(57)【要約】【課題】バランサ装置を軽量化するとともに、レイアウトの自由度を高め、最適位置に配置できるようにする。【解決手段】Ｖ型６気筒内燃機関の１次バランサとして、１８０°異なる周方向位置にウェイト部１４，２４を備えた前部バランサシャフト１１と後部バランサシャフト１２とが前後に独立して設けられる。前部バランサシャフト１１は、カムシャフト駆動用のメインタイミングチェーン６によって駆動され、後部バランサシャフト１２は、オイルポンプ３１駆動用のリアタイミングチェーン３２によって駆動される。１本の連続したバランサシャフトに比べて、中間の無駄な軸部がないので軽量となる。またレイアウトの自由度が向上し、前後に十分に離れてかつ重心に近い最適位置に配置することが容易となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心質量を有し、かつ第１の連動機構を介してクランクシャフトにより回転駆動される第１のバランサシャフトと、
同じく偏心質量を有し、かつ第２の連動機構を介してクランクシャフトにより上記第１のバランサシャフトと同じ方向に同じ回転速度で回転駆動される第２のバランサシャフトと、
を備え、上記第１のバランサシャフトが内燃機関の前部に、上記第２のバランサシャフトが内燃機関の後部に、それぞれ配置さ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】
上記第１，第２のバランサシャフトが、クランクシャフトと同一の回転速度で回転駆動され、１次バランサを構成し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。
【請求項３】
上記第１のバランサシャフトの偏心質量と上記第２のバランサシャフトの偏心質量とが互いに異なる位相に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項４】
Ｖ型内燃機関のバンク間部分に上記第１，第２のバランサシャフトが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項５】
上記第１のバランサシャフトの回転中心と上記第２のバランサシャフトの回転中心とが、同一直線上に整列していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項６】
上記第１のバランサシャフトの回転中心と上記第２のバランサシャフトの回転中心とが、互いにオフセットしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項７】
内燃機関を前方もしくは後方から見たときの重心位置に、上記第１，第２のバランサシャフトが配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項８】
上記第１の連動機構が、内燃機関の前端部に設けられたカムシャフト駆動用のチェーン機構からなり、上記第２の連動機構が、内燃機関の後端部に設けられた補機駆動用のチェーン機構からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏心質量を有するバランサシャフトをクランクシャフトの回転に同期して回転させることによりシリンダブロックの振動を抑制する内燃機関のバランサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏心質量を有するバランサシャフトをシリンダブロックの一部に回転自在に配置し、クランクシャフトの回転に同期して回転させることにより、シリンダブロックの１次振動や２次振動等を抑制するようにしたバランサ装置が従来から知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｖ型多気筒内燃機関において残存する１次振動を抑制するために、クランクシャフトと同じ回転速度で逆方向へ回転する１次バランサシャフトをバンク間位置に配置したバランサ装置が開示されている。なお、特許文献１では、このバランサシャフトがアイドルギヤを含むギヤ機構を介してクランクシャフトにより駆動されているが、チェーン機構により駆動する構成も公知である。
【特許文献１】特開２００６−３０７７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなバランサ装置によって、同時に内燃機関の前後のアンバランスの抑制、例えばＶ型内燃機関などで残存する左右に向かうヨー振動の抑制を図るためには、バランサシャフトの前後の２箇所に偏心質量を設けるとともに、これらの偏心質量ができるだけ前後に離れて位置するようにバランサシャフトをクランクシャフトの全長とほぼ等しい長さとする必要がある。
【０００５】
しかしながら、このようにバランサシャフトの全長を長くすると、内燃機関の重量増加の要因となるばかりか、内燃機関の他の部品との間でレイアウト上の制約が多くなり、バランサシャフトを最適位置に配置することが困難となる。例えば、特許文献１では、１次バランサとして最適位置となるように、クランクシャフトの直上でかつ重心位置近傍にバランサシャフトを配置しようとしているが、この結果、一対のバンクの間に生じるバンク間の凹部を前後に貫通してバランサシャフトが延びる形となり、バンク間に配置される吸気系部品等のレイアウトを制約してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、バランサシャフトを前後に分割し、各々別個に駆動するようにした。すなわち、この発明に係る内燃機関のバランサ装置は、偏心質量を有し、かつ第１の連動機構を介してクランクシャフトにより回転駆動される第１のバランサシャフトと、同じく偏心質量を有し、かつ第２の連動機構を介してクランクシャフトにより上記第１のバランサシャフトと同じ方向に同じ回転速度で回転駆動される第２のバランサシャフトと、を備えており、上記第１のバランサシャフトが内燃機関の前部に、上記第２のバランサシャフトが内燃機関の後部に、それぞれ配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１，第２のバランサシャフトが各々非常に短いものとなり、従前の１本の連続したバランサシャフトに比較して、軽量となる。そして、第１のバランサシャフトと第２のバランサシャフトとの間に無駄な軸部が存在せず、かつ両者をオフセットして配置することもできるので、レイアウトの自由度が向上し、他部品との干渉を回避してスペースをより有効に利用することができるとともに、各々の偏心質量を振動抑制の上でより適切な位置に配置することが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１〜図３は、この発明を、バンク角９０°のＶ型６気筒内燃機関の１次バランサとして構成した一実施例を示している。図１は、このＶ型内燃機関を機関の前方から見た正面図、図３は機関の後方から見た背面図、図２は機関の側方から見た側面図であり、いずれもシリンダブロックやシリンダヘッド等の構造部品を省略し、バランサ装置に関連する要部のみを概略的に図示した構成説明図である。
【００１０】
図１に示すように、シリンダブロック（図示せず）に支持されるクランクシャフト１は機関前方から見て機関中央の下部に位置し、ここに左右バンクの各気筒のコンロッド（図示せず）が連結されている。各バンクの頂部のシリンダヘッド（図示せず）には、それぞれ吸気カムシャフト２と排気カムシャフト３とが配置されており、バンクの内側に位置する一対の吸気カムシャフト２，２の前端に取り付けられた吸気カムスプロケット４，４とクランクシャフト１前端に取り付けられたクランクスプロケット５との間に、メインタイミングチェーン６が巻き掛けられている。周知のように吸気カムスプロケット４は相対的に径が大きく、吸気カムシャフト２はクランクシャフト１の１／２の回転速度で回転する。各バンクの排気カムシャフト３は、該排気カムシャフト３前端に取り付けられた排気カムスプロケット７と、吸気カムスプロケット４に重ねられた第２吸気カムスプロケット４Ａと、両者に巻き掛けられたシリンダヘッド側タイミングチェーン８と、を介して、吸気カムシャフト２に従動している。
【００１１】
そして、機関前方から見てクランクシャフト１の直上となる位置に、第１のバランサシャフトとなる前部バランサシャフト１１および第２のバランサシャフトとなる後部バランサシャフト１２が配置されている。具体的には、機関前方から見てバンク間の凹部の底部に位置し、この位置は、機関を前方から見たときの重心位置にほぼ合致している。前部バランサシャフト１１は、図２に明らかなように機関前端部に位置し、軸受支持の上で必要な最小限の長さの軸部の各端部に、スプロケット部１３と偏心質量となるウェイト部１４とがそれぞれ設けられている。上記ウェイト部１４は、軸部外周面の周方向の一部、例えば１８０°の範囲に設けられている。そして、上記軸部を支持する単一の軸受１５が、上記スプロケット部１３とウェイト部１４との間に位置している。上記スプロケット部１３は、クランクスプロケット５と同一の径を有し、一対の吸気カムスプロケット４の間においてメインタイミングチェーン６の背面側（外周側）に噛み合っている。つまり、メインタイミングチェーン６が全体として大きなＶ字形をなすように、一対の吸気カムスプロケット４とクランクスプロケット５とスプロケット部１３とに係合しており、第１の連動機構を構成している。これにより、前部バランサシャフト１１は、クランクシャフト１と同じ回転速度でかつ逆方向に回転する。
【００１２】
なお、上記スプロケット部１３は、ウェイト部１４に対応する半円の第１領域１３Ａと残りの半円の第２領域１３Ｂとに区分され、各々の領域の材質や肉厚等を異ならせることで、第１領域１３Ａの方の質量が相対的に大となっており、これもウェイト部１４とともに偏心質量として機能している。これにより単一の軸受１５の両側に偏心質量が分配されるため、軸受１５の負担が軽減する。
【００１３】
後部バランサシャフト１２は、図２に明らかなように機関後端部に位置し、図２において前部バランサシャフト１１と対称となるように配置されているが、その基本的な構成は、前部バランサシャフト１１と同一である。すなわち、軸受支持の上で必要な最小限の長さの軸部の各端部に、スプロケット部２３と偏心質量となるウェイト部２４とがそれぞれ設けられており、上記軸部を支持する単一の軸受２５が、上記スプロケット部２３とウェイト部２４との間に位置している。また上記スプロケット部２３は、ウェイト部２４に対応する半円の第１領域２３Ａと残りの半円の第２領域２３Ｂとに区分され、各々の領域の材質や肉厚等を異ならせることで、第１領域２３Ａの方の質量が相対的に大となっており、ウェイト部２４とともに偏心質量として機能している。
【００１４】
そして、上記後部バランサシャフト１２は、第２の連動機構として、内燃機関の後部下方に位置する補機の一つであるオイルポンプ３１を駆動するためのリアタイミングチェーン３２を利用して駆動されるようになっている。すなわち、クランクシャフト１の後端部にリアクランクスプロケット３３が取り付けられているとともに、機関後方へ向かうオイルポンプ３１の回転軸端部にオイルポンプスプロケット３４が取り付けられており、少なくともリアクランクスプロケット３３は後部バランサシャフト１２のスプロケット部２３と同一の径を有する。リアタイミングチェーン３２は、リアクランクスプロケット３３を挟んで上下に位置するスプロケット部２３とオイルポンプスプロケット３４とに巻き掛けられ、その背面側（外周側）に上記リアクランクスプロケット３３が噛み合っている。これにより、後部バランサシャフト１２は、クランクシャフト１と同じ回転速度でかつ逆方向に回転する。
【００１５】
従って、前部バランサシャフト１１と後部バランサシャフト１２とは、互いに同じ方向（クランクシャフト１と逆方向）に、かつ同じ回転速度（クランクシャフト１と同一の回転速度）でもって同期回転する。ここで、前部バランサシャフト１１の偏心質量の偏心方向と後部バランサシャフト１２の偏心質量の偏心方向とは、内燃機関のヨー振動を抑制するために、互いに１８０°異なっている。なお、本実施例では、前部バランサシャフト１１の回転中心と後部バランサシャフト１２の回転中心とが、同一直線上に整列しているが、内燃機関の前部および後部における重心位置や他部品との関係などから、各々の回転中心が互いにオフセットしていてもよい。また、偏心質量は前後の２箇所で必ずしも等しい大きさである必要はなく、それぞれの位置等に応じた最適化のために異なる大きさとしてもよい。
【００１６】
上記のような構成のバランサ装置においては、前部バランサシャフト１１と後部バランサシャフト１２との間に無駄な軸部が存在しないため、スプロケット部２３やリアタイミングチェーン３２による重量増加を考慮したとしても、１本のバランサシャフトの両端に偏心質量を設けた構成よりも軽量化が図れる。特に、前後の偏心質量を前後に十分に離して配置できることから、振動抑制に必要な偏心質量も小さくなり、一層の軽量化が可能である。しかも上記構成では、後部バランサシャフト１２は、補機（オイルポンプ３１）駆動用のチェーン機構を利用して駆動されるので、後部バランサシャフト１２の駆動に伴う実質的な重量増加は極めて少ない。
【００１７】
そして、中間に無駄な軸部が存在しないことと併せて前部バランサシャフト１１と後部バランサシャフト１２とを個々に独立して配置できるので、レイアウトの自由度が高くなり、無駄なスペースを占有することがないとともに、前後の偏心質量を、機関の前端部および後端部に近くかつ重心付近となる各々の最適位置に配置することが容易となる。
【００１８】
次に、図４は、前部バランサシャフト１１を駆動する第１の連動機構の異なる実施例を示している。この実施例では、吸気カムシャフト２および排気カムシャフト３を駆動するチェーン機構が２ステージ型の構成となっており、大径スプロケット４１ａと小径スプロケット４１ｂとを一体化してなる中間スプロケット４１が各バンクに設けられ、この一対の中間スプロケット４１（詳しくは大径スプロケット４１ａ）とクランクスプロケット５とに亘って第１タイミングチェーン４２が巻き掛けられている。そして、各バンク毎に、中間スプロケット４１の小径スプロケット４１ｂと吸気カムスプロケット４２と排気カムスプロケット４３との３者に亘って第２タイミングチェーン４４が巻き掛けられている。前部バランサシャフト１１のスプロケット部１３は、一対の中間スプロケット４１の間において、第１タイミングチェーン４２の背面側（外周側）に噛み合っており、これによって前述した実施例と同様に前部バランサシャフト１１が駆動される。
【００１９】
また図５は、後部バランサシャフト１２を駆動する第２の連動機構の異なる実施例を示している。この実施例では、後部バランサシャフト１２に隣接してアイドラスプロケット５１が設けられており、このアイドラスプロケット５１とオイルポンプスプロケット３４とリアクランクスプロケット３３との３者に亘ってリアタイミングチェーン３２が巻き掛けられている。そして、後部バランサシャフト１２は、上記実施例のスプロケット部２３に代えて、外周に歯部を有するギア部５２を備えており、上記アイドラスプロケット５１に一体に設けられたギア（図示せず）と上記ギア部５２とが互いに噛み合っている。従って、クランクシャフト１と同じ方向に回転するアイドラスプロケット５１の回転が、ギアの噛み合いを介して逆方向の回転となって後部バランサシャフト１２に伝達される。なお、この場合も、ギア部５２が偏心質量の一部として不均一な質量分布を備えることが好ましい。
【００２０】
以上、この発明をＶ型内燃機関の１次バランサとして適用した実施例について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、種々の形式の内燃機関における１次バランサや２次バランサ等として適用することが可能である。また第１の連動機構および第２の連動機構も適宜にギヤやチェーン等を利用した種々の構成が可能であり、カムシャフトや補機の駆動とは別個の独立した機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Ｖ型６気筒内燃機関に適用した本発明のバランサ装置の構成を概略的に示す機関前方から見た正面図。
【図２】同じく機関側方から見た側面図。
【図３】同じく機関後方から見た背面図。
【図４】第１の連動機構の異なる実施例を示す機関前方から見た正面図。
【図５】第２の連動機構の異なる実施例を示す機関後方から見た背面図。
【符号の説明】
【００２２】
１…クランクシャフト
６…メインタイミングチェーン
１１…前部バランサシャフト
１２…後部バランサシャフト
１３，２３…スプロケット部
１４，２４…ウェイト部
３１…オイルポンプ
３２…リアタイミングチェーン
【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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