(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バランサ軸と、該バランサ軸から径方向一方に偏芯して突出する偏芯マス部と、該バランサ軸に対して該偏芯マス部と反対側へ略対称に突出するように固定された樹脂カバーと、を有するバランサ装置であって、
該バランサ軸と平行方向に延びる凹部をもつ固定部材が該偏芯マス部と反対方向へ該偏芯マス部から一体に延設され、該凹部は該バランサ軸から偏芯し、
該樹脂カバーはインサート成形することで該凹部を充填した充填部によって該固定部材に係合固定され、表裏面が外周に向かうほど互いに近接し外周端部は断面略Ｖ字形状をなしていることを特徴とするバランサ装置。
【請求項２】
前記凹部は前記固定部材の表裏を貫通する貫通孔である請求項１に記載のバランサ装置。
【請求項３】
前記凹部は前記バランサ軸の軸芯を中心とする円弧状に延びている請求項１又は請求項２に記載のバランサ装置。
【請求項４】
バランサ軸と、該バランサ軸から径方向一方に偏芯して突出する偏芯マス部と、該バランサ軸に対して該偏芯マス部と反対側へ略対称に突出するように固定された樹脂カバーと、を有するバランサ装置であって、
該バランサ軸と平行方向に延びる凹部をもつ固定部材が該偏芯マス部と反対方向へ該偏芯マス部から一体に延設され、該凹部は該バランサ軸から偏芯し、
該樹脂カバーは表裏を貫通する貫通孔を有し、該貫通孔を通じて該凹部と係合する固定ピンによって該固定部材に係合固定され、表裏面が外周に向かうほど互いに近接し外周端部は断面略Ｖ字形状をなしていることを特徴とするバランサ装置。
【請求項５】
前記固定部材は互いに間隔を隔てて一対形成され、一対の前記固定部材の間に前記樹脂カバーが挟持されている請求項１又は請求項４に記載のバランサ装置。
【請求項６】
前記凹部は複数個形成され、前記バランサ軸の軸芯を中心とする円弧状に列設されている請求項１又は請求項４に記載のバランサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用されるバランサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンなどにおいては、機関振動を抑制するために、クランク軸の２倍の回転数で回転するバランサ装置が設けられている。このバランサ装置は、バランサ軸と、バランサ軸の外周に部分的にバランサ軸から径方向に偏芯して突出する偏芯マス部と、からなり、バランサ軸に固着されているドリブンギヤによってクランク軸の２倍の回転数で回転する。
【０００３】
バランサ装置においては、偏芯マス部がバランサ軸から径方向に偏芯して突出している。すなわち軸方向から見たときに、偏芯マス部が軸芯に対して非対称となっている。そのため、回転時に偏芯マス部の端面が潤滑油に衝突し、それによってエネルギー損失が発生したり、異音が発生するという問題があった。また偏芯マス部によって潤滑油が撹拌されるとともに気泡が巻き込まれ、抵抗の増大によってエネルギー損失が発生するという問題もある。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば実開昭62−004653号公報には、発泡樹脂などからなる軽量のスペーサを偏芯マス部に固着し、外形を軸芯に対して対称な円形状としたバランサ装置が記載されている。実開昭61−184145号公報には、アルミニウムやプラスチックなどから形成された整流部を偏芯マス部に固着し、外形を軸芯に対して対称な円形状としたバランサ装置が記載されている。また特開2000−193035号公報には、偏芯マス部の反対側に樹脂製で外形がほぼ円柱形の中空スペーサを配置したバランサ装置が記載されている。
【０００５】
このように偏芯マス部にスペーサを配置して外形を対称形状とすることで、潤滑油との衝突によるエネルギー損失を抑制することができる。またスペーサは樹脂製で軽量であるので、偏芯マス部の重量を調整する必要がない。
【特許文献１】実開昭62−004653号公報
【特許文献２】実開昭61−184145号公報
【特許文献３】特開2000−193035号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが上記公報に記載されたスペーサあるいは整流部は、単に偏芯マス部を被覆するなどして固定されているのみであるため、クランク軸の２倍の回転数で回転したときの遠心力によって偏芯マス部から分離する可能性があり、まだ実用化には至っていない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、偏芯マス部に樹脂カバーを配置して外形をバランサ軸に対して略対称形状とするにあたって、樹脂カバーの分離を確実に防止することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明のバランサ装置の特徴は、バランサ軸と、バランサ軸から径方向一方に偏芯して突出する偏芯マス部と、バランサ軸に対して偏芯マス部と反対側へ略対称に突出するように固定された樹脂カバーと、を有するバランサ装置であって、
バランサ軸と平行方向に延びる凹部をもつ固定部材が偏芯マス部と反対方向へ偏芯マス部から一体に延設され、凹部はバランサ軸から偏芯し、樹脂カバーはインサート成形することで凹部を充填した充填部によって固定部材に係合固定され、表裏面が外周に向かうほど互いに近接し外周端部は断面略Ｖ字形状をなしていることにある。
【０００９】
またもう一つの発明のバランサ装置の特徴は、バランサ軸と、バランサ軸から径方向一方に偏芯して突出する偏芯マス部と、バランサ軸に対して偏芯マス部と反対側へ略対称に突出するように固定された樹脂カバーと、を有するバランサ装置であって、
バランサ軸と平行方向に延びる凹部をもつ固定部材が偏芯マス部と反対方向へ偏芯マス部から一体に延設され、凹部はバランサ軸から偏芯し、樹脂カバーは表裏を貫通する貫通孔を有し、貫通孔を通じて凹部と係合する固定ピンによって固定部材に係合固定され、表裏面が外周に向かうほど互いに近接し外周端部は断面略Ｖ字形状をなしていることにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバランサ装置によれば、樹脂カバーが取り付けられた偏芯マス部は、全体の外形がバランサ軸の軸芯に対して略対称形状となっている。これにより、回転時における潤滑油との衝突が軽減され、エネルギー損失を低減することができる。
【００１１】
そして固定部材の凹部を充填した充填部あるいは固定ピンは、バランサ軸から偏芯マス部と反対側に偏芯した位置でバランサ軸と平行に延びているので、回転時に作用する遠心力は充填部あるいは固定ピンに対して直角方向に作用する。したがって充填部あるいは固定ピンによって遠心力を確実に受け止めることができ、充填部あるいは固定ピンなどの強度を最適に設計することで樹脂カバーの分離を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のバランサ装置は、バランサ軸と、固定部材を一体にもつ偏芯マス部と、樹脂カバーとからなり、樹脂カバーが固定部材を介して偏芯マス部に係合固定されたところに最大の特徴を有している。
【００１３】
固定部材は偏芯マス部と一体に形成されたものであり、偏芯マス部と同様の金属製である。別に形成された固定部材を偏芯マス部に溶接などで接合してもよいし、偏芯マス部の形成時に固定部材を形成することもできる。固定部材は、偏芯マス部と反対方向へ偏芯マス部から延設され、バランサ軸と平行方向に延びる凹部を備えている。
【００１４】
第１の発明では、樹脂カバーはインサート成形することで凹部を充填した充填部によって固定部材に固定されている。すなわち少なくとも固定部材をもつ偏芯マス部を成形型内に配置し、樹脂を注入して成形することで固定部材と樹脂カバーとを一体化する。このとき成形樹脂が凹部内を充填し、充填部が形成される。
【００１５】
ここで凹部はバランサ軸から偏芯し、かつバランサ軸と平行方向に延びているので、充填部もバランサ軸から離れた位置でバランサ軸と平行方向に延びている。したがって回転時に樹脂カバーに作用する遠心力は充填部に対して直角に作用し、充填部と凹部との係合によって確実に受け止められる。
【００１６】
凹部は、固定部材の一表面に形成してもよいが、表裏両面にそれぞれ形成することが望ましく、表裏両面を貫通する貫通孔とすることも望ましい。凹部を表裏両面にそれぞれ形成した場合は、それぞれの充填部の長さを短くでき、充填部の強度が高い。また重心が中心部となるため固定部材のバランスが良く、局部的に大きな力が作用するのを防止できる。また貫通孔とすれば、充填部の単位面積当たりに作用する力がさらに低下する。
【００１７】
この凹部は一つでもよいが、複数個形成することが望ましい。また凹部の形状は、真円ばかりでなく各種の断面形状とすることができるが、バランサ軸の軸芯を中心とする円弧状の凹部とすることが望ましい。このようにすることで、形成された充填部の単位面積当たりに作用する力をさらに低減することができる。また充填部に作用する力を周方向で一定とすることができるので、局部的に大きな力が作用するのを防止できる。すなわち固定部材の強度を確保できる範囲内で、凹部を周方向で均一に分布させ、かつ凹部の開口面積をできるだけ大きくすることが望ましい。
【００１８】
固定部材の形状は、偏芯マス部の機能を損なわないように、質量をできるだけ小さくすることが望ましい。例えば板状、多孔質状、線状とし、固定部材が樹脂カバー内に埋設された形状とすることが好ましい。バランサ軸に対して直角方向に延びる表裏両面をもつ板状とした場合は、表裏面の少なくとも一方に凹部が形成される。上記したように、表裏面の両方に凹部を形成し、固定部材の両側から充填部が形成されることが望ましい。また凹部を貫通孔とすれば、充填部が固定部材の両側に形成された樹脂カバーを連結するので、充填部の強度も高くなる。
【００１９】
多孔質状の固定部材とすれば、多数の孔内に充填部が形成される。またバランサ軸と同軸に間隔を隔てて半円弧状に延びる棒状の固定部材とすれば、半円弧状の充填部が形成される。
【００２０】
もう一つの発明のバランサ装置では、樹脂カバーは表裏を貫通する貫通孔を有し、貫通孔を通じて凹部と係合する固定ピンによって固定部材に固定されている。この場合は固定ピンを金属製とすることができるので、回転時に作用する遠心力によって固定ピンが破損するような不具合を確実に防止することができる。したがって凹部の数は少なくてよい。
【００２１】
例えば固定部材の表面に雌螺子をもつ凹部を形成し、貫通孔を通じてボルト（固定ピン）などを凹部に螺合することで、樹脂カバーを固定部材に固定することができる。また凹部を貫通孔とした場合は、固定部材を板状に形成するとともに樹脂カバーに形成されたスリットに固定部材を係合させ、樹脂カバーの貫通孔と固定部材の貫通孔を同軸位置として、外部からピンを嵌合することで、樹脂カバーを固定部材に固定することができる。
【００２２】
あるいは、バランサ軸方向に互いに間隔を隔てて一対の板状の固定部材を形成し、一対の固定部材の間に樹脂カバーを配置して、樹脂カバーの貫通孔と固定部材の貫通孔を同軸位置として、固定部材の外側から固定ピンを嵌合することもできる。
【００２３】
また、固定部材に予め固定ピンを係合させた状態でインサート成形することによって樹脂カバーを形成することも好ましい。このようにすれば、固定ピンが樹脂カバーに埋設された状態となり分離方向に対して固定ピンがアンダーカットとなる。したがって本発明のバランサ装置を容易に形成することができる。なお、この場合、固定部材に固定ピンと共に前述した凹部を形成しておけば、凹部において前述した充填部を形成することができ、固定ピンと充填部との協働によって樹脂カバーの分離をさらに防止することができる。
【００２４】
樹脂カバーは、中実形状とするのが望ましいが、場合によっては中空部を有していてもよい。そして、表裏面が外周に向かうほど互いに近接し、外周端部は断面略Ｖ字形状をなしているので、樹脂カバーが潤滑油に接触する面積を小さくすることができ、エネルギー損失を低減することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１、２に本実施例のバランサ装置を示す。このバランサ装置は、バランサ軸１と、偏芯マス部２と、ポリアミド製の樹脂カバー３と、から構成されている。バランサ軸１には、図示しないドリブンギヤが固着され、クランクシャフトの回転速度の２倍の回転速度で回転するように構成されている。
【００２７】
偏芯マス部２は、バランサ軸１の軸方向に間隔を隔てて２個固着されている。この偏芯マス部２は、円柱体を軸芯に沿って半割した形状をなし、軸方向から見て半円形状に形成されている。その軸中心はバランサ軸１の軸芯とほぼ平行であり、偏芯マス部２はバランサ軸１に対して偏芯して設けられている。
【００２８】
偏芯マス部２からは、半円板状の固定部材20が偏芯マス部２と反対方向へ延設されている。固定部材20は偏芯マス部２と一体に形成され、表裏を貫通する複数の大孔21（凹部）と複数の小孔22（凹部）を有している。固定部材20はバランサ軸１の軸芯を中心とする半円形状をなし、複数の大孔21及び小孔22はバランサ軸１の軸芯を中心とする同心円上にそれぞれ列設されている。
【００２９】
樹脂カバー３はインサート成形により形成され、内部に固定部材20が埋設されている。樹脂カバー３の形状は、バランサ軸１の軸方向から見て半円形状をなし、偏芯マス部２と対称形状に形成されている。またバランサ軸１の軸方向に対して直角方向から見た場合には、樹脂カバー３はバランサ軸１から遠ざかるほど両表面が近接し、外周端部は断面略Ｖ字形状をなしている。
【００３０】
図３〜５に、偏芯マス部２と樹脂カバー３との接合部分の断面図を示す。図３には固定部材20の位置におけるバランサ軸１に対して垂直な断面を示し、図４には図３のＡ−Ａ断面を、図５には図３のＢ−Ｂ矢視断面を示している。偏芯マス部２及び固定部材20を型内にインサートして射出成形された結果、樹脂カバー３は大孔21及び小孔22を充填した充填部30を有している。複数の充填部30は、バランサ軸１の軸芯を中心とする同心円上に列設されている。
【００３１】
したがって本実施例のバランサ装置によれば、樹脂カバー３の存在によって回転時に潤滑油との衝突が抑制されるため、エネルギー損失を大きく低減することができる。そして樹脂カバー３は樹脂製であることから、軽量であり偏芯マス部２の重量を調整しなくとも機関振動の抑制作用が安定して発現される。
【００３２】
さらに使用時の回転によって樹脂カバー３に遠心力が作用すると、充填部30が大孔21及び小孔22の内周表面に押圧されることで遠心力が受け止められ、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。また複数の充填部30は、バランサ軸１の軸芯を中心とする円弧状に列設されているので、充填部30の単位面積当たりに作用する力が小さい。そして充填部30が大孔21及び小孔22を外周方向へ押圧する力は均等に作用し、局部的に大きな力が作用することがない。したがって、充填部30が局部的に破損するような問題もない。
【００３３】
（実施例２）
図６及び図７に、本実施例のバランサ装置の断面図を示す。偏芯マス部２の反対側には、半円板状の円板部23と、円板部23の外周に円板部23と離間した半円状のリング部24とが、実施例１の固定部材20と同様に突出して形成されている。
【００３４】
樹脂カバー３は、実施例１と同様にインサート成形により形成され、円板部23とリング部24との間の貫通孔（凹部）を充填する充填部31を有している。他の構成は、実施例１と同様である。
【００３５】
本実施例のバランサ装置によれば、使用時の回転によって樹脂カバー３に遠心力が作用すると、充填部31がリング部24の内周表面に押圧されることで遠心力が受け止められ、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。また充填部31はバランサ軸１の軸芯を中心とする円弧状に延びているので、充填部31の単位面積当たりに作用する力は小さく、充填部31がリング部24を外周方向へ押圧する力は周方向に均等に作用し、局部的に大きな力が作用することがない。したがって充填部31が局部的に破損するような問題もない。
【００３６】
（実施例３）
図８及び図９に、本実施例のバランサ装置の断面図を示す。偏芯マス部２の反対側には、断面Ｔ字形状の半円板状の円板部24が、実施例１の固定部材20と同様に突出して形成されている。円板部24は、断面で首部241 と、首部241 の外周端に形成された頭部242 とを備え、首部241 及び頭部242 はそれぞれバランサ軸１の軸芯に対して同心円状に形成されている。首部241 の左右両側が本発明にいう凹部を構成している。
【００３７】
樹脂カバー３は、実施例１と同様にインサート成形により形成され、両側から首部 241を充填する一対の充填部32を有している。他の構成は、実施例１と同様である。
【００３８】
本実施例のバランサ装置によれば、使用時の回転によって樹脂カバー３に遠心力が作用すると、一対の充填部32が頭部242 に押圧されることで遠心力が受け止められ、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。また首部241 及び頭部242 はバランサ軸１の軸芯を中心とする円弧状に延びているので、充填部32は周方向に延びているため単位面積当たりに作用する力は小さく、充填部32が頭部242 を外周方向へ押圧する力は周方向に均等に作用し、局部的に大きな力が作用することがない。したがって充填部32が局部的に破損するような問題もない。
【００３９】
（実施例４）
図10〜12に、本実施例のバランサ装置を示す。本実施例のバランサ装置では、樹脂カバー３はバランサ軸１及び偏芯マス部２とは別に成形され、後組付によってバランサ軸１及び偏芯マス部２と一体化されている。
【００４０】
偏芯マス部２の反対側には、半円板状の一対の固定部材25が互いに間隔を隔てて突出し、固定部材25にはそれぞれ一対の貫通孔26（凹部）が同軸位置に形成されている。また樹脂カバー３にも、厚さ方向に貫通する貫通孔33が形成されている。
【００４１】
本実施例では、樹脂カバー３を一対の固定部材25の間に配置し、一方の固定部材25の外側から貫通孔26及び貫通孔33に固定ピン４を嵌合する。これによって樹脂カバー３が固定部材25に固定されている。
【００４２】
本実施例のバランサ装置によれば、使用時の回転によって樹脂カバー３に遠心力が作用すると、固定ピン４によって遠心力が受け止められ、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。また一対の固定ピン４は、バランサ軸１からそれぞれ等距離に位置しているので、一対の固定ピン４に作用する力は均等となって、樹脂カバー３が局部的に破損するような問題もない。
【００４３】
（実施例５）
本実施例のバランサ装置は、図13に示すように、実施例４とほぼ同様の形状をなしている。しかし本実施例では、インサート成形によって樹脂カバー３がバランサ軸１及び偏芯マス部２と一体となっている点で実施例４とは異なる。
【００４４】
すなわち本実施例では、先ず固定ピン４を一対の固定部材25に固定し、その状態で樹脂カバー３をインサート成形により形成している。こうすることで、樹脂カバー３には固定ピン４が嵌合した貫通孔33が形成され、見方を変えれば固定ピン４と偏芯マス部２との間に充填部34が形成されている。
【００４５】
したがって本実施例のバランサ装置によれば、実施例４と同様に、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。
【００４６】
（実施例６）
図14及び図15に、本実施例のバランサ装置を示す。偏芯マス部２の反対側には、半円板状の一対の固定部材25が互いに間隔を隔てて突出し、固定部材25にはそれぞれ複数の貫通孔27が同軸位置に形成されている。複数の貫通孔27は、それぞれバランサ軸１から等距離に位置している。また貫通孔27のうちバランサ軸１に対して対称の位置にある二つの貫通孔27には、固定ピン４が挿通され一対の固定部材25を連結している。
【００４７】
樹脂カバー３はインサート成形によって形成され、複数の貫通孔27を充填した複数の充填部35を有している。また固定ピン４と偏芯マス部２との間にも、充填部36が形成されている。
【００４８】
したがって本実施例のバランサ装置によれば、使用時の回転によって樹脂カバー３に遠心力が作用すると、充填部35が貫通孔27の内周表面に押圧されることで、かつ充填部36が固定ピン４に押圧されることで遠心力が受け止められ、樹脂カバー３が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。また貫通孔27はそれぞれバランサ軸１から等距離にあるため、局部的に大きな力が作用することがなく、充填部35、36が破損するような問題もない。
【００４９】
（実施例７）
図17に本実施例のバランサ装置を、図16に本実施例のバランサ装置の製造方法を示す。偏芯マス部２の反対側には、半円板状の固定部材20が偏芯マス部２と反対方向へ延設されている。固定部材20は偏芯マス部２と一体に形成され、表裏を貫通する大孔21（凹部）が形成されている。
【００５０】
固定部材20には、発泡ポリアミドからなる第１樹脂カバー５と、ガラス繊維強化ポリアミドからなる第２樹脂カバー６とが固定されている。
【００５１】
このバランサ装置を製造するには、先ず発泡ポリアミドからなる第１固定部材５を発泡成形する。第１樹脂カバー５は、図16に示すように、固定部材20が挿通されるスリット50と、大孔21と連通する貫通孔51とを有している。
【００５２】
発泡成形された第１樹脂カバー５は、スリット50に固定部材20が係合した状態で偏芯マス部２に保持され、その状態で金型内にインサートされる。そしてガラス繊維強化ポリアミドが射出成形され、第２樹脂カバー６が形成される。第２樹脂カバー６は、貫通孔51と大穴21を充填する充填部をもち、第１樹脂カバー５を両側から挟持して、第１樹脂カバー５と一体的に溶着している。
【００５３】
したがって本実施例のバランサ装置によれば、第１樹脂カバー５によってさらなる軽量化が可能となる。そして第１樹脂カバー５は、剛性の高い第２樹脂カバー６によって強固に固定されている。これにより、第１樹脂カバー５及び第２樹脂カバー６が偏芯マス部２から分離するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例に係るバランサ装置を樹脂カバーを除いた状態で示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係るバランサ装置の要部斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係るバランサ装置の軸に対して直角な断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係るバランサ装置を示し、図３のＡ−Ａ線相当の断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係るバランサ装置を示し、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るバランサ装置の軸に対して直角な断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るバランサ装置を示し、図６のＣ−Ｃ線相当の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係るバランサ装置において、樹脂カバーを除いた状態での側面図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るバランサ装置の断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るバランサ装置の側面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るバランサ装置の断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るバランサ装置の分解断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施例に係るバランサ装置の断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施例に係るバランサ装置の側面図である。面図である。
【図１５】本発明の第６の実施例に係るバランサ装置を示し、図14のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図１６】本発明の第７の実施例に係るバランサ装置の製造方法を示す説明図である。
【図１７】本発明の第７の実施例に係るバランサ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：バランサ軸      ２：偏芯マス部      ３：樹脂カバー
20：固定部材        21：大孔（凹部）    22：小孔（凹部）
30：充填部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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