JP5812715B2 - オイル落とし通路の構造 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッド上部に設けられ、動弁機構に潤滑のために供給されたオイルが、オイルパンに戻るために通過するオイル落とし通路の構造に関するものであり、特に、バランスシャフトを有するエンジンにおけるオイル落とし通路の構造に関するものである。

４サイクルエンジンの特に２気筒エンジンでは、各気筒の吸排気脈動をバランスさせることから、それぞれの気筒の点火タイミングを交互に行わせるために、ピストンは同期して上下する。従って、エンジンは大きな振動を発生する。この振動を抑制するためには、クランク軸と平行にバランスシャフトを設ける技術が利用される。

バランスシャフトは、アンバランスウエイトを有するシャフトであり、クランク軸の回転に同期して回転される。バランスシャフトが回転すると、アンバランスウエイトが回転する際に生じる振動が、同期するピストンによって発生する振動を打ち消し、同期して上下するピストンによる振動を抑制することができる。

このようにクランク軸と平行にバランスシャフトを有するエンジンの場合、エンジン上部に配置されたカムや気筒の吸気・排気弁といった動弁機構に供給したオイルをオイルパンまで戻すオイル落とし通路と、バランスシャフトとの位置的な干渉の問題が生じる。

最も容易な対処方法は、バランスシャフトとオイル落とし通路の配置をずらす（オフセットさせる）ことである。すなわち、クランク軸から見て、バランスシャフトを配置してから、その向こうにオイル落とし通路を配置する、若しくはその逆に配置するといったものである。しかし、このような配置にすると、オイル落とし通路とバランスシャフトの干渉は避けられるが、エンジン自体の幅が広がり、エンジンの小型化ができないという課題が生じる。

特許文献１には、シリンダヘッドの上部からクランク室側に開口したオイル落し穴が紹介されている。この発明では、エンジンが小型化できないという問題に対して、オイル落し穴とバランサをわざと干渉する位置関係とし、なおかつオイル落し穴を通ってきたオイルをバランサのシャフト軸上に落とすものである。

特許文献２は、エンジン上部からオイルパンに戻すオイルを回転するバランサシャフトに接触する際に、オイル内にガスが巻きこまれ、気泡が混入する点を指摘している。つまり、気泡を有するオイルは潤滑性が低下する。そこで、特許文献２では、バランサシャフトをオイル通路内に露出して配置するものの、オイルの流通方向と、バランサシャフトの周面の移動方向が相反するバランサシャフトの周面領域へは、オイルが進入しないように、防護壁を形成する技術が開示されている。

特許文献３は、バランス軸の一部に螺旋溝を設け、それに対応するようにハウジングの内壁面にもオイル送り溝を設け、エンジン上部の動弁機構からオイルパンに向かって戻ってくるオイルを一度、螺旋溝で受ける。そして、螺旋溝と、バランス軸ハウジング内のオイル送り溝を使って、オイルを別のオイル落し穴に移送し、そこからオイルパン内に戻す技術が開示されている。

実開昭６４−４６４１１号公報 実開昭６１−１３２４０８号公報 特開２０１１−４７２８４号公報

シリンダヘッド上部に設けられた動弁機構に対しては、エンジン下方にあるオイルパンから潤滑オイルを供給せねばならず、供給されたオイルは必ず、オイルパンに戻らなければならない。すると、オイルを戻すオイル落とし通路をエンジン上部からエンジン下部に向かって形成しなければならない。そこで、エンジンの機構上バランスシャフトを設けなければならない場合、バランスシャフトとオイル落とし通路の干渉をどのように扱うかは不可避の課題である。

特許文献１はエンジンの小型化を優先し、オイル落とし通路のオイルはバランサのシャフトに当ててオイルパンに戻す。しかし、回転するバランサのシャフトにオイル落し穴を通ってきたオイルを当てると、細かく飛散される結果、オイルに気泡が混入する。

特許文献２は、この点を指摘しており、その対応策として、バランサのシャフトにオイルを接触させはするが、バランスシャフトの周面の回転方向がオイルの流れる方向と同じ領域だけで接触させ、周面の移動方向がオイルの流れる方向と違う領域には、オイルが当たらないように、防護壁を設ける。

たしかに、周面の移動方向とオイルの流れる方向を合わせておくことで、オイルはスムースに流れるようにも見える。しかし、オイルの流れとバランスシャフトの回転速度では、比較にならないほどバランスシャフト回転速度の方が早く（つまりバランスシャフトの周面の移動速度の方が早く）、実質的にオイルの飛散若しくは気泡の混入を回避できるものではないと考えられる。

特許文献３は、オイル落とし通路が露出するバランス軸に螺旋溝を形成し、その溝でオイルを一度バランス軸方向に移送したのち、他のオイル落し穴からオイルパンに戻す。つまり、オイルをオイルパンに強制的に戻すためのポンプ機能をバランスシャフトに設ける。したがって、エンジンの振動や、バランス軸の回転によってオイルがオイルパンに戻りにくいという課題に対しては、強制的にオイルを戻すので有効であると考えられる。

しかしながら、回転するバランス軸にオイルが巻きこまれ気泡がオイルに混入するという課題を解決するものではない。また、バランス軸とバランス軸ハウジング内に、螺旋溝および送り溝を形成しなければならず、加工が容易でないうえ、バランス軸のバランス調整が煩雑になるという課題を有する。

以上のように、バランスシャフトを有するエンジンにおいて、動弁機構部分からオイルパンに戻るオイルに、バランスシャフトとの接触による気泡混入を押さえながら、なおかつエンジン自体も小型化するという課題は依然として解決されていない。

本発明は、上記課題に鑑みて想到された発明であり、バランスシャフトを有するエンジンであって、エンジンを小型化するために動弁機構からのオイル落し穴とバランスシャフトを位置的には干渉させ、なおかつ、戻ってくるオイルには気泡が混入しないようなオイル落し穴構造を提供するものである。

より具体的に本発明のオイル落とし通路の構造は、
傾斜側にバランスシャフトを配置する２気筒以上の気筒を有するスラント型エンジンのオイル落とし通路の構造であって、
前記オイル落とし通路が前記気筒の間をシリンダヘッド側から、オイルパン側へ連通し、
前記バランスシャフト上方で前記バランスシャフトまでの間に、前記傾斜側に内壁を有する広がった空間を持って開口するよう設けられ、
前記バランスシャフトの前記開口に対向する部分には、凹溝形状が形成され、
前記開口から落下するオイルは、前記内壁に当たり、前記凹溝形状を通過して前記オイルパン側へ戻ることを特徴とするオイル落とし通路の構造である。

本発明のオイル落とし通路の構造は、オイル落とし通路がバランスシャフト上部で開口するので、オイル落とし通路とバランスシャフトが干渉する配置にある。したがって、オイル落とし通路とバランスシャフトのオフセット分のスペースがなくなり、エンジン自体を小型化できる。

つまり、バランスシャフトをクランク軸に隣接して配置することができ、バランスシャフトのシャフトケース部を最低限のスペースで設定することができる。

また、オイル落とし通路の開口に対向するバランスシャフトの部分に、凹溝を形成したので、オイル落とし通路を通ったオイルは開口からオイルパンへ落下する際、この凹溝で形成された空間を通過する。したがって、オイルが回転するバランスシャフトに接触することがない。すなわち、動弁機構部側からオイルパンに戻ってきたオイルに気泡が混入することがない。

特に、スラント型のエンジンで、傾斜側にバランスシャフトを配置する構造を有するエンジンの場合は、動弁機構から戻ってきたオイルは、オイル落とし通路の開口の延長線上に落下せず、シャフトケース側に落下軌道を変える。したがって、オイル落とし通路をバランスシャフトの中心よりクランク軸側に配置しても、オイルはバランスシャフトに接触することなくオイルパンに戻ることができる。すなわち、それだけ、エンジンの小型化に寄与する。

また、バランスシャフトの凹溝は、気筒間に設けられるため、バランスシャフト自体のバランス調整への影響が少ない。

本発明のオイル落とし通路を有するエンジンの概略を示す図である。 オイル落とし通路近辺の部分だけを抜き出した斜視図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。

以下に図面を用いて本発明のオイル落とし通路の構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。

図１に本発明のオイル落とし通路の構造１０を有するエンジン１の構成を示す。図１（ａ）はエンジン側面方向からの断面図であり、図１（ｂ）は、気筒の延長方向から見た図１（ａ）のＡ−Ａ断面である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の一部拡大図である。図１のエンジン１は、オイルパンのオイル液面に対してシリンダの中心軸２が傾いている、所謂スラント型のエンジンである。

また、本実施の形態で示すエンジン１は、４サイクル２気筒の場合を示す。４サイクルエンジンは、４サイクルに１回しか点火のタイミングがなく、吸排気系の脈動バランスをとるには、左右のピストンを交互に上下させることができない。つまり、左右のピストンは同時に上下させ、点火のタイミングを交互に取る。したがって、振動を打ち消すためのバランスシャフト１２は必須の構造である。

エンジン１は、オイルパン１４と、オイルパン１４の上方に結合されたシリンダブロック１５と、シリンダブロック１５の上方に結合されたシリンダヘッド１６と、シリンダヘッド１６の上部を覆うヘッドカバー１７を有する。クランク軸２０は、シリンダブロック１５の軸受けキャップで回転可能に保持されている。

また、クランク軸２０に平行にバランスシャフト１２が配置されている。バランスシャフト１２も、クランク軸２０の軸受けキャップで回転可能に支持されている。バランスシャフト１２は、クランク軸２０から駆動力を受け、クランク軸２０に同期して回転する。

オイルパン１４には、エンジン各部を潤滑するためのオイル１３が貯留されている。貯留されたオイル１３は、図示しないストレーナーおよびオイルポンプによって汲みあげられ、エンジン各部に送られる。特にシリンダヘッド１６内に設けられる吸排気バルブ（図示せず）と、そのバルブを駆動するカム（図示せず）には、大量のオイルが送られる。

シリンダヘッド１６内に送られたオイルはいくつかのオイル落とし通路を通って、オイルパン１４に戻る。しかし、シリンダの中心軸２がオイル液面に対して傾斜している側には、必ずオイル落とし通路１１が形成される。シリンダヘッド１６において、シリンダの中心軸２が傾斜している方にオイルが溜まるからである。

ここで、本発明のオイル落とし通路１１は、２気筒の間に配置させる。まず、シリンダヘッド１６側では、シリンダ１８の内壁より外側にオイル落とし通路１１の入り口２２が形成される。シリンダヘッド１６において、最も低い位置にオイルは溜まるからである。従って、オイル落とし通路１１は、シリンダ１８の内壁より外側に形成される。

オイル落とし通路１１は、シリンダヘッド１６に連結されているシリンダブロック１５内にも形成される。すなわち、オイル落とし通路１１は、シリンダヘッド１６内およびシリンダブロック１５内の通路が連通して１つのオイル落とし通路１１となる。なお、シリンダヘッド１６の設計によっては、シリンダブロック１５内だけでオイル落とし通路１１が形成されていてもよい。図１では、オイル落とし通路１１がシリンダブロック１５内だけで形成されている場合を示す。

オイル落とし通路１１の下方の開口２３は、バランスシャフト１２の上方に開口させる。オイル落とし通路１１とバランスシャフト１２を干渉する配置にすることで、エンジン１の幅を短くすることができるからである。

バランスシャフト１２は、クランク軸２０と同期して回転する、アンバランスウエイトを有するシャフトである。本発明においては、オイル落とし通路１１に対向する部分に凹溝３０が形成される。なお「凹溝」は「凹溝形状」とよんでもよい。オイル落とし通路１１が、気筒（１８ａ、１８ｂ）の間に配置されているので、凹溝３０も気筒の間に配置される。したがって、気筒内を上下するピストンに対向する位置のバランスシャフト（１２ａおよび１２ｂ：図１（ｂ）参照）には、それぞれ同様のアンバランスウエイトを配置させることができる。これによってバランスシャフト１２の重量調整を容易にすることができる。基本的には気筒毎のバランス調整が可能になるからである。

凹溝３０は、バランスシャフト１２の最大径１２ｄから所定の距離３０ｄだけバランスシャフト１２の中心軸１２ｃに掘り込んだ溝であり、溝底３０ｂと、相対する溝壁３０ｓ、３０ｔによって断面Ｕ字形状に形成されている（図１（ｃ）参照）。ここで「最大径１２ｄ」とは、バランスシャフト１２の回転軌跡の最大径である。凹溝３０の幅３０ｗは、特に制限されないが、オイル落とし通路１１の開口幅２３ｗ（図１（ｂ）参照）より広いことが望ましい。また、開口２３直下に空間２８が形成されている場合は、空間の幅２８ｗよりも広いことが望ましい。流れ出すオイルが、バランスシャフト１２と接触するのを回避するためである。

また、凹溝３０の深さ３０ｄは、オイル落とし通路１１の開口２３から出たオイルがオイルパン１４まで落下する軌道が、この凹溝３０を通過できる程度の深さを有する。なお、凹溝３０を通過するとは、バランスシャフト１２の最大径１２ｄよりバランスシャフト１２の中心軸１２ｃ側で、溝底３０ｂおよび溝壁３０ｓ、３０ｔに接触しない空間を、落下するオイルの軌跡が通過することをいう。

これは言い方を変えると、凹溝３０の溝底３０ｂは、バランスシャフト１２を収納するバランスシャフトケース２６の内面２６ｉから所定の距離だけ離れていると言ってもよい。

ここで、スラント型のエンジンの場合、オイル落とし通路１１の延長線１１ａ（図１（ａ）参照）は、バランスシャフト１２の中心軸１２ｃよりもクランク軸２０側までシリンダ１８に近づけることができる（図１（ａ）の符号３１参照）。シリンダ１８が傾斜しているので、オイル落とし通路１１の開口２３から出たオイルは、バランスシャフト１２のバランスシャフトケース２６側に逃げる。しかも、バランスシャフト１２でオイルが落下する軌跡上には、凹溝３０が形成されているので、オイル落とし通路１１の延長線１１ａがバランスシャフト１２の中心軸１２ｃよりもクランク軸２０側にあっても、オイルはバランスシャフト１２に接触しないからである。

オイル落とし通路１１の開口２３の直下には、バランスシャフト１２までの間に、広がった空間２８があってもよい。この空間２８は、シリンダブロック１５の外壁面に沿った形状の空間であり、シリンダブロック１５のオイル落とし通路１１を鋳抜きで形成する際に、抜きを容易にするための空間である。

すなわち、本発明にかかるオイル落とし通路１１は、シリンダブロック１５内において、クランク軸２０方向にオフセットすることなく、まっすぐな直線軌道で形成することができるので、後加工が不要である。したがって、シリンダブロック１５を鋳造する際に、同時にオイル落とし通路１１も形成させることができ、コストダウンにも寄与する。

図２は、コンロッド３４とバランスシャフト１２およびオイル落とし通路１１だけを抜き出して示した斜視図である。コンロッド３４はバランスウエイト３６に隠れたクランクピンに連結されており、バランスウエイト３６はクランクジャーナル３８で連結され、クランク軸２０が形成される。バランスシャフト１２は、クランク軸２０を構成するこれらの部品の内最も遠い回転軌跡のすぐ近傍にまで接近して配置させることができる。本発明にかかるオイル落とし通路１１は、バランスシャフト１２と干渉しても、オイルがバランスシャフト１２に接触することはないからである。

オイル落とし通路１１は、ちょうど２つの気筒の間に形成され、開口２３の直下に空間２８が形成されている。オイル落とし通路１１の開口２３の延長線上はすでに説明したようにバランスシャフト１２の中心軸１２ｃよりもクランク軸２０側に配置することができる。これはオイル落とし通路１１の延長線１１ａは、バランスシャフト１２の中心軸１２ｃから、クランク軸２０に向かってオフセット量３１をもってオフセットしていると言える。

図３は、図２のＢ−Ｂ断面を示す。シリンダ１８の中心軸２は重力垂直方向３に対して傾斜している。重力垂直方向３はオイルパン１４のオイル液面の法線方向である。したがって、オイル落とし通路１１も傾斜している。ここで、動弁機構が配置された上方（Ｄ方向）から、オイル落とし通路１１を落下してきたオイルは、開口２３部分で広がった空間２８の方向に向きを変える（４０）。こちらが重力下側となるからである。さらに、広がった空間２８の内壁２８ｉを伝い落ち、さらにバランスシャフトケース２６の内面２６ｉに落下する。

この際、バランスシャフト１２はバランスシャフトケース２６の内面２６ｉに接近した位置に配置されている。しかし、バランスシャフト１２のオイル落とし通路１１の開口２３に対向する部分には、凹溝３０が形成されているため、落下するオイルはバランスシャフト１２には接触しない。

このように、エンジン１自体が傾斜している場合は、オイル落とし通路１１を伝って落ちてきたオイルは、オイル落とし通路１１の開口２３から重力垂直方向３に落下するため、オイル落とし通路１１の延長線１１ａがバランスシャフト１２の中心軸１２ｃよりもクランク軸２０側に配置されていても、バランスシャフト１２に接触することはない。すなわち、それだけオイル落とし通路１１をクランク軸２０側に設けることができる。

これは、オイル落とし通路１１とバランスシャフト１２の干渉を気にする必要がないことを意味する。したがって、バランスシャフト１２はクランク軸２０の回転軌道に精度の許す限り接近させても、オイル落とし通路１１から落下するオイルはバランスシャフト１２に接触することなく、オイルパン１４に戻すことができる。

以上のように、本発明のオイル落とし通路の構造１０は、気筒１８間にオイル落とし通路１１を配置させ、オイル落とし通路１１の開口２３の延長線１１ａ上に、クランク軸２０と平行に配置され、開口２３に対向した部分に凹溝３０を設けたバランスシャフト１２を配置させたので、オイル落とし通路１１を伝って落下してきたオイルは、バランスシャフト１２に接触することなくオイルパン１４に戻る。つまり、オイルパン１４に戻ってきたオイルには気泡は混入していない。

また、エンジン１がスラントタイプであれば、オイル落とし通路１１の延長線１１ａは、バランスシャフト１２の中心軸１２ｃよりもクランク軸２０側に配置させることができるので、バランスシャフト１２をクランク軸２０の最外軌道に接近させることができ、エンジン１の小型化に寄与する。

本発明は、偶数気筒を有する内燃機関に広く利用することができ、特に２気筒４サイクルのスラント型エンジンに好適に用いることができる。

１ エンジン
２ シリンダの中心軸
３ 重力垂直方向
１０ オイル落とし通路の構造
１１ オイル落とし通路
１２ バランスシャフト
１３ オイル
１４ オイルパン
１５ シリンダブロック
１６ シリンダヘッド
１７ ヘッドカバー
１８ シリンダ（気筒）
２０ クランク軸
２２ オイル落とし通路の入り口
２３ オイル落とし通路の開口
２６ バランスシャフトケース
２８ 広がった空間
３０ （バランスシャフトの）凹溝
３１ オフセット量
３４ コンロッド
３６ バランスウエイト
３８ クランクジャーナル

Claims (1)

1. 傾斜側にバランスシャフトを配置する２気筒以上の気筒を有するスラント型エンジンのオイル落とし通路の構造であって、
   前記オイル落とし通路が前記気筒の間をシリンダヘッド側から、オイルパン側へ連通し、
   前記バランスシャフト上方で前記バランスシャフトまでの間に、前記傾斜側に内壁を有する広がった空間を持って開口するよう設けられ、
   前記バランスシャフトの前記開口に対向する部分には、凹溝形状が形成され、
   前記開口から落下するオイルは、前記内壁に当たり、前記凹溝形状を通過して前記オイルパン側へ戻ることを特徴とするオイル落とし通路の構造。