JPH0333535A - バランサ付１２気筒エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、等角バンクの３シリンダ列１２気筒エンジン
に関する。

（従来技術） 多気筒エンジンをコンパクトに形成するために、シリン
ダ列をＶ型やＷ型に配置したエンジンが知られており、
例えば、米国特許第２．７２２．９２３号には４つのシ
リンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって３列、す
なわちＷ型に配置した４サイクル１２気筒エンジンが開
示されている。上記Ｗ型１２気筒エンジンはＶ型１２気
筒エンジンに比べより立法体に近く、従って、よりコン
パクト化を図れるというメリットがある。

（発明が解決しようとする課題） Ｗ型■２気筒エンジンの場合、往復質量による２次の不
平衡力が発生し、該不平衡力を打消すために２次バラン
サの設置が必要となる。ところで、この２次不平衡力は
、クランク軸と同方向に回転する絶対値一定の力と、前
記の力とは異なる一定の絶対値を有しクランク軸と逆方
向に回転する力の２つの力から成るので、前記２次不平
衡力を打消すためには複数のバランサを設ける必要があ
り、且つバランサによる２次のクランク軸回りのモーメ
ントの発生を抑制する必要がある。しかし、バランサを
設けるためにはバランサの設置空間を必要とするため、
複数のバランサを設けると、コンパクト化を四指したＷ
型１２気筒エンジンのメリットを損なうおそれがあると
いう問題があった。

従って本発明の目的は、クランク軸回りの２次のモーメ
ントを発生すること無くエンジンの２次不平衡力を打消
すことができ、且つエンジンのコンパクト性を損なわな
い複数の２次バランサを備えたＷ型１２気筒エンジンを
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明にあっては、上記課題を解決するために、４つシ
リンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって３列に配
置して成る１２気筒エンジンにおいて、クランク軸に平
行でクランク軸と同方向に且つクランク軸の倍の角速度
で回転する第１のバランサ軸と、クランク軸に平行でク
ランク軸と逆方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転
する第２のバランサ軸とを設け、エンジンの２次不平衡
力を打消すために前記第１と第２のバランサ軸にそれぞ
れ質量の異なる偏心ウェイトを取付けると共に、前記の
偏心ウェイトによって生ずる２次のクランク軸回りのモ
ーメントを打消す偶力モーメントを発生させるために、
クランク軸と平行でクランク軸の倍の角速度で回転する
第３のバランサ軸を設けて成るバランサ付１２気筒エン
ジンを提供する。

（作用） 本発明の上記構成によれば、クランク軸に平行でクラン
ク軸と同方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転する
第１のバランサ軸とクランク軸に平行でクランク軸と逆
方向に且つクランク軸の倍の角速度で回転する第２のバ
ランサ軸とを設け、前記第１と第２のバランサ軸にそれ
ぞれ質量の異なる偏心ウェイトを設けたので、エンジン
の２次不平衡力が打消され、また、前記の偏心ウェイト
によって生ずる２次のクランク軸回りのモーメントを打
消す偶力モーメントを発生させるために、クランク軸と
平行でクランク軸の倍の角速度で回転する第３のバラン
サ軸を設けたので、バランサの設置によってクランク軸
回りの２次のモーメントが生ずることは無い。

また、バランサ軸を３本設置したので、バランサ軸の配
置の自由度が大きく、従って、エンジンのコンパクト性
を損なわないバランサ軸配置を実現できる。

（実施例） 以下、添付の図面に基づいて、本発明の詳細な説明する
。

第１図〜第２図に示す本実施例に係る４サイクル１２気
筒エンジン１おいては、第１気筒１〜１〜第１２気筒１
〜１２が、共通のクランク軸２を中心として、放射状に
３列に配置されている。これら３つの第１〜３の気筒列
３−１〜３−３は、それぞれ４個の気筒からなっており
、クランク軸２に沿って、クランク軸２の長手方向に整
列されている。第１の気筒列３−１には、第１．４．７
、ＩＯの各気筒が含まれ、第２の気筒列３−２には第２
．５．８．１１の各気筒が含まれ、また第３の気筒列３
−３には第３．６．９．１２の各気筒が含まれている。

３つの気筒列のうち、最も離れた関係となっている第１
および第３の気筒列３−１．３−３は、クランク軸２を
中心として、２α度の角度を形成している。すなわち、
第１および第３の気筒列のボア中心線のなす角度が２α
度に設定されている。

また、これらの第１および第３の気筒列３−１．３−３
の間に配置されている第２気筒列３−２は、クランク軸
２を中心として、気筒列３−１．３３と等角度、すなわ
ちα度の間隔となるように配置されている。

本例のエンジンｌにおける各気筒の点火順序は、第２→
１２→４→８→６→１→１■→３→７→５９→ｌＯ気筒
の順に等間隔に設定されており、クランク軸２の回転方
向は第１図の矢印方向である。

上記かられかるように、気筒列３−１〜３−３はそれぞ
れ４サイクル直列４気筒エンジンを形成している。４サ
イクル直列４気筒エンジンの往復質量による慣性力及び
慣性モーメントの釣合は、実用上問題となる２次成分ま
でに着目すると、２次の不平衡力のみが残り、１次の不
平衡力、１次、２次の不平衡モーメントは零である。そ
こで、気筒列３−１〜３−３の２次不平衡力を、各気筒
列のクランク角の位相差、力の作用方向のずれを考慮に
いれて足し合わせ、エンジンｌ全体としての２次不平衡
力を求め、クランク軸回りの２次のモーメントを生ずる
こと無く前記２次不平衡力を打消スべく、３つのバラン
サをもうけている。

以下にエンジンｌ全体としての２次不平衡力の誘導過程
および、クランク軸回りの２次のモーメントを生ずるこ
と無く前記２次不平衡力を打消すための２次バランサの
設計過程を示す。

第１図に示すようにクランク軸２を原点として第２気筒
列３−２のボア中心線の方向にｙ軸を採り、ｙ軸に直交
し第３気筒列３−３の側に向かう方向にｙ軸を採った座
標系Ｒ６において、２次不平衡力のｙ軸方向成分Ｆ、、
ｘ軸方向成分Ｆ、は次式で与えられる。

Ｆ、　＝Ｍｃｏｓａθ＋Ｍｃｏｓ（２θ−２π／３）Ｃ
ｏＳα＋Ｍｃｏｓａ２０　＋２π／３）ｃｏｓａＭ　（
１−ｃｏｓａ　）ｃｏｓａθ Ｆ、　＝Ｍｃｏｓａ　２θ−２π／３）ｓｉｎαＭｃｏ
ｓａ２θ　＋２π／３）ｓｉｎα−Ｅ　Ｍ　ｓｉｎα５
ｉｎ２θ Ｍ　　？４ｍ　（ｒ２／Ｉｌ）　ω２ ｍ：１シリンダ当りの往復質量 θ：第第２気筒−２の上死点よりのクランク角 ω：クランク軸角速度 ｌ：コンロッド長さ ｒ：クランク半径 Ｆ２とＦ８の合力はｙ軸をリアル軸、ｙ軸をイマジナリ
軸に採った複素平面Ｒ１上のベクトルＦとして次式で与
えられる。

Ｆ＝Ｆ、＋ｉＦ。

＝　Ｍ　［（１−ｃｏｓ　ａ　　）ｃｏｓａθ＋　ｉｆ
ｓ　ｉｎ　ａ　ｓ　ｉｎ２　／３　］Ｍ／２　　［（１
−ＣＯ３（Ｚ　　）（ｅｘｐｉ２θ＋ｅｘｐ−ｒ２θ）
＋万ｓｉｎα（ｅｘｐｉ２θ−ｅｘｐ−ｉ２θ））Ｍ／
２　［（１−ＣＯＳα＋、／Ｎ５ｉｎα）ｅｘｐｉ２θ
＋（１−ｃｏｓａ−／ｒｓｉｎα）　ｅｘｐ−ｉ２θ）
）したがって、上式で与えられる２次不平衡力を打消す
には、 Ｆ　ｌ＝Ｍ／２（−万ｓｉｎα＋　ｃｏｓａ−１）ｅｘ
ｐｉ２θなる複素平面Ｒ１上のベクトルとして表される
不平衡力を発生する第１のパンランサと、Ｆ　２　＝Ｍ
／２（、ｆｆ５ｉｎα＋　ｃｏｓａ−１）　ｅｘｐ−ｉ
２θなる複素平面Ｒ１上のベクトルとして表される不平
衡力を発生する第２のパンランサとを設置すれば良い。

一方、Ｒ，座標系での第１のバランサの座標を（ｘｌ、
ｙｌ）、第２のバランサの座標を（Ｘ２、Ｆ２）とし、
Ｒｏ座標系において左手系でＺ軸を採り、右ねじ方向に
Ｚ軸回りの正のモーメントをとれば、第１のバランサと
第２のバランサとが発生する前記不平衡力により、次式
で与えられる２軸回りのモーメントＭ。が発生する。

Ｍｏ　＝Ｍ／２　［（−Ｅ３ｓｉｎα＋ｃｏｓａ−１）
ｃｏｓａθ（−ｘ、）＋（万ｓｉｎα＋　　ｃｏｓａ−
１）ｃｏｓａθ（−ｘ　２）＋（−ｆｓｉｎα＋　ｃｏ
ｓ（Ｚ−１）ｓｉｎ２θ（ｙｌ）（、／１ｓｉｎα＋　
ｃｏｓａ　−１）ｓｉｎ２θ（Ｆ２）Ｍ／２　［ｃｏｓ
ａθ　（（Ｊｓｉｎα＋　　ｃｏｓａ−１）（−ｘ＋）
＋（万ｓｉｎα＋　ｃｏｓａ−１）（−ｘ２）１−ｓｉ
ｎ２θ　　（−Ｃｇｓｉｎ　　ａ　＋ｃｏｓａ−１）（
ｙ＋）＋（ｉｓｉｎα＋　ｃｏｓａ−１）（Ｆ２）］　
ｌ＝　（Ｍ／２）σ下行口　（（Ａ／爪７１戸）ｃｏｓ
ａθ（Ｂ／バ下巧σ）ｓｉｎ２θ） （Ｍ　／　２　）ｈ「百口ｃ　ｏ　ｓ　（２θ＋δ）−
−−（１）Ａ　−（−、／Ｎ５ｉｎα＋　Ｃ０３（２−
１）（−ＸＩ）＋（、ｆｆ５ｉｎα＋　ｃｏｓａ−１）
（−Ｘ２）Ｂ　＝−（−１’１ｓｉｎ　ａ　＋ｃｏｓａ
−１）（ｙ＋）＋（ＪＴｓｉｎα＋　ｃｏｓａ　−１）
（Ｆ２）］　］］］δ−ｊａｎ−’　Ｂ　／　Ａ　） 今、（Ｘ３、Ｆ３）位置に第３のバランサを設置し、該
パンランサを第１のバランサと同方向に且つクランク軸
の倍の角速度で回転させると共に、０ 且つクランク軸２の２倍の角速度で回転駆動されるクラ
ンク軸２と平行に延びるバランサ軸１１と、バランサ軸
１１に取付けられた偏心ウェイト１１ａとで構成されて
いる。偏心ウェイトｌｌａは、バランサ軸■１の回転軸
心から見て、第２気筒１−２が上死点にある時にｙ軸か
ら時計回りにβ度の方向と平行の方向に取付けられてい
る。偏心ウェイトｌｌａの質量Ｍ、１８は、 Ｍ＋　＋　、　・（ｍ　／２）（ｒ２／　Ｌｒ　１＋　
ｐ／（ｙａ−ｙ＋　）”＋（Ｘ３−Ｘ　ｌ下に設定され
ている。ここで、ｒｌ＋　は軸１１の回転軸心と偏心ウ
ェイトｌｌａの重心間距離である。

上記の説明から分かるように、本実施例に係る１２気筒
エンジンｌにあっては、第１の２次バランサ４と第２の
２次バランサ５の設置により、エンジン１の往復質量に
よる２次不平衡力が打ち消されている。更に、第３のバ
ランサ６を設け、第１のパンランサ４と第３のバランサ
６とにより、第１のバランサ４と第２のパンランサ５に
よって生じたクランク軸回りの２次のモーメントを打消
す偶力モーメントを発生させたので、バランサ４、５ ５．６の設置により、クンランク軸回りの２次モーメン
トが発生することは無い。また、第１バランサ４〜第３
バランサ６は何れもオイルパン７内に設置されており、
エンジン１のコンパクト性が担保されている。

なお、上記の実施例では、バンク角をαとしていたが、
バンク角が６０度の場合には、偏心ウェイト９ａの質量
Ｍ、を、 Ｍｅａ＝ｍ（ｒ　２／ＩＩ　ｒ　９ｍ）とし、偏心ウェ
イト９ｂの質量Ｍ９ｂを、 Ｌｂ　・（ｍ／２）（ｒ２／Ｊ２ｒｏｂ　）（２ｘ＋−
ｘｚ）”＋（２ｙ＋＋ｙｚ）”／βを、 β＝　　ｔａｎ　−’（（２ｙ＋＋ｙ２）／（２ｘ＋−
ｘｔ））ｊａｎ　−’（（Ｙ３−ｙ＋）／（ｘｔ−ｘｔ
））　とし、偏心ウェイト１０ａの質量Ｍ１ｏ８を、Ｍ
、。、　−（ｍ／　２　）（ｒ　２／Ｉｌ　ｒ　ｌｏａ
　）とし、偏心ウェイトｌｌａの質量Ｍ１□８を、とす
れば良い。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
発明の範囲内で、種々改変が可能なことはいうまでもな
い。

（発明の効果） 本発明により、クランク軸回りの２次のモーメントを発
生すること無くエンジンの２次不平衡力を打消すことが
でき、且つエンジンのコンパクト性を損なわない複数の
２次バランサを備えたＷ型１２気筒エンジンが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２気筒１−２が上死点にある状態での、本
発明の実施例に係る１２気筒エンジンの模式的な断面図
である。 第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視図である。 第３図は、第１図のＢ−Ｂ矢視図である。 ｌ・・・１２気筒エンジン、 Ｌ−１〜１−１２・・・気筒、 ２・・・クランク軸、 ７ ３−１〜３−３・・・気筒列、 ４・・・第１の２次バランサ、 ５・・・第２の２次バランサ、 ６・・・第３の２次バランサ、 ９・・・パンランサ軸、 ９ａ、９ｂ・・・偏心ウェイト、 １０・・・バランサ軸、 １０ａ・・・偏心ウェイト、 １１・・・バランサ軸、 １１ａ・・・偏心ウェイト。 ８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４つシリンダを含むシリンダ列を等バンク角をもって３
   列に配置して成る１２気筒エンジンにおいて、クランク
   軸に平行でクランク軸と同方向に且つクランク軸の倍の
   角速度で回転する第１のバランサ軸と、クランク軸に平
   行でクランク軸と逆方向に且つクランク軸の倍の角速度
   で回転する第２のバランサ軸とを設け、エンジンの２次
   不平衡力を打消すために前記第１と第２のバランサ軸に
   それぞれ質量の異なる偏心ウェイトを取付けると共に、
   前記の偏心ウェイトによって生ずる２次のクランク軸回
   りのモーメントを打消す偶力モーメントを発生させるた
   めに、クランク軸と平行でクランク軸の倍の角速度で回
   転する第３のバランサ軸を設けて成ることを特徴とする
   １２気筒エンジン。