(57)【要約】【課題】従動側シャフトの軽量化を図ることにより、駆動側ギアと従動側ギア間の大きな歯打ち音の発生を抑制し得るエンジンのバランサ装置を提供する。【解決手段】軸方向一端部に駆動側ギア１４を有し、他端部にクランクシャフト２から回転力が伝達されるドライブシャフト１２と、前記駆動側ギアに噛合する従動側ギア１５を軸方向一端部に有し、該従動側ギアを介してドライブシャフトから回転力が伝達されるドリブンシャフト１３と、を備えている。前記ドリブンシャフトにおける各ジャーナル部１３ａ，１３ｂと各バランスウエイト２２ａ，２２ｂ以外の各部位２３ａ，２３ｂの外径を、対応する前記ドライブシャフトにおける各ジャーナル部１２ａ〜１２ｃ及び各バランスウエイト１９ａ，１９ｂ以外の各部位２４ａ，２４ｂの外径よりも小さく形成して、該ドライブシャフトの慣性モーメントを低減させた。【選択図】図１
2009150430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バランスウエイトを有し、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動側シャフトと、
該駆動側シャフトと一体的に回転するようにこの駆動シャフトの一端部に設けられた駆動側ギアと、
バランスウエイトを有する従動側シャフトと、
該従動側シャフトと一体的に回転するようにこの従動側シャフトの一端部に設けられ、前記駆動側ギアに噛合して該駆動ギアの回転力を前記従動側シャフトに伝達する従動側ギアと、を備え、
前記従動側シャフトにおける前記バランスウエイト以外の部位の外径を、対応する前記駆動側シャフトにおける前記バランスウエイト以外の部位の外径よりも小さく形成したことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
【請求項２】
バランスウエイトを有し、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動側シャフトと、
該駆動側シャフトと一体的に回転するように該駆動シャフトの一端部に設けられた駆動側ギアと、
バランスウエイトを有する従動側シャフトと、
該従動側シャフトと一体的に回転するようにこの従動側シャフトの一端部に設けられ、前記駆動側ギアに噛合して該駆動ギアの回転力を前記従動側シャフトに伝達する従動側ギアと、を備え、
前記従動側シャフトにおける前記バランスウエイト以外の箇所に、前記駆動側シャフトにおける前記バランスウエイト以外の箇所よりも軽量化された軽量化部を形成したことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
【請求項３】
外径が小さく形成された前記従動側シャフトのバランスウエイト以外の部位は、前記従動側シャフトが軸受けされるジャーナル部を除く部位であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのバランサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用エンジンの振動を効果的に低減するバランサ装置に関し、とりわけ、駆動側ギアと従動側ギアの歯打ち音を低減し得るバランサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用エンジン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、バランサ装置は、シリンダブロックの下方位置に設けられたオイルパン内に配置されて、前記シリンダブロックの下方にボルト固定されたケーシングと、該ケーシング内に互いに平行に配置されて、軸方向両端位置が軸受部によって回転自在に支持された一対の駆動側と従動側のバランサシャフトと、を備えている。
【０００４】
前記駆動側シャフトは、従動側シャフトよりも軸方向に長く形成され、一端側にバランスウエイトが一体的に設けられていると共に、他端部にスプロケットが設けられており、このスプロケットとクランクシャフトの先端部に有するスプロケットに巻装されたチェーンを介して前記クランクシャフトから回転力が伝達されるようになっている。また、駆動側シャフトは、軸方向の他端側付近に駆動側ギアが一体的に設けられている。
【０００５】
一方、前記従動側シャフトは、一端側にバランスウエイトが一体的に設けられていると共に、他端側に前記駆動側ギアと噛合して回転力が伝達される従動側ギアが設けられている。なお、この従動側シャフトの一端部には、オイルポンプが配置されている。
【０００６】
そして、エンジンの始動に伴ってクランクシャフトが回転駆動すると、前記各スプロケットとチェーンを介して駆動側シャフトがクランクシャフトの二倍の回転速度で回転駆動すると共に、駆動側ギアの回転に伴ってこれと噛合した従動側ギアが逆方向へ回転して従動側シャフトを駆動側シャフトと反対方向へ回転駆動させる。これによって、各バランスウエイトの回転によりエンジンの二次振動を効果的に抑制するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−６５１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来のようなバランサ装置における駆動側シャフトは、クランクシャフトからの回転力が直接的に伝達されることから、捩り振動の低減化などの要請からバランスウエイト以外の部位の軸径を比較的大きくして剛性を確保するようになっている。一方、前記従動側シャフトは、高剛性を確保する必要がないにも拘わらず、バランスウエイト以外の部位の軸径が駆動側シャフトと同じ大きさに設定されている。
【０００８】
このため、従動側シャフトの重量が比較的大きくなり、この結果、回転時の慣性モーメントが大きくなってしまう。したがって、前記駆動側ギアと従動側ギアとの歯部間に有するバックラッシによる該両歯部間における衝突エネルギが大きくなって大きな歯打ち音が発生する。特に、クランクシャフトの回転変動に伴い駆動側シャフト及び駆動側ギアが正逆回転変動を起こすため、前記両歯部間の歯打ち音の発生がさらに顕著になり、エンジン駆動騒音の一つの原因になっている。
【０００９】
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、駆動側シャフトほど剛性が要求されない従動側シャフトの一部の軽量化を図ることにより、駆動側ギアと従動側ギアとの間における大きな歯打ち音の発生を抑制し得るエンジンのバランサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、とりわけ、駆動側ギアと従動側ギアとをそれぞれ各シャフトの一端部に配置し、従動側シャフトにおけるバランスウエイト以外の部位の外径を、対応する駆動側シャフトにおけるバランスウエイト以外の部位の外径よりも小さく形成したことを特徴としている。
【００１１】
すなわち、前記駆動側シャフトは、例えば他端部に連係されたスプロケットやチェーンなどの無担状の動力伝達部材を介してクランクシャフトからの回転力が伝達されると共に、その回転力を一端部に設けられた駆動側ギアを介して従動側シャフトへ伝達するようになっていることから、軸方向におけるバランスウエイト以外の部位の捩り剛性を比較的高く確保する必要があるため、前記部位の外径を小さく設定することはできないが、前記従動側シャフトは、一端側に設けられた従動側ギアを介して駆動側シャフトの回転力が伝達されて回転するのみで、他端側は被駆動部材に連係されていないことから、駆動側シャフトと比べて高い剛性を必要とせず、バランサウエイト以外の部位の外径を小さく設定する余地がある。
【００１２】
そこで、本発明では、従動側シャフトのバランスウエイト以外の部位の外径を、対応する駆動側シャフトのバランスウエイト以外の部位よりも小さく形成したことによって、該従動側シャフトの慣性モーメントを十分に低減することが可能になる。このため、クランクシャフトから伝達される回転変動など起因した駆動側ギアと従動側ギアとの間のバックラッシによる歯部間の衝突エネルギを十分に低減化することができる。これによって、前記歯部間における大きな歯打ち音の発生を十分抑制することが可能になり、エンジンの騒音レベルの低減化が図れる。
【００１３】
また、従動側シャフトの細径化に伴って装置全体の軽量化が図れ、エンジンの燃費性能の向上も図れる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、とりわけ、駆動側ギアと従動側ギアとをそれぞれ各シャフトの一端部に配置し、従動側シャフトにおけるバランスウエイト以外の箇所に、対応する駆動側シャフトにおけるバランスウエイト以外の箇所よりも軽量化された軽量化部を形成したことを特徴としている。
【００１５】
この発明も、前記従動側シャフトの軽量化部によって慣性モーメントを小さくすることができることから、駆動側ギアに対する従動側ギアの衝突エネルギが小さくなり、歯部間の大きな歯打ち音の発生を抑制することが可能になる。
【００１６】
なお、この発明では、請求項１の発明のような従動側シャフトの一部の外径を小さくして軽量化を図る場合以外の方法、例えば材料の変更などによって軽量化を図ることも可能である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、外径が小さく形成された前記従動側シャフトのバランスウエイト以外の部位は、前記従動側シャフトが軸受けされるジャーナル部を除く部位であることを特徴としている。
【００１８】
この発明では、ジャーナル部の外径については適正な軸径が確保されているので、バランスウエイトに対する従動側シャフトの軸受荷重を十分に確保することができる。
【００１９】
しかも、ジャーナル部の耐久性が悪化してしまうことがなく、ジャーナル部やそれに対応する軸受部などを駆動側シャフトと全て同じ仕様で形成することができるので、全体の加工作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るバランサ装置を、車両用の直列４気筒エンジンに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
すなわち、図３及び図４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の下部に取り付けられたオイルパン４の内部にバランサ装置５が収容配置されている。
【００２２】
前記クランクシャフト２は、前端部に一体的に有する支持軸６に大径なクランクスプロケット７が取り付けられていると共に、その先端側に駆動プーリ８が取り付けられている。
【００２３】
前記バランサ装置５は、図１〜図４に示すように、ラダーフレーム３の下面に複数のボルト９によって共締め固定されたアッパーハウジング１０及びロアーハウジング１１と、該両ハウジング１０，１１間に支持されて機関前後方向に並行配置されたバランスシャフトである駆動側のドライブシャフト１２及び従動側のドリブンシャフト１３と、該両シャフト１２，１３の各軸方向一端部にそれぞれ固定されて各歯部１４ａ，１５ａが互いに噛合したヘリカル型の駆動側ギア１４及び従動側ギア１５と、を備えている。
【００２４】
前記ドライブシャフト１２は、軸長が比較的長く形成されていると共に、後述する第１〜第３大径ジャーナル部１２ａ〜１２ｃ以外の部位は捩り剛性を確保するために、比較的大径に形成されている。また、ドライブシャフト１２は、軸方向他端部にバランサスプロケット１６が固定されていると共に、このバランサスプロケット１６とクランクスプロケット７に巻回された無端状の伝達部材である駆動チェーン１７を介してクランクシャフト２からの回転力が伝達されるようになっている。なお、図４中、２０は、前記駆動チェーン１７に一定のテンションを付与する張力機構である。
【００２５】
また、このドライブシャフト１２は、図１〜図３に示すように、他端側から軸方向の三箇所に形成された第１ジャーナル部１２ａ、第２ジャーナル部１２ｂ及び第３ジャーナル部１２ｃがアッパーハウジング１０とロアーハウジング１１の間に設けられた三つの軸受にそれぞれほぼ円筒状のプレーンベアリングである第１ベアリング１８ａ，第２ベアリング１８ｂ及び第３ベアリング１８ｃを介して回転自在に支持されている。
【００２６】
さらに、ドライブシャフト１２の前記ジャーナル部１２ｃの前後には、二つのバランサウエイトである第１ウエイト１９ａ及び第２ウエイト１９ｂがそれぞれ一体に設けられ、互いに前記第３ジャーナル部１２ｃを挟んで対称的に配置されている。なお、両シャフト１２，１３は、クランクシャフト２の一回転につき二回転するように設定されている。
【００２７】
一方、前記ドリブンシャフト１３は、その軸長がドライブシャフト１２の約２／３程度の短尺に形成され、他端側から軸方向の二箇所に形成された第１ジャーナル部１３ａ及び第２ジャーナル部１３ｂが両ハウジング１０，１１の間に設けられた二つの軸受にそれぞれほぼ円筒状のプレーンベアリングである第１ベアリング２１ａ及び第２ベアリング２１ｂを介して回転自在に支持されている。
【００２８】
さらに、ドリブンシャフト１３の前記第２ジャーナル部１３ｂの前後には、前記ドライブシャフト１２と同様に、二つのバランサウエイトである第１ウエイト２２ａ及び第２ウエイト２２ｂがそれぞれ一体に設けられ、前記第２ジャーナル部１３ｂを挟んで対称的に配置されている。
【００２９】
なお、前記各ベアリング１８ａ〜１８ｃ、２１ａ，２１ｂには、各ハウジング１０，１１内に形成された油通路と自身の内周面にそれぞれ形成されたグルーブ溝によって潤滑油が導入されるようになっている。
【００３０】
そして、このドリブンシャフト１３は、前記従動ギア１５よりも軸方向他端側の前記各ジャーナル部１３ａ，１３ｂ以外の部位、つまり前記第１ジャーナル部１３ａと前記第１ウエイト２２ａとの間の部位２３ａと、前記第２ウエイト２２ｂと従動側ギア１５との間の部位２３ｂの各外径が、前記ドライブシャフト１２の対応する部位２４ａ，２４ｂの各外径よりもそれぞれ小径に形成されている。
【００３１】
すなわち、ドリブンシャフト１３は、ドライブシャフト１２と比較して、その軸長が短いことや、前記従動側ギア１５よりも他端側にはその他の被駆動部材が連係されておらずドライブシャフト１２の回転力によって回転するのみであること、等の理由から、前記各ジャーナル部１３ａ，１３ｂ以外の部位においては大きな捩り剛性を必要としない。よって、本実施の形態では、ドリブンシャフト１３の前記所定の部位２３ａ，２３ｂの各外径が可及的に小さく形成されている。
【００３２】
なお、前記第２ジャーナル部１３ｂの前後には前記各ウエイト２２ａ，２２ｂの回転に伴う比較的大きな遠心力が作用することになるため、該各ウエイト２２ａ，２２ｂと第２ジャーナル部１３ｂの間の部位については、細径化せずに前記ドライブシャフト１２の対応する部位と同様の軸径に設定することが望ましい。このような理由から、本実施の形態では、かかる部位については、それぞれドライブシャフト１２の対応する部位と同様の軸径に設定している。
【００３３】
したがって、本実施の形態によれば、前記所定の部位２３ａ，２３ｂの小径化に伴い、前記ドリブンシャフト１３全体の軽量化を図ることができる。このため、該ドリブンシャフト１３の回転時における慣性モーメントを十分に小さくすることが可能となる。
【００３４】
よって、前記クランクシャフト２から伝達される回転変動などに起因した前記駆動側ギア１４と従動側ギア１５とが噛合した各歯部１４ａ，１５ａ間のバックラッシによる該両歯部１４ａ，１５ａ同士の衝突エネルギを十分に小さくすることができる。これによって、大きな歯打ち音の発生を十分抑制することが可能になり、この結果、エンジンの騒音レベルの低減化を図ることができる。
【００３５】
さらには、前記各部位２３ａ，２３ｂの細径化に基づくドリブンシャフト１３の軽量化に伴って装置全体の軽量化が図られ、エンジンの燃費性能の向上にも供される。
【００３６】
また、本実施の形態では、ドリブンシャフト１３の前記各小径部位２３ａ，２３ｂは前記各ウエイト２２ａ，２２ｂと前記各ジャーナル部１３ａ，１３ｂを除く部位とし、前記各ジャーナル部１３ａ，１３ｂの外径はドライブシャフト１２のものと同様に大径に形成されているので、前記各ウエイト２２ａ、２２ｂに対するドリブンシャフト１３の軸受荷重を十分に確保することができる。
【００３７】
しかも、かかる構成を採用することによって前記各ジャーナル部１３ａ，１３ｂの耐久性の悪化を招来してしまうおそれもなく、該各ジャーナル部１３ａ，１３ｂやこれに対応する軸受部などをドライブシャフト１２側と全て同じ仕様に形成することができるので、全体の加工作業が容易になる。
【００３８】
また、前記駆動側ギア１４や従動側ギア１５の各歯部１４ａ，１５ａは、噛み合い音が比較的小さい特質を有するヘリカルギアによって構成されていることから、該各歯部１４ａ，１５ａの歯打ち音をさらに小さくすることが可能になる。
【００３９】
本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば材質の変更やドリブンシャフト１３内部の中空化などによってドリブンシャフト１３の軽量化を図ることも可能である。
【００４０】
また、前記実施の形態では、前記各シャフト１２，１３に対して、前記各ギア１４，１５を各シャフト１２，１３の軸方向一端部に設ける構成としたが、従来と同様、図５及び図６に示すように各シャフト１２，１３の一端にオイルポンプ２５を連係し、該オイルポンプ２５を各シャフト１２，１３によって駆動させることも可能である。
【００４１】
このとき、ドライブシャフト１２によって前記オイルポンプ２５を駆動させる場合、図５に示すように、該ドライブシャフト１２には、クランクシャフト２の回転力に対して前記ドリブンシャフト１３の駆動抵抗に加えオイルポンプ２５の駆動抵抗が生じることから、ドライブシャフト１２においては、大きなねじり剛性を確保すべく前記各ウエイト１９ａ，１９ｂ以外の部位、つまり前記各所定の部位２４ａ，２４ｂについて軸径を細径化することはできない。これに対し、ドリブンシャフト１３はドライブシャフト１２の回転力によって回転するのみであることから、該ドリブンシャフト１３の前記所定の部位２３ａ，２３ｂの各外径については前記実施の形態と同様に細径化することが可能であり、該実施の形態と同様の作用効果が奏せられる。
【００４２】
一方、ドリブンシャフト１３によって前記オイルポンプ２５を駆動させる場合には、図６に示すように、ドライブシャフト１２には、前記実施の形態と同様にクランクシャフト２の回転力に対するドリブンシャフト１３の駆動抵抗が生じることから、該ドライブシャフト１２においては、大きなねじり剛性を確保する必要があるため、前記各ウエイト１９ａ，１９ｂ以外の部位、つまり前記各所定の部位２４ａ，２４ｂについて軸径を細径化することはできない。これに対し、ドリブンシャフト１３においては、オイルポンプ２５を駆動させる関係上、従動側ギア１５よりも一端側にはオイルポンプ２５の駆動抵抗が生じるものの、従動側ギア１５よりも他端側には被駆動部材等が連係されておらず何らの駆動抵抗等も生じないことから、該ドリブンシャフト１３の前記所定の部位２３ａ，２３ｂの各外径については、前記実施の形態と同様に細径化することが可能であり、該実施の形態と同様の作用効果が奏せられる。
【００４３】
また、ドリブンシャフト１３の前記各所定の部位２３ａ，２３ｂにおける小径化の割合は、必ずしも一律に定められるものではなく、エンジンやバランサ装置の大きさや仕様等に応じて任意に設定することができる。
【００４４】
さらに、このバランサ装置は、ドライブシャフトとドリブンシャフトとがほぼ同じ長さのものにも適用可能であると共に、車両用エンジン以外に例えば船舶等のエンジンにも適用することができる。
【００４５】
前記実施の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。
（イ）バランスウエイトを有し、クランクシャフトから無端状の伝達部材を介して回転力が伝達される駆動側シャフトと、
該駆動側シャフトと一体的に回転するようにこの駆動側シャフトの軸方向の一端部に設けられた駆動側ギアと、
該駆動側ギアに噛合して、前記駆動側シャフトに対して逆方向の回転力が伝達される従動側ギアと、
バランスウエイトを有し、軸方向の一端部に設けられた前記従動側ギアと一体的に回転する従動側シャフトと、を備え、
前記従動側シャフトにおける前記バランスウエイト以外の部位の外径を、対応する前記駆動側シャフトにおけるバランスウエイト以外の部位の外径よりも小さく形成したことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
【００４６】
駆動側シャフトは、クランクシャフトから無端状の伝達部材である例えばチェーンなどによって回転力が伝達される際にテンションが作用して径方向に荷重が掛かるため、ある程度の剛性を確保する必要上、バランスウエイト以外の外径を細くすることはできないが、従動側ギアによって伝達される回転力によって回転するのみである従動側シャフトは、バランスウエイト以外の部位の外径を駆動側シャフトに対して細くすることが可能である。したがって、前記請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。
（ロ）前記駆動側ギアと、従動側ギアを、それぞれヘリカルギアによって形成したことを特徴とする請求項１〜（イ）に記載のエンジンのバランサ装置。
【００４７】
ヘリカルギアは噛み合い音が小さいことから、前記各ギアの歯打ち音をさらに小さくすることが可能になる。
（ハ）前記クランクシャフトから駆動側シャフトへの回転伝達機構を、前記クランクシャフトに設けられた駆動スプロケットと、前記駆動側シャフトに設けられた従動スプロケットと、前記駆動スプロケットと従動スプロケットとの間に巻装されたチェーンとによって構成したことを特徴とする請求項１〜（ロ）に記載のエンジンのバランサ装置。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るエンジンのバランサ装置の要部平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施の形態の要部縦断面である。
【図４】本実施の形態のバランサ装置が適用されるエンジンの正面図である。
【図５】本実施の形態の他例を示すバランサ装置の要部平面図である。
【図６】本実施の形態の他例を示すバランサ装置の要部平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
２…クランクシャフト
５…バランサ装置
１２…ドライブシャフト（駆動側シャフト）
１３…ドリブンシャフト（従動側シャフト）
１２ａ，１２ｂ…第１、第２ジャーナル部（ジャーナル部）
１３ａ，１３ｂ…第１、第２ジャーナル部（ジャーナル部）
１４…駆動側ギア
１５…従動側ギア
１４ａ，１５ａ…歯部
１９ａ，１９ｂ…第１、第２ウエイト（バランサウエイト）
２２ａ，２２ｂ…第１、第２ウエイト（バランサウエイト）
２３ａ，２３ｂ…小径部位
２４ａ，２４ｂ…対応する部位
【図１】
2009150430.tif 000003
【図２】
2009150430.tif 000004
【図３】
2009150430.tif 000005
【図４】
2009150430.tif 000006
【図５】
2009150430.tif 000007
【図６】
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