JP2011102602A - 内燃機関におけるバランス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関における一次成分による振動を，クランク軸３と同じ速度で回転する一次用偏心バランス軸１５にて抑制することに加えて，二次成分による振動を，クランク軸の二倍の速度で互いに逆方向に回転する二本の二次用偏心バランス軸１６，１７にて抑制する場合に，内燃機関の大型化及び重量のアップを低減する。
【解決手段】 前記一次用偏心バランス軸１５内部に，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第１の二次用偏心バランス軸１６を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は，一本のクランク軸に対して少なくとも二つのピストンを備えてなる内燃機関において，その一次成分による振動と，二次成分による振動とを抑制するようにしたバランス装置に関するものである。

一本のクランク軸に対して少なくとも二つのピストンを備えてなる内燃機関においては，一次成分による振動と，二次成分による振動とが存在する。

先行技術としての特許文献１には，
「偏心バランスウエイトを備えた一本の一次用偏心バランス軸を，前記クランク軸と平行に設けて，この一次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて同じ速度で回転することによって，一次成分による振動を抑制するようにしたバランス装置。」
が記載されている。

また，別の先行技術としての特許文献２には，
「それぞれ偏心バランスウエイトを備えた二本の二次用偏心バランス軸を，前記クランク軸と平行に設けて，この二本の二次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて二倍の速度で互いに逆方向に回転することによって，二次成分による振動を抑制するようにしたバランス装置。」
が記載されている。

特開２０００−２７９４７号公報 特開平０５−３２１９８２号公報

従って，内燃機関に一次成分による振動と二次成分による振動とが存在する場合には，この内燃機関に，前記特許文献１に開示のバランス装置と，前記特許文献２に開示のバランス装置とを適用した構成にすることにより，一次成分による振動と二次成分による振動とを同時に抑制することができる。

しかし，この構成にした場合，クランク軸の回りに配設する偏心バランス軸の本数が，クランク軸の方向から見て，それぞれ別々の箇所に位置する三本になり，これら三本の偏心バランス軸を設けるためのスペースを別々に確保しなければならず，しかも，これら三本の偏心バランス軸に対する軸受け部を別々に設けることを必要とするから，内燃機関の大幅な大型化及び高重量化を招来するという問題がある。

本発明は，内燃機関に対して三本の偏心バランス軸を設ける場合に，大型化及び高重量化の低減を図ることを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「一本のクランク軸を備えた内燃機関に，一本の一次用偏心バランス軸と，二本の二次用偏心バランス軸とを前記クランク軸と平行に設けて，前記一次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて同じ速度で回転する一方，前記二本の二次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて二倍の速度で互いに逆方向に回転するように構成して成るバランス装置において，
前記一次用偏心バランス軸に，中空部を設けるか，又は側面から軸線と直角方向への凹み部を設け，この中空部又は凹み部に，前記二本の二次用偏心バランス軸のうち第１の二次用偏心バランス軸を，当該第１の二次用偏心バランス軸の軸線が前記一次用偏心バランス軸の軸線と一致するように配設し，この第１の二次用偏心バランス軸の一端部を，前記一次用偏心バランス軸を軸線方向に貫通してその一端から突出する構成にして，この突出軸端部に動力伝達する。」
ことを特徴としている。

また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記第１の二次用偏心バランス軸を，前記一次用偏心バランス軸と同じ方向に回転する構成にし，更に，前記一次用偏心バランス軸のうち前記第１の二次用偏心バランス軸が貫通する部分に，前記第１の二次用偏心バランス軸を回転自在に軸支する軸受け部を設ける。」
ことを特徴としている。

請求項１によると，二本の二次用偏心バランス軸のうち第１の二次用偏心バランス軸は，クランク軸及び一次用偏心バランス軸とは二倍の速度で回転されるものでありながら，クランク軸の方向から見て，前記一次用偏心バランス軸に内蔵された形態になる。

これにより，クランク軸の回りに配設する偏心バランス軸の本数が二本に少なくなり，偏心バランス軸を配設するためのスペースを縮小できるとともに，偏心バランス軸に対する軸受け部も少なくできるから，内燃機関において一次成分による振動及び二次成分による振動を同時に抑制する場合に，内燃機関の大幅な小型化及び軽量化を達成できる。

また，請求項２によると，前記二本の二次用偏心バランス軸のうち第１の二次用偏心バランス軸に対する軸受け部を，クランク軸と同じ速度で当該第１の二次用偏心バランス軸と同じ方向に回転される一次用偏心バランス軸に設けたことにより，前記第１の二次用偏心バランス軸をクランク軸の二倍の速度で回転するにもかかわらず，この第１の二次用偏心バランス軸と，その軸受け部との間における相対速度を遅くすることができるから，前記軸受け部における耐久性の向上と，動力損失の低減とを図ることができる。

本発明の実施の形態を示す縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 前記実施の形態における一次用偏心バランス軸及び二次用偏心バランス軸を示す斜視図である。 前記実施の形態における二次用偏心バランス軸の変形例を示す斜視図である。 別の実施の形態を示す図である。 前記別の実施の形態における一次用偏心バランス軸及び二次用偏心バランス軸を示す斜視図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図４の図面について説明する。

これらの図は，第１気筒１と第２気筒２とを，一本のクランク軸３の軸線方向に直列に配設して成る四サイクルの二気筒内燃機関を示している。

この二気筒内燃機関におけるクランク軸３は，前記第１気筒１の外側に位置する側壁板４に設けた軸受け部５と，前記各気筒１，２の間に設けた軸受け部６と，前記第２気筒２の外側に位置する側壁板７に設けた軸受け部８とによって回転自在に軸支されている。

このクランク軸３の途中には，前記第１気筒１に対するクランクピン９と，前記第２気筒２に対するクランクピン１０とが一体に設けられ，これらクランクピン９，１０の各々には，前記各気筒１，２におけるピストン１１，１２が，コンロッド１３，１４を介して連結され，これにより，前記クランク軸３の回転によって前記両気筒１，２におけるピストン１１，１２が往復動するか，或いは，前記両気筒１，２におけるピストン１１，１２の往復動によって前記クランク軸３が回転するように構成されている。

この場合，前記第１気筒１におけるクランクピン９と，前記第２気筒２におけるクランクピン１０とは，前記第１気筒１が吸気行程又は爆発行程（ピストン１１の下降行程）のとき前記第２気筒２が爆発行程又は吸気行程（ピストン１２の下降行程）になり，前記第１気筒１が圧縮行程又は排気行程（ピストン１１の上昇行程）のとき前記第２気筒２が排気行程又は圧縮行程（ピストン１２の上昇行程）になるというように，前記クランク軸３の方向から見て，同じ位相に位置している。

前記両側壁板４，７の間の部位には，一本の一次用偏心バランス軸１５と，二本の二次用偏心バランス軸１６，１７とが，前記クランク軸３と平行にして配設されており，前記一次用偏心バランス軸１５には，偏心バランスウエイト１５ａが一体に設けられている一方，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７の各々にも，偏心バランスウエイト１６ａ，１７ａが一体に設けられている。

なお，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第１の二次用偏心バランス軸１６は，図４に示すように，その半分を中空部１６ａ′にすることによって，偏心バランスウエイト１６ａを一体に設けるという構成にすることができるし，また，第２の二次用偏心バランス軸１７も，同様に構成にすることができる。

前記一次用偏心バランス軸１５は，その両端部のジャーナル部１５ｃ，１５ｄにおいて前記両側壁板４，７に設けた軸受け部１８，１９にて回転自在に軸支されており，前記クランク軸３からの等速歯車機構２０による動力伝達にて，前記クランク軸３と逆方向に同じ速度で回転するように構成されている。

前記一次用偏心バランス軸１５は，内部に中空部１５ｂを備えた中空軸の構成であり，その中空部１５ｂ内には，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第１の二次用偏心バランス軸１６が，当該第１の二次用偏心バランス軸１６の軸線が前記一次用偏心バランス軸１５の軸線と一致するように配設されている。

この第１の二次用偏心バランス軸１６は，その両端に設けたジャーナル部１６ｂ，１６ｃを，前記一次用偏心バランス軸１５のうち両端のジャーナル部１５ｃ，１５ｄの内部に挿入することにより，このジャーナル部１５ｃ，１５ｄの内部に設けた軸受け部２１，２２にて回転自在に軸支されている。

前記第１の二次用偏心バランス軸１６の一端部１６ｄは，前記一次用偏心バランス軸１５の一端部におけるジャーナル部１５ｄを軸線方向に貫通してその一端から突出しており，この突出軸端部１６ｄと，前記クランク軸３と間には，二倍速の歯車機構２３が設けられており，これにより，前記第１の二次用偏心バランス軸１６が，前記クランク軸３と逆方向に二倍の速度で回転するように構成されている。

この場合，前記第１の二次用偏心バランス軸１６のうち偏心バランスウエイト１６ａの部分における直径寸法Ｄ１は，ジャーナル部１６ｂ，１６ｃにおける直径寸法Ｄ２よりも適宜寸法だけ小さくなるように構成されており，これにより，前記第１の二次用偏心バランス軸１６を，前記一次用偏心バランス軸１５の内部に自在に抜き差しできて，組み立てが分解が容易にできるように構成されている。

一方，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第２の二次用偏心バランス軸１７は，その両端に設けたジャーナル部１７ｂ，１７ｃにおいて前記両側壁板４，７に設けた軸受け部２４，２５にて回転自在に軸支されており，前記第１の二次用偏心バランス軸１６からの等速の歯車機構２６による動力伝達にて，前記クランク軸３と同じ方向に二倍の速度で回転するように構成されている。

この構成において，前記一本の一次用偏心バランス軸１５が，クランク軸３からの動力伝達により同じ速度で回転することにより，内燃機関における一次成分による振動を抑制することができる。

これと同時に，二本の二次用偏心バランス軸１６，１７が，互いに逆方向にクランク軸３と二倍の速度で回転することにより，内燃機関における二次成分による振動を抑制することができる。

前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第１の二次用偏心バランス軸１６は，中空軸に構成した一次用偏心バランス軸１５の内部に設けられていることにより，クランク軸３の回りに配設する偏心バランス軸の本数が二本に少なくなり，偏心バランス軸を配設するためのスペースを縮小できるとともに，偏心バランス軸に対する軸受け部も少なくできる。

前記第１の二次用偏心バランス軸１６に対する軸受け部２１，２２は，クランク軸３と同じ速度で当該第１の二次用偏心バランス軸１６と同じ方向に回転される一次用偏心バランス軸１５に設けられていることにより，前記第１の二次用偏心バランス軸１６をクランク軸３の二倍の速度で回転するにもかかわらず，この第１の二次用偏心バランス軸１６と，その軸受け部２１，２２との間における相対速度を遅くすることができる。

この場合，前記第１の二次用偏心バランス軸１６に対する軸受け部２１，２２は，前記一次用偏心バランス軸１５のうち当該一次用偏心バランス軸１５に対する軸受け部１８，１９と同じ箇所に位置していることにより，この軸受け部２１，２２による前記第１の二次用偏心バランス軸１６の軸支をより強固にできる利点がある。

なお，前記一次用偏心バランス軸１５及び二本の二次用偏心バランス軸１６，１７に対する各種の動力伝達機構は，前記した歯車機構２０，２３及び２６に代えてチエン機構等のような他の構成の動力伝達機構を適用できるほか，各種の動力伝達機構を，前記クランク軸３の一端又は他端に集中して設けたり，或いは，図示のように，前記クランク軸３の両端に適宜振り分けて設けたりすることができる。

特に，二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第２の二次用偏心バランス軸１７は，図示のように，第１の二次用偏心バランス軸１６から動力伝達することに代えて，前記クランク軸３から動力伝達する構成にしても良い。

次に，図５及び図６は，本発明における別の実施の形態を示している。

別の実施の形態は，前記一次用偏心バランス軸１５を，中空部１５ｂを設けて成る中空軸に構成することに代えて，当該一次用偏心バランス軸１５のうちその両端におけるジャーナル部１５ｃ，１５ｄの間の部分に，側面から軸線と直角方向への凹み部１５ｅを設け，この凹み部１５ｅ内に，前記二本の二次用偏心バランス軸１６，１７のうち第１の二次用偏心バランス軸１６を，当該第１の二次用偏心バランス軸１６の軸線が前記一次用偏心バランス軸１５の軸線と一致するように配設したものであり，その他の構成は，前記した実施の形態と同様である。

この別の実施の形態によると，前記一次用偏心バランス軸１５における偏心バランスウエイト１５ａを，前記一次用偏心バランス軸１５の全体を中空軸に構成する場合よりも軽量化できる利点がある。

１，２ 気筒
３ クランク軸
５，６，８ クランク軸に対する軸受け部
９，１０ クランクピン
１１，１２ ピストン
１５ 一次用偏心バランス軸
１５ａ 一次用偏心バランス軸における偏心バランスウエイト
１５ｂ 一次用偏心バランス軸における中空部
１５ｅ 一次用偏心バランス軸における凹み部
１６ 第１の二次用偏心バランス軸
１６ａ 第１の二次用偏心バランス軸における偏心バランスウエイト
１６ｂ，１６ｃ 第１の二次用偏心バランス軸におけるジャーナル部
１６ｄ 第１の二次用偏心バランス軸における軸端部
１７ 第２の二次用偏心バランス軸
１７ａ 第２の二次用偏心バランス軸における偏心バランスウエイト
１８，１９ 一次用偏心バランス軸に対する軸受け部
２０，２３，２６ 歯車機構
２１，２２ 第１の二次用偏心バランス軸に対する軸受け部
２４，２５ 第２の二次用偏心バランス軸に対する軸受け部

Claims (2)

1. 一本のクランク軸を備えた内燃機関に，一本の一次用偏心バランス軸と，二本の二次用偏心バランス軸とを前記クランク軸と平行に設けて，前記一次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて同じ速度で回転する一方，前記二本の二次用偏心バランス軸を，前記クランク軸からの動力伝達にて二倍の速度で互いに逆方向に回転するように構成して成るバランス装置において，
   前記一次用偏心バランス軸に，中空部を設けるか，又は側面から軸線と直角方向への凹み部を設け，この中空部又は凹み部に，前記二本の二次用偏心バランス軸のうち第１の二次用偏心バランス軸を，当該第１の二次用偏心バランス軸の軸線が前記一次用偏心バランス軸の軸線と一致するように配設し，この第１の二次用偏心バランス軸の一端部を，前記一次用偏心バランス軸を軸線方向に貫通してその一端から突出する構成にして，この突出軸端部に動力伝達することを特徴とする内燃機関におけるバランス装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記第１の二次用偏心バランス軸を，前記一次用偏心バランス軸と同じ方向に回転する構成にし，更に，前記一次用偏心バランス軸のうち前記第１の二次用偏心バランス軸が貫通する部分に，前記第１の二次用偏心バランス軸を回転自在に軸支する軸受け部を設けることを特徴とする内燃機関におけるバランス装置。

Images