(57)【要約】【課題】バランスシャフトを備える内燃機関において、バランスシャフトを駆動するギヤの抵抗が大きくなることを抑制する。【解決手段】内燃機関１０は、出力軸であるクランクシャフト１１と、クランクシャフト１１の軸方向に対して直交する方向に並べて配置されているバランスシャフト２１と、を備えている。クランクシャフト１１には、クランクシャフト１１の軸方向における一端側に、駆動ギヤ１３が取り付けられている。バランスシャフト２１には、駆動ギヤ１３と噛み合う従動ギヤ２２が軸方向における一端側に取り付けられている。そして、内燃機関１０では、軸方向に対して直交する方向におけるクランク中心軸ＣＳ＿Ｃとバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとの間の距離が、軸方向における一端側よりも他端側ほど小さくなるように、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１が軸支されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと、該クランクシャフトの軸方向に対して直交する方向に並べて配置されており前記クランクシャフトの回転に同期して回転駆動するバランスシャフトと、を備え、前記クランクシャフトの前記軸方向における一端側には駆動ギヤが取り付けられており、前記バランスシャフトには前記駆動ギヤと噛み合う従動ギヤが前記軸方向における前記一端側に取り付けられている内燃機関であって、
前記軸方向に対して直交する方向における前記クランクシャフトの中心軸と前記バランスシャフトの中心軸との間の距離が前記軸方向における前記一端側よりも前記軸方向における他端側ほど小さくなるように、前記クランクシャフト及び前記バランスシャフトが軸支されている内燃機関。
【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る内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クランクシャフトの回転に同期して回転駆動されるバランスシャフトが開示されている。クランクシャフトには、軸方向の一端側に駆動ギヤが取り付けられている。バランスシャフトには、軸方向の一端側に駆動ギヤと噛み合う被動ギヤが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５‐９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３には、軸方向の一端側に駆動ギヤ１１３が取り付けられているクランクシャフト１１１と、同じく一端側に従動ギヤ１２２が取り付けられているバランスシャフト１２１とを模式的に示している。クランクシャフト１１１とバランスシャフト１２１は、実線で示すように、クランクシャフト１１１の中心軸Ｃ１とバランスシャフト１２１の中心軸Ｃ２とが互いに平行に配置されて軸支されている。
【０００５】
クランクシャフト１１１とバランスシャフト１２１は、各々の回転に伴って各シャフトの先端が軸方向に沿った直線と交差する円を描くように振れる歳差運動を行う。クランクシャフト１１１とバランスシャフト１２１は、軸方向の一端側において駆動ギヤ１１３と従動ギヤ１２２とが噛み合っているため、各シャフトの他端側が特に大きな円を描くように振れる。
【０００６】
ここで、駆動ギヤ１１３及び従動ギヤ１２２が設けられている軸方向の一端側を噛合側として、軸方向の他端側を振側とする。クランクシャフト１１１及びバランスシャフト１２１が歳差運動を行うことによって、各シャフトの間隔が噛合側よりも振側ほど大きくなるように各シャフトの中心軸が傾斜した状態になることがある。二点鎖線で例示するようにクランクシャフト１１１及びバランスシャフト１２１が傾斜した状態になった場合、駆動ギヤ１１３の歯と従動ギヤ１２２の歯との間のバックラッシが小さくなり、駆動ギヤ１１３と従動ギヤ１２２との間で摩擦による抵抗が生じる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための内燃機関は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと、該クランクシャフトの軸方向に対して直交する方向に並べて配置されており前記クランクシャフトの回転に同期して回転駆動するバランスシャフトと、を備え、前記クランクシャフトの前記軸方向における一端側には駆動ギヤが取り付けられており、前記バランスシャフトには前記駆動ギヤと噛み合う従動ギヤが前記軸方向における前記一端側に取り付けられている内燃機関であって、前記軸方向に対して直交する方向における前記クランクシャフトの中心軸と前記バランスシャフトの中心軸との間の距離が前記軸方向における前記一端側よりも前記軸方向における他端側ほど小さくなるように、前記クランクシャフト及び前記バランスシャフトが軸支されていることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成では、クランクシャフト及びバランスシャフトは、駆動ギヤ及び従動ギヤが設けられている他端側ほどクランクシャフトの中心軸とバランスシャフトの中心軸との間の距離が小さくなるように、クランクシャフトの中心軸に対してバランスシャフトの中心軸が傾斜した状態で軸支される。このため、歳差運動に起因して駆動ギヤ及び従動ギヤが設けられていない他端側における各シャフトの間隔が大きくなるように各シャフトが傾斜した場合の傾斜角度を、各シャフトが平行に軸支されている場合に歳差運動に起因して生じ得る傾斜角度に比して小さく抑えることができる。すなわち、クランクシャフト及びバランスシャフトの歳差運動に起因して駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯との間のバックラッシが極端に小さくなることを抑制できる。これによって、駆動ギヤと従動ギヤとの間で摩擦による抵抗が大きくなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関の一実施形態を示す概略図。
【図２】同実施形態にかかる内燃機関について、クランクシャフトに対するバランスシャフトの位置関係を示す模式図。
【図３】内燃機関のクランクシャフトとバランスシャフトとを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１には、内燃機関１０が備えるクランクシャフト１１と、バランスシャフト２１とを示している。クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１は、内燃機関１０のクランクケース内に軸支されている。内燃機関１０は、直列３気筒の内燃機関である。
【００１１】
クランクシャフト１１には、軸方向の端部（図１における左側）に駆動ギヤ１３が取り付けられている。以下では、クランクシャフト１１の軸方向に関して、駆動ギヤ１３が取り付けられている側を「一端側」といい、駆動ギヤ１３が取り付けられていない側を「他端側」という。
【００１２】
クランクシャフト１１は、コネクティングロッドの大端部が接続されるクランクピン１２を三つ備えている。三つのクランクピン１２は、駆動ギヤ１３よりも他端側に設けられている。
【００１３】
図１に示すようにバランスシャフト２１は、クランクシャフト１１の軸方向に対して直交する方向に並べて配置されている。バランスシャフト２１は、クランクシャフト１１の駆動ギヤ１３と噛み合う従動ギヤ２２を備えている。従動ギヤ２２は、バランスシャフト２１における一端側の端部に取り付けられている。バランスシャフト２１は、駆動ギヤ１３と従動ギヤ２２とが噛み合うことによって、クランクシャフト１１の回転に同期して回転駆動されるように軸支されている。バランスシャフト２１の回転方向は、クランクシャフト１１の回転方向とは逆方向である。なお、駆動ギヤ１３及び従動ギヤ２２は、各ギヤの歯が軸方向に対して斜めに形成されているヘリカルギヤである。
【００１４】
以下では、内燃機関１０において、クランクシャフト１１の軸方向における一端側に対応する方向を「噛合側」ということもある。また、クランクシャフト１１の軸方向における他端側に対応する方向、すなわち、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１の歳差運動に伴って各シャフト１１，２１間の間隔が大きく変化する虞のある側を「振側」ということもある。図１には、クランクシャフト１１の軸方向を示す矢印を付している。
【００１５】
バランスシャフト２１において噛合側の端部には、第１ウェイト２４が取り付けられている。第１ウェイト２４の振側の面は、従動ギヤ２２の噛合側の面に当接している。バランスシャフト２１の振側の端部には、第２ウェイト２５が取り付けられている。バランスシャフト２１は、クランクシャフト１１から発生する振動を低減するように、バランスシャフト２１の軸部の形状や、第１ウェイト２４及び第２ウェイト２５が設定されている。
【００１６】
図１には、クランクシャフト１１の回転軸であるクランク中心軸ＣＳ＿Ｃと、バランスシャフト２１の回転軸であるバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとを表示している。内燃機関１０では、クランクシャフト１１が回転駆動していない状態において、クランクシャフト１１に対してバランスシャフト２１が傾斜した状態でクランクシャフト１１及びバランスシャフト２１が軸支されている。図１に示すようにバランスシャフト２１は、噛合側よりも振側ほどバランス中心軸ＢＳ＿Ｃがクランク中心軸ＣＳ＿Ｃに近づくように軸支されている。
【００１７】
図２を参照してクランクシャフト１１及びバランスシャフト２１について詳述する。図２には、より模式的にクランクシャフト１１及びバランスシャフト２１を示している。
図２には、クランク中心軸ＣＳ＿Ｃに直交する方向におけるクランク中心軸ＣＳ＿Ｃとバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとの間の距離に関して、噛合側軸間距離Ｄ１と、噛合側軸間距離Ｄ１よりも振側の位置における振側軸間距離Ｄ２と、を表示している。振側軸間距離Ｄ２は、噛合側軸間距離Ｄ１よりも小さい。以下では、クランク中心軸ＣＳ＿Ｃに直交する方向におけるクランク中心軸ＣＳ＿Ｃとバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとの間の距離を「軸間距離」という。内燃機関１０では、軸間距離が噛合側よりも振側ほど小さくなるように、クランクシャフト１１に対してバランスシャフト２１が傾斜して軸支されている。
【００１８】
図２には、クランク中心軸ＣＳ＿Ｃと平行な直線として直線Ｌ１を表示している。さらに、直線Ｌ１とバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとがなす角度として角度θ１を表示している。すなわち、角度θ１は、クランクシャフト１１を基準としたバランスシャフト２１の傾斜角度である。バランスシャフト２１は、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１が平行に配置されている場合と比較して、角度θ１だけ傾斜した状態で軸支されている。角度θ１は、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１に関して、一方のシャフトの他端側の端部が歳差運動に伴って他方のシャフトから離れる方向に振れたときの振れ幅と、他方のシャフトの他端側の端部が歳差運動に伴って一方のシャフトから離れる方向に振れたときの振れ幅とを考慮して、噛合側における軸間距離が振側における軸間距離に対して小さい状態になることを軽減できる角度として設定されている。
【００１９】
なお、図２において角度θ１は、クランクシャフト１１に対してバランスシャフト２１が傾斜して軸支されていることを説明する便宜上、誇大に表記している。角度θ１は、内燃機関１０に搭載され軸支されているバランスシャフト２１の実際の傾斜角度を示すものではない。同様に図１においても、クランクシャフト１１とバランスシャフト２１との位置関係は、模式的なものである。また、図２における振側軸間距離Ｄ２に対する噛合側軸間距離Ｄ１の大きさについても実際の比率が反映されているものではない。
【００２０】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
内燃機関１０では、駆動ギヤ１３の歯と従動ギヤ２２の歯との間のバックラッシが小さくなる方向へのクランクシャフト１１及びバランスシャフト２１の傾斜角度に対して、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１が予め逆方向に傾斜して軸支されている。こうした内燃機関１０によれば、歳差運動に起因して、振側における軸間距離が大きくなり噛合側における軸間距離が小さくなるように各シャフト１１，２１が傾斜した場合の傾斜角度を、クランクシャフトとバランスシャフトとが仮に平行に軸支されている場合に歳差運動に起因して生じ得る傾斜角度に比して小さく抑えることができる。このため、歳差運動に伴って各シャフト１１，２１の噛合側の端部がそれぞれ近づくように各シャフト１１，２１が傾斜した場合に、クランク中心軸ＣＳ＿Ｃとバランス中心軸ＢＳ＿Ｃとが平行に近い状態が維持されやすい。すなわち、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１の歳差運動に起因して駆動ギヤ１３の歯と従動ギヤ２２の歯との間のバックラッシが極端に小さくなることを抑制できる。これによって、駆動ギヤ１３と従動ギヤ２２との間で摩擦による抵抗が大きくなることを抑制できる。
【００２１】
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、内燃機関１０として直列３気筒の内燃機関を例示しているが、内燃機関が備える気筒の数はこれに限られるものではない。内燃機関では、気筒数に対応したクランクシャフトが採用され、当該クランクシャフトから発生する振動を低減することのできるバランスシャフトが採用される。クランクシャフト及びバランスシャフトの形態に依らず、歳差運動に起因して噛合側のバックラッシが小さくなるという問題が生じ得るのであれば、バランスシャフトをクランクシャフトに対して傾斜角度を付けて軸支することによって、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２２】
・歳差運動に伴うシャフトの振れ幅は、例えばクランクシャフト１１及びバランスシャフト２１のそれぞれの長さや太さ等の形状、及び各シャフトが備えるウェイトの位置等から推定することができる。角度θ１は、クランクシャフト１１及びバランスシャフト２１の態様に合わせて、各シャフト１１，２１の歳差運動に起因して駆動ギヤ１３と従動ギヤ２２との間のバックラッシが極端に小さくなることを抑制するように適宜設定することができる。
【００２３】
また、駆動ギヤ１３及び従動ギヤ２２の直径や歯の形状に基づいて角度θ１の大きさを適宜設定することもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１０…内燃機関、１１…クランクシャフト、１２…クランクピン、１３…駆動ギヤ、２１…バランスシャフト、２２…従動ギヤ、１１１…クランクシャフト、１１３…駆動ギヤ、１２１…バランスシャフト、１２２…従動ギヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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