(57)【要約】【課題】  バランサシャフトのバランサウエイトの遠心力に起因する偏心運動を低減してギアの噛み合いで発生する騒音の低減、歯当たりの改善を図るようにしたバランサシャフトの駆動装置を提供する。【解決手段】  クランクケース２のクランクシャフト３に並んで軸受部１６が軸支され、バランサウエイト１５ｂを有して回転するバランサシャフト１５と、バランサシャフトの端部に取り付けられ、軸受部の穴中心Ｏｈからバランサウエイトの配置位置とは反対方向にオフセットした位置に径中心位置Ｏｇが設けられたバランサギヤ１６と、バランサギヤと噛合され、クランクシャフトの回転をバランサシャフトに伝達する駆動ギヤ１１とを備え、バランサギヤ１６が駆動ギヤ１１との軸間距離を略一定に保ち回転する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースのクランクシャフトに並んで軸受部が軸支され、バランサウエイトを有して回転するバランサシャフトと、
前記バランサシャフトの端部に取り付けられ、前記軸受部の軸中心から前記バランサウエイトの配置位置とは反対方向にオフセットした位置に径中心位置が設けられたバランサギヤと、
前記バランサギヤと噛合され、クランクシャフトの回転を前記バランサシャフトに伝達する駆動ギヤとを備え、
前記駆動ギヤと前記バランサギヤの軸間距離を略一定に保ち前記バランサシャフトが回転すること特徴とするバランサシャフト駆動装置。
【請求項２】
前記オフセットは、前記バランサウエイトのオイルクリアランスの略１／２としたことを特徴とする請求項１記載のバランサシャフト駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク軸系のアンバランスをキャンセルするためのバランサシャフトを装備しているエンジンにおけるバランサシャフト駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように直列４気筒エンジン１は、通常回転２次のアンバランスが発生するためクランクシャフト３の左右両側に平行にバランサシャフト４、５を装備している（例えば、特許文献１乃至３参照）。バランサシャフト４は、クランクケース２に複数箇所例えば、両端部及び中央部を軸受部６によりクランクケース２に回転自在に軸支され、前端にバランサギヤ７、８が設けられている。
【０００３】
バランサギヤ７は、バキュームポンプギヤ１１、アイドラギヤ１２を介して駆動ギヤとしてのクランクシャフトギヤ９に、バランサギヤ８は、オイルポンプギヤ１３を介してクランクシャフトギヤ９に噛合され、クランクシャフト３の回転の２倍で駆動回転されてアンバランスを低減している。この場合、バランサギヤ７、８が被駆動側ギヤ、クランクシャフトギヤ９、バキュームポンプギヤ１１、アイドルギヤ１２、オイルポンプギヤ１３が駆動側ギヤとされる。尚、以後便宜上これらのギヤを纏めて駆動側ギヤと称する。
【０００４】
バランサシャフト４は、図２に示すように軸部４ａの一側に断面半円形（ハッチングで示す）のバランサウエイト４ｂが形成されており、前端４ｃにバランサギヤ７が圧入されている。そして、バランサシャフト４の軸中心Ｏｓとバランサギヤ７の軸中心（径中心）Ｏｇとは一致して配列されている。バランサシャフト４は、高速回転で回転するため図３に示すように軸受部６との間のオイルクリアランスｄは、通常の軸径のクリアランス（軸径の１／１０００）に対して２〜３倍の隙間を持たせて潤滑性を確保している。バランサシャフト５についても同様である。
【０００５】
図１に戻り、不図示のピストンの往復運動により前記ピストンの上死点及び下死点位置において、夫々慣性力が発生し上下方向の振動源となる。バランサシャフト４、５は、前記ピストンの上死点及び下死点位置において常にその半円形状のウエイト部分４ｂ、５ｂが前記ピストン上部と反対方向に位置するように回転している。
このため前記ピストンが上死点及び下死点位置においてはバランサシャフト４、５には等しい遠心力が発生し、これが前記ピストンの慣性力と相殺されて上下振動が低減される。中高速域のエンジン、クランク軸回りモーメント（２次成分）についてもバランサシャフト４、５により軽減される。
【特許文献１】特開昭５１−４６６０７号公報
【特許文献２】特開平７−６５４６号公報
【特許文献３】特開平９−２１０１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バランサシャフト４の軸中心Ｏｓとバランサギヤ７の径中心Ｏｇとが一致し、バランサシャフト４の軸受部６との間のオイルクリアランスｄが通常の軸径のクリアランスに対して２〜３倍の隙間を持たせているために、図３に示すようにエンジン運転中、バランサシャフト４は、バランサウエイト４ｂの遠心力Ｆにより回転中心Ｏｓが軸受部６との隙間の片側に寄せられた偏心運動を起こしている。この様子を図４（ａ）〜（ｄ）に示す。尚、図４においてバランサギヤ７、駆動側ギヤ１１の各ピッチ円Ｐ7、Ｐ11を破線で描いてある。
【０００７】
図４（ａ）に示すようにバランサシャフト４は、バランサウエイト４ｂが駆動側ギヤ１１側に位置している状態においては、バランサウエイト４ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の駆動側ギヤ１１側に押し付けられ、バランサギヤ７が駆動側ギヤ１１と最も強く（深く）噛合する。この結果、これらの両ギヤ７と１１との噛み合い点が深くなり、その隙間が最小となり、駆動側ギヤ１１の中心Ｏとの軸間距離Ｌaが最小となる。
【０００８】
バランサシャフト４が反時計方向に９０°回転して同図（ｂ）に示すようにバランサウエイト４ｂが下側に位置すると、バランサシャフト４は、バランサウエイト４ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の図中下方に押し付けられ、バランサギヤ７と駆動側ギヤ１１との噛み合い点が変化して前記図（ａ）の場合よりも緩く（浅く）なる。この結果、これらの両ギヤ７と１１との噛み合い点の隙間が少し大きくなり、軸間距離Ｌbが前記軸間距離Ｌaよりも長くなる（Ｌb＞Ｌa）。
【０００９】
バランサシャフト４が更に９０°回転して同図（ｃ）に示すようにバランサウエイト４ｂが駆動側ギヤ１１と反対側に位置すると、バランサシャフト４は、バランサウエイト４ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の駆動側ギヤ１１と反対側に押し付けられ、バランサギヤ７と駆動側ギヤ１１との噛み合い点が大きく変化して噛み合いが最も少なく（浅く）なる。この結果、これらの両ギヤ７と１１との軸間距離Ｌcが最大となる（Ｌc＞Ｌb＞Ｌa）。
【００１０】
バランサシャフト４が更に９０°回転して同図（ｄ）に示すようにバランサウエイト４ｂが上側に位置すると、バランサシャフト４は、バランサウエイト４ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の図中上方に押し付けられ、同図（ｂ）に示す場合と略同じになる。この結果、軸間距離Ｌdが前記軸間距離Ｌbと略同じになる。
図４（ａ）〜（ｄ）から明らかなようにバランサシャフト４及びバランサギヤ７は、軸中心Ｏｓ及びバランサギヤ７の径中心Ｏｇが軸受部６の穴中心Ｏｈに対して偏差量ｅ（＝ｄ／２）だけ偏心して回転することになる。
【００１１】
このようにバランサシャフト４が偏心運動を起こすと、駆動側ギヤ１１とバランサギヤ７との軸間距離を変化させたと同じことになり、噛み合い点における騒音の悪化、ギアの歯当たり不良に起因するピッチング等を生じさせる要因となる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、バランサシャフトのバランサウエイトの遠心力に起因する偏心運動を低減してギアの噛み合いで発生する騒音の低減、歯当たりの改善を図るようにしたバランサシャフトの駆動装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１のバランサシャフト駆動装置は、クランクケースのクランクシャフトに並んで軸受部が軸支され、バランサウエイトを有して回転するバランサシャフトと、前記バランサシャフトの端部に取り付けられ、前記軸受部の軸中心から前記バランサウエイトの配置位置とは反対方向にオフセットした位置に径中心位置が設けられたバランサギヤと、前記バランサギヤと噛合され、クランクシャフトの回転を前記バランサシャフトに伝達する駆動ギヤとを備え、前記駆動ギヤと前記バランサギヤの軸間距離を略一定に保ち前記バランサシャフトが回転する構成としている。
【００１３】
バランサシャフトはバランサウエイトの遠心力によって、バランサシャフトの軸受部の穴中心に対して、バランサウエイト側に寄せられて偏心回転している。バランサシャフトの軸中心と当該バランサシャフトに取り付けられているバランサギヤの径中心位置が、バランサウエイトの配設位置とは反対方向にオフセットされていることで、バランサシャフトの軸中心が偏心しても、回転中のバランサギヤの軸中心位置は、軸受部の軸中心と略一致した状態で回転する。
【００１４】
請求項２のバランサシャフト駆動装置は、請求項１において、前記オフセットは、前記バランサウエイトのオイルクリアランスの略１／２とした構成としている。
回転中のバランサシャフトは、バランサウエイトの遠心力によって軸受部の穴中心に対しオイルクリアランスの略１／２だけバランサウエイト側に寄せられて回転する。バランサギヤの軸中心がバランサシャフトの軸中心からバランサシャフトのオイルクリアランスの略１／２だけバランサウエイトとは反対方向にオフセットさせたことにより、バランサシャフトの軸中心が偏心しても、回転中のバランサギヤの径中心位置は、軸受部の穴中心と一致した状態で回転し、駆動ギヤとバランサギヤとの軸間距離が変化せず、バランサギヤが適正な位置で噛合する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１のバランサシャフト駆動装置によれば、バランサシャフトを駆動するための駆動ギヤとバランサギヤとの軸間距離が変化することがなく、バランサギヤが適正な位置で噛合するので、従来の不具合であった軸間距離が変化することで起こるギヤの歯当たり不良を原因としたピッチングや歯打音の悪化を防止することができる。
請求項２のバランサシャフト駆動装置によれば、バランサシャフトの軸中心が偏心しても、回転中のバランサギヤの軸中心位置は、軸受部の穴中心と一致した状態で回転し、駆動ギヤとバランサギヤとの軸間距離が変化せず、バランサギヤが適正な位置で噛合するので、歯当たり不良を原因としたピッチングや歯打音の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。
図５は、本発明に係るバランサシャフトの側面図を示し、バランサシャフト１５は、軸部１５ａの一側に長手方向略全長に亘り断面半円形（ハッチングで示す）のバランサウエイト１５ｂが形成されており、両端部及び中央部にジャーナル１５ｄ、１５ｅが設けられている。そして、バランサシャフト１５の前端１５ｃにバランサギヤ１６が圧入されて取り付けられている。尚、バランサシャフト１５、及びバランサギヤ１６は、前述したバランサシャフト４、及びバランサギヤ１６と同一部材とされている。
【００１７】
バランサギヤ１６は、その軸中心（径中心）位置Ｏｇがバランサシャフト１５の軸中心Ｏｓに対してバランサウエイト１５ｂの配設位置とは反対側にオフセットした位置に設けられている。そして、そのオフセット量δは、図６に示すようにバランサシャフト１５の軸受部６との間のクリアランスｄの略１／２に設定されている。
即ち、バランサシャフト１５の軸受部６の穴中心Ｏｈと当該バランサシャフト１５を駆動しているバランサギヤ１６の径中心Ｏｇを同軸線上としないで、軸受部６とのオイルクリアランスｄの略１／２の距離を、バランサウエイト１５ｂの遠心力Ｆの方向と反対の方向に偏心させている。このバランサシャフト１５は、図１に示すバランサシャフト４、５に代えて装着され、バランサギヤ１６が駆動側ギヤとしてのバキュームポンプギヤ１１アイドラギヤ１２、又はオイルポンプギヤ１３、クランクシャフトギヤ９に噛合されてクランクシャフト３により回転駆動される。
【００１８】
以下に作用を説明する。
図６に示すようにバランサギヤ１６の中心Ｏｇがバランサシャフト１５の軸中心Ｏｓに対してバランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆの方向と反対の方向にオフセット量δ（＝ｄ／２）だけ偏心しているので、バランサシャフト１５は、軸受部６の穴中心Ｏｈに対して常にオイルクリアランスｄの略１／２だけ片側に寄せられて偏心して回転することになり、バランサギヤ１６は、径中心Ｏｇが軸受部６の穴中心Ｏｈと略一致した状態で回転することになる。この様子を図７（ａ）〜（ｄ）に示す。尚、図７において駆動側ギヤ１１、バランサギヤ１６の各ピッチ円Ｐ11、Ｐ16を破線で描いてある。
【００１９】
図７（ａ）に示すようにバランサシャフト１５は、バランサウエイト１５ｂが駆動側ギヤ１１側に位置している状態においてバランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の駆動側ギヤ１１側に押し付けられる。しかしながら、バランサシャフト１５の軸中心Ｏｓとバランサギヤ１６の中心Ｏｇがバランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆの方向に対して反対の方向にオフセット量δ（＝ｄ／２）だけ偏心していることで、回転中のバランサギヤ１６の径中心Ｏｇは、軸受部６の穴中心Ｏｈと一致し、これらの両ギヤ１６と１１との間に所定のクリアランスが確保され、駆動側ギヤ１１の中心Ｏとの軸間距離がＬとなる。
【００２０】
そして、バランサシャフト１５が反時計方向に９０°回転して同図（ｂ）に示すようにバランサウエイト１５ｂが下側に位置すると、バランサシャフト１５は、バランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の図中下方に押し付けられるが、バランサギヤ１６と駆動側ギヤ１１との噛み合い点は変わらず図７（ａ）と略同じになる。この結果、これらの両ギヤ１６と１１との軸間距離が前記軸間距離Ｌと略同じになる。
【００２１】
バランサシャフト１５が更に９０°回転して同図（ｃ）に示すようにバランサウエイト１５ｂが駆動側ギヤ１１と反対側に位置すると、バランサシャフト１５は、バランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の駆動側ギヤ１１と反対側に押し付けられる。しかしながら、バランサシャフト１５の軸中心Ｏｓとバランサギヤ１６の中心Ｏｇがバランサウエイト１５ｂの遠心力Ｆ方向に対して反対の方向にオフセット量δ（＝ｄ／２）だけ偏心していることで、回転中のバランサギヤ１６の径中心Ｏｇは、軸受部６の穴中心Ｏｈと略一致し、これらの両ギヤ１６と１１との噛み合い点は変わらず図７（ａ）と同じになり、軸間距離も前記軸間距離Ｌと同じになる。
【００２２】
バランサシャフト１５が更に９０°回転して同図（ｄ）に示すようにバランサウエイト１５ｂが上側に位置すると、バランサシャフト１５は、バランサウエイト１５ｂに作用する遠心力Ｆにより軸受部６の図中上方に押し付けられ、軸間距離が同図（ｂ）に示す場合と同じになる。
図７（ａ）〜（ｄ）に示すようにエンジンの運転中バランサギヤ１６は、バランサシャフト１５を駆動している駆動側ギヤ１１の中心Ｏと径中心Ｏｇの軸間距離Ｌが常に一定に保たれた状態で回転する。このように、バランサシャフト１５に圧入されているバランサギヤ（被駆動側ギヤ）１６と駆動側ギヤ１１との軸間距離Ｌは変化せずに基準寸法に一定に保たれるため、これらのギヤ１６、１１の噛み合い点は変化せず、当該噛み合い点で発生する騒音（歯打音）の低減、ギヤの歯当たり改善、及び歯当たりに起因するピッチングの防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】バランサシャフト駆動装置を備えた直列４気筒エンジンの要部を透視した斜視図である。
【図２】従来のバランサシャフトの側面図である。
【図３】図２に示すバランサシャフトと軸受部とのクリアランス及びバランサシャフトの偏心の説明図である。
【図４】図３に示すバランサシャフトの回転時における偏心状態の説明図である。
【図５】本発明に係るバランサシャフトの側面図である。
【図６】図５に示すアランサシャフトと軸受部とのクリアランス及びバランサシャフトの偏心の説明図である。
【図７】図６に示すバランサシャフトの回転時における偏心状態の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  直列４気筒エンジン
２  クランクケース
３  クランクシャフト
４、５、１５  バランサシャフト
４ｂ、５ｂ、１５ｂ  バランサウエイト
６  軸受部
７、８、１６  バランサギヤ（被駆動側ギヤ）
９  クランクシャフトギヤ（駆動側ギヤ）
１１  バキュームポンプギヤ（駆動側ギヤ）
１２  アイドラギヤ（駆動側ギヤ）
１３  オイルポンプギヤ（駆動側ギヤ）
【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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【図６】
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【図７】
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