JP4081887B2 - 内燃機関用バランス装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する分野】
本発明は、往復運動の内燃機関において、往復運動を行う部材により生じる振動を、偏心ウエイトしたシャフトの回転により低減するようにしたバランス装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の往復運動により発生する2次起振力(垂直方向の起振力及び回転方向の起振力)を打ち消し、より静粛な運転を可能にするためにバランス装置が開発されている。このようなバランス装置におけるバランス軸は、エンジンブロックの内部若しくはシリンダブロックの下方に一体に固定されるロアーハウジングの内部にクランク軸の左右に2本配置され、且つクランク軸の中心に対して左右等間隔の位置に設けられるのが一般的である。また、このバランス装置の駆動力は、クランク軸の回転を帯状動力伝達部材であるタイミングチェーンを介してバランス軸に伝達している。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】
上述したようなバランス装置において、バランス軸はハウジングに対して相対回転するため、ハウジングのバランス軸を軸受支持する箇所はオイルを導入して潤滑を行なうように構成されるのが一般的である。オイルは内燃機関内のオイルポンプにより圧送されてシリンダブロック内を通ってバランス軸の内部に供給され、バランス軸内部から軸受部に向けて設けられる通路を介して軸受部にオイルが供給される。このような構成により軸受部が潤滑される。
【0004】
しかしながら従来の技術では、ハウジングとバランス軸の軸受部の潤滑は行われるが、クランク軸とバランス軸とを連結するタイミングチェーンの潤滑は重点的には行われておらず、軸受部から流出したオイルにより補助的に潤滑が行われるだけであった。バランス軸とタイミングチェーンとの連結箇所への潤滑が少ないと、クランク軸の回転駆動によるバランス軸の回転が安定しなくなり起振力の低減効果が少なくなったり、タイミングチェーンの耐久性が低下するなどの問題があった。
【0005】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、タイミングチェーン等の帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部の潤滑を確実に行なうことが可能な内燃機関用バランス装置を提供することを技術的課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、内燃機関のクランク軸の下方に設けられるハウジングと、ハウジング内で軸受を介して回転可能に配設されるバランス軸と、ハウジングの外側でバランス軸とクランク軸とを連結する帯状動力伝達部材とを備え、内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する内燃機関用バランス装置において、内燃機関から供給されたバランス軸の潤滑用オイルを帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部に吐出するオイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべくバランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、バランス軸の径方向に延在するとともにハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、オイル供給通路からハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、フランジ部のオイル溝からバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向ってハウジング内に形成されるオイル吐出通路とを備え、バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送してバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部を潤滑するようにした。
【0007】
請求項1によると、内燃機関の作動時には内燃機関の内部で往復運動が行われてクランク軸を回転させている。クランク軸に連結されたバランス軸がクランク軸と連動してハウジング内で回転するによって、往復運動により生じる振動が低減される。ここで、オイル吐出機構によって帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部にオイルが吐出されるので、バランス軸と帯状動力伝達部材との間の潤滑が行われてバランス軸は円滑に回転する。これにより、内燃機関の往復運動による振動を確実に低減することが可能になるとともに、帯状動力伝達部材の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。さらに、内燃機関からバランス軸内のオイル供給通路に供給されたオイルは、連通孔を通ってハウジングの軸受に向って流出し、更にフランジ部のオイル溝へ流れ出る。フランジ部はバランス軸と一体回転しているので、フランジ部とハウジングとの接触面に形成されたオイル溝に流れ込んだオイルは遠心力によりオイル溝からオイル吐出通路に圧送されて、バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向けてオイルを吐出する。これによりバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部が潤滑され、バランス軸は円滑に回転する。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の内燃機関用バランス装置において、内燃機関の形式によりバランス軸を複数備える場合の構成を示すものであり、帯状動力伝達部材によりクランク軸と連結される第1バランス軸と、ギヤを介して第1バランス軸と連結される第2バランス軸とを有し、オイル吐出機構は、帯状動力伝達部材と第1バランス軸との連結部並びに第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤに向けてオイルを吐出するようにした。
【0011】
請求項3の発明は、請求項2の具体的な構成を示しており、第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤを、第1バランス軸と帯状動力伝達部材との連結部の反対側に配設したことである。
【0012】
請求項2によると、第1バランス軸は帯状動力伝達部材によりクランク軸に連動して回転し、第2バランス軸はギヤを介して第1バランス軸とともに回転する。オイル吐出機構は帯状動力伝達部材と第1バランス軸との連結部だけでなく、第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤにもオイルを吐出するように構成されており、第1バランス軸及び第2バランス軸はクランク軸と連動して円滑に回転駆動する。
【0013】
請求項4の発明は、請求項2或いは請求項3におけるオイル吐出機構の具体的な構成を示すものであり、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく第1バランス軸及び第2バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、第1バランス軸の両端側にてハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、オイル供給通路からハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、フランジ部のオイル溝から第1バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向って前記ハウジング内に形成される第1オイル吐出通路と、フランジ部のオイル溝から第1バランス軸と第2バランス軸との連結部に向ってハウジング内に形成される第2オイル吐出通路とを備え、バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送して第1バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部、並びに第1バランス軸と第2バランス軸との連結部を潤滑するようにした。
【0014】
請求項4によると、内燃機関から第1バランス軸及び第2バランス軸内のオイル供給通路に供給されたオイルは、連通孔を通ってハウジングの軸受に向って流出し、更にフランジ部のオイル溝へ流れ出る。フランジ部は第1バランス軸と一体回転しているので、フランジ部とハウジングとの接触面に形成されたオイル溝に流れ込んだオイルは遠心力によりオイル溝から第1オイル吐出通路に圧送されて、第1バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向けてオイルを吐出する。また、これと同時にオイル溝から第2オイル吐出通路にオイルが圧送されて第1バランス軸と第2バランス軸との連結部に向けてオイルを吐出する。これにより第1バランス軸及び第2バランス軸は円滑に回転する。
【0015】
請求項5及び請求項6は、本発明におけるオイル溝の具体例であり、同心円状を呈するとともにオイル吐出通路と連通する円周溝とオイル供給通路と円周溝とを連通する複数の直線溝とからオイル溝を構成し、更にフランジ部は円周溝の外周側にてハウジングの内周面と回転接触し、同心円状のラビリンス構造によりハウジングとオイル溝とのシールを行なうようにした。
【0016】
請求項5及び請求項6によると、バランス軸が回転すると、オイル供給通路内に充填されたオイルは遠心力により直線溝に沿って円周溝に案内され、オイル吐出通路内へのオイルの供給を確実に行なうこと可能になる。
【0017】
【実施の形態】
本発明に係わる実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態におけるバランス装置1の説明図であり、図2は本発明の実施の形態における内燃機関用バランス装置1の断面図である。また、図3は図2のA−A断面図である。
【0018】
内燃機関用バランス装置1は、シリンダブロック2の下面に固定されるハウジング8と、ハウジング8内で回転運動することにより内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生するバランス軸4、14とを備えている。バランス装置1の下面にはシリンダブロック2の側面から下方に延在し、オイル7を貯留するオイルパン6が形成されている。
【0019】
本実施の形態における内燃機関用バランス装置1の構成について説明する。
【0020】
内燃機関用バランス装置1は、中心付近の軸心が径方向に偏心する偏心ウェイトを有しハウジング8内で軸受12を介して回転可能に配設される第1バランス軸4及び第2バランス軸14と、ハウジング8の外側で第1バランス軸4とクランク軸3とを連結する帯状動力伝達部材としてのタイミングチェーン5とを備えており、内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する装置である。第1バランス軸4とクランク軸3との連結は、クランク軸スプロケット3Aからタイミングチェーン5を介してバランス軸駆動スプロケット4Aと連結して第1バランス軸4を駆動する。
【0021】
本実施の形態では、内燃機関として直列4気筒エンジンを用いるものとし、バランス軸は、タイミングチェーン5によりクランク軸3と連結される第1バランス軸4と、反転ギヤ9、19を介して第1バランス軸4と連結される第2バランス軸14との2本設けられ、クランク軸3の2倍の回転数でそれぞれのバランス軸4、14が反対方向に回転するように配設されている。尚、第1バランス軸4はタイミングチェーン5によるチェーン駆動に代えてベルト駆動もしくはギヤ駆動にすることも可能である。
【0022】
図3にて示されるように、第1バランス軸4及び第2バランス軸14はアッパーハウジング8Aとロアーハウジング8Bとにより上下方向に被覆されている。ロアーハウジング8Bの下面にはエンジンオイルを排出するための排出孔13が4箇所設けられており、ハウジング8内にあるオイルが排出孔13を介して排出され、オイルパン6に還流されるようになっている。
【0023】
本実施の形態のバランス装置1は、第1バランス軸4とタイミングチェーン5との連結部であるスプロケット4A、及び第1バランス軸4と第2バランス軸14とを連結する反転ギヤ9、19にオイルを吐出するオイル吐出機構を備えている。
【0024】
オイル吐出機構について説明する。オイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく第1バランス軸4及び第2バランス軸14の内部に設けられるオイル供給通路4a、14aと、第1バランス軸4の両端側にて径方向に延在するとともにハウジング8の内周面と回転接触し、ハウジング8との回転接触面にオイル溝10a、11aを形成する第1フランジ部10、11と、第2バランス軸14の反転ギヤ19側にて径方向に延在するとともにハウジング8の内周面と回転接触し、ハウジング8との回転接触面にオイル溝21aを形成する第2フランジ部21と、オイル供給通路4aとハウジング8の軸受12とを連通する連通孔4bと、第1フランジ部10のオイル溝10aから第1バランス軸4とタイミングチェーン5の連結部に向ってハウジング8内を貫通する第1オイル吐出通路8aと、第1フランジ部11のオイル溝11a及び第2フランジ部21のオイル溝21aから第1バランス軸4と第2バランス軸14との連結部に向ってハウジング8を貫通する第2オイル吐出通路8bと、を備えている。
【0025】
第1フランジ部10に形成されるオイル溝10aについて図4を用いて説明する。オイル溝10aは、オイル吐出通路8aと連通するとともに同心円状を呈する円周溝10a1と、オイル供給通路4aと円周溝10a1とを連通するとともに直線状を呈する4本の直線溝10a2との2種類の溝から構成される。フランジ部10は、円周溝10a2の外周側にてハウジング8の内周面と回転接触しており、図5に示すように、外周側には同心円状のラビリンス10Aが形成されてハウジング8内周面とオイル溝10aとのシールを行なっている。尚、第1フランジ部11及び第2フランジ部21に関しても上記と同様の円周溝及び直線溝がそれぞれ形成されているが、第2フランジ部21と反対側のハウジング内周面と回転接触するフランジ部20にはオイル溝は形成されていない。
【0026】
内燃機関から供給されるオイルは、図示しないオイルポンプにより第2バランス軸14のオイル供給口14bからオイル供給通路14aに圧送されてオイル供給通路14a内を充填するとともに、オイル送出孔8cを介して第2バランス軸14の軸受部から第1バランス軸4の軸受部にオイルを送出しており、第1バランス軸4内のオイル供給通路4aにも供給される。
【0027】
各バランス軸4、14におけるオイルの流通について説明する。第2バランス軸14側では、内燃機関より圧送されたオイルはオイル供給通路14a内に充填され、第2バランス軸14の反転ギヤ19側の端部とハウジング8の軸受の隙間(約0.1mm)から漏出されたオイルが第2フランジ部21とハウジング8内周面の間に流れ込み、オイル溝21a内にオイルが貯留される。ここで、第2バランス軸14は第1バランス軸4を介してクランク軸3と連動して回転駆動し、第2フランジ部21も第2バランス軸14と一体に回転する。第2フランジ部21が回転するとオイル溝21a内にて直線溝に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝から第2オイル吐出通路を通って反転ギヤ19にオイルが吐出される。
【0028】
第1バランス軸4側では、オイル送出孔8cを介して第2バランス軸14の軸受12からオイルが送出され、オイル供給通路4a内にオイルが充填されて、第1バランス軸4の反転ギヤ9側の端部とハウジング8の軸受の隙間(約0.1mm)から漏出したオイルが第1フランジ部11とハウジング8内周面の間に流れ込み、オイル溝11a内にオイルが貯留される。第1バランス軸4の回転に伴って第1フランジ部11が回転すると、オイル溝11a内にて直線溝に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝から第2オイル吐出通路8bを通って反転ギヤ9にオイルが吐出される。また、反転ギヤ9へのオイルの吐出と同時に、オイル供給通路4aから連通孔4bを介して第1バランス軸4とハウジング8の軸受12の隙間(約0.1mm)に流れ込んだオイルは、第1フランジ部10のオイル溝10a内に貯留される。そして第1フランジ10が回転すると、オイル溝10a内にて直線溝10a2に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝10a1から第1オイル吐出通路8aを通ってスプロケット4Aとタイミングチェーン5の間にオイルが吐出される。
【0029】
上述したオイル吐出機構によると、バランス装置1は第1バランス軸4とタイミングチェーン5の連結部と、第1バランス軸4と第2バランス軸14を連結する反転ギヤ9、19にも積極的にオイルを吐出することにより、これらの箇所の潤滑が確実に行われてバランス軸4、14は円滑に回転する。更に、タイミングチェーン5の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。
【0030】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される意図はなく、本発明の主旨に沿った形態の内燃機関用バランス装置であればどのような形態のものであってもよい。
【0031】
【効果】
請求項1によると、オイル吐出機構によって帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部にオイルが吐出されるので、バランス軸と帯状動力伝達部材との間の潤滑が行われてバランス軸は円滑に回転する。これにより、内燃機関の往復運動による振動を確実に低減することが可能になるとともに、帯状動力伝達部材の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。
【0032】
請求項2乃至請求項4によると、オイル吐出機構は帯状動力伝達部材と第1バランス軸との連結部だけでなく、第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤにもオイルを吐出するように構成されており、第1バランス軸及び第2バランス軸はクランク軸と連動して円滑に回転駆動する。
【0033】
請求項5及び請求項6によると、バランス軸が回転するとオイル供給通路内に充填されたオイルは遠心力により直線溝に沿って円周溝に案内されて、オイル吐出通路内へのオイルの供給を確実に行なうこと可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における内燃機関用バランス装置の説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態のバランス装置の断面図である。
【図3】図1のA−A断面図である。
【図4】本実施の形態のフランジ部の説明図である。
【図5】図4のB−B断面図である。
【符号の説明】
1・・・内燃機関用バランス装置 2・・・シリンダブロック
3・・・クランク軸 4・・・第1バランス軸
5・・・タイミングチェーン 6・・・オイルパン
7・・・オイル 8・・・ハウジング
9、19・・・反転ギヤ 10、11・・・第1フランジ部
12・・・軸受 13・・・オイル排出孔
14・・・第2バランス軸 21・・・第2フランジ部
Claims (6)
- 内燃機関のクランク軸の下方に設けられるハウジングと、
該ハウジング内で軸受を介して回転可能に配設されるバランス軸と、
前記ハウジングの外側で前記バランス軸と前記クランク軸とを連結する帯状動力伝達部材と、を備え、
前記内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する内燃機関用バランス装置であって、
前記内燃機関から供給された前記バランス軸の潤滑用オイルを前記帯状動力伝達部材と前記バランス軸との連結部に吐出するオイル吐出機構は、
前記内燃機関から供給されるオイルを導入すべく前記バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、
前記バランス軸の径方向に延在するとともに前記ハウジングの内周面と回転接触し、前記ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、
前記オイル供給通路から前記ハウジングの前記軸受に向けて形成される連通孔と、
前記フランジ部の前記オイル溝から前記バランス軸と前記帯状動力伝達部材の前記連結部に向って前記ハウジング内に形成されるオイル吐出通路と、を備え、
前記バランス軸の回転により前記オイル供給通路内のオイルを前記連通孔を介して前記オイル溝から前記オイル吐出通路へ圧送して前記バランス軸と前記帯状動力伝達部材の前記連結部を潤滑することを特徴とする、内燃機関用バランス装置。 - 前記内燃機関用バランス装置は、
帯状動力伝達部材によりクランク軸と連結される第1バランス軸と、
ギヤを介して該第1バランス軸と連結される第2バランス軸とを有し、
前記オイル吐出機構は、
前記帯状動力伝達部材と第1バランス軸との連結部並びに第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤに向けてオイルを吐出することを特徴とする、請求項1の内燃機関用バランス装置。 - 前記第1バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤは、第1バランス軸と帯状動力伝達部材との連結部の反対側に配設されることを特徴とする、請求項2の内燃機関用バランス装置。
- 前記オイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく前記第1バランス軸及び第2バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、
前記第1バランス軸の両端側にてハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、
前記オイル供給通路から前記ハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、
該フランジ部のオイル溝から前記第1バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向って前記ハウジング内に形成される第1オイル吐出通路と、
前記フランジ部のオイル溝から前記第1バランス軸と第2バランス軸との連結部に向って前記ハウジング内に形成される第2オイル吐出通路と、を備え、
前記バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送して前記第1バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部、並びに前記第1バランス軸と第2バランス軸との連結部を潤滑することを特徴とする、請求項2或いは請求項3の内燃機関用バランス装置。 - 前記オイル溝は、同心円状を呈するとともにオイル吐出通路と連通する円周溝と、前記オイル供給通路と円周溝とを連通する複数の直線溝とから構成されることを特徴とする、請求項1乃至請求項4の内燃機関用バランス装置。
- 前記フランジ部は、前記円周溝の外周側にて前記ハウジングの内周面と回転接触するとともに、同心円状のラビリンス構造により前記ハウジングとオイル溝とのシールを行なうことを特徴とする、請求項5の内燃機関用バランス装置。
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