JP2010101472A - バランスシャフトの組み付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ストッパゴムにおける部分的な応力集中を緩和すると共に内部応力の発生を抑え、ストッパゴムの亀裂、圧壊等を防止することができるバランスシャフトの組み付け構造を提供すること。
【解決手段】バランスシャフト４におけるドリブンギヤ３とダンパカバー５との組み付け構造において、ドリブンギヤ３の衝突突起部３１が衝突する前の状態のストッパゴム６の弾性変形部６１の体積をＶ１、衝突突起部３１が衝突して弾性変形した状態の弾性変形部６１の周りを囲む、バランスシャフト４の軸部４３の外周面４３１、ダンパカバー５の外周リング部５２の内周面５２１、ドリブンギヤ３の軸方向端面、ダンパカバー５の底部５１の表面５１１、ドリブンギヤ３の衝突突起部３１の衝突面３１１を同一平面上に延長した面、及びダンパカバー５の支持突起部５３の支持面５３１を同一平面上に延長した面によって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たす。
【選択図】図７

Description

本発明は、バランスシャフトにおけるドリブンギヤとダンパカバーとの組み付け構造に関する。

レシプロエンジンに用いるバランサ機構等の動力伝達機構においては、駆動する一方のギヤを金属製とし、ギヤ音（ギヤの噛合いにより生じる騒音）を低減する等の目的から、駆動される他方のギヤの歯面を、樹脂製とすることが行われている。
また、例えば、特許文献１の動力伝達系のギヤ機構においては、金属製の第１のギヤに対して樹脂製の歯面を有する第２のギヤを噛合させ、第２のギヤに設けた減衰機構によって、ギヤの噛合いに伴う共振現象の発生を抑制している。

また、上記特許文献１には、バランスシャフトに設けたカウンタギヤ内にストッパゴムを設け、このストッパゴムの周方向端面に、第２のギヤに設けた突起を衝突させる構成が開示されている。そして、ストッパゴムにおいて周方向一方側に位置する加速側の弾性変形部の体積を、周方向他方側に位置する減速側の弾性変形部の体積よりも大きくしている。これにより、減速側の弾性変形部に比べて大きな荷重が加わる加速側の弾性変形部を保護することができ、ストッパゴムの耐久性を向上させている。

特開２００１−１９３７９４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、突起が衝突した際にストッパゴムに入力される荷重が大きくなると、突起が衝突した部分に応力集中が生じ、ストッパゴムに亀裂が生じることがある。また、突起の衝突によってストッパゴムが圧縮される体積（圧縮体積）に対して、それを逃がすだけのスペースを十分に確保することができなければ、ストッパゴムに生じる内部応力が大きくなり、ストッパゴムの圧壊が生じることがある。そして、これらの不具合が生じることにより、最悪の場合、ストッパゴムが破損して、機能停止に至る場合がある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ストッパゴムにおける部分的な応力集中を緩和すると共に内部応力の発生を抑え、ストッパゴムの亀裂、圧壊等を防止することができるバランスシャフトの組み付け構造を提供しようとするものである。

本発明は、バランスウエイトを備えた軸部と、該軸部に固定されたダンパカバーと、上記軸部に相対回転可能に装着されていると共に噛合するドライブギヤによって駆動されるドリブンギヤとを有し、該ドリブンギヤと上記ダンパカバーとの係合によってダンパ効果を生じるよう構成されたバランスシャフトにおける上記ドリブンギヤと上記ダンパカバーとの組み付け構造であって、
上記ダンパカバーは、上記軸部に外挿固定される円板形状の底部と、該底部の外周端部から軸方向に延設された外周リング部と、該外周リング部の内周面から径方向内方に突出形成された複数の支持突起部とを備え、
上記ダンパカバー内には、上記支持突起部を周方向から挟むように配設された一対の弾性変形部を備え、該一対の弾性変形部が上記支持突起部の一対の支持面によってそれぞれ周方向に支持された複数のストッパゴムが配設され、
上記ドリブンギヤは、複数の衝突突起部を軸方向端面に備え、該衝突突起部を上記ダンパカバー内の上記ストッパゴム間に位置させるように上記ダンパカバーに対面配置しており、
上記衝突突起部は、上記弾性変形部に衝突する衝突面と上記底部に対面する衝突突起先端面とが成す衝突角部を有し、
上記弾性変形部は、上記衝突突起部が衝突する被衝突面と上記底部に対面する弾性変形底面とが成す被衝突角部を有し、
上記衝突角部及び上記被衝突角部のいずれか一方又は両方には、Ｃ面又はＲ面よりなる面取り面が形成されており、
上記衝突突起部が衝突する前の状態の上記弾性変形部の体積をＶ１、上記衝突突起部が衝突して弾性変形した状態の上記弾性変形部の周りを囲む、上記軸部の外周面、上記外周リング部の内周面、上記ドリブンギヤの上記軸方向端面、上記底部の表面、上記衝突突起部の上記衝突面を同一平面上に延長した面、及び上記支持突起部の上記支持面を同一平面上に延長した面によって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たすことを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造にある（請求項１）。

本発明のバランスシャフトの組み付け構造において、上記衝突角部及び上記被衝突角部のいずれか一方又は両方には、Ｃ面又はＲ面よりなる面取り面が形成されている。
すなわち、上記ドライブギヤの回転を受けて上記ドリブンギヤが加速又は減速する際には、上記ドリブンギヤにおける上記衝突突起部の上記衝突面が上記ダンパカバーにおける上記弾性変形部の上記被衝突面に衝突する。そして、上記衝突面に隣接する上記衝突角部と上記被衝突面に隣接する上記衝突角部とのいずれか一方又は両方に、上記面取り面を形成しておく。そのため、上記衝突突起部の上記衝突角部が上記弾性変形部の上記被衝突面に直接的に衝突することを抑制することができる。これにより、衝突時における上記弾性変形部への部分的な応力集中を緩和することができ、上記ストッパゴムの亀裂等の発生を防止することができる。

また、本発明において、上記衝突突起部が衝突する前の状態の上記弾性変形部の体積をＶ１、上記衝突突起部が衝突して弾性変形した状態の上記弾性変形部の周りを囲む上記６面によって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たす。
すなわち、上記衝突突起部が衝突して弾性変形した状態の上記弾性変形部が上記６面によって区切られた空間の中に収まるようになっている。そのため、上記衝突突起部の衝突によって上記弾性変形部が圧縮されても、その圧縮された体積（圧縮体積）を逃がすだけのスペースが確保されている。これにより、衝突時に上記弾性変形部に生じる内部応力を抑えることができ、上記ストッパゴムの圧壊等の発生を防止することができる。

このように、本発明によれば、ストッパゴムにおける部分的な応力集中を緩和すると共に内部応力の発生を抑え、ストッパゴムの亀裂、圧壊等を防止することができるバランスシャフトの組み付け構造を提供することができる。

本発明において、上記衝突角部及び上記被衝突角部の両方には、上記面取り面が形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記衝突角部及び上記被衝突角部のいずれにも上記面取り面を形成することにより、上記衝突突起部の衝突による上記弾性変形部への部分的な応力集中を十分かつ確実に緩和することができ、上記ストッパゴムの亀裂等の発生をさらに抑制することができる。

また、上記面取り面は、上記衝突角部のみに形成することもできるし、上記被衝突角部のみに形成することもできる。
また、一般的に、上記ドリブンギヤの上記衝突突起部を上記ストッパゴムよりも剛性の高い金属製とすることから、上記衝突突起部の上記衝突角部が上記弾性変形部の上記被衝突面に直接的に接触することを抑制することができるように、上記面取り面を形成しておくことが好ましい。これによって、上記弾性変形部への部分的な応力集中をより効果的に緩和することができる。

また、衝突時の上記弾性変形部への部分的な応力集中を緩和することを目的として形成した上記面取り面であっても、その面取りされた分の体積は、衝突時における上記弾性変形部の圧縮体積を逃がすスペースとしても寄与することもある。
したがって、上記面取り面は、応力集中の緩和及び内部応力の抑制の両方の効果を発揮する場合もある。

また、上記衝突角部及び上記被衝突角部に形成される上記面取り面がＣ面である場合、その面取り寸法は１〜３ｍｍ（Ｃ１〜Ｃ３）であることが好ましい。また、上記面取り面がＲ面である場合、その曲率半径は１〜３ｍｍ（Ｒ１〜Ｒ３）であることが好ましい。
この場合には、上述した応力集中の緩和、内部応力の抑制等の効果を十分に発揮することができる。

なお、上記のＣ面よりなる面取り面（Ｃ面取り面）は、主面に対して４５°傾斜した平らな面からなり、また上記のＲ面よりなる面取り面（Ｒ面取り面）は、曲面からなり、ＪＩＳ Ｂ０７０１において定義されている（以下、同様である）。
また、上記のＣ面及びＲ面は、正確なＣ面及びＲ面はもちろんのこと、ほぼＣ面に近い面取り面及びほぼＲ面に近い面取り面も含む。

また、上記弾性変形部の上記被衝突面の上記被衝突角部側の端部は、上記衝突突起部の上記衝突面に対して周方向に対向する位置にあることが好ましい（請求項３）。すなわち、上記衝突突起部の上記衝突面の上記衝突角部側の端部は、上記弾性変形部の上記被衝突面に対して周方向に対向しない位置にあることが好ましい。
この場合には、剛性の高い上記衝突角部が上記弾性変形部の上記被接触面に直接的に接触することを抑制し、上記弾性変形部への部分的な応力集中をより一層緩和することができる。

また、上記弾性変形部は、上記外周リング部に対面する外周面と上記被衝突面とが成す第１外周角部及び上記外周面と上記支持突起部の上記支持面に支持される被支持面とが成す第２外周角部を有し、上記第１外周角部及び上記第２外周角部には、上記面取り面が形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記衝突突起部と上記弾性変形部との衝突に直接的に影響のない角部に上記面取り面を形成することにより、衝突時における上記弾性変形部の圧縮体積を逃がすスペースをさらに確保することができる。
さらに、上記第１外周角部及び上記第２外周角部の他に、上記衝突突起部と上記弾性変形部との衝突に直接的に影響のない角部に上記面取り面を形成してもよい。これにより、上記の効果をさらに高めることができる。

また、上記支持突起部は、突出方向の先端面と上記支持面とが成す支持角部を有し、該支持角部には、上記面取り面が形成されていることが好ましい（請求項５）。
上記衝突突起部が上記弾性変形部に衝突した際には、該弾性変形部は、上記衝突突起部と上記支持突起部との間に挟まれて弾性変形する。すなわち、上記衝突突起部は、上記支持突起部の上記支持面に接触する。そこで、該支持面に隣接する上記支持角部に上記面取り面を形成しておくことにより、上記支持角部が上記弾性変形部に直接的に接触することを抑制することができる。これにより、上記支持突起部との接触による上記弾性変形部への部分的な応力集中を緩和することができ、上記ストッパゴムの亀裂等の発生をより一層防止することができる。

また、上記支持角部に形成される上記面取り面がＣ面である場合、その面取り寸法は１〜３ｍｍ（Ｃ１〜Ｃ３）であることが好ましい。また、上記面取り面がＲ面である場合、その曲率半径は１〜３ｍｍ（Ｒ１〜Ｒ３）であることが好ましい。
この場合には、上記支持突起部との接触による上記弾性変形部への部分的な応力集中を緩和し、上記ストッパゴムの亀裂等の発生を防止するという効果を十分に発揮することができる。
なお、上記のＣ面及びＲ面は、正確なＣ面及びＲ面はもちろんのこと、ほぼＣ面に近い面取り面及びほぼＲ面に近い面取り面も含む。

また、上記ストッパゴムは、上記ドライブギヤの回転を受けて上記ドリブンギヤが加速する際に上記衝突突起部が衝突する側に位置する加速側弾性変形部と、減速する際に上記衝突突起部が衝突する側に位置する減速側弾性変形部とからなる上記一対の弾性変形部と、該一対の弾性変形部の間を連結する連結部とを有し、上記加速側弾性変形部は、上記ダンパカバーの上記底部に設けられた加速側挿入穴に挿入される加速側突起部を有し、該加速側突起部は、その外径が上記加速側挿入穴の内径よりも小さく、該加速側挿入穴に挿入された状態において該加速側挿入穴の内周面との間に所定の隙間が形成されるよう構成されており、上記減速側弾性変形部は、上記ダンパカバーの上記底部に設けられた減速側挿入穴に挿入される減速側突起部を有し、該減速側突起部は、上記減速側挿入穴に挿入された状態において該減速側挿入穴に係合されるよう構成されていることが好ましい（請求項６）。

すなわち、上記ドリブンギヤの加速時に上記衝突突起部が衝突して上記加速側弾性変形部に負荷される応力は、上記ドリブンギヤの減速時に上記衝突突起部が衝突して上記減速側弾性変形部に負荷される応力よりも大きい。これに対応して、上記加速側弾性変形部については、上記加速側突起部が上記加速側挿入穴との間に所定の隙間を形成することにより、衝突時の弾性変形を容易にし、内部応力の発生を抑制することができる。一方、上記減速側弾性変形部については、上記減速側突起部を上記減速側挿入穴に挿入して係合させて、上記ストッパゴムが上記ダンパカバーから脱落しないようにすることができる。

また、上記加速側突起部と上記加速側挿入穴の内周面との間の所定の隙間は、衝突時に上記加速側弾性変形部（上記加速側突起部）が移動する量よりも大きく設定しておくことが好ましい。
この場合には、衝突時における上記加速側弾性変形部の弾性変形を容易にし、内部応力の発生を抑制するという効果を十分に発揮することができる。

本発明の実施例にかかるバランスシャフトの組み付け構造について、図を用いて説明する。
本例のバランスシャフトの組み付け構造は、図１、図２に示すごとく、バランスウエイト４２を備えた軸部４３と、軸部４３に固定されたダンパカバー５と、軸部４３に相対回転可能に装着されていると共に噛合するドライブギヤ１２によって駆動されるドリブンギヤ３とを有し、ドリブンギヤ３とダンパカバー５との係合によってダンパ効果を生じるよう構成されたバランスシャフト４（４ａ）におけるドリブンギヤ３とダンパカバー５との組み付け構造に関する。

図４〜図６に示すごとく、ダンパカバー５は、軸部４３に外挿固定される円板形状の底部５１と、底部５１の外周端部から軸方向に延設された外周リング部５２と、外周リング部５２の内周面５２１から径方向Ｒ内方に突出形成された複数の支持突起部５３とを備えている。ダンパカバー５内には、支持突起部５３を周方向Ｃから挟むように配設された一対の弾性変形部６１を備え、一対の弾性変形部６１が支持突起部５３の一対の支持面５３１によってそれぞれ周方向Ｃに支持されたストッパゴム６が配設されている。
同図に示すごとく、ドリブンギヤ３は、複数の衝突突起部３１を軸方向端面３００に備え、衝突突起部３１をダンパカバー５内のストッパゴム６の間に位置させるようにダンパカバー５に対面配置されている。
なお、図５、図６において、周方向を矢印Ｃで示し、径方向を矢印Ｒで示す。

図８に示すごとく、衝突突起部３１は、弾性変形部６１に衝突する衝突面３１１と底部５１に対面する衝突先端面３１２とが成す衝突角部３９を有する。また、弾性変形部６１は、衝突突起部３１が衝突する被衝突面６１１と底部５１に対面する底面６１６とが成す被衝突角部６９を有する。そして、衝突角部３９及び被衝突角部６９には、Ｃ面よりなる面取り面３９１、６９１が形成されている。

図６に示すごとく、衝突突起部３１が衝突する前の状態の弾性変形部６１の体積をＶ１、図７に示すごとく、衝突突起部３１が衝突して弾性変形した状態の弾性変形部６１の周りを囲む、軸部４３の外周面４３１、外周リング部５２の内周面５２１、ドリブンギヤ３の軸方向端面３００（図８）、底部５１の表面５１１、衝突突起部３１の衝突面３１１を同一平面上に延長した面３１１Ａ、及び支持突起部５３の支持面５３１を同一平面上に延長した面５３１Ａによって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たす。

以下、本例のバランスシャフトの組み付け構造について詳説する。
図１、図４に示すごとく、本例のバランスシャフトの組み付け構造は、レシプロエンジンの一次振動及び二次振動の発生を低減させるために用いるバランスシャフト機構１のバランスシャフト４におけるドリブンギヤ３とダンパカバー５の組み付け構造である。

同図に示すごとく、バランスシャフト機構１は、レシプロエンジンのクランクシャフト１１の回転を受けて従動回転する一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）をハウジング２に回転可能に支持してなる。一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）は、互いに噛合して回転するギヤ４１と、偏心荷重を形成するバランスウェイト４２とを、軸部４３に設けて構成されている。ハウジング２には、一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）の軸部４３を回転可能に支持する軸受部２１が形成されている。
また、ギヤ騒音を低減するために、一方のバランスシャフト４ａのギヤ４１は金属製であり、他方のバランスシャフト４ｂのギヤ４１は樹脂製である。

同図に示すごとく、一方のバランスシャフト４ａには、クランクシャフト１１に設けられたドライブギヤ１２に噛合する状態でドリブンギヤ３が設けられている。ドリブンギヤ３は、摩擦減衰を行うフリクションダンパー３２を介して一方のバランスシャフト４ａの軸部４３に相対回転可能に装着されており、ドライブギヤ１２によって駆動するよう構成されている。
また、ギヤ騒音を低減するために、ドライブギヤ１２は金属製であり、ドリブンギヤ３の歯面は樹脂製である。

図４、図５に示すごとく、ドライブギヤ１２及びドリブンギヤ３と一対のギヤ４１とは、はすば歯車によって構成されている。ドリブンギヤ３は、金属製の内周部に対して、歯面を有する樹脂製の外周部を嵌合して構成されており、その軸方向端面３００には、ストッパゴム６の弾性変形部６１に衝突することができる衝突突起部３１が形成されている。衝突突起部３１は、ストッパゴム６同士の間に周方向Ｃに空間を形成した状態で配置されている。

同図に示すごとく、ダンパカバー５は、一方のバランスシャフト４ａにおいて、ドリブンギヤ３に隣接する端部に固定されており、具体的には、中央の貫通孔５０に軸部４３を貫通させ、その軸部４３に対して外挿固定されている。
また、ダンパカバー５は、ストッパゴム６を内部に収容する形状を呈している。すなわち、ダンパカバー５は、円板形状の底部５１と、底部５１の外周端部の全周から軸方向に延設された外周リング部５２とを有する。また、ダンパカバー５には、外周リング部５２の内周面５２１から径方向Ｒ内方に突出形成された、ストッパゴム６を支持するための支持突起部５３が複数形成されている。

また、図５に示すごとく、ストッパゴム６は、一対の弾性変形部６１を連結部６２によって連結して形成したものを、ダンパカバー５に対して周方向Ｃに等間隔に複数個（本例では４個）配置してなる。
本例のストッパゴム６は、その一対の弾性変形部６１同士の間の外周側部分を切り欠き、その内周側部分を連結部６２によって連結した形状を呈している。

また、同図に示すごとく、ストッパゴム６は、一対の弾性変形部６１を支持突起部５３の周方向Ｃの両側に配置しており、一対の弾性変形部６１は、支持突起部５３の周方向Ｃの端面である一対の支持面５３１によってそれぞれ周方向Ｃに支持されている。
また、一対の弾性変形部６１は、ドライブギヤ１２の回転を受けてドリブンギヤ３が加速する際に衝突突起部３１が衝突する側に位置する加速側弾性変形部６１ａと、減速する際に衝突突起部３１が衝突する側に位置する減速側弾性変形部６１ｂとからなる。本例では、ダンパカバー５の周方向Ｃの一方側に加速側弾性変形部６１ａが配置され、他方側に減速側弾性変形部６１ｂが配置されている。

図６に示すごとく、ストッパゴム６の弾性変形部６１は、外周リング部５２に対面する外周面６１３と被衝突面６１１とが成す第１外周角部６８１、及び外周面６１３と支持突起部５３の支持面５３１に支持される被支持面６１２とが成す第２外周角部６８２を有する。第１外周角部６８１及び第２外周角部６８２には、Ｃ面よりなる面取り面が形成されている。このＣ面の面取り寸法は、２ｍｍ（Ｃ２）である。

また、同図に示すごとく、ダンパカバー５の支持突起部５３は、突出方向の先端面である支持先端面を有する。支持先端面は、第１支持先端面５３２とその第１支持先端面５３２よりも内周側に突出した第２支持先端面５３３とを有する。第１支持先端面５３２と第２支持先端面５３３とは、両者の間をつなぐ支持段付面５３４によってつながっている。すなわち、支持突起部５３は、第１支持先端面５３２及び支持段付面５３４によって内周側の一部を切り欠いた形状を呈している。そして、ストッパゴム６は、連結部６２を支持突起部５３の内周側の切り欠いた部分に配置しており、連結部６２は、第１支持先端面５３２及び支持段付面５３４によって支持されている。
また、支持先端面（第１支持先端面５３２、第２支持先端面５３３）と支持面５３１とが成す支持角部５９には、Ｒ面よりなる面取り面が形成されている。このＲ面の曲率半径は２ｍｍ（Ｒ２）である。

図８に示すごとく、衝突突起部３１の衝突角部３９及び弾性変形部６１の被衝突角部６９には、Ｃ面よりなる面取り面３９１、６９１が形成されている。面取り面３９１におけるＣ面の面取り寸法は１ｍｍ（Ｃ１）、面取り面６９１におけるＣ面の面取り寸法は２ｍｍ（Ｃ２）である。
また、弾性変形部６１の被衝突面６１１の被衝突角部６９側の端部、すなわち被衝突面６１１と面取り面６９１との境界部６９２は、衝突突起部３１の衝突面３１１に対して周方向Ｃに対向する位置にある。言い換えれば、衝突突起部３１の衝突面３１１の衝突角部３９側の端部、すなわち衝突面３１１と面取り面３９１との境界部３９２は、弾性変形部６１の被衝突面６１１に対して周方向Ｃに対向しない位置にある。
なお、図８は、後述する図７において加速側弾性変形部６１ａが衝突突起部３１と支持突起部５３との間に挟まれて弾性変形した状態を示す周方向Ｃの断面である。

図９（ａ）に示すごとく、ストッパゴム６の一対の弾性変形部６１において、加速側弾性変形部６１ａは、ダンパカバー５の底部５１に設けられた加速側挿入穴５４ａ（図５、図６参照）に挿入される加速側突起部６４ａを有する。加速側突起部６４ａは、その外径が加速側挿入穴５４ａの内径よりも小さく、加速側挿入穴５４ａに挿入された状態において加速側挿入穴５４ａとの間に所定の隙間５４１が形成されるよう構成されている。

具体的には、同図に示すごとく、加速側突起部６４ａは、軸方向に同径に形成されており、加速側挿入穴５４ａに挿入された状態において加速側挿入穴５４ａとの間に所定の隙間５４１が形成されている。この隙間５４１は、衝突突起部３１が加速側弾性変形部６１ａに衝突した際に加速側弾性変形部６１ａ（加速側突起部６４ａ）が移動する量よりも大きく設定されている。

一方、図９（ｂ）に示すごとく、減速側弾性変形部６１ｂは、ダンパカバー５の底部５１に設けられた減速側挿入穴５４ｂ（図５、図６参照）に挿入される減速側突起部６４ｂを有する。減速側突起部６４ｂは、減速側挿入穴５４ｂに挿入された状態において減速側挿入穴５４ｂに係合されるよう構成されている。

具体的には、同図に示すごとく、減速側突起部６４ｂは、その先端部に径方向Ｒに突出した先端突出部６４１ｂを有する。また、減速挿入穴５４ｂは、小径部５４１ｂと先端大径部６４１ｂが挿入される大径部５４２ｂとを有する。減速側突起部６４ｂは、先端突出部６４１ｂを弾性変形させながら減速側挿入穴５４ｂの小径部５４１ｂから大径部５４２ｂへと挿入し、小径部５４１ｂと大径部５４２ｂとをつなぐ段付部５４３ｂに先端突出部６４１ｂを対面させることにより、減速側挿入穴５４ｂに係合している。

また、図２、図３に示すごとく、本例のレシプロエンジンは、直列４気筒のレシプロエンジンであり、２つのピストン１３が上死点Ｕに位置するときに、残りの２つのピストン１３が下死点Ｌに位置するよう構成されている。また、各ピストン１３は、クランクシャフト１１に設けられたクランクアーム１１１に、コンロッド１４を介して接続されている。また、クランクアーム１１１には、コンロッド１４を接続した側と反対側にカウンターウェイト１１２が形成されている。

また、図１に示すごとく、バランスシャフト機構１は、ドリブンギヤ３をドライブギヤ１２に噛合させ、ハウジング２をエンジンのシリンダーブロック５に螺合することによって、エンジンに取り付けられる。
また、図２、図３に示すごとく、本例のドライブギヤ１２及びドリブンギヤ３は、クランクシャフト１１において、４つのピストン１３のうち最も外側に位置するピストン１３ａとその内側に位置するピストン１３ｂとの間に対応する位置に設けてある。

また、ドリブンギヤ３の基準ピッチ円直径及び歯数は、ドライブギヤ１２の基準ピッチ円直径及び歯数の半分になっている。また、一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）のギヤ４１は、基準ピッチ円直径及び歯数が互いに同じになっている。そして、クランクシャフト１１が１回転すると、ドリブンギヤ３及び一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）のギヤ４１が２回転するようになっている。

また、図１に示すごとく、バランスウェイト４２は、クランクシャフト１１に接続される各ピストン１３が上死点Ｕ又は下死点Ｌにあるときに、ピストン１３から離れる方向にバランス力を作用させるよう構成されている。
すなわち、本例においては、図２に示すごとく、４気筒の両端に位置する第１、第４ピストン１３ａ、１３ｄが上死点Ｕにあり、残りの第２、第３ピストン１３ｂ、１３ｃが下死点Ｌにあるときに、バランスウェイト４２は、各ピストン１３ａ〜１３ｄから離れる方向にバランス力を発生させる。また、図示は省略するが、第１、第４ピストン１３ａ、１３ｄが下死点Ｌにあり、第２、第３ピストン１３ｂ、１３ｃが上死点Ｕにあるときにも、バランスウェイト４２は、各ピストン１３ａ〜１３ｄから離れる方向にバランス力を発生させる。

一方、図３に示すごとく、各ピストン１３ａ〜１３ｄが上死点Ｕと下死点Ｌとの中間位置Ｍにあるときには、バランスウェイト４２は、各ピストン１３ａ〜１３ｄに近づく方向にバランス力を発生させる。また、一対のバランスシャフト４が互いに逆回転することにより、一対のバランスウェイト４２は、互いに最も接近する位置関係と、互いに最も離れる位置関係とを形成する。
こうして、各ピストン１３ａ〜１３ｄ及びコンロッド１４の往復運動により発生する慣性力及び慣性偶力等の作用方向とは逆方向にバランスウェイト４２によるバランス力（慣性力）を作用させて、レシプロエンジン１の二次振動の発生を低減させることができる。

次に、レシプロエンジン及びバランスシャフト機構１の動作につき説明する。
レシプロエンジンが加速するときには、クランクシャフト１１に設けたドライブギヤ１２の回転速度が増加し、ドライブギヤ１２に噛合するドリブンギヤ３が従動回転する。このとき、ドリブンギヤ３は、フリクションダンパー３２による減衰を受けながら、その衝突突起部３１がダンパカバー５に収容したストッパゴム６の加速側弾性変形部６１ａに衝突するまで空転する。そして、衝突突起部３１が加速側弾性変形部６１ａに衝突した状態（図７）で、ドリブンギヤ３によって一方のバランスシャフト４ａが回転し、一対のギヤ４１を介して他方のバランスシャフト４ｂが従動回転する。

このとき、図７、図８に示すごとく、加速側弾性変形部６１ａは、衝突突起部３１と支持突起部５３との間に挟まれて弾性変形する。
そして、衝突突起部３１が衝突する前の状態（図６）の加速側弾性変形部６１ａの体積をＶ１、衝突突起部３１が衝突して弾性変形した状態（図７）の加速側弾性変形部６１ａの周りを囲む、軸部４３の外周面４３１、外周リング部５２の内周面５２１、ドリブンギヤ３の軸方向端面３００（図８）、底部５１の表面５１１、衝突突起部３１の衝突面３１１を同一平面上に延長した面３１１Ａ、及び支持突起部５３の支持面５３１を同一平面上に延長した面５３１Ａによって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たす。

一方、レシプロエンジンが減速するときには、クランクシャフト１１に設けたドライブギヤ１２の回転速度及びドライブギヤ１２に噛合するドリブンギヤ３の回転速度が減少する一方で、一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）が慣性力により減速前の回転速度で回転し続けようとする。このとき、一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）は、ダンパカバー５に収容したストッパゴム６の減速側弾性変形部６１ｂがドリブンギヤ３の衝突突起部３１に衝突するまで空転する。そして、減速側弾性変形部６１ｂが衝突突起部３１に衝突した状態で、一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）の回転速度が減速し、その後、ドライブギヤ１２及びドリブンギヤ３の回転に応じて一対のバランスシャフト４（４ａ、４ｂ）が回転する。

このとき、図示を省略したが、減速側弾性変形部６１ｂは、加速側弾性変形部６１ａと同様に、衝突突起部３１と支持突起部５３との間に挟まれて弾性変形する。
そして、衝突突起部３１が衝突する前の状態（図６）の減速側弾性変形部６１ｂの体積をＶ１、衝突突起部３１が衝突して弾性変形した状態（図示略）の減速側弾性変形部６１ｂの周りを囲む上記６面（加速側弾性変形部６１ａが弾性変形するときと同じ６面）によって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たす。

すなわち、本例では、衝突突起部３１が衝突して弾性変形した状態の弾性変形部６１が上記６面によって区切られた空間の中に収まるようになっている。そのため、衝突突起部３１の衝突によって弾性変形部６１が圧縮されても、その圧縮された体積（圧縮体積）を逃がすだけのスペースが確保されている。これにより、衝突時に弾性変形部６１に生じる内部応力を抑えることができ、ストッパゴム６の圧壊等の発生を防止することができる。

また、本例では、図８に示すごとく、衝突角部３９及び被衝突角部６９の両方には、Ｃ面よりなる面取り面３９１、６９１が形成されている。
すなわち、ドライブギヤ１２の回転を受けてドリブンギヤ３が加速又は減速する際には、ドリブンギヤ３における衝突突起部３１の衝突面３１１がストッパゴム６における弾性変形部６１の被衝突面６１１に衝突する。そして、衝突面３１１に隣接する衝突角部３９と被衝突面６１１に隣接する衝突角部６９とに面取り面３９１、６９１を形成しておく。そのため、衝突突起部３１の衝突角部３９１が弾性変形部６１の被衝突面６１１に直接的に衝突することを抑制することができる。これにより、衝突時における弾性変形部６１への部分的な応力集中を緩和することができ、ストッパゴム６の亀裂等の発生を防止することができる。

また、衝突時の弾性変形部６１への部分的な応力集中を緩和することを目的として形成した衝突角部３９及び被衝突角部６９の面取り面３９１、６９１は、その面取りされた分の体積が衝突時における弾性変形部６１の圧縮体積を逃がすスペースとしても寄与する。
したがって、衝突角部３９及び被衝突角部６９に形成した面取り面３９１、６９１は、応力集中の緩和及び内部応力の抑制の両方の効果を発揮することができる。

また、図８に示すごとく、被衝突面６１１と面取り面６９１との境界部６９２は、衝突突起部３１の衝突面３１１に対して周方向Ｃに対向する位置にある。つまり、衝突面３１１と面取り面３９１との境界部３９２は、弾性変形部６１の被衝突面６１１に対して周方向Ｃに対向しない位置にある。そのため、剛性の高い衝突角部３９が弾性変形部６１の被接触面６１１に直接的に接触することを抑制し、弾性変形部６１への部分的な応力集中をより一層緩和することができる。

また、図６に示すごとく、弾性変形部６１において、第１外周角部６８１及び第２外周角部６８２には、Ｃ面よりなる面取り面が形成されている。そのため、衝突突起部３１と弾性変形部６１との衝突に直接的に影響のない角部に面取り面を形成することにより、衝突時における弾性変形部６１の圧縮体積を逃がすスペースをさらに確保することができる。
なお、第１外周角部６８１及び第２外周角部６８２の他に、衝突突起部３１と弾性変形部６１との衝突に直接的に影響のない角部に面取り面を形成してもよい。これにより、上記の効果をさらに高めることができる。

また、図６に示すごとく、支持突起部５３において、支持角部５９には、Ｒ面よりなる面取り面が形成されている。衝突突起部３１が弾性変形部６１に衝突した際には、弾性変形部６１は、衝突突起部３１と支持突起部５３との間に挟まれて弾性変形する。すなわち、衝突突起部３１は、支持突起部５３の支持面５３１に接触する。そこで、支持面５３１に隣接する支持角部５９に面取り面を形成しておくことにより、支持角部５９が弾性変形部６１に直接的に接触することを抑制することができる。これにより、支持突起部５３との接触による弾性変形部６１への部分的な応力集中を緩和することができ、ストッパゴム６の亀裂等の発生をより一層防止することができる。

また、図９（ａ）、（ｂ）に示すごとく、ストッパゴム６において、加速側弾性変形部６１ａは、ダンパカバー５の底部５１に設けられた加速側挿入穴５４ａに挿入される加速側突起部６４を有し、加速側突起部６４ａは、加速側挿入穴５４ａに挿入された状態において加速側挿入穴５４ａとの間に所定の隙間５４１ａが形成されるよう構成されている。また、減速側弾性変形部６４ｂは、ダンパカバー５の底部５１に設けられた減速側挿入穴５４ｂに挿入される減速側突起部６４１ｂを有し、減速側突起部６４ｂは、減速側挿入穴５４ｂに挿入された状態において減速側挿入穴５４ｂに係合されるよう構成されている。

すなわち、ドリブンギヤ３の加速時に衝突突起部３１が衝突して加速側弾性変形部６１ａに負荷される応力は、ドリブンギヤ３の減速時に衝突突起部３１が衝突して減速側弾性変形部６１ｂに負荷される応力よりも大きい。これに対応して、加速側弾性変形部６１ａについては、加速側突起部６４ａが加速側挿入穴５４ａとの間に隙間５４１ａを形成することにより、衝突時の弾性変形を容易にすることができる。一方、減速側弾性変形部６１ｂについては、減速側突起部６４ｂを減速側挿入穴５４ｂに挿入して係合させ、ストッパゴム６がダンパカバー５から脱落しないようにすることができる。

このように、本例によれば、ストッパゴム６における部分的な応力集中を緩和すると共に内部応力の発生を抑え、ストッパゴム６の亀裂、圧壊等を防止することができるバランスシャフトの組み付け構造を提供することができる。

実施例における、バランスシャフト機構をクランクシャフトの軸方向から見た状態で示す説明図。 実施例における、レシプロエンジンに取り付けたバランスシャフト機構を、クランクシャフトの側方から見た状態で示す説明図。 実施例における、レシプロエンジンに取り付けたバランスシャフト機構を、クランクシャフトの側方から見た状態で示す説明図。 実施例における、バランスシャフト機構をクランクシャフトの方向から見た状態の断面で示す説明図。 実施例における、ダンパカバーにストッパゴムを配置した状態をバランスシャフトの軸方向から見た状態の断面で示す説明図。 実施例における、ダンパカバーにストッパゴムを配置した状態をバランスシャフトの軸方向から見た状態の断面を拡大した説明図。 実施例における、ドリブンギヤの衝突突起部がストッパゴムの弾性変形部（加速側弾性変形部）に衝突した状態を示す説明図。 実施例における、衝突突起部の衝突角部と弾性変形部の被衝突角部との位置関係を示す説明図。 実施例における、（ａ）加速側挿入穴に挿入された加速側突起部の状態を示す説明図、（ｂ）減速側挿入穴に挿入された減速側突起部の状態を示す説明図。

符号の説明

３ ドリブンギヤ
３１ 衝突突起部
３１１ 衝突面
４ バランスシャフト
４３ 軸部
４３１ 外周面
５ ダンパカバー
５１ 底部
５１１ 表面
５２ 外周リング部
５２１ 内周面
５３ 支持突起部
５３１ 支持面
６ ストッパゴム
６１ 弾性変形部

Claims (6)

1. バランスウエイトを備えた軸部と、該軸部に固定されたダンパカバーと、上記軸部に相対回転可能に装着されていると共に噛合するドライブギヤによって駆動されるドリブンギヤとを有し、該ドリブンギヤと上記ダンパカバーとの係合によってダンパ効果を生じるよう構成されたバランスシャフトにおける上記ドリブンギヤと上記ダンパカバーとの組み付け構造であって、
   上記ダンパカバーは、上記軸部に外挿固定される円板形状の底部と、該底部の外周端部から軸方向に延設された外周リング部と、該外周リング部の内周面から径方向内方に突出形成された複数の支持突起部とを備え、
   上記ダンパカバー内には、上記支持突起部を周方向から挟むように配設された一対の弾性変形部を備え、該一対の弾性変形部が上記支持突起部の一対の支持面によってそれぞれ周方向に支持された複数のストッパゴムが配設され、
   上記ドリブンギヤは、複数の衝突突起部を軸方向端面に備え、該衝突突起部を上記ダンパカバー内の上記ストッパゴム間に位置させるように上記ダンパカバーに対面配置しており、
   上記衝突突起部は、上記弾性変形部に衝突する衝突面と上記底部に対面する衝突突起先端面とが成す衝突角部を有し、
   上記弾性変形部は、上記衝突突起部が衝突する被衝突面と上記底部に対面する弾性変形底面とが成す被衝突角部を有し、
   上記衝突角部及び上記被衝突角部のいずれか一方又は両方には、Ｃ面又はＲ面よりなる面取り面が形成されており、
   上記衝突突起部が衝突する前の状態の上記弾性変形部の体積をＶ１、上記衝突突起部が衝突して弾性変形した状態の上記弾性変形部の周りを囲む、上記軸部の外周面、上記外周リング部の内周面、上記ドリブンギヤの上記軸方向端面、上記底部の表面、上記衝突突起部の上記衝突面を同一平面上に延長した面、及び上記支持突起部の上記支持面を同一平面上に延長した面によって区切られた空間の体積をＶ２とした場合、Ｖ１＜Ｖ２を満たすことを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。
2. 請求項１において、上記衝突角部及び上記被衝突角部の両方には、上記面取り面が形成されていることを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。
3. 請求項２において、上記弾性変形部の上記被衝突面の上記被衝突角部側の端部は、上記衝突突起部の上記衝突面に対して周方向に対向する位置にあることを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記弾性変形部は、上記外周リング部に対面する外周面と上記被衝突面とが成す第１外周角部及び上記外周面と上記支持突起部の上記支持面に支持される被支持面とが成す第２外周角部を有し、
   上記第１外周角部及び上記第２外周角部には、上記面取り面が形成されていることを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記支持突起部は、突出方向の先端面と上記支持面とが成す支持角部を有し、
   該支持角部には、上記面取り面が形成されていることを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、上記ストッパゴムは、上記ドライブギヤの回転を受けて上記ドリブンギヤが加速する際に上記衝突突起部が衝突する側に位置する加速側弾性変形部と、減速する際に上記衝突突起部が衝突する側に位置する減速側弾性変形部とからなる上記一対の弾性変形部と、該一対の弾性変形部の間を連結する連結部とを有し、
   上記加速側弾性変形部は、上記ダンパカバーの上記底部に設けられた加速側挿入穴に挿入される加速側突起部を有し、該加速側突起部は、その外径が上記加速側挿入穴の内径よりも小さく、該加速側挿入穴に挿入された状態において該加速側挿入穴の内周面との間に所定の隙間が形成されるよう構成されており、
   上記減速側弾性変形部は、上記ダンパカバーの上記底部に設けられた減速側挿入穴に挿入される減速側突起部を有し、該減速側突起部は、上記減速側挿入穴に挿入された状態において該減速側挿入穴に係合されるよう構成されていることを特徴とするバランスシャフトの組み付け構造。

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