JP2016023671A - バランサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２本のバランサシャフトを有するバランサ装置において、バランサウエイトの径方向寸法を確保しつつ、２本のバランサシャフト及びクランクシャフトをコンパクトに配置する。
【解決手段】 クランクシャフト１７と平行に配置され、互いに逆方向に回転する第１及び第２バランサシャフト４１、４２を有するバランサ装置４０であって、クランクシャフトは、任意のシリンダ２に対応して設けられたクランクピン２５Ａ、及びクランクピンの両側に配置された対をなすクランクウェブ２４Ａ、２４Ｂを有し、第１及び第２バランサシャフトは、径方向に突出したウエイト６５、６６を有し、クランクシャフトの軸線方向から見た場合に、第１及び第２バランサシャフトのウエイトのそれぞれの回転軌跡２０１、３０１が、互いに重なる部分を有すると共に、クランクウェブの回転軌跡１０１と重なる部分を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は内燃機関のバランサ装置に関する。

レシプロエンジン等の内燃機関では、ピストン、コンロッド及びクランクシャフトの運動に伴う慣性力や偶力を低減するために、バランサ装置が設けられることがある。バランサ装置は、クランクシャフトと平行に配置され、クランクシャフトの回転と同期して回転するバランサシャフトを有する。バランサシャフトは、重心が回転中心に対して偏倚しており、回転することによって、ピストン等が生じる慣性力を打ち消す慣性力を発生する。
このようなバランサ装置は、比較的大きく、かつ重いため、内燃機関の小型軽量化のためにその形状及び配置が問題となる。バランサシャフトは、重心と回転中心との距離が大きくなるほど、より大きな慣性力を生じることができるため、バランサウエイト（不釣合い質量）の径方向への突出寸法を増加させることによって、重量を低減することができる。しかしながら、バランサウエイトの突出寸法が大きくなると、クランクシャフト等との接触を避けるために大きな配置スペースを要するという問題がある。特に、バランサシャフトを２本設けた場合には、互いの接触を避けるためにも一層大きな配置スペースが必要になる。

このような問題を解決するために、特許文献１に係るバランサ装置は、互いに並行に配置された第１及び第２バランサシャフトと、第１バランサシャフトに設けられた第１バランサウエイトと、第２バランサシャフトの第１バランサウエイトに対応する位置に設けたられた第２バランサウエイトとを有し、第１バランサウエイトが通過可能な凹部が第２バランサウエイトに形成されている。この構成によれば、第１及び第２バランサウエイトの接触が避けられるため、第１及び第２バランサウエイトの回転中心からの突出寸法を大きくすることができると共に、第１及び第２バランサシャフトを互いに近接して配置することができ、小型軽量化を図ることができる。

また、特許文献２に係るバランサ装置では、各バランサシャフトに設けられるバランサウエイトをクランクシャフトのピストンピンと対応するように配置している。この構成によれば、バランサウエイトとクランクウェブとの接触を避けつつ、バランサウエイトの回転中心からの突出寸法を大きくすることができる。そのため、第１及び第２バランサシャフトをクランクシャフトに近接して配置することができ、小型軽量化を図ることができる。

特開２００４−１２５０３１号公報 特許第５１９０８０８号公報

しかしながら、特許文献１に係るバランサ装置のように、第２バランサウエイトに第１バランサウエイトが通過可能な凹部を形成し、第１及び第２バランサウエイトを近接して配置した場合、第２バランサウエイトが軸方向に大きくなる。そのため、第１及び第２バランサウエイトを、特許文献２に係るバランサ装置のようにクランクピンに対応する位置に配置することが難しい。このように、２本のバランサシャフトを互いに近接して配置した場合、バランサシャフトをクランクシャフトに近接して配置することが難しくなる。

本発明は、以上の背景に鑑み、２本のバランサシャフトを有するバランサ装置において、バランサウエイトの径方向寸法を確保しつつ、２本のバランサシャフト及びクランクシャフトをコンパクトに配置することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、クランクシャフト（１７）と平行に配置され、互いに逆方向に回転する第１及び第２バランサシャフト（４１、４２）を有するバランサ装置（４０）であって、前記クランクシャフトは、任意のシリンダ（２）に対応して設けられたクランクピン（２５Ａ）、及び前記クランクピンの両側に配置された対をなすクランクウェブ（２４Ａ、２４Ｂ）を有し、前記第１及び第２バランサシャフトは、径方向に突出したウエイト（６５、６６）を有し、前記クランクシャフトの軸線方向から見た場合に、前記第１及び第２バランサシャフトの前記ウエイトのそれぞれの回転軌跡（２０１、３０１）が、互いに重なる部分を有すると共に、前記クランクウェブの回転軌跡（１０１）と重なる部分を有することを特徴とする。ここで、カウンターウエイトはクランクウェブの一部に含まれるものとする。

この構成によれば、クランクシャフト、第１バランサシャフト、及び第２バランサシャフトの３本のシャフトを互いに近接して配置することができるため、バランサ装置を小型化することができる。

上記の発明において、前記第１バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブの間に対向する部分（６５Ａ）を有する第１ウエイト（６５）を含み、前記第２バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブよりも前記軸線方向における外方のそれぞれの部分に対向する一対の部分（６６Ａ）を有する第２ウエイト（６６）を含み、前記第１ウエイトと前記第２ウエイトとは、互いに接触しないように前記軸線方向に互いに偏倚して配置されているとよい。

この構成によれば、クランクシャフト、第１及び第２バランサシャフトの回転位相に関わらず、第１ウエイト及びクランクウェブの接触、第２ウエイト及びクランクウェブの接触、並びに第１ウエイト及び第２ウエイトの接触が避けられる。そのため、第１ウエイト及び第２ウエイトの径方向寸法を大きく設定して各ウエイトの重心位置と回転中心との距離を大きくし、各ウエイトが生じる慣性力を大きくすることができる。これにより、所望の慣性力を得ながら、各ウエイトの重量を軽減して、バランサ装置の軽量化が図れる。

上記の発明において、前記第１ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記クランクウェブと対向する第１拡張部（６５Ｂ）を有し、前記第２ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記クランクウェブと対向する第２拡張部（６６Ｂ）を有し、前記軸線方向から見た場合に、前記第１拡張部及び前記第２拡張部は、それぞれの回転軌跡（２０２、３０２）が前記クランクウェブの回転軌跡と重ならない大きさに形成されているとよい。

この構成によれば、第１拡張部及び第２拡張部によって各ウエイトの重量を大きくし、各ウエイトが生じる慣性力を大きくすることができる。

上記の発明において、前記クランクシャフトは、任意のシリンダの隣に配置された第２シリンダに対応して設けられた第２クランクピン（２５Ｂ）、及び前記第２クランクピンの両側に配置された対をなす第２クランクウェブ（２４Ｃ、２４Ｄ）を有し、前記第１バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記第２クランクウェブよりも前記軸線方向における外方のそれぞれの部分に対向する一対の部分（６７Ａ）を有する第３ウエイト（６７）を含み、前記第２バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブの間に対向する部分（６８Ａ）を有する第４ウエイト（６８）を含み、前記第３ウエイトと前記第４ウエイトとは、互いに接触しないように前記軸線方向に互いに偏倚して配置されているとよい。

この構成によれば、対をなす部分を有する第２ウエイト及び第４ウエイトが１つのシャフトに集中しないため、各バランサシャフトのウエイトを軸線方向において比較的分散して配置することができる。すなわち、各シャフトにおいて、隣り合うウエイトの軸線方向間の距離を確保することができる。これにより、バランサシャフトの加工が容易になる。特に、鍛造によってバランサシャフトを形成する場合や、シャフトの軸部にウエイトを溶接する場合には、各ウエイト間の距離が大きいと加工が容易になる。

上記の発明において、前記第３ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記第２クランクウェブと対向する第３拡張部（６７Ｂ）を有し、前記第４ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記第２クランクウェブと対向する第４拡張部（６８Ｂ）を有し、前記軸線方向から見た場合に、前記第３拡張部及び前記第４拡張部は、それぞれの回転軌跡（２０２、３０２）が前記第２クランクウェブの回転軌跡と重ならない大きさに形成されているとよい。

この構成によれば、第３拡張部及び第４拡張部によって各ウエイトの重量を大きくし、各ウエイトが生じる慣性力を大きくすることができる。

以上の構成によれば、２本のバランサシャフトを有するバランサ装置において、バランサウエイトの径方向寸法を確保しつつ、２本のバランサシャフト及びクランクシャフトをコンパクトに配置することができる。

実施形態に係るバランサ装置を備えた内燃機関の正面図 図１のII−II断面図 実施形態に係るバランサ装置の要部を示す側面図 実施形態に係る第１及び第２バランサシャフトの斜視図 クランクシャフト、第１バランサシャフト、及び第２バランサシャフトの回転軌跡を示す説明図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る内燃機関１は、直列２気筒のレシプロエンジンである。図１〜図３に示すように、内燃機関１は、２つのシリンダ２及びクランクケース３が形成されたシリンダブロック４を有する。図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、シリンダ軸線Ａが鉛直方向に対して比較的大きく傾斜して配置されている。

図２に示すように、クランクケース３は前端壁６及び後端壁７と、各端壁６、７の側部間を繋ぐ一対の側壁（不図示）とを有し、シリンダ２側と相反する方向に開口した箱形を呈する。クランクケース３の開口端は、ケースカバー１０によって閉じられている。クランクケース３のシリンダ２側の底部には、各シリンダ２の一端が開口している。クランクケース３のシリンダ２側の底部であって、両シリンダ２の間に対応する部分には、クランクケース３の内部（クランク室１１）を２つの部屋（前スロー室１１Ａ及び後スロー室１１Ｂ）に区画するように、隔壁１２が突設されている。前後一対の端壁６、７と隔壁１２とは、主面が前後を向くように互いに平行に配置されている。

各端壁６、７及び隔壁１２の突出端面には、断面が半円形に形成された溝部であるクランク軸受半部が形成されている。各端壁６、７及び隔壁１２の突出端面には、各クランク軸受半部と対応するようにベアリングキャップ１５が締結される。クランク軸受半部とベアリングキャップ１５とは、クランクシャフト１７を回転可能に支持するクランク軸受１８を形成する。各クランク軸受１８の軸線は前後に延在している。

クランクシャフト１７は、各クランク軸受１８に対応する部分にクランクジャーナル２１を有し、各スロー室１１Ａ、１１Ｂに対応する部分に前クランクスロー２２及び後クランクスロー２３を有する。クランクジャーナル２１は、例えば滑り軸受等の軸受を介して、クランク軸受１８に回転可能に支持される。各クランクジャーナル２１の軸線は、互いに同軸に配置されて前後に延在し、クランクシャフト１７の軸線Ｂを構成する。

クランクスロー２２、２３は、クランクジャーナル２１から径方向に突出した一対のクランクウェブ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ（総称して２４とする）を有する。前クランクスロー２２の各クランクウェブ２４Ａ、２４Ｂは径方向において互いに同一方向に突出するアームを含み、後クランクスロー２３の各クランクウェブ２４Ｃ、２４Ｄは径方向において互いに同一方向に突出するアームを含む。クランクウェブ２４Ａ、２４Ｂのアーム間、及びクランクウェブ２４Ｃ、２４Ｄのアーム間には、クランクジャーナル２１と平行にクランクピン２５Ａ、２５Ｂ（総称して２５とする）が掛け渡されている。また、各クランクウェブ２４は、径方向においてアーム側と相反する方向に突出したカウンターウエイト２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２８Ｄ（総称して２７とする）を含む。各カウンターウエイト２７は、クランク軸線Ｂと直交する平面に沿った平板状をなし、対をなすカウンターウエイト２７との間に隙間を形成している。クランクウェブ２４のクランク軸線Ｂの径方向におけるクランクジャーナル２１からの突出寸法は、カウンターウエイト２７側がクランクピン２５側よりも大きくなっている。

クランクシャフト１７の２つのクランクスロー２２、２３は、それぞれのクランクピン２５がクランク軸線Ｂを中心として互いに１８０°の間隔をおくように配置されている。

各クランクピン２５には、コンロッド３１の大端部３１Ａが回転可能に支持されている。コンロッド３１の小端部は、シリンダ２に往復動可能に受容されたピストン３２のピストンピン（不図示）に回転可能に支持されている。これにより、ピストン３２がシリンダ２内を往復動するときには、クランクシャフト１７がクランク軸線Ｂを中心として回転する。

クランクシャフト１７のシリンダ２側と相反する側には、バランサ装置４０が設けられている。バランサ装置４０は、第１及び第２バランサシャフト４１、４２と、第１及び第２バランサシャフト４１、４２を回転可能に支持する前及び後バランサ軸受４３、４４と、クランクシャフト１７の回転力を第１及び第２バランサシャフト４１、４２に伝達する駆動力伝達機構４５とを有する。

図２〜図４に示すように、第１及び第２バランサシャフト４１、４２は、それぞれクランクシャフト１７と平行に配置される軸部４７、４８を有する。詳細には、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の軸部４７、４８は、クランクシャフト１７に対してシリンダ２側と相反する側において、シリンダ軸線Ａと平行な仮想線及びクランク軸線Ｂを含む平面（又は２つのシリンダ軸線Ａを含む平面）に対して対称となるように配置される。

第１及び第２バランサシャフト４１、４２の軸部４７、４８は、前端部に配置された前バランサジャーナル５１、５２と、後端部に配置された後バランサジャーナル５３、５４とをそれぞれ有する。図２に示すように、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の前バランサジャーナル５１、５２は前バランサ軸受４３に回転可能に支持され、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の後バランサジャーナル５３、５４は後バランサ軸受４４に回転可能に支持される。

前バランサ軸受４３は、互いに締結される２つの前バランサ軸受半体によって形成される。２つの前バランサ軸受半体のそれぞれの合わせ面には、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の前バランサジャーナル５１、５２にそれぞれを受容可能な断面半円形の溝部が形成されている。各前バランサジャーナル５１、５２は、例えば滑り軸受である軸受を介して２つの前バランサ軸受半体の間に回転可能に支持される。前バランサ軸受半体の内のクランクシャフト１７側に配置されたものは、前連結部５８を介して前端壁６に締結されたベアリングキャップ１５に連結されている。前連結部５８によって、前バランサ軸受４３はシリンダブロック４に対して位置が定まる。

後バランサ軸受４４は、互いに締結される２つの後バランサ軸受半体によって形成される。２つの後バランサ軸受半体のそれぞれの合わせ面には、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の後バランサジャーナル５３、５４にそれぞれを受容可能な断面半円形の溝部が形成されている。各後バランサジャーナル５３、５４は、例えば滑り軸受である軸受を介して２つの後バランサ軸受半体の間に回転可能に支持される。後バランサ軸受半体の内のクランクシャフト１７側に配置されたものは、後連結部６２を介して後端壁７に締結されたベアリングキャップ１５に連結されている。後連結部６２によって、後バランサ軸受４４はシリンダブロック４に対して位置が定まる。他の実施形態では、前連結部５８及び後連結部６２は、ベアリングキャップ１５と別の部材として形成され、前端壁６及び後端壁７に直接に締結されてもよい。

第１及び第２バランサシャフト４１、４２が前バランサ軸受４３及び後バランサ軸受４４に支持された状態において、各前バランサジャーナル５１、５２は、クランク軸線Ｂ方向において互いに対応する位置に配置され、かつ前端壁６よりも若干前方に偏倚して配置される。また、各後バランサジャーナル５３、５４は、クランク軸線Ｂ方向において互いに対応する位置に配置され、かつ後端壁７よりも若干後方に偏倚して配置される。

図２〜図４に示すように、第１バランサシャフト４１の軸部４７の前及び後バランサジャーナル５１、５３の間の部分であって、前クランクスロー２２に対応する部分には第１ウエイト６５が設けられ、後クランクスロー２３に対応する部分には第３ウエイト６７が設けられている。第２バランサシャフト４２の軸部４８の前及び後バランサジャーナル５２、５４の間の部分であって、前クランクスロー２２に対応する部分には第２ウエイト６６が設けられ、後クランクスロー２３に対応する部分には第４ウエイト６８が設けられている。本実施形態では、第１ウエイト６５と第４ウエイト６８とは同一の形状に形成され、第２ウエイト６６と第３ウエイト６７とは同一の形状に形成されている。また、第１ウエイト６５と第２ウエイト６６とは組をなし、第３ウエイト６７と第４ウエイト６８とは組をなす。

第１ウエイト６５は、第１バランサシャフト４１の軸部４７から径方向に突出した第１本体部６５Ａを有する。第１本体部６５Ａは、第１バランサシャフト４１の軸線を中心とした半円形に形成され、軸線方向に所定の幅を有する。第１本体部６５Ａは、第１バランサシャフト４１の軸線方向における各部において、半径が一定に形成されている。第１本体部６５Ａの前端面及び後端面は軸線と直交する平面に形成されている。

第１本体部６５Ａの前端面及び後端面の基端側部分（軸部４７側部分）には、第１バランサシャフト４１の軸線方向（前方及び後方）に突出した第１拡張部６５Ｂがそれぞれ形成されている。各第１拡張部６５Ｂは、第１バランサシャフト４１の軸線を中心とした半円形に形成され、第１バランサシャフト４１の軸線方向に所定の幅を有する。第１拡張部６５Ｂは、第１バランサシャフト４１の軸線方向における各部において、半径が一定に形成されている。第１拡張部６５Ｂの半径は、本体部の半径よりも小さく形成されている。

第１本体部６５Ａは、クランク軸線Ｂの径方向において前クランクスロー２２の２つのクランクウェブ２４Ａ、２４Ｂの間に対応する部分に配置されている。詳細には、第１本体部６５Ａは、その前端面が前クランクスロー２２の前側のクランクウェブ２４Ａの後端面よりも後側に配置され、その後端面が前クランクスロー２２の後側のクランクウェブ２４Ｂの前端面よりも前側に配置されている。前側の第１拡張部６５Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において前クランクスロー２２の前側のクランクウェブ２４Ａと対向するように配置されている。後側の第１拡張部６５Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において前クランクスロー２２の後側のクランクウェブ２４Ｂと対向するように配置されている。

第２ウエイト６６は、第２バランサシャフト４２の軸部４８からそれぞれ径方向に突出し、クランク軸線Ｂ方向に互いに距離をおいて配置された一対の第２本体部６６Ａ（前側及び後側の第２本体部６６Ａ）を有する。各第２本体部６６Ａは、第２バランサシャフト４２の軸線を中心とした半円形に形成され、軸線方向に所定の幅を有する。各第２本体部６６Ａは、第１バランサシャフト４１の軸線方向における各部において、半径が一定に形成されている。各第２本体部６６Ａの前端面及び後端面はクランク軸線Ｂと直交する平面に形成されている。

前側の第２本体部６６Ａの後端面の基端側部分（軸部４８側部分）、及び後側の第２本体部６６Ａの前端面の基端側部分には、第２バランサシャフト４２の軸線方向（前方及び後方）に突出した第２拡張部６６Ｂ（前側及び後側の第２拡張部６６Ｂ）がそれぞれ形成されている。各第２拡張部６６Ｂは、第２バランサシャフト４２の軸線を中心とした半円形に形成され、第２バランサシャフト４２の軸線方向に所定の幅を有する。第２拡張部６６Ｂは、第２バランサシャフト４２の軸線における各部において、半径が一定に形成されている。第２拡張部６６Ｂの半径は、本体部の半径よりも小さく形成されている。

前側の第２本体部６６Ａ及び前側の第２拡張部６６Ｂは第１ウエイト６５（第１本体部６５Ａ及び第１拡張部６５Ｂ）よりも前方に配置され、後側の第２本体部６６Ａ及び後側の第２拡張部６６Ｂは第１ウエイト６５よりも後方に配置されている。詳細には、前側の第２拡張部６６Ｂの後端面は前側の第１拡張部６５Ｂの前端面よりも前方に配置され、後側の第２拡張部６６Ｂの前端面は後側の第１拡張部６５Ｂの後端面よりも後方に配置されている。

前側の第２本体部６６Ａは前クランクスロー２２の前側のクランクウェブ２４Ａよりも前方に配置され、後側の第２本体部６６Ａは前クランクスロー２２の後側のクランクウェブ２４Ｂよりも後方に配置されている。詳細には、前側の第２本体部６６Ａの後端面は前クランクスロー２２の前側のクランクウェブ２４Ａの前端面よりも前方に配置され、後側の第２本体部６６Ａの前端面は前クランクスロー２２の後側のクランクウェブ２４Ｂの後端面よりも後方に配置されている。前側の第２拡張部６６Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において前クランクスロー２２の前側のクランクウェブ２４Ａと対向するように配置されている。後側の第２拡張部６６Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において前クランクスロー２２の後側のクランクウェブ２４Ｂと対向するように配置されている。

第３ウエイト６７は、第２ウエイト６６と同様の構成を有し、前側の第２本体部６６Ａ、後側の第２本体部６６Ａ、前側の第２拡張部６６Ｂ、及び後側の第２拡張部６６Ｂにそれぞれ対応する前側の第３本体部６７Ａ、後側の第３本体部６７Ａ、前側の第３拡張部６７Ｂ、及び後側の第３拡張部６７Ｂを有する。

前側の第３本体部６７Ａは後クランクスロー２３の前側のクランクウェブ２４Ｃよりも前方に配置され、後側の第３本体部６７Ａは後クランクスロー２３の後側のクランクウェブ２４Ｄよりも後方に配置されている。詳細には、前側の第３本体部６７Ａの後端面は後クランクスロー２３の前側のクランクウェブ２４Ｃの前端面よりも前方に配置され、後側の第３本体部６７Ａの前端面は後クランクスロー２３の後側のクランクウェブ２４Ｄの後端面よりも後方に配置されている。前側の第３拡張部６７Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において後クランクスロー２３の前側のクランクウェブ２４Ｃと対向するように配置されている。後側の第３拡張部６７Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において後クランクスロー２３の後側のクランクウェブ２４Ｄと対向するように配置されている。

第４ウエイト６８は、第１ウエイト６５と同様の構成を有し、第１本体部６５Ａ、前側の第１拡張部６５Ｂ、及び後側の第１拡張部６５Ｂにそれぞれ対応する第４本体部６８Ａ、前側の第４拡張部６８Ｂ、及び後側の第４拡張部６８Ｂを有する。

第４本体部６８Ａは、クランク軸線Ｂの径方向において後クランクスロー２３の２つのクランクウェブ２４Ｃ、２４Ｄの間に対応する部分に配置されている。詳細には、第４本体部６８Ａは、その前端面が後クランクスロー２３の前側のクランクウェブ２４Ｃの後端面よりも後側に配置され、その後端面が後クランクスロー２３の後側のクランクウェブ２４Ｂの前端面よりも前側に配置されている。前側の第４拡張部６８Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において後クランクスロー２３の前側のクランクウェブ２４Ｃと対向するように配置されている。後側の第４拡張部６８Ｂは、少なくとも一部がクランク軸線Ｂの径方向において後クランクスロー２３の後側のクランクウェブ２４Ｄと対向するように配置されている。

また、第３ウエイト６７と第４ウエイト６８の位置関係では、前側の第３本体部６７Ａ及び前側の第３拡張部６７Ｂは第４ウエイト６８（第４本体部６８Ａ、前側の第４拡張部６８Ｂ及び後側の第４拡張部６８Ｂ）よりも前方に配置され、後側の第３本体部６７Ａ及び後側の第３拡張部６７Ｂは第４ウエイト６８よりも後方に配置されている。詳細には、前側の第３拡張部６７Ｂの後端面は前側の第４拡張部６８Ｂの前端面よりも前方に配置され、後側の第３拡張部６７Ｂの前端面は後側の第４拡張部６８Ｂの後端面よりも後方に配置されている。

本実施形態では、第３ウエイト６７は第１ウエイト６５に対して位相が９０°遅れた回転位置に設けられ、第４ウエイト６８は第２ウエイト６６に対して位相が９０°遅れた回転位置に設けられている。

第１本体部６５Ａ（第４本体部６８Ａ）の半径は、各第２本体部６６Ａ（各第３本体部６７Ａ）の半径と等しく設定されている。また、第１本体部６５Ａ（第４本体部６８Ａ）のクランク軸線Ｂ方向における幅は、各第２本体部６６Ａ（各第３本体部６７Ａ）のそれぞれのクランク軸線Ｂ方向における幅の２倍に設定されている。各第１拡張部６５Ｂ（各第４拡張部６８Ｂ）の半径は、各第２拡張部６６Ｂ（各第３拡張部６７Ｂ）の半径と等しく設定されている。また、各第１拡張部６５Ｂ（各第４拡張部６８Ｂ）のクランク軸線Ｂ方向における幅は、各第２拡張部６６Ｂ（各第３拡張部６７Ｂ）のそれぞれのクランク軸線Ｂ方向における幅と等しく設定されている。以上より、第２ウエイト６６（第３ウエイト６７）は、第１ウエイト６５（第４ウエイト６８）を幅方向において二等分した形状を有する。クランク軸線Ｂ方向において、第１ウエイト６５の重心と第２ウエイト６６の重心とは互いに対応する位置にあり、第３ウエイト６７の重心と第４ウエイト６８の重心とは互いに対応する位置にある。

図５は、クランク軸線Ｂ方向から見た場合の、クランクシャフト１７、第１バランサシャフト４１、及び第２バランサシャフト４２の回転軌跡を示す説明図である。クランクシャフト１７、第１バランサシャフト４１、及び第２バランサシャフト４２の相対位置は、図５に示すようにクランク軸線Ｂ方向から見た場合に以下の条件（１）〜（９）を満たすように配置されている。（１）第１本体部６５Ａ（第３本体部６７Ａ）の回転軌跡２０１と、カウンターウエイト２７を含むクランクウェブ２４の回転軌跡１０１とが重なる部分を有する。（２）第２本体部６６Ａ（第４本体部６８Ａ）の回転軌跡３０１と、カウンターウエイト２７を含むクランクウェブ２４の回転軌跡１０１とが重なる部分を有する。（３）第１本体部６５Ａ（第３本体部６７Ａ）の回転軌跡２０１と、第２本体部６６Ａ（第４本体部６８Ａ）の回転軌跡３０１とが重なる部分を有する。（４）第１拡張部６５Ｂ（第３拡張部６７Ｂ）の回転軌跡２０２と、カウンターウエイト２７を含むクランクウェブ２４の回転軌跡１０１とが重ならない。（５）第２拡張部６６Ｂ（第４拡張部６８Ｂ）の回転軌跡３０２と、カウンターウエイト２７を含むクランクウェブ２４の回転軌跡１０１とが重ならない。（６）第１本体部６５Ａの回転軌跡２０１と、前クランクスロー２２に設けられたコンロッド３１の大端部３１Ａ（結合されたボルトを含む）の回転軌跡１０２とが重ならない。（７）第４本体部６８Ａの回転軌跡３０１と、後クランクスロー２３に設けられたコンロッド３１の大端部３１Ａ（結合されたボルトを含む）の回転軌跡１０２とが重ならない。（８）第１本体部６５Ａ（第３本体部６７Ａ）の回転軌跡２０１と、第２バランサシャフト４２の軸部４８とが重ならない。（９）第２本体部６６Ａ（第４本体部６８Ａ）の回転軌跡２０１と、第１バランサシャフト４１の軸部４７とが重ならない。以上の条件（１）〜（９）を満たす範囲内で、クランクシャフト１７、第１バランサシャフト４１、及び第２バランサシャフト４２は、可能な限り互いに近接して配置されることが好ましい。

図２に示すように、クランクシャフト１７の前端部は、前端壁６、及び前端壁６の前面に設けられたオイルポンプ７１を通過して前方に突出し、その突出端には先端側から順にクランクプーリ７２及びクランクスプロケット７３が結合されている。クランクプーリ７２には、タイミングベルト７４が巻き掛けられている。

図１に示すように、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の前端部は、前バランサ軸受４３よりも前側に突出し、それぞれの突出端には第１スプロケット７６及び第２スプロケット７７が結合されている。図１及び図２に示すように、第１バランサシャフト４１の前端部であって、前バランサ軸受４３と第１スプロケット７６との間の部分には、テンショナアーム７９の一端が回動可能に枢支されている。テンショナアーム７９の他端には、テンショナスプロケット８１がクランク軸線Ｂと平行な軸線を中心として回動可能に支持されている。図１に示すように、前バランサ軸受４３の前面には、タッチアイドラ８２がクランク軸線Ｂと平行な軸線を中心として回動可能に支持されている。

クランクスプロケット７３、タッチアイドラ８２、テンショナスプロケット８１、第１スプロケット７６、及び第２スプロケット７７には、記載の順序で無端状のローラーチェーンであるチェーン８３が巻き掛けられている。クランクスプロケット７３、タッチアイドラ８２、テンショナスプロケット８１、及び第２スプロケット７７にはチェーン８３の内周側が各スプロケットの中心側を向くように巻き掛けられ、第１スプロケット７６にはチェーン８３の外周側が第１スプロケット７６の中心側を向くように巻き掛けられる。これにより、クランクスプロケット７３（クランクシャフト１７）及び第２スプロケット７７（第２バランサシャフト４２）は互いに同一方向に回転し、第１スプロケット７６（第１バランサシャフト４１）は第２スプロケット７７に対して逆方向に回転する。本実施形態では、クランクスプロケット７３、第１スプロケット７６、及び第２スプロケット７７の歯数が等しく設定されており、それぞれの回転数は等しくなる。

図２に示すように、前バランサ軸受４３とテンショナアーム７９との間には付勢手段８５が介装されている。テンショナアーム７９は、付勢手段８５によって前バランサ軸受４３に対して第１バランサシャフト４１の軸線を中心としてチェーン８３に張力を与える方向に付勢されている。本実施形態では、付勢手段８５は捩じりコイルばねであり、一端が前バランサ軸受４３に係止されると共に、他端がテンショナアーム７９に係止されている。付勢手段８５によって、チェーン８３には常時一定の張力が付与される。

図１に示すように、タッチアイドラ８２は、クランクスプロケット７３とテンショナスプロケット８１との間に配置され、チェーン８３のクランクスプロケット７３及びテンショナスプロケット８１間に位置する部分と、第１スプロケット７６に巻き掛けられた部分との距離を維持するように配置される。これにより、付勢手段８５に付勢されたテンショナスプロケット８１が移動するときにも、チェーン８３のクランクスプロケット７３及びテンショナスプロケット８１間に位置する部分と、第１スプロケット７６に巻き掛けられた部分との接触が確実に防止される。

クランクスプロケット７３、第１スプロケット７６、第２スプロケット７７、テンショナスプロケット８１、タッチアイドラ８２、及びこれらに巻き掛けられたチェーン８３によって駆動力伝達機構４５が構成される。

第１バランサシャフト４１及び第２バランサシャフト４２は、互いに逆方向に回転し、第１ウエイト６５及び第２ウエイト６６の位相が一致するように互いの位相が設定されている。

内燃機関１は、ドライサンプ方式の潤滑構造を有する。そのため、クランクケース３及びケースカバー１０に囲まれた空間にオイル溜まりは形成されず、第１バランサシャフト４１及び第２バランサシャフト４２の各ウエイト６５〜６８がオイルを攪拌することがない。

以上のように構成したバランサ装置４０は、クランクシャフト１７、第１バランサシャフト４１、及び第２バランサシャフト４２の３本のシャフトを互いに近接して配置することができるため、小型化が可能になる。

また、クランクシャフト１７、第１及び第２バランサシャフト４１、４２の回転位相に関わらず、第１ウエイト６５及びクランクウェブ２４Ａ、２４Ｂの接触、第２ウエイト６６及びクランクウェブ２４Ａ、２４Ｂの接触、第３ウエイト６７及びクランクウェブ２４Ｃ、２４Ｄの接触、第４ウエイト６８及びクランクウェブ２４Ｃ、２４Ｄの接触、第１ウエイト６５及び第２ウエイト６６の接触、並びに第３ウエイト６７及び第４ウエイト６８の接触が避けられる。そのため、各ウエイト６５〜６８の径方向寸法を大きく設定して各ウエイト６５〜６８の重心位置と回転中心との距離を大きくし、各ウエイト６５〜６８が生じる慣性力を大きくすることができる。これにより、所望の慣性力を得ながら、各ウエイト６５〜６８の重量を軽減して、バランサ装置４０の軽量化が図れる。

また、各ウエイト６５〜６８に各拡張部６５Ｂ〜６８Ｂを設けることによって、各ウエイト６５〜６８の重量を大きくし、各ウエイト６５〜６８が生じる慣性力を大きくすることができる。各拡張部６５Ｂ〜６８Ｂは、各バランサシャフト４１、４２の軸部４７、４８と各クランクウェブ２４との間に生じる隙間に配置されるため、バランサ装置４０の小型化を損なうことはない。

また、２つの分離したウエイトから構成される第２ウエイト６６及び第４ウエイト６８を一方のバランサシャフト４１、４２に集中させず、各バランサシャフト４１、４２に分散して配置したため、各バランサシャフトにおいて、隣り合うウエイト６５、６７（又は６６、６８）の軸線方向間の距離を比較的大きく確保することができる。これにより、バランサシャフト４１、４２の加工が容易になる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、本発明に係るバランサ装置を直列２気筒の内燃機関に適用した例について説明したが、本発明に係るバランサ装置は単気筒や、直列３気筒、直列４気筒等の任意の気筒数の内燃機関に適用することができる。また、バランサシャフトのクランクシャフトに対する回転数は、２倍であってもよい。また、各ウエイトの位相は任意に設定することができる。各バランサシャフトに複数のシリンダに対応したウエイトを設ける場合、上記の第１ウエイト６５と同形のウエイトと第２ウエイト６６と同形のウエイトとが軸線方向に交互に現れるようにするとよい。

１...内燃機関、２...シリンダ、１７...クランクシャフト、２２...前クランクスロー、２３...後クランクスロー、２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）...クランクウェブ、２５（２５Ａ、２５Ｂ）...クランクピン、２７（２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ）...カウンターウエイト、３１...コンロッド、３１Ａ...大端部、４０...バランサ装置、４１...第１バランサシャフト、４２...第２バランサシャフト、４７、４８...軸部、５１、５２...前バランサジャーナル、５３、５４...後バランサジャーナル、６５...第１ウエイト、６５Ａ...第１本体部、６５Ｂ...第１拡張部、６６...第２ウエイト、６６Ａ...第２本体部、６６Ｂ...第２拡張部、６７...第３ウエイト、６７Ａ...第３本体部、６７Ｂ...第３拡張部、６８...第４ウエイト、６８Ａ...第４本体部、６８Ｂ...第４拡張部、７３...クランクスプロケット、７６...第１スプロケット、７７...第２スプロケット、７９...テンショナアーム、８１...テンショナスプロケット、８２...アイドラスプロケット、８３...チェーン、８５...付勢手段、１０１...クランクウェブの回転軌跡、２０１...第１ウエイト（第３ウエイト）の回転軌跡、３０１...第２ウエイト（第４ウエイト）の回転軌跡

Claims (5)

1. クランクシャフトと平行に配置され、互いに逆方向に回転する第１及び第２バランサシャフトを有するバランサ装置であって、
   前記クランクシャフトは、任意のシリンダに対応して設けられたクランクピン、及び前記クランクピンの両側に配置された対をなすクランクウェブを有し、
   前記第１及び第２バランサシャフトは、径方向に突出したウエイトを有し、
   前記クランクシャフトの軸線方向から見た場合に、前記第１及び第２バランサシャフトの前記ウエイトのそれぞれの回転軌跡が、互いに重なる部分を有すると共に、前記クランクウェブの回転軌跡と重なる部分を有することを特徴とするバランサ装置。
2. 前記第１バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブの間に対向する部分を有する第１ウエイトを含み、
   前記第２バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブよりも前記軸線方向における外方のそれぞれの部分に対向する一対の部分を有する第２ウエイトを含み、
   前記第１ウエイトと前記第２ウエイトとは、互いに接触しないように前記軸線方向に互いに偏倚して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバランサ装置。
3. 前記第１ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記クランクウェブと対向する第１拡張部を有し、
   前記第２ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記クランクウェブと対向する第２拡張部を有し、
   前記軸線方向から見た場合に、前記第１拡張部及び前記第２拡張部は、それぞれの回転軌跡が前記クランクウェブの回転軌跡と重ならない大きさに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバランサ装置。
4. 前記クランクシャフトは、任意のシリンダの隣に配置された第２シリンダに対応して設けられた第２クランクピン、及び前記第２クランクピンの両側に配置された対をなす第２クランクウェブを有し、
   前記第１バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記第２クランクウェブよりも前記軸線方向における外方のそれぞれの部分に対向する一対の部分を有する第３ウエイトを含み、
   前記第２バランサシャフトの前記ウエイトは、対をなす前記クランクウェブの間に対向する部分を有する第４ウエイトを含み、
   前記第３ウエイトと前記第４ウエイトとは、互いに接触しないように前記軸線方向に互いに偏倚して配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のバランサ装置。
5. 前記第３ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記第２クランクウェブと対向する第３拡張部を有し、
   前記第４ウエイトは、その基端部において前記軸線方向に突出し、前記第２クランクウェブと対向する第４拡張部を有し、
   前記軸線方向から見た場合に、前記第３拡張部及び前記第４拡張部は、それぞれの回転軌跡が前記第２クランクウェブの回転軌跡と重ならない大きさに形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバランサ装置。

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