JP4081887B2

JP4081887B2 - 内燃機関用バランス装置

Info

Publication number: JP4081887B2
Application number: JP30563498A
Authority: JP
Inventors: 白井　　誠
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: JP2000130512A

Description

【０００１】
【発明が属する分野】
本発明は、往復運動の内燃機関において、往復運動を行う部材により生じる振動を、偏心ウエイトしたシャフトの回転により低減するようにしたバランス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の往復運動により発生する２次起振力（垂直方向の起振力及び回転方向の起振力）を打ち消し、より静粛な運転を可能にするためにバランス装置が開発されている。このようなバランス装置におけるバランス軸は、エンジンブロックの内部若しくはシリンダブロックの下方に一体に固定されるロアーハウジングの内部にクランク軸の左右に２本配置され、且つクランク軸の中心に対して左右等間隔の位置に設けられるのが一般的である。また、このバランス装置の駆動力は、クランク軸の回転を帯状動力伝達部材であるタイミングチェーンを介してバランス軸に伝達している。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
上述したようなバランス装置において、バランス軸はハウジングに対して相対回転するため、ハウジングのバランス軸を軸受支持する箇所はオイルを導入して潤滑を行なうように構成されるのが一般的である。オイルは内燃機関内のオイルポンプにより圧送されてシリンダブロック内を通ってバランス軸の内部に供給され、バランス軸内部から軸受部に向けて設けられる通路を介して軸受部にオイルが供給される。このような構成により軸受部が潤滑される。
【０００４】
しかしながら従来の技術では、ハウジングとバランス軸の軸受部の潤滑は行われるが、クランク軸とバランス軸とを連結するタイミングチェーンの潤滑は重点的には行われておらず、軸受部から流出したオイルにより補助的に潤滑が行われるだけであった。バランス軸とタイミングチェーンとの連結箇所への潤滑が少ないと、クランク軸の回転駆動によるバランス軸の回転が安定しなくなり起振力の低減効果が少なくなったり、タイミングチェーンの耐久性が低下するなどの問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、タイミングチェーン等の帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部の潤滑を確実に行なうことが可能な内燃機関用バランス装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、内燃機関のクランク軸の下方に設けられるハウジングと、ハウジング内で軸受を介して回転可能に配設されるバランス軸と、ハウジングの外側でバランス軸とクランク軸とを連結する帯状動力伝達部材とを備え、内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する内燃機関用バランス装置において、内燃機関から供給されたバランス軸の潤滑用オイルを帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部に吐出するオイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべくバランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、バランス軸の径方向に延在するとともにハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、オイル供給通路からハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、フランジ部のオイル溝からバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向ってハウジング内に形成されるオイル吐出通路とを備え、バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送してバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部を潤滑するようにした。
【０００７】
請求項１によると、内燃機関の作動時には内燃機関の内部で往復運動が行われてクランク軸を回転させている。クランク軸に連結されたバランス軸がクランク軸と連動してハウジング内で回転するによって、往復運動により生じる振動が低減される。ここで、オイル吐出機構によって帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部にオイルが吐出されるので、バランス軸と帯状動力伝達部材との間の潤滑が行われてバランス軸は円滑に回転する。これにより、内燃機関の往復運動による振動を確実に低減することが可能になるとともに、帯状動力伝達部材の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。さらに、内燃機関からバランス軸内のオイル供給通路に供給されたオイルは、連通孔を通ってハウジングの軸受に向って流出し、更にフランジ部のオイル溝へ流れ出る。フランジ部はバランス軸と一体回転しているので、フランジ部とハウジングとの接触面に形成されたオイル溝に流れ込んだオイルは遠心力によりオイル溝からオイル吐出通路に圧送されて、バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向けてオイルを吐出する。これによりバランス軸と帯状動力伝達部材の連結部が潤滑され、バランス軸は円滑に回転する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の内燃機関用バランス装置において、内燃機関の形式によりバランス軸を複数備える場合の構成を示すものであり、帯状動力伝達部材によりクランク軸と連結される第１バランス軸と、ギヤを介して第１バランス軸と連結される第２バランス軸とを有し、オイル吐出機構は、帯状動力伝達部材と第１バランス軸との連結部並びに第１バランス軸と第２バランス軸とを連結するギヤに向けてオイルを吐出するようにした。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の具体的な構成を示しており、第１バランス軸と第２バランス軸とを連結するギヤを、第１バランス軸と帯状動力伝達部材との連結部の反対側に配設したことである。
【００１２】
請求項２によると、第１バランス軸は帯状動力伝達部材によりクランク軸に連動して回転し、第２バランス軸はギヤを介して第１バランス軸とともに回転する。オイル吐出機構は帯状動力伝達部材と第１バランス軸との連結部だけでなく、第１バランス軸と第２バランス軸とを連結するギヤにもオイルを吐出するように構成されており、第１バランス軸及び第２バランス軸はクランク軸と連動して円滑に回転駆動する。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２或いは請求項３におけるオイル吐出機構の具体的な構成を示すものであり、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく第１バランス軸及び第２バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、第１バランス軸の両端側にてハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、オイル供給通路からハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、フランジ部のオイル溝から第１バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向って前記ハウジング内に形成される第１オイル吐出通路と、フランジ部のオイル溝から第１バランス軸と第２バランス軸との連結部に向ってハウジング内に形成される第２オイル吐出通路とを備え、バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送して第１バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部、並びに第１バランス軸と第２バランス軸との連結部を潤滑するようにした。
【００１４】
請求項４によると、内燃機関から第１バランス軸及び第２バランス軸内のオイル供給通路に供給されたオイルは、連通孔を通ってハウジングの軸受に向って流出し、更にフランジ部のオイル溝へ流れ出る。フランジ部は第１バランス軸と一体回転しているので、フランジ部とハウジングとの接触面に形成されたオイル溝に流れ込んだオイルは遠心力によりオイル溝から第１オイル吐出通路に圧送されて、第１バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向けてオイルを吐出する。また、これと同時にオイル溝から第２オイル吐出通路にオイルが圧送されて第１バランス軸と第２バランス軸との連結部に向けてオイルを吐出する。これにより第１バランス軸及び第２バランス軸は円滑に回転する。
【００１５】
請求項５及び請求項６は、本発明におけるオイル溝の具体例であり、同心円状を呈するとともにオイル吐出通路と連通する円周溝とオイル供給通路と円周溝とを連通する複数の直線溝とからオイル溝を構成し、更にフランジ部は円周溝の外周側にてハウジングの内周面と回転接触し、同心円状のラビリンス構造によりハウジングとオイル溝とのシールを行なうようにした。
【００１６】
請求項５及び請求項６によると、バランス軸が回転すると、オイル供給通路内に充填されたオイルは遠心力により直線溝に沿って円周溝に案内され、オイル吐出通路内へのオイルの供給を確実に行なうこと可能になる。
【００１７】
【実施の形態】
本発明に係わる実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態におけるバランス装置１の説明図であり、図２は本発明の実施の形態における内燃機関用バランス装置１の断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
内燃機関用バランス装置１は、シリンダブロック２の下面に固定されるハウジング８と、ハウジング８内で回転運動することにより内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生するバランス軸４、１４とを備えている。バランス装置１の下面にはシリンダブロック２の側面から下方に延在し、オイル７を貯留するオイルパン６が形成されている。
【００１９】
本実施の形態における内燃機関用バランス装置１の構成について説明する。
【００２０】
内燃機関用バランス装置１は、中心付近の軸心が径方向に偏心する偏心ウェイトを有しハウジング８内で軸受１２を介して回転可能に配設される第1バランス軸４及び第2バランス軸１４と、ハウジング８の外側で第1バランス軸４とクランク軸３とを連結する帯状動力伝達部材としてのタイミングチェーン５とを備えており、内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する装置である。第1バランス軸４とクランク軸３との連結は、クランク軸スプロケット３Ａからタイミングチェーン５を介してバランス軸駆動スプロケット４Ａと連結して第１バランス軸４を駆動する。
【００２１】
本実施の形態では、内燃機関として直列４気筒エンジンを用いるものとし、バランス軸は、タイミングチェーン５によりクランク軸３と連結される第1バランス軸４と、反転ギヤ９、１９を介して第1バランス軸４と連結される第２バランス軸１４との２本設けられ、クランク軸３の２倍の回転数でそれぞれのバランス軸４、１４が反対方向に回転するように配設されている。尚、第1バランス軸４はタイミングチェーン５によるチェーン駆動に代えてベルト駆動もしくはギヤ駆動にすることも可能である。
【００２２】
図３にて示されるように、第1バランス軸４及び第2バランス軸１４はアッパーハウジング８Ａとロアーハウジング８Ｂとにより上下方向に被覆されている。ロアーハウジング８Ｂの下面にはエンジンオイルを排出するための排出孔１３が４箇所設けられており、ハウジング８内にあるオイルが排出孔１３を介して排出され、オイルパン６に還流されるようになっている。
【００２３】
本実施の形態のバランス装置１は、第1バランス軸４とタイミングチェーン５との連結部であるスプロケット４Ａ、及び第1バランス軸４と第2バランス軸１４とを連結する反転ギヤ９、１９にオイルを吐出するオイル吐出機構を備えている。
【００２４】
オイル吐出機構について説明する。オイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく第1バランス軸４及び第2バランス軸１４の内部に設けられるオイル供給通路４ａ、１４ａと、第1バランス軸４の両端側にて径方向に延在するとともにハウジング８の内周面と回転接触し、ハウジング８との回転接触面にオイル溝１０ａ、１１ａを形成する第１フランジ部１０、１１と、第2バランス軸１４の反転ギヤ１９側にて径方向に延在するとともにハウジング８の内周面と回転接触し、ハウジング８との回転接触面にオイル溝２１ａを形成する第２フランジ部２１と、オイル供給通路４ａとハウジング８の軸受１２とを連通する連通孔４ｂと、第１フランジ部１０のオイル溝１０ａから第1バランス軸４とタイミングチェーン５の連結部に向ってハウジング８内を貫通する第１オイル吐出通路８ａと、第１フランジ部１１のオイル溝１１ａ及び第２フランジ部２１のオイル溝２１ａから第1バランス軸４と第2バランス軸１４との連結部に向ってハウジング８を貫通する第２オイル吐出通路８ｂと、を備えている。
【００２５】
第１フランジ部１０に形成されるオイル溝１０ａについて図4を用いて説明する。オイル溝１０ａは、オイル吐出通路８ａと連通するとともに同心円状を呈する円周溝１０ａ１と、オイル供給通路４ａと円周溝１０ａ１とを連通するとともに直線状を呈する４本の直線溝１０ａ２との２種類の溝から構成される。フランジ部１０は、円周溝１０ａ２の外周側にてハウジング８の内周面と回転接触しており、図５に示すように、外周側には同心円状のラビリンス１０Ａが形成されてハウジング８内周面とオイル溝１０ａとのシールを行なっている。尚、第１フランジ部１１及び第２フランジ部２１に関しても上記と同様の円周溝及び直線溝がそれぞれ形成されているが、第２フランジ部２１と反対側のハウジング内周面と回転接触するフランジ部２０にはオイル溝は形成されていない。
【００２６】
内燃機関から供給されるオイルは、図示しないオイルポンプにより第2バランス軸１４のオイル供給口１４ｂからオイル供給通路１４ａに圧送されてオイル供給通路１４ａ内を充填するとともに、オイル送出孔８ｃを介して第2バランス軸１４の軸受部から第1バランス軸４の軸受部にオイルを送出しており、第1バランス軸４内のオイル供給通路４ａにも供給される。
【００２７】
各バランス軸４、１４におけるオイルの流通について説明する。第2バランス軸１４側では、内燃機関より圧送されたオイルはオイル供給通路１４ａ内に充填され、第2バランス軸１４の反転ギヤ１９側の端部とハウジング８の軸受の隙間（約０．１ｍｍ）から漏出されたオイルが第２フランジ部２１とハウジング８内周面の間に流れ込み、オイル溝２１ａ内にオイルが貯留される。ここで、第2バランス軸１４は第1バランス軸４を介してクランク軸３と連動して回転駆動し、第２フランジ部２１も第2バランス軸１４と一体に回転する。第２フランジ部２１が回転するとオイル溝２１ａ内にて直線溝に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝から第２オイル吐出通路を通って反転ギヤ１９にオイルが吐出される。
【００２８】
第1バランス軸４側では、オイル送出孔８ｃを介して第2バランス軸１４の軸受１２からオイルが送出され、オイル供給通路４ａ内にオイルが充填されて、第1バランス軸４の反転ギヤ９側の端部とハウジング８の軸受の隙間（約０．１ｍｍ）から漏出したオイルが第１フランジ部１１とハウジング８内周面の間に流れ込み、オイル溝１１ａ内にオイルが貯留される。第1バランス軸４の回転に伴って第１フランジ部１１が回転すると、オイル溝１１ａ内にて直線溝に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝から第２オイル吐出通路８ｂを通って反転ギヤ９にオイルが吐出される。また、反転ギヤ９へのオイルの吐出と同時に、オイル供給通路４ａから連通孔４ｂを介して第1バランス軸４とハウジング８の軸受１２の隙間（約０．１ｍｍ）に流れ込んだオイルは、第１フランジ部１０のオイル溝１０ａ内に貯留される。そして第１フランジ１０が回転すると、オイル溝１０ａ内にて直線溝１０ａ２に沿ってオイルが遠心方向に力を受け、円周溝１０ａ１から第１オイル吐出通路８ａを通ってスプロケット４Ａとタイミングチェーン５の間にオイルが吐出される。
【００２９】
上述したオイル吐出機構によると、バランス装置１は第１バランス軸４とタイミングチェーン５の連結部と、第１バランス軸４と第２バランス軸１４を連結する反転ギヤ９、１９にも積極的にオイルを吐出することにより、これらの箇所の潤滑が確実に行われてバランス軸４、１４は円滑に回転する。更に、タイミングチェーン５の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される意図はなく、本発明の主旨に沿った形態の内燃機関用バランス装置であればどのような形態のものであってもよい。
【００３１】
【効果】
請求項１によると、オイル吐出機構によって帯状動力伝達部材とバランス軸との連結部にオイルが吐出されるので、バランス軸と帯状動力伝達部材との間の潤滑が行われてバランス軸は円滑に回転する。これにより、内燃機関の往復運動による振動を確実に低減することが可能になるとともに、帯状動力伝達部材の耐久性が向上する。また、潤滑が良好に行われることで騒音が低減できる。
【００３２】
請求項２乃至請求項４によると、オイル吐出機構は帯状動力伝達部材と第１バランス軸との連結部だけでなく、第１バランス軸と第2バランス軸とを連結するギヤにもオイルを吐出するように構成されており、第１バランス軸及び第2バランス軸はクランク軸と連動して円滑に回転駆動する。
【００３３】
請求項５及び請求項６によると、バランス軸が回転するとオイル供給通路内に充填されたオイルは遠心力により直線溝に沿って円周溝に案内されて、オイル吐出通路内へのオイルの供給を確実に行なうこと可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関用バランス装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態のバランス装置の断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本実施の形態のフランジ部の説明図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１・・・内燃機関用バランス装置２・・・シリンダブロック
３・・・クランク軸４・・・第１バランス軸
５・・・タイミングチェーン６・・・オイルパン
７・・・オイル８・・・ハウジング
９、１９・・・反転ギヤ１０、１１・・・第１フランジ部
１２・・・軸受１３・・・オイル排出孔
１４・・・第２バランス軸２１・・・第２フランジ部

Claims

内燃機関のクランク軸の下方に設けられるハウジングと、
該ハウジング内で軸受を介して回転可能に配設されるバランス軸と、
前記ハウジングの外側で前記バランス軸と前記クランク軸とを連結する帯状動力伝達部材と、を備え、
前記内燃機関の運動によって発生する慣性力を消去する方向に荷重を発生する内燃機関用バランス装置であって、
前記内燃機関から供給された前記バランス軸の潤滑用オイルを前記帯状動力伝達部材と前記バランス軸との連結部に吐出するオイル吐出機構は、
前記内燃機関から供給されるオイルを導入すべく前記バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、
前記バランス軸の径方向に延在するとともに前記ハウジングの内周面と回転接触し、前記ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、
前記オイル供給通路から前記ハウジングの前記軸受に向けて形成される連通孔と、
前記フランジ部の前記オイル溝から前記バランス軸と前記帯状動力伝達部材の前記連結部に向って前記ハウジング内に形成されるオイル吐出通路と、を備え、
前記バランス軸の回転により前記オイル供給通路内のオイルを前記連通孔を介して前記オイル溝から前記オイル吐出通路へ圧送して前記バランス軸と前記帯状動力伝達部材の前記連結部を潤滑することを特徴とする、内燃機関用バランス装置。
前記内燃機関用バランス装置は、
帯状動力伝達部材によりクランク軸と連結される第１バランス軸と、
ギヤを介して該第１バランス軸と連結される第２バランス軸とを有し、
前記オイル吐出機構は、
前記帯状動力伝達部材と第１バランス軸との連結部並びに第１バランス軸と第２バランス軸とを連結するギヤに向けてオイルを吐出することを特徴とする、請求項１の内燃機関用バランス装置。
前記第１バランス軸と第２バランス軸とを連結するギヤは、第１バランス軸と帯状動力伝達部材との連結部の反対側に配設されることを特徴とする、請求項２の内燃機関用バランス装置。
前記オイル吐出機構は、内燃機関から供給されるオイルを導入すべく前記第１バランス軸及び第２バランス軸の内部に設けられるオイル供給通路と、
前記第１バランス軸の両端側にてハウジングの内周面と回転接触し、ハウジングとの回転接触面にオイル溝を形成するフランジ部と、
前記オイル供給通路から前記ハウジングの軸受に向けて形成される連通孔と、
該フランジ部のオイル溝から前記第１バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部に向って前記ハウジング内に形成される第１オイル吐出通路と、
前記フランジ部のオイル溝から前記第１バランス軸と第２バランス軸との連結部に向って前記ハウジング内に形成される第２オイル吐出通路と、を備え、
前記バランス軸の回転によりオイル供給通路内のオイルを連通孔を介してオイル溝からオイル吐出通路へ圧送して前記第１バランス軸と帯状動力伝達部材の連結部、並びに前記第１バランス軸と第２バランス軸との連結部を潤滑することを特徴とする、請求項２或いは請求項３の内燃機関用バランス装置。
前記オイル溝は、同心円状を呈するとともにオイル吐出通路と連通する円周溝と、前記オイル供給通路と円周溝とを連通する複数の直線溝とから構成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の内燃機関用バランス装置。
前記フランジ部は、前記円周溝の外周側にて前記ハウジングの内周面と回転接触するとともに、同心円状のラビリンス構造により前記ハウジングとオイル溝とのシールを行なうことを特徴とする、請求項５の内燃機関用バランス装置。