JPS5973644A - 熱ガス機関のバランサ装置 - Google Patents

熱ガス機関のバランサ装置

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JPS5973644A
JPS5973644A JP18193882A JP18193882A JPS5973644A JP S5973644 A JPS5973644 A JP S5973644A JP 18193882 A JP18193882 A JP 18193882A JP 18193882 A JP18193882 A JP 18193882A JP S5973644 A JPS5973644 A JP S5973644A
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JP
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piston
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crank
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Yuji Takei
武井 裕治
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts

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  • Transmission Devices (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

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】 本発明は単一シリンダーを有する熱ガス機関のバランサ
装置に関するものである。
既に知られているように往復、回転運動機関が振動を生
ずる最も大きな要因はピストンやピストン連結板や連接
棒などの全往復質量による慣性力と連接棒大端部やクラ
ンクピンやクランクアーム(クランク車)などの全回転
質量による慣性力である。これらの慣性力が特に単一シ
リンダー機関の場合では外部振動となって現われ、種々
の不都合を発生させる事は周知のとおりである。
そこで一般的には上記のような慣性力とつり合わせるよ
うにクランク軸やフライホイールにクランクピンと18
0度の位置につり合いおもりを取付けて不つり合い力を
取シ除くようにしているが、つり合いおもりによって垂
直方向の一次慣性力をかなシ打ち消せても、水平方向の
一次慣性力は依然残存することになる。勿論つり合いお
もりを取付けない場合には水平方向の一次慣性力の影響
は小さいが垂直方向の一次慣性力の影響が大きくなる。
このため、つり合いおもりを算出する際にはつり合い率
K(0<K≦1)を最適な値に選定しているが、いまだ
満足のいくものではなかった。
それ故、本発明はクランク軸もしくはフライホイールに
つり合いおもりを取付けた熱ガス機関にさらにバランス
ウェイトを有する揺動部材を付加し、このことによシ新
たに生ずる水平方向の慣性力を大幅に打ち消すようにし
たものである。
本発明によれば構造簡単にして所要スペース小なる安価
なバランサ装置が得られ、しかもこのパランサ装置によ
り熱ガス機関の高速回転化が図れるものである。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
まず構造を示す第1図および第2図を参照して説明する
と、10はシリンダーであシ、内部にディスプレーサ−
ピストン9とパワーピストン8を往復動自在に配置して
いる。他方アームサポート16にはディスプレーサ−ピ
ストンアーム41とパワーピストンアーム42の一端が
それぞれ回動自在に支持されていて、またそれぞれのア
ーム41.42の他端には連接棒31.32とピストン
連結板51.52が回動自在に支持されている。
シリンダー10の低温空間11と高温空間12には再生
器14が連通され、さらに低温空間11と再生器14の
間の連通部分は冷却器15となっていて、高温空間12
と再生器14の間の連通部分は加熱器13となっている
。
さて冷却器15と加熱器16の間に温度差を生じさせる
と作動ガスが、高温空間12→加熱器16→再生器14
→冷却器15→低温空間11→冷却器15→再生器14
→加熱器13→高温空間12というように往復動し、こ
れにより高温空間12や低温空間11の作動ガスはその
温度と圧力が周期的に変化し、ディスプレーサ−ピスト
ン9とパワーピストン8を往復運動させる。
このため、ディスプレーサ−ピストン9とパワーピスト
ン8の動力はそれぞれ連結板51 、52、アーム41
.42および連接棒31,32の大端部を通じてクラン
ク機構6に伝達される。またクランク機構6はクランク
アームもしくはクランク車191,192とクランクピ
ン21,22とクランク軸1を備えたものであって、デ
ィスプレーサ−ピストン側のクランクピン21とパワー
ピストン側のクランクピン22とは位相差aをもってク
ランクアームもしくはクランク車191,192に取付
けられている。このことからディスプレーサ−ピストン
9とパワーピストン8とは前記位相差αをもって往復動
する。またクランク軸1には第6図に示すようにフライ
ホイール18が固定され、該フライホイール18にはつ
シ合いおもり17が取付けられている。勿論つり合いお
もり17はクランク軸1に取付けてもよい。
さらにディスプレーサ−ピストンアーム41の上方には
第1の揺動部材711が固定されるが、その第1のバラ
ンスウェイト71の中心はディスプレーサ−ピストン9
側のクランクピン21が左右(M、N点)に位置した時
、シリンダー中心線(L)と平行でかつディスプレーサ
−ピストンアーム41の支軸中心(R)を通るところの
線(S)の上に位置するようになっている。
このことから第1のバランスウェイト71はアーム41
の支軸を支点としてクランク軸1を直角に切る鉛直面内
を線(S)を中心として左右にψ1づつ振れることにな
る。
なおこの時にはクランク軸1の中心を通る中心mcL>
と、ディスプレーサ−ピストン9側のクランクピン21
とクランク軸1の中心を結ぶ線とのなす角度を01とす
ると01は270度または90度となる。
他方パワーピストンアーム42の下方には第2の揺動部
材721が固定されるが、その第2のバランスウェイト
72の中心はパワーピストン8側のクランクピン22が
左右(M、N点)に位置した時、シリンダー中心線(L
)と平行でかつパワーピストンアーム42の支軸中心(
P)を通るところの線(S)の上に位置するようになっ
ている。
このことから第2のバランスウェイト72はアーム42
の支軸を支点としてクランク軸1を直角に切る鉛直面内
を線(S)を中心として左右にψ2づつ振れることにな
る。
なおこの時にはクランク軸1の中心を通る中心線(L)
、!:、パワーピストン8側のクランクピン22とクラ
ンク軸1の中心を結ぶ線とのなす角度を02とすると0
2は270度または90度となる。
なお第1図、第2図においての角度θ2はクランクピン
22が中心線(L)から左方に移動して形成されるもの
であるため−θ2として示される。またそれぞれのアー
ム41.42と連接棒31.32とクランクアームもし
くはクランク車191゜192とは同様のものであるた
め振れ角ψ1とψ2は同じになり、位相角aはa=θ1
−β2で表わせる。
さて次にフライホイール18に取付けたつり合いおもり
17の取付位置について第6図を参照して説明するが、
クランク機構6を含むディスプレーサ−ピストン部分の
全往復質量と全回転質量を取り除くためにはディスプレ
ーサ−ピストン9側のクランクピン21と180度の位
置につシ合いおもり(A)(仮想おもり)を必要とし、
クランク機構6を含むパワーピストン部分の全往復質量
と全回転質量を取シ除くためにはパワーピストン8側の
クランクピン22と180度の位置につり合いおもり(
B)(仮想おもり)を必要とする。
よってつシ合いおもシ17の重量は前記2つのおもりの
合成力、即ち R,= A2+ B’+2ABCoS(β1−島)に比
例する。マタつシ合いおもり17の取付角度 、−t8□−1四眞Iづ二配となる。
13cosβ、 (−Acosβ) ここでβ1は前記した中心線(L )と、仮想つシ合い
おもり(B)とクランク軸1を結ぶ線とのなす角度であ
り、β2は該中心線(L)と、仮想つり合いおもり(A
)とクランク軸1を結ぶ線とのなす角度である。
以上のような構成からなる実施例の作用について第4図
を参照して説明する。
まずディスプレーサ−ピストン9とパワーピストン8が
往復動するとクランク軸1とフライホイール18は回転
運動をする。この結果、フライホイール18に取付けた
つり合いおもり17によって遠心方向の慣性力pcが生
ずる。またこの慣性力FCは垂直方向成分Fcxと水平
方向成分pcyに分解でき、この垂直方向成分Fcxは
機関の慣性力FTを相殺する。他方つり合いおもり17
の水平方向の慣性力Fcyは従来ではつり合い率によっ
て最適値になるようにしているが、実施例では第1およ
び第2 (7)揺動部材711.721のバランスウニ
49− )71.72をアーム41.42に付設し、積極的に相
殺している。
即ち第1および第2の揺動部材711,721のバラン
スウェイト71.72によって遠心方向の慣性力Fa、
Fbを生じさせ、これらの慣性力Fa。
凡の水平方向成分Fay 、 Fbyによシつり合いお
もシ17の水平方向の慣性力FCyを十分に相殺してい
る。例えば第4図においての慣性力FCyは第1および
第2のバランスウェイト71.72による水平方向の慣
性力Fbyとpayの差し引き分相殺される。ところで
第1および第2のバランスウェイト71.72による垂
直方向の慣性力FaX+ Fbxは互いに逆向きとなっ
ているだめほとんど外部振動となっては表われない。
またつり合いおもり17の水平方向の慣性力pcyが最
大になる時、即ちつシ合いおもり17が左右に最も寄る
時には、第5図と第6図に示すように第1および第2の
バランスウェイ)71,72による水平方向の慣性力F
ayとFb、がそれぞれ同方向になるため、有効に前記
慣性力Fcyを相殺し得る。
以上述べてきたように本発明によればフライホイールも
しくはクランク軸につり合いおもりを取付けることによ
り生ずる水平方向の振動を揺動部材により極力抑えるこ
とができ、しかも揺動部材は構造的に簡単なものである
ためコストもそれほどかからないことから熱ガス機関に
採用して犬なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例におけるディスプレーサ−ピス
トン部分を示す断面図、第2図は同様の実施例における
パワーピストン部分を示す断面図、第3図は同様の実施
例におけるフライホイール部分を示す側面図、第4図は
本発明実施例の機関に働く力を示す作用説明図、第5図
は第4図同様の作用説明図であり、つり合いおもりが左
方に寄シ水平方向の慣性力が最も大きくなった時の揺動
部材に働く力を示している。第6図は第4図同様の作用
説明図であり、つり合いおもりが右方に寄り水平方向の
慣性力が最も大きくなった時の揺動部11− 材に働く力を示している。 1・・・クランク軸 21・・・ディスプレーサ−ピストン側のクランクピン
22・・・パワーピストン側のクランクピン61・・・
連接棒  32・・・連接棒41・・・ディスプレーサ
−ピストンアーム42・・・パワーピストンアーム  
51・・・連結板52・・・連結板  6・・・クラン
ク機構71・・・第1のバランスウェイト 72・・・第2のバランスウェイト 711・・・第1の揺動部材  721川第2の揺動部
材8・・・パワーピストン  9・・・ディスプレーサ
−ピストン10・・・シリンダー  11・・・低温空
間12・・・高温空間  16・・・加熱器14・・・
再生器  15・・・冷却器16・・・アームサポート
  17・・・つり合いおもり18・・・フライホイー
ル 191・・・クランクアームもしくはクランク車192
・・・クランクアームもしくはクランク車91図 第2図 第 3 図 L s 4 別 り 竿 ら 図 275− 箇 fl  図 手続補正書(方式) 昭和58年6月19日 1、事件の表示 昭和57年特許願第181938号 2、発明の名称 3゜補正をする者 事件との関係  特許出願人 電話(0270) 24−1211 4、補正指令の日付 276−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単一シリンダー内にディスプレーサ−ピストンとパワー
    ピストンを往復動自在に配置する一方、ディスプレーサ
    −ピストンアームとパワーピストンアームの一端をそれ
    ぞれ回動自在に支持し、かつ該それぞれのアームの他端
    を連接棒とピストン連結板に回動自在に支持し、これに
    よりディスプレーサ−ピストンとパワーピストンの動力
    をそれぞれ連結板、アームおよび連接棒を通じてクラン
    ク機構およびフライホイールに伝達するようにしだ熱ガ
    ス機関において、該クランク機構に対し該連接棒を連結
    するだめのクランクピンを位相差をもって取付け、さら
    にクランク機構を含むディスプレーサ−ピストン部分お
    よびパワーピストン部分のそれぞれの全往復質量と全回
    転質量に基づく2合成力がその遠心力となるようにクラ
    ンク軸もしくはフライホイールにつり合いおもりを取付
    け、前記ディスプレーサ−ピストン側のクランクピンが
    左右(M、N点)に位置した時、第1のバランスウェイ
    トの中心がシリンダー中心acL>と平行でかつディス
    プレーサ−ピストン側アームの支軸中心(P)を通ると
    ころの線(S)上に位置するようにディスプレーサ−ピ
    ストンアームの上方に第1の揺動部材を固定し、他方パ
    ワーピストン側のクランクピンが左右(M、N点)に位
    置した時、第2のバランスウェイトの中心がシリンダー
    中心m(L)と平行でかつパワーピストン側アームの支
    軸中心(P)を通るところの線(S)上に位置するよう
    にパワーピストンアームの下方に第2の揺動部材を固定
    したことを特徴とする熱ガス機関のバランサ装置。
JP18193882A 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関のバランサ装置 Granted JPS5973644A (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS5973644A true JPS5973644A (ja) 1984-04-25
JPH02583B2 JPH02583B2 (ja) 1990-01-08

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ID=16109516

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4688528A (en) * 1985-12-23 1987-08-25 Ford Motor Company Reciprocating balance weight mechanism for a piston type internal combustion engine
JP2011001874A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Isuzu Motors Ltd フリーピストン型スターリングエンジン
US8408535B2 (en) 2009-08-07 2013-04-02 Ricoh Company, Ltd. Attachment assist device and image forming apparatus employing the attachment assist device
CN104727975A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 北京交通大学 太阳能球管式斯特林热机

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JPH02583B2 (ja) 1990-01-08

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