JPH0743006B2

JPH0743006B2 - エンジンのバランサシヤフト

Info

Publication number: JPH0743006B2
Application number: JP4795686A
Authority: JP
Inventors: 博一田窪; 昭司山下
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPS62209212A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は往復ピストンエンジンのバランサシャフト、特
に該シャフトの軸受構造に関するものである。

（従来の技術）往復ピストンエンジンにおいては、クランクシャフトに
おけるクランクアームやクランクピン等の偏心回転部分
に作用する遠心力、或いはピストンやピストンピン等の
往復運動部分に作用する慣性力等に起因して起振力が発
生するという問題がある。このような起振力に対して
は、クランクアームにバランスウェイトを設ける等によ
り反対方向の起振力を生じさせて、その両者を釣合せる
ことが行なわれているが、例えば最も基本的なエンジン
形式である直列４気筒４サイクルエンジンにおいては、
上記の如きバランスウェイトだけでは往復運動部分の慣
性力による２次の起振力（振動数がクランクシャフト回
転数の２倍の起振力）を打ち消すことができない。

この問題に対しては、例えば特公昭57−44863号公報に
示されているようなエンジンのバランサ装置が従来から
知られている。これは、アンバランス部を有するバラン
サシャフトをクランク軸に平行に配置して該クランクシ
ャフトにより駆動するようにしたもので、上記アンバラ
ンス部のクランクシャフトに対する位相を適切に設定す
ると共に、例えば直列４気筒４サイクルエンジンの場合
はクランクシャフト回転数の２倍の回転速度で駆動する
ことにより、上記の如き往復運動部分の慣性力による２
次の起振力を相殺するようにしたものである。

然して、このバランサシャフトをエンジンに備える場
合、上記アンバランス部によってピッチングモーメント
等の新たな起振力が生じないように該アンバランス部を
エンジン長手方向の中央部に配置することが必要である
と共に、該シャフトの軸受部をシリンダブロックにおけ
る剛性の高い箇所、即ち隣接気筒間の隔壁部に設けるこ
とが必要である。そこで、従来においては、このアンバ
ランス部ないし軸受部の構造に関して、例えば直列４気
筒エンジンを例にとれば、第４図（ａ）〜（ｃ）に示す
ような構造が提案され或いは採用されている。

即ち、第４図（ａ）に示すものは、バランサシャフト１
におけるアンバランス部２をエンジン長手方向の中央部
に位置する第２、第３気筒3₂,3₃の側方に配置すると共
に、該アンバランス部２の両端に第1,第２軸受部4₁,4₂
を設け、これらの軸受部4₁,4₂をシリンダブロックにお
ける第1,第２気筒3₁,3₂間の隔壁5₁及び第3,第４気筒3₃,
3₄間の隔壁5₃に夫々軸支させる。また、アンバランス部
２の一端側に駆動機構（図示せず）に連結される延長軸
部６を設けると共に、該軸部６の端部に第３軸受部4₃を
設けて、この軸受部4₃をシリンダブロックにおける当該
端部の壁部5₄に軸支させた構造である。また、第４図
（ｂ）に示すものは、上記第４図（ａ）の構成に加え
て、アンバランス部２′の中間部に第４軸受部4₄′を設
けると共に、この軸受部4₄′をシリンダブロックにおけ
る第2,第３気筒3₂,3₃間の隔壁5₂に軸支させた構造であ
る。即ち、この構造においては、バランサシャフト１′
に、アンバランス部両端の第1,第２軸受部4₁′,4₂′
と、延長軸部６′の端部の第３軸受部4₃′と、上記第４
軸受部4₄′の合計４個の軸受部が設けられる。

更に、第４図（ｃ）に示すものは、第４図（ｂ）におけ
る第１、第２軸受部4₁′,4₂′を廃止したもので、この
構造においては、バランサシャフト１″にアンバランス
部２″の中間の第１軸受部4₁″と、延長軸部６″の端部
の第２軸受部4₂″の２個の軸受部が設けられる。尚、こ
の構造は前記公報に開示されたものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記第４図（ａ）〜（ｃ）に示すバランサシ
ャフトの各軸受構造については、夫々次のような問題点
がある。

即ち、第４図（ａ）に示す構造では、アンバランス部２
の両端の第１、第２軸受部4₁,4₂間のスパンが長くなる
ため、該アンバランス部２に遠心力に起因する大きな曲
げモーメントが作用することになり、そのため上記第
１、第２軸受部4₁,4₂及びこれらが嵌合される隔壁5₁,5₃
の軸受孔（もしくは該孔に装着された軸受メタル）が偏
耗摩したり焼付いたりし易くなるのである。

また、第４図（ｂ）に示す構造では、アンバランス部
２′の中間部に第４軸受部4₄′が設けられているので、
該アンバランス部２′に作用する曲げモーメントによる
上記の如き弊害が防止もしくは軽減されるが、その反面
において軸受部の数が多くなるため、各軸受部での摺動
抵抗に起因する駆動損失が増大することになる。

更に、第４図（ｃ）に示す構造では、軸受部の数が少い
ので駆動損失が低減され、またアンバランス部２″の中
間部に設けられた第１軸受部4₁″により該アンバランス
部２″に作用する遠心力による大きな曲げモーメントの
発生が抑制されるが、この構造においては、アンバラン
ス部２″の反延長軸部側の部分2a″が片持ち状となるた
め、該部分2a″が振れ回ることになって、第１軸受部
4₁″及びこれが嵌合された軸受孔における偏摩耗等の弊
害が却って著しくなるのである。

尚、上記バランサシャフトにおける複数の軸受部は、そ
の径が全て等しく設定されているのが通例であるため
に、該シャフトをシリンダブロック内に挿入して、上記
複数の軸受部を該ブロックの端壁及び隔壁に形成された
各軸受孔に嵌合させる際の組付作業が面倒且つ困難なも
のとなる。しかも、上記各軸受部は、アンバランス部を
偏心回転させるべく大径とされているために、その外周
面と各軸受孔（軸受メタル）の内周面との摺動速度が速
くなり、これによっても上記の如き駆動損失の増大や偏
摩耗及び焼付き等の発生を徒らに顕著化させることにな
る。

（問題点を解決するための手段）本発明はエンジンのバランサシャフト、特に該シャフト
の軸受構造に関する上記のような問題点を解決して、駆
動損失が少く、且つ軸受部における偏摩耗や焼付き等が
なく、しかも組付性に優れたバランサシャフトの実現を
目的とするもので、この目的達成のため、次のように構
成したことを特徴とする。

即ち、本発明に係るエンジンのバランサシャフトは、ア
ンバランス部をエンジン長手方向の中央部に配置し、且
つ該アンバランス部の一端側に延長軸部を連設して駆動
機構に連結すると共に、該延長軸部の端部に第１軸受部
を、上記アンバランス部の反延長軸部側の端部に第２軸
受部を、該アンバランス部の中間部に第３軸受部を夫々
設ける。そして、上記第３軸受部の半径を、バランサシ
ャフトの回転中心から上記アンバランス部の外周端まで
の寸法以上とし、且つ上記第２軸受部の径を第３軸受部
の径よりも小さく設定する。

（作用）上記の構成によれば、アンバランス部をエンジン長手方
向の中央部に配置したバランサシャフトにおいて、上記
アンバランス部の中間部に設けた第３軸受部により該ア
ンバランス部に作用する遠心力に起因する曲げモーメン
トが抑制されると共に、該アンバランス部に片持ち状の
部分がないから振れ回りによる曲げモーメントが発生す
ることも防止される。また、軸受部の個数が３個である
から、当該バランサシャフトを駆動する際の駆動損失も
比較的小さくて済むことになる。

そして、特に本発明によれば、アンバランス部中間にお
ける第３軸受部の半径が、バランサシャフトの回転中心
からアンバランス部の外周端までの寸法以上とされてい
ることにより、換言すれば、軸直角平面において上記第
３軸受部がアンバランス部を完全に包含していることに
より、この第３軸受部の支持ないし取付け構造が簡素化
される。つまり、軸受キャップ等を別途用いることな
く、機壁（例えばシリンダブロックの隔壁）に形成され
た軸受孔に上記第３軸受部を嵌合させるという簡単な手
段ないし方法により、該軸受部を支持させることが可能
となるのである。

また、上記第２軸受部を第３軸受部よりも小径としたか
ら、バランサシャフトの組付時に、この第２軸受部を前
進端として軸受孔に挿入することにより、作業性の向上
が図られることになる。

更に、これに加えて、上記第２軸受部を小径としたこと
により、バランサシャフトの回転時における該軸受部の
外周面と軸受孔（軸受メタル）の内周面との摺動速度が
遅くなり、この第２軸受部における摺動抵抗、更には該
シャフトの駆動損失等が効果的に低減されることにな
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。尚、こ
の実施例は直列４気筒４サイクルエンジンに関するもの
で、ピストン等の往復運動部分の慣性力による２次の起
振力に対処するものである。

第１図に示すように、エンジン10のシリンダブロック11
には各隣接気筒間に隔壁12が設けられていると共に、該
シリンダブロック11のスカート部中央には気筒列方向に
クランクシャフト13が配設されている。このクランクシ
ャフト13は、上記各隔壁12及びシリンダブロック両端の
端壁（図示せず）と、これらの壁に取付けられた軸受キ
ャップ14とで構成される主軸受15により各クランクジャ
ーナル部が夫々回転自在に支持されていると共に、図示
しないが、クランクアームを介して偏心位置に設けられ
たクランクピンに連接棒を介して各気筒のピストンが連
結されている。また、このエンジン10のシリンダブロッ
ク11には左右一対のバランサシャフト30,30が備えられ
ている。これらのバランサシャフト30,30は、上記クラ
ンクシャフト13の左右両側方の梢上方において該シャフ
ト13に平行に且つ左右対称的に支持されていると共に、
クランクシャフト13により図示しない駆動機構を介して
該シャフト13の２倍の回転速度で互いに逆方向に駆動さ
れるようになっている。

次に、このバランサシャフト30の構成及び該シャフト30
の軸受構造を第２図により説明すると、該シャフト30
は、軸心に対して偏心位置に設けられたアンバランス部
31と、該アンバランス部31の一端側に連設された延長軸
部32とで構成されていると共に、該延長軸部32の端部に
は第１ジャーナル部33が、上記アンバランス部31の反延
長軸部側の端部には第２ジャーナル部34が、またアンバ
ランス部31の中間部には第３ジャーナル部35が夫々設け
られている。そして、上記アンバランス部31がエンジン
10の長手方向中央部における第２、第３気筒10₂,10₃の
側方に配置されていると共に、第１ジャーナル部33がシ
リンダブロック11の第４気筒10₄側の端壁16に形成され
た第１軸受孔17に、また第２ジャーナル部34が第１、第
２気筒10₁,10₂間の隔壁12₁に形成された第２軸受孔18
に、更に第３ジャーナル部35が第2,第３気筒10₂,10₃間
の隔壁12₂に形成された第３軸受孔19に、夫々軸受メタ
ル20,21,22を介して回転自在に嵌合され、これらにより
第１〜第３軸受部I,II,IIIが構成されている。また、こ
のバランサシャフト30における第１ジャーナル部33側の
端部には上記シリンダブロック端壁16から突出する突出
軸部36が設けられ、この軸部36にクランクシャフト13と
の間の駆動機構を構成するギヤ37が固着されている。

ここで上記シリンダブロック11の端壁16及び隔壁12₁,12
₂には第１図に示すオイルギャラリ23から導かれたオイ
ル通路24,25,26が設けられ、上記各軸受部I,II,IIIにお
ける第１〜第３ジャーナル部33,34,35とこれらのジャー
ナル部が嵌合された第１〜第３軸受孔17,18,19（軸受メ
タル20,21,22）との間の軸受摺動面に潤滑オイルを供給
するようになっていると共に、上記各オイル通路24,25,
26のシリンダブロック外面に開口する端部はブラインド
プラグ27…27によって閉鎖されている。また、上記端壁
16及び隔壁12₂には第１、第３軸受部I,IIIを覆うバッフ
ル28,28が設けられているが、これらは各軸受部I,IIIか
ら流出するオイルがシリンダブロック11内に飛散してオ
イルミストとなることを防止するためのものである。

然して、上記第１〜第３軸受部Ｉ〜IIIのうち、アンバ
ランス部31の中間の第３軸受部IIIについては、そのジ
ャーナル部35の半径L₁が、アンバランス部31の外周端31
aからバランサシャフト30の回転中心までの寸法L₂より
も長く設定されている。尚、この場合において、上記両
者を等しく設定してもよい。

更に、上記アンバランス部31の一端における第２軸受部
IIについては、そのジャーナル部34の径が、第２図から
も明らかなように、上記第３軸受部IIIにおけるジャー
ナル部35の径よりも小さく設定されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

先ず、エンジン10の運転時には、ピストンやピストンピ
ン等の往復運動部分に作用する慣性力によって２次の起
振力が発生するのであるが、この起振力は左右一対のバ
イランサシャフト30,30により次のようにして打ち消さ
れる。つまり、これらのバランサシャフト30,30は左右
対称的に配置され且つクランクシャフト13の回転数の２
倍の速度で互いに逆方向に駆動されるので、両バランサ
シャフト30,30のアンバランス部31,31に作用する遠心力
の合力はクランクシャフト13の回転周期の半分の周期で
上下方向に変動することになる。従って、クランクシャ
フト13と両バランサシャフト30,30の位相を適切に設定
しておくことにより、上記往復運動部分の慣性力による
起振力が上向きの時にアンバランス部31,31に作用する
遠心力の合力を下向きに生じさせ、また上記起振力が下
向きの時にこの合力を上向きに生じさせることが可能と
なり、これにより上記起振力が打ち消されることにな
る。その場合に、両バランサシャフト30,30は左右対称
的に配置され、且つ同一速度で逆方向に駆動されるか
ら、アンバランス部31,31に作用する遠心力の水平方向
の分力による新たな起振力が生じることがなく、またア
ンバランス部31,31はエンジン10の長手方向中央部に配
置されているから、このアンバランス部31,31に作用す
る遠心力によってピッチングモーメントが生じることも
なく、このようにしてエンジン10の振動が低減されるこ
とになるのである。

然して、この種のバランサシャフトにおいては、アンバ
ランス部に作用する遠心力に起因する曲げモーメントが
発生し、この曲げモーメントが軸受部に荷重として作用
するのであるが、上記バランサシャフト30は、アンバラ
ンス部31の中間部の第３ジャーナル部35と、該ジャーナ
ル部35が嵌合された第３軸受孔19（軸受メタル22）とで
構成される第３軸受部IIIにより該アンバランス部31の
中間部が支持されているから、該アンバランス部31に作
用する曲げモーメントが抑制されて、該シャフト30の両
端における第１、第２軸受部I,IIに作用する荷重が低減
されることになる。また、このアンバランス部31の反延
長軸部側の端部には上記第２軸受部IIが設けられている
から、アンバランス部31の第２、第３ジャーナル部34,3
5間の部分が振れ回って第３軸受部IIIに大きな荷重が作
用するといったこともない。

そして、特にこのバランサシャフト30においては、上記
第３ジャーナル部35の半径L₁がバランサシャフト30の回
転中心からアンバランス部31の外周端31aまでの寸法L₂
よりもわずかながら長く設定されているので、この第３
軸受部IIIの取付構造が簡素化される。つまり、上記の
如く設定したことにより、例えば軸受キャップ等を別途
設ける必要性がなくなり、従って第２図に示すように、
シリンダブロック11の第２隔壁に形成された軸受孔19に
軸受メタル22を介して上記第３ジャーナル部35を嵌合さ
せるという簡単な構成で、上記アンバランス部31を確実
に支持させることが可能となるのである。

更に、このバランサシャフト30においては、上記第２ジ
ャーナル部34の径が第３ジャーナル部35の径よりも極端
に小さくされているので、第２軸受部IIにおける軸受メ
タル21の内周面と第２ジーナル部34の外周面との摺動速
度が極めて遅くなって、この第２軸受部IIの摺動抵抗が
低減される。これにより、上記両摺動面における摩耗や
摩擦熱の発生等が抑制されるばかりでなく、バランサシ
ャフト30を駆動する際の駆動損失が効果的に軽減される
ことになる。また、このように第２ジャーナル部34が小
径とされていることにより、バランサシャフト30の組付
時に該シャフト30をシリンダブロック11の一方の端壁16
側から挿入して、各ジャーナル部33〜35を各軸受孔17〜
19に嵌合させる作業が容易化されることになる。

尚、第３図は第２軸受部の他の実施例を示すもので、こ
の実施例においては該第２軸受部II′における軸受孔1
8′がシリンダブロック11′の外部まで貫通されている
と共に、この貫通部にブラインドプラグ29′が装着され
ている。

ところで、このような軸受構造によると、軸受孔18′の
プラグ29′側に閉じた空間ａが形成されるため、オイル
通路25′からジャーナル部34′と軸受メタル21′との間
に供給された潤滑オイルが反プラグ側のシリンダブロッ
ク11′の内部空間ｂ側にのみ流れることになり、軸受面
のプラグ29′側の部分に対する潤滑性が悪化することに
なる。そこで、この実施例においては、バランサシャフ
ト30′における当該ジャーナル部34′に軸方向に貫通す
る連通孔38′を設け、該孔38′により上記空間ａをシリ
ンダブロック11′の内部空間ｂに連通させて、軸受部に
供給される潤滑オイルを両空間a,b側に均等に流すよう
に図られている。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、アンバランス部を有する
バランサシャフトをクランクシャフトにより駆動して振
動を低減させるようにしたエンジンにおいて、軸受部の
個数を徒らに多くすることなく、上記アンバランス部に
作用する遠心力に起因する曲げモーメントを効果的に抑
制することが可能となると共に、特に、アンバランス部
の中間及び先端に設けられる軸受部の径を、夫々適切な
大きさに設定したことにより、バランサシャフトの駆動
時における駆動損失の増大や軸受部に生じる徒らな摩耗
及び焼付き等が防止され、更には該シャフトの支持構造
の複雑化や組付時における作業性の悪化等が効果的に防
止ないし抑止されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの要部縦断正面
図、第２図は該エンジンに備えられたバランサシャフト
及びその周辺の構成を示す第１図II−II線による要部拡
大横断平面図、第３図は軸受部の他の実施例を示す要部
横断平面図、第４図（ａ）〜（ｃ）はバランサシャフト
の従来の軸受構造を夫々示す概略図である。 10……エンジン、13……クランクシャフト、30……バラ
ンサシャフト、31……アンバランス部、31a……アンバ
ランス部の外周端、32……延長軸部、Ｉ〜III……第１
〜第３軸受部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトに平行に配設されて該ク
ランクシャフトにより駆動され且つアンバランス部を有
するエンジンのバランサシャフトであって、上記アンバ
ランス部がエンジンの長手方向の中央部に配置されてい
ると共に、該アンバランス部の一端側に延長軸部が連設
されて駆動機構に連結されており、且つ該延長軸部の端
部に第１軸受部が、上記アンバランス部の反延長軸部側
の端部に第２軸受部が、該アンバランス部の中間部に第
３軸受部が夫々設けられていると共に、上記第３軸受部
の半径が、バランサシャフトの回転中心から上記アンバ
ランス部の外周端までの寸法以上とされ、且つ上記第２
軸受部の径が第３軸受部の径よりも小さくされているこ
とを特徴とするエンジンのバランサシャフト。