JPH10196735A - 回転体のバランサ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単で、しかも僅かなスペースを要す
るだけで不平衡偶力を効果的に打ち消すことができるよ
うにした、回転体のバランサ機構を提供する。 【解決手段】 回転体１の回転中心Ｘ−Ｘと同一軸心を
有する非回転の固定ギアホイール１０と、この回転ギア
ホイール１０に直接噛み合い、回転体１の回転に同期し
て固定ギアホイール１０の周囲を自・公転する回転ギア
ホイール８、９とを設け、さらに回転ギアホイール８、
９にバランスウエイト１１、１２を取り付け、そしてバ
ランスウエイト１１、１２は、回転体１に生じる不平衡
の力を打ち消す一次バランサと、回転体１と同期回転
し、回転体１に生じる不平衡偶力を打ち消す二次バラン
サとを兼ねる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転体のバランサ機
構に係り、更に詳細に言えば往復動内燃機関のクランク
軸や圧延機のロール等の回転体に生じる不平衡偶力を簡
単かつ効果的に打ち消し、回転体の振動抑制と回転精度
を高めることを可能とした回転体のバランサ機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】回転体は、通常は回転体の周りに質量が
均等に分布するように構成されているが、回転体に不平
衡な力が残存すると、遠心力が作用して回転中に回転体
に振動を生じることになる。例えば、内燃機関のクラン
ク軸はその形状から均衡がとりにくい。そこで、図５に
示すように内燃機関本体５に軸支されたクランク軸１の
軸端２に設けたフライホイール３にクランク軸に遠心力
が作用する方向と反対側にバランスウエイト４を取り付
けたり、或いは図４に示すようにクランク軸１のクラン
ク６側の遠心力の働く方向とは反対の方向にバランスウ
エイト７を取り付けることが行われてきた（以下回転体
に作用する不平衡の力（不釣り合いの力）を打ち消すバ
ランスウエイトを一次バランサという）。

【０００３】更に、上記のように遠心力の作用する方向
と反対の方向にバランスウエイトを設けても、作用点が
離れていると回転体であるクランク軸１に不平衡偶力が
作用してクランク軸に直角な軸の周りにクランク軸１を
回そうとするモーメントが働く。そこで、前記の一次バ
ランサとは別に、図５に示すように回転体であるクラン
ク軸１の軸心から半径方向に離隔した位置に、相互に噛
み合い、かつ相互に逆方向に回転する一対の回転ギアホ
イール８、９を配置するとともに、各回転ギヤホイール
８、９にバランスウエイト１１、１２を設け、図示しな
い歯付きベルト、チェーン、中間歯車を設けた歯車列、
その他の各種の伝動手段を介してクランク軸１から駆動
力を前記回転ギアホイール８、９に伝達したり、あるい
はクランク軸とは別の駆動源から駆動力を得て、クラン
ク軸の回転に同期させてギアホイールを回転させていた
（以下、回転時に回転体に生じる不平衡偶力を打ち消す
バランスウエイトを二次バランサという）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のこの種の回転体のバランサ機構では、以下のような問
題があった。即ち、例えば往復動内燃機関のクランク軸
の回転体のバランサ機構では、図５に示すようにクラン
ク軸１の端部２に固定されたフライホイール３にバラン
スウエイト４を取り付けて一次バランサを構成し、さら
に、二次バランサとして一対の回転ギアホイール８、
９、及び前記回転ギアホイール８、９に取り付けたバラ
ンスウエイト１１、１２を、一次バランサであるバラン
スウエイト４とは別個に離隔して設けたので、重量が大
で、広いスペースを必要とした。

【０００５】しかも、回転ギアホイール８、９を駆動す
るためにクランク軸１に接続する伝動手段や、あるいは
別の駆動源を必要とするから、回転体のバランサ機構は
複雑で重量が大で、かつ高価であった。

【０００６】本発明の目的は、かかる従来の技術課題を
解決するためになされたものであって、構造が簡単で、
しかも僅かなスペースで不平衡偶力を効果的に打ち消す
ことができるようにした、回転体のバランサ機構を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した技術課
題を解決するために以下のように構成されている。すな
わち、回転中に回転体に生ずる不平衡の力を打ち消す一
次バランサと、前記回転体と同期回転し、回転時に回転
体に生じる不平衡偶力を打ち消す二次バランサとを含む
回転体のバランサ機構において、前記回転体の回転中心
と同一軸心を有する非回転の固定ギアホイールと、前記
固定ギアホイールに直接噛み合い、前記回転体の回転に
同期して前記固定ギアホイールの周囲を公転しながら自
転する回転ギアホイールとを設けるとともに、前記回転
ギアホイールにバランスウエイトを設けて前記一次及び
二次バランサとを構成することを特徴とする。尚、本発
明の回転体のバランサ機構では、前記固定ギアホイール
は回転体を具備する装置本体側に固定され、回転ギアホ
イールは回転体の軸端に設けられたフライホイールに取
り付けられていることを第２の特徴とする。

【０００８】以下、この発明の主要構成要素について更
に詳細に説明する。 （回転体）本発明における回転体には往復動内燃機関の
クランク軸、圧延機のロール、工作機械のアーバ等、回
転により不平衡偶力を生じる可能性のある全ての回転体
を含むものである。また、回転体に取り付けたフライホ
イールを含む。

【０００９】（回転ギアホイール）回転ギアホイール
は、バランスウエイトを取り付けることによって二次バ
ランサを構成するものであり、相互に噛み合って反対方
向に回転する２枚組のものが好ましい。しかし、１枚構
成のものや、３枚以上の構成とすることも可能である。
バランスウエイトの形状、取り付け位置などは、回転体
に生じる不平衡偶力の状態に応じて適宜選択して実施す
ることができる。

【００１０】（固定ギアホイール）本発明において用い
られる固定ギアホイールは、前記の回転ギアホイールと
噛み合って太陽歯車として作用して、前記回転ギアホイ
ールを遊星歯車として自・公転させるものであり、前記
回転ギアホイールと同一歯数、同一ピッチ円径をもつも
のが好ましい。しかし、回転ギアホイールと異なる歯
数、ピッチ円径をもたせることもできる。

【００１１】

【作用】かかる回転体のバランサ機構によれば、二次バ
ランサであるバランスウエイトを取り付けた回転ギアホ
イールは、回転体の回転に連動して、固定ギアホイール
の周囲を公転しながら自転する。二次バランサ全体の質
量は一次バランサの質量を兼ねて、回転体の不平衡偶力
を打ち消す。そのため、回転体の安定的な回転駆動が行
われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。以下、本発明の回転体のバランサ機構を図
１〜図３に示される実施形態について更に詳細に説明す
る。図１（Ａ）には本発明の一実施形態に係る回転体の
バランサ機構２０が組み込まれた装置本体である往復動
内燃機関本体５の概略図、（Ｂ）は固定ギアホイール１
０と第２のギア部分８ｂの噛み合い状態が示されてい
る。図２は本発明の回転体のバランサ機構２０の正面図
（より具体的には図３のＢ−Ｂ線断面図）を示し、図３
は図２のＡ−Ａ線断面図を示す。

【００１３】図１（Ａ）に示す４気筒の往復動内燃機関
本体５にはクランク軸１が軸支されており、各クランク
６に図示しないコンロッドが組み込まれている。クラン
ク軸１の軸端２にはクランク軸の回転中心Ｘ−Ｘと同心
のフライホイール３が取り付けられている。さらにフラ
イホイール３には、クランク軸１の回転中心Ｘ−Ｘから
離隔した偏心位置に回転中心１３、１４（図２参照）を
もつ回転ギアホイール８、９が回転自在に取り付けられ
ている。

【００１４】前記一対の回転ギアホイール８は図３に示
すようにフライホイール３を挟んで左右に同一の歯数と
ピッチ円径を有する第１のギア部分８ａと第２のギア部
分８ｂから構成され、前記第１のギア部分８ａは他方の
回転ギアホイール９に噛み合っている。また、各回転ギ
アホイール８、９にバランスウエイト１１、１２を設け
て、二次バランサを構成する。さらに、前記往復動内燃
機関本体５にはクランク軸１の回転中心Ｘ−Ｘと同心位
置に固定ギアホイール１０が固定され、かつ固定ギアホ
イール１０は図１（Ｂ）に示すように回転ギアホイール
８の第２のギア部分８ｂと噛み合っている。

【００１５】次に、本実施形態に係る回転体のバランサ
機構の作用を説明する。図示しないコンロッドの往復動
がクランク６に伝達されてクランク軸１が回転する。こ
のクランク軸１の回転に伴って、クランク軸１の軸端２
に設けられたフライホイール３も同時に回転する。その
ため、回転ギアホイール８もフライホイール３と一緒に
回転することになる。前記回転ギアホイール８は、図
２、図３に示すように第２のギア部分８ｂが固定ギアホ
イール１０に噛み合っているので、回転ギアホイール８
はフライホイール３が１回転する間に固定ギアホイール
１０の回りを１回公転する。その間に回転ギアホイール
８は自転を２回転行う。同時に回転ギアホイール９は回
転ギアホイール８の第１のギア部分８ａに噛み合ってい
るために公転しながら、回転ギアホイール８とは逆方向
に２回自転する。

【００１６】このようにして、二次バランサとしてのバ
ランスウエイト１１、１２を取り付けた回転ギアホイー
ル８、９は、フライホイール３に取り付けられているた
めに、従来の一次バランサと同様に不平衡の力を打ち消
して、クランク軸１の回転中に遠心力が作用したり、振
動が生じることを防止する。同時に、回転ギアホイール
８、９に取り付けたバランスウエイト１１、１２は、回
転体の回転と同期回転して二次バランサとして作用し、
不平衡偶力を打ち消して回転体であるクランク軸１に直
角な軸の周りにクランク軸１を回そうとするモーメント
が働くことを阻止する。そのために、二次バランサの質
量全体によって、従来の一次バランサの質量を兼ねるこ
とになる。

【００１７】

【発明の効果】以上記載した如く本発明の回転体のバラ
ンサ機構によれば、回転体の回転中心と同一軸心を有す
る非回転の固定ギアホイールに回転ギアホイールを直接
噛み合わせ、回転ギアホイールを回転体の回転に同期し
て固定ギアホイールの周囲を公転するとともに自転する
ようにし、さらに回転ギアホイールにバランスウエイト
を設けて一次及び二次バランサを構成するので、 １）二次バランサを回転体の軸心の近傍に配置すること
になり、狭いスペースにバランサ機構を配置することが
できる。 ２）特別の駆動源や伝動装置が不要であるから二次バラ
ンサの駆動力伝達機構を単純化でき、低コストで実施で
きる。 ３）二次バランサの質量が、一次バランスウエイトを兼
ねるために、一次バランサを省略することができ、軽量
で単純な構造になる。 ４）回転ギアホイールを回転体の軸端に設けたフライホ
イールに取り付けると、回転体の回転に伴って、その位
置を刻々変化させることができることになり、不平衡偶
力に対しきめ細かな対応が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る回転体のバ
ランサ機構２０が組み込まれた装置本体である往復動内
燃機関本体５の概略図、（Ｂ）は固定ギアホイール１０
と第２のギア部分８ｂの噛み合い状態の説明図である。

【図２】図１に示される実施形態の正面図でより具体的
には図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。

【図４】従来の回転軸であるクランク軸の部分側面図で
ある。

【図５】従来の回転体のバランサ機構を備える往復動内
燃機関の概略を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 回転体（クランク軸） ２ 回転体の軸端 ３ フライホイール ４ 一次バランサ（バランスウエイト） ５ 装置本体（往復動内燃機関） ７ 一次バランサ（バランスウエイト） ８ 回転ギアホイール ９ 回転ギアホイール １０ 固定ギアホイール １１ 二次バランサ（バランスウエイト） １２ 二次バランサ（バランスウエイト） Ｘ−Ｘ 回転体の回転中心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中に回転体に生ずる不平衡の力を打
   ち消す一次バランサと、前記回転体と同期回転し、回転
   時に回転体に生じる不平衡偶力を打ち消す二次バランサ
   とを含む回転体のバランサ機構において、 前記回転体の回転中心と同一軸心を有する非回転の固定
   ギアホイールと、前記固定ギアホイールに直接噛み合
   い、前記回転体の回転に同期して前記固定ギアホイール
   の周囲を公転しながら自転する回転ギアホイールとを設
   けるとともに、前記回転ギアホイールにバランスウエイ
   トを設けて前記一次及び二次バランサとを構成すること
   を特徴とする回転体のバランサ機構。
2. 【請求項２】 前記固定ギアホイールは回転体を具備す
   る装置本体側に固定され、回転ギアホイールは回転体の
   軸端に設けられたフライホイールに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の回転体のバランサ機
   構。