JPH0642591A - 内燃機関のローリングモーメント消去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンのほぼ全運転域でローリングモーメ
ントの消去を達成することにある。 【構成】 内燃機関１０のクランクシャフト１２と一体
化されて回転する主フライホイール系１３を備え、クラ
ンクシャフト１２と平行な回転中心線ＬＩ回りに回転す
る副フライホイール系３９を内燃機関の本体１１に装着
し、主フライホイール系よりの回転を副フライホイール
系に逆転増速手段により伝導し、特に、ベルト伝導手段
のベルト３６と副フライホイール系との間で伝導される
回転を断続可能なクラッチ手段ＣＬを装着し、同クラッ
チ手段はベルトの張力と副フライホイール系のマスＩ₂
とによって引き起こされるベルト共振が所定値以上と成
り且つ位相づれ量が所定値を上回る状態Ｎｅ１に達した
際に遮断状態に切り換わることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関本体内で回転
する回転体のトルク変動に伴い生じる車体振動を低減さ
せる内燃機関のローリングモーメント消去装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関はその運転時において、各気筒
毎に一定クランク角毎に、爆発行程を行ない、これに伴
い、内燃機関本体には上下方向の振動や、クランクシャ
フトの回転中心線回りの回転振動及びクランクシャフト
自体のねじり振動が発生する。ここで、内燃機関本体に
加わる上下方向の振動は燃焼室の爆発行程で内燃機関本
体に直接加わり、内燃機関本体の騒音の要因と成ってい
る。更に、内燃機関本体に加わる回転振動はクランクシ
ャフトの長手方向に分散して対向する各気筒の爆発行程
で生じた回転変動に伴うもので、これらは軸受部を介し
て内燃機関の本体側にローリングモーメントとして加わ
り、内燃機関本体の騒音の要因と成っている。更に、ク
ランクシャフトのねじり振動も軸受部を介して内燃機関
の本体側に振動として伝達され、内燃機関本体の騒音の
要因と成っている。

【０００３】これら各騒音要因の内、内燃機関本体に加
わる上下方向の振動は、クランクシャフトに並設され、
不釣合質量によって上下方向の振動を打ち消す逆振動を
生じさせるサイレントシャフトによって低減出来ること
が知られている。他方、クランクシャフトのねじり振動
もクランクシャフトに一体的に装着されるクランクシャ
フトねじり振動ダンパによって低減出来ることが知られ
ている。これらに対して、内燃機関本体内の回転体のト
ルク変動に伴う内燃機関本体のローリングモーメントに
よる回転振動を低減させる装置として、振動低減効果を
十分に示すことのできるものは知られていない。

【０００４】たとえば、先行技術として、実願昭５１−
４１９２４号公報にはクランクシャフトに複数に分割し
たフライホイールを取付、フライホイールの大径化を防
いだものや、実願昭５６−４２５４６号公報にはフライ
ホイールに不釣合質量を追加して上下振動を低減させる
ものや、実願昭５１−３４９２２号公報には２輪車の発
進時におけるエンジンの受ける反力による倒れを防止す
るものが知られている。このように、これら従来技術
は、単にフライホイールの分割小型化を図るものや、上
下振動の低減をも兼ねさせるものや、２輪車の発進時の
倒れ防止を図るものと成っており、内燃機関本体のロー
リングモーメントによる回転振動を十分に消去して車体
振動を低減させる装置は見当らない。

【０００５】更に、内燃機関のローリングモーメントを
確実に消去するには、クランクシャフト側の主フライホ
イール系慣性体のトルク変動（図１２の実線参照）が副
フライホイール系慣性体のトルク変動（図１２の破線参
照）と逆位相で対応するように、ベルトを介して主フラ
イホイール系の回転が副フライホイール系に完全に伝達
されることが必要と成っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来知ら
れている振動低減装置には、内燃機関本体内の回転体の
トルク変動に伴う内燃機関本体のローリングモーメント
による回転振動を十分に消去させるものと成っていな
い。特に、主フライホイール系から逆回転が副フライホ
イール系に伝達される場合、ベルトのバネ定数と副フラ
イホイール系のマスとの関連で、ベルトに伸縮共振が生
じ、共振周波数より上の周波数帯域では振動伝達率がマ
イナスとなり、位相も逆位相と成ってしまってエンジン
のローリングモーメントの消去が出来無くなってしま
い、副フライホイール系を無益な状態で回転させること
となり問題となっている。本発明の目的はエンジンの全
運転域でローリングモーメントの消去を達成できる内燃
機関のローリングモーメント消去装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、内燃機関のクランクシャフトと一体化
されて回転する主フライホイール系を備え、上記クラン
クシャフトと平行な回転中心線回りに回転する副フライ
ホイール系を上記内燃機関の本体に装着し、上記主フラ
イホイール系よりの回転を副フライホイール系にベルト
伝導手段によって逆回転を与えるように成したもので、
特に、上記ベルト伝導手段のベルトと副フライホイール
系との間で伝導される回転を断続可能なクラッチ手段を
装着し、同クラッチ手段は上記ベルトの張力と副フライ
ホイール系のマスとによって引き起こされるベルト共振
が所定値以上と成り且つ位相づれ量が所定値を上回る状
態に達した際に遮断状態に切り換わることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】主フライホイール系が内燃機関本体に与えたロ
ーリングモーメントを副フライホイール系の逆向きのロ
ーリングモーメントによって打ち消す装置で、特に、ベ
ルトと副フライホイール系との間のクラッチ手段が、ベ
ルトの張力と副フライホイール系のマスとによって引き
起こされるベルト共振が所定値以上と成り且つ位相づれ
量が所定値を上回る状態に達した際に遮断状態に切り換
わるので、機関のローリングモーメントの打消を行なえ
る運転域を拡大出来る。

【０００９】

【実施例】図１には本発明による内燃機関のローリング
モーメント消去装置を直列４気筒エンジン（以後単にエ
ンジンと記す）１０に装着した概略図が示されている。
このエンジン１０の本体１１は概略的に見るとシリンダ
ブロック３１とその上側のシリンダヘッド３２と、下側
のクランクケース３３及びオイルパン３４とによって構
成されている。図４に示すように、本体１１は中央部長
手方向にクランクシャフト１２を枢支し、各軸受２０は
長手方向に所定間隔を隔てて複数配設され、クランクシ
ャフト１２を本体１１内に枢着する。シリンダブロック
３１の一側端側（図４における左端側）にはクランクシ
ャフト１２と一体にクランクプーリ３５が、他端側には
主フライホイール１３（クラッチ１７の基板を成し、こ
こには一体的に回転するクラッチケース１７１やプレッ
シプレート１７２が取り付けられる）が一体的に結合さ
れる。図４、図５に示すように、クランクシャフト１２
の中間部には複数の気筒（ここでは１番気筒♯１乃至４
番気筒♯４から成る）の各ピストン１８をコンロッド１
９を介して連結しており、クランクシャフト１２と一体
化されている部材が主フライホイール系を成し、ここで
はその慣性モーメントをＩ₁とする。

【００１０】更に、クランクプーリ３５には両面Ｖリブ
ドベルト３６が巻き掛けされ、これはエンジン補機類で
あるパワステポンプ３７、テンショナー３８及び副フラ
イホイール３９を駆動するように構成されている。な
お、クランクプーリ３５は２段に両面Ｖリブドベルト３
６，４０を巻き掛けしており、他方の両面Ｖリブドベル
ト４０は一対のカムプーリ４１，４２及び複数のテンシ
ョナ４３等に掛け渡された構造を成す。他方、図２に示
すように、副フライホイール３９及びその副回転軸４４
はこれを収容するケーシング２７を介してシリンダブロ
ック３１及びクランクケース３３の外壁面にその回転中
心線Ｌ１をクランクシャフト１２と平行状にして取り付
けられる。

【００１１】ケーシング２７は図２に示すように、概略
筒状を成し、副フライホイール３９の収容部２７１及び
遊星ギア列ＰＧを収容する増速手段収容部２７２、両収
容部間の中間壁２７３及びクラッチ取付壁２７４とを備
える。ここでケーシング２７は複数の取付用ブラケット
６０を突出形成しており、このブラケットを介して本体
１１側に容易にボルトオン結合される。副フライホイー
ル収容部２７１には副フライホイール３９が遊嵌され、
同ホイールの両端は副回転軸４４と同心的に配設され、
これらは一対の軸受４５、５０を介し副フライホイール
収容部２７１の側壁及び中間壁２７３に枢着される。な
お、ここでの副フライホイール３９は軸受５０側の延出
部が後述するサンギア４６に一体結合される。しかも副
フライホイール３９はサンギア４６をも貫通する中央孔
５１を有し、同孔に副回転軸４４が遊嵌される。この副
回転軸４４は一端が軸受５６を介し副フライホイール収
容部２７１の側壁に、他端、即ち、ベルト対向側がベル
ト対向側軸受５２を介してクラッチ取付壁２７４に枢着
されている。

【００１２】このベルト対向側軸受５２はその内側の遊
星ギア列ＰＧと外側のクラッチ基板５３の間に配設され
る。この結果、副回転軸４４はその端部に両面Ｖリブド
ベルト３６を巻き掛けする副回転軸プーリ４９と断続さ
れるクラッチ基板５３を片持ち支持し、更に、遊星ギア
列ＰＧの回転板５４を両持ち支持することと成る。この
ため、ベルト対向側軸受５２と回転板５４との間隔を極
小さく出来、軸の撓みを押さえられる。しかも、両面Ｖ
リブドベルト３６側よりの外力は副回転軸プーリ４９を
介し後述のクラッチ軸受５８で受け取られる。このた
め、例えば、副回転軸４４がベルト対向側軸受４８の外
側の部分に遊星ギア列ＰＧや副回転軸プーリ４９を共に
取り付けた片持ち構造（図示せず）の場合にはオーバー
ハング量が大きく、軸長手方向に沿った曲げ方向の撓み
が大きくなり、遊星ギア列ＰＧ内の各要素の噛み合いず
れが生じ、スラスト力が生じていたものを、ここでは完
全に防止出来、噛み合いずれによる耐久性の低下を防止
出来る。

【００１３】次に、副フライホイール収容部２７１は一
対の軸受４５、５０にそれぞれ並設される一対のシール
リング５５，５５によって外部よりシールされる。更
に、副フライホイール３９を貫通する中央孔５１を介し
て増速手段収容部２７２と副フライホイール収容部２７
１の側壁側の両軸受４５，５６の収容空間とが連通して
いる。ここでは、副フライホイール収容部２７１の内部
空間５７をドライ状に保持し、増速手段収容部２７２側
の内部空間及び中央孔５１にオイルを充填した。これに
よって、摺動部の潤滑性を確保すると共に、内部空間５
７の副フライホイール３９がオイルを撹拌することによ
る回転エネルギのロスの発生を防止している。

【００１４】遊星ギア列ＰＧは副回転軸４４の増速手段
収容部２７２との対向位置に回転板５４を介して一体的
に取り付けられるリングギア４８と、副フライホイール
３９に一体的に取り付けられるサンギア４６と、サンギ
ア４６とリングギア４８に共に噛合すると共に中間壁２
７３に枢着される複数の遊星ギア４７とから成る。この
遊星ギア列ＰＧは逆転増速手段の要部を成し、後述のク
ラッチＣＬを介して副回転軸４４に伝導された回転力を
逆転増速して副フライホイール３９に伝える。

【００１５】次に、クラッチＣＬはクラッチ取付壁２７
４に枢支された副回転軸４４に一体結合されているクラ
ッチ基板５３と、クラッチ取付壁２７４のボス部にクラ
ッチ軸受５８を介して外嵌される副回転軸プーリ４９
と、クラッチ取付壁２７４にブラケットを介し装着され
る電磁石５９とを備える。この電磁石５９はコントロー
ラ６１に制御される。図３に示すように、電磁石５９は
回転中心線Ｌ１回りに環状に複数配設され、クラッチ基
板５３と一体回転する皿バネ６２の可動端である環状外
周端に常時対向するように設けられている。なお、副回
転軸プーリ４９はその電磁石５９と皿バネ６２との両対
向部に挾まれた位置に環状に多数のスリット６３を形成
される。このスリットによって、電磁石５９と皿バネ６
２との間の磁束密度の低下を防止している。コントロー
ラ６１は周知のエンジンコントロールユニットであり、
適宜入力されるエンジン回転数Ｎｅ及び休筒指令Ｓ１を
取り込み、図７に示すエンジン特性に沿った制御を行な
うよう機能する。

【００１６】即ち、現回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅ１
（例えば１９００ｒｐｍ）を下回っているか否かの判
断、図示しない休筒機構がオンして休筒モードで運転さ
れているか否かの判断をそれぞれ行なう。現回転数Ｎｅ
が設定回転数Ｎｅ１を下回り、あるいは休筒指令Ｓ１が
出ていない間はオン出力を発してクラッチＣＬを接続
し、副フライホイール系と主フライホイール系を連動さ
せる。逆に、現回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅ１を上回
り、且つ休筒指令Ｓ１が出ている時はオフ出力を発して
クラッチＣＬを遮断し、副フライホイール系を主フライ
ホイール系より遮断し、クランクシャフトと連動する回
転慣性体を主フライホイール系慣性体のみとする。

【００１７】なお、図１のエンジンは図示しない休筒機
構を所定運転域で駆動させるものであり、しかも、全筒
運転時に対して休筒運転（２筒運転）時の起振力は倍増
することより、休筒運転（２筒運転）時のローリングモ
ーメントの消去を主として、設定回転数Ｎｅ１が設定さ
れている。即ち、図７に示すように、このエンジン１０
が休筒運転（２筒運転）時において、主フライホイール
系慣性モーメントＩ₁と副フライホイール系慣性モーメ
ントＩ₂が連動する機関慣性モーメント大のモード（τ
１の実線参照）では、主フライホイール系角速度ω１と
副フライホイール系角速度ω２の比である振動伝達率ω
２／ω１がベルト共振周波数３２Ｈ_Zでピークを示た。
他方、主フライホイール系慣性モーメントＩ₁より副フ
ライホイール系慣性モーメントＩ₂を分断した慣性モー
メント小のモード（τ２の実線参照）でも、振動伝達率
ω２／ω１がベルト共振周波数６３Ｈ_Zでピークを示
た。更に、エンジン回転数Ｎｅが慣性モーメント大での
ベルト共振周波数３２Ｈ_Zに達する前後において（ｄ１
の破線参照）、あるいは慣性モーメント小でのベルト共
振周波数６３Ｈ_Zに達する前後において（ｄ２の実線参
照）、主フライホイール系角速度ω１と副フライホイー
ル系角速度ω２の位相は各々９０度以上ずれ、ローリン
グモーメントの減衰作用効果が急減し、逆に増幅作用が
増えてしまうことが明らかである。

【００１８】この結果、このエンジン１０の設定回転数
Ｎｅ１は１９００ｒｐｍに設定される。これによって、
ベルトの張力と副フライホイール系のマスとによって引
き起こされるベルト共振が所定値以上（たとえば共振周
波数としても良く、１０H_Z手前としても良い）と成り、
且つ位相づれ量が所定値を上回る（たとえば−４５°あ
るいは−９０°のずれ）状態に達した際に遮断状態に切
り換わるように設定される。

【００１９】この回転位置でクラッチ手段を切り、それ
以上の回転域では主フライホイール系慣性モーメントＩ
₁のみを駆動する。この場合、図７に破線τｎで示すよ
うに振動伝達率ω２／ω１が減衰域に入るのを阻止し、
高回転側でも振動伝達率ω２／ω１を所定量確保するよ
うにしている。上述の両面Ｖリブドベルト３６は樹脂性
であり、特にその心線としてアラミド心線が用いられ
る。このアラミド心線の両面Ｖリブドベルト３６は従来
のポリエステル心線と比較し、剛性増大が図られ、後述
の伝達効率の低下を防いでいる。即ち、本装置のよう
に、主フライホイール系より副フライホイール系にエン
ジンのトルク変動伝達を行なう場合、ベルト自身のバネ
定数によるベルト伸縮（捩じり）共振が発生して伝達効
率の低下が考えられる。

【００２０】これに対処すべく、ここでは両面Ｖリブド
ベルト３６の剛性増大化が図られる。更に各プーリの慣
性モーメントの低減を図ることも有効で、プーリのアル
ミ合金化、チタン化、樹脂化を図ることが望ましい。な
お、図６には、４気筒の休筒エンジンにベルト強化対策
を施した場合（アラミド心線を含む両面Ｖリブドベル
ト）の振動低減特性をｍ線で、従来の場合（ポリエステ
ル心線を含む両面Ｖリブドベルト）の振動低減特性をｎ
線で示した。ここでの計測位置はロッカカバー（図１に
符号Ｓとして示した）上で、アイドル時振動のＣ１成分
が紙面前後方向で計測された。なお、ポリエステル心線
を含む両面Ｖリブドベルトの剛性比を１とした場合、ア
ラミド心線を含む両面Ｖリブドベルトの剛性比は５乃至
６に強化され、理論低減量は１０ｄＢが推定されてい
た。

【００２１】次に、ここでの両面Ｖリブドベルト３６は
クランクプーリ３５及び副回転軸プーリ４９の外側にそ
れぞれ巻き掛けされ、両プーリを同方向に回転すべく回
転を伝達しており、これらとクラッチＣＬと遊星ギア列
ＰＧとがここでの逆転増速手段を構成する。なお、クラ
ンクプーリ３５と副回転軸プーリ４９とクラッチＣＬ及
び遊星ギア列ＰＧとの働きでクランクシャフト１２の回
転は逆転増速され、ここでの逆転増速手段としての増速
比ρは３．６に設定されている。特にここでは、クラン
クシャフト１２とクランクプーリ３５とクラッチ１７と
から成る主フライホイール系慣性モーメントＩ₁が（＝
０、０５Ｋｇｍ）とされ、副フライホイール３９の副フ
ライホイール系慣性モーメントＩ₂が（＝０．０１４Ｋ
ｇｍ）とされ、増速比ρが（＝３．６）と設定される。
このため、後述のローリングモーメントの完全消去条件
式である（３）式は下記のように満足されている。

【００２２】 Ｉ₁＝ρ×Ｉ₂＝３．６×０．０１４≒０．０５・・・・・・（３） この時のローリングモーメント消去条件を後述する図１
０の振動低減特性線図上に特性点Ｐ１として示した。こ
の特性点は、残留ローリングモーメント比≒０．１（−
２０ｄＢ）、等価慣性モーメントＩ’≒１．３となり、
回転振動の低減、低速こもり音あるいは動力性能の判断
値を低減できる理想域ａ内にある。図８乃至図９には本
発明の他の実施例としての内燃機関のローリングモーメ
ント消去装置を示した。この内燃機関のローリングモー
メント消去装置は図１のものとほぼ同様のエンジンに装
着され、ここでは、同一部材には同一符号を付し、エン
ジン部分の重複説明を略す。

【００２３】図８のエンジン１０のクランクプーリ３５
の両面Ｖリブドベルト３６はエンジン補機類である副フ
ライホイール系を含むオルタネータ５０、テンショナー
５１を駆動するように構成されている。ここでのクラン
クシャフト１２もクランクプーリ３５と動力伝達用のク
ラッチ１７（図４参照）とで主フライホイール系慣性モ
ーメントＩ₁の主フライホイール系を構成している。他
方、図９に示すように、オルタネータ５０は周知のオル
タネータ構成部５２と同構成部のオルタネータ回転軸５
３に一体結合される副フライホイール５４とで構成され
ている。このうち、オルタネータ構成部５２のケーシン
グ５５は概略球状を成し、本体１１に適宜のブラケット
を介してボルトオン結合され、ケーシング中央の軸受５
６にオルタネータ回転軸５３が枢着されている。なお、
オルタネータ回転軸５３の回転中心線Ｌ２もクランクシ
ャフト１２に平行状態で配設される。

【００２４】このオルタネータ回転軸５３は中央にオル
タネータ構成部５２内のロータ５８を、その一端に遠心
クラッチ６５用の摺接回転体６５１を、他端に副フライ
ホイール５４をそれぞれ取付ており、これらが副フライ
ホイール系慣性モーメントＩ₂の副フライホイールを構
成している。この遠心クラッチ６５は、オルタネータプ
ーリ５７が両面Ｖリブドベルト３６を介しクランクプー
リ３５より受けた逆回転を増速して受けるように構成さ
れる。即ち、クランクプーリ３５は両面Ｖリブドベルト
３６の内側に配設され、オルタネータプーリ５７は両面
Ｖリブドベルト３６の外側に配設される（図８参照）。
このため両面Ｖリブドベルト３６とオルタネータプーリ
５７とクランクプーリ３５とが逆転増速手段を構成し、
ここでの逆転増速手段としての増速比ρは２．５と設定
された。

【００２５】なお、遠心クラッチ６５は上述の摺接回転
体６５１と、オルタネータ回転軸５３にベアリングを介
して枢支される回転基板６５２及びこれと一体のオルタ
ネータプーリ５７と、回転基板６５２に枢支されると共
に摺接回転体６５１にバネ６５３の弾性力によって摺接
される複数の摩擦帯６５４とを備える。ここで、複数の
摩擦帯６５４は低回転域では摺接回転体６５１に接して
オルタネータプーリ５７の回転をそのままオルタネータ
回転軸５３に伝え、エンジン回転数が設定回転数Ｎｅ１
（１９００ｒｐｍ）に達し、オルタネータ回転数が４７
５０ｒｐｍ（ここでの逆転増速手段としての増速比ρは
２．５）を上回ると、この摩擦帯６５４が受ける遠心力
がバネ６５３の弾性力を上回り、摩擦帯６５４は摺接回
転体６５１より離脱し、主フライホイール系とオルタネ
ータ回転軸５３との連動状態がカットされるように切り
換え作動することが出来る。なお、ここでの遠心クラッ
チ６５の具体的構成は本出願人により先に提案されてい
る実開昭６０−１２２０４１号公報内に同様の遠心クラ
ッチとして開示されている。

【００２６】遠心クラッチ６５を用いた場合も、エンジ
ン１０が設定回転数Ｎｅ１（１９００ｒｐｍ）になる
と、このクラッチ６５を切り、それ以上の回転域では主
フライホイール系慣性モーメントＩ₁のみを駆動する。
このため、図７に破線τｎで示すと同様に振動伝達率ω
２／ω１が減衰域に入るのを阻止でき、高回転側でも振
動伝達率ω２／ω１を所定量確保することができる。更
に、ここではクランクシャフト１２側の主フライホイー
ル系慣性モーメントＩ₁が（＝０、０５Ｋｇｍ）とさ
れ、オルタネータプーリ５７側の副フライホイール系慣
性モーメントＩ₂が（＝０．００９Ｋｇｍ）とされ、増
速比ρが（＝２．５）と設定された。この時のローリン
グモーメント消去条件を後述する図１０の振動低減特性
線図に特性点Ｐ２として示した。この特性点は、残留ロ
ーリングモーメント比がαｍ≒０．３１（−１０ｄＢ）
となり、等価慣性モーメントはＩ’≒１．１となり、回
転振動の低減、低速こもり音あるいは動力性能の判断値
を十分低減可能な特性を保持できる。

【００２７】ここで、内燃機関のローリングモーメント
消去装置の基本原理を図１０及び図１１を用いて説明す
る。なお、ここで図１中の構成部材と同様の部材には同
一符号を付し、その重複説明を略す。通常のエンジン
（ローリングモーメント消去装置を備えたエンジン１０
も同様）では運転時において、各気筒毎に所定クランク
角毎に爆発行程が成され、その時のクランクシャフト１
２は同クランクシャフト回りの爆発モーメントＰ（時計
方向）に応じた回転運動を行なう。他方、本体１１は爆
発反力に応じたクランクシャフト回りの爆発反力モーメ
ント−Ｐ（反時計方向）を受け、この爆発反力モーメン
ト−Ｐが従来の残留ローリングモーメントとしてエンジ
ン１０の回転振動となり、これが車体側に伝わり、騒音
要因となっていた。ここでのローリングモーメント消去
装置は、エンジンの残留ローリングモーメントを低減さ
せるべく、主フライホイール系慣性モーメントＩ₁に主
ギア１５と副ギア１６とから成る逆転増速手段を介して
副フライホイール系慣性モーメントＩ₂を連結した構成
を採っている。

【００２８】図１に示すように、副フライホイール１４
と一体の副回転軸２１は軸受２２を介して本体１１に枢
着されている。この場合、爆発行程でクランクシャフト
１２は軸受２０のがた分（図１中に軸受２０の隙間相当
の円及びそのがた分ｓ１を模式的に示した）下方に変位
する。これと同時に、クランクシャフト１２に同クラン
クシャフト回りの爆発モーメントＰ（時計方向）が加わ
り、これに伴って、主フライホイール系の主ギア１５の
噛み合い歯面がＰ（＝ｒ１×ｎ２）のモーメント（反時
計方向）を副ギア１６に伝え、副フライホイール系の副
ギア１６は噛み合い歯面より押圧力ｎ２を上向きに受け
る。なお、この時主ギア１５と副ギア１６の両歯面では
上向きの押圧力ｎ２とこれと同値の下向きの反作用力ｎ
１が釣合い、クランクシャフト１２はこの反作用力ｎ１
で下方に変位して軸受２０を介し本体に下向きの押圧力
Ｎ１（下向きの反作用力ｎ１と同値）を与えることにな
る。

【００２９】次に、押圧力ｎ２を上向きに受けた副ギア
１６側の副回転軸２１は軸受２２のがた分（図１中に軸
受２２の隙間相当の円及びそのがた分ｓ２を模式的に示
した）だけ上方に変位すると同時に、本体１１に上向き
の押圧力Ｎ２（副ギア１４の噛み合い歯面が受けた押圧
力ｎ２と同値）を加える。この結果、クランクシャフト
１２と軸受２２間の間隔をＬｒとすると、本体１１には
クランクシャフト１２回りのモーメントＭ（＝Ｌｒ×Ｎ
２）（時計方向）が働く。このモーメントＭはクランク
シャフト回りの爆発反力モーメント−Ｐ（反時計方向）
を打ち消すように働き、両値が一致する時、残留ローリ
ングモーメントを完全消去出来るものと見做せる。

【００３０】そこで、このような図１の内燃機関のロー
リングモーメント消去装置の原理に基づく運動方程式を
後述の（１），（２），（３）式として導き、更に、ロ
ーリングモーメント消去性能特性線図（図１０参照）を
作成した。即ち、ここで、Ｉを本体１１の慣性モーメン
ト、Ｉ₁を主フライホイール系慣性モーメント、Ｉ₂を副
フライホイール系慣性モーメント、φを本体１１の回転
角、φ１を主フライホイール系の回転角、φ２を副フラ
イホイール系回転角、Ｎを軸受２０，２２とクランクシ
ャフト１２及び副回転軸２１でのあるいは両歯面間での
作用反作用力、Ｐを燃焼や往復慣性質量により本体１１
が受けるトルク（爆発力及び爆発反力の各モーメントに
相当する）とする。なお、φの微分値をΔφ、Δφの微
分値をｄΔφ／ｄｔと記す。

【００３１】本体１１の運動方程式 Ｉ×ｄΔφ／ｄｔ＝Ｎ×（ｒ１＋ｒ２）−Ｐ・・・・・（ａ） 主フライホイールの運動方程式 Ｉ₁×（ｄΔφ₁／ｄｔ）＝−Ｎ×ｒ１＋Ｐ・・・・・・（ｂ） 副フライホイールの運動方程式 Ｉ₂×（ｄΔφ₂／ｄｔ）＝−Ｎ×ｒ２・・・・・・・・（ｃ） ギア拘束条件 （φ₂−φ）／（φ₁−φ）＝−ｒ１／ｒ２・・・・・・（ｄ） 但し、φ₂≫φ、φ₁≫φの場合は｛φ₂／φ₁≒−ｒ１／
ｒ２・・・（ｄ）’｝を採用する。

【００３２】（ｄ）’の微分処理を２回すると（ｄΔφ
₂／ｄｔ）＝−（ｒ１／ｒ２）×（ｄΔφ₁／ｄｔ）とな
り、これを（ｃ）に代入しすると、 Ｉ₂×（−（ｒ１／ｒ２）×（ｄΔφ₁／ｄｔ））＝−Ｎ×ｒ２ ∴Ｎ＝（ｒ１／ｒ２²）×Ｉ₂×（ｄΔφ₁／ｄｔ）・・・・（ｅ） （ｅ）式を（ｂ）式に代入しＮを削除する。

【００３３】 Ｉ₁×（ｄΔφ₁／ｄｔ）＝−（ｒ１／ｒ２²）×Ｉ₂×（ｄΔφ₁／ｄｔ） ×ｒ１＋Ｐ ∴ ｛Ｉ₁＋（ｒ１／ｒ２）²×Ｉ₂｝×（ｄΔφ₁／ｄｔ）＝Ｐ・・・・（ｆ） ここでローリングモーメント消去装置無しの場合の主フ
ライホイール系の運動方程式（Ｉ₁×（ｄΔφ₁／ｄｔ）
＝Ｐ）と（ｆ）式を比較すると、図１の構成を採った場
合、その主フライホイール系の運動はみかけ上慣性モー
メントが｛Ｉ₁＋（ｒ１／ｒ２）²×Ｉ₂｝と成っている
ことがわかる。そこで、ここでは以後、等価慣性モーメ
ントＩ’（＝Ｉ₁＋（ｒ１／ｒ２）²×Ｉ₂）、増速比ρ
（＝ｒ１／ｒ２）と呼ぶ。

【００３４】ここで、（ｆ）式を（ｅ）式に代入する
と、 Ｎ＝（ｒ１／ｒ２）×Ｉ₂×（ρ／（Ｉ₁＋ρ²×Ｉ₂）） ＝ｒ１×Ｉ₂×Ｐ／（ｒ２²×Ｉ’）・・・・・・・（ｇ） （ｇ）式を（ａ）式に代入、 Ｉ×ｄΔφ／ｄｔ＝ｒ１×Ｉ₂×Ｐ／（ｒ２²×Ｉ’）×（ｒ１＋ｒ２）−Ｐ ＝Ｐ／（ｒ２²×Ｉ’）｛ｒ１×Ｉ₂×（ｒ１＋ｒ２）−（ｒ２²×Ｉ’）｝ ＝Ｐ／（ｒ２²×Ｉ’）｛ｒ１×Ｉ₂×（ｒ１＋ｒ２）−（ｒ２²×（Ｉ₁＋ （ｒ１／ｒ２）²×Ｉ₂）｝ ＝Ｐ／Ｉ’×｛（ｒ１＋ｒ２）×Ｉ₂−Ｉ₁｝ ＝−（Ｉ₁−ρ×Ｉ₂）／Ｉ’×Ｐ・・・・・・（ｈ） この式とローリングモーメント消去装置無しの場合の本
体１１の運動方程式（Ｉ×ｄΔφ／ｄｔ＝−Ｐ）とを比
較すると、ローリングモーメント消去装置を付けること
によって外力は（Ｉ₁−ρ×Ｉ₂）／Ｉ’倍に成っている
ことが明らかである。

【００３５】即ち、エンジンの本体１１が受ける残留ロ
ーリングモーメント比（回転振動量）は、 αｍ＝（Ｉ₁−ρ×Ｉ₂）／（Ｉ₁＋ρ²×Ｉ₂｝・・・・・・（１） として表され、更に、本体１１が受ける低速こもり音あ
るいは動力性能の判断値である等価慣性モーメントは、 Ｉ’＝Ｉ₁＋ρ²×Ｉ₂・・・・（２） として表される。更に、残留ローリングモーメント比α
ｍをゼロとするのは、即ち、完全バランスの条件は
（ｈ）式がゼロの場合、即ち、下記の（３）式を満たす
ことと成る。

【００３６】Ｉ₁＝ρ×Ｉ₂・・・・・・・（３） このような（１）式乃至（３）式に基づくトルクバラン
サー性能特性線図の一例を図１０に示し、同トルクバラ
ンサー性能特性線図上に、図１１の内燃機関のトルクバ
ランサーの特性点をＰ０として示した。この特性点Ｐ０
が達成されたのは、主フライホイール系慣性体である主
フライホイール１３等をアルミ合金化し、その慣性モー
メントＩ₁を（＝０．０４Ｋｇｍ）とし、副フライホイ
ール系慣性モーメントＩ₂を（＝０．０１６Ｋｇｍ）と
し、増速比ρ（＝２．５）と設定したことによる。これ
によって残留ローリングモーメント比αｍがほぼゼロの
完全消去を達成出来、等価慣性モーメントＩ’も１．４
近傍で比較的小さく、低速こもり音や動力性能の低下を
押さえることが出来、ほぼトルクバランサー振動特性を
理想域ａに保持出来る。なお図１０中符号ｂは動力性能
悪化域を示し、符号ｃは振動低減効果小域を示す。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明は、主フライホ
イール系が内燃機関本体に与えたローリングモーメント
を副フライホイール系の逆向きのローリングモーメント
によって打ち消し、しかも、ベルトと副フライホイール
系との間のクラッチ手段が、ベルト共振が所定値以上と
成り且つ位相づれ量が所定値を上回る状態に達した際に
遮断状態に切り換わって、機関のローリングモーメント
の打消を行なえる運転域を拡大出来るようにしたので、
エンジンのほぼ全運転域でローリングモーメントの消去
を達成でき、エンジン騒音の低減を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関のローリングモーメント消去
装置の概略全体構成図である。

【図２】図１のローリングモーメント消去装置で用いる
トルクバランサーの側断面図である。

【図３】図２のトルクバランサーのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図４】図１のローリングモーメント消去装置を装着し
たエンジンの概略側面図である。

【図５】図１のローリングモーメント消去装置を装着し
たエンジンのクランクシャフトの機能説明概略斜視図で
ある。

【図６】図１のローリングモーメント消去装置を装着し
たエンジンの振動低減量特性線図である。

【図７】図１のローリングモーメント消去装置を装着し
たエンジンの休筒時の振動伝達率及び位相の特性線図で
ある。

【図８】本発明の他の実施例としての内燃機関のローリ
ングモーメント消去装置の概略全体構成図である。

【図９】図８のローリングモーメント消去装置で用いる
トルクバランサーの側断面図である。

【図１０】本発明のローリングモーメント消去装置の振
動低減特性線図である。

【図１１】本発明のローリングモーメント消去装置の基
本原理説明用の装置の概略全体構成図である。

【図１２】ローリングモーメント消去装置のトルク変動
特性の説明線図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １１ 本体 １２ クランクシャフト １３ 主フライホイール １４ 副フライホイール ２１ 副回転軸 ２２ 軸受 ３５ クランクプーリ ３６ 両面Ｖリブドベルト ＰＧ 遊星ギア列 Ｉ₁ 主フライホイール系慣性モーメント Ｉ₂ 副フライホイール系慣性モーメント ρ 増速比 ＣＬ クラッチ Ｎｅ１ 設定回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランクシャフトと一体化され
   て回転する主フライホイール系を備え、上記クランクシ
   ャフトと平行な回転中心線回りに回転する副フライホイ
   ール系を上記内燃機関の本体に装着し、上記主フライホ
   イール系よりの回転を副フライホイール系にベルト伝導
   手段によって逆回転を与えるように成した内燃機関のロ
   ーリングモーメント消去装置において、上記ベルト伝導
   手段のベルトと副フライホイール系との間で伝導される
   回転を断続可能なクラッチ手段を装着し、同クラッチ手
   段は上記ベルトの張力と副フライホイール系のマスとに
   よって引き起こされるベルト共振が所定値以上と成り且
   つ位相づれ量が所定値を上回る状態に達した際に遮断状
   態に切り換わることを特徴とする内燃機関のローリング
   モーメント消去装置。