JP2004301316A - 往復動バランサ付きエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 オイル面の波立ちと、バランサの昇降によるオイルの攪拌を抑制することができる往復動バランサ付きエンジンを提供する。
【解決手段】 オイル溜め領域で往復動バランサ１を昇降させる、往復動バランサ付きエンジンにおいて、上記バランサ昇降領域とバランサ下方領域２とを隔壁３で囲み、この隔壁３で隔壁内部領域と隔壁周囲領域とを区画し、隔壁３の上開口縁３ａは隔壁周囲領域のオイル面４よりも高く位置させ、そのオイル面上方領域とバランサ下方領域２とは上絞り連通部５で連通させ、バランサ下方領域２と隔壁周囲領域とは下絞り連通部６で連通させることにより、エンジン運転中は、バランサ１の昇降で隔壁内空間のオイル７のオイル面７ａが隔壁周囲領域のオイル８のオイル面４よりも低くなるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、往復動バランサ付きエンジンに関するものである。

従来の往復動バランサ付きエンジンとして、オイル溜め領域で往復動バランサを昇降させるものがある。
しかし、この従来のものは、バランサ下方領域とバランサ周囲領域とが区画されておらず、これら領域の相互間をオイル溜めのオイルが自由に行き来するため、次のような問題が生じている。

《問題１》 オイル面が大きく波立つ。
バランサの昇降により、バランサ周囲領域のオイル面が大きく波立つ。このため、クランクケース内でのオイルミストの発生量が過剰となり、これがブローバイガスとともにブリーザ室から排出され、オイル消費量が多くなる。

《問題２》 バランサの昇降で大量のオイルが攪拌される。
バランサの上昇時にバランサ周囲領域のオイルがバランサ下方領域に充満するため、バランサの昇降で大量のオイルが攪拌される。このため、バランサ昇降時の抵抗が大きく、運転中の馬力ロスが大きい。また、オイル温度の上昇により、オイルの潤滑性能の低下や酸化が起こりやすい。

本発明は、上記問題点を解決することができる往復動バランサ付きエンジン、すなわち、オイル面の波立ちと、バランサの昇降によるオイルの攪拌を抑制することができる往復動バランサ付きエンジンを提供することを課題とする。

主要な請求項１の発明特定事項は、次の通りである(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
オイル溜め領域で往復動バランサ(１)を昇降させる、往復動バランサ付きエンジンにおいて、
上記バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)とを隔壁(３)で囲み、この隔壁(３)で隔壁内部領域と隔壁周囲領域とを区画し、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)は隔壁周囲領域のオイル面(４)よりも高く位置させ、そのオイル面上方領域とバランサ下方領域(２)とは上絞り連通部(５)で連通させ、バランサ下方領域(２)と隔壁周囲領域とは下絞り連通部(６)で連通させることにより、
エンジン運転中は、バランサ(１)の昇降で隔壁内空間のオイル(７)のオイル面が隔壁周囲領域のオイルのオイル面よりも低くなるようにした、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。

（請求項１の発明）
請求項１の発明は、次の効果を奏する(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
《効果１》 オイル面の波立ちを抑制することができる。
バランサ(１)の昇降による隔壁周囲領域のオイル面(４)の波立ちを抑制することができる。このため、クランクケース(１３)内での過剰なオイルミストの発生を抑制することができ、過剰なオイル消費を抑制することができる。

《効果２》 バランサの昇降で攪拌されるオイルの量を少なくすることができる。
エンジン運転中は、バランサ(１)の昇降で隔壁内空間のオイル(７)のオイル面(７ａ)が隔壁周囲領域のオイル(８)のオイル面(４)よりも低くなるようにしたため、バランサ下方領域でのオイルの充満が抑制されることにより、バランサ(１)の昇降で攪拌されるオイルの量を少なくすることができる。このため、バランサ昇降時の抵抗が小さくなり、運転中の馬力ロスを小さくすることができる。また、オイル温度の上昇が抑制され、オイルの潤滑性能の低下や、酸化が起こりにくい。

（請求項２の発明）
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加え、次の効果を奏する(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
《効果３》 直進ガイドのオイル枯渇を抑制することができる。
隔壁内空間の底面から往復動バランサ(１)の直進ガイド(９)を立設したため、直進ガイド(９)のオイル枯渇を抑制することができる。
その理由は、次の通りである。エンジン停止中は、バランサ(１)の昇降が行われないため、隔壁周囲領域のオイル(８)が下絞り連通部(６)からバランサ下方領域(２)に自然に流れ込み、ここに充満する。エンジン運転中は、バランサ上昇中に、隔壁周囲領域のオイル(８)が下絞り連通部(６)からバランサ下方領域(２)にある程度吸い戻される。このように、バランサ下方領域(２)には常に隔壁周囲領域からオイル(８)が補給されているため、バランサ下方領域(２)のオイルが常に直進ガイド(９)を取り囲み、直進ガイド(９)のオイル枯渇を抑制することができるのである。

（請求項３の発明）
請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
《効果４》 部品点数の増加を抑制することができる。
上絞り連通部(５)と下絞り連通部(６)とを形成するに当たり、特別な専用部品を追加する必要がないため、部品点数の増加を抑制することができる。

（請求項４の発明）
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
《効果５》 オイルミストによるクランクケース内の潤滑を確保することができる。
バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)を形成し、オイル溜め凹部(１０)に溜まったオイル(１１)をコンロッド下端のオイルデッパ(１２)でクランクケース(１３)内に跳ね上げるようにしたため、オイルミストによるクランクケース(１３)内の潤滑を確保することができる。

（請求項５の発明）
請求項５の発明は、請求項４の発明の効果に加え、次の効果を奏する(図３(Ｂ)参照)。
《効果６》 オイル溜め凹部のオイル溜まりを促進することができる。
バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)に向かう下り傾斜面(１４)を形成したため、オイル溜め凹部(１０)のオイルの溜まりを促進することができる。

（請求項６の発明）
請求項６に記載した発明は、請求項４または請求項５のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する(図３(Ａ)参照)。
《効果７》 専用のオイルデッパが不要となる。
オイルデッパ(１２)をコンロッドボルトで兼用させたため、専用のオイルデッパが不要となる。

（請求項７の発明）
請求項７に記載した発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する(図２(Ｂ)参照)。
《効果８》 オイル溜めの鋳造に支障がない。
隔壁(３)を鋳造製のオイル溜め(１９)とは別部品で構成したため、オイル溜め(１９)の鋳造に支障がない。

（請求項８の発明）
請求項８に記載した発明は、請求項７の発明の効果に加え、次の効果を奏する(図２(Ｂ)参照)。
《効果９》 隔壁の構造が簡単になる。
隔壁(３)をコの字形枠材(３)で構成し、バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)の三方をコの字形枠材で取り囲み、残りの一方をオイル溜め縦壁(１５)に対面させたため、隔壁(３)の構造が簡単になる。

（請求項９の発明）
請求項９に記載した発明は、請求項８の発明の効果に加え、次の効果を奏する(図２(Ｂ)参照)。
《効果１０》 バランサ等の損傷を抑制することができる。
コの字形枠材(３)の両折り返し端部(１６)を前記オイル溜め縦壁(１５)に固定し、このオイル溜め縦壁(１５)を奥と見て、コの字形枠材(３)の手前部分(１７)をオイル溜め底壁(１８)に固定したため、コの字形枠材(３)の奥の両折り返し端(１６)と手前部分(１７)とが固定され、コの字形枠材(３)の振動が抑制され、バランサ(１)とコの字形枠材(３)との干渉によるこれらの損傷を抑制することができる。

（請求項１０の発明）
請求項１０に記載した発明は、請求項９の発明の効果に加え、次の効果を奏する(図２(Ｂ)参照)。
《効果１１》 コの字状枠材の取り付けに当たり、クランクケース下部縦壁が邪魔にならない。
オイル溜め縦壁(１５)と対向するシリンダブロック下部縦壁(２１)を、シリンダブロック下部(２０)とは別部品の蓋壁(２２)として構成し、蓋壁(２２)の外れたシリンダブロック下部(２０)の縦開口部(２３)からコの字状枠材(３)をオイル溜め(１９)内に取り付けられるようにしたため、コの字状枠材(３)の取り付けに当たり、クランクケース下部縦壁(２１)が邪魔にならない。
（請求項１１の発明）
請求項１１に記載した発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する(図４参照)。
《効果１２》 隔壁周囲領域のオイル面上方空間にある部品の潤滑が効率よく行える。
図１(Ａ)の示すように、バランサ(１)の下降で跳ね上げられる隔壁内空間のオイル(７)がオイル案内板(３５)の案内で隔壁周囲領域のオイル面上方空間に案内されるようにしたため、隔壁周囲領域のオイル面上方空間にある部品の潤滑が効率よく行える。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３はいずれも本発明の実施形態に係る往復動バランサ付きエンジンを説明する図で、この実施形態では縦形空冷ガソリンエンジンを用いて説明する。

このエンジンの概要は、次の通りである(図３(Ａ)(Ｂ)参照)。
シリンダブロック(２４)の上部にシリンダヘッド(２５)を組み付け、シリンダヘッド(２５)の上方に燃料タンク(２６)を配置している。シリンダブロック(２４)は、クランクケース(１３)とオイル溜め(１９)とシリンダ(２７)との一体鋳造物である。クランクケース(１３)内にクランク軸(２８)を架設し、シリンダ(２７)にピストン(２９)を内嵌し、クランク軸(２８)とピストン(２９)とをコンロッド(３０)で連結している。オイル溜め領域では往復動バランサ(１)を昇降させる。

往復動バランサの概要は、次の通りである(図２(Ａ)(Ｂ)参照)。
バランサ下方領域に配置した直進ガイド(９)をオイル溜め(１９)の底壁に立設している。図２(Ｂ)に示すように、平面視でバランサ(１)の中央部にガイド孔(３１)をあけ、ここに直進ガイド(９)を内嵌させている。クランク軸(２８)の架設方向を前後方向と見て、バランサ(１)の前後に一対の連動アーム(３２)(３２)を配置し、図３(Ｂ)に示すように、この連動アーム(３２)(３２)を介してバランサ(１)をクランク軸(２８)に連動連結し、バランサ(１)の昇降をピストン(２９)の昇降と同期させ、図３(Ａ)に示すように、ピストン(２９)の上昇時にはバランサ(１)を下降させ、図３(Ｂ)に示すように、ピストン(２９)の下降時にはバランサ(１)を上昇させるようになっている。

バランサの昇降によるオイルの波立ちを防止する工夫は、次の通りである(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)とを隔壁(３)で囲み、この隔壁(３)で隔壁内部領域と隔壁周囲領域とを区画し、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)は隔壁周囲領域のオイル面(４)よりも高く位置させ、そのオイル面上方領域とバランサ下方領域(２)とは上絞り連通部(５)で連通させ、バランサ下方領域(２)と隔壁周囲領域とは下絞り連通部(６)で連通させることにより、エンジン運転中は、バランサ(１)の昇降で隔壁内空間のオイル(７)のオイル面(７ａ)が隔壁周囲領域のオイル(８)のオイル面(４)よりも低くなるようにしてある。図１(Ａ)(Ｂ)中の符号(４ａ)は規定オイル面の上限、(４ｂ)は規定オイル面の下限を示している。規定オイル面の上限とは使用許容範囲中の最も高いオイル面位置、規定オイル面の下限とは使用許容範囲中の最も低いオイル面位置をいう。図１(Ａ)に示すように、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)は下降時の往復動バランサ(１)の上縁よりも高い位置に形成している。このように、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)が比較的高い位置にあるため、上絞り連通部(５)を上昇したオイル(８)が隔壁(３)の案内でクランク室内で高く噴き上げられ、オイルミストの効率的な発生によって、エンジン各部の潤滑性が高まる。また、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)が比較的高い位置にあるため、隔壁(３)の上からのオイル(８)の侵入が防止され、隔壁(３)内のオイル(８)のオイル面が適正な低さに維持される。

オイルの波立ちが防止される原理は、次のようなものと考えられる(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
図１(Ａ)に示すように、バランサ下降時には、バランサ下方領域(２)内の空気が圧縮され、この圧縮空気を介してバランサ下方領域(２)のオイル(７)が下向きに押され、オイル(７)が下絞り連通部(６)から隔壁周囲領域に排出される。図１(Ｂ)に示すように、バランサ上昇時には、バランサ下方領域(２)で発生する負圧でオイル面上方領域の空気が上絞り連通部(５)からバランサ下方領域(２)に吸入され、隔壁周囲領域のオイル(８)が下絞り連通部(６)からバランサ下方領域(２)に吸い戻されるのが抑制される。そして、このような排出と吸い戻しの抑制との釣り合いにより、隔壁内空間のオイル(７)のオイル面(７ａ)が隔壁周囲領域のオイル(８)のオイル面(４)よりも低い位置で平衡に達するものと考えられる。

オイルの波立ちを抑制する要素の詳細は、次の通りである(図１(Ａ)(Ｂ)参照)。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、上絞り連通部(５)をバランサ(１)と隔壁(３)との隙間で形成し、下絞り連通部(６)を隔壁(３)とオイル溜め底壁(１８)との隙間で形成している。図２(Ｂ)に示すように、隔壁(３)を鋳造製のオイル溜め(１９)とは別部品の板金製のコの字形枠材で構成し、バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)の三方をコの字形枠材(３)で取り囲み、残りの一方をオイル溜め縦壁(１５)に対面させている。コの字形枠材(３)の両折り返し端部(１６)を前記オイル溜め縦壁(１５)に固定し、このオイル溜め縦壁(１５)を奥と見て、コの字形枠材(３)の手前部分(１７)をオイル溜め底壁(１８)に固定している。シリンダブロック下部(２０)にコの字状枠材(３)を取り付けるに当たり、オイル溜め縦壁(１５)と対向するシリンダブロック下部縦壁(２１)を、蓋壁(２２)として構成し、蓋壁(２２)の外れたシリンダブロック下部(２０)の縦開口部(２３)からコの字状枠材(３)をオイル溜め(１９)内に取り付けられるようにしている。

クランクケース内の潤滑を確保する工夫は、次の通りである。
図１(Ｂ)に示すように、バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)を形成し、オイル溜め凹部(１０)に溜まったオイル(１１)をコンロッド下端のオイルデッパ(１２)でクランクケース(１３)内に跳ね上げるようにしている。オイルデッパ(１２)をコンロッドボルトで兼用させている。図１(Ａ)(Ｂ)及び図３(Ｂ)に示すように、バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)に向かう下り傾斜面(１４)を形成している。図１(Ａ)(Ｂ)中の鎖線は、オイルデッパ(１２)の移動軌跡である。隔壁(３)の上部には、オイルデッパ(１２)が通過する切欠き(３３)を設けている。

隔壁(３)の切欠き(３３)の構成は、次の通りである。
図４に示すように、隔壁(３)にその上開口縁(３ａ)から下向きに切欠き(３３)を形成し、この切欠き(３３)の下縁(３４)から隔壁周囲領域のオイル面上方空間に向けてオイル案内板(３５)を上り傾斜状に導出することにより、図１に示すように、バランサ(１)の下降で跳ね上げられる隔壁内空間のオイル(７)がオイル案内板(３５)の案内で隔壁周囲領域のオイル面上方空間に案内されるようにしている。この隔壁周囲領域のオイル面上方空間には動弁カム軸(３６)が配置され、この動弁カム軸(３６)の潤滑が促進される。

本発明の実施形態に係る図３のエンジンの要部縦断背面図で、図１(Ａ)は直進バランサの下降状態、図１(Ｂ)は直進バランサの上昇状態を示している。 本発明の実施形態に係る図３のエンジンのシリンダブロック下部を説明する図で、図２(Ａ)は要部縦断背面図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図で、図３(Ａ)は縦断背面図、図３(Ｂ)は縦断側面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンで用いる隔壁の斜視図である。

符号の説明

(１)…バランサ、(２)…バランサ下方領域、(３)…隔壁(コの字状部材)、(４)…隔壁周囲領域のオイル面、(４ａ)…規定オイル面上限、(４ａ)…規定オイル面下限、(５)…上絞り連通部、(６)…下絞り連通部、(７)…バランサ下方領域のオイル、(７ａ)…オイル面、(８)…隔壁周囲領域のオイル、(９)…直進ガイド、(１０)…オイル溜め凹部、(１１)…オイル溜め凹部に溜まったオイル、(１２)…オイルデッパ、(１３)…クランクケース、(１４)…下り傾斜面、(１５)…オイル溜め縦壁、(１６)…折り返し端部、(１７)…手前部分、(１８)…オイル溜め底壁、(１９)…オイル溜め、(２０)…シリンダブロック下部、(２１)…シリンダブロック下部縦壁、(２２)…蓋壁、(２３)…縦開口部、(３３)…切欠き、(３４)…下縁、(３５)…オイル案内板。

Claims (11)

1. オイル溜め領域で往復動バランサ(１)を昇降させる、往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   上記バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)とを隔壁(３)で囲み、この隔壁(３)で隔壁内部領域と隔壁周囲領域とを区画し、隔壁(３)の上開口縁(３ａ)は隔壁周囲領域のオイル面(４)よりも高く位置させ、そのオイル面上方領域とバランサ下方領域(２)とは上絞り連通部(５)で連通させ、バランサ下方領域(２)と隔壁周囲領域とは下絞り連通部(６)で連通させることにより、
   エンジン運転中は、バランサ(１)の昇降で隔壁内空間のオイル(７)のオイル面(７ａ)が隔壁周囲領域のオイル(８)のオイル面(４)よりも低くなるようにした、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
2. 請求項１に記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   隔壁内空間の底面から往復動バランサ(１)の直進ガイド(９)を立設して、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   前記上絞り連通部(５)をバランサ(１)と隔壁(３)との隙間で形成し、前記下絞り連通部(６)を隔壁(３)とオイル溜め底壁(１８)との隙間で形成した、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)を形成し、オイル溜め凹部(１０)に溜まったオイル(１１)をコンロッド下端のオイルデッパ(１２)でクランクケース(１３)内に跳ね上げるようにした、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
5. 請求項４に記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   バランサ上面にオイル溜め凹部(１０)に向かう下り傾斜面(１４)を形成した、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
6. 請求項４または請求項５のいずれかに記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   前記オイルデッパ(１２)をコンロッドボルトで兼用させた、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   前記隔壁(３)を鋳造製のオイル溜め(１９)とは別部品で構成した、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
8. 請求項７に記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   前記隔壁(３)をコの字形枠材で構成し、バランサ昇降領域とバランサ下方領域(２)の三方をコの字形枠材(３)で取り囲み、残りの一方をオイル溜め縦壁(１５)に対面させた、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
9. 請求項８に記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
   コの字形枠材(３)の両折り返し端部(１６)を前記オイル溜め縦壁(１５)に固定し、このオイル溜め縦壁(１５)を奥と見て、コの字形枠材(３)の手前部分(１７)をオイル溜め底壁(１８)に固定した、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
10. 請求項９に記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
    クランクケース(１３)とオイル溜め(１９)とが一体成型されているシリンダブロック下部(２０)にコの字状枠材(３)を取り付けるに当たり、
    前記オイル溜め縦壁(１５)と対向するシリンダブロック下部縦壁(２１)を、蓋壁(２２)として構成し、蓋壁(２２)の外れたシリンダブロック下部(２０)の縦開口部(２３)からコの字状枠材(３)をオイル溜め(１９)内に取り付けられるようにした、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載した往復動バランサ付きエンジンにおいて、
    隔壁(３)にその上開口縁(３ａ)から下向きに切欠き(３３)を形成し、この切欠き(３３)の下縁(３４)から隔壁周囲領域のオイル面上方空間に向けてオイル案内板(３５)を上り傾斜状に導出することにより、
    バランサ(１)の下降で跳ね上げられる隔壁内空間のオイル(７)がオイル案内板(３５)の案内で隔壁周囲領域のオイル面上方空間に案内されるようにした、ことを特徴とする往復動バランサ付きエンジン。
    

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