JPH0717870Y2 - 内燃機関の騒音低減構造 - Google Patents

内燃機関の騒音低減構造

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JPH0717870Y2
JPH0717870Y2 JP1988159354U JP15935488U JPH0717870Y2 JP H0717870 Y2 JPH0717870 Y2 JP H0717870Y2 JP 1988159354 U JP1988159354 U JP 1988159354U JP 15935488 U JP15935488 U JP 15935488U JP H0717870 Y2 JPH0717870 Y2 JP H0717870Y2
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flywheel
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の騒音低減構造に関し、詳しくは機関
のクランクシャフト周りに発生する騒音を低減する構造
に関する。
〔従来の技術〕
クランクシャフト、とりわけそのジャーナル部の振動を
抑制して機関運転中に発生するクランクシャフト周りの
騒音を低減するために、クランクシャフトの両端に位置
するジャーナル部を支えるシリンダブロック軸受部分に
対向して設けられるクランクキャップを、補強用のビー
ムで連結し、このビームに連結されたクランクキャップ
から成る軸受部にラジアルベアリング、スラストベアリ
ングを装着したクランクシャフト防振構造が提案されて
いる(実開昭62-69618号公報)。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで一般にクランクシャフトはその両端部にクラン
クプーリやフライホイールを装着するために、この両端
部では所謂、片持ちばりの状態となり、クランクプー
リ、フライホイールに近接する各気筒の燃焼に伴ってこ
の両端部から曲げ振動による騒音が生じることになる。
従って上述した従来構造のようにクランクシャフト両端
部の支持構造の剛性を高めても、クランクプーリ側のク
ランクシャフト部分とフライホイール側のクランクシャ
フト部分は、クランクプーリ、フライホイール夫々の慣
性質量が異なるために異なる周波数を以て振動すること
となり、この異種の振動形態により異なる周波数の振動
が交互に生じる。一般に断続的な、あるいは強弱のつい
た(音圧変動のある)音は、騒音レベルが低くても聴感
上荒々しく、あるいは騒々しく感じるのに対し、連続音
は少々騒音レベルが高くともなめらかで騒々しく感じに
くいことが知られており、このような異なる周波数の振
動が交互に生じることは聴感上好ましくない。本考案は
以上のような課題に鑑み、騒音の強弱成分をなくした騒
音低減構造を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本考案によれば上記目的を達成するために、クランクシ
ャフトの一端部に取付けられたクランクプーリの質量を
m1とし、クランクプーリに隣接する気筒の爆発・燃焼に
伴って振動するクランクシャフト部分の曲げ剛性係数を
K1とし、クランクシャフトの他端部に取付けられたフラ
イホイールの質量をm2とし、フライホイールに隣接する
気筒の爆発・燃焼に伴って振動するクランクシャフト部
分の曲げ剛性係数をK2としたときにK1/m1≒K2/m2の関
係を満足するように各質量m1,m2および各曲げ剛性係数
K1,K2を定めた多気筒内燃機関において、フライホイー
ルおよびクランクプーリをフライホイールの質量m2がク
ランクプーリの質量m1よりも大きくなるように形成し、
フライホイールに隣接する気筒に属するクランクシャフ
ト部分のピンジャーナル又はクランクアームの寸法をク
ランクプーリに隣接する気筒に属するクランクシャフト
部分のピンジャーナル又はクランクアームの寸法と異な
らせてK1/m1≒K2/m2の関係を満足するようにフライホ
イールに隣接する気筒の爆発・燃焼に伴なって振動する
クランクシャフト部分の曲げ剛性係数K2をクランクプー
リに隣接する気筒の爆発・燃焼に伴なって振動するクラ
ンクシャフト部分の曲げ剛性係数K1よりも大きくした内
燃機関の騒音低減構造が提供される。
〔作用〕
クランクプーリとフライホイールとの質量差により、夫
々に近接する気筒の爆発・燃焼に伴うクランクシャフト
部分の固有振動数には差が生じ、結果として周波数域が
異なっていたのに対し(第4図参照)、本考案はフライ
ホイールの質量m2がクランクプーリの質量m2よりも大き
い場合においてフライホイールに隣接する気筒の爆発・
燃焼に伴ない振動するクランクシャフト部分の曲げ剛性
係数K2をクランクプーリに隣接する気筒の爆発・燃焼に
伴ない振動するクランクシャフト部分の曲げ剛性係数K1
よりも大きくしてK1/m1≒K2/m2とすることにより固有
振動数をほぼ等しくし、その結果生じる各周波数域のレ
ベルを均等にして騒音の強弱(音圧変動)を抑える。
〔実施例〕
本考案の実施例を説明するに先立ち、図を参照してクラ
ンクプーリ及びフライホイール側気筒の各振動について
説明する。
第1図はエンジンのクランクシャフトの一端部における
振動モードを示す図であって、図中実線は気筒燃焼によ
る爆発荷重Pを受けない時のクランクシャフト状態を示
し、一点鎖線は荷重Pを受けた際の変形状態を示す。図
において、1はクランクシャフト,2a,2bはクランクシャ
フト1のメインジャーナル部、3は同アーム部、4は図
示しないコンロッドに連結される同ピンジャーナル部、
5はクランクシャフト1端部に固着されるクランクプー
リ、6a,6bはメインジャーナル部2a,2bを夫々支持するシ
リンダブロック軸受部、7は該軸受部6a,6bに対向して
装着され、同様にメインジャーナル部2a,2bを支持する
クランクキャップである。
図示するメインジャーナル部2aよりクランクプーリ側の
クランクシャフト部分は、ピンジャーナル部4より上方
に位置する対応気筒が燃焼した時、その爆発荷重Pを受
け、図中一点鎖線で示したように変形し、その後振動す
ることになる。即ち、この振動モデルは略図化すると第
2図の示すように2つの支点(シリンダブロック軸受部
6a,6b及びクランクキャップ7)で支えた片持ちばりを
力Pで以て振動させることに相当し、支点となるシリン
ダブロック軸受6a,6b(又はクランクキャップ7)間の
距離をL1、クランクプーリ5に最も近い軸受部6bとクラ
ンクプーリ5との距離をL1′、またクランクプーリ5の
質量をm1、クランクシャフト1の断面係数をI1、ヤング
率をEとすると、荷重Pを受けることによるプーリ5の
変位X1は、はりのたわみ算出式より と表すことができる。即ち、この振動部分の曲げ剛性係
数K1は、 と表され、従って固有振動数f1は となる。
ところで上述した振動系は、クランクシャフト他端部に
おいてフライホイールを固着するクランクシャフト部分
についても同様なことが言える。即ち、仮にフライホイ
ールの質量をm2、シリンダブロック軸受間距離をL2、フ
ライホイールに最も近い軸受部とフライホイールとの距
離をL2′、またこの振動部分の曲げ剛性係数をK2、クラ
ンクシャフトの断面係数をI2、とすると、固有振動数f2
は、 と表されることになる。
ところで一般に偶数気筒のエンジンにおいては、各要素
を略図化すると、例えば直列4気筒エンジンの場合、第
3図のようになる。尚、ここではフライホイールを8で
示す。ここで仮に上記式(3),(4)においてI1=
I2,L1=L2,L1′=L2′とするとプーリ5とフライホイ
ール8の質量m1,m2の差により(m1<m2)、クランクプ
ーリ側気筒#1の振動系の固有振動数f1と、フライホイ
ール側気筒#4の振動系の固有振動数f2とでは差が生
じ、その共振周波数域において、第4図に示すように差
が生まれ、この結果騒音の強弱(音圧変動)が生じるこ
とになる。
従って本考案ではこの騒音の強弱(音圧変動)を抑える
べく、第5図に示すように、クランウプーリ側振動の周
波数とフライホイール側振動の周波数域をほぼ等しくす
るために各振動系の固有振動数f1,f2を等しくするので
ある。
第6図は、直列4気筒エンジンにおいて、現状、即ち
(1)、クランクプーリとフライホイールの質量差があ
ること、(2)軸受間距離L1,L2や距離L1′,L2′には
自由度が少ないこと、(3)クランクシャフトは均等な
同一材料で製造されること(ヤング率Eは一定)、を考
慮した上で、各振動系の固有振動数をほぼ等した実施例
を示すものである。
即ち、本実施例によれば、図示するようにフライホイー
ル8側にピンジャーナル4bの巾w2をクランクプーリ5側
のピンジャーナル4aの巾w1よりも小さくし、かつフライ
ホイール8側のクランクアーム3bの厚さt2をクランクプ
ーリ5側のクランクアーム3aの厚さt1より大きく設計す
ることにより式(4)における断面係数I2の値を式
(3)のI1よりも大きくし、K1/m1≒K2/m2(m1<m2;
K1<K2)を達成して、各振動系における固有振動数f1,
f2をほぼ等しくしている(第5図参照)。尚、この実施
例とは別に、断面係数I2を変化させる手段としては、図
示しないがピンジャーナル4a,4bの径を夫々D4a,D4bと
した場合、D4a<D4bの条件を満たしつつ、各値D4a,D4b
を適宜設定することも考えられる。また上述したような
制約事項を考慮しない場合にはK1/m1≒K2/m2の関係を
満足すべく(3),(4)式における各変数L1,L1′,
L2,L2′を適宜、算出して設計することも可能である。
次に例えばV型5気筒エンジン等の奇数気筒数エンジン
に対しての本考案の実施例を説明する。第7図に示すよ
うに一般にV型エンジンにおいてはエンジン全長を短縮
することを目的するためクランクシャフト10は2つのメ
インジャーナル軸受部16間に2つのピンジャーナル14を
挾む形状となるため、当然の事ながら奇数気筒の場合、
1気筒分余ることになる。従って自然とL1>L2の状態と
なり、そのためフライホイール18、プーリ15間の質量差
による、夫々の振動系における固有振動数の差は、余っ
た上記1気筒側に質量大のフライホイールを装着し、フ
ライホイール側のシリンダブロック軸受間距離L2をクラ
ンクプーリ側の距離L1よりも小さくし、かつ各変数L1,
L1,L2,L2I1,I2等を適宜設定することにより、偶数気
筒の場合に比べてより容易に低減できる。
〔効果〕
以上説明したように、本考案によればフライホイールの
質量がクランクプーリの質量よりも大きい場合において
フライホイールに隣接する気筒に属するクランクシャフ
ト部分のピンジャーナル又はクランクアームの寸法をク
ランクプーリに隣接する気筒に属するクランクシャフト
部分のピンジャーナル又はクランクアームの寸法と異な
らせてK1/m1≒K2/m2の関係を満足するようにフライホ
イールに隣接する気筒の爆発・燃焼に伴なって振動する
クランクシャフト部分の曲げ剛性係数K2をクランクプー
リに隣接する気筒の爆発・燃焼に伴なって振動するクラ
ンクシャフト部分の曲げ剛性係数K1よりも大きくし、そ
れによりプーリ側の振動系の固有振動数と、フライホイ
ール側の振動系の固有振動数を等しくすることにより、
各振動系に対応する気筒の爆発燃焼に伴う振動周波数を
等しくすることができ、従って周波数差による騒音の強
弱(音圧変動)の発生を抑えることができ聴覚上不快感
を生じることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はクランクプーリを備えたクランクシャフト部分
の振動形態を示す外観図; 第2図は第1図における各要素を簡略化した構成図; 第3図は直列4気筒エンジンにおけるクランクシャフト
及び軸受の構成略図;第4図は従来のエンジンにおける
各振動系の周波数域発生を経時的に示すグラフ;第5図
は本考案による各振動系の周波数域を経時的に示すグラ
フ; 第6図は本考案の騒音低減構造を4気筒直列エンジンに
適用した例を示す部分的エンジン断面図;第7図は本考
案をV型5気筒エンジンに適用した場合のクランクシャ
フト及び軸受の配置を示す構成略図。 1,10……クランクシャフト、5,15……クランクプーリ、
8,18……フライホイール。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランクシャフトの一端部に取付けられた
    クランクプーリの質量をm1とし、該クランクプーリに隣
    接する気筒の爆発・燃焼に伴って振動するクランクシャ
    フト部分の曲げ剛性係数をK1とし、クランクシャフトの
    他端部に取付けられたフライホイールの質量をm2とし、
    該フライホイールに隣接する気筒の爆発・燃焼に伴って
    振動するクランクシャフト部分の曲げ剛性係数をK2とし
    たときにK1/m1≒K2/m2の関係を満足するように各質量
    m1,m2および各曲げ剛性係数K1,K2を定めた多気筒内燃
    機関において、フライホイールおよびクランクプーリを
    フライホイールの質量m2がクランクプーリの質量m1より
    も大きくなるように形成し、フライホイールに隣接する
    気筒に属するクランクシャフト部分のピンジャーナル又
    はクランクアームの寸法をクランクプーリに隣接する気
    筒に属するクランクシャフト部分のピンジャーナル又は
    クランクアームの寸法と異ならせてK1/m1≒K2/m2の関
    係を満足するようにフライホイールに隣接する気筒の爆
    発・燃焼に伴なって振動するクランクシャフト部分の曲
    げ剛性係数K2をクランクプーリに隣接する気筒の爆発・
    燃焼に伴なって振動するクランクシャフト部分の曲げ剛
    性係数K1よりも大きくした内燃機関の騒音低減構造。
JP1988159354U 1988-12-09 1988-12-09 内燃機関の騒音低減構造 Expired - Lifetime JPH0717870Y2 (ja)

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