特開 2022-106480 内燃機関の１軸バランサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022106480

(43)【公開日】2022-07-20

(54)【発明の名称】内燃機関の１軸バランサ

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/32 20060101AFI20220712BHJP

   F16F 15/26 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

F16F15/32 L

F16F15/26 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021001501

(22)【出願日】2021-01-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東 泰弘

(57)【要約】

【課題】内燃機関のクランクシャフトが発生する振動を抑制する荷重を適切に発生するとともに、クランクシャフトが発生する振動を抑制する荷重以外の荷重の発生をより低減し、かつ、１軸で構成された、内燃機関の１軸バランサを提供する。
【解決手段】外周円筒面４１Ｍと内周円筒面４１Ｎと一対の底面と容器内部空間４１Ｋとを有する円筒状容器４１と、１本の回転軸部材４２とを有し、容器内部空間には液体が封入されている。容器内部空間４１Ｋには、外周円筒内壁４１ＭＮから径方向内側に延ばされた平面状の加速時荷重受面４１Ａと、加速時荷重受面４１Ａの径方向内側の端部から第１所定角度にて円筒状容器の回転方向とは反対側に向かって外周円筒内壁４１ＭＮまで延ばされた平面状の減速時荷重受面４１Ｂと、が設けられ、一対の底面と加速時荷重受面と減速時荷重受面とで囲まれて液体の浸入が禁止された液体浸入禁止領域４１Ｘが設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して発生する振動を抑制する、内燃機関の１軸バランサであって、
前記１軸バランサは、１本の回転軸部材と単数または複数の円筒状容器を有し、
前記円筒状容器は、径方向外側の円筒面である外周円筒面と、径方向内側の円筒面である内周円筒面と、一対の底面と、を有するとともに、前記外周円筒面と前記内周円筒面と一対の前記底面とで囲まれた容器内部空間と、を有しており、
前記容器内部空間には、満杯に充填されることなく空洞部を有するように液体が封入されており、
前記円筒状容器における前記底面に直交する中心軸線である円筒中心軸線と、前記回転軸部材の中心軸線である軸部材中心軸線とは一致しており、
前記１軸バランサは、前記軸部材中心軸線が、前記クランクシャフトの回転軸線であるクランク回転軸線と平行となるように前記クランクシャフトの下方に配置され、前記クランクシャフトと同期して前記軸部材中心軸線回りに回転するとともに、Ｎを自然数としてＮ気筒の前記内燃機関に対して前記クランクシャフトのＮ／２倍の速度で回転し、
前記容器内部空間には、
前記円筒状容器の一方の前記底面から他方の前記底面にわたって、前記外周円筒面の内壁である外周円筒内壁から径方向内側に所定距離だけ延ばされた平面状の加速時荷重受面と、
前記円筒状容器の一方の前記底面から他方の前記底面にわたって、前記加速時荷重受面における径方向内側の端部から第１所定角度にて前記円筒状容器の回転方向とは反対側に向かって前記外周円筒内壁まで延ばされた平面状の減速時荷重受面と、
が設けられており、
前記前記円筒状容器の一方の前記底面と、他方の前記底面と、前記加速時荷重受面と、前記減速時荷重受面とで囲まれて前記液体の浸入が禁止された液体浸入禁止領域が設けられている、
内燃機関の１軸バランサ。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の１軸バランサであって、
前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面とが成す前記第１所定角度は、９０°以上に設定されている、
内燃機関の１軸バランサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の内燃機関の１軸バランサであって、
前記軸部材中心軸線の方向から前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面を見た場合、
前記減速時荷重受面と前記外周円筒内壁との接続個所と前記軸部材中心軸線とを結んだ第１仮想直線と、
前記加速時荷重受面と前記外周円筒内壁との接続個所と前記軸部材中心軸線とを結んだ第２仮想直線と、
が成す第２所定角度は、４５°以上かつ９０°以下に設定されている、
内燃機関の１軸バランサ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃機関の１軸バランサであって、
前記軸部材中心軸線の方向から前記減速時荷重受面を見た場合、
前記減速時荷重受面は、径方向内側に向かって凹状となるように湾曲した形状とされている、
内燃機関の１軸バランサ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関の１軸バランサであって、
前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面は、前記円筒状容器の前記外周円筒面を径方向内側に変形させて形成されている、
内燃機関の１軸バランサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して発生する振動を抑制する、内燃機関の１軸バランサに関する。

【背景技術】

【0002】

往復運動するピストンにてクランクシャフトを回転させる内燃機関では、クランクシャフトの回転に同期して振動が発生する。図１４に示すように従来の内燃機関１１０には、クランクシャフト１１１の下方に設けられたバランサ１２０とバランサ１３０とで構成された２軸バランサ１４０にて、内燃機関１１０の振動を抑制しているものがある。なお、内燃機関が直列４気筒の場合、バランサ１２０とバランサ１３０は、クランクシャフトの回転に同期してクランクシャフトの回転速度の２倍の速度で回転し、互いに逆方向に回転する。またバランサ１２０の回転軸線１２０Ｊとバランサ１３０の回転軸線１３０Ｊは、水平方向に並列するように設定されているとともに、クランクシャフトの回転軸線１１１Ｊと平行に設定されている。またバランサ１２０には回転軸線１２０Ｊ回りに回転する偏心錘１２１が設けられ、バランサ１３０には回転軸線１３０Ｊ回りに回転する偏心錘１３１が設けられている。また偏心錘１２１、１３１は、回転中は、互いの偏心錘の先端（回転軸線から最も離れた位置）の上下方向の高さが同じとなるように設定されている。また内燃機関が直列４気筒の場合、クランクシャフトの角速度（ωａ）に対して、バランサ１２０とバランサ１３０は２倍の角速度（２＊ωａ）にて回転する。これにより、偏心錘１２１、１３１による左右方向の荷重を相殺し、上下方向に荷重を発生させて、クランクシャフト１１１の上下方向の振動を抑制している。しかし、バランサ１２０とバランサ１３０の２つ（２軸）が必要な２軸バランサ１４０は、内燃機関１１０への比較的大きな搭載スペースが必要であり、内燃機関１１０の重量増加にもつながるので、１軸バランサが所望されている。

【0003】

例えば特許文献１には、縦型洗濯機の脱水層の上端部に、液体を封入した中空リングを、脱水層と同軸となるように脱水層に固定し、不つり合い質量をもって回転する脱水層の振動を抑制する液体バランス装置（１軸バランサ）が開示されている。中空リングは、外周面となる外壁と、内周面となる内壁と、上下の底面となる上ふたと下ふたと、を有する円筒状であり、内部の容積の半分程度の液体が封入されている。また外壁の内側壁面には、径方向内側に向かって、外壁と内壁との間の半分程度まで延びる遮蔽板が設けられ、遮蔽板の先端と内壁との間には隙間が形成されている。また遮蔽板における外壁の内側壁面の近傍には、前記隙間（遮蔽板の先端と内壁との間の隙間）にて形成された第１通路よりも小さな第２通路が形成されている。この構成により、縦型洗濯機の脱水層の静止時から定常回転に達するまでの過渡状態や、不つり合い質量をもって定常回転する脱水層の振動を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６３－１５８３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の液体バランス装置の振動対象である脱水層が振動する場合、不つり合い質量により、脱水層が１回転するごとに１回の振動が発生する。しかし、例えば４気筒の内燃機関では、クランクシャフトの２回転で４回の燃焼工程が有り、振動対象であるクランクシャフトは１回転するごとに２回振動する。この場合、液体バランス装置の回転速度をクランクシャフトの回転速度の２倍にする必要がある。

【0006】

また特許文献１に記載の液体バランス装置を、例えば４気筒の内燃機関に適用した場合、図１５に示すような構成となる。図１５に示す例では、内燃機関２１０のクランクシャフト２１１の回転軸線２１１Ｊと平行となるように、液体バランス装置２４０の回転軸線２４２Ｊが設定されている。またクランクシャフト２１１の回転速度（角速度ωａ）に対して、液体バランス装置２４０の回転速度（角速度２＊ωａ）は２倍とされている。また液体バランス装置２４０の中空リング２４１内には液体が封入され、中空リング２４１の外壁から内壁に向かって延びる遮蔽板２４１Ａが配置される。しかし、図１５の例に示す液体バランス装置２４０の構成では、遮蔽板２４１Ａが板状であり、クランクシャフト２１１の回転に同期して発生する鉛直方向の振動Ｓｋに対して、クランクシャフト２１１の振動Ｓｋを抑制する荷重Ｋｖ（鉛直方向の荷重）を発生させることができるかも知れないが、水平方向の荷重Ｋｈも発生させてしまう可能性がある。従って、クランクシャフト２１１の鉛直方向の振動Ｓｋを抑制できても、水平方向の荷重Ｋｈに基づいた振動を新たに発生させてしまう可能性がある。

【0007】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、内燃機関のクランクシャフトが発生する振動を抑制する荷重を適切に発生するとともに、クランクシャフトが発生する振動を抑制する荷重以外の荷重の発生をより低減し、かつ、１軸で構成された、内燃機関の１軸バランサを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して発生する振動を抑制する、内燃機関の１軸バランサである。前記１軸バランサは、１本の回転軸部材と単数または複数の円筒状容器を有し、前記円筒状容器は、径方向外側の円筒面である外周円筒面と、径方向内側の円筒面である内周円筒面と、一対の底面と、を有するとともに、前記外周円筒面と前記内周円筒面と一対の前記底面とで囲まれた容器内部空間と、を有している。また前記容器内部空間には、満杯に充填されることなく空洞部を有するように液体が封入されており、前記円筒状容器における前記底面に直交する中心軸線である円筒中心軸線と、前記回転軸部材の中心軸線である軸部材中心軸線とは一致している。また前記１軸バランサは、前記軸部材中心軸線が、前記クランクシャフトの回転軸線であるクランク回転軸線と平行となるように前記クランクシャフトの下方に配置され、前記クランクシャフトと同期して前記軸部材中心軸線回りに回転するとともに、Ｎを自然数としてＮ気筒の前記内燃機関に対して前記クランクシャフトのＮ／２倍の速度で回転する。そして前記容器内部空間には、前記円筒状容器の一方の前記底面から他方の前記底面にわたって、前記外周円筒面の内壁である外周円筒内壁から径方向内側に所定距離だけ延ばされた平面状の加速時荷重受面と、前記円筒状容器の一方の前記底面から他方の前記底面にわたって、前記加速時荷重受面における径方向内側の端部から第１所定角度にて前記円筒状容器の回転方向とは反対側に向かって前記外周円筒内壁まで延ばされた平面状の減速時荷重受面と、が設けられており、前記前記円筒状容器の一方の前記底面と、他方の前記底面と、前記加速時荷重受面と、前記減速時荷重受面とで囲まれて前記液体の浸入が禁止された液体浸入禁止領域が設けられている、内燃機関の１軸バランサである。

【0009】

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の１軸バランサであって、前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面とが成す前記第１所定角度は、９０°以上に設定されている、内燃機関の１軸バランサである。

【0010】

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る内燃機関の１軸バランサであって、前記軸部材中心軸線の方向から前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面を見た場合、前記減速時荷重受面と前記外周円筒内壁との接続個所と前記軸部材中心軸線とを結んだ第１仮想直線と、前記加速時荷重受面と前記外周円筒内壁との接続個所と前記軸部材中心軸線とを結んだ第２仮想直線と、が成す第２所定角度は、４５°以上かつ９０°以下に設定されている、内燃機関の１軸バランサである。

【0011】

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明～第３の発明のいずれか１つに係る内燃機関の１軸バランサであって、前記軸部材中心軸線の方向から前記減速時荷重受面を見た場合、前記減速時荷重受面は、径方向内側に向かって凹状となるように湾曲した形状とされている、内燃機関の１軸バランサである。

【0012】

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明～第４の発明のいずれか１つに係る内燃機関の１軸バランサであって、前記加速時荷重受面と前記減速時荷重受面は、前記円筒状容器の前記外周円筒面を径方向内側に変形させて形成されている、内燃機関の１軸バランサである。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明によれば、１本の回転軸部材を有する１軸で１軸バランサを構成し、外周円筒内壁から径方向内側に向かって延ばされた加速時荷重受面を有することで、燃焼工程による加速時のクランクシャフトが発生する振動を抑制する荷重を、適切に発生させることができる。さらに、加速時荷重受面に加えて、加速時荷重受面の径方向内側の端部から所定角度にて円筒状容器の回転方向とは反対方向に向かって外周円筒内壁まで延ばされた減速時荷重受面を有することで、燃焼工程での加速の後、次の燃焼工程までの減速時に、クランクシャフトが発生する振動（鉛直方向の振動）を抑制する荷重（鉛直方向の荷重）以外の荷重（水平方向の荷重など）の発生を、低減することができる。

【0014】

第２の発明によれば、燃焼工程での加速の後、次の燃焼工程までの減速時に、クランクシャフトが発生する振動（鉛直方向の振動）を抑制する荷重（鉛直方向の荷重）以外の荷重（水平方向の荷重など）の発生を、より低減することができる。

【0015】

第３の発明によれば、減速時荷重受面を、適切な大きさに設定することができる。

【0016】

第４の発明によれば、燃焼工程での加速の後、次の燃焼工程までの減速時に、クランクシャフトが発生する振動（鉛直方向の振動）を抑制する荷重（鉛直方向の荷重）以外の荷重（水平方向の荷重など）の発生を、さらに低減することができる。

【0017】

第５の発明によれば、より容易に円筒状容器を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施の形態の１軸バランサの外観の例を説明する斜視図である。

【図2】図１に示す１軸バランサをII方向から見た図である。

【図3】図２におけるIII－III断面図である。

【図4】図３に示す第１の実施の形態の１軸バランサに対して、減速時荷重受面の形状が異なる第２の実施の形態の１軸バランサの例を説明する図である。

【図5】内燃機関内における１軸バランサの配置位置の例を説明する図である。

【図6】内燃機関内における１軸バランサの配置位置の例を説明する図である。

【図7】直列４気筒の内燃機関の例において、各気筒の工程と、１軸バランサに発生する荷重の例を説明する図である。

【図8】第１気筒の圧縮上死点から第３気筒の圧縮上死点までの、クランクシャフトシャフトの１８０［°］の回転に対し、１軸バランサが１回転する様子と、各クランクシャフトの回転角度に対する１軸バランサに発生する荷重の例を説明する図である。

【図9】図８における時間Ｔ０１、時間Ｔ０２の加速時に、１軸バランサの加速時荷重受面が受ける荷重を説明する図である。

【図10】図８における時間Ｔ０５、時間Ｔ０６、時間Ｔ０７の減速時に、１軸バランサの減速時荷重受面が受ける荷重を説明する図である。

【図11】減速時荷重受面を有していない「比較例」の１軸バランサにおいて、図１３における時間Ｔ０１、時間Ｔ０２の加速時に、「比較例」の１軸バランサの荷重受面が受ける荷重の例を説明する図である。

【図12】減速時荷重受面を有していない「比較例」の１軸バランサにおいて、図１３における時間Ｔ０５、時間Ｔ０６、時間Ｔ０７の減速時に、「比較例」の１軸バランサの荷重受面が受ける荷重の例を説明する図である。

【図13】図８に対して、第１気筒の圧縮上死点から第３気筒の圧縮上死点までの、クランクシャフトの１８０［°］の回転に対し、減速時荷重受面を有していない「比較例」の１軸バランサが１回転する様子と、各クランクシャフトの回転角度に対する「比較例」の１軸バランサに発生する荷重の例を説明する図である。

【図14】内燃機関に設けられた、従来の２軸バランサの例を説明する図である。

【図15】特許文献１に記載の液体バランサ装置を内燃機関に適用した場合の例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第１の実施の形態の１軸バランサ４０の構造（図１～図３）］
図１～図３を用いて、内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して発生する振動を抑制する、第１の実施の形態の１軸バランサ４０の構成等について説明する。なお、図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸は鉛直上方を示し、Ｘ軸とＹ軸は水平方向を示している。

【0020】

図１及び図２に示すように、１軸バランサ４０は、１本の回転軸部材４２と、単数または複数の円筒状容器４１とを有する。なお、以降では単数の円筒状容器４１を有する１軸バランサの例で説明する。回転軸部材４２は、円柱状の中空または中実の棒状の部材である。円筒状容器４１は、径方向外側の円筒面である外周円筒面４１Ｍと、径方向内側の円筒面である内周円筒面４１Ｎと、一対の底面４１Ｃ、４１Ｄとを有している。

【0021】

そして円筒状容器４１は、外周円筒面４１Ｍと内周円筒面４１Ｎと一対の底面４１Ｃ、４１Ｄとで囲まれた容器内部空間４１Ｋを有している。容器内部空間４１Ｋには、図３に示すように、満杯に充填されることなく空洞部を有するように液体ＬＱが封入されている。液体ＬＱは、例えばオイルである。図１に示すように、円筒状容器４１における底面４１Ｃ、４１Ｄに直交する中心軸線である円筒中心軸線４１Ｊと、回転軸部材４２の中心軸線である軸部材中心軸線４２Ｊは一致している。つまり、円筒状容器４１と回転軸部材４２は同軸である。そして１軸バランサ４０は、軸部材中心軸線回りに回転する。

【0022】

図１～図３に示すように、容器内部空間４１Ｋには、円筒状容器４１の一方の底面４１Ｃ（図１、２参照）から他方の底面４１Ｄ（図１、２参照）にわたって、外周円筒面４１Ｍの内壁である外周円筒内壁４１ＭＮから径方向内側に所定距離Ｄ１（図３参照）だけ延ばされた平面状の加速時荷重受面４１Ａが設けられている。なお、所定距離Ｄ１の長さは、種々の実験やシミュレーション等に基づいて適切な長さに設定されており、加速時荷重受面４１Ａと回転軸部材４２との間（または加速時荷重受面４１Ａと内周円筒面４１Ｎとの間）には隙間が設定されている。

【0023】

また図１及び図２に示すように、容器内部空間４１Ｋには、円筒状容器４１の一方の底面４１Ｃ（図１、２参照）から他方の底面４１Ｄ（図１、２参照）にわたって、加速時荷重受面４１Ａにおける径方向内側の端部から第１所定角度θ１（図３参照）にて円筒状容器４１の回転方向（クランクシャフトの回転に同期して回転する場合の回転方向）とは反対側に向かって外周円筒内壁４１ＭＮまで延ばされた平面状の減速時荷重受面４１Ｂが設けられている。なお第１所定角度θ１は、９０［°］以上の角度に設定されている。

【0024】

そして図１～図３に示すように、円筒状容器４１の一方の底面４１Ｃ（図１、２参照）と、他方の底面４１Ｄ（図１、２参照）と、加速時荷重受面４１Ａと、減速時荷重受面４１Ｂとで囲まれて液体ＬＱ（図３参照）の浸入が禁止された液体浸入禁止領域４１Ｘ（図１、図３参照）が設けられている。

【0025】

また図３に示すように、軸部材中心軸線４２Ｊの方向から加速時荷重受面４１Ａと減速時荷重受面４１Ｂを見た場合、減速時荷重受面４１Ｂと外周円筒内壁４１ＭＮとの接続個所と、軸部材中心軸線４２Ｊとを結ぶ第１仮想直線ＶＬ１を設定する。同様に、軸部材中心軸線４２Ｊの方向から加速時荷重受面４１Ａと減速時荷重受面４１Ｂを見た場合、加速時荷重受面４１Ａと外周円筒内壁４１ＭＮとの接続個所と、軸部材中心軸線４２Ｊとを結ぶ第２仮想直線ＶＬ２を設定する。この場合、第１仮想直線ＶＬ１と第２仮想直線ＶＬ２とが成す第２所定角度θ２は、４５［°］以上かつ９０［°］以下に設定されている。

【0026】

［第２の実施の形態の１軸バランサ４０Ｂの構造（図４）］
次に図４を用いて、第２の実施の形態の１軸バランサ４０Ｂの構成について説明する。図４に示す第２の実施の形態の１軸バランサ４０Ｂは、図３に示す第１の実施の形態の１軸バランサ４０に対して、減速時荷重受面４１Ｂの構造が異なる。

【0027】

図４に示すように第２の実施の形態の１軸バランサ４０Ｂは、軸部材中心軸線４２Ｊの方向から減速時荷重受面４１Ｂを見た場合、減速時荷重受面４１Ｂは、径方向内側に向かって凹状となるように湾曲した湾曲形状とされている。なお、他の構成については、第１の実施の形態の１軸バランサ４０と同様であるので、説明を省略する。

【0028】

［１軸バランサの配置位置（図５～図６）］
次に図５及び図６を用いて、内燃機関１０への１軸バランサ４０、４０Ｂの配置位置について説明する。なお、以降では内燃機関１０が直列４気筒のディーゼルエンジンである場合の例、かつ第１の実施の形態の１軸バランサ４０の例で説明する。

【0029】

図５及び図６に示すように、１軸バランサ４０は、軸部材中心軸線４２Ｊが、内燃機関１０のクランクシャフト１１の回転軸線であるクランク回転軸線１１Ｊと平行となるようにクランクシャフト１１の下方に配置されている。また図６に示すように、１軸バランサ４０が単数（１個）の円筒状容器４１を有する場合では、内燃機関１０が直列４気筒の場合、第２気筒（＃２）と第３気筒（＃３）の間の下方となる位置に、円筒状容器４１が配置される。また１軸バランサ４０が有する円筒状容器４１は複数であってもよく、例えば３個の円筒状容器４１を有する場合では、図６に示すように、第１気筒（＃１）と第２気筒（＃２）の間の下方、第２気筒（＃２）と第３気筒（＃３）の間の下方、第３気筒（＃３）と第４気筒（＃４）の間の下方、に円筒状容器４１を配置するようにしてもよい。

【0030】

そして１軸バランサ４０は、Ｎを自然数としてＮ気筒の内燃機関１０に対して、クランクシャフト１１のＮ／２倍の速度で回転するように設定されている。内燃機関１０が直列４気筒の場合、Ｎ＝４であるので、１軸バランサ４０は、クランクシャフト１１の回転速度の２倍の回転速度で回転するように、ギアやチェーン等にて駆動される。なお、１軸バランサ４０の回転方向は、クランクシャフト１１の回転方向と同一方向であってもよいし、逆方向であってもよい。

【0031】

［クランクシャフトの振動と、１軸バランサに発生する荷重の例（図７～図１０）］
次に図７及び図８を用いて、直列４気筒の内燃機関１０の例にて、クランクシャフトの回転に同期してクランクシャフトの２倍の回転速度で回転させた１軸バランサの加速時荷重受面４１Ａ（図９参照）が受ける荷重（Ｆａ）と、減速時荷重受面４１Ｂ（図１０参照）が受ける荷重（Ｆｄ）について説明する。なお図８は、図７における時間Ｔ０１～時間Ｔ１１を拡大した図である。

【0032】

なお、時間Ｔ０１ではクランクシャフトの回転角度は０［°ＣＡ］に設定されており、第１気筒（＃１）は圧縮上死点である。このとき、図７中の１軸バランサの回転方向は反時計回り方向に設定されており、加速時荷重受面４１Ａ及び第２仮想直線ＶＬ２（図３参照）は略水平方向であり、加速時荷重受面４１Ａは軸部材中心軸線４２Ｊ（図３参照）の左側に配置されている。つまり、時間Ｔ０１の時点から、水平状態の加速時荷重受面が下方向に向かって回転していく。またクランクシャフトが１８０［°］回転すると、１軸バランサは３６０［°］回転する。

【0033】

直列４気筒の内燃機関の第１気筒（＃１）、第２気筒（＃２）、第３気筒（＃３）、第４気筒（＃４）の、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、排気工程は、図７に示す通りであり、１８０［°ＣＡ］は、クランクシャフトが１８０［°］回転したことを示しており、９０［°ＣＡ］はクランクシャフトが９０［°］回転してことを示している。

【0034】

「クランクシャフト角速度」に示すように、クランクシャフトの角速度（回転速度）は、燃焼工程中での燃焼により加速し、燃焼が終了すると、次の燃焼が発生するまで減速する。「クランクシャフトに発生する振動」は、上記の燃焼によってピストンがクランクを下方に押し込むことによって下方に向かう振動が繰り返され、隣り合う「下方に向かう振動」の間では、上方に向かう振動が発生する。１軸バランサ４０は、主に、この「下方に向かう振動」に対して「上方に向かう荷重」を発生させて、クランクシャフトに発生する振動を抑制する。

【0035】

「１軸バランサに発生する荷重」には、図７中の時間Ｔ０１～時間Ｔ６５の各時間に対する、１軸バランサの回転状態（加速時荷重受面と減速時荷重受面の位置）と、加速時荷重受面または減速時荷重受面が、液体ＬＱから受ける荷重（Ｆａ、Ｆｄ）の方向及び大きさを示している。なお「１軸バランサに発生する荷重」は、時間Ｔ０１～時間Ｔ１１にて発生する荷重が繰り返されている。

【0036】

［時間Ｔ０１～時間Ｔ１１において、１軸バランサが、封入されている液体ＬＱから受ける荷重（図８～図１０）］
次に図８を用いて、図７に示す時間Ｔ０１～時間Ｔ１１において、１軸バランサが、封入されている液体から受ける荷重について説明する。

【0037】

時間Ｔ０１～時間Ｔ０２では、第１気筒（＃１）の燃焼工程中の燃焼により、クランクシャフトの角速度（回転速度）は急激に加速する。またクランクシャフトには下方に向かう振動が発生する。また１軸バランサはクランクシャフトに同期して２倍の角速度で回転しているので、封入されている液体ＬＱは遠心力で円筒状容器の外周部に移動して、１軸バランサの回転に連れ回って回転している。またクランクシャフトの角速度が急激に加速するので、１軸バランサの角速度（回転速度）も急激に加速する。この１軸バランサの回転速度の加速により、加速時荷重受面４１Ａは、液体ＬＱを回転方向に押し込み、液体ＬＱからの加速時荷重受面４１Ａに直交する荷重Ｆａ１を受ける。図８及び図９に示すように、時間Ｔ０１では、加速時荷重受面４１Ａは、上方に向かう比較的大きな力の荷重Ｆａ１を受ける。

【0038】

時間Ｔ０２～時間Ｔ０３では、クランクシャフトの角速度（回転速度）の急激な加速が継続している。またクランクシャフトには下方に向かう振動が継続している。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も急激に加速するので、加速時荷重受面４１Ａは、液体ＬＱを回転方向に押し込み、液体ＬＱからの加速時荷重受面４１Ａに直交する荷重Ｆａ２を受ける。図８及び図９に示すように、時間Ｔ０２では、加速時荷重受面４１Ａは、左上方に向かって傾斜した比較的大きな力の荷重Ｆａ２を受ける。

【0039】

時間Ｔ０３～時間Ｔ０４では、燃焼が終了し、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかに減速する。またクランクシャフトの振動は上方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ１を受ける。図８に示すように、時間Ｔ０３では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ右下方に向かって傾斜した比較的小さな力の荷重Ｆｄ１を受ける。

【0040】

時間Ｔ０４～時間Ｔ０５では、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかな減速が継続している。またクランクシャフトの振動は上方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ２を受ける。図８に示すように、時間Ｔ０４では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ右に向かう比較的小さな力の荷重Ｆｄ２を受ける。

【0041】

時間Ｔ０５～時間Ｔ０６では、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかな減速が継続している。またクランクシャフトの振動は上方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ３を受ける。図８及び図１０に示すように、時間Ｔ０５では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ右上方に向かって傾斜した比較的小さな力の荷重Ｆｄ３を受ける。

【0042】

時間Ｔ０６～時間Ｔ０７では、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかな減速が継続している。またクランクシャフトの振動は上方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ４を受ける。図８及び図１０に示すように、時間Ｔ０６では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ上方に向かう比較的小さな力の荷重Ｆｄ４を受ける。

【0043】

時間Ｔ０７～時間Ｔ０８では、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかな減速が継続している。またクランクシャフトの振動は下方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ５を受ける。図８及び図１０に示すように、時間Ｔ０７では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ左上方に向かって傾斜した比較的小さな力の荷重Ｆｄ５を受ける。

【0044】

時間Ｔ０８～時間Ｔ１１では、クランクシャフトの角速度（回転速度）は緩やかな減速が継続している。またクランクシャフトの振動は下方に向かっている。このとき、１軸バランサの角速度（回転速度）も緩やかに減速するので、減速時荷重受面４１Ｂは、液体ＬＱから荷重Ｆｄ６を受ける。図８に示すように、時間Ｔ０８では、減速時荷重受面４１Ｂは、ほぼ左に向かう比較的小さな力の荷重Ｆｄ６を受ける。

【0045】

以上、図８に示すように、クランクシャフトが下方向に向かって振動する時間Ｔ０１、時間Ｔ０２では、１軸バランサは加速時荷重受面にて、上方向に向かう大きな荷重Ｆａ１、Ｆａ２を発生して、クランクシャフトの振動を抑制する。また、クランクシャフトが上方向に向かって振動する時間Ｔ０３～時間Ｔ０７では、振動を抑制するための下方向に向かう荷重をほとんど発生せず、１軸バランサは減速時荷重受面にて、右方向、上方向、左方向の荷重Ｆｄ１～Ｆｄ５を発生させる。しかし、減速時荷重受面にて発生する荷重Ｆｄ１～Ｆｄ５は、荷重Ｆａ１、Ｆａ２と比較してかなり小さな荷重であり、大きな左右方向の振動も発生せず、ほとんど悪影響を及ぼさない。つまり、クランクシャフトが発生する鉛直方向の振動を抑制する荷重（鉛直方向の荷重）以外の荷重（水平方向の荷重など）の発生を低減している。

【0046】

以上、第１の実施の形態の１軸バランサ４０（図３参照）の例で説明したが、図４に示す第２の実施の形態の１軸バランサ４０Ｂでは、減速時荷重受面４１Ｂの傾斜角度（第１所定角度θ１）や湾曲形状により、減速時に受ける荷重である荷重Ｆｄ１～Ｆｄ６の大きさを、さらに小さくすることができる。

【0047】

［減速時荷重受面を有していない「比較例」に発生する荷重（図１１～図１３、図１５）］
以上に説明した図３に示す第１の実施の形態の１軸バランサ４０に対して、減速時荷重受面４１Ｂを省略した「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０（図１１、図１２、図１５参照））の場合の例を説明する。「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０）は、図１１及び図１２に示すように、図３に示す１軸バランサ４０から減速時荷重受面４１Ｂが省略されている。

【0048】

第１の実施の形態の１軸バランサ４０が１回転する間に発生させる荷重を説明する図８に対して、図１３は「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０）が１回転する間に発生させる荷重を説明する図である。また第１の実施の形態の１軸バランサ４０（図３参照）が図８における時間Ｔ０１、時間Ｔ０２に受ける荷重Ｆｄ１、Ｆｄ２を説明する図９に対して、図１１は「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０）が図１３における時間Ｔ０１、時間Ｔ０２に受ける荷重Ｆａ１Ｚ、Ｆａ２Ｚを説明する図である。また第１の実施の形態の１軸バランサ４０（図３参照）が図８における時間Ｔ０５～時間Ｔ０７に受ける荷重Ｆｄ３～Ｆｄ５を説明する図１０に対して、図１２は「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０）が図１３における時間Ｔ０５～時間Ｔ０７に受ける荷重Ｆｄ３Ｚ～Ｆｄ５Ｚを説明する図である。

【0049】

図１３及び図１１に示すように、クランクシャフトが下方向に向かって振動する時間Ｔ０１、時間Ｔ０２では、「比較例」の１軸バランサ（液体バランス装置２４０）は加速時荷重受面（遮蔽板２４１Ａ）にて、上方向に向かう大きな荷重Ｆａ１Ｚ、Ｆａ２Ｚを発生して、第１の実施の形態の１軸バランサ４０と同様、クランクシャフトの振動を抑制する。しかし、クランクシャフトが上方向に向かって振動する時間Ｔ０３～時間Ｔ０７では、加速時荷重受面（遮蔽板２４１Ａ）にて右方向、上方向、左方向の、大きな荷重Ｆｄ１Ｚ～Ｆｄ５Ｚを発生させる。この荷重Ｆｄ１Ｚ～Ｆｄ５Ｚは、第１の実施の形態の１軸バランサ４０（図３参照）が発生する荷重Ｆｄ１～Ｆｄ５と比較して非常に大きな荷重であり、大きな左右方向の振動が発生する可能性があり、好ましくない。

【0050】

本発明の「内燃機関の１軸バランサ４０、４０Ｂ」は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば封入される液体ＬＱは、オイルに限定されるものではない。

【0051】

本実施の形態の説明では、外周円筒面４１Ｍの径方向内側に加速時荷重受面４１Ａと減速時荷重受面４１Ｂを設ける（取り付ける）例を説明したが、外周円筒面４１Ｍを変形させて（凹ませて）加速時荷重受面４１Ａと減速時荷重受面４１Ｂを形成するようにしてもよい。

【0052】

本実施の形態の説明では、第１所定角度θ１（図３、図４参照）を、９０［°］以上に設定したが、第１所定角度θ１を９０［°］未満に設定してもよい。また本実施の形態の説明では、第２所定角度θ２（図３、４参照）を、４５［°］以上かつ９０［°］以下に設定したが、第２所定角度θ２を４５［°］未満または９０［°］より大きな角度、に設定してもよい。

【0053】

また本実施の形態の説明では、内燃機関が直列４気筒の例で説明したので、１軸バランサの角速度（回転速度）をクランクシャフトの角速度（回転速度）の２倍に設定した。なお、Ｎを自然数としてＮ気筒の内燃機関の場合、１軸バランサの角速度（回転速度）をＮ／２倍に設定すればよい。例えば３気筒の内燃機関の場合では、Ｎ＝３なので、３／２倍に設定すればよい。

【0054】

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０ 内燃機関
１１ クランクシャフト
１１Ｊ クランク回転軸線
４０ １軸バランサ
４１ 円筒状容器
４１Ａ 加速時荷重受面
４１Ｂ 減速時荷重受面
４１Ｃ、４１Ｄ 底面
４１Ｊ 円筒中心軸線
４１Ｋ 容器内部空間
４１Ｍ 外周円筒面
４１ＭＮ 外周円筒内壁
４１Ｎ 内周円筒面
４１Ｘ 液体浸入禁止領域
４２ 回転軸部材
４２Ｊ 軸部材中心軸線
Ｄ１ 所定距離
ＬＱ 液体
ＶＬ１ 第１仮想直線
ＶＬ２ 第２仮想直線
θ１ 第１所定角度
θ２ 第２所定角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】