JP4161202B2 - エンジンにおけるバランサハウジングの取付構造 - Google Patents

エンジンにおけるバランサハウジングの取付構造 Download PDF

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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造に係り、詳しくは、バランサ軸を回転可能に支持するバランサハウジングをシリンダブロックの下側に取付ける取付構造に関するものである。
【0002】
【関連する背景技術】
運転中のエンジンの振動低減を目的として、クランク軸の回転に同期してバランサ軸を回転駆動して、ピストンやコンロッドの上下運動によって発生する起振力を相殺するようにした対策が実施されている。この種のバランサ軸はシリンダブロックの下側に配置されることもあり、この場合のバランサ軸はバランサハウジング内に回転可能に支持され、バランサハウジングをシリンダブロックの下側にボルトで締結することでクランク軸の支持剛性の向上を図っている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
【0003】
特許文献1に記載されたバランサハウジングの取付構造では、エンジンのシリンダブロック側に対してクランク軸の各ジャーナル部を個別にベアリングキャップで回転可能に支持し、これらのベアリングキャップの下部にバランサハウジングをボルトで締結している。
又、特許文献2に記載されたバランサハウジングの取付構造では、ベアリングキャップの機能を備えたロアブロックによりクランク軸の各ジャーナル部を回転可能に支持しており、このロアブロックの下部にバランサハウジングをボルトで共締めしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−248041号公報(第2図)
【特許文献2】
特開2000−65147号公報(第9図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に記載されたエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造では、バランサハウジングを介して各ベアリングキャップを相互に連結することで、クランク軸の支持剛性向上を図っている。しかしながら、この構成では各ベアリングキャップ相互間の撓みを抑制するに過ぎないため、十分な支持剛性の向上を達成できず、ひいては、剛性不足に起因するエンジン騒音を低減できなかった。
【0006】
又、上記特許文献2に記載されたエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造では、各ベアリングキャップを含むシリンダブロックの下部がロアブロックにより構成されているため、クランク軸の支持剛性の点では問題ない。しかしながら、形状が複雑なロアブロックを製作する必要があるため、製造コストが高騰する上に、支持剛性の向上にバランサハウジングは何ら貢献せず、ロアブロックのみでクランク軸を支持することから堅牢な構造が要求され、エンジンの重量増加を引き起こす等の問題が生じた。
【0007】
本発明の目的は、構成の複雑化による製造コストの高騰やエンジンの重量増加等のデメリットを回避した上で、十分なクランク軸の支持剛性を達成してエンジン騒音を確実に低減することができるエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、バランサ軸を回転可能に支持したバランサハウジングをシリンダブロックの下側に配置し、バランサ軸をクランク軸により同期して回転駆動するエンジンにおいて、シリンダブロック側に対してクランク軸の各ジャーナル部を個別にベアリングキャップで回転可能に支持し、バランサハウジングに単一のバランサ軸を支持してクランク軸を挟んだ両側の何れか一方にオフセットして配置し、バランサハウジングの一側をオフセット側のシリンダブロックの下部に締結すると共に、バランサハウジングの他側をベアリングキャップの下部に締結したものである。
【0009】
従って、バランサハウジングはシリンダブロックの下側に配置された状態でクランク軸によりバランサ軸を同期して回転駆動されて、各気筒のピストンやコンロッドの上下運動によって発生する起振力を相殺する。
そして、バランサハウジングはクランク軸の各ジャーナル部を個別に支持するベアリングキャップの下部に締結されると共に、シリンダブロックの下部に対しても締結される。結果として各ベアリングキャップはバランサハウジングを介して相互に連結されて相互間での撓み(位置変位)が抑制されるばかりでなく、バランサハウジングを介してシリンダブロックにも連結されてシリンダブロックに対する撓みも抑制されるため、十分なクランク軸の支持剛性が得られる。又、支持剛性を確保するために各ベアリングキャップを一体化する対策が必要なくなるため、この対策によるコスト高騰や重量増加等のデメリットが未然に回避される。
加えて、単一のバランサ軸を支持したバランサハウジングはクランク軸を挟んだ両側方向の寸法が比較的狭いため、クランク軸を挟んだ何れか一方にオフセットして無理なく配置できる。その結果、十分なクランク軸の支持剛性を確保した上で、オイルパン内のスペースを効率良く利用してバランサハウジングを配置可能となる。
【0010】
請求項2の発明は、バランサ軸を回転可能に支持したバランサハウジングをシリンダブロックの下側に配置し、バランサ軸をクランク軸により同期して回転駆動するエンジンにおいて、シリンダブロック側に対してクランク軸の各ジャーナル部を個別にベアリングキャップで回転可能に支持し、バランサハウジングの軸受部を各ベアリングキャップと略対応するように設けて、軸受部に単一のバランサ軸を支持してクランク軸を挟んだ両側の何れか一方にオフセットして配置し、バランサハウジングの一側をオフセット側のシリンダブロックの下部に締結すると共に、バランサハウジングの他側を全てのベアリングキャップの下部に締結したものである。
従って、本発明においても、上記請求項1の発明で述べた種々の作用効果が得られる。加えて、バランサハウジングの軸受部を各ベアリングキャップと略対応させてベリングキャップの下部に対して締結しているため、バランサハウジングを最大限に活用して効率良くクランク軸の支持剛性を向上可能となると共に、軸受部の高い剛性を利用してベアリングキャップの撓みが一層確実に抑制される。
【0014】
請求項の発明は、請求項1または2において、バランサ軸を支持したバランサハウジングのハウジング本体からクランク軸を挟んだ反オフセット側に向けてバッフルプレートを一体的に延設し、延設したバッフルプレートの端部を反オフセット側のシリンダブロックの下部に締結したものである。
従って、シリンダブロックの下部においてクランク軸を挟んでバランサハウジングをオフセットさせた側にはバランサハウジングのハウジング本体が位置し、反オフセット側にはバッフルプレートが位置し、これらのハウジング本体とバッフルプレートによりクランク軸側とオイルパン側とが区画されるため、オイルパン内の油面変動が抑制されると共に、クランク軸によるオイルの攪拌が防止される。
【0015】
又、結果としてバランサハウジングがベアリングキャップの締結箇所の両側でシリンダブロック側に締結されるため、ベアリングキャップの撓みが効率良く抑制されて、クランク軸の支持剛性が更に向上する。
好ましい態様として、バランサ軸の下側でバランサ軸の外周に沿って湾曲するようにハウジング本体を形成することが望ましい。このように構成した場合には、ハウジング本体によりクランク軸に加えてバランサ軸もオイルパン側と区画されるため、バランサ軸によるオイルの攪拌が防止され、更に湾曲形成されたハウジング本体によりバランサハウジング全体の剛性が向上するという作用が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造の一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のバランサハウジングの取付構造が適用されたエンジンを示す断面図、図2は同じくエンジンを示す側断面図、図3は同じくエンジンを示す底面図である。
【0018】
エンジン1は直列3気筒ガソリンエンジンとして構成され、図1に示すようにエンジン前側より見て左方に傾斜状態で車両に搭載されている。エンジン1のシリンダブロック2には図2,3の右方より#1、#2、#3の各気筒の順にシリンダ3が形成され、シリンダブロック2の左側(後方)には図示しない変速機が接続されている。シリンダブロック2内にはシリンダ3の列設方向に沿って4箇所に断面半円状をなすベアリング保持部2aが形成され、これらのベアリング保持部2aと対応するようにシリンダ3の列設方向に沿ってクランク軸4(図2に先端のみを示す)が配設されている。
【0019】
シリンダブロック2の各ベアリング保持部2aにはそれぞれベアリングキャップ5が配設され、各ベアリングキャップ5はボルト6によりシリンダブロック2に固定されている。これらのベアリングキャップ5に形成された断面半円状のベアリング保持部5aはシリンダブロック2側のベアリング保持部2aと対応し、内周に嵌め込まれた図示しないクランクベアリングを介してクランク軸4のジャーナル部4a(図1に示す)をそれぞれ回転可能に支持している。
【0020】
シリンダブロック2の下側には図示しないボルトによりオイルパン7が固定され、このオイルパン7によりシリンダブロック2の下側が閉鎖されている。オイルパン7内において、シリンダブロック2の下面には左右2箇所ずつねじ孔8が形成される一方、各ベアリングキャップ5の下面にはそれぞれ雌ねじボス9及び供給側ボス10が隣接して突設されている。
【0021】
上記ねじ孔8及び各雌ねじボス9に形成されたねじ孔9aを用いて、オイルパン7内のシリンダブロック2の下側にはバランサハウジング11が固定されており、以下、当該バランサハウジング11の構成及び取付状態を詳述する。
図4は図3に対応してバランサハウジング11を示した底面図、図5はバランサハウジング11を斜め前方より見た斜視図であり、バランサハウジング11はアルミダイキャストにより一体形成されている。図1に示すようにシリンダブロック2の下側には、クランク軸4を挟んだ右側(つまり、エンジン1の反傾斜側)にオフセットしてバランサハウジング11のハウジング本体12が配置され、このハウジング本体12の左側からは左方(クランク軸4を挟んだ反オフセット側)に向けてバッフルプレート13が一体的に延設されている。
【0022】
図1,5に示すように、ハウジング本体12は下方に凸状、上方に凹状の半円筒状をなし、エンジン1の前後方向に延びるように配設されている。ハウジング本体12内の前後2箇所には断面円形状をなす軸受孔14aを備えた軸受リブ14(軸受部)が形成され、図2に示すように、これらの軸受リブ14の前後位置は、#1気筒の前側のベアリングキャップ5、及び#2気筒と#3気筒との間のベアリングキャップ5の前後位置と略対応している。ハウジング本体12の右側には、各軸受リブ14と対応する前後位置にそれぞれボルト孔15が上下に貫設され、これらのボルト孔15を介してバランサハウジング11の左側はボルト15a(図1に示す)によりシリンダブロック2の右側のねじ孔8に締結されている。
【0023】
ハウジング本体12の左側には、各軸受リブ14上にそれぞれ受取側ボス16が突設されると共に、上記#1気筒と#2気筒との間のベアリングキャップ5、及び#3気筒の後側のベアリングキャップ5と対応する前後位置にスペーサボス17が突設され、これらの受取側ボス16及びスペーサボス17の上面16a,17aは上記雌ねじボス9及び供給側ボス10の下面10aに当接している。各受取側ボス16及びスペーサボス17にはそれぞれボルト孔18が上下に貫設され、これらのボルト孔18を介してバランサハウジング11の中央はボルト18aにより各ベアリングキャップ5のねじ孔9aに締結されている。
【0024】
上記バッフルプレート13はハウジング本体12とほぼ等しい前後長を有する略平板状をなし、バッフルプレート13の左側には各軸受リブ14と対応する前後位置にそれぞれボルト孔19が上下に貫設され、これらのボルト孔19を介してバランサハウジング11の右側はボルト19aによりシリンダブロック2の左側のねじ孔8に締結されている。
【0025】
図2に示すように、ハウジング本体12内には偏心位置に複数のウエイト20aを備えたバランサ軸20がクランク軸4と平行に配設され、バランサ軸20の前後2箇所のジャーナル部20bは各軸受リブ14の軸受孔14a内にそれぞれ嵌め込まれて回転可能に支持されている。バランサ軸20の前端は前側の軸受リブ14から前方に突出してボルト21により被動ギア23が装着され、この被動ギア23はクランク軸4の前端に装着された駆動ギア22と噛合している。クランク軸4の回転に同期してバランサ軸20は逆方向に回転駆動され、これにより各気筒のピストンやコンロッドの上下運動によって発生する起振力が相殺される。
【0026】
図5に示すようにバランサハウジング11の前側には、ハウジング本体12とバッフルプレート13との境界に位置するようにカバー部材24が一体形成されている。カバー部材24は上記駆動ギア22を内包して駆動ギア22の外周を下方のオイルパン7側から隠蔽し、駆動ギア22によるオイルの攪拌を防止するようになっている。
【0027】
一方、図1,2に示すように、シリンダブロック2内の一側にはクランク軸4と平行にオイル供給用のメインギャラリ25が形成され、エンジン1の運転中には図示しないオイルポンプからのオイルがメインギャラリ25内に供給される。シリンダブロック2の各ベアリング保持部2aには半円状の内周に沿って上部オイル溝26が形成され、各上部オイル溝26内はオイル分配路27を介して上記メインギャラリ25とそれぞれ連通する一方、上記クランクベアリングのオイル孔を介してクランク軸4のジャーナル部4aと連通している。
【0028】
従って、メインギャラリ25内のオイルは各オイル分配路27を経て各上部オイル溝26内に供給され、更にクランクベアリングのオイル孔を経てクランク軸4のジャーナル部4aに供給され、ジャーナル部4aとクランクベアリングとの間で潤滑作用を奏する。
又、#1気筒の前側のベアリングキャップ5、及び#2気筒と#3気筒との間のベアリングキャップ5のベアリング保持部5aには、半円状の内周に沿って下部オイル溝28が形成され、これらの下部オイル溝28はシリンダブロック2側の上部オイル溝26と連続して環状をなし、クランクベアリングの周囲を取り囲んでいる。それぞれの下部オイル溝28の一側にはオイル供給路29の一端が接続され、オイル供給路29の他端は上記供給側ボス10の下面10aに開口している。
【0029】
供給側ボス10のオイル供給路29の開口部と対応するように、バランサハウジング11側の受取側ボス16の上面16aにはオイル受取路30の一端が開口し、各オイル受取路30の他端はバランサハウジング11の前後の軸受孔14a内にそれぞれ開口している。従って、上記のようにメインギャラリ25からのオイルは上部オイル溝26内に供給されてクランク軸4の軸受部の潤滑に利用されると共に、オイルの一部は上部オイル溝26内から下部オイル溝28内を経てオイル供給路29及びオイル受取路30に案内された後に、バランサハウジング11の軸受孔14aとバランサ軸20のジャーナル部20bとの間で潤滑作用を奏する。
【0030】
尚、詳細は説明しないが、オイル供給路29とオイル受取路30との結合箇所にはシール性を確保するための対策が施されている。
次に、以上のように構成されたエンジン1におけるバランサハウジング11の取付構造の作用を説明する。
まず、バランサハウジング11はクランク軸4の各ジャーナル部4aを個別に支持する全てのベアリングキャップ5の下部に締結されると共に、シリンダブロック2の下部に対しても締結されている。結果として各ベアリングキャップ5は、バランサハウジング11を介して相互に連結されて相互間での撓み(位置変位)が抑制されるばかりでなく、バランサハウジング11を介してシリンダブロック2にも連結されてシリンダブロック2に対する撓みも抑制されるため、十分なクランク軸4の支持剛性を達成して、剛性不足に起因するエンジン騒音を確実に低減することができる。
【0031】
又、このようにクランク軸4の支持剛性を十分に確保できるため、例えば特許文献2に記載の技術のように各ベアリングキャップ5を一体化する対策を実施する必要がない。よって、この対策を実施した場合の製造コストの高騰やエンジンの重量増加等のデメリットを未然に回避することができる。
しかも、バランサハウジング11の軸受リブ14はバランサ軸20を支持するための高い剛性を有しているが、本実施形態では、この軸受リブ14をシリンダブロック2側のベアリングキャップ5と略対応させて直接的に締結しているため、軸受リブ14の高い剛性を利用してベアリングキャップ5の撓みを一層確実に抑制できる。
【0032】
更に、クランク軸4を挟んだ右側にオフセットしてバランサハウジング11のハウジング本体12を配置して、ハウジング本体12の右側をシリンダブロック2の右側に締結すると共に、ハウジング本体12の左側をベアリングキャップ5に締結し、このハウジング本体12から左方に向けて延設したバッフルプレート13の左側をシリンダブロック2の左側に締結している。つまり、バランサハウジング11は、ベアリングキャップ5を締結した箇所の両側でシリンダブロック2側に締結されるため、ベアリングキャップ5の撓みを効率良く抑制できる。
【0033】
加えて、図5に示すように、ハウジング本体12はバランサ軸20の外周に沿って湾曲する形状をなして高い剛性を有し、一方、ハウジング本体12と略平板状のバッフルプレート13との境界部分はほぼ直角に屈曲する断面形状のため撓み易いものの、この境界部分に一体形成されたカバー部材24により撓みが抑制されるため、結果としてバランサハウジング11全体の剛性が大幅に向上し、この点もベアリングキャップ5の撓み抑制に大きく貢献する。
【0034】
従って、これらの要因によりバランサハウジング11を利用してベアリングキャップ5の撓みを確実に抑制し、もって、クランク軸4の支持剛性を一層向上させることができる。
又、バランサハウジング11は、ハウジング本体12とバッフルプレート13によりエンジン1のクランク軸4側とオイルパン7側とを区画しているため、オイルパン7内の油面変動を抑制したり、クランク軸4によるオイルの攪拌を防止する作用も奏する。しかも、ハウジング本体12がバランサ軸20の下側に位置することから、クランク軸4に加えてバランサ軸20もオイルパン7側と区画して、バランサ軸20によるオイルの攪拌も防止できる。よって、油面変動やオイルの攪拌によって引き起こされる種々のトラブルを回避できるという利点も得られる。
【0035】
一方、単一のバランサ軸20を支持したハウジング本体12は左右方向の寸法が比較的狭いため、上記のようにクランク軸4を挟んだ右側にオフセットしてハウジング本体12を配置すると、ハウジング本体12の右側がシリンダブロック2の下部の右側付近に位置し、ハウジング本体12の他側がベアリングキャップ5の下部付近に位置し、無理なくハウジング本体11を配置できる。
【0036】
加えて、オイルパン7内に貯留されたオイルの水平な油面に対してシリンダブロック2が左側に傾斜することから、オイルパン7内の右側にはデッドスペースが形成され、このデッドスペースにハウジング本体12が配置される。
従って、これらの要因によりオイルパン7内のスペースを効率良く利用してハウジング本体12を配置でき、もって、バランサハウジング11の設置によるエンジン1の大型化、特にエンジン高の増加を抑制することができる。
【0037】
一方、各ベアリングキャップ5に対するバランサハウジング11の締結は1箇所ずつであるものの、上記のようにバランサハウジング11をベアリングキャップ5の締結箇所の両側でシリンダブロック2側に締結しているため、ベアリングキャップ5の撓み抑制作用は十分に得られる。そして、このように締結を1箇所とすることで組立工程でのボルト締め操作等を簡略化できるという利点もある。
【0038】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、直列3気筒ガソリンエンジン1におけるバランサハウジング11の取付構造として具体化したが、バランサ軸20を支持するバランサハウジング11をシリンダブロック2の下部に取付けたエンジン1であれば、その種別や形式はこれに限ることはなく、例えばディーゼルエンジンに適用したり、気筒数や気筒配列を変更したりしてもよい。
【0039】
又、上記実施形態では、ハウジング本体12に単一のバランサ軸20を支持してクランク軸4を挟んだ右側にオフセットして配置すると共に、左方に向けてバッフルプレート13を延設したが、バランサ軸20の数やハウジング本体12の配置状態はこれに限ることはなく、例えば、バッフルプレート13を廃止した上で、2本のバランサ軸20を支持するハウジング本体12をクランク軸4の左右両側に亘って配置してもよい。
【0040】
更に、上記実施形態では、バランサハウジング11を全てのベアリングキャップ5に締結したが、必ずしも全てのベアリングキャップ5を締結する必要はなく、例えば、図2に示す#3気筒の後側のベアリングキャップ5には締結しないように構成してもよい。
一方、上記実施形態では、バランサ軸20を駆動ギア22及び被動ギア23を利用して回転駆動したが、駆動方式はこれに限ることはなく、例えばチェーン駆動に代えてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明のエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造によれば、バランサハウジングをベアリングキャップの下部及びシリンダブロックの下部にそれぞれ締結することにより、構成の複雑化による製造コストの高騰やエンジンの重量増加等のデメリットを回避した上で、十分なクランク軸の支持剛性を達成してエンジン騒音を確実に低減でき、さらにバランサハウジングをオフセットして配置することで、十分なクランク軸の支持剛性を確保した上で、オイルパン内のスペースを効率良く利用してバランサハウジングを配置することができる。
【0042】
請求項2の発明のエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造によれば、請求項1に加えて、バランサハウジングの軸受部を各ベアリングキャップと略対応させて全てのベリングキャップの下部に対して締結することにより、バランサハウジングを最大限に活用して効率良くクランク軸の支持剛性を向上できると共に、軸受部の高い剛性を利用してベアリングキャップの撓みを一層確実に抑制することができる
【0043】
請求項の発明のエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造によれば、請求項1または2に加えて、ハウジング本体とバッフルプレートによりオイルパン内の油面変動を抑制できると共に、クランク軸によるオイルの攪拌を防止でき、しかも、バランサハウジングをベアリングキャップの締結箇所の両側でシリンダブロック側に締結することで、ベアリングキャップの撓みを効率良く抑制してクランク軸の支持剛性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のバランサハウジングの取付構造が適用されたエンジンを示す断面図である。
【図2】同じくエンジンを示す側断面図である。
【図3】同じくエンジンを示す底面図である。
【図4】図3に対応してバランサハウジングを示した底面図である。
【図5】バランサハウジングを斜め前方より見た斜視図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 シリンダブロック
4 クランク軸
4a ジャーナル部
11 バランサハウジング
12 ハウジング本体
13 バッフルプレート
14 軸受リブ(軸受部)
20 バランサ軸

Claims (3)

  1. バランサ軸を回転可能に支持したバランサハウジングをシリンダブロックの下側に配置し、該バランサ軸をクランク軸により同期して回転駆動するエンジンにおいて、
    上記シリンダブロック側に対して上記クランク軸の各ジャーナル部を個別にベアリングキャップで回転可能に支持し、上記バランサハウジングに単一のバランサ軸を支持して上記クランク軸を挟んだ両側の何れか一方にオフセットして配置し、該バランサハウジングの一側をオフセット側の上記シリンダブロックの下部に締結すると共に、該バランサハウジングの他側を上記ベアリングキャップの下部に締結したことを特徴とするエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造。
  2. バランサ軸を回転可能に支持したバランサハウジングをシリンダブロックの下側に配置し、該バランサ軸をクランク軸により同期して回転駆動するエンジンにおいて、
    上記シリンダブロック側に対して上記クランク軸の各ジャーナル部を個別にベアリングキャップで回転可能に支持し、上記バランサハウジングの軸受部を各ベアリングキャップと略対応するように設けて、該軸受部に単一のバランサ軸を支持して上記クランク軸を挟んだ両側の何れか一方にオフセットして配置し、該バランサハウジングの一側をオフセット側の上記シリンダブロックの下部に締結すると共に、該バランサハウジングの他側を上記全てのベアリングキャップの下部に締結したことを特徴とするエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造。
  3. 上記バランサ軸を支持した上記バランサハウジングのハウジング本体から上記クランク軸を挟んだ反オフセット側に向けてバッフルプレートを一体的に延設し、該延設したバッフルプレートの端部を反オフセット側の上記シリンダブロックの下部に締結したことを特徴とする請求項1または2記載のエンジンにおけるバランサハウジングの取付構造。
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