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