JP3312843B2 - 4気筒エンジンの2軸バランサ装置 - Google Patents

4気筒エンジンの2軸バランサ装置

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JP3312843B2
JP3312843B2 JP07547896A JP7547896A JP3312843B2 JP 3312843 B2 JP3312843 B2 JP 3312843B2 JP 07547896 A JP07547896 A JP 07547896A JP 7547896 A JP7547896 A JP 7547896A JP 3312843 B2 JP3312843 B2 JP 3312843B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、4気筒エンジン
の2軸バランサ装置に関し、さらに詳しくは、バランサ
軸のアンバランス部の偏心質量を大きく設定しながら
も、その遠心力に起因する曲げモーメントを小さくし、
アンバランス部の偏心回転半径を変えずに、バランサ軸
を高負荷エンジン用と低負荷エンジン用とに作り分ける
ことができる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】最も基本的な4気筒4サイクルエンジン
では、クランク軸にバランスウエイトを設ける等によ
り、クランク軸やピストンの運動に起因する振動を相殺
しているが、バランスウエイトだけでは2次振動を打ち
消す事ができないので、これを打ち消すために2軸バラ
ンサ装置を設けている。この種の2軸バランサ装置とし
ては、従来より特公平8−1235号公報に開示された
ものが知られている。ここで、図3(A)は上記公報中
の先行技術(以下、従来例1という)を示し、図3
(B)は上記公報中の当該発明(以下、従来例2とい
う)を示す。
【0003】従来例1は、図3(A)に示すように、4
気筒エンジンのシリンダブロックにあけたシリンダボア
1〜B4の両側部にクランク軸と平行をなすバランサ軸
10を設け、上記各バランサ軸10は、先端軸支部11
aと、第1シリンダボアB1の横側に位置する伝動軸部
12と、中間軸支部11bと、第2シリンダボアB2
び第3シリンダボアB3 の横側に位置するアンバランス
部13と、後端軸支部11dとを一体に形成し、上記先
端軸支部11aはシリンダブロックの前端壁1aで、中
間軸支部11bは第1シリンダボアB1と第2シリンダ
ボアB2間の連続隔壁1bで、後端軸支部11dは第3
シリンダボアB3と第4シリンダボアB4間の連続隔壁1
dで、それぞれ軸支されている。
【0004】従来例2の各バランサ軸10は、図3
(B)に示すように、先端軸支部11aと、第1シリン
ダボアB1 の横側に位置する伝動軸部12と、第2シリ
ンダボアB2 及び第3シリンダボアB3 の横側に位置す
るアンバランス部13と、上記アンバランス部13の中
間部を軸支する中間軸支部11cと、後端軸支部11d
とを一体に形成し、上記先端軸支部11aはシリンダブ
ロックの前端壁1aで、中間軸支部11cは第2シリン
ダボアB2 と第3シリンダボアB3 間の連続隔壁1c
で、後端軸支部11dは第3シリンダボアB3 と第4シ
リンダボアB4 間の連続隔壁1dで、それぞれ軸支され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例1には、以
下のような難点がある。図3(A)に示すように、アン
バランス部13の両端の中間軸支部11bと後端軸支部
11d間のスパンが長くなるため、当該アンバランス部
13に作用する曲げモーメントが大きくなり、メタル軸
受15b・15dが偏摩耗する。
【0006】従来例2は上記難点を解消するものである
が、以下のような難点がある。アンバランス部13の中
間部を軸支する中間軸支部11cを第2シリンダボアB
2 と第3シリンダボアB3 間の連続隔壁1cで軸支する
関係上、アンバランスマス(偏心質量)を大きくしてバ
ランス軸10を高負荷エンジン用にするには、アンバラ
ンス部13の偏心回転半径を大きくする必要がある。こ
のため、アンバランス部13の偏心回転半径を変えず
に、バランス軸を高負荷エンジン用と低負荷エンジン用
とに作り分けることができない。この点は従来例1にお
いても同様である。
【0007】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、 アンバランス部に作用する曲げモーメントを小さく
すること、 アンバランス部の偏心回転半径を変えずに、バラン
ス軸を高負荷エンジン用と低負荷エンジン用とに適宜作
り分けできるようにすること、 を技術課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、以下の基本構成を備える。4気筒エンジンEのシリ
ンダブロック1にあけたシリンダボアB1 〜B4 の両側
部にバランサ室2・2を形成し、これらの各バランサ室
2内にクランク軸5と平行をなすバランサ軸10を設け
る。各バランサ軸10は、先端軸支部11aと、第1シ
リンダボアB1 の横側に位置する伝動軸部12と、中間
軸支部11bと、第2シリンダボアB2 及び第3シリン
ダボアB3 の横側に位置するアンバランス部13と、後
端軸支部11dとを一体に形成し、上記先端軸支部11
aはシリンダブロック1の前端壁1aで、上記中間軸支
部11bは第1シリンダボアB1と第2シリンダボアB2
間の連続隔壁1bで、後端軸支部11dは第3シリン
ダボアB3 と第4シリンダボアB4 間の連続隔壁1d
で、それぞれ軸支する。
【0009】前記課題を解決するために、請求項1に記
載の発明は、以下の特徴構成を備える。即ち、上記2軸
バランサ装置において、中間軸支部11bから前方側へ
前方アンバランス部13aを形成するとともに、これと
等価の後方アンバランス部13bを後端軸支部11dか
ら後方側へ延出させて形成する。また、前記シリンダブ
ロック1に形成した各バランサ室2の後端壁2bと当該
シリンダブロック1のフライホイルケース組付用リブ1
eとの間にセルスタータ20の組付用スペースSを凹入
形成する。
【0010】
【発明の作用・効果】本発明では、中間軸支部11bか
ら前方側へ前方アンバランス部13aを形成するととも
に、これと等価の後方アンバランス部13bを後端軸支
部11dから後方側へ延出させて形成したので、以下の
作用・効果を奏する。
【0011】(イ)アンバランス部13のスパンは、従
来例1と同様に長いが、当該アンバランス部13を等分
布荷重の梁とみなした場合、図1(B)に示すように、
前方アンバランス部13aがこれと等価のアンバランス
後方部分13a′と、後方アンバランス部13bがこれ
と等価の前方アンバランス部分13b′と釣り合い、そ
れぞれ打ち消し合う。これにより、中間軸支部11bと
後端軸支部11dとの間の等分布荷重は実質的に小さく
なる。従って、アンバランス部13に作用する曲げモー
メントを小さくすることができ、軸受メタルの偏摩耗を
解消することができる。しかも、各メタル軸受15a〜
15dが負担する面圧は、従来例の場合よりも遥かに小
さくなり、耐久性に優れるという利点がある。
【0012】(ロ)シリンダブロック1により左右のバ
ランサ軸10・10のオフセット量(図2中のL3)も
決まってしまうが、本発明では前方アンバランス部13
a及びこれと等価の後方アンバランス部13bを適宜設
定することにより、バランス軸を高負荷エンジン用と低
負荷エンジン用とに適宜作り分けることができる。つま
り、アンバランス部の偏心回転半径を変えずに、バラン
サ軸を高負荷エンジン用と低負荷エンジン用とに適宜作
り分けることができる。(ハ)汎用エンジンでは、その搭載条件により、セルス
タータ20をエンジンの吸気マニホールド側に配置した
り、排気マニホールド側に配置することがあるが、本発
明では、各バランサ室2の後端壁2bとフライホイルケ
ース組付用リブ1eとの間にセルスタータ20の組付用
スペースSを凹入形成したので、いずれの側でも任意に
選択してセルスタータ20を配置できるという利点があ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいてさらに詳しく説明する。図1(A)は本発明に係
る2軸バランサ装置を具備する4気筒縦型ディーゼルエ
ンジンの要部縦断側面図、図1(B)は本発明に係るバ
ランサ軸の平面図、図2は上記2軸バランサ装置を具備
する4気筒エンジンの縦断正面図である。
【0014】この4気筒縦型ディーゼルエンジンは、図
1(A)及び図2で示すように、シリンダブロック1及
びクランクケース3の前部にギヤケース4を組付け、ク
ランクケース3の下部にオイルパン6を組付け、クラン
クケース3内にクランク軸5を枢支し、クランク軸5の
先端側より冷却ファン駆動用プーリ4aとクランクギヤ
7が固定され、クランク軸5の後端部にフライホイル8
が固定されている。そしてフライホイル8と一体回転す
るリングギヤ8aに対して、セルスタータ20のスター
タギヤ22が係合・離脱可能に設けられている。なお、
図2中の符号32は、4輪駆動用の前輪駆動軸である。
【0015】本発明に係る2軸バランサ装置は、図1及
び図2で示すように、従来例と同様の基本構造を有す
る。即ち、上記シリンダブロック1にあけたシリンダボ
アB〜B の両側部に、バランサ室2・2が形成さ
れ、これらの各バランサ室2内にクランク軸5と平行を
なすバランサ軸10が設けられ、各バランサ軸10の先
端部のバランサギヤ17は、伝動手段9を介してクラン
クギヤ7と2:1の回転比で伝動連結され、矢印B方向
へ相互に対向回転するように構成されている。
【0016】また、各バランサ軸10は、先端軸支部1
1a、第1シリンダボアB1 の横側に位置する伝動軸部
12、中間軸支部11b、第2シリンダボアB2 及び第
3シリンダボアB3 の横側に位置するアンバランス部1
3、及び後端軸支部11dが一体に形成され、先端軸支
部11aはシリンダブロック1の前端壁1aで、中間軸
支部11bは第1シリンダボアB1 と第2シリンダボア
2 間の連続隔壁1bで、後端軸支部11dは第3シリ
ンダボアB3 と第4シリンダボアB4 間の連続隔壁1d
で、それぞれ軸支されている。なお、バランサ軸10の
少なくとも先端軸支部11aと中間軸支部11bの半径
は、上記アンバランス部13の回転半径よりも大きく設
定されている。
【0017】図2で示すように、本発明に係る2軸バラ
ンサ装置は、いわゆるサイレントバランサとして構成さ
れ、左右のバランサ軸10・10の中心線からの左右の
位置をL1 =L2 に設定することにより、エンジンの上
下振動を打ち消し、左右のバランサ軸10・10のオフ
セット量L3 とアンバランスマスとを適宜設定すること
により、エンジンのピッチング振動を打ち消すように構
成されている。なお、エンジンEのシリンダブロック1
が決まると、上記オフセット量L3 も決まってしまう
が、アンバランスマスは、高負荷で運転される耕運機用
エンジン等では、例えば110%と大きく設定され、低
負荷で運転される乗用車用エンジン等では、例えば80
%と小さく設定される。以下、本発明に係るバランサ軸
の特徴構成について説明する。
【0018】このバランサ軸10は、図1(B)に示す
ように、中間軸支部11bから前方側へ前方アンバラン
ス部13aが形成され、これと等価の後方アンバランス
部13bが後端軸支部11dから後方側へ延出させて形
成されている。かかる構成を採用することにより、前方
アンバランス部13aがこれと等価のアンバランス後方
部分13a′と釣り合い、後方アンバランス部13bが
これと等価の前方アンバランス部分13b′と釣り合
い、それぞれ打ち消し合う。これにより、中間軸支部1
1bと後端軸支部11dとの間のアンバランス部13の
等分布荷重は実質的に小さくなる。従って、アンバラン
ス部13に作用する曲げモーメントは小さくなり、軸受
メタルの偏摩耗を解消することができる。しかも、各メ
タル軸受15a〜15dが負担する面圧は、従来例の場
合よりも遥かに小さくなり、耐久性に優れるという利点
がある。
【0019】また、エンジンEのシリンダブロック1に
より前記オフセット量L3 も決まってしまうが、本発明
では前方アンバランス部13a及びこれと等価の後方ア
ンバランス部13bを適宜設定することにより、バラン
サ軸10を高負荷エンジン用と低負荷エンジン用とに作
り分けることができる。つまり、アンバランス部13の
偏心回転半径を変えずに(バランサ軸10を大きくしな
いで)、バランサ軸を高負荷エンジン用と低負荷エンジ
ン用とに作り分けることができる。
【0020】各バランサ軸10の軸心部には潤滑油路2
6が形成され、この潤滑油路26は、シリンダブロック
1の前端壁1aに形成した給油路25と連通されてい
る。そして上記潤滑油路26を介して先端軸支部11a
のメタル軸受15a、中間軸支部11bのメタル軸受1
5b及び後端軸支部11dのメタル軸受15dをそれぞ
れ潤滑するように構成されている。なお、前端壁1aの
軸受孔内のメタル軸受15aには給油路25とバランサ
軸10の潤滑油路26とを連通する油溝が形成されてい
ることから、当該メタル軸受15aが負担する面圧を確
保するために、そのメタル軸受15aの幅寸法を十分大
きく設定するのが望ましい。
【0021】前記シリンダブロック1に形成した左右の
バランサ室2の後端壁2bと当該シリンダブロック1の
フライホイルケース組付用リブ1eとの間には、前記セ
ルスタータ20のフランジ21がバランサ室2の後端壁
2bと干渉するのを回避するため、当該フランジ21の
組付用スペースSが凹入形成されている。汎用エンジン
では、その搭載条件により、セルスタータ20をエンジ
ンの吸気マニホールド側に配置したり、排気マニホール
ド側に配置することがあるため、上記実施形態では、い
ずれの側でも任意に選択してセルスタータ20を配置で
きるように、左右に上記組付用スペースSが凹入形成さ
れている。
【0022】上記実施形態において、バランサ軸10を
組み付けるには、まず、シリンダブロック1の前端壁1
aの前端軸受孔よりバランサ軸10を挿入し、前端部軸
受孔、中間部軸受孔、及び後端部軸受孔内に、それぞれ
バランサ軸10の前端軸支部11a、中間軸支部11b
及び後端軸支部11dを挿入して、それぞれメタル軸受
15a・15b・15dで軸支する。そしてシリンダブ
ロック1の前端壁1aにフランジ16を固設して各バラ
ンサ軸10を抜け止めする。
【0023】上記実施形態では、縦型ディーゼルエンジ
ンの2軸バランサ装置について例示したが、本発明はこ
れに限らず、横型ガソリンエンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は本発明に係る2軸バランサ装置を
具備する4気筒エンジンの要部縦断側面図、図1(B)
は本発明に係るバランサ軸の平面図である。
【図2】図2は上記2軸バランサ装置を具備する4気筒
エンジンの縦断正面図である。
【図3】図3(A)(B)は、それぞれ従来例に係るバ
ランサ軸の図1(B)相当図である。
【符号の説明】
1…シリンダブロック、1a…シリンダブロックの前端
壁、1b・1d…連続隔壁、1e…シリンダブロックの
ケース組付用リブ、B1 …第1シリンダボア、B2 …第
2シリンダボア、B3 …第3シリンダボア、B4 …第4
シリンダボア、2…バランサ室、2b…バランサ室の後
端壁、5…クランク軸、8…フライホイル、10…バラ
ンサ軸、11a…バランサ軸の先端軸支部、11b…バ
ランサ軸の中間軸支部、11d…バランサ軸の後端軸支
部、12…伝動軸部、13…アンバランス部、13a…
前方アンバランス部、13b…後方アンバランス部、2
0…セルスタータ、25…給油路、26…潤滑油路、3
0…フライホイルケース、S…セルスタータ組付用スペ
ース、E…4気筒エンジン。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 15/26 F02N 11/00 F02B 67/00 F02B 77/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 4気筒エンジン(E)のシリンダブロッ
    ク(1)にあけたシリンダボア(B1〜B4)の両側部に
    バランサ室(2)(2)を形成し、これらの各バランサ
    室(2)内にクランク軸(5)と平行をなすバランサ軸
    (10)を設け、 上記各バランサ軸(10)は、先端軸支部(11a)
    と、第1シリンダボア(B1)の横側に位置する伝動軸
    部(12)と、中間軸支部(11b)と、第2シリンダ
    ボア(B2)及び第3シリンダボア(B3)の横側に位置
    するアンバランス部(13)と、後端軸支部(11d)
    とを一体に形成し、 上記先端軸支部(11a)はシリンダブロック(1)の
    前端壁(1a)で、中間軸支部(11b)は第1シリン
    ダボア(B1)と第2シリンダボア(B2)間の連続隔壁
    (1b)で、後端軸支部(11d)は第3シリンダボア
    (B3)と第4シリンダボア(B4)間の連続隔壁(1
    d)で、それぞれ軸支して構成した4気筒エンジンの2
    軸バランサ装置において、 上記中間軸支部(11b)から前方側へ前方アンバラン
    ス部(13a)を形成するとともに、これと等価の後方
    アンバランス部(13b)を後端軸支部(11d)から
    後方側へ延出させて形成し 前記シリンダブロック(1)に形成した各バランサ室
    (2)の後端壁(2b)と当該シリンダブロック(1)
    のフライホイルケース組付用リブ(1e)との間にセル
    スタータ(20)の組付用スペース(S)を凹入形成し
    た、ことを特徴とする4気筒エンジンの2軸バランサ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記各バランサ軸(10)の軸心部に潤
    滑油路(26)を形成し、この潤滑油路(26)と前記
    シリンダブロック(1)の前端壁(1a)に形成した給
    油路(25)とを連通し、上記潤滑油路(26)を介し
    て先端軸支部(11a)、中間軸支部(11b)及び後
    端軸支部(11d)を潤滑するように構成した、ことを
    特徴とする請求項1に記載した4気筒エンジンの2軸バ
    ランサ装置。
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