JP5893520B2 - 内燃機関のバランサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等に適用される内燃機関のバランサ装置に関する。

自動車に適用される従来の内燃機関のバランサ装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが知られている。

概略を説明すれば、このバランサ装置は、機関のシリンダブロック下方に配設されるオイルパン内に収容配置されるもので、前記シリンダブロックの下部にボルト締結されるハウジングと、該ハウジング内にて並列配置される１対のバランサシャフトと、から主として構成される。

そして、かかるバランサ装置は、オイルパン内のオイルにほぼ浸かるような位置に配設され、当該オイルパン内のオイルをハウジングの内部へと取り込むことによって、前記各バランサシャフトの軸受潤滑等を行うようになっている。

しかしながら、このハウジング内に取り込まれたオイルは、特に前記各バランサシャフトのバランスウェイト部の収容空間内に滞留して、当該各バランスウェイト部の回転の抵抗となってしまう不都合を招来する。

そこで、当該バランサ装置では、ハウジングにおける各バランスウェイト部の収容空間の上部及び下部に所定の開口部を設けることによって、各バランスウェイトの回転時（機関運転時）には当該各バランスウェイトにより跳ね上げられたオイルを上方の開口部から、また、各バランスウェイトの静止時（機関停止時）には下方の開口部から、それぞれ当該収容空間内に流入したオイルをオイルパンへと排出することを可能にしている。

特開２００８−１７５１３７号公報

しかしながら、前記従来のバランサ装置では、前記各開口部から排出されたオイルがオイルパン内に貯留されるオイルの油面に直接衝突するような構成となっているため、かかる衝突によって、当該オイルパン内に貯留されるオイルにエア（気泡）が混入してしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の内燃機関のバランサ装置の実情に鑑みて案出されたもので、オイルパンへと排出したオイルについての気泡の混入を抑制し得る内燃機関のバランサ装置を提供することを目的としている。

本発明は、オイルパン内に収容されて内部に１対のバランサシャフトが並列に収容されるバランサ装置のハウジングにつき、前記各バランサシャフトの軸心よりも鉛直下方位置から前記オイルの排出を可能とする開口部と、該開口部から排出されたオイルが当たるように設けられた抑制部と、を設けたことを特徴としている。

なお、具体的な形態としては、前記開口部は、前記各バランサシャフトの軸心よりも鉛直下方位置に少なくとも一部が開口するかたちで設けることとし、前記抑制部は、前記開口部よりも外方にて鉛直下方へと延設した、前記開口部に対向する壁部とすることが望ましい。

本発明によれば、開口部より流出するオイルを抑制部（壁部）に衝突させることにより、当該流出するオイルの勢いを減衰させることが可能となると共に、当該流出したオイルがオイルパン内の油面に直接衝突するおそれもなくなる。これにより、オイルパンへと排出したオイルについての気泡の混入を抑制することができる。

なお、前記抑制部を前述のような壁部として構成することで、オイルパン内の油面が波打つことで飛散したオイルが前記開口部を通じて当該装置内へと侵入してしまう不都合の抑制にも供される。

本発明に係るバランサ装置の全体の外観を現した斜視図である。 図１に示す上方開口部の構成を現したバランサ装置の上面側の要部拡大断面図である。 図１のＡ方向から見た矢視図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。 図２に示す開口部近傍の立体形状を現したバランサの装置下面側の要部拡大図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバランサ装置を自動車用エンジンに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

すなわち、このバランサ装置１０は、図１、図２に示すように、ほぼ半割状に形成されて相互に複数のボルト３０（図３、図４参照）によって結合されることで１つのハウジングを構成するアッパハウジング１１及びロワハウジング１２と、これら両ハウジング１１，１２間においてエンジンの前後方向（図１、図３等におけるＹ軸方向）に並行に配置されると共に回転自在に支持された、バランサシャフトである駆動側のドライブシャフト１３及び従動側のドリブンシャフト１４と、ドライブシャフト１３の軸方向中間部及びドリブンシャフト１４の軸方向一端部にそれぞれ固定され、各外周部に形成された歯部１５ａ，１６ａが噛合することにより互いに逆回転する駆動側ギヤ１５及び従動側ギヤ１６と、を備えている。

そして、前記バランサ装置１０は、主としてアッパハウジング１１に設けられた複数のボルト締結部１１ａを介し機関のシリンダブロック下部に取り付けられるラダーフレーム（図示外）にボルト締結されると共に、その外側に被嵌するかたちで前記ラダーフレームへと取付固定されるオイルパン（図示外）内に収容配置される。

前記ドライブシャフト１３は、その軸方向両端部及び中間部にそれぞれ設けられたジャーナル部（図示外）を介し、前記両ハウジング１１，１２間に配設される第１〜第３軸受部２１〜２３によって回転自在に支持されていて、そのうち前記第１、第２軸受部２１，２２に支持されるジャーナル部間の軸部には、当該軸部を中心として横断面がほぼ半円形状となるアンバランス部であるバランスウェイト１３ａが、軸方向に亘って一体に形成されている。そして、このドライブシャフト１３は、図示外のクランクシャフトから伝達される駆動力に基づいて回転し、当該クランクシャフトの１回転につき２回転する。

一方、前記ドリブンシャフト１４は、その軸長がドライブシャフト１３の約２／３程度の短尺に形成され、かかるドリブンシャフト１４についても、ドライブシャフト１３と同様に、その両端部に設けられるジャーナル部（図示外）を介し、前記両ハウジング１１，１２間に構成される第１、第２軸受部２４，２５により回転自在に支持されると共に、該両軸受部２４，２５に支持されるジャーナル部間の軸部に、ドライブシャフト１３のバランスウェイト１３ａと同じ質量のバランスウェイト１４ａが一体形成されている。そして、前記ドライブシャフト１３に入力された駆動力に基づいて当該ドリブンシャフト４０がドライブシャフト１３に対して逆回転することにより、機関の２次振動を打ち消す制振作用が発揮される。

前記アッパハウジング１１は、特に図１、図２に示すように、Ｙ軸方向中間部に、前記各ギヤ１５，１６の収容に供する１連のギヤ収容部２６が膨出形成されると共に、当該ギヤ収容部２６よりも同Ｙ軸方向の一端側（紙面手前側）に、前記両バランスウェイト１３ａ，１４ａの収容に供する１連のウェイト収容部２７が、当該アッパハウジング１１のＹ軸方向一端側の領域に亘って膨出形成されている。

そして、このウェイト収容部２７のうち、当該アッパハウジング１１の取付に供しない薄肉湾曲状に構成される上壁２７ａ，２７ｂのＸ軸方向両端部には、それぞれ当該ウェイト収容部２７の内部に流入したオイルの排出に供する第１排出孔３１ａ，３１ｂが貫通形成されている。具体的には、前記各第１排出孔３１ａ，３１ｂは、前記各上壁２７ａ，２７ｂの両端部を切除することにより形成されていて、前記各バランスウェイト１３ａ，１４ａが回転することで、前記ウェイト収容部２７内に流入したオイルが掻き出すようにして排出されるようになっている。

前記ロワハウジング１２についても、前記アッパハウジング１１と同様、特に図２〜図５に示すように、Ｙ軸方向中間部において、前記ギヤ収容部２６と対応するかたちで構成される１連のギヤ収容部２８が膨出形成されると共に、当該ギヤ収容部２８よりも同Ｙ軸方向の一端側（紙面手前側）において、前記ウェイト収容部２７に対応するかたちで構成される１連のウェイト収容部２９が、当該ロワハウジング１２のＹ軸方向一端側の領域に亘って膨出形成されている。

そして、このロワハウジング１２についても、前記ウェイト収容部２９のＸ軸方向両端部に、それぞれ当該ウェイト収容部２９内へと流入したオイルの排出に供する第２排出孔３２ａ，３２ｂ（本発明に係る開口部に相当）が、ウェイト収容部２９の長手方向のほぼ全域に亘って貫通形成されている。これら各第２排出孔３２ａ，３２ｂは、湾曲状に形成された１対の膨出部２９ａ，２９ｂの両端部において、当該ロワハウジング１２の側方へと開口するように設けられると共に、その鉛直下端位置が、特に図４に示すように、前記各シャフト１３，１４の軸心より鉛直下方位置であって、機関運転時におけるオイルパン内の油面位置（図４に示す一点鎖線Ｌ１）より高く、さらに機関停止時におけるオイルパン内の油面位置（図４に示す破線Ｌ０）よりも高い位置（鉛直上方位置）となるように設定されている。かかる構成により、前記ウェイト収容部２７内に流入したオイルは当該各第２排出孔３２ａ，３２ｂを介しても排出可能となっていると共に、機関運転中は勿論、機関停止時にも、前記オイルパン内のオイルが当該各第２排出孔３２ａ，３２ｂを通じてロワハウジング１２内へと流入（逆流）してしまう不都合を回避するようになっている。

また、前記ロワハウジング１２の両外側端部には、図３、図５に示すように、ほぼ筒状に形成されるボルト締結部１２ａ，１２ａ間をＹ軸方向においてそれぞれ繋ぐようにして構成される１対の側壁３３ａ，３３ｂ（本発明に係る壁部（抑制部）に相当）が当該ロワハウジング１２と一体に設けられている。このように、前記各ボルト締結部１２ａ，１２ａの間を繋ぐように設けることで、前記各側壁３３ａ，３３ｂがいわゆる補強リブとして機能することとなって、当該ハウジング１２の剛性の向上が図られている。また、ロワハウジング１２と一体に形成することにより、当該ハウジング１２の良好な生産性も確保でき、装置１０のコスト低減にも供されている。

そして、前記両側壁３３ａ，３３ｂは、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂと対向するように鉛直下方へと向かって延設されて、前記排出オイルと干渉する構成となっている。なお、この際、当該両側壁３３ａ，３３ｂは、図４に示すように、それぞれ先端（下端）が前記機関停止時のオイルパン内の油面Ｌ０に到達する鉛直位置まで延出するようになっていて、当該油面Ｌ０に対する開口面積やＹ軸回りの開口角度範囲が制限された構成となっている。

さらに、前記ロワハウジング１２の膨出部２９ａ，２９ｂのＹ軸方向中間部には、特に図３、図５に示すように、両膨出部２９ａ，２９ｂ同士、並びに各膨出部２９ａ，２９ｂと各側壁３３，３３ｂとを繋ぐリブ３４ａ〜３４ｃが立設されている。すなわち、かかるリブ３４ａ〜３４ｃをもって、当該ロワハウジング１２の剛性の向上が図られると共に、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂを２分割に構成することで、油面Ｌ１（Ｌ０）に対する開口面積やＸ軸回りの開口角度範囲がさらに制限される構成となっている。

以上のように、本実施形態に係るバランサ装置によれば、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂに近接対向する側壁３３ａ，３３ｂを設けて、当該各側壁３３ａ，３３ｂに前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂからの排出オイルを衝突させるような構成としたことで、当該各側壁３３ａ，３３ｂをもって、前記排出オイルの勢いを減衰させることが可能になると共に、前記排出オイルがオイルパン内の油面Ｌ１（Ｌ０）に直接衝突してしまう不都合を招来することもなくなる。この結果、前記オイルパンへと排出されたオイル中にエア（気泡）が混入してしまう不具合の抑制を図ることができる。

しかも、この際、前記各側壁３３ａ，３３ｂについては、機関運転時の油面Ｌ１よりも高い機関停止時の油面Ｌ０まで到達するように延設されていることから、オイルパン内の油面Ｌ０（Ｌ１）が波打つこととなったとしても、これにより飛散したオイルは当該各側壁３３ａ，３３ｂによってほとんど遮られることとなり、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂを通じた装置１０内への逆流の抑制にも供される。

また、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂについては、前記ウェイト収容部２７の長手方向のほぼ全域に亘るかたちで複数設けられていることから、装置１０内のオイルの良好な排出性が確保されるうえ、これら各第２排出孔３２ａ，３２ｂを分割構成したことによって、当該各排出孔３１，３２の間口の縮小により前記オイル排出時におけるオイルの拡がりも抑制され、前述のようなエアの混入をより効果的に抑制することができる。換言すれば、前記各リブ３４ｂ，３４ｃによって、図３中のＹ軸方向へと飛散するオイルに対しても前記減衰が可能となり、前記エア混入の効果的な抑制が図れることとなる。

さらに、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂの場合、最もよく使用する機関運転時のオイルパン内の油面Ｌ１よりも高い位置に設けられる、つまりオイルがより流入し難い位置に設けられることで、当該各第２排出孔３２ａ，３２ｂの開口面積をより大きく設定でき、前記オイルの排出効率の向上にも供される。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば本発明の特徴とは直接関係しない前記両ハウジング１１，１２や前記両シャフト１３，１４の具体的な構成は勿論、本発明の特徴となる前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂやこれに対応する前記各側壁３３ａ，３３ｂの具体的な形状についても、前記作用効果を奏し得る形態であれば、適用する内燃機関ないし搭載する車両の仕様等に応じて自由に変更できることは言うまでもない。

特に、前記各側壁３３ａ，３３ｂについては、必ずしも前記ロワハウジング１２と一体に形成されている必要はなく、例えば所定の係止手段をもって外部から組み付け可能な別部材として構成することも可能である。このような別体構成とすることで、ロワハウジングの１２の成形型に依らず、各側壁３３ａ，３３ｂの形状を自由に設定でき、当該各側壁３３ａ，３３ｂによる前記減衰作用をより効果的に発生させることが可能となるメリットが得られる。

なお、本実施形態では、前記第１、第２排出孔３２ａ，３２ｂを併用する構成としているが、前記各第２排出孔３２ａ，３２ｂのみでも十分な排出性は確保できる。換言すれば、前記第１、第２排出孔３２ａ，３２ｂを併用することで、より多くのオイルの排出が可能となり、ウェイト収容部２５内に滞留したオイルの良好な排出に供される。

以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記各バランサシャフトは、機関の２次振動の抑制に供するアンバランス部を有し、
前記開口部は、前記各アンバランス部を収容する部分に設けられていることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる構成により、アンバランス部の回転によりオイルを排出させることができる。

（ｂ）請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記開口部は、前記各バランサシャフトの軸心方向において複数設けられることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる構成とすることで、オイルをより多く排出させることが可能となる。また、前記開口部を複数に分割することで、当該各開口部の間口を小さくすることが可能となるため、前記オイル排出時におけるオイルの拡がりを抑制することにも供される。

（ｃ）請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記開口部は、機関運転時における前記オイルパン内の油面よりも高い位置に設けられることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

このように、最もよく使用する機関運転時においてオイルが流入し難い位置に開口部を配置することにより、当該開口部の面積をより大きく設定することができ、前記オイルの排出効率を高めることができる。

（ｄ）請求項２に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記抑制部は、前記ハウジングの外部に一体に設けられていることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる一体構成とすることで、ハウジングの生産性を向上させることが可能となり、装置のコスト低減に供される。

（ｅ）請求項２に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記抑制部は、前記ハウジングの外部に所定の係止手段をもって取り付けられることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる別体構成とすることで、ハウジングの成形型に依らず、抑制部の形状を自由に設定することができ、当該抑制部による前記減衰作用をより効果的に発生させることに供される。

（ｆ）請求項２に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記抑制部は、前記ハウジングの外部に設けられ、
前記バランサシャフトの軸方向に延設された軸方向延出部と、
前記バランサシャフトの軸直角方向に延設された軸直角方向延出部と、
から構成されることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる構成とすることで、軸直角方向に係るオイルの飛散についても抑制することができる。

（ｇ）請求項１又は２に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記ハウジングは、前記バランサシャフトの軸心よりも鉛直上方に、第２の開口部を有することを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる構成とすることで、より多くのオイルを排出させることが可能となる。

（ｈ）請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記ハウジングには、機関取付に供する複数のボルト締結部が設けられると共に、
前記壁部は、少なくとも２つの前記ボルト締結部の間を繋ぐように設けられることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

このように、ボルト締結部間に壁部を設けることで、当該壁部が補強リブとして機能することとなり、ハウジングの剛性向上に供される。

（ｉ）請求項１に記載の内燃機関のバランサ装置において、
前記壁部は、機関停止時における前記オイルパン内の油面に達するように設けられることを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

かかる構成とすることで、オイルパン内の油面が波打つことに起因する開口部からのオイルの流入を効果的に抑制することが可能となる。

１０…バランサ装置
１１…アッパハウジング（ハウジング）
１２…ロワハウジング（ハウジング）
１３…ドライブシャフト（バランサシャフト）
１４…ドリブンシャフト（バランサシャフト）
３２ａ，３２ｂ…第２排出孔（開口部）
３３ａ，３３ｂ…側壁（壁部、抑制部）

Claims (2)

1. クランクシャフトから伝達される回転力に基づいて回転する１対のバランサシャフトと、
   機関内部を循環するオイルを貯留するオイルパン内に収容配置され、前記両バランサシャフトを内部に収容するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記各バランサシャフトの軸心よりも鉛直下方位置に少なくとも一部が開口するように設けられ、その内外を連通する開口部と、
   前記開口部よりも外方かつ鉛直下方へ延設され、前記開口部に対向配置された壁部と、
   を有することを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
2. クランクシャフトから伝達される回転力に基づいて回転する１対のバランサシャフトと、
   機関内部を循環するオイルを貯留するオイルパン内に収容配置され、前記両バランサシャフトを内部に収容するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記各バランサシャフトの軸心よりも鉛直下方位置から前記オイルの排出を可能とする開口部と、
   前記開口部から排出されたオイルが当たるように設けられ、前記開口部よりも鉛直下方へ延設された抑制部と、
   を有することを特徴とする内燃機関のバランサ装置。

Images