JFRMCブログ

　直列3気筒の前に直列2気筒の1次慣性力の釣合いについて考えます。

　下図はバランサーシャフト付きの180度クランクエンジンの模式図で、上がクランクシャフト、下がバランサーシャフトです。
　各気筒の最大1次慣性力(上死点時、下死点時)をＰとして、クランクシャフトのバランスウエイトを0.5P相当分としますと上死点、下死点での不釣合いはそれぞれ0.5Pになります(赤矢印)。
　2本の青矢印はバランサーシャフト(クランクシャフト同速逆回転)のバランスウエイトの遠心力0.5Pです。

　黒矢印はクランクシャフト、バランサーシャフトの回転方向で、すぐ横の赤矢印は不釣合力の回転方向(クランクシャフト回転方向とは逆方向）です。

　クランクシャフトだけ見ますと、２つの赤矢印の向きが逆ですので力は釣合っていますが、図ではクランクシャフト全体が右回りする力（偶力）が生じています。

　バランサーシャフトでは青矢印によりバランサーシャフトに左回りの力(偶力)が生じ、クランクシャフトの偶力を打ち消しています。

　結果として、1次慣性力は釣合い、偶力も生じません。

　次に360度クランク2気筒、単気筒について考えます。

　図はバランサーシャフトが1本の例で、青矢印の大きさはPです。クランクシャフトでの1次慣性力の不釣合いは0.5P×2＝Pなので、力としては釣合っていますが、図で分るように全体が前方向に回る力（これも偶力）が働いています。ただし、この図の配置であれば、クランクシャフト、バランサーシャフトが90度回転した状態では偶力は生じません。
　このようにクランクシャフトで1次慣性力が釣り合っていないならバランサーシャフト1本で偶力が生じないように慣性力を釣り合わせることはできず、下図のようにクランクシャフトの前後にバランサーシャフトを配置する必要があります。

　単気筒の場合も基本的な考え方は同じです。

　ところが、360度クランク2気筒、単気筒であってもバランサーシャフトを1本で済ませている例は少なくありません。

　また、270クランク2気筒(下図)もクランクシャフトで1次慣性力が釣り合っていないので、偶力を生じずに1次慣性力を釣り合わせるためにはバランサーシャフトが2本必要ですが、1本で済ませている例が少なくありません。

　
　バランサーシャフト装着は、そこだけ見れば重量増、摩擦損失増ですのでないに越したことはありませんし、装着するにしても本数が少ない方がよいのはいうまでもありません。

　3気筒エンジンはバランサーシャフトなしに1次慣性力が釣合い偶力も生じないようにすることはできませんが、クランクシャフトで1次慣性力が釣り合っていればバランサーシャフト1本で偶力は打ち消されます。
　しかし、クランクシャフトで 1 次慣性力が釣り合っていなくても、バランサーシャフト2本で偶力も生じませんし、バランサーシャフト1本だとしても上の2気筒の例と同様、成立しても不思議ではなく、クランクピンレイアウト、点火間隔の可能性の選択肢は非常に多くなります。

　ただ、2気筒ではなく3気筒なのですから、クランクシャフトで1次慣性力が釣り合っており、バランサーシャフト1本で偶力が打ち消されており、クランクピンレイアウトに制限があるとして以下の記事を進めます。

続く