JP2016121706A - Balancer shaft - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンのクランクシャフトの回転と同期して回転し、エンジンの振動を抑制するバランサシャフトに関する。 The present invention relates to a balancer shaft that rotates in synchronization with rotation of a crankshaft of an engine and suppresses vibration of the engine.
自動車の4気筒エンジン等のエンジンにおいては、ピストン及びコンロッドの往復運動により発生する慣性力及びモーメントに起因して発生する振動(二次振動)を抑制するため、エンジンのクランクシャフトの回転と同期して回転するバランサシャフトを併設することがある。このバランサシャフトは、回転軸に対しウェイトを偏心して設けた構成となっており、具体的には、ピストン及びコンロッドが上死点側に変位したときは、バランサシャフトのウェイトの重心がピストン等の変位とは逆方向に変位して、ピストン等の往復運動により発生する振動を打ち消し合うように作用する。 In an engine such as a four-cylinder engine of an automobile, in order to suppress vibration (secondary vibration) generated due to the inertial force and moment generated by the reciprocating motion of the piston and connecting rod, the engine is synchronized with the rotation of the crankshaft of the engine. A rotating balancer shaft may be added. This balancer shaft has a structure in which the weight is eccentric with respect to the rotation axis. Specifically, when the piston and connecting rod are displaced toward the top dead center, the center of gravity of the weight of the balancer shaft is It is displaced in the opposite direction to the displacement, and acts to cancel out vibrations generated by reciprocating motion of the piston or the like.
ピストン等の往復運動により発生する振動は、エンジンの回転数が高いほど顕著になり、その回転数が低いときはそれほど問題にならない。これに対し、バランサシャフトは、エンジンの回転数が高いときの振動の軽減に主眼が置かれており、アンバランス量(ウェイトの重心の偏心量)が大きめに取られていることが多い。このため、回転数が低いときにはそのアンバランス量が過剰となってしまい、バランサシャフトを設けないときと比較して却って振動が大きくなり、燃費の低下等の問題を引き起こす虞がある。 The vibration generated by the reciprocating motion of the piston or the like becomes more conspicuous as the engine speed is higher, and is not so problematic when the engine speed is low. On the other hand, the balancer shaft is mainly focused on reducing vibrations when the engine speed is high, and an unbalance amount (an eccentric amount of the center of gravity of the weight) is often set large. For this reason, when the number of rotations is low, the amount of unbalance becomes excessive, and the vibration becomes larger than when no balancer shaft is provided, which may cause problems such as a reduction in fuel consumption.
そこで、例えば特許文献1においては、バランサシャフトの内部に、軸の径方向に移動自在にウェイトを設けた構成が開示されている。本文献の図4に示すように、クランクシャフトが停止又は低速回転状態にあるときは、ウェイトがバランサシャフトのほぼ中央部にあって、アンバランス量は小さい。このため、バランサシャフト自体が振動源となることはない。その一方で、本文献の図5に示すように、クランクシャフトが高速回転状態にあるときは、遠心力によって、ウェイトが付勢手段の付勢力に抗して一方向に変位し、アンバランス量が増大する。このように、クランクシャフトの回転数に対応して、アンバランス量を可変としたことにより、低速回転状態においてバランサシャフトに起因する振動を抑制しつつ、高速回転状態においてエンジンの振動をバランサシャフトで確実に打ち消すことができる。
Thus, for example,
特許文献1に係るバランサシャフトは、ウェイトがバランサシャフトの内部に収納された状態となっているため、ウェイトはバランサシャフトの内径の範囲しか変位できない。このため、クランクシャフトの高速回転時において大きな振動が発生する場合、バランサシャフトを拡径してウェイトの変位可能な範囲を拡げる必要があり、エンジンのレイアウト上支障が生じる虞がある。
In the balancer shaft according to
そこで、この発明は、エンジンに搭載する際のコンパクト性を確保しつつ、エンジンの振動抑制に十分なアンバランス量を発生させることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to generate an unbalance amount sufficient for suppressing vibration of the engine while ensuring compactness when mounted on the engine.
この課題を解決するために、この発明においては、エンジンのクランクシャフトの回転と同期して回転し、前記エンジンの振動を抑制するバランサシャフトにおいて、外周面に、回転軸に対して所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の一方向に、軸周りに回転しつつ延びる第一螺旋溝と、前記第一螺旋溝を形成したのと軸心対称側に、前記回転軸に対して前記所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の前記一方向に、軸周りに前記第一螺旋溝の回転方向とは逆周りに回転しつつ延びる第二螺旋溝と、を形成したシャフト部と、前記シャフト部の軸心に対して偏心した重心を有し、前記シャフト部に沿って軸方向に移動可能、かつ軸周りに回動可能に、前記シャフト部の外周面に臨むように設けられ、第一ピン挿通孔が形成された第一アンバランスウェイトと、前記シャフト部の軸心に対して偏心した重心を有し、前記第一アンバランスウェイトと同期を取りつつ、前記シャフト部に沿って軸方向に前記第一アンバランスウェイトと同方向に移動可能、かつ軸周りに前記第一アンバランスウェイトと逆方向に同角度回動可能に、前記シャフト部の外周面に臨むように設けられ、第二ピン挿通孔が形成された第二アンバランスウェイトと、前記第一ピン挿通孔及び前記第一螺旋溝に挿し込まれる第一ピンと、前記第二ピン挿通孔及び前記第二螺旋溝に挿し込まれる第二ピンと、前記第一アンバランスウェイト及び前記第二アンバランスウェイトを前記シャフト部の軸方向に移動させる移動機構と、を備え、前記クランクシャフトが回転停止又は所定回転数よりも小さい回転数で回転する際には、前記第一アンバランスウェイトと前記第二アンバランスウェイトの重心が、前記シャフト部の軸心に対して反対側となるように、前記クランクシャフトが前記所定回転数よりも大きい回転数で回転する際には、前記第一アンバランスウェイトと前記第二アンバランスウェイトの重心が、前記シャフト部の軸心に対して前記反対側から同じ側に向かうように、前記第一アンバランスウェイト及び前記第二アンバランスウェイトを前記移動機構で前記シャフト部の軸方向に移動させるようにしたことを特徴とするバランサシャフトを構成した。 In order to solve this problem, according to the present invention, the balancer shaft that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft of the engine and suppresses vibration of the engine has a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis on the outer peripheral surface. A first spiral groove extending in one direction of the rotary shaft while rotating around the axis, and the predetermined axis with respect to the rotary shaft on the axis symmetric side with respect to the first spiral groove. A shaft portion having an inclination angle and forming a second spiral groove extending in the one direction of the rotation axis and rotating around the axis in a direction opposite to the rotation direction of the first spiral groove; A center of gravity that is eccentric with respect to the shaft center of the portion, and is provided so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion so as to be movable in the axial direction along the shaft portion and rotatable about the shaft. First unbalanced wedge with pin insertion holes And a center of gravity that is eccentric with respect to the axis of the shaft portion, and in synchronization with the first unbalance weight, in the axial direction along the shaft portion and in the same direction as the first unbalance weight. A second unbalance that is movable and has a second pin insertion hole formed so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion so as to be rotatable about the axis in the opposite direction to the first unbalance weight. A weight, a first pin inserted into the first pin insertion hole and the first spiral groove, a second pin inserted into the second pin insertion hole and the second spiral groove, the first unbalance weight, A moving mechanism for moving the second unbalance weight in the axial direction of the shaft portion, and when the crankshaft stops rotating or rotates at a rotational speed smaller than a predetermined rotational speed. When the crankshaft rotates at a rotational speed greater than the predetermined rotational speed so that the center of gravity of the first unbalanced weight and the second unbalanced weight is opposite to the shaft center of the shaft portion. The first unbalanced weight and the second unbalanced weight so that the centers of gravity of the first unbalanced weight and the second unbalanced weight are directed from the opposite side to the same side with respect to the axis of the shaft portion. The balancer shaft is characterized in that the unbalance weight is moved in the axial direction of the shaft portion by the moving mechanism.
このように、クランクシャフトが回転停止又は所定回転数よりも小さい回転数で回転する際には、第一アンバランスウェイト及び第二アンバランスウェイトの重心をシャフト部の軸心に対して反対側とすることにより、バランサシャフトのアンバランス量をほぼなくすことができ、バランサシャフト自体が振動源となるのを防止することができる。その一方で、クランクシャフトが前記所定回転数よりも大きい回転数で回転する際には、両アンバランスウェイトの重心が、シャフト部の軸心に対して前記反対側から同じ側に向かうようにして、バランサシャフトの重心が径方向外側に偏心して大きなアンバランス量を発生させることができ、エンジンの振動の抑制を図ることができる。 As described above, when the crankshaft stops rotating or rotates at a rotational speed smaller than a predetermined rotational speed, the center of gravity of the first unbalanced weight and the second unbalanced weight is opposite to the shaft center of the shaft portion. By doing so, the amount of unbalance of the balancer shaft can be almost eliminated, and the balancer shaft itself can be prevented from becoming a vibration source. On the other hand, when the crankshaft rotates at a rotational speed greater than the predetermined rotational speed, the center of gravity of both unbalanced weights is directed from the opposite side to the same side with respect to the shaft center of the shaft portion. The center of gravity of the balancer shaft can be decentered radially outward to generate a large unbalance amount, and engine vibration can be suppressed.
また、両アンバランスウェイトをシャフト部の外周面に臨むように設け、この両アンバランスウェイトをシャフト部の外周面に沿って変位させたことによってアンバランス量を変化させる構成としたことにより、バランサシャフト(シャフト部)自体の外径を大きくする必要がなく、そのコンパクト性を確保することができる。 Further, by providing both unbalance weights so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion, and by displacing both the unbalance weights along the outer peripheral surface of the shaft portion, the unbalance amount is changed, whereby the balancer is changed. It is not necessary to increase the outer diameter of the shaft (shaft portion) itself, and the compactness can be ensured.
前記構成においては、前記第一アンバランスウェイト及び前記第二アンバランスウェイトが、前記シャフト部に挿通される円筒部と、前記円筒部から径方向外向きに起立する扇状部を有し、前記クランクシャフトが前記所定回転数よりも大きい回転数で回転する際に、前記両アンバランスウェイトの前記扇状部同士が互いに周方向に当接可能な構成とするのが好ましい。 In the above configuration, the first unbalance weight and the second unbalance weight have a cylindrical portion inserted through the shaft portion, and a fan-shaped portion that rises radially outward from the cylindrical portion, and the crank It is preferable that the fan-shaped portions of the unbalanced weights can contact each other in the circumferential direction when the shaft rotates at a rotational speed greater than the predetermined rotational speed.
このように、両アンバランスウェイトに扇状部を形成すれば、このアンバランスウェイトの径方向外向きの突出量をそれほど大きくすることなく、エンジンの振動抑制に必要なアンバランス量を確保することができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。 In this way, if fan-shaped portions are formed on both unbalance weights, the unbalance weight necessary to suppress engine vibration can be secured without increasing the radial outward protrusion amount of the unbalance weight so much. It is possible to achieve further downsizing.
前記扇状部を形成する構成においては、前記扇状部の角度が90度以下であるのが好ましい。 In the structure which forms the said fan-shaped part, it is preferable that the angle of the said fan-shaped part is 90 degrees or less.
扇状部の角度が90度を超える場合、両アンバランスウェイトに形成した扇状部が互いに当接した状態において、この扇状部のトータルの角度が180度を超えて、変位した両アンバランスウェイトの一部がシャフト部の中心線を越えて、反対側にせり出した状態となる。この場合、このせり出した部分には、それ以外の部分とは逆向きの遠心力が作用し、せり出した部分が大きいほどアンバランス量が低下する問題が生じる。これに対し、扇状部の角度を90度以下とした場合、上記のせり出しが生じないため、両アンバランスウェイトの遠心力が一方向にのみ作用し、エンジンの振動抑制のために必要十分なアンバランス量を発生させることができる。 When the angle of the fan-shaped portion exceeds 90 degrees, in the state where the fan-shaped portions formed on both unbalanced weights are in contact with each other, the total angle of the fan-shaped portions exceeds 180 degrees and one of the displaced unbalanced weights The part protrudes to the opposite side beyond the center line of the shaft part. In this case, a centrifugal force in the direction opposite to that of the other portions acts on the protruding portion, and there arises a problem that the unbalance amount decreases as the protruding portion increases. On the other hand, when the angle of the fan-shaped portion is 90 degrees or less, the above-mentioned protrusion does not occur. Therefore, the centrifugal force of both unbalance weights acts only in one direction, and is necessary and sufficient for suppressing vibration of the engine. A balance amount can be generated.
前記各構成においては、前記移動機構を、油圧式又は電動式のアクチュエータとするのが好ましい。 In each of the above configurations, it is preferable that the moving mechanism is a hydraulic or electric actuator.
このように、アクチュエータを用いることにより、両アンバランスウェイトをスムーズにシャフト部の軸方向に移動させ、この移動に伴って軸周りに回動させることができ、クランクシャフトの回転数に対応して、エンジンの振動抑制に必要なアンバランス量を確実に発生させることができる。 Thus, by using the actuator, both unbalance weights can be smoothly moved in the axial direction of the shaft portion, and can be rotated around the axis in accordance with this movement, corresponding to the number of rotations of the crankshaft. Thus, it is possible to reliably generate an unbalance amount necessary for suppressing vibrations of the engine.
この発明においては、外周面に、回転軸に対して所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の一方向に、軸周りに回転しつつ延びる第一螺旋溝と、前記第一螺旋溝を形成したのと軸心対称側に、前記回転軸に対して前記所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の前記一方向に、軸周りに前記第一螺旋溝の回転方向とは逆周りに回転しつつ延びる第二螺旋溝と、を形成したシャフト部と、前記シャフト部の軸心に対して偏心した重心を有し、前記シャフト部に沿って軸方向に移動可能、かつ軸周りに回動可能に、前記シャフト部の外周面に臨むように設けられ、第一ピン挿通孔が形成された第一アンバランスウェイトと、前記シャフト部の軸心に対して偏心した重心を有し、前記第一アンバランスウェイトと同期を取りつつ、前記シャフト部に沿って軸方向に前記第一アンバランスウェイトと同方向に移動可能、かつ軸周りに前記第一アンバランスウェイトと逆方向に同角度回動可能に、前記シャフト部の外周面に臨むように設けられ、第二ピン挿通孔が形成された第二アンバランスウェイトと、前記第一ピン挿通孔及び前記第一螺旋溝に挿し込まれる第一ピンと、前記第二ピン挿通孔及び前記第二螺旋溝に挿し込まれる第二ピンと、前記第一アンバランスウェイト及び前記第二アンバランスウェイトと前記シャフト部の軸方向に移動させる移動機構と、を備えたバランサシャフトを構成した。 In the present invention, the first spiral groove having a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis and extending around the axis in one direction of the rotation axis and the first spiral groove are formed on the outer peripheral surface. It has the predetermined inclination angle with respect to the rotation axis on the axis-symmetrical side, and rotates in the one direction of the rotation axis and in the direction opposite to the rotation direction of the first spiral groove. And a second spiral groove that extends while having a center of gravity that is eccentric with respect to the axis of the shaft, is movable in the axial direction along the shaft, and rotates about the axis. A first unbalanced weight provided to face the outer peripheral surface of the shaft portion and having a first pin insertion hole; and a center of gravity decentered with respect to the shaft center of the shaft portion; Axis along the shaft while synchronizing with the unbalanced weight The first unbalanced weight is movable in the same direction as the first unbalanced weight, and can be rotated around the axis in the opposite direction to the first unbalanced weight so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion. A second unbalanced weight formed with a pin insertion hole; a first pin inserted into the first pin insertion hole and the first spiral groove; and a second pin insertion hole and the second spiral groove. A balancer shaft including a second pin, the first unbalance weight, the second unbalance weight, and a moving mechanism for moving the shaft portion in the axial direction is configured.
このように構成することにより、クランクシャフトが回転停止又は所定回転数よりも小さい回転数で回転する際には、第一アンバランスウェイト及び第二アンバランスウェイトの重心をシャフト部の軸心に対して反対側とすることにより、バランサシャフトのアンバランス量をほぼなくすことができ、バランサシャフト自体が振動源となるのを防止することができる。 With this configuration, when the crankshaft stops rotating or rotates at a rotational speed smaller than a predetermined rotational speed, the center of gravity of the first unbalanced weight and the second unbalanced weight is set to the axis of the shaft portion. By setting the opposite side, the balancer shaft unbalance amount can be substantially eliminated, and the balancer shaft itself can be prevented from becoming a vibration source.
その一方で、クランクシャフトが前記所定回転数よりも大きい回転数で回転する際には、第一アンバランスウェイトと第二アンバランスウェイトの重心が、シャフト部の軸心に対して反対側から同じ側に向かうように、前記第一アンバランスウェイト及び前記第二アンバランスウェイトを移動機構でシャフト部の軸方向に移動させて、両アンバランスウェイトの変位方向に、所望の大きさのアンバランス量を生じさせるようにした。このため、エンジンの振動をバランサシャフトによって確実に抑制することができる。 On the other hand, when the crankshaft rotates at a rotational speed greater than the predetermined rotational speed, the center of gravity of the first unbalance weight and the second unbalance weight is the same from the opposite side with respect to the shaft center of the shaft portion. The first unbalanced weight and the second unbalanced weight are moved in the axial direction of the shaft portion by a moving mechanism so that the unbalanced amount of a desired size is displaced in the displacement direction of both unbalanced weights. It was made to produce. For this reason, the vibration of the engine can be reliably suppressed by the balancer shaft.
この発明に係るバランサシャフトの実施形態を図面を用いて説明する。このバランサシャフトは、エンジンのクランクシャフト(図示せず)の回転と同期して回転し、このエンジンの振動を抑制するためのものであり、図1から図7に示すように、シャフト部1、第一アンバランスウェイト2、第二アンバランスウェイト3、第一ピン4、第二ピン5、及び移動機構6を主要な構成要素としている。一般的には、エンジンの下部に、エンジンと一体に取り付けられる。図1(a)(b)はこの発明に係るバランサシャフトの斜視図、図2及び図4は正面図、図3、図5及び図6は縦断面図、図7は分解斜視図である。
An embodiment of a balancer shaft according to the present invention will be described with reference to the drawings. The balancer shaft rotates in synchronization with the rotation of a crankshaft (not shown) of the engine and suppresses vibration of the engine. As shown in FIGS. The
シャフト部1は、エンジンのクランクシャフトと、ギア(図示せず)を介して、このクランクシャフトの回転と同期して回転するように連結されている。シャフト部1とクランクシャフトとは、互いに平行に配置されている。このシャフト部1の両端は、中央付近よりも若干縮径した縮径部1aとなっている。
The
シャフト部1の中央付近の外周面には、第一螺旋溝1bと第二螺旋溝1cが形成されている。第一螺旋溝1bは、シャフト部1の回転軸に対して所定の傾斜角度を有し、この回転軸の一方向に、軸周りに回転しつつ延びている。第二螺旋溝1cは、第一螺旋溝1bを形成したのと軸心対称側に、シャフト部1の回転軸に対して、第一螺旋溝1bと同じ所定の傾斜角度を有し、この回転軸の一方向に、軸周りに第一螺旋溝1bの回転方向とは逆周りに回転しつつ延びている。
A
第一アンバランスウェイト2及び第二アンバランスウェイト3は、シャフト部1に挿通される円筒部2a、3aと、この円筒部2a、3aから径方向外向きに起立する扇状部2b、3bとから構成される。両アンバランスウェイト2、3とも同形状をしており、両アンバランスウェイト2、3は軸方向に互いに当接している。また、扇状部2b、3bは、その角度が90度となるように構成されている。第一アンバランスウェイト2及び第二アンバランスウェイト3の円筒部2a、3aには、第一ピン挿通孔2c、第二ピン挿通孔3cがそれぞれ形成されている。このように扇状部2b、3bを形成することによって、第一アンバランスウェイト2及び第二アンバランスウェイト3の重心が、シャフト部1の軸心から扇状部2b、3bの方向に偏心した状態となる。また、扇状部2b、3bの径方向の厚みを変えることによって、両アンバランスウェイト2、3によるアンバランス量を適宜変更することができる。
The
第一ピン4は、第一ピン挿通孔2c及び第一螺旋溝1bに挿し込まれ、第一螺旋溝1bによって自在に案内される。また、第二ピン5は、第二ピン挿通孔3c及び第二螺旋溝1cに挿し込まれ、第二螺旋溝1cによって自在に案内される。なお、第一ピン4は、第二アンバランスウェイト3の扇状部3bによって、第二ピン5は、第一アンバランスウェイト2の扇状部2bによって、外径側からそれぞれ覆われるため、シャフト部1の回転に伴って各ピン4、5が脱落する虞はない。
The
移動機構6は、第一アンバランスウェイト2及び第二アンバランスウェイト3をシャフト部1の軸方向に移動させるためのものである。この実施形態では、油圧式のアクチュエータ(以下、移動機構6と同じ符号6を付する。)を採用している。このアクチュエータ6内には、作動油を通す作動油供給口6aが形成されている。この作動油供給口6aから供給された作動油は、シャフト部1、第一アンバランスウェイト2又は第二アンバランスウェイト3の円筒部2a、3aの端部、及びアクチュエータ6によって囲まれる油室7に送り込まれる。第一アンバランスウェイト2側及び第二アンバランスウェイト側3のそれぞれの油室7は、作動油で予め満たされている。この実施形態のように、油圧式のアクチュエータ6を用いる代わりに、電動式のアクチュエータを採用することも勿論可能である。
The moving
クランクシャフトが停止状態又は所定回転数よりも小さい回転数で低速回転する際には、図1(a)、図2、及び図3に示すように、第一アンバランスウェイト2と第二アンバランスウェイト3の重心が、シャフト部1の軸心に対して反対側となっている。上述したように、両アンバランスウェイト2、3は同形状をしており、シャフト軸1の軸心に対する偏心状態も同一であることから、両アンバランスウェイト2、3が軸心に対して反対側に位置することにより、周方向の重量バランスがちょうど取れた状態となる。このため、バランサシャフト全体としてのアンバランス量は非常に小さく、バランサシャフト自体の振動を防止することができる。
When the crankshaft is stopped or rotates at a low speed less than a predetermined speed, the
その一方で、クランクシャフトが所定回転数よりも大きい回転数で高速回転する際には、図1(b)、図4、及び図5に示すように、第一アンバランスウェイト2と第二アンバランスウェイト3の重心が、シャフト部1の軸心に対して、反対側(図2参照)から同じ側に向かうように移動させる。この移動は、アクチュエータ6の作動油供給口6aから、第二アンバランスウェイト3の円筒部3a側の油室7に作動油を供給して、この第二アンバランスウェイト3及びこれに当接する第一アンバランスウェイト2を軸方向の一方(図5においては左向き)に付勢するとともに、第一アンバランスウェイト2の円筒部2a側の油室7から、作動油供給口6aを通して作動油を抜くことによって行う(図5中の矢印参照)。
On the other hand, when the crankshaft rotates at a higher speed than the predetermined speed, as shown in FIGS. 1B, 4 and 5, the
このように、第一アンバランスウェイト2及び第二アンバランスウェイト3を軸方向の一方に付勢すると、図6に示すように、第一アンバランスウェイト2に形成した第一ピン挿通孔2cに挿し込まれた第一ピン4が第一螺旋溝1bに案内されて、第一アンバランスウェイト2が、前記一方に移動するとともに、シャフト部1の軸周りに回転する。その一方で、第二アンバランスウェイト3に形成した第二ピン挿通孔3cに挿し込まれた第二ピン5が第二螺旋溝1cに案内されて、第二アンバランスウェイト3が、前記一方に移動するとともに、シャフト部1の軸周りに、第一アンバランスウェイト2とは逆周りに回転し、両アンバランスウェイト2、3の扇状部2b、3bが周方向に当接した状態となる。
Thus, when the
このように、両アンバランスウェイト2、3が、シャフト軸1の一方側に偏心することにより、その偏心方向にアンバランス量が生じる。このため、エンジンの振動をバランサシャフトによって確実に抑制することができる。しかも、上述したように、扇状部2b、3bの角度を90度としたことにより、両扇状部2b、3bが周方向に当接した際の角度が180度となる。このため、この扇状部2b、3bの一部がシャフト部1の中心線を越えて、反対側にせり出した状態とならず、両アンバランスウェイト2、3の遠心力が一方向(偏心側)にのみ作用する。このため、エンジンの振動抑制に必要な適切な大きさのアンバランス量を発生させることができる。
Thus, when both the
この所定回転数は、例えばエンジンの振動が問題となり始めるときのクランクシャフトの回転数とするのが好ましい。この所定回転数よりも低速回転領域で、バランサシャフトのアンバランス量を非常に小さくし、バランサシャフト自体の振動を防止するとともに、高速回転領域で、バランサシャフトの機能を発揮させて、このバランサシャフトによるエンジンの振動を確実に抑制することができるためである。 The predetermined rotational speed is preferably the rotational speed of the crankshaft when, for example, engine vibration starts to become a problem. The balancer shaft unbalance amount is extremely small in the low-speed rotation region than this predetermined rotational speed, and the balancer shaft itself is prevented from vibrating, and the balancer shaft functions in the high-speed rotation region. This is because the vibration of the engine due to can be surely suppressed.
最大アンバランス量は、扇状部2b、3bの径方向の厚みを変えることによって、自在に変化させることができる。この場合、両アンバランスウェイト2、3がシャフト部1の外周側に設けられていることから、シャフト部1の外径を変更する必要はなく、扇状部2b、3bの可動範囲のスペースさえ確保すればよい。このため、バランサシャフト全体としてのコンパクト性を確保することができる。
The maximum unbalance amount can be freely changed by changing the radial thickness of the fan-shaped
上述したように、クランクシャフトとシャフト部1は、同期して回転するように構成されており、4気筒エンジンの場合、クランクシャフトとシャフト部1の回転比は、1:2に設定され、クランクシャフトが1回転する間にシャフト部1は2回転するようになっている。その理由は次の通りである。すなわち、4気筒エンジンは、4本のピストンがコンロッドによって往復動されるが、この4本のピストンのうち、2本ずつ互いに180度位相がずれた状態で駆動される。つまり、2本のピストンが上死点にあるときは、残りの2本のピストンは下死点にある。そして、クランクシャフトが半回転すると各ピストンの上死点と下死点の位置がそれぞれ入れ替わる。
As described above, the crankshaft and the
このピストンの往復動においては、上死点にピストンが到達したときに特に大きな振動が発生することが分かっている。4気筒エンジンでは、クランクシャフトが1回転する間に、ピストンが上死点に到達するタイミングが2回あるため、クランクシャフトが1回転する間にシャフト部1を2回転させ、ピストンが上死点に到達するタイミングで、バランサシャフトの重心をそれと反対側に移動させて同期をとることによって、ピストンが上死点に到達した際の振動を抑制している。
In this reciprocation of the piston, it has been found that a particularly large vibration occurs when the piston reaches the top dead center. In a 4-cylinder engine, there are two timings when the piston reaches the top dead center during one revolution of the crankshaft. Therefore, the
このバランサシャフトによる振動抑制作用は、4気筒エンジンやV8エンジンでその効果が顕著に現れるが、他のエンジンに対して採用することもできる。その際、各ピストンの往復動の位相ずれに対応して、クランクシャフトとシャフト部1の回転比は適宜変更される。
This vibration suppression effect by the balancer shaft is noticeable in a 4-cylinder engine or a V8 engine, but can also be adopted for other engines. At that time, the rotation ratio between the crankshaft and the
上記各実施形態に係るバランサシャフトはあくまでも一例であって、エンジンに搭載する際のコンパクト性を確保しつつ、エンジンの振動抑制に十分なアンバランス量を発生させる、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、シャフト部1の形状、両アンバランスウェイト2、3の形状、両アンバランスウェイト2、3を同期しつつ移動させるための機構等を適宜変更することができる。
The balancer shaft according to each of the above embodiments is merely an example, and solves the problem of the present invention of generating an unbalance amount sufficient for suppressing vibration of the engine while ensuring compactness when mounted on the engine. As long as it is obtained, the shape of the
1 シャフト部
1a 縮径部
1b 第一螺旋溝
1c 第二螺旋溝
2 第一アンバランスウェイト
2a 円筒部
2b 扇状部
2c 第一ピン挿通孔
3 第二アンバランスウェイト
3a 円筒部
3b 扇状部
3c 第二ピン挿通孔
4 第一ピン
5 第二ピン
6 移動機構(アクチュエータ)
6a 作動油供給口
7 油室
DESCRIPTION OF
6a Hydraulic
Claims (4)
外周面に、回転軸に対して所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の一方向に、軸周りに回転しつつ延びる第一螺旋溝(1b)と、前記第一螺旋溝(1b)を形成したのと軸心対称側に、前記回転軸に対して前記所定の傾斜角度を有し、前記回転軸の前記一方向に、軸周りに前記第一螺旋溝(1b)の回転方向とは逆周りに回転しつつ延びる第二螺旋溝(1c)と、を形成したシャフト部(1)と、
前記シャフト部(1)の軸心に対して偏心した重心を有し、前記シャフト部(1)に沿って軸方向に移動可能、かつ軸周りに回動可能に、前記シャフト部(1)の外周面に臨むように設けられ、第一ピン挿通孔(2c)が形成された第一アンバランスウェイト(2)と、
前記シャフト部(1)の軸心に対して偏心した重心を有し、前記第一アンバランスウェイト(2)と同期を取りつつ、前記シャフト部(1)に沿って軸方向に前記第一アンバランスウェイト(2)と同方向に移動可能、かつ軸周りに前記第一アンバランスウェイト(2)と逆方向に同角度回動可能に、前記シャフト部(1)の外周面に臨むように設けられ、第二ピン挿通孔(3c)が形成された第二アンバランスウェイト(3)と、
前記第一ピン挿通孔(2c)及び前記第一螺旋溝(1b)に挿し込まれる第一ピン(4)と、
前記第二ピン挿通孔(3c)及び前記第二螺旋溝(1c)に挿し込まれる第二ピン(5)と、
前記第一アンバランスウェイト(2)及び前記第二アンバランスウェイト(3)を前記シャフト部(1)の軸方向に移動させる移動機構(6)と、
を備え、前記クランクシャフトが回転停止又は所定回転数よりも小さい回転数で回転する際には、前記第一アンバランスウェイト(2)と前記第二アンバランスウェイト(3)の重心が、前記シャフト部(1)の軸心に対して反対側となるように、前記クランクシャフトが前記所定回転数よりも大きい回転数で回転する際には、前記第一アンバランスウェイト(2)と前記第二アンバランスウェイト(3)の重心が、前記シャフト部(1)の軸心に対して前記反対側から同じ側に向かうように、前記第一アンバランスウェイト(2)及び前記第二アンバランスウェイト(3)を前記移動機構(6)で前記シャフト部(1)の軸方向に移動させるようにしたことを特徴とするバランサシャフト。 In the balancer shaft that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft of the engine and suppresses the vibration of the engine,
A first spiral groove (1b) and a first spiral groove (1b) having a predetermined inclination angle with respect to the rotation axis and extending in one direction of the rotation axis while rotating around the axis on the outer peripheral surface. The rotation axis of the first spiral groove (1b) around the axis has the predetermined inclination angle with respect to the rotation axis on the side symmetrical with the axis of rotation, and has the predetermined inclination angle with respect to the rotation axis. A second spiral groove (1c) that extends while rotating in the reverse direction, and a shaft portion (1) that forms a shaft part (1),
The shaft portion (1) has a center of gravity that is eccentric with respect to the axis of the shaft portion (1), is movable in the axial direction along the shaft portion (1), and is rotatable about the axis. A first unbalance weight (2) provided so as to face the outer peripheral surface and having a first pin insertion hole (2c);
The center of gravity is eccentric with respect to the axis of the shaft portion (1), and the first unbalance is axially along the shaft portion (1) while synchronizing with the first unbalance weight (2). Provided so as to face the outer peripheral surface of the shaft portion (1) so that it can move in the same direction as the balance weight (2) and can turn around the axis in the opposite direction to the first unbalance weight (2). A second unbalance weight (3) in which a second pin insertion hole (3c) is formed,
A first pin (4) to be inserted into the first pin insertion hole (2c) and the first spiral groove (1b);
A second pin (5) to be inserted into the second pin insertion hole (3c) and the second spiral groove (1c);
A moving mechanism (6) for moving the first unbalance weight (2) and the second unbalance weight (3) in the axial direction of the shaft portion (1);
And the center of gravity of the first unbalance weight (2) and the second unbalance weight (3) is the shaft when the crankshaft stops rotating or rotates at a rotational speed smaller than a predetermined rotational speed. When the crankshaft rotates at a rotational speed greater than the predetermined rotational speed so as to be opposite to the axis of the portion (1), the first unbalance weight (2) and the second The first unbalance weight (2) and the second unbalance weight (2) are arranged so that the center of gravity of the unbalance weight (3) is directed from the opposite side to the same side with respect to the axis of the shaft portion (1). The balancer shaft is characterized in that 3) is moved in the axial direction of the shaft portion (1) by the moving mechanism (6).
Priority Applications (1)
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JP2014260455A JP2016121706A (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Balancer shaft |
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JP2014260455A JP2016121706A (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Balancer shaft |
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ID=56327250
Family Applications (1)
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JP2014260455A Pending JP2016121706A (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Balancer shaft |
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JP (1) | JP2016121706A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106802214A (en) * | 2017-03-31 | 2017-06-06 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | A kind of double flute bicker for being applied to crankshaft dynamic balancing machine is to positioner |
-
2014
- 2014-12-24 JP JP2014260455A patent/JP2016121706A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106802214A (en) * | 2017-03-31 | 2017-06-06 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | A kind of double flute bicker for being applied to crankshaft dynamic balancing machine is to positioner |
CN106802214B (en) * | 2017-03-31 | 2023-07-18 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | Double-slot angular positioning device applied to crankshaft dynamic balancing machine |
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