JPH04351347A - 内燃機関のバランスシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関のバランス
シャフトの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】往復運動機関である内燃機関において、
振動や騒音の低減を目的とし、ピストンやコンロッドな
ど往復質量による慣性力やクランクシャフトの回転不釣
合力を消去するために、シリンダブロック内にクランク
シャフトと平行に配設し、クランクシャフトと同期して
回転するバランスシャフトを用いることは従来より知ら
れており、このようなバランスシャフトとして、例えば
、図８に示したようなものがある（実開昭６３−９１７
４２号公報等参照）。

【０００３】バランスシャフト１は、図示を省略したシ
リンダブロック内の軸受に、摺動面４で回転可能に軸支
されるジャーナル２と、ジャーナル２の軸心から一側に
偏心し、ジャーナル２から軸心方向に沿って延びる偏心
重量部３、３とを備え、ジャーナル２の偏心重量部３を
設けていない側である他側の摺動面４ａを、前記一側の
摺動面４ｂの幅よりも狭くし、ジャーナル２自体を不均
衡な構造としたもので、ジャーナル２を一種の偏心重量
部として作用させ、その分だけのバランスシャフトの全
長短縮を図ったものである。

【０００４】図１０（実開昭６３−１１５６５１号公報
等参照）に示したのは、ジャーナル２及び隣接する円筒
部１６の他側に軸心方向に貫く孔１７を形成し、ジャー
ナル２自体を不均衡な構造としたもので、上記同様、ジ
ャーナル２を一種の偏心重量部として作用させ、その分
だけのバランスシャフトの全長短縮を図ったものである
。ここで、図１１は図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【０００５】一方、図１２に示したようなものもある（
実開昭６２−１３６６４８号公報等参照）。本従来例の
バランスシャフト１は、一対のジャーナル２、２の間に
偏心重量部３を備え、偏心重量部３による最大荷重が加
わる摺動面の反対側付近の摺動面（以下、摺動面４´と
して同様な意味で用いる。）をも含めた他側の摺動面４
ａには、潤滑油供給用の周段溝１８が周方向に形成され
ている。この周段溝１８は、軸受面の油保持性を改善し
、ジャーナル２、２の焼き付きを防止すると共に、他側
の摺動面４ａの摺動抵抗の低減を図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
公報に記載されたようなバランスシャフトにあっては、
ジャーナルの偏心重量部を設けた一側に非常に大きな荷
重が加わり、このジャーナルを軸支する軸受にしてみる
と、非常に大きな変動荷重が加わるものと見ることがで
き、また、高速回転に伴い、バランスシャフトは、その
不均衡な構造から、図９に示した如く大きく撓む。

【０００７】このようにジャーナルは、極めて厳しい使
用条件下におかれており、図８に示した如く他側の摺動
面４ａ（特に摺動面４´）が極端に減少していると、ジ
ャーナル２の軸心は、このジャーナル２を軸支する軸受
に対し同心性が得られず（いわゆる芯ズレ）、特に、高
速回転時にあっては、摺動面の変形等による摺動抵抗の
増加や焼き付きを引き起こしやすいという問題があり、
図のような片持ちのバランスシャフトにあっては顕著で
ある。

【０００８】また、図１０にあっては、他側の摺動面４
ａの幅を狭めることなくジャーナル２自体を一種の偏心
重量部として作用させるようにしたものであるが、摺動
面の油保持性改善に関しては示唆されておらず、上述し
たような厳しい条件下にあっては、良好な潤滑状態を得
ることができず焼き付きを起こしやすいという問題があ
る。

【０００９】一方、図１２においては、摺動面の油保持
性改善のため、他側の摺動面４ａに周段溝１８を備えて
いるが、周段溝１８の隅部には応力集中をきたし、特に
最も大きな曲げを受ける摺動面４´付近にあっては顕著
であり、ジャーナル２の剛性に問題を生じる。また、周
段溝１８によるジャーナル２の不均衡さは僅かなもので
、ジャーナル２自体に一種の偏心重量部として作用させ
るという点に関しては示唆されていない。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、上述した芯ズレを防止しつつジャ
ーナルを一種の偏心重量部として作用させると共に、ジ
ャーナルの剛性に問題を生じさせることなく摺動面の油
保持性を改善する内燃機関のバランスシャフトを提供し
ようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、軸心
周りに摺動面で回転可能に軸支されるジャーナルと、該
ジャーナルから軸心方向に沿って延び、軸心から一側に
偏心した部分に形成される偏心重量部とを少なくとも備
え、軸心周りに回転して内燃機関の振動を低減するバラ
ンスシャフトにおいて、前記ジャーナルの他側を貫き、
他側の前記摺動面に少なくとも２つの開口部を有する貫
通孔を、偏心重量部による最大荷重が加わる前記摺動面
の反対側付近の摺動面を残して形成した。

【００１２】また、上記貫通孔に軽量部材を装填すると
共に、貫通孔の開口部とこの開口部を臨む前記軽量部材
の端面とで、溝状の油溜まりを形成してもよい。

【００１３】

【作用】上記構成により、摺動面に開口部を有する貫通
孔は、摺動面の油保持性を向上させると同時に、ジャー
ナル自体を不均衡な構造とするため、ジャーナルを一種
の偏心重量部として作用させることにより、従来のバラ
ンスシャフトとしての機能を維持しつつ、偏心重量部の
径あるいは長さ等を小さくすることができる。

【００１４】また、偏心重量部による最大荷重が加わる
摺動面の反対側の摺動面（大きな曲げが作用する摺動面
）を、上記一側の摺動面と同等に均一且つ十分に確保し
たので、このジャーナルは前述したよう偏心重量部に基
づいて大きな曲げを受けながら高速で回転しても、ジャ
ーナルの軸心はこのジャーナルを軸支する軸受に対して
、いわゆる芯ズレを起こしにくく、摺動面の変形の抑制
、摺動面の摺動抵抗の低減が可能である。

【００１５】また、貫通孔に軽量部材を装填し、貫通孔
の開口部に溝状の油溜まりを形成することにより、潤滑
油は摺動面に対し確実に保持され、ジャーナルの焼き付
きや摺動面の異常な温度上昇をより効果的に防止するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１７】図１は本発明の第１実施例で、バランスシ
ャフト１が、図示を省略したクランクシャフトと平行に
配設され、図示を省略したエンジンブロックに設けられ
た軸受に回転可能に軸支されている様子を表している。

【００１８】バランスシャフト１には、軸受メタル７を
介して軸受８に回転可能に支持されるジャーナル２が設
けられ、ジャーナル２の軸心方向両側で、ジャーナル２
の軸心Ｌから一側に偏心した部分に、このジャーナル２
から軸心方向に沿って延びる偏心重量部３、３を有し、
一方はその先端を自由端とし、他方は連結部６を介して
後述する副ジャーナル５に連結されている。また、偏心
重量部３、３は、図１のＡ−Ａ断面を示した図２から明
らかなように、その断面形状はかまぼこ型を呈している
。ここで、ジャーナルとは、軸が軸受で支持される部分
をいい、ジャーナルの摺動面とは、前記軸受と接触して
いる面をいう。

【００１９】一方、ジャーナル２の前記一側に対する他
側には、摺動面４ａに開口部９ａを有する貫通孔９が形
成され、この貫通孔９の断面形状は図において縦長な略
楕円形であり、偏心重量部３による最大荷重が加わる摺
動面の反対側付近の摺動面４´を残して開口している。 なお、本実施例では貫通孔９は、ジャーナル２の軸心Ｌ
と偏心重量部３による最大荷重が加わる摺動面とを結ぶ
延長線に対しほぼ直角に形成されている。

【００２０】バランスシャフト１の一端には、ジャーナ
ル２と同一軸心に持つ副ジャーナル５が形成され、軸受
８に軸受メタル７を介して回転可能に支持されている。 また、図示は省略したが、副ジャーナル５に対し、ジャ
ーナル２側の反対側には、クランクシャフトの回転力を
受ける駆動歯車等が形成されている。

【００２１】さらに、軸受８及び軸受メタル７内には、
給油路１０が形成され、図示を省略した所定の給油源と
連通している。

【００２２】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００２３】いま、この内燃機関を始動すると、上記バ
ランスシャフト１は、クランクシャフトに連動して回転
（例えば直列４気筒エンジンにあってはクランクシャフ
トの２倍の回転速度）し、振動や騒音の原因となる、往
復質量による慣性力やクランクシャフトの回転不釣合力
を消去する。

【００２４】一方、他側に形成された貫通孔９は、ジャ
ーナル２自体を不均衡な構造とするため、このジャーナ
ル２を一種の偏心重量部として作用させることにより、
偏心重量部の径あるいは長さを大きくして所定の偏心重
量を確保せずとも、従来のバランスシャフトとしての機
能を維持しつつ、偏心重量部の径あるいは長さ等を小さ
くすることができる。

【００２５】また、最も大きな曲げが作用する摺動面４
´が、一側の摺動面４ｂと同等に均一且つ十分に確保さ
れているので、前述したよう偏心重量部３に基づいて大
きな曲げを受けながら高速で回転しても、ジャーナル２
の軸心はこのジャーナル２を軸支する軸受８に対し芯ズ
レを起こしにくくなり、摺動面４の変形を抑えることが
できる。特に、本実施例のような偏心重量部３の一端が
自由端であるものについては顕著である。

【００２６】さらに、ジャーナル２の摺動面４には、給
油路１０を介し給油源から潤滑油が導かれ、貫通孔９内
に所定量の潤滑油が確保されるので、摺動面４の油保持
性が向上し、良好な潤滑状態が得られる。

【００２７】また、本実施例では、ジャーナル２の他側
の重量をより軽減し、ジャーナル２自体をより不均衡な
構造とするために、貫通孔９の断面形状を縦長な略楕円
形としたが、その断面は円形状であってもよく、この場
合、上記同様の作用が得られると共に、孔の加工性が格
段に向上する。

【００２８】図３に第２実施例を示す。図３は、図１に
おけるＡ−Ａ断面図に相当する。

【００２９】第１実施例の貫通孔９に、樹脂や軽合金等
の軽量部材１２を装填したもので、貫通孔９の開口部９
ａを臨む軽量部材の端面１２´は、摺動面４ａの形状に
ほぼ沿ったものである。このようにして、貫通孔９の開
口部９ａとこの開口部９ａを臨む前記軽量部材の端面１
２´とで、摺動面４ａにほぼ沿った溝状の油溜まり１１
を形成している。他の構成は第１実施例に準じ、同じ番
号を付してその説明を省略する。ここで、貫通孔９に装
填されるのは、軽量部材であるのでジャーナル２は不均
衡な構造である。

【００３０】このように、上記貫通孔９に軽量部材１２
を装填することによりジャーナル２の剛性が高まると同
時に、上記溝状の油溜まり１１は、摺動面４ａに沿って
形成されているので、潤滑油は摺動面に対し確実に保持
され、給油路１０と貫通孔９とが一致した時とそうでな
い時との、給油源から導かれる潤滑油の圧力変動も低減
する。

【００３１】また、さらにジャーナル２自体を不均衡な
構造とするために、図４に示したように、上記軽量部材
１２の内部は空洞であってもよい。

【００３２】図５及び図６に第３実施例を示す。図６は
、図１に相当するジャーナル２付近の部分図で、図５は
、図６のＢ−Ｂ断面図である。

【００３３】軽量部材１２ａは、第２実施例における軽
量部材１２に、離脱防止爪１３を図において左右両側に
設けたものである。また、貫通孔９´の端部には、この
軽量部材１２ａが装填された際、離脱防止爪１３が固定
されるように、凹部１４が形成されている。このことに
より、高速で回転するバランスシャフト１から軽量部材
１２ａが離脱することを防止している。なお、この場合
、軽量部材１２ａは、弾性体であることがその装着性に
は望ましい。

【００３４】図７に第４実施例を示す。図７は、図１の
Ａ−Ａ断面図に相当する。

【００３５】上記貫通孔９に蓋１５を溶接又はかしめ等
により固定し、貫通孔９の開口部と蓋１５とで、摺動面
４ａにほぼ沿った溝状の油溜まり１１´を形成し、また
、蓋１５の外周には、貫通孔９に確実に固定されるよう
にフランジ部１５´が形成されている。他の構成は、第
１実施例に準じ、同じ番号を付してその説明を省略する
。

【００３６】本実施例における溝状の油溜まり１１´の
作用は、第２実施例の溝１１と同様ですでに説明したの
で、その説明は省略する。一方、蓋１５はジャーナル２
の剛性を高める他、これら蓋１５で挟まれる貫通孔９の
内部を空洞とするため、ジャーナル２自体は不均衡な構
造となる。

【００３７】なお、本発明は、従来の技術で図１０に示
したバランスシャフトのように、ジャーナル２と同一軸
心の円筒部１６を介して偏心重量部３が形成されている
ものに対しても適用可能であり、この場合、円筒部１６
と偏心重量部３とで前記実施例における偏心重量部を構
成する。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、ジャーナルの他側を貫き、他
側の摺動面に少なくとも２つの開口部を有する貫通孔を
、偏心重量部による最大荷重が加わる摺動面の反対側付
近の摺動面を残して形成するという簡単な構成により、
摺動面の油保持性が向上し、同時に、ジャーナルの焼き
付きや摺動面の異常な温度上昇を防止できる。一方、ジ
ャーナル自体を一種の偏心重量部として作用させること
により、従来のバランスシャフトとしての機能を維持し
つつ、バランスシャフト全体として小型化・軽量化を可
能とする。また、前記反対側付近の摺動面を、偏心重量
部を有する一側と同等に均一且つ十分に確保したので、
ジャーナルが偏心重量部の遠心力に基づく不均衡な荷重
によって大きな曲げを受けながら高速回転しても、ジャ
ーナルの軸心はこのジャーナルを軸支する軸受に対し芯
ズレを起こしにくく、摺動面の変形を抑制できるので、
摺動抵抗の増加やジャーナルの焼き付き、ジャーナル内
の応力集中等を防止することができる。

【００３９】また、上記貫通孔に軽量部材を装填すると
共に、貫通孔の開口部とこの開口部を臨む前記軽量部材
の端面とで、溝状の油溜まりを形成することにより、摺
動面に対する油保持性が確実に向上し、摺動面の異常な
温度上昇を効果的に抑制できる。同時にジャーナルの剛
性も高まるので、摺動面の変形が抑制され、摺動抵抗の
増加やジャーナルの焼き付き等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図で、図１のＡ−Ａ
断面図に相当する。

【図４】本発明の第２実施例を示す図で、図１のＡ−Ａ
断面図に相当する。

【図５】本発明の第３実施例を示す図で、図６のＢ−Ｂ
断面図に相当する。

【図６】本発明の第３実施例を示す図で、図１のジャー
ナル付近の部分図に相当する。

【図７】本発明の第４実施例を示す図で、図１のＡ−Ａ
断面図に相当する。

【図８】従来のバランスシャフトを示す側面図である。

【図９】図８のバランスシャフトが撓む状態を示す側面
図である。

【図１０】従来のバランスシャフトを示す側面図である
。

【図１１】図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図１２】従来のバランスシャフトを示す図である。

【符号の説明】

１　　　　バランスシャフト ２　　　　ジャーナル ３　　　　偏心重量部 ４　　　　摺動面 ４ａ　　他側の摺動面 ４ｂ　　一側の摺動面 ４´　　反対側付近の摺動面 ９　　　　貫通孔 ９ａ　　開口部 １１　　油溜まり １２　　軽量部材 １２´軽量部材の端面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸心周りに摺動面で回転可能に軸支される
   ジャーナルと、該ジャーナルから軸心方向に沿って延び
   、軸心から一側に偏心した部分に形成される偏心重量部
   とを少なくとも備え、軸心周りに回転して内燃機関の振
   動を低減するバランスシャフトにおいて、前記ジャーナ
   ルの他側を貫き、他側の前記摺動面に少なくとも２つの
   開口部を有する貫通孔を、偏心重量部による最大荷重が
   加わる前記摺動面の反対側付近の摺動面を残して形成し
   たことを特徴とする内燃機関のバランスシャフト。
2. 【請求項２】上記貫通孔に軽量部材を装填すると共に、
   貫通孔の開口部とこの開口部を臨む前記軽量部材の端面
   とで、溝状の油溜まりを形成する請求項１記載の内燃機
   関のバランスシャフト。