JPS62209212A - エンジンのバランサシヤフト - Google Patents

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　　＠） 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ナ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、アンバランス部を右する
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
ンクシャツｉ・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ｆｆ：複連動部分の慣
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１−
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「コックにおける第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＠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（１１）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、夫々法のような問題
点がある。

即ｌう、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＠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（もしくは鎖孔に装着された軸
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＠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は構造が簡素化
される。

つまり、軸受キャップ等を別途用いることなく、機構（
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軸受部よりも小径どしたか
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ビ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′；５１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ｆ：１ｉ１０１．１０２間の隔壁１２１に形成された
第２軸受ＩＬ１８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ｒ、ｍ、ｍ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
ランクシレフト１３との間の駆動機構を構成するギｒ３
７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図に示すオイルギヤラリ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１．　Ｉ［、Ｉ［Ｉ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、Ｉ［［を覆うバッフル２８゜２８が設け
られているが、これらは各軸受部工。

■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■〜■のうち、アンバラ
ンス部３１の中間の第３軸受部■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３１ａ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■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■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３０．３
０は左右対称的に配置され■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（ナシャフト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■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１．Ｉ
Ｉ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■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間の部分が撮れ回っ
て第３＠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、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■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■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■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
ャツ１−３０の組付時に該シャフト３ｏ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■′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２
１′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Ｊ３ける当該ジャーナル部３
４′に軸方向に貫通する連通孔３８′を設け、鎖孔３８
′により上記空間ａをシリンダブロック１１′の内部空
間すに連通させて、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Ｉ［−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、３
０・・・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、１〜■・・・第１〜第３軸受部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。