиг. 47, которые соответствуют весу "mr/2", соответственно, в ситуации верхней мертвой точки.The drawing on the right side in FIG. 47 illustrates a state in which the connecting
В ситуации, проиллюстрированной на фиг. 47, эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала, соответственно, формируют вызывающие вибрацию силы, соответствующие весу "mr/2". Эти вызывающие вибрацию силы направлены вверх вправо на фиг. 47 при угле в β градусов относительно осевой линии 174 коленчатого вала и осевой линии 176 балансировочного вала. Согласно этим вызывающим вибрацию силам, может надлежащим образом уравновешиваться вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36.In the situation illustrated in FIG. 47, the
Когда поршень 12 достигает нижней мертвой точки, шатун 36 достигает подвижного конца в верхней правой стороне на фиг. 47 и формирует вызывающую вибрацию силу Fr, соответствующую весу mr, к верхней правой стороне. В этом случае, эксцентриковый груз 208 коленчатого вала и эксцентриковый груз 210 балансировочного вала формируют вызывающие вибрацию силы к нижней левой стороне на фиг. 47. Следовательно, согласно вышеописанной настройке, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством шатуна 36, также может уравновешиваться в нижней мертвой точке.When the
Между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой, шатун 36 не формирует большую вызывающую вибрацию силу. С другой стороны, вес "mr/2", который предоставляется эксцентриковому грузу 208 коленчатого вала, и вес "mr/2", который предоставляется эксцентриковому грузу 210 балансировочного вала, взаимно уравновешивают вызывающие вибрацию силы при соответствующем вращении в противоположных направлениях.Between the top dead center and the bottom dead center, the connecting
Как описано выше, в случае эксцентрикового груза 208 коленчатого вала и эксцентрикового груза 210 балансировочного вала, удовлетворяющих условиям, проиллюстрированным в правой стороне на фиг. 47, вызывающая вибрацию сила, сопровождающая движение шатуна 36, может всегда уравновешиваться посредством эксцентрикового груза 208 коленчатого вала и эксцентрикового груза 210 балансировочного вала.As described above, in the case of an
В настоящем варианте осуществления, условия, проиллюстрированные в левой стороне на фиг. 47, и условия, проиллюстрированные в правой стороне, объединенно прикладываются к эксцентриковому грузу 208 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 210 балансировочного вала, соответственно. В частности, веса и центры тяжести, которые удовлетворяют условиям, описанным следующим образом, соответственно, предоставляются эксцентриковому грузу 208 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 210 балансировочного вала.In the present embodiment, the conditions illustrated on the left side in FIG. 47, and the conditions illustrated on the right side are jointly applied to the
Эксцентриковый груз коленчатого валаCrankshaft eccentric load
Эксцентриковый груз коленчатого вала формирует вызывающую вибрацию силу, полученную посредством объединения двух вызывающих вибрацию сил, имеющих абсолютные величины и направления, описанные следующим образом, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки.The eccentric load of the crankshaft generates a vibration causing force obtained by combining two vibration causing forces having absolute values and directions described as follows when the
(1) Абсолютная величина: соответствует весу (mc+mp/2)(1) Absolute value: corresponds to weight (mc + mp / 2)
Направление: направление, противоположное FpDirection: Direction opposite to Fp
(2) Абсолютная величина: соответствует весу (mr/2)(2) Absolute value: corresponds to weight (mr / 2)
Направление: направление, противоположное FrDirection: Direction opposite to Fr
Эксцентриковый груз балансировочного валаEccentric load balancing shaft
Эксцентриковый груз балансировочного вала формирует вызывающую вибрацию силу, полученную посредством объединения двух вызывающих вибрацию сил, имеющих абсолютные величины и направления, описанные следующим образом, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки.The eccentric load of the balancing shaft generates a vibration-causing force obtained by combining two vibration-causing forces having absolute values and directions described as follows when the
(1) Абсолютная величина: соответствует весу (mp/2)(1) Absolute value: corresponds to weight (mp / 2)
Направление: направление, противоположное FpDirection: Direction opposite to Fp
(2) Абсолютная величина: соответствует весу (mr/2)(2) Absolute value: corresponds to weight (mr / 2)
Направление: направление, противоположное FrDirection: Direction opposite to Fr
Фиг. 48 является увеличенной схемой коленчатого вала 204, проиллюстрированного на фиг. 46, т.е. коленчатого вала 204 для использования в настоящем варианте осуществления. Коленчатый вал 204 имеет вес и центр тяжести, которые удовлетворяют вышеописанным условиям. В частности, коленчатый вал 204 имеет вес практически в (mc+mp/2-mr/2) и имеет центр 212 тяжести в позиции, показанной посредством точки в виде черного круга на фиг. 48.FIG. 48 is an enlarged diagram of a
Если коленчатый вал 204 уравновешивает только вызывающую вибрацию силу (Fp+Fc), вызываемую посредством поршня 12 и шатуна 14, позиция центра 212 тяжести в верхней мертвой точке предпочтительно должна накладываться на осевую линию 174 коленчатого вала. В этом отношении, в настоящем варианте осуществления, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, вызываемую посредством шатуна 36, позиция центра 212 тяжести сдвигается на βcs градусов к стороне направления, противоположного Fr, от осевой линии 174 коленчатого вала. Таким образом, коленчатый вал 204 настоящего варианта осуществления имеет центр 212 тяжести на противоположной стороне точки 32 соединения с коленчатым валом относительно осевой линии 174 коленчатого вала.If the
Коленчатый вал 204 включает в себя два эксцентриковых груза 208 коленчатого вала, аналогично коленчатому валу 178, проиллюстрированному на фиг. 42. В настоящем варианте осуществления, вес "Fr/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, отражается только в эксцентриковом грузе 208 коленчатого вала, который располагается около шатуна 36, как и в случае восьмого варианта осуществления. В частности, эксцентриковому грузу 208 коленчатого вала, который располагается в позиции далеко от шатуна 36, предоставляется половина веса "mc+mp/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы (Fp+Fc). С другой стороны, эксцентриковому грузу 208 коленчатого вала, который располагается около шатуна 36, предоставляется вес "(mc+mp/2)/2-mr/2", который является результатом вычитания веса "mr/2" для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr из половины веса "mc+mp/2". Второй эксцентриковый груз 208 коленчатого вала формируется таким образом, что центры тяжести двух эксцентриковых грузов 208 коленчатого вала становятся центром 212 тяжести, проиллюстрированным на фиг. 48. Согласно такой конфигурации, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, может уравновешиваться без вызывания большого момента, который действует на коленчатый вал 204, как и в случае восьмого варианта осуществления.The
Фиг. 49 является укрупненным видом балансировочного вала 206, проиллюстрированного на фиг. 46, т.е. балансировочного вала 206, который используется в настоящем варианте осуществления. Эксцентриковый груз 210 балансировочного вала балансировочного вала 206 содержит часть 216 с небольшим диаметром и часть 218 с большим диаметром. Часть 216 с небольшим диаметром формируется в окрестности одного конца 194 на стороне, которая соединяется с шатуном 36. Часть 218 с большим диаметром формируется в окрестности другого конца 196 балансировочного вала 206.FIG. 49 is an enlarged view of a balancing
Эксцентриковому грузу 210 балансировочного вала предоставляется вес практически в "mp/2-mr/2". Из веса, вес "mp/2" распределяется в равной степени в часть 216 с небольшим диаметром и часть 218 с большим диаметром. Величина "mr/2" уменьшения веса отражается только в части 216 с небольшим диаметром. Центр 214 тяжести эксцентрикового груза 210 балансировочного вала предоставляется на противоположной стороне точки 38 соединения с балансировочным валом с осевой линией 176 балансировочного вала между точкой 38 соединения с балансировочным валом, и центр 214 тяжести, как и в случае коленчатого вала 204 (см. фиг. 46). Согласно такой настройке, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, может уравновешиваться без вызывания большого момента, который действует на балансировочный вал 206.The
Фиг. 50 является схемой для пояснения работы двигателя внутреннего сгорания, на котором монтируется балансировочное устройство 202 настоящего варианта осуществления. В частности, фиг. 50 выражает состояние двигателя внутреннего сгорания с интервалами в 45 (°CA) от 0 (°CA) до 360 (°CA). На фиг. 50, вызывающая вибрацию сила, сформированная посредством эксцентрикового груза 208 коленчатого вала, выражается посредством FCS и (-FCS). "FCS" обозначает виртуальную вызывающую вибрацию силу, соответствующую весу "mc+mp/2", а "-FCS" обозначает виртуальную отрицательную вызывающую вибрацию силу, которая формируется посредством величины "-mr/2" уменьшения веса. Фактически, эксцентриковый груз 208 коленчатого вала формирует вызывающую вибрацию силу, соответствующую результирующему вектору из вектора "FCS" и вектора "-FCS".FIG. 50 is a diagram for explaining an operation of an internal combustion engine on which a
Фиг. 50 аналогично выражает вызывающую вибрацию силу, сформированную посредством эксцентрикового груза 210 балансировочного вала, посредством FBS и (-FBS). "FBS" обозначает виртуальную вызывающую вибрацию силу, соответствующую весу "mp/2", "-FBS" обозначает виртуальную отрицательную вызывающую вибрацию силу, которая формируется посредством величины "-mr/2" уменьшения веса. Фактически, эксцентриковый груз 210 балансировочного вала формирует вызывающую вибрацию силу, соответствующую результирующему вектору из вектора "FBS" и вектора "-FBS".FIG. 50 likewise expresses a vibration-inducing force generated by the eccentric load of the balancing
Как проиллюстрировано на фиг. 50, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, вызывающая вибрацию сила (Fp+Fc), вызываемая посредством поршня 12 и шатуна 14, уравновешивается посредством вызывающей вибрацию силы (FCS+FBS), вызываемой посредством эксцентрикового груза 208 коленчатого вала и эксцентрикового груза 210 балансировочного вала. Дополнительно, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 36, уравновешивается посредством эффекта (-FCS-FBS) снижения веса эксцентрикового груза 208 коленчатого вала и эксцентрикового груза 210 балансировочного вала. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, вызывающие вибрацию силы, сопровождающие работу двигателя внутреннего сгорания, всегда могут уравновешиваться надлежащим образом.As illustrated in FIG. 50, according to the configuration of the present embodiment, the vibrational force (Fp + Fc) caused by the
Пример модификации девятого варианта осуществления изобретенияAn example of a modification of the ninth embodiment of the invention
Фиг. 51 является видом в перспективе другого примера балансировочного вала, который является применимым к балансировочному устройству 202 настоящего варианта осуществления. Балансировочный вал 220, проиллюстрированный на фиг. 51, имеет эксцентриковый груз 222 балансировочного вала. Эксцентриковый груз 222 балансировочного вала формируется таким образом, что наружный диаметр постепенно становится большим от одного конца 194 на стороне, который соединяется с шатуном 36, до другого конца 196. Согласно такой конфигурации, вес mr для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, может отражаться на стороне одного конца 194 более значительно по сравнению со стороной другого конца 196, как и в случае балансировочного вала 206, проиллюстрированного на фиг. 49. Следовательно, согласно балансировочному валу 220, проиллюстрированному на фиг. 51, вызывающая вибрацию сила Fr также может уравновешиваться без формирования большого момента.FIG. 51 is a perspective view of another example of a balancing shaft that is applicable to the
В этой связи, в вышеуказанном девятом варианте осуществления, вес для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна, 36, отражается значительно на стороне около шатуна 36. Тем не менее, признак не является существенным для настоящего изобретения. Таким образом, вес (mr/2), который вычитается из коленчатого вала 204, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, может равномерно вычитаться из двух эксцентриковых грузов 208 коленчатого вала. Аналогично, для балансировочного вала 206, вес (mr/2) может равномерно вычитаться из всей области балансировочного вала 206.In this regard, in the above ninth embodiment, the weight for balancing the vibrational force Fr caused by the connecting
Дополнительно, в вышеуказанном девятом варианте осуществления, конфигурация для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr, вызываемой посредством шатуна 36, включена в балансировочное устройство на основе первого варианта осуществления, но настоящее изобретение не ограничено этим. Таким образом, также можно включать конфигурацию для уравновешивания вызывающей вибрацию силы Fr в балансировочное устройство на основе любого из второго-седьмого вариантов осуществления.Further, in the above ninth embodiment, the configuration for balancing the vibration causing force Fr caused by the connecting
Десятый вариант осуществления изобретенияTenth Embodiment
Конфигурация десятого варианта осуществления изобретенияConfiguration of Tenth Embodiment
Далее поясняется десятый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 52-60.Next, a tenth embodiment of the present invention is explained with reference to FIG. 52-60.
Балансировочное устройство 30 (см. фиг. 1) вышеуказанного первого варианта осуществления имеет такую конфигурацию, в которой точка 38 соединения с балансировочным валом может скользить в радиальном направлении балансировочного вала 40. В дальнейшем в этом документе, этот тип называется "скользящим типом". Из балансировочных устройств, раскрытых здесь, балансировочные устройства во втором варианте осуществления (см. фиг. 14), шестом варианте осуществления (см. фиг. 28), седьмом варианте осуществления (см. фиг. 35), восьмом варианте осуществления (см. фиг. 39) и девятом варианте осуществления (см. фиг. 46) имеют скользящий тип, помимо балансировочного устройства первого варианта осуществления.The balancing device 30 (see FIG. 1) of the above first embodiment is configured in such a way that the
Между тем, в балансировочном устройстве 78 третьего варианта осуществления, точка 38 соединения с балансировочным валом соединяется с балансировочным валом 80 таким образом, что обеспечивается только относительное вращение. В дальнейшем в этом документе, этот тип называется "звеньевым типом". Из балансировочных устройств, раскрытых здесь, балансировочные устройства в четвертом варианте осуществления (см. фиг. 19) и пятом варианте осуществления (см. фиг. 25) имеют звеньевой тип, помимо балансировочного устройства третьего варианта осуществления.Meanwhile, in the
Фиг. 52 является покомпонентным видом в перспективе балансировочного устройства 224 десятого варианта осуществления настоящего изобретения. Балансировочное устройство 224 настоящего варианта осуществления имеет признак в аспекте расположения одного примера конкретной конфигурации, реализующей балансировочное устройство звеньевого типа, описанное выше.FIG. 52 is an exploded perspective view of a
Балансировочное устройство 224 включает в себя коленчатый вал 226. Коленчатый вал 226 включает в себя палец 228 кривошипа. Палец 288 кривошипа соединяется с поршнем (не проиллюстрирован) двигателя внутреннего сгорания через шатун (не проиллюстрирован). Эксцентриковые грузы 230 коленчатого вала предоставляются на обеих сторонах пальца 228 кривошипа. Дополнительно, коленчатый вал 226 включает в себя главный вал 232 коленчатого вала в качестве вращательного вала.The
Балансировочное устройство 224 включает в себя эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала, который крепится к главному валу 232 коленчатого вала. Эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала содержит сквозное отверстие 236, которое находится во взаимосвязи для вставки с главным валом 232 коленчатого вала. Сквозное отверстие 236 предоставляется в позиции, которая является эксцентрической посредством фиксированного значения от центра эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала. Сквозное отверстие 236 содержит позиционирующую канавку 238. Эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала присоединяется к главному валу 232 коленчатого вала таким образом, что позиционирующая направляющая 240 на главном валу 232 коленчатого вала зацепляется с позиционирующей канавкой 238. Как результат, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала крепится к главному валу 232 коленчатого вала в состоянии, в котором относительное вращение не разрешается. Эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала содержит множество облегчающих отверстий 242 в позициях, которые не создают помехи для сквозного отверстия 236.The
Балансировочное устройство 224 включает в себя балансировочный вал 244. Балансировочный вал 244 включает в себя эксцентриковый груз 246 балансировочного вала. Дополнительно, балансировочный вал 244 включает в себя осевой вал 248 балансировочного вала, который является параллельным с главным валом 232 коленчатого вала. Балансировочный вал 244 может вращаться с осевым валом 248 балансировочного вала в качестве вращательного вала.The
Эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала присоединяется к осевому валу 248 балансировочного вала. Эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала содержит сквозное отверстие 252, которое находится во взаимосвязи для вставки с осевым валом 248 балансировочного вала. Сквозное отверстие 252 предоставляется в позиции, которая является эксцентрической посредством фиксированного значения от центра эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала. Эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала крепится к осевому валу 248 балансировочного вала в состоянии, в котором относительное вращение не разрешается, как и в случае эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала. Эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала дополнительно содержит множество облегчающих отверстий 254 в позициях, которые не создают помехи для сквозного отверстия 252.The
Балансировочное устройство 224 включает в себя шатун 256.Balancing
Фиг. 53 является покомпонентным видом в перспективе шатуна 256. Как проиллюстрировано на фиг. 53, шатун 256 включает в себя основной корпус 258 шатуна. Основной корпус 258 шатуна включает в себя кольцеобразную часть 260 на стороне коленчатого вала и кольцеобразную часть 262 на стороне балансировочного вала. Кольцеобразная часть 260 на стороне коленчатого вала и кольцеобразная часть 262 на стороне балансировочного вала выполнены как единое целое посредством соединительной части 264.FIG. 53 is an exploded perspective view of a connecting
После того, как подшипник 266 на стороне коленчатого вала размещен в кольцеобразной части 260 на стороне коленчатого вала, стопорное кольцо 268 присоединяется к кольцеобразной части 260 на стороне коленчатого вала. Стопорное кольцо 268 препятствует опусканию подшипника 266 на стороне коленчатого вала. Аналогично, после того, как подшипник 270 на стороне балансировочного вала размещен в кольцеобразной части 262 на стороне балансировочного вала, стопорное кольцо 272 присоединяется к кольцеобразной части 262 на стороне балансировочного вала. Стопорное кольцо 272 препятствует опусканию подшипника 270 на стороне балансировочного вала. Подшипник 266 на стороне коленчатого вала и подшипник 270 на стороне балансировочного вала представляют собой роликовые подшипники, содержащие множество шариков подшипника.After the
Шарнир 274 вставляется в соединительную часть 264 шатуна 256. Шарнир 274 может выступать в качестве роликового подшипника. Шарнир 274 крепится посредством гайки 276, которая располагается на противоположной стороне с соединительной частью 264 между шарниром 274 и гайкой 276.The
Далее пояснение продолжается со ссылкой на фиг. 52. Вышеуказанный эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала вставляется в подшипник 266 на стороне коленчатого вала. Как результат, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала удерживается с возможностью вращения посредством шатуна 256. Аналогично, вышеуказанный эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала вставляется в подшипник 270 на стороне балансировочного вала. Как результат, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала удерживается с возможностью вращения посредством шатуна 256.Further explanation continues with reference to FIG. 52. The above
Балансировочное устройство 224 включает в себя направляющую секцию 278. Направляющая секция 278 имеет продолговатое отверстие 280 внутри. Направляющая секция 278 закрепляется в предварительно определенной позиции таким образом, что шарнир 274 размещен в продолговатом отверстии 280. Продолговатое отверстие 280 имеет ширину, немного большую диаметра шарнира 274, и направляет его движение таким образом, что шарнир 274 рисует траекторию восьмерки, аналогично направляющей секции 8 в третьем варианте осуществления.The
Фиг. 54 является видом сбоку в сечении балансировочного устройства 224 настоящего варианта осуществления. На фиг. 54, секция балансировочного вала 244 нарисована в верхней стороне, а секция коленчатого вала 26 нарисована в нижней стороне, соответственно. В двигателе внутреннего сгорания, коленчатый вал 226 выступает в качестве источника приведения в действие масляного насоса, а также источника приведения в действие цепи механизма газораспределения, которая приводит в действие впускные и выпускные клапаны. Здесь, в качестве одного примера, проиллюстрировано состояние, в котором звездочка 282 предоставляется на главном валу 232 коленчатого вала, и цепь 284 механизма газораспределения находится на звездочке 282.FIG. 54 is a side cross-sectional view of balancing
Как проиллюстрировано на фиг. 54, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала присоединяется к концу верхушки главного вала 232 коленчатого вала посредством установочного болта 286. В дальнейшем в этом документе, центральная точка главного вала 232 коленчатого вала называется "C232", а центральная точка эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала называется "C234". В настоящем варианте осуществления, эксцентрическая величина A обеспечивается между точкой C232 и точкой C234.As illustrated in FIG. 54, the
Как описано выше, главный вал 232 коленчатого вала крепится к эксцентриковому валу 234 на стороне коленчатого вала таким образом, что относительное вращение не возникает. Следовательно, когда главный вал 232 коленчатого вала вращается, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала вращается вместе с главным валом 232 коленчатого вала при поддержании эксцентрической величины A. В это время, точка C234 рисует круговую траекторию, имеющую радиус A с точкой C232 в качестве центра.As described above, the
Эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала удерживается с возможностью вращения в шатуне 256. Следовательно, шатун 256 может вращаться вокруг эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала с точкой C234 в качестве центра вращения. Эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала выполнен как единое целое с коленчатым валом 226. Соответственно, шатун 256 и коленчатый вал 226 могут относительно вращаться с точкой C234 в качестве центра. Из этой точки, центральная точка C234 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала соответствует точке 32 соединения с коленчатым валом в вышеуказанном третьем варианте осуществления.The
Когда главный вал 232 коленчатого вала вращается на 90 (°CA) из состояния, проиллюстрированного на фиг. 54, точка C234 опускается до высоты, идентичной высоте точки C232. В ходе этого вращения, шатун 256 перемещается на расстояние A в нисходящем направлении на фиг. 54. Когда главный вал 232 коленчатого вала дополнительно вращается на 90 (°CA), точка C234 перемещается в точку, которая отстоит в нисходящем направлении от точки C232 на расстоянии A. В ходе этого вращения, шатун 256 дополнительно выполняет ход на расстояние A, с тем чтобы достигать подвижного конца в нижней стороне на фиг. 54. Таким образом, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, при вращении коленчатого вала 226, шатун 256 может принудительно формировать возвратно-поступательное движение на расстояние 2A хода.When the
В этой связи, в настоящем варианте осуществления, главный вал 232 коленчатого вала имеет радиус B. Следовательно, расстояние от центральной точки C234 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала до внешней окружности главного вала 232 коленчатого вала составляет максимум "A+B". В настоящем варианте осуществления, диаметр эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала задается равным достаточно большому значению, так что расстояние A+B находится в достаточной степени в пределах радиуса (D/2) эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала. Следовательно, согласно настоящему варианту осуществления, сквозное отверстие 236 (см. фиг. 52), которое может размещать весь диаметр главного вала 232 коленчатого вала, может обеспечиваться в наружном диаметре эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала без потери требуемой прочности.In this regard, in the present embodiment, the crankshaft
Как проиллюстрировано в верхней стороне на фиг. 54, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала присоединяется к концу верхушки осевого вала 248 балансировочного вала посредством установочного болта 288. В дальнейшем в этом документе, центральная точка осевого вала 248 балансировочного вала называется "C248", а центральная точка эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала называется "C250". В настоящем варианте осуществления, эксцентрическая величина A обеспечивается между точкой C248 и точкой C250, аналогично стороне главного вала 232 коленчатого вала.As illustrated in the upper side in FIG. 54, the
Когда коленчатый вал 226 вращается таким образом, что центральная точка C234 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала вращается из состояния, проиллюстрированного на фиг. 54, к передней стороне чертежа с точкой C232 в качестве центра, направляющая секция 278 функционирует аналогично направляющей секции 82 в третьем варианте осуществления. В частности, направляющая секция 278 не разрешает шарниру 274 смещаться к передней стороне чертежа в это время и ограничивает движение шарнира 274 движением к задней стороне чертежа. Как результат, движение, которое смещает эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала к задней стороне чертежа, возникает в шатуне 256.When the
Движение эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала ограничивается посредством шатуна 256 и осевого вала 248 балансировочного вала. С другой стороны, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала может вращаться в шатуне 256. Согласно ограничению шатуна 256, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала должен смещаться к нижней стороне чертежа, чтобы смещаться из состояния, проиллюстрированного на фиг. 54, к задней стороне чертежа, одновременно. Дополнительно, точка C248 фиксируется посредством осевого вала 248 балансировочного вала, и, следовательно, вышеописанное смещение должно возникать в то время, когда расстояние между точкой C250 и точкой C248 поддерживается при эксцентрической величине A.The movement of the
Когда вращение коленчатого вала 226 продолжается из состояния, проиллюстрированного на фиг. 54, при ограничительном условии, как указано выше, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала демонстрирует такое движение, что он обращается вокруг осевого вала 248 балансировочного вала таким образом, что его центральная точка C250 рисует круговую орбиту, имеющую радиус A с точкой C248 в качестве центра. Как описано выше, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала крепится к осевому валу 248 балансировочного вала таким образом, что он не вращается относительно. Следовательно, вращение эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала непосредственно передается на осевой вал 248 балансировочного вала.As the rotation of the
В конфигурации настоящего варианта осуществления, шатун 256 может вращаться относительно эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала с осевой линией, проходящей через точку C250, в качестве оси вращения. Эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала выполнен как единое целое с балансировочным валом 244. Соответственно, шатун 256 и балансировочный вал 244 могут относительно вращаться с точкой C250 в качестве центра. В этом отношении, центральная точка C250 эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала соответствует точке 38 соединения с балансировочным валом в балансировочном устройстве звеньевого типа (см. фиг. 15).In the configuration of the present embodiment, the connecting
В то время когда эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала обращается вокруг осевого вала 248 балансировочного вала один раз, точка C250 демонстрирует возвратно-поступательное движение на расстояние 2A хода. В ходе этого перемещения, шатун 256 аналогично демонстрирует возвратно-поступательное движение на расстояние 2A хода. Возвратно-поступательное движение выполняется синхронно с возвратно-поступательным движением, которое возникает на стороне главного вала 232 коленчатого вала. Как результат, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, может быть реализована работа и функция, поясненная в третьем варианте осуществления.While the
В этой связи, в настоящем варианте осуществления, осевой вал 248 балансировочного вала имеет радиус E. Следовательно, расстояние от центральной точки C250 эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала до внешней окружности осевого вала 248 балансировочного вала составляет максимум "A+E". В настоящем варианте осуществления, диаметр F эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала задается равным достаточно большому значению, так что расстояние A+E размещается в достаточной степени в пределах радиуса (F/2) эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала. Следовательно, согласно настоящему варианту осуществления, сквозное отверстие 252 (см. фиг. 52), которое может размещать весь диаметр осевого вала 248 балансировочного вала, может обеспечиваться в наружном диаметре эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала без потери требуемой прочности.In this regard, in the present embodiment, the balancing shaft
Способ машинной обработки эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала и эксцентрикового вала на стороне балансировочного валаMethod for machining an eccentric shaft on the side of the crankshaft and an eccentric shaft on the side of the balancing shaft
Фиг. 55 является схемой для пояснения способа для формирования эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала в настоящем варианте осуществления посредством общей машинной обработки отверстий. Как описано выше, в балансировочном устройстве 224 настоящего варианта осуществления, эксцентрическая величина главного вала 232 коленчатого вала и эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и эксцентрическая величина осевого вала 248 балансировочного вала и эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала задаются равными идентичной величине "A".FIG. 55 is a diagram for explaining a method for forming an
Как описано для третьего варианта осуществления, в балансировочном устройстве звеньевого типа, радиус r1 вращения точки соединения с коленчатым валом и радиус r2 вращения точки соединения с балансировочным валом должны иметь идентичные значения. В настоящем варианте осуществления, точка соединения с коленчатым валом представляет собой C234, и ее радиус r1 вращения соответствует эксцентрической величине A. Аналогично, точка соединения с балансировочным валом представляет собой C250, и ее радиус r2 вращения соответствует эксцентрической величине A. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, эксцентрическая величина A на стороне главного вала 232 коленчатого вала и эксцентрическая величина A на стороне осевого вала 248 балансировочного вала должны точно совпадать между собой.As described for the third embodiment, in the link type balancing device, the rotation radius r1 of the connection point with the crankshaft and the rotation radius r2 of the connection point with the balancing shaft should have identical values. In the present embodiment, the connection point with the crankshaft is C234, and its rotation radius r1 corresponds to the eccentric value A. Similarly, the connection point to the balancing shaft is C250, and its rotation radius r2 corresponds to the eccentric value A. Accordingly, in the present embodiment of implementation, the eccentric value A on the side of the
Фиг. 55 конкретно иллюстрирует состояние, в котором эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала и эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала задаются в идентичном зажимном приспособлении 290. Зажимное приспособление 290 имеет пазы 292 и 294 с двумя уступами с осевой линией, проиллюстрированной посредством назначения C234, C250 на фиг. 55, в качестве центра. Паз 292 формируется с круглой формой, имеющей диаметр, равный диаметру эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала. Дополнительно, паз 294 формируется с круглой формой, имеющей диаметр, равный диаметру эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала. Эти пазы 292 и 294 подвергаются машинной обработке таким образом, что они являются коаксиальными между собой.FIG. 55 specifically illustrates the state in which the
В настоящем варианте осуществления, эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала на стадии, на которой машинная обработка внешней формы и облегчающих отверстий 242 закончена, задается в пазе 294 зажимного приспособления 290 сначала. Затем, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала на стадии, на которой машинная обработка внешней формы и облегчающих отверстий 254 закончена, задается в пазе 292 зажимного приспособления 290. После этого, сквозное отверстие 252 эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала и сквозное отверстие 236 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала последовательно предоставляются посредством способа общей машинной обработки отверстий. Согласно такому способу, эксцентрическая величина A эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и эксцентрическая величина A эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала могут точно совпадать между собой.In the present embodiment, the
Эффект от облегчающих отверстийEffect of lightening holes
Фиг. 56 является видом спереди двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя балансировочное устройство 224 настоящего варианта осуществления. Более конкретно, левая сторона на фиг. 56 выражает состояние, в котором поршень 12 расположен в верхней мертвой точке. Дополнительно, правая сторона на фиг. 56 выражает состояние, в котором поршень 12 расположен в нижней мертвой точке.FIG. 56 is a front view of an internal combustion engine including a
Балансировочное устройство 224 настоящего варианта осуществления имеет такую конфигурацию, в которой шатун 256 достигает подвижного конца в верхней правой стороне на фиг. 56, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки, и шатун 256 достигает подвижного конца в нижней левой стороне на фиг. 56, когда поршень 12 достигает нижней мертвой точки. Таким образом, балансировочное устройство 224 настоящего варианта осуществления имеет конфигурацию, которая заставляет эксцентриковый груз 230 коленчатого вала и эксцентриковый груз 246 балансировочного вала работать практически в противоположном направлении относительно шатуна 256.The
В балансировочном устройстве с такой конфигурацией, вес mr шатуна 256 должен добавляться в эксцентриковый груз 230 коленчатого вала и эксцентриковый груз 246 балансировочного вала, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, вызываемую посредством шатуна 256. Следовательно, с точки зрения уменьшения веса двигателя внутреннего сгорания, чем легче шатун 256, тем это более желательно. В этом смысле, чем легче эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала и эксцентриковый вал 250 на стороне балансировочного вала, которые смещаются как единое целое с шатуном 256, тем это более желательно.In a balancing device with such a configuration, the weight mr of the connecting
Дополнительно, в балансировочном устройстве 224 настоящего варианта осуществления, широкая часть (часть, в которой формируются облегчающие отверстия 242) эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и широкая часть (часть, в которой формируются облегчающие отверстия 254) эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала доходят до подвижного конца в верхней правой стороне на фиг. 56 синхронно со временем, в которое шатун 256 достигает подвижного конца в идентичном направлении на фиг. 56. Следовательно, если широкие части имеют большие веса, большая вызывающая вибрацию сила возникает вследствие центробежной силы самого эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и центробежной силы самого эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала. Таким образом, снижение веса является особенно желательным относительно широкой части эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и широкой части эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала.Additionally, in the
Как проиллюстрировано на фиг. 56, в настоящем варианте осуществления, облегчающие отверстия 242 и 254 предоставляются в широких частях. Согласно облегчающим отверстиям 242 и 254, веса вышеописанных широких частей могут значительно уменьшаться. Как результат, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством центробежной силы эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала и центробежной силы эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала, значительно уменьшается. Дополнительно, вызывающая вибрацию сила, вызываемая посредством веса шатуна 256, также значительно уменьшается. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, достигается снижение веса эксцентрикового груза 230 коленчатого вала и эксцентрикового груза 246 балансировочного вала. Это приводит к снижению веса двигателя внутреннего сгорания.As illustrated in FIG. 56, in the present embodiment, the relief holes 242 and 254 are provided in wide parts. According to the relief holes 242 and 254, the weights of the above wide parts can be significantly reduced. As a result, the vibration causing force caused by the centrifugal force of the
Пример модификации десятого варианта осуществления изобретенияAn example of a modification of the tenth embodiment of the invention
Фиг. 57 является видом сбоку в сечении примера модификации балансировочного устройства 224 настоящего варианта осуществления. Балансировочное устройство 224 настоящего варианта осуществления спроектировано таким образом, что диаметр главного вала 232 коленчатого вала содержится в достаточной степени в пределах внешней формы эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала, как описано выше. Следовательно, главный вал 232 коленчатого вала может проникать через эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала при поддержании круглой формы.FIG. 57 is a side cross-sectional view of an example of a modification of the
Дополнительно, в балансировочном устройстве 224 настоящего варианта осуществления, шарнир 274 и направляющая секция 278 располагаются на стороне коленчатого вала 226 и балансировочного вала 244, за счет чего сторона поверхности (левая сторона на фиг. 57) шатуна 256 может переходить в практически плоское состояние. Следовательно, согласно балансировочному устройству 224, главный вал 232 коленчатого вала выступает из шатуна 256 на значительную длину и может использоваться для приведения в действие различных устройств. Фиг. 57 иллюстрирует пример, в котором ведущий вал 296 масляного насоса вставляется в главный вал 232 коленчатого вала, в дополнение к 282 для приведения в действие впускных и выпускных клапанов. Таким образом, согласно балансировочному устройству 224 настоящего варианта осуществления, может стимулироваться уменьшение размера двигателя внутреннего сгорания.Additionally, in the
Фиг. 58 является схемой для пояснения конфигурации примера модификации эксцентрикового вала на стороне балансировочного вала, который может использоваться в настоящем варианте осуществления. Эксцентриковый вал 298 на стороне балансировочного вала, проиллюстрированный на фиг. 58, имеет диаметр G, т.е. радиус (G/2). Радиус (G/2) иногда не может удерживать от становления меньше суммы эксцентрической величины A и радиуса E осевого вала 248 балансировочного вала вследствие различных ограничений. Конфигурация, проиллюстрированная на фиг. 58, иллюстрирует пример решения в таком случае. В конфигурации, эксцентриковый вал 298 на стороне балансировочного вала имеет меньшее сквозное отверстие, чем секция осевого вала 248 балансировочного вала. С другой стороны, конец верхушки осевого вала 248 балансировочного вала подвергается машинной обработке в форму, которая предоставляет возможность вставки конца верхушки в сквозное отверстие. Подвергнутый машинной обработке конец верхушки осевого вала 248 балансировочного вала крепится в состоянии, в котором конец верхушки вставляется в сквозное отверстие эксцентрикового вала 298 на стороне балансировочного вала. Согласно такой конфигурации, даже в случае, если достаточно большое пространство не может обеспечиваться для эксцентрикового вала 298 на стороне балансировочного вала, балансировочное устройство с использованием шатуна 256 может быть реализовано.FIG. 58 is a diagram for explaining a configuration of an example of a modification of an eccentric shaft on a balancing shaft side that can be used in the present embodiment. The
Фиг. 59 является схемой для пояснения конфигурации примера модификации эксцентрикового вала на стороне коленчатого вала, который является применимым в настоящем варианте осуществления. Эксцентриковый вал 300 на стороне коленчатого вала, проиллюстрированный на фиг. 59, имеет диаметр H, т.е. радиус (H/2). Радиус (H/2) иногда не может удерживать от становления меньше суммы эксцентрической величины A и радиуса B главного вала 232 коленчатого вала вследствие различных ограничений. Конфигурация, проиллюстрированная на фиг. 59, показывает один пример решения в таком случае. В конфигурации, эксцентриковый вал 300 на стороне коленчатого вала имеет меньшее сквозное отверстие, чем секция главного вала 232 коленчатого вала. С другой стороны, конец верхушки главного вала 232 коленчатого вала подвергается машинной обработке в форму, которая предоставляет возможность вставки конца верхушки в сквозное отверстие. Подвергнутый машинной обработке конец верхушки главного вала 232 коленчатого вала имеет установочный болт 288, прикрепленный к нему, в состоянии, в котором конец верхушки вставляется в сквозное отверстие эксцентрикового вала 300 на стороне коленчатого вала. Согласно такой конфигурации, даже в случае, если достаточно большое пространство не может обеспечиваться для эксцентрикового вала 300 на стороне коленчатого вала, балансировочное устройство с использованием шатуна 256 может быть реализовано.FIG. 59 is a diagram for explaining a configuration of an example of a modification of an eccentric shaft on the crankshaft side, which is applicable in the present embodiment. The
Фиг. 60 является схемой, иллюстрирующей пример модификации балансировочного устройства настоящего варианта осуществления при виде спереди. В частности, левая сторона на фиг. 60 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в верхней мертвой точке в примере модификации. Дополнительно, правая сторона на фиг. 60 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в нижней мертвой точке в примере модификации.FIG. 60 is a diagram illustrating an example of a modification of the balancing device of the present embodiment in front view. In particular, the left side in FIG. 60 shows a state in which the
Балансировочное устройство 302, проиллюстрированное на фиг. 60, имеет такую конфигурацию, в которой шатун 256 достигает подвижного конца в нижней левой стороне на фиг. 60, когда поршень 12 достигает верхней мертвой точки, и шатун 256 достигает подвижного конца в верхней правой стороне на фиг. 60, когда поршень 12 достигает нижней мертвой точки. Таким образом, в балансировочном устройстве 302, эксцентриковый груз 230 коленчатого вала и эксцентриковый груз 246 балансировочного вала работают в направлении, практически идентичном направлению шатуна 256.The
В балансировочном устройстве с такой конфигурацией, вызывающая вибрацию сила Fr, вызываемая посредством шатуна 256, может использоваться в качестве силы, которая уравновешивает вызывающую вибрацию силу Fp+Fc, вызываемую посредством поршня 12 и шатуна 14. По мере того, как вызывающая вибрация силы Fr становится больше, веса, которые должны предоставляться эксцентриковому грузу 230 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 246 балансировочного вала, могут быть задаваться меньшими.In a balancing device with this configuration, the vibration causing force Fr caused by the connecting
Эксцентриковый вал 304 на стороне коленчатого вала, проиллюстрированный на фиг. 60, не имеет облегчающего отверстия, в отличие от эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала в десятом варианте осуществления. Аналогично, эксцентриковый вал 306 на стороне балансировочного вала, проиллюстрированный на фиг. 60 не имеет облегчающего отверстия, в отличие от эксцентрикового вала 250 на стороне балансировочного вала в десятом варианте осуществления. Согласно эксцентриковому валу 304 на стороне коленчатого вала и эксцентриковому валу 306 на стороне балансировочного вала, как описано выше, большая вызывающая вибрацию сила может формироваться посредством самих центробежных сил, и шатун 256 может принудительно формировать большую вызывающую вибрацию силу Fr. Следовательно, конфигурация, проиллюстрированная на фиг. 60, может способствовать снижению веса эксцентрикового груза 230 коленчатого вала и эксцентрикового груза 246 балансировочного вала.An
Дополнительно, в вышеуказанном десятом варианте осуществления, подшипник 266 на стороне коленчатого вала и подшипник на стороне балансировочного вала, которые содержатся в шатуне 256, сконфигурированы посредством роликовых подшипников. Тем не менее, эти подшипники не ограничены роликовыми подшипниками. Например, эти подшипники могут представлять собой подшипники скольжения с использованием смазочного масла. Аспект аналогично применяется к одиннадцатому варианту осуществления, который описывается ниже.Additionally, in the above tenth embodiment, the bearing 266 on the side of the crankshaft and the bearing on the side of the balancing shaft, which are contained in the connecting
Одиннадцатый вариант осуществления изобретенияEleventh Embodiment
Далее поясняется одиннадцатый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 61-66.Next, an eleventh embodiment of the present invention is explained with reference to FIG. 61-66.
Фиг. 61 является покомпонентным видом в перспективе балансировочного устройства 308 одиннадцатого варианта осуществления настоящего изобретения. Балансировочное устройство 308 настоящего варианта осуществления имеет признак в аспекте расположения одного примера конкретной конфигурации, которая реализует балансировочное устройство скользящего типа, проиллюстрированное в первом варианте осуществления (см. фиг. 1), и т.п. В дальнейшем в этом документе, на фиг. 61-66, идентичным или общим элементам с элементами в вышеуказанном десятом варианте осуществления назначаются идентичные ссылки с номерами, и их пояснение опускается или упрощается.FIG. 61 is an exploded perspective view of a
В балансировочном устройстве 308, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала крепится к главному валу 232 коленчатого вала, как и в случае десятого варианта осуществления. Эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала крепится к осевому валу 248 балансировочного вала. Эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала имеет продолговатое отверстие 312 на поверхности напротив поверхности, которая крепится к осевому валу 248 балансировочного вала. Внешняя форма эксцентрикового вала 310 на стороне балансировочного вала является цилиндрической, и продолговатое отверстие 312 предоставляется вдоль радиального направления окружности.In balancing
Балансировочное устройство 308 включает в себя шатун 314, который соединяет эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала и эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала.The
Фиг. 62 является покомпонентным видом в перспективе шатуна 314. Как проиллюстрировано на фиг. 62, шатун 314 имеет основной корпус 316 шатуна. Основной корпус 316 шатуна имеет столбчатую часть 318, которая идет из кольцеобразной части 260 на стороне коленчатого вала. Шарнир 322 балансировочного вала крепится к концевой части столбчатой части 318 посредством гайки 320. Дополнительно, в столбчатой части 318, шарнир 274 крепится к окрестности границы относительно кольцеобразной части 260 на стороне коленчатого вала посредством гайки 276. Шарнир 322 балансировочного вала выступает в качестве роликового подшипника, аналогично шарниру 274.FIG. 62 is an exploded perspective view of a connecting
Далее пояснение продолжается со ссылкой на фиг. 61. Вышеуказанный эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала вставляется в подшипник 266 на стороне коленчатого вала шатуна 314, как и в случае десятого варианта осуществления. С другой стороны, эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала соединяется с шатуном 314 посредством помещения шарнира 322 балансировочного вала в продолговатое отверстие 312.Further explanation continues with reference to FIG. 61. The above
Балансировочное устройство 308 включает в себя направляющую секцию 324. Направляющая секция 324 имеет продолговатое отверстие 326 внутри. Продолговатое отверстие 326 имеет ширину, соответствующую диаметру шарнира 274, и регулирует движение шарнира 274 до прямолинейного движения, аналогично направляющей секции 54 в первом варианте осуществления.The
Фиг. 63 является видом сбоку в сечении балансировочного устройства 308 настоящего варианта осуществления. На фиг. 63, секция балансировочного вала 244 нарисована в верхней стороне, а секция коленчатого вала 226 нарисована в нижней стороне, соответственно. Коленчатый вал 226 содержит звездочку 282, которая приводит в действие цепь 284 механизма газораспределения, как и в случае десятого варианта осуществления.FIG. 63 is a side cross-sectional view of a
В конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 63, эксцентриковый вал 234 на стороне коленчатого вала работает так, как и в случае десятого варианта осуществления. В частности, в настоящем варианте осуществления, центральная точка C234 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала также соответствует точке 32 соединения с коленчатым валом балансировочного устройства. Когда коленчатый вал 226 вращается, его точка 32 соединения с коленчатым валом (C234) рисует круговую траекторию вокруг центральной точки C232 главного вала коленчатого вала при поддержании эксцентрической величины A. Вследствие этого, шатун 314 выполняет возвратно-поступательное движение при ходе на расстояние 2A.In the configuration illustrated in FIG. 63, the
Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления, радиус (D/2) эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала задается равным достаточно большому значению относительно суммы эксцентрической величины A и радиуса B главного вала 232 коленчатого вала. Следовательно, в конструкции настоящего варианта осуществления, также можно применять конструктивное оформление, подходящее для уменьшения размера, как проиллюстрировано на фиг. 57.It should be noted that in the present embodiment, the radius (D / 2) of the
Как проиллюстрировано в верхней стороне на фиг. 63, эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала крепится к концу верхушки осевого вала 248 балансировочного вала посредством установочного болта 328. Шарнир 322 балансировочного вала шатуна 314 помещается в продолговатое отверстие 312 эксцентрикового вала 310 на стороне балансировочного вала. В дальнейшем в этом документе, центральная точка осевого вала 248 балансировочного вала называется "C248", а центральная точка шарнира 322 балансировочного вала называется "C322".As illustrated in the upper side in FIG. 63, the
В конфигурации настоящего варианта осуществления, шатун 314 может вращаться относительно эксцентрикового вала 310 на стороне балансировочного вала с осевой линией, проходящей через точку C322, в качестве оси вращения. Эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала выполнен как единое целое с балансировочным валом 244. Соответственно, шатун 314 и балансировочный вал 244 могут относительно вращаться с точкой C322 в качестве центра. Из этой точки, центральная точка C322 шарнира 322 балансировочного вала соответствует точке 38 соединения с балансировочным валом в балансировочном устройстве скользящего типа (см. фиг. 2).In the configuration of the present embodiment, the connecting
Как пояснено со ссылкой на фиг. 2, в балансировочном устройстве 30 скользящего типа, расстояние между точкой 38 соединения с балансировочным валом и центральной точкой балансировочного вала 40 изменяется в соответствии с работой шатуна 36. Балансировочное устройство 308 настоящего варианта осуществления имеет также скользящий тип, и следовательно, расстояние между точкой 38 соединения с балансировочным валом и центральной точкой балансировочного вала 244, т.е. расстояние между центральной точкой C322 шарнира 322 балансировочного вала и центральной точкой C248 осевого вала 248 балансировочного вала, должно быть изменяемым.As explained with reference to FIG. 2, in the
Фиг. 64 является схемой, показывающей позиционную взаимосвязь между центральной точкой C248 осевого вала 248 балансировочного вала и центральной точкой C322 шарнира 322 балансировочного вала при просмотре вдоль LXIV-стрелок на фиг. 63. Как проиллюстрировано на фиг. 64, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, эксцентрическая величина I C322-C248 изменяется посредством плавного перемещения шарнира 322 балансировочного вала вдоль продолговатого отверстия 312. Следовательно, согласно конфигурации эксцентрикового вала 310 на стороне балансировочного вала и шатуна 314 в настоящем варианте осуществления, может удовлетворяться требование, необходимое для работы балансировочного устройства скользящего типа.FIG. 64 is a diagram showing a positional relationship between the center point C248 of the balancing shaft
Кроме того, ниже описывается работа балансировочного устройства 308 со ссылкой на фиг. 63. Когда коленчатый вал 226 вращается из состояния, проиллюстрированного на фиг. 63, так что центральная точка C234 эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала вращается к передней стороне чертежа с точкой C232 в качестве центра, направляющая секция 324 функционирует аналогично направляющей секции 54 в первом варианте осуществления. В частности, в это время, направляющая секция 324 не разрешает шарниру 274 смещаться к передней стороне чертежа и ограничивает движение шарнира 274 только движением к нижней стороне чертежа. Как результат, в шатуне 314 возникает движение, которое смещает шарнир 322 балансировочного вала к задней стороне и нижней стороне чертежа.In addition, the operation of the
Движение шарнира 322 балансировочного вала придает вращение в противоположном направлении относительно вращения коленчатого вала 226 для эксцентрикового вала 310 на стороне балансировочного вала. Поскольку эксцентриковый вал 310 на стороне балансировочного вала крепится к осевому валу 248 балансировочного вала, вращательное движение возникает в осевом валу 248 балансировочного вала синхронно со смещением шарнира 322 балансировочного вала. Затем по мере того, как коленчатый вал 226 продолжает вращаться, центральная точка C322 шарнира 322 балансировочного вала продолжает обращаться вокруг C248, и возникает непрерывное вращение балансировочного вала 244. Как результат, вертикальное движение с расстоянием 2A в качестве длины хода возникает в шатуне 314.The movement of the
Эффект от облегчающих отверстийEffect of lightening holes
Фиг. 65 является схемой, показывающей двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя балансировочное устройство 308 настоящего варианта осуществления при виде спереди. Более конкретно, левая сторона на фиг. 65 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в верхней мертвой точке. Дополнительно, правая сторона на фиг. 65 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в нижней мертвой точке.FIG. 65 is a diagram showing an internal combustion engine including a
Балансировочное устройство 308 настоящего варианта осуществления имеет конфигурацию работы эксцентрикового груза 230 коленчатого вала и эксцентрикового груза 246 балансировочного вала практически в противоположном направлении относительно шатуна 314, как и в случае десятого варианта осуществления. В балансировочном устройстве с такой конфигурацией, чем легче шатун 314, тем это более желательно, с точки зрения уменьшения веса двигателя внутреннего сгорания. В настоящем варианте осуществления, облегчающие отверстия 242 предоставляются в широкой части эксцентрикового вала 234 на стороне коленчатого вала, как и в случае десятого варианта осуществления. Следовательно, согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, вес двигателя внутреннего сгорания также может уменьшаться, как и в случае десятого варианта осуществления.The
Модификация одиннадцатого варианта осуществления изобретенияModification of the Eleventh Embodiment
Как описано выше, в одиннадцатом варианте осуществления, эксцентриковому валу 234 на стороне коленчатого вала предоставляется в достаточной степени больший радиус (D/2) по сравнению с суммой эксцентрической величины A и радиуса B главного вала 232 коленчатого вала. Тем не менее, может возникать случай, когда радиус (D/2) главного вала 232 коленчатого вала не может удерживать от становления меньше A+B вследствие различных ограничений. В балансировочном устройстве 308 настоящего варианта осуществления, конфигурация, как проиллюстрировано на фиг. 59, может приспосабливаться в таком случае, как и в случае десятого варианта осуществления.As described above, in the eleventh embodiment, the
Фиг. 66 является видом спереди примера модификации балансировочного устройства настоящего варианта осуществления. В частности, левая сторона на фиг. 66 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в верхней мертвой точке в примере модификации. Дополнительно, правая сторона на фиг. 66 показывает состояние, в котором поршень 12 расположен в нижней мертвой точке в примере модификации. В балансировочном устройстве 330, проиллюстрированном на фиг. 66, эксцентриковый груз 230 коленчатого вала и эксцентриковый груз 246 балансировочного вала работают в направлении, практически идентичном направлению шатуна 314, в отличие от случая одиннадцатого варианта осуществления.FIG. 66 is a front view of an example of a modification of the balancing device of the present embodiment. In particular, the left side in FIG. 66 shows a state in which the
В балансировочном устройстве 330 с такой конфигурацией, вес шатуна 314 может использоваться для того, чтобы уравновешивать вызывающую вибрацию силу Fr, вызываемую посредством поршня 12 и шатуна 14. Следовательно, в балансировочном устройстве 330, веса, которые должны предоставляться эксцентриковому грузу 230 коленчатого вала и эксцентриковому грузу 246 балансировочного вала, могут снижаться посредством оставления большого веса в шатуне 314. Таким образом, в конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 66, облегчающее отверстие не предоставляется в эксцентриковом валу на стороне коленчатого вала, в отличие от случая одиннадцатого варианта осуществления. Согласно такой конфигурации, может достигаться снижение веса эксцентрикового груза 230 коленчатого вала и эксцентрикового груза 246 балансировочного вала.In balancing
Claims (70)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016099067 | 2016-05-17 | ||
JP2016-099067 | 2016-05-17 | ||
JP2017-006799 | 2017-01-18 | ||
JP2017006799A JP6597652B2 (en) | 2016-05-17 | 2017-01-18 | Internal combustion engine balance device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2671666C1 true RU2671666C1 (en) | 2018-11-06 |
Family
ID=60416400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116791A RU2671666C1 (en) | 2016-05-17 | 2017-05-15 | Balancing device for internal combustion engine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6597652B2 (en) |
KR (1) | KR101958548B1 (en) |
BR (1) | BR102017010304A2 (en) |
RU (1) | RU2671666C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11506119B2 (en) | 2020-07-02 | 2022-11-22 | Impact Consulting And Engineering Llc | Multiple cylinder engine |
US11603793B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-03-14 | Fna Group, Inc. | Multiple cylinder engine |
US11635020B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-04-25 | Fna Group, Inc. | Multiple cylinder engine |
US11674434B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-06-13 | Impact Consulting And Engineering Llc | Multiple cylinder engine |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019214943A (en) | 2018-06-11 | 2019-12-19 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
JP6801141B1 (en) * | 2020-08-27 | 2020-12-16 | 徹夫 関根 | Hollow molding machine |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU878990A1 (en) * | 1977-11-09 | 1981-11-07 | Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе | I.c. engine |
EP0481837B1 (en) * | 1990-10-17 | 1994-08-31 | Automobiles Peugeot | Driving device for two balanced shafts, in particular for motor vehicle engines |
RU2059850C1 (en) * | 1990-06-16 | 1996-05-10 | Ман Нуцфарцойге, АГ | Device for compensating moments of second order inertia forces in five-cylinder row internal combustion engines |
RU2351784C2 (en) * | 2007-05-03 | 2009-04-10 | Владимир Александрович Ворогушин | Vorogushin's tie rod and rocker mechanism |
RU2400656C2 (en) * | 2005-05-12 | 2010-09-27 | Рено С.А.С. | Ice with balancing shafts that can be cotter-pined and method of mounting balancing cassette on ice unit |
DE102010055584A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for balancing idle mass force of lifting cylinder crankshaft machine, has anti-parallel crankshaft-and-connecting-rod drive element to drive balancer shaft which is connected firmly to coupling element through eccentric cam |
RU2519128C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-10 | Анатолий Константинович Маришкин | Supercharged internal combustion engine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2378179A1 (en) * | 1977-01-25 | 1978-08-18 | Chrysler France | Balancing of in line four cylinder IC engine - uses three shafts, two driven from camshaft and third having gear wheel engaging single driven shaft to rotate in opposite direction |
JP2010169045A (en) | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Daihatsu Motor Co Ltd | Balance device in multicylinder internal combustion engine |
KR20130065438A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-19 | 현대자동차주식회사 | Two cylinder engine |
-
2017
- 2017-01-18 JP JP2017006799A patent/JP6597652B2/en active Active
- 2017-05-12 KR KR1020170059098A patent/KR101958548B1/en active IP Right Grant
- 2017-05-15 RU RU2017116791A patent/RU2671666C1/en active
- 2017-05-17 BR BR102017010304-8A patent/BR102017010304A2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU878990A1 (en) * | 1977-11-09 | 1981-11-07 | Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе | I.c. engine |
RU2059850C1 (en) * | 1990-06-16 | 1996-05-10 | Ман Нуцфарцойге, АГ | Device for compensating moments of second order inertia forces in five-cylinder row internal combustion engines |
EP0481837B1 (en) * | 1990-10-17 | 1994-08-31 | Automobiles Peugeot | Driving device for two balanced shafts, in particular for motor vehicle engines |
RU2400656C2 (en) * | 2005-05-12 | 2010-09-27 | Рено С.А.С. | Ice with balancing shafts that can be cotter-pined and method of mounting balancing cassette on ice unit |
RU2351784C2 (en) * | 2007-05-03 | 2009-04-10 | Владимир Александрович Ворогушин | Vorogushin's tie rod and rocker mechanism |
DE102010055584A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for balancing idle mass force of lifting cylinder crankshaft machine, has anti-parallel crankshaft-and-connecting-rod drive element to drive balancer shaft which is connected firmly to coupling element through eccentric cam |
RU2519128C1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-06-10 | Анатолий Константинович Маришкин | Supercharged internal combustion engine |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11506119B2 (en) | 2020-07-02 | 2022-11-22 | Impact Consulting And Engineering Llc | Multiple cylinder engine |
US11603793B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-03-14 | Fna Group, Inc. | Multiple cylinder engine |
US11635020B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-04-25 | Fna Group, Inc. | Multiple cylinder engine |
US11674434B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-06-13 | Impact Consulting And Engineering Llc | Multiple cylinder engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102017010304A2 (en) | 2017-12-12 |
JP6597652B2 (en) | 2019-10-30 |
KR101958548B1 (en) | 2019-03-14 |
KR20170129618A (en) | 2017-11-27 |
JP2017207053A (en) | 2017-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2671666C1 (en) | Balancing device for internal combustion engine | |
US10514081B2 (en) | Balance device for internal combustion engine | |
US7434550B2 (en) | Internal combustion engine | |
EP3272998B1 (en) | Drive device provided with xy-separating crank mechanism | |
CN111566314B (en) | Mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa and use thereof | |
JPWO2008010490A1 (en) | Cycloid reciprocating engine and pump device using this crank mechanism | |
JP5393907B1 (en) | XY separation crank mechanism and drive device provided with the same | |
JP2009516123A (en) | Reciprocating piston type internal combustion engine with variable compression ratio | |
JP6052748B2 (en) | Drive device having XY separation crank mechanism | |
JP2015101959A (en) | Engine | |
KR20000029539A (en) | Rotational motion mechanism and engine | |
WO2016103414A1 (en) | Drive device equipped with xy separation crank mechanism | |
US10208662B2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2011061C1 (en) | Balancing mechanism for piston machine | |
US10047669B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP6734464B1 (en) | Vibration-free reciprocating engine | |
JP2015059565A (en) | Internal combustion engine | |
JP2017223210A (en) | Two-piece housing connecting rod l-shaped yoke opposing piston type stroke capacity continuous variable device | |
JPH10252496A (en) | Rotary motion mechanism and engine | |
CN110573713B (en) | Improved variable stroke constant compression ratio engine | |
JPH062566A (en) | Power transmitting device | |
JP2023016651A (en) | Locker arm oscillating shaft position variable compression ratio continuous variable device | |
JP2015169203A (en) | Parallel double shafts cranks-crank holder swing type compression ratio variable device | |
US20170298863A1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2267674C1 (en) | Balanced device for converting rotation into reciprocation |