JPH05321982A - バランサシャフト付きエンジンの本体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バランサシャフトによる良好なる制振効果が得
られるエンジンの本体構造を提供する。 【構成】シリンダブロック１を、シリンダを有するアッ
パブロック３と、ベアリングキャップ２の取り付けによ
りクランクシャフト６を支承するロアブロック４とに分
割し、アッパブロック３とロアブロック４との分割面１
０にバランサシャフト１７を配設し、ベアリングキャッ
プ２及びロアブロック４をアッパブロック３へ共締めす
るキャップボルト２１を、クランクシャフト６とバラン
サシャフト１７との間に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バランサシャフト付
きエンジンの本体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多気筒エンジンの不平衡慣性力や
不平衡慣性偶力を、クランクシャフトの２倍の回転速度
で回転するバランサシャフトで打ち消すことが知られて
おり、図５に示したのは、このようなバランサシャフト
を備えるエンジンの本体構造である。（特開昭６３−１
８６０５０号公報等参照）。

【０００３】これは、シリンダを有するアッパブロック
１０１と、アッパブロック１０１の下端に締結されるロ
アブロック１０２との締結面１０３に、クランクシャフ
ト１０４を支承するメインベアリング１０５と、バラン
サシャフト１０６を支承するバランサジャーナル１０７
を形成したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クランクシ
ャフト１０４からアッパブロック１０１やロアブロック
１０２へ伝わる不平衡慣性力・不平衡慣性偶力を効率よ
く打ち消すためには、バランサシャフト１０６を回転可
能に支承するバランサジャーナル１０７と、クランクシ
ャフト１０４を支承するメインベアリング１０５と、の
結合強度を強化することが重要である。

【０００５】しかしながら、回転するクランクシャフト
１０４とバランサシャフト１０６とが干渉することを避
けるためには、バランサシャフト１０６はクランクシャ
フト１０４が軌跡する外包絡線の外側に配設される必要
があり、クランクシャフト１０４とバランサシャフト１
０６とが共通の締結面１０３をセンタにして配設される
と、これらは締結面１０３上に比較的大きな距離を取ら
ざるを得ない。一方、これを直列型エンジンに適用する
と共に、クランクシャフトの両側に相対して２本のバラ
ンサシャフトを配設したものについて考えてみると、バ
ランサシャフトはクランクシャフトに同期して回転する
ため、図６に模式的に示す如く、バランサシャフト１０
６ａが回転することにより生じる遠心力Ｆは、クランク
シャフト１０４ａに作用するシリンダ軸線方向への上下
起振力Ｆ´に対して、常に反対向きに作用することにな
る。つまり、図中に２点鎖線で示したのは上下起振力Ｆ
´や遠心力Ｆが作用していないときの締結面１０３ａで
あるが、バランサシャフト１０６ａとクランクシャフト
１０４ａとが共通の締結面１０３ａ上で大きく離れるこ
とは、図中１点鎖線で示すように締結面１０３ａに大き
な変形を生じさせ、また、バランサシャフト１０６ａに
よる遠心力Ｆは締結面１０３ａの変形を助長する方向へ
作用することになる。しかして、メインベアリングとバ
ランサジャーナルとの結合強度が低いと、締結面１０３
ａの変形に起因して新たなる高次の振動を励起するばか
りか、バランサシャフト１０６ａによる制振効果が余り
期待できなくなる、という問題点があった。

【０００６】この発明は、このような問題点を鑑みなさ
れたもので、バランサシャフトによる良好なる制振効果
が得られるエンジンの本体構造を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、第１の発明は、ベアリングキャップの取り付けによ
りクランクシャフトを回転可能に支承するシリンダブロ
ックを、シリンダを有するアッパブロックと、ベアリン
グキャップが取り付けられるロアブロックとに分割し、
アッパブロックとロアブロックとの分割面に、クランク
シャフトと平行に配設されるバランサシャフトを支承す
る軸受部を形成し、ベアリングキャップ及びロアブロッ
クをアッパブロックに共締めするキャップボルトを、ク
ランクシャフトとバランサシャフトとの間に配設した、
ことを特徴とする。

【０００８】また、第２の発明は、２本のバランサシャ
フトを備え、一方のバランサシャフトはアッパブロック
とロアブロックとの分割面に形成された第１軸受部に支
承され、他方のバランサシャフトはロアブロックとベア
リングキャップとの締結面に形成された第２軸受部に支
承される、ことを特徴とする。

【０００９】また、第３の発明は、アッパブロックの下
側部にクランクケースを画成するスカートを形成し、ア
ッパブロックとロアブロックとの分割面を前記クランク
ケース内に設けた、ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成に基づき、第１の発明にあっては、ク
ランクシャフトとバランサシャフトとの干渉を避けるた
め、バランサシャフトはクランクシャフトが軌跡する外
包絡線の外側に配設される必要があるが、バランサシャ
フトの軸受部が形成される分割面がベアリングキャップ
とロアブロックの取り付け面からずれることで、バラン
サシャフトとクランクシャフトとの間に形成されるエン
ジン横方向へのピッチを詰めることが可能となる。しか
も、ピッチの狭められたバランサシャフトとクランクシ
ャフトとの間には、一般にシリンダブロックよりも高剛
性なるキャップボルトが、キャップボルト及びロアブロ
ックをアッパブロックへ共締めすべく配設されるので、
バランサシャフトを支承する軸受部とクランクシャフト
を支承する部位との結合強度、特に、キャップボルト軸
線方向への結合強度が極めて強化され、バランサシャフ
トによる制振効果が極めて良好に得られる。

【００１１】また、第２の発明にあっては、クランクシ
ャフトとの干渉を避けるべく、他方のバランサシャフト
とクランクシャフトとの間には比較的大きなピッチを確
保せざるを得ないが、２本のバランサシャフトがそれぞ
れシリンダ軸線方向へずれることで、ローリング起振モ
ーメントをも併せて打ち消すことが可能となり、全体と
して良好なる制振効果が得られる。

【００１２】また、第３の発明にあっては、ロアブロッ
クとアッパブロックとの分割面がクランクケース内に設
けられるので、この分割面から潤滑油が滲み出すことを
許容しても、この滲み出した潤滑油を外部に漏らすこと
なくクランクケース内に回収できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る第１実施例を図１、図２
に基づいて説明する。なお、図２は図１のＡ−Ａ矢視断
面図である。

【００１４】１はシリンダブロックであり、２はベアリ
ングキャップである。シリンダブロック１は、シリンダ
５を直列に４つ備えるアッパブロック３と、ベアリング
キャップ２の取り付けによりクランクシャフト６を回転
可能に支承するロアブロック４とに分割される。

【００１５】シリンダブロック１の下端には、クランク
ケース７を画成するスカート８がクランクシャフト６の
両端に相対して形成されると共に、クランクケース７を
各気筒毎に仕切るバルクヘッド９が対向するスカート８
を両端にクランクシャフト６の直角方向へ形成される。
アッパブロック３とロアブロック４との分割面１０は、
こうしたクランクケース７を上下に分割するところに形
成され、つまり、クランクケース７の上部を形成するス
カート８ａ及びバルクヘッド９ａはアッパブロック３の
下端に一体成形され、クランクケース７の下部を形成す
るスカート８ｂ及びバルクヘッド９ｂは概ね梯子型を呈
してロアブロック４を形成する。

【００１６】アッパブロック３は、動弁機構が搭載され
るヘッド部３ａと、ピストン（図略）を収納するシリン
ダ５を直列に４つ備えるシリンダ部３ｂとが一体成形さ
れる、いわゆるモノブロック構造を呈し、スカート８ａ
及びバルクヘッド９ａを含めて一体鋳造される。

【００１７】スカート８ｂの下端には、フランジ状を呈
するオイルパンレール１２が形成され、ここには、クラ
ンクケース７内に回収された潤滑油を溜めるオイルパン
（図略）が締結される。

【００１８】ロアブロック４のバルクヘッド９ｂとベア
リングキャップ２との締結面１３には、当該締結面１３
をセンタに、クランクシャフト６を回転可能に支承する
メインベアリング１４が形成され、メインベアリング１
４とクランクシャフト６との間にはベアリングメタル１
５が介挿される。

【００１９】隣接するベアリングキャップ２は２本のベ
アリングビーム１６でもって剛に連結され、ベアリング
ビーム１６は各ベアリングキャップ２の下端に一体成形
されると共に、クランクシャフト６方向へ延伸する。

【００２０】１７はクランクシャフト６に対して平行且
つその両側に相対して配設される２本のバランサシャフ
トであり、シリンダブロック１に支承される軸受体１７
ａと、不平衡慣性力や不平衡慣性偶力を打ち消すアンバ
ランス部１７ｂと、から大略構成される。バランサシャ
フト１７はクランクシャフト６を駆動源に、クランクシ
ャフト６の２倍の回転数で同期して回転するようになっ
ており、アンバランス部１７ｂに作用する遠心力は、ピ
ストン（図略）の往復によって発生する不平衡慣性力や
不平衡慣性偶力を打ち消す。

【００２１】アッパブロック３とロアブロック４との分
割面１０には、当該分割面１０をセンタとするバランサ
ハウジング１８がクランクシャフト６の両側に相対して
形成される。バランサハウジング１８は、バランサシャ
フト１７の軸受体１７ａを回転可能に支承するバランサ
ジャーナル（軸受部）１８ａと、バランサシャフト１７
のアンバランス部１７ｂを収納するケーシング１８ｂと
から構成され、クランクシャフト６からシリンダ軸線方
向へＨだけオフセットしたところに形成される。各気筒
（シリンダ５）をシリンダ配列方向へ順に＃１〜＃４気
筒と呼称すると、バランサジャーナル１８ａが形成され
るのは、＃１気筒に隣接し且つシリンダブロック１の前
端に位置するバルクヘッド９ａ−１と、＃２気筒と＃３
気筒との間に位置するバルクヘッド９ａ−３であり、＃
１気筒と＃２気筒との間に位置するバルクヘッド９ａ−
２はバランサシャフト１７の支承に関与しない。

【００２２】アッパブロック３には、バランサジャーナ
ル１８ａが形成される直上付近に、シリンダ部３ａとス
カート８ａとを剛に結ぶリブ１９が形成され、バランサ
ジャーナル１８ａが形成されている部位の剛性を高めて
いる。

【００２３】図中に２点鎖線で示したのは、クランクシ
ャフト６が軌跡する外包絡線２０であるが、バランサシ
ャフト１７とクランクシャフト６とが干渉することのな
いように、バランサハウジング１８は外包絡線２０の外
側に形成されており、また、バランサシャフト１７とク
ランクシャフト６との間に形成される、シリンダ軸線に
対する直角方向（以下、エンジン横方向と称す）へのピ
ッチＰは、図５に示す如きもののピッチＰ´よりも短縮
されている（Ｐ＜Ｐ´）。

【００２４】さて、バランサシャフト１７とクランクシ
ャフト６との間には、ベアリングキャップ２及びロアブ
ロック４をアッパブロック３に共締めするキャップボル
ト２１が、シリンダ軸線方向へ配設され、つまり、キャ
ップボルト２１は分割されたバルクヘッド９ａ、９ｂと
ベアリングキャップ２を一括して締結する。キャップボ
ルト２１はシリンダブロック１を構成するアルミニウム
合金に比して遥かに高剛性なるクロム鋼・クロムモリブ
デン鋼などの高強度鋼から形成され、ロアブロック４及
びベアリングキャップ２をアッパブロック３へ強靱に締
結する。これにより、シリンダ軸線方向への結合強度が
格段に高められる。

【００２５】キャップボルト２１の外側には、ロアブロ
ック４とアッパブロック３とを締結するボルト２２が配
設され、ボルト２２はキャップボルト２１と協働して、
半割されるバランサジャーナル１８ａをその両側でもっ
てしっかりと締結する。

【００２６】アッパブロック３の内部には、シリンダ５
の下側部付近をシリンダ配列方向に穿設されるメインオ
イルギャラリ２３が形成され、オイルポンプ（図略）か
ら導かれる潤滑油がこの中を流れる。メインオイルギャ
ラリ２３は、クランクシャフト６を支承するメインベア
リング１４や、カムシャフト（図略）を支承するカムジ
ャーナル２４へ連通すると共に、バランサシャフト１７
を支承するバランサジャーナル１８ａに対してもオイル
ギャラリ２４を介して連通し、これにより、機関回転数
の２倍の回転数で回転するバランサシャフト１７の円滑
なる回動を可能せしめている。

【００２７】ロアブロック４には、アッパブロック３に
当接する側の中央部分に、軽量化を目的として空所２５
が形成される。この空所２５は、バランサシャフト１７
を剛に支持すること、バランサシャフト１７とクランク
シャフト６との間に必要な結合強度を得ること、アッパ
ブロック３とロアブロック４との間に必要な当接面積を
確保するなど、の点を留意して形成される。

【００２８】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００２９】クランクシャフト６とバランサシャフト１
７との干渉を避けるため、バランサシャフト１７はクラ
ンクシャフト６が軌跡する外包絡線２０の外側に配設さ
れる必要があるが、バランサシャフト１７がクランクシ
ャフト６からシリンダ軸線方向へＨだけずれる（オフセ
ット）することで、バランサシャフト１７とクランクシ
ャフト６とをエンジン横方向へのピッチＰを詰めること
が可能となる。しかも、ピッチＰの狭められたバランサ
シャフト１７とクランクシャフト６との間には高強度な
るキャップボルト２１が、ベアリングキャップ２及びロ
アブロック４をアッパブロック３へ共締めすべくシリン
ダ軸線方向へ配設されるので、バランサシャフト１７を
支承するバランサジャーナル１８ａとクランクシャフト
７を支承するメインベアリング１４との結合強度、特
に、シリンダ軸線方向への結合強度を極めて強化でき
る。しかして、バランサシャフト１７による制振効果が
顕著に得られ、特に、シリンダ軸線方向への上下振動を
良好に打ち消すことが可能となる。

【００３０】また、バランサジャーナル１８ａは分割面
１０をもって半割されるので、ここに支承される軸受体
１７ａの径をアンバランス部１７ｂよりも小さく形成し
ても、バランサシャフト１７をシリンダブロック１に組
み付けることが可能である。これにより、バランサジャ
ーナル１８ａの小型化、ひいてはエンジン横方向へのシ
リンダブロック１の小型化が得られると同時に、軸受体
１７ａの小径化に伴って、バランサジャーナル１８ａと
軸受体１７ａとの間に介在する潤滑油の油膜剪断速度が
減少し、バランサシャフト１７を駆動するための機関損
失をも低減できる。

【００３１】さらに、シリンダブロック１はヘッド部３
ａとシリンダ部３ｂとが一体成形されるモノブロック構
造を呈するが故に、仮にアッパブロック３とロアブロッ
ク４とが分割されずに一体成形されるものであったとす
ると、バランサシャフト１７を収納するバランサハウジ
ング１８の鋳造性は著しく悪化するが、本実施例によれ
ば、バランサハウジング１８はアッパブロック３とロア
ブロック４との分割面１０をセンタに形成されることか
ら、バランサハウジング１８を成形する上での鋳造性・
機械加工性に大変都合がよい。

【００３２】次に、図３に基づいて、本発明に係る第２
実施例を説明する。

【００３３】本実施例は、アッパブロック３１とロアブ
ロック３２との分割面３３をクランクケース３４内に設
けるべくなされたものである。

【００３４】以下、その構成を説明すると、アッパブロ
ック３１の下端には、クランクケース３４を画成するス
カート３５と、クランクケース３４の上部を各気筒毎に
仕切るバルクヘッド３６が一体成形されている。スカー
ト３５の下部にはオイルパンレール３７が形成され、こ
こにはオイルパン（図略）が締結される。

【００３５】アッパブロック３１の下端に締結されるロ
アブロック３２は概ね梯子型を呈し、クランクケース３
４の下部を各気筒毎に仕切るバルクヘッド３８と、隣接
するバルクヘッド３８をその両側で連結する外枠部３９
とから構成される。

【００３６】ロアブロック３２はスカート３５が画成す
るクランクケース３４内に収納され、ロアブロック３２
とアッパブロック３１との分割面３３はクランクケース
３４内に設けられる。クランクシャフト４３の両側に相
対して配設される２本のバランサシャフト４０は分割面
３３をセンタに支承され、バランサシャフト４０とクラ
ンクシャフト４３との間には、ロアブロック３２及びベ
アリングキャップ４１をアッパブロック３１へ共締めす
るキャップボルト４２が配設される。アッパブロック３
１とロアブロック３２とを締結するボルト４４はバルク
ヘッド３８の両端部にそれぞれ配設され、バランサシャ
フト４０はボルト４４とキャップボルト４２との間に配
設されることになる。他の構成は第１実施例に準じ、そ
の説明を省略する。

【００３７】このような構成に基づき、次に作用を説明
する。

【００３８】第１実施例同様に、バランサシャフト４０
を支承するバランサジャーナルと、クランクシャフト４
３を支承するメインベアリングとの結合剛性、特に、シ
リンダ軸線方向への結合剛性が格段に強化されるので、
バランサシャフトによる制振効果を大きく得ることがで
きる。

【００３９】しかも、アッパブロック３１とロアブロッ
ク３２との分割面３３はクランクケース３４内に設けら
れるので、分割面３３におけるシール性を特段考慮しな
くとも、分割面３３から滲みだす恐れのある潤滑油を外
部に漏らすことなく全てクランクケース３４内に回収で
きる。

【００４０】さらに、アッパブロック３１の天地をひっ
くり返して、これにロアブロック３２を組み付けること
にすれば、スカート３５は言わばガイドとして作用し得
るので、組み付け性が良好となって、生産性が向上す
る。

【００４１】次に、図４に基づいて、本発明に係る第３
実施例を説明する。

【００４２】本実施例は、２本のバランサシャフトのう
ち、他方のバランサシャフト５２をロアブロック５３と
ベアリングキャップ５４との締結面５５に配設したもの
である。

【００４３】以下、その構成を説明すると、一方のバラ
ンサシャフト５１はアッパブロック５６とロアブロック
５３との分割面５７をセンタに配設され、他方のバラン
サシャフト５２はロアブロック５３とベアリングキャッ
プ５４との締結面５５をセンタに配設される。締結面５
５をセンタに配設される他方のバランサシャフト５２
は、クランクシャフト５８との干渉を避けるべく、クラ
ンクシャフト５８が軌跡する外包絡線５９の外側に位置
するため、これを回転可能に支承するバランサジャーナ
ル（第２軸受部）６０は、一方のバランサシャフト５１
を支承するバランサジャーナル６１（第１軸受部）に較
べ、エンジン横方向へ張り出している。ロアブロック５
３には、こうして横へ張り出したバランサジャーナル６
０の結合強度を高めるべく、バランサジャーナル６０の
直上付近に図示の如くリブ６２が形成される。

【００４４】アッパブロック５６の下端にはクランクケ
ース６４を画成するスカート６３が一体成形され、ロア
ブロック５３とアッパブロック５６との締結面５７はク
ランクケース６４内に設けられる。

【００４５】一方のバランサシャフト５１とクランクシ
ャフト５８との間、他方のバランサシャフト５２とクラ
ンクシャフト５８との間夫々には、ロアブロック５３及
びベアリングキャップ５４をアッパブロック５６へ共締
めするキャップボルト６５が配設される。一方のバラン
サシャフト５１を間に挟んだキャップボルト６５の反対
側には、アッパブロック５６とロアブロック５３とを締
結するボルト６６が配設され、他方のバランサシャフト
５２を間に挟んだキャップボルト６５の反対側にはロア
ブロック５３とベアリングキャップ５４とを締結するボ
ルト６７が配設される。そして、アッパブロック５６内
に形成されたメインオイルギャラリ６８は、一方のバラ
ンサジャーナル６１へオイルギャラリ６９を介して連通
すると共に、他方のバランサジャーナル６０へもオイル
ギャラリ７０を介して連通する。他の構成は、上記各実
施例に準じ、その説明を省略する。

【００４６】このような構成に基づき、他方のバランサ
シャフト５２とクランクシャフト５８との間には、エン
ジン横方向へ比較的大きなピッチを確保せざるを得ない
が、全体としては従来よりもエンジン横方向への小型化
が達せられる。しかも、一方のバランサシャフト５１と
他方のバランサシャフト５２とがシリンダ軸線方向へオ
フセットすることで、ローリング起振モーメントも併せ
て打ち消すことが可能となり、全体として良好なる制振
効果が得られる。さらに、第２実施例と同様に、アッパ
ブロック５６とロアブロック５３との分割面５７はクラ
ンクケース６４内に設けられるので、分割面５７におけ
るシール性を考慮する必要がない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１の発明に
よれば、エンジン横方向への小型化を図りながらも、バ
ランサシャフトを支承する軸受部とクランクシャフトを
支承する部位との結合強度、特に、シリンダ軸線方向へ
の結合強度を極めて強化できるので、バランサシャフト
による良好なる制振効果が得られる。

【００４８】また、第２の発明によれば、ローリング起
振モーメントをも併せて打ち消すことが可能となり、全
体として極めて良好なる制振効果が得られる。

【００４９】また、第３の発明によれば、ロアブロック
とアッパブロックとの分割面がクランクケース内に設け
られるので、分割面におけるシール性を特段考慮しなく
とも、潤滑油を外部に漏らすことなくクランクケース内
に回収でき、ひいてはオイル消費量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す断面図

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図

【図３】第２実施例を示す断面図

【図４】第３実施例を示す断面図

【図５】従来のエンジンの本体構造を示す図

【図６】アッパブロックとロアブロックとの締結面の変
形を説明する模式図

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ ベアリングキャップ ３ アッパブロック ４ ロアブロック ５ シリンダ ６ クランクシャフト ７ クランクケース １０ 分割面 １７ バランサシャフト １８ バランサジャーナル（軸受部） ２１ キャップボルト ３１ アッパブロック ３２ ロアブロック ３３ 分割面 ３４ クランクケース ３５ スカート ５１ 一方のバランサシャフト ５２ 他方のバランサシャフト ５３ ロアブロック ５４ ベアリングキャップ ５５ 締結面 ５６ アッパブロック ５７ 分割面 ６０ バランサジャーナル（第２軸受部） ６１ バランサジャーナル（第１軸受部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベアリングキャップの取り付けによりクラ
   ンクシャフトを回転可能に支承するシリンダブロック
   を、シリンダを有するアッパブロックと、ベアリングキ
   ャップが取り付けられるロアブロックとに分割し、 アッパブロックとロアブロックとの分割面に、クランク
   シャフトと平行に配設されるバランサシャフトを支承す
   る軸受部を形成し、 ベアリングキャップ及びロアブロックをアッパブロック
   に共締めするキャップボルトを、クランクシャフトとバ
   ランサシャフトとの間に配設した、ことを特徴とするバ
   ランサシャフト付きエンジンの本体構造。
2. 【請求項２】２本のバランサシャフトを備え、一方のバ
   ランサシャフトはアッパブロックとロアブロックとの分
   割面に形成された第１軸受部に支承され、他方のバラン
   サシャフトはロアブロックとベアリングキャップとの締
   結面に形成された第２軸受部に支承される、ことを特徴
   とする請求項１記載のバランサシャフト付きエンジンの
   本体構造。
3. 【請求項３】アッパブロックの下側部にクランクケース
   を画成するスカートを形成し、アッパブロックとロアブ
   ロックとの分割面を前記クランクケース内に設けた、こ
   とを特徴とする請求項１、２記載のバランサシャフト付
   きエンジンの本体構造。