JP2006275082A - エンジンのバランサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルの排出性を向上させることができるエンジンのバランサ装置を提供すること。
【解決手段】バランスシャフト２５と内周面２３ｃとの距離を、バランスシャフト２５の回転方向（図において反時計方向）においてオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐々に減少するようにした。従って、バランスシャフト２５とウエイト室２３の内周面２３ｃとの距離がオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐減しているため、移動するオイルを圧縮する方向に力が作用する。その圧力により、バランスシャフト２５の軸に沿って移動するオイルがオイル排出通路４１に圧送される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジンのバランサ装置に関するものである。

一般に４気筒エンジンにおいては、例えばピストンの上下方向の往復運動によって発生する二次の慣性力に起因してクランクシャフトの回転バランスに不均衡が生じ、これが原因となってエンジンに上下振動が生じる。このため、従来、バランスウエイトが偏心して設けられた２本のバランスシャフトを設け、該バランスシャフトをクランクシャフトの回転力により相互に反対方向に回転させて、エンジンの振動を抑制するバランサ装置が種々提案され、実用化されている。

この種のバランサ装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このバランサ装置においては、バランスウエイトが偏心して設けられた２本のバランスシャフトが、シリンダブロックの下部にオイルパン内に位置するように取り付けたハウジングに回転可能に軸支されると共に、オイルパン内に貯留したオイル及びシリンダブロックから流下するオイルが接触しないようにハウジングにより覆われている。また、ハウジングには、バランスシャフトの軸受部を潤滑後にハウジング内に貯留するオイルを回転するバランスシャフトによりハウジング外へ排出するための開口部が形成されていて、該開口部はオイルパンのオイル液面よりも上方に位置されている。バランサ装置には、バランスシャフトの軸受部がオイル通路を介して供給されるオイルにより潤滑されている。このバランサ装置においては、バランスシャフトの回転に応じてバランスウエイトの径方向に延在する端面によりウエイト室内のオイルを開口部から排出する。これにより、バランスシャフトの軸受部の良好な潤滑を確保しつつ、バランスシャフト（バランスウエイト）によるオイル攪拌を防止して動力損失の低減を図ろうとしている。
特開２００１−２８０１１０号公報

しかしながら、上記のバランサ装置は、バランス室の内面とバランスウエイトの外周面との間のクリアランスが一定であるため、バランスウエイトの回転によってウエイト室内のオイルはバランスウエイトとともに回転するのみであり、開口部から排出されにくいという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、オイルの排出性を向上させることができるエンジンのバランサ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、シリンダブロックに取り付けられるハウジングと、該ハウジングに互いに平行に回転可能に軸支されると共にその一方にクランクシャフトの回転動力が伝達される一対のバランスシャフトと、該各バランスシャフトの外周に偏心して設けられ、前記ハウジングに形成されるウエイト室内にて前記バランスシャフトと共に回転可能なバランスウエイトとを備え、前記バランスシャフトの支持部にオイルが供給されるエンジンのバランサ装置において、前記ハウジングには前記ウエイト室内と外部とを連通するオイル排出通路が形成され、該ウエイト室の内周面とバランスシャフトとの間の距離を前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減したことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のエンジンのバランサ装置において、前記内周面を前記バランスシャフトの軸方向からみて円弧状に形成すると共にそのＲ中心を前記バランスシャフトの軸中心からオフセットさせてウエイト室の内周面とバランスシャフトとの間の距離を前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減したことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のエンジンのバランサ装置において、前記ウエイト室の内周面とバランスウエイトの外周面との間のクリアランスが前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減され、該クリアランスの最小値を１〜２ｍｍの範囲内としたことを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、バランスシャフトの回転により移動するオイルにはウエイト室の内周面との距離がオイル排出口の開口部に向かって徐減しているため該オイルを圧縮する方向に力が作用する。その圧力により、バランスシャフトの軸に沿って移動するオイルがオイル排出通路に圧送される。このため、オイル排出通路内にオイルが満たされていても、バランスシャフトの回転とクリアランスによって発生する圧力により、オイルがウエイト室２３から効率よく排出される。

請求項２に記載の発明によれば、内周面のＲ中心は、バランスシャフト及び外周面のＲ中心に対してオフセットしてバランスシャフトと内周面との距離を、バランスシャフトの回転方向においてオイル排出通路の開口部に向かって徐減した。従って、内周面の曲率は一定であるため、容易に加工することができ、加工コストはオフセットしない場合と同程度となる。

請求項３に記載の発明によれば、前記ウエイト室の内周面とバランスウエイトの外周面との間のクリアランスの最小値を１〜２ｍｍの範囲内としたため、バランスシャフトに対するフリクションを低減することができる。

請求項１〜３に記載の発明によれば、オイルの排出性を向上させることができるエンジンのバランサ装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１はエンジンの概略正面図、図２はエンジンの概略側面図である。
エンジンのシリンダブロック１１の下端部には、エンジンの出力軸であるクランクシャフト１２が、同シャフト１２の軸線を中心に回転可能に支持されている。このクランクシャフト１２には、コンロッドを介してピストン（共に図示せず）が連結されている。そして、エンジンの運転時には、ピストンの図中上下方向への往復移動がコンロッドによってクランクシャフト１２の回転へと変換されるようになる。また、クランクシャフト１２には、駆動ギヤ１３が同シャフト１２と一体回転可能に固定されている。

シリンダブロック１１の下部にはオイルを貯留するオイルパン１４が固定されている。また、シリンダブロック１１の下端には、エンジンの運転時にピストンの移動方向に働く同ピストンの慣性力を打ち消すためのバランサ装置２０が、オイルパン１４内に位置するように固定されている。シリンダブロック１１には、エンジンにより駆動され、オイルパン１４内のオイルをエンジンの各潤滑部へ圧送するオイルポンプ（図示略）が取り付けられており、オイルポンプからのオイルの一部は後述するようにバランサ装置２０の潤滑部へも供給される。

バランサ装置２０は、アルミ合金や鋳鉄等から成り、図示しない締結具により互いに締結される第１ハウジング２１と第２ハウジング２２を有している。両ハウジング２１及び２２には、後述するウエイト室２３を区画形成するように互いに対向して凹部２３ａ，２３ｂが形成されていると共に、ウエイト室２３と隔離されたギヤ室２４を区画形成するように互いに対向して凹部２４ａ，２４ｂが形成されている。両ハウジング２１及び２２間には、第１，第２バランスシャフト２５，２６（図２には第１バランスシャフト２５のみを示す）が回転可能に支持されている。

各バランスシャフト２５，２６には、略半円柱状のバランスウエイト２７，２８が一体成型されている。バランスウエイト２７，２８はウエイト室２３内に配置され、該ウエイト室２３内にて回動する。尚、バランスウエイト２７，２８はバランスシャフト２５，２６と別体に形成され、ボルト等によりシャフト２５，２６に一体回転可能に締結するようにしてもよい。

各バランスシャフト２５，２６は共に一端側がギヤ室２４内に突出しており、該ギヤ室２４内に配設され互いに噛合する第１，第２ドリブンギヤ３１，３２が固定されており、これにより各バランスシャフト２５，２６が相互に反対方向に回転される。

駆動ギヤ１３は、第２ドリブンギヤ３２と噛合し、駆動ギヤ１３と第２ドリブンギヤ３２の歯数は２：１に設定されている。従って、各バランスシャフト２５，２６は、クランクシャフト１２の２倍の回転数で回転する。尚、クランクシャフト１２の回転を各バランスシャフト２５，２６に伝達する方法として、ギヤ駆動方式以外にチェーン駆動方式、ベルト駆動方式などもよい。

図３（ａ）に示すように、第１ハウジング２１には、ウエイト室２３の内部空間とバランサ装置２０の外部、即ちオイルパン１４の内部空間とを連通し、ウエイト室２３内のオイルを排出するためのオイル排出通路４１が形成されている。図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、オイル排出通路４１は、凹部２３ａの内周面にあってバランスウエイト２７の外周面２７ａと対向する内周面２３ｃに開口部４１ａを有するとともに、第１ハウジング２１の側面２１ａに開口部４１ｂを有する。尚、図４（ａ）（ｂ）では、第１バランスシャフト２５に対応するオイル排出通路４１を示したが、第２バランスシャフト２６に対するオイル排出通路を形成してもよい。

図４（ａ）に示すように、凹部２３ａの内周面２３ｃは、バランスシャフト２５の軸中心に沿って延びる軸線をＲ中心Ｏ２とする円弧状の曲面である。一方、バランスウエイト２７の外周面２７ａは、バランスシャフト２５，２６の軸中心をＲ中心Ｏ１とする円弧状の曲面である。そして、内周面２３ｃのＲ中心Ｏ２は、バランスシャフト２５及び外周面２７ａのＲ中心Ｏ１に対してオフセットしている。そのオフセット方向は、図４（ａ）において、上下方向における内周面２３ｃと外周面２７ａのＲ中心Ｏ１との距離Ｌ１が、水平方向におけるそれらの距離Ｌ２に比べて短くなるように設定されている。従って、図４（ｂ）に示すように、バランスシャフト２５と内周面２３ｃとの距離が、バランスシャフト２５の回転方向（図において反時計方向）においてオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐々に減少する。同様に、また、図４（ａ）に示すように、バランスウエイト２７の外周面２７ａと凹部２３ａの内周面２３ｃとの距離（クリアランス）が、バランスシャフト２５の回転方向においてオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐々に減少する。

バランスウエイト２７と内周面２３ｃとの間のクリアランスの最小値は、ウエイト室２３内のオイルによりうけるバランスシャフトのフリクションにより設定される。図５は、クリアランスの最小値を変更した場合に対するフリクションを示す。最小クリアランスを１〜２ｍｍの範囲に設定することが好ましく、例えば最小クリアランスを１．５ｍｍに設定する。

上記の構成において、エンジンが始動されると、クランクシャフト１２が回転し、その回転は駆動ギヤ１３及びドリブンギヤ３２を介して第２バランスシャフト２６に伝達され、ドリブンギヤ３２と、第１バランスシャフト２５に設けられたドリブンギヤ３１の噛合によって両バランスシャフト２５，２６が相互に反対方向に回転され、エンジンの二次の慣性力に起因する上下振動やこもり音が抑制される。

バランサ装置２０は、バランスシャフト２５，２６の支持部にエンジンにより駆動され、オイルパン１４からオイルポンプによりエンジンの各潤滑部へ圧送されるオイルの一部が供給される。支持部に供給されたオイルの一部は、ウエイト室２３内に流入する。

ウエイト室２３内のオイルは、バランスシャフト２５の回転によりバランスウエイト２７の回転方向側端面に押されてバランスシャフト２５の軸に沿って移動する。この時、バランスシャフト２５とウエイト室２３の内周面２３ｃとの距離がオイル排出通路４１の開口部に向かって徐減しているため、移動するオイルを圧縮する方向に力が作用する。その圧力により、オイルがオイル排出通路４１に圧送される。このため、オイル排出通路４１内にオイルが満たされていても、バランスシャフト２５の回転とクリアランスによって発生する圧力により、オイルがウエイト室２３から効率よく排出される。同様のことが、内周面２３ｃとバランスウエイト２７の外周面２７ａとの間でも起こる。このため、バランスウエイト２７の外周面２７ａとウエイト室２３の内周面２３ｃと間のオイルについても回転とクリアランスによる圧力を受け、オイル排出通路４１に排出される。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）バランスシャフト２５と内周面２３ｃとの距離を、バランスシャフト２５の回転方向（図において反時計方向）においてオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐々に減少するようにした。従って、バランスシャフト２５とウエイト室２３の内周面２３ｃとの距離がオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐減しているため、移動するオイルを圧縮する方向に力が作用する。その圧力により、バランスシャフト２５の軸に沿って移動するオイルがオイル排出通路４１に圧送される。このため、オイル排出通路４１内にオイルが満たされていても、バランスシャフト２５の回転とクリアランスによって発生する圧力により、オイルがウエイト室２３から効率よく排出することができる。

（２）内周面２３ｃのＲ中心Ｏ２は、バランスシャフト２５及び外周面２７ａのＲ中心Ｏ１に対してオフセットしてバランスシャフト２５と内周面２３ｃとの距離を、バランスシャフト２５の回転方向においてオイル排出通路４１の開口部４１ａに向かって徐々に減少するようにした。従って内周面２３ｃの曲率は一定であるため、容易に加工することができ、加工コストはオフセットしない場合と同程度となる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、内周面２３ｃのＲ中心Ｏ２をバランスシャフト２５の軸中心（バランスウエイト２７の外周面のＲ中心Ｏ１）からオフセットさせて内周面２３ｃとバランスシャフト２５、バランスウエイト２７の外周面２７ａとの距離を徐変させるようにした。これを、その他の方法により徐変させる、例えばバランスシャフト２５の軸方向から見て楕円形状となるように形成しても良い。

・上記実施形態において、バランスシャフト２５の軸中心（Ｒ中心Ｏ１）と内周面２３ｃのＲ中心Ｏ２とのオフセット量、オフセット方向を適宜変更しても良い。例えば、オイル排出通路４１の形成位置、形状に応じてオフセット量、オフセット方向を変更しても良い。

一実施形態のエンジンの正面図。 一実施形態のエンジンの側面図。 （ａ）はバランサ装置の平面図、（ｂ）はバランサ装置の側面図。 （ａ）（ｂ）はバランサ装置の動作を示す断面図。 クリアランスに対するフリクションを示す特性図。

符号の説明

１１…エンジンブロック、２０…バランサ装置、２１，２２…ハウジング、２３…ウエイト室、２３ｃ…内周面、２５，２６…バランスシャフト、２７，２８…バランスウエイト、２７ａ…外周面、オイル排出通路、４１ａ…開口部、Ｌ１，Ｌ２…距離、Ｏ１，Ｏ２…Ｒ中心。

Claims (3)

1. シリンダブロックに取り付けられるハウジングと、該ハウジングに互いに平行に回転可能に軸支されると共にその一方にクランクシャフトの回転動力が伝達される一対のバランスシャフトと、該各バランスシャフトの外周に偏心して設けられ、前記ハウジングに形成されるウエイト室内にて前記バランスシャフトと共に回転可能なバランスウエイトとを備え、前記バランスシャフトの支持部にオイルが供給されるエンジンのバランサ装置において、
   前記ハウジングには前記ウエイト室内と外部とを連通するオイル排出通路が形成され、
   該ウエイト室の内周面とバランスシャフトとの間の距離を前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減したことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
2. 前記内周面を前記バランスシャフトの軸方向からみて円弧状に形成すると共にそのＲ中心を前記バランスシャフトの軸中心からオフセットさせてウエイト室の内周面とバランスシャフトとの間の距離を前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減したことを特徴とする請求項１記載のエンジンのバランサ装置。
3. 前記ウエイト室の内周面とバランスウエイトの外周面との間のクリアランスが前記オイル排出通路の開口部に向かって徐減され、該クリアランスの最小値を１〜２ｍｍの範囲内としたことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのバランサ装置。

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