JP4594373B2 - エンジンのバランサシャフト支持構造 - Google Patents

Description

本発明はシリンダブロックの下方にバランサシャフトを配置してなるエンジンに関し、特にそのバランサシャフトの支持構造に関するものである。

従来から、シリンダブロックの下方にバランサを配置してなるエンジンがある（例えば、特許文献１参照）。このようなエンジンに於いて、上記バランサはシリンブロック下方のオイルパン内に設けられたケーシングに支持された一対のバランサシャフトからなり、各バランサシャフトは互いにギヤ接続されると共に一方のバランサシャフトにチェーン等を介してクランクシャフトから駆動力が伝達され、各バランサシャフトがクランクシャフトの２倍の回転数で互いに逆方向に回転するようになっている。

一方、上記構造ではエンジンを小型化するべくオイルポンプもエンジン下方にてバランサに近接配置されている。そこで、上記バランサのケーシングとオイルポンプボディとを一体化すると良い。
特開昭６３‐１０６４４３号公報

上記バランサシャフトは複数箇所で支持されるのが一般的であるが、バランサシャフトの軸受に軸支されるジャーナル部を大径とすると、回転時にその摺接速度が速くなり該軸受及びジャーナル部が摩耗し易くなることから、ジャーナル部はその強度を確保し得る範囲でできる限り小径にすることが好ましい。

しかしながら、例えば特開平９−２１０１３５号公報に開示されているように、バランサシャフトをその軸線方向から挿入する構造とすると、少なくともジャーナル部を最も大径とする必要がある。

そこで、例えば上記ケーシング及びバランサシャフトの軸受を上下２つ割にすることが考えられるが、全体を２つ割にするとオイルポンプボディをケーシングと一体成形できないことから後付けしなければならず、部品点数及び組み付け工数が増加する問題がある。
一方、オイルポンプボディを含む両ケーシングやオイルポンプキャップ等の各部品を組み付けてサブアッセンブリ化した後、シリンダブロックへの取り付け面を加工するとその作業性が低下することから、各部品毎にシリンダブロックへの取り付け面を加工することが望ましいが、加工誤差が生じ易く、場合によってはバランサシャフトが傾き、偏摩耗の原因となる。

本発明は上述の如き従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、組み付け作業性の低下を伴うことなくバランサシャフトの偏摩耗を防止し得るエンジンのバランサシャフト支持構造を提供することを第１の目的とし、エンジンの大型化及び部品点数の増加を伴うことなくバランサの耐久性及び設計自由度を向上することが可能なエンジンのバランサシャフト支持構造を提供することを第２の目的とする。

第１の発明は、シリンダブロックの下方に一対のバランサシャフトを受容してなるケーシングが配置されたエンジンに於いて、前記ケーシングが上下に割れる上側ケーシング及び下側ケーシングからなり、前記上側ケーシングにおける前記バランサシャフトの直上部分には、該上側ケーシングの上面と連通して前記バランサシャフトへオイルを供給するオイル通路が設けられ、前記上側ケーシングの外面には、バランサシャフト軸方向に延在するリブが前記オイル通路の周囲を覆うように形成されることを特徴とするエンジンのバランサシャフト支持構造を提供する。

第２の発明は、第１の発明にかかるエンジンのバランサシャフト支持構造において、前記一対のバランサシャフトと前記ケーシングとを備える二次バランサ装置には、バランサシャフト軸方向の一端側にオイルポンプが一体的に設けられ、前記オイルポンプのオイルポンプボディに前記バランサシャフトの一端が挿入されると共に支持され、前記オイルポンプを駆動するバランサシャフトの上方に前記リブ及び前記オイル通路が設けられることを特徴とする。

本発明によるエンジンのバランサシャフト支持構造によれば、シリンダブロックの下方に一対のバランサシャフトを受容してなるケーシングが上下に割れる上側ケーシング及び下側ケーシングからなり、上側ケーシングにおけるバランサシャフトの直上部分には、上側ケーシングの上面と連通してバランサシャフトへオイルを供給するオイル通路が設けられ、上側ケーシングの外面には、バランサシャフト軸方向に延在するリブがオイル通路の周囲を覆うように形成される構造とすることで、エンジンから飛来または滴下してリブ間に入ってきたオイルをオイル通路に導き、好適にバランサシャフトの摺接部に供給することができる。また、リブにより上側ケーシングの剛性を向上させることができる。一方、一対のバランサシャフトとケーシングとを備える二次バランサ装置には、ケーシングにおけるバランサシャフト軸方向の一端側にオイルポンプボディが一体成形されたオイルポンプが一体的に設けられ、オイルポンプボディにバランサシャフトの一端が挿入されると共に支持されことで、オイルポンプボディをケーシングと一体成形でき、部品点数及び組み付け工数を削減できると共に一方の軸受が２つ割なので他の部分に比較して、強度を確保できる範囲でジャーナル部を細くすることができ、摺動抵抗を小さくすることができると共に、ケーシングの小型化及び軽量化も可能になる。しかもバランサシャフトの設計自由度も向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１はエンジンの要部縦断面図であり、図２は図１のＩＩ‐ＩＩ線について見た断面図である。エンジンＥは、４本のシリンダが略鉛直方向に配置され、クランクシャフト１が水平方向に配置された直列４気筒エンジンである。エンジン本体はシリンダヘッド２と、該シリンダヘッド２の下面に結合されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の下面に結合されたロアブロック４と、ロアブロック４の下面に結合されたオイルパン５とを備えている。クランクシャフト１のジャーナル部は、シリンダブロック３とロアブロック４との間に形成された２つ割の軸受にて回転自在に軸支されている。

ロアブロック４の下面には、エンジンＥの二次振動を低減するための二次バランサ装置６と、トロコイドポンプからなるオイルポンプ７とが一体的に設けられている。

二次バランサ装置６は、一対のバランサシャフト８、９と、これらバランサシャフト８、９を支持、受容する上側ケーシング１０ａ及び下側ケーシング１０ｂとを備えている。バランサシャフト８、９は、ギヤ１１ａ、１１ｂにより互いにギヤ接続されると共に一方のバランサシャフト８の一端に設けられたスプロケット１２、無端チェーン１３及びクランクシャフト１の一端に設けられたスプロケット１４を介してクランクシャフト１から駆動力が伝達され、各バランサシャフト８、９がクランクシャフト１の２倍の回転数で互いに逆方向に回転するようになっている。

各バランサシャフト８、９には、その一端近傍と、他端近傍とに比較的小径の第１ジャーナル部８ａ、９ａ及び第２ジャーナル部８ｂ、９ｂが設けられている。また、各バランサシャフト８、９の他端側には第２ジャーナル部８ｂ、９ｂにより軸線方向前後に２分割されたバランサウェイト８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄが設けられている。

ここで、第１ジャーナル部８ａ、９ａの軸受１６、１７は下側ケーシング１０ｂと一体をなす後記するオイルポンプボディ７ａに孔状に形成されている。また、各バランサシャフト８、９の中間部に設けられた第２ジャーナル部８ｂ、９ｂの軸受１８、１９は、上側ケーシング１０ａと下側ケーシング１０ｂとを整合させることにより形成される２つ割のメタル軸受となっている。これにより、各バランサシャフト８、９を上側ケーシング１０ａと下側ケーシング１０ｂとに受容する際に、各バランサシャフト８、９の一端側を下側ケーシング１０ｂの軸受１６、１７に挿入すると共に軸受１８、１９の下側ケーシング１０ｂ側半割部分に載置し、上側ケーシング１０ａを整合させ組み付ければ良いことから、各ジャーナル部８ａ、９ａ、８ｂ、９ｂをその強度の確保できる範囲で細くでき、各ジャーナル部８ａ、９ａ、８ｂ、９ｂと各軸受１６〜１９との摺動抵抗を小さくすることができると共に、ケーシングの小型化及び軽量化も可能になる。尚、第２ジャーナル部８ｂ、９ｂは各バランサシャフト８、９の他端部に形成しても良い。

図３に示すように、互いに組み付けた上側ケーシング１０ａ及び下側ケーシング１０ｂは第１の締結手段としての通しボルト２０、２１によりロアブロック４に締結される。このとき、図４に示すように、上側ケーシング１０ａ及び下側ケーシング１０ｂを通しボルト２０、２１によりロアブロック４に直接共締めすれば、部品点数及び組み付け工数を削減できる。

図５、その要部を拡大した図７、図７のＩＩＸ−ＩＩＸ線について見た図８及び図７のＩＸ−ＩＸ線について見た図９に示すように、上側ケーシング１０ａのギヤ１１ａ、１１ｂを覆う部分はスラスト軸受２２、２３をなしており、バランサシャフト８と一体をなすギヤ１１ａの軸線方向両端面に当接している。この上側ケーシング１０ａのギヤ１１ａ、１１ｂを覆う部分は外方、特に上方に膨出し、この膨出部分の前後面に上側ケーシング１０ａの上面（外面）と連通するオイル通路２４、２５が設けられている。このオイル通路２４、２５が連通する上側ケーシング１０ａの外面には前後方向に延在するリブ１０ｃがその周囲を覆うように形成されており、エンジンＥから飛来または滴下してリブ１０ｃ間、即ち油溜まりに入ってきたオイルをオイル通路２４、２５に導き、好適にギヤ１１ａ、１１ｂ及びスラスト軸受２２、２３に供給するようになっている。また、上記リブ１０ｃにより上側ケーシング１０ａの剛性が向上しているのは云うまでもなく、特に、図５に示すように、上側ケーシング１０ａのギヤ１１ａ、１１ｂを覆う膨出部分と、バランサウェイト８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄを覆う膨出部分との間にリブ１０ｃが設けられていることにより、その剛性が著しく向上している。

一方、図７に良く示すように、後記するオイルポンプボディ７ａの上面にも上記同様なリブ７ｆが形成されている。従って、リブ７ｆ間、即ち油溜まりに入ってきたオイルをも上側ケーシング１０ａの上面及びオイル通路２４を介してスラスト軸受２２、２３に供給するようになっている。ここで、オイルポンプボディ７ａの上面、即ち油溜まりの底面は、これと隣接する上側ケーシング１０ａの上面、即ち油溜まりの底面よりもＨだけ高くなっている。そのため多少の組付誤差があっても充分にスラスト軸受２２、２３にオイルを供給することが可能となっている。

また、図５、図６及び図１０に良く示すように、下側ケーシング１０ｂにはオイルポンプ７のオイルポンプボディ７ａが一体成形されている。このオイルポンプボディ７ａのポンプ室７ｂに他方のバランサシャフト９の一端部が突入し、トロコイドポンプのインナロータ７ｃが取り付けられている。このインナロータ７ｃとアウタロータ７ｄとを組み合わせてポンプキャップ７ｅを整合させ、組み付けることによりポンプ室７ｂ及びオイル通路の一部が画定されることとなる。そして、このポンプキャップ７ｅを図示されない第２の締結手段としてのボルトでロアブロック４に締結する。これで、上記第１の締結手段としての通しボルト２０、２１と共に二次バランサ装置６及びオイルポンプ７がロアブロック４に固定されることとなる。これにより、二次バランサ装置６のケーシングでのみ締結する場合に比較して締結部位同士を離反させることができ、ロアブロック４（シリンダブロック）への取り付け面の加工精度の誤差が、両バランサシャフト８、９に影響を及ぼさない程度に吸収し得るようになっている。

この状態で、実際にインナロータ７ｃがアウタロータ７ｄと協動して下側ケーシング１０ｂの下部に設けられたオイルストレーナ２７からオイル導入通路２８を介してオイルパン５内のオイルを吸い上げ、エンジン各部へ供給するようになる。

ここで、図６、図８〜図１０に良く示すように、オイルストレーナ２７からポンプ室７ｂに至るオイル導入通路２８が、下側ケーシング１０ｂと一体的にその下端に形成され、これにより下側ケーシング１０ｂが補強されている。また、オイル導入通路２８はバランサシャフト８とバランサシャフト９との間にその軸線方向と略平行に延在しており、両バランサシャフト８、９間に入り込むことにより、下方に膨出せず、小型化されている。

尚、上記したバランサシャフト８とバランサシャフト９との間、即ち両バランサシャフト８、９間とは、両バランサシャフト８、９の最も大径な部分、即ち、バランサウェイト８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄの回転軌跡に対する共通の接線Ｌｈよりも、上方側、即ちバランサシャフト８、９の軸心側にオイル導入通路２８の一部が配置されていることを意味する。ギヤ１１ａ、１１ｂ間も同様である。

また、図８に示すように、オイル導入通路２８は、下側ケーシング１０ｂの底壁を両バランサシャフト８、９間側及びオイルパン５の底面側に膨出させて画定されている。そのため、下方への膨出が抑えられているばかりでなく、下側の膨出部分がオイルパン５の油面Ｌｏに触れることにより、油面Ｌｏのあばれを防止することができる。

一方、図１１に良く示すように、バランサウェイト８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄの位置する部分では、上側ケーシング１０ａと下側ケーシング１０ｂとの間に上向きの開口３０、３１が設けられている。従って、両バランサシャフト８、９の回転に伴いバランサウェイト８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄが下側ケーシング１０ｂの底部に溜まったオイルを開口３０、３１から外部に掻き出すようになっている。また、この開口３０、３１の上部は補強リブを兼ねる突条３２、３３に間隙をもって覆われており、エンジンＥ本体側からの不必要なオイルの進入を防止している。

以上の説明により明らかなように、本発明によるエンジンのバランサシャフト支持構造によれば、シリンダブロックの下方に一対のバランサシャフトを受容してなるケーシングが上下に割れる上側ケーシング及び下側ケーシングからなり、これら上側または下側ケーシングのいずれかにオイルポンプボディが一体成形され、このオイルポンプボディに両バランサシャフトの一端を挿入すると共に支持し、両ケーシング間に設けられた２つ割の軸受に両バランサシャフトの中間部または他端部を支持する構造とすることで、オイルポンプボディをケーシングと一体成形でき、部品点数及び組み付け工数を削減できると共に一方の軸受が２つ割なので他の部分に比較して、強度を確保できる範囲でジャーナル部を細くすることができ、摺動抵抗を小さくすることができると共に、ケーシングの小型化及び軽量化も可能になる。しかもバランサシャフトの設計自由度も向上する。また、下側ケーシングにオイルポンプボディを一体成形し、上側ケーシング及び下側ケーシングを第１の締結手段でシリンダブロックに締結すると共にオイルポンプボディに於ける上側ケーシングと相反する側より取り付けられたオイルポンプキャップを第２の締結手段でシリンダブロックに締結することで、第１及び第２の締結手段間の距離を極力長くすることが可能となり、上側ケーシング及びオイルポンプキャップのシリンダブロックへの各取付面の加工誤差を吸収し易くなる。

エンジンの要部縦断面図。 図１のＩＩ‐ＩＩ線について見た断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線について見た断面図。 本実施形態の変形例を示す図３と同様な図。 図１のＶ−Ｖ線について見た断面図。 本発明が適用された二次バランサ装置の底面図。 図５の要部拡大図。 図５のＩＩＸ−ＩＩＸ線について見た断面図。 図５のＩＸ−ＩＸ線について見た断面図。 図２のＸ−Ｘ線について見た断面図。 図２のＸＩ−ＸＩ線について見た断面図。

符号の説明

１ クランクシャフト
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
４ ロアブロック
５ オイルパン
６ 二次バランサ装置
７ オイルポンプ
７ａ オイルポンプボディ
７ｂ ポンプ室
７ｃ インナロータ
７ｄ アウタロータ
７ｅ ポンプキャップ
７ｆ リブ
８、９ バランサシャフト
８ａ、９ａ 第１ジャーナル部
８ｂ、９ｂ 第２ジャーナル部
８ｃ、８ｄ、９ｃ、９ｄ バランサウェイト
１０ａ 上側ケーシング
１０ｂ 下側ケーシング
１０ｃ リブ
１１ａ、１１ｂ ギヤ
１２ スプロケット
１３ 無端チェーン
１４ スプロケット
１６、１７ 軸受
１８、１９ 軸受
２０、２１ 通しボルト
２２、２３ スラスト軸受
２４、２５ オイル通路
２７ オイルストレーナ
２８ オイル導入通路
３０、３１ 開口
３２、３３ 突条
Ｅ エンジン

Claims (5)

1. シリンダブロックの下方に一対のバランサシャフトを受容してなるケーシングが配置されたエンジンに於いて、
   前記ケーシングが上下に割れる上側ケーシング及び下側ケーシングからなり、
   前記上側ケーシングにおける前記バランサシャフトの直上部分には、該上側ケーシングの上面と連通して前記バランサシャフトへオイルを供給するオイル通路が設けられ、
   前記上側ケーシングの外面には、バランサシャフト軸方向に延在するリブが前記オイル通路の周囲を覆うように形成されることを特徴とするエンジンのバランサシャフト支持構造。
2. 前記一対のバランサシャフトと前記ケーシングとを備える二次バランサ装置には、バランサシャフト軸方向の一端側にオイルポンプが一体的に設けられ、
   前記オイルポンプのオイルポンプボディに前記バランサシャフトの一端が挿入されると共に支持され、
   前記オイルポンプを駆動するバランサシャフトの上方に前記リブ及び前記オイル通路が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンのバランサシャフト支持構造。
3. 前記一対のバランサシャフトは互いをギヤ接続するギヤおよびバランサウェイトをそれぞれ有し、
   前記上側ケーシングにおける前記ギヤを覆う部分及びバランサウェイトを覆う部分は、それぞれ上方に膨出して形成され、
   前記リブは前記膨出部同士をつなぐようにして設けられることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンのバランサシャフト支持構造。
4. 前記下側ケーシングの下部には、オイルストレーナと、該オイルストレーナと前記オイルポンプをつなぐオイル導入通路が設けられ、
   前記オイル導入通路は、前記バランサシャフトの軸線方向と略平行に延在することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンのバランサシャフト支持構造。
5. 前記オイル導入通路の一部は、前記両バランサシャフトのバランサウェイトの回転軌跡に対する共通の接線よりもバランサシャフト軸心側に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のエンジンのバランサシャフト支持構造。

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