JP2010106783A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ噛み合い精度を容易に確保することができるエンジンを提供する。
【解決手段】クランクケースロワー１２との間でアイドラギヤ１６を回転可能に支持する取付孔１５ｂ及びバランサケース１７との間でバランサギヤ１９を回転可能に支持する取付孔１５ｃをギヤケース１５に形成し、取付孔１５ｂと対向し、且つ、アイドラギヤ１６を回転可能に支持する取付孔１２ｄをクランクケースロワー１２に形成し、取付孔１５ｃと対向し、且つ、バランサギヤ１９を回転可能に支持する取付孔１７ｃをバランサケース１７に形成し、ギヤケース１５における取付孔１５ｂの中心と取付孔１５ｃの中心との間の距離Ａを、クランクケースロワー１２における下面１２ｂと取付孔１２ｄの中心との間の距離Ｂと、バランサケース１７における上面１７ａと取付孔１７ｃの中心との間の距離Ｃとを合わせた距離よりも、長くなるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランクシャフトと同期回転することにより、エンジンの振動を低減するバランサシャフトを備えたエンジンに関する。

従来から、エンジンの回転によって発生する起振力を打ち消し、振動の低減を図ることを目的として、バランサシャフトを備えたエンジンが開発されている。このバランサシャフトの径方向の重心は、その回転中心から偏心しており、このバランサシャフトをクランクシャフトと同期回転させることにより、ピストンやコンロッドの往復運動によって発生する起振力を相殺するようにしている。

このような、クランクシャフトの回転駆動力をバランサシャフトに伝達する回転伝達方式としては、従来から、チェーン駆動式、ベルト駆動式、ギヤ駆動式が提供されている。これらの中でも、ギヤ駆動式は、チェーン駆動式やベルト駆動式に比べて、機械損失が少ない、あるいは、チェーンやベルトの張力調整が不要であるため、管理が容易である等の利点を有している。

ギヤ駆動式のバランサシャフトを備えたエンジンでは、バランサシャフトをクランクシャフトの回転中心から下方にオフセットして設け、クランクシャフトのドライブギヤとバランサシャフトのバランサギヤとの間に、アイドラギヤを介在させるようにしている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２３９５２１号公報

上記従来のバランサシャフト取付構造においては、シリンダブロックのクランクケースロワー（ラダーフレーム）の下面に、バランサシャフト（ドライブシャフト）を回転可能に支持するバランサケース（バランサ装置）を設け、更に、このバランサケースにバランサギヤ（ファーストギヤ）と噛み合うアイドラギヤを回転可能に支持している。

しかしながら、このような取付構造では、シリンダブロック、クランクケースロワー、及び、バランサケースの加工精度や、クランクケースロワー及びバランサケースの組み付け精度によっては、バランサシャフトの位置決め精度が低下してしまい、アイドラギヤとバランサギヤとの間の軸間距離が、所定の軸間距離よりも長くなったり、短くなったりすることがある。この結果、ギヤ噛み合い精度が低下し、振動や騒音が発生するおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、ギヤ噛み合い精度を容易に確保することができるエンジンを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係るエンジンは、
シリンダブロックに回転可能に支持されるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトと、
前記クランクシャフトに装着されるドライブギヤと、
前記バランサシャフトに装着されるバランサギヤと、
前記ドライブギヤ及び前記バランサギヤに噛み合うことにより、前記ドライブギヤの回転を前記バランサギヤに伝えるアイドラギヤと、
前記シリンダブロックの下部に設けられるクランクケースの下端にその上端が取り付けられ、前記バランサシャフトを回転可能に収容するバランサケースと、
前記クランクケース及び前記バランサケースの両側部に亘って取り付けられ、前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを回転可能に収容するギヤケースとを備え、
前記ギヤケースには、前記クランクケースとの間で前記アイドラギヤを回転可能に支持する第１アイドラギヤ取付孔、及び、前記バランサケースとの間で前記バランサギヤを回転可能に支持する第１バランサギヤ取付孔がそれぞれ形成され、
前記クランクケースには、前記第１アイドラギヤ取付孔と対向し、且つ、前記アイドラギヤを回転可能に支持する第２アイドラギヤ取付孔が形成され、
前記バランサケースには、前記第１バランサギヤ取付孔と対向し、且つ、前記バランサギヤを回転可能に支持する第２バランサギヤ取付孔が形成され、
前記第１アイドラギヤ取付孔の中心と前記第１バランサギヤ取付孔の中心との間の距離は、前記第２アイドラギヤ取付孔の中心と前記クランクケースの下端との間の距離と、前記第２バランサギヤ取付孔の中心と前記バランサケースの上端との間の距離とを合わせた距離よりも、長く設定される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明に係るエンジンは、
シリンダブロックに回転可能に支持されるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトと、
前記クランクシャフトに装着されるドライブギヤと、
前記バランサシャフトに装着されるバランサギヤと、
前記ドライブギヤ及び前記バランサギヤに噛み合うことにより、前記ドライブギヤの回転を前記バランサギヤに伝えるアイドラギヤと、
前記シリンダブロックの下端にその上端が取り付けられ、前記バランサシャフトを回転可能に収容するバランサケースと、
前記シリンダブロック及び前記バランサケースの両側部に亘って取り付けられ、前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを回転可能に収容するギヤケースとを備え、
前記ギヤケースには、前記シリンダブロックとの間で前記アイドラギヤを回転可能に支持する第１アイドラギヤ取付孔、及び、前記バランサケースとの間で前記バランサギヤを回転可能に支持する第１バランサギヤ取付孔がそれぞれ形成され、
前記シリンダブロックには、前記第１アイドラギヤ取付孔と対向し、且つ、前記アイドラギヤを回転可能に支持する第２アイドラギヤ取付孔が形成され、
前記バランサケースには、前記第１バランサギヤ取付孔と対向し、且つ、前記バランサギヤを回転可能に支持する第２バランサギヤ取付孔が形成され、
前記第１アイドラギヤ取付孔の中心と前記第１バランサギヤ取付孔の中心との間の距離は、前記第２アイドラギヤ取付孔の中心と前記シリンダブロックの下端との間の距離と、前記第２バランサギヤ取付孔の中心と前記バランサケースの上端との間の距離とを合わせた距離よりも、長く設定される
ことを特徴とする。

従って、本発明に係るエンジンによれば、第１アイドラギヤ取付孔の中心と第１バランサギヤ取付孔の中心との間の距離を、第２アイドラギヤ取付孔の中心とクランクケースの下端またはシリンダブロックの下端との間の距離と、第２バランサギヤ取付孔の中心とバランサケースの上端との間の距離とを合わせた距離よりも、長くなるように設定することにより、シリンダブロック、クランクケース、及び、バランサケースの加工精度や、クランクケース及びバランサケースの組み付け精度に関係なく、ギヤ噛み合い精度を容易に確保することができる。

以下、本発明に係るエンジンについて図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るエンジンの正面図、図２は本発明の一実施例に係るエンジンの部分縦断面図、図３はバランサシャフトの取り付け動作の説明図、図４は図３に続く取り付け動作の説明図、図５は図４に続く取り付け動作の説明図、図６は図５に続く取り付け動作の説明図である。

図１及び図２に示すように、自動車等の車両に搭載されるエンジン１には、シリンダブロック１１が設けられている。シリンダブロック１１の下部には、クランクケースロワー１２が組み付けられており、このクランクケースロワー１２の下部には、バランサケース１７が組み付けられている。更に、クランクケースロワー１２及びバランサケース１７の前部には、ギヤケース１５が組み付けられている。なお、図１及び図２に示すエンジン１は、詳細は後述するが、クランクケースロワー１２とバランサケース１７との間に隙間Ｓが形成された組付状態となっている。

つまり、シリンダブロック１１の下面（下端）１１ａとクランクケースロワー１２の上面１２ａとはボルト結合され、クランクケースロワー１２の下面（下端）１２ｂとバランサケース１７の上面（上端）１７ａとはボルト結合されている。また、クランクケースロワー１２の前面（側部）１２ｃ及びバランサケース１７の前面（側部）１７ｂとギヤケース１５の後面１５ａとはボルト結合されている。

シリンダブロック１１には、クランクシャフト１３が回転可能に支持されており、このクランクシャフト１３の先端には、ドライブギヤ１４が装着されている。また、ギヤケース１５内には、上方から順に、アイドラギヤ１６及びバランサギヤ１９が回転可能に収容されている。そして、ドライブギヤ１４とアイドラギヤ１６とは、適正な軸間距離で噛み合うと共に、アイドラギヤ１６とバランサギヤ１９とは、適正な軸間距離で噛み合っている。

クランクケースロワー１２の前面１２ｃには、取付孔（第２アイドラギヤ取付孔）１２ｄが形成される一方、ギヤケース１５の後面１５ａには、取付孔（第１アイドラギヤ取付孔）１５ｂが形成されており、これら取付孔１２ｄ，１５ｂは、同軸上に配置されている。そして、取付孔１２ｄ，１５ｂには、アイドラギヤ１６のシャフト部１６ａが回転可能に支持されている。

また、ギヤケース１５の後面１５ａには、取付孔（第１バランサギヤ取付孔）１５ｃが形成される一方、バランサケース１７の前面１７ｂには、取付孔（第２バランサギヤ取付孔）１７ｃが形成されており、これら取付孔１５ｃ，１７ｃは、同軸上に配置されている。そして、取付孔１５ｃ，１７ｃには、バランサギヤ１９のシャフト部１９ａが回転可能に支持されている。

バランサケース１７内には、バランサシャフト１８が回転可能に収容されている。バランサシャフト１８にはバランサ部１８ａが形成されており、このバランサ部１８ａはバランサシャフト１８の回転中心からその径方向外方にずれて配置されている。これにより、バランサシャフト１８の径方向の重心は、その回転中心から偏心して配置されることになる。そして、このバランサシャフト１８の先端は、バランサケース１７内に配置されたバランサギヤ１９のシャフト部１９ａと接続している。

ここで、ギヤケース１５における取付孔１５ｂの中心と取付孔１５ｃの中心との間の距離（ピッチ）は、距離Ａとなるように設定されている。即ち、アイドラギヤ１６とバランサギヤ１９との間の軸間距離は、距離Ａとなるように設定されている。

また、クランクケースロワー１２における下面１２ｂと取付孔１２ｄの中心との間の距離は、距離Ｂとなるように設定されている。即ち、クランクケースロワー１２の下面１２ｂとギヤケース１５の取付孔１５ｂの中心との間の距離は、距離Ｂとなるように設定されている。

更に、バランサケース１７における上面１７ａと取付孔１７ｃの中心との間の距離は、距離Ｃとなるように設定されている。即ち、ギヤケース１５の取付孔１５ｃの中心とバランサケース１７の上面１７ａとの間の距離は、距離Ｃとなるように設定されている。

そして、距離Ａは、距離Ｂ，Ｃを合わせた距離よりも長くなるように設定されている。即ち、これら距離Ａ，Ｂ，Ｃの間には、［Ａ＞Ｂ＋Ｃ］の関係式が成り立つようになっている。

従って、エンジン１を駆動すると、クランクシャフト１３が回転することになり、このクランクシャフト１３の回転駆動力は、アイドラギヤ１６及びバランサギヤ１９を介して、バランサシャフト１８に伝達される。これにより、バランサシャフト１８が回転し、このバランサシャフト１８の回転中心周りにそのバランサ部１８ａが回転することになるので、各気筒のピストンやコンロッドの往復運動によって発生する起振力が相殺されるようになっている。

次に、バランサシャフト１８の取り付け手順について、図３乃至図６を用いて説明する。

先ず、図３に示すように、シリンダブロック１１内に、ドライブギヤ１４を装着したクランクシャフト１３を回転可能に支持すると共に、シリンダブロック１１の下面１１ａに、クランクケースロワー１２をボルト結合する。

次いで、図４に示すように、アイドラギヤ１６及びバランサギヤ１９をギヤケース１５内に収容した後、このギヤケース１５の後面１５ａをクランクケースロワー１２の前面１２ｃに仮留めする。そして、ギヤケース１５を仮留めした状態で、アイドラギヤ１６をドライブギヤ１４に噛み合わせながら、そのシャフト部１６ａをギヤケース１５の取付孔１５ｂ及びクランクケースロワー１２の取付孔１２ｄに嵌入させて、回転可能に支持する。更に、バランサギヤ１９をアイドラギヤ１６に噛み合わせながら、そのシャフト部１９ａをギヤケース１５の取付孔１５ｃに嵌入させて、回転可能に支持する。

次いで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、バランサシャフト１８をバランサケース１７内に回転可能に支持する。そして、このバランサケース１７の上面１７ａをクランクケースロワー１２の下面１２ｂに仮留めすると共に、バランサケース１７の前面１７ｂをギヤケース１５の後面１５ａに仮留めする。また、バランサケース１７を仮留めすると共に、バランサシャフト１８の先端とバランサギヤ１９のシャフト部１９ａとを接続させる。

このように、バランサケース１７の仮留めが完了すると、ギヤケース１５における取付孔１５ｂの中心と取付孔１５ｃの中心との間の距離Ａが、クランクケースロワー１２における下面１２ｂと取付孔１２ｄの中心との間の距離Ｂと、バランサケース１７における上面１７ａと取付孔１７ｃの中心との間の距離Ｃとを合わせた距離よりも、長くなるように設定されているので、クランクケースロワー１２の下面１２ｂとバランサケース１７の上面１７ａとの間には、微小な隙間Ｓが形成されることになる。

次いで、図６に示すように、アイドラギヤ１６の軸心（回転中心）を中心として、ギヤケース１５及びバランサケース１７を回転させる。これにより、バランサケース１７の上面１７ａが、隙間Ｓをなくすように、クランクケースロワー１２の下面１２ａに密着する。このとき、ギヤケース１５内に収容されたバランサギヤ１９及びバランサケース１７に収容されたバランサシャフト１８も回転することになる。

このように、バランサギヤ１９もアイドラギヤ１６の軸心を中心に回転することになるため、このバランサギヤ１９は、アイドラギヤ１６の周方向に沿って転動することになり、当該アイドラギヤ１６との間の噛み合い位置を若干ずらすだけとなる。これにより、アイドラギヤ１６とバランサギヤ１９との間の軸間距離は保持されたままの状態となっている。

そして、クランクケースロワー１２の下面１２ａとバランサケース１７の上面１７ａとが密着した状態で、仮留めされたギヤケース１５とバランサケース１７との間でボルト結合する共に、これらギヤケース１５及びバランサケース１７とクランクケースロワー１２との間でボルト結合する。これにより、エンジン１に対するバランサシャフト１８の取り付けが完了されたことになる。

なお、上述した取り付け方法においては、シリンダブロック１１を車両搭載状態と同じように位置決めして、バランサシャフト１８の取り付けを行うようにしているが、シリンダブロック１１を上下逆様にした状態で位置決めして、バランサシャフト１８の取り付けを行うようにしても構わない。これにより、図５に示した仮留め後において、アイドラギヤ１６の軸心を中心とするギヤケース１５及びバランサケース１７の回転を容易に行うことができる。また、ギヤケース１５及びバランサケース１７の回転方向は、どちらの方向に設定しても構わない。

更に、クランクケースロワー１２の前面１２ｃとギヤケース１５の後面１５ａとの間の仮留め、クランクケースロワー１２の下面１２ｂとバランサケース１７の上面１７ａとの間の仮留め、及び、ギヤケース１５の後面１５ａとバランサケース１７の前面１７ｂとの間の仮留めは、ボルト結合時に使用するボルト（図示省略）によって行われる。そして、このボルトによる仮留め状態において、ギヤケース１５及びバランサケース１７が回転できるように、各面１２ｂ，１２ｃ，１５ａ，１７ａ，１７ｂに形成されるボルト孔の径は、ボルトの径よりも僅かに大きくなっている。

また、上述したバランサシャフト取付構造は、シリンダブロック１１とバランサケース１７との間にクランクケースロワー１２が介在されたエンジン１に適用しているが、クランクケースロワーが一体化されたシリンダブロックを備えたエンジンにも適用することができる。即ち、クランクケースロワーが一体化されたシリンダブロックの下面にバランサケースの上面を組み付け、更に、これらシリンダブロック及びバランサケースの両前面に亘ってギヤケースを組み付けたエンジンにも、上述したバランサシャフト取付構造を適用することができる。

従って、本発明に係るエンジンによれば、ギヤケース１５における取付孔１５ｂの中心と取付孔１５ｃの中心との間の距離Ａを、クランクケースロワー１２における下面１２ｂと取付孔１２ｄの中心との間の距離Ｂと、バランサケース１７における上面１７ａと取付孔１７ｃの中心との間の距離Ｃとを合わせた距離よりも、長くなるように設定することにより、シリンダブロック１１、クランクケースロワー１２、及び、バランサケース１７の加工精度や、クランクケースロワー１２及びバランサケース１７の組み付け精度に関係なく、アイドラギヤ１６とバランサギヤ１９との間のギヤ噛み合い精度を容易に確保して、バランサシャフト１８をシリンダブロック１１に取り付けることができる。

また、上述したエンジン構成をなすことにより、取付作業性が向上されるだけでなく、シリンダブロック１１、クランクケースロワー１２、及び、バランサケース１７の歩留まりが良くなり、製造コストの抑制を図ることができる。

本発明は、バランサシャフト取付時のガタ付きを抑えて、低騒音化を図ることができるエンジンに適用可能である。

本発明の一実施例に係るエンジンの正面図である。 本発明の一実施例に係るエンジンの部分縦断面図である。 バランサシャフトの取り付け動作の説明図である。 図３に続く取り付け動作の説明図である。 図４に続く取り付け動作の説明図であって、（ａ）は取り付け動作を前方から見た図、（ｂ）は取り付け動作を側方から見た図である。 図５に続く取り付け動作の説明図である。

符号の説明

１ エンジン
１１ シリンダブロック
１１ａ 下面
１２ クランクケースロワー
１２ａ 上面
１２ｂ 下面
１２ｂ 前面
１２ｄ 取付孔
１３ クランクシャフト
１４ ドライブギヤ
１５ ギヤケース
１５ａ 後面
１５ｂ 取付孔
１５ｃ 取付孔
１６ アイドラギヤ
１６ａ シャフト部
１７ バランサケース
１７ａ 上面
１７ｂ 前面
１７ｃ 取付孔
１８ バランサシャフト
１８ａ バランサ部
１９ バランサギヤ
１９ａ シャフト部
Ａ，Ｂ，Ｃ 距離
Ｓ 隙間

Claims (2)

1. シリンダブロックに回転可能に支持されるクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトと、
   前記クランクシャフトに装着されるドライブギヤと、
   前記バランサシャフトに装着されるバランサギヤと、
   前記ドライブギヤ及び前記バランサギヤに噛み合うことにより、前記ドライブギヤの回転を前記バランサギヤに伝えるアイドラギヤと、
   前記シリンダブロックの下部に設けられるクランクケースの下端にその上端が取り付けられ、前記バランサシャフトを回転可能に収容するバランサケースと、
   前記クランクケース及び前記バランサケースの両側部に亘って取り付けられ、前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを回転可能に収容するギヤケースとを備え、
   前記ギヤケースには、前記クランクケースとの間で前記アイドラギヤを回転可能に支持する第１アイドラギヤ取付孔、及び、前記バランサケースとの間で前記バランサギヤを回転可能に支持する第１バランサギヤ取付孔がそれぞれ形成され、
   前記クランクケースには、前記第１アイドラギヤ取付孔と対向し、且つ、前記アイドラギヤを回転可能に支持する第２アイドラギヤ取付孔が形成され、
   前記バランサケースには、前記第１バランサギヤ取付孔と対向し、且つ、前記バランサギヤを回転可能に支持する第２バランサギヤ取付孔が形成され、
   前記第１アイドラギヤ取付孔の中心と前記第１バランサギヤ取付孔の中心との間の距離は、前記第２アイドラギヤ取付孔の中心と前記クランクケースの下端との間の距離と、前記第２バランサギヤ取付孔の中心と前記バランサケースの上端との間の距離とを合わせた距離よりも、長く設定される
   ことを特徴とするエンジン。
2. シリンダブロックに回転可能に支持されるクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトと同期回転するバランサシャフトと、
   前記クランクシャフトに装着されるドライブギヤと、
   前記バランサシャフトに装着されるバランサギヤと、
   前記ドライブギヤ及び前記バランサギヤに噛み合うことにより、前記ドライブギヤの回転を前記バランサギヤに伝えるアイドラギヤと、
   前記シリンダブロックの下端にその上端が取り付けられ、前記バランサシャフトを回転可能に収容するバランサケースと、
   前記シリンダブロック及び前記バランサケースの両側部に亘って取り付けられ、前記アイドラギヤ及び前記バランサギヤを回転可能に収容するギヤケースとを備え、
   前記ギヤケースには、前記シリンダブロックとの間で前記アイドラギヤを回転可能に支持する第１アイドラギヤ取付孔、及び、前記バランサケースとの間で前記バランサギヤを回転可能に支持する第１バランサギヤ取付孔がそれぞれ形成され、
   前記シリンダブロックには、前記第１アイドラギヤ取付孔と対向し、且つ、前記アイドラギヤを回転可能に支持する第２アイドラギヤ取付孔が形成され、
   前記バランサケースには、前記第１バランサギヤ取付孔と対向し、且つ、前記バランサギヤを回転可能に支持する第２バランサギヤ取付孔が形成され、
   前記第１アイドラギヤ取付孔の中心と前記第１バランサギヤ取付孔の中心との間の距離は、前記第２アイドラギヤ取付孔の中心と前記シリンダブロックの下端との間の距離と、前記第２バランサギヤ取付孔の中心と前記バランサケースの上端との間の距離とを合わせた距離よりも、長く設定される
   ことを特徴とするエンジン。

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