JPS60136641A - 往復動機関のバランサ装置 - Google Patents
往復動機関のバランサ装置Info
- Publication number
- JPS60136641A JPS60136641A JP24189383A JP24189383A JPS60136641A JP S60136641 A JPS60136641 A JP S60136641A JP 24189383 A JP24189383 A JP 24189383A JP 24189383 A JP24189383 A JP 24189383A JP S60136641 A JPS60136641 A JP S60136641A
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- Japan
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- reciprocating
- bearing
- counterweight
- eccentric
- crank
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-
- 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
- F16F15/261—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 where masses move linearly
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Transmission Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はピストンが受ける外力をクランク機構を介して
回転力に変換する形式の往復動機関、例えば往復動内燃
機関などのバランサ装置に関する。
回転力に変換する形式の往復動機関、例えば往復動内燃
機関などのバランサ装置に関する。
この種の往復動機関、特に高速回転する往復動内燃機関
にあっては、ピストンなど往復部質量の慣性力や慣性モ
ーメントによシ撮動が生じるため、この振動を抑える種
々のパランサ装置が使用または提案されている。
にあっては、ピストンなど往復部質量の慣性力や慣性モ
ーメントによシ撮動が生じるため、この振動を抑える種
々のパランサ装置が使用または提案されている。
例えば、バランスウェイトを有するバランスシャフトを
クランク軸と平行に軸支し、これをクランク軸で回転さ
せる方式のものが使用されている。
クランク軸と平行に軸支し、これをクランク軸で回転さ
せる方式のものが使用されている。
しかし、この方式では、クランク軸とバランスシャフト
との間にモーメントが発生し、充分にバランスさせるこ
とができず、したがって振動を充分に抑えることができ
ないという欠点がある。
との間にモーメントが発生し、充分にバランスさせるこ
とができず、したがって振動を充分に抑えることができ
ないという欠点がある。
上記方式のモーメントを解消する手段として、例えば実
公昭５２−３２８０２号に記載されているごとく、クラ
ンク軸を挾んで一対のバランスシャフトを設ける方式の
ものが提案されている。この場合、両バランスシャフト
は歯車機構を介してクランク軸と同一速度でかつ反対方
向に回転され、各バランスシャフトにはクランク軸から
の距離に反比例したウェイトを分担させるよう構成され
る。
公昭５２−３２８０２号に記載されているごとく、クラ
ンク軸を挾んで一対のバランスシャフトを設ける方式の
ものが提案されている。この場合、両バランスシャフト
は歯車機構を介してクランク軸と同一速度でかつ反対方
向に回転され、各バランスシャフトにはクランク軸から
の距離に反比例したウェイトを分担させるよう構成され
る。
しかし、このようなパランサ装置では、クランクウェブ
の両側にバランスシャフトを配置することになるので、
構造が複雑になり、容積および重量もかなυ増加すると
いう欠点がある。
の両側にバランスシャフトを配置することになるので、
構造が複雑になり、容積および重量もかなυ増加すると
いう欠点がある。
また、米国特許第３，４５７，８０４号には、クランク
軸に設けた偏心ジャーナルにアーム付きのカウンタウェ
イトを吊手するとともに、該カウンタウェイトをクラン
クケース側壁に軸支したリンクの先端で支承する構造の
パランサ装置が記載されている。
軸に設けた偏心ジャーナルにアーム付きのカウンタウェ
イトを吊手するとともに、該カウンタウェイトをクラン
クケース側壁に軸支したリンクの先端で支承する構造の
パランサ装置が記載されている。
しかし、このような構造では、カウンタウェイトはシリ
ンダ軸線方向と直交する方向に移動しながら上下動する
ことになり、ピストンなどの往復部の慣性力を超える力
がカウンタウェイトに発生し、このアンバランス力のた
め振動を充分に減少できないという欠点がある。
ンダ軸線方向と直交する方向に移動しながら上下動する
ことになり、ピストンなどの往復部の慣性力を超える力
がカウンタウェイトに発生し、このアンバランス力のた
め振動を充分に減少できないという欠点がある。
本発明の目的は、以上説明した従来技術の欠点を解消し
、コンノ４クトな構造で往復部の不釣合い力をなくしう
る往復動機関のパランサ装置を提供することである。
、コンノ４クトな構造で往復部の不釣合い力をなくしう
る往復動機関のパランサ装置を提供することである。
本発明の特徴は、小端軸受部に対応する往復部軸受を大
端軸受部に対応する回転部軸受のまわυに設け、該往ゆ
部軸受でバランスウェイトを支承することにより上記目
的を達成することである。
端軸受部に対応する回転部軸受のまわυに設け、該往ゆ
部軸受でバランスウェイトを支承することにより上記目
的を達成することである。
すなわち、本発明によれば、ピストンが受ける外力をク
ランク機構を介して回転力に変換する形式の往彷動機関
のパランサ装置において、クランク軸にこれと偏心した
回転部軸受を設けるとともに該回転部軸受のまわりにこ
れと偏心した往復部軸受を設け、カウンタウェイトを該
往復部軸受で支持シ、該カウンタウェイトの往徊動を前
記ピストンの往復動と反対向きに設定することを特徴と
する往復動機関のパランサ装置が提供される。
ランク機構を介して回転力に変換する形式の往彷動機関
のパランサ装置において、クランク軸にこれと偏心した
回転部軸受を設けるとともに該回転部軸受のまわりにこ
れと偏心した往復部軸受を設け、カウンタウェイトを該
往復部軸受で支持シ、該カウンタウェイトの往徊動を前
記ピストンの往復動と反対向きに設定することを特徴と
する往復動機関のパランサ装置が提供される。
第１図および第２図は本発明を内燃機関に適用する場合
の実施例を示す図であり、以下これらの図面を参照して
本発明を具体的に説明する。
の実施例を示す図であり、以下これらの図面を参照して
本発明を具体的に説明する。
第１図において、シリンダ１内に嵌合されたピストン２
はピストンピン３によシ運接棒４の小端に連結され、該
連接棒の大端はクランク軸５のクランクビン６に連結さ
れている。該クランクビン６は一対のクランクウェブ（
クランクアーム）７゜７とともにクランク軸５と一体化
されている。なお一点鎖線Ｏはクランク軸５０軸心すな
わちクランクセンターを示し、該クランク軸は主軸受８
および軸受部９によシフランクケース１０内に軸承され
ている。
はピストンピン３によシ運接棒４の小端に連結され、該
連接棒の大端はクランク軸５のクランクビン６に連結さ
れている。該クランクビン６は一対のクランクウェブ（
クランクアーム）７゜７とともにクランク軸５と一体化
されている。なお一点鎖線Ｏはクランク軸５０軸心すな
わちクランクセンターを示し、該クランク軸は主軸受８
および軸受部９によシフランクケース１０内に軸承され
ている。
以上は一般的な内燃機関の構成であり、作動に際しては
、燃焼室内のがス侵発ヵ（外力）をピストン２の頂面で
受け、これによって生じるピストン往蝮動は連接棒４お
よびクランク軸５などから成るクランク機構によって回
転力（クランク軸回転力）に変換される。なお、第１図
はピストン２が下死点にある状態を示す。
、燃焼室内のがス侵発ヵ（外力）をピストン２の頂面で
受け、これによって生じるピストン往蝮動は連接棒４お
よびクランク軸５などから成るクランク機構によって回
転力（クランク軸回転力）に変換される。なお、第１図
はピストン２が下死点にある状態を示す。
嬉】図および第２図において、クランク軸５の各クラン
クウェブ７．７の外側部分には、これに隣接してエキセ
ントリックビン１１ 、１１７＞Ｅ一体的に設けられ、
それらの外周には回転部軸受１２゜１２が形成されてい
る。この回転部軸受の中心０１はクランクセンター〇か
らｈだけ偏心している。
クウェブ７．７の外側部分には、これに隣接してエキセ
ントリックビン１１ 、１１７＞Ｅ一体的に設けられ、
それらの外周には回転部軸受１２゜１２が形成されてい
る。この回転部軸受の中心０１はクランクセンター〇か
らｈだけ偏心している。
各回転部軸受１２には偏心板１３がＮ転自在に軸承され
、該偏心板の外周には往復部軸受１４が形成されている
。この往復部軸受の中心０２は、ｉｌ）記回転部軸受１
２の中心０！よりｔ！の距離偏心している。
、該偏心板の外周には往復部軸受１４が形成されている
。この往復部軸受の中心０２は、ｉｌ）記回転部軸受１
２の中心０！よりｔ！の距離偏心している。
こうしてクランクウェブ７．７の側面に隣接して設けた
一対の往復部軸受１４．１４にはカウンタウェイト１５
が支持されている。このカウンタウェイト１５は、第１
図に示すごとく、正面から見て略口形状を有し、両側壁
部で前記往ゆ部軸受１４に支持されている。
一対の往復部軸受１４．１４にはカウンタウェイト１５
が支持されている。このカウンタウェイト１５は、第１
図に示すごとく、正面から見て略口形状を有し、両側壁
部で前記往ゆ部軸受１４に支持されている。
前記カウンタウェイト１５は、シリング１の軸心と平行
（同心を含む）に設けたがイドビン１６に摺動自在に嵌
合され、往復動（上下動）するよう案内されている。こ
のがイドビン１６はクランク軸に関しピストン２と反対
側のクランクケース部分に植設されている。
（同心を含む）に設けたがイドビン１６に摺動自在に嵌
合され、往復動（上下動）するよう案内されている。こ
のがイドビン１６はクランク軸に関しピストン２と反対
側のクランクケース部分に植設されている。
なお、図示の例では、カウンタウェイト１５の一方の壁
部の上端張出し部１５Ａにシリンダ軸心と平行なガイド
ビン１７が固定され、該ガイドビン１７を固定部に形成
した案内孔または案内溝１８内に摺動可能に嵌合するこ
とにより、もう一つの往彷動案内手段が構成されている
。
部の上端張出し部１５Ａにシリンダ軸心と平行なガイド
ビン１７が固定され、該ガイドビン１７を固定部に形成
した案内孔または案内溝１８内に摺動可能に嵌合するこ
とにより、もう一つの往彷動案内手段が構成されている
。
前記回転部軸受１２はいわゆる大端軸受部を構成し、前
記往復部軸受１４はいわゆる小端軸受部′ｆ、構成する
ものであり、往佐励可能なカウンタウェイト１５はこれ
らの軸受１２ 、１．４を有するクランク機構によって
クランク軸５に連結されている。
記往復部軸受１４はいわゆる小端軸受部′ｆ、構成する
ものであり、往佐励可能なカウンタウェイト１５はこれ
らの軸受１２ 、１．４を有するクランク機構によって
クランク軸５に連結されている。
しかして、クランクセンター０（クランク軸５の軸心）
に対する前記回転部軸受１２の偏心方向とクランクビン
６の偏心方向とは反対向きに設定されており、また、該
回転部軸受１２の中心ｏ１に対する前記往復部軸受１４
の中心（偏心板１３の中心）０２の位置は、クランクセ
ンターＯからピストン２とは反対向きに延在する直線上
で、かつ回転部軸受１２の中心０．から距離ｔｌのとこ
ろに設定されている。
に対する前記回転部軸受１２の偏心方向とクランクビン
６の偏心方向とは反対向きに設定されており、また、該
回転部軸受１２の中心ｏ１に対する前記往復部軸受１４
の中心（偏心板１３の中心）０２の位置は、クランクセ
ンターＯからピストン２とは反対向きに延在する直線上
で、かつ回転部軸受１２の中心０．から距離ｔｌのとこ
ろに設定されている。
したがって、カウンタウェイト１５は、往ゆ動機間のク
ランク機構と対比すれば、クランク軸５に対しクランク
半径ｒｌでかつ連接棒長さく大端小端の中心間距離）ｔ
ｔのクランク機構によシ連結されたピストンと同様の往
復動を行なうことになる。ただし、カウンタウェイト１
５は、ピストンとは反対の向き、すなわちピストンが上
死点に向うときは逆に下死点に向うように運動する。
ランク機構と対比すれば、クランク軸５に対しクランク
半径ｒｌでかつ連接棒長さく大端小端の中心間距離）ｔ
ｔのクランク機構によシ連結されたピストンと同様の往
復動を行なうことになる。ただし、カウンタウェイト１
５は、ピストンとは反対の向き、すなわちピストンが上
死点に向うときは逆に下死点に向うように運動する。
なお、第１図中、機関のクランク半径および連接棒の長
さはそれぞれｒおよびｔで示されており、通常の内燃機
関では連接棒の長さとクランク半径との比すなわち連接
棒クランク比λ−１／ｒの値は２〜３の範囲内である。
さはそれぞれｒおよびｔで示されており、通常の内燃機
関では連接棒の長さとクランク半径との比すなわち連接
棒クランク比λ−１／ｒの値は２〜３の範囲内である。
以上第１図および第２図について説明したバランサ装置
によれば、機関の外形寸法を全多大きくすることなく、
ピストンなど往復部重量に起因する不釣合い力をほぼ完
全に解消することができる。
によれば、機関の外形寸法を全多大きくすることなく、
ピストンなど往復部重量に起因する不釣合い力をほぼ完
全に解消することができる。
すなわち、従来のバランサ装置では、往復部重量の不釣
合い力を解消しようとすると機関外形が寸法的に異常に
犬きくなるため、影響のない範囲で不釣合い力を残さざ
るを得々かったが、前述の実施例構造によればこのよう
な問題を容易に解決することができる。以下その理由を
述べる。
合い力を解消しようとすると機関外形が寸法的に異常に
犬きくなるため、影響のない範囲で不釣合い力を残さざ
るを得々かったが、前述の実施例構造によればこのよう
な問題を容易に解決することができる。以下その理由を
述べる。
単気筒の不釣合い力すなわち往復慣性力を６次まで表わ
すと次式のとおりである。
すと次式のとおりである。
Ｗ １ １
、 ′ｒ １” （ＣＱ９２１３ ＋７ｃｍ２″〜、ｉ
Ｔｓ ｃｔｓ ４ ”十１２８２３−鳴６θ） ・・・
・・・（１）ここで、Ｗは往復部相当型％、ｇは重力加
速度、ｒはクランク半径、ωは角速度、θはクランク角
１〔λは連接棒クランク比（連接棒の長さｔとクランク
半径との比Ｌ／ｒ ）を示す。
Ｔｓ ｃｔｓ ４ ”十１２８２３−鳴６θ） ・・・
・・・（１）ここで、Ｗは往復部相当型％、ｇは重力加
速度、ｒはクランク半径、ωは角速度、θはクランク角
１〔λは連接棒クランク比（連接棒の長さｔとクランク
半径との比Ｌ／ｒ ）を示す。
したがって、この不釣合い力を解消するためには、第１
図および第２図の構造において次の関係を騰足させれば
よい。
図および第２図の構造において次の関係を騰足させれば
よい。
Ｗ （Ｘ ｒ １ ＝ Ｗ Ｘ ｒ −−（２）すなわ
ち、ＷＸｒＯ値およびλの値をピストン２とカウンタウ
ェイト１５とで同じにし、かつ対向して往句動させれば
よい。
ち、ＷＸｒＯ値およびλの値をピストン２とカウンタウ
ェイト１５とで同じにし、かつ対向して往句動させれば
よい。
このような関係を満足させれば式（１）の全ての次数の
項を完全に打消すことができ、運動部の完全な釣合いを
実現することができる。
項を完全に打消すことができ、運動部の完全な釣合いを
実現することができる。
第１図および第２図の構造によれば、在世部軸受１４を
回転部軸受１２のまわりに設けるので、機関の外プレ寸
法の大型化を招くことなく、設計上容易にＷ Ｘ ｒお
よびλの値を同じ値に設定することができ、これによっ
てピストンおよび連接棒などの質量に起因する往ゆ慣性
力（不釣合い力）をほぼ完全に解消でき、理想に近いバ
ランス状態を実現させることができる。こうして、往復
動機関の振動および騒音のレベルを著しく低減すること
ができ、さらに、可動部材の摩耗も減少させることがで
きる。
回転部軸受１２のまわりに設けるので、機関の外プレ寸
法の大型化を招くことなく、設計上容易にＷ Ｘ ｒお
よびλの値を同じ値に設定することができ、これによっ
てピストンおよび連接棒などの質量に起因する往ゆ慣性
力（不釣合い力）をほぼ完全に解消でき、理想に近いバ
ランス状態を実現させることができる。こうして、往復
動機関の振動および騒音のレベルを著しく低減すること
ができ、さらに、可動部材の摩耗も減少させることがで
きる。
以上の実施例では本発明を往復動内燃機関に適用する場
合を説明したが、本発明は、蒸気機関などの往復動外燃
機関を含め、往復動を回転運動に変換する形式の機関で
あれば全ての形式の機関に適用することができる。
合を説明したが、本発明は、蒸気機関などの往復動外燃
機関を含め、往復動を回転運動に変換する形式の機関で
あれば全ての形式の機関に適用することができる。
また、多気筒機関に対しても同様に適用することができ
る。
る。
以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、往復
動部の慣性力をほぼ完全に解消しうる往復動機関のパラ
ンサ装置が提供される。
動部の慣性力をほぼ完全に解消しうる往復動機関のパラ
ンサ装置が提供される。
第１図は本発明による往復動機関のパランサ装置の一実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図中のＮ Ｈ−Ｕか
ら見た一部断面（ｉｌｌ１面図である。 ■・・・シリンダ、２・・・ピストン、４・・・連接棒
、５・・・クランク軸、６・・・クランクビン、１０・
・・クランクケース、１１・・・エキセントリックビン
、１２・・・回転部軸受、１３・・・偏心板、１４・・
・往復部軸受、１５・・・カウンタウェイト、１６・・
・がイドビン、１７・・・ガイドビン、Ｗ・・・機関の
往作部の相当重責、Ｗ、・・・カウンタウェイト重量、
ｒ・・・クランク半径、ｔ・・・連接棒の長さ、ｒ１山
回転部軸受の偏心量、１、・・・回転部軸受と往掬部軸
受の中心間距離。 第１図 第２図
施例を示す縦断面図、第２図は第１図中のＮ Ｈ−Ｕか
ら見た一部断面（ｉｌｌ１面図である。 ■・・・シリンダ、２・・・ピストン、４・・・連接棒
、５・・・クランク軸、６・・・クランクビン、１０・
・・クランクケース、１１・・・エキセントリックビン
、１２・・・回転部軸受、１３・・・偏心板、１４・・
・往復部軸受、１５・・・カウンタウェイト、１６・・
・がイドビン、１７・・・ガイドビン、Ｗ・・・機関の
往作部の相当重責、Ｗ、・・・カウンタウェイト重量、
ｒ・・・クランク半径、ｔ・・・連接棒の長さ、ｒ１山
回転部軸受の偏心量、１、・・・回転部軸受と往掬部軸
受の中心間距離。 第１図 第２図
Claims (2)
- （１） ピストンが受ける外力をクランク機構を介して
回転力に変換する形式の往復動機関のｉＺランサ装置に
おいて、クランク軸にこれと偏心した回転部軸受を設け
るとともに該回転部軸受のまわりにこれと偏心した往復
部軸受を設け、カウンタウェイトを該往復部軸受で支持
し、該カウンタウェイトの往復動を前記ピストンの往復
動と反対向きに設定することを特徴とする往復動機関の
ノｑランサ装置。 - （２）前記クランク軸に対する前記回転部軸受の偏心量
をｒｌｓ該回転部軸受の中心と前記柱ゆ部軸受の中心と
の間の距離Ｌ！、前記カウンタウェイトの重量をＷ１１
往復動機関のクランク半径、大端小端間の距離および往
復部相当重量をそれぞれｒ、ｔおよびＷとするとき、 Ｗｌ Ｘ ｒ １ Ｌ； Ｗ Ｘ ｒ ’１−４ ｒｌ ｒ なる関係を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の往復動機関のパランサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24189383A JPS60136641A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 往復動機関のバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24189383A JPS60136641A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 往復動機関のバランサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60136641A true JPS60136641A (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=17081117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24189383A Pending JPS60136641A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 往復動機関のバランサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60136641A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887252A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-13 | Hsin-Ping Chu | Piston engine |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP24189383A patent/JPS60136641A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1887252A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-13 | Hsin-Ping Chu | Piston engine |
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