JP2008256161A - Balancer device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、クランク軸と平行に一対のバランサシャフトを回転自在に軸支したハウジングを締結部材で締結したエンジンのバランサ装置に関する。 The present invention relates to an engine balancer device in which a housing, in which a pair of balancer shafts are rotatably supported in parallel to a crankshaft, is fastened by a fastening member at a lower portion of an engine body in which a plurality of cylinders are arranged in a row.
自動車用等のエンジンにおいて、振動・騒音の発生を抑制するためにバランサ装置が備えられることがある。バランサ装置は、一般に、軸受部材に軸支されたクランクシャフトに平行に配置されたバランサシャフトを有する。 In engines for automobiles and the like, a balancer device may be provided in order to suppress generation of vibration and noise. The balancer device generally has a balancer shaft arranged in parallel to a crankshaft supported by a bearing member.
バランサシャフトはクランクシャフトにギヤ装置等で連結され、クランクシャフトと同期して回転駆動される。そして、バランサシャフトの軸心からオフセットして設けられたアンバランスマス部が回転することによりモーメントが生成され、該モーメントが、各気筒の爆発により発生するエンジン本体の上下振動を打ち消して騒音を低減する。 The balancer shaft is connected to the crankshaft by a gear device or the like, and is driven to rotate in synchronization with the crankshaft. A moment is generated by the rotation of the unbalanced mass section that is offset from the axis of the balancer shaft, and this moment cancels out the vertical vibrations of the engine body caused by the explosion of each cylinder, reducing noise. To do.
ところで、このバランサ装置は、バランサシャフトがクランクシャフトの下方に位置するように備えられることがある。バランサ装置は、アッパハウジングとロアハウジングとでバランサシャフトを支持した状態で、ハウジング同士を締結した一つのユニットとされる。そして、バランサ装置のハウジングが、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、上記ハウジング同士を締結するボルトとは別のボルト等で締結され、バランサシャフトは、このハウジング内で回転自在に軸支される。 By the way, this balancer device may be provided such that the balancer shaft is positioned below the crankshaft. The balancer device is a unit in which the housings are fastened together with the balancer shaft supported by the upper housing and the lower housing. And the housing of the balancer device is fastened to the lower part of the engine main body in which a plurality of cylinders are arranged in a row with a bolt different from the bolt for fastening the housings together, and the balancer shaft is rotatable within the housing. It is pivotally supported.
また、ハウジングの締結は、両バランサシャフトの幅方向の外側でなされるようになっており、バランサ装置は、ハウジングの幅方向両側でエンジン本体に吊り下げられるようにして支持される。 The housing is fastened on the outside in the width direction of both balancer shafts, and the balancer device is supported so as to be suspended from the engine body on both sides in the width direction of the housing.
ところが、この場合、ハウジングの幅方向中央部は支持されていない。このため、ハウジングの剛性が低いと、エンジンの回転上昇によるバランサシャフトの回転上昇に伴ってハウジングは撓み変形を起こして上下振動し始めることになる。 However, in this case, the central portion in the width direction of the housing is not supported. For this reason, when the rigidity of the housing is low, the housing starts to bend and deform up and down as the balancer shaft rotates due to the increased rotation of the engine.
この時、バランサ装置ではハウジングの上下振動という新たな振動が加わるため、バランサ装置における上下振動のサイクルがエンジン本体の上下振動のサイクルと同期しなくなり、エンジンの高回転域では、エンジン本体の上下振動を十分に打ち消すことができなくなってしまう。 At this time, the balancer device adds a new vibration, the vertical vibration of the housing, and therefore the vertical vibration cycle in the balancer device is not synchronized with the vertical vibration cycle of the engine body. Will not be able to cancel out enough.
近年では、エンジン低回転域での静粛性が求められており、これに伴っていずれは高回転域での静粛性が求められることも考えられる。従って、ハウジングの上下振動を抑制することは、エンジンの静粛性を向上させる上で不可欠となる。 In recent years, there has been a demand for quietness in the low engine speed range, and in connection with this, it is considered that quietness in the high speed range is required. Therefore, suppressing the vertical vibration of the housing is indispensable for improving the quietness of the engine.
ところで、このようなハウジングの上下振動は、ハウジングを増肉したり、リブを形成したりする等してハウジングの剛性を高めれば抑制することができる。 By the way, such vertical vibration of the housing can be suppressed by increasing the rigidity of the housing by increasing the thickness of the housing or forming a rib.
例えば、下記特許文献1では、バランサ装置のハウジングが、バランサシャフト用の軸受壁部を複数有する構造となっている。この場合、該軸受壁部は梁(ビーム)のような役割を果たしており、これによりハウジングの剛性は高められることになる。
For example, in the following
しかしながら、上記特許文献1に開示のバランサ装置では、軸受壁部がエンジン本体側に高く延びるように成形されているため、その分だけハウジングの重量は増大することとなり、エンジン軽量化の観点からすれば不利な構造となってしまう。
However, in the balancer device disclosed in
また、このハウジングについても、幅方向の外側のみが締結され、中央部が支持されない構造となっているため、やはりエンジンの上下振動を十分に打ち消すことができない。 In addition, since this housing is structured such that only the outer side in the width direction is fastened and the central portion is not supported, the vertical vibration of the engine cannot be sufficiently canceled out.
この発明は、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができるエンジンのバランサ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an engine balancer device that can effectively cancel the vertical vibration of the engine body without increasing the thickness unnecessarily in order to improve the rigidity of the housing.
この発明のエンジンのバランサ装置は、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、クランク軸と平行に一対のバランサシャフトを回転自在に軸支したハウジングを締結部材で締結したエンジンのバランサ装置であって、上記締結部材が、両バランサシャフトの幅方向の外側で上記ハウジングを締結する第1締結部材と、両バランサシャフトの間で上記クランク軸の軸受部材に上記ハウジングを締結する第2締結部材とを含むものである。 An engine balancer device according to the present invention includes an engine balancer device in which a housing in which a pair of balancer shafts are rotatably supported in parallel with a crankshaft is fastened by a fastening member at a lower portion of an engine body in which a plurality of cylinders are arranged in a row. The fastening member fastens the housing on the outer side in the width direction of both balancer shafts, and the second fastening fastens the housing to the bearing member of the crankshaft between the balancer shafts. Member.
この構成によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴うハウジングの上下振動の増大を、第2締結部材で確実に受け止めることができる。 According to this structure, the increase in the vertical vibration of the housing accompanying the rotation increase of the balancer shaft can be reliably received by the second fastening member.
このため、バランサ装置における上下振動のサイクルがエンジン本体側の上下振動のサイクルと同期しなくなるという現象を抑制でき、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができる。 For this reason, it is possible to suppress the phenomenon that the vertical vibration cycle in the balancer device is not synchronized with the vertical vibration cycle on the engine body side, and the vertical vibration of the engine body can be reduced without increasing the thickness unnecessarily to improve housing rigidity. Can be effectively counteracted.
この発明の一実施態様においては、上記ハウジングを軽合金製としたものである。 In one embodiment of the present invention, the housing is made of a light alloy.
この場合、鋳鉄製の場合に比べて剛性が低下するため、本来であればハウジングはより上下振動し易くなる。この構成によれば、第2締結部材を締結する効果がより顕著となる。 In this case, since the rigidity is reduced as compared with the case of cast iron, the housing is more likely to vibrate up and down. According to this configuration, the effect of fastening the second fastening member becomes more remarkable.
この発明の一実施態様においては、上記ハウジングが、半割り状のアッパハウジングとロアハウジングとからなり、上記第1及び第2締結部材は、上記アッパ及びロアハウジングを共締めしているものである。 In one embodiment of the present invention, the housing includes a halved upper housing and a lower housing, and the first and second fastening members fasten the upper and the lower housing together. .
この構成によれば、第2締結部材を、ハウジングの組付け用の締結部材としても兼用することができる。 According to this configuration, the second fastening member can also be used as a fastening member for assembling the housing.
この発明の一実施態様においては、上記バランサシャフトが軸方向の所定位置に有するアンバランスマス部の近傍に対応して、上記第2締結部材を少なくとも1つ配置したものである。 In an embodiment of the present invention, at least one second fastening member is disposed corresponding to the vicinity of the unbalance mass portion that the balancer shaft has at a predetermined position in the axial direction.
この構成によれば、ハウジングの上下振動の発生源に第2締結部材を近づけることができるため、ハウジングの上下振動をより効果的に受け止めることができる。 According to this configuration, since the second fastening member can be brought close to the source of the vertical vibration of the housing, the vertical vibration of the housing can be received more effectively.
この発明の一実施態様においては、上記ハウジングが、上記第2締結部材により上記軸受部材の下面側に締結され、該軸受部材には、上記下面側の被締結部位と、上記クランク軸に対する半円弧状の軸受面部位との間に応力緩和の開口部が設けられているものである。 In one embodiment of the present invention, the housing is fastened to the lower surface side of the bearing member by the second fastening member, and the bearing member includes a portion to be fastened on the lower surface side and a semicircle with respect to the crankshaft. An opening for stress relaxation is provided between the arc-shaped bearing surface portion.
この構成によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴ってハウジングの上下振動が増大した時、該上下振動のエネルギーが第2締結部材を介して軸受面部位に応力として伝達されることを緩和できる。このため、ハウジングの上下振動がクランク軸の軸受性能を阻害することを防止できる。 According to this configuration, when the vertical vibration of the housing increases with the rotation of the balancer shaft, the energy of the vertical vibration can be mitigated from being transmitted as stress to the bearing surface portion via the second fastening member. For this reason, it can prevent that the vertical vibration of a housing inhibits the bearing performance of a crankshaft.
この発明の一実施態様においては、上記開口部の形状を、角部の無い丸みを持つ形状としたものである。 In one embodiment of the present invention, the shape of the opening is a shape having roundness without corners.
この構成によれば、上記応力が開口部周縁の一点(角部)に集中することを防止できるため、開口部周縁での軸受部材の破損を防止できる。 According to this configuration, the stress can be prevented from concentrating on one point (corner) at the periphery of the opening, so that the bearing member can be prevented from being damaged at the periphery of the opening.
この発明によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴うハウジングの上下振動の増大を第2締結部材で確実に受け止めることができるため、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができる。 According to the present invention, since the increase in the vertical vibration of the housing accompanying the increase in the rotation of the balancer shaft can be reliably received by the second fastening member, the engine can be used without increasing the thickness unnecessarily to improve the housing rigidity. The vertical vibration of the main body can be effectively canceled out.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図1は、本発明の実施形態に係るエンジンの下部構造を示す底面図であり、図2、図3は、それぞれ図1におけるA−A線矢視断面図、B−B線矢視断面図である。本実施形態に係るエンジンは、図1に示すように、複数の気筒1a、…1aを列状に配置したエンジン本体1を有しており、このエンジン本体1は、図2に示すように、ロアブロック10、アッパブロック11が複数のボルト12、…12で締結されることにより形成されている。なお、図中では、矢印(前)、矢印(後)を用いて方向を示しているが、これは、エンジン主体における方向を示しており、本明細書中における「前方」、「後方」は、矢印(前)、矢印(後)に対応している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a bottom view showing a lower structure of an engine according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along line AA and BB, respectively, in FIG. It is. As shown in FIG. 1, the engine according to the present embodiment has an
ロアブロック10、アッパブロック11は、それぞれボルト12、…12で締結される位置に対応して、図2に示すような半円弧状部10a、11aを有している。そして、これら半円弧状部10a、11aの組合わせにより、軸受部13を複数(ここでは5つ)構成している。クランクシャフト14は、該軸受部13で回転可能に支持される。
The
なお、本実施形態では、2つの軸受部13、13間に1つの気筒1aが配置されるようになっており、図示のものは、このような配置がなされた気筒1aを直列に4つ配列した所謂直列4気筒ガソリンエンジンとなっている。
In the present embodiment, one
また、本実施形態に係るエンジンでは、図1〜図3に示すように、ロアブロック10の下面部10bにバランサ装置2、オイルポンプ3、オイルパン4が取付けられている。なお、図1、図3においては、説明の便宜上、オイルパン4を外した状態を示している。
In the engine according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the
バランサ装置2は、図2に示すように、一対のバランサシャフト21L、21Rを回転自在に軸支するハウジング22を有している。ハウジング22は、例えばアルミ等の軽合金製とされ、図示のように半割り状のアッパハウジング22Uとロアハウジング22Lとが、複数のボルト23〜25で共締めされることにより構成されている。
As shown in FIG. 2, the
各バランサシャフト21L、21Rは、クランクシャフト14の下方でこれと平行になるように配置され、且つその軸心L、Rは、クランクシャフト14の軸心Yを通る垂直面(図2にて一点鎖線で示す)に対して同一水平面内で左右対称に配置されている。
Each
また、バランサシャフト21L、21Rは、重心が軸心L、Rからオフセットしたアンバランスマス部21a、21aを軸方向の所定位置に有しており、2つのアンバランスマス部21a、21aの間でハウジング22の軸受部26(図3参照)により支持されている。両アンバランスマス部21a、21aは、バランサシャフト21L、21Rの回転中、常に互いに同じ高さに位置する。
Further, the
ところで、本実施形態では、バランサ装置2がオイルポンプ3と締結され一体化されている。この場合、バランサ装置2、オイルポンプ3をエンジン本体1に組付ける際には、先ずバランサ装置2とオイルポンプ3との間の組付け(締結)を行い、その後、ロアブロック10の下面部10bへ一度に取付ける。
By the way, in this embodiment, the
この時、図1に示すように、バランサ装置2側は、エンジン本体1の気筒列方向中央部でボルト24、24、25により締結され、オイルポンプ3側は、エンジン本体1の前端部でボルト31、31により締結される。これにより、バランサ装置2及びオイルポンプ3は、エンジン本体1に吊り下げられるようにして支持される。
At this time, as shown in FIG. 1, the
特に、バランサ装置2では、ハウジング22が、ボルト24、24により両バランサシャフト21L、21Rの幅方向の外側で下面部10bに締結され、併せてボルト25により両バランサシャフト21L、21Rの間でも下面部10bに締結される。
In particular, in the
ここで、ハウジング22は、ボルト25により、図2、図3に示すように、軸受部13(半円弧状部10a)の位置に対応する下面部10bに締結される。
Here, the
そして、このボルト25は、図3に示すように、バランサシャフト21L(21R)のアンバランスマス部21aの近傍に対応して1つ配置される。
As shown in FIG. 3, one
ところで、本実施形態では、ロアブロック10において、ボルト25が締結される下面部10bの被締結部位と、クランクシャフト14に対応する半円弧状部10aとの間に開口部10cが穿設されており、ボルト25の先端が、開口部10cにより形成された空間部に突出している。
By the way, in this embodiment, in the
この開口部10cは、エンジン本体1の幅方向に延びる長孔とされ、その両端が半円形状となっている。これにより、開口部10cの形状は、全周に亘って角部の無い丸みを持った形状となっている。
The
ところで、エンジンの前方には、チェーン(不図示)を介してクランクシャフト14に連結されたスプロケット(不図示)が配設されており、該スプロケットは気筒列方向に延びる駆動軸27(図1参照)の一端部に取付けられている。
A sprocket (not shown) connected to the
このような構成により、クランクシャフト14の回転駆動が、上記チェーン、上記スプロケット、駆動軸27を介して、オイルポンプ3、バランサ装置2に伝達されるようになっている。
With such a configuration, the rotational drive of the
特に、バランサ装置2においては、一方のバランサシャフト(ここではバランサシャフト21R)に従動ギヤ(不図示)が設けられており、駆動軸27の他端部に設けられた駆動ギヤ(不図示)と駆動力伝達部28で噛み合っている。
In particular, the
さらに、バランサシャフト21L、21Rの一端部には連動ギヤ(不図示)が設けられており、互いに噛み合っている。これにより、バランサシャフト21L、21Rは、クランクシャフト14と同期して互いに逆方向に回転駆動する。
Furthermore, an interlocking gear (not shown) is provided at one end of the
この時、本実施形態では、ハウジング22の幅方向中央部が、両バランサシャフト21L、21Rの間で下面部10bに締結されているため、バランサシャフト21L、21Rの回転上昇に伴うハウジング22の上下振動の増大をボルト25で確実に受け止めることができる。
At this time, in the present embodiment, since the central portion in the width direction of the
このため、バランサ装置2における上下振動のサイクルがエンジン本体1側の上下振動のサイクルと同期しなくなるという現象を抑制でき、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジンの高回転域でのエンジン本体1の上下振動を効果的に打ち消すことができる。
For this reason, the phenomenon that the vertical vibration cycle in the
また、本実施形態のようにハウジング22を軽合金製とした場合には、鋳鉄製の場合に比べて剛性が低下するため、本来であればより上下振動し易くなるはずである。従って、ボルト25を締結する効果は、ハウジング22を軽合金製とした場合、より顕著となる。また、ハウジング22を軽合金製としてもエンジン本体1の上下振動を効果的に打ち消すことができるため、ハウジング22の軽量化が可能となり、エンジン全体の軽量化を図ることができる。
Further, when the
また、ボルト25によりアッパハウジング22U、ロアハウジング22Lを共締めするようにしたため、このボルト25を、ハウジング22の組付け用のボルトとしても兼用することができる。
Further, since the
また、ハウジング22の上下振動の発生源は、主にバランサシャフト21L、21Rのアンバランスマス部21a、21a近傍となる。そこで、本実施形態のように、ボルト25をアンバランスマス部21a、21aの近傍に対応して配置することにより、ボルト25を上記上下振動の発生源に近づけることができるため、ハウジング22の上下振動をより効果的に受け止めることができる。
The vertical vibration source of the
また、ロアブロック10において、ボルト25が締結される下面部10bの被締結部位と、半円弧状部10aとの間に開口部10cを穿設することで、バランサシャフト21L、21Rの回転上昇に伴ってハウジング22の上下振動が増大した時、該上下振動のエネルギーがボルト25を介して半円弧状部10aに応力として伝達されることを緩和できる。このため、ハウジング22の上下振動がクランクシャフト14の軸受性能を阻害することを防止できる。
Further, in the
また、開口部10cの形状が、角部の無い丸みを持った形状されることで、上記応力が開口部10c周縁の一点(角部)に集中することを防止できるため、開口部10c周縁でのシリンダブロック10の破損を防止できる。
In addition, since the shape of the
なお、開口部10cの形状は、図2に示すものには必ずしも限定されない。例えば、図4(a)に示す開口部10c’のように、四隅に円弧状部を有する長孔であってもよい。また、図4(b)に示す開口部10c’’のように、楕円形状であってもよい。
The shape of the
また、図1〜図3に示した実施形態では、ハウジング22を、両バランサシャフト21L、21Rの間でボルト25により1箇所締結するようにしているが、本発明においては必ずしもこれに限定されない。例えば、図5に示すハウジング72のように2つのボルト75、75により複数(ここでは2箇所)締結するようにしてもよい。なお、図5においては、図1〜図3に示した実施形態と同様の構成要素について同一の符号を付すこととし、その詳しい説明を省略する。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the
図5に示すバランサ装置52では、ハウジング72の前後端が、ボルト74、…74により両バランサシャフト(ここでは不図示)の幅方向の外側で下面部10bに締結され、併せてボルト75、75により両バランサシャフトの間でも下面部10bに締結される。
In the
つまり、ハウジング72は、ボルト74、…74により、両バランサシャフトの幅方向の外側で計4箇所締結され、ボルト75、75により、両バランサシャフトの間で計2箇所締結されている。
That is, the
ここで、ハウジング72は、ボルト75により、図1〜図3に示す実施形態と同様、軸受部13(半円弧状部10a)の位置に対応する下面部10bに締結される。
Here, the
これにより、ハウジング72の上下振動の増大を2つのボルト75で受け止めることができ、エンジン本体1の上下振動をより効果的に打ち消すことができる。
Thereby, the increase in the vertical vibration of the
なお、図5に示すボルト73、…73は、ハウジング72のアッパハウジング、ロアハウジングを共締めするためのボルトであり、その作用は図1〜図3に示すボルト23と同様である。
5 are bolts for fastening the upper housing and the lower housing of the
また、図中二点鎖線で示す部材53は、バランサ装置52と一体化されたオイルポンプであり、ここでは、オイルポンプ53がバランサ装置52の後方に位置している。但し、これに限らず、オイルポンプ53をバランサ装置52の前方に位置させるようにしてもよい。
Further, a
また、図5に示す実施形態においても、その他の作用効果については、図1〜図3に示した実施形態と同様である。 Also in the embodiment shown in FIG. 5, other operational effects are the same as those in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3.
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の第1締結部材は、ボルト24、74に対応し、
以下同様に、
第2締結部材は、ボルト25、75に対応し、
軸受部材は、ロアブロック10に対応し、
軸受面部位は、半円弧状部10aに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The first fastening member of the present invention corresponds to the
Similarly,
The second fastening member corresponds to the
The bearing member corresponds to the
The bearing surface portion corresponds to the semicircular arc-shaped
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.
1…エンジン本体
2、52…バランサ装置
10…ロアブロック
10a…半円弧状部
12、23、24、25、31、73、74、75…ボルト
14…クランクシャフト
21L、21R…バランサシャフト
21a…アンバランスマス部
22、72…ハウジング
22U…アッパハウジング
22L…ロアハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記締結部材が、両バランサシャフトの幅方向の外側で上記ハウジングを締結する第1締結部材と、
両バランサシャフトの間で上記クランク軸の軸受部材に上記ハウジングを締結する第2締結部材とを含む
エンジンのバランサ装置。 An engine balancer device in which a housing in which a pair of balancer shafts are rotatably supported in parallel with a crankshaft is fastened by a fastening member at a lower portion of an engine body in which a plurality of cylinders are arranged in a row,
A first fastening member for fastening the housing on the outer side in the width direction of both balancer shafts;
A balancer device for an engine including a second fastening member for fastening the housing to a bearing member of the crankshaft between both balancer shafts.
請求項1記載のエンジンのバランサ装置。 The balancer device for an engine according to claim 1, wherein the housing is made of a light alloy.
請求項1または2記載のエンジンのバランサ装置。 The balancer device for an engine according to claim 1 or 2, wherein the housing includes a half-shaped upper housing and a lower housing, and the first and second fastening members fasten the upper and the lower housing together.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンのバランサ装置。 The balancer device for an engine according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the second fastening members is disposed in the vicinity of an unbalanced mass portion that the balancer shaft has at a predetermined position in the axial direction. .
該軸受部材には、上記下面側の被締結部位と、上記クランク軸に対する半円弧状の軸受面部位との間に応力緩和の開口部が設けられている
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンのバランサ装置。 The housing is fastened to the lower surface side of the bearing member by the second fastening member,
The bearing member is provided with an opening for stress relaxation between a portion to be fastened on the lower surface side and a semicircular bearing surface portion with respect to the crankshaft. The balancer device for the engine described in 1.
請求項5記載のエンジンのバランサ装置。 The balancer device for an engine according to claim 5, wherein the shape of the opening is a shape having roundness without corners.
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