JPH04307145A - 車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置 - Google Patents

車両用直列4気筒内燃機関におけるバランサ装置

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JPH04307145A
JPH04307145A JP6841791A JP6841791A JPH04307145A JP H04307145 A JPH04307145 A JP H04307145A JP 6841791 A JP6841791 A JP 6841791A JP 6841791 A JP6841791 A JP 6841791A JP H04307145 A JPH04307145 A JP H04307145A
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internal combustion
combustion engine
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crankshaft
cylinder
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Norio Yanagi
柳 紀雄
Tomio Ishida
石田 富雄
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載した直列4
気筒の内燃機関において、その往復運動部分によって発
生する上下方向の振動、及び爆発燃焼によって当該内燃
機関の回転方向に発生する振動を減少するようにしたバ
ランサ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】直列4気筒内燃機関において上下方向の
起振力のうち最大のものは、往復運動質量による二次の
起振力であり、また、前記内燃機関においてその回転方
向の起振モーメントのうち最大のものは、爆発による二
次の起振モーメントである。そこで、「自動車技術」V
ol.No.9,1976における711〜716頁に
は、前記直列4気筒内燃機関において、その左右両側に
、偏芯型のバランスウエイトを備えたバランサ軸を、ク
ランク軸線と平行に配設して、この両バランサ軸を、前
記クランク軸と二倍の回転速度で互いに逆方向に回転す
ると共に、この両バランサ軸を、上下方向にずらせるこ
とによって、前記往復運動質量による二次の起振力、及
び前記爆発による二次の起振モーメントを、消去乃至と
低減することが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
各々偏芯型のバランスウエイトを備えた二本のバランサ
軸を、内燃機関の左右両側に配設することは、内燃機関
における横幅寸法が大幅に増大することに加えて、クラ
ンク軸から両バランサ軸への動力伝達機構も二つ必要に
なり、内燃機関におけるクランク軸方向の長さ寸法も増
大するので、内燃機関の大型化を招来するばかりか、重
量の増大も招来すると言う問題がある。本発明は、前記
往復運動質量による二次の起振力、及び前記爆発による
二次の起振モーメントを、偏芯型のバランスウエイトを
備えた一本のバランサ軸によって、消去乃至は低減する
ことができるようにしたバランサ装置を提供することを
技術的課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、車両における車体フレームに対して、
弾性体製エンジンマウントを介してトルクロール軸芯を
中心にローリング可能に搭載して成る直列4気筒内燃機
関において、そのクランク軸からの動力伝達によってク
ランク軸の回転方向と逆方向に二倍の回転速度で回転す
るようにした一本のバランサ軸を、前記クランク軸と平
行に配設し、該バランサ軸に、偏芯型のバランスウエイ
トを、各気筒のピストンが上死点にあるとき当該偏芯型
バランスウエイトが下向きとなるような位相にして設け
る一方、内燃機関をクランク軸の軸線方向から見て、前
記バランサ軸の軸芯と前記トルクロール軸芯とを結ぶ線
を、シリンダボアの軸線と直角に交わる直交線に対して
、爆発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ角
度と等しい角度だけ傾斜する構成にした。
【0005】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図において符号1は、車両における車体フレームを
示し、符号2は、4つの気筒A1 ,A2 ,A3 ,
A4 を一本のクランク軸3に対して直列状に配設した
直列4気筒内燃機関を示し、この内燃機関2は、前記車
体フレーム1に対し、少なくとも左右一対の弾性体製エ
ンジンマウント4を介して、トルクロール軸芯5を中心
にしてローリング可能に搭載され、且つ、前記各気筒A
1 ,A2 ,A3 ,A4 には、シリンダボア6と
、該シリンダポア6内を往復動するピストンピン7a付
きピストン7と、該ピストン7におけるピストンピン7
aと前記クランク軸3におけるクランクピン8を連結す
るコンロッド9とを各々備えている。この場合において
、第2気筒A2 及び第3気筒A3 におけるクランク
ピン8は、第1気筒A1 及び第4気筒A4 における
クランクピン8に対してクランク角度で180度だけず
れていて、その点火順序は、第1気筒A1 −第3気筒
A3 −第4気筒A4 −第2気筒A2 の順序に設定
されている。
【0006】前記内燃機関2の側面には、一本のバラン
サ軸10を、当該バランサ軸10における軸線10aが
前記クランク軸3の軸線3aと平行に延びるように配設
して、このバランサ軸10を、その一端に嵌着した小径
の歯車11を前記クランク軸3に嵌着した大径の歯車1
2に対して噛合することによって、矢印B方向に回転す
るクランク軸3とは逆の矢印C方向に、二倍の回転速度
で回転駆動するように構成する。前記バランサ軸8には
、偏芯型のバランスウエイト13を、前記各気筒A1 
,A2 ,A3 ,A4 におけるピストンが上昇上限
の上死点にあるとき当該バランスウエイト13が下向き
の位相となるように固着する。
【0007】そして、前記内燃機関2をそのクランク軸
3における軸線方向から見たとき、前記バランサ軸10
の軸芯と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14が、前
記各気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリ
ンダボア6の軸線6aに対して直角に交わる直交線15
に対して、詳しくは後述する爆発による二次の起振モー
メントにおける位相ずれ角度θ2 と等しい角度2αだ
け傾斜するように構成する。
【0008】ところで、前記直列4気筒内燃機関におい
て、全気筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるピ
ストン7、ピストンピン7a及びコンロッド9等の往復
運動部分の質量による上下方向の二次の起振力F2 は
、全気筒A1 ,A2 ,A3,A4 におけるピスト
ン7、ピストンピン7a及びコンロッド9等の往復運動
部分の質量をm、クランク半径をr、クランク角度をθ
、コンロッド9の長さをlとし、更に、上向きを正とす
ると、
【数1】 である。また、前記直列4気筒内燃機関において、爆発
によるクランク軸の回転方向の起振モーメントをフーリ
ェ級数で分解すれば、二次の起振モーメントが最大であ
り、この二次の起振モーメントは、回転数及び負荷によ
って変動するが、車両において使用頻度の多い回転数及
び負荷での二次の起振モーメントTは、二次の起振モー
メントのピーク値をT2 、クランク軸3の回転角速度
をω、二次の起振モーメントの位相ずれ角度をθ2 と
すると、
【数2】 である。
【0009】これに対して、前記バランサ軸10に固着
するバランスウエイト13によるアンバランス量を(m
r/2l)rにすると、前記バランサ軸10の回転によ
って発生する遠心力Fvは、
【数3】 になる。
【0010】前記「数1」における起振力F2 と、前
記「数3」の遠心力Fvによってトルクロール軸芯5に
対して作用する起振力のうち上下方向の成分Fv1 と
を合成すると、
【数4】 になり、また、前記バランサ軸10の回転によってトル
クロール軸芯5に対して作用する起振力のうち左右方向
の成分Fv2 は
【数5】 になる。そこで、前記「数4」と「数5」とを合成すれ
ば、
【数6】 になるから、前記直列4気筒内燃機関2における上下方
向の二次の起振力を、前記のようにバランスウエイト1
3を備えた一本のバランサ軸10を設けたことによって
、前記「数1」の場合、つまり、前記バランサ軸10を
設けていない場合の半分に低減した大きさの力の遠心力
に変えることができる。
【0011】一方、前記バランサ軸10の軸芯からトル
クロール軸芯5までの距離をLとすると、前記バランサ
軸10の回転により、前記トルクロール軸芯5を中心に
発生する起振モーメントは、
【数7】 になるから、この「数7」と、前記「数2」とを合成す
ると、
【数8】 になる。この場合において、前記バランサ軸10の軸芯
と前記トルクロール軸芯5とを結ぶ線14を、前記各気
筒A1 ,A2 ,A3 ,A4 におけるシリンダボ
ア6の軸線6aに対して直角に交わる直交線15に対し
て、前記爆発による二次の起振モーメントにおける位相
ずれ角度θ2 と等しい角度2αだけ傾斜したことによ
り、θ2 =2αであるから、前記「数8」は、
【数9】 になる。ここにおいて、Lは、
【数10】 であるから、前記「数9」中における
【数11】 の項が、使用頻度の多い回転数及び負荷域において零に
なるように、前記バランサ軸10の軸芯からトルクロー
ル軸芯5までの距離Lを設定することにより、爆発によ
る二次の起振モーメントを、使用頻度の多い回転数及び
負荷域において零にすれば、二次の起振モーメントを、
内燃機関2の広い運転域について低減することができる
のである。
【0012】
【発明の作用・効果】このように、本発明によると、直
列4気筒内燃機関における往復運動質量による上下方向
の二次の起振力、及び爆発による二次の起振モーメント
を、偏芯型のバランスウエイトを備えた一本のバランサ
軸を設けることによって、確実に低減することができ、
換言すると、往復運動質量による上下方向の二次の起振
力及び爆発による二次の起振モーメントを低減するに際
して、一本のバランサ軸を設けるだけで良いから、前記
した従来のもののように、内燃機関の横幅寸法及び重量
が大幅に増大することを防止でき、クランク軸からバラ
ンサ軸への動力伝達機構も一つで済み内燃機関の構造を
簡単化できるから、内燃機関の小型・軽量化を達成でき
る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関をクランク軸の軸線方向から見たとき
の正面図である。
【図2】全体の概要を示す斜視図である。
【図3】図2のIII −III 視断面図である。
【符号の説明】
1            車体フレーム2     
       直列4気筒内燃機関A1 ,A2 ,A
3 ,A4       気筒3          
  クランク軸4            弾性体製エ
ンジンマウント5            トルクロー
ル軸芯6            シリンダボア6a 
         シリンダボアの軸線7      
      ピストン 8            クランクピン9     
       コンロッド10          バ
ランサ軸 13          バランスウエイト14   
       バランサ軸の軸芯とトルクロール軸芯と
を結ぶ線 15          直交線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両における車体フレームに対して、弾性
    体製エンジンマウントを介してトルクロール軸芯を中心
    にローリング可能に搭載して成る直列4気筒内燃機関に
    おいて、そのクランク軸からの動力伝達によってクラン
    ク軸の回転方向と逆方向に二倍の回転速度で回転するよ
    うにした一本のバランサ軸を、前記クランク軸と平行に
    配設し、該バランサ軸に、偏芯型のバランスウエイトを
    、各気筒のピストンが上死点にあるとき当該偏芯型バラ
    ンスウエイトが下向きとなるような位相にして設ける一
    方、内燃機関をクランク軸の軸線方向から見て、前記バ
    ランサ軸の軸芯と前記トルクロール軸芯とを結ぶ線を、
    シリンダボアの軸線と直角に交わる直交線に対して、爆
    発による二次の起振モーメントにおける位相ずれ角度と
    等しい角度だけ傾斜したことを特徴とする車両用直列4
    気筒内燃機関におけるバランサ装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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