(57)【要約】【課題】クランクギアをクランクシャフトに取り付ける際における各構成部材の組付作業能率の向上を図り得るバランサ装置を提供する。【解決手段】クランクシャフトに対してキー溝によって位置決め固定されるクランクギア４と、該クランクギアに噛み合うアイドラギア１３と、該アイドラギアによって回転が伝達されるバランサシャフト８と、ロアハウジング７とバランサシャフト８とに形成され、バランサシャフトの所定回転位置で、前記双方の位置決めを行う位置決め孔２２，２３と、を備えている。この両位置決め孔は、クランクシャフトの基準位置でクランクギアとアイドラギアが組み付けられた状態において、前記クランクギアにおけるヘリカル歯の捩れ角度θ分だけ互いに位置ズレさせて、この位置で前記するように設定してある。【選択図】図３
2007239521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対してキーによって位置決め固定されたヘリカル歯からなるクランクギアと、
該クランクギアに噛み合うヘリカル歯からなるバランサギアと、
該バランサギアによって回転が伝達され、回転することにより機関の振動を低減するバランスウエイトを有するバランサシャフトと、
該バランサシャフトを回転自在に収容するバランサハウジングと、
該バランサハウジングとバランサシャフトあるいは該バランサシャフトと同期回転する部材の双方に形成され、前記バランサシャフトの所定回転位置で、前記双方の位置決めを行う位置決め孔と、を備え、
前記クランクシャフトの基準位置で前記クランクギアとバランサギアが組み付けられた状態において、前記クランクギアにおけるヘリカル歯の捩れ角度分だけ前記双方の位置決め孔がずれていることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
【請求項２】
クランクシャフトに対してキーによって位置決め固定されたヘリカル歯からなるクランクギアと、
該クランクギアに噛み合うヘリカル歯からなるバランサギアと、
該バランサギアによって回転が伝達され、回転することにより機関の振動を低減するバランスウエイトを有するバランサシャフトと、
該バランサシャフトを回転自在に収容するバランサハウジングと、
該バランサハウジングとバランサシャフトあるいは該バランサシャフトと同期回転する部材の双方に設けられ、前記バランサギアが、クランクシャフトの基準位置での前記クランクギアとの噛み合い箇所に対して前記クランクギアにおけるヘリカル歯の捩れ角度分だけずれた位置に形成された位置決め治具挿入部と、
を備えた内燃機関のバランサ装置。
【請求項３】
クランクシャフトに対してキーによって位置決め固定されたヘリカル歯からなるクランクギアと、
該クランクギアに噛み合うヘリカル歯からなるバランサギアと、
該バランサギアによって回転が伝達され、回転することにより機関の振動を低減するバランスウエイトを有するバランサシャフトと、
該バランサシャフトを回転自在に収容するバランサハウジングと、
該バランサハウジングとバランサシャフトあるいは該バランサシャフトと同期回転する部材の双方に設けられ、前記バランサギアが前記クランクギアとの噛み合い箇所に対して前記クランクギアにおけるヘリカル歯の捩れ角度分だけずれた位置で前記双方が合致する位置決め孔と、
を備えた内燃機関のバランサ装置の組付方法であって、
前記位置決め孔に位置決め治具を挿通して前記バランサシャフトを前記バランサハウジングに対して回転方向に仮止めする工程と、
シリンダブロックに前記バランサハウジングを固定する工程と、
基準位置に位置決めされた前記クランクシャフトに対して前記クランクギアをキー溝が合致する位置に位置決めする工程と、
前記各位置決め孔から前記位置決め治具を抜いて、前記バランサシャフトを回転させながら前記クランクシャフトとクランクギアとの間のキー溝を合致させつつ前記クランクギアとバランサギアとを噛み合わせる工程と、
前記クランクシャフトにクランクギアを前記キーにより固定する工程と、
からなる内燃機関のバランサ装置の組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関のシリンダブロックの下部に設けられて、機関の回転による振動を低減させるバランサ装置及びこのバランサ装置の組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関のバランサ装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、このバランサ装置は、内燃機関のシリンダブロックの下部に取り付けられたバランサハウジングと、該バランサハウジングに回転自在に支持されて、クランクシャフトの前端部にキー溝を介して結合されたクランクギアに噛合するアイドラギアと、前記バランサハウジングの内部に回転自在に支持されて、バランサウエイトを一体に有するバランサシャフトと、該バランサシャフトの前端部に結合されて、前記アイドラギアに噛合して、前記バランサシャフトに回転力を伝達するドリブンギアと、を備えている。
【０００４】
そして、前記クランクシャフトの回転に伴ってクランクギアが回転駆動すると、これに噛み合うドリブンギアが回転してバランサシャフトに伝達する。これにより、バランサシャフトを介してバランサウエイトが回転して、機関の回転振動を吸収することにより、振動・騒音の発生を低減するようになっている。
【特許文献１】特開平６−１２９４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来のようなバランサ装置にあっては、前記クランクギアやバランサギアなどは、噛み合いによる音や振動を低減するために、それぞれのギアをヘリカル歯に形成したものが提供されている。
【０００６】
しかし、前記各ギアをヘリカル歯にした場合には、バランサ装置のドリブンギアがクランクギアと回転タイミングを合わせた状態で噛み合うように、位置決め孔に位置決めピンを挿通して位置決め固定された状態でクランクギアをクランクシャフトにキーに沿って軸方向から噛み合わせ挿入しようとしてもヘリカル歯は歯が捩れていることから挿入することが困難になる。
【０００７】
そこで、ヘリカル歯における従来のクランクシャフトにクランクギアを組付ける方法としては、以下の３つの手順に行われている。
【０００８】
まず、第１にシリンダブロックにバランサハウジングを取り付ける際に、バランサハウジングとバランサシャフトにそれぞれ形成された位置決め孔に位置決めピンを挿通してアイドラギアの自由な回転を予め規制しておく。
【０００９】
続いて、バランサハウジングを取り付けた後に、前記位置決めピンを抜いてバランサギアの自由な回転を許容し、この状態でクランクギアとバランサギアのそれぞれのタイミングマークをギアの捩れ分を考慮して目視により位置合わせを行う。
【００１０】
その後、クランクギアをバランサギアに噛合させつつクランクギアをクランクシャフトの軸方向へ押し込むことによって、バランサギアがヘリカル歯の捩れ分だけ回転させて位置合わせが行われる。
【００１１】
このように、クランクギアをクランクシャフトに位置決めしつつ噛み合わせるには、一度位置決めピンを位置決め孔から抜いてアイドラギアの位置決めを解除し、このアイドラギアをヘリカル歯の捩れ角度分だけ回転させてクランクギアと噛み合わせる必要があることから、これらの組付作業が煩雑になると共に、誤組付の可能性がある。
【００１２】
これの対策として、クランクギアを先に組み付け、後からバランサ装置を組み付ける方法もあるが、この方法では、各ギアの組み付け噛合時に各歯に大きな荷重が作用してギア打痕が発生するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記各従来のバランサ装置の実情に鑑みて案出されたもので、クランクシャフトに対してキーによって位置決め固定されたヘリカル歯からなるクランクギアと、該クランクギアに噛み合うヘリカル歯からなるバランサギアと、該バランサギアによって回転が伝達され、回転することにより機関の振動を低減するバランスウエイトを有するバランサシャフトと、該バランサシャフトを回転自在に収容するバランサハウジングと、該バランサハウジングとバランサシャフトあるいは該バランサシャフトと同期回転する部材の双方に形成され、前記バランサシャフトの所定回転位置で、前記双方の位置決めを行う位置決め孔と、を備え、前記クランクシャフトの基準位置で前記クランクギアとバランサギアが組み付けられた状態において、前記クランクギアにおけるヘリカル歯の捩れ角度分だけ前記双方の位置決め孔がずれていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、例えば位置決め孔に位置決めピンを挿入した状態では、バランサギアが、実際のクランクギアへの組付タイミングに対してヘリカル歯の捩れ角度分だけ回転した状態になっている。この状態でクランクギアの一部をバランサギアに噛合(歯合わせ)してから、前記位置決め治具を各位置決め孔から抜く。その後、クランクギアをバランサギアに軸方向から押し込むと、バランサギアが自動的に回転して各歯間の適正な位置決めを行うことができる。したがって、クランクシャフトに対するクランクギアの組付作業が容易になり、かかる組付コストの低減化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る内燃機関のバランサ装置及びこの組付方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
すなわち、図１〜図６に示すように、機関のシリンダブロック１の下面に、クランクシャフト２を軸支する軸受を有するアルミ合金材からなるラダーフレーム３が固定されていると共に、該ラダーフレーム３の下部に前記クランクシャフト２の前端部に設けられたクランクギア４によって回転駆動するバランサ装置５が設けられている。
【００１７】
また、前記ラダーフレーム３の下部には、前記バランサ装置５を下方から覆うように配置された図外のオイルパンが固定されている。
【００１８】
前記バランサ装置５は、ラダーフレーム３の下面に図外の複数のボルトによって共締め固定されたアッパハウジング６及びロアハウジング７と、該両ハウジング６，７の間に支持されて、機関前後方向に並行に配置されたバランサシャフトであるドライブシャフト８及びドリブンシャフト９と、該両シャフト８，９の各後端部側にそれぞれ固定されて、各歯が互いに噛合したヘリカルギア１０，１１とを備えている。
【００１９】
前記ドライブシャフト８は、前端部にファーストギア１２が固定されており、このファーストギア１２には、バランサギアであるアイドラギア１３を介して前記クランクギア４から回転駆動力が伝達されて、ここから前記両ヘリカルギア１０，１１を介して前記ドリブンシャフト９を回転するようになっている。
【００２０】
また、前記ドライブシャフト８は、図４に示すように、軸方向の３個所に形成された大径ジャーナル部８ａ〜８ｃが前記アッパーハウジング６とロアーハウジング７との間に設けられた３つの軸受１４ａ、１４ｂ、１４ｃに回転自在に支持されている。
【００２１】
さらに、前記各軸受１４ａ〜１４ｃには、各ハウジング６，７内に形成された油通路１５と、自身の内周面にそれぞれ形成されたグルーブ溝１６ａ〜１６ｃとを介して潤滑油が導入されるようになっている。また、前記第２、第３ジャーナル部８ｂ、８ｃの間には、カウンターウエイト１７が一体に設けられている。
【００２２】
さらに、前記ドライブシャフト８は、ヘリカルギア１０が前記ロアーハウジング７の軸方向の前後位置に形成されたスラスト受け部１８ａ、１８ｂによって軸方向への移動が規制されつつ支持されている。  なお、前記ドリブンシャフト９も、前記ドライブシャフト８と同じ構造の軸受によって回転自在に支持されている。なお、両シャフト８，９は、クランクシャフト２の１回転当たり２回転するように設定されている。
【００２３】
前記クランクギア４は、円板状を呈し、中央に前記クランクシャフト２の前端部が挿通される挿通孔４ａが貫通形成されていると共に、該挿通孔４ａの内周面上端には、クランクシャフト２の図外のキー溝に対応したキー溝４ｂが形成されており、該両キー溝内に、例えばくさび状のキー部材が圧入されて、クランクシャフト２にクランクギア４が結合されるようになっている。また、クランクギア４は、外周に所定角度をもって軸方向へ捩れ角を有する複数のヘリカル歯１９が一体に形成されている。
【００２４】
また、前記各ヘリカル歯１９は、図６Ａ、Ｂに示すように、クランクシャフト２側の端部に後述するアイドラギア１３の外端側のサブギア１３ｃと軸方向から噛合し易くするための面取り部１９ａがそれぞれ形成されている。
【００２５】
前記ファーストギア１２は、中央に貫通形成された固定用孔１２ａを介してドライブシャフト８の前端部に結合されていると共に、外周にアイドラギア１３と噛合するヘリカル歯１２ｂが一体に形成されている。
【００２６】
前記アイドラギア１３は、軸方向の中央に配置されたメインギア１３ａと、該メインギア１３ａの両側に相対回転自在に当接配置された２つのサブギア１３ｂ、１３ｃと、メインギア１３ａと前記両サブギア１３ｂ、１３ｃとの間に配置されて、該両サブギア１３ｂ、１３ｃを前記メインギア１３ａに対して周方向へ相対回転するように付勢する図外の２組のスプリングとを備えている。また、このアイドラギア１３は、前記メインギア１３ａの内周側に一体に有する円筒部に挿通したアイドラボルト２０によってアッパハウジング６に回転自在に支持されている。
【００２７】
前記メインギア１３ａは、ほぼ円筒状に形成されて、外周に前記クランクギア４のヘリカル歯１９と噛合するヘリカル歯２１ａが形成されている。一方、前記両サブギア１３ｂ、１３ｃは、ほぼ薄肉円板状に形成されて、外周に前記メインギア１３ａのヘリカル歯２１ａと同数でかつ同形状のヘリカル歯２１ｂ、２１ｃがそれぞれ一体に形成されている。また、メインギア１３ａと各サブギア１３ｂ、１３ｃのそれぞれのヘリカル歯２１ａ、２１ｂ、２１ｃの歯すじが同一となる位置に設定されている。
【００２８】
そして、前記一方側のサブギア１３ｂとメインギア１３ａの一部が前記ファーストギア１２に噛み合っていると共に、他方側のサブギア１３ｃとメインギア１３ａの一部が同様に前記クランクギア４に噛み合っている。
【００２９】
図４及び図５に示すように、前記ロアハウジング７の下部と前記ドライブシャフト８の内部径方向には、ファーストギア１２を介してアイドラギア１３とクランクギア４との回転方向の位置決めを予め行う第１、第２位置決め孔２２、２３がそれぞれ形成されている。また、この両位置決め孔２２、２３には、位置決め治具である仮止め用の位置決めピン２４がロアハウジング７の下方から挿通配置されている。
【００３０】
すなわち、前記ロアハウジング７の第１位置決め孔２２は、底壁を上下方向から貫通形成されていると共に、その内径が前記位置決めピン２４の外径よりも大きく設定されて両者２２，２４の間に円環状の隙間Ｃが形成されている。一方、前記ドライブシャフト８側の第２位置決め孔２３は、該ドライブシャフト８の直径長さのほぼ半分まで穿設されていると共に、その内径は位置決めピン２４の小径な先端部２４ａの外径よりも若干小さく設定されて、該先端部２４ａを圧入により係止できる程度の大きさになっている。
【００３１】
また、前記第１，第２位置決め孔２２，２３は、その合致する位置が予めアイドラギア１３を図３に示す位置から反時計方向へ所定角度だけ回転させた位置、つまりクランクギア４をクランクシャフト２に取り付ける際に、クランクギア２のヘリカル歯１９と噛合するアイドラギア１３がヘリカル歯２１ａ〜２１ｃの捩れ角度分(図３のθ角度)だけ回転するため、その分だけ逆に回転させた角度位置で前記両位置決め孔２２，２３の軸心が合致するように設定されている。
【００３２】
また、図３にも示すように、前記クランクギア４の前端面外周側と、前記アイドラギア１３の前端面外周側には、クランクシャフト２の基準位置で前記クランクギア４とアイドラギア１３とが噛み合う位置にそれぞれタイミングマーク２５，２５、２６が形成されている。
【００３３】
なお、ここで、前記クランクシャフト２の基準位置とは、内燃機関の各気筒における各ピストンが上死点位置あるいは下死点位置にある場合をいう。
【００３４】
また、同じくアイドラギア１３の前端面外周側と、前記ファーストギア１２の前端面外周側にも、前述のように、クランクシャフト２の基準位置においてアイドラギア１３とファーストギア１２の位置決めを行うタイミングマーク２７、２８がそれぞれ形成されている。
【００３５】
以下、前記構成のバランサ装置４の組付手順を図７〜図９に基づいて説明する。
【００３６】
まず、図７Ａ、Ｂに示すように、予めアイドラギア１３とファースト１２との位置決めを位置決めピン２４によって行う。すなわち、アイドラギア１３を、図示のように、前記角度θ分だけ反時計方向へ回転させた位置で各位置決め孔２２，２３が合致することから、この状態で位置決めピン２４を下方から挿入して先端部２４ａを位置決め孔２３内に圧入して保持する。これによって、ファーストギア１２とバランサシャフト８を仮止めする。
【００３７】
その後、バランサ装置５を、ラダーフレーム３の下面にアッパハウジング６を介してボルト固定して、バランサ装置全体をシリンダブロック１に取り付ける。
【００３８】
次に、図８Ａ、Ｂ、Ｃに示すように、クランクギア４をクランクシャフト２の基準位置、つまりクランクシャフト２に圧入されたキー部材にクランクギア４のキー溝を合わせるように、クランクシャフト２側へ軸方向から移動させて、該クランクギア４の各ヘリカル歯１９を、面取り部１９ａを介してアイドラギア１３のヘリカル歯２１ｃに一時的に噛合させる。このとき、アイドラギア１３は、前記位置決めピン２４が第１位置決め孔２３との間に隙間Ｃが形成されていることから、僅かな正逆回転方向への回転（ガタ）が許容されていることから、クランクギア４をアイドラギア１３に容易に噛合させることができる。また、前記各面取り部１９ａの存在によってクランクギア４をアイドラギア１３に一部だけ容易に噛合させることが可能になる。
【００３９】
その後、図９Ａ、Ｂに示すように、この状態で、前記位置決めピン２４を下方へ抜いて各位置決め孔２２，２３から取り外す。
【００４０】
続いて、図１０Ａ、Ｂに示すように、クランクギア４を、さらにクランクシャフト２側へ押し込むと、アイドラギア１３が各ヘリカル歯２１ａ〜２１ｃの捩れ角度(θ)分だけ時計方向へ自動的に回転してクランクギア４のヘリカル歯１９とのスムーズな噛合状態が得られる共に、各タイミングマーク２５、２５、２６が合致して適正な位置決めが行われる。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、従来技術のように位置決めピン２４を抜き取った後に、クランクギア４とアイドラギア１３のタイミングマークをヘリカル歯の捩れ分を考慮して目視によってアイドラギア１３を回転させて位置合わせをするのではなく、先にアイドラギア１３を各ヘリカル歯１９，２１ａ〜２１ｃの捩れ角度θ分だけ回転させた状態で位置決めピン２４によって位置決めし、クランクギア４のヘリカル歯１９の一部をアイドラギア１３に噛合させ、この状態で前記位置決めピン２４を各位置決め孔２２，２３から抜いて、クランクギア４をアイドラギア１３に軸方向から押し込むと、自動的にアイドラギア１３が回転して各歯間１９，２１ａ〜２１ｃの適正な位置決めが行われる。
【００４２】
したがって、クランクシャフト２に対するクランクギア４の組付作業が容易になり、かかる組付コストの低減化が図れる。
【００４３】
また、この実施形態では、ロアハウジング７内のオイルを、このロアハウジング７下部の位置決め孔２２からオイルパン内に滴下させることができるので、ドライブシャフト８のオイルによる回転抵抗を十分に低減させることが可能になる。
【００４４】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば位置決め治具としては、位置決めピン２４に限定されるものではない。
【００４５】
なお、前記位置決めピンは、ロアハウジングに圧入または嵌入していてもよい。また、前記バランサギアとしては、アイドラギアではなく、ファーストギアとすることも可能である。
【００４６】
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
(１)前記位置決め孔には、位置決め治具が挿入可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置。
(２)前記バランサハウジングは、アッパハウジングとロアハウジングとから構成され、前記位置決め孔は、前記ロアハウジングの下部と、前記バランサシャフトの内部に形成されていることを特徴とする(１)に記載の内燃機関のバランサ装置。
【００４７】
この発明では、ロアハウジング内のオイルを、前記ロアハウジング下部の位置決め孔からオイルパン内に滴下させることができるので、バランサシャフトのオイルによる回転抵抗を十分に低減させることが可能になる。
(３)前記位置決め治具と位置決め孔との間には、前記バランサギアのヘリカル歯の１ピッチ以内だけバランサギアが回転可能な隙間を形成したことを特徴とする(１)に記載の内燃機関のバランサ装置。
【００４８】
位置決め治具と位置決め孔との間の隙間によって、位置決めされた状態においてもバランサギアを前記隙間分の所定角度だけ回転させることができる。このため、クランクギアをクランクシャフトに圧入されたキーに位置決めする際に、バランサギアが位置決めされた状態であっても、クランクギアとの一時的な少しの噛み合い状態を得ることが可能になる。これによって、クランクギアのバランサギアに対する組み付け作業が容易になる。
(４)前記バランサギアの少なくとも外端側及び／または前記クランクギアの挿入方向端側に、面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜(３)に記載の内燃機関のバランサ装置。
【００４９】
この発明では、面取り部を形成したことによって、互いに位置決めされたバランサギアとクランクギアとを一時的に少しだけ噛み合わせることが可能になる。これによって、クランクギアの組み付け作業が容易になる。
(５)前記クランクシャフトの基準位置とは、機関のすべての気筒のピストンが上死点または下死点に位置している状態であることを特徴とする請求項１〜(４)に記載の内燃機関のバランサ装置。
(６)前記クランクシャフトの基準位置において前記クランクギアとバランサギアとが噛み合う位置には、それぞれタイミングマークが設けられていることを特徴とする請求項１〜(５)に記載の内燃機関のバランサ装置。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るバランサ装置の俯瞰図である。
【図２】同バランサ装置の平面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】同バランサ装置の縦断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】Ａは本実施形態に供されるクランクギアの斜視図、ＢはＡ図のＣ部拡大図である。
【図７】Ａ、Ｂはバランサ装置の組付手順の初期工程を示す説明図である。
【図８】Ａ、Ｂは同組付手順の次工程の説明図、ＣはＢ図のＤ部拡大図である。
【図９】Ａ、Ｂは同組付手順の次工程を示す説明図である。
【図１０】Ａ、Ｂは同組付手順の最終工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…シリンダブロック
２…クランクシャフト
４…クランクギア
５…バランサ装置
８…ドライブシャフト(バランサシャフト)
９…ドリブンシャフト
１２…ファーストギア
１３…アイドラギア
１７…バランサウエイト
１９…ヘリカル歯
１９ａ…面取り部
２１ａ〜２１ｃ…ヘリカル歯
２２，２３…位置決め孔
２４…位置決めピン(位置決め治具)
２５・２６・２７…タイミングマーク
【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】
2007239521.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007239521.tif 000011
【図１０】
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