JPH0625733Y2 - 内燃機関のバランスシャフト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、軸心周りに回転して内燃機関の振動を低減さ
せる内燃機関のバランスシャフトに関する。

〔従来の技術〕

内燃機関、特に直列４気筒エンジンの上下振動およびロ
ーリング振動を低減させるために、機関本体にバランス
シャフトを設けることが知られている（『内燃機関』Vo
l.14.No.167.1975年６月）。第３図は従来のバランスシ
ャフトの一例を示し、このバランスシャフト10は主軸受
部11および副軸受部12において図示しない軸受によりそ
れぞれ回転自在に支持され、主軸受部11の両側には偏心
質量部13,14が形成される。主軸受部11から副軸受部12
の反対側に延びる偏心質量部13は、軸心Ｃに対して一側
部（図示、下側）のみに形成されて略半円状を有し、そ
の先端部は自由端となっている。このように偏心質量部
13の先端部を自由端とするのは、この先端部にも軸受部
を設けると、軸受部分が計３カ所となってこれらの中心
を同一直線上に定めるのが困難となり、組立て上問題と
なるからである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

エンジンの構造上の理由により軸受部11,12の径の大き
さには限界があり、すなわち偏心質量部13,14の偏心量
にも限界がある。したがって振動低減効果を得るには偏
心質量部13,14を軸心方向に延ばして質量を確保する必
要がある。さて、直列４気筒エンジンの場合、振動の２
次成分を低減させるためには、バランスシャフト10はク
ランクシャフトの２倍の回転速度で回転する。しかして
偏心質量部13,14には大きな遠心力が発生し、この結
果、第４図に示すように自由端を有する偏心質量部13の
撓み量ｄが大きくなり、またこの偏心質量部13と主軸受
部11との接続部分15に応力集中が生じる。また、偏心質
量部13に大きな遠心力が作用すると、主軸受部に大きな
曲げモーメントが作用することになり、主軸受部11自体
が図で右側に傾斜するようになるため、軸受に片当たり
を生じ偏摩耗や異音の原因となる恐れがある。

このため、バランスシャフト10は充分な強度を有する材
料から成形しなければならず、材料の選定に制約がある
という問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によれば、内燃機関のバランスシャフトであっ
て、軸受に支持される主軸受部と副軸受部と、前記主軸
受部からその両側に軸心に沿って延び、軸心から偏心し
た部分に形成された第１の偏心質量部と第２の偏心質量
部とを備え、前記第１の偏心質量部の主軸受部と反対の
端部が自由端として形成され、前記第２の偏心質量部が
前記主軸受部と副軸受部との間に形成されたバランスシ
ャフトにおいて、前記第１の偏心質量部の軸心側の面に
前記主軸受部から前記自由端側に延びる第１のリブと、
前記第２の偏心質量部の軸心側の面に前記主軸受部から
前記副軸受部側に延びる第２のリブとを設け、前記第１
のリブを、リブ幅が前記第１の偏心質量部の軸心側の面
の幅より狭く、かつその横断面形状をリブ頂部側の幅が
リブ底部側の幅より狭い形状に形成するとともに、第１
のリブの高さを前記主軸受部から自由端側に向かうほど
低くしてリブ自由端側を前記主軸受部と自由端との中間
の部分で第１の偏心質量部の軸心側の面に滑らかに接続
させたことを特徴とする内燃機関のバランスシャフトが
提供される。

〔作用〕

第１の偏心質量部の軸心側の面に主軸受部から自由端側
に延びる第１のリブを設けることにより、第１の偏心質
量部の曲げ剛性が増大し自由端の遠心力による撓みが低
減される。また、主軸受部を挟んで両側に第１と第２の
偏心質量部とを設けたことにより両方の偏心質量部に働
く遠心力による曲げモーメントがバランスするため、主
軸受部の傾きが防止される。

一方、第１の偏心質量部は片持ち梁の構造となるため、
自由端の上記撓みを低減するためには比較的曲げ剛性の
大きなリブが必要とされるが、この第１のリブ部の質量
が大きくなると軸心に対して第１の偏心質量部と反対側
の部分に存在する質量が大きくなってしまい、偏心質量
部を設けた効果が低下してしまう問題が生じる。本考案
では、第１のリブの幅を前記第１の偏心質量部の軸心側
の面の幅より狭くし、かつその横断面形状をリブ頂部側
の幅がリブ底部側の幅より狭い形状に形成して、第１の
リブによる曲げ剛性の増大効果を維持しながらリブ部の
質量を低減している。

また、例えば第５図に示すようにリブ17を偏心質量部13
の自由端まで設けたような場合は、リブ17の長さが大き
くなりリブ17の質量増大により偏心質量部の効果が低下
してしまう。一方、第６図に示すようにリブ17を軸受部
近傍のみに設けたのではリブ17の質量は小さくなるもの
の、偏心質量部13の曲げ剛性を充分に増大させることが
できず、また偏心質量部13のリブ17に支持されない部分
の長さが大きいため、この部分に作用する遠心力により
リブ17の自由端側端部と偏心質量部13の軸心側の面との
接続部に大きな応力集中が生じることになる。

本考案では、第１のリブのリブ幅を狭くしたことに加
え、リブ高さを軸受部側から自由端側に向けて低くし、
リブの自由端側が軸受部と自由端との中間部分で偏心質
量部13の軸心側の面に滑らかに接続するようにして、偏
心質量部の曲げ剛性の増大効果を損なわない範囲でリブ
長さを短くしてリブの質量増加を防止している。さら
に、リブの自由端側端部を第１の偏心質量部の軸心側の
面に滑らかに接続するようにしたことによりリブと偏心
質量部との接続部に応力集中が生じることが防止され
る。

また、上記のように主軸受部を挟んで両側に第１と第２
の偏心質量部を設けた場合には、上記第１のリブを設け
て第１の偏心質量部側の曲げ剛性を増大させても、主軸
受部と第２の偏心質量部との接続部の曲げ剛性が小さい
ままであると、この接続部に曲げモーモントによる変形
（曲がり）が集中してしまい主軸受部が逆側に（図３か
ら６の左側に）傾斜する恐れがある。そこで、本考案で
は主軸受部の第２の偏心質量部側にも第２のリブを形成
することにより、主軸受の両側で曲げ剛性を増大させる
ことにより主軸受部の傾斜が生じることを防止してい
る。

〔実施例〕

以下図示実施例により本考案を説明する。

第１図および第２図は本考案の一実施例を示す。バラン
スシャフト10は主軸受部11および副軸受部12において、
図示しない軸受によりそれぞれ回転自在に支持される。
主軸受部11は図示しない機関本体の略中央に位置し、副
軸受部12は図示しない駆動源の近傍に位置する。駆動源
は副軸受部12から延びる基部21に連結され、バランスシ
ャフト10をその軸心周りに回転させる。

第１の偏心質量部13は、主軸受部11から副軸受部12の反
対側に延びてその先端部が自由端となっており、また軸
心Ｃに対して図の下側に偏心して位置し、半円状の断面
を有する。第２の偏心質量部14は、主軸受部11から副軸
受部12側へ第１の偏心質量部13と略同じ長さだけ延び、
軸心Ｃに対して第１の偏心質量部13と同じ側へ偏心し、
連結部22を介して副軸受部12に連結される。油通路23は
基部21から第２の偏心質量部14を通って主軸受部11まで
穿設され、潤滑油はこの油通路23を通って、主、副軸受
部11,12の外周面に供給される。

第１の偏心質量部13の偏心Ｃ側の面24には、第１のリブ
25が形成される。この第１のリブ25は主軸受部11の端面
26から自由端側へ延び、その長さｌは第１の偏心質量部
13の全長Ｌより短く、偏心質量部13の充分な剛性向上効
果が得られる長さとされる。すなわち、リブ25の自由端
側部分27は、偏心質量部13の面24と、軸受部11近傍と自
由端とを除くこれらの中間部で接続するようにされる。
例えば、本実施例ではリブ25の長さは偏心質量部13の長
さＬの１／３〜１／２とされている。さらに、第２図に
示すように、リブ25の幅は偏心質量部13の面24の幅より
狭くされ、リブ25の質量増大を防止している。またリブ
25の高さは、自由端側ほど低く形成され、自由端側の部
分27において面24に対して滑らかに接続される。すなわ
ち、リブ25の稜線28は、自由端側部分27に近づくほど緩
やかな傾斜を有し、全体的に、面24側に凹むように湾曲
しており、部分27における稜線28の円弧と面24は互いに
接する。リブ25の横断面形状は、第２図に示すように略
台形であり、面24に近づくほど幅広になっている。この
リブ25の面24側および上部における幅は、リブの全長に
わたって略同じであり、したがって端面26に近づくほ
ど、リブ25の横断面形状はたてに長い台形となる。

一方、第２の偏心質量部14の軸心Ｃ側の面31には第２の
リブ32が形成される。この第２のリブ32は、第１のリブ
25と同様に、主軸受部11の端面26とは反対側の端面33か
ら副軸受部12側へ延びる。また第２のリブ32の稜線は第
１のリブ25と同様な傾斜を有し、面31が面24に比べて軸
心Ｃから離れているため（図中、上方に位置するた
め）、第２のリブ32の長さは第１のリブ25よりも短い。

なお、リブ25の横断面形状は、略三角形あるいは半円状
であってもよい。

〔考案の効果〕

上述したように本考案によれば、主軸受部の両側に第１
と第２の偏心質量部を設けて主軸受部に作用する曲げモ
ーメントをバランスさせるとともに、第１と第２のリブ
を設けて主軸受け部両側部分の曲げ剛性を増大させたこ
とにより、偏心質量部に加わる遠心力により主軸受部の
傾斜が生じることが防止されるため、主軸受部の偏摩耗
や異音発生が防止できる。

また、本考案によれば、第１のリブの質量増大を最小に
抑えながら第１の偏心質量部の曲げ剛性を増大させるこ
とができるため、偏心質量部の効果を低下させることな
く第１の偏心質量部自由端の撓みを低減させ、偏心質量
部と軸受部の接続部、及びリブと偏心質量部との接続部
に生じる応力を小さくすることが可能となり、バランス
シャフトの強度が向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側面図、 第２図は第１図のII−II線に沿う断面図、 第３図は従来のバランスシャフトを示す側面図、 第４図は第３図のバランスシャフトが撓む状態を示す側
面図、 第５図は長いリブを有するバランスシャフトを示す側面
図、 第６図は短いリブを有するバランスシャフトを示す側面
図である。 10…バランスシャフト、11…主軸受面、 13…第１の偏心質量部、14…第２の偏心質量部、 24,31…面、25…第１のリブ、 32…第２のリブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 福村 貞文 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 出戸 順次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−2859（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−2446（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のバランスシャフトであって、軸
   受に支持される主軸受部と副軸受部と、前記主軸受部か
   らその両側に軸心に沿って延び、軸心から偏心した部分
   に形成された第１の偏心質量部と第２の偏心質量部とを
   備え、前記第１の偏心質量部の主軸受側と反対の端部が
   自由端として形成され、前記第２の偏心質量部が前記主
   軸受部と副軸受部との間に形成されたバランスシャフト
   において、前記第１の偏心質量部の軸心側の面に前記主
   軸受部から前記自由端側に延びる第１のリブと、前記第
   ２の偏心質量部の軸心側の面に前記主軸受部から前記副
   軸受部側に延びる第２のリブとを設け、前記第１のリブ
   を、リブ幅が前記第１の偏心質量部の軸心側の面の幅よ
   り狭く、かつその横断面形状をリブ頂部側の幅がリブ底
   部側の幅より狭い形状に形成するとともに、第１のリブ
   の高さを前記主軸受部から自由端側に向かうほど低くし
   てリブ自由端側を前記主軸受部と自由端との中間の部分
   で第１の偏心質量部の軸心側の面に滑らかに接続させた
   ことを特徴とする内燃機関のバランスシャフト。