(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のバランサ軸に関し、バランサ軸の偏心マスの側の軸面における摩耗の発生を有効に抑えることを目的とする。【解決手段】内燃機関のバランサ軸を設ける。バランサ軸は、内燃機関の回転軸受け３６により保持されるジャーナル部３４と、ジャーナル部３４の回転中心３８に対して偏心した方向に重量を有する偏心マス１４とを備える。ジャーナル部３４は、偏心マス１４側に、他方の側に比して扁平した円弧を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバランサ軸であって、
回転軸受けにより保持されるジャーナル部と、
前記ジャーナル部の回転中心に対して偏心した方向に重量を有する偏心マスと、を備え、
前記ジャーナル部の軸中心から前記偏心マスの側の軸面までの長さは、前記軸中心から他方の側の軸面までの長さに比べて短いことを特徴とする内燃機関のバランサ軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のバランサ軸に係り、特に、内燃機関の振動を抑制する機構として好適なバランサ軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式の内燃機関においては、ピストンの往復運動に伴う振動を相殺するためにバランサ軸が用いられることがある。バランサ軸は、回転軸に対して偏った方向に重量を有する偏心マスを有している。バランサ軸と共に偏心マスが回転すると、その回転に伴う加速度が生ずる。この加速度がピストンの往復運動に伴う加速度を相殺するようにバランサ軸を回転させれば内燃機関の振動を有効に抑えることができる。内燃機関のバランサ軸に関する構造は、例えば、下記に示す特許文献１、特許文献２等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１５１９９３号公報
【特許文献２】実公昭６２−１４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バランサ軸は、軸受けに保持された状態で、内燃機関の運転中に高速で回転する。この際、バランサ軸には、偏心マスの側の軸面に他方に比して大きな遠心力が作用する。このため、バランサ軸の偏心マスの側の軸面には、他方の軸面に比して大きな摩耗が生じ易い。このため、バランサ軸の耐久性を高めるためには、偏心マスの側の軸面に生ずる摩耗を抑制することが有効である。
【０００５】
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、バランサ軸の偏心マスの側の軸面における摩耗の発生を有効に抑えることのできる内燃機関のバランサ軸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】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のバランサ軸であって、
回転軸受けにより保持されるジャーナル部と、
前記ジャーナル部の回転中心に対して偏心した方向に重量を有する偏心マスと、を備え、
前記ジャーナル部の軸中心から前記偏心マスの側の軸面までの長さは、前記軸中心から他方の側の軸面までの長さに比べて短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ジャーナル部の偏心マスの側の軸面と回転軸受けとの間には、他方の軸面と回転軸受けとの間に比して大きなオイルクリアランスが確保される。バランサ軸が回転すると、ジャーナル部には、偏心マスの側に大きな遠心力が作用するが、その側に大きなオイルクリアランスが確保されているため、ジャーナル部の偏摩耗が抑制される。このため、本発明によれば耐久性に優れたバランサ軸を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関のバランサ軸の基本構成を説明するための図である。
【図２】内燃機関のバランサ軸に生ずる摩耗の特性を説明するための図である。
【図３】図２に示す摩耗の発生範囲を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るバランサ軸の構成を説明するための図である。
【図５】図４に示すバランサ軸の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１のバランサ軸が満たすべきオイルクリアランスの条件を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［内燃機関のバランサ軸の基本構成］
図１は、内燃機関のバランサ軸の基本構成を説明するための図である。レシプロ式の内燃機関は、クランク軸と連結されたピストンを備えている。ピストンが往復運動する過程では、ピストンの重量に応じた力が周期的にクランク軸に伝達される。このような周期的な力は振動の原因となる。このため、レシプロ式の内燃機関、特に気筒数の少ない内燃機関には、振動低減を図るため、偏心マスを備えるバランサ軸が搭載される。
【００１０】
図１は、内燃機関において一般的に用いられるバランサ軸１０を側面視で表している。図１において、バランサ軸１０は、紙面の奥行き方向に軸長を有している。図１に示すように、バランサ軸１０は軸部１２を備えている。軸部１２には、軸長方向の一部に偏心マス１４が設けられている。また、軸部１２には、偏心マス１４と重ならない位置に、ジャーナル部１６が設けられている。
【００１１】
ジャーナル部１６は、図示を省略する回転軸受けに保持される部分である。バランサ軸１０は、内燃機関の運転中に、その回転軸受けに保持された状態で回転する。図１中に示す「＋」マーク１８は、バランサ軸１０の回転中心を示している。
【００１２】
偏心マス１４は、回転中心１８に対して偏った方向に重量を与えるためのウェイトである。バランサ軸１０が回転すると、回転中心１８の周りには、偏心マス１４の方向に偏った遠心力が発生する。そして、バランサ軸１０は、その偏った遠心力がピストンの運動に起因する周期的な力を打ち消すように、クランク軸の回転と同期して回転駆動される。バランサ軸１０がこのように駆動されると、ピストンの運動に起因する振動が相殺され、内燃機関の静粛性が高められる。
【００１３】
図２は、耐久試験後に測定したジャーナル部１６の真円度を示す。図２中に符号２０を付して示す領域は、耐久試験によってジャーナル部１６に大きな摩耗が生じた領域を示している。また、図２中に示す０、９０、１８０及び２７０は、偏心マス１４の中心方向を１８０°、その逆方向を０°とした場合の回転中心１８周りの角度を示している。
【００１４】
上述した通り、バランサ軸１０の回転中は、回転中心１８周りに偏った遠心力が発生する。そして、その遠心力は、ジャーナル部１６の偏心マスの側の軸面と回転軸受けとの間に強く作用する。このため、ジャーナル部１６には、図２に示すように、偏心マス１４が存在する側に他方に比して大きな摩耗が生じ易い。
【００１５】
図３は、図２に示す摩耗の領域２０を回転中心１８周りの角度に変換して表した図である。図３に示す結果は、バランサ軸１０のジャーナル部１６には、偏心マス１４の方向（１８０の方向）を中心として約９０°の範囲で摩耗が進行し易いことを示している。
【００１６】
［本実施形態のバランサ軸の特徴］
図４は、本実施形態のバランサ軸３０の構成を説明するための図である。本実施形態のバランサ軸３０は、軸部３２と偏心マス１４とを備えている。また、軸部３２は回転軸受けに保持されるジャーナル部３４を備えている。図４中に符号３６を付して示す破線の円は、ジャーナル部３４を保持する回転軸受けの内壁を示している。
【００１７】
回転軸受けの内壁３６とジャーナル部３４との間には、オイルクリアランスOCが形成される。OC内には潤滑油が供給される。バランサ軸３０は、潤滑油を介して内壁３６に保持された状態で、回転中心３８周りを回転することができる。
【００１８】
本実施形態において、ジャーナル部３４は、偏心マス１４側に扁平部４０を備えている。扁平部４０は、偏心マス１４の中央を挟んで左右対称に９０°の広がりを有するように形成されている。換言すると、扁平部４０は、図３に示す９０°の摩耗領域と一致するように形成されている。
【００１９】
ジャーナル部３４は、上述した扁平部４０を除く２７０°の領域では、半径Rの真円状に形成されている。この真円の領域では、ジャーナル部３４と内壁３６との間にOCaのオイルクリアランスが形成される。一方、扁平部４０は、その真円の領域に比して扁平した円弧（上記Rより半径の大きな円弧）が形成される。扁平部４０では、ジャーナル部３４と内壁３６との間に、OCaより大きなオイルクリアランスが形成される。具体的には、偏心マス１４の中央に当たる位置では、オイルクリアランスOCb（＞OCa）が形成される。
【００２０】
図５は、本実施形態のバランサ軸３０の製造方法を説明するための図である。図５において、符号４２はベース円加工の軌跡を示す。このベース円軌跡４２は、ジャーナル部３４の回転中心３８を中心とする半径Rの真円である。バランサ軸３０の製造過程において、ジャーナル部３４の形成過程では、先ずこのベース円軌跡４２に沿ってジャーナル部３４が旋盤等により切削される。
【００２１】
図５において、符号４４は、扁平部４０のプロフィールを形成するための円加工の軌跡である。このプロフィール軌跡４４は、図５に示す中心点４６を中心とする半径R´の真円である。中心点４６は、真円に形成されたジャーナル部３４の回転中心３８から、偏心マス１４の側とは逆向きに距離αだけ偏心した位置に設定されている。そして、プロフィール軌跡４４の半径R´及び偏心距離αは、扁平部４０の両端（９０°の両端）に当たる位置でベース円軌跡４２の接線とプロフィール軌跡４４の接線とが重なるように調整されている。ベース円軌跡４２によって真円に形成されたジャーナル部３４は、その後、上記のプロフィール軌跡４４に沿って旋盤等により切削される。その結果、偏心マス１４の中央を中心として９０°の広がりを持つ扁平部４０が形成される。
【００２２】
図６は、本実施形態におけるオイルクリアランスの条件を、ジャーナル部３４の軸径との関係で表した図を示す。本実施形態の構造によれば、オイルクリアランスは、扁平部４０のうち特に偏心マス１４の中央に当たる位置で上限となり、扁平部４０を除く２７０°の領域で下限となる。つまり、図４に示すOCbが上限値となりOCaが下限値となる。
【００２３】
本実施形態では、OCbとOCaの差を、１０μm程度から、ジャーナル部３４の軸径の０．１％程度の間に収めることとしている。図６は、その差を軸径の０．１％とした場合の上限値OCb及び下限値OCaと、軸径との関係を表している。このような条件を満たすオイルクリアランスをジャーナル部３４に与えると、偏心マス１４側に、その反対側に比して適度に多くの潤滑油を循環させることが可能となる。
【００２４】
ジャーナル部３４の偏心マス１４側に、その逆側に比して多くの潤滑油を導くことができると、偏心マス１４側に偏って遠心力が作用する環境下で、ジャーナル部３４の全周で油膜内の油圧を適切に確保することができる。その結果、偏心マス１４の側においても、潤滑油のせん断抵抗が十分に低下し、バランサ軸３０の回転に伴う機械抵抗を有効に低下させることができる。このため、本実施形態のバランサ軸３０によれば、高い耐久性を実現することができると共に、内燃機関の燃費向上にも資することができる。
【００２５】
［実施の形態１の変形例］
ところで、上述した実施の形態においては、ジャーナル部３４の扁平部４０を、偏心マスの中央を中心とする９０°の範囲に形成することとしているが、その範囲はこれに限定されるものではない。バランサ軸３０が用いられる環境によっては、その範囲をより大きく、又はより小さくすることとしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１４  偏心マス
３０  バランサ軸
３２  軸部
３４  ジャーナル部
３６  回転軸受けの内壁
３８  回転中心
４０  扁平部
４２  ベース円軌跡
４４  プロフィール軌跡
【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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