JP5207143B2 - エンジンのバランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク軸の回転に伴う振動をバランサ軸の回転によるバランシング効果によって低減するためのエンジンのバランサ装置に関するものである。

単気筒エンジンや直列多気筒エンジンにおいては、ピストン・クランク機構によって１次の不平衡慣性力が発生し、この不平衡慣性力のために大きな振動が発生する。このため、バランスウェイトが設けられたバランサ軸をクランク軸の回転方向とは逆方向に等速で回転させ、該バランサ軸に発生する不平衡慣性力によってクランク軸に発生する不平衡慣性力を相殺してエンジン振動を低減するためのバランサ装置が設けられている。

ところで、斯かるバランサ装置のバランサ軸を回転可能に支持するラジアル軸受にはプレーンベアリングやボールベアリング、ニードルベアリング等が考えられるが、プレーンベアリングを用いた場合、該プレーンベアリングは径方向寸法が小さいためにエンジンのコンパクト化が可能である反面、摺動部に強制潤滑が必要である他、低回転時にフリクションが大きくなるためにスラスト受け構造が必要である。

他方、ラジアル軸受にボールベアリングを用いた場合、フリクションが小さくスラスト受けに対しては有利である反面、ボールベアリングは径方向寸法が大きいためにエンジンのコンパクト化には不利である。

又、ラジアル軸受にニードルベアリングを用いた場合、フリクションが小さく、ニードルベアリングの径方向寸法が小さいためにエンジンのコンパクト化が可能である反面、ニードルベアリングを強制潤滑するためオイル通路を設ける必要があるとともに、スラスト受け構造を別途設ける必要がある。

エンジンのバランサ装置におけるバランサ軸のスラスト受け構造に関して、例えば特許文献１には、バランサケースの軸受ボスに嵌合する大径部と該大径部から突出した小径端部とをバランサ軸に設け、バランサケースの端面にスラスト受けを固定し、バランサ軸の前記小径端部にギヤを固定し、前記スラスト受けの一方の端面に前記ギヤと当接するスラスト受面を形成し、他方の端面にバランサ軸の前記大径部の端面に当接するスラスト受面を形成することによって、バランサケースの加工の簡単化を図る提案がなされている。

又、特許文献２には、クランクケースの端部に裏蓋を固定し、該裏蓋に軸受孔を形成し、この軸受孔内にスラスト軸受を収容するとともに、軸受孔に軸受固定用ストッパを取り付け、前記スラスト軸受を軸受孔内にストッパによってスラスト側に位置決め固定し、バランサ軸の軸端面をスラスト軸受に支持させることによって、バランサ軸のスラスト軸受の摺動面の加工や軸受の面圧調整を簡略化する提案がなされている。

実開昭５９−１４７９４１号公報 特開平８−０１４３３３号公報

バランサ装置を簡素化してその製造性とエンジンへの搭載性を高めるには、バランサ軸を回転可能に支持するラジアル軸受にニードルベアリングを採用することが好ましいが、該ニードルベアリングを強制潤滑するためのオイル通路が必要となる他、バランサ軸に作用するスラスト力を受けるスラスト受け構造を別途設ける必要があるため、バランサ装置の簡素化には限界があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡素化を図って製造性とエンジンへの搭載性を高めることができるエンジンのバランサ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸の軸方向両端部をエンジン本体壁に形成された軸受孔にラジアル軸受を介して回転可能に支持し、前記軸受孔の各一方の開口部をそれぞれ閉鎖するスラスト規制部材によって前記バランサ軸のスラスト力を受けるようにしたエンジンのバランサ装置において、前記ラジアル軸受をニードルベアリングで構成するとともに、前記軸受孔の他方の開口部をクランク室内とチェーンケース内にそれぞれ開口せしめ、クランク室内とチェーンケース内において飛散するオイルによって前記ニードルベアリングをそれぞれ潤滑するよう構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スラスト規制部材を構成するバランサギヤを前記バランサ軸の前記チェーンケース側のエンジン本体壁に隣接する位置に結着し、チェーンケース側のエンジン本体壁に形成された一方の前記軸受孔を前記チェーンケース内に開口せしめたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記エンジン本体壁の前記クランク室とその外部とを区画する部位に他方の前記軸受孔を形成するとともに、該軸受孔をクランク室外側から閉鎖して前記バランサ軸の軸方向一端面を受けるキャップ状のスラスト規制部材をエンジン本体壁に取り付け、前記軸受孔を前記クランク室内に開口せしめたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、バランサ軸を回転可能に支持するラジアル軸受をオイル飛沫によって潤滑可能なニードルベアリングで構成したため、プレーンベアリング等に必要な強制潤滑用のオイル通路が不要となり、バランサ装置の給油構造が簡素化し、該バランサ装置の製造性と車両への搭載性が高められる。そして、同様にオイル飛沫による潤滑が可能なボールベアリングに比べてニードルベアリングの外径は小さいため、その径方向寸法を縮小することができる。

又、エンジン本体壁に形成された軸受孔のスラスト規制部材によって閉鎖される側とは反対側の開口部をクランク室内とチェーンケース内にそれぞれ開口せしめたため、クランク室内とチェーンケース内において飛散するオイルを各軸受孔の開口部からニードルベアリングに供給して該ニードルベアリングを潤滑することができる。

請求項２記載の発明によれば、バランサ軸に結着されるバランサギヤをスラスト規制部材として兼用するとともに、これをクランク室内に配置したため、部品点数が削減されるとともに、バランサ装置の軸方向寸法を短縮して該バランサ装置の小型化を図ることができる。そして、この場合、バランサギヤはエンジン本体壁に形成された軸受孔のクランク室側開口部を閉鎖するが、軸受孔のチェーンケース側開口部はチェーンケース内に開口するため、この開口部からチェーンケース内のオイル飛沫がニードルベアリングに供給されて該ニードルベアリングが安定的に潤滑される。

請求項３記載の発明によれば、エンジン本体壁のクランク室とその外部とを区画する部位に形成された軸受孔のクランク室外に開口する開口部はキャップ状のスラスト規制部材によって閉鎖されるが、軸受孔の他方に開口部はクランク室内に開口するため、この開口部からクランク室内のオイル飛沫がニードルベアリングに供給されて該ニードルベアリングが安定的に潤滑される。

本発明に係るバランサ装置を備えたエンジン要部の斜視図である。 本発明に係るバランサ装置を備えたエンジンのシリンダブロックを取り外して示す斜視図である。 本発明に係るバランサ装置を備えたエンジンのシリンダブロックを取り外して示す平断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るバランサ装置を備えたエンジン要部の斜視図、図２は同エンジンのシリンダブロックを取り外して示す斜視図、図３は同エンジンのシリンダブロックを取り外して示す平断面図である。

図１には４サイクル直列２気筒エンジンのエンジン本体１を示すが、該エンジン本体１は、上下に２分割されたシリンダブロック２とロアケース３を複数のボルト４によって接合一体化して構成されている。そして、このエンジン本体１に形成されたクランク室Ｓ（図３参照）の幅方向中央部にはクランク軸５がその軸方向３箇所が回転可能に支持されて配されている。

上記クランク軸５には、図３に示すように、２つの気筒に対応して２つのクランクピン５ａが軸方向に所定距離隔てて形成されており、各クランクピン５ａの軸方向両側には相対向する一対のカウンタウェイト（クランクウェブ）５ｂがそれぞれ一対に形成されている。又、クランク軸５のクランク室Ｓ内に臨む部分の前端部（最前端のカウンタウェイト５ｂの前側部分）にはクランクギヤ６が設けられている。

更に、図３に示すように、エンジン本体１の前面にはチェーンケース７が取り付けられており、クランク軸５のチェーンケース７内に臨む前端部外周にはチェーンスプロケット８が結着されている。尚、図示しないが、シリンダブロック２の上部に結着されたシリンダヘッドには動弁機構を構成する吸・排気カム軸がクランク軸５と平行且つ回転可能に配されており、これらの吸・排気カム軸の前端にはチェーンスプロケットがそれぞれ結着されている。そして、これらのチェーンスプロケットとクランク軸５の前端に結着された前記チェーンスプロケット８の間には無端状のチェーン９が巻き掛けられている。

又、図１に示すように、シリンダブロック２の幅方向中央には前後方向に２つのシリンダボア２ａがそれぞれ垂直に形成されており、各シリンダボア２ａにはピストン１０がそれぞれ上下摺動可能に嵌挿されている。そして、各ピストン１０は、図２に示すように、コンロッド１１を介してクランク軸５の前記クランクピン５ａに連結されており、各ピストン１０のシリンダボア２ａ内での上下運動はコンロッド１１によってクランク軸５の回転運動に変換される。

ところで、エンジン本体１のクランク軸５の右側方には、本発明に係るバランサ装置を構成するバランサ軸１２がクランク軸５と平行且つ回転可能に配されており、該バランサ軸１２の各気筒に対応する軸方向２箇所にはバランスウェイト１３がそれぞれ結着されている。

ここで、図３に示すように、エンジン本体１の前壁１Ａと後壁１Ｂには円孔状の軸受孔１４，１５がそれぞれ形成されており、これらの軸受孔１４，１５にはバランサ軸１２の前後端部がニードルベアリング１６，１７を介して回転可能に支持されている。又、バランサ軸１２のクランク室Ｓ内に臨む部分の前端部（エンジン本体１の前壁１Ａに隣接する部分）にはクランクギヤ６と同径のバランサギヤ１８が圧入等によって結着されており、このバランサギヤ１８はクランクギヤ６に噛合している。尚、図２に示すように、互いに噛合するクランクギヤ６とバランサギヤ１８は、騒音低減のためにヘリカルギヤで構成されており、従って、バランサ軸１２にはスラスト力が発生する。

上記バランサギヤ１８は、バランサ軸１２に発生するスラスト力を規制するためのスラスト規制部材を兼ねるものであって、図３に示すように、その前端中央に一体に形成された小径段部１８Ａの前端面１８ａはエンジン本体１の前壁１Ａの内面に当接してスラスト面を構成している。そして、エンジン本体１の前壁１Ａに形成された軸受孔１４の後端開口部はバランサギヤ１８によって閉鎖され、軸受孔１４はその前端開口部がチェーンケース７内に開口している。

他方、図３に示すように、エンジン本体１の後壁（クランク室Ｓとその外部とを区画する壁）１Ｂに形成された軸受孔１５には、キャップ状のスラスト規制部材１９がクランク室Ｓの外側（図３の左側）から嵌め込まれて後壁１Ｂの外面に不図示のボルトによって取り付けられている。このストスト規制部材１９の軸受孔１５内に嵌め込まれた部分の中心部には円柱状の受け部１９Ａが一体に形成されており、その前端面１９ａはバランサ軸１２の後端面を受けるスラスト面を構成している。

上述のように軸受孔１５にスラスト規制部材１９が嵌め込まれて固定されることによって軸受孔１５の後端開口部はスラスト規制部材１９によって閉鎖され、軸受孔１５の前端開口部はクランク室Ｓ内に開口している。

而して、以上説明したバランサ装置を備えるエンジンが駆動され、各気筒のピントン１０がシリンダブロック２のシリンダボア２ａ内を上下に摺動すると、その往復運動はコンロッド１１によってクランク軸５の回転運動に変換され、該クランク軸５が所定の速度で回転駆動される。すると、このクランク軸５の回転はクランクギヤ６とバランサギヤ１８を経てバランサ軸１２に伝達され、該バランサ軸１２がクランク軸５とは逆回転方向に等速で回転駆動され、バランサ軸１２に設けられたバランスウェイト１３の回転によるバランシング効果によってクランク軸５に発生する不均衡慣性力（１次慣性力）が相殺され、エンジンの振動と騒音が低く抑えられる。尚、クランク軸５の回転はチェーンスプロケット８からチェーン９及び不図示のチェーンスプロケットを経て不図示の吸・排気カム軸に伝達され、吸・排気カム軸がクランク軸５の１／２の速度で回転駆動されることによって動弁機構が駆動され、各気筒に設けられた不図示の吸・排気バルブがそれぞれ適当なタイミングで開閉されて所要のガス交換がなされる。

又、バランサ軸１２に発生する前方向のスラスト力は、バランサギヤ１８の小径段部１８Ａの前面（スラスト面）１８ａがエンジン本体１の前壁１Ａの内面に当接することによってエンジン本体１の前壁１Ａで受けられ、後方向のスラスト力は、該バランサ軸１２の後端面がスラスト規制部材１９の受け部１９Ａの前面（スラスト面）１９ａに当接することによって最終的にはエンジン本体１の後壁１Ｂで受けられるため、バランサ軸１２の軸方向移動が規制され、該バランサ軸１２の回転が安定化する。

以上において、本発明に係るバランサ装置においては、バランサ軸１２をボールベアリングに比して外径が小さなニードルベアリング１６，１７によって回転可能に支持したため、その径方向寸法を縮小することができる。

又、クランク室Ｓとチェーンケース７内においてクランク軸５やコンロッド１１の回転、チェーンスプロケット８やチェーン９の回転によって図３に破線にて示すようにオイル飛沫が飛散するが、本実施の形態では、エンジン本体１の前壁１Ａに形成された軸受孔１４のバランサギヤ１８によって閉鎖される側とは反対側の前端開口部をチェーンケース７内に開口せしめ、エンジン本体１の後壁１Ｂに形成された軸受孔１５の前端開口部をクランク室Ｓ内に開口せしめたため、チェーンケース７内で発生したオイル飛沫は前側の軸受孔１４の前端開口部から前側のニードルベアリング１６に供給され、クランク室Ｓ内で発生したオイル飛沫は後側の軸受孔１５の前端開口部から後側のニードルベアリンング１７に供給される。このため、ニードルベアリング１６，１７はオイル飛沫によって確実に潤滑されることとなり、プレーンベアリング等に必要な強制潤滑用のオイル通路が不要となり、バランサ装置の給油構造が簡素化し、該バランサ装置の製造性と車両への搭載性が高められる。

又、本実施の形態では、バランサ軸１２に結着されたバランサギヤ１８をスラスト規制部材として兼用するとともに、これをクランク室Ｓ内に配置したため、部品点数が削減されるとともに、バランサ装置の軸方向寸法を短縮して該バランサ装置の小型化を図ることができる。

尚、以上は本発明を２気筒エンジンに設けられたバランサ装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、単気筒エンジン或いは３気筒以上の多気筒エンジンに設けられたバランサ装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ エンジン本体
１Ａ エンジン本体の前壁
１Ｂ エンジン本体の後壁
２ シリンダブロック
２ａ シリンダブロックのシリンダボア
３ ロアケース
４ ボルト
５ クランク軸
５ａ クランク軸のクランクピン
５ｂ クランク軸のカウンタウェイト
６ クランクギヤ
７ チェーンケース
８ チェーンスプロケット
９ チェーン
１０ ピストン
１１ コンロッド
１２ バランサ軸
１３ バランスウェイト
１４，１５ 軸受孔
１６，１７ ニードルベアリング
１８ バランサギヤ（スラスト規制部材）
１８Ａ バランサギヤの小径段部
１８ａ 小径段部の前端面（スラスト面）
１９ スラスト規制部材
１９Ａ スラスト規制部材の受け部
１９ａ 受け部の前端面（スラスト面）
Ｓ クランク室

Claims (3)

1. クランク軸によって回転駆動されるバランサ軸の軸方向両端部をエンジン本体壁に形成された軸受孔にラジアル軸受を介して回転可能に支持し、前記軸受孔の各一方の開口部をそれぞれ閉鎖するスラスト規制部材によって前記バランサ軸のスラスト力を受けるようにしたエンジンのバランサ装置において、
   前記ラジアル軸受をニードルベアリングで構成するとともに、前記軸受孔の他方の開口部をクランク室内とチェーンケース内にそれぞれ開口せしめ、クランク室内とチェーンケース内において飛散するオイルによって前記ニードルベアリングをそれぞれ潤滑するよう構成したことを特徴とするエンジンのバランサ装置。
2. 前記スラスト規制部材を構成するバランサギヤを前記バランサ軸の前記チェーンケース側のエンジン本体壁に隣接する位置に結着し、チェーンケース側のエンジン本体壁に形成された一方の前記軸受孔を前記チェーンケース内に開口せしめたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのバランサ装置。
3. 前記エンジン本体壁の前記クランク室とその外部とを区画する部位に他方の前記軸受孔を形成するとともに、該軸受孔をクランク室外側から閉鎖して前記バランサ軸の軸方向一端面を受けるキャップ状のスラスト規制部材をエンジン本体壁に取り付け、前記軸受孔を前記クランク室内に開口せしめたことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのバランサ装置。
   

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