JPH0319417B2 - - Google Patents

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JPH0319417B2
JPH0319417B2 JP58213033A JP21303383A JPH0319417B2 JP H0319417 B2 JPH0319417 B2 JP H0319417B2 JP 58213033 A JP58213033 A JP 58213033A JP 21303383 A JP21303383 A JP 21303383A JP H0319417 B2 JPH0319417 B2 JP H0319417B2
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JP
Japan
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balancer
piston
crankshaft
gear
elliptical
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
Application number
JP58213033A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60104830A (ja
Inventor
Tooru Yonezawa
Hiroshi Karita
Minoru Ookubo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Diesel Engine Co Ltd filed Critical Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Priority to JP21303383A priority Critical patent/JPS60104830A/ja
Publication of JPS60104830A publication Critical patent/JPS60104830A/ja
Publication of JPH0319417B2 publication Critical patent/JPH0319417B2/ja
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Classifications

    • 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

Landscapes

  • 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)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、往復動機関におけるバランサー機構
に関するものである。
一般にピストンの往復動をクランク軸にて回転
運動に変える往復動機関においては、ピストン、
コネクテイングロツド、クランク軸等の往復動部
の移動により発生する惰性力により大きな振動が
発生するのである。
この惰性力に対して釣り合いを取るべく往復運
動部の動きと逆方向に動くバランサーを、バラン
ス軸上に設けて惰性力と釣り合いを取るべく構成
されていたのである。
本発明は、バランサーの駆動に楕円ギヤを用い
ることにより、バランサーを固定したバランサー
軸の角速度、角加速度を故意にクランク軸の回転
角に対し変化させ、従来の円ギヤにより駆動され
ていたバランサー装置では取れなかつた慣性力の
高次成分の力に対しても釣り合いを得て、極度に
振動の少ない往復動機関を得たものである。
(ロ) 従来技術 従来の往復動機関におけるバランサー機構とし
ては、バランサーの装着されたバランサー軸の駆
動系統において、クランク軸とバランサー軸の間
に普通の円ギヤが用いられていたのである。
故に、クランク軸の変動回転に合わせてバラン
サーも同一回転をしていたので、ピストン・クラ
ンク回転機構の慣性力の一次慣性力のみしか釣り
合わすことができず、残つた高次成分により振動
が発生していたのである。
又、従来の類似技術としては、クランク軸とバ
ランサー軸の間のバランサー軸駆動系統内に楕円
ギヤや偏心ギヤを用いて、ピストン・クランク回
転機構における回転変動を消去しようとする技術
は公知であつたのである。
しかし、この類似技術は、その目的がピスト
ン・クランク回転機構における回転変動の除去で
あり、その為の機構としてバランサーを設けたバ
ランサー軸の回転が一定の角速度の回転となり、
低速で回転するように楕円ギヤや偏心ギヤを用い
ていたのである。故に、楕円ギヤや偏心ギヤの配
置は、クランク軸の変速回転をバランサー軸の定
速回転に変えるように噛合させていたのである。
(ハ) 発明が解決すべき課題 これに対し本発明の場合は、逆にバランサー軸
の角速度、角加速度を更にクランク軸の角位置に
対して変化させ、回転速度を増減させ、バランサ
ー慣性力にも高次成分を持たせることによりピス
トン・クランク機構の慣性力高次成分に対して釣
り合わせたものである。
即ち、ピストン・クランク機構の慣性力が最も
大きくなるクランク角度(上死点)において、角
速度・角加速度が最も大となるように楕円ギヤの
噛合配置を行うことにより、バランサー軸の回転
変動を大きくしてピストン・クランク機構の慣性
力の高次成分に釣り合うバランサーの慣性力の高
次成分を発生させたものである。
(ニ) 課題を解決する手段 本発明の解決すべき課題は以上の如くであり、
次に課題を解決する手段を説明する。
ピストンの往復動をクランク軸の回転力に変換
し、該クランク軸の回転によりバランサー軸を回
転し、バランサー軸上のバランサーを回転させ、
ピストン・クランク機構の慣性力のバランスをと
る往復動機関において、バランサー軸の駆動を楕
円歯車連を介して行い、該楕円歯車はクランク軸
側楕円ギヤ4の回転中心をO、アイドルギヤ軸側
の楕円ギヤ5の回転中心をO′、両楕円ギヤ4,
5の噛合点をO″とすると、ピストン・クランク
機構の慣性力が最も大きくなるクランク角度(上
死点TDC)においてO−O″が最大で、O′−O″が
最小となうように配置したものである。
(ホ) 実施例 本発明の解決すべき課題及び解決する手段は以
上の如くでたり、次に添付の図面に示した実施例
の構成を説明する。
第1図は、この発明の一実施例を示す往復動機
関の全体の概略図、第2図はその側面図、第3図
は楕円ギヤ4,5の噛合状態を示す図面、第4
図・第5図・第6図・第7図・第8図・第9図・
第10図・第11図は楕円ギヤのうちクランク軸
側楕円ギヤ4が略45°づつ回転した状態の連続図
面、第12図はバランサー装置のない場合の慣性
力a、従来のバランサー装置を設けた場合の釣り
合い後の残存慣性力、本発明のバランサーにより
釣り合つた後の存続慣性力のグラフ、第13図
は、ロツド長のクランク半径に対する比率λと、
楕円ギヤの離心率εとの関係における慣性力の釣
り合いを最適にする範囲を示したグラフ、第14
図・第15図は、楕円ギヤ自体の静バランスを取
るために長径方向に空隙を設け、短径方向にウエ
イトを設けたものの平面図と側面断面図である。
第1図・第2図において、内燃機関等のシリン
ダー内をピストン1が往復動する。ピストン1は
ピストンピン14を介してコネクテイングロツド
2に連結される。コネクテイングロツド2はクラ
ンクシヤフト3に軸受を介して枢結されている。
クランクシヤフト3の一端には、クランクシヤ
フト3の回転変動を無くし、慣性回転力を与える
フライホイール13が固設されている。又、クラ
ンクシヤフト3の他端には本発明の要部である楕
円ギヤ4が設けられている。楕円ギヤ4はアイド
ルギヤ軸15の楕円ギヤ5と常時噛合している。
アイドルギヤ軸15は楕円ギヤ4,5の組合せに
より変動回転をし、アイドルギヤ6がバランサー
軸12上のバランサーギヤ7と噛合している。
更にバランサーギヤ7はもう一本のバランサー
軸11上のバランサーギヤ8と直接噛合してい
る。故に、バランサーギヤ7と8は逆方向に回転
するのである。また、クランク軸とバランサー軸
は同じ時間で一回転するのである。バランサーギ
ヤ7にバランサー9が固設され、バランサーギヤ
8にバランサー10が固設されている。このバラ
ンサー9,10はピストン1と丁度逆の位置とな
るように配置されている。
また、第1図に示す如くクランク軸側楕円ギヤ
4の回転中心をO、アイドルギヤ軸側の楕円ギヤ
5の回転中心をO′、両楕円ギヤ4,5の噛合点
をO″とすると、ピストン・クランク機構の慣性
力が最も大きくなる上死点TDCにおいてO−
O″が最大で、O′−O″が最小となるように配置し
ている。即ち、このピストンのTDCの位置の状
態がバランサー軸11,12の角速度が最大とな
るのである。楕円の焦点の位置に楕円ギヤの軸を
配置している。
第3図は、楕円ギヤ4,5の拡大図であり、ピ
ストン1がTDCにある状態を示している。
第4図は、この第3図に2枚の楕円ギヤ4,5
の噛合状態を垂直線上い配置した図面である。
第4図のTDCの状態からクランク軸3が、約
45°回転するとバランサー軸11,12につなが
るアイドルギヤ軸15は約45°以上の回転を行う
のである。それから徐々にクランク軸3の約45°
の回転に対してアイドルギヤ軸15の回転角は小
さくなり、第8図のピストン1が下死点に至る近
辺において、アイドルギヤ軸15の回転はクラン
ク軸3の回転角約45°に対し45°以下となる。又、
そこから徐々にクランク軸の回転に対して、アイ
ドルギヤ軸の回転が速くなつてピストンの上死点
の状態である第4図に戻る。
第11図から第4図の段階では、又、クランク
軸の約45°の回転に対してアイドルギヤ軸は45°以
上の回転を行うのである。
第12図においては、バランサーのない場合の
ピストン・クランク機構の慣性力がaで示されて
いる。そして、従来からの円形ギヤを用いたバラ
ンサー装置を用いて慣性力aと釣り合わせて残つ
た慣性力bが示されている。
しかし、従来のバランサー装置においては、未
だ慣性力bが残るのである。
更に、本発明の如く、楕円ギヤによりアイドル
ギヤ軸を回転させるバランサー装置を用いて、慣
性力を打ち消すと、バランサーの角速度・角加速
度の変化が発生するので、慣性力高次成分が生
じ、これがピストン・クランク機構の慣性力高次
成分と釣り合うのである。
これにより、本発明のバランサー装置を設ける
と、第12図のcの残存慣性力となり、殆どピス
トン・クランク機構の慣性力が消えてしまい、慣
性力に基づく振動がゼロに近くなるのである。即
ち、バランサーなしの場合に比較して約96%の慣
性力が低減され、又、従来の円形ギヤ振動のバラ
ンサー装置に比較して約87%の慣性力の低減が図
れるのである。この慣性力の低減により、結果的
に振動低減の効果が発揮されるのである。
第13図は、離心率εに対するロツド長・クラ
ンク半径λの最適範囲を示している。
離心率εは、楕円の形状によつて決まる数値で
ある。一方、ロツド長・クランク半径比はλ=
l1/l2の値である。
本発明においては、第13図に示す如く、慣性
力低減に最適のεは、λの値によつて決まる。特
に、λ=2〜4に対してはεを0から0.18にする
ことにより通常の一次バランサーより慣性力低減
が機体できるのである。
第14図・第15図においては、バランサーの
振動系統に楕円ギヤ4,5を用いることにより、
新たに偏心質量が回転することとなり、これによ
り発生する慣性力が新たな振動の原因となること
が考えられるので、楕円ギヤ4,5と偏心はして
いても、重心は偏心しないように静バランスをと
つた楕円ギヤ4,5が示されている。特に、長径
方向の重量を軽減するために楕円ギヤの肉厚部に
空隙5b,5cを設けている。又、この空隙5
b,5cにより楕円ギヤ5の強度が弱化しないよ
うに、スポーク5dを残している。又、短径方向
においては長径方向に空隙を設けるだけでは静バ
ランスがとれないので、突部5a,5aを両面に
設けて、重量を増加させている。5eは軸の嵌入
孔である。突部を徐々に楔状としたり、段階状と
してもよいものである。又、突部の代わりにウエ
イトを装着してもよいものである。
(ヘ) 発明の作用 以上の如く本発明は構成されており、ピストン
1の死点、下死点間の往復動に伴つて、クランク
軸が回転するが、従来の場合にはバランサー軸及
びバランサーは、クランク軸の回転に伴つて同じ
角速度で回転していたのである。
故にピストン・クランク機構の慣性力のうち、
一次成分は釣り合いを取ることができていたので
ある。しかも、それ以外の高次成分についてはこ
のようにクランク軸とバランサー軸が同じ回転を
していてはとれなかつたのである。
本発明においては、ピストン・クランク機構の
最も慣性力の大となる上死点近傍ではバランサー
8,9が高角速度で回転するので、バランサーに
より高次成分の慣性力とピストン・クランク機構
の高次成分の慣性力とを釣り合わせたのである。
そして、より小さい慣性力しか発生しない下死点
近傍では角速度を小としたものである。
(ト) 発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような
効果を奏するものである。
第1に、バランサー軸の角速度、角加速度を、
クランク回転角に対して、変化させることがで
き、往復運動部で発生する慣性力に対して、高次
成分まで釣り合わせることができるのである。
第2に、ピストン・クランク機構の慣性力が最
も大きくなるクランク角度(上死点)において、
角速度・角加速度が最も大となるように楕円ギヤ
の噛合配置を行うことにより、バランサー軸の回
転変動を大きくしてピストン・クランク機構の慣
性力の高次成分に釣り合うバランサーの慣性力の
高次成分を発生させることが出来たのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す往復動機関
の全体の概略図、第2図は、その側面図、第3図
は、楕円ギヤ4,5の噛合状態を示す図面、第4
図・第5図・第6図・第7図・第8図・第9図・
第10図・第11図は楕円ギヤのうちクランク軸
側楕円ギヤ4が略45°づつ回転した状態の連続図
面、第12図はバランサー装置のない場合の慣性
力a、従来のバランサー装置を設けた場合の釣り
合い後の残存慣性力b、本発明のバランサーによ
り釣り合つた後の存続慣性力のグラフ、第13図
は、ロツド長のクランク半径比率λに対する楕円
ギヤの離心率εとの関係における最適にする範囲
を示す図面、第14図は、楕円ギヤ自体の静のバ
ランスをとるために空隙及びウエイトを設けたも
のの平面図、第15図は、同じく第14図のP
1,P2,P3線断面図である。 1……ピストン、2……コネクテイングロツ
ド、3……クランク軸、4……クランク軸側楕円
ギヤ、5……アイドルギヤ軸側楕円ギヤ、9,1
0……バランサー、ε…離心率、λ……ロツド/
クランク半径。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ピストンの往復動をクランク軸の回転力に変
    換し、該クランク軸の回転によりバランサー軸を
    回転し、バランサー軸上のバランサーを回転さ
    せ、ピストン・クランク機構の慣性力のバランス
    をとる往復動機関において、バランサー軸の駆動
    を楕円歯車連を介して行い、該楕円歯車はクラン
    ク軸側楕円ギヤ4の回転中心をO、アイドルギヤ
    軸側の楕円ギヤ5の回転中心をO′、両楕円ギヤ
    4,5の噛合点をO″とすると、ピストン・クラ
    ンク機構の慣性力が最も大きくなるクランク角度
    においてO−O″が最大で、O′−O″が最小となる
    ように配置したことを特徴とする往復動機関にお
    けるバランサー装置。
JP21303383A 1983-11-12 1983-11-12 往復動機関におけるバランサ−装置 Granted JPS60104830A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21303383A JPS60104830A (ja) 1983-11-12 1983-11-12 往復動機関におけるバランサ−装置

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JP21303383A JPS60104830A (ja) 1983-11-12 1983-11-12 往復動機関におけるバランサ−装置

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JPS60104830A JPS60104830A (ja) 1985-06-10
JPH0319417B2 true JPH0319417B2 (ja) 1991-03-15

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ID=16632394

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JP21303383A Granted JPS60104830A (ja) 1983-11-12 1983-11-12 往復動機関におけるバランサ−装置

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010059772A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 이계안 엔진의 가변 토크형 크랭크 축
JP2001347726A (ja) * 2000-06-06 2001-12-18 Mitsubishi Electric Corp プリンタ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6098241A (ja) * 1983-11-04 1985-06-01 Masaru Ogura ピストンクランク機構のバランス装置

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JPS60104830A (ja) 1985-06-10

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