JPH02583B2 - - Google Patents

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JPH02583B2
JPH02583B2 JP18193882A JP18193882A JPH02583B2 JP H02583 B2 JPH02583 B2 JP H02583B2 JP 18193882 A JP18193882 A JP 18193882A JP 18193882 A JP18193882 A JP 18193882A JP H02583 B2 JPH02583 B2 JP H02583B2
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JP
Japan
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arm
piston
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displacer piston
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Application number
JP18193882A
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JPS5973644A (ja
Inventor
Juji Takei
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Sanden Corp
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Sanden Corp
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Publication date
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Priority to JP18193882A priority Critical patent/JPS5973644A/ja
Publication of JPS5973644A publication Critical patent/JPS5973644A/ja
Publication of JPH02583B2 publication Critical patent/JPH02583B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/26Compensation 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
    • F16F15/264Rotating balancer shafts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単一のシリンダーを有する熱ガス機関
のバランサ装置に関するものである。
既に知られているように往復、回転運動機関が
振動を生ずる最も大きな要因なピストンやピスト
ン連結板や連接棒などの全往復質量による慣性力
と連接棒大端部やクランクピンやクランクアーム
(クランク車)などの全回転質量による慣性力で
ある。これらの慣性力が特に単一シリンダー機関
の場合では外部振動となつて現われ、種々の不都
合を発生させる事は周知のとおりである。
そこで一般的には上記のような慣性力とつり合
わせるようにクランク軸やフライホイールにクラ
ンクピンと180度の位置につり合いおもりを取付
けて不つり合い力を取り除くようにしているが、
つり合いおもりによつて垂直方向の一次慣性力を
かなり打ち消せても、水平方向の一次慣性力は依
然残存することになる。勿論つり合いおもりを取
付けない場合には水平方向の一次慣性力の影響は
小さいが垂直方向の一次慣性力の影響が大きくな
る。
このため、つり合いおもりを算出する際にはつ
り合い率K(0<K≦1)を最適な値に選定して
いるが、いまだ満足のいくものではなかつた。
それ故、本発明はクランク軸もしくはフライホ
イールにつり合いおもりを取付けた熱ガス機関に
さらにバランスウエイトを有する揺動部材を付加
し、このことにより新たに生ずる水平方向の慣性
力を大幅に打ち消すようにしたものである。
本発明によれば構造簡単にして所要スペース小
となる安価なバランサ装置が得られ、しかもこの
バランサ装置により熱ガス機関の高速回転化が図
れるものである。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説
明する。
まず構造を示す第1図および第2図を参照して
説明すると、10はシリンダーであり、内部にデ
イスプレーサーピストン9とパワーピストン8を
往復動自在に配置している。他方アームサポート
16にはデイスプレーサーピストンアーム41と
パワーピストンアーム42の一端がそれぞれ回動
自在に支持されていて、またそれぞれのアーム4
1,42の他端には連接棒31,32とピストン
連結板51,52が回動自在に支持されている。
シリンダー10の低温空間11と高温空間12
には再生器14が連通され、さらに低温空間11
と再生器14の間の連通部分は冷却器15となつ
ていて、高温空間12と再生器14の間の連通部
分は加熱器13となつている。
さて冷却器15と加熱器13の間の温度差を生
じさせると作動ガスが、高温空間12→加熱器1
3→再生器14→冷却器15→低温空間11→冷
却器15→再生器14→加熱器13→高温空間1
2というように往復動し、これにより高温空間1
2や低温空間11の作動ガスはその温度と圧力が
周期的に変化し、デイスプレーサーピストン9と
パワーピストン8を往復運動させる。
このため、デイスプレーサーピストン9とパワ
ーピストン8の動力はそれぞれ連結板51,5
2、アーム41,42および連接棒31,32の
大端部を通じてクランク機構6に伝達される。ま
たクランク機構6はクランクアームもしくはクラ
ンク車191,192とクランクピン21,22
とクランク軸1を備えたものであつて、デイスプ
レーサーピストン側のクランクピン21とパワー
ピストン側のクランクピン22とは位相差aをも
つてクランクアームもしくはクランク車191,
192に取付けられている。このことからデイス
プレーサーピストン9とパワーピストン8とは前
記位相差aをもつて往復動する。またクランク軸
1には第3図に示すようにフライホイール18が
固定され、該フライホイール18にはつり合いお
もり17が取付けられている。勿論つり合いおも
り17はクランク軸1に取付けてもよい。
さらにデイスプレーサーピストンアーム41の
上方には第1の揺動部材711が固定されるが、
その第1のバランスウエイト71の中心はデイス
プレーサーピストン9側のクランクピン21が左
右(M、N点)に位置した時、シリンダー中心線
Lと平行でかつデイスプレーサーピストンアーム
41の支軸中心Pを通るところの線Sの上に位置
するようになつている。
このことから第1のバランスウエイト71はア
ーム41の支軸を支点としてクランク軸1を直角
に切る鉛直面内を線Sを中心として左右に1
つ振れることになる。
なおこの時にはクランク軸1の中心を通る中心
線Lと、デイスプレーサーピストン9側のクラン
クピン21とクランク軸1の中心を結ぶ線とのな
す角度をθ1とするとθ1は270度または90度となる。
他方パワーピストンアーム42の下方には第2
の揺動部材721が固定されるが、その第2のバ
ランスウエイト72の中心はパワーピストン8側
のクランクピン22が左右(M、N点)に位置し
た時、シリンダー中心線Lと平行でかつパワーピ
ストンアーム42の支軸中心Pを通るところの線
Sの上に位置するようになつている。
このことから第2のバランスウエイト72はア
ーム42の支軸を支点としてクランク軸1を直角
に切る鉛直面内を線Sを中心として左右に2
つ振れることになる。
なおこの時にはクランク軸1の中心を通る中心
線Lと、パワーピストン8側のクランクピン22
とクランク軸1の中心を結ぶ線とのなす角度をθ2
とするとθ2は270度または90度となる。なお第1
図、第2図においての角度θ2はクランクピン22
が中心線Lから左方に移動して形成されるもので
あるため−θ2として示される。またそれぞれのア
ーム41,42と連接棒31,32とクランクア
ームもしくはクランク車191,192とは同様
のものであるため振れ角12は同じになり、
位相角αはα=θ1−θ2で表わせる。
さて次にフライホイール18に取付けたつり合
いおもり17の取付位置について第3図を参照し
て説明するが、クランク機構6を含むデイスプレ
ーサーピストン部分の全往復質量と全回転質量を
取り除くためにはデイスプレーサーピストン9側
のクランクピン21と180度の位置につり合いお
もりA(仮想おもり)を必要とし、クランク機構
6を含むパワーピストン部分の全往復質量と全回
転質量を取り除くためにはパワーピストン8側の
クランクピン22と180度の位置につり合いおも
りB(仮想おもり)を必要とする。よつてつり合
いおもり17の重量は前記2つのおもりの合成
力、即ち R=√22+2(12)に比例する

またつり合いおもり17の取付角度 γ=tan-1Bsinβ1+Asinβ2/Bcosβ1+Acosβ2となる
ここでβ1は前記した中心線Lと、仮想つり合い
おもりBとクランク軸1を結ぶ線とのなす角度で
あり、β2は該中心線Lと、仮想つり合いおもりA
とクランク軸1を結ぶ線とのなす角度である。
以上のような構成からなる実施例の作用につい
て第4図を参照して説明する。
まずデイスプレーサーピストン9とパワーピス
トン8が往復動するとクランク軸1とフライホイ
ール18は回転運動をする。この結果、フライホ
イール18に取付けたつり合いおもり17によつ
て遠心方向の慣性力Fcが生ずる。またこの慣性力
Fcは垂直方向成分Fcxと水平方向成分Fcyに分解で
き、この垂直方向成分Fcxは機関の慣性力Frを相
殺する。他方つり合いおもり17の水平方向の慣
性力Fcyは従来ではつり合い率によつて最適値に
なるようにしているが、実施例では第1および第
2の揺動部材711,721のバランスウエイト
71,72をアーム41,42に付設し、積極的
に相殺している。
即ち第1および第2の揺動部材711,721
のバランスウエイト71,72によつて遠心方向
の慣性力Fa,Fbを生じさせ、これらの慣性力Fa
Fbの水平方向成分Fay,Fbyによりつり合いおもり
17の水平方向の慣性力Fcyを十分に相殺してい
る。例えば第4図においての慣性力Fcyは第1お
よび第2のバランスウエイト71,72による水
平方向の慣性力FbyとFayの差し引き分相殺され
る。ところで第1および第2のバランスウエイト
71,72による垂直方向の慣性力Fax,Fbxは互
いに逆向きとなつているためほとんど外部振動と
なつては表われない。
またつり合いおもり17の水平方向の慣性力
Fcyが最大になる時、即ちつり合いおもり17が
左右に最も寄る時には、第5図と第6図に示すよ
うに第1および第2のバランスウエイト71,7
2による水平方向の慣性力FayとFbyがそれぞれ同
方向になるため、有効に前記慣性力Fcyを相殺し
得る。
以上述べてきたように本発明によればフライホ
イールもしくはクランク軸につり合いおもりを取
付けることにより生ずる水平方向の振動を揺動部
材により極力抑えることができ、しかも揺動部材
は構造的に簡単なものであるためコストもそれほ
どかからないことから熱ガス機関に採用して大な
る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例におけるデイスプレー
サーピストン部分を示す断面図、第2図は同様の
実施例におけるパワーピストン部分を示す断面
図、第3図は同様の実施例におけるフライホイー
ル部分を示す側面図、第4図は本発明実施例の機
関に働く力を示す作用説明図、第5図は第4図同
様の作用説明図であり、つり合いおもりが左方に
寄り水平方向の慣性力が最も大きくなつた時の揺
動部材に働く力を示している。第6図は第4図同
様の作用説明図であり、つり合いおもりが右方に
寄り水平方向の慣性力が最も大きくなつた時の揺
動部材に働く力を示している。 1……クランク軸、21……デイスプレーサー
ピストン側のクランクピン、22……パワーピス
トン側のクランクピン、31……連接棒、32…
…連接棒、41……デイスプレーサーピストンア
ーム、42……パワーピストンアーム、51……
連結板、52……連結板、6……クランク機構、
71……第1のバランスウエイト、72……第2
のバランスウエイト、711……第1の揺動部
材、721……第2の揺動部材、8……パワーピ
ストン、9……デイスプレーサーピストン、10
……シリンダー、11……低温空間、12……高
温空間、13……加熱器、14……再生器、15
……冷却器、16……アームサポート、17……
つり合いおもり、18……フライホイール、19
1……クランクアームもしくはクランク車、19
2……クランクアームもしくはクランク車。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 単一シリンダー内にデイスプレーサーピスト
    ンとパワーピストンを往復動自在に配置する一
    方、デイスプレーサーピストンアームとパワーピ
    ストンアームの一端をそれぞれ回動自在に支持
    し、かつ該それぞれのアームの他端を連接棒とピ
    ストン連結板に回動自在に支持し、これによりデ
    イスプレーサーピストンとパワーピストンの動力
    をそれぞれ連結板、アームおよび連接棒を通じて
    クランク機構およびフライホイールに伝達するよ
    うにした熱ガス機関において、該クランク機構に
    対し該連接棒を連結するためのクランクピンを位
    相差をもつて取付け、さらにクランク機構を含む
    デイスプレーサーピストン部分およびパワーピス
    トン部分のそれぞれの全往復質量と全回転質量に
    基づく2合成力がその遠心力となるようにクラン
    ク軸もしくはフライホイールにつり合いおもりを
    取付け、前記デイスプレーサーピストン側のクラ
    ンクピンが左右(M、N点)に位置した時、第1
    のバランスウエイトの中心がシリンダー中心線L
    と平行でかつデイスプレーサーピストン側アーム
    の支軸中心Pを通るところの線S上に位置するよ
    うにデイスプレーサーピストンアームの上方に第
    1の揺動部材を固定し、他方パワーピストン側の
    クランクピンが左右(M、N点)に位置した時、
    第2のバランスウエイトの中心がシリンダー中心
    線Lと平行でかつパワーピストン側アームの支軸
    中心Pを通るところの線S上に位置するようにパ
    ワーピストンアームの下方に第2の揺動部材を固
    定したことを特徴とする熱ガス機関のバランサ装
    置。
JP18193882A 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関のバランサ装置 Granted JPS5973644A (ja)

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JP18193882A JPS5973644A (ja) 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関のバランサ装置

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JP18193882A JPS5973644A (ja) 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関のバランサ装置

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JPS5973644A JPS5973644A (ja) 1984-04-25
JPH02583B2 true JPH02583B2 (ja) 1990-01-08

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ID=16109516

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JP18193882A Granted JPS5973644A (ja) 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関のバランサ装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688528A (en) * 1985-12-23 1987-08-25 Ford Motor Company Reciprocating balance weight mechanism for a piston type internal combustion engine
JP5332936B2 (ja) * 2009-06-18 2013-11-06 いすゞ自動車株式会社 フリーピストン型スターリングエンジン
JP5343754B2 (ja) 2009-08-07 2013-11-13 株式会社リコー 引き込み装置および画像形成装置
CN104727975A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 北京交通大学 太阳能球管式斯特林热机

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JPS5973644A (ja) 1984-04-25

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