(57)【要約】  【課題】大型化することなくピストンの往復運動に伴う一次振動の抑制を図ることができる内燃機関のバランス軸を提供する。  【解決手段】クランク軸と逆方向に回転する回転軸と、回転軸に取り付けられるバランスウエイトと、バランスウエイトを回転軸に取り付ける弾性機構とを備えて、内燃機関のクランク軸に連動して回転する内燃機関のバランス軸であって、弾性機構は、バランスウエイトの重心が回転軸に対して遠心方向と回転軸の円周方向とに移動可能にバランスウエイトを支持する。【選択図】図３
2012132350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸と逆方向に回転する回転軸と、回転軸に取り付けられるバランスウエイトと、バランスウエイトを回転軸に取り付ける弾性機構とを備えて、内燃機関のクランク軸に連動して回転する内燃機関のバランス軸であって、
弾性機構は、バランスウエイトの重心が回転軸に対して遠心方向と回転軸の円周方向とに移動可能にバランスウエイトを支持する内燃機関のバランス軸。
【請求項２】
弾性機構が、バランスウエイトを弾性力により支持する弾性部材と、バランスウエイトの遠心方向への移動を少なくとも制限する移動制限部材とからなる請求項１記載の内燃機関のバランス軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両、船舶、発電機などに搭載される内燃機関のバランス軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関では、ピストンの往復運動に起因する慣性力や燃焼圧によるローリングモーメントなどを打ち消すために、バランス軸を備えることがある。一般的にバランス軸は、回転軸心に対して重心が偏心しているバランスウエイトを回転軸と一体に備えており、クランク軸により駆動された際に振動の原因となる前記慣性力に対抗する慣性力を発生させるものである。
【０００３】
このようなバランスウエイトを備えるバランス軸にあっては、相殺すべき前記慣性力が大きいと、バランス軸が大きくなり、内燃機関がそれに伴って大きくなる。この結果、内燃機関の重量が増加したり、製造コストが上昇することになる。
【０００４】
このような不具合を解消するために、例えば特許文献１に記載のもののように、バランス軸が回転した時に、バランスウエイトの慣性重量が変化する方向へ取付位置を移動可能に、弾性部材を介してバランスウエイトを軸部に取り付けるものが知られている。
【０００５】
この特許文献１のものでは、内燃機関の回転変動も考慮した上での、ピストンの往復運動に伴う一次振動を抑制することも可能である。しかしながら、特許文献１に記載の構造では、バランス軸の円周方向には移動し得ない構造であるので、クランク軸のねじれに起因する振動の抑制には効果が小さく、バランス軸を駆動するギヤにて駆動する場合は、ギヤにおける歯打音を抑制することが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８‐１３５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は以上の点に着目し、大型化することなくピストンの往復運動に伴う一次振動の抑制を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の内燃機関のバランス軸は、クランク軸と逆方向に回転する回転軸と、回転軸に取り付けられるバランスウエイトと、バランスウエイトを回転軸に取り付ける弾性機構とを備えて、内燃機関のクランク軸に連動して回転する内燃機関のバランス軸であって、弾性機構は、バランスウエイトの重心が回転軸に対して遠心方向と回転軸の円周方向とに移動可能にバランスウエイトを支持することを特徴とする。
【０００９】
このような構成であれば、バランスウエイトが弾性機構を介して回転軸遠心方向に慣性力を利用して移動することで、ピストンの往復運動に伴う一次振動を抑制することが可能になる。又同時に、バランスウエイトが円周方向に移動することで、バランス軸をギヤで駆動する場合には、ギヤにおける歯打音を抑制することが可能である。
【００１０】
内燃機関が低回転の場合と高回転の場合とでバランスウエイトの偏心状態対つまり移動位置を制御するためには、弾性機構が、バランスウエイトを弾性力により支持する弾性部材と、バランスウエイトの遠心方向への移動を少なくとも制限する移動制限部材とからなるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、弾性機構が、バランスウエイトの遠心方向と円周方向への移動を可能にしているので、ピストンの往復運動に伴う一次振動を抑制することができ、かつクランク軸の回転変動に起因して、バランス軸をギヤで駆動する場合には、ギヤにおける歯打音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの一気筒の構成を示す断面図。
【図２】同実施形態の斜視図。
【図３】同実施形態の断面図。
【図４】本発明の他の実施形態の側面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜３を参照して説明する。
【００１４】
この実施形態のエンジン１００は、二気筒３６０°位相のもので、それぞれの気筒のピストン１が同時に上下する。エンジン１００は、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、ピストン１、コネクティングロッド４、クランク軸５及びオイルパン６を基本的に備えている。ピストン１、コネクティングロッド４、クランク軸５及びオイルパン６については、この分野で広く知られているものを適用することができるので、説明を割愛する。
【００１５】
シリンダブロック３は、シリンダヘッド２の下面に密着して取り付けられるもので、ピストン１が往復運動するシリンダボア７及びその下方にクランク室８を備えている。クランク室８は、オイルパン６がシリンダブロック３の下面に固定されることで形成される。又、シリンダブロック３はクランク室８の側面部分になる位置に、バランス軸１０が回転可能に取り付けられる。バランス軸１０は、クランク軸５によりギヤを介して駆動される。この場合、ギヤは複数でも単数でもよく、クランク軸５と同一回転数で反対方向に回転するように構成する。
【００１６】
バランス軸１０は、クランク軸５と逆方向に回転する回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられるバランスウエイト１２と、バランスウエイト１２を回転軸１１に取り付ける弾性機構１３とを備えている。
【００１７】
回転軸１１は、回転可能に支持される円柱状の軸部１４と、その軸部１４の両端部１４ａを除いてほぼ全長にわたって軸部１４の径方向の両側に突出して一体に設けられる取付フランジ部１５とを備えている。軸部１４は、クランク室８の壁面に設けられる軸受けに、その両端が回転可能に支持される。したがって、軸部１４は、取付フランジ部１５の長手方向の両端側から延出する長さを有する。
【００１８】
取付フランジ部１５は、その長手方向の両端近傍に、弾性機構１３を構成する移動制限部材１６が貫通する取付フランジ部１５の幅方向に長尺の長孔からなる取付長孔１７を備え、バランスウエイト１２の幅寸法にほぼ一致する幅寸法を有する。取付長孔１７は、移動制限部材１６の外径とほぼ同じ内幅寸法を有し、取付フランジ部１５の幅方向に長い形状をしている。取付長孔１７は、バランスウエイト１２が遠心方向及び円周方向に移動した場合に、バランスウエイト１２が回転軸１１の長手方向に移動することを抑制することができる。
【００１９】
弾性機構１３は、バランスウエイト１２の重心が回転軸１１に対して遠心方向と回転軸１１の円周方向とに移動可能にバランスウエイト１２を支持するもので、バランスウエイト１２を弾性力により支持する弾性部材であるコイルスプリング１８と、バランスウエイト１２の遠心方向への移動を少なくとも制限する移動制限部材１６と、バランスウエイト１２に設けられてコイルスプリング１８の一部を収容する取付凹部１９とからなる。この実施形態の弾性機構１３は、弾性部材であるコイルスプリング１８が、バランス軸１０の取付フランジ部１５とバランスウエイト１２との間に配置される。
【００２０】
コイルスプリング１８は、その一方端が取付フランジ部１５のバランスウエイト１２に対抗する面に固定され、他方端が取付凹部１９に固定される。コイルスプリング１８は例えば、エンジン１００の低回転運転域においてバランスウエイト１２が遠心方向及び円周方向に移動可能な弾性係数に設定してある。低回転運転域とは、アイドル運転領域を含んで、ピストン１の往復運動による慣性力が高回転運転領域に比較して不連続になりやすい運転領域である。したがって、高回転運転領域では、コイルスプリング１８は遠心方向に延びきった状態になるが、取付フランジ部１５から外側に延びている移動制限部材１６の長さにより、バランスウエイト１２の遠心方向への移動は制限される。この場合、バランスウエイト１２の円周方向への移動は、取付長孔１７の長手方向の寸法により制限される。
【００２１】
上述したようにバランスウエイト１２の移動を制限する移動制限部材１６は、丸棒状の軸部２０と軸部２０の一方端に軸部２０に軸部２０の外径より大なる外径を有して一体に設けられる頭部２１とからなる。移動制限部材１６は、頭部２１と反対側の端部がバランスウエイト１２の取付凹部１９の底面に固定される。頭部２１は、取付長孔１７からバランスウエイト１２と背向する面つまり外面側に突出しており、コイルスプリング１８が延びきった際に取付フランジ部１５の外面に接触して、バランスウエイト１２の遠心方向への移動を禁止する。移動制限部材１６としては例えば、ボルトを用いることができる。
【００２２】
バランスウエイト１２は、取付フランジ部１５の幅寸法をほぼ直径とする半円柱の幅方向の中央部分を、回転軸１１の径方向のほぼ半分が収容し得る大きさに切除した形状をしている。そして、中央部分を挟む両側部分の、取付長孔１７に対応する位置に取付凹部１９が設けてある。このバランスウエイト１２は、コイルスプリング１８により取付フランジ部１５に吊り下げられるようにして取り付けられる。この場合、バランス軸１０が回転していない状態で、回転軸１１とバランスウエイト１２との対向する面間には間隙が形成されるように、バランスウエイト１２は取り付けられるものである。
【００２３】
このような構成において、エンジン１００を始動すると、クランク軸５の回転に伴ってバランス軸１０が回転する。エンジン１００を低回転運転領域で運転している場合、その時のエンジン回転数に応じた遠心方向の慣性力により、コイルスプリング１８が伸びる。これにより、回転軸１１に対するバランスウエイト１２の偏心状態が変化し、低回転運転時の比較的大きな慣性力を相殺するように作用する。したがって、ピストン１の往復運動に伴う一次振動を抑制することができる。
【００２４】
また、回転軸１１とバランスウエイト１２との間には間隙があり、移動制限部材１６が取付長孔１７に挿入してあるので、バランスウエイト１２は回転軸１１の円周方向にも移動することができる。このようなバランスウエイト１２の円周方向の移動は、クランク軸が一回転する間に生じる回転変動によるクランク軸５のねじれに起因する振動を抑制することができる。このため、バランス軸１０を駆動するギヤにおける歯打音を抑制することができる。
【００２５】
そして、エンジン１００が高回転運転されると、コイルスプリング１８が伸びきり、移動制限部材１７の頭部２１が取付フランジ部１５に接触する。これにより、バランスウエイト１２の遠心方向への移動は制限され、高回転運転における適切なバランス軸となる。したがって、高回転運転において、過剰にバランス軸１０のバランスウエイト１２が偏心するものではなく、よって低回転運転の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
弾性機構１３は例えば、上述の実施形態のように４つ用いる構成であれば、弾性部材の弾性係数を個々に異ならせて設定する、つまり抑制したい振動成分の周波数に対応した数値に個別に設定するものであってよい。
【００２８】
又、弾性機構１３は、少なくとも２つであればよい。上述の実施形態では、取付フランジ部１５の四隅部に取り付けられたが、例えば取付フランジ部１５の長手方向の中央位置に回転軸１１を挟んで取り付けるものであってよい。
【００２９】
移動制限部材として、ガスあるいはオイル封入のダンパを用いることができる。この場合、ダンパが伸びきった状態で、バランスウエイト１２の遠心方向の移動を制限するようにダンパの長さを設定すればよい。
【００３０】
図４に示すように、バランス軸１１０は、弾性機構１１３の大部分が取付フランジ部１５の外側に露出するものであってもよい。すなわち、この他の実施形態では、弾性機構１３１は、取付フランジ部１５の外面側に弾性部材であるコイルスプリング１８を配置するものである。図４にあっては、上述の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３１】
この他の実施形態では、具体的には、コイルスプリング１８は、コイルスプリング１８は、その一方端が移動制限部材１１６の頭部１２１に固定されるとともに、その他方端が取付フランジ部１５の外面に固定される。移動制限部材１１６は、コイルスプリング１８と取付フランジ部１５の取付長孔１７とに通されて、その先端部１２２がバランスウエイト１２に固定される。したがって、コイルスプリング１８は、バランスウエイト１２が回転軸１１に近づくように引き付けるものである。
【００３２】
このような構成であれば、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、コイルスプリング１８がバランス軸１０の外側から目視できるので、メンテナンスを容易にすることができる。
【００３３】
弾性機構として、コイルスプリングを用いるものを説明したが、弾性部材であるゴム材を用いるものであってもよい。この場合例えば、回転軸とバランスウエイトとを間隙を開けた状態でゴム材により被覆するものや、回転軸から突出した突出部に、ゴム材を介してバランスウエイトを取り付けるもの等が挙げられる。
【００３４】
上述の実施形態にあっては、バランス軸がクランク室内において露出する状態で取り付けられるものを説明したが、バランス軸を収容するバランス軸室をクランク室内に設けて、そのクランク室にバランス軸を回転可能に内蔵させる構成であってもよい。この場合、上述の実施形態におけるような移動制限部材は不要で、バランス軸室の内壁が移動制限部材として機能させるように、弾性部材及び回転軸とバランスウエイトとの間隙を設定するものである。
【００３５】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活用例として、単気筒、二気筒、三気筒などの気筒数の少ないエンジンに適用することが挙げられる。
【符号の説明】
【００３７】
５…クランク軸
１０…バランス軸
１１…回転軸
１２…バランスウエイト
１３…弾性機構
１６…移動制限部材
１８…コイルスプリング
【図１】
2012132350.tif 000003
【図２】
2012132350.tif 000004
【図３】
2012132350.tif 000005
【図４】
2012132350.tif 000006