JP5896703B2 - オイル落とし通路構造 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関であって、バランスシャフトをクランク軸で駆動する機構を有するエンジンのオイル落とし通路構造に関する。特に、シリンダヘッドからオイルパンにオイルを戻す途中で、クランク軸とバランスシャフトの駆動部分を潤滑するオイル落とし通路構造に関する。

シリンダ内でピストンを上下させ、燃料を燃焼させるタイプの内燃機関においては、ピストンの上下運動による振動の相殺が課題となる。特に４ストロークの２気筒エンジンでは、２つの気筒を交互に燃焼させようとすると、２つのピストンは同位相で上下するため、大きな振動が生じる。

この振動をキャンセルするために、クランク軸と平行にバランサを設ける技術が知られている。バランサには、回転軸に対して非対称となるように質量配分がされており、回転することで、振動を発生する。この振動をピストンの上下運動による振動に対して位相をずらすことでエンジン全体としての振動を相殺させる。

バランサの回転はバランサに設けられたバランスシャフトをクランク軸で回転させる。したがって、バランスシャフトの潤滑についてはすでにいくつかの技術が提案されている。

特許文献１には、クランクシャフトに回転駆動されるオイルポンプと、クランクシャフトと同期して回転駆動されるバランスシャフトを備え、シリンダブロックの側壁側にバランスシャフトとオイルポンプを上下方向に並んで配置し、バランスシャフトを収装する部分と、オイルポンプを収装する部分を一体形成するバランスシャフト付エンジンが開示されている。

この発明では、エンジン運転時にバランスシャフト軸受部がエンジン前後方向または上下方向に倒れる変形によってフリクションが増大することを回避できるとされる。

また、特許文献２には、シリンダヘッド側からオイルパンにオイルを戻す際に、バランスシャフトにらせん状の溝で形成されたポンプ体を設け、ポンプ体によってシリンダヘッド側からオイルパン側にオイルを積極的に戻す技術が開示されている。

特開平１１−１１７８０６号公報 特開２０１１−０４７２８４号公報

特許文献１および２も、シリンダヘッドからオイルパン側にオイルを戻す際にシリンダブロック中でのオイルの扱いについての技術を開示している。しかしながら、クランク軸がバランスシャフトを駆動する部分の騒音については、何らの開示もない。

クランク軸がバランスシャフトを駆動する際は、両方の軸の端部にギアを配置させ、互いのギアを噛み合わせることで、クランク軸の回転を伝え、バランスシャフトを回転させる。この噛み合わせ部は機械的な嵌合が生じているので、潤滑が必要とされる。最も簡単な潤滑法は、シリンダヘッドからこのギアの噛み合わせ部に通じるオイル落とし通路を形成し、オイルを噛み合わせ部に滴下させることである。

しかしながら、エンジン回転数が低い場合などで、このオイルの供給が間欠的になる際、オイル落とし通路を通じて、これらギア同士の噛み合い音がシリンダヘッド側に抜け、ヘッドカバーを共振させて異音を発生させるという課題が生じる。

また、オイル落とし通路は、ギア同士の噛み合わせ部にちょうど滴下させなければ、潤滑の効果が薄い。したがって、オイル落とし通路からエンジン内部の壁面にオイルが伝わることがあると、噛み合わせ部の上方にオイル落とし通路の開口を設けても、噛み合わせ部を効果的に潤滑できないという課題が生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものであり、クランク軸とバランスシャフトの端部に配設されたギア同士の噛み合わせ部に効果的にオイルを滴下させるとともに、噛み合わせ部で発生した噛み合い音がシリンダヘッド側に抜け、ヘッドカバーを透過、もしくは共振させて異音を発生させるのを防止するための、オイル落とし通路構造を提供するものである。

具体的に本発明のオイル落とし通路構造は、
シリンダブロックのクランク軸端部側に設けられたギア室と、
前記クランク軸と平行に配され、端部が前記ギア室内に露出されたバランスシャフトと、
前記ギア室内に露出されたクランク軸の端部に設けた駆動ギアと、
前記駆動ギアとの間に噛み合わせ部を有し、前記バランスシャフトの端部に設けられたバランスシャフトギアと、
前記シリンダブロックの上面から前記ギア室に連通する断面円形のオイル落とし通路を有するバランスシャフト付き内燃機関のオイル落とし通路構造であって、
前記オイル落とし通路は、
前記ギア室側の開口が前記噛み合わせ部の直上に配置され、
前記オイル落とし通路の中途部分に、前記オイル落とし通路下流部の断面積が前記オイル落とし通路上流部の断面積に比べ小さくなる断面積絞り部が設けられており、
前記断面積絞り部は、
流れを遮る方向に拡がり前記オイル落とし通路の内壁と優弧状に接する優弧状板材と、該優弧状板材から直角方向に延設された延設板材とからなる断面Ｌ字状の仕切り部材が対を成しており、それぞれの前記延設板材同士を平行に対向させ、且つ前記延設板材と相手方の前記優弧状板材との間に隙間をあけて配置されていることを特徴とする。

本発明は、オイル落とし通路の途中部に、通路の断面積を上流側から下流側にかけ小さくする断面積絞り部を設けたので、噛み合わせ部からの噛み合い音がシリンダヘッド側に抜ける際に減少し、エンジン全体としての異音の発生を防止する。また、オイル落とし通路を噛み合わせ部の直上に配置することで、噛み合わせ部に確実にオイルが滴下させることができる。

本発明に係る内燃機関の組立斜視図である。 図１の一部を組み付けた図である。 図２の一部拡大図である。 本発明に係る断面積絞り部の他の実施形態を示す図である。 本発明に係る断面積絞り部の他の実施形態を示す図である。 本発明に係る断面積絞り部の他の実施形態を示す図である。

以下に図面を参照しながら本発明に係る内燃機関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は、本発明のオイル落とし通路構造１を有するエンジンのシリンダブロック１１およびオイルパン１２を示す。本発明のオイル落とし通路構造１は、クランク軸と平行にバランスシャフトが配設されているエンジンに好適に用いることができる。図１では、２気筒のエンジンを例示するが、２気筒に限定されるものではない。

図示していないが、シリンダブロック１１の上方にはシリンダヘッドが配置され、カム室などが設けられる。シリンダヘッドの上面はヘッドカバーなどで覆われる。

シリンダブロック１１には、シリンダ１４が直線的に配置され、その下方にはクランク軸（図示せず）が配置される。シリンダブロック１１のクランク軸に平行な両端部には、クランク軸の軸受１５が形成される。バランスシャフト（図示せず）は、クランク軸と平行であって、クランク軸よりシリンダヘッド側に設けられる。なお、図１では、クランク軸の軸受１５とバランスシャフトの軸受１６を示し、クランク軸およびバランスシャフトは記載を省略している。

シリンダブロック１１のクランク軸の軸受１５が形成されている端部の一方には、ギア室２０が設けられる。ギア室２０は、シリンダブロック側壁１１ｓからクランク軸を突出させ、その突出させた長さ方向にシリンダブロック側壁１１ｓの周縁から立ち上がる立壁１１ａをシリンダブロック側壁１１ｓの周囲に設けて形成される。なお、シリンダブロック１１の下方、つまりオイルパン１２側には、この立壁１１ａはなくてもよい。クランク軸の突出方向１８は、開放状態であるが、ここは、オイルリテーナ１３で蓋がされる。

オイルパン１２のギア室２０が形成された側面１２ｓは、オイルリテーナ１３が立壁１１ａと結合されたときに、ちょうど結合することができるフランジの厚み１３ｔ分だけ延長して形成される。したがって、ギア室２０は、シリンダブロック側壁１１ｓと、シリンダブロック側壁１１ｓの周囲でクランク軸が突出する方向１８に立ち上がる立壁１１ａと、オイルリテーナ１３で、前後左右と上側が仕切りされ、下方については、オイルパン１２に向かって少なくとも開口部分を有する。ギア室２０内のギアを潤滑したオイルをオイルパン１２に返すためである。

ギア室２０内には、クランク軸の一端が突出されている他、バランスシャフトの一端も突出されている。そして、クランク軸の一端には駆動ギア２２が取り付けられる。また、バランスシャフトの一端にもバランスシャフトギア２４が取り付けられる。駆動ギア２２とバランスシャフトギア２４は、互いに噛み合わされた噛み合わせ部２６を有している。つまり、クランク軸が回転すると、駆動ギア２２が回転し、その回転力は、バランスシャフトギア２４を介して、バランスシャフトを回転させる。

シリンダブロック１１には、シリンダヘッドに供給された潤滑用のオイルをオイルパン１２に返すためのオイル落としと呼ばれるオイルの通路がいくつか設けられる。これをオイル落とし通路と呼ぶ。オイル落とし通路は、シリンダヘッドからオイルパン１２に戻る間にシリンダブロック１１中の必要な部分を潤滑する。ギア室２０では駆動ギア２２とバランスシャフトギア２４が噛み合って回転するので、潤滑する必要がる。

したがって、シリンダヘッドとギア室２０との間のシリンダブロック１１の上方の端部（ギア室２０の上部に当たる）には、オイル落とし通路３０が形成される。ギア室２０の中で潤滑させたい部分は駆動ギア２２とバランスシャフトギア２４の噛み合わせ部２６である。従って、このオイル落とし通路３０は、噛み合わせ部２６の直上に設けられる。

図２は、ギア室２０に駆動ギア２２およびバランスシャフトギア２４を収納した様子を示す。オイル落とし通路３０のギア室２０側の開口３０ｄは、噛み合わせ部２６の直上に形成される。ここで直上とは、噛み合わせ部２６の鉛直上方という意味であり、オイル落とし通路３０のギア室２０側の開口３０ｄからオイルを滴下させたとき、噛み合わせ部２６にちょうどオイルが落下する位置をいう。図ではオイルの滴下を矢印で示した。従って、エンジンを取り付けの際に、若干傾斜させる場合等は、開口３０ｄは、その傾斜も考慮した噛み合わせ部２６の鉛直上方に配置させてよい。

ギア室２０内では、すでに述べたように、駆動ギア２２とバランスシャフトギア２４が噛み合わされ回転する。そのため、機械音が発生する。この音は、オイル落とし通路３０からシリンダヘッドに抜け、シリンダカバーから放射される場合がある。特にエンジン回転数が低い場合は、オイル落とし通路３０を落下するオイルが間欠的になる。そのため、オイルがオイル落とし通路３０を通過していない時に、ギア同士の噛み合わせ音がオイル落とし通路３０を抜けてヘッドカバー等を振動させ、異音を発生させることになる。

本発明のオイル落とし通路構造１では、オイル落とし通路３０の途中に、オイル落とし通路３０の断面積が上流（シリンダヘッド側）から下流（ギア室２０側）に向かって狭くなる断面積絞り部３５が設けられる。断面積絞り部３５は、シリンダヘッド側からギア室２０側に向かって同一断面積となる貫通孔を穿設したのち、漏斗型の断面積絞り部材３６を貫通孔内に挿設することで形成する。

図３には、図２の一部拡大図（図３（ａ））とオイル落とし通路３０の断面図（図３（ｂ））を示す。オイル落とし通路３０は、シリンダブロック１１の上面１１ｆからギア室２０側に形成されている。断面積絞り部３５は、上流側のオイル落とし通路３０の開口径３０ｍから下流側の開口径３０ｎに断面積を絞る。これは、漏斗型の断面積絞り部材３６によって行われる。

このような断面積絞り部３５は、ギア室２０側からみると、ちょうどトランペット等のミュートに似た構造となる。すなわち、ギア室２０側から見たときのオイル落とし通路３０の最奥端３１で反射した音波が、断面積絞り部材３６の出口付近３２の音波を打ち消すことによって、シリンダブロック１１上面側に抜ける音の振幅を小さくする。結果、シリンダヘッド側に抜ける音は減衰させられる。したがって、最奥端３１は、音響反射部と呼ぶことができる。

図４には断面積絞り部材３６の他の実施形態を示す。ギア室２０側から見た時の最奥端３１での音波の反射をより多くするには、図４に示すように、シリンジ型の断面積絞り部材３６を用いても良い。この部材は、一方が開放された円柱状の部材であり、底面に、底面の径よりも小さい孔が形成されており、その穴は円柱の開放端部と反対側に延設された形状をしている。つまり、開放された側の径３０ｍであって、下流側の開口径３０ｎに断面積が絞られる。

この部材がオイル落とし通路３０に挿設されると、ギア室２０側から見た最奥端３１は平面が形成されているので、より音波が反射しやすく、断面積絞り部材３６の出口付近３２において、ギア室２０側からの音波と干渉しやすくなる。結果、シリンダヘッドに抜ける音は小さくなる。

すなわち、本発明でいう断面積絞り部３５は、単にオイル落とし通路３０の断面積を絞って置作するだけでなく、断面積を絞った側（断面積絞り部３５より下流側）に、音響反射部を有することもできる。音響反射部は、断面積絞り部３５の出口側よりも上流側に形成された空間である。

図５には、他の実施形態を示す。図５の例では、オイル落とし通路３０自体の断面積を途中で変化させる場合を示す。上流側（シリンダヘッド側のオイル落とし通路３０の径は、断面積絞り部３５より下流側のオイル落とし通路３０の径より大きい。

この形状では、図３および図４のように、ギア室２０側からの音波を相殺するような構造（音響反射部）は持たないが、ギア室２０側のオイル落とし通路３０の開口３０ｄの径が小さくなるので、シリンダヘッド側に抜ける音波をある程度減衰させることができる。

図６（ａ）および図６（ｂ）には、他の実施形態を示す。ギア室２０内で発生するギア同士の噛み合い音がオイル落とし通路３０を抜けなくするには、オイル落とし通路３０内に常にオイルで蓋がされるようにしても実現することができる。これは、上記の実施形態が、オイル落とし通路３０を抜ける音波を途中で反射させ、打ち消し合わせることで、音を減衰させたのに対し、音の抜け自体を防止するという技術思想に基づく。

このため、本実施の形態では、オイル落とし通路３０内に、トラップ部材４０を挿設する（図６参照）。トラップ部材４０は、オイル落とし通路３０内に屈曲部４１を設ける。屈曲部４１には常にオイルが滞留するので、ギア室２０側からシリンダヘッド側には、音波が抜けない。

図６（ａ）にはトラップ部材４０の斜視図を示し、図６（ｂ）には、トラップ部材４０の断面を示す。全体は円筒状をしており、両端に半円弧の板材４２と、弧の部分から直角に曲がる板材４３が接合された、断面Ｌ字状の仕切り部材４４が隙間をあけて互い違いに配置されている。下側の仕切り部材４４とオイル落とし通路３０の内面３０ｉとの間に屈曲部４１が形成され、オイル２が滞留する。上流側（シリンダヘッド側）からオイル２が供給されると、下側の仕切り部材４４の板材４３の縁からあふれるオイル２が下流側（ギア室２０側）に流れる。

このトラップ部材４０は、オイル落とし通路３０に挿設されることで、オイル落とし通路３０の断面積を上流側から下流側にかけ、小さくしている。したがって、トラップ部材４０を使用した場合も断面積絞り部３５が形成されたこととなる。

以上のように本発明のオイル落とし通路構造１では、通路の途中に断面積絞り部３５を設けたので、ギア室２０内のギア同士の噛み合わせ部２６で発生する噛み合い音が減衰されるので、シリンダヘッドなどから異音が発生するのを防止することができる。

本発明に係る内燃機関の構造は２気筒のエンジンに好適に利用できるほか、２気筒以上のエンジンであっても利用することができる。

１ オイル落とし通路構造
２ オイル
１１ シリンダブロック
１１ａ 立壁
１１ｆ シリンダブロックの上面
１１ｓ シリンダブロック側壁
１２ オイルパン
１２ｓ オイルパンのギア室側側面
１３ オイルリテーナ
１３ｔ フランジの厚み
１４ シリンダ
１５ クランク軸の軸受
１６ バランスシャフトの軸受
１８ クランク軸の突出方向
２０ ギア室
２２ 駆動ギア
２４ バランスシャフトギア
２６ 噛み合わせ部
３０ オイル落とし通路
３０ｄ オイル落とし通路のギア室側開口
３０ｉ オイル落とし通路の内面
３０ｍ 上流側のオイル落とし通路の開口径
３０ｎ 下流側のオイル落とし通路の開口径
３１ 最奥端
３２ 断面積絞り部材の出口付近
３５ 断面積絞り部
３６ 断面積絞り部材
４０ トラップ部材
４１ 屈曲部
４２ 半円弧の板材（優弧状板材）
４３ 板材（延設板材）
４４ 仕切り部材

Claims (1)

1. シリンダブロックのクランク軸端部側に設けられたギア室と、
   前記クランク軸と平行に配され、端部が前記ギア室内に露出されたバランスシャフトと、
   前記ギア室内に露出されたクランク軸の端部に設けた駆動ギアと、
   前記駆動ギアとの間に噛み合わせ部を有し、前記バランスシャフトの端部に設けられたバランスシャフトギアと、
   前記シリンダブロックの上面から前記ギア室に連通する断面円形のオイル落とし通路を有するバランスシャフト付き内燃機関のオイル落とし通路構造であって、
   前記オイル落とし通路は、
   前記ギア室側の開口が前記噛み合わせ部の直上に配置され、
   前記オイル落とし通路の中途部分に、前記オイル落とし通路下流部の断面積が前記オイル落とし通路上流部の断面積に比べ小さくなる断面積絞り部が設けられており、
   前記断面積絞り部は、
   流れを遮る方向に拡がり前記オイル落とし通路の内壁と優弧状に接する優弧状板材と、該優弧状板材から直角方向に延設された延設板材とからなる断面Ｌ字状の仕切り部材が対を成しており、それぞれの前記延設板材同士を平行に対向させ、且つ前記延設板材と相手方の前記優弧状板材との間に隙間をあけて配置されていることを特徴とするオイル落とし通路構造。