JPH0217742B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0217742B2 JPH0217742B2 JP59085129A JP8512984A JPH0217742B2 JP H0217742 B2 JPH0217742 B2 JP H0217742B2 JP 59085129 A JP59085129 A JP 59085129A JP 8512984 A JP8512984 A JP 8512984A JP H0217742 B2 JPH0217742 B2 JP H0217742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- crankshaft
- counterweights
- pair
- moment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B73/00—Combinations of two or more engines, not otherwise provided for
-
- 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
- F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は往復動機関、特に舶用大型デイーゼル
機関の制振装置に関する。
機関の制振装置に関する。
一般に往復動機関においては、可動部分の慣性
力が不平衡力または不平衡偶力として機関台を加
振することにより機関が励振源となるが、最近の
省エネルギー形の低速デイーゼル機関、特に気筒
数の少ない機関では上記不平衡偶力が大きく、こ
れへの対応策が必要となつている。上記不平衡力
としては、通常は回転数の2倍の周波数をもつも
のが低減策の対象とされ、回転数と同じ波数を持
つものは較的レベルが小さくまた機関内部の設計
により対処されることが多かつた。しかしながら
最近の省エネルギ形機関では、回転数と同じ周波
数を持つ不平衡偶力(以下これを1次モーメント
と呼ぶ)への対処策が必要とされてきている。デ
イーゼル機関の不平衡偶力のうち、上記1次モー
メントを低減させるための機構の従来の1例を第
1〜3図に示す。
力が不平衡力または不平衡偶力として機関台を加
振することにより機関が励振源となるが、最近の
省エネルギー形の低速デイーゼル機関、特に気筒
数の少ない機関では上記不平衡偶力が大きく、こ
れへの対応策が必要となつている。上記不平衡力
としては、通常は回転数の2倍の周波数をもつも
のが低減策の対象とされ、回転数と同じ波数を持
つものは較的レベルが小さくまた機関内部の設計
により対処されることが多かつた。しかしながら
最近の省エネルギ形機関では、回転数と同じ周波
数を持つ不平衡偶力(以下これを1次モーメント
と呼ぶ)への対処策が必要とされてきている。デ
イーゼル機関の不平衡偶力のうち、上記1次モー
メントを低減させるための機構の従来の1例を第
1〜3図に示す。
第1図のものは、クランク軸1の前後端に1対
のカウンタウエイト2a,2bを取り付けてい
る。上記1対のカウンタウエイト2a,2bはク
ランク軸1と共に、同一方向に同一回転数で回転
する。また上記1対のカウンタウエイトは、ウエ
イト2aが上方にあるときウエイト2bが下方に
来る様に配置されており、クランク軸1の回転に
より上下、左右各方向に対してもモーメントを発
生する。1対のカウンタウエイト2a,2bが発
生するモーメントは、機関の1次モーメントと相
殺する様にその取り付け角度を決めておけば、該
カウンタウエイト2a,2bにより機関の1次モ
ーメントを低減させることができる。上記1対の
カウンタウエイト2a,2bが発生するモーメン
トMcの大きさはそのカウンタウエイト2a,2
bの重量を増減して調節する。該1対のカウンタ
ウエイト2a,2bの発生するモーメントMcに
よる機関1次モーメントの低減の様子を第4図に
示す。
のカウンタウエイト2a,2bを取り付けてい
る。上記1対のカウンタウエイト2a,2bはク
ランク軸1と共に、同一方向に同一回転数で回転
する。また上記1対のカウンタウエイトは、ウエ
イト2aが上方にあるときウエイト2bが下方に
来る様に配置されており、クランク軸1の回転に
より上下、左右各方向に対してもモーメントを発
生する。1対のカウンタウエイト2a,2bが発
生するモーメントは、機関の1次モーメントと相
殺する様にその取り付け角度を決めておけば、該
カウンタウエイト2a,2bにより機関の1次モ
ーメントを低減させることができる。上記1対の
カウンタウエイト2a,2bが発生するモーメン
トMcの大きさはそのカウンタウエイト2a,2
bの重量を増減して調節する。該1対のカウンタ
ウエイト2a,2bの発生するモーメントMcに
よる機関1次モーメントの低減の様子を第4図に
示す。
図において、
MV1=機関の上下方向の1次不平衡モーメント
MH1=機関の左右方向の1次不平衡モーメント
でMV1,MH1は共に、1対のカウンタウエイト2
a,2bが無い場合のものを示す、またMV,MH
は夫々上下、左右の残留モーメントである。
a,2bが無い場合のものを示す、またMV,MH
は夫々上下、左右の残留モーメントである。
第2図のものは、クランク軸1の前後端に1対
のカウンタウエイト2a,2bを取り付けると共
に、クランク軸1の回転と同期して回転する1対
の1次バランサ3a,3bをクランク軸系1と並
行して、機関の前後部に追設している。上記1対
の1次バランサ3a,3bはクランク軸1の回転
と共に該クランク軸1とは逆方向に回転しその回
転数は、クランク軸1と同一である。前記1対の
カウンタウエイト2a,2bのクランク軸1への
取付位置は第1図のものと同じである。また前記
1対の1次バランサ3a,3bの重錘の位置は、
第2図に示すように、カウンタウエイト2aが上
方にあるとき1次バランサ3aの重錘も上方に位
置し、またカウンタウエイト2bが下方にあると
き1次バランサ3bの重錘も下方に位置するよう
に設置すれば、機関の1次モーメントを低減させ
ることができる。即ち第4図に於て、1次バラン
サなしの一例をA点とすると1対の1次バランサ
3a,3bによつてB点、C点へと機関1次モー
メントを低減させることができる。
のカウンタウエイト2a,2bを取り付けると共
に、クランク軸1の回転と同期して回転する1対
の1次バランサ3a,3bをクランク軸系1と並
行して、機関の前後部に追設している。上記1対
の1次バランサ3a,3bはクランク軸1の回転
と共に該クランク軸1とは逆方向に回転しその回
転数は、クランク軸1と同一である。前記1対の
カウンタウエイト2a,2bのクランク軸1への
取付位置は第1図のものと同じである。また前記
1対の1次バランサ3a,3bの重錘の位置は、
第2図に示すように、カウンタウエイト2aが上
方にあるとき1次バランサ3aの重錘も上方に位
置し、またカウンタウエイト2bが下方にあると
き1次バランサ3bの重錘も下方に位置するよう
に設置すれば、機関の1次モーメントを低減させ
ることができる。即ち第4図に於て、1次バラン
サなしの一例をA点とすると1対の1次バランサ
3a,3bによつてB点、C点へと機関1次モー
メントを低減させることができる。
第3図のものは、クランク軸1の前後端に1対
のカウンタウエイト2a,2bを取付けると共
に、クランク軸1と同期して回転する1対のバラ
ンサ3b,3cを機関の後側に追設している。こ
の場は第2図のものの1次バランサ3a,3bに
於ける機関前部のバランサ3aを機関の後部のク
ランク軸1上に移してバランサ3cとして組み入
れたものである。本例では1対のバランサ3b,
3cは左右方向の力を発生するから、このバラン
サでは上下方向の機関1次モーメントは低減でき
ないが、左右方向に発生した力によつて、左右方
向の機関1次モーメントの励振作用を低減させる
ことができる。即ち第4図に於て本例のバランサ
なしの1例をE1点およびE2点とすると、本例に
よつてE2点をE3点へと低減させることができる。
のカウンタウエイト2a,2bを取付けると共
に、クランク軸1と同期して回転する1対のバラ
ンサ3b,3cを機関の後側に追設している。こ
の場は第2図のものの1次バランサ3a,3bに
於ける機関前部のバランサ3aを機関の後部のク
ランク軸1上に移してバランサ3cとして組み入
れたものである。本例では1対のバランサ3b,
3cは左右方向の力を発生するから、このバラン
サでは上下方向の機関1次モーメントは低減でき
ないが、左右方向に発生した力によつて、左右方
向の機関1次モーメントの励振作用を低減させる
ことができる。即ち第4図に於て本例のバランサ
なしの1例をE1点およびE2点とすると、本例に
よつてE2点をE3点へと低減させることができる。
しかしながら、かかる従来のものには下記の問
題点がある。
題点がある。
第1図のものの場合は、1対のカウンタウエイ
ト2a,2bのみではモーメントMVとMHを同時
に消去できない。前記MVとMHの片方を零にする
と一方の値が大きく残留する。通常は第4図のA
点(Mc=Mcp)又はE1点とE2点を選ぶことが多
いが、E1点とE2点を選ぶときには、大きなカウ
ンタウエイト2a,2bが必要となる。
ト2a,2bのみではモーメントMVとMHを同時
に消去できない。前記MVとMHの片方を零にする
と一方の値が大きく残留する。通常は第4図のA
点(Mc=Mcp)又はE1点とE2点を選ぶことが多
いが、E1点とE2点を選ぶときには、大きなカウ
ンタウエイト2a,2bが必要となる。
第2図のものの場合は、1対の1次バランサ3
a,3bを追設するためコストアツプになる。こ
の場合通常は第4図A点になるようにカウンタウ
エイト2a,2bを設置した上で、1次バランサ
3a,3bを追設してB点、C点へとモーメント
を低減させ、更にバランサ3a,3bの重量また
は回転半径を大きくしてゆけばD点、E1点へと
達することが出来るが、前記したようにコストア
ツプになる。
a,3bを追設するためコストアツプになる。こ
の場合通常は第4図A点になるようにカウンタウ
エイト2a,2bを設置した上で、1次バランサ
3a,3bを追設してB点、C点へとモーメント
を低減させ、更にバランサ3a,3bの重量また
は回転半径を大きくしてゆけばD点、E1点へと
達することが出来るが、前記したようにコストア
ツプになる。
更に第3図のものの場合は、上下方向の機関1
次モーメントを消すことが出来ないので、これを
予め1対のカウンタウエイト2a,2bで低減し
ておくためにカウンタウエイト2a,2bの重量
または回転半径を大きくしなければならない。通
常はMV1を零に(第4図のE1点)、MHをE2点とす
る。本例のバランサE2点をE3点へ、更にD点ま
で低減するには、バランサ3b,3cの重量を大
きくしなければならないので、装置が大型化す
る。
次モーメントを消すことが出来ないので、これを
予め1対のカウンタウエイト2a,2bで低減し
ておくためにカウンタウエイト2a,2bの重量
または回転半径を大きくしなければならない。通
常はMV1を零に(第4図のE1点)、MHをE2点とす
る。本例のバランサE2点をE3点へ、更にD点ま
で低減するには、バランサ3b,3cの重量を大
きくしなければならないので、装置が大型化す
る。
本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的
は、軽量かつ安価な製造コストで以つて振動の低
減効果の大きい往復動機関の制振装置を提供する
ことにある。
は、軽量かつ安価な製造コストで以つて振動の低
減効果の大きい往復動機関の制振装置を提供する
ことにある。
本発明は前記問題点を解決するため、クランク
軸に装着した1対のカウンタウエイトに、該クラ
ンク軸と同一回転数でかつ該クランク軸と逆方向
に回転する回転軸に装着した1個の回転重錘を追
設することにより、上下方向、及び左右方向の振
動(1次モーメント)を同時に低減するようにし
たことを特徴とする。
軸に装着した1対のカウンタウエイトに、該クラ
ンク軸と同一回転数でかつ該クランク軸と逆方向
に回転する回転軸に装着した1個の回転重錘を追
設することにより、上下方向、及び左右方向の振
動(1次モーメント)を同時に低減するようにし
たことを特徴とする。
以下第5〜8図を参照して本発明の1実施例に
ついて説明する。第5図に於て、クランク軸1の
前後端に1対のカウンタエイト2a,2bを装着
するとともに、クランク軸1と同期して該クラン
ンク軸1と逆方向にかつ同一回転数で回転する1
個の回転重錘3bを設ける。
ついて説明する。第5図に於て、クランク軸1の
前後端に1対のカウンタエイト2a,2bを装着
するとともに、クランク軸1と同期して該クラン
ンク軸1と逆方向にかつ同一回転数で回転する1
個の回転重錘3bを設ける。
第5図のものでは、前記回転重錘3bは、カム
軸系第1遊車4に取り付けている。前記カム軸系
第1遊車4は、クランク軸1に設けられているカ
ム軸駆動歯車5を介して前記した所要の回転数及
び回転方向で回転するように設置する。また前記
カウンタウエイト2bはフライホイール6に取付
けている。更に前記カウンタウエイト2bと回転
重錘3bとは第5図に示すように、双方が同時に
上方または下方にくるように配置する。
軸系第1遊車4に取り付けている。前記カム軸系
第1遊車4は、クランク軸1に設けられているカ
ム軸駆動歯車5を介して前記した所要の回転数及
び回転方向で回転するように設置する。また前記
カウンタウエイト2bはフライホイール6に取付
けている。更に前記カウンタウエイト2bと回転
重錘3bとは第5図に示すように、双方が同時に
上方または下方にくるように配置する。
前記構成を具えた制振装置に於て、1対のカウ
ンタウエイト2a,2bの作用即ち機関の1次モ
ーメントを低減させる作用は、第1図の従来例で
説明した通りであり、第4図のA点近傍を設計点
に選ぶ。
ンタウエイト2a,2bの作用即ち機関の1次モ
ーメントを低減させる作用は、第1図の従来例で
説明した通りであり、第4図のA点近傍を設計点
に選ぶ。
前記回転重錘3bはその回転と共に上下及び左
右方向に遠心力を発生する。この回転重錘3bに
よる力の方向は、上下方向については後部カウン
タウエイト2bの発生する力と同一方向である
が、左右方向についてはカウンタウエイト2bと
は逆方向である。
右方向に遠心力を発生する。この回転重錘3bに
よる力の方向は、上下方向については後部カウン
タウエイト2bの発生する力と同一方向である
が、左右方向についてはカウンタウエイト2bと
は逆方向である。
前記回転重錘3bは1対のカウンタウエイト2
a,2bによるモーメントMcに対して次の様な
作用効果を奏する。即ち前記回転重錘3bは上下
方向にはモーメントMcの効果を助長し、左右方
向にはMcの効果を低減する。従つて第4図から
明らかな様に上下方向の残留モーメントMVはA
からCの方へ、左右方向の残留モーメントMHは
A点からB点の方へ、共に低減される。
a,2bによるモーメントMcに対して次の様な
作用効果を奏する。即ち前記回転重錘3bは上下
方向にはモーメントMcの効果を助長し、左右方
向にはMcの効果を低減する。従つて第4図から
明らかな様に上下方向の残留モーメントMVはA
からCの方へ、左右方向の残留モーメントMHは
A点からB点の方へ、共に低減される。
前記の作用効果を更に詳細に説明するために、
第6図に機関馬力:SHP(PS)を横軸に、船舶の
排水量:Δ(ton)、機関定格回転数:RPM、船舶
上下2節振動数:NV2(CPM)、上下3節振動
数:NV3(CPM)、左右2節振動数NH2(CPM)を
縦軸に表わしている。
第6図に機関馬力:SHP(PS)を横軸に、船舶の
排水量:Δ(ton)、機関定格回転数:RPM、船舶
上下2節振動数:NV2(CPM)、上下3節振動
数:NV3(CPM)、左右2節振動数NH2(CPM)を
縦軸に表わしている。
第6図より機関定格回転数(RPM)は前記振
動数NV2,NV3,NH2とほぼ同程度の値であり、
機関1次モーメントによつて問題となる振動とし
て考慮すべきものはNV2,NV3,NH2であること
が分かる。
動数NV2,NV3,NH2とほぼ同程度の値であり、
機関1次モーメントによつて問題となる振動とし
て考慮すべきものはNV2,NV3,NH2であること
が分かる。
また、船舶の上下2節振動、上下3節振動のモ
ード(撓み曲線)を第7図に、左右2節振動のモ
ードを第8図に夫々示す。
ード(撓み曲線)を第7図に、左右2節振動のモ
ードを第8図に夫々示す。
両図において7は船舶、8は機関、9は上下2
節振動モード、10は上下3節振動モード、11
は左右2節振動モードである。
節振動モード、10は上下3節振動モード、11
は左右2節振動モードである。
ここで機関後端(フライホイール6)から振動
の節(振動が零の位置)までの距離を前記した3
つのモード毎にそれぞれ図示の如くL1,L2,L3
で表わす。
の節(振動が零の位置)までの距離を前記した3
つのモード毎にそれぞれ図示の如くL1,L2,L3
で表わす。
第5図の回転重錘3bが発生する遠心力をW3
で表わすと残留モーメント:MH,MVは次の式で
計算される。
で表わすと残留モーメント:MH,MVは次の式で
計算される。
MH=MH1−Mc+W3(L1−l) ………(1)
MV=MV1−Mc−W3(L2−l) ………(2)
MV=MV1−Mc−W3(L3−l) ………(3)
ただし前記(1)〜(3)において(1)式のMHは左右2
節振動に対する左右方向残留モーメント、(2)式の
MVは上下2節振動に対する上下方向の残留モー
メント、式のMVは上下3節振動に対する上下方
向残留モーメントである。またlは第5図に示す
ように機関後端(フライホイール6)から回転重
錘3bまでの距離である。
節振動に対する左右方向残留モーメント、(2)式の
MVは上下2節振動に対する上下方向の残留モー
メント、式のMVは上下3節振動に対する上下方
向残留モーメントである。またlは第5図に示す
ように機関後端(フライホイール6)から回転重
錘3bまでの距離である。
前記した(1)〜(3)式を用いて、回転重錘3bの重
量及び取付位置を設定することにより前記残留モ
ーメントMV,MHを共に低減せしめることができ
る。
量及び取付位置を設定することにより前記残留モ
ーメントMV,MHを共に低減せしめることができ
る。
出力約10,000PSの舶用デイーゼル機関に、本
発明に係る制振装置を適用した1例を示すと、 MV1=140tonm、MH1=70tonm Mcp=105tonm、W3=1.5ton にて、残留モーメント MH=0 |MV|<10tonm である。
発明に係る制振装置を適用した1例を示すと、 MV1=140tonm、MH1=70tonm Mcp=105tonm、W3=1.5ton にて、残留モーメント MH=0 |MV|<10tonm である。
前記実例から明らかなように、残留モーメント
MH,MVを共に微小な値にするために必要な回転
重錘の遠心力W3=1.5tonは、第2図に示すよう
な1対のバランサを具えた場合に比較して約1/10
と、非常に小さくて済むこととなる。
MH,MVを共に微小な値にするために必要な回転
重錘の遠心力W3=1.5tonは、第2図に示すよう
な1対のバランサを具えた場合に比較して約1/10
と、非常に小さくて済むこととなる。
本発明は前記したように構成されているので、
本発明によれば、クランク軸に設けた1対のカウ
ンタウエイトに、クランク軸と同一回転数で該ク
ランク軸と逆方向に回転する回転軸に1個の回転
重錘を追設するという簡単かつ小型の装置で以つ
て、機関の励振作用を所要値まで低減することが
できる。
本発明によれば、クランク軸に設けた1対のカウ
ンタウエイトに、クランク軸と同一回転数で該ク
ランク軸と逆方向に回転する回転軸に1個の回転
重錘を追設するという簡単かつ小型の装置で以つ
て、機関の励振作用を所要値まで低減することが
できる。
即ち本発明によれば、軽量小型かつ低コストの
装置で以つて充分な制振効果を得ることができ
る。
装置で以つて充分な制振効果を得ることができ
る。
第1図ないし第3図は従来の内燃機関用制振装
置の1例を示す系統図、第4図は作用を示す線図
である。第5図ないし第8図は本発明の1実施例
を示し、第5図はその系統図、第6図ないし第8
図は作用を示す線図である。 1……クランク軸、2a,2b……カウンタウ
エイト、3b……回転重錘。
置の1例を示す系統図、第4図は作用を示す線図
である。第5図ないし第8図は本発明の1実施例
を示し、第5図はその系統図、第6図ないし第8
図は作用を示す線図である。 1……クランク軸、2a,2b……カウンタウ
エイト、3b……回転重錘。
Claims (1)
- 1 クランク軸にその軸線方向に少なくとも1対
のカウンタウエイトを装着したものにおいて、前
記クランク軸と同一回転数でかつ該クランク軸と
逆方向に回転する回転軸に1個の回転重錘を、上
記カウンタウエイトの一方と同時に上方または下
方に向くように該カウンタウエイトと同一端位置
に設けたことを特徴とする往復動機関の制振装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8512984A JPS60231042A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 往復動機関の制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8512984A JPS60231042A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 往復動機関の制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231042A JPS60231042A (ja) | 1985-11-16 |
| JPH0217742B2 true JPH0217742B2 (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=13850038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8512984A Granted JPS60231042A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 往復動機関の制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60231042A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009167974A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Toyota Motor Corp | 内燃機関およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5428915A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | Balancer for engine |
| JPS57200744A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-09 | Hitachi Zosen Corp | Apparatus for compensating primary unbalanced moment of internal combustion engine |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP8512984A patent/JPS60231042A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60231042A (ja) | 1985-11-16 |
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