JPS62194052A

JPS62194052A - エンジンのバランサシヤフト

Info

Publication number: JPS62194052A
Application number: JP3588686A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Takubo; 田窪　博一; Kazuo Isayama; 諌山　一雄
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-02-19
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1987-08-26
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH081235B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ビ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笠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、その両名を釣合せるこ
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す゛イクルエンジンにおいては、
上記の如ぎ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着す装置が
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　）〜（０）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Ｊ３りる第１．第２気筒３＋、３２間の隔
壁５１及び第３、第４気筒３３．３４間の隔壁５３に夫
々軸受させる。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４Ｊをシリンダブロックにおける当該端部の壁部５
４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１？７１〜１′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箇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４＋’、４２’を廃止したもので、
この構造においては、バラン１ナシヤフト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
２０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＠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２８″が片持ち状とな
るため、該部分２８″が撮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。

（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、特に該シせフト
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、しかも軸受部における偏摩耗や焼付き笠
のないバランサシ１？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１、第２軸受部のうち、第３軸受部との
間のスパンが長い方の軸受部の軸受幅及び径の少なくと
も一方を他方の軸受部より大きく設定する。

（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・から娠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、軸受部の筒数が３Ｆｌで
あるから、当該バランサシャフトを駆動するための駆動
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、延長軸部の端部の第１軸
受部と、アンバランス部の反延長軸部側の端部の第２軸
受部のうち、アンバランス部中間の第３軸受部との間の
スパンが長い方の軸受部、即らスパンが長いために大き
な曲げモーメントが作用する方の軸受部については、他
方の軸受部より軸受幅及び径の少なくとも一方が大きく
されているから、この第１軸受部と第２軸受部との単位
軸受面積当りの荷重が均等化されることになる。

（実　施　例）以下、本発明の実施例を図面に暴いて説明する。

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ビンに連接棒を介して各
気筒のピストンが１！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
つ左右対象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！ｌＪＩ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１３２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ジヤーナルｒＡ３３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
Ｖ−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ジせ一ナル部３４が第１、第２気
筒１０＋、１０２間の隔壁１２１に形成された第２＠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１．　
Ｉ［、Ｉ［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が設置）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１
２１，１２２には第１図に示すオイルギ１／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、　ｌＩ［における第１〜第３ジ
ヤーナル部３３．３４．３５とこれらのジャーナル部が
嵌合された第１〜第３輪受孔１７．１８．１９　＜ｍ受
メタル２０．２１．２２）との間の軸受層動向に潤滑オ
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ｌｌｔ
ｌ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■、■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■。

■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づ゛るためのもので
ある。

然して、上記第１．第２軸受部１．ＩＩのうち、アンバ
ランス部３１の中間の第３軸受部■との間のスパンが長
い方の第１軸受部工については、ジャーナル部３３が第
２軸受部■におけるジャーナル部３４より大径とされて
いると共に、軸受幅、即ら軸受メタル２０の長さも第２
軸受部■のメタル２１より長くされ、これにより第１軸
受部■の軸受面積が第２軸受部■の軸受面積より広くさ
れている。尚、上記径及び軸受幅のうち一方のみを大き
くすることにより、第１軸受部工の軸受面積を第２軸受
部■より広くするようにしてもよい。

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
バランサシャフト３０，３０により次のようにして打ち
間される。つまり、これらのバランサシャフト３０．３
０は左右対象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１！１１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ど両バランサシ
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は左右対象
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ビツヂングモーメントが
生じることもなく、このようにしてエンジン１０の撮動
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１〜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Ｖ−ナル部３５と、該ジ
ャ−ナル部３５が嵌合された第３軸受孔１９とで構成さ
れる第３軸受部■により法アンバランス部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１．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
反証長軸部側の端部には上記第２軸受部■が設けられて
いるから、アンバランス部３１の第２、第３ジヤーナル
部３４．３５間の部分が振れ回って第３軸受部■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、両
端の第１、第２軸受部１．■のうちの第３軸受部厘との
間のスパンが長い方の第１軸受部■については径及び軸
受幅が大きくされて、軸受面積が第２軸受部■より広く
されている。そのため、該バランサシャフト３０におＣ
ノる軸方向寸法の長い第１、第３ジャーナル部３３．３
５間の部分３０＋に軸方向寸法の短い第２、第３ジャー
ナル部３４．３５間の部分３０２より大きな曲げモーメ
ントが作用し、これに伴って第１軸受部工に第２軸受部
■より大きな荷重が作用しても、両軸受部１．Ｈにおけ
る単位面積当りの荷重が均等化されることになる。これ
により、両輪受部１．Ｉにおける軸受メタル２０．２１
の摩耗漬や摩耗の進行状況等も均等化されて、一方のみ
が著しく摩耗するといった事態が防止され、バランサシ
ャフト３０の軸受構造の全体としての耐久性が向上され
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■′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１１じた空間ａが形成されるため、
オイル通路２５′からジ１メーナル部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′の内部空間す側にのみ流れるこ
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′におり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３
８′により上記空間ａをシリンダブロック１１′の内部
中＠ｂに連通させて、軸受部に供給されるｒＡｆｆＪ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
日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、特に両端の軸受部に大
きさの異なる荷重が作用しても単位軸受面積当りの荷重
が均等化されることになる。これにより各軸受部におけ
る著しい摩耗や焼付けが防止されると共に、各軸受部の
摩耗状況が均等化されることになって、この種のバラン
サシャフトの軸受構造の耐久性が向上されることになる
。

【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１１フ
ト及びその周辺の構成を示す第１図■−■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（ａｌ〜（０）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、３
０・・・バランサシャフト、３１・・・アンバランス部
、３２・・・延長軸部、Ｉ〜■・・・第１〜第３軸受部
。

Claims

【特許請求の範囲】

（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１軸受部と第２
軸受部のうち、第３軸受部との間のスパンが長い方の軸
受部の軸受幅及び径の少なくとも一方が他方の軸受部よ
り大き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。