JP2009281458A - バランサ装置を備える内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星歯車機構が異なる次数の振動を低減する構造を有することにより、振動低減用の遊星歯車機構を備えるバランサ装置が備えられた内燃機関の小型化を図る。
【解決手段】バランサ装置Ｂは、クランク軸５により回転駆動されるキャリアＣと、サンギヤ41を有するサンギヤ回転体40と、リングギヤ50と、プラネタリギヤ30とを備える遊星歯車機構Ｐを備える。キャリアＣおよびプラネタリギヤ30により構成されるキャリア組立体Ａは、１次振動を低減する第１バランスウエイト部である第１ギヤ軸21を有する第１バランサである。サンギヤ回転体40は、１次振動よりも高い振動数の高次数振動を低減する第２バランスウエイト部であるバランスウエイト43を有する第２バランサである。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復運動するピストンにより回転駆動されるクランク軸を備える機械としての内燃機関において、ピストンの往復運動に起因して発生する振動を低減するバランサ装置に関し、詳細には、遊星歯車機構を備えるバランサ装置に関する。

内燃機関のバランサ装置が、サンギヤとキャリアとプラネタリギヤとにより構成される遊星歯車機構を備えるものは知られている。（例えば、特許文献１参照）
実公平１−２５７９６号公報

ピストンおよびクランク軸から構成されるクランク機構を備える機械としての内燃機関において、ピストンの往復運動に起因して発生する振動には、クランク軸の回転数と同じ振動数（または同じ周期）の１次振動と、該１次振動の整数倍の振動数を有する高次数振動があり、各次数の振動の振幅は、１次振動が最も大きく、振動の次数が高くなるにつれて小さくなる。
このような複数の次数の振動を、バランサ装置が備える遊星歯車機構により低減する場合、該遊星歯車機構が１つの特定次数の振動のみを低減するのでは、該特定次数振動以外の次数の振動を低減するために、該特定振動数とは異なる回転数で駆動される別の種類の歯車機構を備える必要があり、内燃機関が大型化する原因になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜８記載の発明は、１つまたは１種類の遊星歯車機構が異なる次数の振動を低減する構造を有することにより、振動低減用の遊星歯車機構を備えるバランサ装置が備えられた機械としての内燃機関の小型化を図ることを目的とする。そして、請求項２，４記載の発明は、振動低減用の遊星歯車機構の大型化の抑制を図ることを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、振動低減用の遊星歯車機構の軽量化を図ることを目的とし、請求項５〜７記載の発明は、さらに、振動低減用の遊星歯車機構において第１バランスウエイト部を容易に設けることを目的とし、請求項８記載の発明は、さらに、振動低減用の遊星歯車機構の組立性の向上を図ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、往復運動するピストン（４）によりコンロッド（６）を介して回転駆動されるクランク軸（５）と、前記ピストン（４）の往復運動に起因して発生する所定次数の振動および前記所定次数振動よりも高い振動数の高次数振動を低減するバランサ装置（Ｂ）とを備える内燃機関において、前記バランサ装置（Ｂ）は、前記クランク軸（５）により回転駆動されるキャリア（Ｃ，Ｃ１）と、回転可能なサンギヤ（41）を有するサンギヤ回転体（40）と、前記サンギヤ（41）に対して径方向外方に配置されるリングギヤ（50）と、前記キャリア（Ｃ、Ｃ１）に回転可能に支持されて前記サンギヤ（41）および前記リングギヤ（50）に噛合するプラネタリギヤ（30）とを備える１つの遊星歯車機構（Ｐ、Ｐ１）を備え、前記キャリア（Ｃ，Ｐ１）と前記サンギヤ回転体（40）と前記リングギヤ（50）とが、前記クランク軸（５）のクランク回転中心線（Ｌｅ）に平行な１つの共通軸線（Ｌ）を共有し、前記キャリア（Ｃ，Ｃ１）および前記プラネタリギヤ（30）は、前記共通軸線（Ｌ）を回転中心線（Ｌｐ）として回転するキャリア組立体（Ａ，Ａ１）を構成し、前記キャリア組立体（Ａ，Ａ１）は、前記所定次数振動および前記高次数振動の一方の振動を低減する第１バランスウエイト部（21，29）を有する第１バランサであり、前記サンギヤ回転体（40）は、前記所定次数振動および前記高次数振動の他方の振動を低減する第２バランスウエイト部（43）を有する第２バランサである内燃機関である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関において、前記一方の振動は前記所定次数振動としての１次振動であり、前記他方の振動は前記高次数振動であるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関において、前記キャリア（Ｃ，Ｃ１）は前記第１バランスウエイト部（21，29）を有し、前記プラネタリギヤ（30）は、１つのピニオンギヤ、または同一の質量の複数である所定数のピニオンギヤ（31，32）から構成されるものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関において、前記キャリア（Ｃ１）は、前記クランク軸（５）に設けられたバランサ駆動ギヤ（16）と噛合するバランサ被動ギヤ（26）と、前記プラネタリギヤ（30）を回転可能に支持する支持体（24）とを有し、前記第１バランスウエイト部（29）は、前記バランサ被動ギヤ（26）に設けられたバランスウエイト（29）であり、前記バランスウエイト（29）は、前記共通軸線（Ｌ）に平行な軸線方向で前記支持体（24）と前記バランサ被動ギヤ（26）との間に配置されるものである。
請求項５記載の発明は、請求項３記載の内燃機関において、前記所定数の前記ピニオンギヤ（31，32）は、前記キャリア（Ｃ）が有する前記所定数のギヤ軸（21，22）にそれぞれ回転可能に支持され、前記所定数の前記ギヤ軸（21，22）は、前記第１バランスウエイト部（21）である少なくとも１つの第１ギヤ軸（21）と、前記第１ギヤ軸（21）とは質量が異なる１以上の第２ギヤ軸（22）とから構成されるものである。
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関において、前記プラネタリギヤ（30）が前記第１バランスウエイト部であるものである。
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関において、前記プラネタリギヤ（30）は、前記第１バランスウエイト部である少なくとも１つの第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤとは質量が異なる１以上の第２ピニオンギヤとを含む複数のピニオンギヤから構成されるものである。
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の内燃機関において、前記サンギヤ回転体（40）は、前記サンギヤ（41）と一体に回転する軸部（42）を有し、前記軸部（42）は、前記キャリア組立体（Ａ，Ａ１）が有する回転軸（23）に挿入された状態で、前記回転軸（23）に回転可能に支持されるものである。

請求項１記載の発明によれば、バランサ装置の１つまたは１種類の遊星歯車機構が、ピストンの往復運動に起因して発生する異なる２つの次数の振動をそれぞれ低減する第１，第２バランサを備えるので、１つの遊星歯車機構が１つの次数の振動のみを低減する場合に比べて、振動低減用の遊星歯車機構を備えるバランサ装置が備えられた内燃機関を小型化できる。
請求項２記載の事項によれば、振動低減用の遊星歯車機構において比較的大型の部品であるキャリア組立体が、振幅が大きい１次振動を低減する第１バランサとして割り当てられ、キャリア組立体よりも小型の部品であるサンギヤ回転体が、１次振動に比べて振幅が小さい高次数振動を低減するために、第２バランサとして割り当てられるので、異なる次数の振動を低減する遊星歯車機構の大型化を抑制できる。
請求項３記載の事項によれば、遊星歯車機構において比較的大型の部品であるキャリアが第１バランスウエイト部を有するので、第１バランスウエイト部の質量を小さくしながら、第１バランスウエイト部に作用する遠心力である所要の大きさのバランス力が得られるので、遊星歯車機構を軽量化できる。
請求項４記載の事項によれば、第１バランスウエイト部であるバランスウエイトが、軸線方向でキャリアの支持体とバランサ被動ギヤとの間に配置される。この結果、該バランスウエイトが軸線方向で支持体およびバランサ被動ギヤの外側に突出することがないので、遊星歯車機構が軸線方向で大型化することが抑制される。
請求項５記載の事項によれば、プラネタリギヤを構成するピニオンギヤを回転可能に支持するギヤ軸の一部が第１バランスウエイト部であるので、所定数のギヤ軸の一部を変更することにより、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。
請求項６記載の事項によれば、プラネタリギヤが第１バランスウエイト部であるので、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。
請求項７記載の事項によれば、プラネタリギヤを構成する複数のピニオンギヤの一部が第１バランスウエイト部であるので、複数のピニオンギヤの一部を変更することにより、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。
請求項８記載の事項によれば、サンギヤ回転体の軸部がキャリア組立体の回転軸に支持された状態の部品を１つのユニット部品とすることができるので、遊星歯車機構の組立性が向上する。

以下、本発明の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を説明するための図である。
図１，図２を参照すると、本発明が適用された機械としての内燃機関Ｅは、単気筒の４ストローク内燃機関であり、ピストン４が往復運動可能に嵌合するシリンダ１と、シリンダ１の上端部に結合されてピストン４との間に燃焼室10を形成するシリンダヘッド２と、シリンダ１の下端部に結合されるクランクケース３とから構成される機械本体としての機関本体を備え、さらにクランクケース３に１対の主軸受７を介して回転可能に支持されるクランク軸５を備える。
なお、実施形態において、シリンダ１のシリンダ軸線Ｌｃに平行な方向が、説明の便宜上、上下方向であるとする。

シリンダヘッド２には、吸気装置からの吸気を燃焼室10に導く吸気ポート11と、燃焼室10から排出される排気ガスを排気装置に導く排気ポート12と、動弁装置により駆動されて吸気ポート11および排気ポート12をそれぞれ開閉する吸気弁13および排気弁14が設けられる。燃料供給装置から供給された燃料が燃焼室10内で燃焼して発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動するピストン４は、コンロッド６を介してクランク軸５に連結されて、クランク軸５を回転駆動する。ピストン４、コンロッド６およびクランク軸５は、クランク機構を構成する。

クランク回転中心線Ｌｅを中心に回転するクランク軸５は、クランク回転中心線Ｌｅに平行な方向である軸線方向に互いに離隔して１対の主軸受７にそれぞれ回転可能に支持される１対のクランクジャーナル５ａと、コンロッド６に回転可能に連結されるクランクピン５ｂと、１対のクランクジャーナル５ａとクランクピン５ｂとを連結する１対のクランクウェブ５ｃと、各クランクウェブ５ｃに一体に設けられた１対のカウンタウエイト５ｄとを有する。

運転中の内燃機関Ｅには、ピストン４の往復運動に起因して、ピストン４とコンロッド６の一部とから構成されて往復運動する部分である往復運動部に作用する慣性力が起振力となって、振動が発生する。以下、該往復運動部に作用するこの慣性力を、単に、起振力という。
起振力による振動は、クランク軸５の回転数と同じ振動数の１次振動と、該１次振動よりも高い振動数の高次数振動とに分けることができる。そして、２次以上の高次数振動の振幅は、１次振動の振幅に比べて小さく、かつ次数が大きくなるにつれて急速に小さくなる。

内燃機関Ｅは、起振力により発生する振動を低減する制振機構を備える。該制振機構は、各クランクウェブ５ｃに一体成形されたカウンタウエイト５ｄと、クランク軸５により回転駆動されるバランサ装置Ｂとから構成される。
クランク軸５の回転により、カウンタウエイト５ｄには、起振力を減少するバランス力としての遠心力が作用し、カウンタウエイト５ｄは、起振力により発生する振動のうちで、所定次数の振動としての１次振動を低減する。

各カウンタウエイト５ｄは同一の質量を有する。そして、１対のカウンタウエイト５ｄの合計質量と後述する第１バランスウエイト部（この実施形態ではギヤ軸21である。）のバランス質量部の合計質量との和が、前記往復運動部の質量と等しくなるように、カウンタウエイト５ｄおよび前記バランス質量部の質量が、前記往復運動部の質量に対してそれぞれ所定の割合となるように設定される。
ここで、第１バランスウエイト部のバランス質量部および後述する第２バランスウエイト部のバランス質量部は、第１，第２バランスウエイト部（この実施形態ではバランスウエイト43である。）において、起振力により発生する振動の低減に関与する部分または（第１バランスウエイト部または第２バランスウエイト部の）全体であり、該バランス質量部に作用する遠心力が起振力を減少するバランス力（以下、単に「バランス力」という。）になる。

バランサ装置Ｂは、起振力により発生する振動のうちで、２つの異なる次数の振動、具体的には、１次振動と、該１次振動よりも高い振動数の高次数振動としての３次振動とを低減する１対の遊星歯車機構Ｐを備える。両遊星歯車機構Ｐは同一の構造である。

各遊星歯車機構Ｐは、クランク軸５により回転駆動されるキャリアＣと、該キャリアＣに対して相対的に回転可能なサンギヤ41を有するサンギヤ回転体40と、サンギヤ41に対して径方向外方に配置されるリングギヤ50と、キャリアＣに回転可能に支持されると共にサンギヤ41およびリングギヤ50に噛合するプラネタリギヤ30とを備える。キャリアＣとサンギヤ回転体40とリングギヤ50とは、クランク回転中心線Ｌｅに平行な１つの共通軸線Ｌを共有する。
なお、特に断らない限り、径方向および周方向は、それぞれ、共通軸線Ｌを中心とする径方向および周方向であるとする。

キャリアＣおよびプラネタリギヤ30は、共通軸線Ｌを回転中心線Ｌｐとするキャリア組立体Ａを構成する。サンギヤ回転体40は回転中心線Ｌｐを中心に回転する。また、プラネタリギヤ30は、１つ、または複数である所定数の、この実施形態では３つのピニオンギヤ31，32から構成される。

キャリアＣは、クランクケース３に回転可能に支持されるキャリア本体と、該キャリア本体に設けられて各ピニオンギヤ31，32を回転可能に支持する前記所定数である３つのギヤ軸21，22と、クランク軸５に同期して回転するバランサ駆動ギヤ16と噛合して該バランサ駆動ギヤ16により回転駆動されるバランサ被動ギヤ26とを有する。各ピニオンギヤ31，32は、共通軸線Ｌに平行な回転中心線を中心に回転する。
また、クランク軸５およびクランク回転中心線Ｌｅは、クランク回転中心線Ｌｅに直交する方向で１対の共通軸線Ｌの間に配置される。

前記キャリア本体は、クランクケース３に軸受61を介して回転可能に支持される回転軸23と、回転中心線Ｌｐを中心に回転する回転軸23に結合されて該回転軸23と一体に回転すると共に径方向外方に延びている板状またはアーム状の支持体24とから構成される。支持体24およびバランサ被動ギヤ26は、回転軸23上に、軸線方向でサンギヤ回転体40を挟む位置に配置される。支持体24は、同一円周上で周方向に等しい間隔をおいて配置された３つのギヤ軸21，22を保持する。支持体24から軸線方向に平行に突出している各ギヤ軸21，22は支持体24に固着される。このため、各ピニオンギヤ31，32は、ギヤ軸21，22を介して支持体24に回転可能に支持される。

サンギヤ回転体40の全体および各ピニオンギヤ31，32の全体は、軸線方向で支持体24とバランサ被動ギヤ26との間に配置される。１対のクランクウェブ５ｃは、支持体24とバランサ被動ギヤ26とが配置される軸線方向での範囲内に配置される。
また、キャリアＣの支持体24およびバランサ被動ギヤ26は、したがってキャリア組立体Ａは、径方向でサンギヤ回転体40よりも大きい。そして、各ギヤ軸21，22は、バランスウエイト43を含めてサンギヤ回転体40に対して径方向外方に、サンギヤ回転体40を囲んで配置される。

バランサ駆動ギヤ16は、クランク軸５のクランクウェブ５ｃに一体成形されて一体に設けられ、クランク回転中心線Ｌｅを中心に回転する。バランサ被動ギヤ26は、回転軸23に一体に結合されて設けられて、バランサ駆動ギヤ16と等速で、かつ逆方向に、該回転軸23と一体に回転する。

前記所定数のピニオンギヤ31，32が、少なくとも１つの第１ピニオンギヤ31と、第１ピニオンギヤ31以外の１以上の第２ピニオンギヤ32とに分けられるとき、第１ピニオンギヤ31を支持するギヤ軸は、第２ピニオンギヤ32を支持するギヤ軸である第２ギヤ軸22の質量に比べて大きい質量の第１ギヤ軸21により構成される。第１ギヤ軸21は、一端部で支持体24に固着されて保持され、他端部でバランサ被動ギヤ26に固着されて保持される。したがって、第１ギヤ軸21は、支持体24とバランサ被動ギヤ26とに跨って設けられ、支持体24とバランサ被動ギヤ26とを連結する。

このように、少なくとも１つの第１ギヤ軸21の質量と、第１ギヤ軸21以外のギヤ軸である１以上の第２ギヤ軸22の質量とが異なることから、ギヤ軸21，22は、質量が異なる複数の種類のギヤ軸21，22から構成される。そして、第１ギヤ軸21の質量と第２ギヤ軸22の質量とが異なることにより、キャリアＣの重心が回転中心線Ｌｐに対して偏心した位置を占める。
このため、第１ギヤ軸21は、クランク軸５と等速で、かつ逆方向に回転するキャリアＣにおいて、回転中心線Ｌｐに対してキャリアＣ（またはキャリア組立体Ａ）の重心を偏心させて内燃機関Ｅの１次振動を低減する第１バランスウエイト部である。そして、第１ギヤ軸21の質量は、少なくとも、前記バランス質量部の質量を含む分だけ、第２ギヤ軸22の質量に比べて大きい。

プラネタリギヤ30は、この実施形態では、１つの第１ギヤ軸21に軸受62を介して支持される１つの第１ピニオンギヤ31と、２つの第２ギヤ軸22にそれぞれ軸受21を介して支持される２つの第２ピニオンギヤ32とから構成される。そして、プラネタリギヤ30を構成するすべてのピニオンギヤ31，32は、同一の質量を有する。

軸線方向でバランサ被動ギヤ26および支持体24の間に配置されるサンギヤ回転体40は、サンギヤ41のほかに、回転軸23の外周に軸受63を介して回転可能に支持される軸部42と、バランスウエイト43とを有し、サンギヤ41と軸部42とバランスウエイト43とが一体成形された部材である。サンギヤ41は、円筒状の軸部42において、軸線方向で支持体24寄りの部分に設けられて、軸部42およびバランスウエイト43と一体に回転する。

バランスウエイト43は、軸部42に一体に設けられて該軸部42から径方向外方に突出している。バランスウエイト43により、サンギヤ回転体40の重心が回転中心線Ｌｐに対して偏心した位置を占める。

リングギヤ50は、その外周でクランクケース３に固着されることにより、クランクケース３に対して回転不能に保持される。サンギヤ41の歯数とリングギヤ50の歯数との比は、１：２に設定されているので、サンギヤ41は、キャリアＣの回転速度の３倍の回転速度で回転する。
このため、バランスウエイト43は、クランク軸５の回転速度の３倍で、かつクランク軸５とは逆方向に回転するサンギヤ回転体40において、回転中心線Ｌｐに対してサンギヤ回転体40の重心を偏心させて内燃機関Ｅの３次振動を低減する第２バランスウエイト部である。
バランスウエイト43の質量は、３次振動を発生させる起振力を減少するバランス力が発生するように、前記往復運動部の質量に対して所定の割合に設定される。

それゆえ、遊星歯車機構Ｐにおいて、キャリア組立体Ａは、所定次数振動である１次振動および高次数振動としての３次振動の一方の振動である１次振動を低減する第１ギヤ軸21を有する第１バランサである。また、サンギヤ回転体40は、所定次数振動である１次振動および高次数振動としての３次振動の他方の振動である３次振動を低減するバランスウエイト43を有する第２バランサである。

また、遊星歯車機構Ｐの組立にあたり、中空の軸部42は、したがってサンギヤ回転体40は、バランサ被動ギヤ26または支持体24が回転軸23に取り付けられる前に、この実施形態では、支持体24が回転軸23に取り付けられる前に、回転軸23の端部23ａから、バランスウエイト43と共に回転軸23の径方向外方に挿入された状態で、回転軸23に軸受63を介して回転可能に支持される。バランサ被動ギヤ26は、サンギヤ回転体40が回転軸23に挿入される前に回転軸23と結合されているが、サンギヤ回転体40の挿入後に回転軸23に取り付けられてもよい。

このため、サンギヤ41および軸部42が回転軸23に支持された状態の部品を１つのユニット部品とすることができる。そして、このユニット部品に、ピニオンギヤ31，32が取り付けられたギヤ軸21，22と、支持体24とが組み付けられる。その後、キャリア組立体Ａおよびサンギヤ回転体40が一体になった部品が、リングギヤ50に組み付けられて遊星歯車機構Ｐが組み立てられ、またはクランクケース３に取り付けられたリングギヤ50に組み付けられて、機関本体において遊星歯車機構Ｐが組み立てられる。

図１，図３を参照して、バランサ装置Ｂの動作について説明する。
図１に示されるように、ピストン４が上死点に位置するときのバランサ装置Ｂの第１状態では、上向きの起振力が、クランク軸５のカウンタウエイト５ｄおよび両遊星歯車機構Ｐの１対のギヤ軸21に作用する下向きのバランス力により減少して、１次振動が低減する。
図１に示される第１状態から、クランク軸５が９０°回転した第２状態では（図３（ａ）参照）、カウンタウエイト５ｄに作用するバランス力と、１対の第１ギヤ軸21に作用するバランス力とが打ち消し合う。
図１に示される第１状態からクランク軸５が１８０°回転した第３状態では（図３（ｂ）参照）、ピストン４が下死点に位置し、下向きの起振力が、カウンタウエイト５ｄおよび１対のギヤ軸21に作用する上向きのバランス力により減少して、１次振動が低減する。
図１に示される第１状態から、クランク軸５が２７０°回転した第４状態では（図３（ｃ）参照）、カウンタウエイト５ｄに作用するバランス力と、１対の第１ギヤ軸21に作用するバランス力とが打ち消し合う。

そして、バランサ装置Ｂが、第１状態から第２状態へ移行する間、第２状態から第３状態へ移行する間、第３状態から第４状態へ移行する間、および第４状態から第１状態へ移行する間で、それぞれバランスウエイト43に作用するバランス力により上向きまたは下向きの起振力が減少して、３次振動が低減する。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
バランサ装置Ｂは、クランク軸５により回転駆動されるキャリアＣと、サンギヤ41を有するサンギヤ回転体40と、リングギヤ50と、サンギヤ41およびリングギヤ50に噛合するプラネタリギヤ30とを備える１種類の１対の遊星歯車機構Ｐを備え、キャリアＣとサンギヤ回転体40とリングギヤ50とが、クランク軸５のクランク回転中心線Ｌｅに平行な１つの共通軸線Ｌを共有し、キャリアＣおよびプラネタリギヤ30は、共通軸線Ｌを回転中心線Ｌｐとして回転するキャリア組立体Ａを構成し、キャリア組立体Ａは、１次振動および３次振動の一方の振動である１次振動を低減する第１バランスウエイト部である第１ギヤ軸21を有する第１バランサであり、サンギヤ回転体40は、１次振動および３次振動の他方の振動である３次振動を低減する第２バランスウエイト部であるバランスウエイト43を有する第２バランサである。この構造により、バランサ装置Ｂの１種類の遊星歯車機構Ｐが、ピストン４の往復運動に起因して発生する異なる２つの次数の振動をそれぞれ低減する第１，第２バランサを備えるので、バランサ装置の１つの遊星歯車機構が１つの次数の振動のみを低減する場合に比べて、振動低減用の遊星歯車機構Ｐを備えるバランサ装置Ｂが備えられた内燃機関Ｅを小型化できる。

振動低減用の遊星歯車機構Ｐにおいて比較的大型の部品であるキャリア組立体Ａが、振幅が大きい１次振動を低減する第１バランサとして割り当てられ、キャリア組立体Ａよりも小型の部品であるサンギヤ回転体40が、１次振動に比べて振幅が小さい高次数振動である３次振動を低減するために、第２バランサとして割り当てられるので、異なる次数の振動を低減する遊星歯車機構Ｐの大型化を抑制できる。

キャリアＣは第１バランスウエイト部である第１ギヤ軸21を有し、プラネタリギヤ30は、同一の質量の３つのピニオンギヤ31，32から構成されることにより、遊星歯車機構Ｐにおいて比較的大型の部品であるキャリアＣが第１バランスウエイト部を有するので、第１バランスウエイト部の質量を小さくしながら、第１バランスウエイト部に作用する遠心力である所要の大きさのバランス力が得られるので、遊星歯車機構Ｐを軽量化できる。

３つのピニオンギヤ31，32は、キャリアＣが有する３つのギヤ軸21，22にそれぞれ回転可能に支持され、該３つのギヤ軸21，22は、第１バランスウエイト部である１つの第１ギヤ軸21と、第１ギヤ軸21とは質量が異なる１以上の第２ギヤ軸22とから構成されることにより、プラネタリギヤ30を構成するピニオンギヤ31，32を回転可能に支持するギヤ軸21，22の一部が第１バランスウエイト部であるので、３つのギヤ軸21，22の一部を変更することにより、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。

また、プラネタリギヤ30は、第１バランスウエイト部である１つの第１ピニオンギヤ31と、第１ピニオンギヤ31とは質量が異なる２つの第２ピニオンギヤ32とを含む複数のピニオンギヤ31，32から構成されてもよく、この場合は、プラネタリギヤ30を構成する複数のピニオンギヤ31，32の一部が第１バランスウエイト部となるので、複数のピニオンギヤ31，32の一部を変更することで、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。

サンギヤ回転体40は、サンギヤ41と一体に回転する軸部42を有し、軸部42は、キャリア組立体Ａが有する回転軸23に挿入された状態で、回転軸23に回転可能に支持されることにより、サンギヤ回転体40の軸部42がキャリア組立体Ａの回転軸23に支持された状態の部品を１つのユニット部品とすることができるので、遊星歯車機構Ｐの組立性が向上する。

次に、図４，図５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態は、第１実施形態とは、第１バランスウエイト部の構造が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一または対応する部分については、必要に応じて同一の符号が使用されている。

バランサ装置Ｂの遊星歯車機構Ｐ１において、プラネタリギヤ30と共にキャリア組立体Ａ１を構成するキャリアＣ１は、バランサ被動ギヤ26に一体成形により一体により一体に設けられた第１バランスウエイト部としてのバランスウエイト29を有する。バランスウエイト29は、共通軸線Ｌに平行な軸線方向でバランサ被動ギヤ26と支持体24と間に配置され、バランサ被動ギヤ26から軸線方向で支持体24に向かって突出している。
そして、プラネタリギヤ30を構成する３つのピニオンギヤ31，32は、同一の質量を有する３つのギヤ軸22に回転可能に支持される。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。

すなわち、第１バランスウエイト部は、バランサ被動ギヤ26に設けられたバランスウエイト29であり、バランスウエイト29は、共通軸線Ｌに平行な軸線方向でバランサ被動ギヤ26と支持体24と間に配置されることにより、第１バランスウエイト部であるバランスウエイト29が、軸線方向でキャリアＣ１の支持体24とバランサ被動ギヤ26との間に配置される。この結果、該バランスウエイト29が軸線方向で支持体24およびバランサ被動ギヤ26の外側に突出することがないので、遊星歯車機構Ｐ１が軸線方向で大型化することが抑制される。

以下、前述した実施形態の一部が変更された形態について、変更された部分を中心に説明する。
第１実施形態において、第１ピニオンギヤ31の質量が第２ピニオンギヤ32の質量よりも大きくてもよい。これにより、プラネタリギヤ30が第１バランスウエイト部であるので、第１バランスウエイト部を容易に設けることができる。また、この場合には、この質量が大きい第１ピニオンギヤ31も第１バランスウエイト部であり、第１ギヤ軸21の質量を小さくできる。
第１実施形態において、第２実施形態のバランスウエイト29が設けられてもよく、この場合にも、第１ギヤ軸21の質量を小さくできる。
プラネタリギヤ30が１つのピニオンギヤのみから構成され、該ピニオンギヤが第１バランスウエイト部であってもよい。この場合、該ピニオンギヤを回転可能に支持するギヤ軸も第１バランスウエイト部である。
すべての第１，第２ギヤ軸が同一の質量を有し、第１バランスウエイト部としての第１ピニオンギヤの質量が第２ピニオンギヤの質量よりも大きくされてもよい。このように第１ピニオンギヤの質量と、第１ピニオンギヤ以外の１以上の第２ピニオンギヤの質量とが異なることから、プラネタリギヤ30は、質量が異なる複数の種類のピニオンギヤから構成される。そして、第１ピニオンギヤの質量と第２ピニオンギヤの質量とが異なることにより、キャリア組立体Ａの重心が回転中心線Ｌｐに対して偏心した位置を占める。
プラネタリギヤ30を構成するピニオンギヤであって、質量が同一または異なる複数のピニオンギヤのうちで、２以上の特定のピニオンギヤの配置（例えば、２以上の特定ピニオンギヤを集中して配置する。）により、これら特定ピニオンギヤおよび該特定ピニオンギヤを支持する特定ギヤ軸により、第１バランスウエイト部が構成されてもよい。
サンギヤ回転体はサンギヤのみを有する回転体であってもよい。この場合、サンギヤ回転体はサンギヤ自体である。
リングギヤ50が、クランクケース３に回転可能に支持されて、キャリアＣの回転速度の１／２の回転速度で、キャリアＣと同一方向に回転するように、駆動機構により回転駆動されてもよい。これにより、サンギヤ回転体40がキャリアＣの回転速度の２倍の回転速度で回転するので、サンギヤ回転体40のバランスウエイト43により２次振動を低減できる。この場合、該駆動機構は、例えば、クランク軸５の回転速度を１／２に減速する減速機構としての歯車機構などにより構成され、該歯車機構の歯車と噛合する歯が、リングギヤ50の外周に形成される。
第１，第２バランスウエイト部は、キャリア組立体またはサンギヤ回転体に設けられた孔または溝などである空間により、該空間が形成されたことの結果として該第１，第２バランスウエイト部に前記バランス質量部が形成されるものであってもよい。
所定次数振動は１次振動以外の次数の振動、例えば２次振動であってもよい。
バランサ装置が備える遊星歯車機構は、１つであってもよい。
内燃機関は、３６０°の位相差を有する２気筒内燃機関であってもよい。
バランサ装置を備える機械は、内燃機関以外の、ピストンおよびクランク軸を備える機械であってもよい。

本発明の第１実施形態を示し、本発明が適用された内燃機関において、図２のＩ−Ｉ線での要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線でのクランク軸および遊星歯車機構の要部断面図である。 バランサ装置の動作を説明する図であり、（ａ）は、図１の状態に対してクランク軸が９０°回転した状態、（ｂ）は、図１の状態に対してクランク軸が１８０°回転した状態、（ｃ）は、図１の状態に対してクランク軸が２７０°回転した状態をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態を示し、図２に相当する図である。 図４のＶ−Ｖ線での要部断面図である。

符号の説明

４…ピストン、５…クランク軸、５ｄ…カウンタウエイト、６…コンロッド、16…バランサ駆動ギヤ、21，22…ギヤ軸、23…回転軸、24…支持体、26…バランサ被動ギヤ、29…バランスウエイト、30…プラネタリギヤ、31，32…ピニオンギヤ、40…サンギヤ回転体、41…サンギヤ、42…軸部、43…バランスウエイト、50…リングギヤ、
Ｅ…内燃機関、Ｌ…共通軸線、Ｌｅ…クランク回転中心線、Ｌｐ…回転中心線、Ｂ…バランサ装置、Ｐ，Ｐ１…遊星歯車機構、Ａ，Ａ１…キャリア組立体、Ｃ，Ｃ１…キャリア。

Claims (8)

1. 往復運動するピストンによりコンロッドを介して回転駆動されるクランク軸と、前記ピストンの往復運動に起因して発生する所定次数の振動および前記所定次数振動よりも高い振動数の高次数振動を低減するバランサ装置とを備える内燃機関において、
   前記バランサ装置は、前記クランク軸により回転駆動されるキャリアと、回転可能なサンギヤを有するサンギヤ回転体と、前記サンギヤに対して径方向外方に配置されるリングギヤと、前記キャリアに回転可能に支持されて前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するプラネタリギヤとを備える１つの遊星歯車機構を備え、
   前記キャリアと前記サンギヤ回転体と前記リングギヤとが、前記クランク軸のクランク回転中心線に平行な１つの共通軸線を共有し、
   前記キャリアおよび前記プラネタリギヤは、前記共通軸線を回転中心線として回転するキャリア組立体を構成し、
   前記キャリア組立体は、前記所定次数振動および前記高次数振動の一方の振動を低減する第１バランスウエイト部を有する第１バランサであり、
   前記サンギヤ回転体は、前記所定次数振動および前記高次数振動の他方の振動を低減する第２バランスウエイト部を有する第２バランサであることを特徴とする内燃機関。
2. 前記一方の振動は前記所定次数振動としての１次振動であり、前記他方の振動は前記高次数振動であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
3. 前記キャリアは前記第１バランスウエイト部を有し、
   前記プラネタリギヤは、１つのピニオンギヤ、または同一の質量の複数である所定数のピニオンギヤから構成されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。
4. 前記キャリアは、前記クランク軸に設けられたバランサ駆動ギヤと噛合するバランサ被動ギヤと、前記プラネタリギヤを回転可能に支持する支持体とを有し、
   前記第１バランスウエイト部は、前記バランサ被動ギヤに設けられたバランスウエイトであり、
   前記バランスウエイトは、前記共通軸線に平行な軸線方向で前記支持体と前記バランサ被動ギヤとの間に配置されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
5. 前記所定数の前記ピニオンギヤは、前記キャリアが有する前記所定数のギヤ軸にそれぞれ回転可能に支持され、
   前記所定数の前記ギヤ軸は、前記第１バランスウエイト部である少なくとも１つの第１ギヤ軸と、前記第１ギヤ軸とは質量が異なる１以上の第２ギヤ軸とから構成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
6. 前記プラネタリギヤが前記第１バランスウエイト部であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。
7. 前記プラネタリギヤは、前記第１バランスウエイト部である少なくとも１つの第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤとは質量が異なる１以上の第２ピニオンギヤとを含む複数のピニオンギヤから構成されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。
8. 前記サンギヤ回転体は、前記サンギヤと一体に回転する軸部を有し、
   前記軸部は、前記キャリア組立体が有する回転軸に挿入された状態で、前記回転軸に回転可能に支持されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の内燃機関。

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