(57)【要約】【課題】内燃機関のバランスシャフトのオイルに対するフリクションを低減すること。【解決手段】内燃機関のバランスシャフトは、軸部と偏心マス部とを備える。軸部は、回転軸の周りを回転するように軸受によって支持される。偏心マス部は、軸部と共に一体的に回転し、且つ、その重心は回転軸からずれている。偏心マス部は、中心軸が回転軸である円柱形状の外表面を有する外殻部と、外殻部によって外部から隔離された中空部と、を有する。【選択図】図８
2018115670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバランスシャフトであって、
回転軸の周りを回転するように軸受によって支持される軸部と、
前記軸部と共に一体的に回転し、且つ、重心が前記回転軸からずれている偏心マス部と
を備え、
前記偏心マス部は、
中心軸が前記回転軸である円柱形状の外表面を有する外殻部と、
前記外殻部によって外部から隔離された中空部と
を有する
バランスシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバランスシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
バランスシャフトは、内燃機関としてのレシプロエンジンにおける振動を抑制するために設けられる。典型的には、バランスシャフトは、シリンダブロックの下部に設けられたオイルパン内に配置される。バランスシャフトは、軸受によって回転自在に支持され、クランクシャフトの回転に同期して回転駆動される。
【０００３】
特許文献１に開示されているバランスシャフトは、両端の軸部と、中央のアンバランスマスを備えている。軸部は、ジャーナルベアリングによって回転自在に支持されている。アンバランスマスは半円柱形状を有しており、その重心は回転軸からずれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されているバランスシャフトのアンバランスマスの形状は、半円柱形状である。そのような半円柱形状のアンバランスマスがオイルパン内のオイルに浸ると、回転時に大きなフリクションが発生する。具体的には、回転する半円柱形状のアンバランスマスは、オイル内を通過する際にオイルから大きな抵抗を受ける。また、回転する半円柱形状のアンバランスマスは、オイルを掻き上げる（巻き上げる）。このこともフリクションの増大につながる。
【０００６】
本発明の１つの目的は、内燃機関のバランスシャフトのオイルに対するフリクションを低減することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点において、内燃機関のバランスシャフトが提供される。
そのバランスシャフトは、
回転軸の周りを回転するように軸受によって支持される軸部と、
軸部と共に一体的に回転し、且つ、重心が回転軸からずれている偏心マス部と
を備える。
偏心マス部は、
中心軸が回転軸である円柱形状の外表面を有する外殻部と、
外殻部によって外部から隔離された中空部と
を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバランスシャフトの偏心マス部の外表面は円柱形状である。外表面は円柱形状であるが、偏心マス部の重心が回転軸からずれるように、偏心マス部の内部には中空部が形成されている。その中空部は外部から隔離されているため、中空部にオイルが侵入することはなく、中空部がオイルに影響を与えることもない。そして、偏心マス部の外表面が円柱形状であるため、バランスシャフトの回転時、オイルに対するフリクションが低減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの偏心マス部の構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの偏心マス部の構造を示す断面図である。
【図５】比較例に係るバランスシャフトの偏心マス部の構造を示す斜視図である。
【図６】比較例に係るバランスシャフトの偏心マス部の構造を示す断面図である。
【図７】比較例に係るバランスシャフトの回転時の偏心マス部とオイルの様子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの回転時の偏心マス部とオイルの様子を示す模式図である。
【図９】比較例に係るバランスシャフトの回転時のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るバランスシャフトの回転時のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
＜バランスシャフトの構造＞
図１は、本発明の実施の形態に係るバランスシャフト１０の構造を示す概略図である。バランスシャフト１０は、内燃機関としてのレシプロエンジンにおける振動を抑制するために設けられる。バランスシャフト１０は、シリンダブロックの下部に設けられたオイルパン内に配置される。バランスシャフト１０は、軸受１００によって回転自在に支持され、クランクシャフトの回転に同期して回転駆動される。
【００１２】
より詳細には、バランスシャフト１０は、軸部２０と偏心マス部３０を備えている。軸部２０は、軸受１００によって支持されており、回転軸Ｃの周りを回転する。つまり、軸部２０は、軸受１００によって回転自在に支持されている。回転軸Ｃと平行な方向は、以下「Ｘ方向」と呼ばれる。Ｘ方向と直交する面は、以下「ＹＺ面」と呼ばれる。
【００１３】
偏心マス部３０（アンバランスマス）は、軸部２０と共に一体的に回転する。つまり、偏心マス部３０も、回転軸Ｃの周りを回転する。但し、偏心マス部３０の重心は、回転軸Ｃからずれている。
【００１４】
図２は、本実施の形態に係るバランスシャフト１０の構造を示す斜視図である。本実施の形態に係る偏心マス部３０は、“半円柱形状”ではなく“円柱形状”を有している。より詳細には、偏心マス部３０は、円柱形状の外表面３０Ｓを有している。その円柱形状の中心軸は、Ｘ方向と平行であり、上記の回転軸Ｃと一致している。尚、外表面３０Ｓとは、バランスシャフト１０の外部に露出している面である。
【００１５】
図３は、図２で示された偏心マス部３０をＹＺ面で切断したときの斜視図である。また、図４は、図２で示された偏心マス部３０のＹＺ面における断面を示している。その断面は、図１中の線Ａ−Ａに沿った断面に相当している。図３及び図４に示されるように、本実施の形態に係る偏心マス部３０は、外殻部３１、中空部３２、及び中実部３３を有している。
【００１６】
外殻部３１は、上記の外表面３０Ｓを有する部分である。つまり、外殻部３１は、中心軸が回転軸Ｃと一致する円柱形状を有しており、その外表面が、上記の偏心マス部３０の外表面３０Ｓに相当する。
【００１７】
中空部３２は、外殻部３１の内部に形成された空間である。図３及び図４に示されるように、中空部３２は、回転軸Ｃの周りに一様に形成されているわけではない。中空部３２は、回転軸Ｃの周りの一部分だけに形成されている。言い換えれば、中空部３２は、外殻部３１の内部において偏って形成されている。この中空部３２は、外殻部３１によって、バランスシャフト１０の外部から隔離されている。言い換えれば、外殻部３１は、閉じた構造を有している。よって、中空部３２にオイルが侵入することはなく、中空部３２がオイルに影響を与えることもない。
【００１８】
中実部３３は、外殻部３１の内部の中空部３２以外の部分である。典型的には、中実部３３と外殻部３１は、切れ目無く一体的に形成される。図３及び図４に示されるように、中実部３３は、回転軸Ｃの周りの一部分だけに形成されている。言い換えれば、中実部３３は、外殻部３１の内部において偏って形成されている。
【００１９】
このように、偏心マス部３０の内部には、中空部３２と中実部３３が偏って形成されている。これにより、偏心マス部３０全体としての重心ＧＣは、回転軸Ｃからずれることになる。つまり、本実施の形態に係る偏心マス部３０の外表面３０Ｓは円柱形状であるが、その重心ＧＣは回転軸Ｃからずれている。重心ＧＣが回転軸Ｃからずれることにより、偏心マス部３０としての役割が保たれる。逆に言えば、適切な重心ＧＣの位置が得られるように、中空部３２と中実部３３が設計されている。
【００２０】
＜比較例に係る構造＞
図５及び図６は、比較例に係るバランスシャフトの偏心マス部４０の構造を示している。図５及び図６の形式は、それぞれ、図３及び図４と同じである。比較例に係る偏心マス部４０の形状は、特許文献１に開示された形状と同様であり、半円柱形状である。つまり、偏心マス部４０は、本実施の形態のような外殻部３１や中空部３２を有していない。
【００２１】
＜効果＞
以下、本実施の形態に係るバランスシャフト１０の効果を説明するために、本実施の形態と比較例との比較を行う。
【００２２】
図７は、比較例に係るバランスシャフトの回転時の偏心マス部４０とオイルの様子を示す模式図である。バランスシャフトは、オイルパン内のオイルに浸っている。バランスシャフトが回転すると、半円柱形状の偏心マス部４０も回転する。回転する半円柱形状の偏心マス部４０は、オイル内を通過する際にオイルから大きな抵抗を受ける。また、回転する半円柱形状の偏心マス部４０は、オイルを掻き上げる（巻き上げる）。これらのことは、フリクションの増大を招く。
【００２３】
オイルが掻き上げられると、掻き上げられたオイルが、油面に落下する。また、回転する半円柱形状の偏心マス部４０は、油面を強く叩く。これらのことにより、オイル中に空気が取り込まれ、多数の気泡が発生する。更に、回転する半円柱形状の偏心マス部４０は、オイルを攪拌し、オイル中の気泡を拡散させる。拡散した気泡の径（体積）は小さくなる。体積の小さな気泡は、浮上しにくく、オイル中に留まる。その結果、オイル中の気泡は、消えないまま、オイルストレーナに到達してしまう。
【００２４】
このように、比較例に係る半円柱形状の偏心マス部４０は、回転時に、オイルの掻き上げと、オイル中への空気の取り込みを繰り返す。その結果、フリクションが増大し、また、気泡率が悪化する。
【００２５】
図８は、本実施の形態に係るバランスシャフト１０の回転時の偏心マス部３０とオイルの様子を示す模式図である。本実施の形態に係る偏心マス部３０の外表面３０Ｓは円柱形状である。また、中空部３２は外部から隔離されているため、中空部３２にオイルが侵入することはなく、中空部３２がオイルに影響を与えることもない。従って、偏心マス部３０がオイル内を通過する際にオイルから受ける抵抗は、比較例の場合と比較して低減される。また、偏心マス部３０によるオイルの掻き上げも、ほとんど発生しない。その結果、オイルに対するフリクションが著しく低減される。
【００２６】
オイルの掻き上げが抑制されると、油面へのオイルの落下も抑制される。また、円柱形状の外表面３０Ｓには、オイルの表面を叩くような面が存在しない。従って、本実施の形態に係る偏心マス部３０の場合、オイル中への空気の取り込みも著しく抑制される。その結果、オイル中の気泡の発生が抑制され、気泡率が向上する。
【００２７】
図９は、比較例に係るバランスシャフトの回転時のシミュレーション結果を示している。また、図１０は、本実施の形態に係るバランスシャフト１０の回転時のシミュレーション結果を示している。図９と図１０の対比から明らかなように、本実施の形態によれば、オイルの掻き上げが著しく抑制されている。また、掻き上げられたオイルの油面への落下も抑制されている。その結果、油面の乱れも著しく抑制されていることが分かる。
【００２８】
以上に説明されたように、本実施の形態に係るバランスシャフト１０の偏心マス部３０の外表面３０Ｓは円柱形状である。外表面３０Ｓは円柱形状であるが、偏心マス部３０全体としての重心ＧＣが回転軸Ｃからずれるように、偏心マス部３０の内部には中空部３２が形成されている。その中空部３２は外部から隔離されているため、中空部３２にオイルが侵入することはなく、中空部３２がオイルに影響を与えることもない。そして、偏心マス部３０の外表面３０Ｓが円柱形状であるため、バランスシャフト１０の回転時、オイルに対するフリクションが低減され、また、オイル中への空気の取り込みも抑制される。
【符号の説明】
【００２９】
１０    バランスシャフト
２０    軸部
３０    偏心マス部
３０Ｓ  外表面
３１    外殻部
３２    中空部
３３    中実部
４０    偏心マス部
１００    軸受
Ｃ    回転軸
ＧＣ    重心
【図１】
2018115670.tif 000003
【図２】
2018115670.tif 000004
【図３】
2018115670.tif 000005
【図４】
2018115670.tif 000006
【図５】
2018115670.tif 000007
【図６】
2018115670.tif 000008
【図７】
2018115670.tif 000009
【図８】
2018115670.tif 000010
【図９】
2018115670.tif 000011
【図１０】
2018115670.tif 000012