(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のバランス装置に係り、クランク軸の回転をバランス軸に伝達する連結軸を有し、クランク軸から連結軸に伝達される力を定常的に円滑にバランス軸に伝達することを目的とする。【解決手段】クランク軸とバランス軸と、両者を連結する連結軸３２を設ける。バランス軸３６と連結軸３２とをＢＳ連結機構３８で連結する。ＢＳ連結機構３８は、揺動軸６６を回転軸として揺動するボール部５４を有する揺動子５２と、揺動子５２の揺動を妨げることなくボール部５４を球面で保持する球面座７０と、揺動子５２の揺動を妨げることなく揺動軸６６を保持するスリーブ６０とを備える。球面座７０は、連結軸３２の端部に設けられる。スリーブ６０は、揺動子５２の揺動方向をバランス軸３６の径方向と一致させながらバランス軸３６の軸方向に変位することができるように、バランス軸３６に装着される。【選択図】図６
2018119440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＳ回転軸を回転軸として回転するクランク軸と、
前記ＣＳ回転軸と平行なＢＳ回転軸を回転軸として回転するバランス軸と、
前記クランク軸の前記ＣＳ回転軸の中心から外れた位置に設けられたＣＳ連結点と、前記バランス軸の前記ＢＳ回転軸の中心から外れた位置に設けられたＢＳ連結点とを連結する連結軸と、
前記クランク軸と前記連結軸との、前記ＣＳ連結点を回転中心とする相対回転を可能とするＣＳ連結機構と、
前記バランス軸と前記連結軸との、前記ＢＳ連結点を回転中心とする相対回転を可能とするＢＳ連結機構と、
前記バランス軸が前記クランク軸と逆回転するように前記連結軸の動きをガイドするガイド部とを備え、
前記ＢＳ連結機構は、
揺動軸を回転軸として揺動するボール部を有する揺動子と、
前記揺動子の揺動を妨げることなく前記ボール部を球面にて保持する球面座と、
前記揺動子の揺動を妨げることなく前記揺動軸を保持するスリーブと、を備え、
前記球面座は、前記連結軸の前記バランス軸側の端部に設けられ、
前記スリーブは、前記揺動子の揺動方向を前記バランス軸の径方向と一致させながら前記バランス軸の軸方向に変位することができるように、前記バランス軸に装着されていることを特徴とする内燃機関のバランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のバランス装置に係り、特に、単気筒又は４サイクル二気筒の内燃機関への搭載に適したバランス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関のバランス装置が開示されている。このバランス装置は、偏心ウェイトが装着されたバランス軸を有している。バランス軸は、不等速歯車を介してクランク軸と連結されている。内燃機関の運転中にクランク軸が回転すると、不等速歯車を介してバランス軸が回転する。
【０００３】
バランス軸に装着されている偏心ウェイトは、バランス軸の角速度及び角加速度に応じて周期的に加振力を発生する。そして、バランス軸の角速度及び角加速度は、不等速歯車の特性に応じたプロファイルで変化する。特許文献１において、その不等速歯車は、打ち消すべき振動が大きいクランク角において大きな加振力が生成されるように形成されている。このため、上記従来のバランス装置によれば、内燃機関の振動を有効に抑制して優れた静粛性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６９０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のバランス装置は、クランク軸の回転を歯車によりバランス軸に伝達することとしている。このような構成によれば、クランク軸とバランス軸とが大きく離れている場合に、大きな歯車或いは多数の歯車が必要となり、内燃機関の大型化が避けられない。
【０００６】
クランク軸の回転は、例えば、クランク軸の回転中心から偏心した位置とバランス軸の回転中心から偏心した位置とを連結軸で連結することにより、バランス軸に伝達することができる。このような構成によれば、その回転を歯車で伝達する場合に比して内燃機関の体格を十分に小さくすることができる。
【０００７】
その一方で、連結軸を介してクランク軸の回転をバランス軸に伝達しようとした場合、連結軸とバランス軸との連結部には大きな力が作用することになる。そして、その力は、バランス軸の回転に伴って時々刻々と向きを変化させる。このため、連結軸を用いたバランス装置を実現するためには、そのような力を、連結軸からバランス装置に安定的かつ適切に伝達するための機構が必要となる。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸の回転をバランス軸に伝達する連結軸を有し、かつ、クランク軸から連結軸に伝達される力を定常的に円滑にバランス軸に伝達し続けることの出来る内燃機関のバランス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のバランス装置であって、
ＣＳ回転軸を回転軸として回転するクランク軸と、
前記ＣＳ回転軸と平行なＢＳ回転軸を回転軸として回転するバランス軸と、
前記クランク軸の前記ＣＳ回転軸の中心から外れた位置に設けられたＣＳ連結点と前記バランス軸の前記ＢＳ回転軸の中心から外れた位置に設けられたＢＳ連結点とを連結する連結軸と、
前記クランク軸と前記連結軸との、前記ＣＳ連結点を回転中心とする相対回転を可能とするＣＳ連結機構と、
前記バランス軸と前記連結軸との、前記ＢＳ連結点を回転中心とする相対回転を可能とするＢＳ連結機構と、
前記バランス軸が前記クランク軸と逆回転するように前記連結軸の動きをガイドするガイド部とを備え、
前記ＢＳ連結機構は、
揺動軸を回転軸として揺動するボール部を有する揺動子と、
前記揺動子の揺動を妨げることなく前記ボール部を球面で保持する球面座と、
前記揺動子の揺動を妨げることなく前記揺動軸を保持するスリーブと、を備え、
前記球面座は、前記連結軸の前記バランス軸側の端部に設けられ、
前記スリーブは、前記揺動子の揺動方向を前記バランス軸の径方向と一致させながら前記バランス軸の軸方向に変位することができるように、前記バランス軸に装着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クランク軸の回転を、連結軸により逆方向の回転に変換してバランス軸に伝えることができる。クランク軸とバランス軸とが逆方向に一回転する間に、クランク軸の重心とバランス軸の重心は二度位相を一致させる。両者の位相が一致するクランク角を上死点及び下死点に一致させることで、ピストン及びコンロッドの発する加振力を、クランク軸及びバランス軸の発する加振力で打ち消すことができる。また、上死点と下死点の間では、互いに逆方向に回転するクランク軸とバランス軸が、お互いの加振力を打ち消し合う。このため、本発明によれば、連結軸を用いた小型軽量の構成により、内燃機関の振動を有効に打ち消すことができる。
【００１１】
本発明におけるＢＳ連結機構によれば、クランク軸の回転は、連結軸の球面座を介して揺動子のボール部に伝達される。両者は球面で接しているため、連結軸から入力される力は、点や腺に集中することなく常に面に分散して伝達される。この際、連結軸には球面座において反力を受ける。球面座は連結軸に設けられているため、その反力は連結軸の軸線と一致又は極近接する位置に作用する。このため、連結軸は、反力に起因する捩じりモーメントを殆ど受けることなく所望の力をボール部に伝えることができる。
【００１２】
揺動子のボール部に伝達された力は、揺動子の回転軸を介して、或いは回転軸及び揺動子の本体を介してスリーブに伝達される。この力も点や線ではなく面に分散して伝達される。このため、本発明によれば、クランク軸から連結軸に伝えられた力を、局所に集中させることなく連結軸からバランス軸に伝達することができる。
【００１３】
本発明において、ＣＳ連結点はＣＳ回転軸の中心から偏心した位置に設けられる。同様に、ＢＳ連結点はＢＳ回転軸の中心から偏心した位置に設けられる。ＣＳ連結点とＢＳ連結点とが連結軸で連結されれば、両者の距離は一定に固定される。そして、この条件下でクランク軸とバランス軸とを逆回転させるためには、ＢＳ連結点の偏心量を変化させる必要が生ずることがある。本発明によれば、揺動子がバランス軸の径方向に揺動することで、ＢＳ連結点の偏心量を変化させることができる。このため、この発明によれば、クランク角に応じた偏心量をＢＳ連結点に与えることができる。
【００１４】
本発明における揺動子は、揺動軸を回転軸として揺動する。バランス軸の軸方向（以下、「Ｘ方向」とする）におけるボール部と揺動軸との距離は、揺動子の角度に応じて変化する。具体的には、その距離は、揺動子の軸線がＸ方向となる角度で最長となる。そして、揺動角がその角度から離れるほど、ボール部と揺動軸とのＸ方向距離は短くなる。本発明では、スリーブがＸ方向に変位することで、上記のＸ方向距離を吸収することができる。つまり、この発明によれば、揺動子の揺動角に関わらず、ボール部とバランス軸とのＸ方向の相対距離を一定に維持することができる。このため、本発明によれば、連結軸にＸ方向の歪みを生じさせることなく揺動子を揺動させ、ＢＳ連結点の偏心量を変化させることができる。
【００１５】
以上説明した通り、本発明によれば、連結軸に捩じりモーメントを殆ど作用させることなく、かつ、局所的な力の集中を生じさせることなく、連結軸からバランス軸に所望の力を伝達することができる。更に、連結軸にＸ軸方向の歪みを生じさせることなく、ＢＳ連結点の偏心量を適切に変化させることができる。このため、本発明によれば、クランク軸から連結軸に伝達される力を、定常的に円滑にバランス軸に伝達し続けることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す構成の基本動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構の主要部の構成を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構を、揺動軸を通る平面で切断することで得られる断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構を、バランス軸の先端を通る平面で切断することで得られる断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構の球面座の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構のスリーブの変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１で用いられるＢＳ連結機構のスリーブの第二の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の基本構成］
図１は、本発明の実施の形態１のバランス装置１０の全体構成を説明するための図である。バランス装置１０は内燃機関１２に搭載されている。内燃機関１２はピストン１４を有している。本実施形態において、内燃機関１２は、ピストン１４を一つだけ備える単気筒の４サイクル式機関である。
【００１８】
ピストン１４は、コンロッド１６を介してクランク軸１８に連結されている。クランク軸１８は、コンロッド１６と連結されるクランクピン２０を備えている。クランクピン２０は、クランクアーム２２を介してクランクジャーナル（以下、「ＣＳ回転軸」とする）２４と一体成形されている。ＣＳ回転軸２４は、シリンダブロックに設けられた軸受けにより回転可能に保持されている。
【００１９】
クランク軸１８は、ＣＳ偏心ウェイト２６を備えている。ＣＳ偏心ウェイト２６は、その重心が、ＣＳ回転軸２４の中心を挟んでクランクピン２０の概ね反対側に位置するように設けられている。また、ＣＳ偏心ウェイト２６には、コンロッド１６の重量を打ち消すための重量（ｍｃ）と、ピストン１４の重量の半分に当たる重量（ｍｐ／２）を打ち消すための重量が与えられている。
【００２０】
クランク軸１８は、ピストン１４が上死点と下死点の間を一往復する間に１回転する。
本実施形態において、ＣＳ偏心ウェイト２６は、ピストン１４との間に概ね１８０°クランク角（°ＣＡ）の位相差が生ずるように設けられている。従って、ＣＳ偏心ウェイト２６は、上死点及び下視点においてピストン１４及びコンロッド１６と逆向きの加振力を発生する。
【００２１】
クランク軸１８には、ＣＳ回転軸２４の中心から偏心した位置にＣＳ連結点２８が設けられている。ＣＳ連結点２８は、ＣＳ回転軸２４の中心を挟んでＣＳ偏心ウェイト２６の反対側に設けられている。
【００２２】
ＣＳ連結点２８には、ＣＳ連結機構３０を介して連結軸３２が連結されている。連結軸３２はＣＳ連結機構３０によって回転可能に保持されている。このため、クランク軸１８と連結軸３２とは、ＣＳ連結点２８を回転中心として、クランク軸１８の回転面と平行な平面内で相対的に回転することができる。
【００２３】
連結軸３２の他端は、ＢＳ連結点３４においてバランス軸３６と連結されている。ＢＳ連結点３４には、連結軸３２とバランス軸３６とを連結するＢＳ連結機構３８が設けられている。本実施形態のバランス装置１０は、このＢＳ連結機構３８の構成に特徴を有している。ＢＳ連結機構３８の構成については後に詳細に説明する。
【００２４】
バランス軸３６は、ＢＳ回転軸４０を備えている。ＢＳ回転軸４０は、ＣＳ回転軸２４と平行に設けられ、シリンダブロックが備える軸受けにより回転可能に保持されている。このため、バランス軸３６は、ＢＳ回転軸４０を回転軸としてクランク軸１８の回転面と平行な平面内で回転することができる。
【００２５】
バランス軸３６には、ＢＳ偏心ウェイト４２が設けられている。ＢＳ偏心ウェイト４２は、ＢＳ回転軸４０の中心を挟んでＢＳ連結点３４の反対側にその重心が位置するように設けられている。また、ＢＳ偏心ウェイト４２には、概ねピストン１４の重量の半分に当たる重量（ｍｐ／２）を打ち消すための重量が与えられている。
【００２６】
上述したＢＳ連結点３４は、ＢＳ回転軸４０の中心から偏心した位置に設けられる。そして、ＢＳ連結点３４に配置されるＢＳ連結機構３８は、以下の二つの機能が満たされるように構成されている。
１．連結軸３２とバランス軸３６が、ＢＳ連結点３４を回転中心として相対的に回転することができる。
２．ＢＳ回転軸４０の中心からのＢＳ連結点３４の偏心量が所望の範囲で変化できる。換言すると、ＢＳ連結点３４の位置が、ＢＳ回転軸４０の中心を通るバランス軸３６の径方向に沿って所望の範囲で変位できる。
【００２７】
連結軸３２は、その中点にピボット４４を備えている。ピボット４４には円形の摺動部４６が装着されている。シリンダブロックには、摺動部４６の動きを規制するガイド部４８が設けられている。ガイド部４８は、ＣＳ回転軸２４の中心とＢＳ回転軸４０の中心とを結ぶＣＳ−ＢＳ軸線５０の方向を長手方向とする摺動スペースを有している。摺動部４６は、その摺動スペースの内壁に沿って移動することができる。その結果、ピボット４４の運動は、ＣＳ−ＢＳ軸線５０上の直線運動に制限される。
【００２８】
［実施の形態１の基本動作］
図２は、図１に示すバランス装置１０の動作を説明するための図である。図２において、横軸はクランク角θ［°ＣＡ］を示す。以下、クランク角θは、０［°ＣＡ］又は３６０［°ＣＡ］が上死点に対応し、１８０［°ＣＡ］が下死点に対応するものとする。また、ＣＳ−ＢＳ軸線５０の方向を「ｙ方向」、これに垂直な方向を「ｘ方向」とする。但し、図２では、説明の便宜上、ｙ方向をピストン１４の軸線方向と一致させている。
【００２９】
図２において、θ＝０［°ＣＡ］の状態では、バランス軸３６の回転角α（以下、「ＢＳ回転角α」とする）も０［deg］である。この際、ピストン１４及びコンロッド１６は上死点に位置し、一方、ＣＳ偏心ウェイト２６及びＢＳ偏心ウェイト４２は共に下死点側の変位端に位置する。そして、各要素は夫々下記の加振力を発生する。
【００３０】
［向き］      ［大きさ］                    
ピストンの加振力Ｆｐ      ：ｙ正方向    重量ｍｐに対応
コンロッドの加振力Ｆｃ    ：ｙ正方向    重量ｍｃに対応
クランク軸の加振力Ｆｃｓ  ：ｙ負方向    重量（ｍｃ+ｍｐ／２）に対応
バランス軸の加振力Ｆｂｓ  ：ｙ負方向    重量ｍｐ／２に対応
【００３１】
θ＝０［°ＣＡ］においては、上記の通りクランク軸１８の加振力Ｆｃｓとバランス軸３６の加振力Ｆｂｓとの和が、ピストン１４の加振力Ｆｐとコンロッド１６の加振力Ｆｃの和を打ち消す。このため、バランス装置１０は、上死点において内燃機関１２の振動を吸収することができる。
【００３２】
図２において、クランク軸１８は時計回りの方向で回転している。θ＝０［°ＣＡ］の状態からクランク軸１８が回転すると、ＣＳ連結点２８は（ｘ正、ｙ負）の方向に変位する。この際、ピボット４４のｘ座標はガイド部４８により常に原点に維持される。このため、ＢＳ連結点３４は、（ｘ負、ｙ負）の方向に変位する。その結果、バランス軸３６はクランク軸１８の回転方向とは逆向きに回転する。
【００３３】
この間、ピストン１４及びコンロッド１６は上死点から下死点に向けて変位する。具体的には、ピストン１４はｙ負方向に変位し、コンロッド１６は、クランクピン２０と共にＣＳ偏心ウェイト２６と逆方向に回転する。この場合、ピストン１４の変位は何ら加振力を発生しない。そして、コンロッド１６に起因する加振力Ｆｃは、クランク軸１８の重量のうちｍｃに対応して生ずる遠心力により打ち消される。また、クランク軸１８の重量のうち残された重量ｍｐ／２に対応する遠心力は、対照的に動作するバランス軸３６の重量ｍｐ／２に起因する遠心力により打ち消される。このため、バランス装置１０によれば、ピストン１４が上死点から下死点に向かって移動する過程でも、内燃機関１２の振動を適切に吸収することができる。
【００３４】
図２において、θ＝１８０［°ＣＡ］の状態では、バランス軸３６の回転角α（以下、「ＢＳ回転角α」とする）も１８０［deg］である。この際、ピストン１４及びコンロッド１６は下死点に位置し、ＣＳ偏心ウェイト２６及びＢＳ偏心ウェイト４２は、共に上死点側の変位端に位置する。この場合も、バランス装置１０は、θ＝０［°ＣＡ］の場合と同様に内燃機関１２の振動を吸収する。更に、ピストン１４が下死点から上死点に向かう過程でも、バランス装置１０は、上記と同様のメカニズムにより内燃機関１２の振動を吸収する。このように、本実施形態のバランス装置１０によれば、内燃機関１２の作動中、常に適切にピストン１４等が発する振動を吸収することができる。
【００３５】
［実施の形態１における課題］
ところで、本実施形態のバランス装置１０では、上述した通り、ＣＳ連結点２８とＢＳ連結点３４とが連結軸３２により連結される。そして、連結軸３２の動作は、ガイド部４８に拘束されたピボット４４により制限される。このような制約条件の下でクランク軸１８とバランス軸３６を上記の如く作動させるためには、ＣＳ連結点２８の偏心量とＢＳ連結点３４の偏心量の少なくとも一方が変化し得ることが必要である。そこで、本実施形態では、比較的質量の軽いバランス軸３６の側に設置されるＢＳ連結機構３８にその機能を持たせることとしている。
【００３６】
ＢＳ連結点３４の偏心量を可変とする機能は、例えば、下記のような構成により実現することができる。以下、この構成を「比較構成」と称す。
１．バランス軸３６に、ＢＳ回転軸４０の中心を通る径方向に沿うスリットを設ける。
２．連結軸３２のバランス軸３６側の端部に、連結軸３２に対して垂直に延びるピボットを設ける。
３．上記のピボットに転がり軸受けを装着する。
４．上記の転がり軸受けをバランス軸３６のスリットに収める。
【００３７】
上記の比較構成によれば、転がり軸受けの中心がＢＳ連結点３４となる。そして、この構成によれば、転がり軸受けからスリットの側面に、バランス軸３６を回転させるトルクを入力することができる。更に、この構成によれば、回転軸受けがスリットに沿って変位することで、ＢＳ連結点３４の偏心量が変化する。このように、比較構成によれば、本実施形態においてＢＳ連結機構３８が満たすべき基本的機能を実現することができる。
【００３８】
しかしながら、比較構成によれば、転がり軸受けとスリット側面との接触部は線状となる。そして、連結軸３２からバランス軸３６への力は、その線接触の部分で局所的に伝達されることになる。このような局所的な力の伝達は、摩擦力の増大、構成要素の噛み込み等、動作不良の原因となり易い。
【００３９】
更に、比較構成によれば、転がり軸受けを連結軸３２の軸線から外れた位置に配置せざるを得ない。このため、この構成によれば、連結軸３２は、自己の軸線からオフセットした位置でバランス軸３６からの反力を受ける。この反力は、連結軸３２に対して捩じりのモーメントとして作用する。従って、比較構成によれば、内燃機関１２の作動中に連結軸３２が捩じりモーメントを受けるのを避けることができない。このような捩じりモーメントは、連結軸３２に歪みを生じさせることから、やはり動作不良の原因となり易い。以上の理由により、上述した比較構成は、バランス装置１０のＢＳ連結機構３８として必ずしも最適な構成ではない。
【００４０】
［実施の形態１の特徴］
図３は、本実施形態が用いるＢＳ連結機構３８の主要部の構成を示す分解斜視図である。本実施形態におけるＢＳ連結機構３８は揺動子５２を備えている。揺動子５２は、滑らかな球状に成形されたボール部５４を備えている。ボール部５４は揺動子本体５６と一体に成形されている。揺動子本体５６は、平坦に成形された両側面と、その両側面を貫く真円状の貫通孔５８を供えている。
【００４１】
ＢＳ連結機構３８は、また、スリーブ６０を備えている。スリーブ６０には、揺動子本体５６を収納するためのスペース６２と、そのスペース６２の両壁を貫く貫通孔６４とが設けられている。スリーブ６０の貫通孔６４は、揺動子５２の貫通孔５８より僅かに小径の真円状に設けられている。
【００４２】
ＢＳ連結機構３８は、更に、揺動軸６６を備えている。揺動軸６６は、揺動子本体５６をスペース６２に収納した状態で、貫通孔５８，６４を貫くように装着される。
【００４３】
図４は、揺動軸６６が貫通孔５８，６４に装着された状態を示す断面図である。揺動軸６６は、この状態において貫通孔６４とは嵌め合いの関係となる。その結果、揺動軸６６はスリーブ６０に固定される。他方、揺動軸６６は、揺動子本体５６と相対的に回転可能な状態となる。このため、図４に示す状態に組みつけられた揺動子５２は、揺動軸６６を回転中心として揺動することができる。上述したスペース６２は、組み付けられた揺動子５２が既定の幅で揺動する限りは、揺動子５２と干渉することがないように設けられている。
【００４４】
再び図３を参照する。本実施形態において、ＢＳ回転軸４０の先端にはキー６８が設けられている。他方、スリーブ６０には、ＢＳ回転軸４０の真円部及びキー６８の双方と嵌め合いの関係となる加工が施されている。そして、スリーブ６０は、その真円部及びキー６８と嵌め合わされるようバランス軸３６に装着される。
【００４５】
図５は、バランス軸３６に装着されたスリーブ６０の状態を説明するための断面図である。図５に示すように、スリーブ６０とＢＳ回転軸４０及びキー６８との間には僅かな隙間が確保される。より具体的には、この隙間は、スリーブ６０とバランス軸３６とが軸方向に自由に変位することが可能なように設けられている。他方、キー６８は、スリーブ６０がＢＳ回転軸４０の周りで回動するのを防ぐ機能を有している。このため、スリーブ６０は、バランス軸３６に対する回転方向の角度を維持したまま、バランス軸３６の軸方向に変位することができる。
【００４６】
［実施の形態１の動作］
図６に示す３つの図形は、夫々ＢＳ連結機構３８の側面断面図を示している。以下、これらを参照してＢＳ連結機構３８の動作を説明する。図６に示すように、連結軸３２の端部には球面座７０が設けられている。球面座７０は、揺動子５２のボール部５４と実質的に同一の曲率を有しており、ボール部５４を球面にて保持する。連結軸３２と揺動子５２は、ボール部５４の中心を回転中心として相対的に変位することができる。従って、本実施形態ではボール部５４の中心がＢＳ連結点３４に相当することになる。
【００４７】
図６の上段は、ＢＳ連結点３４がＢＳ回転軸４０の中心からＥ１だけ偏心している状態を示している。図６の中段は両者の偏心量がＥ２（＜Ｅ１）である様子を、また、図６の下段は両者の偏心量がＥ３（＜Ｅ３）である様子を、夫々表している。揺動子５２は揺動軸６６を回転中心として揺動することができるため、ＢＳ連結機構３８は、これらの図に示すように、ＢＳ連結点３４の偏心量を変化させることができる。
【００４８】
図６の中段では、ボール部５４の中心（ＢＳ連結点３４）と揺動軸６６の中心とを結ぶ揺動子５２の軸線が、バランス軸３６の軸線とほぼ平行となっている。これに対して、図６の上段では、揺動子５２の軸線がバランス軸３６の軸線から、図中時計回りの方向に傾斜している。他方、図６の下段では、揺動子５２の軸線がバランス軸３６の軸線から、図中反時計回りの方向に傾斜している。
【００４９】
連結軸３２とスリーブ６０との距離は、揺動子５２の揺動角に応じて変化する。図６に示す３つの図形では、揺動子５２の軸線がバランス軸３６の軸線とほぼ平行である中段の場合に、その距離は最長となる。そして、図６の上段又は下段に示す状態では、図６の中段に示す場合に比して連結軸３２とスリーブ６０との距離が短くなる。
【００５０】
本実施形態では、スリーブ６０がスライド可能な状態でバランス軸３６に装着されている。このため、本実施形態の構成によれば、スリーブ６０は、バランス軸３６及び連結軸３２の双方に何ら応力を与えることなく、連結軸３２との距離を変化させることができる。図６は、上段の状態から中段の状態に遷移する過程でスリーブ６０が、距離Ｓ１だけバランス軸３６の側に変位し、また、中段の状態から下段の状態に遷移する過程でスリーブ６０が、距離Ｓ２だけ連結軸３２の側に変位している様子を表している。このように、本実施形態におけるＢＳ連結機構３８によれば、連結軸３２及びバランス軸３６の双方に、何ら実質的な応力を加えることなく、ＢＳ連結点３４の偏心量を変化させることができる。
【００５１】
ＢＳ連結機構３８によれば、連結軸３２は、球面座７０を介してボール部５４に力を伝達する。球面座７０とボール部５４は球面で接触している。このため、連結軸３２からボール部５４への力の伝達は、面接触の部分を介して行われる。
【００５２】
ボール部５４に伝達された力は、揺動子本体５６を介して揺動軸６６に伝達される。揺動子本体５６の側面がスリーブ６０の壁面と接する場合には、その接触面をも介して力が伝達される。揺動子本体５６と揺動軸６６は揺動軸６６の周囲全面において面接触している。また、揺動子本体５６とスリーブ６０の壁面も、両者が接触する場合には、平面にて接触する。このため、揺動子本体５６からスリーブ６０への力の伝達も面接触の部分を介して行われる。
【００５３】
揺動子５２からスリーブ６０に伝達される力は、ＢＳ回転軸４０の中心を回転軸としてバランス軸３６を回転させるトルクを発生させる。このトルクは、主としてスリーブ６０からバランス軸３６のキー６８に伝達される。両者は平面で接触しているため、このトルクの伝達も、面接触の部分を介して行われる。
【００５４】
以上説明した通り、本実施形態のＢＳ連結機構３８は、点や線のような局所的な接触部を生じさせることなく面接触の部分を介して力を伝達することができる。このため、本実施形態の構成によれば、上述した比較構成の場合と異なり、動作不良の原因となる大きな摩擦力の発生を回避することができる。
【００５５】
また、本実施形態の構成によれば、連結軸３２は、揺動子５２からの反力を球面座７０で受けることができる。上述した比較構成における転がり軸受けと異なり、球面座７０は連結軸３２の中に設けられている。この構成によれば、球面座７０が受ける反力は、連結軸３２に捩じりモーメントを殆ど与えない。このため、本実施形態の構成によれば、動作不良の原因となる連結軸３２の歪みの発生をも回避することができる。
【００５６】
以上説明した通り、本実施形態のＢＳ連結機構３８によれば、下記の効果を達成しながらＢＳ連結点３４の偏心量を変化させることができる。このため、本実施形態の構成によれば、クランク軸１８から連結軸３２に伝達される力を、定常的に円滑にバランス軸３６に伝達し続けることが出来る。
（１）点や線の局所に過大な摩擦力を生じさせることがない。
（２）連結軸３２に捩じりモーメントを与えることがない。
（３）連結軸３２とスリーブ６０に何ら応力を与えずに偏心量を変化させる。
【００５７】
［実施の形態１の変形例］
図７は、球面座７０を実現するための具体的な構成の一例を示す。図７に示す連結軸３２は、スリット７２を備えている。スリット７２は揺動子本体５６を通過させることができる大きさに設けられている。また、スリット７２の片面には、ボール部５４を受けるために球面状に成形されている。連結軸３２は、また、球面部７４を備えている。球面部７４の内面もボール部５４を受けるために球面状に成形されている。
【００５８】
図７に示す例の組み付け工程では、先ず、揺動子本体５６がスリット７２に通され、揺動子５２が図示の状態にセットされる。次に、ボール部５４に球面部７４が被せられる。最後に、球面部７４がボルト７６にて連結軸３２に固定される。揺動子５２を球面座７０で保持する構成は、具体的には、このような構成及び組み付け工程により実現することができる。
【００５９】
図８は、スリーブ６０とＢＳ回転軸４０の変形例を説明するための図である。尚、図中、右側の欄に示す図形は図中左側の図形をVIII矢視で示した側面図である。上述した実施の形態１では、スリーブ６０とＢＳ回転軸４０との相対的な回転は、キー６８を用いて防止することとしている。しかしながら、この機能を実現するための構成はこれに限定されるものではない。例えば、図８の右欄に示すように、スリーブ６０の内周面とＢＳ回転軸４０の外周面に、大きさ及び形状の対応する凹凸７８，８０を設けて同様の機能を実現することとしてもよい。
【００６０】
図９は、スリーブ６０とＢＳ回転軸４０の第２の変形例を説明するための図である。尚、図中、下段に示す図形は図中上段の図形をIX矢視で示した底面図である。図９に示す例では、ＢＳ回転軸４０に長穴８２が設けられている。長穴８２は、ＢＳ回転軸４０の軸線と交わり、かつ、揺動軸６６と直行するように設けられる。また、長穴８２には、長穴８２の小径部より僅かに小径なピン８４が挿入される。ピン８４はスリーブ６０に固定される。このような構成によれば、実施の形態１の場合と同様に、スリーブ６０とＢＳ回転軸４０との相対的な回転を規制しつつ、スリーブ６０をＢＳ回転軸４０の軸方向に変位させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  バランス装置
１２  内燃機関
１８  クランク軸
２４  ＣＳ回転軸
２８  ＣＳ連結点
３０  ＣＳ連結機構
３２  連結軸
３４  ＢＳ連結点
３６  バランス軸
３８  ＢＳ連結機構
４０  ＢＳ回転軸
４８  ガイド部
５４  ボール部
５２  揺動子
６０  スリーブ
６６  揺動軸
７０  球面座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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