(57)【要約】【課題】バランスシャフトを斜歯歯車にて連動回転させる構成でありながら軸心方向の動きを規制でき、かつ組み付けも簡単なバランスシャフトを備えた内燃機関を提供する。【解決手段】バランスシャフト６の挿入方向手前側の第２軸部１０に第２支持部１８との間に介装される第２軸受２１を圧入するとともに、第２支持部１８の奥側に第２軸受２１が係合する係合段部２０を設け、バランスシャフト６の挿入方向奥側の第１支持部１５に第１軸部８との間に介装される第１軸受１７を圧入し、第２軸部１０より手前側に斜歯歯車１１を取付け、この斜歯歯車１１が取付けられ、第２軸受２１が圧入されたバランスシャフト６を挿入して、第１軸部８を第１軸受１７に挿入するとともに第２軸受２１を第２支持部１８に圧入し、かつ斜歯歯車１１の歯の傾斜方向を、内燃機関の圧縮工程時にバランスシャフト６を挿入方向奥側に押されるように設定した。【選択図】図２
2010007484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと平行にバランスシャフトを一方向から挿入し、バランスシャフトの両端部の軸部をそれぞれ支持部で回転自在に支持してなるバランスシャフトを備えた内燃機関において、
バランスシャフトの挿入方向奥側の第１軸部の軸径を、バランスシャフトの挿入方向手前側の第２支持部の内径よりも小さく設定し、
バランスシャフトの挿入方向手前側の第２軸部にスラスト力を受けることのできる第２軸受を圧入するとともに、第２軸受を第２支持部に圧入し、かつ第２支持部のバランスシャフト挿入方向奥側に第２軸受が係合する係合段部を設け、
バランスシャフトの挿入方向奥側の第１支持部にて第１軸部を回転自在に支持し、
バランスシャフトの第２軸部よりバランスシャフトの挿入方向手前側にバランスシャフトを回転駆動する斜歯歯車を取付け、
かつ斜歯歯車の歯の傾斜方向を、内燃機関の燃焼工程時にバランスシャフトを挿入方向奥側に押されるように設定した
ことを特徴とするバランスシャフトを備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランスシャフトを備えた内燃機関に関し、特にバランスシャフトを斜歯歯車にて連動回転させる構成でありながら軸心方向の動きを規制できかつ組み付けが簡単なバランスシャフトを備えた内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の上下加振力を低減するため、アンバランス部を設けたバランスシャフトを内燃機関のクランクシャフトに平行に配設するとともに、バランスシャフトをクランクシャフトと連動して回転するように連結したものは知られており、さらにバランスシャフトとその駆動シャフトとを斜歯歯車にて連動連結することで、平歯車の場合に発生する歯打ちによる振動・騒音を低減するようにし、かつそのために発生するスラスト力を潤滑油が供給される軸受孔にて受けるようにして焼き付き防止を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、バランスシャフトを斜歯歯車で駆動する構成において、バランスシャフトの軸端部に相対回転自在に嵌合させたスラストプレートを介して斜歯歯車を圧入し、スラストプレートをシリンダブロックの壁面に固定し、組付性の向上と部品点数の削減を図ったものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、バランスシャフトの一端部にウォータポンプのインペラ軸を一体的に設けた構成において、バランスシャフトの一端面とウォータポンプ取付台との間に皿ばねを介装し、皿ばねの付勢力にてバランスシャフトをクランクケース内側に付勢してがたつきを防止するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平２−２１２６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１３０９号公報
【特許文献３】実開昭６１−４９０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に記載された構成では、スラスト力による焼き付きは防止できても、内燃機関が吸気−圧縮−燃焼−排気の各工程を経る間に生じる回転変動に伴って斜歯歯車に作用するスラスト力に変動が発生すると、斜歯歯車とスラスト受面との間にクリアランスが存在しているため、スラスト力の変動に伴って打音が発生するという問題があり、また軸方向移動が発生することで、メカニカルシールに液漏れが発生する恐れがあり、例えば特許文献３に記載されているように、バランスシャフトの一端部にウォータポンプのインペラ軸を一体的に設けた構成では水漏れの原因になるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された構成では、斜歯歯車によって発生したスラスト力を、斜歯歯車とバランスシャフトとに係合するスラスト板にて受けて、バランスシャフトの軸方向移動を規制するようにしているが、スラスト板との間にクリアランスを設ける必要があるため、上記と同様にスラスト力の変動に伴う打音の発生や軸移動によるメカニカルシールからの液漏れの恐れがあるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３に記載された構成では、斜歯歯車に作用するスラスト力を皿ばねの圧縮復元力にて受けてバランスシャフトの軸移動を防止するようにしているが、皿ばねを圧縮状態で介装するために組付工程に手間が掛かるとともに、大きなスラスト力が作用してもバランスシャフトの軸移動を阻止しようとすると、バランスシャフトの回転に伴う皿ばねとの間の滑り抵抗によって動力損失が大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、バランスシャフトを斜歯歯車にて連動回転させる構成でありながら軸心方向の動きを規制できかつ組み付けの簡単なバランスシャフトを備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバランスシャフトを備えた内燃機関は、クランクシャフトと平行にバランスシャフトを一方向から挿入し、バランスシャフトの両端部の軸部をそれぞれ支持部で回転自在に支持してなるバランスシャフトを備えた内燃機関において、バランスシャフトの挿入方向奥側の第１軸部の軸径を、バランスシャフトの挿入方向手前側の第２支持部の内径よりも小さく設定し、バランスシャフトの挿入方向手前側の第２軸部にスラスト力を受けることのできる第２軸受を圧入するとともに、第２軸受を第２支持部に圧入し、かつ第２支持部のバランスシャフト挿入方向奥側に第２軸受が係合する係合段部を設け、バランスシャフトの挿入方向奥側の第１支持部にて第１軸部を回転自在に支持し、バランスシャフトの第２軸部よりバランスシャフトの挿入方向手前側にバランスシャフトを回転駆動する斜歯歯車を取付け、かつ斜歯歯車の歯の傾斜方向を、内燃機関の燃焼工程時にバランスシャフトを挿入方向奥側に押されるように設定したものである。
【００１０】
この構成によると、バランスシャフトを斜歯歯車にてクランクシャフトと連動して回転させるようにしたことで歯打音の発生が防止される。また、この斜歯歯車の適用によってスラスト力が発生するが、そのスラスト力は斜歯歯車からバランスシャフトに伝達され、バランスシャフトと第２の軸受と第２の支持部の圧入固定によって受けられるとともに、燃焼工程時に作用する大きなスラスト力は第２軸受を介して第２支持部の係合段部に係合して受けられることで、バランスシャフトの軸心方向の動きは確実に規制され、スラスト力の変動があっても打音を発生することがない。また、バランスシャフトと一体的にメカニカルシールが配設されていても軸移動による液漏れの恐れがない。しかも、このバランスシャフトの組み付けも、バランスシャフトの第２軸部に第２軸受を圧入し、第２軸部より手前側に斜歯歯車を取付け、この斜歯歯車と第２軸受が圧入されたバランスシャフトを挿入して、第１軸部を第１軸受に挿入するとともに第２軸受を第２支持部に圧入するという簡単な作業で組み付けを完了できる。かくして、バランスシャフトを斜歯歯車にて連動回転させる構成でありながら回転変動に伴うスラスト力の変動による軸心方向の動きを確実に規制することができ、かつ組み付けも簡単である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のバランスシャフトを備えた内燃機関によれば、バランスシャフトを斜歯歯車にてクランクシャフトと連動して回転させるようにしたことで歯打音の発生が防止され、かつ斜歯歯車の適用によってスラスト力が発生するとともにそのスラスト力が回転変動に伴って変動しても、スラスト力の変動によるバランスシャフトの軸心方向の動きを確実に規制することができ、しかも組み付けも簡単であるという効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のバランスシャフトを備えた内燃機関の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１３】
図１において、１は内燃機関、２はそのシリンダブロックである。シリンダブロック２の上部には複数の気筒３が並列配置され、下部にクランクシャフト５が配設されるクランクケース部４が配設されている。本実施形態の内燃機関１では、少ない総排気量でありながら高い燃焼効率が得られるように各燃焼室の容積を大きく設定するために、気筒３を２つ並列配置した２気筒４サイクルの内燃機関を構成している。なお、図１中の３ａは、気筒３内を往復移動するピストン（図示せず）とクランクシャフト５とを連結するコンロッドである。
【００１４】
このような２気筒４サイクルの内燃機関では、一方の気筒で吸入−圧縮−燃焼−排気の各工程を順次経るのに同期して他方の気筒では燃焼−排気−吸入−圧縮の各工程を順次経るように設定されるため、両気筒内で各ピストン（図示せず）が同じ位相で上下往復移動することになり、大きな上下加振力が発生することになり、これを低減するバランスシャフトを配設することが必須となる。
【００１５】
そのため、本実施形態では、クランクシャフト５の一側部に、クランクシャフト５と平行にバランスシャフト６が配設されている。バランスシャフト６は、クランクケース部４の一側部に膨出形成されたバランスシャフト配置空間７内に、バランスシャフト６の軸方向に一方向から挿入して配設するように構成されている。
【００１６】
バランスシャフト６は、図２に示すように、挿入方向奥側に設けられた第１軸部８と挿入方向手前に設けられた第２軸部１０との間に、軸心から径方向一側に偏心した偏心部９が設けられ、さらに第２軸部１０より挿入方向手前に、斜歯歯車１１を圧入して一体固定する歯車取付軸部１２と、ウォータポンプインペラ１４を取付けるインペラ取付軸１３が一体的に設けられている。
【００１７】
バランスシャフト配置空間７においては、バランスシャフト６の挿入方向奥側の端壁７ａに、円筒穴からなる第１支持部１５が形成されている。この第１支持部１５は、端壁７ａの外面に開口するとともにバランスシャフト配置空間７の内側の端部に係合段部１６が突設され、外面側から第１軸受１７が圧入固定されている。バランスシャフト配置空間７のバランスシャフト６挿入方向手前側の端壁７ｂには、円筒穴からなる第２支持部１８と、その手前側の大径の歯車収容空間１９とが形成されている。第２支持部１８のバランスシャフト配置空間７の内側の端縁には内周側に突出する係合段部２０が形成され、第２支持部１８に第２軸部１０に圧入固定された第２軸受２１が圧入固定されている。インペラ取付軸１３は、バランスシャフト配置空間７の端壁７ｂの外面に配設されたシール機構部２２を貫通し、その先端部にウォータポンプ２３を構成するウォータポンプインペラ１４が装着され、固定ボルト２４にて締結固定されている。
【００１８】
バランスシャフト６の挿入方向奥側の第１軸部８の先端には端板２５が皿ボルト２６にて締結固定され、この端板２５の外周部が第１軸受１７の内輪に微小な間隔をあけて保持されている。また、端壁７ａの外面に、端板２５及び第１軸受１７の露出部を覆うようにカバー２７が装着されている。
【００１９】
図３において、バランスシャフト６の挿入方向奥側の第１軸部８の軸径をｄ１、第１支持部１５の内径をＤ１、バランスシャフト６の挿入方向手前側の第２軸部１０の軸径をｄ２、第２支持部１８の内径をＤ２としてそれらの寸法関係を説明すると、第１軸部８の軸径ｄ１は、第２支持部１８の内径Ｄ２より小さく設定されて、バランスシャフト６を一方向から挿入できるように構成されている。また、第１支持部１５の内径Ｄ１は第１軸受１７を圧入固定するように設定され、第１軸部８の軸径ｄ１は第１軸受１７の内周に遊嵌状態で挿入できるように設定されている。第２支持部１８の内径Ｄ２は第２軸受２１を圧入固定するように設定され、かつ第２軸部１０の軸径ｄ２も第２軸受２１の内周に圧入固定するように設定されている。
【００２０】
バランスシャフト６の歯車取付軸部１２に取付けられた斜歯歯車１１は、図１に示すように、クランクシャフト５に取付けられた駆動斜歯歯車２８に噛合されている。駆動斜歯歯車２８と斜歯歯車１１は同径で、クランクシャフト５とバランスシャフト６が位相関係を維持した状態で同期して回転するように構成されている。斜歯歯車１１における歯の傾斜方向は、駆動斜歯歯車２８にて斜歯歯車１１を回転させる時に発生するスラスト力が、バランスシャフト６を挿入方向奥側に向けて押し込む方向に作用するように構成されている。なお、１１ａ、２８ａは、歯車の重量軽減用の開口である。
【００２１】
次に、以上の構成におけるバランスシャフト６の組み付け工程を図３を参照して説明する。バランスシャフト６の挿入方向手前側の第２軸部１０に第２軸受２１を圧入した後、歯車取付軸部１２に斜歯歯車１１を第２軸受２１の内輪に当接するように圧入する。一方、バランスシャフト配置空間７の端壁７ａの第１支持部１５に第１軸受１７を圧入しておく。次に、斜歯歯車１１が取付けられ、第２軸受２１が圧入されたバランスシャフト６をバランスシャフト配置空間７内に挿入し、第１軸部８を第１軸受１７に挿入するとともに第２軸受２１を第２支持部１８に圧入する。その際に、斜歯歯車１１に設けられている重量軽減用の開口１１ａから第２軸受２１の外輪を押し込むことで、容易かつ確実に圧入することができる。
【００２２】
その後、第１軸部８の端面に端板２５を固定するとともに、カバー２８を装着して回転部分を覆い、インペラ取付軸１３にシール機構部２２を外嵌させて配置するととともに先端部にウォータポンプインペラ１４を装着固定してウォータポンプ２３を組み立てることで、バランスシャフト６の組み付けが完了する。
【００２３】
以上の構成によれば、バランスシャフト６を斜歯歯車１１と駆動斜歯歯車２８を介してクランクシャフト５と連動して回転させるようにしているので、平歯車を適用した場合の歯打音の発生を防止することができる。また、本実施形態の２気筒の内燃機関１においては、クランクシャフト５が２回転する間に、両気筒３、３で、（吸気＋燃焼）−（圧縮＋排気）−（燃焼＋吸気）−（排気＋圧縮）の各工程を経ることになり、クランクシャフト５が１回転する間に、燃焼工程を含む位相と圧縮工程を含む位相で回転変動を生じることになり、かつクランクシャフト５とバランスシャフト６を連動させるのに上記のように斜歯歯車２８、１１を適用しているので、斜歯歯車１１にスラスト力が発生するとともに、そのスラスト力が上記回転変動に伴って大きく変動することになる。すなわち、燃焼工程を含む位相では一方向に大きなスラスト力が発生し、圧縮工程を含む位相では逆方向に比較的小さな（略１／１０程度）スラスト力が発生することになる。しかし、燃焼工程を含む位相で発生するスラスト力が、バランスシャフト６を奥側に押し込む方向に作用するように斜歯歯車１１の歯の傾斜方向を設定しているので、一方向の大きなスラスト力は斜歯歯車１１からバランスシャフト６に伝達され、バランスシャフト６から第２軸受２１（詳細にはその内輪、軸受ボール、外輪）を介して第２支持部１８の係合段部２０に係合して受けられることになり、または斜歯歯車１１と第２軸受２１の内輪が当接しているので、斜歯歯車１１から直接第２軸受２１を介して第２支持部１８の係合段部２０に係合して受けられることになり、逆方向の小さなスラスト力はバランスシャフト６と第２軸受２１と第２支持部１８の圧入固定にて十分に受けられるため、バランスシャフト６の軸心方向の動きを確実に規制することができ、打音が発生することはなく、かつシール機構部２２からの液漏れの原因を解消して高いシール性能を確保することができる。
【００２４】
しかも、このバランスシャフト６の組み付けも、上記のようにバランスシャフト６の第２軸部１０に第２軸受２１を圧入し、第１支持部１５に第１軸受１７を圧入し、第２軸部１０より手前側の歯車取付軸部１２に斜歯歯車１１を取付け、この斜歯歯車１１と第２軸受２１が圧入されたバランスシャフト６をバランスシャフト配置空間７に挿入して、第１軸部８を第１軸受１７に挿入するとともに第２軸受２１を第２支持部１８に圧入するという簡単な作業で組み付けを完了できる。
【００２５】
かくして、バランスシャフト６を備えた内燃機関１において、バランスシャフト６を斜歯歯車１１にて連動回転させる構成でありながら回転変動に伴うスラスト力の変動による軸心方向の動きを確実に規制することができ、かつ組み付けも簡単であるという作用効果を奏することができる。
【００２６】
なお、以上の実施形態においては、第１軸受１７もボールベアリングで構成した例を示したが、第１軸部８を挿入して回転自在に支持するだけであるため、メタル軸受などの滑り軸受を適用しても良い。また、第２軸受２１もボールベアリングに限らず、円錐コロ軸受など、バランスシャフト６に軸方向に働く力を受け止めることが可能なスラスト軸受であれば良い。
【００２７】
さらに、上記実施形態の図示例においては、斜歯歯車１１と第２軸受２１の内輪とが当接している例を示したが、斜歯歯車１１と第２軸受２１の内輪との間に間隙をあけておき、バランスシャフト６と第２軸受２１との圧入に滑りが発生した際に、斜歯歯車１１と第２軸受２１の内輪とが当接するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のバランスシャフトを備えた内燃機関は、バランスシャフトを斜歯歯車にてクランクシャフトと連動して回転させる構成でありながら、斜歯歯車の適用によって発生するスラスト力でバランスシャフトが軸心方向に移動するのを確実に規制することができ、かつ組み付けも簡単であるので、バランスシャフトを備えた各種内燃機関、特に総排気量の少ない４気筒未満の内燃機関に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るバランスシャフトを備えた内燃機関の一実施形態の部分断面側面図。
【図２】同実施形態のバランスシャフト配設部の縦断正面図。
【図３】同実施形態のバランスシャフト配設部における組付工程の縦断正面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  内燃機関
５  クランクシャフト
６  バランスシャフト
８  第１軸部
１０  第２軸部
１１  斜歯歯車
１５  第１支持部
１７  第１軸受
１８  第２支持部
２０  係合段部
２１  第２軸受
【図１】
2010007484.tif 000003
【図２】
2010007484.tif 000004
【図３】
2010007484.tif 000005