JPH0514027Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は内燃機関の振動や騒音を低減させる
内燃機関用バランサ装置に関する。

（従来の技術） 従来、エンジンの低回転時に発生する振動や騒
音を低減させうる有効な手段として、エンジンの
クランクシヤフトの回転方向とは逆方向に回転す
る付加重量回転体を付加して、クランクシヤフト
の回転方向に生じる慣性回転モーメントとは逆方
向の慣性回転モーメントを発生させることによ
り、クランクシヤフトの回転方向に生じる慣性回
転モーメントを打ち消し、該振動・騒音を低減さ
せる所謂バランサ装置が広く知られている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のバランサ装置
はエンジン低回転時は有効に振動騒音を低減させ
うるものの、エンジン高回転時には付加的に設け
られた付加重量回転体がかえつて抵抗となつてエ
ンジンの最高回転数を制限する要因となつたりエ
ンジンの吹き上がりを損なつたりする不都合があ
つた。

又、付加重量回転体をクランクシヤフトと逆方
向に回転させるのに該付加重量回転体とフライホ
イール間にアイドラギヤやローラを介装させる等
の特別の装置が必要であつた。

本考案はかかる不都合を解消するためになされ
たもので、エンジン回転数が所定回転数に達しな
い低回転時にはエンジンの振動・騒音を低減させ
る一方、高回転時にはクランクシヤフト系の回転
慣性質量を軽減させてエンジンの最高回転数を向
上せしめ、且つエンジンの吹き上がりを向上さ
せ、しかも、構成が簡単な内燃機関用バランサ装
置を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本考案に依れば、
クランクシヤフトの軸端部に固着された主フライ
ホイールと、この主フライホイールと同心状に回
転可能に配置された副フライホイールと、前記主
フライホイールと、副フライホイール間に介装さ
れ、エンジン回転数が所定回転数に達しない低回
転時に前記副フライホイールを前記主フライホイ
ールに係合させて、該主フライホイールと一体に
回転させるクラツチ装置とを設け、スタータの回
転軸の一端に取付けられたピニオンギヤを、エン
ジンの起動時には前記主フライホイール及び副フ
ライホイールのいずれか一方のリングギヤと係合
させ、起動時以外の時には前記副フライホイール
のリングギヤと係合させ、前記スタータの回転軸
の他端に付加重量回転体を取付け、該付加重量回
転体を前記カランクシヤフトと逆方向に回転させ
ることを特徴とする内燃機関用バランサ装置が提
供される。

（作用） 本考案の内燃機関用バランサ装置のクラツチ装
置はエンジン回転数が所定回転数に達しない低回
転時には副フライホイールと主フライホイールと
を係合させ、これらを一体且つ同方向に回転さ
せ、エンジン回転数が前記所定数以上の高回転時
には副フライホイールを主フライホイールから切
り離して主フライホイールのみ回転させる。一
方、スタータのピニオンギヤはエンジンの起動時
には主フライホイール及び副フライホイールのい
ずれか一方のリングギヤと係合してエンジンを起
動させ、起動時以外のときには副フライホイール
のリングギヤと係合して、エンジンの低回転時に
おける副フライホイールの回転を回転軸を介して
付加重量回転体に伝える。このとき付加重量回転
体は副フライホイール、従つてクランクシヤフト
と逆方向に回転してクランクシヤフトの回転方向
に生じる慣性回転モーメントを打ち消し、もつて
振動・騒音を低減させる。

（実施例） 以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図及び第２図は本考案の第１の実施例を示
し、図示しないエンジンのクランクシヤフト１の
軸端部１ａに主フライホイール２が固着されてい
る。主フライホイール２の外周面にはリングギヤ
３が刻設されている。主フライホイール２は公知
の遠心クラツチ４を介してリング状の副フライホ
イール５と係合可能であり、副フライホイール５
はその外周面に主フライホイール２のリングギヤ
３と同じ外径のリングギヤ６を有し、内周面をベ
アリング７により回転自在に支持されている。

遠心クラツチ４（第２図）は内周面にシユー４
ａが張付けられた遠心ウエイト４ｂと、ばね４ｃ
とから成る。遠心ウエイト４ｂの一端部はピン４
ｄにより主フライホイール２の副フライホイール
５側側面２ａに回動自在に軸支されており、ばね
４ｃはその一端が主フライホイール２の副フライ
ホイール５側に張り出した外周縁段部の内周壁２
ｂに係止され、他端は遠心ウエイト４ｂの略中央
背面に係止され、遠心ウエイト４ｂを副フライホ
イール５の主フライホイール２側に張り出した内
周縁段部の外周壁５ａに押圧付勢している。この
ように構成される遠心クラツチ４が円周上等分位
置に所定個数配設されている。

符号１０はスタータであり、スタータ１０の回
転軸１１の一端部１１ａには回転軸１１と一体に
回転し、軸方向に摺動自在にスプライン結合され
たピニオンギヤ１３が設けられており、このピニ
オンギヤ１３は前記主フライホイール２及び副フ
ライホイール５のリングギヤ３，６にシフトフオ
ーク１４により選択的に噛合する。ピニオンギヤ
１３に係止しているシフトフオーク１４は電磁コ
イル１６及びリターンスプリング１７によりピン
１５を中心に揺動する。スタータ１０の回転軸１
１の他端部１１ｂには付加重量回転体（以下これ
を単に「付加マス」と称す）２０が固着され、付
加マス２０は回転軸１１と一体に回転する。尚、
この付加マス２０はエンジン低回転時のクランク
シヤフト１の慣性回転モーメントを打消して振動
や騒音を低減させるように所要の形状、重量に成
形されている。

次に、上述のように構成されるバランサ装置の
作用を説明する。

先ず、本考案のバランサ装置の作動原理を説明
すると、本考案のバランサ装置の作動原理は、第
４図に示す、フライホイール（この場合のフライ
ホイールには、主フライホイール２と副フライホ
イール５を一体にしたもの）と付加マスとをベル
トで結合した、構成が等価なトルクバランサ装置
で説明することができる。

いま、 M1：エンジンからフライホイール系に掛かるエ
ンジン発生トルク、 M0：フライホイール系以降の駆動軸系に伝達さ
れるトルク、 I1：フライホイール系（主フライホイール２と副
フライホイール５を含む）慣性モーメント、 I2：付加マス系（ピニオンギア１３、スタータモ
ータ１０、付加重量回転体２０等が含まれる）
慣性モーメント、 r1：フライホイール駆動半径、 r2：付加マス系駆動半径（ピニオンギア１３の半
径がこれに相当する）、 Ｆ： フライホイール駆動円周上駆動力、 とし、回転の向きは、エンジン回転方向を正とす
ると、主フライホイール中心（O1）まわりの運
動方程式は、次式(1)で求められる。

M1＝I1・θ¨1＋Ｆ・r1＋M0 ……(1) ここに、θ¨1は、フライホイールの回転角加速度
（rad／s²）である。

ここで、Ｆ・r2＝±I2・θ¨2、 θ¨2＝±（r1／r2）θ¨1 （ただし、＋：正転、−：逆転）より Ｆ＝（I2・r1／r2²）・θ¨1 ……(2) 式(2)を式(1)に代入すると、 M1＝（I1＋ρ²・I2）θ¨1＋M0 ……(3) ρ＝r1／r2（プーリ比） ……(4) 式(3)から明らかなように、付加マス系の慣性モ
ーメントは、プーリ比の２乗倍され、フライホイ
ール系のそれに加算されものと等価とみなせる。

一方、エンジンブロツクに作用するローリング
モーメントM_Bは、 １ O1には付加マス系を回転させようとする力
の反力（−Ｆ）が働く、 ２ O2にはフライホイールの外周接線力に引か
れる力Ｆ（上記と大きさが同じで向きが逆）が
働く、 ３ この２つの力によつて発生する偶力は、 Ｆ・（r1〓r2）である（ここに、−：正転、
＋：逆転）、 ことから、次式(5)で求められ。

M_B＝−M1＋Ｆ・（r1〓r2） ……(5) 式(5)に、式(2)，(3)を代入すると、 M_B＝−｛I1±（r1／r2）・I2｝θ¨1−M0 ……(6) 無負荷時、すなわち、所定回転以下の、略アイ
ドル時において、M0＝０とすると、エンジン発
生トルクに対し、エンジンブロツクに作用するロ
ーリングモーメントの比（ローリングモーメント
比）は、次式(7)により求められる。

−M_B／M1＝（I1±ρI2）／（I1＋ρ²I2） ……(7) ただし、＋：正転、−：逆転である。

式(7)の結果から、付加マス系の慣性モーメント
I2が、フライホイールの慣性モーメントI1の
（１／ρ）倍であれば、この付加マスを逆転させ
ることにより、エンジンブロツクに働くローリン
グモーメントを消去することができることにな
る。

そこで、バランサ装置は次のように作動される
ことになる。

先ず、図示しないスタータスイツチがオンにな
ると電磁コイル１６は付勢されてリターンスプリ
ング１７のばね力に抗してシフトフオーク１４を
揺動させ、ピニオンギヤ１３を図示右方向に移動
させて主フライホイール２のリングギヤ３と噛合
させる。これによりスタータ１０の回転が主フラ
イホイール２を介してクランクシヤフト１に伝達
されエンジンが起動される。エンジンが起動して
自立運転に入るとスタータ１０の電源が遮断され
てピニオンギヤ１３はリターンスプリング１７の
ばね力により副フライホイール５のリングギヤ６
と噛合する位置に移動する。

一方、遠心クラツチ４の遠心ウエイト４ｂはエ
ンジン回転数の増加に伴つてエンジン回転数に応
じた遠心力を受けピン４ｄを中心に半径方向外方
に回動しようとするが、エンジン回転数が所定回
転数に達しない低回転時にはばね４ｃの押圧力に
より遠心クラツチ４は主フライホイール２と副フ
ライホイール５とを係合させたまま副フライホイ
ール５を主フライホイール２と一体に回転させ
る。従つて、クランクシヤフト１の回転は主フラ
イホイール２、副フライホイール５及びピニオン
ギヤ１３を介して付加マス２０に伝達され、付加
マス２０を回転させる。このとき付加マス２０は
クランクシヤフト１の回転方向と逆に回転し、ク
ランクシヤフト１の慣性回転モーメントを打消す
逆慣性回転モーメントを発生させる。

エンジン回転数が前記所定回転数を超えると遠
心ウエイト４ｂに作用する遠心力はばね４ｃの押
圧力に打勝つて遠心ウエイト４ｂは回動し、主フ
ライホイール２と副フライホイール５との係合を
解除する。従つて、高回転時にはクランクシヤフ
ト１の回転は副フライホイール５及び付加マス２
０に伝達されなくなり、クランクシヤフト系の関
係質量が軽減される。

第３図は本考案の第２の実施例を示し、図中第
１図の対応する構成要素と実質的に同じ機能を有
するものには同じ符号が付されている。第２の実
施例では主フライホイール２′と副フライホイー
ル５′とは電極クラツチ２５で断接され、副フラ
イホイール５′の外周面に設けられたリングギヤ
６はスタータ１０のピニオンギヤ１３と常時噛合
している。電磁クラツチ２５は主フライホイール
２′に固設されたクラツチ板２６と、副フライホ
イール５′の内周面に軸方向にのみ摺動可能に取
付けられ、且つ、副フライホイール５′と一体に
回転し、図示しないばねに押圧されて前記主フラ
イホイール側クラツチ板２６と摩擦係合するクラ
ツチ板２７と、付勢時に該クラツチ板２７を前記
ばねの押圧力に抗して偏倚させ、クラツチ板２
６，２７の係合を解除させる電磁ソレノイド２８
とから成る。

電磁クラツチ２５の電磁ソレノイド２８は図示
しない制御回路に接続されており、この電磁クラ
ツチ２５も第１図及び第２図の第１の実施例の遠
心クラツチ４と同様にエンジン回転数が所定回転
数に達すると低回転時には消勢されて主フライホ
イール２′と副フライホイール５′とを係合させた
まま主フライホイール２′と副フライホイール
５′を一体に回転させる。従つて、クランクシヤ
フト１の回転は主フライホイール２′、副フライ
ホイール５′及びピニオンギヤ１３を介して付加
マス２０に伝達されることになり、付加マス２０
のクランクシヤフト１とは逆方向の回転により低
回転時の振動・騒音を低下させる逆慣性回転モー
メントが発生する。

一方、エンジン回転数が前記所定回転数を超え
ると電磁ソレノイド２８は付勢されてクラツチ板
２６及び２７の係合が解除される。これにより高
回転時におけるクランクシヤフト１の回転は付加
マス２０に伝達されなくなりクランクシヤフト系
の慣性質量が軽減される。

尚、第２の実施例においても、スタータ１０は
エンジンの起動時にのみオンになり起動トルクを
発生してエンジンを起動させる。

（考案の効果） 以上詳述したように本考案の内燃機関用バラン
サ装置に依れば、クラツチ装置によりエンジン回
転数が所定回転数に達しない低回転時にのみ副フ
ライホイールを主フライホイールに係合させてこ
れらを一体に回転させ、エンジンの起動時にはス
タータの回転軸の一端に取付けたピニオンギヤを
主及び副フライホイールのいずれか一方のリング
ギヤと係合させてエンジンを起動し、起動時以外
の時にはピニオンギヤを副フライホイールのリン
グギヤに係合させ、スタータの回転軸の他端に付
加重量回転体を取付け、該付加重量回転体をクラ
ンクシヤフトと逆方向に回転させるので従来のス
タータの回転軸を利用して付加重量回転体を取付
けることになり、簡単な構成で低回転時のエンジ
ンの振動・騒音を低減させることができ、しかも
高回転時にはクランクシヤフト系の回転慣性質量
を軽減させてエンジンの最高回転数を向上させ、
且つエンジンの吹き上がりを向上させるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る内燃機関用バランサ装置
の第１の実施例を示す一部断面構成図、第２図は
第１図の遠心クラツチ４の詳細を示す一部断面側
面図、第３図は本考案にかかる内燃機関用バラン
サ装置の第２の実施例を示す一部断面構成図、第
４図は、本考案のバランサ装置の作動原理を説明
するための概略構成図である。 １……クランクシヤフト、２，２′……主フラ
イホイール、３，６……リングギヤ、４……遠心
クラツチ、５，５′……副フライホイール、１０
……スタータ、１１……回転軸、１３……ピニオ
ンギヤ、２０……付加重量回転体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. クランクシヤフトの軸端部に固着された主フラ
   イホイールと、この主フライホイールと同心状に
   回転可能に配置された副フライホイールと、前記
   主フライホイールと副フライホイール間に介装さ
   れ、エンジン回転数が所定回転数に達しない低回
   転時に前記副フライホイールを前記主フライホイ
   ールに係合させて、該主フライホイールと一体に
   回転させるクラツチ装置とを設け、スタータの回
   転軸の一端に取付けられたピニオンギヤを、エン
   ジンの起動時には前記主フライホイール及び副フ
   ライホイールの何れか一方のリングギヤと係合さ
   せ、起動時以外の時には前記副フライホイールの
   リングギヤと係合させ、前記スタータの回転軸の
   他端に付加重量回転体を取付け、該付加重量回転
   体を前記クランクシヤフトと逆方向に回転させる
   ことを特徴とする内燃機関用バランサ装置。