(57)【要約】【課題】クランクシャフトとバランサシャフトとの間の連結状態を自在に切り替えできる内燃機関のバランサ装置を提供する。【解決手段】バランサ装置１０は、バランサシャフト２０と、バランサシャフト２０と一体回転するとともにクランクシャフト１００のドライブギヤ１０１と連結されるドリブンギヤ３０とを有する。ドリブンギヤ３０は、歯部３１ａを有するギヤ本体部３１と、ギヤ本体部３１の径方向内側に位置してバランサシャフト２０と一体回転するハブ部３２と、ギヤ本体部３１とハブ部３２とを連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える連結切替部４０と、を有する。連結切替部４０は、油路としての供給路２５の電磁弁２６を制御して油圧を変化させることで径方向に沿って移動されるピストン部４１を有し、ピストン部４１の位置によりギヤ本体部３１及びハブ部３２を連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バランサシャフトと、該バランサシャフトと一体回転するとともにクランクシャフトのドライブギヤと連結されるドリブンギヤとを有し、
前記ドリブンギヤは、歯部を有するギヤ本体部と、該ギヤ本体部の径方向内側に位置して前記バランサシャフトと一体回転するハブ部と、前記ギヤ本体部と前記ハブ部とを連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える連結切替部と、を有し、
前記連結切替部は、油路の弁部を制御して油圧を変化させることで径方向に沿って移動されるピストン部を有し、前記ピストン部の位置により前記ギヤ本体部及び前記ハブ部を連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える、内燃機関のバランサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバランサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、クランクシャフトと同期して回転するバランサシャフトを有したバランサ装置を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のバランサ装置では、バランサシャフトとクランクシャフトとの間に、複数のギヤを有し、クランクシャフトの回転駆動力がバランサシャフトに伝達可能となっている。また、特許文献１のバランサ装置では、バランサシャフトに取り付けられたドリブンギヤ（特許文献１ではバランスシャフトギヤ）とバランサシャフトとの間に温度感応部材が設けられ、温度変化に応じて変形することでバランサシャフトとドリブンギヤとの間の連結状態が変更されるようになっている。詳しくは、内燃機関の温度並びに潤滑油の温度上昇に伴って上昇することで温度感応部材の温度も上昇し、温度感応部材が変形することでバランサシャフトとドリブンギヤとが温度感応部材を介して連結状態となる。これにより、クランクシャフトの回転駆動力がバランサシャフトに伝達されてバランサシャフトがクランクシャフトと同期して回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなバランサ装置では、温度変化に応じて変形する温度感応部材を用いてクランクシャフトとバランサシャフトとの連結状態を切り替えているため、自在に切り替えることができない問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、クランクシャフトとバランサシャフトとの間の連結状態を自在に切り替えできるバランサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するバランサ装置は、バランサシャフトと、該バランサシャフトと一体回転するとともにクランクシャフトのドライブギヤと連結されるドリブンギヤとを有し、前記ドリブンギヤは、歯部を有するギヤ本体部と、ギヤ本体部の径方向内側に位置して前記バランサシャフトと一体回転するハブ部と、前記ギヤ本体部と前記ハブ部とを連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える連結切替部と、を有し、前記連結切替部は、油路の弁部を制御して油圧を変化させることで径方向に沿って移動されるピストン部を有し、前記ピストン部の位置により前記ギヤ本体部及び前記ハブ部を連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替える。
【０００７】
同構成によれば、油圧の変化によって移動するピストン部の位置によりギヤ本体部及びハブ部を連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替えることができるため、弁部の制御に基づいて連結状態と非連結状態とが切り替えられることとなる。これにより、クランクシャフトとバランサシャフトとの間の連結状態を油圧の変化で自在に切り替えできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態におけるバランサ装置及びクランクシャフトの概略構成を示す説明図。
【図２】同実施形態におけるバランサ装置のドリブンギヤの非連結状態を示す断面図。
【図３】同実施形態におけるバランサ装置のドリブンギヤの非連結状態を示す断面図。
【図４】同実施形態におけるバランサ装置のドリブンギヤの連結状態を示す断面図。
【図５】同実施形態におけるバランサ装置のドリブンギヤの連結状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関のバランサ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。なお、本実施形態のバランサ装置１０は、直列３気筒の内燃機関に設けられている装置となっている。
【００１０】
図１に示すように、内燃機関のクランクシャフト１００は、図示しないクランクケースに対して回転可能に支持される複数のジャーナル１００ａを備えている。各ジャーナル１００ａの中心軸線Ｎは、クランクシャフト１００の中心軸線と一致しており、その中心軸線Ｎが延びる方向がクランクシャフト１００の軸方向となっている。
【００１１】
隣り合うジャーナル１００ａの間には、一対のクランクアーム１００ｂが設けられており、一対のクランクアーム１００ｂの間には、内燃機関のコネクティングロッドが組み付けられるクランクピン１００ｃが設けられる。本実施形態の内燃機関は直列３気筒であるため、クランクシャフト１００にはクランクピン１００ｃが３つ設けられている。
【００１２】
また、３つの気筒をそれぞれ第１気筒、第２気筒、第３気筒としたときに、ドライブギヤ１０１に最も近い位置に設けられたクランクピン１００ｃには第１気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。また、ドライブギヤ１０１から最も遠い位置に設けられたクランクピン１００ｃには第３気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。そして、残りのクランクピン１００ｃには第２気筒のコネクティングロッドが組み付けられる。
【００１３】
クランクシャフト１００の軸方向端部には、中心軸線Ｎと同軸上に略円盤状の突出軸１００ｄが突出して設けられている。また、突出軸１００ｄの中心軸線は、ジャーナル１００ａの中心軸線Ｎと一致している。
【００１４】
突出軸１００ｄには、外周に歯部１０１ａを有する円板状のドライブギヤ１０１が固定されている。ドライブギヤ１０１の中心軸線は上記中心軸線Ｎと一致しており、中心軸線Ｎはドライブギヤ１０１の回転中心になっている。
【００１５】
クランクシャフト１００の下方には、内燃機関のピストンの運動に伴って生じるクランクシャフト１００の振動を抑制するバランサシャフト２０が配置されている。このバランサシャフト２０は、上記バランサ装置１０の一部を構成している。
【００１６】
図１に示すように、バランサシャフト２０は、棒状のシャフト本体２１を備えている。このシャフト本体２１は、バランサハウジング２２に設けられた軸受２３により回転可能に支持されている。シャフト本体２１の中心軸線Ｊはクランクシャフト１００の軸方向に沿っており、その中心軸線Ｊが延びる方向がシャフト本体２１の軸方向になっている。つまり、シャフト本体２１とクランクシャフト１００とは略平行に配置される。
【００１７】
シャフト本体２１の軸方向両側には、振動を抑えるバランサマス２１ａ，２１ｂがそれぞれ固定されている。各バランサマス２１ａ，２１ｂは周方向（回転方向）において１８０度反対側の位置に設けられている。
【００１８】
また、シャフト本体２１の軸方向一方側端部であってバランサマス２１ａと隣接する位置に、上記ドライブギヤ１０１に噛み合う歯部３１ａを外周に有した円板状のドリブンギヤ３０が固定されている。このドリブンギヤ３０の中心軸線は上記中心軸線Ｊと一致しており、中心軸線Ｊはドリブンギヤ３０の回転中心になっている。また、ドライブギヤ１０１とドリブンギヤ３０とは歯数が同じになっており、それらドライブギヤ１０１及びドリブンギヤ３０は等速で回転する。
【００１９】
バランサシャフト２０のシャフト本体２１内には潤滑油が通る油路２４が形成される。油路２４は、シャフト本体２１の中心軸線Ｊに沿った第１油路２４ａと、第１油路２４ａから径方向に分岐された第２油路２４ｂを有する。第２油路２４ｂは、シャフト本体２１を支持する軸受２３まで延び、軸受２３に潤滑油が供給可能となっている。油路２４は、外部のオイルポンプの供給路２５と連通し、供給路２５の途中に設けられた電磁弁２６の開閉状態により油路２４内への潤滑油供給の有無が決定される。具体的には、電磁弁２６が閉状態である場合には油路２４内に潤滑油が供給されず、電磁弁２６が開状態である場合には油路２４内に潤滑油が供給される。なお、本実施形態の電磁弁２６は図示しない制御部により開閉状態が制御されている。
【００２０】
図１に示すように、ドリブンギヤ３０は、前記ドライブギヤ１０１に噛み合う歯部３１ａを有する略円環状のギヤ本体部３１と、ギヤ本体部３１の径方向内側に設けられてシャフト本体２１に固定されるハブ部３２とを含む。
【００２１】
ハブ部３２は、シャフト本体２１に固定され、シャフト本体２１と一体回転可能である。
図２及び図４に示すように、ハブ部３２は、その外周面に２つの嵌合溝３２ａが設けられる。嵌合溝３２ａは、ハブ部３２の軸方向両端部に１つずつ設けられる。嵌合溝３２ａには、それぞれＣリング３３が嵌合されており、これらＣリング３３によってギヤ本体部３１の位置決めがなされている。
【００２２】
図２〜図５に示すように、ハブ部３２とギヤ本体部３１との間には、ハブ部３２とギヤ本体部３１とを一体回転可能に連結する連結切替部４０を有する。連結切替部４０は、ピストン部４１と、バネ部４２とを有する。
【００２３】
ピストン部４１は、バネ部４２によってハブ部３２側である径方向内側に付勢されている。
ここで、ハブ部３２の外周側には径方向内側に窪んだ収容部３２ｂを有し、収容部３２ｂにはバネ部４２並びにピストン部４１が収容可能となっている。収容部３２ｂは、２つの嵌合溝３２ａの間であってハブ部３２の軸方向略中央位置に設けられる。
【００２４】
また収容部３２ｂは、ハブ部３２内に形成されたギヤ内油路３２ｃと接続されている。ギヤ内油路３２ｃは、前記シャフト本体２１内の第１油路２４ａと連通されている。そのため、ギヤ内油路３２ｃに対しても前述したように電磁弁２６の開閉動作によりギヤ内油路３２ｃへの潤滑油供給の有無が決定される。ここで、ギヤ内油路３２ｃに潤滑油が供給されると、収容部３２ｂ内のピストン部４１が油圧によってバネ部４２の付勢力に抗するように径方向外側に移動する。
【００２５】
ギヤ本体部３１は、その外周部に前記ドライブギヤ１０１の歯部１０１ａと噛み合う歯部３１ａを備える。また、ギヤ本体部３１は、その内周部に径方向外側に窪んだ凹部３１ｂを有し、前記ピストン部４１の一部が嵌入可能となっている。凹部３１ｂは、ピストン部４１の一部が嵌入された状態において、周方向（すなわちドリブンギヤ３０の回転方向）においてピストン部４１と係合する。そして、ピストン部４１は、凹部３１ｂ並びに収容部３２ｂの両方に嵌入されることでピストン部４１がギヤ本体部３１及びハブ部３２の両方に跨がるように配置される。これにより、ピストン部４１がギヤ本体部３１及びハブ部３２と回転方向において係合可能となる。これにより、ギヤ本体部３１及びハブ部３２が非連結状態から連結状態に切り替えられる。
【００２６】
次に上記のように構成されたバランサ装置１０の作用並びに効果を説明する。
本実施形態のバランサ装置１０では、電磁弁２６を制御してピストン部４１に作用する油圧がバネ部４２の付勢力未満の場合、バネ部４２の付勢力によりピストン部４１がハブ部３２側に付勢されている。このとき、ピストン部４１全体がハブ部３２の収容部３２ｂ内に収容された状態であり、ハブ部３２とギヤ本体部３１とは非連結状態となる。そのため、クランクシャフト１００が回転駆動した場合であってもドリブンギヤ３０のギヤ本体部３１が空転し、バランサシャフト２０（シャフト本体２１）に駆動力が伝達されない。
【００２７】
また、電磁弁２６を制御してピストン部４１に作用する油圧がバネ部４２の付勢力以上の場合、バネ部４２の付勢力に抗してピストン部４１が径方向に移動する。このとき、ピストン部４１が凹部３１ｂ並びに収容部３２ｂの両方に嵌入されることで、ハブ部３２とギヤ本体部３１とがピストン部４１を介して連結状態となる。そのため、クランクシャフト１００が回転駆動することで、その回転駆動力がドライブギヤ１０１、ドリブンギヤ３０を介してバランサシャフト２０に伝達されてバランサシャフト２０が回転駆動する。
【００２８】
上述したように、電磁弁２６の制御によって油圧の変化させることで、ピストン部４１の位置によりギヤ本体部３１及びハブ部３２を連結状態と非連結状態とのいずれか一方に切り替えることができる。これにより、クランクシャフト１００とバランサシャフト２０との間の連結状態を油圧の変化で自在に切り替えできる。
【００２９】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、クランクシャフト１００とバランサシャフト２０との間に１つのドライブギヤ１０１と、１つのドリブンギヤ３０とを備える構成としたが、ドライブギヤ１０１とドリブンギヤ３０との間にアイドルギヤを設ける構成を採用してもよい。
【００３０】
・上記実施形態のバランサ装置１０は直列３気筒の内燃機関に適用することとしたが、他の気筒配列や他の気筒数を有する内燃機関であっても同様に適用することができる。
・上記実施形態では、電磁弁２６を１つ有する構成としたが、その数は適宜変更してもよい。
【００３１】
・バランサシャフト２０におけるバランサマス２１ａ，２１ｂの配設位置や、バランサマス２１ａ，２１ｂの形状は適宜変更することができる。バランサマス２１ａ，２１ｂを他の部材と別体とした構成としたり、一体構成としてもよい。例えば、上記実施形態において、バランサマス２１ａをドリブンギヤ３０と一体構成とし、バランサマス２１ｂをバランサシャフト２０のシャフト本体２１と一体構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０…バランサ装置、２０…バランサシャフト、２１…シャフト本体、２５…供給路（油路）、２６…電磁弁（弁部）、３０…ドリブンギヤ、３１…ギヤ本体部、３１ａ…歯部、３２…ハブ部、４０…連結切替部、４１…ピストン部、１００…クランクシャフト、１０１…ドライブギヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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