JP4206846B2

JP4206846B2 - バランサーシャフト及びエンジン

Info

Publication number: JP4206846B2
Application number: JP2003193150A
Authority: JP
Inventors: 敏和金井; 照幸土居; 光彦大沼
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005030432A; CN1576641A; CN1297762C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジャーナル部に潤滑油供給用の溝が形成されたバランサーシャフト及びこのバランサーシャフトを備えるエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストン式エンジンには、ピストンの往復運動によって生じる振動を打ち消すために、バランサーシャフトを設ける場合がある。バランサーシャフトの重心は、その回転中心軸から偏心している。バランサーシャフトを保持する滑軸受部には、潤滑油を供給する潤滑油吐出口が設けられている。また、この滑軸受部に支持されるバランサーシャフトのジャーナル部には、周方向に溝が形成され、滑軸受部との間に供給された潤滑油が保持される（例えば、特許文献1参照。）。
【０００３】
バランサーシャフトの重心が偏心していることによってジャーナル部と滑軸受部との接触圧力が最大となる最大荷重点の油膜が途切れることを防止するために、溝の周方向長さの中心位置は、バランサーシャフトの回転軸と直交する断面において、重心が偏っている方向と反対側の位置からバランサーシャフトの逆回転方向に偏った位置に設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−２４６９１号公報（第２頁右欄第３行−第３頁左欄第３行、第１−４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成の場合、バランサーシャフトが回転し、溝が潤滑油吐出口と連通すると、バランサーシャフトは、溝に流れ込んだ潤滑油によって重心が偏っている側に押され、ジャーナル部が潤滑油の油膜を破って滑軸受部に衝突する場合がある。
【０００６】
エンジンには、ノッキングを起した場合、ノッキングの振動を検出するノックセンサが設けられている。ノッキングの振動が検出されると、エンジンは、点火のタイミングを遅らせるリタード制御されることで、ノッキングが解消される。この場合、ノックセンサは、シリンダブロックの側面で、かつ、バランサーシャフトの近くに取付けられることが多い。したがって、バランサーシャフトがシリンダブロック側面に設けられた場合には、バランサーシャフトのジャーナル部とシリンダブロックの滑軸受部とが衝突を起すと、ノックセンサは、衝突によって発生する周期的な振動ノイズをノッキングの振動と誤って検出してしまう。その結果、エンジンは、ノッキングしていないにもかかわらず、リタード制御されることとなり、出力が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、ジャーナル部とその軸受部とが回転中に衝突しない形状のバランサーシャフト、及びこのバランサーシャフトを備えることでリタード制御が作動するレベルの振動ノイズを発生しないエンジンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバランサーシャフトは、エンジンのクランクシャフトと平行に配置され、回転軸から重心が偏心したウェイト部と、このウェイト部に形成されて軸受部に支持されるジャーナル部とを有している。重心が偏心している側と反対側のジャーナル部の外周面には、周方向に沿って少なくとも半周長の溝を形成する。この溝は、回転方向の上流端から少なくとも４分の１周長にわたって下流へ向かうにしたがい徐々に深くなるとともに、当該溝の周方向の途中で最も深くなり、その最も深くなった深さのまま当該溝の下流端まで延びており、その下流端が前記ジャーナル部の外周面に対して段を形成している。
【０００９】
また、本発明に係るエンジンは、クランクシャフトと平行に配置されたバランサーシャフトを備える。バランサーシャフトは、回転軸から重心が偏心したウェイト部と、このウェイト部に形成されて軸受部に支持されるジャーナル部とを有している。重心が偏心している側と反対側のジャーナル部の外周面には、周方向に沿って少なくとも半周長の溝を形成する。潤滑油供給路を通して潤滑油が供給される軸受部に支持されるジャーナル部に形成する溝は、回転方向に上流端から少なくとも４分の１周長にわたって下流へ向かうにしたがい徐々に深くなるとともに、当該溝の周方向の途中で最も深くなり、その最も深くなった深さのまま当該溝の下流端まで延びており、その下流端が前記ジャーナル部の外周面に対して段を形成している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係るエンジン１について、図１から図４を参照して説明する。図１に示すエンジン１は、シリンダブロック２とピストン３とクランクシャフト４とバランサーシャフト５ａ，５ｂとを備えている。シリンダブロック２には、シリンダ６が一列に並べて形成されている。ピストン３は、各シリンダ６に挿嵌され、コンロッドを介してクランクシャフト４に連結されている。
【００１１】
バランサーシャフト５ａ，５ｂは、図２に示すようにシリンダブロック２に設けられたハウジング部７に収容されている。ハウジング部７には、バランサーシャフト５ａ，５ｂを支持する軸受部として滑軸受部８が設けられている。バランサーシャフト５ａ，５ｂは、ピストン３の移動方向に沿う面を挟んで両側にそれぞれ１つずつ設けられている。バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転軸Ａ１，Ａ２は、クランクシャフト４の回転軸Ｂと平行に配置されている。バランサーシャフト５ａ，５ｂは、ウェイト部９とシャフト部１０とジャーナル部１１とを備えている。
【００１２】
ウェイト部９は、回転軸Ａ１，Ａ２を中心とする円柱の一部を切欠いた形状である。具体的なウェイト部９の断面形状は、図３中に点線で示す。したがって、ウェイト部９の重心Ｍの位置は、バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転軸Ａ１，Ａ２からずれている。シャフト部１０は、バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転軸Ａ１，Ａ２を中心にウェイト部９の一方の端９ａに取付けられており、回転軸Ａ１，Ａ２に沿ってシリンダブロック２の外へ突出している。
【００１３】
また、図１に示すように、シリンダブロック２から突出したシャフト部１０の端部１０ａには、歯付プーリ１２またはギア１３が取付けられている。歯付プーリ１２は、シリンダブロック２から突出したクランクシャフト４に取付けられた第１クランクプーリ１４と第１歯付ベルト１５で連結され、ギア１３は、第１クランクプーリ１４と回転軸Ｂに沿う方向に並べてクランクシャフト４に取付けられた第２クランクプーリ１６と第２歯付ベルト１７によって連動する従動歯付プーリ１８と連結された従動ギア１９と噛合している。これにより、バランサーシャフト５ａ，５ｂは、クランクシャフト４の回転数と同期して回転する。本実施形態のエンジン１において、各プーリ１２，１４，１６，１８の歯数、及びギア１３，１９の歯数は、バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転数がクランクシャフト４の回転数に対して２倍となるように設定されている。なお、バランサーシャフト５ａ，５ｂは、クランクシャフト４と同期して回転すればよいので、上述のように歯付プーリやギアのほか、チェーンとスプロケットなどで連結されても良い。
【００１４】
ジャーナル部１１は、バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転軸Ａ１，Ａ２に沿う方向にウェイト部９のほぼ中央部に設けられている。また、図２に示すように歯付プーリ１２によって回転されるバランサーシャフト５ａは、シリンダブロック２と交差する部分にもジャーナル部１１が形成されている。ジャーナル部１１は、滑軸受部８に支持される。ジャーナル部１１の外周面には、溝２０，２１が形成されている。ウェイト部９に設けられたジャーナル部１１の溝２０は、バランサーシャフト５ａ，５ｂの回転軸Ａ１，Ａ２に対してウェイト部９の重心Ｍが偏心している方向と反対側の範囲に周方向に沿って半周長にわたり円弧状に形成されている。シャフト部１０に設けられたジャーナル部１１の溝２１は、全周にわたって環状に設けられている。
【００１５】
ジャーナル部１１と滑軸受部８との間には、潤滑油が供給される。バランサーシャフト５ａ，５ｂが回転している間、ジャーナル部１１は、潤滑油によって滑軸受部８から浮いた状態となる。潤滑油は、図２に示すようにシリンダブロック２の壁２ａの内部に設けられる潤滑油供給路２２から滑軸受部８に開口する潤滑油吐出口２３を通って供給される場合と、図４に示すようにバランサーシャフト５ｂの内部に設けられる潤滑油供給路２４からジャーナル部１１の溝２０に開口する潤滑油吐出口２５を通って供給される場合とがある。
【００１６】
図３に示すように、潤滑油が滑軸受部８側から供給される場合、ウェイト部９に設けられたジャーナル部１１の溝２０の深さは、回転方向の上流端２０ａから少なくとも４分の１周長にわたって下流へ向かうにしたがい徐々に大きくなっている。
【００１７】
また、エンジン１がノッキングを起した場合の振動を検出するノックセンサ２６が、シリンダブロック２の外表面に取付けられている。エンジン１において、ノックセンサ２６によって振動を検出すると、スパークプラグの点火のタイミングを遅らせるリタード制御が行なわれ、ノッキングが解消される。
【００１８】
以上のように設けられたエンジン１のバランサーシャフト５ａ，５ｂは、重心Ｍが偏心しているため、ウェイト部９に設けられたジャーナル部１１が滑軸受部８の中で重心Ｍの方向に偏った状態で回転する。バランサーシャフト５ａ，５ｂは、図１に示す矢印のように、互いに反対の方向に回転する。また、バランサーシャフト５ａ，５ｂは、重心Ｍがそれぞれピストン３の上死点側および下死点側で同じ方向に揃うように回転する。潤滑油が滑軸受部８側から供給されるバランサーシャフト５ａの場合、バランサーシャフト５ａが回転し、溝２０の上流端２０ａが潤滑油吐出口２３の位置に来ると、潤滑油は、潤滑油吐出口２３から溝２に流れ込む。
【００１９】
本実施形態のバランサーシャフト５ａの場合、溝２０の深さが、４分の１周長にわたって上流端２０ａから下流に向かうにしたがって徐々に大きくなっているので、潤滑油が溝２０に流れ込む量は、徐々に多くなる。したがって、溝２０の内部の圧力も徐々に高くなるようになだらかに変化する。溝２０に流れ込んだ潤滑油の圧力が急激に変化しないので、ジャーナル部１１が滑軸受部８の内壁に接触しない。つまり、ノックセンサ２６がノッキングの振動と誤って検出するような周期的な振動ノイズを発生することがない。バランサーシャフト５ａから周期的な振動ノイズを発生しないので、エンジン１がリタード制御されること無く、出力の低下を防止することができる。
【００２０】
溝２０の深さが上流端２０ａにおいて急激に変化する従来のバランサーシャフトを備えるエンジンと、溝２０の深さが図３に示すように徐々に大きくなる本実施形態のバランサーシャフト５ａを備えるエンジン１とを、それぞれノッキングを起さない条件で運転した場合、シリンダブロック２の外表面に取付けられたノックセンサ２６が検出した信号の最大出力値をエンジン回転数についてプロットした一例を図５に示す。従来のバランサーシャフトを備えるエンジンに取付けられたノックセンサが検出した最大出力値をＳで示し、本実施形態のバランサーシャフト５ａを備えるエンジン１に取付けられたノックセンサ２６が検出した最大出力地をＴで示す。図５に示すように、本実施形態のバランサーシャフト５ａは、エンジン回転数が低い領域で、ノッキングの信号として検出されるレベルの振動を発生していない。
【００２１】
以上、本発明は、直列４気筒のエンジンに対してシリンダブロックにバランサーシャフトを配置した場合を例に説明したが、バランサーシャフトは、オイルパンなどに設けられていても良い。また、気筒数やエンジンの形式についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜に変更可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のバランサーシャフトによれば、ジャーナル部に設けられた溝の深さが、回転方向の上流端から少なくとも４分の１周長にわたり下流へ向かうにつれて徐々に大きくなるので、潤滑油吐出口と溝の上流端とが連通しても潤滑油が急激に溝へと流れ込むことがない。その結果、溝の中の圧力が急激に変化することによってジャーナル部が滑軸受部に衝突するということが起こらない。
【００２３】
また、本発明のエンジンによれば、ジャーナル部に設けられた溝の深さが回転方向の上流端から少なくとも４分の１周長にわたり下流へ向かうにつれて徐々に大きくなるバランサーシャフトを備えている。潤滑油吐出口と溝とが連通すると、潤滑油の流量は、徐々に大きくなるので、バランサーシャフトのジャーナル部と滑軸受部とが衝突しない。つまり、周期的な振動ノイズが発生しない。したがって、バランサーシャフトの近傍となるシリンダブロックの外表面にノックセンサを取付けても、ノックセンサが、振動ノイズを検出してリタード制御を作動させ、エンジンの出力が低下するということがない。つまり、ノッキングを起さない条件で運転されているエンジン本来の性能を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンにおけるバランサーシャフトの配置について、周辺部品を透通して示す斜視図。
【図２】図１のバランサーシャフトとそのハウジング部の断面を示す図。
【図３】図２中のＦ３−Ｆ３に沿って示す断面図。
【図４】図１のエンジンの油圧経路を模式的に示す図。
【図５】エンジンの回転数と、図１のエンジンに取付けられたノックセンサ及び従来のエンジンに取付けられたノックセンサの最大出力値との関係を示す図。
【符号の説明】
１…エンジン、４…クランクシャフト、５ａ，５ｂ…バランサーシャフト、８…滑軸受部、９…ウェイト部、１１…ジャーナル部、２０…溝、２０ａ…上流端、Ａ１，Ａ２…（バランサーシャフトの）回転軸、Ｍ…重心。

Claims

クランクシャフトと平行に配置され、
回転軸から重心が偏心したウェイト部と、前記ウェイト部に形成されて軸受部に支持されるジャーナル部とを有し、
前記重心が偏心している側と反対側の前記ジャーナル部の外周面に周方向に沿って少なくとも半周長の溝が形成され、
前記溝は、回転方向の上流端から少なくとも４分の１周長にわたって下流へ向かうにしたがい徐々に深くなるとともに、当該溝の周方向の途中で最も深くなり、その最も深くなった深さのまま当該溝の下流端まで延びており、その下流端が前記ジャーナル部の外周面に対して段を形成していることを特徴とするバランサーシャフト。
クランクシャフトと平行に配置されたバランサーシャフトを備え、
前記バランサーシャフトは、回転軸から重心が偏心したウェイト部と、前記ウェイト部に形成されて軸受部に支持されるジャーナル部とを有し、前記重心が偏心している側と反対側の前記ジャーナル部の外周面に周方向に沿って少なくとも半周長の溝が形成され、
潤滑油供給路を通して潤滑油が供給される前記軸受部に支持される前記ジャーナル部に形成される溝は、回転方向に上流端から少なくとも４分の１周長にわたって下流へ向かうにしたがい徐々に深くなるとともに、当該溝の周方向の途中で最も深くなり、その最も深くなった深さのまま当該溝の下流端まで延びており、その下流端が前記ジャーナル部の外周面に対して段を形成していることを特徴とするエンジン。