밸런스 샤프트

Balance shaft
Ford Taunus V4 엔진의 밸런스 샤프트.

밸런스 샤프트는 불균형한 동적 힘을 상쇄하여 진동을 줄이기 위해 피스톤 엔진에 사용됩니다.카운터 밸런스 샤프트는 편심 중량을 가지며 서로 반대 방향으로 회전하여 순 수직력을 생성합니다.

밸런스 샤프트는 1907년 [1][2]영국의 기술자 프레드릭 W. 랜체스터에 의해 발명되고 특허를 취득했다.자동차와 오토바이에 사용되는 인라인 4 및 V6 엔진에 가장 많이 사용됩니다.

개요

랜체스터의 수직력 균형기.편심 질량에는 "C" 및 "D"라는 라벨이 붙어 있습니다.

밸런스축 시스템의 작동 원리는 편심 중량이 동일한 두 개의 축이 엔진 속도의 두 배 속도로 반대 방향으로 회전하는 것입니다.축의 페이징은 추에 의해 생성되는 원심력이 [3]엔진에 의해 생성되는 수직 2차력(엔진 RPM의 2배)을 상쇄하는 것입니다.밸런스 샤프트에 의해 생성되는 수평력은 동일하고 반대이므로 서로 상쇄됩니다.

밸런스 샤프트는 크랭크축에서 [4]발생하는 진동을 감소시키지 않습니다.

적용들

2기통 엔진

Yamaha TRX850 및 Yamaha TDM850 엔진은 밸런스 샤프트가 있는 270° 크랭크 샤프트를 사용하는 등 수많은 모터사이클 엔진, 특히 직진 쌍동 엔진에서 밸런스 샤프트 시스템을 채택하고 있습니다.BMW GS 평행 트윈에서 사용되는 다른 접근 방식은 힌지식 균형추를 움직이는 '더미' 커넥팅 로드를 사용하는 것입니다.

4기통 엔진

Ford Taunus V4 엔진의 밸브 타이밍 기어.밸런스 샤프트는 좌측의 작은 기어에서 구동됩니다(큰 기어는 캠축용이며 크랭크축의 절반 속도로 회전합니다).

밸런스 샤프트는 보통 인라인 4 엔진 설계에 내재된 2차 진동(엔진 RPM의 2배 속도로 진동하는 수직력)을 줄이기 위해 인라인 4 엔진에 자주 사용됩니다.이 진동은 짝수 연소 인라인 4 엔진에서 커넥팅 로드의 움직임이 크랭크축 회전 내내 대칭적이지 않기 때문에 발생합니다. 따라서 크랭크축 회전 동안 하강 피스톤과 상승 피스톤이 가속에서 항상 완전히 반대되는 것은 아니므로 순 수직력 트위크가 발생합니다.([5]RPM에 따라 2차적으로 증가)

엔진 배기량에 따라 진동량도 증가하므로 배기량이 2.2L(134cuin) 이상인 인라인 4 엔진에 밸런스 샤프트가 사용되는 경우가 많습니다.스트로크 또는 보어가 증가하면 2차 진동이 증가합니다. 스트로크가 클수록 가속도 차이가 커지고 보어가 클수록 피스톤의 질량이 증가합니다.

랜체스터의 밸런스 샤프트 시스템은 1975년에 도입된 인라인 4인승 엔진인 미쓰비시 아톰 80에 의해 개량되었다.이 엔진은 엔진 [6][7]속도의 증가 및 감소로 인한 관성에 의해 가해지는 토크 때문에 2차 롤링 커플(즉, 크랭크축 축 주변)을 상쇄하기 위해 한 밸런스 샤프트를 다른 밸런스 샤프트보다 높게 배치한 최초의 엔진입니다.

플랫 4 엔진에서는 피스톤이 반대 방향으로 움직이면 힘이 상쇄됩니다.따라서 평탄한 4개 엔진에는 밸런스 샤프트가 필요하지 않습니다.

5기통 엔진

밸런스 샤프트는 GM Vortec 3700과 같은 스트레이트 파이브 엔진에도 사용됩니다.

6기통 엔진

직진 6엔진 및 평탄 6엔진에서는 요동력이 자연스럽게 균형을 이루므로 밸런스 샤프트가 필요하지 않습니다.

V6 엔진은 V 각도에 관계없이 본질적으로 불균형입니다.홀수 기통의 인라인 엔진에는 1차 불균형이 있어 엔드 투 엔드의 흔들림이 발생합니다.V6의 각 실린더 뱅크는 3개의 실린더를 가지므로 각 실린더 뱅크는 이 움직임을 [8]경험한다.밸런스 샤프트는 이러한 흔들림을 줄이기 위해 다양한 V6 엔진에 사용됩니다.90° V6 엔진과 달리 60° V6 엔진은 밸런스 샤프트가 필요하지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Frederick William Lanchester, 1868-1946". Obituary Notices of Fellows of the Royal Society. The Royal Society. 5 (16): 761. 1948. doi:10.1098/rsbm.1948.0010. ISSN 1479-571X.
  2. ^ Frederick William Lanchester (1912-10-31). "US1163832A - Balancing means for reciprocating engines". Google Patents. Retrieved 2021-04-03.
  3. ^ "Engine Balance and the Balance Shafts". www.zzperformance.com. Retrieved 20 August 2019.
  4. ^ "Weighing the Benefits of Engine Balancing". www.babcox.com. Archived from the original on 24 February 2009. Retrieved 12 December 2004.
  5. ^ "트윈 엔진의 흔들림" Vittore Cossalter, Dinamoto.it
  6. ^ Carney, Dan (2014-06-10). "Before they were carmakers". UK: BBC. Retrieved 2018-11-01.
  7. ^ Nadel, Brian (June 1989). "Balancing Act". Popular Science. p. 52.
  8. ^ "The Physics of: Engine Cylinder-Bank Angles". www.caranddriver.com. 14 January 2011. Retrieved 22 August 2019.