(57)【要約】【課題】両端が内燃機関(１)のクランクケース(２)に回転自在に支持され、同クランクケース(２)に支持されているクランク軸(７)の回転に連動して回転し、相互に間隔を空けて一体形成される少なくとも一対のバランスウエイト(45)を備えるバランサ軸(８)において、軸径を一律に大きくすることなく、応力集中が生じないバランサ軸（８）の形状を提供する。【解決手段】前記一対のバランスウエイト(45)の間の中央位置に、前記バランサ軸(８)の外径より大きい円形断面の拡径部(50)を一体形成した。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が内燃機関(１)のクランクケース(２)に回転自在に支持され、
同クランクケース(２)に支持されているクランク軸(７)の回転に連動して回転し、
相互に間隔を空けて一体形成される少なくとも一対のバランスウエイト(45)を備えるバランサ軸(８)において、
前記一対のバランスウエイト(45)の間の中央位置に、前記バランサ軸(８)の外径より大きい円形断面の拡径部(50)が一体形成されたことを特徴とするバランサ軸(８)。
【請求項２】
前記拡径部(50)が、前記両バランスウエイト(45)の内端面の間の中央部に位置することを特徴とする請求項１に記載のバランサ軸(８)。
【請求項３】
前記拡径部(50)は円柱形状とし、その軸方向の厚さ(50ｔ)が、前記バランスウエイト(45)のうち軸方向厚さが大きいものの厚さ(45ｔ)より大きいことを特徴とする請求項２に記載のバランサ軸(８)。
【請求項４】
前記拡径部(50)の外径(50ｄ)が、前記バランサ軸(８)の外径(８ｄ)の２倍以上、且つ前記バランスウエイト(45)の外端軌跡の直径(45ｄ)未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のバランサ軸(８)。
【請求項５】
前記拡径部(50)と前記バランサ軸(８)との隣接部に形成された隅アール(50ｒ)の半径は、前記バランスウエイト(45)と前記バランサ軸(８)の隣接部の隅アール（45ｒ)の半径に比して小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のバランサ軸(８)。
【請求項６】
前記拡径部(50)の隅アール(50ｒ)と前記バランスウエイト(45)の隅アール(45ｒ)との間には平坦な円柱表面(53)が形成されることを特徴とする請求項５に記載のバランサ軸(８)。
【請求項７】
前記クランクケース(２)は、前記クランク軸(７)と前記バランサ軸(８)の両端を支持する左右の両側支持壁(38)と、これらの間において、さらに前記クランク軸(７)のみを支持する中間支持壁(39)を有し、
前記バランサ軸(８)が該中間支持壁(39)に形成された貫通孔(54)を通して組み付けられており、組み付け状態において、前記貫通孔(54)の内部に前記拡径部(50)が位置することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のバランサ軸(８)。
【請求項８】
前記中間支持壁(39)の貫通孔(54)が形成される部分の部材の厚さ(54ｔ)は、前記拡径部(50)の軸方向の厚さ(50ｔ)より大きいことを特徴とする請求項７に記載のバランサ軸(８)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に設けられるバランサ軸の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一本の軸に２個のバランスウエイトを備えるバランサ軸の、両バランスウエイトの中間と両バランスウエイトの各外端部とにおいてバランサ軸が支持される場合（例えば、特許文献１参照。）には、バランサ軸に発生するたわみは抑えられるため、問題となるような応力集中は発生しない。しかし、両バランスウエイトの中間の軸支持を廃止し、両バランスウエイトの各外端部においてのみ軸支持した場合には、バランサ軸に撓みが発生し、その結果、バランスウエイトの付け根部の隅アールに応力集中が発生する。そこで、軸支持位置を増やすことなく、且つ前記の隅アールに応力が集中しないようにするため、軸径を太くするなど、軸全体にわたって剛性を高めることが考えられたが、軸径を一律に大きくすると軸受寸法も大きくするなどの対応が必要となり、ひいては、内燃機関全体として、軸配置の変更などの大きな設計変更が必要となり、影響が大きくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４３０９８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、軸径を一律に大きくすることなく、応力集中が生じないバランサ軸の形状を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
両端が内燃機関(１)のクランクケース(２)に回転自在に支持され、
同クランクケース(２)に支持されているクランク軸(７)の回転に連動して回転し、
相互に間隔を空けて一体形成される少なくとも一対のバランスウエイト(45)を備えるバランサ軸(８)において、
前記一対のバランスウエイト(45)の間の中央位置に、前記バランサ軸(８)の外径より大きい円形断面の拡径部(50)が一体形成されことを特徴とするバランサ軸(８)に関するものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバランサ軸(８)において、
前記拡径部(50)が、前記両バランスウエイト(45)の内端面の間の中央部に位置することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のバランサ軸(８)において、
前記拡径部(50)は円柱形状とし、その軸方向の厚さ(50ｔ)が、前記バランスウエイト(45)のうち軸方向厚さが大きいものの厚さ(45ｔ)より大きいことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のバランサ軸(８)において、
前記拡径部(50)の外径(50ｄ)が、前記バランサ軸(８)の外径(８ｄ)の２倍以上、且つ前記バランスウエイト(45)の外端軌跡の直径(45ｄ)未満であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のバランサ軸(８)において、
前記拡径部(50)と前記バランサ軸(８)との隣接部に形成された隅アール（50ｒ)の半径は、前記バランスウエイト(45)と前記バランサ軸(８)の隣接部の隅アール（45ｒ)の半径に比して小さいことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のバランサ軸(８)において、
前記拡径部(50)の隅アール（50ｒ)と前記バランスウエイト(45)の隅アール（45ｒ)との間には平坦な円柱表面(53)が形成されることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のバランサ軸において、
前記クランクケース(２)は、前記クランク軸(７)と前記バランサ軸(８)の両端を支持する左右の両側支持壁(38)と、これらの間において、さらに前記クランク軸(７)のみを支持する中間支持壁(39)を有し、
前記バランサ軸(８)が該中間支持壁(39)に形成された貫通孔(54)を通して組み付けられており、組み付け状態において、前記貫通孔(54)の内部に前記拡径部(50)が位置することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のバランサ軸(８)において、
前記中間支持壁(39)の貫通孔(54)が形成される部分の部材の厚さ(54ｔ)は、前記拡径部(50)の軸方向の厚さ(50ｔ)より大きいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明において、
一対のバランスウエイト(45)の間で、且つこれらの間の中央位置に、バランサ軸(８)の外径より大きい外径を有する拡径部(50)を一体形成したことにより、たわみ量が最も大きくなるバランスウエイト(45)の間の中央部において、軸の剛性を高めてたわみによる変形量を抑えることができる。このため、バランサ軸(８)全体として外径を大きくする必要がなくなり、特に軸受(40)等の変更が不要となり、内燃機関(１)の設計変更への影響が抑えられる。
【００１４】
請求項２の発明において、
両バランスウエイト(45)の内端面の間の中央部は最もたわみが大きくなる部分であるので、強度が最も弱くなる部位の補強を行なうことができる。
【００１５】
請求項３の発明において、
拡径部(50)を円柱形状とし、軸方向厚さを前記バランスウエイト(45)より厚くしたことによって、両バランスウエイト(45)から発生する曲げ荷重に対してバランスウエイト(45)中間部分の軸剛性を高めることができる。
【００１６】
請求項４の発明において、
前記拡径部(50)の外径を、バランサ軸(８)の外径の２倍以上とすることによって十分な補強効果が得られると共に、バランスウエイト(45)の外端軌跡の直径(45ｄ)未満としたことによって、バランサ軸(８)を回転させるための駆動トルクを低く抑えることができる。
【００１７】
請求項５の発明において、
前記バランサ軸(８)のたわみに起因してバランスウエイト(45)とバランサ軸(８)の隣接部の隅アール（45ｒ)に集中して発生していた過大応力を、拡径部(50)とバランサ軸(８)との隣接部に形成された隅アール（50ｒ)に分散させることが可能となり、結果として各隅アール（45ｒ),(50ｒ)での応力を低減できて、バランサ軸(８)全体としての剛性を確保することができる。
【００１８】
請求項６の発明において、
隅アール（45ｒ),(50ｒ)が交錯しない平坦な円柱表面を形成することによって、隅アール（45ｒ),(50ｒ)の交錯位置に発生しやすい応力集中を回避することができる。
【００１９】
請求項７の発明において、
前記中間支持壁(39)に形成された貫通孔(54)を通してバランサ軸(８)を組み付け、この貫通孔(54)に前記拡径部(50)が位置するように配設してあり、上記中間支持壁(39)の両側の近くには内燃機関(１)の部品は配置されていないので、周辺部品との干渉を排除しながらスペースを有効利用しつつ、拡径部(50)を設けることが可能となっている。
【００２０】
請求項８の発明において、
前記中間支持壁(39)の貫通孔(54)の内部に前記拡径部(50)の全体を収容することが可能となるので、デッドスペースとなりやすかった回転軸の逃げ孔としての貫通孔(54)に拡径部(50)を配置することが可能となり、スペースの有効利用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る２気筒内燃機関１の縦断面の左面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面展開図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面展開図である。
【図４】バランサ軸の斜視図である。
【図５】クランク軸と上下のバランサ軸の左面図である。
【図６】図３に示された上側バランサ軸及びその近辺の拡大図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る２気筒内燃機関１の縦断面の左面図である。矢印Ｆはこの内燃機関１を自動二輪車に搭載した時の、車両の前方に対応した内燃機関１の前方を示している。この内燃機関１は変速機一体型の内燃機関であって、その殻体は、上部クランクケース２Ａと下部クランクケース２Ｂとからなる上下２分割のクランクケース２、上部クランクケース２Ａと一体成形されているシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、及び下部クランクケース２Ｂの下面に取付けられたオイルパン６からなっている。
【００２３】
上下クランクケース２Ａ,２Ｂの分割面に、クランク軸７が設けてある。クランク軸７の斜め後上方に上側バランサ軸８Ａが設けてある。クランク軸７の斜め前下方に下側バランサ軸８Ｂが設けてある。クランク軸７の後方に、常時噛合い式歯車変速機９のメイン軸10とカウンタ軸11とが設けてある。カウンタ軸11は上下クランクケース２Ａ,２Ｂの分割面に設けてある。上記メイン軸10とカウンタ軸11の下方にギヤチェンジ機構12が設けてある。
【００２４】
シリンダブロック３には２本のシリンダ13（図２）が備えられ、各シリンダ13にピストン14が摺動可能に嵌装されている。シリンダヘッド４には吸気弁15、排気弁16、カム軸17、ロッカー軸18が設けてある。ロッカー軸18には複数のロッカーアーム19が備えてある。２本のシリンダ13の各吸気通路20は、図示していないインテークマニホールドによって１本にまとめられ、１個のスロットルボディに接続されている。各排気通路21は、図示していない排気管を経て、１本のマフラーに接続されている。
【００２５】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面展開図である。図には、この内燃機関１を車両に搭載したときの車両の左右に対応した内燃機関１の左右が矢印Ｌ、Ｒで示してある。図示されている内燃機関１の殻体は、前述の、上部クランクケース２Ａ、上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５の外、左クランクケースカバー22Ｌ、及び右クランクケースカバー22Ｒである。クランク軸７の左端には交流発電機23が設けてあり、左クランクケースカバー22Ｌで覆われている。上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３の２本のシリンダ13の各々には、ピストン14が摺動可能に嵌装され、それぞれのコンロッド24を介してクランク軸７のクランクピン44と結合されている。ピストン14の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室25が形成されている。シリンダヘッド４には１本のカム軸17が設けてある。カム軸17の上方に複数のロッカーアーム19を備えたロッカー軸18が１本設けてある。カム軸17の左端部には冷却水を循環させるウオーターポンプ26が設けられている。カム軸17の右端にはカム軸従動スプロケット27が設けられ、クランク軸７に設けられたカム軸駆動スプロケット28との間に張られたカムチェーン29を介して回転駆動される。
【００２６】
クランク軸７と平行に変速機９のメイン軸10とカウンタ軸11が設けてある。メイン軸９の右端には多板クラッチ30が設けてあり、右クランクケースカバー22Ｒによって覆われている。クランク軸７の右端のプライマリ駆動ギヤ31から、メイン軸10に空転可能に設けられたプライマリ従動ギヤ32が回転駆動され、プライマリ従動ギヤ32に接続されている多板クラッチ30を介してメイン軸10が回転駆動される。メイン軸10とカウンタ軸11との間には常時噛合い式歯車変速機９が構成されている。カウンタ軸11の左端には車両を駆動する後輪駆動用チェーン33が係合する後輪駆動スプロケット34が設けてある。クランク軸７の２個のクランクピン44に対応する位置にそれぞれ左側クランクウエブ41Ｌと右側クランクウエブ41Ｒが設けてある。なお、説明文において、左右のクランクウエブを区別しない場合は、単にクランクウエブ41と呼ぶ。
【００２７】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面展開図であり、上側バランサ軸８Ａ、クランク軸７、及び下側バランサ軸８Ｂを含む断面を後方から見た断面展開図である。クランク軸７は左右と中央の３箇所がすべり軸受37を介して支持されている。クランク軸７の左右のすべり軸受37はクランクケース２の両側支持壁38の上下分割面内に設けられ、クランク軸７の中央のすべり軸受37はクランクケースの中央部に形成された中間支持壁39の上下分割面内に設けられている。
【００２８】
上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂは左右がクランクケース２内の両側支持壁38にボールベアリング40を介して支持されている。上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂは、クランク軸７の左側でクランク軸７によって駆動される。クランク軸７の左側すべり軸受37と左側クランクウエブ41Ｌとの間に、バランサ駆動歯車42が設けてある。各バランサ軸８Ａ,８Ｂの左端のボールベアリング40に隣接して、バランサ従動歯車43が設けてある。クランク軸７が回転すると、バランサ駆動歯車42とバランサ従動歯車43とによって、バランサ軸８Ａ,８Ｂは同じ方向へ回転駆動される。前記変速機９のメイン軸10が、クランク軸７の右側でクランク軸７によって駆動されるのに対し、バランサ軸８Ａ,８Ｂはクランク軸７の左側でクランク軸７によって駆動される。下側バランサ軸８Ｂの端にはオイルポンプ46が連結されている。上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂには、クランク軸７の２個のクランクピン44に対応する位置にそれぞれ左側バランスウエイト45Ｌと右側バランスウエイト45Ｒが設けてある。なお、説明文において、左右のバランスウエイトを区別しない場合は、単にバランスウエイト45と呼ぶ。
【００２９】
図４は１本のバランサ軸８の斜視図である。上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂは同形である。以下の説明において、上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂを区別しない場合は、単にバランサ軸８と呼ぶ。１本のバランサ軸８には相互に間隔を空けて２個のバランスウエイト45Ｌ,45Ｒが軸に一体形成されている。２個のバランスウエイト45Ｌ,45Ｒの中間に円形断面の拡径部50が一体形成されている。バランサ軸８の左端部にバランサ従動歯車43が取付けられている。バランサ軸軸線方向視で、バランサ軸軸線51から半径方向外方へ向かう２個のバランスウエイト45Ｌ,45Ｒは、互いに異なる方向へ延びている。
【００３０】
図５は、クランク軸７と上下のバランサ軸８Ａ,８Ｂの左面図である。クランク軸７の中心52はシリンダ中心線13ｃ上にある。左側クランクウエブ41Ｌと左側バランスウエイト45Ｌにはハッチングが施してある。右側クランクウエブ41Ｒと右側バランスウエイト45Ｒにはハッチングが施してない。クランク軸軸線方向視で、クランク軸軸線52から半径方向外方へ向かう２箇所のクランクウエブ41Ｌ,41Ｒの中心線41Ｌｃ,41Ｒｃは、互いに90度の角度をなして異なる方向へ延びた状態で相互の位置関係は固定されている。バランサ軸軸線方向視で、バランサ軸軸線51から半径方向外方へ向かう２箇所のバランスウエイト45Ｌ,45Ｒの中心線45Ｌｃ,45Ｒｃは、90度の角度を成して互いに異なる方向へ延びた状態で相互の位置関係は固定されている。クランク軸７とバランサ軸８には同径の歯車42,43が設けられ噛合っている。バランサ軸８Ａ,８Ｂはクランク軸７の反対の方向へ回転する。クランクウエブ41Ｌの中心線41Ｌｃの方向がシリンダ中心線13ｃの方向と一致した時、クランクウエブ41Ｌの中心線41Ｌｃとバランスウエイト45Ｌの中心線45Ｌｃは平行になる。
【００３１】
図６は、図３に示された上側バランサ軸８Ａ及びその近辺の拡大図である。上下のバランサ軸は同形であるから、以下の説明では上下を区別しない。バランサ軸８に一体形成されている円形断面の拡径部50の外径50ｄはバランサ軸８の外径８ｄより大きい。これによって、たわみ量が最も大きくなるバランスウエイト45Ｌ,45Ｒの間の中央部において、バランサ軸８の剛性を高めて、たわみによる変形量を抑えることができる。このため、バランサ軸８全体として外径を大きくする必要はなく、特にボールベアリング40等の変更、あるいは内燃機関１の設計変更の必要はなくなる。
【００３２】
上記拡径部50は、両バランスウエイト45Ｌ,45Ｒの内端面間の中央部に位置させてある。両バランスウエイト45Ｌ,45Ｒの内端面間の中央部は最もたわみが大きくなる部分であるので、強度が最も弱くなる部位の補強を行なうことができる。
【００３３】
上記拡径部50は円柱形状とし、その軸方向厚さ50ｔを、バランスウエイト45の軸方向厚さ45ｔより大きくしてある。拡径部50を円柱形状とし、軸方向厚さ50ｔをバランスウエイト45の厚さ45ｔより厚くしたことによって、両バランスウエイト45Ｌ,45Ｒから発生する曲げ荷重に対して両バランスウエイト45Ｌ,45Ｒの中間部分のバランサ軸８の剛性を高めることができる。
【００３４】
上記拡径部50の外径50ｄを、バランサ軸８の外径８ｄの２倍以上、且つバランスウエイト45の外端軌跡の直径45ｄ未満としてある。拡径部50の外径50ｄを、バランサ軸８の外径８ｄの２倍以上とすることによって十分な補強効果が得られると共に、バランスウエイト45の外端軌跡の直径45ｄ未満としたことによって、バランサ軸８を回転させるための駆動トルクは低く抑えられる。
【００３５】
上記拡径部50とバランサ軸８との隣接部に形成された隅アール50ｒの半径を、バランスウエイト45とバランサ軸８の隣接部の隅アール45ｒの半径に比して小さくしてある。バランサ軸８のたわみに起因してバランスウエイト45とバランサ軸８の隣接部の隅アール45ｒに集中して発生していた過大応力を、拡径部50とバランサ軸８との隣接部に形成された隅アール50ｒに分散させることが可能となり、結果として各隅アール45ｒ,50ｒでの応力を低減できて、バランサ軸８全体としての剛性を確保することができる。
【００３６】
上記拡径部50の隅アール50ｒとバランスウエイト45の隅アール45ｒとの間には平坦な円柱表面53が形成されている。隅アール45ｒ,50ｒが交錯しない平坦な円柱表面53を形成することによって、隅アール45ｒ,50ｒの交錯位置に発生しやすい応力集中を回避することができる。
【００３７】
図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。クランクケース２は、クランク軸７とバランサ軸８の両端を支持する両側支持壁38と、これらの間において、さらに前記クランク軸７のみを支持する中間支持壁39を有しており、前記バランサ軸８は前記中間支持壁39に形成された貫通孔54を通して組み付けられ、前記拡径部50は前記貫通孔54の内部に位置するよう組み付けられている。中間支持壁39の両側の近くには内燃機関１の部品は配置されていないので、拡径部50は周辺部品と干渉することなく、スペースを有効利用しつつ拡径部50を設けることが可能となっている。
【００３８】
再び図６において、中間支持壁39の貫通孔54が形成される部分の部材の厚さ54ｔを、拡径部50の軸方向の厚さ50ｔより大きくしてある。これによって、中間支持壁39の貫通孔54の内部に拡径部50の全体を収容することが可能となるので、デッドスペースとなりやすかった回転軸の逃げ孔としての貫通孔54に拡径部50を配置することが可能となり、スペースの有効利用ができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…内燃機関、２…クランクケース、７…クランク軸、８…バランサ軸、８ｄ…バランサ軸８の外径、38…両側支持壁、39…中間支持壁、45…バランスウエイト、45ｄ…バランスウエイト外端軌跡の直径、45ｒ…バランスウエイトの隅アール、45ｔ…バランスウエイトの厚さ、50…拡径部、50ｄ…拡径部の外径、50ｒ…拡径部の隅アール、50ｔ…拡径部の軸方向の厚さ、53…バランサ軸の円柱表面、54…貫通孔、54ｔ…貫通孔の部材の厚さ
【図１】
2013181567.tif 000003
【図２】
2013181567.tif 000004
【図３】
2013181567.tif 000005
【図４】
2013181567.tif 000006
【図５】
2013181567.tif 000007
【図６】
2013181567.tif 000008
【図７】
2013181567.tif 000009