JP4546604B2 - Balancer shaft structure of internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸を備える内燃エンジンの前記バランサ軸の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
OHC(オーバーヘッド・カムシャフト)式の動弁機構を採用する4サイクルエンジンにあっては、クランク軸の回転は一般にチェーン伝動機構によってカム軸に伝達され、該カム軸が回転することによって吸・排気バルブが所定のタイミングで開閉されてシリンダ内で所要のガス交換がなされる。
【0003】
ところで、補機類の配置の関係でクランク軸の回転を中間軸を介してカム軸に伝達する構成を採用する内燃エンジンが提案されるが、この種の内燃エンジンにおいては中間軸をバランサ軸としても利用して振動の低減を図ることが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
而して、クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸への駆動力の伝達はギヤ、チェーン、タイミングベルト等によってなされるが、特にクランク軸の回転をギヤを介してバランサ軸に伝達する方式を採用する場合には、クランク軸のトルク変動がそのままバランサ軸に伝達されて騒音が発生したり、バランサ軸系の耐久性に悪影響が生じる等の問題が発生していた。特に、バランサ軸のバランスウェイトに発生する回転モーメントが大きい場合やバランサ軸で補機類を駆動する場合には前記問題が顕著であった。
【0005】
従って、本発明の目的とする処は、クランク軸のトルク変動のバランサ軸への伝達を遮断して騒音の低減とバランサ軸系の耐久性向上を図ることができる内燃エンジンのバランサ軸構造を提供することにある。
【0006】
ところで、クランク軸の回転をバランサ軸を介してカム軸に伝達する構成を採用する内燃エンジンにおいては、吸・排気バルブの開閉タイミングに正確を期すためにバランサ軸上でギヤ単体が振れる構成を採用することは不可能である。
【0007】
従って、本発明の目的とする処は、吸・排気バルブの開閉タイミングにズレを発生させることなく、クランク軸のトルク変動のバランサ軸への伝達を遮断することができる内燃エンジンのバランサ軸構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸を備える内燃エンジンにおいて、前記バランサ軸をウェイト部とそれ以外の非ウェイト部とに分割するとともに、両者の間にダンパー手段を介設したことを特徴とする。
【0009】
また、本発明の一態様では、前記クランク軸の回転を入力するギヤとカム軸に回転を伝達するスプロケットを前記バランサ軸の非ウェイト部に設けてもよい。
【0010】
また、本発明の一態様では、前記バランサ軸に設けられたギヤにシザースギヤを組み込んでもよい。
【0011】
本発明によれば、クランク軸のトルク変動はバランサ軸のウェイト部とそれ以外の非ウェイト部間に介設されたダンパー手段によるダンパー効果によって効果的に吸収されるため、クランク軸のトルク変動のバランサ軸への伝達が遮断されて騒音の低減とバランサ軸系の耐久性向上が図られる。
【0012】
又、クランク軸の回転を入力するギヤとカム軸に回転を伝達するスプロケットをバランサ軸の非ウェイト部に設ける上記態様によれば、クランク軸の回転はダンパー手段を迂回してギヤを介してバランサ軸の非ウェイト部に直接伝達され、該非ウェイト部の回転はスプロケット及びチェーンを介してカム軸に伝達されるため、クランク軸の回転がカム軸に正確に伝達されて両軸間に位相差が発生することがなく、従って、カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉タイミングにズレが発生することがない。
【0013】
に、バランサ軸に設けられたギヤにシザースギヤを組み込む態様によれば、バランサ軸側のギヤとクランク軸側のギヤ間にバックラッシュが発生せず、クランク軸の回転がバランサ軸に高精度に伝達される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は本発明に係るバランサ軸構造を備える内燃エンジンの縦断面図、図2は同内燃エンジンの補機駆動系及びカム−クランク駆動系の構成を示す破断面図である。
【0016】
図1に示す内燃エンジン1は自動車用の4サイクル直列5気筒エンジンであって、そのシリンダブロック2には5つのシリンダ3が図1の紙面垂直方向に並設されており、各シリンダ3内にはピストン4が摺動自在に嵌装されている。そして、ピストン4は図1の紙面垂直方向に長く配されたクランク軸5にコンロッド6を介して連結されている。尚、クランク軸5は、シリンダブロック2とこれの下部に被着されたオイルパン7によって形成されるクランク室8内に回転自在に収納されている。
【0017】
又、図1に示すように、シリンダブロック2の上部に被着されたシリンダヘッド9には各気筒毎に吸気通路10と排気通路11がそれぞれ形成されており、シリンダヘッド9には吸気通路10に連なるインテークマニホールド12が結着されるとともに、排気通路11に連なるエキゾーストマニホールド13が結着されている。尚、インテークマニホールド12の先端にはサージタンク14が取り付けられている。
【0018】
そして、上記吸気通路10と排気通路11は各気筒のシリンダ3に吸気ポート10a、排気ポート11aとしてそれぞれ開口しており、これらの吸気ポート10aと排気ポート11aは吸気バルブ15と排気バルブ16によってそれぞれ適当なタイミングで開閉される。即ち、吸気バルブ15と排気バルブ16は不図示のバルブスプリングによってそれぞれ閉じ側に付勢されており、これらはシリンダヘッド9の上部に回転自在に配された図1の紙面垂直方向に長いカム軸17,18に一体に形成されたカム17a,18aにそれぞれ当接しており、カム軸17,18が回転駆動されることによって前述のように吸気ポート10a、排気ポート11aをそれぞれ適当なタイミングで開閉して所要のガス交換を行う。
【0019】
ところで、図2に示すように、前記クランク軸5の一端にはクランクダンパー19が取り付けられており、同クランク軸5の前方(図1の左方)斜め上方には第1中間軸としてのバランサ軸20がクランク軸5と平行に、且つ、クランク軸5に対して吸気側にオフセットして回転自在に配されている。そして、このバランサ軸20の前記クランクダンパー19が設けられる側の一端には補機駆動プーリ21が取り付けられている。
【0020】
又、図2に示すように、上記バランサ軸20の一端側には大径のギヤ22と小径のスプロケット23が設けられており、大径のギヤ22はクランク軸5の中間部に結着された同径のギヤ24に噛合している。
【0021】
他方、シリンダヘッド9の吸気側には第2中間軸25がクランク軸5及びバランサ軸20と平行、且つ、回転自在に配されており、該第2中間軸25の一端にはスプロケット26が、他端にはスプロケット27がそれぞれ結着されている。そして、スプロケット26と前記スプロケット23の間には無端状のチェーン28が巻装されている。
【0022】
又、前記カム軸17,18の各端部にはスプロケット29,30がそれぞれ結着されており、これらのスプロケット29,30と前記スプロケット27の間には無端状のチェーン31が巻装されている。尚、図2に示すように、吸気側のカム軸17の端部にはVVT(油圧式可変バルブタイミング装置)32が取り付けられている。又、図1に示すように、チェーン31には不図示のウォータポンプの入力軸に結着されたスプロケット33が外側から押し付けられて噛合せしめられている。
【0023】
ところで、図1に示すように、前記チェーン28,31はクランク軸5の軸方向から見てこれらがシリング3にオーバーラップしない(つまり、シリンダ3を横切らない)ようシリンダ3の外側方(吸気側)に配置されている。又、図2に示すように、チェーン28,31はクランク軸5の軸方向長さの範囲内に配置されている。
【0024】
而して、図1に示すように、シリンダブロック2の吸気側には前記バランサ軸20を収納するバランサ軸室34が形成されており、該バランサ軸室34はシリンダブロック2の吸気側の側壁に形成された開口部を介して開口しており、開口部は脱着可能なカバー35によって覆われている。
【0025】
ところで、当該内燃エンジン1においては、図1に示すように、吸気側の一側(図1の奥側)には補機であるオルタネータ36とエアコン用コンプレッサー37が配設されており、これらとアイドラプーリ38及びテンションプーリ39の間には無端状のベルト40が巻装されている。尚、本実施例の形態においては、第2中間軸25の端部に不図示のパワーステアリングポンプが直結されている。
【0026】
ここで、バランサ軸20の構造の詳細を図3〜図6に基づいて説明する。尚、図3はバランサ軸の破断側面図(図4のA−A線断面図)、図4は同バランサ軸の破断正面図、図5は図4のB−B線断面図、図6は同バランサ軸の分解斜視図である。
【0027】
本実施の形態においては、図3に示すように、バランサ軸20は長尺のウェイト部20Aとそれ以外の短尺の非ウェイト部20Bに2分割されており、ウェイト部20Aの非ウェイト部20Bに対向する一端外周にはフランジ41が一体に形成され、その中心部には円孔状の嵌合穴42が形成されている。
【0028】
又、バランサ軸20のウェイト部20Aの外周には3つのジャーナル部20a,20b,20cが軸方向に適当な間隔で形成されており、隣接するジャーナル部20aと20bの間には半円柱状のバランスウェイト43が一体に形成され、他のジャーナル部20cを挟んでこれの前後にはバランスウェイト44,45が前記バランスウェイト43に対して180°の位相差をもって一体に形成されている。ここで、半円柱状の一方のバランスウェイト44はウェイト部20Aの外周に一体に形成され、他方のバランスウェイト45は前記フランジ41に一体に形成されている。そして、図6に示すように、ウェイト部20Aの端部に一体に形成されたフランジ41の外端面には略矩形状の2種類の溝46,47が各3つずつ等角度ピッチ(120°ピッチ)で交互に形成されるとともに、3つのボルト穴48が等角度ピッチで形成されている。
【0029】
一方、バランサ軸20の前記非ウェイト部20Bの軸方向中間部には前記ギヤ22が一体に形成されており、該ギヤ22から前方(図3の左方)には小径の嵌合軸部49が一体に延出しており、ギヤ22の後方部分の外周にはジャーナル部20dが形成されている。そして、この非ウェイト部20Bの端部には前記スプロケット23とクランクタイミング調整用のプレート50が嵌着されている。
【0030】
そして、図6に示すように、上記ギヤ22には周方向に長い3つの長孔51が等角度ピッチで貫設されており、同ギヤ22の前記ウェイト部20Aのフランジ41に対向する端面には矩形状の2種類の溝52,53が各3つずつ等角度ピッチで交互に形成されている。
【0031】
而して、バランサ軸20は、図3に示すように非ウェイト部20Bに形成された嵌合軸部49をウェイト部20Aの嵌合穴42に嵌め込み、ウェイト部20Aのフランジ41と非ウェイト部20Bのギヤ22を連結することによって組み立てられるが、フランジ41とギヤ22との間には、クランク軸5側の前記ギヤ24に噛合するリング状のシザースギヤ54と皿バネ65が介設されている。又、ギヤ22及びシザースギヤ54とフランジ41との間には2種のコイルスプリング55,56と円筒状のスペーサ57がそれぞれ3つずつ介設されている。尚、シザースギヤ54はクランク軸5側のギヤ24との噛合において発生するバックラッシュを無くして騒音低減等を図るものであって、バックラッシュが無くなることによってクランク軸5の回転がバランサ軸20に高精度に伝達される。ここで、シザースギヤ54は前記コイルスプリング55によって一回転方向に付勢されており、図6に示すように、該シザースギヤ54には各3つの長孔58と矩形孔59,60が等角度ピッチで交互に貫設されている。
【0032】
そして、バランサ軸20が図3に示すように組み付けられた状態においては、ウェイト部20Aのフランジ41に形成された溝46,47とシザースギヤ54に貫設された矩形孔59,60及び非ウェイト部20Bのギヤ22に形成された溝52,53とでそれぞれ形成される矩形状の各空間には、図4及び図5に示すように前記コイルスプリング55,56が周方向に配列されて収納されている。
尚、各コイルスプリング56の両端にはキャップ61が被着されている。
【0033】
而して、上述のように各空間にコイルスプリング55,56をそれぞれ収納した状態で、前記各スペーサ57の端面にワッシャ62を当ててボルト63をこれらのスペーサ57とワッシャ62に通し、これらをギヤ22とシザースギヤ54にそれぞれ形成された長孔51,58に挿入してボルト63をフランジ41に形成された前記ボルト穴48にねじ込むことによってフランジ41とギヤ22及びシザースギヤ54が連結されてウェイト部20Aと非ウェイト部20Bが一体化され、これによってバランサ軸20が組み付けられる。
【0034】
上述のように、バランサ軸20が組み付けられた状態では、ウェイト部20Aのフランジ41と非ウェイト部20Bのギヤ22及び両者の間に介設されたシザースギヤ54との間には、前記コイルスプリング55,56とスペーサ57が介設されている。従って、バランサ軸20においては、ウェイト部20Aと非ウェイト部20Bとはダンパー手段を構成するコイルスプリング56の圧縮変形によってスペーサ57が各長孔51,58を移動し得る範囲で相対回転が可能であり、コイルスプリング56の弾性変形によって所期のダンパー効果が得られて後述のようにクランク軸5のトルク変動が吸収される。
【0035】
以上において、当該内燃エンジン1が作動してクランク軸5が回転駆動されると、該クランク軸5の回転は同径のギヤ24,22を介してバランサ軸20に伝達され、該バランサ軸20がクランク軸5と同速度で回転駆動されるが、本実施の形態ではバランサ軸20をウェイト部20Aと非ウェイト部20Bに2分割して両者の間にダンパー手段を構成するコイルスプリング56を介設したため、クランク軸5のトルク変動はコイルスプリング56のダンパー効果によって吸収され、バランサ軸20側へのトルク変動の伝達が遮断されて騒音の低減とバランサ軸20の耐久性向上が図られる。
【0036】
而して、バランサ軸20の回転は補機駆動プーリ21及びベルト40を介してオルタネータ36及びエアコン用コンプレッサー37に伝達されてこれらが回転駆動される。尚、当該内燃エンジン1には、図1に示すように補機としてオイルポンプ64も設けられているが、該オイルポンプ64へはバランサ軸20の回転が不図示の伝達機構を介して伝達され、これによって該オイルポンプ64が駆動されてオイルがエンジン1の各部に供給される。
【0037】
又、バランサ軸20の回転はスプロケット23、チェーン28及びスプロケット26を介して減速されて第2中間軸25に伝達され、該第2中間軸25に直結された不図示のパワーステアリングポンプが駆動される。更に、この第2中間軸25の回転はスプロケット27、チェーン31及びスプロケット29,30を介して更に減速されてカム軸17,18にも伝達され、これらのカム軸17,18が回転駆動されることによって前述のように吸気バルブ15と排気バルブ16が吸気ポート10aと排気ポート11aをそれぞれ適当なタイミングで開閉して所要のガス変換を行う。そして、更にチェーン31の駆動によってスプロケット33が回転し、これによって不図示のウォーターポンプが駆動されて内燃エンジン1内に冷却水が循環せしめられる。尚、本実施の形態では、バランサ軸20の一端に設けられたジャーナル部20dの近傍にスプロケット23を配置したため、該スプロケット23の振れが小さく抑えられてバランサ軸20から第2中間軸25を経て両カム軸17,18への回転伝達が確実且つ高精度に行われる。
【0038】
而して、本実施の形態においては、バランサ軸20の非ウェイト部20Bにギヤ22とスプロケット23を設けたため、クランク軸5の回転はダンパー手段を構成するコイルスプリング56を迂回してギヤ22を介して非ウェイト部20Bに直接伝達され、該非ウェイト部20Bの回転はスプロケット23、チェーン28及びスプロケット26を介して第2中間軸25に伝達され、第2中間軸25の回転はスプロケット27、チェーン31及びスプロケット29,30を介してカム軸17,18に伝達される。このため、クランク軸5の回転がカム軸17,18に正確に伝達されて両軸間に位相差が発生することがなく、従って、カム軸17,18によって駆動される吸・排気バルブ15,16の開閉タイミングにズレが発生することがない。
【0039】
尚、以上は本発明を特に5気筒エンジンのバランサ軸に適用した形態について述べたが、本発明はクランク軸によって回転駆動されるバランサ軸を備える他の任意の内燃エンジンのバランサ軸に対して同様に適用可能である。
【0040】
又、以上の実施の形態ではダンパー手段としてコイルスプリングを用いたが、ダンパー手段としてはゴム等の弾性体を含む他の任意のアブソーバーを用いることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、クランク軸のトルク変動はバランサ軸のウェイト部とそれ以外の非ウェイト部間に介設されたダンパー手段によるダンパー効果によって効果的に吸収されるため、クランク軸のトルク変動のバランサ軸への伝達が遮断されて騒音の低減とバランサ軸系の耐久性向上を図ることができるという効果が得られる。
【0042】
、クランク軸の回転を入力するギヤとカム軸に回転を伝達するスプロケットをバランサ軸の非ウェイト部に設けているので、クランク軸の回転はダンパー手段を迂回してギヤを介してバランサ軸の非ウェイト部に直接伝達され、該非ウェイト部の回転はスプロケット及びチェーンを介してカム軸に伝達されるため、クランク軸の回転がカム軸に正確に伝達されて両軸間に位相差が発生することがなく、カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉タイミングにズレが発生するのを防ぐことができるという効果が得られる。
【0043】
更に、バランサ軸に設けられたギヤにシザースギヤを組み込んだため、バランサ軸側のギヤとクランク軸側のギヤ間にバックラッシュが発生せず、クランク軸の回転がバランサ軸に高精度に伝達されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバランサ軸構造を備える内燃エンジンの縦断面図である。
【図2】本発明に係るバランサ軸構造を備える内燃エンジンの補機駆動系及びカム−クランク駆動系の構成を示す破断面図である。
【図3】バランサ軸の破断側面図(図4のA−A線断面図)である。
【図4】バランサ軸の破断正面図である。
【図5】図4のB−B線断面図である。
【図6】バランサ軸の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 内燃エンジン
5 クランク軸
20 バランサ軸
20A ウェイト部
20B 非ウェイト部
22 ギヤ
23 スプロケット
54 シザースギヤ
56 コイルスプリング(ダンパー手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the structure of the balancer shaft of an internal combustion engine including a balancer shaft that is rotationally driven by a crankshaft.
[0002]
[Prior art]
In a four-cycle engine that employs an OHC (overhead camshaft) type valve mechanism, rotation of the crankshaft is generally transmitted to the camshaft by a chain transmission mechanism, and intake and exhaust are caused by the rotation of the camshaft. The valve is opened and closed at a predetermined timing, and the required gas exchange is performed in the cylinder.
[0003]
By the way, there is proposed an internal combustion engine that adopts a configuration in which the rotation of the crankshaft is transmitted to the camshaft via the intermediate shaft due to the arrangement of auxiliary machinery. In this type of internal combustion engine, the intermediate shaft is used as a balancer shaft. It is also attempted to reduce vibrations by using them.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, transmission of the driving force to the balancer shaft that is driven to rotate by the crankshaft is made by gears, chains, timing belts, etc., but in particular, a system that transmits the rotation of the crankshaft to the balancer shaft via the gear is adopted. In this case, the torque fluctuation of the crankshaft is transmitted to the balancer shaft as it is and noise is generated, and the durability of the balancer shaft system is adversely affected. In particular, the above problem is remarkable when the rotational moment generated in the balance weight of the balancer shaft is large or when the auxiliary machines are driven by the balancer shaft.
[0005]
Accordingly, the object of the present invention is to provide a balancer shaft structure for an internal combustion engine that can reduce noise and improve the durability of the balancer shaft system by interrupting transmission of torque fluctuations of the crankshaft to the balancer shaft. There is to do.
[0006]
By the way, in an internal combustion engine that employs a configuration in which the rotation of the crankshaft is transmitted to the camshaft via the balancer shaft, a configuration in which the gear itself swings on the balancer shaft is adopted in order to ensure accurate opening and closing timings of the intake and exhaust valves. It is impossible to do.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a balancer shaft structure for an internal combustion engine that can block transmission of torque fluctuations of the crankshaft to the balancer shaft without causing a shift in the opening / closing timing of the intake / exhaust valves. It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object , the present invention provides an internal combustion engine having a balancer shaft that is rotationally driven by a crankshaft, wherein the balancer shaft is divided into a weight portion and other non-weight portions, and a damper is provided between the two. It is characterized by interposing means.
[0009]
In one embodiment of the present invention, a sprocket for transmitting rotation to the gear and the camshaft for inputting the rotation of the pre-Symbol crankshaft may be provided in the non-weight portion of the balancer shaft.
[0010]
In one embodiment of the present invention, good but incorporates Shizasugiya the gear provided before Symbol balancer shaft.
[0011]
According to the present invention, the torque fluctuation of the crankshaft is effectively absorbed by the damper effect by the damper means interposed between the weight part of the balancer shaft and the other non-weight part. Transmission to the balancer shaft is cut off, reducing noise and improving the durability of the balancer shaft system.
[0012]
Further , according to the above aspect, in which the gear for inputting the rotation of the crankshaft and the sprocket for transmitting the rotation to the camshaft are provided in the non-weight portion of the balancer shaft, the rotation of the crankshaft bypasses the damper means and the balancer via the gear. Since the rotation of the non-weight part is transmitted to the camshaft via the sprocket and the chain, the rotation of the crankshaft is accurately transmitted to the camshaft and there is a phase difference between the two shafts. Therefore, no deviation occurs in the opening / closing timing of the intake / exhaust valve driven by the camshaft.
[0013]
Further, according to the embodiment incorporating Shizasugiya the gear provided on the balancer shaft, backlash does not occur between the balancer shaft side gear and the crankshaft side gears, precision rotation of crankshaft to the balancer shaft Is transmitted to.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an internal combustion engine having a balancer shaft structure according to the present invention, and FIG. 2 is a broken sectional view showing configurations of an auxiliary machine drive system and a cam-crank drive system of the internal combustion engine.
[0016]
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cycle in-line five-cylinder engine for automobiles, and the cylinder block 2 has five cylinders 3 arranged in parallel in the direction perpendicular to the page of FIG. The piston 4 is slidably fitted. The piston 4 is connected via a connecting rod 6 to a crankshaft 5 that is long in the direction perpendicular to the plane of FIG. The crankshaft 5 is rotatably housed in a crank chamber 8 formed by the cylinder block 2 and an oil pan 7 attached to the lower part of the cylinder block 2.
[0017]
As shown in FIG. 1, an intake passage 10 and an exhaust passage 11 are formed for each cylinder in the cylinder head 9 attached to the upper portion of the cylinder block 2, and the intake passage 10 is formed in the cylinder head 9. An intake manifold 12 connected to the exhaust passage 11 is attached, and an exhaust manifold 13 connected to the exhaust passage 11 is attached. A surge tank 14 is attached to the tip of the intake manifold 12.
[0018]
The intake passage 10 and the exhaust passage 11 are opened to the cylinder 3 of each cylinder as an intake port 10a and an exhaust port 11a, respectively. The intake port 10a and the exhaust port 11a are respectively provided by an intake valve 15 and an exhaust valve 16. It is opened and closed at an appropriate timing. That is, the intake valve 15 and the exhaust valve 16 are respectively urged to the closed side by a valve spring (not shown), and these are cam shafts that are arranged on the upper part of the cylinder head 9 so as to be rotatable and are long in the direction perpendicular to the plane of FIG. The cam ports 17 and 18 are respectively in contact with the cams 17a and 18a formed integrally with the cam shafts 17 and 18, and the cam shafts 17 and 18 are rotationally driven to open and close the intake port 10a and the exhaust port 11a at appropriate timings as described above. Then perform the required gas exchange.
[0019]
As shown in FIG. 2, a crank damper 19 is attached to one end of the crankshaft 5, and a balancer serving as a first intermediate shaft is obliquely above the crankshaft 5 (leftward in FIG. 1). The shaft 20 is arranged to be rotatable in parallel with the crankshaft 5 and offset to the intake side with respect to the crankshaft 5. An auxiliary machine drive pulley 21 is attached to one end of the balancer shaft 20 on the side where the crank damper 19 is provided.
[0020]
As shown in FIG. 2, a large-diameter gear 22 and a small-diameter sprocket 23 are provided on one end side of the balancer shaft 20, and the large-diameter gear 22 is bound to an intermediate portion of the crankshaft 5. Meshed with a gear 24 having the same diameter.
[0021]
On the other hand, a second intermediate shaft 25 is arranged on the intake side of the cylinder head 9 so as to be parallel to and rotatable with respect to the crankshaft 5 and the balancer shaft 20, and a sprocket 26 is provided at one end of the second intermediate shaft 25. A sprocket 27 is attached to the other end. An endless chain 28 is wound between the sprocket 26 and the sprocket 23.
[0022]
Sprockets 29 and 30 are respectively attached to the end portions of the cam shafts 17 and 18, and an endless chain 31 is wound between the sprockets 29 and 30 and the sprocket 27. Yes. As shown in FIG. 2, a VVT (hydraulic variable valve timing device) 32 is attached to the end of the cam shaft 17 on the intake side. Further, as shown in FIG. 1, a sprocket 33 attached to an input shaft of a water pump (not shown) is pressed against the chain 31 from outside and meshed.
[0023]
By the way, as shown in FIG. 1, the chains 28 and 31 are seen from the outside of the cylinder 3 (intake side) so that they do not overlap the shilling 3 when viewed from the axial direction of the crankshaft 5 (that is, do not cross the cylinder 3). ). Further, as shown in FIG. 2, the chains 28 and 31 are arranged within the range of the axial length of the crankshaft 5.
[0024]
Thus, as shown in FIG. 1, a balancer shaft chamber 34 for accommodating the balancer shaft 20 is formed on the intake side of the cylinder block 2, and the balancer shaft chamber 34 is a side wall on the intake side of the cylinder block 2. The opening is covered with a detachable cover 35.
[0025]
By the way, in the internal combustion engine 1, as shown in FIG. 1, an alternator 36 and an air conditioner compressor 37, which are auxiliary machines, are disposed on one side of the intake side (the back side in FIG. 1). An endless belt 40 is wound between the idler pulley 38 and the tension pulley 39. In the embodiment, a power steering pump (not shown) is directly connected to the end of the second intermediate shaft 25.
[0026]
Here, the details of the structure of the balancer shaft 20 will be described with reference to FIGS. 3 is a broken side view of the balancer shaft (cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4), FIG. 4 is a broken front view of the balancer shaft, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is a disassembled perspective view of the balancer shaft.
[0027]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the balancer shaft 20 is divided into a long weight portion 20A and a short non-weight portion 20B, and the non-weight portion 20B of the weight portion 20A. A flange 41 is integrally formed on the outer periphery of the opposite end, and a circular fitting hole 42 is formed at the center thereof.
[0028]
Further, three journal portions 20a, 20b, and 20c are formed at appropriate intervals in the axial direction on the outer periphery of the weight portion 20A of the balancer shaft 20, and a semi-cylindrical shape is formed between adjacent journal portions 20a and 20b. A balance weight 43 is integrally formed, and balance weights 44 and 45 are integrally formed with a phase difference of 180 ° with respect to the balance weight 43 before and after the other journal portion 20c. Here, one semi-cylindrical balance weight 44 is formed integrally with the outer periphery of the weight portion 20 </ b> A, and the other balance weight 45 is formed integrally with the flange 41. As shown in FIG. 6, two substantially rectangular grooves 46 and 47 are formed on the outer end surface of the flange 41 formed integrally with the end portion of the weight portion 20A. The three bolt holes 48 are formed at an equiangular pitch.
[0029]
On the other hand, the gear 22 is integrally formed at the intermediate portion in the axial direction of the non-weight portion 20B of the balancer shaft 20, and a small-diameter fitting shaft portion 49 is provided forward (leftward in FIG. 3) from the gear 22. Are integrally formed, and a journal portion 20 d is formed on the outer periphery of the rear portion of the gear 22. The sprocket 23 and a crank timing adjusting plate 50 are fitted to the end of the non-weight portion 20B.
[0030]
As shown in FIG. 6, the gear 22 has three elongated holes 51 extending in the circumferential direction at equal angular pitches, and is formed on the end surface of the gear 22 facing the flange 41 of the weight portion 20A. Each of the two rectangular grooves 52 and 53 is alternately formed at an equal angular pitch.
[0031]
Thus, as shown in FIG. 3, the balancer shaft 20 fits the fitting shaft portion 49 formed in the non-weight portion 20B into the fitting hole 42 of the weight portion 20A, and the flange 41 and the non-weight portion of the weight portion 20A. The 20B gear 22 is assembled, and a ring-shaped scissor gear 54 and a disc spring 65 are provided between the flange 41 and the gear 22 so as to mesh with the gear 24 on the crankshaft 5 side. . Two types of coil springs 55 and 56 and three cylindrical spacers 57 are interposed between the gear 22 and scissor gear 54 and the flange 41. The scissor gear 54 eliminates backlash that occurs when meshed with the gear 24 on the crankshaft 5 side, thereby reducing noise and the like. By eliminating the backlash, the rotation of the crankshaft 5 is increased to the balancer shaft 20. Communicated with accuracy. Here, the scissor gear 54 is urged in one rotation direction by the coil spring 55. As shown in FIG. 6, each of the scissor gear 54 has three long holes 58 and rectangular holes 59, 60 at an equal angular pitch. It is penetrated alternately.
[0032]
In the state where the balancer shaft 20 is assembled as shown in FIG. 3, the grooves 46 and 47 formed in the flange 41 of the weight portion 20A, the rectangular holes 59 and 60 penetrating the scissor gear 54, and the non-weight portion As shown in FIGS. 4 and 5, the coil springs 55 and 56 are arranged in the circumferential direction and stored in each rectangular space formed by the grooves 52 and 53 formed in the gear 22 of 20B. ing.
Caps 61 are attached to both ends of each coil spring 56.
[0033]
Thus, in the state where the coil springs 55 and 56 are accommodated in the spaces as described above, the bolts 63 are passed through the spacers 57 and the washers 62 by applying the washers 62 to the end surfaces of the spacers 57, The flange 41, the gear 22 and the scissor gear 54 are connected to each other by inserting the bolt 63 into the bolt hole 48 formed in the flange 41 by inserting into the long holes 51 and 58 formed in the gear 22 and the scissor gear 54, respectively. 20A and the non-weight portion 20B are integrated, whereby the balancer shaft 20 is assembled.
[0034]
As described above, when the balancer shaft 20 is assembled, the coil spring 55 is interposed between the flange 41 of the weight portion 20A, the gear 22 of the non-weight portion 20B, and the scissor gear 54 interposed therebetween. , 56 and a spacer 57 are interposed. Therefore, in the balancer shaft 20, the weight portion 20A and the non-weight portion 20B can be rotated relative to each other within a range in which the spacer 57 can move through the long holes 51 and 58 by compressive deformation of the coil spring 56 constituting the damper means. The desired damper effect is obtained by the elastic deformation of the coil spring 56, and the torque fluctuation of the crankshaft 5 is absorbed as will be described later.
[0035]
In the above, when the internal combustion engine 1 is operated and the crankshaft 5 is rotationally driven, the rotation of the crankshaft 5 is transmitted to the balancer shaft 20 via the gears 24 and 22 having the same diameter, and the balancer shaft 20 is In this embodiment, the balancer shaft 20 is divided into two parts, a weight part 20A and a non-weight part 20B, and a coil spring 56 constituting a damper means is interposed therebetween. Therefore, the torque fluctuation of the crankshaft 5 is absorbed by the damper effect of the coil spring 56, the transmission of the torque fluctuation to the balancer shaft 20 side is cut off, and noise is reduced and the durability of the balancer shaft 20 is improved.
[0036]
Thus, the rotation of the balancer shaft 20 is transmitted to the alternator 36 and the air conditioner compressor 37 via the accessory drive pulley 21 and the belt 40, and these are rotationally driven. The internal combustion engine 1 is also provided with an oil pump 64 as an auxiliary machine as shown in FIG. 1, but the rotation of the balancer shaft 20 is transmitted to the oil pump 64 via a transmission mechanism (not shown). Thus, the oil pump 64 is driven and oil is supplied to each part of the engine 1.
[0037]
The rotation of the balancer shaft 20 is decelerated via the sprocket 23, the chain 28 and the sprocket 26 and transmitted to the second intermediate shaft 25, and a power steering pump (not shown) directly connected to the second intermediate shaft 25 is driven. The Further, the rotation of the second intermediate shaft 25 is further decelerated via the sprocket 27, the chain 31, and the sprockets 29 and 30, and is also transmitted to the cam shafts 17 and 18, and these cam shafts 17 and 18 are rotationally driven. Thus, as described above, the intake valve 15 and the exhaust valve 16 open and close the intake port 10a and the exhaust port 11a at appropriate timings to perform the required gas conversion. The sprocket 33 is further rotated by driving the chain 31, thereby driving a water pump (not shown) to circulate the cooling water in the internal combustion engine 1. In the present embodiment, since the sprocket 23 is disposed in the vicinity of the journal portion 20d provided at one end of the balancer shaft 20, the swing of the sprocket 23 is suppressed to a small level and passes through the second intermediate shaft 25 from the balancer shaft 20. Rotational transmission to both the cam shafts 17 and 18 is performed reliably and with high accuracy.
[0038]
Thus, in the present embodiment, since the gear 22 and the sprocket 23 are provided in the non-weight portion 20B of the balancer shaft 20, the rotation of the crankshaft 5 bypasses the coil spring 56 that constitutes the damper means, And the rotation of the non-weight portion 20B is transmitted to the second intermediate shaft 25 via the sprocket 23, the chain 28 and the sprocket 26, and the rotation of the second intermediate shaft 25 is transmitted to the sprocket 27 and the chain. 31 and the sprockets 29 and 30 are transmitted to the camshafts 17 and 18. Therefore, the rotation of the crankshaft 5 is accurately transmitted to the camshafts 17 and 18 so that no phase difference occurs between the two shafts. Therefore, the intake / exhaust valves 15 and 15 driven by the camshafts 17 and 18 are prevented. No deviation occurs at the opening and closing timing of 16.
[0039]
Although the present invention has been described with respect to the embodiment in which the present invention is applied particularly to the balancer shaft of a five-cylinder engine, the present invention is similarly applied to the balancer shaft of any other internal combustion engine having a balancer shaft that is rotationally driven by a crankshaft. It is applicable to.
[0040]
In the above embodiment, the coil spring is used as the damper means. However, any other absorber including an elastic body such as rubber can be used as the damper means.
[0041]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to this onset bright, torque fluctuation of the crankshaft effectively absorbed by the damper effect of the damper means is interposed between the non-weight portion of the rest and the weight portion of the balancer shaft Therefore, transmission of the crankshaft torque fluctuation to the balancer shaft is cut off, so that the effect of reducing noise and improving the durability of the balancer shaft system can be obtained.
[0042]
In addition , since a gear for inputting the rotation of the crankshaft and a sprocket for transmitting the rotation to the camshaft are provided in the non-weight portion of the balancer shaft, the rotation of the crankshaft bypasses the damper means and the balancer shaft Since the rotation of the non-weight part is transmitted to the camshaft via the sprocket and the chain, the rotation of the crankshaft is accurately transmitted to the camshaft and a phase difference occurs between the two shafts. In this way, it is possible to prevent the occurrence of deviation in the opening / closing timing of the intake / exhaust valve driven by the camshaft.
[0043]
Moreover, since incorporating Shizasugiya the gear provided on the balancer shaft, backlash does not occur between the balancer shaft side gear and the crankshaft side gear, the rotation of the crankshaft is transmitted to the high precision balancer shaft The effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an internal combustion engine having a balancer shaft structure according to the present invention.
FIG. 2 is a broken sectional view showing configurations of an auxiliary machine drive system and a cam-crank drive system of an internal combustion engine having a balancer shaft structure according to the present invention.
FIG. 3 is a cutaway side view of the balancer shaft (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4).
FIG. 4 is a cutaway front view of a balancer shaft.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a balancer shaft.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 5 Crankshaft 20 Balancer shaft 20A Weight part 20B Non-weight part 22 Gear 23 Sprocket 54 Scissor gear 56 Coil spring (damper means)

Claims (3)

クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸を備える内燃エンジンにおいて、
前記バランサ軸をウェイト部とそれ以外の非ウェイト部であって、前記バランサ軸の軸方向での長さが前記ウェイト部より短い非ウェイト部とに分割するとともに、両者の間にダンパー手段を介設し、
前記非ウェイト部に、前記クランク軸のギヤと噛み合うギヤと、当該ギヤと一体的に回転し、カム軸に回転を伝達するスプロケットとを設け、
前記ウェイト部に、前記スプロケットとは前記非ウェイト部の前記ギヤを挟んで反対側に位置し、前記非ウェイト部の前記ギヤと前記バランサ軸の軸方向に対向する前記バランサ軸より大径のフランジを設け、
前記フランジと前記非ウェイト部の前記ギヤとの間に、前記ダンパー手段を構成する複数のスプリングを、前記バランサ軸を囲む周方向に配置し、
前記フランジの前記ギヤと対向する端面と、前記ギヤの前記フランジと対向する端面とに、前記複数のスプリングをそれぞれ収容する複数の溝を、前記バランサ軸を囲む周方向に等間隔で形成することを特徴とする内燃エンジン。
In an internal combustion engine comprising a balancer shaft that is rotationally driven by a crankshaft,
And the weight portion of the balancer shaft, a non-weight portion other than it, with the length in the axial direction is divided into a shorter than the weight part the non-weight portion of the balancer shaft, the damper means between them Intervening,
The non-weight portion is provided with a gear that meshes with the gear of the crankshaft, and a sprocket that rotates integrally with the gear and transmits the rotation to the camshaft ,
The weight part, and the sprocket is the located on the opposite side of the gear of the non-weight portion, wherein the axially opposed to the gear and the balancer shaft of the non-weight portion, a larger diameter than the balancer shaft Provide a flange,
Between the flange and the gear of the non-weight portion, a plurality of springs constituting the damper means are arranged in a circumferential direction surrounding the balancer shaft ,
A plurality of grooves for receiving the plurality of springs are formed at equal intervals in a circumferential direction surrounding the balancer shaft on an end surface of the flange facing the gear and an end surface of the gear facing the flange. An internal combustion engine characterized by the above.
前記フランジにバランスウェイトが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃エンジン。  The internal combustion engine according to claim 1, wherein a balance weight is formed on the flange. 前記バランサ軸に設けられた前記ギヤにシザースギヤを組み込んだことを特徴とする請求項1に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine according to claim 1, wherein a scissor gear is incorporated in the gear provided on the balancer shaft.
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