JP4278145B2 - バランサ被駆動ギヤ - Google Patents

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Description

本発明は往復動内燃機関の運転時における回転慣性力の不均衡を除去するバランサ装置のバランサ被駆動ギヤに関するものである。
従来、往復動内燃機関においては、往復運動をするピストン、コネクティングロッド等の全往復質量の約１／２のバランスウエイトをクランク軸に取付けるとともに、同量のバランスウエイトをバランサ軸に取付け、このバランサ軸をクランク軸と逆方向に同速で回転させて、前記全往復質量の往復運動時における回転慣性力の不均衡を減少または消滅させるようにしたバランサ装置を備えたものがある。しかし、バランサ装置が歯車伝動方式で駆動される場合、各噛合部における歯車間の背隙によって、歯打ち音が発生し、特に機関のアイドル運転時には、この歯打ち音が大きくなって、騒音が大きくなるという問題がある。
前記のバランサ駆動系の歯打ち音を防止または低減する手段としては、クランク軸からバランサ軸へ回転力を伝達する歯車の一部で、駆動部と被動部の間にゴムのような弾性体をダンパーとして介在させ、この弾性体の変形によって、クランク軸から伝わる振動等を減衰させて、円滑なトルク伝達をさせるものがあった（例えば、特許文献１参照。）。この場合、歯車を組立てる際のミスを防止するために、弾性体の配置を非対称にするか、あるいは歯車の歯数を偶数に設定するなどの対策を講じていた（例えば特許文献２参照。）。
特開昭６０−１９２１４５号公報（第５図） 特開平７−７１５３２号公報（図２、符号11）
前記従来のバランサ被駆動ギヤにおいては、ダンパー構造の配置が制約されたり、歯車諸元の設定に制約が生じるので、内燃機関レイアウトの自由度が制約されるという問題があった。
本願請求項１記載の発明は、前記従来の課題を解決するために、バランサ軸に固定されたボス部の外周から放射状に複数対のダボが突出したブッシュ部材と、上記ブッシュ部材と同軸に配され、環状部外周に歯車が形成されるとともに、該環状部内周から求心状に複数対のダボが突出した歯車部材とを備え、上記ブッシュ部材側のダボと歯車部材側のダボとの間に弾性部材が組込まれたバランサ被駆動ギヤにおいて、上記ダボの形状が非対称であり、前記ブッシュ部材の隣接するダボ間の空所の周方向幅が一致する空所が軸心を挟んで一対形成されるとともに、前記空所の深さが異なる空所が軸心を挟んで一対形成され、前記歯車部材における軸心を挟んだ一方の一対のダボは、相互に同一の形状に形成されるとともに、軸心を挟んだ他方の一対のダボの突出長さが互いに異にした形状に形成され、前記バランサ被駆動ギヤが組み上がった状態で、前記ブッシュ部材における周方向幅が一致する一方の一対の空所に前記一対の弾性部材が嵌装され、かつ前記ブッシュ部材における深さの異なる空所に、前記突出長さの異なるダボが嵌入されたことを特徴とするものである。
本願請求項２記載の発明は、バランサ軸に固定されたボス部の外周から放射状に複数対のダボが突出したブッシュ部材と、上記ブッシュ部材と同軸に配され、環状部外周に歯車が形成されるとともに、該環状部内周から求心状に複数対のダボが突出した歯車部材とを備え、上記ブッシュ部材側のダボと歯車部材側のダボとの間に弾性部材が組込まれたバランサ被駆動ギヤにおいて、上記ダボの形状が非対称であり、前記ブッシュ部材の隣接するダボ間の空所の周方向幅が一致する空所が軸心を挟んで一対形成されるとともに、前記空所の周方向幅が異なる空所が軸心を挟んで一対形成され、前記歯車部材における軸心を挟んだ一方の一対のダボは、相互に同一の形状に形成されるとともに、軸心を挟んだ他方の一対のダボの幅が互いに異にした形状に形成され、前記バランサ被駆動ギヤが組み上がった状態で、前記ブッシュ部材における周方向幅が一致する一方の一対の空所に前記一対の弾性部材が嵌装され、かつ前記ブッシュ部材における周方向幅の異なる空所に、前記幅の異なるダボが嵌入されたことを特徴とするものである。
本願請求項３記載の発明は、前記請求項１または請求項２記載の発明において、前記一対の弾性部材は、相互に同一形状に形成されるとともに、周方向に間隙を存して配列される相互に同一形状の二個のゴムブロックと、該両ゴムブロックを相互に連結する連結部材とよりなり、該一対の弾性部材の二個のゴムブロックの間隙に、前記歯車部材の相互に同一形状に形成された一方の一対のダボがそれぞれ嵌入されたことを特徴とするものである。
本発明は前記のとおり構成され、ブッシュ部材のボス部外周から突出したダボまたは歯車部材の内周から突出したダボの形状が非対称なので、正規以外の組立て方をしようとすると、ダボの先端がつかえてしまい、正規の位置におさまらないから、正しく組立てることが容易になる。したがって、歯車諸元の制約を受けることなく、内燃機関レイアウトの自由度が向上する。
図１は本発明のバランサ被駆動ギヤの一実施例が適用された内燃機関１の要部を、シリンダ軸線を含みクランク軸と直交する平面で切断した断面図、図２は同じくクランク軸とバランサ軸とを含む平面で切断した断面図である。
これらの図において、３はコネクティングロッド、４はクランク軸である。クランク軸４のウェブ５に設けられたクランクピン６にコネクティングロッド３の大端部が枢着されている。ウェブ５にはクランクピン６の反対側にバランスウエイト７が一体に形成されている。
クランク軸４に隣接してこれと平行もしくは略平行にバランサ軸８が配設され、該バランサ軸８にもバランスウエイト９が設けられている。そしてクランク軸４とバランサ軸８が、クランク軸４に取付けられたバランサ駆動ギヤ10と、バランサ軸８に取付けられてバランサ駆動ギヤ10に噛合うバランサ被駆動ギヤ11とを介して、駆動的に連結されている。バランサ駆動ギヤ10とバランサ被駆動ギヤ11とは同一直径、同一歯数であり、したがってバランサ軸８はクランク軸４に同期して逆方向に同じ角速度で回転する。
バランスウエイト７は、図示しないピストンが上死点に在る時に、シリンダの軸線上においてクランク軸４に関してピストン２と反対側に指向するように、クランク軸４に設けられており、バランスウエイト９は、この時バランサ軸８に関しバランスウエイト７と同方向に指向するように、バランサ軸８に取付けられている。そしてこのバランスウエイト７、バランスウエイト９がクランク軸４、バランサ軸８とともに互いに逆方向に回転することにより、ピストン２、コネクティングロッド３等の往復質量による慣性力が相殺される。
次に図３は図１、図２中のバランサ被駆動ギヤ11を取出して示す図、図４ないし図６は上記バランサ被駆動ギヤ11を構成する部材を取出して示す図であって、図４はブッシュ部材20、図５は歯車部材30、図６はダンパーゴム40をそれぞれ示す。
まず図４（ａ）は、バランサ被駆動ギヤ11を構成するブッシュ部材20の右側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図、図４（ｄ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
ブッシュ部材20は、おおまかには、バランサ軸８に固定されるボス部21と、そのボス部21と一体に形成された円板部22とから成る。ボス部21からは放射状に複数の外向きダボ23ａ、23ｂ、23ｃ、23ｄ、23ｅ、23ｆが突出している。外向きダボ23ａ、23ｂ間および23ｄ、23ｅ間には、それぞれ空所（谷）24ａおよび24ｂが、軸心を挟んで両側に形成されているが、図示のように、空所24ａの方が空所24ｂよりも谷が深い。また外向きダボ23ｂ、23ｃ間および23ｅ、23ｆには、後述のダンパーゴム40が嵌入される２つの空所25、25が、軸心を挟んで形成されている。更に外向きダボ23ｃ、23ｄ間および23ｆ、23ａ間には、後述のスプリングダンパ45が嵌入される空所26、26が、軸心を挟んで形成されている。図４（ｄ）に示されるように、空所26の両縁は中央部よりも深くなっている。
次に図５（ａ）はバランサ被駆動ギヤ11を構成する歯車部材30の左側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
歯車部材30は、おおまかには、組立時に前記ブッシュ部材20と同軸に配される環状部31と、その環状部31と一体に形成されるフランジ部32とから成る。環状部31の外周には歯車31ａが形成されており、また環状部31の内周からは求心状に内向き複数の内向きダボ33ａ、33ｂ、33ｃ、33ｄが突出している。これら複数の内向きダボのうち、内向きダボ33ｃだけが、他の内向きダボ33ａ、33ｂ、33ｄよりも突出長さが短い。また複数の内向きダボ33ａ、33ｂ、33ｃ、33ｄの間には、空所34ａ、34ｂ、34ａ、34ｂが形成されている。更にフランジ部32の２箇所に後述のスプリングダンパ45が嵌入される方形の孔（窓）35、35が設けられている。
次に図６（ａ）はバランサ被駆動ギヤ11を構成するダンパーゴム40の右側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図示のようにダンパーゴム40は、弾性体である１対のゴムブロック41と、それらを連結する紐状の連結材42が一体に成形されたものである。
さて図３（ａ）は、前記形状のブッシュ部材20、歯車部材30、ダンパーゴム40等を組立てて成るバランサ被駆動ギヤ11の右側面断面図（図３（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面）、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
図３（ａ）に示されるように、ブッシュ部材20と歯車部材30側とは互いに同軸に配置されて、ブッシュ部材20側の外向きダボ23ａ、23ｂ間の深い空所（谷）24ａに歯車部材30側の突出長さの長い内向きダボ33ａが、また外向きダボ23ｄ、23ｅ間の浅い空所（谷）24ｂに突出長さの短い内向きダボ33ｃが、それぞれ位置する。また、ブッシュ部材側の外向きダボ23ｂ、23ｃ間および23ｅ、23ｆ間の空所25、25には歯車部材側の内向きダボ33ｂおよび33ｄが位置するように組付けられ、更にブッシュ部材側の外向きダボ23ｂ、23ｃと歯車部材側の内向きダボ33ｂとの間、および外向きダボ23ｅ、23ｆと内向きダボ33ｄとの間には、ダンパーゴム40のゴムブロック41が２個ずつ連結材42で連結されたまま組込まれる。更にまた、外向きダボ23ｃ、23ｄ間および外向きダボ23ｆ、23ａ間の２箇所の空所26、26から歯車部材側の孔（窓）35、35に亘って、スプリングダンパ45、45が弾性部材として嵌入される。上記のとおりブッシュ部材20、歯車部材30、ダンパーゴム40、スプリングダンパ45が組付けられたバランサ被駆動ギヤ11は、図３（ｂ）に示されるように、座金46、皿ばね座金47、座金48、Ｃ形止め輪49によって固定され、組立てが完了する。
本実施例のバランサ被駆動ギヤ11は、ブッシュ部材20のボス部21がバランサ装置のバランサ軸８に固着され、歯車部材30の歯車31ａがクランク軸４に固着されたバランサ駆動ギヤ10と噛合っていて、クランク軸４の回転をバランサ軸８に伝達する（図１、図２参照。）。その場合、ブッシュ部材20側の外向きダボ23ｂ、23ｃと歯車部材30側の内向きダボ33ｂとの間、および外向きダボ23ｅ、23ｆと内向きダボ33ｄとの間に、弾性部材としてダンパーゴム40、40が組込まれており、また、ブッシュ部材側の空所26、26から歯車部材側の孔（窓）35、35に亘って、スプリングダンパ45、45が弾性部材として嵌入されているので、それら弾性部材の変形によって、クランク軸４から伝わる振動等が減衰され、円滑なトルク伝達がなされる。ここで、外向きダボ23ａ、・・・、23ｆ、内向きダボ33ａ、・・・、33ｄは、ダンパー構造内のオーバーストロークを防止するストッパの機能を果たす。
本実施例ではまた、ブッシュ部材20の軸心を挟んで両側に空所（谷）24ａ、24ｂが形成されており、バランサ被駆動ギヤ11が組み上った状態では、図３（ａ）に示されるように、空所（谷）24ａ内に歯車部材30の内向きダボ33ａが、また空所24ｂ内に内向きダボ33ｃが、それぞれ位置することになるが、ブッシュ部材20では空所24ａよりも空所24ｂの方が谷が浅く、また歯車部材30では内向きダボ33ｃよりも内向きダボ33ａの方が突出長さが長い。したがって、正規以外の組立て方、例えばブッシュ部材20に対して歯車部材30を軸線まわりに１８０°回転させた状態で組立てようとすると、突出長さの長いダボ33ａの先端が、深さの浅い空所（谷）24ｂの底につかえてしまい、正規の位置にうまく収まらないから、誤組を防止して正しく組立てることができる。したがって、歯車諸元の制約を受けることなく、内燃機関のレイアウト自由度が向上する。
上記実施例では、ダボの突出長さを変えて形状を非対称としたが、ダボの横幅を変えることによっても、同様の効果を得ることができる。
図１は本発明のバランサ被駆動ギヤの一実施例が適用された内燃機関１の要部を、シリンダ軸線を含みクランク軸と直交する平面で切断した断面図である。 図２は同じくクランク軸とバランサ軸とを含む平面で切断した断面図である。 図３は図１、図２中のバランサ被駆動ギヤ11を取出して示す図である。 図４はバランサ被駆動ギヤ11を構成するブッシュ部材20を取出して示す図である。 図５はバランサ被駆動ギヤ11を構成する歯車部材30を取出して示す図である。 図６はバランサ被駆動ギヤ11を構成するダンパーゴム40を取出して示す図である。
符号の説明
１…内燃機関、３…コネクティングロッド、４…クランク軸、５…ウェブ、６…クランクピン、７…バランスウエイト、８…バランサ軸、９…バランスウエイト、10…バランサ駆動ギヤ、11…バランサ被駆動ギヤ、20…ブッシュ部材、21…ボス部、22…円板部、23ａ、23ｂ、23ｃ、23ｄ、23ｅ、23ｆ…外向きダボ、24ａ、24ｂ…空所（谷）、25、26…空所、30…歯車部材、31…環状部、31ａ…歯車、32…フランジ部、33ａ、33ｂ、33ｃ、33ｄ…内向きダボ、34ａ、34ｂ…空所、35…孔（窓）、40…ダンパーゴム、41…ゴムブロック、42…連結材、45…スプリングダンパ、46…座金、47…皿ばね座金、48…座金、49…Ｃ形止め輪。

Claims (3)

  1. バランサ軸に固定されたボス部の外周から放射状に複数対のダボが突出したブッシュ部材と、
    上記ブッシュ部材と同軸に配され、環状部外周に歯車が形成されるとともに、該環状部内周から求心状に複数対のダボが突出した歯車部材30とを備え、
    上記ブッシュ部材側のダボと歯車部材側のダボとの間に弾性部材が組込まれたバランサ被駆動ギヤにおいて、
    上記ダボの形状が非対称であり、
    前記ブッシュ部材の隣接するダボ間の空所の周方向幅が一致する空所が軸心を挟んで一対形成されるとともに、前記空所の深さが異なる空所が軸心を挟んで一対に形成され、
    前記歯車部材における軸心を挟んだ一方の一対のダボは、相互に同一の形状に形成されるとともに、軸心を挟んだ他方の一対のダボの突出長さが互いに異にした形状に形成され、
    前記バランサ被駆動ギヤが組み上がった状態で、前記ブッシュ部材における周方向幅が一致する一方の一対の空所に前記一対の弾性部材が嵌装され、かつ前記ブッシュ部材における深さの異なる空所に、前記突出長さの異なるダボが嵌入されたことを特徴とするバランサ被駆動ギヤ。
  2. バランサ軸に固定されたボス部の外周から放射状に複数対のダボが突出したブッシュ部材と、
    上記ブッシュ部材と同軸に配され、環状部外周に歯車が形成されるとともに、該環状部内周から求心状に複数対のダボが突出した歯車部材とを備え、
    上記ブッシュ部材側のダボと歯車部材側のダボとの間に弾性部材が組込まれたバランサ被駆動ギヤにおいて、
    上記ダボの形状が非対称であり、
    前記ブッシュ部材の隣接するダボ間の空所の周方向幅が一致する空所が軸心を挟んで一対形成されるとともに、前記空所の周方向幅が異なる空所が軸心を挟んで一対形成され、
    前記歯車部材における軸心を挟んだ一方の一対のダボは、相互に同一の形状に形成されるとともに、軸心を挟んだ他方の一対のダボの幅が互いに異にした形状に形成され、
    前記バランサ被駆動ギヤが組み上がった状態で、前記ブッシュ部材における周方向幅が一致する一方の一対の空所に前記一対の弾性部材が嵌装され、かつ前記ブッシュ部材における周方向幅の異なる空所に、前記幅の異なるダボが嵌入されたことを特徴とするバランサ被駆動ギヤ。
  3. 前記請求項１または請求項２記載の発明において、前記一対の弾性部材は、相互に同一形状に形成されるとともに、周方向に間隙を存して配列される相互に同一形状の二個のゴムブロックと、該両ゴムブロックを相互に連結する連結部材とよりなり、該一対の弾性部材の二個のゴムブロックの間隙に、前記歯車部材の相互に同一形状に、形成された一方の一対のダボがそれぞれ嵌入されたことを特徴とするバランサ被駆動ギヤ。
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