JP2013238133A

JP2013238133A - 車両用エンジンのバランサ装置

Info

Publication number: JP2013238133A
Application number: JP2012110204A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Takahashi; 章太朗高橋
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-28

Abstract

【課題】車両用エンジンのバランサ装置において、重量を低減しつつ、歯打ち音の発生を防止。
【解決手段】車両用エンジン１のバランサ装置４７において、オイルポンプ３５をクランクスプロケット２７に対して車両水平方向でクランク軸線方向と交差する方向の一側にオフセットした位置に配置し、オイルポンプ３５のオイルポンプケース３６内にクランクシャフト６の回転方向と同方向に回転する駆動側ギヤ３９と駆動側ギヤ３９の回転方向に対して反回転する従動側ギヤ３８とを備え、オイルポンプ３５は、駆動側ギヤ３９と従動側ギヤ３８との回転によって潤滑油を吸引してエンジン各部に圧送し、従動側ギヤ３８の従動側ギヤ軸４１にバランサシャフト４８を取り付け、バランサシャフト４８に、このバランサシャフト４８の軸線方向でクランクシャフト６のクランクウェブ１７同士間の隙間に配置されるバランサウエイト４９を取り付けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用エンジンのバランサ装置に係り、特に、エンジンのピストン、クランクシャフト系の運動において１次成分の往復質量慣性力をキャンセルさせるバランサシャフトや、偶力をキャンセルさせるバランサシャフトを備えるエンジンについての軽量化、静粛性向上を図った車両用エンジンのバランサ装置に関する。

車両に搭載された単気筒エンジン等において１次の慣性力をキャンセルさせる、または、車両に搭載された３気筒エンジン等において偶力をキャンセルさせるためには、バランサシャフトをクランクシャフトと同期させ、かつクランクシャフトの回転方向に対して反回転を与え、バランスをとる必要がある。
その具体的方法として、特許文献１には、クランクシャフトと平行且つ回転可能にバランサシャフトを配置し、クランクシャフトにクランクギヤを取り付け、バランサシャフトにクランクギヤと同歯数のバランサギヤを取り付け、クランクギヤとバランサギヤと噛み合わせて、バランサシャフトをクランクシャフトと同期回転させ、かつクランクシャフトの回転方向に対して反回転を与え、バランスをとるバランサ装置が開示されている。

特開２０１１−４３１９０号公報

しかし、特許文献１に開示される技術では、クランクギヤとバランサギヤとがクランクケース内の空間で噛み合っているため、各ギヤの噛込み時の歯打ち音が発生する問題があり、またクランクシャフトとバランサシャフトとの軸間距離が長い場合は、互いに噛合う各ギヤの径寸方が拡大することにより重量が増加する問題がある。

この発明は、車両用エンジンのバランサ装置において、クランクシャフトとバランサシャフトとに同歯数のギヤを取り付けてタイミングを合わせるものに対し、重量を低減しつつ、歯打ち音の発生を防止することを目的とする。

この発明は、車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックにクランクウェブを有するクランクシャフトを回転自在に軸支し、前記シリンダブロックの上部に載置されるシリンダヘッドに一対の吸気・排気カムシャフトを回転自在に軸支し、前記クランクシャフトに取り付けられたクランクスプロケットと前記吸気・排気カムシャフトに取り付けられた吸気・排気カムスプロケットとの間にタイミングチェーンを巻き掛け、前記シリンダブロックに前記タイミングチェーンの回転によって駆動してオイルパン内の潤滑油を吸引してエンジン各部に圧送するオイルポンプを取り付けた車両用エンジンのバランサ装置において、前記オイルポンプを前記クランクスプロケットに対して車両水平方向で前記クランクシャフトの軸線方向と交差する方向の一側にオフセットした位置に配置し、前記オイルポンプのオイルポンプケース内に、前記タイミングチェーンの回転によって前記クランクシャフトの回転方向と同方向に回転する駆動側ギヤと、該駆動側ギヤに従動して前記駆動側ギヤの回転方向に対して反回転する従動側ギヤとを備え、前記オイルポンプは、前記駆動側ギヤと前記従動側ギヤとの回転によって前記オイルパン内の潤滑油を前記オイルポンプケース内に吸引してエンジン各部に圧送し、前記従動側ギヤの従動側ギヤ軸に、前記クランクシャフトの回転方向に対して反回転するとともに、前記クランクシャフトの軸線方向に沿って車両水平方向で前記クランクシャフトと並んで配置されるバランサシャフトを取り付け、前記バランサシャフトに、このバランサシャフトの軸線方向で前記クランクウェブ同士間の隙間に配置されるバランサウエイトを取り付けたことを特徴とする。

オイルポンプは、オイルポンプケース内の駆動側ギヤと従動側ギヤとの回転で、オイルパン内の潤滑油をオイルポンプケース内に吸引してエンジン各部に圧送する。そのため、駆動側ギヤと従動側ギヤとは、回転時や噛み込み時に常に潤滑油で満たされており、駆動側ギヤと従動側ギヤ間では、歯打ち音が発生し難い。
この発明は、クランクシャフトと同方向に回転する駆動側ギヤの回転方向に対して反回転する従動側ギヤの従動側ギヤ軸にバランサシャフトを取り付けることで、バランサシャフトをクランクシャフトと車両水平方向に並べて配置でき、且つ、クランクシャフトの回転方向に対して反回転させることができる。
そして、このバランサシャフトに、バランサウエイトを取り付けることで、クランクシャフトのクランクウェブの回転で生じるエンジンの１次慣性モーメントをキャンセルさせることができる。
つまり、この発明の構造では、従来構造のように、クランクシャフトとバランサシャフトとの間を径寸法が大きなギヤを介して連絡する必要がなくなるため、潤滑油が常に満たすことができない径寸法大のギヤを廃止して、重量を低減できるとともに径寸法大のギヤ同士の回転時または噛み込み時の歯打ち音が発生するのを防止できる。
これによって、クランクシャフトとバランサシャフトとは、ギヤを介して直接連絡する従来構造を回避できるため、ギヤ間の歯打ち音の発生を防止でき、且つ、径寸法大のギヤを廃止できてエンジンの軽量化を図ることができる。

図１はバランサ装置を備えた車両用エンジンのチェーンケースを外した状態の側面図である。（実施例）図２はバランサ装置を備えた車両用エンジンのチェーンケースを外した状態の斜視図である。（実施例）図３はバランサ装置を備えた車両用エンジンのオイルパンを外した状態の底面図である。（実施例）図４はバランサ装置を備えた車両用エンジンのチェーンケース及びウォータポンプを外した状態の側面図である。（実施例）図５は図４のＸ−Ｘ線による断面図である。（実施例）図６はバランサ装置を備えた車両用エンジンのオイルポンプ近傍の拡大斜視図である。（実施例）図７はシリンダヘッドカバーを外した状態のシリンダブロックの平面図である。（実施例）図８はチェーンカバーを外した状態のシリンダブロックの側面図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図１・図２において、１は車両用エンジン（以下「エンジン」と記す。）である。車両に搭載されたエンジン１は、シリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を載置し、シリンダヘッド３の上部にシリンダヘッドカバー４を取り付け、シリンダブロック２の下部にオイルパン５を取り付けている。エンジン１は、シリンダブロック２にクランクシャフト６を回転自在に軸支し、また、シリンダヘッド３に一対の吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８を軸支している。このエンジン１は、クランクシャフト６の軸線Ａが延びる方向（以下「クランク軸線Ａ方向」と記す。）を車両左右方向に向けて、横置きに搭載している。
前記シリンダブロック２の下部には、図３に示すように、クランク軸線Ａ方向と交差する方向の両側に配置した各側壁部９・１０を設け、各側壁部９・１０の間を連結する複数の縦壁部１１〜１３を設けている。シリンダブロック２の上部には、図７に示すように、上方に延びた各縦壁部１１〜１３の間に位置するようにシリンダ１４・１５を形成し、各シリンダ１４・１５の周囲を囲むようにウォータジャケット１６を形成している。前記クランクシャフト６は、各縦壁部１１〜１３の下部に回転自在に軸支され、一組の縦壁部１１・１２に接するように対向する一対のクランクウェブ（クランクウエイト）１７・１８を有し、他の一組の縦壁部１２・１３に接するように対向する一対のクランクウェブ１９・２０を有している。
前記シリンダヘッド２は、図１・図２に示すように、吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８のクランク軸線Ａ方向と交差する方向の両側に配置した各側壁部２１・２２を設け、各側壁部２１・２２の間を連結する複数の縦壁部２３・２４を設けている。なお、この実施例においては、クランク軸線Ａ方向中間の縦壁部を不図示とし、クランク軸線Ａ方向両端側の縦壁部２３・２４のみを図示している。前記吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８は、各縦壁部２３・２４の上部に回転自在に軸支され、吸気カム２５及び排気カム２６をそれぞれ有している。

前記クランクシャフト６は、図１・図２に示すように、シリンダブロック２のクランク軸線Ａ方向一端側の縦壁部１１から突出された端部に、クランクスプロケット２７を取り付けている。前記吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８は、シリンダヘッド３のクランク軸線Ａ方向一端側の縦壁部２３から突出された端部に、吸気カムスプロケット２８及び排気カムスプロケット２９を取り付けている。なお、このエンジン１は、吸気カムスプロケット２８に吸気バルブ開閉タイミングを変更する吸気側アクチュエータ３０を取り付け、排気カムスプロケット２９に排気バルブ開閉タイミングを変更する排気側アクチュエータ３１を取り付けている。
前記クランクスプロケット２７と吸気カムスプロケット２８及び排気カムスプロケット２９との間には、タイミングチェーン３２を巻き掛けている。タイミングチェーン３２は、図１において時計回りの方向Ｂに回転するクランクスプロケット２７によって吸気カムスプロケット２８から排気カムスプロケット２９に向かい走行され、クランクシャフト６の回転を吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８に伝達する。
前記エンジン１は、図３・図５・図７に示すように、シリンダブロック２のクランク軸線Ａ方向一端側の縦壁部１１及びシリンダヘッド３のクランク軸線Ａ方向一端側の縦壁部２３に、タイミングチェーン３２を覆うチェーンケース３３を取り付けている。チェーンケース３３は、幅方向両側縁をシリンダブロック２の縦壁部１１及びシリンダヘッド３の縦壁部２３の各幅方向両側縁に当接させるとともに、上縁をシリンダヘッドカバー４のクランク軸線Ａ方向一端側の下縁に当接させて、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３に取り付けられる。エンジン１は、クランク軸線方向Ａ一端側に、シリンダブロック２の縦壁部１１及びシリンダヘッド３の縦壁部２３とチェーンケース３３とによって囲まれるチェーン室３４を形成している。

前記エンジン１は、図３〜図５に示すように、タイミングチェーン３２の回転によって駆動して、オイルパン６内の潤滑油を吸引してエンジン各部に圧送するオイルポンプ３５を備えている。オイルポンプ３５は、シリンダブロック２の縦壁部１１に取り付けられている。オイルポンプ３５は、クランクスプロケット２７に対して車両水平方向でクランク軸線Ａ方向と交差する方向の一側（図３において車両前側）にオフセットした位置に配置している。オイルポンプ３５は、縦壁部１１に取り付けられたオイルポンプケース３６内に、駆動側ギヤ３７とこの駆動側ギヤ３７に噛み合う従動側ギヤ３８とを備えている。
前記駆動側ギヤ３７は、クランク軸線Ａ方向に沿って車両水平方向で車両前側上方にクランクシャフト６と並んで配置した駆動側ギヤ軸３９に取り付けられ、オイルポンプケース３６に回転自在に軸支されている。駆動側ギヤ軸３９は、図６・図８に示すように、軸線方向一端をオイルポンプケース３６からクランク軸線Ａ方向一端側に向かい突出させ、突出先端に駆動側ギヤ用スプロケット４０を取り付けている。駆動側ギヤ用スプロケット４０は、クランクスプロケット２７と同歯数に形成され、クランクシャフト６の回転方向と同方向に回転するようにタイミングチェーン３２を巻き掛けている。
前記従動側ギヤ３８は、クランク軸線Ａ方向に沿って車両水平方向で前記駆動側ギヤ軸３９よりも車両前側下方にクランクシャフト６と並んで配置した従動側ギヤ軸４１に取り付けられ、オイルポンプケース３６に回転自在に軸支されている。従動側ギヤ軸４１は、軸線方向両端をオイルポンプケース３６からクランク軸線Ａ方向両端側に向かい突出させている。従動側ギヤ３８は、駆動側ギヤ３７と同歯数に形成されて駆動側ギヤ３７に噛み合わされ、駆動側ギヤ３７に従動して駆動側ギヤ３７の回転方向に対して反回転する。
オイルポンプ３５は、タイミングチェーン３２の回転によって駆動側ギヤ３７と従動側ギヤ３８とを駆動され、オイルパン５内の潤滑油をオイルポンプケース３６の吸入口４２から吸入して圧縮し、吐出口４３から吐出する。吐出口４３から吐出された潤滑油は、図６〜図８に示すように、チェーンケース３３の潤滑油路４４を経てから、シリンダブロック２の縦壁部１１に形成した潤滑油路４５に圧送されるとともにシリンダヘッド３の縦壁部２３に形成した潤滑油路４６（図１・図４参照）に圧送され、クランクシャフト２や吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８等を潤滑するとともに、前記吸気側アクチュエータ３０及び排気側アクチュエータ３１等を駆動する。

このエンジン１は、クランク系に働く慣性力・慣性偶力による振動をキャンセルするバランサ装置４７を備えている。バランサ装置４７は、図３・図５に示すように、前記オイルポンプケース３６からクランク軸線方向Ａ他端側に向かい突出された従動側ギヤ軸４１の軸線方向他端に、バランサシャフト４８を取り付けている。バランサシャフト４８は、クランクシャフト６の回転方向に対して反回転するとともに、クランクシャフト６のクランク軸線Ａ方向に沿って車両水平方向で車両前側にクランクシャフト６と並んで配置され、シリンダブロック２の各縦壁部１１〜１３の下部に回転自在に軸支されている。
前記バランサシャフト４８には、バランサウエイト４９・５０を取り付けている。バランサウエイト４９は、バランサシャフト４８の軸線方向で、一対のクランクウェブ１７・１８同士間の隙間に配置されている。バランサウエイト５０は、バランサシャフト４７の軸線方向で、一対のクランクウェブ１９・２０同士間の隙間に配置されている。

前記エンジン１のオイルポンプ３５は、オイルポンプケース３６内の駆動側ギヤ３７と従動側ギヤ３８との回転で、オイルパン５内の潤滑油をオイルポンプケース３６内に吸引してエンジン各部に圧送する。そのため、駆動側ギヤ３７と従動側ギヤ３８とは、回転時や噛み込み時に常に潤滑油で満たされており、駆動側ギヤ３７と従動側ギヤ３８間では、歯打ち音が発生し難い。
このエンジン１のバランサ装置４７は、クランクシャフト６と同方向に回転する駆動側ギヤ３７の回転方向に対して反回転する従動側ギヤ３８の従動側ギヤ軸４１にバランサシャフト４８を取り付けることで、バランサシャフト４８をクランクシャフト６と車両水平方向に並べて配置でき、且つ、クランクシャフト６の回転方向に対して反回転させることができる。
そして、このバランサシャフト４８に、バランサウエイト４９・５０を取り付けることで、クランクシャフト６のクランクウェブ１７〜２０の回転で生じるエンジン１の１次慣性モーメントをキャンセルさせることができる。
つまり、このバランサ装置４７の構造では、従来構造のように、クランクシャフト６とバランサシャフト４８との間を径寸法が大きなギヤを介して連絡する必要がなくなるため、潤滑油が常に満たすことができない径寸法大のギヤを廃止して、重量を低減できるとともに径寸法大のギヤ同士の回転時または噛み込み時の歯打ち音が発生するのを防止できる。
これによって、クランクシャフト６とバランサシャフト４８とは、ギヤを介して直接連絡する従来構造を回避できるため、ギヤ間の歯打ち音の発生を防止でき、且つ、径寸法大のギヤを廃止できてエンジンの軽量化を図ることができる。

前記バランサ装置４７は、オイルポンプケース３６から突出された従動側ギヤ軸４１の軸線方向他端にバランサシャフト４８を取り付けている。オイルポンプケース３６から突出された従動側ギヤ軸４１の軸線方向一端には、図３・図５に示すように、ウォータポンプ５１の回転軸５２を取り付けている。ウォータポンプ５１は、チェーンケース３３に取り付けられたウォータポンプケース５３に回転軸５２を回転自在に軸支し、回転軸５２にポンプインペラ５４を備えている。
ウォータポンプケース５３には、冷却水取入口５５と冷却水排出口５６とを備えている。冷却水取入口５５は、チェーンケース３３の外側に開口させ、冷却水取入通路５７でラジエータ５８に連絡している。冷却水排出口５６は、チェーンケース３３内のタイミングチェーン３２で囲まれる内側空間５９内に開口させ、チェーンケース３３の冷却水通路６０を介してシリンダブロック２の縦壁部１１に形成した冷却水導入口６１に連絡している。冷却水導入口６１は、図７に示すように、シリンダブロック２内に形成されるウォータジャケット１６に連絡している。
ウォータポンプ５１は、図１・図４に示すように、タイミングチェーン３２の回転によって駆動側ギヤ３７と従動側ギヤ３８とを介して駆動され、ラジエータ５８の冷却水を冷却水取入通路５７を介してウォータポンプケース５３の冷却水取入口５５から取り入れ、冷却水排出口５６から排出する。冷却水排出口５６から排出された冷却水は、チェーンケース３３の冷却水通路６０を経て、シリンダブロック２の縦壁部１１に形成した冷却水導入口６１に流れ、シリンダブロック２のウォータジャケット１６に供給されて冷却する。
図８に示すように、前記エンジン１をクランクシャフト２のクランク軸線Ａ方向から見た場合、ウォータポンプ５１の冷却水排出口５６をタイミングチェーン３２の内側空間５９に配置している。そのため、ウォータポンプ５１とウォータジャケット１６とを連絡する冷却水通路６０がタイミングチェーン３２に干渉することなく、冷却水通路６０をタイミングチェーン３２の内側空間５９に配置できる。
さらに、図７に示すように、冷却水通路６０が連絡する冷却水導入口６１を、ウォータジャケット１６を構成する吸気側ジャケット部６２と排気側ジャケット部６３との境界部分Ｃに開口できる。つまり、エンジン１をクランクシャフト６のクランク軸線Ａ方向から見た場合のシリンダ１４・１５の中央部または中央部付近に、冷却水導入口６１を開口できる。
これによって、ウォータジャケット１６の吸気側ジャケット部６２と排気側ジャケット部６３とへ均等に冷却水を流すことができ、シリンダ１４・１５の吸気側と排気側との冷却効率を高めることができる。また、高温となるシリンダ１４・１５の排気側を積極的に冷却したい場合には、冷却水導入口６１を排気側ジャケット部６３側にオフセットして開口することで、シリンダ１４・１５の排気側で発生し易いノッキングを抑制できる。

この発明は、クランクシャフトとバランサシャフトとに同歯数のギヤを取り付けてタイミングを合わせるものに対し、重量を低減しつつ、歯打ち音の発生を防止することができ、車両用エンジンにかぎらず、オイルポンプを備えたエンジンのバランサ装置に適用可能である。

１車両用エンジン（エンジン）
２シリンダブロック
６クランクシャフト
７吸気カムシャフト
８排気カムシャフト
１６ウォータジャケット
１７〜２０クランクウェブ
２７クランクスプロケット
２８吸気カムスプロケット
２９排気カムスプロケット
３２タイミングチェーン
３３チェーンケース
３５オイルポンプ
３６オイルポンプケース
３７駆動側ギヤ
３８従動側ギヤ
３９駆動側ギヤ軸
４０駆動側ギヤ用スプロケット
４１従動側ギヤ軸
４７バランサ装置
４８バランサシャフト
４９・５０バランサウエイト
５１ウォータポンプ
５２回転軸
５３ウォータポンプケース
５４ポンプインペラ
５５冷却水取入口
５６冷却水排出口
５８ラジエータ
５９内側空間
６１冷却水導入口

Claims

車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックにクランクウェブを有するクランクシャフトを回転自在に軸支し、前記シリンダブロックの上部に載置されるシリンダヘッドに一対の吸気・排気カムシャフトを回転自在に軸支し、前記クランクシャフトに取り付けられたクランクスプロケットと前記吸気・排気カムシャフトに取り付けられた吸気・排気カムスプロケットとの間にタイミングチェーンを巻き掛け、前記シリンダブロックに前記タイミングチェーンの回転によって駆動してオイルパン内の潤滑油を吸引してエンジン各部に圧送するオイルポンプを取り付けた車両用エンジンのバランサ装置において、前記オイルポンプを前記クランクスプロケットに対して車両水平方向で前記クランクシャフトの軸線方向と交差する方向の一側にオフセットした位置に配置し、前記オイルポンプのオイルポンプケース内に、前記タイミングチェーンの回転によって前記クランクシャフトの回転方向と同方向に回転する駆動側ギヤと、該駆動側ギヤに従動して前記駆動側ギヤの回転方向に対して反回転する従動側ギヤとを備え、前記オイルポンプは、前記駆動側ギヤと前記従動側ギヤとの回転によって前記オイルパン内の潤滑油を前記オイルポンプケース内に吸引してエンジン各部に圧送し、前記従動側ギヤの従動側ギヤ軸に、前記クランクシャフトの回転方向に対して反回転するとともに、前記クランクシャフトの軸線方向に沿って車両水平方向で前記クランクシャフトと並んで配置されるバランサシャフトを取り付け、前記バランサシャフトに、このバランサシャフトの軸線方向で前記クランクウェブ同士間の隙間に配置されるバランサウエイトを取り付けたことを特徴とする車両用エンジンのバランサ装置。
前記従動側ギヤ軸の軸線方向他側に前記バランサシャフトを取り付けるとともに、前記従動側ギヤ軸の軸線方向一側にウォータポンプの回転軸を取り付け、前記ウォータポンプの冷却水排出口を前記タイミングチェーンの内側空間内に開口させ、前記冷却水排出口と前記シリンダブロック内に形成されるウォータジャケットの冷却水導入口とを冷却水通路で連絡したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンのバランサ装置。