JP2010071295A - エンジンの回転バランサ - Google Patents

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Abstract

【課題】付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になるとともに、ジャーナル部等の摩擦抵抗の増大を抑制することができる、エンジンの回転バランサを提供する。
【解決手段】ジャーナル部１・１間にバランサウェイト２が配置されたエンジンの回転バランサにおいて、バランサウェイト２の幅方向両端に、バランサウェイト２の先端周面６よりも回転中心５に接近した除肉面３・３が設けられ、この除肉面３・３はバランサウェイト２の軸方向中央寄りウェイト部分７に形成され、この軸方向中央寄りウェイト部分７の幅寸法７ａがバランサウェイト２の軸方向端寄りウェイト部分８の幅寸法８ａよりも短く形成されている。バランサウェイト２にその幅方向に沿って除肉孔１２が設けられているものであってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの回転バランサに関し、詳しくは、付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になるとともに、ジャーナル部等の摩擦抵抗の増大を抑制することができる、エンジンの回転バランサに関するものである。
従来のエンジンの回転バランサとして、本発明と同様、ジャーナル部間にバランサウェイトが配置されたものがある(例えば、特許文献１参照)。
しかし、従来では、使用するエンジンの種類に応じて、回転バランサの付加モーメントを調節するに当たり、バランサウェイトの先端周面の全面を一定厚さ切削して除肉しているため、問題がある。
付加モーメントとは、回転バランサの遠心力発生機能の指標で、バランサウェイトの重量と、回転中心からバランサウェイトの重心までの腕長さの積をいう。
特開２００６−２１４５５６号公報(図１、図２参照)
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》 付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が困難である。
回転バランサの付加モーメントを調節するに当たり、バランサウェイトの先端周面の全面を一定厚さ切削して除肉しているため、バランサウェイトの先端周面の幅方向中央部分も除肉される。この部分は、重心を挟んで回転中心と反対側にあるため、この部分が除肉されると、バランサウェイトの重心が回転中心に近づきやすく、回転中心から重心までの腕長さが減少しやすい。このため、バランサウェイトの除肉に伴う付加モーメントの低下率が大きく、バランサウェイトを少量しか除肉することができず、回転バランサの軽量化が困難である。
《問題》 ジャーナル部等の摩擦抵抗が増大しやすい。
回転バランサの付加モーメントを調節するに当たり、バランサウェイトの先端周面の全面を一定厚さ切削して除肉しているため、バランサウェイトの先端周面の幅方向中央部分も除肉される。このため、遠心力に対するバランサウェイトの曲げ剛性が低下しやすく、遠心力によるバランサウェイトの撓みが大きくなる。このため、ジャーナル部が軸受内で傾いて、ジャーナル部とその軸受の摩擦抵抗が増大しやすい。この場合、燃料消費率が悪化する。また、ジャーナル部とその軸受が磨耗することもある。
本発明は、上記問題点を解決することができるエンジンの回転バランサ、すなわち、付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になるとともに、ジャーナル部等の摩擦抵抗の増大を抑制することができる、エンジンの回転バランサを提供することを課題とする。
主要な請求項１、５に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
(請求項１に係る発明)
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が配置されたエンジンの回転バランサにおいて、
図１〜３の各(Ｃ)に例示するように、バランサウェイト(２)の幅方向両端に、バランサウェイト(２)の先端周面(６)よりも回転中心(５)に接近した除肉面(３)(３)が設けられ、
図１〜３の各(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、この除肉面(３)(３)はバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)に形成され、この軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)の幅寸法(８ａ)よりも短く形成されている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
(請求項５に係る発明)
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が配置されたエンジンの回転バランサにおいて、
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
（請求項１に係る発明）
《効果》 付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になる。
図１〜３の各(Ｃ)に例示するように、バランサウェイト(２)の幅方向両端に、バランサウェイト(２)の先端周面(６)よりも回転中心(５)に接近した除肉面(３)(３)が設けられるので、バランサウェイト(２)の先端周面(６)の幅方向中央部分が除肉される場合に比べ、バランサウェイト(２)の重心(４)が回転中心(５)に近づきにくく、回転中心(５)から重心(４)までの腕長さが変化しにくい。このため、バランサウェイト(２)の除肉に対する付加モーメントの変化率が小さく、バランサウェイト(２)を大量に除肉することができ、回転バランサ(２)の軽量化が容易になる。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗の増大を抑制することができる。
図１〜３の各(Ｃ)に例示するように、バランサウェイト(２)の幅方向両端に、バランサウェイト(２)の先端周面(６)よりも回転中心(５)に接近した除肉面(３)(３)が設けられるので、先端周面(６)の幅方向中央部分を除肉する必要がなく、遠心力に対するバランサウェイト(２)の曲げ剛性が高く維持される。
また、図１〜３の各(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、この除肉面(３)(３)はバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)に形成され、この軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)の幅寸法(８ａ)よりも短く形成されているため、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)を軽量化することができる。このため、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)にかかる遠心力が小さくなり、遠心力による軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制される。
これらの理由により、遠心力によるバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１)(１)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗の増大を抑制することができる。これにより、燃料消費率を良好にすることができる。また、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の磨耗を抑制することもできる。
（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
図１〜２の各(Ｃ)〜(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)からバランサウェイト(２)の先端周面(６)とは反対側にリブ(９)が突出され、このリブ(９)のうち、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)から突出された軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)が、バランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)から突出された軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)よりも長く形成されているので、遠心力による撓みが起こりやすいバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)が突出寸法(１０ａ)の長い軸方向中央寄りリブ部分(１０)で強力に補強される。
このため、遠心力によるバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１０)(１０)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
（請求項３に係る発明）
請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になる。
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられているので、バランサウェイト(２)の先端周面(６)の幅方向中央部分が除肉される場合に比べ、バランサウェイト(２)の重心(４)が回転中心(５)に近づきにくく、回転中心(５)から重心(４)までの腕長さが変化しにくい。このため、バランサウェイト(２)の除肉に対する付加モーメントの変化率が小さく、バランサウェイト(２)を大量に除肉することができ、回転バランサ(２)の軽量化が容易になる。
（請求項４に係る発明）
請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
図１〜３の各(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、除肉孔(１２)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)にのみ設けられているので、遠心力による撓みが起こりやすいバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)で、除肉孔(１２)による曲げ剛性の低下が起こらない。
このため、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１)(１)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
（請求項５に係る発明）
《効果》 付加モーメントの調節に伴う回転バランサの軽量化が容易になる。
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられているので、バランサウェイト(２)の先端周面(６)の幅方向中央部分が除肉される場合に比べ、バランサウェイト(２)の重心(４)が回転中心(５)に近づきにくく、回転中心(５)から重心(４)までの腕長さが変化しにくい。このため、バランサウェイト(２)の除肉に対する付加モーメントの変化率が小さく、バランサウェイト(２)を大量に除肉することができ、回転バランサ(２)の軽量化が容易になる。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗の増大を抑制することができる。
図１〜３の各(Ａ)(Ｂ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられているので、バランサウェイト(２)の先端周面(６)の幅方向中央部分が除肉される場合に比べ、遠心力に対するバランサウェイト(２)の曲げ剛性が高く維持される。
このため、遠心力によるバランサウェイト(２)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１)(１)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗の増大を抑制することができる。
（請求項６に係る発明）
請求項５に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
図１〜３の各(Ａ)〜(Ｅ)に例示するように、除肉孔(１２)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)にのみ設けられているので、遠心力による撓みが起こりやすいバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)で、除肉孔(１２)による曲げ強度の低下が起こらない。
このため、遠心力によるバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１)(１)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
（請求項７に係る発明）
請求項５または請求項６に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ジャーナル部等の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
図１〜２の各(Ｃ)〜(Ｅ)に例示するように、バランサウェイト(２)からバランサウェイト(２)先端周面(６)とは反対側にリブ(９)が突出され、このリブ(９)のうち、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)から突出された軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)が、バランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)から突出された軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)よりも長く形成されているので、遠心力による撓みが起こりやすいバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)が突出寸法(１０ａ)の長い軸方向中央寄りリブ部分(１０)で強力に補強される。
このため、遠心力によるバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)の撓みが抑制され、ジャーナル部(１)(１)の軸受内での傾きが抑制される。このため、ジャーナル部(１)(１)とその軸受の摩擦抵抗抑制機能を高めることができる。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図３は本発明の実施形態に係るエンジンの回転バランサを説明する図で、図１は第１実施形態、図２は第２実施形態、図３は第３実施形態を説明する。各実施形態では、ディーゼルエンジンの二次回転バランサについて説明する。
図１に示す第１実施形態の構造は、次の通りである。
このエンジンの回転バランサは、ディーゼルエンジンの二次回転バランサである。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が配置されている。
図１(Ｃ)に示すように、バランサウェイト(２)の幅方向両端に、バランサウェイト(２)の先端周面(６)よりも回転中心(５)に接近した除肉面(３)(３)が設けられている。
図１(Ａ)〜(Ｅ)に示すように、この除肉面(３)(３)はバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)に形成され、この軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)の幅寸法(８ａ)よりも短く形成されている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ジャーナル部(１)(１)はバランサの両端に一対設けられ、バランサウェイト(２)はこの一対のジャーナル部(１)(１)間に１個配置されている。バランサウェイト(２)の幅方向とは、図１(Ｃ)〜(Ｅ)に示すように、回転中心(５)と平行な向きに見て、回転中心(５)と重心(４)とを結ぶ仮想線(１３)で方向付けられる遠心方向と直交する方向をいう。バランサウェイト(２)の先端周面(６)とは、図１(Ｃ)〜(Ｅ)に示すように、重心(４)を間に挟んで回転中心(５)と反対側にあるバランサウェイト(２)の周面をいう。図１(Ｃ)〜(Ｅ)に示す重心(４)は、いずれも各断面の重心である。先端周面(６)は円弧面とされ、除肉面(３)は平坦面とされている。
図１(Ｃ)〜(Ｅ)に示すように、バランサウェイト(２)からバランサウェイト(２)の先端周面(６)とは反対側にリブ(９)が突出され、このリブ(９)のうち、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)から突出された軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)が、バランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)から突出された軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)よりも長く形成されている。
図１(Ｃ)〜(Ｅ)に示すように、軸方向中央寄りリブ部分(１０)の幅寸法は軸方向端寄りリブ部分(１１)の幅寸法よりも長く、軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)よりも短く形成されている。軸方向中央寄りリブ部分(１０)はジャーナル部(１)の外周と同じ位置まで突出している。
図１(Ａ)(Ｂ)(Ｄ)(Ｅ)に示すように、バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられている。
除肉孔(１２)はバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)にのみ設けられている。
除肉孔(１２)はバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)を貫通する丸孔である。
軸方向端寄りウェイト部分(８)は軸方向中央寄りウェイト部分(７)の両側に一対配置され、除肉孔(１２)は各軸方向端寄りウェイト部分(８)に一対ずつ配置されている。
図２に示す第２実施形態は、図１に示す第１実施形態と次の点で異なる。
この第２実施形態では、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)が、先端周面(６)付近を除き、軸方向中央寄りリブ部分(１０)と同じ幅になるまで除肉されている。他の構造は、図１の第１実施形態と同じである。
他の点は、図１の第１実施形態と同じであり、図２中、図１の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付しておく。
図３に示す第３実施形態は、図１に示す第１実施形態と次の点で異なる。
この第２実施形態では、３個のジャーナル部(１)(１)(１)がバランサの両側と中間に配置され、隣合う各ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が合計２個配置され、除肉孔(１２)は各軸方向端寄りウェイト部分(８)に一個ずつ配置され、軸方向中央寄りリブ部分(１０)の幅寸法が軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)と同じ長さに設定され、軸方向中央寄りリブ部分(１０)はジャーナル部(１)の外周よりも内寄り位置までしか突出されていない。また、軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)はこれと隣接する軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)と同じ長さに形成され、軸方向端寄りリブ部分(１１)のジャーナル部(１)寄りの部分は、ジャーナル部(１)に近づくにつれて突出寸法が次第に長くなっている。
他の点は、図１の第１実施形態と同じであり、図３中、図１の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付しておく。
本発明の第１実施形態に係るエンジンの回転バランサを説明する図で、図１(Ａ)は側面図、図１(Ｂ)は平面図、図１(Ｃ)は図１(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図、図１(Ｄ)は図１(Ａ)のＤ−Ｄ線断面図、図１(Ｅ)は図１(Ａ)のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係るエンジンの回転バランサを説明する図で、図２(Ａ)は側面図、図２(Ｂ)は平面図、図２(Ｃ)は図２(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図、図２(Ｄ)は図２(Ａ)のＤ−Ｄ線断面図、図２(Ｅ)は図２(Ａ)のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係るエンジンの回転バランサを説明する図で、図３(Ａ)は側面図、図３(Ｂ)は平面図、図３(Ｃ)は図３(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図、図３(Ｄ)は図３(Ａ)のＤ−Ｄ線断面図、図３(Ｅ)は図３(Ａ)のＥ−Ｅ線断面図である。
符号の説明
(１) ジャーナル部
(２) バランサウェイト
(３) 除肉面
(４) 重心
(６) 先端周面
(７) 軸方向中央寄りウェイト部分
(７ａ) 幅寸法
(８) 軸方向端寄りウェイト部分
(８ａ) 幅寸法
(９) リブ
(１０) 軸方向中央寄りリブ部分
(１０ａ) 突出寸法
(１１) 軸方向端寄りリブ部分
(１１ａ) 突出寸法
(１２) 除肉孔

Claims (7)

  1. ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が配置されたエンジンの回転バランサにおいて、
    バランサウェイト(２)の幅方向両端に、バランサウェイト(２)の先端周面(６)よりも回転中心(５)に接近した除肉面(３)(３)が設けられ、
    この除肉面(３)(３)はバランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)に形成され、この軸方向中央寄りウェイト部分(７)の幅寸法(７ａ)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)の幅寸法(８ａ)よりも短く形成されている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  2. 請求項１に記載されたエンジンの回転バランサにおいて、
    バランサウェイト(２)からバランサウェイト(２)の先端周面(６)とは反対側にリブ(９)が突出され、このリブ(９)のうち、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)から突出された軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)が、バランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)から突出された軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)よりも長く形成されている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  3. 請求項１または請求項２に記載されたエンジンの回転バランサにおいて、
    バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  4. 請求項３に記載されたエンジンの回転バランサにおいて、
    除肉孔(１２)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)にのみ設けられている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  5. ジャーナル部(１)(１)間にバランサウェイト(２)が配置されたエンジンの回転バランサにおいて、
    バランサウェイト(２)にその幅方向に沿って除肉孔(１２)が設けられている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  6. 請求項５に記載されたエンジンの回転バランサにおいて、
    除肉孔(１２)がバランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)にのみ設けられている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
  7. 請求項５または請求項６に記載されたエンジンの回転バランサにおいて、
    バランサウェイト(２)からバランサウェイト(２)の先端周面(６)とは反対側にリブ(９)が突出され、このリブ(９)のうち、バランサウェイト(２)の軸方向中央寄りウェイト部分(７)から突出された軸方向中央寄りリブ部分(１０)の突出寸法(１０ａ)が、バランサウェイト(２)の軸方向端寄りウェイト部分(８)から突出された軸方向端寄りリブ部分(１１)の突出寸法(１１ａ)よりも長く形成されている、ことを特徴とするエンジンの回転バランサ。
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