WO2016151671A1 - 内燃機関のバランサ装置 - Google Patents

Abstract

　内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保するとともに、内燃機関の振動低減の性能向上を図ることのできる内燃機関のバランサ装置を提供する。　バランサ装置は、クランク軸（１６）と連結されてクランク軸（１６）と同方向に回転する駆動歯車（３９）と、駆動歯車（３９）の回転動力を伝達する動力伝達機構と、動力伝達機構から動力を受けて、クランク軸（１６）とは逆方向に回転する被動歯車（５３）とを有し、駆動歯車（３９）と動力伝達機構と被動歯車（５３）は、クランク軸１６の軸方向で配列する際に被動歯車（５３）が最もクランク室（１３）寄りに配置されるとともに、被動歯車（５３）にバランスウエイト（５４）を設けた。

Description

内燃機関のバランサ装置

　本発明は、内燃機関の振動を低減させるための内燃機関のバランサ装置に関する。

　一般に、エンジンなどの内燃機関においては、ピストンの往復運動により振動が発生することが知られている。このような内燃機関において、振動を低減させるために、バランサ装置を搭載したものが多く用いられている。
　このようなバランサ装置として、内燃機関の運転時に、クランク軸の回転方向と逆方向に回転するバランスウエイトをクランク軸と同軸上に配置したものがある。
　このような従来の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアで逆転させた後、チェーン駆動機構を介してクランク軸上のバランサ歯車に回転方向を変えずに動力を伝達するものが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
　また、その他の技術として、例えば、クランク軸の回転をドライブギアとドリブンギアとで逆転させた後、アイドルギアを介してクランク軸上のバランサ歯車に動力を伝達するものが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。

実開昭５０－０３２６４１号公報 特開２００６－２１４５５１号公報

　しかしながら、従来の構成では、いずれの技術においても、バランスウエイトの回転方向がクランク軸の回転方向に対して逆方向になるように動力伝達機構を設ける必要があるため、部品点数の増加や軸部材の追加による内燃機関の大型化を招くとともに、レイアウトの自由度が制限されてしまうという問題を有している。

　本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の小型化やレイアウトの自由度を確保するとともに、内燃機関の振動低減の性能向上を図ることのできる内燃機関のバランサ装置を提供することを目的とするものである。

　前記目的を達成するため本発明は、ピストンクランク機構を有する内燃機関（１０）であり、クランク軸（１６）のクランクピン（１６ｃ）およびカウンタウエイト（１６ｄ）を収容するクランク室（１３）をクランクケース（１１）によって構成し、前記クランク室（１３）の外側に配置され、バランスウエイト（５４）を前記クランク軸（１６）の回転方向とは逆方向に回転させるバランサ装置であって、前記バランサ装置は、前記クランク軸（１６）と連結されて前記クランク軸（１６）と同方向に回転する駆動歯車（３９）と、前記駆動歯車（３９）の回転動力を伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構から動力を受けて、前記クランク軸（１６）とは逆方向に回転する被動歯車（５３）とを有し、前記駆動歯車（３９）と前記動力伝達機構と前記被動歯車（５３）は、前記クランク軸（１６）の軸方向で配列する際に前記被動歯車（５３）が最も前記クランク室（１３）寄りに配置されるとともに、前記被動歯車（５３）に前記バランスウエイト（５４）を設けたことを特徴とする。
　この発明によれば、ピストンの往復運動によるクランク軸の回転により発生される起振力を低減するバランスウエイトが搭載される被動歯車部材を、クランク軸と同軸に配置したので、別途バランサ装置駆動用の軸部材が不要となり、エンジンの小型化を図ることができる。
　また、バランサ装置の構成部品をクランク軸方向で配列するにあたり、バランスウエイトを設けた被動歯車部材をピストンクランク機構が収容されたクランク室に近接させるように配置したので、バランスウエイトとピストンクランク機構に起因するカップリング振動を低減することができる。

　前記構成において、前記内燃機関（１０）は、１つの前記ピストンクランク機構を有する単気筒内燃機関（１０）であり、前記被動歯車（５３）の回転速度は、前記クランク軸（１６）の回転速度と同速であることを特徴とする。
　この発明によれば、バランサ装置は、一次振動を低減するためのバランサ装置であるので、単気筒内燃機関（１０）のピストンクランク機構から発生される一次振動を低減することができる。

　また、前記構成において、前記動力伝達機構は、前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）と噛み合うかさ歯車（４５）を有し、前記かさ歯車（４５）はキャリア部材（４０）により回転可能に軸支されることを特徴とする。
　この発明によれば、かさ歯車により駆動歯車の動力を被動歯車に伝達するようにしているので、駆動歯車と被動歯車との回転方向を互いに逆方向にすることができる。

　また、前記構成において、前記キャリア部材（４０）は、半径方向に延出するフランジ部（４６）を有し、前記フランジ部（４６）を固定部材（４７）により前記クランクケース（１１）に固定したことを特徴とする。
　この発明によれば、駆動歯車と被動歯車との動力を伝達するかさ歯車を軸支するキャリア部材を固定することにより、駆動歯車と被動歯車との回転方向を常に互いに逆方向に回転するようにできるので、被動歯車部材に設けたバランスウエイトがピストンクランク機構のバランサとして常に機能させることができる。

　また、前記構成において、前記内燃機関（１０）は、始動モータ（６０）を有し、前記キャリア部材（４０）は、外周に歯車部（６７）を有し、前記始動モータ（６０）と前記キャリア部材（４０）は、前記歯車部（６７）を介して動力伝達し、前記キャリア部材（４０）と前記駆動歯車（３９）との間に一方向クラッチ（６８）を介装したことを特徴とする。
　この発明によれば、キャリア部材とフライホイールとの間に一方向クラッチを介装し、始動時には、始動モータの動力をキャリア部材に伝達し、一方向クラッチを経由して駆動歯車およびクランク軸に動力を伝達して始動可能とすることができる。また、運転時には一方向クラッチが滑ることにより、駆動歯車とキャリア部材との間の動力伝達は行われなくなり、駆動歯車に対してバランスウエイトが設けられた被動歯車を逆方向に回転させることができ、その結果、バランスウエイトとピストンクランク機構に起因するカップリング振動を低減させることができる。

　また、前記構成において、前記始動モータ（６０）の出力歯車（６２）と前記キャリア部材（４０）の歯車部（６７）との間に減速歯車（６５）を設けたことを特徴とする。
　この発明によれば、始動時には、始動モータからの入力が減速されてトルクを増力することができるので、キャリア部材および駆動歯車を介して内燃機関（１０）を始動させることができる。また、運転時には、キャリア部材からの入力が増速されてトルクを低減させることができるので、キャリア部材を始動モータの抵抗により固定されることができ、その結果、被動歯車と駆動歯車との回転方向を互いに逆方向に回転させることができる。

　また、前記構成において、前記キャリア部材（４０）は、両側面を貫通する窓部（４３）を備えるとともに、前記かさ歯車（４５）はその歯部を前記窓部（４３）に臨ませて配置したことを特徴とする。
　この発明によれば、キャリア部材の両側方に配置した駆動歯車と被動歯車とにかさ歯車を噛合させることができる。

　また、前記構成において、前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）の歯部の方向は、一方が半径方向外側を指向し、他方が半径方向内側を指向するように配し、前記動力伝達機構は前記駆動歯車（３９）と噛み合う第１の歯車（７１）および前記被動歯車（５３）と噛み合う第２の歯車（７２）を軸部材（７０）により連結して、前記軸部材（７０）は前記キャリア部材（４０）により回転可能に軸支されることを特徴とする。
　この発明によれば、駆動歯車および被動歯車の歯部の方向を半径方向で互いに逆となるように形成するとともに、第１の歯車および第２の歯車を軸部材により連結したので、駆動モータ歯車の回転方向に対して被動歯車の回転方向を逆方向にすることができる。

　また、前記構成において、前記駆動歯車（３９）は、前記クランク軸（１６）に連結されたフライホイール（３３）の側面に形成されていることを特徴とする。
　この発明によれば、他の機能を有する部品であるフライホイールをバランサ装置を構成する部品として流用したので、部品点数を削減するとともに、内燃機関の小型化を図ることができる。

　また、前記構成において、前記キャリア部材（４０）は、半径方向内側に前記クランク軸（１６）を環状に収容する円筒状フランジ部（４１）を有し、前記円筒状フランジ部（４１）の半径方向外側に前記被動歯車（５３）を配置するとともに、前記円筒状フランジ部（４１）の端部にサークリップ（５２）を設けたことを特徴とする。
　この発明によれば、バランサ装置を１つの組立体として構成することができるので、内燃機関の小型化および組立性の向上を図ることができる。

　また、前記構成において、前記キャリア部材（４０）は、クランクケース壁（８０）であり、前記クランクケース壁（８０）を両側から挟むように、前記前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）を並べて配置したことを特徴とする。
　この発明によれば、キャリア部材をクランクケース壁で構成したので、キャリア部材を別途追加する必要がなく、部品点数の低減を図ることができるとともに、エンジンの小型化を図ることができる。

　また、前記構成において、前記クランク軸（１６）と前記クランクケース壁（８０）との間にボールベアリング（８１）を介装し、前記ボールベアリング（８１）の外輪（８１ａ）の外周にニードルベアリング（８３）と前記被動歯車（５３）とを配置したことを特徴とする。
　この発明によれば、キャリア部材とクランク軸との間にボールベアリングを配置しているので、ボールベアリングの外輪が固定されることになり、ニードルベアリングと被動歯車を外周に配置して径方向のコンパクト化を図ることができる。

　本発明によれば、別途バランサ装置駆動用の軸部材が不要となり、エンジンの小型化を図ることができるとともに、バランスウエイトとピストンクランク機構に起因するカップリング振動を低減することができる。
　また、単気筒内燃機関のピストンクランク機構から発生される一次振動を低減することができる。
　駆動歯車と被動歯車との回転方向を互いに逆方向にすることができ、被動歯車部材に設けたバランスウエイトがピストンクランク機構のバランサとして常に機能させることができる。
　また、被動歯車部材に設けたバランスウエイトがピストンクランク機構のバランサとして常に機能させることができる。
　また、始動時には、一方向クラッチを経由して駆動歯車およびクランク軸に動力を伝達して始動することができ、運転時には一方向クラッチが滑ることにより、駆動歯車とキャリア部材との間の動力伝達は行われなくなる。
　始動モータの減速歯車により、キャリア部材および駆動歯車を介して内燃機関を始動させることができ、運転時には、キャリア部材からの入力が増速されてトルクを低減させることができるので、キャリア部材を始動モータの抵抗により固定されることができる。
　また、キャリア部材の両側方に配置した駆動歯車と被動歯車とにかさ歯車を噛合させることができる。
　さらに、駆動歯車および被動歯車の歯部の方向を半径方向で互いに逆に形成するとともに、第１の歯車および第２の歯車を軸部材により連結することで、駆動モータ歯車の回転方向に対して被動歯車の回転方向を逆方向にすることができる。
　また、他の機能を有する部品をバランサ装置を構成する部品として流用したので、部品点数を削減するとともに、内燃機関の小型化を図ることができる。
　さらに、バランサ装置を１つの組立体として構成することができ、内燃機関の小型化および組立性の向上を図ることができる。
　また、キャリア部材を別途追加する必要がなく、部品点数の低減を図ることができるとともに、エンジンの小型化を図ることができる。
　また、ボールベアリングの外輪が固定されることになり、ニードルベアリングと被動歯車を外周に配置して径方向のコンパクト化を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示す断面図である。 図２は、図１の発電機側からみた側面図である。 図３は、エンジンの一次振動成分の力を図解した説明図である。 図４は、本発明の第２実施形態を示す断面図である。 図５は、図４の発電機側からみた側面図である。 図６は、図４における始動時の状態を示す断面図である。 図７は、図４における運転時の状態を示す断面図である。 図８は、本発明の第３実施形態を示す断面図である。 図９は、本発明の第４実施形態を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。
　図１は、本発明に係るバランサ装置を適用した内燃機関の第１実施形態を示す概略断面図である。
　図１に示すように、本実施形態における内燃機関であるエンジン１０は、単気筒の４サイクル空冷エンジン１０であり、このエンジン１０は、キック式で始動するキック式のエンジン１０とされている。すなわち、運転者が図示しないキックペダルを踏むことによってキック軸を回転させてエンジン１０を始動できる構造となっている。

　また、図１に示すように、エンジン１０は、クランクケース１１と、シリンダブロック１２とを備えている。
　エンジン１０のクランクケース１１は、左クランクケース１１ａと右クランクケースとからなる左右２分割構造で形成されている。なお、図１においては、左クランクケース１１ａのみを示している。そして、クランクケース１１によりクランク室１３が形成されている。

　クランクケース１１の内部には、クランクケース１１に支持された左右一対の軸受１５，１５を介してクランク軸１６がその軸心を車両進行方向と直交させて横向きに軸支されている。
　このクランク軸１６は、回転中心となるクランクジャーナル１６ａと、クランクジャーナル１６ａよりも大径に形成されるクランクウエブ１６ｂと、このクランクウエブ１６ｂを介して支持されるクランクピン１６ｃとを備え、クランクウエブ１６ｂおよびクランクピン１６ｃは、左右一対の軸受１５，１５の間に位置している。また、クランクウエブ１６ｂには、回転バランスをとるためのカウンタウエイト１６ｄが設けられている。

　シリンダブロック１２は、内部にシリンダ部２０を備えており、シリンダ部２０の外面には、シリンダ部２０を空冷するための図示しない放熱フィンが設けられている。シリンダ部２０の上部には、図示しないシリンダヘッドおよびシリンダヘッドを覆うヘッドカバーがそれぞれ設けられている。シリンダヘッドの内部には、図示しない燃焼室が形成されている。
　シリンダブロック１２のシリンダ部２０の内部には、ピストン２１が摺動自在に収容されており、クランク軸１６のクランクピン１６ｃには、コンロッド２２が連結されており、コンロッド２２の先端部には、ピストン２１が連結されている。そして、燃焼室における燃焼によるピストン２１の往復運動により、コンロッド２２を介してクランク軸１６を回転駆動するように構成されている。

　また、クランク軸１６には、スプロケット２３が取り付けられており、このスプロケット２３とヘッドカバーの内部のカム軸に設けられたスプロケット（図示せず）との間には、カムチェーン２４が掛け渡されており、これによって、クランク軸１６の回転に応じてカム軸が回転し、シリンダヘッドに設けられた図示しない吸排気バルブを押動させる動弁機構が駆動される。

　クランク軸１６の図１において左側には、発電機３０が設けられている。すなわち、クランクケース１１の一側には、クランクケース１１の外側開口を覆うように発電機カバー３１が設けられており、この発電機カバー３１と左クランクケース１１ａとによって囲まれる空間内に発電機３０を収容するものである。
　この発電機３０は、クランク軸１６にキー３２を介して固定されるフライホイール３３を備えている。フライホイール３３の発電機カバー３１側の面には、外周部がクランク軸１６の軸方向に延出してなる断面形状Ｕ字状に形成されたロータコア３４が一体に固定されている。ロータコア３４の内周面には、ロータ３５が設けられており、ロータコア３４の内側には、ロータ３５に対して所定間隙をもってステータ３６が発電機カバー３１に固定されて配置されている。

　また、本実施形態においては、フライホイール３３は、クランク軸１６の外周に沿って延在するフランジ部３７と、フランジ部３７から半径方向に延在する回転部３８とを有している。回転部３８のクランク室１３側の面には、環状の駆動歯車３９が形成されている。

　図２は第１実施形態におけるキャリア部材を発電機側からみた側面図である。図１および図２に示すように、フライホイール３３のクランク室１３側には、キャリア部材４０が配置されている。キャリア部材４０は、クランク軸１６を環状に収容する円筒状フランジ部４１と、この円筒状フランジ部４１から半径方向に延在する本体部４２とを備えている。
　本体部４２の外周側には、周方向に所定の間隔をもって４つの窓部４３，４３…が形成されている。本体部４２のフライホイール３３側の面であって、これら各窓部４３の外周側には、軸支部材４４，４４…がそれぞれ立設されている。これら各軸支部材４４には、フライホイール３３の駆動歯車３９に噛合されるかさ歯車４５がその一部が窓部４３から臨むように回転自在に支持されている。
　また、図２に示すように、本体部４２の外周には、半径方向外方に延出するフランジ部４６が形成されており、フランジ部４６は、クランクケース１１に固定部材としてのボルト４７により固定されている。すなわち、本実施形態においては、キャリア部材４０は、固定した構造とされている。

　また、キャリア部材４０のクランク室１３側には、被動歯車部材５０が配置されており、被動歯車部材５０は、キャリア部材４０の円筒状フランジ部４１の半径方向外側に軸受５１を介して回転自在に支持されている。すなわち、本実施形態においては、被動歯車部材５０は、クランク室１３に最も近接するように配置されるものである。
　キャリア部材４０のクランク室１３側の端部外周には、サークリップ５２が装着されており、このサークリップ５２により、キャリア部材４０と被動歯車部材５０とを１つのユニットとして形成するようになっている。これにより、キャリア部材４０と被動歯車部材５０とを１つのユニットとして構成することができ、コンパクト化および組立性の向上を図ることができる。

　被動歯車部材５０のキャリア部材４０側の面には、環状の被動歯車５３が設けられており、被動歯車５３は、キャリア部材４０の窓部４３を介してかさ歯車４５に噛合されている。被動歯車部材５０のクランク室１３側の面には、バランスウエイト５４が一体に取り付けられている。このバランスウエイト５４は、本実施形態においては、ピストン２１が最上位（上死点）に位置した状態で、被動歯車部材５０の最下部となる位置に設置されている。
　そして、クランク軸１６の回転駆動により駆動歯車３９が回転駆動した場合に、かさ歯車４５を介して回転力を被動歯車５３に伝達するとともに、被動歯車５３を駆動歯車３９と反対方向に回転させるように構成されている。

　なお、前述の駆動歯車３９、被動歯車５３およびかさ歯車４５により、本発明の動力伝達機構が構成されるものである。
　また、本実施形態においては、駆動歯車３９と被動歯車５３との歯数は同一に形成されており、被動歯車５３は、クランク軸１６の回転に対して逆方向に同速で回転するように構成されている。

　図３はエンジン１０の一次振動成分の力を図解した説明図である。なお、図中破線で示す円は、コンロッド２２によるクランク軸１６の回転円を示している。
　ここで、ピストン２１およびコンロッド２２により構成される往復運動部質量を１００％とした場合に、カウンタウエイト１６ｄの質量は、５０％となるように設定されている。この場合に、振動を発生させる仮想質量５５は、回転円のカウンタウエイト１６ｄと対向するように周方向に１８０°離れた位置にあり、仮想質量５５はクランク軸１６と逆回転しているのに等しい。

　この場合において、図３（ａ）に示すように、ピストン２１が最上位に位置している状態で、バランスウエイト５４およびカウンタウエイト１６ｄが回転円の最下部に位置するように設置されており、この状態で、仮想質量５５は回転円の最上位に位置している。
　この状態から、ピストン２１が下降すると、クランク軸１６が図において半時計方向に回転する。一方、被動歯車５３はクランク軸１６と反対方向に回転されるため、バランスウエイト５４および仮想質量５５は、図において時計方向に回転される。
　そして、図３（ｂ）に示すように、クランク軸１６が１／４回転すなわち９０°の位置に移動すると、カウンタウエイト１６ｄと仮想質量５５は、互いに重なるとともに、バランスウエイト５４は、カウンタウエイト１６ｄと回転円上で対向する位置に移動する。
　クランク軸１６がさらに９０°回転すると、図３（ｃ）に示すように、カウンタウエイト１６ｄとバランスウエイト５４とが互いに重なり合うとともに、仮想質量５５は、カウンタウエイト１６ｄおよびバランスウエイト５４と回転円上で対向する位置に移動する。さらに、クランク軸１６が９０°回転すると、図３（ｄ）に示すように、カウンタウエイト１６ｄと仮想質量５５は、互いに重なるとともに、バランスウエイト５４は、カウンタウエイト１６ｄと回転円上で対向する位置に移動する。

　このように、本実施形態においては、カウンタウエイト１６ｄにより、ピストン２１の往復運動により発生する慣性力を５０％低減させることができ、さらに、残りの５０％が起振力として発生するが、バランスウエイト５４をクランク軸１６と逆方向に回転させることにより、この起振力を低減させることができ、その結果、バランスウエイト５４とピストン２１クランク機構に起因するカップリング振動を低減させることができる。

　次に、本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においては、運転者がキックペダルを踏むことによってエンジン１０を始動させると、ピストン２１の往復動作により、コンロッド２２を介してクランク軸１６が回転駆動される。
　このクランク軸１６の回転駆動により、フライホイール３３が回転駆動され、駆動歯車３９がかさ歯車４５を介して被動歯車５３を回転駆動させる。
　これにより、被動歯車部材５０がフライホイール３３と逆方向に回転駆動される。このように被動歯車５３がクランク軸１６と逆方向に回転駆動されることで、バランスウエイト５４により振動を低減させることができるものである。

　以上述べたように本実施形態においては、ピストン２１の往復運動によるクランク軸１６の回転により発生される起振力を低減するバランスウエイト５４が搭載される被動歯車部材５０を、クランク軸１６と同軸に配置したので、別途バランサ装置駆動用の軸部材が不要となり、エンジン１０の小型化を図ることができる。
　また、バランサ装置の構成部品をクランク軸１６方向で配列するにあたり、バランスウエイト５４を設けた被動歯車部材５０をピストンクランク機構が収容されたクランク室１３に近接させるように配置したので、バランスウエイト５４とピストンクランク機構に起因するカップリング振動を低減することができる。また、バランサ装置は、一次振動を低減するためのバランサ装置であるので、ピストンクランク機構から発生される一次振動を低減することができる。

　さらに、かさ歯車４５により駆動歯車３９の動力を被動歯車５３な伝達するようにしているので、駆動歯車３９と被動歯車５３との回転方向を互いに逆方向にすることができる。このように駆動歯車３９と被動歯車５３との回転方向を常に互いに逆方向に回転するようにできるので、被動歯車部材５０に設けたバランスウエイト５４がピストンクランク機構のバランサとして常に機能させることができる。
　また、キャリア部材４０に、両側面を貫通する窓部４３を設けるとともに、かさ歯車４５はその歯部を窓部４３に臨ませて配置しているので、キャリア部材４０の両側方に配置した駆動歯車３９と被動歯車５３とにかさ歯車４５を噛合させることができる。

　なお、本実施形態においては、バランサ装置をキックスタータ式のエンジン１０に適用した場合について説明しているが、例えば、ＡＣＧ（ＡＣ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：交流発電機）を、セルダイナモとして用いる場合にも、同様の構造を適用することが可能である。

　次に、本発明の第２実施形態について説明する。
　図４は、本発明の第２実施形態を示す概略断面図である。図５は、第２実施形態におけるキャリア部材４０部分を発電機３０側から見た側面図である。なお、前記第１実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態におけるエンジン１０は、エンジン１０を始動モータにより始動させる方式のエンジン１０である。本実施形態においては、エンジン１０は、始動モータ６０を備えており、始動モータ６０の出力軸６１には、出力歯車６２が設けられている。
　また、エンジン１０は、回転自在とされた減速軸６３を備えており、減速軸６３には、出力歯車６２に噛合される入力歯車６４と、この入力歯車６４と一体に回転する減速歯車６５とが設けられている。

　また、前記第１実施形態と同様に、キャリア部材４０は、クランク軸１６を環状に収容する円筒状フランジ部４１と、この円筒状フランジ部４１から半径方向に延在する本体部４２とを備えている。本体部４２の外周側には、周方向に所定の間隔をもって４つの窓部４３が形成されており、これら各窓部４３の外周側には、軸支部材４４がそれぞれ立設されている。これら各軸支部材４４には、フライホイール３３の駆動歯車３９に噛合されるかさ歯車４５がその一部が窓部４３から臨むように回転自在に支持されている。
　そして、本実施形態においては、キャリア部材４０は、クランク軸１６に対してベアリング６６を介して回転自在に取り付けられている。

　また、キャリア部材４０の外周には、歯車部６７が設けられており、歯車部６７は、減速歯車６５に噛合されるように構成されている。また、キャリア部材４０の円筒状フランジ部４１の外周面には、一方向クラッチ６８が取り付けられている。フライホイール３３のクランク室１３側の面には、一方向クラッチ６８に連結される連結部６９が一体に設けられている。
　そして、エンジン１０の駆動時におけるクランク軸１６の回転方向を正転方向Ａとした場合、キャリア部材４０が正転方向Ａに回転駆動する際には、一方向クラッチ６８が噛み合うことで、キャリア部材４０は、正転方向Ｂに回転され、フライホイール３３とキャリア部材４０とは、一体に回転駆動される。
　一方、始動モータ６０が停止した状態では、キャリア部材４０は、始動モータ６０の反力で固定されるものであり、この状態では、キャリア部材４０がフライホイール３３の回転に対して相対的に逆転方向Ｃに回転することになる。この状態では、一方向クラッチ６８がすべることで、フライホイール３３のみが正転方向Ａに回転駆動されるように構成されている。

　次に、本実施形態の作用について説明する。
　図６は、エンジン１０の始動時における状態を示す概略断面図、図７はエンジン１０の運転時における状態を示す概略断面図である。
　本実施形態においては、図６中矢印で示すように、エンジン１０を始動させる場合に、始動モータ６０を駆動させる。この始動モータ６０の駆動により、出力歯車６２、入力歯車６４および減速歯車６５を介してキャリア部材４０を正転方向Ｂに回転駆動させる。
　この状態で、一方向クラッチ６８が噛み合うことで、フライホイール３３、キャリア部材４０および被動歯車部材５０は、正転方向Ａ，Ｂに一体に回転駆動される。これにより、フライホイール３３を正転方向Ａに回転駆動させることで、クランク軸１６を回転させ、エンジン１０の始動が行われる。

　また、エンジン１０が始動し始動モータ６０が停止すると、キャリア部材４０から始動モータ６０の出力歯車６２への入力が増速されてトルクを低減させることができるため、キャリア部材４０は、始動モータ６０の抵抗により固定される。
　この状態で、図７中矢印で示すように、キャリア部材４０は、フライホイール３３に対して相対的に逆転方向に回転することになるため、一方向クラッチ６８がすべり、フライホイール３３のみが正転方向Ａに回転駆動される。
　このフライホイール３３の回転動作により、駆動歯車３９を介してかさ歯車４５を回転させ、被動歯車５３はフライホイール３３と反対方向Ｃに回転駆動される。すなわち、被動歯車部材５０は、クランク軸１６と反対方向Ｃに回転駆動され、第１実施形態と同様に、被動歯車５３がクランク軸１６と反対方向Ｃに回転駆動されることで、バランスウエイト５４により振動を低減させることが可能となる。

　以上述べたように、本実施形態においては、キャリア部材４０とフライホイール３３との間に一方向クラッチ６８を介装し、エンジン１０の始動時には、始動モータ６０の動力をキャリア部材４０に伝達し、一方向クラッチ６８を経由して駆動歯車３９およびクランク軸１６に動力を伝達して始動可能とすることができる。また、エンジン１０の運転時には一方向クラッチ６８が滑ることにより、駆動歯車３９とキャリア部材４０との間の動力伝達は行われなくなり、駆動歯車３９に対してバランスウエイト５４が設けられた被動歯車５３を逆方向に回転させることができ、その結果、バランスウエイト５４とピストンクランク機構に起因するカップリング振動を低減させることができる。

　また、エンジン１０の始動時には、始動モータ６０からの入力が減速されてトルクを増力することができるので、キャリア部材４０および駆動歯車３９を介してエンジン１０を始動させることができる。また、エンジン１０の運転時には、キャリア部材４０からの入力が増速されてトルクを低減させることができるので、キャリア部材４０を始動モータ６０の抵抗により固定されることができ、その結果、被動歯車５３と駆動歯車３９との回転方向を互いに逆方向に回転させることができる。

　次に、本発明の第３実施形態について説明する。
　図８は本発明の第３実施形態を示す概略断面図である。なお、前記第１実施形態および第２実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態においては、フライホイール３３のキャリア部材４０側の外周には、歯部３９ａが半径方向内側を指向するように内歯歯車とされた駆動歯車３９が設けられている。
　また、被動歯車部材５０の外周には、歯部５３ａが半径方向外側を指向するように外歯歯車とされた被動歯車５３が設けられている。
　また、キャリア部材４０には、クランク軸１６と同軸方向に延在する軸部材７０が回転自在に支持されている。軸部材７０のフライホイール３３側端部には、駆動歯車３９に噛合する第１の歯車７１が設けられており、軸部材７０の被動歯車部材５０側端部には、被動歯車５３に噛合する第２の歯車７２が設けられている。

　なお、本実施形態においては、フライホイール３３の駆動歯車３９を内歯歯車とし、被動歯車部材５０の被動歯車５３を外歯歯車としたが、これに限定されない。例えば、フライホイール３３の駆動歯車３９を外歯歯車とし、被動歯車部材５０の被動歯車５３を内歯歯車としてもよい。
　この形態の場合、歯部３９ａと第１の歯車７１のレシオと第２の歯車７２と歯部５３ａのレシオとが同一であれば成立する。
　例えば、歯部３９ａの歯数が３０歯、第１の歯車７１の歯数が１５歯、第２の歯車７２の歯数が１０歯、歯部５３ａの歯数が２０歯である場合、歯部３９ａの歯数：第１の歯車７１の歯数＝２：１、第２の歯車７２の歯数：歯部５３ａの歯数＝１：２となり、レシオが同一となり、クランク軸１６とバランスウエイト５４の回転速度が等しくなる。

　次に、本実施形態においては、作用について説明する。
　本実施形態において、エンジン１０を始動させると、ピストン２１の往復動作により、コンロッド２２を介してクランク軸１６が回転駆動される。
　このクランク軸１６の回転駆動により、クランク軸１６と一緒にフライホイール３３が回転駆動され、フライホイール３３の駆動歯車３９により第１の歯車７１が回転駆動される。このとき、駆動歯車３９が内歯歯車とされているため、駆動歯車３９と第１の歯車７１とは同方向に回転駆動することなる。
　そして、この第１の歯車７１の回転駆動により軸部材７０を介して第２の歯車７２が一体に回転駆動され、この第２の歯車７２に噛合される被動歯車５３が駆動歯車３９と逆方向に回転駆動される。

　以上述べたように、本実施形態においては、駆動歯車３９および被動歯車５３の歯部の方向を半径方向で互いに逆となるように形成するとともに、第１の歯車７１および第２の歯車７２を軸部材７０により連結したので、駆動モータ歯車の回転方向に対して被動歯車５３の回転方向を逆方向にすることができる。その結果、第１実施形態と同様に、被動歯車５３がクランク軸１６と逆方向に回転駆動されることで、バランスウエイト５４により振動を低減させることができる。

　次に、本発明の第４実施形態について説明する。
　図９は本発明の第４実施形態を示す概略断面図である。なお、前記各実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態においては、クランクケース１１を構成するクランクケース壁８０をキャリア部材４０として利用するようにしたものである。すなわち、キャリア部材４０は、クランクケース壁８０であるためクランクケース１１に固定した構造となっている。
　また、キャリア部材４０とクランク軸１６との間には、ボールベアリング８１が設けられており、このボールベアリング８１により、固定されたキャリア部材４０に対してクランク軸１６を自由に回転させることができる。

　また、キャリア部材４０の半径方向外方には、軸支部材４４が設けられており、この軸支部材４４には、かさ歯車４５が回転自在に支持されている。
　また、キャリア部材４０の両側には、円盤状の駆動歯車部材８２および被動歯車部材５０がキャリア部材４０を挟むように並べて配置されている。そのため、駆動歯車部材８２は、クランク室１３の外側に、被動歯車部材５０は、クランク室１３の内側にそれぞれ配置されることになる。
　駆動歯車部材８２は、クランク軸１６に対してキーまたはスプラインにより連結されており、クランク軸１６と一体となって回転するように構成されている。駆動歯車部材８２の外周側には、かさ歯車４５に噛合する環状の駆動歯車３９が設けられている。

　被動歯車部材５０は、ボールベアリング８１の外輪８１ａの外周にニードルベアリング８３を介して設けられており、被動歯車部材５０は、ボールベアリング８１の外輪８１ａに対して回転自在とされている。被動歯車部材５０の外周側には、かさ歯車４５に噛合される環状の被動歯車５３が設けられている。被動歯車部材５０の外周側には、バランスウエイト５４が設けられている。

　さらに、本実施形態においては、クランク軸１６の駆動歯車部材８２より外側には、スプロケット２３が取り付けられており、このスプロケット２３により、カムチェーン２４を駆動させて、クランク軸１６の回転に応じて図示しない動弁機構を駆動するように構成されている。

　次に、本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においては、クランク軸１６が回転駆動されると、このクランク軸１６の回転駆動により、駆動歯車部材８２が回転駆動され、駆動歯車３９がかさ歯車４５を介して被動歯車５３を回転駆動させる。
　これにより、被動歯車部材５０が駆動歯車部材８２と逆方向に回転駆動される。このように被動歯車５３がクランク軸１６と逆方向に回転駆動されることで、バランスウエイト５４により振動を低減させることができるものである。

　以上述べたように本実施形態においては、ピストン２１の往復運動によるクランク軸１６の回転により発生される起振力を低減するバランスウエイト５４が搭載される被動歯車部材５０を、クランク軸１６と同軸に配置したので、別途バランサ装置駆動用の軸部材が不要となり、エンジン１０の小型化を図ることができる。
　また、本実施形態においては、キャリア部材４０をクランクケース壁８０で構成したので、キャリア部材４０を別途追加する必要がなく、部品点数の低減を図ることができるとともに、エンジンの小型化を図ることができる。
　また、キャリア部材４０とクランク軸１６との間にボールベアリング８１を配置しているので、ボールベアリング８１の外輪８１ａが固定されることになり、ニードルベアリングと被動歯車５３を外周に配置して径方向のコンパクト化を図ることができる。

　なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、前記実施形態では、自動二輪車用の内燃機関に本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、自動二輪車以外の他の車両などに使用される内燃機関に本発明を適用することも可能である。

　１０　エンジン（内燃機関）
　１１　クランクケース
　１２　シリンダブロック
　１３　クランク室
　１６　クランク軸
　２０　シリンダ部
　２１　ピストン
　２２　コンロッド
　３０　発電機
　３３　フライホイール
　３９　駆動歯車
　４０　キャリア部材
　４１　円筒状フランジ部
　４２　本体部
　４３　窓部
　４５　かさ歯車
　４６　フランジ部
　４７　ボルト（固定部材）
　５０　被動歯車部材
　５２　サークリップ
　５３　被動歯車
　５４　バランスウエイト
　６０　始動モータ
　６２　出力歯車
　６４　入力歯車
　６５　減速歯車
　６７　歯車部
　６８　一方向クラッチ
　７０　軸部材
　７１　第１の歯車
　７２　第２の歯車
　８０　クランクケース壁
　８１　ボールベアリング
　８２　駆動歯車部材
　８３　ニードルベアリング

Claims (12)

1. 　ピストンクランク機構を有する内燃機関（１０）であり、クランク軸（１６）のクランクピン（１６ｃ）およびカウンタウエイト（１６ｄ）を収容するクランク室（１３）をクランクケース（１１）によって構成し、バランスウエイト（５４）を前記クランク軸（１６）の回転方向とは逆方向に回転させるバランサ装置であって、
   　前記バランサ装置は、前記クランク軸（１６）と連結されて前記クランク軸（１６）と同方向に回転する駆動歯車（３９）と、前記駆動歯車（３９）の回転動力を伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構から動力を受けて、前記クランク軸（１６）とは逆方向に回転する被動歯車（５３）とを有し、
   　前記駆動歯車（３９）と前記動力伝達機構と前記被動歯車（５３）は、前記クランク軸（１６）の軸方向で配列する際に前記被動歯車（５３）が最も前記クランク室（１３）寄りに配置されるとともに、前記被動歯車（５３）に前記バランスウエイト（５４）を設けたことを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
2. 　前記内燃機関（１０）は、１つの前記ピストンクランク機構を有する単気筒内燃機関（１０）であり、前記被動歯車（５３）の回転速度は、前記クランク軸（１６）の回転速度と同速であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバランサ装置。
3. 　前記動力伝達機構は、前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）と噛み合うかさ歯車（４５）を有し、前記かさ歯車（４５）はキャリア部材（４０）により回転可能に軸支されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のバランサ装置。
4. 　前記キャリア部材（４０）は、半径方向に延出するフランジ部（４６）を有し、前記フランジ部（４６）を固定部材（４７）により前記クランクケース（１１）に固定したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバランサ装置。
5. 　前記内燃機関（１０）は、始動モータ（６０）を有し、前記キャリア部材（４０）は、外周に歯車部（６７）を有し、前記始動モータ（６０）と前記キャリア部材（４０）は、前記歯車部（６７）を介して動力伝達し、前記キャリア部材（４０）と前記駆動歯車（３９）との間に一方向クラッチ（６８）を介装したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバランサ装置。
6. 　前記始動モータ（６０）の出力歯車（６２）と前記キャリア部材（４０）の歯車部（６７）との間に減速歯車（６５）を設けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関のバランサ装置。
7. 　前記キャリア部材（４０）は、両側面を貫通する窓部（４３）を備えるとともに、前記かさ歯車（４５）はその歯部を前記窓部（４３）に臨ませて配置したことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関のバランサ装置。
8. 　前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）の歯部の方向は、一方が半径方向外側を指向し、他方が半径方向内側を指向するように配し、前記動力伝達機構は前記駆動歯車（３９）と噛み合う第１の歯車（７１）および前記被動歯車（５３）と噛み合う第２の歯車（７２）を軸部材（７０）により連結して、前記軸部材（７０）は前記キャリア部材（４０）により回転可能に軸支されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のバランサ装置。
9. 　前記駆動歯車（３９）は、前記クランク軸（１６）に連結されたフライホイール（３３）の側面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関のバランサ装置。
10. 　前記キャリア部材（４０）は、半径方向内側に前記クランク軸（１６）を環状に収容する円筒状フランジ部（４１）を有し、前記円筒状フランジ部（４１）の半径方向外側に前記被動歯車（５３）を配置するとともに、前記円筒状フランジ部（４１）の端部にサークリップ（５２）を設けたことを特徴とする請求項３から請求項９のいずれか一項に記載の内燃機関のバランサ装置。
11. 　前記キャリア部材（４０）は、クランクケース壁（８０）であり、前記クランクケース壁（８０）を両側から挟むように、前記前記駆動歯車（３９）および前記被動歯車（５３）を並べて配置したことを特徴とする請求項３または請求項７に記載の内燃機関のバランサ装置。
12. 　前記クランク軸（１６）と前記クランクケース壁（８０）との間にボールベアリング（８１）を介装し、前記ボールベアリング（８１）の外輪（８１ａ）の外周にニードルベアリング（８３）と前記被動歯車（５３）とを配置したことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関のバランサ装置。

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