JP2013122230A - Balancer device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バランサシャフトを軸支するバランサハウジングにポンプハウジングが一体形成された内燃機関のバランサ装置に関する。 The present invention relates to a balancer device for an internal combustion engine in which a pump housing is integrally formed with a balancer housing that supports a balancer shaft.
自動車等に搭載されるレシプロエンジン(以下、単にエンジンと記す)では、ピストンが発生する二次起振動を打ち消すために、それぞれバランサウェイト(カウンタウェイト)を有する2本のバランサシャフトをクランクシャフトの下方のオイルパン内に配置し、動力伝達機構を介して伝達されるクランクシャフトの回転によって駆動バランサシャフトを回転駆動し、ギヤで互いに連係する被駆動バランサシャフトをこれとは反対方向に等速度で回転駆動するようにしたバランサ装置が一般的に取付けられている。 In a reciprocating engine (hereinafter simply referred to as an engine) mounted on an automobile or the like, two balancer shafts each having a balancer weight (counter weight) are provided below the crankshaft in order to cancel the secondary vibration generated by the piston. The drive balancer shaft is rotated by the rotation of the crankshaft transmitted through the power transmission mechanism, and the driven balancer shafts linked with each other by gears are rotated at the same speed in the opposite direction. A balancer device adapted to be driven is generally installed.
バランサ装置には、オイルストレーナ、オイルポンプおよびオイルストレーナとオイルポンプとを連結する吸入通路が一体的に設けられることがある。このようなバランサ装置として、バランサシャフトを支持するバランサハウジングを、両バランサシャフトの軸心を通る平面で上下に分割したアッパハウジングおよびロアハウジングにより構成するとともに、ロアハウジングに一体形成したポンプハウジングの端面から突出させた被駆動バランサシャフトの端部にオイルポンプ(オイルポンプロータ)を取り付け、ポンプハウジングの端面にポンプカバーを接合してポンプ室を形成したものを本出願人は提案している(特許文献1参照)。 The balancer device may be integrally provided with an oil strainer, an oil pump, and a suction passage that connects the oil strainer and the oil pump. As such a balancer device, the balancer housing that supports the balancer shaft is composed of an upper housing and a lower housing that are divided into upper and lower planes passing through the axis of both balancer shafts, and an end face of the pump housing that is integrally formed with the lower housing The present applicant has proposed that a pump chamber is formed by attaching an oil pump (oil pump rotor) to the end of the driven balancer shaft protruding from the shaft and joining a pump cover to the end face of the pump housing (patent) Reference 1).
ところで、特許文献1のバランサ装置では、オイルポンプロータを収容するポンプ室がポンプカバー側に形成され、インナロータを貫通して突出するシャフト部(インナロータの筒状延出部)およびアウタロータを軸支する軸受がポンプカバーに形成されている。また、オイルポンプが設けられた被駆動バランサシャフトと反対側の駆動バランサシャフトは、ポンプカバーから突出してその端部に被駆動カムスプロケットが固着されており、スプロケットの近傍に位置するポンプカバーにはこれを軸支する軸受が形成されている。このように異なる部材(ポンプカバーとバランサハウジング)に共通のシャフトの軸受を形成する場合、芯ずれがないように軸心を合わせるのは困難である。そのため、軸心精度を高めるためには、ポンプカバーをバランサハウジングに組み付けた状態で軸受孔を穿設する共加工を行う必要があった。 By the way, in the balancer device of patent document 1, the pump chamber which accommodates an oil pump rotor is formed in the pump cover side, and it supports the shaft part (cylindrical extension part of an inner rotor) which protrudes through an inner rotor, and an outer rotor. A bearing is formed on the pump cover. The drive balancer shaft on the opposite side of the driven balancer shaft provided with the oil pump protrudes from the pump cover, and the driven cam sprocket is fixed to the end of the pump balancer shaft. A bearing for supporting this is formed. Thus, when the common shaft bearing is formed in different members (pump cover and balancer housing), it is difficult to align the axes so that there is no misalignment. For this reason, in order to increase the shaft center accuracy, it is necessary to perform co-processing of drilling the bearing hole in a state where the pump cover is assembled to the balancer housing.
しかしながら、共加工によって軸受を形成したとしても、オイルポンプをポンプ室に設けるためには、一旦組み付けたポンプカバーをバランサハウジングから取外す必要があるため、組立工数が多くなる。また、オイルポンプを組み付けるためにポンプカバーを取外すと、ポンプカバーを組み付け直す際に位置決めピンを用いてもバランサハウジングを共加工時の位置に固定することができず、バランサシャフトの軸受の軸心精度が低下する。軸心精度の低下は焼付きやかじりの原因となるため好ましくない。 However, even if the bearing is formed by co-processing, in order to provide the oil pump in the pump chamber, it is necessary to remove the once-assembled pump cover from the balancer housing, which increases the number of assembly steps. Also, if the pump cover is removed to assemble the oil pump, the balancer housing cannot be fixed at the co-working position even if the positioning pin is used when the pump cover is reassembled. Accuracy is reduced. A decrease in axial center accuracy is not preferable because it causes seizure and galling.
本発明は、このような従来技術に含まれる課題を解消するべく案出されたものであり、組立工数を削減するとともに、バランサシャフトの軸受の軸心精度を高めることができるバランサ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised to solve the problems included in the prior art, and provides a balancer device capable of reducing the number of assembling steps and improving the shaft center accuracy of the bearing of the balancer shaft. For the purpose.
このような課題を解決するために、本発明の一側面によれば、それぞれバランサウェイト(12、22)を有し、互いに反対方向に等速度で回転するように連係された駆動及び被駆動バランサシャフト(11、21)と、前記両バランサシャフトを互いに平行に軸支するための軸受下半部(33)を有するロアハウジング(31)と、前記軸受下半部と協働して軸受(41〜44)を構成する軸受上半部(34)を有し、前記ロアハウジングに組み合わされてバランサハウジング(30)を構成するアッパハウジング(32)と、前記ロアおよび前記アッパハウジングの一方(31)における軸線方向の一端に一体形成され、オイルポンプ(60)を内蔵するポンプ室(63)の少なくとも一部を画成するポンプハウジング(51)と、前記ポンプハウジングに軸線方向外側から組み付けられ、前記ポンプハウジングと協働して前記ポンプ室を形成するとともにポンプボディ(64)を構成するポンプカバー(56)とを有する内燃機関(1)のバランサ装置(10)であって、前記被駆動バランサシャフトの前記ポンプハウジング側の一端が、前記ポンプ室に突入して前記オイルポンプと連結し、前記駆動バランサシャフトの前記ポンプハウジング側の一端が、前記バランサハウジング外に突出し、かつクランクシャフト(2)により駆動されるトルク入力手段を有し、前記両バランサシャフトが、前記バランサハウジング(30)および前記ポンプハウジング(51)のみによって軸支される構成とする。 In order to solve such a problem, according to one aspect of the present invention, a driving and driven balancer each having a balancer weight (12, 22) and linked so as to rotate at the same speed in opposite directions. A lower housing (31) having a shaft (11, 21), a bearing lower half (33) for supporting both the balancer shafts in parallel with each other, and a bearing (41 in cooperation with the bearing lower half) To 44) and an upper housing (32) which is combined with the lower housing to form a balancer housing (30), and one of the lower and the upper housing (31). A pump housing (51) integrally formed at one end in the axial direction and defining at least a part of a pump chamber (63) containing an oil pump (60); A balancer device for an internal combustion engine (1) having a pump cover (56) which is assembled to the pump housing from the outside in the axial direction and forms the pump chamber in cooperation with the pump housing and constitutes the pump body (64). 10) The one end of the driven balancer shaft on the pump housing side enters the pump chamber and is connected to the oil pump, and the one end of the driving balancer shaft on the pump housing side is the balancer housing. The torque input means protrudes outward and is driven by a crankshaft (2), and both the balancer shafts are supported by only the balancer housing (30) and the pump housing (51).
この構成によれば、両バランサシャフトの軸受がポンプカバーに形成されないため、軸受を加工する前にポンプカバーをバランサハウジングに組付ける必要がなく、組立工数を削減することができる。また、半割りの軸受がバランサハウジングのみに形成されたことにより、組付け直しにより軸心精度が低下することがないため、軸心精度を高めることができる。そのため、軸受部のクリアランスを縮小することができ、軸受部からのオイルリークによってオイルポンプの吐出量が低下することを防止できる。 According to this configuration, since the bearings of both balancer shafts are not formed on the pump cover, it is not necessary to assemble the pump cover to the balancer housing before processing the bearings, and the number of assembly steps can be reduced. Further, since the half bearing is formed only in the balancer housing, the shaft center accuracy is not lowered by reassembly, so that the shaft center accuracy can be increased. Therefore, the clearance of the bearing portion can be reduced, and the discharge amount of the oil pump can be prevented from decreasing due to oil leak from the bearing portion.
また、本発明の一側面によれば、前記ポンプハウジングが前記オイルポンプを内包し、前記オイルポンプが前記ポンプハウジングのみによって軸支される構成とすることができる。 According to another aspect of the present invention, the pump housing includes the oil pump, and the oil pump is supported by the pump housing alone.
この構成によれば、ポンプカバーに軸受を形成することなくオイルポンプロータを軸支することができる。したがって、ポンプカバーを組付け直したとしてもオイルポンプの軸心と被駆動バランサシャフトの軸心とが芯ずれを起こすことがない。 According to this configuration, the oil pump rotor can be pivotally supported without forming a bearing on the pump cover. Therefore, even if the pump cover is reassembled, the shaft center of the oil pump and the shaft center of the driven balancer shaft are not misaligned.
また、本発明の一側面によれば、前記駆動バランサシャフトの最も前記トルク入力手段側の前記軸受(42)が、前記被駆動バランサシャフトの最も前記オイルポンプ側の軸受(44)よりも、前記トルク入力手段側にオフセットしている構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the bearing (42) closest to the torque input means of the driving balancer shaft is more than the bearing (44) closest to the oil pump of the driven balancer shaft. It can be set as the structure offset to the torque input means side.
この構成によれば、被駆動バランサシャフトをよりトルク入力手段に近い位置で軸支することができ、組付け直しによる軸心精度の低下を防止しつつ被駆動バランサシャフトの支持剛性を高めることができる。 According to this configuration, the driven balancer shaft can be pivotally supported at a position closer to the torque input means, and the support rigidity of the driven balancer shaft can be increased while preventing a decrease in axial center accuracy due to reassembly. it can.
また、本発明の一側面によれば、前記ポンプハウジングが、前記ロアハウジングに形成されるとともに、前記オイルポンプのオイル通路(69)を内部に画成する横方向延長部(52)を有し、前記駆動バランサシャフトの最も前記トルク入力手段側の軸受(42)の軸受下半部(33)が、前記横方向延長部の上方に形成されている構成とすることができる。 According to another aspect of the present invention, the pump housing has a lateral extension (52) formed in the lower housing and defining an oil passage (69) of the oil pump therein. The lower half portion (33) of the bearing (42) closest to the torque input means of the drive balancer shaft may be formed above the laterally extending portion.
この構成によれば、バランサハウジングとポンプボディとが連結する部分に駆動バランサシャフトの軸受の軸受下半部を形成できるため、支持剛性を高めることができる。 According to this configuration, the bearing lower half portion of the bearing of the drive balancer shaft can be formed at the portion where the balancer housing and the pump body are connected, so that the support rigidity can be increased.
また、本発明の一側面によれば、前記バランサハウジングが、前記ポンプハウジングとの間に前記被駆動バランサシャフトを露出させるように構成され、前記ポンプハウジングが、前記被駆動バランサシャフトを軸支する軸受孔(第3軸受45)を有する構成とすることができる。 According to another aspect of the present invention, the balancer housing is configured to expose the driven balancer shaft between the pump housing and the pump housing pivotally supports the driven balancer shaft. It can be set as the structure which has a bearing hole (3rd bearing 45).
この構成によれば、バランサハウジングを軽量化できるとともに、バランサハウジングに一体形成されたポンプハウジングにも被駆動バランサシャフトを軸支させることができるため、オイルポンプの駆動負荷を確実に支持することができる。 According to this configuration, the balancer housing can be reduced in weight, and the driven balancer shaft can be pivotally supported also in the pump housing integrally formed with the balancer housing, so that the driving load of the oil pump can be reliably supported. it can.
また、本発明の一側面によれば、前記被駆動バランサシャフトの前記バランサウェイトが、前記軸受(43)によって支持されるジャーナル部(24)を挟んで軸線方向に2分割され、当該両バランサウェイト(22l、22r)間の軸受壁(48)が前記被駆動バランサシャフトのスラスト軸受をなし、前記被駆動バランサシャフトの前記軸受(42、44)が、前記両バランサウェイトの間の軸受壁(48)および前記ポンプハウジング側の軸端壁(49)に設けられ、前記被駆動バランサシャフト(21)は、前記バランサハウジングと前記ポンプハウジングとの間に設けられた継手(27)によって互いに連結される、前記両バランサウェイト側のウェイト軸(21a)および前記オイルポンプ側のポンプ軸(21b)から構成され、前記継手が、軸線方向と直交する方向に延在するキー(27a)およびキー溝(27b)を有する構成とすることができる。 Also, according to one aspect of the present invention, the balancer weight of the driven balancer shaft is divided into two in the axial direction across the journal portion (24) supported by the bearing (43), and both the balancer weights The bearing wall (48) between (22l, 22r) constitutes a thrust bearing of the driven balancer shaft, and the bearing (42, 44) of the driven balancer shaft is a bearing wall (48 between the balancer weights). ) And the shaft end wall (49) on the pump housing side, and the driven balancer shaft (21) is connected to each other by a joint (27) provided between the balancer housing and the pump housing. The weight shaft (21a) on both the balancer weights and the pump shaft (21b) on the oil pump side. The joint may be configured to have a key (27a) and keyway (27b) extending in a direction perpendicular to the axial direction.
この構成によれば、バランサ装置を組立てる際、ポンプ軸を配置した状態でキーとキー溝とが噛み合うようにウェイト軸を半割りの軸受に載置するだけで被駆動バランサシャフトを組付けることができるため、組付け性が向上する。 According to this configuration, when assembling the balancer device, the driven balancer shaft can be assembled simply by placing the weight shaft on the half bearing so that the key and the key groove engage with each other with the pump shaft disposed. As a result, assembly is improved.
このように本発明によれば、組立工数を削減するとともに、バランサシャフトの軸受の軸心精度を高めることができるバランサ装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a balancer device that can reduce the number of assembling steps and can improve the axial center accuracy of the bearing of the balancer shaft.
以下、図面を参照して、本発明に係るバランサ装置10を、直列4気筒自動車用エンジン(以下、単にエンジン1と記す。)に適用した実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、エンジン1が搭載された状態における自動車の進行方向にしたがって図1および図2中に示す矢印を基準にして方向を示すものとする。なお、図3〜図8では、理解を容易にするために、バランサ装置10を基準としてシリンダ軸線方向およびこれに直交する方向を上下・前後として示している。
Hereinafter, an embodiment in which a
図1および図2に示すように、エンジン1は、クランクシャフト2を水平方向に延在させた直列4気筒エンジンであり、ロアブロック3や、オイルパン4、バランサ装置10などを備えており、シリンダ軸線を後方に傾斜させて自動車に搭載される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 1 is an in-line four-cylinder engine in which a
バランサ装置10は、ピストンの往復運動に起因して発生するエンジン1の二次振動を低減するためのものであり、図3および図4に併せて示すように、回転中心から径方向外側に重心位置を偏倚させた実質的に同一形状のバランサウェイト12、22をそれぞれ備えて前後に配置された駆動バランサシャフト11および被駆動バランサシャフト21と、これら2本のバランサシャフト11、21を互いに平行に支持し且つ収容するバランサハウジング30とを備えている。バランサハウジング30は、両バランサシャフト11、21の軸心を通る平面に沿って上下に2分割されたロアハウジング31およびアッパハウジング32とにより構成される。バランサ装置10は、適所に設けられたボルト挿通孔16(図4参照)に下方から挿通される通しボルトにより、オイルパン4に内包された状態でロアブロック3の下面(クランクシャフト2の下方)に締結される。
The
図1に示すように、クランクシャフト2には、右端部にクランクプーリ5が設けられており、その背面側に大スプロケット6が固定されている。前側に配置された駆動バランサシャフト11には、その右端に小スプロケット7がボルト締結されており、大小両スプロケット6、7間に掛け渡されたリンクチェーン8を介して伝達されるクランクシャフト2の回転力により、駆動バランサシャフト11が回転駆動される。図1、図3および図4に示すように、両バランサシャフト11、21は、各バランサシャフト11、21に一体結合されたヘリカルギヤ13、23によって互いに連動するように連結されている。駆動バランサシャフト11は、クランクシャフト2の2倍の回転速度でクランクシャフト2と同一方向へ回転駆動される。そしてヘリカルギヤ13、23同士の噛合により、被駆動バランサシャフト21は駆動バランサシャフト11とは逆向きに等速度で回転駆動される。
As shown in FIG. 1, the
両バランサシャフト11、21には、ヘリカルギヤ13、23の左方に比較的大径の第1ジャーナル部14、24が、ヘリカルギヤ13、23の右方に比較的小径の第2ジャーナル部15、25がそれぞれ形成されている。また、バランサウェイト12、22は、第1ジャーナル部14、24を挟んで左右(軸線方向)に2分割されて左右のバランサウェイト部12l、12r、22l、22rを構成し、軸線方向について同一の位置に各バランサシャフト11、21に一体形成されている。
The two
ロアハウジング31には、両バランサシャフト11、21について2つずつの軸受下半部33が形成され、アッパハウジング32にも、両バランサシャフト11、21について2つずつの軸受上半部34が形成されている。軸受下半部33と軸受上半部34とは、ロアおよびアッパハウジング31、32を互いに接合させることによって、対応するもの同士が協働して両バランサシャフト11、21について2つ割の第1軸受41、43および第2軸受42、44を構成する。両バランサシャフト11、21の第1および第2ジャーナル部14、15、24、25は、このようにして構成された第1および第2軸受41、42、43、44により軸支される。
The
両バランサシャフト11、21には、左右のバランサウェイト部12l、12r、22l、22rにおける第1ジャーナル部14、24を挟む対向端部に拡径されたフランジ部がそれぞれ形成されており、これらフランジ部の互いの対向端面がスラスト受面をなしている。つまり、それぞれ第1軸受41、43を構成して第1ジャーナル部14、24を軸支する第1軸受壁46、48が両バランサシャフト11、21のスラスト軸受を兼ねている。したがって、ロアまたはアッパハウジング31、32や両バランサシャフト11、21に別途スラスト軸受やスラスト受面を形成する必要がなく、構造の簡素化および重量軽減が実現できる。なお、両バランサシャフト11、21を支持する各第1軸受壁46、48は、左右方向について同一の位置に設けられて前後方向に連設されている。
The both
各軸受41〜44におけるロアハウジング31側の軸受下半部33に両バランサシャフト11、21の第1および第2ジャーナル部14、15、24、25をそれぞれ載置した状態(図4の状態)で、各軸受41〜44におけるアッパハウジング32側の軸受上半部34を両バランサシャフト11、21の各ジャーナル部14、15、24、25に整合させた上でロアおよびアッパハウジング31、32を互いに接合させることにより、両バランサシャフト11、21がロアおよびアッパハウジング31、32内に回転自在に収容されることとなる。そして第1軸受41、43を形成する第1軸受壁46、48は、左右のバランサウェイト部12l、12r、22l、22rの対向端面に摺接してスラスト力を受け止める。
A state in which the first and
ロアおよびアッパハウジング31、32は、被駆動バランサシャフト21を収容する後側部分が軸線方向に比較的短く形成され、駆動バランサシャフト11を収容する前側部分が軸線方向に比較的長く形成されており、駆動バランサシャフト11を収容する前側部分の右端壁が被駆動バランサシャフト21を収容する部分の右端壁よりも右側に位置するように構成されている。そして、両バランサシャフト11、21の第2軸受42、44は、対応するバランサシャフト11、21を収容する部分の各右端壁(以下、第2軸受壁47、49と称する。)に形成されている。したがって、駆動バランサシャフト11の第2軸受42は、被駆動バランサシャフト21の第2軸受44よりも右側、すなわち小スプロケット7側にオフセットした位置に設けられ、対応する第1軸受41、43からの距離が被駆動バランサシャフト21に比べて長くなっている。
The lower and
また、ロアおよびアッパハウジング31、32には、第1軸受壁46、48および第2軸受壁47、49を連結して右側バランサウェイト部12r、22rおよびヘリカルギヤ13、23を径方向から包囲するとともに、第1軸受壁46、48から左方へ突出して左側バランサウェイト部12l、22lを径方向から包囲するシャフト包囲壁35が一体形成されている。
The lower and
図3および図4に示すように、バランサ装置10には、エンジン各部へオイルを圧送するためのトロコイド式のオイルポンプ60が一体的に設けられており、被駆動バランサシャフト21がオイルポンプ60を回転駆動する。具体的には、ロアハウジング31の右端に、オイルポンプ60を内蔵する円筒状のポンプ室63の一部を画成するポンプハウジング51がアッパハウジング32との合わせ面30aよりも上方へ突出するように一体形成されており、ポンプハウジング51の右端面に、右側からポンプハウジング51に組み付けられるポンプカバー56がボルト締結され、これらポンプハウジング51とポンプカバー56とが協働してポンプ室63を形成するとともにポンプボディ64を構成している。オイルポンプ60は、2面取りされた被駆動バランサシャフト21の右端に連結されるインナロータ61およびポンプ室63の外周壁に軸支されるアウタロータ62を備えており、被駆動バランサシャフト21が回転すると、オイルパン4内のオイルを吸入してエンジン各部へと圧送する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ポンプハウジング51は、オイルポンプ60を内包するように被駆動バランサシャフト21の右端まで延びてポンプ室63の外周面を形成しており、アウタロータ62の軸受をなしている。また、ポンプハウジング51は、バランサハウジング30の被駆動バランサシャフト21を収容する後側部分から右側に離間した位置に設けられている。したがって、被駆動バランサシャフト21は、バランサハウジング30とポンプハウジング51との間で露出している。
The
図4に示すように、ポンプハウジング51は、ポンプカバー56と協働してオイルポンプ60の吐出通路69を内部に画成すべく駆動バランサシャフト11の下方を通って前方へ突出する第1横方向延長部52と、ポンプカバー56と協働してオイルポンプ60の吸入通路68の下流部を内部に画成すべく後方へ突出する第2横方向延長部53とを有している。第1横方向延長部52は、ロアハウジング31の前端(駆動バランサシャフト11の第2軸受42)下部に一体形成されている。つまり、駆動バランサシャフト11の第2軸受42の軸受下半部33が、第1横方向延長部52の上方に形成される。一方、第2横方向延長部53は、ロアハウジング31の後側に形成されてリブで補強された板状の連結部36(図6参照)を介してロアハウジング31の後側に一体形成される。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、ポンプカバー56は、ポンプハウジング51の右端面に対応する接合面56aを有し、ポンプ室63の右側面を画成するととともに、オイルポンプ60の吐出通路69および吸入通路68の下流部をポンプハウジング51と協働して形成する。ポンプ室63の下方には、吐出通路69と吸入通路68とを連通するように設けられた弁室70が形成されており、弁室70に摺動自在に嵌入される公知のプランジャバルブからなる図示しないリリーフバルブにより、吐出通路69の余剰圧を吸入通路68へ還流させるようになっている。ポンプカバー56の前部および後部には、ロアブロック3に締結するためのボルト挿通孔16(図6参照)を形成するボルトボス部57がバランサ装置10の上面を形成するように設けられており、駆動バランサシャフト11が通る部位には、駆動バランサシャフト11の右端部の軸径よりも大きな直径を有し、駆動バランサシャフト11を軸支することなく挿通させる貫通孔58が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
ロアハウジング31およびこれに一体形成されたポンプハウジング51、アッパハウジング32並びにポンプカバー56は、いずれもアルミ合金からなるダイカスト鋳造品であり、後述するロアハウジング31の管状通路67や吸入通路68の下流部、ポンプカバー56の弁室70などは中子を用いて形成される。
The
図3に示すように、被駆動バランサシャフト21には、第2ジャーナル部25からさらに間隙をおいた右方に、第2ジャーナル部25よりも小径の第3ジャーナル部26が形成されている。第3ジャーナル部26は、ポンプハウジング51の縦壁を貫通するように形成された軸受孔からなる第3軸受45により軸支される。そして、被駆動バランサシャフト21は、左端がポンプ室63に突入してインナロータ61に連結され、オイルポンプ60を駆動する。
As shown in FIG. 3, the driven
図4に併せて示すように、被駆動バランサシャフト21は、バランサハウジング30とポンプハウジング51との間(第2軸受44と第3軸受45との間)の露出した部分に配置された継手27により軸方向に2分割された構成となっている。以下、左右両バランサウェイト部22l、22rを有するバランサウェイト22側の被駆動バランサシャフト21をウェイト軸21aと称し、オイルポンプ60側の被駆動バランサシャフト21をポンプ軸21bと称する。継手27は、軸線方向と直交する方向に延在するようにウェイト軸21aの右端に形成されたキー27aと、ポンプ軸21bの左端に形成されたキー溝27bとによって構成される。これにより、ロアハウジング31にアッパハウジング32が未だ組み付けられておらず、ポンプ軸21bが第3軸受45に軸支された状態で、キー27aがキー溝27bに嵌合するようにウェイト軸21aを上方から第1および第2軸受43、44の軸受下半部33に載置するだけで、ポンプ軸21bとウェイト軸21aとが互いに連結された被駆動バランサシャフト21をロアハウジング31に組み付ける(図4の状態にする)ことができる。
As shown in FIG. 4, the driven
一方、図1に示すように、駆動バランサシャフト11は、ポンプハウジング51側の左端が、バランサハウジング30およびポンプハウジング51の第1横方向延長部52の外方に突出し、かつ貫通孔58を通ってポンプカバー56の左端面よりも左方に突出しており、その左端面に小スプロケット7がボルト締結される。駆動バランサシャフト11をロアハウジング31に組み付ける際には、上記したように左右両バランサウェイト部12l、12rの対向面がスラスト受面をなすため、駆動バランサシャフト11を軸方向にずらして所定の位置に配置することはできない。そのため、仮にポンプカバー56に駆動バランサシャフト11の軸受が形成されている場合には、ポンプカバー56が組み付けられた状態では駆動バランサシャフト11の組み付け・取外しを行うことはできない。これに対し、本発明では、ポンプカバー56が駆動バランサシャフト11を軸支しないため、ポンプカバー56の貫通孔58を大きく形成すれば、ポンプカバー56が組み付けられている状態でも、駆動バランサシャフト11を組み付けるまたは取り外すこともできる。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
バランサハウジング30、ポンプハウジング51およびポンプカバー56がこのように構成されたことにより、両バランサシャフト11、21がバランサハウジング30およびポンプハウジング51のみによって軸支される。
Since the
図2、図3および図6に示すように、バランサハウジング30の底壁には、図示しないオイルストレーナを吸入口71aに保持するストレーナカバー71を取付けるために、下方に延出するように設けられた円筒壁状のストレーナ取付部37が一体形成されている。ストレーナ取付部37は、両バランサシャフト11、21のうち低位に配置される被駆動バランサシャフト21の下方にその中心を置いて、左側部分が被駆動バランサシャフト21の第1軸受壁48に連結する位置に配置される。ストレーナ取付部37は、バランサウェイト22の回転軌跡に沿うように円弧状とされたロアハウジング31のシャフト包囲壁35を底とする有底凹部65をその内部に形成している。
As shown in FIGS. 2, 3, and 6, the bottom wall of the
図2に示すように、ストレーナ取付部37の後側に隣接する位置(両バランサシャフト11、12を基準とした側方)には、シャフト包囲壁35に連結されるとともに板状の連結部36(図6)に連結された管状壁38が、ロアハウジング31のアッパハウジング32との合わせ面30aと下端面30bとの間に位置するようにロアハウジング31に一体形成されている。管状壁38には、有底凹部65との間に隔壁39を残すように有底凹部65から離間する位置を通って被駆動バランサシャフト21に沿って延び、ロアハウジング31の右端面に至る円形断面の管状通路67が直線状に内設されている。管状通路67は、オイルストレーナからオイルポンプ60へ至る吸入通路68の上流部分をなすものであり、図7に示すように、ポンプハウジング51の第2横方向延長部53に形成された吸入通路68の下流部に接続する。
As shown in FIG. 2, at a position adjacent to the rear side of the strainer mounting portion 37 (a side with respect to both the
図7および図8に示すように、有底凹部65と管状通路67とを隔てるこの隔壁39には、両者を連通させる2つの円形断面通路66が管状通路67の軸線方向に整列するように形成されている。上記したようにロアハウジング31はダイカスト成形され、有底凹部65や管状通路67はダイカスト成形時の鋳抜きにより形成される一方、円形断面通路66は、ダイカスト成形後にドリル加工により形成される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図6および図7に示すように、バランサ装置10をロアブロック3に締結するためのボルト挿通孔16は、上記したようにポンプカバー56の前後に2つ、第1軸受壁46、48の前後に2つ、およびアッパハウジング32に形成された吐出通路69(図4参照)の終端(ロアブロック3との接続部)の外側に1つの合計5つが形成されている。このうち、吐出通路69の終端外側のボルト挿通孔16を形成するボルトボス部17は、比較的薄く形成されており、シャフト包囲壁35に接続するリブ18によって補強されている。一方、第1軸受壁46、48の前後のボルト挿通孔16を形成するボルトボス部17は、最も大きな剛性が必要であるために比較底厚く形成されている。そして、このうちの後側のボルトボス部17には、ストレーナ取付部37に接続するリブ18が接続されており、バランサハウジング30の締結強度がさらに向上している。
As shown in FIGS. 6 and 7, there are two bolt insertion holes 16 for fastening the
被駆動バランサシャフト21と共にオイルポンプ60が回転すると、オイルストレーナから有底凹部65、円形断面通路66および管状通路67を経てポンプボディ64に流入したオイルは、オイルポンプ60で圧力を与えられて吐出通路69へ吐出される。そしてバランサハウジング30の上面に開口した吐出通路69の終端からロアブロック3内の給油路へと圧送され、エンジン各部へと供給される。
When the
このように、両バランサシャフト11、21がバランサハウジング30およびポンプハウジング51のみによって軸支されることにより、各バランサシャフト11、21の軸受41〜44を加工する前にポンプカバー56をバランサハウジング30に組付ける必要がなく、組立工数が削減される。また、半割りの軸受41〜44がバランサハウジング30のみに形成されたことにより、組付け直しにより軸心精度が低下することがないため、高い軸心精度を実現できる。すなわち、軸心精度を加工時の精度のみによるものとすることができる。これにより、軸受部のクリアランスを縮小することができるため、軸受部からのオイルリークによってオイルポンプ60の吐出量が低下することも防止される。
Thus, the
また、駆動バランサシャフト11がバランサハウジング30に形成された2つの軸受41、42のみによって軸支されることにより、小スプロケット7の近傍に位置する第2軸受42に加わる荷重が低減している。すなわち、図9(B)に示すように、上記実施形態の第1および第2軸受41、42の間(例えば、被駆動バランサシャフト21の第2軸受44に対応する位置)にもう1つの軸受(以下、第3軸受143と称する。)を形成した比較例の場合、リンクチェーン張力P1が加わる第2軸受42には、右側バランサウェイト部12rの荷重P2のうち第3軸受143が支えた反力相当分もが加わることになり、図9(A)に示す本実施形態の第2軸受42よりも荷重および摩擦が大きくなる。
Further, since the
つまり、図9(A)に示す本実施形態では、軸受反力Qrcが加わる第1軸受41を支点とする力の釣合いは、下式(1)として表せる。
Qra・l1+P2・L2=P1・L1+P3・L3 ・・・(1)
ただし、Qra:第2軸受42の軸受反力、P1:リンクチェーン6の張力、P2:右側バランサウェイト部12rの遠心力、P3:左側バランサウェイト部12lの遠心力、である。
したがって、第2軸受42の軸受反力Qraは、下式(2)のようになる。
Qra=(P1・L1+P3・L3−P2・L2)/l1 ・・・(2)
一方、図9(B)に示す比較例では、同様に第1軸受41を支点とする力の釣合いは、下式(3)として表せる。
Qra・l1+P2・L2=P1・L1+P3・L3+Qrb・l2 ・・・(3)
ただし、Qrb:第3軸受143の軸受反力、である。
したがって、第2軸受42の軸受反力Qraは、下式(4)のようになる。
Qra=(P1・L1+P3・L3+Qrb・l2−P2・L2)/l1 ・・・(4)
ここで、左右のバランサウェイト部12l、12rの遠心力P3、P2は同一であり、それぞれの第1軸受41からの距離L2、L3も同一であるため、これら成分を引き去ると、本実施形態の第2軸受42の軸受反力Qraおよび比較例の第2軸受42の軸受反力Qraは、それぞれ下式(5)、(6)のようになる。
Qra=(P1・L1)/l1 ・・・(5)
Qra=(P1・L1+Qrb・l2)/l1 ・・・(6)
したがって、本実施形態の第2軸受42の軸受反力Qraは、第3軸受143が支えた軸受反力Qrb相当分だけ比較例の第2軸受42の軸受反力Qraよりも小さくなる。これにより、駆動バランサシャフト11を支持する第2軸受42は、負担が減って小径化および軽量化が可能になる。
In other words, in the present embodiment shown in FIG. 9A, the balance of force with the
Qra · l1 + P2 · L2 = P1 · L1 + P3 · L3 (1)
Qra: bearing reaction force of the
Therefore, the bearing reaction force Qra of the
Qra = (P1 / L1 + P3 / L3-P2 / L2) / l1 (2)
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 9B, the balance of force with the
Qra · l1 + P2 · L2 = P1 · L1 + P3 · L3 + Qrb · l2 (3)
Where Qrb is the bearing reaction force of the
Therefore, the bearing reaction force Qra of the
Qra = (P1 · L1 + P3 · L3 + Qrb · l2−P2 · L2) / l1 (4)
Here, the centrifugal forces P3 and P2 of the left and right
Qra = (P1 · L1) / l1 (5)
Qra = (P1 · L1 + Qrb · l2) / l1 (6)
Therefore, the bearing reaction force Qra of the
他方、本実施形態では第2軸受42の軸受反力Qraが低減した反面、第1軸受41の軸受反力Qrcが大きくなる。そこで、本実施形態では、第1軸受41を幅広の剛性の高い構成とするとともに、潤滑油の油路に工夫を加えている。すなわち、従来では、左右のバランサウェイト部間で両バランサシャフトを支持する軸受部を潤滑するために、バランサハウジングの一側から一方のバランサシャフトの軸受を介して他方のバランサシャフトの軸受に至る油路を形成していたため、上流側の軸受は十分に潤滑できでも、上流側でオイルリークが生じると下流側の軸受の潤滑が相対的に少なくなる虞があった。そこで、本実施形態では、図4に示すように、アッパハウジング32をロアハウジング31に締結するためにアッパハウジング32に設けたボルト挿通孔のうち、第1軸受壁46、48における両バランサシャフト11、21の間に位置するボルト挿通孔19を潤滑油用の通路としても利用し、両バランサシャフト11、21間に供給した潤滑油を前後に分配して両バランサシャフト11、21を均等に潤滑できるようにしている。
On the other hand, in the present embodiment, the bearing reaction force Qra of the
本実施形態では、ポンプハウジング51がオイルポンプ60を内包し、オイルポンプ60がポンプハウジング51のみによって軸支されることにより、ポンプカバー56に軸受を形成することなくアウタロータ62を軸支することができるため、ポンプカバー56を組付け直したとしてもアウタロータ62の軸心と被駆動バランサシャフト21の軸心とが芯ずれを起こすことがない。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、駆動バランサシャフト11の最も小スプロケット7側の第2軸受42が、被駆動バランサシャフト21の最もオイルポンプ60側の半割り軸受である第2軸受44よりも小スプロケット7側にオフセットしているため、被駆動バランサシャフト21がより小スプロケット7に近い位置で軸支され、その支持剛性が高まっている。
In the present embodiment, the
一方、ロアハウジング31に一体形成されたポンプハウジング51が、オイルポンプ60の吐出通路69を内部に画成する第1横方向延長部52を有し、駆動バランサシャフト11の最も小スプロケット7側の第2軸受42の軸受下半部33が、第1横方向延長部52の上方に形成されたことにより、バランサハウジング30とポンプボディ64とが連結する部分に駆動バランサシャフト11の第2軸受42が形成されるため、駆動バランサシャフト11の支持剛性が高くなっている。
On the other hand, the
さらに、バランサハウジング30が、ポンプハウジング51との間に被駆動バランサシャフト21を露出させるように構成され、ポンプハウジング51が、被駆動バランサシャフト21を軸支する軸受孔からなる第3軸受45を有することにより、バランサハウジング30が軽量化されるとともに、被駆動バランサシャフト21がバランサハウジング30に一体形成されたポンプハウジング51にも軸支されるため、オイルポンプ60の駆動負荷が確実に支持される。
Furthermore, the
また、本実施形態では、両バランサシャフト11、21のバランサウェイト12、22が、第1軸受41、43によって支持される第1ジャーナル部14、24を挟んで軸線方向に2分割され、第1軸受壁46、48が両バランサシャフト11、21のスラスト軸受をなすことにより、バランサ装置10の簡略化および軽量化が図られるとともに、上記したように被駆動バランサシャフト21が継手27をもってウェイト軸21aおよびポンプ軸21bに分割されたことにより、駆動バランサシャフト11はもとより、被駆動バランサシャフト21を組み付ける際にも、ポンプ軸21bを配置した状態でキー27aとキー溝27bとが噛み合うようにウェイト軸21aをロアハウジング31の軸受下半部33に載置するだけでロアハウジング31に組付けることができるため、組付け性が向上している。
In the present embodiment, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明のバランサ装置10を直列4気筒ガソリンエンジンに適用したが、その他の内燃機関に適用することも可能である。この他、各装置や部材の具体的構成や配置、数量など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係るバランサ装置10の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the
1 エンジン
2 クランクシャフト
7 小スプロケット(トルク入力手段)
10 バランサ装置
11 駆動バランサシャフト
12 バランサウェイト
21 被駆動バランサシャフト
21a ウェイト軸
21b ポンプ軸
22 バランサウェイト
22l 左側バランサウェイト部
22r 右側バランサウェイト部
24 第1ジャーナル部
27 継手
27a キー
27b キー溝
30 バランサハウジング
31 ロアハウジング
32 アッパハウジング
33 軸受下半部
34 軸受上半部
41 第1軸受(駆動バランサシャフト11用)
42 第2軸受(駆動バランサシャフト11用)
43 第1軸受(被駆動バランサシャフト21用)
44 第2軸受(被駆動バランサシャフト21用)
45 第3軸受(被駆動バランサシャフト21用の軸受孔)
48 第1軸受壁(被駆動バランサシャフト21用)
49 第2軸受壁(被駆動バランサシャフト21用)
51 ポンプハウジング
52 第1横方向延長部
56 ポンプカバー
60 オイルポンプ
63 ポンプ室
64 ポンプボディ
69 吐出通路
1
DESCRIPTION OF
42 Second bearing (for drive balancer shaft 11)
43 1st bearing (for driven balancer shaft 21)
44 Second bearing (for driven balancer shaft 21)
45 3rd bearing (bearing hole for driven balancer shaft 21)
48 1st bearing wall (for driven balancer shaft 21)
49 Second bearing wall (for driven balancer shaft 21)
51
Claims (6)
前記両バランサシャフトを互いに平行に軸支するための軸受下半部を有するロアハウジングと、
前記軸受下半部と協働して軸受を構成する軸受上半部を有し、前記ロアハウジングに組み合わされてバランサハウジングを構成するアッパハウジングと、
前記ロアおよびアッパハウジングの一方における軸線方向の一端に一体形成され、オイルポンプを内蔵するポンプ室の少なくとも一部を画成するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに軸線方向外側から組み付けられ、前記ポンプハウジングと協働して前記ポンプ室を形成するとともにポンプボディを構成するポンプカバーとを有する内燃機関のバランサ装置であって、
前記被駆動バランサシャフトの前記ポンプハウジング側の一端が、前記ポンプ室に突入して前記オイルポンプと連結し、
前記駆動バランサシャフトの前記ポンプハウジング側の一端が、前記バランサハウジング外に突出し、かつクランクシャフトにより駆動されるトルク入力手段を有し、
前記両バランサシャフトが、前記バランサハウジングおよび前記ポンプハウジングのみによって軸支されることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。 Drive and driven balancer shafts, each having a balancer weight and linked to rotate at equal speeds in opposite directions;
A lower housing having a bearing lower half for pivotally supporting the balancer shafts in parallel with each other;
An upper housing that has a bearing upper half that forms a bearing in cooperation with the bearing lower half, and that forms a balancer housing in combination with the lower housing;
A pump housing integrally formed at one end in the axial direction of one of the lower and upper housings and defining at least a part of a pump chamber containing an oil pump;
A balancer device for an internal combustion engine that is assembled to the pump housing from the outside in the axial direction, and has a pump cover that forms the pump chamber in cooperation with the pump housing and constitutes a pump body,
One end of the driven balancer shaft on the pump housing side enters the pump chamber and is connected to the oil pump,
One end of the drive balancer shaft on the pump housing side protrudes out of the balancer housing and has torque input means driven by a crankshaft,
The balancer device for an internal combustion engine, wherein both the balancer shafts are supported by only the balancer housing and the pump housing.
前記駆動バランサシャフトの最も前記トルク入力手段側の軸受の軸受下半部が、前記横方向延長部の上方に形成されていることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関のバランサ装置。 The pump housing is formed in the lower housing and has a lateral extension defining an oil passage of the oil pump inside;
4. The lower half portion of the bearing of the drive balancer shaft closest to the torque input means is formed above the laterally extending portion. 5. 2. A balancer device for an internal combustion engine according to 1.
前記被駆動バランサシャフトの前記軸受が、前記両バランサウェイトの間の軸受壁および前記ポンプハウジング側の軸端壁に設けられ、
前記被駆動バランサシャフトは、前記バランサハウジングと前記ポンプハウジングとの間に設けられた継手によって互いに連結される、前記両バランサウェイト側のウェイト軸および前記オイルポンプ側のポンプ軸から構成され、
前記継手が、軸線方向と直交する方向に延在するキーおよびキー溝を有することを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の内燃機関のバランサ装置。 The balancer weight of the driven balancer shaft is divided into two axially across a journal portion supported by the bearing, and a bearing wall between the balancer weights forms a thrust bearing of the driven balancer shaft,
The bearing of the driven balancer shaft is provided on a bearing wall between the balancer weights and a shaft end wall on the pump housing side;
The driven balancer shaft is composed of a weight shaft on both balancer weight sides and a pump shaft on the oil pump side, which are connected to each other by a joint provided between the balancer housing and the pump housing,
The balancer device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the joint includes a key and a key groove extending in a direction orthogonal to the axial direction.
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