JP5000611B2 - 内燃機関のバランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジンという。）に取り付けられ、そ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。

従来、レシプロエンジンに取り付けられ、ピストンの往復運動等により発生する振動を打ち消すための回転軸（バランサシャフト）を備えたバランサ装置が知られている。バランサシャフトはその軸心に対してオフセットした質量部分（偏心ウエイト）を有しており、バランサシャフトがクランクシャフトに同期して所定の速度で回転することで、上記振動を打ち消す方向の荷重（起振力）を発生させている。

例えば、特許文献１に記載の装置では、シリンダブロックの下面に設置されたバランサハウジング内に、クランクシャフトと平行に、２本のバランサシャフトが収容されている。第１バランサシャフトの端部には、クランクシャフトの回転を伝達する動力伝達機構（スプロケット及びチェーン）が設けられており、第１バランサシャフトは動力伝達機構を介してクランクシャフトにより駆動される。第２バランサシャフトは、第１バランサシャフトに連動して回転するように設置されている。
特開２００４−２３９３６０号公報

クランクシャフトとバランサシャフトとの間に動力伝達機構を取り付ける際には、これらの回転軸が振動を打ち消すタイミングで同期する位置にて組み付ける必要がある。一方、レイアウトの関係から、これらを同期させるように位置決めしつつ動力伝達機構を取り付けるのは極めて煩雑な作業である。このため、特許文献１の装置は、第１バランサシャフトの端部の一部を切り欠いて、第１バランサシャフトの軸心からオフセットした形状の位置決め用の残余部を設けている。この残余部に所定の工具を噛み合わせてバランサシャフトを所定回転位置で固定することにより、取付作業の容易化を図っている。

しかし、特許文献１の装置においては、残余部の質量が第１バランサシャフトの軸心に対してオフセットしているため、第１バランサシャフトの回転時に、この質量の偏りによって、第１バランサシャフトの軸方向に対して直角方向の力が生じる。すなわち、偏心ウエイトだけでなく、残余部においても起振力が発生する。このため、バランサシャフト全体から発生する起振力の方向（中心位置）や大きさ（量）がばらつく、という問題があった。本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、取付作業を容易化しつつ、バランサシャフト全体から発生する起振力の方向や大きさを補正することができるバランサ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のバランサ装置は、機関のクランクシャフトより駆動される第１バランサシャフトと、第１バランサシャフトを介して駆動される第２バランサシャフトを有し、第１バランサシャフトと第２バランサシャフトのうち少なくとも一方に、位置決め用の面が少なくとも１つ形成され、上記面が形成された部位でバランサシャフトがその軸心に関して非対称である非対称部を有するバランサ装置において、バランサシャフトの軸方向で上記非対称部を前後に挟んで互いに対峙するように、上記非対称部のうちバランサシャフトの軸心に近い側に余盛部を形成した。

よって、上記面を用いて取付作業を容易化することができるとともに、上記非対称部の近傍の重心をバランサシャフトの軸心側に変位させて起振力の発生を抑制することで、バランサシャフト全体から発生する起振力の方向や大きさを補正することができる。

以下、本発明のバランサ装置を実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、本実施例１のバランサ装置１の構成を説明する。バランサ装置１が適用されるのは、直列４気筒の往復ピストンエンジンである。図１は、バランサ装置付きエンジン（の一部）の組立状態をエンジンの下側（以下、下方という。）から見た全体斜視図である。図２は、バランサ装置付きエンジン（の一部）を前方から見た正面図である。

バランサ装置１は、ピストンの往復運動（コンロッド傾斜によるピストン速度の上下非対称）に起因して発生するエンジンの２次振動を低減する装置である。バランサ装置１は、２本のバランサシャフトをクランクシャフトの２倍速で回転させる２軸バランサ機構であり、ドライブ（駆動）側バランサシャフト２とドリブン（従動）側バランサシャフト３とを有している。ドライブ側及びドリブン側のバランサシャフト２，３は、互いに逆方向に回転して、バランサシャフト自体の左右方向の遠心力をキャンセルする。

シリンダブロック（エンジンブロック）４は、往復するピストンを格納するとともに、ガソリンが燃焼する際に生じる燃焼圧を受ける。シリンダブロック４の下部には、往復するピストンから駆動力として動力を得るクランクシャフト５が支持されており、その下方にはエンジンオイルを貯留するオイルパン６が配置されている。アッパーオイルパン６０はシリンダブロック４に締結され、ロアオイルパン６１はアッパーオイルパン６０の下面にボルト止めされてエンジンオイルを保持する。

シリンダブロック４の下方には、バランサハウジング７が設置されている。バランサハウジング７はオイルパン６と一体に設けられている。尚、バランサハウジング７をオイルパン６と別体に設けてもよい。バランサ装置１は、アッパーオイルパン６０に固定され、ロアオイルパン６１に内包されている。ドライブ側及びドリブン側のバランサシャフト２，３は、バランサハウジング７の内部に、クランクシャフト５と平行に収容・配置されている。

図３は、バランサ装置１を前方から見た正面図である。バランサハウジング７は、アッパーオイルパン６０に一体成形されたアッパーハウジング７０と、ロアハウジング７１とに２分割されている。アッパーハウジング７０とロアハウジング７１は、ボルト８により連結されており、その間に、略同形状のドライブ側及びドリブン側のバランサシャフト２，３が並列に取り付けられている。バランサハウジング７は、オイルパン６内に滞留するエンジンオイルの干渉からバランサシャフト２，３を防ぎ、バランサシャフト２，３が回転する際に生じる起振力を受けると同時に、起振力をエンジンに伝達する。

図４は、図３のＡ−Ａ断面であり、ドライブ側バランサシャフト２の軸方向断面を示す。図５は、図３のＢ−Ｂ断面であり、ドリブン側バランサシャフト３の軸方向断面を示す。
図６は、ヘリカルギア９０が取り付けられたドライブ側バランサシャフト２を下方から見た下面図である。

ドライブ側バランサシャフト２は、本体部２０と突出部２１とを有している。本体部２０には、軸方向から見て半円形状であってバランサシャフト軸心Oから重心がオフセットしたドライブ側バランスウエイト（偏心ウエイト）２２が一体成形されている。本体部２０には、バランスウエイト２２を挟んだ前後に、軸受部２３，２４が設けられている。バランサハウジング７には、軸受７２，７３が設けられており、軸受部２３，２４をそれぞれ回転自在に支持している。バランサハウジング７には、円筒状の空間である回転室７４が設けられており、バランスウエイト２２は、回転室７４内を回転自在に収容されている。

突出部２１は、（回転室７４を構成する）バランサハウジング７の外部前方に突出して設置される。突出部２１には、軸受部２５が設けられている。バランサハウジング７には、軸受７５が設けられており、軸受部２５を回転自在に支持している。突出部２１において軸受部２５の前側、すなわちドライブ側バランサシャフト２の前端部には、バランサスプロケット１２を装着・固定するためのスプロケット取付部２６が形成されている。

突出部２１において軸受部２５の後側には、ドライブ側バランサシャフト２の一部が切り欠かれることで二面幅部２７が形成されている。アッパーハウジング７０には、二面幅部２７に対応する位置に、治具４０に嵌合する凸部７６が形成されている。治具４０は、図７に示すように、先端部がコ字状の位置決め用の工具である。これら二面幅部２７や凸部７６は、エンジン組み付け時にバランサスプロケット１２を装着する際、治具４０を差し込んでこれらに嵌合させることでドライブ側バランサシャフト２の回転を防止し、ドライブ側バランサシャフト２を規定位置に固定するための位置決めとして設けられている。

図７は、ドライブ側バランサシャフト２の二面幅部２７と、バランサハウジング７の凸部７６との位相が一致した際に、治具４０をこれらに嵌合させた状態を示す軸直方向断面図（図６のC-C断面）である。この状態でドライブ側バランサシャフト２の回転を防止しつつ、バランサスプロケット１２を装着する。

本体部２０において軸受部２４の後側、すなわちドライブ側バランサシャフト２の後端部には、圧入によってヘリカルギア９０が取り付けられている。なお、ヘリカルギア９０をバランサシャフト２と一体に形成してもよい。ロアハウジング７１には、ヘリカルギア９０の前後方向両側面に対向して、スラスト受け部７７が形成されている。

ドリブン側バランサシャフト３は、その前端側がドライブ側バランサシャフト２より短く形成されており、突出部を備えていない。すなわち本体部３０のみを有している。本体部３０には、ドリブン側バランスウエイト３２が一体成形され、バランスウエイト３２を挟んだ前後に、軸受部３３，３４が設けられている。バランスウエイト３２は、回転室７９内を回転自在に収容されている。その他の形状は、ドライブ側と同様であるため説明を省略する。

ドリブン側バランサシャフト３の後端側には、ヘリカルギア９０と同歯数を持つヘリカルギア９１が取り付けられている。ヘリカルギア９０，９１は、それぞれ互いに噛み合って設置されている。この噛み合いによって、ドライブ側バランサシャフト２の回転に連動して、ドリブン側バランサシャフト３がドライブ側バランサシャフト２と反対方向に回転する。すなわち、ヘリカルギア９０，９１は反転機構として機能する。

スラスト受け部７７，７８は、それぞれドライブ側及びドリブン側バランサシャフト２，３が軸方向へ移動する力を受け、移動を規制している。

クランクシャフト５及びドライブ側バランサシャフト２の前端側には、動力伝達機構１０が取り付け・固定されている。クランクシャフト２の回転は、動力伝達機構１０を介してドライブ側バランサシャフト２を直接駆動する。

動力伝達機構１０は、クランクシャフト５の前端部に装着されるクランクスプロケット１１と、ドライブ側バランサシャフト２の前端部に装着されるバランサスプロケット１２と、これらのスプロケット１１，１２に巻回したチェーン１３とを一体的なアッセンブリ（複合部品）として構成している。

そして、このアッシーのクランクスプロケット１１がクランクシャフト５の端部に組み込まれ、バランサスプロケット１２の端部がドライブ側バランサシャフト２の端部に組み込まれてボルト締結されることで、各々装着・固定可能となっている。尚、このアッシーは、クランクスプロケット１１とバランサスプロケット１２とに巻回するチェーン１３が所定強さの張りを持った状態で形成されている。

クランクシャフト５の駆動力は、クランクスプロケット１１とバランサスプロケット１２間に掛け渡されたチェーン１３を介してドライブ側バランサシャフト２に伝達され、バランサ装置１を駆動する。

図９は、図６の二面幅部２７の近傍を拡大して示す。図８は、図９のE-E断面を後方から見た図である。

上記のように、ドライブ側バランサシャフト２には、その回転軸心（以下、軸心Oという。）に対してオフセットした位置決め用の二面幅が形成されている。軸心Oの方向（以下、軸心方向という。）から見て軸心Oを挟んだ両側を切り欠くことで、第１平面部271と第２平面部272が形成されている。第１平面部271と第２平面部272は、軸心Oを挟んで対向しており、軸心Oからの距離は第１平面部271と第２平面部272とで非対称である。軸心Oを通る直線ｌにおいて、軸心Oから第２平面部272までの距離r2は軸心Oから第１平面部271までの距離r1よりも大きい（図８参照）。

すなわち、第２平面部272は第１平面部271よりも軸心Oから離れており遠く、軸心Oからのオフセット量が大きい。第１平面部271は第２平面部272よりも軸心Oに近く、軸心Oからのオフセット量が小さい。言い換えると、二面幅部２７は、バランサシャフト２の軸心Oから見て両側に第１、第２平面部271，272を有し、一方の平面部271の面積が、他方の平面部272の面積よりも大きくなるようにオフセットしている。

また、軸心Oからの二面幅部２７のオフセット方向は図８の左右方向であり、バランスウエイト２２が軸心Oに対してオフセットして設けられている方向（バランスウエイト２２の起振力方向）である下方に対して直角方向である。言い換えると、二面幅部２７の第１、第２平面部271，272が広がる方向は、鉛直方向であり、バランスウエイト２２の重心が軸心Oに対してオフセットしている方向と同じである。

そして、図７に示すように、二面幅部２７に対峙して、アッパーハウジング７０の一部が下方に向かって突起することで形成された凸部７６が、ドライブ側バランサシャフト２の軸心方向から見て一方側（図７では右側）にオフセットした状態で形成されている。上記軸心方向から見て、二面幅部２７及び凸部７６の幅は略一致しており、治具４０が取り付けられる正規の位相状態では、二面幅部２７の第１、第２平面部271，272と、凸部７６の両側端面760，761とが鉛直方向でそれぞれ面一（同一平面）となる（図７参照）。

二面幅部２７及び凸部７６のバランサシャフト軸心方向長さは、治具４０により把持可能な長さ、例えば２０〜３０ｍｍで形成されている。位置決め用の治具４０の先端部は、コ字型に形成され、把持する部分の幅L１が、二面幅部２７及び凸部７６のバランサシャフト軸心方向から見た幅L2と略一致するかまたは若干大きく形成されている。

このため、二面幅部２７が正規の位相に位置しているとき、すなわち二面幅部２７の平面部271，272と、凸部７６の両側端面760，761とが鉛直方向でそれぞれ面一となるときにのみ、治具４０を二面幅部２７及び凸部７６に噛み合わせることが可能となる。二面幅部２７が正規の位相からずれているときは、治具４０を二面幅部２７及び凸部７６に嵌合させることができない。例えば二面幅部２７が正規の位相から１８０度ずれている状態（逆位相）において、治具４０を二面幅部２７に嵌合させることはできるが、凸部７６に嵌合させることができない。

そして、治具４０を二面幅部２７及び凸部７６に噛み合わせてバランサシャフト２の回転を防止した状態で、クランクシャフト５及びバランサシャフト２の端部に動力伝達機構１０（スプロケット１１，１２及びチェーン１３）を組み付ける。

また、二面幅部２７の近傍、言い換えると二面幅部２７に（軸方向で）隣接する位置であって、バランサシャフト２の軸心Oにより近い面である第１平面部271の側には、図９に示すように、余盛部２８、すなわちバランサシャフト２の基本軸径からはみ出して外径方向に延びる突出部が形成されている。余盛部２８は、二面幅部２７を挟んでバランサシャフト軸心方向前後に形成されており、前側の第１余盛部281と後側の第２余盛部282を有している。第１、第２余盛部281，282は軸方向長さが短い円筒形であり、その軸心Pは、バランサシャフト２の軸心Oに対し、（軸心Oに近い）第１平面部271の側にオフセットしている。

すなわち、二面幅部２７の重心がバランサシャフト２の軸心Oから図の右方向へオフセットしているのに対し、第１、第２余盛部281，282の重心はそれと反対方向に、軸心Oから図の左方向へオフセットしている。これにより、二面幅部２７の近傍の重心を、全体として軸心Oの側に変位させている。

（作用）
次に、本実施例１の装置１の作用を説明する。
エンジン始動と同時に、ピストンの往復運動によりクランクシャフト５に駆動力が発生する。クランクシャフト５からの駆動力はチェーン１３を介してドライブ側バランサシャフト２に伝達され、ドライブ側バランサシャフト２を回転させる。ドライブ側バランサシャフト２の回転力はヘリカルギア９０、９１を介してドリブン側バランサシャフト３に伝達され、ドリブン側バランサシャフト３を回転させる。このとき、両ヘリカルギア９０，９１が噛合することによって、両バランサシャフト２，３が互いに反対方向に回転する。その際、バランサシャフト２，３の回転軸心に対してアンバランスに設けられた各バランスウエイト２２，３２の遠心力により、バランサ装置１は往復するピストンの起振力（慣性力による２次振動）を相殺する方向及び大きさの起振力を発生する。

ここで、２次振動を有効に相殺するためには、クランクシャフト５の回転に対してドライブ側及びドリブン側バランサシャフト２，３（バランスウエイト２２，３２）の重心の回転位相が同期しており、位相のズレがないことが必要である。よって、エンジン組立て時、クランクシャフト５とドライブ側バランサシャフト２との間に動力伝達機構１０を取り付ける際には、これらの回転軸が振動を打ち消すタイミングで同期する位置にて組み付ける必要がある。一方、レイアウトの関係から、これらを同期させるように位置決めしつつ動力伝達機構１０を取り付けるのは極めて煩雑な作業である。

このため、本実施例１の装置１は、バランサシャフト２の端部の一部を切り欠き、バランサシャフト２の軸心Oからオフセットした位置決め用の二面幅部２７を設けている。この二面幅部２７に治具４０を噛み合わせてバランサシャフト２を所定回転位置で固定することにより、取付作業を容易にしている。

すなわち、動力伝達機構１０をクランクシャフト５及びドライブ側バランサシャフト２の端部に取り付け・固定する際には、ドライブ側バランサシャフト２の二面幅部２７の回転位相を正規のものとし、二面幅部２７及びバランサハウジング７の凸部７６の位相が一致した状態（二面幅部２７の平面部271，272と、凸部７６の両側面760，761とが面一の状態）で両者２７，７６に治具４０を嵌合させ、バランサシャフト２を回転方向の所定位置で位置決めする。このようにバランサシャフト２の回転を防止した状態で、動力伝達機構１０のクランクスプロケット１１及びバランサスプロケット１２を、クランクシャフト５及びドライブ側バランサシャフト２に取り付け・固定する。この際、バランサスプロケット１２は、スプロケットボルト１４によりドライブ側バランサシャフト２に締め付け固定される。

このように、二面幅部２７及び凸部７６が共にドライブ側バランサシャフト２の軸心Oからオフセットされている。このため、位相を合わせた状態で動力伝達機構１０の取り付け・固定を行える。すなわち、二面幅部２７の正規の位置（回転位相）が唯１つに決まり、正規の位相の場合にのみ治具４０を二面幅部２７に噛み合わせることができる。一方、二面幅部２７が例えば逆位相となる場合には、治具４０を噛み合わせることができない。従って、バランサシャフト２の位相合わせが可能となり、正規の位相から例えば１８０度回転した状態での誤組み付けを防止することができる。

特に、本実施例１では、バランサハウジング７は、二面幅部２７に対峙する突起部（凸部７６）を有している。このため、動力伝達機構１０を取り付け・固定する際、ドライブ側バランサシャフト２の二面幅部２７及びバランサハウジング７の凸部７６を一緒に把持した状態で治具４０に噛み合わせることができ、容易に作業が行える。

また、バランサシャフト２の位置決め・固定用の面は、バランサシャフト２の軸心Oから一方にオフセットした位置に、互いに対峙して形成された２つの面（第１、第２平面部271、272）として設けられている。よって、治具４０により上記２つの面をしっかり挟み込んで固定することで二面幅部２７を把持することができ、面を１つのみ形成した場合と比べ、バランサシャフト２の回転を防止することがより容易となり、バランサスプロケット１２の固定に際して作業者の負担が低減される。

また、複数のバランサシャフト２，３のうち、動力伝達機構１０により直接駆動されるバランサシャフト２のみに、その端部がバランサハウジング７の外部に突出するよう突出部２１を形成し、突出部２１の一部を切り欠いて、位置決め用の面（二面幅部２７）を設けた。すなわち、上記面（二面幅部２７）は、ドリブン側バランサシャフト３よりもバランサスプロケット１２に近いドライブ側バランサシャフト２に形成されている。このため、バランサスプロケット１２をボルト１４によりドライブ側バランサシャフト２に固定する際、容易に作業が行える。

また、バランサスプロケット１２をスプロケットボルト１４によりドライブ側バランサシャフト２にねじ込んで締め付ける際、上記面（二面幅部２７）が、上記ねじ込む力を、ヘリカルギア９０，９１を介さずに直接受け止めることができる。よって、二面幅部２７をドリブン側バランサシャフト３に形成した場合と比べて、締め付け力を効率よく受けることができるとともに、ヘリカルギア９０，９１の負担が少なく、エンジン組み付け時にヘリカルギア９０，９１の歯が欠けてしまうといったおそれがない。

動力伝達機構１０（スプロケット１１，１２及びチェーン１３）を取り付ける際、シリンダブロック４に取り付けられる側を鉛直上方にして取り付ける。しかし、図１に示すように、シリンダブロック４に取り付けられる側を鉛直下方にして取り付けてもよく、特に限定しない。後者の場合、安定して作業が行える。すなわち、二面幅部２７及び凸部７６に治具４０を噛み付け、手を離した状態で作業が行える。

また、二面幅部２７の第１、第２平面部271，272が広がる方向は、バランスウエイト２２の重心が軸心Oに対してオフセットしている方向と同じである。よって、エンジン組立て時、ドライブ側バランサシャフト２は、作業者が特に回転力を加えなくても、バランスウエイト２２の重さによって、二面幅部２７の第１、第２平面部271，272が鉛直方向に沿う状態（回転位相）で静止する。本実施例１では、このとき第１、第２平面部271，272が凸部７６の両側面760，761と面一となるように、二面幅部２７と凸部７６の軸心Oに対するオフセット方向を調整している。よって、作業者は、特に力を加えなくても、二面幅部２７の回転位相を正規のものとして位置決めをすることが容易であり、治具４０を二面幅部２７及び凸部７６に楽に噛み合わせ、固定することができる。

一方、軸心Oからの二面幅部２７のオフセットにより、クランクシャフト５及びバランサシャフト２，３が回転する際、バランサシャフト２には、軸心方向に対して直角方向の力が働き、バランスウエイト２２による起振力の方向や量をずらしてしまうおそれがある。よって、単に二面幅部２７を設けただけでは、組付性はよくなるものの、バランサ機能を十分に発揮することができず、エンジンの振動を十分に打ち消すことができないおそれがある。また、バランサシャフト２のアンバランス量を調整するために事後的な加工が必要となって、コスト高となるおそれがある。

これに対し、本実施例１では、二面幅部２７の近傍で、軸心Oに近い第１平面部271の側に余盛部２８、すなわちバランサシャフト２の外径方向に延びる突起を形成している。余盛部２８は第１、第２余盛部281，282を有しており、第１、第２余盛部281,282の重心は、それぞれ二面幅部２７の重心と反対方向にバランサシャフト（起振軸）２の軸心Oからオフセットしている。余盛部２８等の偏心質量ｍと起振軸軸心Oからの偏心質量重心までの距離ｒとの積ｍ×ｒを「偏心モーメント」とすると、第１、第２余盛部281，282の偏心モーメントと二面幅部２７の偏心モーメントは大きさが略等しく、互いに偏心質量の釣り合いをもたせるように設けられている。

すなわち、二面幅部２７の近傍（二面幅部２７それ自体を含む）の重心は、全体として、バランサシャフト２の軸心Oの側に変位しており、二面幅部２７の近傍全体の偏心モーメントはゼロに近づいている。言い換えると、二面幅部２７において（軸心Oから第２平面部272に向かう方向に）発生する軸心方向に対し直角方向の力ｆ０（図９参照）を、第１、第２余盛部281，282において（軸心Oから第１平面部271に向かう方向に）発生する軸心方向に対して直角方向の力ｆ１，ｆ２で打ち消している。これにより、オフセットした二面幅部２７を設けたことに起因するバランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減している。

また、第１、第２余盛部281,282は、二面幅部２７に隣接して、二面幅部２７のバランサシャフト軸方向前後に形成している。よって、二面幅部２７において発生する力ｆ０は、二面幅部２７の軸方向両側において発生する逆向きの力ｆ１、ｆ２によって打ち消される。このため、バランサシャフト２を平面内で全体として回転させようとするモーメントM（図９参照）が生じることが防止される。また、第１、第２余盛部281,282が二面幅部２７に近接しているため、バランサシャフト２の撓みが防止される。

図８に示すように、余盛部２８（第１、第２余盛部281,282）は、その軸心Pが、バランサシャフト２の軸心Oに対し、（軸心Oにより近い面である）第１平面部271の側にオフセットした円筒形状である。このように円筒形状とすることで、バランサシャフト２の加工が容易である。また、滑らかな連続面となるため、応力集中を回避することができ、耐久性を向上できる。

［実施例１の効果］
以下、実施例１から把握される本発明のバランサ装置１の効果を列挙する。

（１）機関のクランクシャフト５により駆動される第１（ドライブ側）バランサシャフト２と、第１バランサシャフト２を介して駆動される第２（ドリブン側）バランサシャフト３を有し、第１バランサシャフト２と第２バランサシャフト３のうち少なくとも一方（第１バランサシャフト２）に、位置決め用の面が少なくとも１つ形成され（第１平面部271）、バランサシャフトの軸心Oからの距離が上記面（第１平面部271）と上記面の対向側（第２平面部272）とで非対称である非対称部（二面幅部２７）を有するバランサ装置において、上記非対称部の近傍で、上記非対称部のうちバランサシャフト２の軸心Oに近い側（第１平面部271）に余盛部２８を形成した。

よって、複数のバランサシャフト２，３の少なくとも１つに上記面（第１平面部271）を形成し、該面271と該面271の対向側（第２平面部272）を該バランサシャフト２の軸心位置Oに関して非対称としたことで、治具４０によりバランサシャフト２を位置決め・固定することが可能となり、取付作業を容易化することができる。
また、上記面（第１平面部271）が形成された部位（二面幅部２７）ではバランサシャフト２がその軸心Oに関して非対称となるが、上記非対称部（二面幅部２７）の近傍の重心をバランサシャフト２の軸心Oの側に変位させ、上記非対称部（二面幅部２７）の近傍における起振力の発生を抑制することで、バランサシャフト２の全体から発生する起振力の方向や大きさを補正することができる、という効果を有する。

（２）余盛部２８（第１、第２余盛部281,282）は、上記面（二面幅部２７）のバランサシャフト軸方向前後に形成した。

よって、余盛部２８（第１、第２余盛部281,282）を設けた場合でも、バランサシャフト２を平面内で回転させようとするモーメントMが生じることを防止でき、上記（１）の効果を向上できる。

（３）余盛部２８（第１、第２余盛部281,282）は、その軸心Pを、バランサシャフト２の軸心Oに対し、該バランサシャフト２の軸心Oに近い側（第１平面部271の側）にオフセットした円筒形であることとした。

よって、余盛部２８（第１、第２余盛部281,282）を設けた場合でも、バランサシャフト２の加工を容易とし、また耐久性を向上できる。

（４）上記面（二面幅部２７）は、バランサシャフト２の軸心Oから一方にオフセットした位置に、互いに対峙して形成された２つの面（第１、第２平面部271,272）であることとした。

よって、治具４０により上記２つの面271,272を挟み込むことで、バランサシャフト２の回転を防止することがより容易となり、取付作業の負担をより低減できる。

（５）上記面（二面幅部２７）は、第１（ドライブ側）バランサシャフト２に形成されていることとした。

よって、バランサスプロケット１２をドライブ側バランサシャフト２に固定する際、容易に作業が行える。また、ヘリカルギア９０，９１の負担を少なくすることができる。

実施例２のバランサ装置１は、二面幅部２７の近傍に余盛部を形成するのではなく、除肉部２９を形成している点で、実施例１と相違する。その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

図１０は、実施例１の図９に相当する図であり、実施例２の二面幅部２７の近傍を拡大して示す。図１１は、図１０の二面幅部２７の近傍を第２平面部272の側から見た側面図である。図１２は、図１０のＤ−Ｄ断面を示す。

二面幅部２７において、（バランサシャフト２の軸心Oから遠い側、すなわち第１平面部271の反対側の）第２平面部272には、除肉部２９、すなわちバランサシャフト２の内径方向に穿たれた窪みが形成されている。除肉部２９は、二面幅部２７に第２平面部272から有底円筒形状の孔290を形成することで設けられている。図１１に示すように孔290の断面は円形であり、孔290の直径は第２平面部272のバランサシャフト軸心方向幅よりも僅かに小さく設けられており、第２平面部272内に孔290の全体が収まっている。孔290の深さは、バランサシャフト２の軸心Oよりも僅かに浅く設けられている（図１２参照）。

実施例２では、この孔290の分だけ二面幅部２７における第２平面部272側の質量を減少させ、除肉部２９が形成された第２平面部272の側の偏心モーメントの大きさと、除肉部２９が形成されていない第１平面部271の側の偏心モーメントの大きさとが略等しく、互いに偏心質量の釣り合いをもたせるように設けられている。すなわち、二面幅部２７の近傍（二面幅部２７それ自体を含む）の重心は、全体として、バランサシャフト２の軸心Oの側に変位しており、二面幅部２７の近傍全体の偏心モーメントはゼロに近づいている。

言い換えると、第１平面部271の側において（軸心Oから第１平面部271に向かって）発生する軸心方向に対して直角方向の力ｆ３を、第２平面部272の側において（軸心Oから第２平面部272に向かって）発生する軸心方向に対し直角方向の力ｆ４、ｆ５でちょうど打ち消すように、孔290を設けて第２平面部272の側の質量を減少させている。これにより、オフセットした二面幅部２７を設けたことに起因するバランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減している。

また、除肉部２９（孔290）は、二面幅部２７（第２平面部272）において、バランサシャフト２の軸直方向における中央位置に形成されている。よって、二面幅部２７において軸心Oから第１平面部271に向かって発生する力ｆ３は、孔290のバランサシャフト軸方向両側において発生する逆向きの力ｆ４、ｆ５によって打ち消される。このため、バランサシャフト２の軸心方向に対して直角方向の偶力（バランサシャフト２の軸直方向に作用する力のモーメント）が生じることが防止される。

また、除肉部２９（孔290）は、二面幅部２７（第２平面部272）において、バランサシャフト２の軸方向における中央位置に形成されている。よって、バランサシャフト２の撓みが防止される。

実施例２の装置１は、実施例１とは異なり、バランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減するために質量を減少させる。このため、バランサシャフト２の質量を減少させることができるとともに、バランサシャフト２の慣性モーメントを低減できる。

尚、バランサシャフト２の製造方法として、熱間鍛造による場合は、後から孔290を開けることとなるが、鋳物による場合は、鋳込み時に簡単に孔290を設けることができる。

実施例２の装置は、以下の効果を有する。
（６）機関のクランクシャフト５により駆動される第１（ドライブ側）バランサシャフト２と、第１バランサシャフト２を介して駆動される第２（ドリブン側）バランサシャフト３を有し、第１バランサシャフト２と第２バランサシャフト３のうち少なくとも一方（第１バランサシャフト２）に、位置決め用の面が少なくとも１つ形成され（第１平面部271）、バランサシャフト２の軸心Oからの距離が上記面（第１平面部271）と上記面の対向側（第２平面部272）とで非対称である非対称部（二面幅部２７）を有するバランサ装置において、上記非対称部のうち軸心Oから遠い側（第２平面部272の側）に除肉部２９を形成した。

よって、取付作業を容易化することができる。また、重心をバランサシャフト２の軸心側に変位させ、上記面（二面幅部２７）を設けたことに起因する起振力の発生を抑制することで、バランサシャフト２の全体から発生する起振力を補正することができる。さらに、バランサシャフト２の質量や慣性モーメントを低減できる、という効果を有する。

（７）除肉部２９は、有底円筒形状の孔290を形成して行うこととした。

よって、孔の断面が円形であり円筒形状であるため、加工が容易である。

実施例３のバランサ装置は、二面幅部２７の近傍に除肉部２９を形成する点で実施例２と共通するが、除肉部２９の形状が実施例２と相違する。その他の構成は実施例２と同様であるため、説明を省略する。

図１３は、実施例１の図９に相当する図であり、実施例３の二面幅部２７の近傍を拡大して示す。図１４は、図１３の二面幅部２７の近傍を第２平面部272の側から見た側面図である。図１５は、図１３のＤ−Ｄ断面を示す。

二面幅部２７の近傍で、（バランサシャフト２の軸心Oから遠い側、すなわち第１平面部271の反対側の）第２平面部272には、除肉部２９が形成されている。除肉部２９は、第２平面部272に有底筒形状の孔290を形成することで設けられている。図１４に示すように、孔290は第２平面部272の側から見た断面が長円状であり、相互に間隔をあけて軸方向に平行に延びる一対の直線部291,292と、各直線部291,292の長手方向一端部を円弧状に凸に湾曲して連結する第１湾曲部293と、各直線部291,292の長手方向他端部を円弧状に凸に湾曲して連結する第２湾曲部294とを有している。孔290のバランサシャフト軸直方向幅は、第２平面部272の軸直方向幅よりも小さい。一方、孔290のバランサシャフト軸方向（長手方向）幅は第２平面部272の軸方向幅よりも大きく、孔290が第２平面部272から軸方向前後にはみ出して形成されている。孔290の深さは、バランサシャフト２の軸心Oよりも僅かに浅く設けられている。

実施例３では、実施例２と同様、この孔290の分だけ二面幅部２７の近傍（二面幅部２７それ自体を含む）における第２平面部272の側の質量を減少させ、二面幅部２７の近傍の重心を、全体として、バランサシャフト２の軸心側に変位させている。二面幅部２７の近傍全体の偏心モーメントはゼロに近づき、これにより、オフセットした二面幅部２７を設けたことに起因するバランサシャフト全体に働く力の不釣合いを低減している。

また、除肉部２９（孔290）は、二面幅部２７（第２平面部272）において、バランサシャフト２の軸方向及び軸直方向における中央位置に形成されている。よって、二面幅部２７の近傍において（軸心Oから第１平面部271に向かって）発生する力ｆ３'は、孔290の軸方向両側において発生する逆向きの力ｆ４'、ｆ５'によって打ち消される。このため、バランサシャフト２の軸方向に対して直角方向の偶力（バランサシャフト２の軸直方向に作用する力のモーメント）が生じることが防止される。また、バランサシャフト２の撓みが防止される。

（８）除肉部２９は、有底筒形状の孔、具体的には断面が長円状の孔290を形成して行うこととした。

よって、実施例２と同様の効果（６）を得ることができる。また、第２平面部272の面積を多く残しつつ、なるべく多くの質量を第２平面部272の側から抜き取ることができる等、加工や変形の自由度が高い。

実施例４のバランサ装置は、二面幅部２７の近傍に余盛部や除肉部を形成するのではなく、バランスウエイト２２に除肉部（切欠部220,221）を形成している点で、実施例１〜３と相違する。その他の構成は実施例１〜３と同様であるため、説明を省略する。

図１６は、図６と同方向から見たドライブ側バランサシャフト２である。バランサシャフト２のバランスウエイト２２は同方向から見て四角形であり、その対角位置にある２隅において切り欠かれている。バランスウエイト２２において、二面幅部２７に近い前端部では、バランサシャフト２の軸心Oに対して図１６の右側（第２平面部272の側）に、切り欠きが設けられている。また、二面幅部２７から遠い後端部では、バランサシャフト２の軸心Oに対し図１６の左側（第１平面部271の側）に切り欠きが設けられている。

言い換えると、バランスウエイト軸方向で見ると二面幅部２７から遠い側である後方側の隅であり、かつバランスウエイト径方向で見ると第１平面部271が設けられている側である図１６の左側の隅に、第１の切欠部220が形成されている。また、バランスウエイト軸方向で見ると二面幅部２７に近い側である前方側の隅であり、かつバランスウエイト径方向で見ると第２平面部272が設けられている側である図１６の右側の隅に、第２の切欠部221が形成されている。第２の切欠部221において切り欠かれている量は、第１の切欠部220よりも大きい。

これらの切欠部220,221により、バランサシャフト２の重心は、全体として、バランサシャフト２の軸心側に変位しており、バランサシャフト２の全体の偏心モーメントはゼロに近づいている。言い換えると、二面幅部２７において（バランサシャフト２の軸心Oから第２平面部272の側に向かって）発生するバランサシャフト軸心方向に対し直角方向の力ｆ６を、第１の切欠部220が設けられた前端部において（軸心Oから第２平面部272の側に向かって）発生する軸心方向に対して直角方向の力ｆ７と、第２の切欠部221が設けられた後端部において（軸心Oから第１平面部271の側に向かって）発生する軸心方向に対して直角方向の力ｆ８とにより打ち消している。これにより、オフセットした二面幅部２７を設けたことに起因するバランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減している。

また、第１の切欠部220が設けられた前端部において発生する力ｆ７は、第１の切欠部220のバランスシャフト軸方向両側において発生する逆向きの力ｆ６、ｆ８によって打ち消される。このため、バランサシャフト２を平面内で回転させようとするモーメントM' が生じることが防止される。

さらに、実施例３の装置１は、実施例２，３と同様、バランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減するために質量を減少させる手段を採用するため、バランサシャフト２の質量を減少させることができるとともに、バランサシャフト２の慣性モーメントを低減できる。

（９）機関のクランクシャフト５により駆動される第１（ドライブ側）バランサシャフト２と、第１バランサシャフト２を介して駆動される第２（ドリブン側）バランサシャフト３を有し、第１バランサシャフト２と第２バランサシャフト３のうち少なくとも一方（第１バランサシャフト２）に、位置決め用の面が少なくとも１つ形成され（第１平面部271）、バランサシャフトの軸心Oからの距離が上記面（第１平面部271）と上記面の対向側（第２平面部272）とで非対称である非対称部（二面幅部２７）を有するバランサ装置において、バランサシャフト２のバランスウエイト２２の、バランスウエイト軸方向では上記非対称部から遠い側で、かつバランスウエイト径方向では上記非対称部のうち、バランサシャフト軸心Oに近い側（第１平面部271の側）に第１の切欠部220を形成するとともに、バランスウエイト軸方向では上記非対称部に近い側で、かつバランスウエイト径方向では上記非対称部のうち、バランサシャフト軸心Oから遠い側（第２平面部272の側）に第１の切欠部220より大きい第２の切欠部221を形成した。

よって、二面幅部２７から発生する力ｆ６を第１、第２の切欠部220,221によって発生する力ｆ７、ｆ８で打ち消し、バランサシャフト２の全体に働く力の不釣合いを低減できる。また、力ｆ７は逆向きの力ｆ６、ｆ８で挟まれているため、バランサシャフト２の全体を平面内で回転させようとするモーメントM' を抑制できる。また、バランサシャフト２の質量とともに慣性モーメントを低減できる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜４では、本発明のバランサ装置を直列４気筒エンジンに適用することとしたが、直列４気筒に限らず、それ以外の気筒配列のエンジンに適用することとしてもよい。

実施例１〜４では、ドライブ側バランサシャフトとドリブン側バランサシャフトのうちドライブ側に二面幅部を設けることとしたが、ドリブン側に二面幅部を設けることとしてもよい。また、両方のバランサシャフトに設けることとしてもよい。

実施例１〜４では、２つの面を有する二面幅部を設けることとしたが、１つの面のみを形成し、バランサシャフト軸心を挟んで上記１つの面に対向する側には面を設けないこととしてもよい。この場合でも、上記１つの面に嵌合するように治具を設置することが可能であり、バランサシャフトを位置決め、固定することができる。

実施例１〜４では、二面幅部の第１、第２平面部が平面であることとしたが、平面ではなく、曲率を有して丸みを帯びた面を設けることとしてもよい。また、面に限らず、複数の線接触部分や点接触部分を設け、これらが治具と当接することでバランサシャフトを位置決め、固定することとしてもよい。

実施例１〜４では、二面幅部に対峙して治具に嵌合する突起部（凸部）をアッパーハウジングに設けることとしたが、ロアハウジングに設けることとしてもよい。例えば、ロアハウジングから前方に延びる庇状の突起を位置決め用に設けてもよい。また、治具に嵌合してバランサハウジングに対するバランサシャフトの位置決めが可能であれば何でもよく、突起部（凸部）の代わりに例えば凹部等を位置決め用にバランサハウジングに形成してもよい。また、バランサハウジングではなく他の部材側で治具を固定してもよい。

実施例１〜３では、バランサシャフト全体の重心を軸心側に変位させるために、二面幅部（それ自体やその近傍・隣接部位）に余盛部や除肉部を設けることとしたが、二面幅部（それ自体やその近傍・隣接部位）の形状はそのままで材料の密度（質量）を偏らせることで重心をバランサシャフト軸心側に変位させることとしてもよい。すなわち、重量調整手段として、余盛部や除肉部のように形状を変化させる手段のほかに、例えば二面幅部の面を形成する部材として強化プラスチック等を用いて片側の面だけを軽量化する等、形状を変化させることなく密度分布を変化させる手段を用いてもよい。

実施例２、３では除肉部を円筒等の形状としたが、除肉部の形状は、孔の断面が円や長円のものに限らず、例えば楕円や多角形であってもよい。また、孔の断面の大きさが等しくなくてもよく、例えば孔の奥に向かうにつれて断面が小さくなるようにしてもよい。要するに、二面幅部における偏心質量のバランスが取れればよい。

実施例４では、バランスウエイトの２隅を切り欠く際、直線（平面）で切り欠いたが、切欠部の形状はこれに限られず、曲面で切り欠いてもよいし、孔を穿設することで除肉してもよい。

実施例１〜４では示さなかったが、動力伝達機構により直接駆動されないドリブン側バランサシャフトの端部に、これを駆動軸として、オイルポンプを装備することとしてもよい。この場合、オイルポンプをクランクシャフトの２倍速で回転駆動できるだけでなく、オイルポンプのダンピング効果（消音効果）により、ドライブ側及びドリブン側バランサシャフトの各反転ギア（ヘリカルギア）同士の噛み合いによる歯打音を抑制することができる。

実施例１のバランサ装置付きエンジンの組立状態の全体斜視図である。 実施例１のバランサ装置付きエンジンを前方から見た正面図である。 実施例１のバランサ装置を前方から見た正面図である。 図３のＡ−Ａ断面である。 図３のＢ−Ｂ断面である。 実施例１のドライブ側バランサシャフトの下面図である。 治具を取り付けた状態の図６のＣ−Ｃ断面である。 図９のＥ−Ｅ断面である。 図６の二面幅部の近傍を拡大して示す。 実施例２の二面幅部の近傍を拡大して示す。 図１０の側面図である。 図１０のＤ−Ｄ断面を示す。 実施例３の二面幅部の近傍を拡大して示す。 図１３の側面図である。 図１３のＤ−Ｄ断面を示す。 実施例４のドライブ側バランサシャフトの下面図である。

符号の説明

２ ドライブ側バランサシャフト（第１バランサシャフト）
３ ドリブン側バランサシャフト（第２バランサシャフト）
５ クランクシャフト
２７ 二面幅部
２７１ 第１平面部（面）
２８ 余盛部
Ｏ ドライブ側バランサシャフトの軸心

Claims (4)

1. 機関のクランクシャフトにより駆動される第１バランサシャフトと、
   前記第１バランサシャフトを介して駆動される第２バランサシャフトを有し、
   前記第１バランサシャフトと前記第２バランサシャフトのうち少なくとも一方に、位置決め用の面が少なくとも１つ形成され、前記バランサシャフトの軸心からの距離が前記面と前記面の対向側とで非対称である非対称部を有するバランサ装置において、
   前記バランサシャフトの軸方向で前記非対称部を前後に挟んで互いに対峙するように、前記非対称部のうち前記バランサシャフトの軸心に近い側に余盛部を形成したことを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
2. 前記余盛部は、その軸心を、前記バランサシャフトの軸心に対し、前記バランサシャフトの軸心に近い側にオフセットした円筒形であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置。
3. 前記面は、前記バランサシャフトの軸心から一方にオフセットした位置に、互いに対峙して形成された２つの面であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバランサ装置。
4. 前記面は、前記第１バランサシャフトに形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関のバランサ装置。

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