JPH0533797Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の技術分野） 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。

（従来の技術及びその問題点） 内燃機関の低回転時にクランク機構上の不平衡
慣性力、平衡慣性偶力や、クランクシヤフトの軸
受部のクリアランス、製造上の誤差及び軸の弾性
変形などにより生じる回転体のアンバランス等ク
ランクシヤフト系の慣性力に起因する振動が発生
し、これが騒音の発生源となると共に車体に伝達
されて乗員に不快感や疲労をもたらす。

本考案はかかる問題点を解決するためになされ
たもので、内燃機関のクランクシヤフト系の回転
慣性力に起因する振動及びこの振動に誘起される
騒音を低減させる内燃機関用バランサ装置を提供
することを目的とする。

（問題点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、一側面に
クランクシヤフト軸線回りにリング状の凹部が形
成された主フライホイールと、前記凹部に配設さ
れ、主フライホイールと同心に配されたリング状
副フライホイールと、該副フライホイールの外周
面と前記主フライホイールの凹部外周面との間、
及び前記副フライホイールの内周面と前記主フラ
イホイールの凹部内周面との間の何れか一方に介
装され、固定部材に回転自在に軸支され、前記主
フライホイールの回転を前記副フライホイールに
伝達し、該副フライホイールを前記主フライホイ
ールと逆方向に回転させる遊星回転体とを備えて
成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遊星回転体
は主フライホイールの回転を副フライホイールに
伝達し、副フライホイールを主フライホイールと
逆方向に回転させ、副フライホイールが発生させ
る慣性回転モーメントはクランクシヤフト系の回
転により発生される慣性回転モーメントを打消
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の外周面にはエンジン起
動時に図示しないスタータのピニオンギヤと噛合
するリングギヤ３が嵌装されている。主フライホ
イール２の前記クランクシヤフト１の軸端部１ａ
との接合部にはクランクシヤフト１側に突出する
段部２ａが設けられ、該段部２ａの外周壁にリン
グ４が嵌装固定されている。そして、このリング
４の外周面を転動する遊星ローラ５によりリング
状の副フライホイール６がその内周面６ａを回転
自在に支持されている。前記遊星ローラ５はリン
グ４の周方向等分位置に所定個（例えば、４個）
配設されており、遊星ローラ５を回転自在に軸支
するローラ軸５ａはエンジンシリンダブロツク等
の固定部材７に突設固定されている。

遊星ローラ５のローラ軸５ａが固定部材７に固
定されているので、クランクシヤフト１の回転に
より主フライホイール２が反時計廻り方向Ａに回
転すると遊星ローラ５を介して副フライホイール
６は時計廻り方向Ｂに回転し（第２図）、副フラ
イホイール６は主フライホイール２と逆方向に回
転することになる。これによりクランクシヤフト
１系の回転により発生する慣性回転モーメントは
逆方向に回転する副フライホイール６が発生する
逆慣性回転モーメントにより打消される。なお、
このバランサ装置の作動原理の詳細は後述する。

尚、副フライホイール６の内径等の外形形状、
重量、遊星ローラ５及びリング４の外径等は副フ
ライホイール６の回転により発生する慣性回転モ
ーメントがクランクシヤフト１系の発生させる慣
性回転モーメントを打消してエンジン低回転時の
振動や騒音を低減させる所要の値に設計される。

第３図は本考案の第２の実施例を示し、図中第
１図と同じ符号を付したものはそれらと実質的に
同じ機能を有する（以下に説明する第４図乃至第
６図においても同じ）。主フライホイール２の外
周縁部２ｂはリング状にクランクシヤフト１側に
延び、その外周縁部２ｂの内周壁２ｃは円錐面に
形成されている。副フライホイール６はその内周
面６ａをベアリング９により回転自在に支持され
ており、外周面６ｂは前記主フライホイール２の
内周壁２ｃに対応して円錐面に形成されており、
この副フライホイール６の外周面６ｂと主フライ
ホイール２の内周壁２ｃとに係合可能な遊星回転
体である円錐ローラ１０が介装されている。円錐
ローラ１０はローラ軸１０ａにより回転自在に軸
支されると共に、ローラ軸１０ａは電磁ソレノイ
ド１１により出没可能に支持されており、電磁ソ
レノイド１１が付勢されるとローラ軸１０ａは電
磁ソレノイド１１側に引つけられて円錐ローラ１
０の副フライホイール６と主フライホイール２と
の係合が解除される。一方、電磁ソレノイド１１
が消勢されると図示しないばねの押圧力により、
ローラ軸１０ａは電磁ソレノイド１１から突出
し、円錐ローラ１０を副フライホイール６と主フ
ライホイール２に係合させる。尚、ローラ軸１０
ａは電磁ソレノイド１１を出没するが、主フライ
ホイール２の回転軸に関して、その回転軸回りに
回転するものでなく固定されている。

電磁ソレノイド１１はコントロールユニツト１
２に電気的に接続されており、コントロールユニ
ツト１２にはエンジン運転パラメータ信号として
エンジン回転数ｎ、吸気管内圧力ｐ、車速ｖ等が
入力し、コントロールユニツト１２はこれらの信
号に基づいて、エンジンの低回転運転状態、加速
運転状態等を判別し、エンジンが低回転運転状態
を脱した状態、加速運転状態等の所定の運転状態
にあるとき前述のように電磁ソレノイド１１を付
勢する駆動信号を出力する。

エンジンが前記所定の運転状態にないとき電磁
ソレノイド１１は消勢されており、円錐ローラ１
０は主フライホイール２の回転、即ち、クランク
シヤフト１の回転を副フライホイール６に伝え
る。これにより、副フライホイール６は第１図あ
のバランサ装置と同様にクランクシヤフト１の回
転と逆方向に回転し、逆慣性回転モーメントを発
生させる。

エンジンが前記所定の運転状態にあるとき、電
磁ソレノイド１１は付勢されて、主フライホイー
ル２と副フライホイール６の係合が解消される。
これによりクランクシヤフト系の慣性質量が軽減
され、エンジンの最高回転数の向上やエンジンの
吹き上りの向上が図られる。

第４図は本考案の第３の実施例を示し、第３図
の円錐ローラ１０に代えて遊星歯車１０′が使用
される。この実施例の場合、主フライホイール２
の外周縁部２ｂの内周壁にはリングギヤ２c′が刻
設れ、副フライホイール６外周面にはサンギヤ６
b′が刻設される。そして、遊星歯車１０′は第３
図の円錐ローラ１０と同様に電磁ソレノイド１１
のオン・オフ状態に応じて偏倚し、リングギヤ２
c′とは常時噛合しているがサンギヤ６b′とは電磁
ソレノイド１１が消勢されているときにのみ噛合
する。

エンジンが前記所定の運転状態にないとき電磁
ソレノイド１１は消勢されており、遊星歯車１
０′はリングギヤ２c′及びサンギヤ６b′と噛合し
て主フライホイール２の回転が副フライホイール
６に伝達される。一方、エンジンが前記所定の運
転状態にあるときは電磁ソレノイド１１が付勢さ
れ、遊星歯車１０′は図中一点鎖線で示す位置に
偏倚し、主フライホイール２と副フライホイール
６との係合が解除される。

第５図及び第６図は第４図の実施例を示し、第
４図の遊星歯車１０′に代えて、主フライホイー
ル２の外周縁部２ｂの内周壁２c″及び副フライホ
イール６の外周面６b″に常時転動係合する円筒状
遊星ローラ１０″が介装される。この遊星ローラ
１０″は円周上等分位置に所定個（例えば、６個）
配設され、各遊星ローラ１０″を回転自在に軸支
するローラ軸１５はアイドラロータ１６に固定支
持されている。アイドラロータ１６は円環状盤体
に形成され、その内周縁部には軸方向に延びる円
筒状ボス１６ａが形成されている。円筒状ボス１
６ａはエンジンシリンダブロツク等の固定部材に
嵌装されたベアリング１７にその内周壁を回転自
在に支持されている。第１のブレーキ装置１８が
エンジンシリンダブロツク等の固定部材に取付け
られ、アイドラロータ１６の外周縁部に摩擦係合
してアイドラロータ１６の回転を阻止する。第１
のブレーキ装置１８は、例えば油圧アクチユエー
タによりブレーキパツド１８ａをアイドラロータ
１６に摩擦係合させるものが使用される。

一方、副フライホイール６の反主フライホイー
ル側の側壁６ｃには第２のブレーキ装置１９が摩
擦係合し、第２のブレーキ装置１９は固定部材に
取付けられている。この第２のブレーキ装置１９
も例えば油圧アクチユエータによりブレーキバツ
ト１９ｂを副フライホイール６に摩擦係合させる
ものが使用され、油圧アクチユエータの油圧室１
９ａには図示しない作動圧油供給制御装置から作
動圧油が供給される。

エンジンが前記所定の運転状態にないとき、第
１のブレーキ装置１８はアイドラロータ１６の回
転を阻止するように作動制御される一方、第２の
ブレーキ装置１９は不作動に制御される。従つ
て、遊星ローラ１０″のローラ軸１５は固定され
ることになり、主フライホイール２の回転は遊星
ローラ１０″を介して副フライホイール６に伝達
され副フライホイール６は逆慣性回転モーメント
を発生させる。一方、エンジンが前記所定の運転
状態にあるとき、第１のブレーキ装置１８は不作
動に、第２のブレーキ装置１９は作動に夫々制御
される。これにより遊星ローラ１０″は自転しな
がら回転が阻止され停止している副フライホイー
ル６の外周面６b″を転動することになり、主フラ
イホイール２の回転と副フライホイール６に伝達
されないことになる。

尚、第４の実施例において第２のブレーキ装置
１９はバランサ装置の態様によつてはこれを省略
してもよい。この場合、副フライホイール６の発
生させる逆慣性回転モーメントの値は上述した第
１のブレーキ装置１８を作動し、第２のブレーキ
装置１９を不作動にしたときに発生させる逆慣性
回転モーメントの値と比較して著しく小さい値と
なるので実質的に第１のブレーキ装置１８を不作
動、第２のブレーキ装置１９を作動させた場合と
同じ効果が生じる。次に、本発明のバランサ装置
の作動原理を、第７図に示すバランサ装置の概念
構成図を参照して説明する。なお、第７図に示す
バランサ装置の副フライホイール６′はリング状
ではなく、デスク状であるが、作用効果はリング
状のものとなんら変わりはない。

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：主フライホイール２等を含む、主フライホイ
ール系慣性モーメント、 I2：副フライホイール６′系の慣性モーメント、 r1：主フライホイール駆動半径、 r2：副フライホイール駆動半径、 Ｆ ：主フライホイール駆動円周上駆動力、 F′：副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まわりの運動方程式
は、次式(1)で求められる。

M1＝I1・θ¨1＋nF・r1＋M0 ……(1) ここに、ｎは、遊星ローラの数、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・rp＝Ip・θ¨p＋F′・rp ……(2) −r2F′・ｎ＝I2・θ¨2 ……(3) 遊星ローラの滑りは無いものと仮定すると、 r1・θ1＝rp・θp＝−r2・θ2より、 r1・θ¨1＝rp・θ¨p＝−r2・θ¨2 ……(4) 式(2)、(3)、(4)を式(1)に代入して整理すると、 M1＝｛I1＋ｎ（r1／rp）²・Ip ＋（r1／r2）²・I2｝・θ¨1＋M0 ……(5) 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、エンジントルク反力（−M1）
以外に、ピニオン回りに次のローリングモーメン
ト ｎ・（r2＋rp）・（Ｆ＋F′） が動くので、次式(6)により求められる。

M_B＝−M1 ＋ｎ・（r2＋rp）・（Ｆ＋F′） ……(6) 式(6)に、式(1)、(2)、(3)、(4)および、 r1＝r2＋2rpの関係を代入すると、 M_B＝｛−I1−ｎ・（r1／rp）・Ip ＋（r1／r2）・I2｝θ¨1−M0 ……(7) が得られる。

無負荷時（M0＝０）、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
(8)により求められる。

−M_B／M1＝｛I1＋ｎ・（r1／rp）・ Ip−（r1／R2）・I2｝ ／｛I1＋ｎ・（r1／rp）²・ Ip＋（r1／r2）²・I2｝ ……(8) 式(8)の結果から、副フライホイールの慣性モー
メントI2が、次式(9)の関係を満足し、かつ、副フ
ライホイールを逆転させることにより、エンジン
ブロツクに動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。

I2＝（r2／r1）・I1 ＋ｎ・（r2／rp）・Ｉ ……(9) （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、主フライホイールと同心に配さ
れたリング状副フライホイールを、該副フライホ
イールと主フライホイール間に介装され、固定部
材に回転自在に軸支された遊星回転体により主フ
ライホイールと逆方向に回転させるようにしたの
で、クランクシヤフト系の回転慣性力に起因して
発生する振動や騒音を低減させることができる。

また、本考案のバランサ装置は、主フライホイ
ールの一側面に形成したリング状の凹部に副フラ
イホイールを配設しているため、クランクシヤフ
ト軸方向の長さが短くなり、装置のコンパクト化
が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るバランサ装置の第１の実
施例を示す一部断面側面図、第２図は第１図の一
部切断立面図、第３図は本考案にかかるバランサ
装置の第２の実施例を示す一部断面側面図、第４
図は本考案に係るバランサ装置の第３の実施例を
示す一部断面側面図、第５図は本考案に係るバラ
ンサ装置の第４図の実施例を示す一部断面側面
図、第６図は第５図の一部切断立面図第７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……主フライホイ
ール、５，１０，１０′，１０″……遊星回転体
（ローラ，ギヤ）、６……副フライホイール。

Claims (1)

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、一側
   面にクランクシヤフト軸線回りにリング状の凹
   部が形成された主フライホイールと、前記凹部
   に配設され、主フライホイールと同心に配され
   たリング状副フライホイールと、該副フライホ
   イールの外周面と前記主フライホイールの凹部
   外周面との間、及び前記副フライホイールの内
   周面と前記主フライホイールの凹部内周面との
   間の何れか一方に介装され、固定部材に回転自
   在に軸支され、前記主フライホイールの回転を
   前記副フライホイールに伝達し、該副フライホ
   イールを前記主フライホイールと逆方向に回転
   させる遊星回転体とを備えて成ることを特徴す
   る内燃機関用バランサ装置。 ２ 内燃機関が所定の運転状態にあるとき、前記
   遊星回転体をして前記主フライホイールと前記
   副フライホイールの係合を実質的に解除させる
   係合解除手段を含んで成ることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の内燃機関用
   バランサ装置。