JPS6335860B2 - - Google Patents

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JPS6335860B2
JPS6335860B2 JP55034413A JP3441380A JPS6335860B2 JP S6335860 B2 JPS6335860 B2 JP S6335860B2 JP 55034413 A JP55034413 A JP 55034413A JP 3441380 A JP3441380 A JP 3441380A JP S6335860 B2 JPS6335860 B2 JP S6335860B2
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JP
Japan
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cylinder
mass
internal combustion
combustion engine
connecting rod
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JP55034413A
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Yasushi Terabayashi
Masaaki Aryoshi
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/24Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
    • F02B2075/1812Number of cylinders three
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の小型・軽量化とバランス
とを図つた3気筒内燃機関に関するものである。
〔従来の技術とその問題点〕 従来の3気筒内燃機関は、その各気筒の位相を
クランク角で各々120゜間隔にして、各気筒の爆発
燃焼間隔を等間隔にしているが、各気筒の位相が
120゜であると往復質量による慣性力及び偶力のア
ンバランスが発生するばかりか、回転質量による
慣性力及び偶力のアンバランスが発生するから、
これらを消去するためにはクランク軸に可成り大
きなバランスウエイトを設けると共に、クランク
軸に連動回転するバランス軸をクランク軸と平行
に設けなければならず、機関の重量が著しく嵩み
且つ大型になるのであつた。
そこで、3気筒内燃機関に関しては、各気筒の
位相をクランク角で180゜の間隔にすると共に、第
1気筒と第3気筒とにおける往復運動部分の質量
及び回転運動部分の質量を同じにし、その中間に
位置する第2気筒における往復運動部分の質量及
び回転運動部分の質量を、他の気筒つまり第1気
筒又は第3気筒の往復運動部分の質量及び回転運
動部分の質量の略2倍にすることにより、バラン
スを図ることが提案されている(特公昭51−7242
号)このようにした3気筒内燃機関は、その第2
気筒が、一般の直列4気筒の内燃機関における第
2気筒と第3気筒とを1つの気筒にまとめたもの
に位相するから、直列4気筒の内燃機関と実質的
に同じバランス状態になつて、機関の防振設計が
容易になると共に、バランスウエイトが軽るく且
つバランス軸が不要になつて機関の小型・軽量化
を図ることができる。
しかしこのものは、第2気筒における往復運動
部分の質量及び回転運動部分の質量を、他の気筒
における往復運動部分の質量及び回転運動部分の
質量の略2倍とするため、第2気筒における連接
棒の質量を、他の気筒における連接棒の質量の略
2倍にしなければならず、各気筒の連接棒を同じ
寸法・形状の共通部品にすることができないか
ら、異なつた寸法形状の連接棒を2種類製作しな
ければならず、部品の点数が多くなつて、その製
造コストが嵩むばかりか、部品管理の繁雑性も増
大するのであつた。
本発明は、このように3つの気筒を180゜の位相
間隔にした直列の3気筒内燃機関において、各気
筒における連接棒を、各気筒について同じ寸法・
形状にした場合に、各気筒間にアンバランスが生
じることを防止すること、換言すると、各気筒間
におけるバランスを損なうことなく、連接棒を各
気筒について共通部品化することを目的とするも
のである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的を達成するため本発明は、一列に配設
した3つの気筒の位相をクランク角で180゜の間隔
にする一方、第1気筒及び第3気筒における往復
運動部分の質量及び回転運動部分の質量を両気筒
について同じ又は略同じにし、第2気筒における
往復運動部分の質量及び回転運動部分の質量を、
第1気筒又は第3気筒における往復運動部分の質
量及び回転運動部分の質量の2倍又は略2倍に構
成した3気筒内燃機関において、前記各気筒にお
ける連接棒を、同じ寸法・形状に構成する一方、
前記第2気筒において連接棒の小端部を除く往復
運動部分に、前記連接棒における小端部の質量に
相当する質量を加算し、更に、前記第2気筒にお
いて連接棒の大端部を除く回転運動部分に、前記
連接棒における大端部の質量に相当する質量を加
算する構成にした。
〔作用〕
第2気筒では、その往復運動部分の質量を、第
1気筒又は第3気筒における往復運動部分の質量
の2倍又は略2倍にしなければならないところ、
各気筒における連接棒を、同じ寸法・形状に構成
した場合には、第2気筒における往復運動部分の
質量は、当該第2気筒における連接棒の小端部
を、第1気筒又は第3気筒における連接棒の小端
部と同じ寸法・形状に構成した分だけ軽くなると
云うように、往復運動がアンバランス状態になる
が、前記のように、第2気筒において連接棒の小
端部を除く往復運動部分に、連接棒における小端
部の質量に質量を加算することにより、第2気筒
における往復運動部分の質量を、第1気筒又は第
3気筒における往復運動部分の質量の2倍又は略
2倍にすることができるから、往復運動のバラン
スを図ることができるのである。
一方、第2気筒では、その回転運動部分の質量
を、第1気筒又は第3気筒における回転運動部分
に質量の2倍又は略2倍にしなければならないと
ころ、各気筒における連接棒を、同じ形状・寸法
に構成した場合には、第2気筒における回転運動
部分の質量は、当該第2気筒における連接棒の大
端部を、第1気筒又は第3気筒における連接棒の
大端部と同じ寸法・形状に構成した分だけ軽くな
ると云うように、回転運動がアンバランスになる
が、前記のように、第2気筒において連接棒の大
端部を除く回転運動部分に、前記連接棒における
大端部の質量に相当する質量を加算することによ
り、第2気筒における回転運動部分の質量を、第
1気筒又は第3気筒における回転運動部分の質量
の2倍又は略2倍にすることができるから、回転
運動のバランスを図ることができるのである。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面について説明する
と、図は第1気筒1、第2気筒2及び第3気筒3
をクランク軸4の軸方向に等間隔で直列に配設し
た3気筒機関を示し、そのクランク軸4は4つの
軸受5,6,7,8で軸支され、該クランク軸4
には前記各気筒の該当箇所に各々一対のクランク
アーム11,21,31とクランクピン12,2
2,32が一体的に備えている。また、各気筒に
おいて各々ピストンピン14,24,34を備え
たピストン13,23,33は、それぞれ同じ寸
法・形状の連接棒15,25,35を介して前記
各クランクピン12,22,32に連結され、こ
の場合、第1気筒1と第3気筒3とは同じ位相で
あるが、第2気筒2は両側における他の気筒つま
り第1気筒1及び第3気筒3に対して180゜の位相
の位置に配設されている。すなわち各気筒は隣接
する気筒間の位相が180゜になるように配設されて
いる。
そして、この3気筒内燃機関における各気筒の
往復運動部分の質量については、第1気筒1にお
ける往復運動部分の質量M1と、第3気筒3にお
ける往復運動部分の質量M3とを等しいか略等し
くすると共に、第2気筒2における往復運動部分
の質量M2を、第1気筒1の往復運動部分の質量
M1又は第3気筒3の往復運動部分の質量M3の2
倍又は略2倍にする。
すなわち、各ピストン13,23,33の質量
を各々M13、M23、M33、各ピストンピン14,
24,34の質量を各々M14、M24、M34とし、
各連接棒15,25,35の質量のうちその小端
部に作用する質量(以下単に小端部の質量と称
す)を各々M15、M25、M35とすれば、 M1=M13+M14+M15 M2=M23+M24+M25 M3=M33+M34+M35 であるから、これを、M1=M3、2M1=M2又は
2M3=M2に代入して整理すると、 2M13+2M14+2M15=M23+M24+M25 … 又は2M33+2M34+2M35=M23+M24+M25 … となり、この両式を満たすように設定する。
また、前記3気筒機関における各気筒回転運動
部分の質量については、第1気筒1における回転
運動部分の質量m1と、第3気筒3における回転
運動部分の質量m3とを等しいか略等しくすると
共に第2気筒2における回転運動部分の質量m2
を、第1気筒1の回転運動部分の質量m1又は第
3気筒3の回転運動部分の質量m3の2倍又は略
2倍にする。
すなわち、各クランクピン12,22,32の
質量を各々m12、m22、m32、各クランクアーム1
1,21,31の質量を各々m11、m21、m31
し、各連接棒15,25,35の質量のうちその
大端部に作用する質量(以下単に大端部の質量と
称す)を各々m15、m25、m35とすれば、 m1=m11+m12+m15 m2=m21+m22+m25 m3=m31+m32+m35 であるから、これを、m1=m3、2m1=m2又は
2m3=m2に代入して整理すると、 2m11+2m12+2m15=m21+m22+m25 … 又は2m31+2m32+2m35=m21+m22+m25 … となり、この両式を満たすように設定する。
この場合において、各気筒1,2,3における
各連接棒15,25,35を同じ寸法・形状にし
て部品の共通化を図るためには、 M15=M25=M35、m15=m25=m35 であるから、これを前記、式及び、式に
代入して整理すると、往復運動部分の質量の方
は、 2(M13+M14)+M15=M23+M24 …′ 又は2(M33+M34)+M35=M23+M24 …′ となり、また、回転運動部分の質量の方は、 2(m11+m12)+m15=m21+m22 …′ 又は2(m31+m32)+m35=m21+m22 …′ となる。
従つて、第2気筒2におけるピストン23とピ
ストンピン24との合計質量(M23+M24)を、
第1気筒1におけるピストン13とピストンピン
14との合計質量の(M13+M14)の2倍(略2
倍を含む)の質量又は第3気筒3におけるピスト
ン33とピストンピン34との合計質量(M33
M34)の2倍(略2倍を含む)の質量に、共通部
品の連接棒の小端部の質量(M15、M25、又は
M35)を加えた質量に設定する一方第2気筒2に
おけるクランクアーム21とクランクピン22と
の合計質量(m21+m22)を、第1気筒1におけ
るクランクアーム11とクランクピン12との合
計質量(m11+m12)の2倍(略2倍を含む)の
質量又は第3気筒3におけるクランクアーム31
とクランクピン32との合計質量(m31+m32
の2倍(略2倍を含む)の質量に、共通部品の連
接棒の大端部の質量(m15、m25又はm35)を加え
た質量に設定することにより、往復運動及び回転
運動の両方のバランスを保つた状態の下で、各気
筒における連接棒を共通化することができるので
ある。
このように、各気筒における連接棒を同じ寸
法・形状の共通部品にするためには、各クランク
ピン12,22,32を各々同じ軸径にすると共
に、各ピストンピン14,24,34の軸径も同
径にしなければならない。第2気筒2におけるク
ランクピン22及びピストンピン24を、他の気
筒のクランクピン及びピストンピンと各々同径に
したうえで、その質量を他の気筒のクランクピン
及びピストンピンより増大するには、当該第2気
筒2におけるクランクピン22及びピストンピン
24を中空軸に形成し、その中空部に、鉛又は銅
等のように鉄鋼より比重が大きい重金属を充填す
れば良く、第2気筒2におけるピストン23の質
量を、他の気筒におけるピストンより増大するこ
とは、他の気筒のピストン13,33をアルミ合
金又はマグネシウム合金等の比重が小さい金属製
にする一方、第2気筒2のピストン23を鋳鉄等
の比重が大きい金属製にすることによつて至極簡
単に達成できるのであり、また、第2気筒2にお
けるクランクアーム21の質量を、他の気筒にお
けるクランクアーム11,31より増大するに
は、当該クランクアーム21に鉛等の比重が大き
い金属を埋設したり、その横断面積を増大した
り、当該クランクアーム21のクランクピン22
側の先端を長くしたり、或いはこれらを適宜組み
合せることによつて達成できるのである。
そして、前記′又は′式におけるバランス
は、第2気筒2におけるピストン23の質量M23
及びピストンピン24の質量M24を、他の気筒の
それらよりも2倍又は略2倍にする一方、第2気
筒2におけるピストン23及びピストンピン24
のいずれか一方又は両方に、共通部品の連接棒の
小端部の質量(M15 M25又はM35)を加算するこ
とによつて達成できるが、第2気筒2におけるピ
ストンピン24を、他の気筒のピストンピン14
又は34と同じ寸法・形状の共通部品とし(M14
=M24=M34)第2気筒2のピストン23の質量
を、他の気筒のピストンの2倍又は略2倍の質量
に共通ピストンピンの質量及び共通連接棒の小端
部の質量を加えた値に設定しても良い。この手段
は、第1気筒及び第3気筒のピストンを比重の小
さい金属製にする一方、第2気筒のピストンを鋳
鉄製にすることで両者の質量差を大きくすること
ができるから、各ピストンの材質の変更によつて
簡単に実現することができ、各気筒の連接棒を共
通化できることに加えて各気筒のピストンピンを
も共通化できるから、部品の点数がより少なくな
るのであり、第2気筒のピストンの質量を、他の
気筒のピストンの質量と異なつたものにする場合
には、第2気筒におけるピストンの直径を、他の
気筒におけるピストンの直径と異なつた寸法にす
ることにより、機関の組立時に第2気筒用ピスト
ンを第1気筒又は第3気筒箇所に誤つて組み付け
ることが防止される。
また、前記′又は′式におけるバランスは、
第2気筒2におけるクランクアーム21の質量
m21及びクランクピン12の質量m22を、他の気
筒のそれらよりも2倍又は略2倍にする一方、第
2気筒2におけるクランクアーム21及びクラン
クピン22のいずれか一方又は両方に、共通部品
の連接棒の大端部の質量(m15、m25、又はm35
を加算することによつて達成できるが、第2気筒
2におけるクランクアーム21を、他の気筒のク
ランクアーム11又は31と同じ寸法・形状にし
(m11=m21=m31)、第2気筒2のクランクピン2
2の質量を、他の気筒のクランクピンの2倍又は
略2倍の質量に共通クランクアームの質量及び共
通連接棒の大端部の質量を加えた値に設定した
り、或いは、第2気筒2におけるクランクピン2
2を、他の気筒のクランクピン12又は32と同
じ寸法・形状にし(m12=m22=m32)、第2気筒
のクランクアーム21の質量を、他の気筒のクラ
ンクアームの2倍又は略2倍の質量に共通クラン
クピンの質量及び共通連接棒の大端部の質量を加
えた値に設定しても良いのである。
〔発明の効果〕
以上の通り本発明は、特許請求の範囲に記載し
た構成にしたことにより、隣接する気筒間の位相
を180゜とした直列3気筒内燃機関において、その
各気筒における連接棒を共通化したことによるア
ンバランスを修正して、バランスを保つことがで
きるから、連接棒の部品点数が少なくなつて、連
接棒の製造コスト及び部品管理の繁雑性を低減で
きる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による3気筒内燃機関
の配列略図、第2図は第1図の左側面図である。 1……第1気筒、2……第2気筒、3……第3
気筒、4……クランク軸、11,21,31……
クランクアーム、12,22,32……クランク
ピン、13,23,33……ピストン、14,2
4,34……ピストンピン、15,25,35…
…連接棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一列に配設した3つの気筒の位相をクランク
    角で180゜の間隔にする一方、第1気筒及び第3気
    筒における往復運動部分の質量及び回転運動部分
    の質量を両気筒について同じ又は略同じにし、第
    2気筒における往復運動部分の質量及び回転運動
    部分の質量を、第1気筒又は第3気筒における往
    復運動部分の質量及び回転運動部分の質量の2倍
    又は略2倍に構成した3気筒内燃機関において、
    前記各気筒における連接棒を、同じ寸法・形状に
    構成する一方、前記第2気筒において連接棒の小
    端部を除く往復運動部分に、前記連接棒における
    小端部の質量に相当する質量を加算し、更に、前
    記第2気筒において連接棒の大端部を除く回転運
    動部分に、前記連接棒における大端部の質量に相
    当する質量を加算したことを特徴とする3気筒内
    燃機関。 2 前記第2気筒におけるクランクアーム及びク
    ランクピンのいずれか一方又は両方に、前記連接
    棒における大端部の質量に相当する質量を加算し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    3気筒内燃機関。 3 前記第2気筒におけるピストンピンを中空軸
    にして、その中空部に重金属を充填したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の3気筒内燃
    機関。 4 前記第2気筒におけるクランクピンを中空軸
    にして、その中空部に重金属を充填したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    3気筒内燃機関。 5 前記第2気筒におけるピストンを鋳鉄等の比
    重の大きい金属製にする一方、前記第1気筒及び
    第3気筒におけるピストンを比重の小さい金属製
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の3気筒内燃機関。 6 前記第2気筒におけるピストンの直径を、前
    記第1気筒又は第3気筒におけるピストンの直径
    と異なつた寸法に構成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の3気筒内燃機関。 7 前記第2気筒におけるクランクアームを、こ
    れに比重の大きい金属を埋設するか、その断面積
    を他の気筒におけるクランクアームの断面積より
    大きくするか、或いはそのクランクピン側の先端
    を長くしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載の3気筒内燃機関。
JP3441380A 1980-03-17 1980-03-17 Three-cylinder internal-combustion engine Granted JPS56131853A (en)

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