JP2004100717A

JP2004100717A - エンジンのバランサ装置

Info

Publication number: JP2004100717A
Application number: JP2002259118A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hidaka; 日高　義明
Original assignee: Hidaka Engineering Co Ltd
Current assignee: Hidaka Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】損失馬力の増加、潤滑油の早期劣化、エンジン内部構造の複雑化，レイアウト上の自由度の制約の問題を改善できるようにしたエンジンのバランサ装置を提供する。
【解決手段】クランク軸１３と平行に配置されたバランサ軸４２をクランク軸１３の回転に応じて回転させてエンジン振動を抑制するようにしたエンジン１のバランサ装置４１において、上記バランサ軸４２をエンジン外部に配置し、該バランサ軸４２を覆うカバーを設けるとともに、上記クランク軸１３の回転をバランサ軸４２に伝達するバランサ軸駆動機構を設けた。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動二輪車用として採用されるエンジンのバランサ装置に関し、より具体的には潤滑油の攪拌による油温上昇，潤滑油の早期劣化等の問題を改善できるようにしたエンジンのバランサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車に搭載されるエンジンでは、一次，二次残存慣性力により振動が発生するとライダーに不快感や負担を与えることから、この一次，二次残存慣性力はできる限り消去されるべきである。特に大排気量エンジンの場合にはこの要請が強い。
【０００３】
ここで本明細書において、残存慣性力とは、ピストン等の往復運動部品の往復移動により発生する慣性力のうち、各気筒の慣性力によっても互いに打ち消しきれずに残存する慣性力を意味する。なお、残存慣性力としては、クランク軸回転数と同周期，２倍周期の一次，二次残存慣性力が問題となる。
【０００４】
そのためこの種のエンジンでは、従来から、ウェイト付きのバランサ軸をクランク軸と同速又は２倍速で回転させ、もって振動の発生を抑制するバランサ装置を備える場合が多い。
【０００５】
【発明が解決すようとする課題】
ところで上記従来のバランサ装置では、バランサ軸をクランクケース内の例えばクランク軸近傍に配置するのが一般的である。しかしクランクケース内にバランサ軸を配置すると、このバランサ軸がエンジン潤滑油を攪拌し、飛散させることとなり、そのため攪拌抵抗により損失馬力が増加するといった問題があり、また攪拌により潤滑油の温度が上昇し、粘性低下を招き、潤滑油の早期劣化の原因となる。さらにまたバランサ軸をクランクケース内に配置すると他の部品との干渉を回避するためにクランクケース内の構造が複雑となり、他部品及びバランサ軸自体のレイアウト上の自由度が損なわれ易い。
【０００６】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、損失馬力の増加、潤滑油の早期劣化、エンジン内部構造の複雑化，レイアウト上の自由度の制約の問題を改善できるようにしたエンジンのバランサ装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、クランク軸と平行に配置されたバランサ軸をクランク軸の回転に応じて回転させてエンジン振動を抑制するようにしたエンジンのバランサ装置において、上記バランサ軸をエンジン外部に配置し、該バランサ軸を覆うカバーを設けるとともに、上記クランク軸の回転をバランサ軸に伝達するバランサ軸駆動機構を設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、上記バランサ軸は、シリンダヘッドの吸気ポート壁部の外側に配置されており、該吸気ポート壁部にバランサ軸を覆うカバーが一体形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２において、上記バランサ軸は、左右一対の軸受により軸支され、エンジンセンタを対称軸とする左右対称位置に着脱可能に装着された左，右のウェイトを備えており、さらに軸方向に抜き取り可能となっていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２又は３において、上記バランサ軸の一端部はシリンダヘッド内部に挿入され、該挿入端部には駆動用歯車が装着されており、該駆動用歯車はクランク軸の回転をカム軸に伝達するカム軸駆動歯車列の一部を構成する歯車で駆動されることを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、上記バランサ軸をエンジン外部に配置したので、　潤滑油の攪拌抵抗が小さくなり、損失馬力を削減できる。また潤滑油の攪拌による温度上昇を回避でき、潤滑の粘性低下，早期劣化を防止できる。さらにまた潤滑油量を削減でき、潤滑油ポンプを小型化できる。
【００１２】
またバランサ装置をエンジン内に配置した場合に比較してクランクケース内の構造を簡素化できるとともに、クランクケース内のレイアウトの自由度を拡大できる。
【００１３】
またバランサ軸を覆うカバーを設けたので、バランサ軸を外部に設けながら使用者等にバランサ軸が干渉するといった問題を回避できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上記バランサ軸を、シリンダヘッドの吸気ポート壁部の外側に配置し、該吸気ポート壁部にバランサ軸を覆うカバーを一体形成したので、一般に空きスペースとなっている吸気ポート壁部の外側空間を有効に利用してバランサ軸を配置でき、バランサ軸をエンジン外側に配置しながらエンジン全体の大型化を回避できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、上記バランサ軸を、左右一対の軸受により軸支し、エンジンセンタを対称軸とする左右対称位置に着脱可能に装着された左，右のウェイトを備え、さらに軸方向に抜き取り可能としたので、エンジンの一次，二次残存慣性偶力による振動の発生を抑制でき、かつ左右の軸受の内径より大径のウェイトを支障無く装着できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、上記バランサ軸の一端部をシリンダヘッド内部に挿入し、該挿入端部に駆動用歯車を装着し、該駆動用歯車をカム軸駆動歯車列の一部を構成する歯車で駆動したので、カム軸駆動用歯車列を利用してバランサ軸を駆動することができ、エンジン外部にバランサ軸を配置しながらバランサ軸駆動機構が簡単な構造で済む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態による自動二輪車用並列４気筒エンジンのバランサ装置を説明するための図である。
【００１８】
図において、１は並列３気筒エンジンであり、該エンジン１のシリンダブロック２の下側合面にはクランクケースがボルト締め結合され、上側合面２ｃにはシリンダヘッド４の下側合面４ａがボルト締め結合され、該シリンダヘッド４の上側合面４ｂにはヘッドカバー６が装着されている。
【００１９】
上記シリンダブロック２は、クランク軸方向（図１紙面直角方向）に延びる大略柱状のものであり、各気筒９ｄ内に挿入配置された各ピストン１１ｄはコンロッド１２ｄを介してクランク軸１３に連結されている。
【００２０】
上記シリンダヘッド４の下側合面４ａには上記各気筒のピストンとで燃焼室を形成する燃焼凹部４ｃが凹設されており、該燃焼凹部４ｃの吸気弁開口，排気弁開口にはこれらを開閉する吸気弁１６，排気弁１７が配設されている。吸気弁開口に連なる吸気ポート１８はその軸線が気筒軸に対して４０〜５０度をなすように、即ち前傾状態に車載されたとき略鉛直上方を向くように延びている。該吸気ポート１８の外部接続口１８ａにはスロットルバルブ２０ａを有するスロットルボディ２０がジョイント部材２１を介して接続されている。このスロットルボディ２０の後側壁２０ｂに燃料噴射弁２２が配設されている。なお、２０ｃはエアクリーナである。
【００２１】
上記吸気弁１６，排気弁１７を開閉駆動する吸気カム軸２３，排気カム軸２４は、クランク軸１３によりカム軸駆動歯車列２５を介して回転駆動されるようになっている。なお、上記カム軸をクランク軸によりタイミングチェーン又はタイミングベルトを介して回転駆動するようにしても勿論構わない。
【００２２】
上記カム軸駆動歯車列２５は、エンジンのクランク軸方向端部に、クランクケース，シリンダブロック，シリンダヘッド，及びヘッドカバーに渡るように形成されたギヤ室Ｒ内に配置されており、該ギヤ室Ｒはカバー３１により開閉可能となっている。図３はカバー３１を取り外した状態を示している。
【００２３】
上記カム軸駆動歯車列２５は、クランク軸１３の端部に形成されたクランクギヤ２５ａにより中間ギヤアッシー２５ｂ、第１，第２アイドラギヤ２５ｃ，２５ｄを介して吸気，排気カム軸２３，２４に固着された吸気カムギヤ２５ｅ，排気カムギヤ２５ｆを回転駆動するようになっている。
【００２４】
ここで上記中間ギヤアッシー２５ｂは、上記クランクギヤ２５ａにより駆動される平板状で該クランクギヤ２５ａより大径の中間従動ギヤ２５ｇと、これを挟みこむように内側，外側に配置され該中間従動ギヤ２５ｇより小径の内，外中間駆動ギヤ２５ｉ，２５ｉとをピンで共に回転するように結合するとともに、これら三部品を軸芯に螺挿されたボルトで結合一体化したものである。上記内，外中間駆動ギヤ２５ｉ，２５ｉのボス部が軸受を介してシリンダブロック２により支持されている。
【００２５】
また本実施形態では、バランサ装置４１がエンジンの外部、即ち吸気ポート１８の後側壁部１８ｃの外側に位置するように配置されている。このバランサ装置４１は、直線状の丸棒からなるバランサ軸４２と、該バランサ軸４２に着脱可能に装着され、例えばボルト締めにより固定された左，右のウェイト４３，４３とを備えている。この左，右のウェイト４３，４３は、横断面半円状のウェイト部４３ａと半円筒状のボス部４３ｂとからなり、バランサ軸線を挟んで互いの反対側に位置し、即ち位相角１８０°となっており、かつエンジンセンタ（中心線）Ａを対称軸とする左右対称位置に位置するようにバランサ軸４２に装着されている。そして上記ウェイト４３，４３はボス部４３ｂ側から挿入されたボルト４４をバランサ軸４２にねじ込むことにより該バランサ軸に固定されている。
【００２６】
上記バランサ軸４２の軸方向一端は内部に潤滑剤が封入されたシールドタイプの軸受４５により軸支されており、該軸受４５は上記吸気ポート１８の外壁面１８ｃに一体形成されたボス部１８ｄにより支持されている。また上記バランサ軸４２の他端はシリンダヘッド内部に配置された開放型の軸受４６内に挿入され、該軸受４６はシリンダヘッド内に形成されたボス部１８ｆにより支持されている。なお、４７はシリンダヘッドのバランサ軸挿入孔に配置されたオイルシールである。
【００２７】
また上記バランサ装置４１は、エンジン外部に配置したことによる接触を回避するためにカバー１８ｅで覆われており、該カバー１８ｅは上記吸気ポート１８の後側壁部１８ｃに一体形成されている。このカバー１８ｅは、バランサ装置４１の上側部分から後側部分を覆っており、該バランサ装置４１の底側は開放されている。なおこのカバー１８ｅはシリンダヘッドと別体に形成し、シリンダヘッドにボルト締め固定するようにしても良い。
【００２８】
また上記バランサ軸４２のシリンダヘッド内に挿入された他端には、バランサギヤ（駆動用歯車）４８が装着され、スプライン嵌合し、固定ナット３２で固定されている。該バランサギヤ４８はこれと同径のアイドラギヤ４９を介して上述の中間ギヤアッシー２５ｂの大径ギヤ２５ｇに噛合している。なお、上述のように上記大径ギヤ２５ｇはクランクギヤ２５ａに噛合している。これにより上記バランサ軸４２はクランク軸１３と同じ回転速度でかつ逆向きに回転する。
【００２９】
このように本実施形態では、左，右のウェイト４３，４３の位相角を１８０°とし、かつエンジンセンタＡを対称軸とする左右対称の位置に配置し、バランサ軸４２をクランク軸と同じ速度で回転させたので、一次残存慣性偶力を抑制でき、エンジン振動を軽減できる。なお、上記クランク軸４２をクランク軸の２倍速で回転させると二次残存慣性偶力を抑制できる。
【００３０】
ここで上記バランサ装置を一次慣性力バランサとして機能させる場合には、上記ウェイトをエンジンセンタＡに１個設けるか、あるいは左右のウェイトをエンジンセンタを対称軸として左右対称位置に同位相角でもって設け、クランク軸と同速又は２倍速で回転させることとなる。
【００３１】
そして本実施形態では、バランサ装置４１をエンジン外部に配置したので、潤滑油の攪拌抵抗が小さくなり、損失馬力を削減できる。また潤滑油の攪拌による温度上昇を回避でき、潤滑の粘性低下，早期劣化を防止できる。さらにまた潤滑油量を削減でき、潤滑油ポンプを小型化できる。
【００３２】
またカム軸駆動用歯車列２５の途中に位置する大径ギヤ２５ｇでバランサ軸４２を駆動するようにしたので、エンジン外部にバランサ軸を配置しながらバランサ軸駆動機構が簡単な構造で済む。
【００３３】
またバランサ装置をエンジン内に配置した場合に比較してクランクケース内の構造を簡素化できるとともに、クランクケース内のレイアウトの自由度を拡大できる。
【００３４】
さらにまた、バランサ軸４２に第１，第２ウェイト４３，４３を着脱可能に装着固定したので、軸受４５，４６の内径より大径のウェイトを組み込むことができる。
【００３５】
ここで上記バランサ装置４１の組立に当たっては、カバー３１を取り外し、バランサ軸４２に軸受４６，バランサギヤ４８を装着し、固定ナット３２で固定した状態で該バランサ軸４２を図２右方からカバー１８ｅ内に挿入しつつ左，右のウェイト４３，４３を該バランサ軸４２に装着し、該バランサ軸４２の先端部を軸受４５内に挿入し、軸受４６をボス部１８ｆ内に挿入し、ボルト４４でウェイト４３を固定する。
【００３６】
なお、バランサ軸４２を取り外す場合には、カバー３１を取り外し、ボルト４４を抜き取った状態で、上記バランサ軸４２を、上記固定ナット３２，バランサギヤ４８及び軸受４６と共に、又はこれらを取り外した後、図２右方に取り外すこととなる。
【００３７】
このようにエンジン外部にバランサ装置４１を配置したので、該バランサ装置４１の組み付け作業及び取り外し作業が容易である。
【００３８】
なお、上記実施形態では、並列３気筒エンジンの場合を説明したが、本発明の適用範囲はこのようなエンジンに限定されるものではなく、例えば単気筒エンジンやその他の複数気筒エンジン、さらにはＶ型エンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態エンジンのシリンダヘッド部分の断面側面図である。
【図２】上記エンジンのバランサ装置の断面背面図である。
【図３】上記バランサ装置の駆動機構を示す側面図である。
【符号の説明】
１　エンジン
４　シリンダヘッド
１３　クランク軸
１８ｃ　吸気ポート壁部
１８ｅ　カバー
２５　カム軸駆動歯車列
４１　バランサ装置
４２　バランサ軸
４３，４３　左，右のウェイト
４５，４６　軸受
４８　バランサギヤ（駆動用歯車）
Ａ　エンジンセンタ

Claims

クランク軸と平行に配置されたバランサ軸をクランク軸の回転に応じて回転させてエンジン振動を抑制するようにしたエンジンのバランサ装置において、上記バランサ軸をエンジン外部に配置し、該バランサ軸を覆うカバーを設けるとともに、上記クランク軸の回転をバランサ軸に伝達するバランサ軸駆動機構を設けたことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
請求項１において、上記バランサ軸は、シリンダヘッドの吸気ポート壁部の外側に配置されており、該吸気ポート壁部にバランサ軸を覆うカバーが一体形成されていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。
請求項２において、上記バランサ軸は、左右一対の軸受により軸支され、エンジンセンタを対称軸とする左右対称位置に着脱可能に装着された左，右ウェイトを備えており、さらに軸方向に抜き取り可能となっていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。
請求項２又は３において、上記バランサ軸の一端部はシリンダヘッド内部に挿入され、該挿入端部には駆動用歯車が装着されており、該駆動用歯車はクランク軸の回転をカム軸に伝達するカム軸駆動歯車列の一部を構成する歯車で駆動されることを特徴とするエンジンのバランサ装置。