JP3969043B2

JP3969043B2 - エンジンのシリンダブロック構造

Info

Publication number: JP3969043B2
Application number: JP2001304938A
Authority: JP
Inventors: 康井上; 良治阿部; 新松江; 一郎広瀬
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-10-01
Also published as: JP2003106127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダブロック構造に関し、エンジン下部構造の改良の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用等のエンジンにおいて、振動・騒音の発生を抑制するためにバランサ装置が備えられることがある。バランサ装置は、一般に、シリンダブロックに軸支されたクランクシャフトに平行に配置されたバランサシャフトを有する。バランサシャフトはクランクシャフトにギヤ装置等で連結され、クランクシャフトと同期して回転駆動される。バランサシャフトの軸心からオフセットして設けられたウエイト部が回転することによりモーメントが生成し、該モーメントが各気筒の爆発により発生するエンジン全体の振動を抑制し騒音を低減する。
【０００３】
本出願人がすでに提案したように（特願２０００−８１３６２号）、上記バランサシャフトをクランクシャフトの下方でオイルパン内に位置させて備えることがある。バランサシャフトはハウジング内に回転可能に収容され、該ハウジングがシリンダブロックの下面にボルト等で取り付けられる。バランサシャフトをクランクシャフトに対して左右均衡に配置する関係上、上記ハウジングはクランクシャフト及び該クランクシャフトの軸受部、より具体的にはベアリングキャップ等を跨いで配置される。その結果、バランサハウジングをシリンダブロックに取り付けるタレットと称される脚部がシリンダブロックの側壁に近接する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダブロックの側壁にオイルドレン通路が形成されることがある。該通路は、一般に、シリンダブロックの内側に膨出し、上記バランサハウジングの取り付け面であるシリンダブロックの下面を越えて下方に延び、そしてオイルパン内に開口してオイルを排出する。よって、このオイルドレン通路とバランサハウジングとがシリンダ列方向と直交する方向に重なり合って配置される場合は、それら同士の干渉の問題が起こる。
【０００５】
その場合、オイルドレン通路の壁を除去すると、オイルが無駄に飛散し、オイルパンへのオイルの戻り量が減って好ましくない。一方、バランサハウジングの幅を狭くすることも困難である。ハウジング内に収容したバランサシャフトやウエイト部、あるいはバランサシャフトとクランクシャフトとの間のギヤ装置等の大きさが予め定められているからである。また、タレットの位置を内側に寄せることも、バランサ装置のシリンダブロックへの取り付け面積が不足して安定な取り付けが図れなくなり好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような不具合に対処するもので、バランサハウジングとオイルドレン通路とが相互に干渉し合う場合でも、オイルの飛散を防止し、且つバランサ装置をシリンダブロックの下面に安定に取り付けることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、クランクシャフトと同期して回転駆動されるバランサシャフトをオイルパン内に備えるエンジンのシリンダブロック構造であって、上記バランサシャフトを収容するハウジングを上記クランクシャフト及び該クランクシャフトの軸受部を跨いでシリンダブロックの下面に取り付け、シリンダブロックのシリンダ列方向に延びる側壁と、該側壁からシリンダブロックの内側に突出するシリンダブロックの鋳造時の型割用リブと、該リブの先端に近接するハウジングの外壁とで囲まれる空間を、シリンダブロックの下面を越えて下方に延び、オイルパン内に開口するオイルドレン通路としたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、バランサシャフトを収容するハウジングをシリンダブロックの下面に取り付けるに際し、該ハウジングに、シリンダブロックの下面を越えてオイルパン内に至るオイルドレン通路の一部を構成させたから、オイルドレン通路の壁を除去して、該オイルドレン通路とバランサハウジングとの干渉を避けながらも、該バランサハウジングでオイルドレン通路の本来通りの形態を確保することができて、オイルの無駄な飛散を防止することが可能となる。また、バランサハウジングは、オイルドレン通路と干渉しないから、こちらも本来通り、タレットを例えばシリンダブロックの側壁等に近接して位置させることができ、バランサ装置をシリンダブロックの下面に安定に取り付けることが可能となる。
【０００９】
このように、バランサハウジングをシリンダブロックの従来構造の一部として有効利用することにより、該バランサハウジングとオイルドレン通路との干渉の問題が起こる場合でも、従来のオイルドレン通路の一部を切り欠いたり除去するだけで済み、シリンダブロックの設計変更を最小限に抑えることができる。
【００１１】
この発明によれば、バランサハウジングにオイルドレン通路の一部を構成させる一具体例が示される。この場合、オイルドレン通路はシリンダブロックのシリンダ列方向に延びる側壁に形成される。該側壁から内側にリブを突設し、該リブの先端にバランサハウジングの外壁が近接することにより、シリンダブロックの側壁と、リブと、ハウジングの外壁とで囲まれる空間が形成される。その空間をオイルドレン通路とすれば、バランサハウジングがオイルドレン通路の一部を構成することになる。
【００１３】
この発明によれば、シリンダブロックの鋳造時に用いる複数の型の合わせ部で発生するバリを上記のオイルドレン通路形成用のリブにしてしまうから、バリの数を低減でき、且つ上記リブを合理的に無駄なく形成することができる。この場合、上記型同士の合わせ部としては、例えば、オイルドレン通路形成用の中子と、シリンダブロックの内側形成用のコアとの合わせ部等が挙げられる。
【００１４】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、ブローバイガスをブローバイガス還元装置に導入するための導入孔を、バランサシャフトの上方を避けてシリンダブロックの下面に開口させたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、オイルパン内のオイルがブローバイガス導入孔からブローバイガス還元装置（ＰＣＶ：positive crankcase ventilation）に導入されることが抑制される。つまり、このエンジンでは、バランサシャフトをオイルパン内に備えたから、バランサシャフトのウエイト部が回転したり、あるいはそれによりモーメントが生成したりすることにより、オイルパン内の油面変動が激しくなる。よって、そのようなバランサシャフトの上方にＰＣＶやセパレータに通じるブローバイガス導入孔を開口させた場合には、該導入孔を通ってオイルパン内のオイルがＰＣＶやセパレータに向う量（オイル上り量）が多くなり、該オイルが燃焼室に供給されてしまう可能性が大きくなる。そこで、この発明では、上記導入孔をバランサシャフトの上方を避けて配置したのである。これにより、結果的にオイルの燃焼を可及的に抑制することができる。以下、発明の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係るエンジン１の下部構造を示す底面図である。ただし、シリンダブロック１０の下面にはバランサ装置２０のみが取り付けられている。本来は、バランサ装置２０の上方にクランクシャフト１１が配設される。また、シリンダブロック１０のフライホイール２側の側面縦壁部１２ａと、反フライホイール２側の側面縦壁部１２ｂと、各気筒間縦壁部１３…１３とに、図２に示すように、ベアリングキャップ１４…１４がボルト１５…１５で締結されて複数（この例では５つ）の軸受部が構成される。そして、クランクシャフト１１は該軸受部で回転可能に支持される。また、同じく図２に示すように、シリンダブロック１０の下端部１０ｂにはオイルパン１６が取り付けられる。このエンジン１は、直列４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１０は例えばアルミニウム合金製である。
【００１７】
図３は、バランサ装置２０の単体図である。ただし、シリンダブロック１０に取り付けた際においてその上方から見た状態を示す（平面図）。よって、図１に主に表れている面（下面）２２Ｌと反対の面（上面）２２Ｕが表れている。図４は、図３のイ−イ線に沿う縦断面図、図５は、ウ−ウ線に沿う縦断面図である。よって、図４には、フライホイール２側からエンジン１を見たときの左側のバランサシャフト２１Ｌが表れ、図５には、右側のバランサシャフト２１Ｒが表れている。このバランサ装置２０は、これらのバランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒを回転可能に収容するハウジング２２を有し、該ハウジング２２から複数（この例では４つ）の脚部（タレット）２３…２３が延びている。
【００１８】
バランサハウジング２２は、上側部材２２Ｕと下側部材２２Ｌとが複数のボルト２４…２４で締結されて構成されている。各バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒは、クランクシャフト１１と平行に延び、且つその軸心Ｌ，Ｒは、クランクシャフト１１の軸心Ｙを通る垂直面に対して同一水平面内で左右対称に配置されている。バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒは、重心が軸心Ｌ，Ｒからオフセットしたウエイト部２１ａ，２１ａを有し、該ウエイト部２１ａ，２１ａを挟んでハウジング２２の軸受部で支持されている。両ウエイト部２１ａ，２１ａは、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒの回転中、常に互いに同じ高さに位置する。
【００１９】
バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒの一端部（この例ではフライホイール２側の端部）に連動ギヤ２１ｂ，２１ｂが設けられ、互いに噛み合っている。また、一方のバランサシャフト（この例では左側のバランサシャフト２１Ｌ）に従動ギヤ２１ｃが設けられ、クランクシャフト１１の駆動ギヤ１１ａと噛み合っている。これにより、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒはクランクシャフト１１と同期して回転駆動する。
【００２０】
タレット２３…２３は、ハウジング２２の上側部材２２Ｕから前後左右の４隅の部位において上方に延びている。図２に示すように、各タレット２３がそれぞれ下方からボルト２５でシリンダブロック１０の下面１０ａに締結されることにより、バランサハウジング２２がクランクシャフト１１及び該クランクシャフト１１の軸受部、より詳しくはベアリングキャップ１４を跨ぐようにしてシリンダブロック１０の下面１０ａに取り付けられている。このときハウジング２２はシリンダブロック１０の下端部１０ｂより下方に突出し、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒはオイルパン１６内に位置する。また、タレット２３…２３は、シリンダブロック１０の左右の側壁に近接して位置する（図１参照：なお、図２には、シリンダブロック１０の左の側壁に符号１０ｄを付してある）。
【００２１】
図４、図５に示すように、各タレット２３…２３の上端面からチューブラピン２６…２６が上方に突出している。チューブラピン２６…２６はタレット２３…２３に圧入されている。また、左前側のタレット２３の前部２７にもチューブラピン２６が圧入されている。シリンダブロック１０の下面１０ａに各チューブラピン２６…２６と嵌合する複数の取付孔１０ｃ…１０ｃが設けられている。各取付孔１０ｃ…１０ｃは、図２に示すように、クランクシャフト１１の軸受部の近傍に配置されている。つまり、気筒間縦壁部１３及びベアリングキャップ１４のすぐ側方に位置している。ハウジング取付用ボルト２５…２５はこれらのチューブラピン２６…２６（左前部２７のチューブラピン２６を除く）を挿通している。各チューブラピン２６…２６が対応する取付孔１０ｃ…１０ｃに嵌合し、その状態でボルト２５…２５が取付孔１０ｃ…１０ｃと連続するシリンダブロック１０のネジ孔に締め込まれている。
【００２２】
図２に示すように、シリンダブロック１０の左側壁１０ｄにオイルドレン通路３０が形成されている。この通路３０は、バランサハウジング２２の取り付け面であるシリンダブロック１０の下面１０ａを越えて下方に延び、シリンダブロック１０の内側に膨出し（より詳しくは、シリンダブロック１０の下部のスカート部における左側壁１０ｄから内側に膨出し）、そしてオイルパン１６内に開口してオイルを矢印に示すように排出する。
【００２３】
図１に示すように、このオイルドレン通路３０は、クランクシャフト１１の複数の軸受部のうち、最もフライホール２側にある気筒間軸受部のすぐ左側方にある。また、バランサハウジング２２の複数のタレット２３…２３のうち、左前側のタレット２３及びその前にある左前部２７も、同様に、クランクシャフト１１の複数の軸受部のうち、最もフライホール２側にある気筒間軸受部のすぐ左側方にある。つまり、オイルドレン通路３０とバランサハウジング２２（より具体的には、ハウジング２２のタレット等２３，２７）とが、シリンダ列方向と直交する方向に重なり合って配置されている。
【００２４】
図２に示すように、オイルドレン通路３０は、シリンダブロック１０の下部のスカート部における左側壁１０ｄと、該側壁１０ｄからシリンダブロック１０の内側に突出する２つのリブ３１，３１（図１参照）と、該リブ３１，３１の先端に近接して位置するハウジング２２の外壁（より具体的には、ハウジング２２の左前側のタレット２３の外壁）とで囲まれて形成された空間である。すなわち、バランサハウジング２２にオイルドレン通路３０の一部（オイルドレン通路３０の内側の縦壁）を構成させているのである。
【００２５】
これにより、シリンダブロック１０側にオイルドレン通路３０の内壁を形成する必要がなくなり、バランサハウジング２２とオイルドレン通路３０との干渉が避けられる。その結果、バランサハウジング２２に関しては、左前側のタレット２３を、本来通り、シリンダブロック１０の左側壁１０ｄに近接して位置させることができ、その結果、バランサ装置２０をシリンダブロック１０の下面１０ａに安定に取り付けることが可能となる。
【００２６】
これに対し、オイルドレン通路３０との干渉を避けるために、タレット２３の取付位置をシリンダブロック１０の内側に寄せたりすると、例えば、バランサ装置２０全体のシリンダブロック１０への取り付け面積が不足して安定な取り付けが図れない、ベアリングキャップ１４との干渉が起こる、シリンダブロック１０の下面１０ａにタレット２３を取り付けるのに相応しい部位（例えば偏平な部位、タレット２３との接触面積を十分大きくとれる部位等）がなくなる等の問題が起こる。
【００２７】
また、バランサハウジング２２内には、予め定められたサイズのバランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒやウエイト部２１ａ，２１ａ、あるいは連動ギヤ２１ｂ，２１ｂや従動ギヤ２１ｃ等が収容されているから、オイルドレン通路３０との干渉を避けるために、バランサハウジング２２の幅自体を狭くすることも限界があり、満足な対策にはならない。
【００２８】
一方、オイルドレン通路３０に関しては、その内壁がなくても、近接して位置するバランサハウジング２２がその役目を肩代わりするから、これも本来通りにオイルドレン通路の形態が確保できて、オイルが図２に示した矢印のように良好にオイルパン１６に戻され、オイルの無駄な飛散を防止することが可能となる。
【００２９】
このように、バランサハウジング２２をシリンダブロック１０の従来構造の一部として有効利用することにより、該バランサハウジング２２とオイルドレン通路３０との干渉の問題が生じるような場合でも、従来のオイルドレン通路３０の一部を切り欠いたり除去するだけで済み、シリンダブロック１０全体の設計変更を最小限に抑制することができる。
【００３０】
なお、以上の例では、オイルドレン通路３０の一部を構成するリブ３１，３１をシリンダブロック１０側に設けたが、これに代えて、あるいはこれと共に、バランサハウジング２２側に設けてもよい。例えば、バランサハウジング２２の外壁からシリンダブロック１０の側壁に向って突出するリブを形成する。このハウジング２２側のリブは、そのままシリンダブロック１０の側壁まで延びてもよいし、あるいはシリンダブロック側のリブと突き合わせるようにしてもよい。
【００３１】
また、以上の例では、バランサハウジング２２のタレット２３も、またオイルドレン通路３０も、共に上下に延びる形状であり、且つ両者２３，３０が近接して位置しているから、タレット２３の外壁がそのままオイルドレン通路３０の内壁を構成することができたが、例えば、タレット２３がオイルドレン通路３０の近傍になく、オイルドレン通路３０の近傍にはハウジング２２の上側部材２２Ｕの側壁しかないような場合は、該上側部材２２Ｕの側壁に、リブ３１，３１に沿って上下に延びる内壁部分を形成するようにしてもよい。
【００３２】
次に、このシリンダブロック１０の他の特徴点を説明する。図６に示すように、このシリンダブロック１０の鋳造時には複数の型Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が用いられる。１つ（Ｍ１）は、シリンダブロック１０の内側形成用のコアである。他の１つ（Ｍ２）は、シリンダブロック１０の外側形成用の型である。さらに他の１つ（Ｍ３）は、上記のオイルドレン通路３０を形成するための中子である。これらの型は、例えば砂で作製される。型Ｍ２はシリンダブロック１０の外側形成用であるから、他の型Ｍ１，Ｍ３と接触し合うことがない。しかし、型Ｍ１と型Ｍ３とは、共にシリンダブロック１０の内側形成用であるから、相互に接触し合い、どうしてもその合わせ部でバリが発生する。
【００３３】
このシリンダブロック１０においては、上記リブ３１，３１は、上記の２つの型Ｍ１，Ｍ３の合わせ部における型割用リブである。したがって、バリの数を低減させることができ、また上記リブ３１，３１を合理的に無駄なく形成することができる。
【００３４】
また、図７に示すように、このシリンダブロック１０の左側壁１０ｄの外面にはブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）４１が取り付けられる。ＰＣＶ４１は、シリンダブロック１０の左側壁１０ｄの内側に形成されたブローバイガス導入孔４０を通り、且つセパレータ（図示せず）を介して導入されたブローバイガスを吸気系（図示せず）に戻す。ブローバイガス導入孔４０は、図１に示すように、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒ（あるいはバランサ装置２０）の上方を避けてシリンダブロック１０の下面１０ａに開口している。
【００３５】
つまり、このエンジン１では、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒをオイルパン１６内に備えたから、バランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒのウエイト部２１ａ，２１ａが回転したり、あるいはそれによりモーメントが生成したりすることにより、オイルパン１６内の油面変動が激しくなる。よって、そのようなバランサシャフト２１Ｌ，２１Ｒ、あるいはバランサ装置２０の上方にＰＣＶ４１に通じるブローバイガス導入孔４０を開口させると、オイルパン１６内のオイルが該導入孔４０を通ってＰＣＶ４１に導入される量が多くなり、オイルが燃焼室に供給されてしまう可能性が大きくなる。そこで、上記導入孔４０をバランサ装置２０の上方を避けて配置したのである。これにより、オイルパン１６内のオイルがブローバイガス導入孔４０からＰＣＶ４１に導入されることが抑制され、結果的にオイルの燃焼を可及的に抑制することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バランサハウジングをシリンダブロックの従来構造の一部として有効利用することにより、該バランサハウジングとオイルドレン通路とが干渉し合う場合でも、バランサ装置をシリンダブロックの下面に安定に取り付けながらオイルの飛散を防止することができる。本発明は、バランサシャフトをオイルパン内に備えるエンジン一般への幅広い利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのシリンダブロックの底面図である。
【図２】図１のア−ア線に沿う部分拡大縦断面図である。
【図３】上記シリンダブロックに取り付けたバランサ装置の平面図である。
【図４】図３のイ−イ線に沿う縦断面図である。
【図５】図３のウ−ウ線に沿う縦断面図である。
【図６】上記シリンダブロックの鋳造時の説明図である。
【図７】上記シリンダブロックの左側面図である。
【符号の説明】
１エンジン
１０シリンダブロック
１０ａシリンダブロックの下面
１０ｄシリンダブロックの左側壁
１１クランクシャフト
１６オイルパン
２１Ｌ，２１Ｒバランサシャフト
２２バランサハウジング
２３タレット
３０オイルドレン通路
３１リブ
４０ブローバイガス導入孔
４１ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）

Claims

クランクシャフトと同期して回転駆動されるバランサシャフトをオイルパン内に備えるエンジンのシリンダブロック構造であって、上記バランサシャフトを収容するハウジングを上記クランクシャフト及び該クランクシャフトの軸受部を跨いでシリンダブロックの下面に取り付け、シリンダブロックのシリンダ列方向に延びる側壁と、該側壁からシリンダブロックの内側に突出するシリンダブロックの鋳造時の型割用リブと、該リブの先端に近接するハウジングの外壁とで囲まれる空間を、シリンダブロックの下面を越えて下方に延び、オイルパン内に開口するオイルドレン通路としたことを特徴とするエンジンのシリンダブロック構造。
ブローバイガスをブローバイガス還元装置に導入するための導入孔を、バランサシャフトの上方を避けてシリンダブロックの下面に開口させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシリンダブロック構造。