JPH0384246A - エンジンのバランサ装置 - 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、エンジンのバランサ装置に関し、特に、２次
ローリングモーメントの低減化の技術に関する。

（従来の技術〉 エンジンのバランサ装置として、従来、特開昭６２−１
８４２５８号公報及び実開昭６２−１４３８４４号公報
に示されるものが知られている。

即ち、前者のものは、エンジン出力軸と同期回転してね
じれ振動モードのねじれは反対方向に起振力を発生させ
、ねじれ振動を打ち消す作用が可変とされた可変バラン
サを設け、この可変バランサによるねじれ振動の打消作
用をエンジンの負荷が小さくなる程大きくさせるように
したものである。

又、後者のものは、クランク軸に連結された同期発電機
と、軸心から偏心した位置にウェイトを有するバランサ
シャフトと、このバランサシャフトに連結され、前記同
期発電機と同期して作動する同期電動機と、前記バラン
サシャフトによる起振力がクランク軸による起振力と相
殺するように、バランサシャフトとクランク軸の回転位
相を調整する手段とを備えたものである。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述のような従来のバランサ装置にあっ
ては、エンジン負荷や回転数に応じてエンジンに発生す
る起振力即ち、２次ローリングモーメントを消去する構
成となっていないため、ある所定のエンジン運転条件に
おいては２次ローリングモーメントの消去が行われるが
、その他の運転条件においては、上述した２次ローリン
グモーメントの低減化が充分なものとはならない等、全
ての運転条件にマツチングして２次ローリングモーメン
トの低減を図れないという問題点があった。

この結果、車室内の騒音低減効果も満足のいくものでは
なく、エンジン外装部品の軽量化設計もままならないと
いうのが実情であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エ
ンジン運転条件に応じてバランサにおける大小のバラン
サマスのオフセット量を可変にする構成を採用すること
により、全てのエンジン運転条件において効果的な２次
ローリングモーメント低減効果を得ることのできるバラ
ンサ装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このため、本発明のエンジンのバランサ装置は、クラン
ク軸線と略平行な回転中心を有する一対のバランサを、
該クランク軸を間に挾んだ左右両側位置に配置してなり
、前記一対のバランサ夫々に大・小２つのバランサマス
を備える一方、一対のバランサ夫々において大なるバラ
ンサマスと小なるバランサマスの少なくとも一方を両マ
ス相互の位相角を可変し得る可動構造とすると共に、該
可動構造バランサマスを駆動する駆動手段と、該駆動手
段をエンジン運転条件に応じて制御する制御手段と、を
設けた構成とする。

〈作用〉 かかる構成において、エンジン運転条件、例えばエンジ
ン回転数及び負荷に応じて大なるバランサマスと小なる
バランサマス相互の位相角のセツティングを変更するこ
とにより、如何なる運転条件においても、２次ローリン
グモーメントの低減化を充分に図れ、全ての運転条件に
マツチングして２次ローリングモーメントの低減を図れ
ることになる。

従って、車室内の騒音低減効果も満足のいくものとなり
、更には、エンジン外装部品の軽量化設計も容易に実行
できることになる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、コネクティングロッド３の小端部３ａ
は、直列４気筒のエンジンのシリンダ１内を摺動するピ
ストン２に連結され、大端部３ｂはクランク軸（図示せ
ず）のクランクピン４に連結されている。クランク軸の
クランクジャーナル５はエンジンに形成された軸受（図
示せず）に支持されている。

エンジンのクランク軸を間に挟んだ左右両側位置のうち
図の左側に第１のバランサ７ａが配置され、右側には第
２のバランサ７ｂが配置されている。両バランサ７ａ、
、７ｂ夫々のバランサ軸７Ａ。

７Ｂは、夫々クランク軸の軸線方向と略平行な回転中心
を有し、かつシリンダ１の軸心方向に所定距離変位して
配置されて対をなしている。両バランサ軸７Ａ、７Ｂは
、図示しないチェーン及びチェーンスプロケット等を介
してクランク軸の２倍の回転速度で夫々互いに相反する
方向に回転する。

尚、第１図中、９はオイルパン、１０はオイルフィルタ
、１１は燃焼室、１２ａは吸気バルブ、１２ｂは排気バ
ルブ、１３は吸気管、１４は排気管、１５は吸気スロッ
トル、１６はカムシャフト、１７は燃料噴射弁、１８は
点火プラグである。

ここで、前記一対のバランサ７ａ、７ｂ夫々には後述す
る大・小２つのバランサマスが備えられている。

そして、一対のバランサ夫々において大なるバランサマ
スと小なるバランサマスの少なくとも一方を両マス相互
の位相角を可変し得る可動構造とすると共に、該可動構
造バランサマスを駆動する駆動手段１９と、該駆動手段
１９をエンジン運転条件に応じて制御する制御手段とし
てのコントロールユニット２０と、が設けられる。

上記バランサマスの可動構成、駆動手段及び制御手段の
構造を次に説明する。

即ち、第２図及び第３図において、大なるバランサマス
２１を外周に一体底形したマス軸２２と、小なるバラン
サマス２３を外周面に嵌合固定したマス軸２４とが設け
られている。マス軸２４は一端部が閉塞された円筒体か
ら構成され、内部にはその開放端部からマス軸２２の端
部が挿入される。

マス軸２４の内周面とマス軸２２の外周面間には、該内
周面と外周面に形成されたへりカルギヤ２４ａ、２２ａ
と嵌合するへりカルギヤ２５ａ。

２５ｂが内周面及び外周面に形成されたプランジャ２５
が介装されている。プランジャ２５の端面とパランサマ
ス２１端面との間のマス軸２２外周には該プランジャ２
５を゛常時図の左方に弾性付勢するリターンスプリング
２６が介装されている。

マス軸２２にはその外周面に一端が開口し、先端面に他
端が開口するオイル通路２７が形成されており、オイル
を該通路２７を介してマス紬２４内部のプランジャ２５
前面側に導入し得るようになっている。かかるオイルの
導入は、駆動手段１９をｈａするコントロールバルブ２
８とコントロールソレノイド２９によって制御される。

即ち、前記マス軸２２のオイル通路２７には該マス軸２
２の後端部に開口するオイル通路３０が連通されている
。前記コントロールパルプ２８はこのオイル通路３０の
開放と閉塞とを行うように設けられている。又、前記コ
ントロールソレノイド２９は、通電時にその作動軸２９
ａを前進させて前記バルブ２８を閉側に作動し、非通電
時にその作動軸２９ａを後退させて前記バルブ２８を開
側に作動する。

従って、前記オイル通路３０の閉塞時にはオイル通路２
７のオイルがドレンせず、マス軸２４内部のプランジャ
２５前面側に所定の油圧が加わると共に、オイル通路３
０の開放時にはオイル通路２７のオイルがドレンして、
マス軸２４内部のプランジャ２５前面側にかかる油圧が
解除されるようになっている。

マス軸２４内部のプランジャ２５前面側に加えられた油
圧はプランジャ２５を後方に押し付けるように作用する
。従って、油圧を受けたプランジャ２５は、へりカルギ
ヤに嵌合しているため、回転しながら軸方向にストッパ
３１まで移動する。

この時、マス軸２２にはバランサ軸の駆動用ベルトが巻
き掛けられており、固定されるのでマス軸２４側のみ回
動する。

マス軸２４の回動により、小なるバランサマス２３が回
動し、該小なるバランサマス２３と大なるバランサマス
２１相互の位相角が可変される。

ここで、エンジンの運転条件としてのエンジン回転数と
負荷を検出するセンサ３２．３３が設けられており、コ
ントロールユニット２０はこれらセンサ３２．３３から
の検出信号に基づいて前記コントロールソレノイド２９
を切換制ｉする。

次に、かかる構成の作用・効果について説明する。

尚、以下の説明については第４図を参照するものとする
。

バランサ７ａ、７ｂは２つの成分に分けて考える。

上下起振力は、 Ｆｍ　　＝２ｍｓ　　ｒ＝　　ω”　　ｃｏｓ２　　θ
　Ｚモーメントは、 Ｍｌ＝０ １７２　ｍｍｔ　ｒ□により発生する上下起振力は、Ｆ
□２−０ 左右起振力は、 Ｆ’ｍｌＶ　＝−ｍｍｔｒｍ＋６３”　ｓ　ｉ　ｎ　２
θＹモーメントは、 Ｍ＝ｍ＋　−ｍｓ＋ｒｍ＋Ｊ）”　Ｘｄｌｌ　　Ｓ　ｉ
ｎ２θ一方、４気筒エンジンが発生する上下２次起振力
は、 Ｆ＝４ｍｒω”　Ａ、ｃ　ｏ　ｓ　２θＺ但し、ｍ：往
復運動部質量 ｒ：クランク半径 ω：角速度 θ：クランク角 Ａｚ：ｌ／λ＋１／４λ３＋・・・ λ：ｆｆｉ／ｒ（Ｉｌ：コンロッド長さ）又、２次ロー
リングモーメントは慣性力と爆発力のモーメントＭ＝、
Ｍｃ。□に分けられ、夫々Ｍａ−４ｍｒ”ω”Ｂｚｓ　
ｉ　ｎ２θＭｃ、、、ｗ−πＤ”ｒ　（ａ、　ｓ　ｉ　
ｎ　２θ＋ｂ２ｃｏｓ２θ〉となる、但し、Ｄはシリン
ダ径、Ｂ２：　１／２＋１／３２λ４＋・・・ ８ｇ＋１）ｆｆｉは図示平均有効圧によって決まるハー
モニック係数 そして、合成起振力は、 Ｆｙｏｙａｔ＝Ｆｍ＋Ｆｍ＋ｙ＋Ｆ＝（２ｍｍｒｓω”
＋４ｍｒω”Ａｚ）ｃｏｓ２θＺ　　ｍｓ＋ｒｍ＋ω”
５ｉｎ２θＹ 今、２　ｍ　ｍ　ｒ　ｓ　＝　４　ｍ　ｒ　Ａ　ｚとす
ると、Ｆｔｏｔａｃ＝−ｍｍｌ　ｒ＋ｕωｔｓ　ｉ　ｎ
　２θＹとなる。

更に、合成モーメントは、 Ｍｖｏｔａｔ＝　（ｍｍＩｒ　ｓｒ　ｄ＝ω”　＋　４
　ｍ　ｒ　”Ｂｚω”−ｘ　Ｄ”ｒ　ａ、）　ｓ　ｉ　
ｎ　２θ−ｚＤ”ｒｂ。

ｃｏｓ２θとなり、 （ｒｒｌ＋　ｒ　ｓｒ　ｄ、ω”＋　４　ｍ　ｒ　”Ｂ
ｚω”　　ｚＤ”ｒａｚ）を最小とするｍ□、ｒｍ＋＋
ｄｍを決定する。この決定はω、ａ、により変わる。

従って、本実施例においては、第１と第２のバランサ７
ａ、７ｂ夫々において大・小のバランサマス２１．２３
の位相角を調整し、バランサ７ａ。

７ｂの低回転用のセッテングとして、第５図（ａ）に示
すようにし、高回転用のセッテングとして、同図（ロ）
に示すようにする。

尚、図の３４が合成ベクトルである。

低回転用のセッテング時と高回転用のセッテング時にお
ける、エンジン回転数に対する振動レベルをエンジン負
荷毎に分けて表すと、中負荷時では、第６図（ａ）に示
すグラフのようになり、高負荷時では、同図（ｂ）に示
すグラフのようになる。

従って、第６図（ａ）、　（ｂ）におけるグラフに示し
た切換点で上記低回転用のセッテングと高回転用のセッ
テングに切り換えることにより、効果的な振動レベルの
低減化を図れる。

第７図は上記切換状態をマツプに示したものである。

以上により、如何なる運転条件においても、２次ローリ
ングモーメントの低減化を充分に図れ、全ての運転条件
にマツチングして２次ローリングモーメントの低減を図
れることになる。

この結果、車室内の騒音低減効果も向上でき、エンジン
外装部品の軽量化設計も効果的に実行できることになる
。

尚、上記実施例の構成は、本発明の構造的制約を示すも
のではなく、要は一対のバランサ夫々において大なるバ
ランサマスと小なるバランサマスの少なくとも一方を両
マス相互の位相角を可変し得る可動構造とすると共に、
該可動構造バランサマスを駆動する駆動手段と、該駆動
手段をエンジン運転条件に応じて制御する制御手段と、
を設けた構成であれば良い。

又、上記実施例においては、両バランサ７ａ。

７ｂ夫々において大なるバランサマス２１と小なるバラ
ンサマス２３とを同一軸線上に設けたが、別の軸線上に
設けるようにしても良い、この場合には、バランサ軸が
４本となる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明に係るバランサ装置による
と、一対のバランサ夫々において大なるバランサマスと
小なるバランサマスの少なくとも一方を両マス相互の位
相角を可変し得る可動構造として、該可動構造バランサ
マスの駆動をエンジン運転条件に応じて制御し、両マス
相互の位相角を運転条件に応じて最適位置に設定するよ
うにしたから、広い運転条件で２次ローリングモーメン
トを低減できる。

従って、車室内の騒音低減効果を向上できると共に、エ
ンジン外装部品の軽量化設計も容易に実行できることに
なる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るバランサ装置の一実施例を示すエ
ンジンの縦断面図、第２図は同上実施例におけるバラン
サマスの可動構造及び駆動手段を示す断面図、第３図は
同上のバランサマスの構成を示す図で、（ａ）は斜視図
、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視図、第４図は位相差バランサ
の計算を説明するための図、第５図（ａ）、　（ｂ）は
夫々バランサマスのセッテングを示す概略図、第６図（
ａ）、　（ｂ）は夫々低回転用のセッテング時と高回転
用のセッテング時における、エンジン回転数に対する振
動レベルをエンジン負荷毎に分けて表すグラフ、第７図
は同上のセッテングの切換状態を表すマツプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　クランク軸線と略平行な回転中心を有する一対のバラ
   ンサを、該クランク軸を間に挟んだ左右両側位置に配置
   してなり、前記一対のバランサ夫々に大・小２つのバラ
   ンサマスを備える一方、一対のバランサ夫々において大
   なるバランサマスと小なるバランサマスの少なくとも一
   方を両マス相互の位相角を可変し得る可動構造とすると
   共に、該可動構造バランサマスを駆動する駆動手段と、
   該駆動手段をエンジン運転条件に応じて制御する制御手
   段と、を設けたことを特徴とするエンジンのバランサ装
   置。