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JPS6347938B2 - - Google Patents
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JPS6347938B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6347938B2
JPS6347938B2 JP58214625A JP21462583A JPS6347938B2 JP S6347938 B2 JPS6347938 B2 JP S6347938B2 JP 58214625 A JP58214625 A JP 58214625A JP 21462583 A JP21462583 A JP 21462583A JP S6347938 B2 JPS6347938 B2 JP S6347938B2
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JP
Japan
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balancer
gear
eccentric
crankshaft
reciprocating
Prior art date
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Expired
Application number
JP58214625A
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Japanese (ja)
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JPS60109639A (en
Inventor
Tooru Yonezawa
Hiroshi Karita
Minoru Ookubo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • F16F15/26Compensation 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
    • F16F15/264Rotating balancer shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、往復動機関におけるバランサー機構
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to a balancer mechanism in a reciprocating engine.

(ロ) 従来技術 従来から、クランク軸とバランサー軸との間に
近似楕円形ギア連を介装して、2次以上の往復動
慣性力または往復動慣性偶力を消去し、振動の少
ない機関とする技術は公知とされているのであ
る。
(b) Prior art Conventionally, an approximately elliptical gear link has been interposed between the crankshaft and the balancer shaft to eliminate secondary or higher order reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple, thereby creating an engine with less vibration. The technology for doing so is known to the public.

例えば、実開昭57−149345号公報の如くであ
る。
For example, as in Japanese Utility Model Application Publication No. 149345/1983.

また非円形ギアのギア連を介装して、同一目的
を達成する技術も公知とされているのである。例
えば実開昭52−77302号公報の如くである。
There is also a known technique for achieving the same objective by interposing a gear train of non-circular gears. For example, as in Japanese Utility Model Application Publication No. 52-77302.

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 一般にピストンの往復動をクランク軸にて回転
運動に代える往復動機関においては、ピストン・
コネクテイングロツド・クランク軸等の往復動部
の移動にて発生する往復動慣性力または往復動慣
性偶力により大きな振動が発生するのである。
(c) Problems to be solved by the invention Generally, in a reciprocating engine in which the reciprocating motion of a piston is replaced by rotational motion using a crankshaft, the piston
Large vibrations are generated by the reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple generated by the movement of reciprocating parts such as connecting rods and crankshafts.

この往復動慣性力または往復動慣性偶力に対し
て釣り合いを取るべく、往復運動部の動きと逆方
向に動くバランサーをバランサー軸上に設けて一
次の往復動慣性力または往復動慣性偶力と釣り合
いを取るように構成されていたのである。
In order to balance this reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple, a balancer that moves in the opposite direction to the movement of the reciprocating part is installed on the balancer shaft to balance the primary reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple. It was designed to be balanced.

本発明は、該バランサーの駆動の円形の偏心ギ
アを用いることにより、バランサーを固定したバ
ランサー軸の角速度・角加速度を故意にクランク
軸の回転角に対し変化させ、従来の偏心しない円
形ギアにより駆動されていたバランサー装置では
とれなかつた二次以上の往復動慣性力または往復
動慣性偶力の高次成分の力に対しても釣り合いを
得て、極度に振動の少ない往復動機関を提供する
ものである。
By using a circular eccentric gear to drive the balancer, the present invention intentionally changes the angular velocity and angular acceleration of the balancer shaft to which the balancer is fixed relative to the rotation angle of the crankshaft, and drives the balancer using a conventional non-eccentric circular gear. This system provides a reciprocating engine with extremely low vibration by balancing secondary or higher order reciprocating inertia forces or higher-order component forces of reciprocating inertia couples that could not be compensated for by conventional balancer devices. It is.

本発明においては、該目的の為に特に、ピスト
ン・クランク機構の往復動慣性力または往復動慣
性偶力が最も大きくなる上死点近傍において、加
速度が最も大となるように偏心ギアの噛合配置を
行うことにより、バランサー軸の回転変動を大き
くしてピストン・クランク機構の往復動慣性力ま
たは往復動慣性偶力の高次成分に釣り合うバラン
サー側の往復動慣性力または往復動慣性偶力の高
次成分を発生させたものである。
In the present invention, in particular, for this purpose, the meshing arrangement of eccentric gears is arranged so that the acceleration is greatest near top dead center, where the reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple of the piston-crank mechanism is greatest. By doing this, the rotation fluctuation of the balancer shaft is increased to increase the reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple on the balancer side, which balances the higher-order component of the reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple of the piston/crank mechanism. This is what generates the next component.

また従来の技術においては、近似楕円形ギアや
非円形ギアを用いて角速度・角加速度を故意に変
更していたのであるが、該近似楕円形ギアや非円
形ギアは、通常の歯車加工機械では量産すること
が出来ず、特殊の加工機械により熟練した技術者
による手作りにて製作する必要があつたのであ
る。
In addition, in conventional technology, the angular velocity and angular acceleration were intentionally changed using approximate elliptical gears and non-circular gears, but these approximate elliptical gears and non-circular gears cannot be used in normal gear processing machines. It could not be mass-produced and had to be handmade by skilled technicians using special processing machines.

本発明は、該近似楕円形ギアや非円形ギアに代
わり、大きなバツクラツシユを具備させた通常の
円形ギアを使用し、該円形ギアの軸心の位置を円
の中心から偏心させるだけで、従来の技術と同様
の角速度・角加速度を故意に変えることを可能と
したものである。
The present invention uses a normal circular gear equipped with a large backlash instead of the approximate elliptical gear or non-circular gear, and simply makes the axis of the circular gear eccentric from the center of the circle. This technology makes it possible to intentionally change angular velocity and angular acceleration.

(ニ) 問題を解決するための手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的
を達成する為の構成を説明すると。
(d) Means for Solving the Problems The objects of the present invention are as described above, and the configuration for achieving the objects will now be explained.

ピストンの往復動にてクランク軸を回転させ、
該クランク軸よりギア連を介してバランサー軸を
回転させる往復動機関において、クランク軸より
バランサー軸に至る駆動ギア連上に、中心から偏
心した位置に軸心を設けた1対の円形偏心ギアを
噛合介装し、該偏心ギアに噛合部の最大くい込み
量r3を吸収する大きさのバツクラツシユを設
け、前記ピストンの上死点近傍位置で、前記バラ
ンサー軸の回転角速度を最大とすべく、偏心ギア
連を噛合配置したものである。
The reciprocating movement of the piston rotates the crankshaft,
In a reciprocating engine that rotates a balancer shaft from the crankshaft via a gear chain, a pair of circular eccentric gears with an axis located eccentrically from the center are installed on the drive gear chain from the crankshaft to the balancer shaft. In order to maximize the rotational angular velocity of the balancer shaft near the top dead center of the piston, The series is arranged in an interlocking manner.

(ホ) 実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に
添付の図面に示した実施例の構成を説明すると。
(E) Embodiment The object and structure of the present invention are as described above. Next, the structure of the embodiment shown in the attached drawings will be explained.

第1図・第2図において、内燃機関等のシリン
ダー内をピストン1が往復動する。ピストン1は
ピストンピン14を介してコネクテイングロツド
2に連結される。コネクテイングロツド2はクラ
ンク軸3に軸受を介して枢結されている。
In FIGS. 1 and 2, a piston 1 reciprocates inside a cylinder of an internal combustion engine or the like. The piston 1 is connected to the connecting rod 2 via a piston pin 14. The connecting rod 2 is pivotally connected to the crankshaft 3 via a bearing.

コネクテイングロツド2の長さをl1、クラン
ク半径をl2としている。
The length of the connecting rod 2 is l1, and the crank radius is l2.

クランク軸3の一端には、クランク軸3の回転
変動をなくし、慣性回転力を与えるフライホイー
ル13が固設されている。
A flywheel 13 is fixed to one end of the crankshaft 3 to eliminate rotational fluctuations of the crankshaft 3 and to provide inertial rotational force.

又、クランク軸3の他端には、本発明の要部で
ある偏心ギア4が設けられている。偏心ギア4は
アイドルギア軸15の偏心ギア5と常時噛合して
いる。
Further, at the other end of the crankshaft 3, an eccentric gear 4, which is a main part of the present invention, is provided. The eccentric gear 4 is always meshed with the eccentric gear 5 of the idle gear shaft 15.

アイドルギア軸15は偏心ギア4,5の組合せ
により変動回転をし、アイドルギア6がバランサ
ー軸12上のバランサーギア7と噛合している。
更にバランサーギア7はもう一本のバランサー軸
11上のバランサーギア8と直接噛合している。
故に、バランサーギア7,8は逆方向に回転する
のである。
The idle gear shaft 15 is rotated variably by a combination of eccentric gears 4 and 5, and the idle gear 6 meshes with the balancer gear 7 on the balancer shaft 12.
Further, the balancer gear 7 directly meshes with a balancer gear 8 on another balancer shaft 11.
Therefore, balancer gears 7 and 8 rotate in opposite directions.

また、クランク軸3とバランサー軸11,12
は同じ時間で一回転するのである。バランサーギ
ア7にバランサー9が固設され、バランサーギア
8にバランサー10が固設されている。
In addition, the crankshaft 3 and balancer shafts 11 and 12
rotates once in the same amount of time. A balancer 9 is fixed to the balancer gear 7, and a balancer 10 is fixed to the balancer gear 8.

このバランサー9,10は、ピストン1と丁度
逆の位置となるように配置されている。
The balancers 9 and 10 are arranged at exactly opposite positions to the piston 1.

また第1図に示す如く、クランク軸3側の偏心
ギア4の回転中心をO、アイドルギア軸15側の
偏心ギア5の回転中心をO′、両偏心ギア4,5
の噛合点をO″とすると、ピストン・クランク機
構の慣性力が最も大きくなる上死点TDC近傍に
おいてO−O″が最大で、O′−O″が最小となるよ
うに配置している。
Further, as shown in FIG. 1, the rotation center of the eccentric gear 4 on the crankshaft 3 side is O, the rotation center of the eccentric gear 5 on the idle gear shaft 15 side is O', and both eccentric gears 4, 5
Assuming that the meshing point of is O'', the arrangement is such that O-O'' is maximum and O'-O'' is minimum near top dead center TDC, where the inertial force of the piston-crank mechanism is greatest.

即ち、このピストンのTDCの位置近傍の状態
がバランサー軸11,12の角速度・角加速度が
最大となるのである。
That is, the angular velocity and angular acceleration of the balancer shafts 11 and 12 are at their maximum when the piston is near the TDC position.

第3図は、偏心ギア4,5の拡大図であり、ピ
ストン1がTDCにある状態を示している。
FIG. 3 is an enlarged view of the eccentric gears 4 and 5, showing the piston 1 at TDC.

クランク軸3の1回転で、バランサー9,10
も1回転させることが必要であるので、偏心ギア
4と5も同じ歯数の同一歯車を使えばよいのであ
るが、ギアの軸心が円形ギアの正規の中心O3よ
りr1だけずれているので、第4図から第11図
に示す如く、上死点・下死点の位置で偏心ギア
4,5のピツチ円4a,5aが接するように配置
すると、それまでの回転途中において、ピツチ円
が他のピツチ円にくい込む状態が発生するのであ
る。
With one rotation of the crankshaft 3, the balancers 9 and 10
Since it is necessary to make one rotation of the eccentric gears 4 and 5, it is sufficient to use the same gears with the same number of teeth, but since the axis of the gear is offset by r1 from the regular center O3 of the circular gear, , as shown in FIGS. 4 to 11, if the pitch circles 4a and 5a of the eccentric gears 4 and 5 are arranged so as to touch each other at the top dead center and bottom dead center positions, the pitch circles will change during the rotation up to that point. This results in a situation where other pitch circles are embedded.

この最大くい込み量が第6図において最大くい
込み量r3で示されている。
This maximum amount of penetration is shown as maximum penetration amount r3 in FIG.

該最大くい込み量r3を吸収する為に本発明に
おいては、円形ギアに大きなバツクラツシユを構
成しているのである。
In order to absorb the maximum biting amount r3, in the present invention, a large backlash is formed in the circular gear.

第21図において示す如く、この最大くい込み
量r3とピツチ円径r2との比であるr3/r2
の値をくい込み率として示すと、くい込み率が0
〜0.1の間で、かつ偏心率ε即ち、第3図のr
1/r2の値が0〜0.10の間であれば、第3図に
示す如く、円形ギアの軸心を偏心することにより
構成した偏心ギアの、バツクラツシユを大きくす
ることで、くい込み量を吸収することが出来るの
である。
As shown in FIG. 21, the ratio of this maximum penetration amount r3 to the pitch circle diameter r2 is r3/r2.
When the value of is expressed as the penetration rate, the penetration rate is 0.
~0.1, and the eccentricity ε, i.e. r in Fig. 3.
If the value of 1/r2 is between 0 and 0.10, as shown in Figure 3, the amount of penetration is absorbed by increasing the backlash of the eccentric gear, which is constructed by eccentrically centering the axis of the circular gear. It is possible.

第3図において、5′はバランサー側偏心歯車
5と同じものを比較の為に示した図面、r2はピ
ツチ円径、r1は偏心量である。
In FIG. 3, 5' is a diagram showing the same gear as the balancer side eccentric gear 5 for comparison, r2 is the pitch circle diameter, and r1 is the amount of eccentricity.

第4図より第11図までにおいては、偏心歯車
4,5をピツチ円4a,5aで図示してくい込み
量が発生することを示している。
From FIG. 4 to FIG. 11, the eccentric gears 4 and 5 are illustrated with pitch circles 4a and 5a to indicate that the amount of bite occurs.

第6図の噛合状態で最大くい込み量r3が発生
するのである。
The maximum biting amount r3 occurs in the engaged state shown in FIG.

第12図より第19図までは、第3図の2枚の
偏心ギア4,5の噛合状態を垂直線上に配置し
て、クランク軸側偏心ギア4を45゜づつ段階的に
回転した状態を示している。
From Fig. 12 to Fig. 19, the meshing state of the two eccentric gears 4 and 5 shown in Fig. 3 is arranged on a vertical line, and the eccentric gear 4 on the crankshaft side is rotated in steps of 45 degrees. It shows.

第4図・第12図のTDCの状態からクランク
軸3が、約45゜回転するとバランサー軸11,1
2につながるアイドルギア軸15は45゜以上の回
転を行うのである。
When the crankshaft 3 rotates approximately 45 degrees from the TDC state shown in Figures 4 and 12, the balancer shafts 11 and 1
The idle gear shaft 15 connected to 2 rotates more than 45 degrees.

それから徐々にクランク軸3の約45゜の回転に
対してアイドルギア軸15の回転角は小さくな
り、第8図・第16図のピストン1が下死点に至
る近辺において、アイドルギア軸の回転はクラン
ク軸3の回転角約45゜に対し45゜以下となるのであ
る。
Thereafter, the rotation angle of the idle gear shaft 15 gradually becomes smaller relative to the approximately 45° rotation of the crankshaft 3, and the rotation of the idle gear shaft near the point where the piston 1 reaches the bottom dead center as shown in FIGS. 8 and 16. The angle of rotation of the crankshaft 3 is approximately 45°, but the rotation angle is less than 45°.

又そこから徐々にクランク軸の回転に対して、
アイドルギア軸の回転が速くなつてピストンの上
死点の状態、即ち第4図・第12図の状態に戻る
のである。
From there, the rotation of the crankshaft gradually increases.
The rotation of the idle gear shaft becomes faster and the piston returns to the top dead center state, that is, the state shown in FIGS. 4 and 12.

第11図・第19図から第4図・第12図の段
階では、又、クランク軸の約45゜の回転に対して
アイドルギア軸は45゜以上の回転を行うのである。
In the stages from FIG. 11 and FIG. 19 to FIG. 4 and FIG. 12, the idle gear shaft rotates by more than 45 degrees while the crankshaft rotates by about 45 degrees.

第20図においては、バランサーのない場合の
ピストン・クランク機構の慣性力がaで示されて
いる。
In FIG. 20, the inertia force of the piston-crank mechanism without a balancer is indicated by a.

そして、従来からの円径ギアを用いたバランサ
ー装置を用いて慣性力aと釣り合わせて残つた慣
性力bが示されている。
Also shown is the inertial force b remaining after balancing the inertial force a using a conventional balancer device using a circular gear.

即ち、従来のバランサー装置においては未だ慣
性力bが残るのである。
That is, in the conventional balancer device, inertia force b still remains.

更に、本発明の如く、偏心ギア連4,5により
アイドルギア軸15を回転させるバランサー装置
を用いることにより、バランサーの角速度・角加
速度の変化が発生するので、往復動慣性力または
往復動慣性偶力の高次成分が生じ、これがピスト
ン・クランク機構の往復動慣性力または往復動慣
性偶力の高次成分と釣り合うのである。
Furthermore, by using a balancer device in which the idle gear shaft 15 is rotated by the eccentric gear chains 4 and 5 as in the present invention, changes in the angular velocity and angular acceleration of the balancer occur, so that the reciprocating inertia force or the reciprocating inertia couple A higher order component of the force is created which balances the higher order component of the reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple of the piston and crank mechanism.

これにより、本発明のバランサー装置を設ける
と、第20図のcの残存慣性力となり、殆どピス
トン・クランク機構の慣性力が消えてしまい、慣
性力に基づく振動がゼロに近くなるのである。
As a result, when the balancer device of the present invention is provided, the residual inertial force becomes as shown in FIG.

即ち、バランサーなしの場合に比較して約96%
の慣性力が低減され、又、従来の円形ギア駆動の
バランサー装置に比較して約87%の慣性力の低減
が図れるのである。
That is, about 96% compared to the case without balancer.
In addition, the inertia force can be reduced by approximately 87% compared to a conventional circular gear-driven balancer device.

この慣性力の低減により、結果的に振動低減の
効果が発揮されるのである。
This reduction in inertial force results in the effect of reducing vibration.

第22図は偏心率εに対するロツド長・クラン
ク半径比λの最適範囲を示している。
FIG. 22 shows the optimum range of the rod length/crank radius ratio λ with respect to the eccentricity ε.

偏心率εは第3図において、ε=r1/r2で示さ
れる値である。一方、ロツド長・クランク半径比
は第1図のλ=l1/l2の値である。
The eccentricity ε is a value shown by ε=r1/r2 in FIG. On the other hand, the rod length/crank radius ratio is the value λ=l1/l2 in FIG.

そして慣性力の釣り合いを最適にするには、ε
の値をλの値に対して規定する必要があり、本発
明では次の式により偏心率εを規定している。
And in order to optimize the balance of inertial forces, ε
It is necessary to specify the value of λ with respect to the value of λ, and in the present invention, the eccentricity ε is specified by the following formula.

ε=−1.134×10-3λ3+1.640×10-2λ2− 9.092×10-2λ+2.343×10-1 である。 ε=−1.134×10 −3 λ 3 +1.640×10 −2 λ 2 − 9.092×10 −2 λ+2.343×10 −1 .

略この値の近辺の偏心率εとすることにより、
最適な振動打ち消し効果とスムーズな回転を得る
ことができるのである。
By setting the eccentricity ε approximately to this value,
This allows for optimal vibration cancellation and smooth rotation.

例として計算すると。λ=2の時、概むね偏心
率ε=0.109、λ=3のとき概むねε=0.079、λ
=4のとき概むねε=0.06である。
Let's calculate it as an example. When λ=2, the eccentricity is approximately ε=0.109, and when λ=3, the eccentricity is approximately ε=0.079, λ
When =4, ε=0.06.

第22図、第24図においては、バランサーの
駆動系統に偏心ギア4,5を用いることにより、
新たに偏心質量が発生することになり、これによ
り発生する慣性力が新たな振動の原因となること
が考えられるので、偏心ギア4,5は偏心してい
ても、重心は偏心しないように静バランスをとつ
た偏心ギア4,5が示されている。特に長手方向
の重量を軽減する為に偏心ギアの肉厚部に空隙5
b,5cを設けている。
In FIGS. 22 and 24, by using eccentric gears 4 and 5 in the drive system of the balancer,
A new eccentric mass will be generated, and the inertia generated by this may cause new vibrations, so even if the eccentric gears 4 and 5 are eccentric, the center of gravity should be statically balanced so that it is not eccentric. Eccentric gears 4, 5 are shown. In particular, in order to reduce the weight in the longitudinal direction, there is a gap 5 in the thick part of the eccentric gear.
b and 5c are provided.

又、この空隙5b,5cにより偏心ギア5の強
度が弱化しないようにスポーク5dを残してい
る。
Also, spokes 5d are left so that the strength of eccentric gear 5 is not weakened by gaps 5b and 5c.

又、逆の短かい方には空隙を設けるだけではバ
ランスがとれないので突部5a,5aを設けて、
重量を増加させている。5eは軸の嵌入孔であ
る。突起を徐々に楔状としたり、段階状としても
よいものである。突部の代わりにウエイトを装着
してもよいものである。
On the other hand, on the shorter side, it is not possible to maintain balance just by providing a gap, so protrusions 5a, 5a are provided,
increasing weight. 5e is a hole into which the shaft is inserted. The protrusions may be gradually wedge-shaped or stepped. A weight may be attached instead of the protrusion.

(ヘ) 発明の作用 以上の如く本発明は構成されており、ピストン
1の上死点・下死点間の往復動に伴つて、クラン
ク軸3が回転するが、従来の場合にはバランサー
軸及びバランサーは、クランク軸の回転に伴つて
同じ角速度で回転していたのである。
(F) Effect of the Invention The present invention is configured as described above, and the crankshaft 3 rotates as the piston 1 reciprocates between the top dead center and the bottom dead center, but in the conventional case, the balancer shaft rotates. The balancer and the balancer rotated at the same angular velocity as the crankshaft rotated.

故に、ピストン・クランク機構の往復動慣性力
または往復動慣性偶力のうち、一次成分は釣り合
いをとることができていたのである。しかし、そ
れ以外の高次成分についてはこのようにクランク
軸とバランサー軸が同じ回転をしていては釣り合
いをとることが出来なかつたのである。
Therefore, the primary component of the reciprocating inertia force or the reciprocating inertia couple of the piston-crank mechanism was able to be balanced. However, for other high-order components, it was not possible to balance them if the crankshaft and balancer shaft were rotating at the same time.

本発明においては、ピストン・クランク機構の
最も慣性力の大となる上死点近傍ではバランサー
8,9が高角速度で回転するので、バランサーに
より高次成分の往復動慣性力または往復動慣性偶
力が発生するのである。このバランサーの高次成
分の往復動慣性力または往復動慣性偶力とピスト
ン・クランク機構の高次成分の往復動慣性力また
は往復動慣性偶力とを釣り合わせたのである。
In the present invention, since the balancers 8 and 9 rotate at a high angular velocity near the top dead center where the inertial force of the piston/crank mechanism is the largest, the balancers generate a reciprocating inertia force of a higher order component or a reciprocating inertia couple. occurs. This balancer's high-order reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple is balanced with the high-order reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple of the piston/crank mechanism.

そして、より小さい往復動慣性力または往復動
慣性偶力しか発生しない下死点近傍では角速度を
小としたものである。
The angular velocity is reduced near the bottom dead center where only a smaller reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple is generated.

(ト) 発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような
効果を奏するものである。
(G) Effects of the Invention Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

第1に、クランク軸の変動回転を、バランサー
軸においては一定回転にしようと構成していた従
来の往復動機関においては、消すことのできなか
つた高次成分の往復動慣性力または往復動慣性偶
力を、打ち消す為のバランサー側の高次成分を発
生させることができたものである。
First, in conventional reciprocating engines that are designed to make the fluctuating rotation of the crankshaft a constant rotation on the balancer shaft, there is a high-order component of reciprocating inertia or reciprocating inertia that cannot be eliminated. It was possible to generate a higher-order component on the balancer side to cancel the couple.

第2に、従来の実開昭57−149345号公報におい
ては、角速度、角加速度の意図的な変動を得る為
に、近似楕円形ギア連を介装しているのであり、
また実開昭52−77302号公報においては非円形ギ
アを用いて角速度・角加速度の意図的な変動を得
ているのである。
Second, in the conventional Japanese Utility Model Application Publication No. 57-149345, an approximate elliptical gear chain is inserted in order to obtain intentional fluctuations in angular velocity and angular acceleration.
Moreover, in Japanese Utility Model Application Publication No. 52-77302, a non-circular gear is used to obtain intentional fluctuations in angular velocity and angular acceleration.

故に近似楕円形ギアや非円形ギアは、製造に際
して通常の円形ギアを加工するような工作機械を
使用することが出来ず、特殊の工作機械により熟
練工により手作りにて製作することとなり、量産
効果を上げることが出来ず、コストが異常に高く
なるのである。
Therefore, when manufacturing approximate elliptical gears and non-circular gears, it is not possible to use the same machine tools that process regular circular gears, and they must be manufactured by hand by skilled workers using special machine tools, which reduces the effectiveness of mass production. Therefore, the cost becomes abnormally high.

これに対して、本発明の場合には、近似楕円形
ギアや非円形ギアを用いることなく、バツクラツ
シユは最大くい込み量r3を吸収可能な如く、特
に大きく構成しているが、通常の歯車加工機械に
より加工可能な範囲のバツクラツシユ幅に構成し
た円形ギアを用いて、軸心位置だけを偏心させて
いるのであるから、コストを安く量産することが
可能であり、円形ギアを用いながら高次の往復動
慣性力または往復動慣性偶力を打ち消す為の、バ
ランサー9,10側の高次の往復動慣性力または
往復動慣性偶力を発生させることが可能となつた
ものである。
On the other hand, in the case of the present invention, the backlash is constructed to be particularly large so as to be able to absorb the maximum biting amount r3 without using an approximate elliptical gear or a non-circular gear. By using a circular gear configured to have a reciprocating width within the range that can be machined, only the shaft center position is made eccentric, making it possible to mass produce at low cost. It is now possible to generate a high-order reciprocating inertia force or reciprocating inertia couple on the balancer 9, 10 side to cancel out the dynamic inertia force or reciprocating inertia couple.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す往復動機関の
全体の概略図、第2図はその側面図、第3図は偏
心ギア4,5の噛合状態を示す図面、第4図・第
5図・第6図・第7図・第8図・第9図・第10
図・第11図は偏心ギアのうちクランク軸側偏心
ギア4が略45゜づつ回転した状態を、同一径歯車
の場合のピツチ円4a,5aで示した図面、第1
2図・第13図・第14図・第15図・第16
図・第17図・第18図・第19図は、クランク
軸側偏心ギア4のバツクラツシユを大きくして回
転可能とした実施例の回転状態を略45゜づつの連
続的な回転で示した図面、第20図はバランサー
装置の無い場合の慣性力a、従来のバランサー装
置を設けた場合の釣り合い後の残存慣性力b、本
発明のバランサー装置により釣り合つた後の残存
慣性力cのそれぞれを示す図面、第21図は偏心
率εと、歯車のくい込み量の関係を示す図面であ
り、斜線の範囲内においては、超バツククラツシ
ユ歯車が使用可能の範囲を示す図面、第22図は
ロツド長・クランク半径比(λ)に対する偏心ギ
アの離心率εの最適範囲を示す図面、第23図・
第24図は偏心ギア自体の静バランスを取るため
に、空隙およびウエイトを設けた状態の平面図と
側面断面図である。 1……ピストン、2……コネクテイングロツ
ド、3……クランク軸、4……クランク軸側偏心
ギア、5……バランサー側偏心ギア、9,10…
…バランサー、11,12……バランサー軸。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of a reciprocating engine showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a drawing showing the meshing state of eccentric gears 4 and 5, and FIGS. Figure 5, Figure 6, Figure 7, Figure 8, Figure 9, Figure 10
Figure 11 shows the state in which the eccentric gear 4 on the crankshaft side rotates approximately 45 degrees at a time, using pitch circles 4a and 5a for gears with the same diameter.
Figure 2, Figure 13, Figure 14, Figure 15, Figure 16
Figures 17, 18, and 19 are drawings showing the rotational state of an embodiment in which the eccentric gear 4 on the crankshaft side is rotatable by increasing its backlash by continuous rotation of about 45 degrees. , FIG. 20 shows the inertial force a without a balancer device, the residual inertial force b after balancing with a conventional balancer device, and the residual inertial force c after balancing with the balancer device of the present invention, respectively. Figure 21 is a diagram showing the relationship between the eccentricity ε and the amount of gear bite, and the shaded area is a diagram showing the range in which ultra-back crush gears can be used, and Figure 22 is a diagram showing the relationship between the eccentricity ε and the amount of gear bite. A drawing showing the optimum range of the eccentricity ε of the eccentric gear with respect to the crank radius ratio (λ), Fig. 23.
FIG. 24 is a plan view and a side cross-sectional view of the eccentric gear in which a gap and a weight are provided to maintain static balance of the eccentric gear itself. 1... Piston, 2... Connecting rod, 3... Crankshaft, 4... Crankshaft side eccentric gear, 5... Balancer side eccentric gear, 9, 10...
... Balancer, 11, 12... Balancer axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ピストンの往復動にてクランク軸を回転さ
せ、該クランク軸よりギア連を介してバランサー
軸を回転させる往復動機関において、クランク軸
よりバランサー軸に至る駆動ギア連上に、中心か
ら偏心した位置に軸心を設けた1対の円形偏心ギ
アを噛合介装し、該偏心ギアに噛合部の最大くい
込み量r3を吸収する大きさのバツクラツシユを
設け、前記ピストンの上死点近傍位置で、前記バ
ランサー軸の回転角速度を最大とすべく、偏心ギ
ア連を噛合配置したことを特徴とする往復動機関
におけるバランサー装置。
1. In a reciprocating engine in which a crankshaft is rotated by the reciprocating motion of a piston, and a balancer shaft is rotated from the crankshaft via a gear train, there is a position eccentric from the center of the drive gear chain from the crankshaft to the balancer shaft. A pair of circular eccentric gears are intermeshed with each other, the shaft center of which is provided at A balancer device for a reciprocating engine, characterized in that an eccentric gear chain is arranged in mesh to maximize the rotational angular velocity of the balancer shaft.
JP21462583A 1983-11-14 1983-11-14 Balancer device in reciprocating engine Granted JPS60109639A (en)

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