JP4309875B2 - エンジン用つり合い装置 - Google Patents

Description

本発明は、バランサシャフトを回転自在に受容したハウジングを備えたエンジン用つり合い装置に関するものである。

オイルパン内におけるクランクシャフトの下方にバランサシャフトを配置し、チェーン／スプロケット機構やギヤ機構などを介してクランクシャフトの回転をバランサシャフトに伝達するようにしたつり合い装置が知られている（特許文献１を参照されたい）。

上記文献に開示のものは、ピストンが発生する起振力を打ち消すためのバランサシャフトを回転自在に受容したハウジングに、オイルストレーナ、オイルポンプ、及びオイルストレーナとオイルポンプとの間を連結する吸入通路が一体的に設けられている。

他方、オイルの供給通路には、オイルポンプの吐出圧を一定の範囲に保つためのリリーフバルブを設ける必要があるが、このリリーフバルブは、オイルポンプのハウジングに一体的に設けられることが一般的である（特許文献２を参照されたい）。
特開２００１−７４１０５号公報 特開２０００−１９９４１３号公報

上記つり合い装置にオイルストレーナの取付部を一体的に形成するに当たっては、装置の大型化や油路構成の複雑化はできるだけ回避したい。また、バランサシャフトの軸受けの剛性を確保した上で重量の増大はできるだけ抑えたい。

本発明は、このような要望を満たすべく案出されたものであり、その主な目的は、重量の増大を招くことなくバランサシャフトのスラスト力に対する剛性やバランサシャフトの軸受け剛性を高めることのできるエンジン用つり合い装置を提供することにある。

このような課題を解決するため、本発明は、バランサシャフト（１３Ｌ・１３Ｒ）を受容したハウジング（アッパハウジング１４Ｕ及びロワハウジング１４Ｌ）の底壁にオイルストレーナ（２５）の取付ボス（２８）が一体形成されたエンジン用つり合い装置（４）において、前記ハウジングには、前記バランサシャフトの軸方向における中間位置に前記バランサシャフトのスラスト力を受け止めるスラスト軸受壁（第３軸受壁２３ｃ）が形成され、前記取付ボスは筒状を呈するとともに、その外周部が前記スラスト軸受壁および前記ハウジングの一側壁に直接連結されていることを特徴とするものとした（請求項１）。或いは、バランサシャフトを受容したハウジングの底壁にオイルストレーナの取付ボスが一体形成されたエンジン用つり合い装置において、前記ハウジングには、前記バランサシャフトの軸方向における中間位置に前記バランサシャフトのスラスト力を受け止めるスラスト軸受壁が形成されるとともに、前記オイルストレーナから吸引されたオイルが通過する吸入通路の上流側としての管状通路（２６）が該ハウジングの一側壁に内設され、前記取付ボスは筒状を呈するとともに、その外周部が前記スラスト軸受壁および前記ハウジングの一側壁に直接連結されていることを特徴とするもの（請求項２）とした。特に、請求項２の構成に加えて、前記バランサシャフトは２本あり、前記ハウジングにおける前記バランサシャフトの一方側には、前記オイルストレーナからオイルを吸引するオイルポンプ（４２）が受容されるオイルポンプ室（４３）と、該オイルポンプによって吐出された余剰圧のオイルを通過させるリリーフバルブ（４５）が受容される弁室（５３）とが集中して設けられ、前記弁室が前記管状通路の軸線からオフセットした位置に配置されていることを特徴とするものとすると良い（請求項３）。

このように本発明の請求項１或いは２によれば、スラスト力を受け止める軸受壁の剛性の増強に効果的である。また請求項３によれば、弁室が管状通路と干渉しないので、リリーフバルブの取付性を損なわずに油路構成を簡略化することができ、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明が適用された往復ピストンエンジンにおけるつり合い装置の取付部を示している。このエンジンＥは、クランクシャフト１を水平方向に延在させた直列４気筒エンジンであり、シリンダブロック２、ロワブロック３、つり合い装置４、及びオイルパン５を備えており、クランクシャフト１の軸線に直交する方向についてシリンダ軸線を傾斜させて車体に搭載される。

つり合い装置４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、その左右両側端部に下方から挿通される通しボルトＢ１により、オイルパン５に内包された状態でロワブロック３の下面（クランクシャフト１の下方）に締結される。このつり合い装置４は、クランクシャフト１の前端部（以下、クランクプーリ側を前側とする）のクランクプーリ６の背面側に固定された大スプロケット７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）のバランサシャフト（後に詳述する）の前端に固定された小スプロケット８と、大・小両スプロケット６・７間に掛け渡されたリンクチェーン９とを介して伝達されるクランクシャフト１の回転力により、回転駆動されるようになっている。

つり合い装置４は、実質的に同一形状をなす左右一対のバランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒと、これら２本のバランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒを互いに平行に支持し且つ収容すべく、両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒの中心を通る平面に沿って上下に２分割されたアッパハウジング１４Ｕ及びロワハウジング１４Ｌとを備えている。

両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒは、各バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒに一体結合されたヘリカルギヤ１５（一方のみを図示する）によって互いに連動連結されている。ここで左バランサシャフト１３Ｌには、上記の通り、大スプロケット７、小スプロケット８、及びリンクチェーン９を介してクランクシャフト１の駆動力が伝達され、これにより、クランクシャフト１の２倍の回転速度でクランクシャフト１と同一方向へ左バランサシャフト１３Ｌが回転駆動される。そしてヘリカルギヤ１５同士の噛合により、右バランサシャフト１３Ｒがそれとは逆向きに回転駆動される。

両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒには、比較的小径の第１、第２ジャーナル部１６ａ・１６ｂがヘリカルギヤ１５の前方に、その後方に比較的大径の第３、第４ジャーナル部１６ｃ・１６ｄが、それぞれ一体形成されている。また、各バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒの後側部分には、回転中心から径方向外側に重心位置を偏倚させ、且つ第３ジャーナル部１６ｃを挟んで前後に２分割されたカウンタウェート部１７が一体形成されている。

前後カウンタウェート部１７の第３ジャーナル部１６ｃを挟む対向端部には、拡径されたフランジ部１８がそれぞれ形成されている。これらフランジ部１８の互いの対向端面には、スラスト受面１９が形成されている。

カウンタウェート部１７をできるだけ小さくした上で所期の等価回転質量を得るために、カウンタウェート部１７の軸部２０は比較的細径とされている。そして径を細くしたことによる剛性低下を補うために、ヘリカルギヤ１５の取付部と第３ジャーナル部１６ｃの前側に設けられたフランジ部１８との間、並びに第３ジャーナル部１６ｃの後側に設けられたフランジ部１８と第４ジャーナル部１６ｄとの間を軸線方向について接続するリブ２１が、両軸部２０の反ウェート側の全長に渡る部分に設けられている。これらのリブ２１は、リブ２１を設けたことによる重量増大を最小限に抑え、かつ応力分布を最適化するために、各カウンタウェート部１７の軸線方向中央へ行くに従って高さ寸法が小さくなるテーパ形状とされている。

他方、両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒの各ジャーナル部１６ａ〜１６ｄは、アッパ、ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌを互いに接合させることによって形成される２つ割の第１〜第４軸受孔２２ａ〜２２ｄに支持される。

各軸受孔２２ａ〜２２ｄにおけるロワハウジング１４Ｌ側の半割部分に両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒの各ジャーナル部１６ａ〜１６ｄをそれぞれ載置し、更にこの状態で各軸受孔２２ａ〜２２ｄにおけるアッパハウジング１４Ｕ側の半割部分を両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒの各ジャーナル部１６ａ〜１６ｄに整合させた上でアッパ、ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌを互いに接合させることにより、両バランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒが両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌ内に回転自在に収容されることとなる。そして前記したスラスト受面１９は、第３軸受孔２２ｃを形成した軸受壁２３ｃの前後両端面に当接してスラスト力を受け止めるようになっている。

図３に併せて示すように、アッパ、ロワ両ハウジング１４Ｕ・１４Ｌは、適宜な位置に上方から挿通された複数のボルトＢ２と、第３、第４軸受孔２２ｃ・２２ｄが設けられた各軸受壁２３ｃ・２３ｄを貫通して下方から挿通された各３本のボルトＢ３とで締結されており、特にカウンタウェート部１７の回転による径方向の加速度が作用する軸受壁２３ｃ・２３ｄの部分に緩みが生じ難くなるように配慮されている。

ロワハウジング１４Ｌの前端面には、エンジン各部へオイルを圧送するためのトロコイド式のオイルポンプ（後に詳述する）を内設するためのポンプカバー２４がボルト止めされている。このオイルポンプは、右バランサシャフト１３Ｒの軸端に設けられており、右バランサシャフト１３Ｒが回転すると、ロワハウジング１４Ｌの底壁に取り付けられたオイルストレーナ２５からロワハウジング１４Ｌの一側壁に内設された吸入通路の上流側としての管状通路２６を経てオイルパン５内のオイルを吸引し、エンジン各部へと圧送するようになっている。

オイルストレーナ２５を保持するストレーナカバー２７の取付ボス２８は、ロワハウジング１４Ｌにおける２つのバランサシャフトのうちの低い側、つまり左バランサシャフト１３Ｌの下方位置に一体形成されている。この取付ボス２８は、概ね円筒状をなし、アッパハウジング１４Ｕとロワハウジング１４Ｌとを相互に締結するためのボルトＢ３のうちの２つのバランサシャフト１３Ｌ・１３Ｒ同士間に設けられたボルトと低い側の左バランサシャフト１３Ｌの外側方に設けられたボルトとの間にその中心を配すると共に、ロワハウジング１４Ｌの前後方向中間部における第３軸受孔２２ｃの半割部が設けられた軸受壁２３ｃにその外周部が連結されている。これにより、アッパハウジング１４Ｕとロワハウジング１４Ｌとを締結する軸受壁２３ｃの剛性の増強を図っている。また、ロワハウジング１４Ｌの一側壁に一体形成された管状通路２６は、ポンププレート２４の接合面へとその終端が至っている。

管状通路２６の終端部の側方に隣接する位置には、ロワブロック３に対する締結ボルトＢ１を挿通する締結ボス３０が設けられており、ロワブロック３に対するつり合い装置４の締結剛性を高めるのに寄与している。

上記の如く、オイルストレーナ２５は、ロワハウジング１４Ｌの底壁における２つのバランサシャフトのうちの低い側の左バランサシャフト１３Ｌの下方に直接取り付けられており、クランクシャフト１の中心を通る垂直面に近接する位置、即ちエンジンＥの重心位置の概ね直下にその中心部を配している。このようにして、ストレーナ取付ボス２８を下方へ大きく延出せずに、オイルパン５の最下底部における最も油面変動が少ない位置にストレーナカバー２７の吸入口２９を位置させている。従って、走行中の前後加速度や遠心力で油面が変動しても、オイルの吸い込みが悪化せずに済む。

ロワハウジング１４Ｌの前端面における前記したポンプカバー２４との接合面には、図４、５に示すように、オイルストレーナ２５からの出口部分である管状通路２６の下流端が開口した吸入通路４１と、オイルポンプ４２を受容するポンプ室４３と、ロワブロック３に内設された給油通路（図示せず）に接続する吐出通路４４と、吐出通路４４から分岐してリリーフバルブ４５へと至るリリーフ通路４６と、リリーフバルブ４５からの余剰圧を吸入通路４１へ還流させるリターン通路４７とが形成されている。

オイルポンプ４２は、ポンプ室４３に回転自在に受容されたアウタロータ４８と、右バランサシャフト１３Ｒの前端にカプリング４９を介して連結されたインナロータ５０とからなる公知のトロコイドポンプであり、インナロータ５０のシャフト５１が、ポンプ室４３の壁４３ｗに設けられたポンプ軸受孔５２に支持されている。

ロワハウジング１４Ｌの前端部の底部には、図６に示すように、リリーフバルブ４５を受容する円筒孔からなる弁室５３が設けられている。リリーフバルブ４５は、公知のプランジャバルブからなり、ドリルにて穿孔された弁室５３に摺動自在に嵌入され、コイルばね５４によって常時閉弁方向へ弾発付勢されている。そしてその右端にオイルポンプ４２の吐出圧が導入されるようになっている。

上記のようにして、ロワハウジングにおける２本のバランサシャフトのうちの右バランサシャフト１３Ｒ側に、吸入通路４１の下流側部分およびリリーフバルブ４５の受容部である弁室５３を設けると共に、右バランサシャフト１３Ｒの軸線上にオイルポンプの受容部であるポンプ室４３を設けるものとしたので、これらが一方のバランサシャフト側に集約配置されることとなり、油路構成の簡略化並びに装置全体のコンパクト化に寄与し得る。

右バランサシャフト１６Ｒと共にオイルポンプ４２が回転すると、オイルストレーナ２５及び管状通路２６を経て吸入通路４１に流入したオイルは、オイルポンプ４２で圧力を与えられて吐出通路４４へ吐出される。そしてポンプカバー２４の上面に開口した吐出口５５からロワブロック３内の給油路へと圧送され、エンジン各部へと供給される。

この時、吐出通路４４から分岐してリリーフ通路４６に流入したオイルは、リリーフバルブ４５の右端に油圧を作用させる。この油圧がリリーフバルブ４５を閉弁付勢しているコイルばね５４の押圧力を上回ると、リリーフバルブ４５が開弁方向へ移動し、弁室５３の適宜な位置に連結された（図７参照）リターン通路４７から吸入通路４１へとオイルが還流し、吐出圧を一定の範囲に保つ。

リリーフバルブ４５を受容した弁室５３は、図３、４に示すように、オイルストレーナ２５から延出された管状通路２６の軸線と直交し、かつ下方へオフセットした軸線上、つまり吸入通路におけるオイルストレーナ２５からの出口部分の延長線上を避けた位置に設けられており、管状通路２６と干渉しないようにされている。これにより、リリーフバルブ４５の取付性を損なわずに油路構成を簡化することができ、しかも装置全体のコンパクト化に寄与している。

リリーフバルブ４５を受容した弁室５３は、ポンプ室４３およびポンプシャフト５１の軸受孔３２が形成されたロワハウジング１４Ｌの前端壁４３ｗと、右バランサシャフト１３Ｒの前端のジャーナル部１６ｂを支持した第２軸受壁２３ｂとの間で、これら前端壁４３ｗと第２軸受壁２３ｂとの両方に接続されている。これにより、前端壁４３ｗと第２軸受壁２３ｂとの間のスペースを利用してリリーフバルブ４５をコンパクトに配設し得ると共に、弁室５３を、第２軸受壁２３ｂの補強部材として、またポンプ室４３及びポンプシャフト５１の軸受孔３２の補強部材として利用することができる。

なお、ポンプ室４３、リリーフ通路４６、リリーフバルブ４５の受容部としての弁室５３で囲まれた位置に、例えばポンプカバーに取り付けられたチェーンテンショナなどへの給油路５６を設けるものとすれば、デッドスペースを有効活用してハウジングの大型化を招くことなく他部材への給油路を形成することができる。

本発明が適用されたエンジンの要部を一部切除して表した正断面図である。 図１中のII−II線に沿う部分的な側断面図である。 つり合い装置のロワハウジングの底面図である。 つり合い装置のロワハウジングの前面図である。 図４中のＶ−Ｖ線に沿う部分的な断面図である。 図４中のVI−VI線に沿う部分的な断面図である。 図６中のVII−VII線に沿う部分的な断面図である。

符号の説明

４ つり合い装置
１３Ｌ・１３Ｒ バランサシャフト
１４Ｕ アッパハウジング
１４Ｌ ロワハウジング
２３ｃ 軸受壁
２５ オイルストレーナ
２７ ストレーナカバー
２８ 取付ボス

Claims (3)

1. バランサシャフトを受容したハウジングの底壁にオイルストレーナの取付ボスが一体形成されたエンジン用つり合い装置であって、
   前記ハウジングには、前記バランサシャフトの軸方向における中間位置に前記バランサシャフトのスラスト力を受け止めるスラスト軸受壁が形成され、
   前記取付ボスは筒状を呈するとともに、その外周部が前記スラスト軸受壁および前記ハウジングの一側壁に直接連結されていることを特徴とするエンジン用つり合い装置。
2. バランサシャフトを受容したハウジングの底壁にオイルストレーナの取付ボスが一体形成されたエンジン用つり合い装置であって、
   前記ハウジングには、前記バランサシャフトの軸方向における中間位置に前記バランサシャフトのスラスト力を受け止めるスラスト軸受壁が形成されるとともに、前記オイルストレーナから吸引されたオイルが通過する吸入通路の上流側としての管状通路が該ハウジングの一側壁に内設され、
   前記取付ボスは筒状を呈するとともに、その外周部が前記スラスト軸受壁および前記ハウジングの一側壁に直接連結されていることを特徴とするエンジン用つり合い装置。
3. 前記バランサシャフトは２本あり、
   前記ハウジングにおける前記バランサシャフトの一方側には、前記オイルストレーナからオイルを吸引するオイルポンプが受容されるオイルポンプ室と、該オイルポンプによって吐出された余剰圧のオイルを通過させるリリーフバルブが受容される弁室とが集中して設けられ、
   前記弁室が前記管状通路の軸線からオフセットした位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジン用つり合い装置。

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