JP4665638B2 - エンジンのバランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのバランサ装置、特にオイルポンプ付きのバランサ装置に関する。

エンジンのバランサ装置では、互いに逆方向に回転する一対のバランサシャフトがクランクシャフトと平行な関係を保って回転するようにバランサハウジングに支持されている。この種のバランサ装置に関し、特許文献１には、バランサユニットをエンジン本体の下部に締結してオイルパン内に配置して、両バランサシャフトのうちの第１バランサシャフトをクランクシャフトによって回転駆動し、この第１バランサシャフトによって第２バランサシャフトを同期用のギヤ伝動手段を介して駆動するとともに、第２バランサシャフトによってオイルポンプを駆動することが記載されている。このオイルポンプは、第２バランサシャフトに直結されていて、バランサシャフトと同じ回転数で回転するようになっている。
米国特許第５５３５６４３号明細書

ところで、例えば直列４気筒エンジンではエンジン回転数の２倍の回転数でバランサシャフトを回転させるが、オイルポンプをバランサシャフトに直結してそのような高速回転をさせることはポンプ効率としては必ずしも好ましくものではない。それは、つまり、オイルポンプは必要なオイル流量及びオイル圧をエンジンの低中速回転域で確保できるように設定され、高回転域ではオイル圧を一定にすべくリリーフ機構を働かせるようにされている。従って、オイルポンプをバランサシャフトと同じ回転数で作動させると、ほとんどのエンジン回転域でリリーフ機構が働き、仕事の効率が悪くなる。

一方、一対のバランサシャフトを同期回転させるためのギヤとしては、噛合い騒音を抑制する、ないしは噛合い伝達効率を高める観点から、スパーギヤではなくヘリカルギヤも採用されている。しかし、ヘリカルギヤの場合、その駆動側と被動側との噛合いにより両バランサシャフトに逆方向のスラスト力が働くことから、該スラスト力がバランサシャフトの回転抵抗になり、その低減が望まれる。

そこで、本発明は、バランサシャフトの回転力をオイルポンプの駆動に利用するにあたり、オイルポンプを効率的に駆動するとともに、バランサシャフトの回転抵抗を低減することを課題とする。

本発明は、このような課題を解決するために、オイルポンプをバランサシャフトによって減速回転させるとともに、オイルポンプ駆動用バランサシャフトに設ける同期用ギヤとポンプ駆動用ギヤとしてヘリカルギヤを採用し、それらヘリカルギヤによるスラスト力が互いに打ち消されるようにした。

請求項１に係る発明は、クランクシャフトと平行に設けられ且つ重心が軸心から外れるようにするマス部を各々有する第１バランサシャフト及び第２バランサシャフトを備え、第１バランサシャフトがクランクシャフトによって回転駆動され、第２バランサシャフトが第１バランサシャフトによって同期用のギヤ伝動手段を介して回転駆動されるバランサユニットがエンジン本体に設けられているエンジンのバランサ装置であって、
上記第１バランサシャフトの一端側に配置され、上記第２バランサシャフトによりギヤ伝動手段を介して減速駆動されるオイルポンプを備え、
上記第１バランサシャフトの他端側に上記クランクシャフトの回転駆動力を伝達すべくチェーン伝動手段が設けられ、
上記同期用のギヤ伝動手段は、上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフトの各々に結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、
上記オイルポンプ駆動用のギヤ伝動手段は、上記第２バランサシャフトとオイルポンプ駆動軸とにそれぞれ結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、
上記第２バランサシャフトの一端側に上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤが設けられ、
上記第２バランサシャフトに結合された上記同期用のヘリカルギヤと、該第２バランサシャフトに結合された上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤとは、互いに逆方向のスラスト力が生ずるように設けられていることを特徴とする。

従って、バランサシャフトによってオイルポンプを減速駆動するようにしたから、該オイルポンプの回転数が過度に高くなることが避けられ、そのことによって吐出オイルのリリーフが抑制されて、該オイルポンプの作動効率が高くなり、ひいてはエンジンの効率が高くなる。

また、第２バランサシャフトに結合された同期用のヘリカルギヤと、該第２バランサシャフトに結合されたオイルポンプ駆動用のヘリカルギヤとは、互いに逆方向のスラスト力を生ずるように設けられているから、その相殺によって当該バランサシャフトに働くスラスト力が軽減され、該バランサシャフトの回転抵抗が小さくなる。よって、バランサシャフトの回転の安定化、潤滑、ひいてはエンジンの効率化に有利になる。

しかも、オイルポンプをチェーン伝動手段との干渉を招くことなく配置することができ、バランサシャフト、オイルポンプ、ギヤ伝動手段及びチェーン伝動手段を全体がコンパクトになるようにレイアウトする上で有利になる。

また、上記両バランサシャフトのうちの上記チェーン伝動手段が設けられた上記第１バランサシャフトではスラスト力の相殺効果は得られないが、当該バランサシャフトでは伝動チェーンによってスラスト力の一部が受けられるので、スラスト受け部を設ける場合でも大きな回転抵抗になることはない。

すなわち、本発明によれば、両バランサシャフトのうち、上記チェーン伝動手段によってスラスト力が受けられない上記第２バランサシャフトにおいて、上述のスラスト力の相殺を生ずるようにされているので、その相殺効果が顕著になり、従って、両バランサシャフト共にスラスト力による回転抵抗が小さくなる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフト各々は、上記マス部を挟んでその軸方向の両側が軸受によって支持され、
上記両側の軸受のうちの一方の軸受を挟んで上記マス部の反対側に上記第１バランサシャフトと上記第２バランサシャフトとの同期用のギヤ伝動手段が配置され、
上記両側の軸受のうちの他方の軸受を挟んで上記マス部の反対側に上記第２バランサシャフトと上記オイルポンプとのギヤ伝動手段が配置されていることを特徴とする。

従って、マス部両側の軸受各々が該マス部とギヤ伝動手段とをバランス良く支持することになり、マス部及び２つのギヤ伝動手段の支持が安定なものになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、
上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフトを収容するバランサハウジングと、上記オイルポンプのハウジングとが別体で形成されて、該両ハウジングが互いにボルトによって締結されていることを特徴とする。

従って、バランサハウジングにバランサシャフトを組み込んでバランサユニット側を形成した後、これにオイルポンプを組み付けることができ、製作が容易になる。

請求項４に係る発明は、請求項３において、
上記バランサハウジングの下部にオイルストレーナを取り付けるオイル吸入口が設けられ、該オイル吸入口から上記オイルポンプに至るオイル吸入路が上記バランサハウジングとポンプハウジングとに跨って連続するように形成されていることを特徴とする。

すなわち、上述の如くバランサハウジングにポンプハウジングを締結する構造を採用した場合、オイルストレーナをエンジン長手方向の略中央に配置することが難しくなることがある。そこで、バランサハウジングにオイル吸入口を設け、このバランサハウジングを有効に活用してオイルポンプのサクション系を構成するようにしたものである。よって、オイルストレーナをエンジン長手方向の略中央に配置することが容易になる。

以上のように、本発明によれば、一対のバランサシャフトのうちの第１バランサシャフトがクランクシャフトによって回転駆動され、第２バランサシャフトが第１バランサシャフトによって同期用のギヤ伝動手段を介して回転駆動されるエンジンのバランサ装置において、第１バランサシャフトの一端側に配置され、第２バランサシャフトによりギヤ伝動手段を介して減速駆動されるオイルポンプを備え、第１バランサシャフトの他端側に上記クランクシャフトの回転駆動力を伝達すべくチェーン伝動手段が設けられ、上記同期用のギヤ伝動手段は、第１バランサシャフト及び第２バランサシャフトの各々に結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、上記オイルポンプ駆動用のギヤ伝動手段は、第２バランサシャフトとオイルポンプ駆動軸とにそれぞれ結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、第２バランサシャフトの一端側に上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤが設けられ、第２バランサシャフトに結合された上記同期用のヘリカルギヤと、該第２バランサシャフトに結合された上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤとは、互いに逆方向のスラスト力が生ずるように設けられているから、オイルポンプの作動効率、ひいてはエンジンの効率が高くなるとともに、オイルポンプをチェーン伝動手段との干渉を招くことなく配置することができ、バランサシャフト、オイルポンプ、ギヤ伝動手段及びチェーン伝動手段を全体がコンパクトになるようにレイアウトする上で有利になり、しかも、両バランサシャフトのうち、上記チェーン伝動手段によってスラスト力が受けられない第２バランサシャフトにおいて、スラスト力の相殺を生ずるようにされているので、その相殺効果が顕著になり、従って、両バランサシャフト共にスラスト力による回転抵抗が小さくなり、その回転の安定化、潤滑、ひいてはエンジンの効率化に有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜エンジン全体の概略構成＞
図１に示すエンジンのバランサ装置において、１は直列４気筒の直噴ディーゼルエンジン本体、２はバランサユニットである。エンジン本体１において、３はシリンダブロック、４はシリンダブロック３の上面に結合されたシリンダヘッド、５はシリンダブロック３の下面に結合されたロアブロック、６はシリンダヘッドカバー、７はロアブロック５の下面に結合されたオイルパンである。バランサユニット２の後部にはオイルポンプ８が結合されている。このバランサユニット２とオイルポンプ８とは、ロアブロック５の下面に結合されて、オイルパン７内に収容されている。

エンジン本体１の前面側（タイミングチェーン類が配置される側）において、シリンダブロック３にタイミングケース１１が結合され、このタイミングケース１１を覆うようにタイミングケースカバー１２が設けられている。シリンダブロック３にはウォータポンプ１３、サーモスタット弁１４等が配置されているとともに、上記タイミングケース１１に支持させて燃料噴射用の高圧燃料ポンプ１５が設けられている。シリンダヘッド４には吸気マニホールド１６、燃料噴射用コモンレール１７、バキュームポンプ１８等が配置され、ロアブロック５の側面には水冷のオイルクーラ１９及びオイルフィルタ２０が配置されている。燃料ポンプ１５とコモンレール１７とは燃料の供給パイプ２１及び戻しパイプ２２によって接続され、ウォータポンプ１３とオイルクーラ１９とは冷却水の供給パイプ２３及び戻しパイプ２４によって接続されている。

タイミングケースカバー１２は、図２に示すように、シリンダヘッド４、タイミングケース１１、ロアブロック５及びオイルパン７各々の前面に設けられたフランジに結合されており、これら各部材とタイミングケースカバー１２との間に、タイミングチェーン、その他のチェーン伝動手段が設けられている。

すなわち、図２において、２６，２７はクランクシャフト２５に結合された大小のクランクプーリ、２８は吸排気弁駆動用の各カムシャフトに結合されたカムプーリ、２９は燃料ポンプ１５用のポンププーリ、３０はバランサユニット２用のバランサプーリ、３１，３２は同軸に設けられた大小のアイドルプーリである。これらプーリ２６〜３２はいずれもスプロケットである。

そうして、小径クランクプーリ２７、ポンププーリ２９及び大径アイドルプーリ３１に燃料ポンプ駆動用の伝動チェーン３３が巻き掛けられ、カムプーリ２８，２８と小径アイドルプーリ３２とにタイミングチェーン３４が巻き掛けられ、大径クランクプーリ２６とバランサプーリ３０とにバランサユニット駆動用の伝動チェーン３５が巻き掛けられている。

＜バランサユニット，オイルポンプ＞
図３及び図４に示すように、バランサユニット２は、エンジン前後方向に（クランクシャフト２５の軸線と平行に）延びる一対のバランサシャフト４１，４２をバランサハウジングに収容してなる。バランサハウジングは、アッパハウジング４３とロアハウジング４４とを上下に合わせて形成されており、このバランサハウジング４３，４４の後面にオイルポンプ８のポンプハウジング４５がボルト４０によって結合されている。

図５にも示すように、バランサシャフト４１，４２は、各々の重心が軸心から外れるようにするマス部４１ａ，４２ａを有し、該マス部４１ａ，４２ａを挟んだ前端側と後端側とが、バランサハウジング４３，４４に形成された前後の軸受４６，４７に回転自在に支持されている。バランサシャフト４１，４２の軸心は、クランクシャフト２５の軸心を通る垂直面に関して同一水平面内で左右対称になるように平行に配置されている。また、バランサシャフト４１，４２の軸受４６，４７に支持される部分には半割状の軸メタルが嵌められている。

バランサシャフト４１，４２の前端部には、同期用のギヤ伝動手段として、互いに噛み合う同径のギヤ４８，４９が結合されている。この噛み合いにより、両バランサシャフト４１，４２は、マス部４１ａ，４２ａが常に互いに同じ高さに位置するように同期して逆方向に回転するようになされている。このギヤ４８，４９としてはヘリカルギヤが採用されている。両バランサシャフト４１，４２各々は、その上半周側が内側から外側へ向かうように回転する。

バランサハウジング４３，４４には、前後の軸受４６，４７間にバランサシャフト４１，４２の上記マス部４１ａ，４２ａを収容するマス部収容室５１が形成され、さらに、前部軸受４６の前方に上記ギヤ４８，４９を収容するギヤ収容室５２が形成されている。すなわち、前部軸受４６が形成された軸受部５０はマス部収容室５１とギヤ収容室５２との間にあって、両収容室５１，５２を仕切っており、この前部軸受４６を挟んで、マス部４１ａ，４２ａの反対側にギヤ４８，４９が配置されている。

バランサシャフト４１（以下、第１バランサシャフト４１という）の上記ギヤ収容室５２に収容されたヘリカルギヤ４８よりさらに前方へ突出した軸端に、上述のバランサプーリ３０が結合されている。クランクシャフト２５に結合された大径クランクプーリ２６とバランサプーリ３０とのギヤ比は２である。

従って、バランサシャフト４１，４２は、第１バランサシャフト４１の前端のバランサプーリ３０にクランクシャフト２５の回転駆動力を受け、上記ヘリカルギヤ４８，４９の噛み合いにより互いに同期して、エンジン回転数の２倍の回転数で回転することになる。

また、後部軸受４７を挟んで上記マス部４１ａ，４２ａの反対側にポンプ駆動用のギヤ伝動手段が配置されている。このギヤ伝動手段は、図４に示すように、バランサシャフト４２（以下、第２バランサシャフト４２という）の軸端に結合した伝動ギヤ５３と、オイルポンプ８の駆動軸に結合された伝動ギヤ５４とを噛み合わせたものである。上記ポンプ駆動用伝動ギヤ５３，５４としてはヘリカルギヤが採用されている。オイルポンプ８側の伝動ギヤ５４は第２バランサシャフト４２側の伝動ギヤ５３よりも歯数が多い大径ギヤである。

従って、オイルポンプ８は、クランクシャフト２５の回転駆動力を、第１バランサシャフト４１から第２バランサシャフト４２及び伝動ギヤ５３，５４を介して受けることにより、減速して駆動される。

また、図５及び図６に示すように、第１バランサシャフト４１には、前部軸受（ラジアル軸受）４６が形成された軸受部５０のマス部収容室５１側の面及びギヤ収容室５２側の面をスラスト移動の規制面（スラスト軸受）とする、相対向する環状のスラスト受面４１ｂ，４１ｃが形成されている。図示は省略するが、第２バランサシャフト４２にも、図５に示すように、軸受部５０の両端面をスラスト移動の規制面とする相対向する環状のスラスト受面４２ｂ，４２ｃが形成されている。従って、両バランサシャフト４１，４２は、軸方向の移動が相対向するスラスト受面４１ｂ，４１ｃ、４２ｂ，４２ｃによって規制される。

そうして、第２バランサシャフト４２の同期用ヘリカルギヤ４９とポンプ駆動用ヘリカルギヤ５３とは、互いに逆方向のスラスト力が生ずるように、各々の歯スジが互いに同方向にねじれている。

すなわち、図３にスラスト力の働く方向を矢符で示すように、同期用ギヤ伝動手段においては、第１バランサシャフト４１に結合された駆動側ヘリカルギヤ４８と第２バランサシャフト４２に結合された被動側ヘリカルギヤ４９との噛合いにより、互いに逆方向のスラスト力を生ずる。第２バランサシャフト４２では後方へ向かうスラスト力となる。

一方、ポンプ駆動用ギヤ伝動手段においても、第２バランサシャフト４２のヘリカルギヤ５３とオイルポンプ８のヘリカルギヤ５４との噛合いにより、互いに逆方向のスラスト力を生ずる。但し、第２バランサシャフト４２のヘリカルギヤ５３は、今度は駆動側ギヤとなるから、上述の如く歯スジが同期用の被動側ヘリカルギヤ４９と同方向にねじれていることにより、第２バランサシャフト４２に対して前方へ向かうスラスト力が働く。

従って、第２バランサシャフト４２では、同期用ヘリカルギヤ４８，４９の噛合いと、ポンプ駆動用ヘリカルギヤ５３，５４の噛合いとにより、逆方向のスラスト力が与えられることになり、その相殺により、スラスト力が軽減されることになる。よって、第２バランサシャフト４２のスラスト受面４２ｂ，４２ｃと軸受部５０との摩擦が小さくなり、すなわち、回転抵抗が小さくなり、該シャフトの潤滑、回転の安定化に有利になる。

一方、第１バランサシャフト４１では、結合されているヘリカルギヤが１つであるから、上述の如き相殺によるスラスト力の軽減効果は得られないが、この第１バランサシャフト４１に働くスラスト力は、軸端に結合したバランサプーリ３０を介して伝動チェーン３５によっても受けられる。よって、第１バランサシャフト４１のスラスト受面４１ｂ，４１ｃと軸受部５０との摩擦が小さくなり、すなわち、回転抵抗が小さくなり、該シャフトの潤滑、回転の安定化に有利になる。

なお、第１バランサシャフト４１によってヘリカルギヤ伝動手段を介してオイルポンプ８を駆動する場合では、第１バランサシャフト４１に同期用とオイルポンプ駆動用の２つのヘリカルギヤを設けることになる。この場合は、その両ヘリカルギヤを各々の歯スジが互いに逆方向にねじれている構成にすることにより、この第１バランサシャフト４１に互いに逆方向のスラスト力が働くようにすることができる。

バランサハウジング４３，４４の前部軸受４６，４６間及び該軸受４６，４６の両外側の各１カ所、並びに後部軸受４７，４７貫及び該軸受４７，４７の両外側の各１カ所の計６カ所にボルト孔５６が設けられている。そして、このボルト孔５６に締結用ボルト５５を適用することにより、両バランサハウジング４３，４４は互いに結合されている。こ結合の際の両バランサハウジング４３，４４の位置決めのために、ロアハウジング４４の６カ所のボルト孔５６のうちの右側前後２カ所のボルト孔５６には円筒状の位置決めピン５７が嵌められている。この各位置決めピン５７はアッパハウジング４３側の右側前後２カ所のボルト孔５６を位置決め孔として、これに嵌められるようになっている。

図３及び図５に示すように、アッパハウジング４３のマス部収容室５１及びギヤ収容室５２各々の上部には、それら収容室５１，５２からオイルを排出するためのオイル排出口５８，５９が形成されている。マス部収容室５１のオイル排出口５８は、バランサシャフト４１，４２のマス部４１ａ，４２ａに対応して２箇所設けられ、ギヤ収容室５２のオイル排出口５９も、同期用ギヤ４８，４９に対応して２箇所設けられている。これらオイル排出口５８，５９の周縁には、その全周にわたってハウジング本体より立ち上がった鍔５８ａ，５９ａが形成されている。この鍔５８ａ，５９ａは、アッパハウジング４３、ひいてはバランサハウジング４３，４４全体の剛性を高める働きをするから、バランサシャフト４１，４２の安定した回転を図る上で有利になる。なお、オイルの排出については後に説明する。

＜ロアブロック＞
ロアブロック５は、図７に示すように、左右の前後方向に延びシリンダブロック３に締結される複数のボルト孔を有するフレーム６０と、前後方向に間隔をおいて設けられ両フレーム６０を連結して左右方向（クランクシャフト２５と直交する横方向）に延びる複数（５本）の横桁６１と、図８に示すように、相隣る横桁６１同士をその下面側で繋ぐ連結壁６２とを備えている。中央の横桁６１を除く残り４本の横桁６１には、クランクシャフト２５のジャーナルを支持するジャーナル軸受の取付部６３が設けられている。図７に示すように、各連結壁６２の左右両側には、上方（シリンダブロック３側）から滴下するオイルをオイルパン７に回収するためのオイル回収口６４が形成されている。また、ロアブロック５の左部には、左側のオイル回収口６４を左右に分断して前後方向に延び相隣る横桁６１同士を連結する連結フレーム６６が設けられている。

また、ロアブロック５には、上記バランサユニット２及びオイルポンプ８を締結するためのボルト孔６７が横桁６１又は該横桁６１の近傍の計６箇所に形成されているとともに、オイル通路が形成されている。この点について後述する。

＜バランサユニットのロアブロックへの締結＞
図３に示すように、バランサユニット２のバランサハウジング４３，４４の前部両側及び後部両側の計４カ所には、上下方向に延びるボルト孔を有するボルトボス部６８が形成されている。一方、ロアブロック５の下面には、図９（エンジン本体１及びバランサユニット２を天地逆にして示す斜視図）に示すように、上記ボルトボス部６８のボルト孔に対応するボルト孔６７が開口している。バランサユニット２は、上記ボルトボス部６８のボルト孔に通したボルト７０をロアブロック５のボルト孔６７に適用することにより、該ロアブロック５の下面に締結される。

本例では、バランサユニット２は、その後面にオイルポンプ８が結合された状態で該オイルポンプ８と共にロアブロック５に締結される。そのため、オイルポンプ８のポンプハウジング４５にも２本の締結用ボルト７０を適用するボルトボス部７２が設けられている。

そうして、上記バランサユニット２のロアブロック５への締結に関して、該バランサユニット２をロアブロック５に位置決めするための第１及び第２の位置決めピン７３，７４がバランサユニット２に設けられている。図３に示すように、第１位置決めピン７３は、バランサハウジング４３，４４の前部左側のボルトボス部６８に近接して配置されている。一方、第２位置決めピン７４は、前部左側のボルトボス部６８に対して、バランサハウジング４３，４４の上記４箇所のボルトボス部６８を結ぶ四辺形において対角の位置関係にある後部右側のボルトボス部６８のボルト孔に配置されている。

第１位置決めピン７３は、図１０に示すように、その軸心部を軸方向に貫通するように形成されたオイルが通るオリフィス７５を有し、バランサハウジング４３のオイル導入口７７に嵌められている。このオイル導入口７７は、第１バランサシャフト４１の側方（第１バランサシャフト４１を挟んで第２バランサシャフト４２の反対側）において前部左側ボルトボス部６８に近接する位置に開口している。そうして、オイル導入口７７に嵌められた第１位置決めピン７３は、ロアブロック５のオイル供給口７６にこれを位置決め孔として嵌合することにより、バランサユニット２をロアブロック５に位置決めすると同時に、ロアブロック５のオイル供給口７６とバランサハウジング４３のオイル導入口７７とを接続する。

すなわち、この第１位置決めピン７３は、上記位置決め機能だけでなく、ロアブロック５からバランサユニット２にオイル通路径を絞って潤滑用オイルを適量分配供給するためのオリフィス機能を兼ね備えている。第１位置決めピン７３のオイル導入口７７より突出した部位には、第１位置決めピン７３とロアブロック５のオイル供給口７６との間からのオイル洩れを阻止するＯリング９９が嵌められている。

なお、上記オイル供給口７６及びオイル導入口７７を含めて当該エンジンのオイル供給系については後に説明する。

一方、第２位置決めピン７４は、図１１に示すように、締結用のボルト７０を通す孔を有する円筒状のものであって上記後部右側のボルトボス部６８に嵌められている。そして、ロアブロック５のボルト孔６９の入口部には、ねじ部よりも大径に形成してなる位置決め孔６９ａが形成されており、第２位置決めピン７４は、位置決め孔６９ａに嵌合することにより、バランサユニット２をロアブロック５に位置決めする。

以上のように、第１位置決めピン７３及び第２位置決めピン７４が共にバランサユニット２のアッパハウジング４３に設けられているから、バランサユニット２のロアブロック５への取付にあたり、その位置決め精度が高くなり、ボルト７０による締結作業が容易になるとともに、バランサユニット２によるエンジン二次振動の低減に有利になる。

すなわち、本例のようにバランサハウジング４３，４４とポンプハウジング４５とを結合してロアブロック５に締結する場合、バランサハウジング側とポンプハウジング側の各々に位置決め手段を設けることも考えられる。しかし、そうすると、バランサハウジング４３，４４とポンプハウジング４５との製作誤差により、位置決めピン同士が干渉して位置決めが難しくなることがある。そこで、当該発明では、ポンプハウジング４５側には配置決め手段を設けずに、バランサハウジング側に位置決めピンを集め、バランサユニット２を高い位置決め精度でもってエンジン本体１のロアブロック５に締結できるようにしたものである。

しかも、上記第１位置決めピン７３と第２位置決めピン７４とは、バランサユニット２の４箇所のボルトボス部６８を結ぶ四辺形において実質的に対角の位置関係になるように配置されているから、上記位置決め精度の向上に更に有利になっている。

そうして、以上のような位置決めピン７３，７４によってバランサユニット２をロアブロック５に位置決めした状態で、ボルト７０をバランサユニット２及びオイルポンプ８に適用することによってそれらがロアブロック５に締結されている。この場合、バランサユニット２及びオイルポンプ８が締結される位置は、ロアブロック５の剛性が高い横桁６１又はその近傍であるから、それらの支持が安定したものになる。

＜オイル供給系について＞
次にオイルパン７からエンジン本体１の潤滑又は冷却を必要とする部位及びバランサユニット２へオイルを供給するオイル供給系について説明する。

−エンジン本体へのオイル供給−
まず、バランサユニット２のロアハウジング４４の下面（エンジン長手方向の略中央に対応する位置）には、図１２に示すようにオイルパン７のオイルをオイルポンプ８に吸入するためのオイル吸入口７８が開口している。このオイル吸入口７８には、図５及び図９にも示すように、ストレーナ７９が嵌められ、ストレーナ押え８０によって保持されている。ロアハウジング４４の後面にはオイル吸入口７８から後方へ延びるオイル吸入路８１の出口が開口している。

図１３に示すように、オイルポンプ８のポンプハウジング４５の前面には上記ロアハウジング４４のオイル吸入路８１に接続されるポンプハウジング側オイル吸入路８２の入口が開口している。本例のオイルポンプ８はトロコイド式であり、ポンプハウジング４５の上面にオイル吐出路８３の出口が開口している。

図７及び図１４に示すように、ロアブロック５の後から２番目の横桁６１には第１オイル通路８４が形成されている。この第１オイル通路８４は、オイルポンプ８から吐出されたオイルを図１に示すオイルクーラ１９に供給するためのものであり、ロアブロック５の下面に入口が開口している。この入口は、ポンプハウジング４５のオイル吐出路８３の出口に対応するように配置され、オイルポンプ８がロアブロック５に締結されることによって、ポンプハウジング４５のオイル吐出路８３と第１オイル通路８４とが接続されることになる。

また、第１オイル通路８４は、上記ロアブロック下面の入口から上方へ延びた後に左へ向きを変えて延び、図１５に示すように、ロアブロック５の左側面に出口が開口している。第１オイル通路８４の出口は、オイルクーラ１９がロアブロック５に締結されることによって、オイルクーラ１９のオイル入口に接続される。

オイルクーラ１９で冷却されたオイルは図１に示すオイルフィルタ２０に供給され、このオイルフィルタ２０を通過したオイルが再びロアブロック５の第２オイル通路８５に供給される。この第２オイル通路８５は、図１５に示すように、その入口がロアブロック５の左側面に開口し、オイルフィルタ２０をロアブロック５に締結することによって、該オイルフィルタ２０の出口に接続される。

第２オイル通路８５は、上記ロアブロック５の側面より連結フレーム６６の位置まで右方向に延びた後、図１６にも示すように、連結フレーム６６の位置を通ってロアブロック５の前端部まで延びている。この第２オイル通路８５の前後方向に延びる部位の途中より、上述のバランサユニット２にオイルの一部を分配供給するためのバランサ用オイル通路８６が分岐して下方へ延び、ロアブロック５の下面にオイル供給口７６が開口している（図１０参照）。そして、このバランサ用オイル通路８６、すなわち、第１位置決めピン７３が嵌合するオイル供給口７６は、図７でも明らかなように、バランサユニット２の前部左側ボルトボス部６８に近接して配置されている。

上記第２オイル通路８５は、オイルをエンジン本体１の各部に供給するために、ロアブロック５の前端の横桁６１において右に折れ、該横桁６１を通ってロアブロック５の右側に延び、次いで該右側で折れて前方へ延び、さらに、ロアブロック５の前端部において上方へ延びてロアブロック５の上面に出口８７が開口している。

ロアブロック５の前端部上面には、図２に示すようにオイル上昇路８８を有するタイミングケース１１が載置される。この載置により、第２オイル通路８５の出口８７はタイミングケース１１のオイル上昇路８８に接続される。オイル上昇路８８は、その上昇端においてシリンダブロック３を前後方向に延びるメインオイルギャラリー８９に連絡している。

−バランサユニットへのオイル供給−
図１７に示すように、バランサユニット２のアッパハウジング４３には、上述のオリフィス付き第１位置決めピン７３が嵌まるオイル導入口７７より、オイル導入路９１が下方へ延び、該オイル導入路９１はアッパハウジング４３の下面に開口している。アッパハウジング４３とロアハウジング４４との合わせ面には、図１８（アッパハウジング４３の底面図）に示すように、オイル導入路９１より前部軸受４６，４６に延びる前部オイル供給路９２と、オイル導入路９１より後部軸受４７，４７に延びる後部オイル供給路９３とが形成されている。

オイル導入路９１は第１バランサシャフト４１側の前部軸受４６の側方に位置しており、前部オイル供給路９２は、オイル導入路９１より側方へ延びて、第１バランサシャフト４１及び第２バランサシャフト４２の各前部軸受４６に達している。一方、後部オイル供給路９３は、オイル導入路９１よりマス部収容室５１の側方を後方へ延びた後、側方へ曲がって、第１バランサシャフト４１及び第２バランサシャフト４２の各後部軸受４７に達している。従って、オイル導入路９１から前部軸受４６に至る前部オイル供給路９２の方が、オイル導入路９１より後部軸受４７に至る後部オイル供給路９３よりも短くなっている。

上記前部及び後部の各オイル供給路９２，９３は、基本的にはアッパハウジング４３に形成された溝９２ａ，９３ａ、溝９２ｂ，９３ｂ及び溝９２ｃ，９３ｃによって構成されている。

すなわち、溝９２ａ，９３ａは、アッパハウジング４３の合わせ面に形成されていて、オイル導入路９１よりボルト孔５６を経由して第１バランサシャフト４１の軸受４６，４７に延びている。溝９２ｂ，９３ｂは、第１バランサシャフト側軸受４６，４７のアッパハウジング４３側の面に形成されていて、溝９２ａ，９３ａに続いて、当該軸受４６，４７を横切るように延びている。溝９２ｃ，９３ｃは、アッパハウジング４３の相隣る軸受４６，４６間及び軸受４７，４７間の合わせ面に形成されていて、溝９２ｂ，９３ｂに続いて、ボルト孔５６の位置を通って当該軸受間を横切るように延びて、第２バランサシャフト側軸受４６，４７に至っている。

上記オイル供給路９２，９３は、ボルト孔５６の位置ではその孔径をボルト５５よりも少し大きくすることよって、オイルがボルト５５の周囲を巡って軸受４６，４７に達するようになされている。

図１７に示すように、第１バランサシャフト４１側前部軸受４６のロアハウジング４４の面には、前部オイル供給路９２に連通して周方向に延びるオイル溜め溝９４が形成されている。第１バランサシャフト４１の後部軸受４７のロアハウジング４４の面にも、前部軸受４６と同じく後部オイル供給路９３に連通するオイル溜め溝（図示省略）が形成されている。

また、第２バランサシャフト４２側前部軸受４６のアッパハウジング４３側及びロアハウジング４４の各面には、前部オイル供給路９２に連通して周方向に延びるオイル溜め溝９５，９５が形成されている。第２バランサシャフト４２の後部軸受４７のハウジング４３，４４の面にも、前部軸受４６と同じく後部オイル供給路９３に連通するオイル溜め溝（図示省略）が形成されている。

従って、オイルポンプ８から吐出されたオイルは、ロアブロック５の第２オイル通路８５から第１位置決めピン７３のオリフィス７５を通ってバランサユニット２に供給される。このバランサユニット２へのオイル供給量が上記オリフィス７５によって規制されることにより、第２オイル通路８５からエンジン本体１の各部へのオイル供給が確保される。

そうして、第１位置決めピン７３によって接続されるロアブロック５側のオイル供給口７６の部位及びバランサユニット２側のオイル導入口７７の部位は、バランサユニット２をロアブロック５に締結するボルトボス部６８の近接していて、ボルト７０による締結力が強く働く。すなわち、オイル供給口７６の部位とオイル導入口７７の部位とを圧接する高い面圧が働く。従って、オイル供給口７６とオイル導入口７７との第１位置決めピン７３による接続が確実なものになり、ロアブロック５からバランサユニット２へオイルが供給される際のオイル洩れが防止される。

また、オイル導入路９１から前部軸受４６に至る前部オイル供給路９２の方が、オイル導入路９１より後部軸受４７に至る後部オイル供給路９３よりも短くなっているから、オイルは後部軸受４７よりも途中の通路抵抗が小さい前部軸受４６の方へ多く供給されることになり、バランスの良い潤滑に有利になる。すなわち、第１バランサシャフト４１は伝動チェーン３５によって上方へ引っ張られながらクランクシャフト２５で回転駆動されることから、前部軸受４６には大きな力が加わる。しかし、上述の如きオイル供給通路の構成により、エンジン本体１側からバランサユニット２側に分配するオイル量を多くしなくても、前部軸受４６へのオイルの積極的な供給が図れる。よって、前部軸受４６でのバランサシャフト４１，４２の潤滑不足が避けられ、バランサシャフト４１，４２の回転を安定させることができる。

軸受４６，４７に供給されたオイルは、その前後の両側からマス部収容室５１、ギヤ収容室５２等に流れ落ちる。上述の如く前部軸受４６には後部軸受４７よりも積極的にオイルが供給されるが、該前部軸受４６の両側にはバランサシャフト４１，４２のスラスト受面４１ｂ，４１ｃ、４２ｂ，４２ｃが配置されている。従って、前部軸受４６に供給されたオイルがマス部収容室５１及びギヤ収容室５２に節度なく流れ落ちることはスラスト受面４１ｂ，４１ｃ、４２ｂ，４２ｃによって規制される。すなわち、前部軸受４６からギヤ収容室５２にギヤ４８，４９の潤滑に必要な適量のオイルを供給することができ、前部軸受４６へのオイル供給量を多くすることなくギヤ４８，４９の適切な潤滑を行なう上で有利になる。

そうして、上述の如くマス部収容室５１及びギヤ収容室５２に多量のオイルが流入しないので、マス部４１ａ，４２ａ及びギヤ４８，４９の回転抵抗の大きな増大を招くことない。また、それら収容室５１，５２に流入したオイルは後述するようにマス部４１ａ，４２ａ及びギヤ４８，４９の回転によって掻き出されるが、オイルの流入量が少ないということは、その掻き出しに必要な仕事量が少なくなるということであり、上記回転抵抗の低減と相俟って、エネルギーロスを少なくする上で有利になる。

＜バランサユニットのオイル排出＞
先に説明したように、バランサユニット２のマス部収容室５１及びギヤ収容室５２の上部に形成されたオイル排出口５８，５９は、それら収容室５１，５２にからオイルを排出するためのものである。そして、図７に示すように、ロアブロック５の相隣る横桁６１を下面側で繋ぐ連結壁６２は、上記バランサユニット２のオイル排出口５８，５９を上から覆うように設けられている。但し、図１９に示すように、マス部収容室５１及びギヤ収容室５２各々の上縁（オイル排出口５８，５９の縁）と連結壁６２との間にはオイルが該オイル排出口５８，５９からオイルパン７に排出されることを許容するオイル排出用間隙９８が形成されている。

従って、シリンダブロック３から滴下するオイルがバランサユニット２のオイル排出口５８，５９からマス部収容室５１及びギヤ収容室５２に入ることは、上記連結壁６２によって阻止される。そして、その滴下オイルは、連結壁６２の両側のオイル回収口６４からオイルパン７に落下して回収される。

一方、マス部収容室５１及びギヤ収容室５２のオイルは、両バランサシャフト４１，４２の回転によってオイル排出口５８，５９から排出されてオイルパン７に回収される。すなわち、バランサシャフト４１，４２各々が、その上半周側では内側から外側へ向かう方向に回転することに伴って、マス部収容室５１のオイルはマス部４１ａ，４２ａの当該方向への回転によって上記オイル排出口５８から掻き出され、ギヤ収容室５２のオイルはギヤ４８，４９の当該方向への回転によって上記オイル排出口５９から掻き出される。

そうして、上述の如くオイル排出口５８，５９の縁と連結壁６２との間にはオイル排出用間隙９８が形成されているから、連結壁６２は該オイル排出口５８，５９からのオイル排出の妨げにはならず、その掻き出されたオイルは当該間隙９８を通ってオイルパン７に落下する。

また、上記オイル排出口５８，５９の縁では鍔５８ａ，５９ａがアッパハウジング３の本体部から立ち上がっているから、この鍔５８ａ，５９ａによってオイルがアッパハウジング４３の上面を伝ってオイル排出口５８，５９に侵入することが阻止される。

＜その他＞
上記実施形態では、位置決めピン７３，７４によってバランサユニット２をロアブロック５に位置決めした状態で、ボルト７０をバランサユニット２及びオイルポンプ８に適用してそれらをロアブロック５に締結するが、バランサユニット２とオイルポンプ８とに寸法誤差があると、オイルポンプ８とロアブロック２との締結が不十分になり、オイルポンプ８のオイル吐出路８３とロアブロック５の第１オイル通路８４との接続不良を生ずることも懸念される。

従って、オイルポンプ８をバランサユニット２に結合した状態でバランサユニット２をロアブロック５に締結したときに、オイルポンプ８とロアブロック５との締結面間に微小間隙を生ずるようにオイルポンプ８を形成しておき、図９に示すように、上記締結面間にスペーサとなる円筒状のカラー９６を介在させ、このカラー９６にボルト７０を通してオイルポンプ８をロアブロック５に締結するようにしてもよい。すなわち、カラー９６によって上記寸法誤差を吸収するものである。その場合、オイルポンプ８のオイル吐出路８３とロアブロック５の第１オイル通路８４との接続部のシールは、図９に示すように、その接続部にＯリング９７を介在させることによって確保することができる。

本発明に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す側面図である。 同エンジンのタイミングチェーン等を示す正面図である。 同エンジンのバランサユニット及びオイルポンプを示す斜視図である。 アッパハウジングを外したバランサユニット及びオイルポンプを示す斜視図である。 同バランサユニットの分解斜視図である。 同バランサユニットの前部軸受部分の断面図である。 エンジン本体のロアブロックとバランサユニットとの関係を示す平面図である。 同関係を示す側面図である。 エンジン本体へのバランサユニットの取付態様をエンジン下面側から見た斜視図である。 オリフィス付き第１位置決めピンによるエンジン本体とバランサユニットとの位置決め部を示す断面図である。 第２位置決めピンによるエンジン本体とバランサユニットとの位置決め部を示す断面図である。 バランサユニットのオイルストレーナ部分を示す断面図である。 オイルポンプの斜視図である。 図９のＡ−Ａ線でのロアブロックの断面図である。 ロアブロックの側面図である。 図９のＢ−Ｂ線でのロアブロックの断面図である。 バランサユニットの横断面図（図１８のＣ−Ｃ線位置での断面図）である。 ロアブロックのアッパハウジングの底面図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。

１ エンジン本体
２ バランサユニット
３ シリンダブロック
５ ロアブロック
７ オイルパン
８ オイルポンプ
２０ オイルフィルタ
４０ ポンプ締結ボルト
４１，４２ バランサシャフト
４１ａ，４２ａ マス部
４１ｂ，４１ｃ スラスト受面
４２ｂ，４２ｃ スラスト受面
４３，４４ バランサハウジング
４５ ポンプハウジング
４６ 前部軸受
４７ 後部軸受
４８，４９ 同期用ヘリカルギヤ
５１ マス部収容室
５２ ギヤ収容室
５３，５４ ポンプ駆動用伝動ギヤ
５８，５９ オイル排出口
５８ａ，５９ａ 鍔
６１ 横桁
６２ 連結壁
６４ オイル回収口
６８ ボルトボス部
７０ 締結ボルト
７３ 第１位置決めピン
７４ 第２位置決めピン
７５ オリフィス
７６ オイル供給口
７７ オイル導入口
７８ オイル吸入口
７９ オイルストレーナ
８１，８２ オイル吸入路
８４ 第１オイル通路
８５ 第２オイル通路
８６ バランサ用オイル通路
９２ 前部オイル供給路
９３ 後部オイル供給路
９８ オイル排出用間隙

Claims (4)

1. クランクシャフトと平行に設けられ且つ重心が軸心から外れるようにするマス部を各々有する第１バランサシャフト及び第２バランサシャフトを備え、第１バランサシャフトがクランクシャフトによって回転駆動され、第２バランサシャフトが第１バランサシャフトによって同期用のギヤ伝動手段を介して回転駆動されるバランサユニットがエンジン本体に設けられているエンジンのバランサ装置であって、
   上記第１バランサシャフトの一端側に配置され、上記第２バランサシャフトによりギヤ伝動手段を介して減速駆動されるオイルポンプを備え、
   上記第１バランサシャフトの他端側に上記クランクシャフトの回転駆動力を伝達すべくチェーン伝動手段が設けられ、
   上記同期用のギヤ伝動手段は、上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフトの各々に結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、
   上記オイルポンプ駆動用のギヤ伝動手段は、上記第２バランサシャフトとオイルポンプ駆動軸とにそれぞれ結合され互いに噛み合うヘリカルギヤによって構成され、
   上記第２バランサシャフトの一端側に上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤが設けられ、
   上記第２バランサシャフトに結合された上記同期用のヘリカルギヤと、該第２バランサシャフトに結合された上記オイルポンプ駆動用のヘリカルギヤとは、互いに逆方向のスラスト力が生ずるように設けられていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。
2. 請求項１において、
   上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフト各々は、上記マス部を挟んでその軸方向の両側が軸受によって支持され、
   上記両側の軸受のうちの一方の軸受を挟んで上記マス部の反対側に上記第１バランサシャフトと上記第２バランサシャフトとの同期用のギヤ伝動手段が配置され、
   上記両側の軸受のうちの他方の軸受を挟んで上記マス部の反対側に上記第２バランサシャフトと上記オイルポンプとのギヤ伝動手段が配置されていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記第１バランサシャフト及び上記第２バランサシャフトを収容するバランサハウジングと、上記オイルポンプのハウジングとが別体で形成されて、該両ハウジングが互いにボルトによって締結されていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。
4. 請求項３において、
   上記バランサハウジングの下部にオイルストレーナを取り付けるオイル吸入口が設けられ、該オイル吸入口から上記オイルポンプに至るオイル吸入路が上記バランサハウジングとポンプハウジングとに跨って連続するように形成されていることを特徴とするエンジンのバランサ装置。

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