JP4216655B2 - バランサ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、エンジン等の被取付機器に取付けられ、その被取付機器の振動を打ち消すように作動するバランサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバランサ装置として、以下のようなものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
このバランサ装置は、エンジンブロックの下面に取付けられるハウジングに複数の梁が並列に設けられ、これらの梁に設けられた軸受部にバランサシャフトが回転可能に取付支持されている。バランサシャフトには回転中心に対して偏って配置されたバランスウエイトが設けられ、そのバランスウエイトは被取付機器であるエンジンの回転（クランクシャフトの回転）に連動するようになっている。したがって、このバランサ装置は、バランサシャフトがエンジンの回転に連動してアンバランスに回転することにより、エンジンの回転振動を打ち消すように機能する。また、バランサシャフトの回転に伴う振れ等の荷重は軸受部を介して複数の梁によって支持される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１３２７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のバランサ装置は、梁自体の長さや隣接する梁間の間隔を拡張しようとすると、ハウジングの剛性が低下してしまうため、梁の長さや間隔はある程度以上に拡張することができない。このため、従来のバランサ装置においては、被取付機器の構造等に合わせた最適な梁の設計が難しく、設計の自由度が低いというのが実情である。
【０００６】
そこでこの出願の発明は、ハウジングの剛性低下を招くことなく梁の長さや間隔を拡張できるようにして、設計の自由度の高いバランサ装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、バランサシャフトに非円形の把持部を設け、隣接する梁を連結するリブを、装置の組付時に、回転係止用治具によって前記把持部と共に係止可能に前記ハウジングに一体に設けるようにした。
【０００８】
この発明の場合、ハウジングに一体に設けたリブが隣接する梁間を確実に補強するため、ハウジングの剛性低下を招くことなく梁の長さや間隔を拡張することができる。したがって、剛性の低下を気にすることなくハウジングを自由に設計することができる。さらに、この発明においては、装置の組付時に、バランサシャフトの把持部とリブに回転係止用治具を係止させることによってバランサシャフトの回転を規制することができるため、バランサシャフトと他の部材との回転方向の位置合わせを容易にかつ確実に行うことができる。そして、この位置合わせを行うに際して、回転係止用治具を係合させるための専用の係合部をハウジング側に設けることなく、補強用のリブをハウジング側の係合部として利用することができるため、ハウジングの構造をより簡素化することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記リブに、隣接する梁の軸受部相互に潤滑液を流通させる流通路を設けるようにした。
【００１０】
この発明においては、リブの流通路を通して隣接する梁の軸受部相互に潤滑液を流通させることができるため、バランサシャフト内に流通路を設ける必要がなく、流通路を設けるにしてもその断面を小さくすることができる。したがって、バランサシャフトの強度低下を招くことなく、各軸受部に充分な量の潤滑液を供給することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記リブを、ハウジングの回転係止用治具を挿入するための開口から見て、バランサシャフトの把持部に対して上下の位置関係になるように配置するようにした。
【００１２】
この場合、ハウジングの開口部から真直ぐに回転係止用治具を挿入することによって、その治具を把持部とリブに係合させることができるため、組付時におけるバランサシャフトの回転規制を容易にかつ確実に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図２は、この出願の発明にかかるバランサ装置１を組付けたエンジンの正面図であり、同図中２は、シリンダブロックとシリンダヘッドを含むエンジンブロックであり、３は、クランクシャフトに取付けられたクランク側スプロケット、４，５は、吸排気用の各カムシャフトに取付けられたカム側スプロケット、６は、バランサ装置１の入力用スプロケットである。バランサ装置１はエンジンブロック２の下面に取付けられ、カム側スプロケット４，５とクランク側スプロケット３、クランク側スプロケット３と入力用スプロケット６には夫々タイミングチェーン７，８が係合され、それによって各スプロケット３〜６が連動回転するようになっている。
【００１６】
バランサ装置１は、図１〜図４に示すように上面と下面が開口した略方形状のハウジング９の内側に、三つの梁１０，１１，１２（以下、「第１の梁１０」，「第２の梁１１」，「第３の梁１２」と呼ぶ。）が並列に設けられている。これらの梁１０，１１，１２は、クランクシャフトの軸延出方向と直交するようにハウジング９の内壁間に渡され、後述する第１，第２バランサシャフト１３，１４を回転自在に支持するようになっている。
【００１７】
第１バランサシャフト１３は、第１の梁１０〜第３の梁１２に跨るように延出し、各ジャーナル部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが梁１０〜１２の軸受部１０ａ〜１２ａに支持されると共に、第２の梁１１と第３の梁１２の間に位置される部位にバランスウエイト１６が一体に形成されている。このバランスウエイト１６は、その重心位置が第１バランサシャフト１３の回転中心から設定距離オフセットするように形成されている。また、第１バランサシャフト１３は、第１の梁１０から突出した一方の端部に前記入力用スプロケット６が取付けられ、第３の梁１２から突出した他方の端部に同期用ギヤ１７が取付けられている。
【００１８】
第２バランサシャフト１４は、第２の梁１１と第３の梁１２に跨るように延出し、各ジャーナル部２５ｂ，２５ｃが梁１１，１２の軸受部１１ｂ，１２ｂに支持されている。第２バランサシャフト１４の第２の梁１１と第３の梁１２の間に位置される部位には第１バランサシャフト１３と同様のバランスウエイト１８が一体に形成されている。また、第２バランサシャフト１４の第３の梁１２から突出した先端部には、第１バランサシャフト１３の同期ギヤ１７に噛合する同様のギヤ１９が一体に取付けられている。第１，第２バランサシャフト１３，１４はこれらのギヤ１７，１９の噛合いによって相反方向に同期回転し、バランスウエイト１６，１８の回転に伴なう水平方向の振動を相互に打ち消し合う。
【００１９】
また、第１〜第３の梁１０〜１２は、各バランサシャフト１３，１４を組付ける関係で上下に二つ割り構造とされている。各梁１０〜１２の上半部はハウジング９の本体ブロックに一体に形成されており、第１の梁１０の下半部と、第２，第３の梁１１，１２の各下半部は夫々別体の梁ブロック２０，２１に形成されている（図２，図３参照。）。一方の梁ブロック２０は第１の梁１０の本体部に単独で結合されているが、他方の梁ブロック２１は、厚肉の一対の梁構成部で第２の梁１１と第３の梁１２の各本体部に結合されている。尚、図中２２は、梁ブロック２１に一体に形成されて、両シャフト１３，１４のバランスウエイト１６，１８と同期ギヤ１７，１９の下方を覆う下側カバー部であり、２３は、ハウジング９の本体ブロック側に形成されて、前記バランスウエイト１６，１８と同期ギヤ１７，１９の上方を覆う上側カバー部である。
【００２０】
ここで、第１の梁１０と第２の梁１１の間には、エンジンの部品レイアウトや別部材の取付け等の関係で軸方向と幅方向に広い大きなスペースが確保されている。このため、第１の梁１０と第２の梁１１の間には第１バランサシャフト１３に沿うように補強用のリブ２６が掛け渡され、そのリブ２６によって梁１０，１１間の補強が成されている。このリブ２６はバランサシャフト１３の側部のスペースを二分し、かつ同シャフト１３と平行になるようにハウジング９の本体ブロックに一体に形成されている。
【００２１】
また、各梁１０〜１２の軸受部１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂには図１に示すようにハウジング９の本体ブロック上の主通路２７を中心にして潤滑液の供給が行われる。この主通路２７はハウジング９の第２の梁１１の近傍に設けられ、そこから複数の流通路２８，２９，３０に分岐して各軸受部１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに連通している。
【００２２】
ここで、軸受部１１ａ，１１ｂに連通する中央の流通路２９は主通路２７から第２の梁１１に沿って真直ぐに延び、軸受部１２ａ，１２ｂに連通する流通路３０は主通路２７からバランスウエイト１６の側方を回り込むハウジング９の壁を通って第２の梁１１に沿って延びている。これに対し、軸受部１０ａに連通する流通路２８は前記リブ２６の内部を通り、第１の梁１０に沿って延びている。そして、各軸受部１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの内周面には流通路２８，２９，３０に連通する環状溝３１が形成され、この環状溝３１を通してバランサシャフト１３，１４の支持部に潤滑液を供給できるようになっている。
【００２３】
このバランサ装置１は以上のような構成であるため、エンジン始動によってクランクシャフトが回転すると、その回転がタイミングチェーン８を介して第１バランサシャフト１３に伝達され、これによって第１，第２バランサシャフト１３，１４が相反方向に回転する。そして、このとき各バランサシャフト１３，１４に設けられたバランスウエイト１６，１８が偏心回転し、その偏心回転がピストン作動に伴なうエンジン振動を打ち消すように機能する。
【００２４】
ところで、上述のようなバランサシャフト１３，１４の回転時には、バランスウエイト１６，１８の振れ等による荷重が梁１０〜１２を通してハウジング９のブロック全体で支持される。ここで、中央の第２の梁１１とそれに隣接する第３の梁１２の間のスペースの幅は比較的狭いため、両梁部１１，１２間の剛性はスペース側部のハウジング９の厚肉部によって充分に維持することができる。これに対し、第１の梁１０と第２の梁１１の間のスペースはハウジング９の薄肉の縦壁近傍まで広がっていることから、梁部１０，１１間の剛性は低下しがちとなる。しかし、このバランサ装置１の場合、第１バランサシャフト１３の側部においてリブ２６によって梁１０，１１間が直結されているため、この剛性低下を確実に補うことができる。
【００２５】
したがって、この装置においては、ハウジング９全体の剛性を高く維持することことができるため、ハウジング９の変形や不用の振動を招くことなくエンジン振動を確実に抑制することができる。また、ハウジング９の剛性低下の心配がないことから、エンジン仕様に応じた適切な装置設計を実現することができる。
【００２６】
また、このバランサ装置１は、第１の梁と第２の梁を連結する補強用のリブ２６の内部に流通路２８を設けたため、軸受部１０ａに潤滑液を供給するために第１バランサシャフト１３の内部に流通路を形成する必要がない。したがって、この装置によれば、流通路を形成することによる第１バランサシャフト１３の強度低下を招くことがなく、軸受部１０ａに対して充分な潤滑液を供給することができる。
【００２７】
つづいて、図５〜図９に示す第２の実施形態について説明する。
【００２８】
この実施形態のバランサ装置１０１は、全体の構成は第１の実施形態と同様であるが、リブ１２６の形状と配置が第１の実施形態ものと異なっている。以下では、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００２９】
この実施形態のバランサ装置１０１の場合、リブ１２６は、第１バランサシャフト１３の軸部の鉛直方向上方にそのシャフト１３と平行になるように配置されている。このリブ１２６は、第１の実施形態と同様に第１の梁１０と第２の梁１１を連結するようにハウジング９の本体ブロックに一体に形成され、その内部には潤滑液を軸受部１０ａに供給するための流通路２８が形成されている。
【００３０】
また、第１バランサシャフト１３の第１の梁１０と第２の梁１１の間に位置される部位には非円形の把持部としての二面幅４０が形成されており、このバランサ装置１０１をエンジンブロックに取付けるときに、この二面幅４０を後述する回転係止用治具４１（図８，図９参照。）によって支持するようになっている。二面幅４０は、図８に示すように、その幅中心ｏ’が第１バランサシャフト１３の軸心ｏに対して微小距離ｄだけオフセットしており、第１バランサシャフト１３が、図９に示す設定回転位置にあるときに二面幅４０の幅中心ｏ’と前記リブ１２６の幅中心ｐが鉛直方向で合致するようになっている。また、二面幅４０の幅と前記リブ１２６の幅（水平方向の幅）は同幅に設定されている。
【００３１】
リブ１２６と第１バランサシャフト１３はエンジンブロックに取付けた状態でクランクシャフトの鉛直方向下側に位置されるようになっており、リブ１２６は両側上部のコーナ部が面取りされ、鉛直方向上面側が滑らかな曲面形状に形成されている。この上面の曲面形状はエンジンブロックから落下及びクランクシャフトから飛散した潤滑液をリブ１２６の上面に沿ってスムーズに下方に滴下させるためのものであり、エンジンブロックから落下及びクランクシャフトから飛散した潤滑液がリブ１２６の上面で跳ね返る、または、溜まることによってクランクシャフトの回転抵抗が増大するのを防止する。
【００３２】
また、リブ１２６の下面中央には軸方向に沿うように凹状の肉抜き部４２が設けられ、この肉抜き部４２によってリブ１２６の軽量化が図られている。この肉抜き部４２は鉛直方向下側に開口しているため、クランクシャフト側から飛散若しくは滴下した潤滑液がこの部分に溜まることがない。したがって、リブ１２６上に溜まった潤滑液をクランクシャフトが巻き込むことがなく、クランクシャフトに回転抵抗を与える不具合は生じない。また、リブ１２６の下側下部のコーナ部は（鉛直下方が先細り状になるように）面取りされ、後述する回転係止用治具４１を容易に挿入できるようになっている。
【００３３】
回転係止用治具４１は、図８，図９に示すように二股状に分岐した一対の係止爪４３，４３を有し、その係止爪４３，４３が先端に向かって平行に延出している。この係止爪４３，４３の間隔は、第１バランサシャフト１３の二面幅４０とリブ１２６の幅とほぼ同幅に設定されている。
【００３４】
尚、このバランサ装置１０１のハウジング９は鉛直方向上下に開口しているが、バランサ装置１０１をエンジンブロックの鉛直方向下面に取り付けるときにはハウジング９の下面側の開口から前記回転係止用治具４１を内部に挿入できるようになっている。
【００３５】
このバランサ装置１０１は以上のような構成であるため、第１，第２バランサシャフト１３，１４がクランクシャフトに連動して回転することによってエンジン振動を抑制する。そして、第１の梁１０と第２の梁１１が第１バランサシャフト１３の直上部でリブ１２６によって連結されていることから、両梁１０，１１間の剛性低下を確実に補強することができると共に、リブ１２６内の流通路２８によって軸受部１０ａに充分な潤滑液を供給することができる。
【００３６】
さらに、この実施形態のバランサ装置１０１においては、補強用のリブ１２６が第１バランサシャフト１３の二面幅４０の上部に配置されているため、装置１０１をエンジンブロックに組付けるときに第１バランサシャフト１３の回転位置を以下のようにして容易に位置決めすることができる。
【００３７】
即ち、装置１０１の組付時にはハウジング９の下面側の開口から回転係止用治具４１を挿入し、第１バランサシャフト１３の回転位置を調整しつつ治具４１の係止爪４３，４３間に同シャフト１３の二面幅４０を係合させ、さらに治具４１の挿入を進めることによって係止爪４３，４３間にリブ１２６を挿入する。このとき、二面幅４０は第１バランサシャフト１３の回転方向の２位置で治具４１の係止爪４３，４３間に係合できるが、バランサシャフト１３の回転位置が適性位置でないときには、図８に示すように二面幅４０の幅方向中心ｏ’とリブ１２６の幅方向中心ｐがずれて、リブ１２６に対する係止爪４３，４３の係合が不可能になるため、この場合には、一度治具４１の引き抜いてバランサシャフト１３を１８０°回転調整し、図９に示す適性位置において係止爪４３，４３間に二面幅４０とリブ１２６に係止爪４３，４３を係合させる。
【００３８】
このようにして第１バランサシャフト１３の回転位置を位置決めした後に、例えば、入力用スプロケットとクランク側スプロケットにタイミングチェーンを掛け渡すようにすれば、クランクシャフト側と第１，第２バランサシャフト１３，１４の回転位相を正確に設定調整することができる。
【００３９】
このような治具４１を用いた第１バランサシャフト１３の位置決めはハウジング９側に位置決め専用の突起等を設けることによっても同様に行うことができるが、このバランサ装置１０１においては、専用の突起等を設けることなく補強用のリブ１２６を利用するため、ハウジング９の構造を簡素化して製造コストの削減と軽量化を図ることができるという利点がある。また、この装置１０１においては、第１バランサシャフト１３の二面幅４０とリブ１２６が鉛直方向上下の位置関係にあるため、ハウジング９の下面の開口から治具４１を真直ぐに挿入するだけで係止爪４３，４３を容易に係合させることができ、位置決め作業が極めて容易になるという利点もある。
【００４０】
尚、この実施形態ではリブ１２６を第１バランサシャフト１３と平行に形成したが、リブ１２６は同シャフト１３に対して傾斜させるようにしても良い。ただし、この実施形態のようにリブ１２６を第１バランサシャフト１３に対して平行に形成するようにした場合には、梁１０，１１間を効率良く補強することができるうえ、治具４１の係合作業も容易になる。また、この実施形態ではバランサシャフト１３の把持部を二面幅４０によって構成したが、把持部は治具によって回転を係止できる非円形の形状であれば必ずしも二面幅でなくても良い。また、この実施形態ではクランクシャフトとバランサシャフトをスプロケット及びチェーンにて連動させるようにしたが、ギヤ駆動またはベルト駆動によって連動させるようにしても良い。
【００４１】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４２】
（イ） 前記リブを、バランサシャフトの軸線と平行に配置したことを特徴とする請求項２または３に記載のバランサ装置。
【００４３】
この場合、隣接する梁間をリブによって効率よく補強することができるうえ、回転係止用治具をリブに対して安定姿勢で容易に係合することができる。
【００４４】
（ロ） 前記リブを、その治具係合幅が把持部の治具係合幅と略同一になるように形成したことを特徴とする請求項２，３，前記（イ）のいずれかに記載のバランサ装置。
【００４５】
この場合、回転係止用治具の係合部を略一定幅の単純な形状にすることができる。
【００４６】
（ハ） 前記リブの外面を、回転係止用治具の挿入される側が先細り状に傾斜するように形成したことを特徴とする請求項２，３，前記（イ），（ロ）のいずれかに記載のバランサ装置。
【００４７】
この場合、リブに対する回転係止用治具の挿入性が良好になる。
【００４８】
（ニ） リブの中央部を軸方向に沿って凹状に肉抜きしたことを特徴とする請求項２，３，前記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載のバランサ装置。
【００４９】
この場合、リブの軽量化、延いては装置全体の軽量化を図ることができる。
【００５０】
（ホ） ハウジングを内燃機関のクランクシャフトの鉛直方向下側に配置し、前記リブの肉抜きを鉛直方向下方に向くように凹状に形成したことを特徴とする前記（ニ）に記載のバランサ装置。
【００５１】
この場合、リブの肉抜き部分に潤滑液が溜まらず、溜まった潤滑液をクランクシャフトが巻き込むことがなくなるため、クランクシャフトの回転抵抗が増大する不具合を無くすことができる。
【００５２】
（ヘ） 前記リブを内燃機関のクランクシャフトの鉛直方向下側に配置し、クランクシャフトに臨む前記リブの鉛直方向上面側を曲面形状に形成したことを特徴とする請求項２，３，前記（イ）〜（ホ）のいずれかに記載のバランサ装置。
【００５３】
この場合、クランクシャフト側から飛散した潤滑液がリブの上面に沿ってスムーズに流れクランクシャフト側に跳ね返りにくくなる、または、溜まりにくくなるため、潤滑液の跳ね返り、または、溜まりによるクランクシャフトの回転抵抗の増大を防止することができる。
【００５４】
（ト） 前記把持部を二面幅によって構成したことを特徴とする請求項２，３，前記（イ）〜（ヘ）のいずれかに記載のバランサ装置。
【００５５】
この場合、回転係止用治具による把持部の係止を確実なものとすることができる。
【００５６】
（チ） 前記二面幅の幅中心を、バランサシャフトの軸心からオフセットさせたことを特徴とする前記（ト）に記載のバランサ装置。
【００５７】
この場合、リブに係合した回転係止用治具はバランサシャフトが設定回転位置にあるときにだけ二面幅と合致することとなるため、回転係止用治具によりバランサシャフトを設定位置で確実に係止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。
【図２】同実施形態を示すエンジンの正面図。
【図３】同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】同実施形態を示すバランサ装置の上面図。
【図５】この出願の発明の第２の実施形態を示す斜視図。
【図６】同実施形態を示す図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図７】同実施形態を示す図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図８】同実施形態を示す組付時における図７の要部の拡大図。
【図９】同実施形態を示す組付時における図７の要部の拡大図。
【符号の説明】
１，１０１…バランサ装置
９…ハウジング
１０…第１の梁（梁）
１１…第２の梁（梁）
１２…第３の梁（梁）
１３…第１バランサシャフト（バランサシャフト）
１６…バランスウエイト
２６，１２６…リブ
２８…流通路
４０…二面幅（把持部）
４１…回転係止用治具

Claims (3)

1. ハウジングの内側に並列に配設された複数の梁に軸受部が設けられ、バランスウエイトを有するバランサシャフトが軸受部を介して前記複数の梁に跨って支持され、バランサシャフトが被取付機器の作動に連動して回転することによって被取付機器の振動を打ち消すバランサ装置において、
   前記バランサシャフトに非円形の把持部を設け、隣接する梁を連結するリブを、装置の組付時に、回転係止用治具によって前記把持部と共に係止可能に前記ハウジングに一体に設けたことを特徴とするバランサ装置。
2. 前記リブに、隣接する梁の軸受部相互に潤滑液を流通させる流通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のバランサ装置。
3. 前記リブを、ハウジングの回転係止用治具を挿入するための開口から見て、バランサシャフトの把持部に対して上下の位置関係になるように配置したことを特徴とする請求項１に記載のバランサ装置。

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