JP2011064332A - 往復ピストンエンジンのつり合い装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、往復ピストンエンジンのつり合い装置に組み込まれるバランサ軸ホルダにおけるホルダヘリカルギヤの受容部に潤滑油が流入するようにする。
【解決手段】互いに歯合するヘリカルギヤ２０をバランサ軸１０の一方側の軸端に設け、ヘリカルギヤ２０を受容してその端面を摺接させる受容部と、該受容部へオイルを供給するオイル供給路５７とをバランサ軸ホルダ１６に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、往復ピストンエンジンのつり合い装置に関し、特にピストンの起振力を打ち消すためのカウンタウェートを備えたバランサ軸にクランク軸の回転力を伝達するためのチェーンの張りを自動調節するための油圧式チェーンテンショナを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置に関するものである。

ピストンが発生する二次起振力を打ち消すためのカウンタウェートを備えたバランサ軸をクランク軸の下方に配置し、クランク軸の回転をチェーン／スプロケット機構を介してバランサ軸に伝達するようにしたエンジンが公知となっている（例えば、特許文献１）。

特開平９−２１０１３５号公報

この従来のバランサ軸付きエンジンにおいては、チェーンの張りを自動調節するために設けられた油圧式のチェーンテンショナが、他から独立してクランクケースにボルト止めされていた。そのため、部品点数や製造工数の削減が困難であった。

本発明が解決しようとする課題は、往復ピストンエンジンのつり合い装置に組み込まれるバランサ軸ホルダの補強を有効に行うことである。

このような目的を果たすために、本発明は、クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に沿って延在する縦リブ、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に対して直交する方向に延在する横リブ、前記オイルストレーナから吸引した潤滑油を流すための吸入油路等が一体形成され、これらが前記突部に連結されているものとした。

このように、この発明によれば、オイルストレーナのための突部と、当該突部に連なった縦リブ、横リブ、吸入油路等がバランサ軸ホルダに一体形成されていることにより、バランサ軸ホルダの補強がなされる。また、バランサ軸ホルダの縦リブ、横リブは、オイルパン内にあって、オイルパンに貯容された潤滑油の流動に抵抗を与え、オイルパンの内面を、揺動する潤滑油が叩く現象を起き難くする作用も得られる。

本発明が適用されるエンジンを一部切除した状態を前方から見た図 つり合い装置の分解した状態を右前の上方から見た図 つり合い装置の右バランサ軸の中心に沿って切断した面を右側方から見た図 バランサ軸ホルダを前方から見た図 バランサ軸ホルダに取り付けられた状態のチェーンテンショナをシリンダ孔の軸線に直交する向きに切断した面を右側方から見た図 ポンプカバーを前方から見た図 右バランサ軸の前ジャーナルと軸受孔との結合部における軸線に直交する向きに切断した面の要部を正面から見た図 つり合い装置の要部をバランサ軸の中心に沿って切断した面を下方から見た図 エンジンに取り付けられたつり合い装置を後方から見た図 バランサ軸ホルダの下方から見た図 バランサ軸ホルダの右側方から見た図

以下に添付の図面に示された一実施の形態を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明が適用されたエンジンの要部縦断面図を図１に示す。このエンジンＥは、クランク軸１を水平方向に延在させた直列４気筒エンジンであり、特開平９−２１０１３５号公報に開示されている如き公知のエンジンと同様に、ヘッドカバー２、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、ロワブロック５、つり合い装置６、及びオイルパン７を備えている。

つり合い装置６は、ピストンの往復運動に起因して発生するエンジンＥの二次振動を低減するためのものであり、オイルパン７に内包された状態でロワブロック５の下面（クランク軸の下方）にボルトＢ１を用いて固定されており、図２に併せて示されているように、クランク軸１の前端部（以下、クランクプーリ側を前側とする）に固定された大スプロケット９と、左側（以下、左右方向はクランクプーリに向かってのこととする）のバランサ軸１０Ｌの前端に固定された小スプロケット１１と、両スプロケット９・１１間に掛け渡された無端リンクチェーン１２とを介し、クランク軸１の回転が伝達されるようになっている。

リンクチェーン１２は、ロワブロック５の前面のクランク軸中心より左側に固定されたチェーンガイド１３にて振れ止めがなされると共に、つり合い装置６の前端面の小スプロケット１１の右隣に固定されたチェーンテンショナ１４により、常時適切な張力が作用するようにされている。

つり合い装置６は、実質的に同一形状をなす左右一対のバランサ軸１０Ｌ・１０Ｒと、これら２本のバランサ軸１０Ｌ・１０Ｒを互いに平行に支持し、かつ受容するバランサ軸ホルダ１６とを備えている。

両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒは、上面が開放された概ね半円筒形をなすバランサ軸ホルダ１６の前後各端壁及び中間壁に形成された軸受孔１７…に、その両端および中間部に形成されたジャーナル１８…を挿通して支持されている（図３参照）。そして両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの中間ジャーナル１８ＲＭ・１８ＬＭの前後両側に、ピストンの慣性とつり合わせるためのカウンタウェート１９が形成されている。また、これら両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの各後端（反クランクプーリ側）には、互いに噛合するヘリカルギヤ２０が固定されている。

上記の如くして、大スプロケット９、小スプロケット１１、及び無端リンクチェーン１２によってクランク軸１の２倍の回転速度で且つクランク軸１と同方向へ左バランサ軸１０Ｌが回転駆動され、ヘリカルギヤ２０の噛合によって右バランサ軸１０Ｒがそれとは逆向きに回転駆動されるようになっている。

バランサ軸ホルダ１６の前壁には、エンジン各部へ潤滑油を圧送するための例えばトロコイド式の潤滑油ポンプ２１が設けられている。この潤滑油ポンプ２１は、バランサ軸ホルダ１６の前壁に一体形成されたポンプ受容部２２に受容されるアウタロータ２１Ａと、右バランサ軸１０Ｒの前端に連結されるインナロータ２１Ｂと、バランサ軸ホルダ１６の前端面に接合されるポンプカバー２３とからなっている。

バランサ軸ホルダ１６の前面とポンプカバー２３の後面との間には、図４に併せて示すように、吸入室２４及び吐出室２５が画成されている。そして右バランサ軸１０Ｒと一体回転するインナロータ２１Ｂがアウタロータ２１Ａと共働し、バランサ軸ホルダ１６の底壁に取り付けられるオイルストレーナ２６からバランサ軸ホルダ１６の底壁に内設された吸入油路２７を経て吸引したオイルパン７内の潤滑油を、ロワブロック５及びシリンダブロック４に内設された油路（図示せず）に連結される吐出油路２８を経てエンジン各部へと圧送するようになっている。

チェーンテンショナ１４は、バランサ軸ホルダ１６の前端面に固定されるポンプカバー２３と共通のボルトＢ２の一部をもって、ポンプカバー２３の前面における左バランサ軸１０Ｌに固定された小スプロケット１１の右隣、つまり右バランサ軸１０Ｒの前端に対向する位置に固定されている。このように、ポンプカバー２３とチェーンテンショナ１４とを共締め固定することで組立工数の削減が図られている。また、右バランサ軸１０Ｒの前端に対向する位置にチェーンテンショナ１４を配置すれば、クランク軸１と両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒとの中心を結ぶ三角形の輪郭からチェーンテンショナ１４が大幅にはみ出さないので、エンジンＥの幅寸法の増大を抑制する上に有利である。

このチェーンテンショナ１４は、図５に示した如く、テンショナボディ２９に形成されたシリンダ孔３０に摺合したプランジャ３１を潤滑油ポンプ２１の吐出圧で押し出し、テンショナボディ２９に一端を揺動自在に支持された弓形のシュー３２をリンクチェーン１２に押しつけるものであり、ポンプカバー２３の前面に凹設されたリザーバ室３３（図６参照）を介して潤滑油ポンプ２１の吐出圧がシリンダ孔３０に供給されるようになっている。

リザーバ室３３は、バランサ軸ホルダ１６の前面に凹設された溝３４とポンプカバー２３の後面とで形成される油路３５に、ポンプカバー２３に穿設されたオリフィス３６を介して連通している。そしてバランサ軸ホルダ１６の前面の油路３５は、ロワブロック５への吐出油路２８から分岐してバランサ軸ホルダ１６の前壁に内設された左バランサ軸１０Ｌ用の前部軸受孔１７ＬＦへの油路３８に連通している（図４参照）。

なお、ポンプカバー２３とテンショナボディ２９との間には、オイルフィルタ３９が挟設されている。

上記の如く、ポンプカバー２３とテンショナボディ２９との互いの接合面間に、シリンダ孔３０へ供給する圧油を蓄えるためのリザーバ室３３を形成するものとすれば、リザーバ室３３を容易に且つコンパクトに形成することができる。またバランサ軸ホルダ１６の前面とポンプカバー２３との接合面間にリザーバ室３３に圧油を導入するための油路３５を形成するものとすれば、高い配置自由度をもって最短の油路を極めて簡単に形成することができる。なお、リザーバ室３３はオリフィス３６を介して油路３５に連通しているので、潤滑油ポンプ２１の吐出圧が低下した際にもシュー３２の押圧力が直ちに低下することはない。

ところで、潤滑油ポンプ２１の吐出圧は、インナロータ２１ｂが直結された右バランサ軸１０Ｒの前端面にも作用するが、これは右バランサ軸１０Ｒのスラスト荷重を増大させ、回転抵抗を増大させる要因となる。そこで本実施例においては、右バランサ軸１０Ｒの前ジャーナル１８ＲＦの外周面の一部を切削して平坦面４０を形成することにより、軸線に直交する断面の形状が欠円形をなす圧力逃がし用の通路４１を軸受孔１７ＲＦの内周面との間に形成するものとしている（図３並びに図７参照）。これにより、右バランサ軸１０Ｒの前端面とバランサ軸ホルダ１６の前端壁側の右軸受孔１７ＲＦとの間の空間Ｇに侵入した潤滑油ポンプ２１の吐出油がこの通路４１から逃げるので、右バランサ軸１０Ｒのスラスト荷重が過大にならずに済む。

この油路４１は、その機能からして、要は軸端面からバランサ軸ホルダ１６内へ連通するものでありさえすれば良いが、その形成に要する工程が極めて簡単で済むことから、上記の如き外周面の一部を平面にしたものが特に好ましく、またその位置については、カウンタウェート１９の遠心荷重が加わるために油膜が切れ易くなる側への潤滑油の供給を十分に行うことができ、しかも非ウェート側に設けるよりも逃げ量が過剰にならずに済むという利点に照らし、図７に示した如く、回転方向について非ウェート側からウェート側へ移行する境界部に設けることが好ましい。また、本実施例においては、潤滑油ポンプ２１のインナロータ２１ｂの軸後端に形成した平板部４２を右バランサ軸１０Ｒの前端に形成した摺り割り４３に突入させてインナロータ２１ｂを右バランサ軸１０Ｒに連結させているが、摺り割り４３の中心線に直交する向きに平面切削を施すものとすれば、右バランサ軸１０Ｒの前ジャーナル１８ＲＦ部についての静的バランスを悪化させずに済む。

バランサ軸ホルダ１６の後端には、両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒを抜け止めするためのスラストプレート４４が接合されている。このスラストプレート４４の内面には、図３並びに図８に示す如く、両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの後端に固定されたヘリカルギヤ２０の後端面から突出する縮径部４５を受容する窪み４６が形成されており、この窪み４６に縮径部４５を突入させると、ヘリカルギヤ２０の後端面の一部がスラストプレート４４の内面に摺接し、これによってバランサ軸１０Ｌ・１０Ｒに作用するスラスト力が受け止められるようになっている。

２つの窪み４６内は、バランサ軸ホルダ１６の左側後部をロワブロック５に固定するボルトＢ１の挿通孔４７に連なる連結油路４８で互いに連通している。これら２つの窪み４６及び連結油路４８を形成するためにスラストプレート４４の外面には、左側端から右バランサ軸１０Ｒの中心に向けて横向きに延在する膨出部４９が形成されている。そしてバランサ軸ホルダ１６の後端面にスラストプレート４４を結合するボルトＢ３の挿通孔が設けられたボス５１と膨出部４９との間がリブ５２Ａで連結されており、これによってスラストプレート４４の剛性がより一層高められている。特に、リブ５２Ａは、膨出部４９における各バランサ軸端との対向部４９Ａとボス５１とを連結しているので、スラストプレート４４におけるヘリカルギヤ２０の後端面の一部が摺接する面、つまりスラスト力支持面４４Ａの剛性向上を、重量増加を抑制しつつ達成している。さらに、上側の２点のボス５１間を連結するリブ５２Ｂの中央部と対向部４９Ａとをリブ５２Ｃで連結することにより、スラスト力支持面４４Ａのさらなる剛性向上に寄与し得る。

連結油路４８は、シリンダブロック４及びロワブロック５に内設された油路５３と連結されており、シリンダブロック４内を経てきた潤滑油を、左側の窪み４６から右側の窪み４６へと導くようになっている（図９参照）。

両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの中心部には、後端から中間ジャーナル１８ＬＭ・１８ＲＭに至る軸方向油路５４が形成されている。また中間ジャーナル１８ＬＭ・１８ＲＭ並びに後ジャーナル１８ＬＲ・１８ＲＲには、軸方向油路５４と交差する直径線に沿って各ジャーナル１８…を貫通する径方向油路５５がそれぞれ形成されている。

これらにより、両窪み４６内に流入した潤滑油は、両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの後端の開口から軸方向油路５４を経て径方向油路５５から流れ出る際に、各軸受孔１７…と各ジャーナル１８…との間を潤滑する。これと同時に、縮径部４５の外周面と窪み４６の内周面との隙間を経てヘリカルギヤ２０の後端面とスラストプレート４４の内面との摺接面、つまりスラスト力支持面４４Ａに潤滑油が流出し、同面を潤滑する。ここで縮径部４５の外周面と窪み４６の内周面との隙間寸法を、オリフィス作用が得られるように適宜に設定することにより、スラスト力支持面４４Ａへ流出する油量を規定することができる。

他方、図３に示した如く、バランサ軸ホルダ１６の内側を前後に仕切る形に設けられた中間壁５６Ｍと後壁５６Ｒの付け根には連通孔５７が形成されており、バランサ軸ホルダ１６内に落下した潤滑油が、ヘリカルギヤ２０の受容部に流入するようになっている。また、ヘリカルギヤ２０のねじり方向は、両バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの回転に伴ってスラストプレート４４とバランサ軸ホルダ間の上部に設けられた開口部５８から潤滑油を外部に排出するねじポンプの作用が得られるように定められている。これにより、バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの回転支持を潤滑した潤滑油がバランサ軸ホルダ１６内に溜まらないので、回転するバランサ軸１０Ｌ・１０Ｒが潤滑油を攪拌することでエアレーションを引き起こしたり、潤滑油自体の粘性が回転抵抗となったりする不都合が解消される。またスラストプレート４４の下部に排油孔５９を設けることで下方に溜まった潤滑油を排出するようにしても良い。

図１０並びに図１１に示す如く、バランサ軸ホルダ１６の底壁の中央部の中間壁５６Ｍ寄りの部分には、オイルストレーナ２６を取り付けるための取付孔６１Ａが開設された環状突部６１が形成されている。このように環状突部６１が形成されているので、オイルストレーナ支持部の剛性が高められている。そしてバランサ軸ホルダ１６の外面には、バランサ軸１０Ｌ・１０Ｒの軸線に沿う縦リブ６２と、これに直交する向きの横リブ６３とが一体形成されている。これらのリブ６２・６３は、オイルストレーナの取付部である環状突部６１の周囲とも連結されており、これにより、バランサ軸ホルダ１６の補強がなされている。これらのリブ６２・６３は、バランサ軸ホルダ１６の外面から突出しており、オイルパン７内に貯容された潤滑油の流動に抵抗を与え、オイルパン７の内面を揺動する潤滑油が叩く現象を起き難くする作用も得られる。そしてこのようにして高剛性が与えられたバランサ軸ホルダ１６をロワブロック５に結合することにより、クランク軸１の軸方向について互いに隣り合わせにロワブロック５に設けられた複数のベアリングキャップ部同士が相互に連結されるので、クランク軸１の支持剛性も高められる。

なお、上記実施の形態は二次バランサ軸についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一次バランサなど、他の次数の振動を低減するバランサ軸にも適用可能である。

Ｂ２ ボルト
Ｅ 往復ピストンエンジン
１ クランク軸
６ つり合い装置
１０Ｒ、１０Ｌ バランサ軸
１２ 無端リンクチェーン
１４ チェーンテンショナ
１６ バランサ軸ホルダ
２１Ａ アウタロータ、２１Ｂ インナロータ
２２ ポンプ受容部
２３ ポンプカバー
２７ 吸入油路
３３ リザーバ室
６１ 環状突部
６１Ａ 取付孔
６２ 縦リブ
６３ 横リブ

Claims (5)

1. クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に沿って延在する縦リブとが一体形成され、前記縦リブは前記突部に連結されていることを特徴とする往復ピストンエンジンのつり合い装置。
2. クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に対して直交する方向に延在する横リブとが一体形成され、前記横リブは前記突部に連結されていることを特徴とする往復ピストンエンジンのつり合い装置。
3. クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、前記オイルストレーナから吸引した潤滑油を流すための吸入油路とが一体形成され、前記吸入油路は前記突部に連結されていることを特徴とする往復ピストンエンジンのつり合い装置。
4. クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に直交する方向に延在する横リブと、前記オイルストレーナから吸引した潤滑油を流すための吸入油路とが一体形成され、前記横リブと前記吸入油路はそれぞれ前記突部に連結されていることを特徴とする往復ピストンエンジンのつり合い装置。
5. クランク軸の下方に配設された左右一対のバランサ軸と、前記左右一対のバランサ軸を互いに平行に支持し、かつこれらを受容するバランサ軸ホルダとを有する往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記バランサ軸ホルダの底壁部には、オイルストレーナを取り付けるための取付孔が開設された突部と、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に沿って延在する縦リブと、当該バランサ軸ホルダの外面から突出し前記バランサ軸の軸線方向に対して直交する方向に延在する横リブと、前記オイルストレーナから吸引した潤滑油を流すための吸入油路とが一体形成され、前記縦リブと前記横リブと前記吸入油路はそれぞれ前記突部に連結されていることを特徴とする往復ピストンエンジンのつり合い装置。

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