JP3712866B2 - 往復ピストンエンジンのつり合い装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バランサ軸を有する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。
【０００２】
【従来の技術】
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延設し、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、例えば特開平９−２１０１３５号公報などで公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示された従来構造のバランサ軸は、軸方向についての複数箇所が軸受で支持されている。そしてその複数の軸受は、クランクジャーナルを支持するベアリングキャップの下面に個別に固定されている。そのため、バランサ軸を設けることでエンジンを静粛化し得る反面、組立工数の大幅な増大を招くことを余儀なくされていた。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべくなされたものであり、その主な目的は、組立工程を簡略化することができ、しかもバランサ軸を設けることによってクランク軸の支持剛性を高めることができるように改良された往復ピストンエンジンのつり合い装置を提供することにある。
【０００５】
このような目的を果たすために、本発明は、クランク軸１の下方に並列に延在する一対のバランサ軸１０Ｌ・１０Ｒを有し、クランク軸を支持するべくシリンダブロックに固定された複数のベアリングキャップ部同士間を連結する態様で前記ベアリングキャップ部の下面に結合された往復ピストンエンジンのつり合い装置６において、両バランサ軸の軸方向についての複数箇所に設けられたジャーナル１８…を支持するべく軸方向に離間した位置に一体形成された複数箇所の軸受孔１７…と、その底壁における前記両バランサ軸の軸方向について互いに隣合う軸受孔が設けられた部分同士間に一体形成されたオイルストレーナ支持部（環状突部６１）と、前記両バランサ軸の一方の前端に連結された潤滑油ポンプを受容するべくその前壁５６Ｆに設けられたポンプ受容部２２と、前記両バランサ軸の後端に設けられて互いに噛合する一対のギア２０を受容するべくその後壁５６Ｒに設けられたギア受容部とを備えたバランサ軸ホルダ１６を有するものとした。これによれば、バランサ軸ホルダにバランサ軸を予め組み付けたサブアセンブリとしてつり合い装置を構成することができる上、バランサ軸ホルダでベアリングキャップ部を補強することができる。特に、バランサ軸ホルダの前壁に潤滑油ポンプ２１を設け、かつバランサ軸の軸方向について互いに隣合う軸受孔が設けられた部分同士間にオイルストレーナ支持部（例えば実施の形態に記載の環状突部６１）を一体形成するものとすれば、バランサ軸ホルダの剛性をより一層高めることができ、かつ部品点数をより一層削減できる。またその場合は、バランサ軸の軸受孔が設けられた部分とオイルストレーナ支持部とを、バランサ軸ホルダの下方に突出するようにバランサ軸の直下にバランサ軸に沿って形成された縦リブ６２で連結し、且つ縦リブに直交する向きの横リブ６３をオイルストレーナ支持部から延出するようにすれば、バランサ軸ホルダの剛性のより一層の向上のみならず、オイルパン内の潤滑油の移動をリブによって抑制するようにできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）。
【００１８】
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。
【００１９】
上記の如く、バランサ軸ホルダ１６の前面、ポンプカバー２３、及びテンショナボディ２９の互いの接合面にシリンダ孔３０へ圧油を供給するためのリザーバ室３３及び油路３５を形成するものとすれば、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。
【００２０】
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１５のスラスト荷重が過大にならずに済む。
【００２１】
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１５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１５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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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支持部である環状突部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。
【００２９】
ところで、周知の如くクランク軸のジャーナルは、シリンダブロックに形成されたシリンダ間の隔壁の下面と隔壁下面にボルト止めされるベアリングキャップとの間に形成された複数の軸受孔に支持されている。つまり複数のベアリングキャップ同士が互いに一体化されていた方が、クランク軸の支持剛性を高める上に有利である。そこで本発明においては、上記の如くして高剛性が与えられたバランサ軸ホルダ１６を、ベアリングキャップ部が形成されたロワブロック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ものとした。これにより、ロワブロック５の剛性がより一層高められ、その結果クランク軸１の支持剛性も高められる。
【００３０】
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。
【００３１】
【発明の効果】
このように請求項１の発明によれば、バランサ軸を支持するバランサ軸ホルダでベアリングキャップ部同士間を連結するので、バランサ軸ホルダにバランサ軸を予め組み付けておくことでつり合い装置のサブアセンブリ化が可能となり、バランサ軸の組付工数の低減し得ると同時に、専用の補強部材を設けることなくクランク軸の支持剛性を高めることができる。これに加えて、バランサ軸ホルダに潤滑油ポンプを設け、かつバランサ軸の軸方向について互いに隣合う軸受孔が設けられた部分同士間にオイルストレーナ支持部を一体形成するものとしたので、バランサ軸ホルダの剛性をより一層高め、かつ部品点数をより一層削減できる。また請求項２の発明によれば、バランサ軸の軸受孔が設けられた部分とオイルストレーナ支持部とを、バランサ軸ホルダの下方に突出するようにバランサ軸の直下にバランサ軸に沿って形成された縦リブで連結し、且つこの縦リブに直交する向きの横リブをオイルストレーナ支持部から延出するようにしたので、バランサ軸ホルダの剛性のより一層の向上はもとより、オイルパン内の潤滑油の移動をリブによって抑制することができる。さらに請求項３の発明によれば、バランサ軸の支持剛性を高めることができる。つまり本発明により、バランサ軸を設けたことにより生じる不利益を上回る付加的な利益を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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
【図２】つり合い装置の分解した状態を右前の上方から見た図
【図３】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
【図４】バランサ軸ホルダを前方から見た図
【図５】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
【図６】ポンプカバーを前方から見た図
【図７】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
【図８】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
【図９】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
【図１０】バランサ軸ホルダの下方から見た図
【図１１】バランサ軸ホルダの右側方から見た図
【符号の説明】
Ｅ 往復ピストンエンジン
１ クランク軸
４ シリンダブロック
５ ロワブロック（ベアリングキャップ部が形成された部材）
６ つり合い装置
１０Ｌ・１０Ｒ バランサ軸
１６ バランサ軸ホルダ
１７ 軸受孔
１８ ジャーナル
２１ 潤滑油ポンプ
２６ オイルストレーナ
６１ 環状突部（オイルストレーナ支持部）
６２ 縦リブ

Claims (3)

1. クランク軸の下方に並列に延在する一対のバランサ軸を有し、クランク軸を支持するべくシリンダブロックに固定された複数のベアリングキャップ部同士間を連結する態様で前記ベアリングキャップ部の下面に結合された往復ピストンエンジンのつり合い装置であって、
   前記両バランサ軸の軸方向についての複数箇所に設けられたジャーナルを支持するべく軸方向に離間した位置に一体形成された複数の軸受孔と、
   その底壁における前記両バランサ軸の軸方向について互いに隣合う軸受孔が設けられた部分同士間に一体形成されたオイルストレーナ支持部と、
   前記両バランサ軸の一方の前端に連結された潤滑油ポンプを受容するべくその前壁に設けられたポンプ受容部と、
   前記両バランサ軸の後端に設けられて互いに噛合する一対のギアを受容するべくその後壁に設けられたギア受容部とを備えたバランサ軸ホルダを有す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. 前記オイルストレーナ支持部は、前記バランサ軸ホルダの底壁外面に突設された環状突部からなり、前記バランサ軸ホルダの下方に突出するように前記両バランサ軸の直下に前記両バランサ軸に沿って延設された縦リブで前記両バランサ軸の軸受孔が設けられた部分と前記環状突部とを連結すると共に、
   前記縦リブに直交する向きの横リブを前記環状突部から延出したことを特徴とする請求項１に記載の往復ピストンエンジンのつり合い装置。
3. 前記複数の軸受孔は、前記バランサ軸ホルダの前後各端壁及び中間壁に形成され、
   前記中間壁の軸受孔に対応する前記両バランサ軸の中間ジャーナルの前後両側にカウンタウェートが形成され、
   前記各ジャーナルを前記各軸受孔に前記軸受孔の中心軸線に沿って挿通することによって前記バランサ軸ホルダに前記両バランサ軸が支持されることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の往復ピストンエンジンのつり合い装置。

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