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JPS6224316B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6224316B2
JPS6224316B2 JP54087457A JP8745779A JPS6224316B2 JP S6224316 B2 JPS6224316 B2 JP S6224316B2 JP 54087457 A JP54087457 A JP 54087457A JP 8745779 A JP8745779 A JP 8745779A JP S6224316 B2 JPS6224316 B2 JP S6224316B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
principal axis
axis
inertia
around
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54087457A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5613266A (en
Inventor
Hisashi Kazuta
Masao Furusawa
Hiroyuki Ikuma
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.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP8745779A priority Critical patent/JPS5613266A/en
Publication of JPS5613266A publication Critical patent/JPS5613266A/en
Publication of JPS6224316B2 publication Critical patent/JPS6224316B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、自動車や自動二輪車などに適し、
エンジン振動の車体への伝達を効果的に遮断する
ことができるエンジンの懸架方法に関するもので
ある。 自動車や自動二輪車を始め、エンジンを動力源
とする装置では、エンジン振動を車体等の支持物
体に伝えないようにする必要がある。 通常の前エンジン後輪駆動式自動車では、クラ
ンク軸は前後方向に配置された縦置きに、また自
動二輪車ではクランク軸を横方向に配置された横
置きとするものが多い。このような車輌ではエン
ジンの前後方向の慣性主軸が水平面と10゜〜30゜
をなすようにエンジンを搭載するのが普通であ
る。 ここで慣性主軸とは、エンジンの重心を通る直
線であつて、慣性能率が最小となる直線、最大と
なる直線およびこれらの直線と直交する直線をい
う。 また、エンジンに発生する周期的強制外力は、
前記自動車用縦置きエンジンではクランク軸廻り
のトルク変動が主となる。また前記自動二輪車用
横置きエンジンでは、直列2気筒180゜クランク
或いは直列3気筒120゜クランクの場合、前後方
向の軸廻りの不釣合慣性偶力が主要な周期的強制
外力となる。 ここで不釣合慣性偶力とは、各気筒の中心軸が
同一直線上にないために、ある気筒のピストン等
の往復動質量分でつくる慣性力が他の気筒の往復
動質量分でつくる慣性力で釣合わせることができ
ずに残留する偶力をいう。 このような場合、一定の条件下において、エン
ジンの慣性主軸に対して弾性主軸が適度に傾斜す
るようにエンジンを弾性的に支持し、慣性乗積に
よる動的連成と弾性乗積による静的連成とをうま
く利用すれば、前記主たる周期的強制外力による
エンジンの共振点を唯1個とすることができるこ
とを、発明者は知つた。 この発明はこのような考え方に基いてなされた
もので、エンジンの前後方向の軸廻りの慣性偶力
が主要な強制外力となるエンジンに適用され、エ
ンジン振動の車体への伝達を効果的に遮断できる
エンジンの懸架方法を提供するものである。この
発明はこの目的達成のため、エンジンの重心を弾
性中心に略々一致させると共に、エンジンの横方
向の慣性主軸を横方向の弾性主軸に略々一致さ
せ、エンジンが弾性体で支持されたときの6自由
度運動方程式の6つの固有ベクトルのうち、5つ
の固有ベクトルが主要な強制外力の方向と総て直
交するために必要な角度だけ前後方向の弾性主軸
を横座標軸廻りに傾斜させ、この前後方向の弾性
主軸x*と横方向の弾性主軸y*とを通る平面付
近にエンジン支持点を配し、さらにトルクロール
軸廻りの復元モーメントが他の復元モーメントに
比べて小さくなるように構成したものである。以
下この発明を詳細に説明する。 先づこの発明の基本となる原理を要約して説明
する。第1図AおよびBはそれぞれ自動車用縦置
きエンジンと自動二輪車用横置きエンジンの座標
系を示す図である。これらの図において、x,
y,zはエンジンの重心Gを原点とする静止直交
座標系、ξ,η,ζはこのエンジンの慣性主軸、
さらに同図Bにおけるx*,y*,z*は弾性主
軸を表わしている。今エンジンの重心Gに弾性中
心を一致させ、さらにエンジンの横方向の慣性主
軸ηおよび横方向の弾性主軸y*を共に静止座標
系のy軸に一致させるものとする。この場合に、
前後方向の弾性主軸x*を振動方程式における固
有ベクトルの直交性に基づいて決定される角度β
だけx軸に対して傾斜させると、例えば前記のよ
うな自動車用および自動二輪車用機関では、トル
ク変動や不釣合慣性偶力による回転振動を1つの
後記トルクロールの軸廻りの回転振動だけにする
ことができる。従つて、このような強制外力によ
つては、このトルクロール軸と直交する方向での
回転振動や全ての並進振動は誘発されない。 この考え方によれば、トルクロール軸廻りの復
元モーメントだけを小さくしてこの軸廻りの共振
回転数がエンジンの常用回転数以下になるように
すればよく、他の方向の復元モーメントを必要に
応じて大きくし、その固有振動数を大きくするこ
とが可能である。従つて例えば自動二輪車用エン
ジンの場合、後輪のスプロケツトとの間に掛け回
された駆動チエーンによる前後方向の引張力に対
してはエンジン変位を小さくしつつ、十分な防振
機能を持つた懸架装置を得ることが可能となる。 次にこの原理をさらに詳細に説明する。一般に
弾性支持された6自由度系における剛体の運動方
程式は次式で表わされる。 ここにx,y,zは剛体の重心Gを原点とした
時の右手系直交座標上のx、y、z軸方向の変
位、φ,θ,ψはこのx、y、z軸廻りの回転角
(右ねじ方向を正とする。第1図B参照)、mとI
は剛体の質量と慣性能率、またKとfはそれぞれ
復元係数と強制外力である。 ここで前記した3つの仮定、すなわち (1) エンジンの重心Gを弾性中心とを一致させ、 (2) 慣性主軸ηおよび弾性主軸y*を共にy軸に
一致させ、 (3) 慣性主軸ξはx軸と角度αをなし、弾性主軸
*はx軸と角度βをなす という仮定に従つてエンジンを配置する。そして
さらに強制外力が慣性偶力f〓だけであると仮定
し、相反定理を適用すれば(1)式は次のようにな
る。 これを分割して すなわち並進振動と回転振動は非連成となり、
またピツチングθも非連成となる。そこで(3)式を
さらに分割すると 従つてこの問題はローリングφとヨーイングψ
の2自由度系の振動として考えることができる。
この方程式(4)の複素数表示による解として を、また強制外力を同様に f〓=F〓eiwt として、これらを(4)式に代入すれば次式が得られ
る。 右辺を
This invention is suitable for automobiles, motorcycles, etc.
The present invention relates to an engine suspension method that can effectively block transmission of engine vibrations to a vehicle body. In devices such as automobiles and motorcycles that use an engine as a power source, it is necessary to prevent engine vibrations from being transmitted to supporting objects such as the vehicle body. In ordinary front-engine, rear-wheel-drive automobiles, the crankshaft is vertically arranged in the longitudinal direction, and in many motorcycles, the crankshaft is horizontally arranged in the transverse direction. In such vehicles, the engine is usually mounted so that the engine's main axis of inertia in the longitudinal direction forms an angle of 10° to 30° with the horizontal plane. Here, the principal axis of inertia is a straight line passing through the center of gravity of the engine, and refers to the straight line where the inertia factor is minimum, the straight line where it is maximum, and the straight line orthogonal to these straight lines. In addition, the periodic forced external force generated in the engine is
In the above-mentioned vertically mounted automobile engine, torque fluctuations occur mainly around the crankshaft. Furthermore, in the case of a horizontally mounted motorcycle engine having an in-line two-cylinder 180° crank or an in-line three-cylinder 120° crank, the main periodic forced external force is an unbalanced inertia couple around the longitudinal axis. The unbalanced inertia couple here refers to the fact that the center axes of each cylinder are not on the same straight line, so the inertia force created by the reciprocating mass of the piston, etc. of one cylinder is the inertia force created by the reciprocating mass of the other cylinder. A couple that cannot be balanced and remains. In such cases, under certain conditions, the engine is supported elastically so that the principal axis of elasticity is appropriately inclined with respect to the principal axis of inertia of the engine, and dynamic coupling due to the product of inertia and static coupling due to the product of elasticity are achieved. The inventor found that by making good use of coupling, it is possible to reduce the resonance point of the engine caused by the main periodic forced external force to only one. This invention was made based on this idea, and is applied to engines where the inertia couple around the engine's longitudinal axis is the main forced external force, effectively blocking the transmission of engine vibration to the vehicle body. This provides a method for suspending an engine that is possible. In order to achieve this objective, this invention makes the center of gravity of the engine substantially coincide with the elastic center, and also makes the lateral principal axis of inertia of the engine substantially coincide with the lateral elastic principal axis, so that when the engine is supported by an elastic body, Of the six eigenvectors of the six-degree-of-freedom equation of motion, five eigenvectors are all orthogonal to the direction of the main forced external force. The engine support point is placed near the plane passing through the elastic principal axis x * and the horizontal elastic principal axis y * , and the structure is such that the restoring moment around the torque roll axis is smaller than other restoring moments. be. This invention will be explained in detail below. First, the basic principle of this invention will be summarized and explained. FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the coordinate systems of a vertically installed automobile engine and a horizontally installed motorcycle engine, respectively. In these figures, x,
y, z are the stationary orthogonal coordinates whose origin is the center of gravity G of the engine, ξ, η, ζ are the principal axes of inertia of this engine,
Furthermore, x * , y * , and z * in Figure B represent principal axes of elasticity. It is now assumed that the center of elasticity is made to coincide with the center of gravity G of the engine, and that both the principal axis of inertia in the lateral direction η and the principal axis of elasticity in the lateral direction y * of the engine are made to coincide with the y-axis of the stationary coordinate system. In this case,
The principal axis of elasticity x in the longitudinal direction
For example, in the above-mentioned automobile and motorcycle engines, rotational vibrations due to torque fluctuations and unbalanced inertia couples can be reduced to only the rotational vibrations around the axis of one torque roll (described later). I can do it. Therefore, such forced external force does not induce rotational vibration in the direction orthogonal to the torque roll axis or any translational vibration. According to this idea, it is only necessary to reduce the restoring moment around the torque roll axis so that the resonant rotational speed around this axis is below the engine's normal rotational speed, and then reduce the restoring moment in other directions as necessary. It is possible to increase the natural frequency by increasing the oscillation frequency. Therefore, for example, in the case of a motorcycle engine, it is necessary to create a suspension system that has a sufficient vibration damping function while minimizing engine displacement in response to the longitudinal tensile force caused by the drive chain running between the rear wheel sprocket and the rear wheel sprocket. It becomes possible to obtain the device. Next, this principle will be explained in more detail. Generally, the equation of motion of a rigid body in an elastically supported six-degree-of-freedom system is expressed by the following equation. Here, x, y, and z are the displacements in the x, y, and z-axis directions on the right-handed orthogonal coordinate system when the center of gravity G of the rigid body is the origin, and φ, θ, and ψ are the rotations around the x, y, and z axes. angle (right-handed thread direction is positive; see Figure 1 B), m and I
are the mass and inertia factor of the rigid body, and K and f are the restoring coefficient and forced external force, respectively. The three assumptions mentioned above are: (1) The center of gravity G of the engine is aligned with the center of elasticity, (2) The principal axis of inertia η and the principal axis of elasticity y * are both aligned with the y-axis, and (3) The principal axis of inertia ξ is The engine is positioned according to the assumption that it makes an angle α with the x-axis, and that the principal axis of elasticity x * makes an angle β with the x-axis. Further, assuming that the only forced external force is the inertia couple f, and applying the reciprocity theorem, equation (1) becomes as follows. split this up In other words, translational vibration and rotational vibration are uncoupled,
Furthermore, pitching θ is also uncoupled. Therefore, if we further divide equation (3), we get Therefore, this problem involves rolling φ and yawing ψ
It can be considered as a vibration of a two-degree-of-freedom system.
As a solution of this equation (4) in complex number representation, , and the forced external force as f=F=e iwt , and by substituting these into equation (4), the following equation is obtained. the right side

〔0〕とおいて、 この(5)式の固有値をω、ω、固有ベクトル
とする。ここにU〓、U〓は2番目のモードのベ
クトルφおよびψ成分を表わす。 ω≠ωの時にU〓U〓=0となる条件を求
める。直交条件により次の2式が成立しなければ
ならない。 (6)、(7)式よりU〓=0とU〓=0とが同時に成
立することはないから、U〓U〓=0はU〓また
はU〓のいずれか一方が0になることと同等であ
る。添字1、2は交換可能であるから、U〓=0
となる条件につき考察する。この時正規化ベクト
ルの性質より となる。 (1) 先ずIzx=0の場合を考える。 U〓U〓=0が成立するものとすれば(6)式に
(8)式を代入した次の式 すなわち、U〓Iz=0 が成立しなければならない。Iz≠0であるか
らU〓=0、よつて (8)、(9)式を(7)式に代入すれば よつて∴K〓〓=0 でなければならない。逆にK〓〓=0ならば(7)
式より が常に成立する。このことから一次独立な固有
ベクトルは
[0] and The eigenvalues of this equation (5) are ω 1 , ω 2 , and the eigenvector is shall be. Here, U 2 〓 and U 2 〓 represent vector φ and ψ components of the second mode. Find the condition under which U 1 〓U 2 〓 = 0 when ω 1 ≠ ω 2 . The following two equations must hold according to the orthogonality condition. From equations (6) and (7), U 1 〓=0 and U 2 〓=0 do not hold at the same time, so U 1 〓U 2 〓=0 means either U 1 〓 or U 2 〓. is equivalent to becoming 0. Since subscripts 1 and 2 are interchangeable, U 2 ==0
Let us consider the conditions under which . In this case, from the properties of the normalized vector, becomes. (1) First, consider the case where I zx =0. Assuming that U 1 〓U 2 〓=0 holds true, equation (6)
The following equation by substituting equation (8) That is, U 1 〓I z =0 must hold. Since I z ≠ 0, U 1 = 0, so By substituting equations (8) and (9) into equation (7), we get Therefore, ∴K〓〓=0 must be true. Conversely, if K〓〓=0, then (7)
From the formula always holds true. From this, the linearly independent eigenvectors are

【式】【formula】

【式】 となり、この時U〓U〓=0が確かに成立して
いる。従つて、K〓〓=0はU〓U〓=0とな
るための必要十分条件である。 (2) 次にIzx≠0の場合を考える。 (6)式×K〓〓+(7)式×Izxを求めると 従つて (IxK〓〓+IzxK〓〓)U〓U〓+(IzK〓〓 +IzxK〓〓)U〓U〓=0 ……(10) U〓U〓=0が成立するならば(10)式は (IzK〓〓+IzxK〓〓)U〓U〓=0
……(11) (6)式に(8)式
[Formula], and in this case, U 1 〓U 2 〓=0 certainly holds true. Therefore, K〓〓〓=0 is a necessary and sufficient condition for U 1 〓U 2 〓=0. (2) Next, consider the case where I zx ≠0. (6) Equation × K〓〓 + (7) Equation × I When calculating zx , Therefore, (I x K〓〓〓〓〓〓〓+I zx K〓〓〓)U 1 〓U 2 〓+(I z K〓〓〓 +I zx K〓〓)U 1 〓U 2 〓=0 ...(10) U 1 〓U 2 If 〓=0 holds true, equation (10) becomes (I z K〓〓〓+I zx K〓〓)U 1 〓U 2 〓=0
...(11) Equation (6) and Equation (8)

【式】 を代入して、 同様に(7)式より (11)、(13)式より K〓〓≠0、U〓U〓≠0 よつて(11)式は IzK〓〓+IzxK〓〓=0
……(14) 逆に(14)が成立するときには、Izx、I
z、K〓〓≠0であるからK〓〓≠0であり、
(10)式から (IxK〓〓+IzxK〓〓)U〓U〓=0
……(15) ここで IxK〓〓+IzxK〓〓=0 (16) が成立するものと仮定すれば、K〓〓≠0であ
るから Ix=−K〓〓/K〓〓Izx ……(16)′ (14)式より Iz=−K〓〓/K〓〓Izx ……(14)′ (5)式に(14)′、(16)′式を代入して 左辺の行列の行列式を0とおいて (K〓〓+ω2Izx)(K〓〓K〓〓/K〓ψ〓−1)
=0 従つて固有値は重根となりω≠ωという
最初の仮定に矛盾する。よつて(14)式と
(16)式とが同時に成立することはないから IxK〓〓+IzxK〓〓≠0 でなければならない。この時(15)式から U〓U〓=0 が成立しなければならない。よつて(14)式が
〓U〓=0となるための必要十分条件であ
る。 また、Iz≠0、K〓〓≠0であるから
(14)式を変形して Izx/I=−K〓〓/K〓〓……(
17) これはIzx=0の場合に求めた条件式 K〓〓=0 をも満足している。従つてIzx=0の場合とI
zx≠0の場合の条件式をまとめると、ω≠ω
の時にU〓U〓=0となるための必要十分条
件は(17)式で表わされる。 次に慣性主軸ξおよび弾性主軸x*がそれぞれ
x軸となす角度α、βの関係を求める。このため
に座標変換を利用する。慣性主軸ξ,η,ζ上の
慣性能率を静止座標系x,y,z上の慣性能率に
変換する時、次式が成立する。 よつて Ix=I〓cos2α+I〓sin2α ……(20) Iz=I〓sin2α+I〓cos2α ……(21) Izx(I〓−I〓)sinαcosα ……(22) ここにI〓、I〓は慣性主軸ξ,ζ上の慣性能
率(主慣性能率)を表わす。全く同様の復元係数
については次式が成立する。 K〓〓=K〓cos2β+K〓sin2β ……(23) K〓〓=K〓sin2β+K〓cos2β ……(24) K〓〓=−(K〓−K〓)sinβcosβ
……(25) ここにK〓、K〓はそれぞれ弾性主軸x*、z
*上の復元係数である。 (21)(22)式および(24)(25)式を(17)式
に代入すれば (I〓−I〓)sinαcosα/I〓sinα+I〓cosα=(K〓K〓)sinβc
osβ/K〓sinβ+K〓cosβ ここで R=Izx/I、I〓/I〓=p、K〓/K
〓=q とおけば R=(p−1)tanα/ptanα+1=(q−
1)tanβ/qtanβ+1……(26) 以上詳細に説明した原理によれば、エンジン自
身の特性および搭載角度から決まるp、αおよび
Rに対し、(26)式を満足するqおよびβを選定
すれば、 U〓U〓=0 が成立する。すなわちU〓またはU〓のいずれか
が0となるから、強制外力f〓に対しこの振動系
は唯一の共振点を持つ。この共振周波数がエンジ
ンの常用回転数範囲に入らないようにすれば防振
機能が良好になる。 第2図は(26)式に基づいて、qとβの関係
を、Rをパラメータとして示したグラフである。
従つてエンジンの特性等からRが決まれば、qと
βはこのグラフから求められる。なお(26)式を
見ると明らかな通り、このグラフはqをpに、ま
たβをαに置きかえた時のpとαの関係を示すこ
とにもなつている。従つて、もしエンジン懸架方
法や弾性部材の特性によりβとqとが予め決まつ
ている場合には、このグラフに基づきpとαの関
係を求め、その懸架角度やエンジンの慣性能率が
この関係を満足するように諸元を決定すればよ
い。 次にトルクロール軸について説明する。これ
は、x軸廻りの強制外力f〓が加つた時にエンジ
ンが回転振動を行なう際の回転軸となるものであ
る。先づ固有値(固有角振動数)と固有ベクトル
(振動モードを)を6自由度で表現すると次のよ
うになる。なお、〔U〕Tは転置ベクトルを表わ
す。 ω、〔U1T=〔000U〓0U〓〕 ω、〔U2T=〔000001〕 ω、〔U3T=〔000010〕 ω、〔U4T=〔010000〕 ω、〔U5T=〔U 0U 000〕 ω、〔U6T=〔U 0U 000〕 これに基づきφからφへの周波数応答関数H〓
〓を求めると H〓〓=Φ/F〓=〓〓〓U〓U〓/m〓(ω〓2−)=(U〓)/m(ω −ω)…
…(27) ここにm〓はモードrの等価質量である。 またφからψへの周波数応答関数H〓〓は、 H〓〓=Ψ/F〓=〓〓〓U〓U〓/m〓(ω〓−ω)=U〓U〓/m(ω −ω)…
…(28) (27)(28)式から Φ:Ψ=H〓〓:H〓〓=U〓:U〓=Iz:Izx=1:R (〓(12)式より) となる。これは周波数に無関係に成立し、F〓に
対する応答の回転軸が固定されていることを示し
ている。この回転軸がトルクロール軸である。 次にこのトルクロール軸の傾きδとα、βとの
関係を求めておく。 −R=tanδ を(26)に代入すれば、 tanδ=(1−p)tanα/ptanα+1=(1
−q)tanβ/qtanβ+1 これを tan(α−δ)=tanα−tanδ/1+tan
αtanδ に代入すれば tan(α−δ)=ptanα tan(β−δ)=qtanβ
Substitute [formula] and Similarly, from equation (7) From formulas (11) and (13), K〓〓≠0, U 1 〓U 2 〓≠0 Therefore, formula (11) is I z K〓〓+I zx K〓〓=0
...(14) Conversely, when (14) holds, I zx , I
z , K〓〓≠0, so K〓〓≠0,
From formula (10) (I x K〓〓〓+I zx K〓〓)U 1 〓U 2 〓=0
...(15) Here, if we assume that I x K〓〓+I zx K〓〓=0 (16), then K〓〓≠0, so I x = −K〓〓〓/K〓〓 I zx ...(16)' From formula (14), I z = -K〓〓/K〓〓I zx ...(14)' Substitute formulas (14)' and (16)' into formula (5). hand Letting the determinant of the matrix on the left side be 0, (K〓〓+ω 2 I zx ) (K〓〓K〓〓/K〓ψ〓−1)
=0 Therefore, the eigenvalue becomes a multiple root, contradicting the first assumption that ω 1 ≠ ω 2 . Therefore, since equations (14) and (16) cannot hold simultaneously, it must be I x K〓〓+I zx K〓〓≠0. At this time, from equation (15), U 1 〓U 2 〓=0 must hold true. Therefore, equation (14) is a necessary and sufficient condition for U 1 〓U 2 〓=0. Also, since I z ≠ 0 and K 〓 ≠ 0, we transform equation (14) to get I zx /I z = −K 〓 〓 / K 〓 〓...(
17) This also satisfies the conditional expression K〓〓=0 found when I zx =0. Therefore, if I zx = 0 and I
To summarize the conditional expression when zx ≠0, ω 1 ≠ω
The necessary and sufficient condition for U 1 〓U 2 〓=0 when 2 is expressed by equation (17). Next, the relationship between the angles α and β formed by the principal axis of inertia ξ and the principal axis of elasticity x * with the x-axis is determined. For this purpose, coordinate transformation is used. When converting the inertia factors on the principal axes of inertia ξ, η, ζ to the inertia factors on the stationary coordinate system x, y, z, the following equation holds true. Therefore, I x = I〓cos 2 α+I〓sin 2 α …(20) I z =I〓sin 2 α+I〓cos 2 α …(21) I zx (I〓−I〓)sinαcosα ……(22 ) Here, I〓 and I〓 represent the inertia rates (principal inertia rates) on the principal axes of inertia ξ and ζ. For completely similar restoration coefficients, the following equation holds. K = K * = cos 2 β + K * = sin 2 β ...... (23) K = = K * = sin 2 β + K * = cos 2 β ... (24) K = = - (K * = - K * 〓)sinβcosβ
...(25) Here, K * 〓 and K * 〓 are the elastic principal axes x * and z, respectively.
* This is the restoration factor above. Substituting equations (21), (22), and (24) and (25) into equation (17), we get (I〓−I〓) sin αcosα/I〓sin 2 α+I〓cos 2 α=(K〓 K〓) sinβc
osβ/K〓sin 2 β+K〓cos 2 β where R=I zx /I z , I〓/I〓=p, K〓/K
If we set 〓=q, then R=(p-1)tanα/ptan 2 α+1=(q-
1) tanβ/qtan 2 β+1...(26) According to the principle explained in detail above, for p, α, and R, which are determined from the characteristics of the engine itself and the mounting angle, q and β that satisfy equation (26) are If selected, U 1 〓U 2 〓=0 holds true. That is, since either U 1 〓 or U 2 〓 becomes 0, this vibration system has only one resonance point with respect to the forced external force f 〓. If this resonant frequency is kept out of the engine's normal rotational speed range, the vibration damping function will be improved. FIG. 2 is a graph showing the relationship between q and β, with R as a parameter, based on equation (26).
Therefore, if R is determined from the characteristics of the engine, q and β can be determined from this graph. As is clear from equation (26), this graph also shows the relationship between p and α when q is replaced with p and β is replaced with α. Therefore, if β and q are predetermined depending on the engine suspension method or the characteristics of the elastic member, the relationship between p and α is determined based on this graph, and the suspension angle and engine inertia factor are determined according to this relationship. The specifications should be determined so as to satisfy the following. Next, the torque roll shaft will be explained. This becomes the axis of rotation when the engine performs rotational vibration when a forced external force f around the x-axis is applied. First, the eigenvalues (natural angular frequencies) and eigenvectors (vibration modes) are expressed in six degrees of freedom as follows. Note that [U] T represents a transposed vector. ω 1 , [U 1 ] T = [000u 1 〓0U 1 〓] ω 2 , [U 2 ] T = [000001] ω 3 , [U 3 ] T = [000010] ω 4 , [U 4 ] T = [010000] ω 5 , [U 5 ] T = [U 5 x 0U 5 z 000] ω 6 , [U 6 ] T = [U 6 x 0U 6 z 000] Based on this, the frequency response function from φ to φ H〓
To find 〓, H〓〓=Φ/F〓=〓〓〓〓U〓U〓〓/m〓(ω〓 2−2 )=(U〓)/m 11 2 −ω 2 )...
...(27) Here m〓 is the equivalent mass of mode r. Moreover, the frequency response function H〓〓 from φ to ψ is as follows : ω 1 2 −ω 2 )…
...(28) From equations (27) and (28), Φ:Ψ=H〓〓:H〓〓=U 1 〓:U 1 〓=I z :I zx =1:R (from equation (12)) and Become. This holds true regardless of frequency, indicating that the axis of rotation of the response to F is fixed. This rotating shaft is the torque roll shaft. Next, the relationship between the inclination δ of the torque roll axis and α and β is determined. -R=tanδ into (26), tanδ=(1-p)tanα/ptan 2 α+1=(1
-q) tanβ/qtan 2 β+1 This is tan(α-δ)=tanα-tanδ/1+tan
By substituting αtanδ, tan(α−δ)=ptanα tan(β−δ)=qtanβ

【表】 表1はp、qに対するα、β、δの関係を表し
たものである。 次に固有振動数ω、ωを求める。 (12)式を代入しさらに(20)、(21)、(22)式を代
入すれば m1=I〓I〓(I〓sinα+I〓cosα)/I
〓sinα+I〓cosα……(29) また、 (13)式を代入し、さらに(23)、(24)、(25)
式を代入すれば、 k1=K〓K〓(K〓sinβ+K〓cosβ)/K
〓sinβ+K〓cosβ……(30) (29)、(30)式より ω1 2=K〓K〓(I〓sinα+I〓cosα)(K〓sinβ+K〓cosβ)/I〓I〓(I〓
sinα+I〓cosα)K〓sinβ+K〓cosβ)……(31) 一方、 (32)(33)式より ω2 2=K〓sinβ+K〓cosβ/I〓s
inα+I〓cosα……(34) (31)(34)式により 以上の結果を用いて設計する際の手順を説明す
る。先ず搭載するエンジンの諸元およびその搭載
角度が予め決まつているものとすればpおよびα
が決まる。従つて(26)式によりRを計算で求
め、さらにq、βを第2図のグラフにより選定す
る。この時各q、βの組合せにつき所要の固有振
動数比を(35)式により検討し、式に(31)式か
ら直接または(34)式から間接的にωを計算し
〓を決定する。すなわちωがエンジンの常用
周波数以下になるようにK〓を決定する。このよ
うにして求めたK〓、q等に基づき他の復元係数
を決定し、これらに適合するようにエンジンの支
持点および支持方法を選定し、弾性的にエンジン
を懸架すればよい。 ここに弾性主軸x*はトルクロール軸とは通常
一致しないが、一般のエンジンではαおよびβは
比較的小さい。従つてトルクロール軸廻りの復元
モーメントを小さくするためには、弾性主軸x*
廻りの復元モーメントを小さくすればよい。 次に、以上の考え方に基くこの発明の実施例を
図面に基いて説明する。これらの実施例は全て自
動二輪車用横置きエンジンにこの発明を適用した
ものである。第3図AおよびBは第1実施例の側
面図とエンジン支持部の横断平面図である。この
図において、符号1はエンジンであり、このエン
ジン1はクランクケース2および変速機等の動力
伝達機構(図示せず)を備え、これらは一体とな
つて振動する。3はスプロケツトであり、エンジ
ン1の回転はこのスプロケツト3から不図示の後
輪へ伝えられる。すなわち、このスプロケツト3
と後輪のスプロケツト(図示せず)との間にはチ
エーン(図示せず)が掛け回されている。従つて
エンジン1が後輪を駆動する時にはチエーンの上
側が張られ、エンジン1には第3図Aで矢印4方
向、すなわち、後方への駆動反力が作用する。エ
ンジンブレーキを効かせる時もこれと同様にエン
ジンは後方へ引張られようとする。5は前取付
部、6は後取付部でそれぞれクランクケース2か
ら前方および後部に突出するようにクランクケー
ス2と一体に形成されている。この実施例におい
ては前・後取付部5および6は、それぞれ左右一
対形成されている。この各取付部5,6にはそれ
ぞれ環状のゴム製緩衝材7が装着され、左右一対
の各緩衝材7はその中心軸がエンジン側方を指向
するよう同軸線上に配置されている。また4個の
各緩衝材7の中心を通る平面8上には、エンジン
1の重心Gが位置している。なお弾性主軸x*
*はこの平面8上に存在する。11はフレー
ム、12および13はステー、14はマウントボ
ルトである。 なお、一般にエンジンの慣性偶力は、x軸廻り
のローリング成分およびz軸廻りのヨーイング成
分(第1図B参照)を持ち、後者は前者に比べて
小さい。この実施例におけるエンジン1では、ク
ランク軸(図示せず)のバランス調整により、予
めヨーイング成分を無視し得る程度に十分小さく
してある。また前取付部5および後取付部6の左
右間隔は、前・後取付部5,6間の間隔に比べて
十分に狭い。さらに重心Gと弾性中心とは一致
し、慣性主軸ηおよび弾性主軸y*が共にy軸一
致しているものとする(第1図B参照)。 この実施例においては環状の緩衝材7を使用し
ているが、このような形状にすると平面8上にあ
り左右の緩衝材7,7の中心を通る軸に直交する
向きには復元係数が高く、またこの軸が傾く向き
には復元係数が小さくなる。従つて、前記平面8
上に存在する弾性主軸x*廻りの復元係数が他の
主軸y*、z*廻りの復元係数に比べて小さくな
る。このため主軸x*廻りには回り易くなる一
方、他の主軸y*、z*廻りには回り難くなる。
前記チエーンによる矢印4方向の駆動反力が、重
心Gを通らない場合には、この引張力はエンジン
1にz軸廻りのヨーイングおよびy軸廻りのピツ
チング方向の力を与えることになるが、弾性主軸
*、z*廻りの復元係数は大きくなるので、エ
ンジン1の振れは少なくなる。なおこの緩衝材7
の硬さや寸法は前記した手順に従つて決定すれば
よい。 第4図AとBは第2実施例を示す側面図と背面
図であり、図示してないがエンジン1は前記第3
図と同様の姿勢でフレームに支持されている。こ
の実施例においては後取付部6を1個としてい
る。従つて弾性主軸x*を横断する後取付部6の
緩衝材7の幅を小さくできるから、主軸x*廻り
の復元モーメントだけを小さくすることが可能に
なる。 以上の実施例におけるエンジン1は静止座標軸
x廻りのローリングのみが強制外力となるよう
に、クランク軸のバランス調整をし、しかもエン
ジン支持点を平面8上、すなわち前後方向の弾性
主軸x*と横方向の弾性主軸y*とを通る平面上
に配置したので、理論に一層厚く適合し、防振性
は極めて良好になる。なおこの発明は自動二輪車
や自動車だけでなく、一定の条件を充足するエン
ジンであれば、全て適用できることは明らかであ
る。 この発明は以上のように前後方向の軸廻りの慣
性偶力が主要な強制外力となるエンジンを、一定
の条件を充足するように配置し、さらにトルクロ
ール軸廻りの復元モーメントが他方向の復元モー
メントに比べて小さくなるように構成したので、
エンジン振動の車体への伝達を効果的に遮断する
ことができる。また自動二輪車用エンジンに適用
した場合には、後輪駆動用チエーンの駆動反力に
よるエンジンの移動も極めて少なくすることがで
きる。
[Table] Table 1 shows the relationship of α, β, and δ with respect to p and q. Next, the natural frequencies ω 1 and ω 2 are determined. Substituting equation (12) and then substituting equations (20), (21), and (22), m 1 = I〓I〓(I〓sin 2 α+I〓cos 2 α)/I
〓sin 2 α+I〓cos 2 α……(29) Also, Substituting equation (13), and then (23), (24), (25)
Substituting the formula, k 1 =K〓K〓(K〓sin 2 β+K〓cos 2 β)/K
〓sin 2 β+K〓cos 2 β……(30) From equations (29) and (30), ω 1 2 =K〓K〓(I〓sin 2 α+I〓cos 2 α)(K〓sin 2 β+K〓cos 2 β)/I〓I〓(I〓
sin 2 α+I〓cos 2 α)K〓sin 2 β+K〓cos 2 β)……(31) On the other hand, From equations (32) and (33), ω 2 2 = K〓sin 2 β+K〓cos 2 β/I〓s
in 2 α+I〓cos 2 α……(34) (31) According to the formula (34) The procedure for designing using the above results will be explained. First, if the specifications of the engine to be installed and its mounting angle are determined in advance, p and α
is decided. Therefore, R is calculated using equation (26), and q and β are selected using the graph shown in FIG. At this time, consider the required natural frequency ratio for each combination of q and β using equation (35), calculate ω 1 directly from equation (31) or indirectly from equation (34), and write K * 〓. decide. That is, K * 〓 is determined so that ω 1 is equal to or lower than the engine's normal frequency. It is sufficient to determine other restoring coefficients based on K * 〓, q, etc. obtained in this manner, select support points and support methods for the engine in accordance with these, and suspend the engine elastically. Here, the elastic principal axis x * usually does not coincide with the torque roll axis, but α and β are relatively small in a typical engine. Therefore, in order to reduce the restoring moment around the torque roll axis, the elastic principal axis x *
All you have to do is reduce the restoring moment around it. Next, embodiments of the present invention based on the above concept will be described with reference to the drawings. In all of these embodiments, the present invention is applied to a horizontally mounted engine for a motorcycle. 3A and 3B are a side view and a cross-sectional plan view of the engine support portion of the first embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes an engine, and the engine 1 includes a crankcase 2 and a power transmission mechanism (not shown) such as a transmission, which vibrate together. 3 is a sprocket, and the rotation of the engine 1 is transmitted from this sprocket 3 to a rear wheel (not shown). In other words, this sprocket 3
A chain (not shown) runs between the front wheel and the rear wheel sprocket (not shown). Therefore, when the engine 1 drives the rear wheels, the upper side of the chain is stretched, and a driving reaction force acts on the engine 1 in the direction of arrow 4 in FIG. 3A, that is, in the rearward direction. Similarly, when applying engine braking, the engine tries to be pulled backwards. Reference numeral 5 denotes a front attachment portion, and numeral 6 denotes a rear attachment portion, which are formed integrally with the crankcase 2 so as to protrude forward and rearward from the crankcase 2, respectively. In this embodiment, the front and rear mounting portions 5 and 6 are formed in pairs on the left and right, respectively. An annular rubber cushioning material 7 is attached to each of the mounting portions 5 and 6, and each pair of left and right cushioning materials 7 are arranged coaxially so that their center axes are oriented toward the side of the engine. Further, the center of gravity G of the engine 1 is located on a plane 8 passing through the center of each of the four cushioning materials 7. Note that the elastic principal axis x * ,
y * exists on this plane 8. 11 is a frame, 12 and 13 are stays, and 14 is a mount bolt. Note that the inertia couple of an engine generally has a rolling component around the x-axis and a yawing component around the z-axis (see FIG. 1B), and the latter is smaller than the former. In the engine 1 in this embodiment, the yawing component is made sufficiently small to be ignored by adjusting the balance of the crankshaft (not shown). Further, the left-right distance between the front attachment part 5 and the rear attachment part 6 is sufficiently narrower than the interval between the front and rear attachment parts 5 and 6. Furthermore, it is assumed that the center of gravity G and the center of elasticity coincide, and that the principal axis of inertia η and the principal axis of elasticity y * both coincide with the y-axis (see FIG. 1B). In this embodiment, an annular buffer material 7 is used, but with this shape, the coefficient of restitution is high in the direction perpendicular to the axis that lies on the plane 8 and passes through the center of the left and right buffer materials 7, 7. , and the restoration coefficient becomes smaller in the direction in which this axis is tilted. Therefore, the plane 8
The restoring coefficient around the upper elastic principal axis x * is smaller than the restoring coefficient around the other principal axes y * and z * . Therefore, while it becomes easy to turn around the main axis x * , it becomes difficult to turn around the other main axes y * and z * .
If the driving reaction force from the chain in the four directions of the arrows does not pass through the center of gravity G, this tensile force will give the engine 1 a yawing force around the z-axis and a force in the pitching direction around the y-axis. Since the coefficient of restoration around the main axes y * and z * increases, the vibration of the engine 1 decreases. Furthermore, this cushioning material 7
The hardness and dimensions of the material may be determined according to the procedure described above. FIGS. 4A and 4B are a side view and a rear view showing the second embodiment, and although not shown, the engine 1 is shown in the third embodiment.
It is supported by a frame in the same position as shown in the figure. In this embodiment, the number of rear mounting portions 6 is one. Therefore, since the width of the cushioning material 7 of the rear mounting portion 6 that crosses the elastic main axis x * can be reduced, it is possible to reduce only the restoring moment around the main axis x * . In the above embodiment, the engine 1 has its crankshaft balanced so that only the rolling around the stationary coordinate axis x acts as a forced external force, and the engine support point is set on the plane 8, that is, transversely to the principal axis of elasticity x * in the longitudinal direction. Since it is arranged on a plane passing through the principal axis of elasticity y * in the direction, it more closely conforms to the theory and provides extremely good vibration isolation. It is clear that this invention can be applied not only to motorcycles and automobiles, but also to any engine that satisfies certain conditions. As described above, this invention arranges an engine in which the inertia couple around the axis in the longitudinal direction is the main forced external force so as to satisfy certain conditions, and furthermore, the restoring moment around the axis of the torque roll is used as the restoring moment in the other direction. Since it is configured so that it is smaller than the moment,
Transmission of engine vibration to the vehicle body can be effectively blocked. Furthermore, when applied to a motorcycle engine, movement of the engine due to the drive reaction force of the rear wheel drive chain can be extremely reduced.

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

第1図はエンジンに対する座標系を示す図、第
2図は(26)式に基づき、qとβの関係を、Rを
パラメータとして示すグラフ、第3図AおよびB
はこの発明の第1実施例を示す側面図とエンジン
支持部の横断面図、第4図AおよびBは第2実施
例を示す側面図と背面図である。 1……エンジン、x,y,z……静止直交座
標、ξ,η,ζ……慣性主軸、x*,y*,z*
……弾性主軸、G……エンジンの重心。
Figure 1 is a diagram showing the coordinate system for the engine, Figure 2 is a graph showing the relationship between q and β based on equation (26), with R as a parameter, and Figure 3 A and B.
4A and 4B are a side view and a cross-sectional view of an engine support portion showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are a side view and a rear view showing a second embodiment. 1... Engine, x, y, z... Stationary orthogonal coordinates, ξ, η, ζ... Principal axis of inertia, x * , y * , z *
...Elastic principal axis, G...Center of gravity of the engine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エンジンの前後方向の軸廻りに慣性偶力等の
主要な周期的強制外力が存在するエンジンにおい
て、このエンジンの重心に弾性中心を略々一致さ
せると共に、エンジンの横方向の慣性主軸ηおよ
び横方向の弾性主軸y*を横座標軸yに略々一致
させ、エンジンが弾性体で支持されたときの6自
由度運動方程式の6つの固有ベクトルのうち、5
つの固有ベクトルが主要な強制外力の方向と総て
直交するために必要な角度βだけ前後方向の弾性
主軸x*を横座標軸y廻りに傾斜させ、この弾性
主軸x*と横方向の弾性主軸y*とを通る平面付
近にエンジンの支持点を配し、トルクロール軸廻
りの復元モーメントが他の復元モーメントに較べ
て小さくなるように支持することを特徴とするエ
ンジンの懸架方法。 2 前後方向の弾性主軸x*の傾斜角βを次式に
より求めたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のエンジンの懸架方法。 (p−1)tanα/ptanα+1=(q−1)
tanβ/qtanβ+1 ただし、 p=Iξ/Iζ q=Kφ*/Kψ* Iξ:前後方向の慣性主軸ξ廻りの慣性能率 Iζ:上下方向の慣性主軸ζ廻りの慣性能率 Kx *:前後方向の弾性主軸x*廻りの復元モー
メント Kz *:上下方向の弾性主軸z*廻りの復元モー
メント α:慣性主軸ξの傾斜角 β:弾性主軸x*の傾斜角
[Scope of Claims] 1. In an engine in which a major periodic forced external force such as an inertia couple exists around the longitudinal axis of the engine, the center of elasticity is made to approximately coincide with the center of gravity of the engine, and The principal axis of inertia η of
The elastic principal axis x* in the longitudinal direction is tilted around the abscissa axis y by an angle β necessary for the two eigenvectors to be perpendicular to the direction of the main forced external force, and the elastic principal axis x* and the horizontal elastic principal axis y * A method for suspending an engine, characterized in that the engine is supported so that a restoring moment about the torque roll axis is smaller than other restoring moments by arranging a support point of the engine near a plane passing through the axis. 2. Claim 1, characterized in that the inclination angle β of the principal axis of elasticity x * in the longitudinal direction is determined by the following formula:
Engine suspension method described in Section 1. (p-1) tanα/ptan 2 α+1=(q-1)
tanβ/qtan 2 β+1 However, p=Iξ/Iζ q=Kφ*/Kψ* Iξ: Inertia factor around the principal axis of inertia ξ in the longitudinal direction Iζ: Inertia factor around the principal axis of inertia ζ in the vertical direction K x * : Inertia factor in the longitudinal direction Restoration moment around elastic principal axis x * K z * : Restoration moment around elastic principal axis z * in vertical direction α : Inclination angle of principal axis of inertia ξ β : Inclination angle of elastic principal axis x *
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