JP2018080647A - 内燃機関のバランス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの往復運動に起因する振動を適切に抑制する。【解決手段】レシプロ式のエンジン１０の振動を打ち消す加振力を発生する内燃機関のバランス装置２０において、クランク軸１４と平行に配置されたバランス軸２１と、バランス軸２１と一体回転する偏心ウェイト２２と、回転中心１４ａから偏心した位置でクランク軸１４と一体回転する第１連接部２４と、回転中心２１ａから偏心した位置でバランス軸２１と一体回転する第２連接部２５と、両端２６ａ，２６ｂが第１連接部２４および第２連接部２５に相対回転可能に連結されたロッド２６と、ロッド２６を介してトルクを伝達し、バランス軸２１をクランク軸１４と逆の回転方向へ同じ回転数で不等速回転させるリンク装置２７と、リンク装置２７が正規に作動する際にロッド２６が描く軌跡の進行方向へのみロッド２６を推進させる付勢機構２８とを設けた。【選択図】図１

Description

この発明は、ピストンの往復運動に起因する振動を打ち消すための加振力を発生する内燃機関のバランス装置に関するものである。

特許文献１には、ピストンの往復運動に起因する振動を抑制することを目的とした内燃機関のバランス装置が記載されている。この特許文献１に記載されたバランス装置では、それぞれ偏心バランスウエイトを備えた２本のバランス軸および中間軸が、レシプロ式の内燃機関のクランク軸と平行に配置されており、それら２本のバランス軸の間に設けられた歯車機構により、２本のバランス軸が互いに逆方向へ同じ回転数で回転する。また、クランク軸と中間軸との間に設けられた歯車機構により、クランク軸から中間軸へ回転数が２倍に増速されてトルクが伝達される。そして、この特許文献１に記載されたバランス装置は、２本のバランス軸のうちいずれか一方のバランス軸と中間軸との間に、偏心歯車や楕円歯車などを用いた不等速歯車機構が設けられており、バランス軸が中間軸と同じ回転数でかつ不等速で回転するように構成されている。

特開２０１０−１６９０４５号公報

上記の特許文献１に記載されたバランス装置では、不等速歯車機構を用いてバランス軸を回転させることにより、ピストン・クランク機構から生じる振動の起振力とほぼ逆位相の加振力を発生することができ、それら起振力と加振力とをつり合わせることができる。すなわち、バランス装置で発生する加振力により、内燃機関の起振力を打ち消すことができる。そのため、特許文献１に記載されたバランス装置によれば、ピストンの往復運動に起因する内燃機関の振動を有効に抑制することができる。

しかしながら、特許文献１に記載されたバランス装置のように、バランス軸を駆動するための動力伝達に歯車を用いる場合は、クランク軸とバランス軸との間の距離が長いと、歯車の大径化や歯車機構の大型化を招いてしまう。その結果、内燃機関の小型・軽量化を妨げてしまう。また、動力伝達に歯車を用いることにより、歯車の歯打ち音や噛み合い音に起因する騒音が発生してしまう。そこで、本願出願人は、特願２０１６−０９９０６７において、機構学上のスライダ・クランク機構や両クランク機構（もしくは、二重クランク機構）などのリンク装置を応用し、１本のロッド（連接棒）を用いてバランス軸を駆動するように構成したバランス装置を提案している。リンク装置を用いたバランス装置によれば、上記の特許文献１に記載されたバランス装置のような歯車機構や不等速歯車機構を使用しないので、内燃機関の小型軽量化を妨げることなく、また、内燃機関の静粛性を低下させることなく、内燃機関の振動を効果的に抑制することができる。

一方で、上記のようなリンク装置のうち、特にロッドの両端がそれぞれクランクの原動節および従動節として拘束される両クランク機構を用いた構成においては、不可避的に思案点が存在する。この場合の思案点は、原動側（すなわち、クランク軸側）のリンクが正回転方向で一定に回転するにもかかわらず、従動側（すなわち、バランス軸側）のリンクは正回転方向もしくは逆回転方向のいずれにも回転し得る不安定な状態となってしまう位置のことである。そのような思案点における不安定状態を回避するために、本願出願人は、上記の特願２０１６−０９９０６７において、ロッドの中間に設けたピボットの変位を規制するガイドや、バランス軸と一体となって回転するカムにばね力を加えるモーメント付与機構などを設けた構成を併せて提案している。但し、そのような思案点における不安定状態を回避するための技術は、完全に確立されたものではない。さらに、複数の回転部分や可動部分を有するリンク装置は、実際の構造では回転部分や可動部分のそれぞれに設けられるクリアランス（遊び）により、回転部分の軸心のずれや可動部分の軌道のずれが不可避的に発生する。そのような軸心や軌道のずれが発生すると、ずれの方向によってはリンク装置の正規の動作が阻害されてしまうおそれがある。このように、歯車を用いることなく、リンク装置によってバランス装置を適切に駆動させるためには、未だ改良の余地があった。

この発明は、上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、リンク装置を応用し、ピストンの往復運動に起因する振動を効果的にかつ安定して抑制することができる内燃機関のバランス装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換してトルクを出力する内燃機関に設けられ、前記内燃機関の振動を打ち消す加振力を発生して前記振動を抑制する内燃機関のバランス装置において、前記クランク軸と平行に配置され、回転自在に支持されたバランス軸と、重心の位置が前記バランス軸の回転中心から偏心しているとともに、前記バランス軸と一体となって回転する偏心ウェイトと、前記クランク軸の回転軸線方向に垂直な所定の平面上で前記クランク軸の回転中心から偏心した位置に形成され、前記クランク軸と一体となって回転する第１連接部と、前記バランス軸の回転軸線方向に垂直な所定の平面上で前記バランス軸の回転中心から偏心した位置に形成され、前記バランス軸と一体となって回転する第２連接部と、一端が前記第１連接部に相対回転可能に連結され、他端が前記第２連接部に相対回転可能に連結されたロッドと、前記ロッドをクランク機構の連接棒として、前記クランク軸のトルクを前記バランス軸に伝達して前記バランス軸を前記クランク軸と逆の回転方向へ前記クランク軸と同じ回転数で不等速回転させるリンク装置と、前記リンク装置が正規に作動する際に前記ロッドの中間部が描く軌跡の進行方向へのみ前記ロッドの移動を推進させる力を、前記ロッドに付与する付勢機構とを備えていることを特徴とするものである。

この発明の内燃機関のバランス装置によれば、リンク装置を介してクランク軸からバランス軸へ動力を伝達し、バランス軸を、クランク軸と逆の回転方向へ、クランク軸と同じ回転数でかつ不等速で回転させることができる。すなわち、歯車を用いることなく、バランス装置を駆動することができる。そして、バランス軸を不等速回転させることによって発生する加振力により、ピストンの往復運動に起因して発生する振動の起振力を打ち消すことができる。そのため、内燃機関の小型軽量化を妨げることなく、また、内燃機関の静粛性を低下させることなく、内燃機関の振動を効果的に抑制することができる。さらに、この発明の内燃機関のバランス装置では、機構学上の両クランク機構として構成されるリンク装置の作動時に、付勢機構により、リンク装置におけるロッドの移動を正規の進行方向へ促進させることができる。バランス軸を駆動するために両クランク機構もしくはそれに相当するクランク機構を用いることにより、バランス軸の回転方向が定まらない不安定な状態となる思案点が不可避的に存在する。それに対して、この発明の内燃機関のバランス装置によれば、付勢機構によってロッドが正規の進行方向へのみ移動するように付勢されているので、バランス軸を常に狙いの回転方向へ回転させることができる。そのため、上記のような思案点における不安定状態を確実に回避することができる。加えて、付勢機構によってロッドが正規の進行方向へのみ移動するように付勢されることにより、第１連接部や第２連接部の回転部分におけるクリアランスや、付勢機構自体の可動部分におけるクリアランスが、ロッドが正規の進行方向に移動する方向へ詰められる。そのため、リンク装置の正規の動作が阻害されてしまう方向への軸心や軌道のずれの発生を回避することができる。したがって、内燃機関の振動を効果的にかつ安定して抑制することができる。

この発明における内燃機関のバランス装置の概略の構成を説明するための図である。 この発明を適用しないリンク装置を用いたバランス装置において、内燃機関のピストンが上死点に位置する際にリンク装置が思案点の状態となる場合のロッド（連接棒）の挙動を説明するための図である。 この発明を適用しないリンク装置を用いたバランス装置において、内燃機関のピストンが下死点に位置する際にリンク装置が思案点の状態となる場合のロッド（連接棒）の挙動を説明するための図である。 図１に示すバランス装置における付勢機構の構成の一例（第１例）を説明するための図である。 図１に示すリンク装置を用いたバランス装置において、内燃機関のピストンが上死点に位置する際にリンク装置が思案点の状態となる場合のロッド（連接棒）の挙動を説明するための図である。 図１に示すリンク装置を用いたバランス装置において、内燃機関のピストンが下死点に位置する際にリンク装置が思案点の状態となる場合のロッド（連接棒）の挙動を説明するための図である。 図１に示すバランス装置における付勢機構の構成の他の例（第２例）を説明するための図である。 図１に示すバランス装置における付勢機構の構成の他の例（第３例）を説明するための図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

図１に、この発明の実施形態の一例として、エンジン１０、および、そのエンジン１０に備え付けたバランス装置２０の概略の構成を示してある。この発明の実施形態におけるエンジン１０は、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換してトルクを出力するように構成された、いわゆるレシプロ式の内燃機関である。なお、この発明の実施形態では、単気筒もしくは多気筒のいずれの形式の内燃機関であっても対象にすることができる。但し、前掲の特願２０１６−０９９０６７で説明されているように、単気筒の内燃機関は、ピストンを一つしかもたないため、複数のピストンで互いの往復運動の慣性力を打ち消し合うことがない。また、２気筒・４サイクルの内燃機関では、二つのピストンがいずれも同じ位相で往復運動するため、それら二つのピストン同士で互いの往復運動の慣性力を打ち消し合うことがない。したがって、特に、上記のような単気筒の内燃機関、および、２気筒・４サイクルの内燃機関を対象にして、この発明の実施形態におけるバランス装置２０でピストンの往復運動による慣性力を打ち消すための加振力を発生することにより、より顕著な制振効果を得ることができる。なお、図１では、単気筒・４サイクルのエンジン１０の例を示してある。

エンジン１０は、従来周知の構成であり、代表的に、シリンダブロック１１、ピストン１２、コンロッド１３、クランク軸１４、および、クランクケース１５を備えている。ピストン１２は、シリンダブロック１１の内部に組み込まれたシリンダ（図示せず）に、シリンダの内周面を摺動して往復運動が可能なように挿入されている。また、ピストン１２は、コンロッド１３を介してクランク軸１４に連結されている。

クランク軸１４は、コンロッド１３が連結されるクランクピン１６、クランクアーム１７、クランク軸１４の回転軸として機能するクランクジャーナル１８、および、カウンタウェイト１９を有している。クランクピン１６は、クランクアーム１７を介してクランクジャーナル１８と一体に成形されている。クランク軸１４は、シリンダブロック１１とクランクケース１５との間、もしくは、クランクケース１５に設けられた軸受け（図示せず）によって回転自在に支持されている。

クランク軸１４のカウンタウェイト１９は、重心１９ａの位置がクランク軸１４の回転中心（すなわち、クランクジャーナル１８の軸心）１４ａから偏心している。具体的には、カウンタウェイト１９は、その重心１９ａがクランクジャーナル１８を挟んでクランクピン１６の反対側に位置するように形成されている。カウンタウェイト１９は、コンロッド１３の重量を打ち消すための重量と、ピストン１２の重量の半分に相当する重量を打ち消すための重量とを合わせた重量を有している。なお、上述の通り、エンジン１０の構成については周知であるので、さらに詳細な説明は省略する。

上記のようなエンジン１０の振動を抑制するためのバランス装置２０が設けられている。この発明の実施形態におけるバランス装置２０は、エンジン１０が運転される際に、ピストン１２の往復運動に起因する振動の起振力を打ち消す加振力を発生し、エンジン１０の振動を抑制するように構成されている。具体的には、バランス装置２０は、代表的に、バランス軸２１、偏心ウェイト２２、バランサハウジング２３、第１連接部２４、第２連接部２５、ロッド２６、リンク装置２７、および、付勢機構２８を備えている。

バランス軸２１は、クランク軸１４と平行に配置されている。バランス軸２１には、バランス軸２１と一体となって回転する偏心ウェイト２２が取り付けられている。もしくは、それらバランス軸２１と偏心ウェイト２２とが一体に成形されている。また、バランス軸２１には、後述する第２連接点２５がバランス軸２１と一体となって回転するように取り付けられている。もしくは、それらバランス軸２１と第２連接点２５とが一体に成形されている。あるいは、バランス軸２１と偏心ウェイト２２と第２連接点２５とが一体に成形されている。

偏心ウェイト２２は、重心２２ａの位置がバランス軸２１の回転中心２１ａから偏心している。具体的には、偏心ウェイト２２は、その重心２２ａが回転中心２１ａを挟んで後述する第２連接点２５の反対側に位置するように形成されている。偏心ウェイト２２は、概ねピストン１２の重量の半分に相当する重量を打ち消すための重量を有している。なお、偏心ウェイト２２と第２連接点２５とを一体に成形し、それら偏心ウェイト２２および第２連接点２５を、バランス軸２１に一体となって回転するように取り付けてもよい。

バランス軸２１、偏心ウェイト２２、および、後述する第２連接点２５は、バランサハウジング２３に設けられた軸受け（図示せず）によって回転自在に支持されている。バランサハウジング２３は、シリンダブロック１１に取り付けられてエンジン１０に固定されている。したがって、バランス軸２１および偏心ウェイト２２が回転することによって発生する加振力、ならびに、エンジン１０で発生する振動の起振力は、バランサハウジング２３とエンジン１０との間で相互に伝播する。

第１連接部２４は、クランク軸１４の回転軸線方向に垂直な所定の平面（図１において紙面と平行な平面）上でクランク軸１４の回転中心１４ａから偏心した位置に、クランク軸１４と一体となって回転するように形成されている。例えば、図１に示す例では、第１連接部２４は、クランクアーム１７の所定の位置に、後述するロッド２６の一方の端部２６ａに形成された穴２６ｄがはめ込まれる軸状に形成されている。

第２連接部２５は、バランス軸２１の回転軸線方向に垂直な所定の平面（図１において紙面と平行な平面）上でバランス軸２１の回転中心２１ａから偏心した位置に、バランス軸２１と一体となって回転するように形成されている。例えば、図１に示す例では、第２連接部２５は、回転中心２１ａを挟んで偏心ウェイト２２の反対側の位置に、後述するロッド２６の他方の端部２６ｂに形成された穴２６ｅと嵌合する軸状に形成されている。

ロッド２６は、後述するリンク装置２７のクランク機構における連接棒として機能する。ロッド２６は、一方の端部２６ａが、クランク軸１４の回転中心１４ａから偏心した位置に形成された第１連接部２４と相対回転可能に連結され、他方の端部２６ｂが、バランス軸２１の回転中心２１ａから偏心した位置に形成された第２連接部２５と相対回転可能に連結されている。具体的には、ロッド２６の一方の端部２６ａには、第１連接部２４の軸状部分と嵌合する穴２６ｄが形成されている。また、他方の端部２６ｂには、第２連接部２５の軸状部分と嵌合する穴２６ｅが形成されている。第１連接部２４の軸状部分および穴２６ｄ、ならびに、第５連接部２５の軸状部分および穴２６ｅは、いずれも、軸線方向および開口方向がいずれも平行となるように形成されている。

クランク軸１４の第１連接部２４およびバランス軸２１の第２連接部２５にロッド２６を連結することにより、ロッド２６を機構学上のクランク機構における連接棒とするリンク装置２７が構成される。すなわち、クランク軸１４の回転中心１４ａおよびバランス軸２１の回転中心２１ａを固定節とし、第１連接部２４を原動節、および、第２連接部２５を従動節とすると、回転中心１４ａと第１連接部２４との間に形成されるリンクが原動側のクランクとなり、回転中心２１ａと第２連接部２５との間に形成されるリンクが従動側のクランクとなる。そして、ロッド２６が、原動節と従動節とを結ぶ連接棒となる。したがって、上記の回転中心１４ａ、回転中心２１ａ、第１連接部２４、第２連接部２５、および、ロッド２６により、四節回転連鎖の両クランク機構となるリンク装置２７が構成されている。

両クランク機構は、原動側のクランクおよび従動側のクランクが、いずれも、３６０°回転することが可能であり、原動側のクランクの回転運動に応じて従動側のクランクが回転運動する。したがって、リンク装置２７は、ロッド２６を介して、クランク軸１４のトルクをバランス軸２１に伝達し、バランス軸２１を回転させることができる。両クランク機構では、従動側のクランクは、原動側のクランクと同じ回転方向および逆の回転方向のいずれにも回転することが可能である。但し、このリンク装置２７では、バランス軸２１がクランク軸１４と逆の回転方向に回転する状態を正規の作動とし、後述する付勢機構２８により、バランス軸２１はクランク軸１４と同じ回転方向へは回転しないように構成されている。

上記のように両クランク機構を応用してバランサ装置を駆動する構成、ならびに、その両クランク機構を応用したバランサ装置の動作および振動の低減効果等に関しては、前掲の特願２０１６−０９９０６７に詳しいので、ここでは詳細な説明を省略する。要は、この発明の実施形態におけるバランス装置２０によれば、歯車機構を用いることなく、上記のようなリンク装置２７によってクランク軸１４からバランス軸２１へ動力を伝達し、バランス軸２１を、クランク軸１４と逆の回転方向へ、クランク軸１４と同じ回転数でかつ不等速で回転させることができる。そして、バランス軸２１を不等速回転させることによって発生する加振力により、ピストン１２の往復運動に起因して発生する振動の起振力を適正に打ち消すことができる。そのため、歯車機構を採用することによるエンジン１０の大型化を招くことなく、また、歯車の噛み合い音や歯打ち音等に起因するエンジン１０の静粛性の低下を招くことなく、エンジン１０の振動を効果的に抑制することができる。

前述したように、上記のような両クランク機構を応用した構成では、従動側のクランクの回転方向が定まらない不安定な状態となる思案点が不可避的に存在する。また、実際の構造では、回転部分や可動部分における潤滑や滑らかな摺動を実現するために、軸受けの内輪と外輪との間や、軸と穴との嵌合部分などに、所定のクリアランス（遊び）が設けられている。そのため、軸の支持部分や嵌合部分において、軸心の位置と軸受けもしくは穴の中心の位置との間にずれが生じてしまう場合がある。

例えば、図２に示すように、この発明の実施形態におけるバランス装置２０を適用しない従来の構成では、クランク軸およびバランス軸とロッドとの連接部における軸とその軸を支持する穴との間に所定のクリアランスが設けられる。そのため、連接部における軸心Ａと穴の中心Ｂとの間、および、軸心Ｃと穴の中心Ｄとの間に、それぞれ、矢印Ｅおよび矢印Ｆで示すようなずれが生じてしまう。また、前掲の特願２０１６−０９９０６７で説明されている構成のように、ロッドの中間部に形成したピボット（もしくは、カムフォロワ）をガイド穴に沿わせる場合には、ガイド穴とピボットとの間に所定のクリアランスが設けられる。そのため、ガイド穴内におけるピボットの軌道が、図２において矢印Ｇの列示す正規の軌跡に対して、矢印Ｈで示すような方向にずれてしまう可能性がある。上記のような軸心や軌道のずれが生じると、クランク軸の回転運動とバランス軸の回転運動との対応が乱れてしまい、リンク装置の正規の作動に支障を来してしまうおそれがある。

なお、図２では、ピストンが上死点に位置するクランク角におけるリンク装置の状態を示しているが、上記のような思案点の不安定状態および軸心や軌道のずれは、図３において、それぞれ、矢印Ｊ、矢印Ｋ、および、矢印Ｌで示すように、ピストンが下死点に位置するクランク角の状態においても、同様に発生する可能性がある。

この発明の実施形態におけるバランス装置２０は、上記のようなリンク装置２７における思案点の不安定状態、および、回転部分の軸心やロッド２６の軌道のずれを回避してリンク装置２７を適正に作動させるために、ロッド２６に所定の力あるいはモーメントを与える付勢機構２８を備えている。

付勢機構２８は、リンク装置２７が正規に作動する際に、すなわち、リンク装置２７によってバランス軸２１が狙い通りにクランク軸１４と逆の回転方向へ回転する際に、ロッド２６の中間部（後述するカムフォロワ２６ｃ）が描く軌跡の進行方向へのみロッド２６の移動を推進させる力を、ロッド２６に付与するように構成されている。具体的には、図４に示すように、付勢機構２８は、基体部２９、回転可動部３０、および、トーションばね３１を有している。

基体部２９は、ボス部２９ａと、フランジ部２９ｂとから構成されている。ボス部２９ａは、内周部分に回転可動部３０を収容する円筒状に形成されている。フランジ部２９ｂは、ボス部２９ａの外周部分と一体になっており、フランジ部２９ｂには、付勢機構２８をエンジン１０に固定するためのボルト穴２９ｃが形成されている。

回転可動部３０は、ボス部２９ａの内周部分にはめ込まれ、半径方向の中心を軸にして回転する円柱状に形成されている。また、回転可動部３０には、ロッド２６のカムフォロワ２６ｃが挿入されるガイド穴３０ａが形成されている。カムフォロワ２６ｃは、ロッド２６の中間部に、ロッド２６の長手方向に対してカムフォロワ２６ｃの回転軸線方向が垂直に突出するように取り付けられている。ガイド穴３０ａは、リンク装置２７が正規に作動し、ロッド２６が正規の軌道で進行する際に、ガイド穴３０ａ内におけるカムフォロワ２６ｃの進行を妨げることがない所定の幅を持って形成されている。具体的には、ロッド２６が正規の軌道で進行する際にカムフォロワ２６ｃの最外周部（ガイド穴３０ａの内周面と対向するカムフォロワ２６の外周面）が描く軌跡と、ガイド穴３０ａの内周面との間に、所定のクリアランスが設けられている。

なお、基体部２９および回転可動部３０は、回転可動部３０が基体部２９に組み付けられた状態で、回転可動部３０が円周方向における一部の角度範囲内だけで回転するように構成されている。また、基体部２９および回転可動部３０は、例えば止め輪あるいはスナップリング等（図示せず）によって、回転可動部３０が基体部２９から抜け出すことのないように構成されている。

トーションばね３１は、両端にアーム（図示せず）を有し、ばねの回転方向（巻き方向）にばね力を作用する。トーションばね３１は、基体部２９の内周面と回転可動部３０の外周面との間に、巻き込まれた状態で組み付けられている。したがって、トーションばね３１は、回転可動部３０に対して回転可動部３０を所定の回転方向（図４において矢印Ｍで示す回転方向）へ回転させる力、すなわち、回転可動部３０の回転軸回りのモーメントを発生する。

付勢機構２８は、ガイド穴３０ａにカムフォロワ２６ｃを挿入した状態で、シリンダブロック１１、もしくは、シリンダブロック１１とバランサハウジング２３とに固定されている。そのため、トーションばね３１が発生するばね力は、回転可動部３０およびカムフォロワ２６ｃを介して、ロッド２６に付与される。

前掲の特願２０１６−０９９０６７で説明されているように、リンク装置２７が正規に作動する際には、ロッド２６の中間部すなわちカムフォロワ２６ｃは、図５および図６において矢印Ｎの列で示すような縦長に変形した８の字状の軌跡を描く。なお、図５は、ピストン１２が上死点に位置するクランク角におけるリンク装置２７および付勢機構２８の状態を示し、図６は、ピストン１２が下死点に位置するクランク角におけるリンク装置２７および付勢機構２８の状態を示している。

上記のようにトーションばね３１が発生するばね力は、回転可動部３０の回転軸回りのモーメントとしてガイド穴３０ａ内のカムフォロワ２６ｃに作用する。そのため、カムフォロワ２６ｃが上記のような８の字状の軌跡の中心付近を進行する場合は、カムフォロワ２６ｃに作用するモーメントはほぼ０になる。そして、カムフォロワ２６ｃが上記のような８の字状の軌跡の両端付近を進行する場合、すなわち、リンク装置２７が思案点の状態となる場合に、カムフォロワ２６ｃに作用するモーメントが最大になる。その場合に、カムフォロワ２６ｃに作用するモーメントは、図５および図６において、それぞれ、矢印Ｐおよび矢印Ｑの向きの力として、ガイド穴３０ａの内周面からカムフォロワ２６ｃに付与される。結局、ロッド２６には、カムフォロワ２６ｃを介して、リンク装置２７が正規に作動する際にカムフォロワ２６ｃが描く軌跡の進行方向へのみロッド２６の移動を推進させる向きの力が付与される。

したがって、この発明の実施形態におけるバランス装置２０では、付勢機構２８によってロッド２６が正規の進行方向へのみ移動するように付勢される。そのため、リンク装置２７による動力伝達によって、バランス軸２１を常に狙いの回転方向へ回転させることができる。その結果、上記のような思案点における不安定状態を確実に回避することができる。それと共に、この発明の実施形態におけるバランス装置２０では、上記のように付勢機構２８によってロッド２６が正規の進行方向へのみ移動するように付勢されることにより、第１連接部２４や第２連接部２５の回転部分におけるクリアランスや、付勢機構２８のガイド穴３０ａの内周面とカムフォロワ２６ｃの外周面との間のクリアランスが、ロッド２６が正規の進行方向に移動する方向へ詰められる。そのため、前述の図２および図３において、矢印Ｅ，Ｆ，Ｈあるいは矢印Ｊ，Ｋ，Ｌで示したような、リンク装置２７の正規の動作が阻害されてしまう方向への軸心や軌道のずれの発生を確実に回避することができる。

なお、この発明のバランス装置２０における「付勢機構」は、上記の図４で示した付勢機構２８の構成に限定されるものではない。図４で示した付勢機構２８では、トーションばね３１を用いてロッド２６に付与する力を発生させているが、トーションばね３１以外の他の機構や装置を用いて「付勢機構」を構成することもできる。そのような「付勢機構」の他の構成例を、図７および図８に示してある。

例えば、図７に示す付勢機構３２は、前述の付勢機構２８におけるトーションばね３１に替えて、圧力発生機構３３が設けられている。圧力発生機構３３は、油圧ポンプ（もしくは空圧ポンプ）３３ａ、および、基体部２９と回転可動部３０との間に形成された油圧室（もしくは空圧室）３３ｂを備えている。そして、圧力発生機構３３は、油圧ポンプ（もしくは空圧ポンプ）３３ａで発生させた油圧（もしくは空気圧）を油圧室（もしくは空圧室）３３ｂに供給し、回転可動部３０に対して回転可動部３０を所定の回転方向（図７において矢印Ｍで示す回転方向）へ回転させる力、すなわち、回転可動部３０の回転軸回りのモーメントを発生するように構成されている。したがって、この図７に示す付勢機構３２においても、前述の付勢機構２８と同様に、リンク装置２７が正規に作動する際にカムフォロワ２６ｃが描く軌跡の進行方向へのみロッド２６の移動を推進させる向きの力を、カムフォロワ２６ｃを介して、ロッド２６に付与することができる。

また、図８に示す付勢機構３４は、前述の付勢機構２８におけるトーションばね３１に替えて、電磁力発生機構３５が設けられている。電磁力発生機構３５は、電源制御部３５ａ、および、基体部２９と回転可動部３０との間に形成されたモータ部３５ｂを備えている。モータ部３５ｂは、例えばコイルおよび永久磁石等（図示せず）を有しており、コイルに電流を流すことにより発生する電磁力によって回転可動部３０を回転させる。そのため、電磁力発生機構３５は、電源制御部３５ａで発生させた電力をモータ部３５ｂに供給し、回転可動部３０に対して回転可動部３０を所定の回転方向（図７において矢印Ｍで示す回転方向）へ回転させるモータトルク、すなわち、回転可動部３０の回転軸回りのモーメントを発生するように構成されている。したがって、この図８に示す付勢機構３４においても、前述の付勢機構２８と同様に、リンク装置２７が正規に作動する際にカムフォロワ２６ｃが描く軌跡の進行方向へのみロッド２６の移動を推進させる向きの力を、カムフォロワ２６ｃを介して、ロッド２６に付与することができる。

１０…エンジン（内燃機関）、 １１…シリンダブロック、 １２…ピストン、 １３…コンロッド、 １４…クランク軸、 １４ａ…（クランク軸の）回転中心、 １５…クランクケース、 １６…クランクピン、 １７…クランクアーム、 １８…クランクジャーナル、 １９…カウンタウェイト、 １９ａ…（カウンタウェイトの）重心、 ２０…バランス装置、 ２１…バランス軸、 ２１ａ…（バランス軸の）回転中心、 ２２…偏心ウェイト、 ２２ａ…（偏心ウェイトの）重心、 ２３…バランサハウジング、 ２４…第１連接点、 ２５…第２連接点、 ２６…ロッド（クランク機構の連接棒）、 ２６ａ…端部（ロッドの一端）、 ２６ｂ…端部（ロッドの他端）、 ２６ｃ…カムフォロワ（ロッドの中間部）、 ２６ｄ…（ロッドの一端の）穴、 ２６ｅ…（ロッドの他端の）穴、 ２７…リンク装置、 ２９…基体部、 ３０…回転可動部、 ３１…トーションばね、 ２８，３２，３４…付勢機構、 ３３…圧力発生機構、 ３３ａ…油圧（空圧）ポンプ、 ３３ｂ…油圧（空圧）室、 ３５…電磁力発生機構、 ３５ａ…電源制御部、 ３５ｂ…モータ部。

Claims (1)

1. ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換してトルクを出力する内燃機関に設けられ、前記内燃機関の振動を打ち消す加振力を発生して前記振動を抑制する内燃機関のバランス装置において、
   前記クランク軸と平行に配置され、回転自在に支持されたバランス軸と、
   重心の位置が前記バランス軸の回転中心から偏心しているとともに、前記バランス軸と一体となって回転する偏心ウェイトと、
   前記クランク軸の回転軸線方向に垂直な所定の平面上で前記クランク軸の回転中心から偏心した位置に形成され、前記クランク軸と一体となって回転する第１連接部と、
   前記バランス軸の回転軸線方向に垂直な所定の平面上で前記バランス軸の回転中心から偏心した位置に形成され、前記バランス軸と一体となって回転する第２連接部と、
   一端が前記第１連接部に相対回転可能に連結され、他端が前記第２連接部に相対回転可能に連結されたロッドと、
   前記ロッドをクランク機構の連接棒として、前記クランク軸のトルクを前記バランス軸に伝達して前記バランス軸を前記クランク軸と逆の回転方向へ前記クランク軸と同じ回転数で不等速回転させるリンク装置と、
   前記リンク装置が正規に作動する際に前記ロッドの中間部が描く軌跡の進行方向へのみ前記ロッドの移動を推進させる力を、前記ロッドに付与する付勢機構と
   を備えていることを特徴とする内燃機関のバランス装置。

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