JP2008256161A - エンジンのバランサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、むやみな増肉によってハウジングの剛性を向上させなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができるエンジンのバランサ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の気筒１ａを列状に配置したエンジン本体１の下部に、クランクシャフト１４と平行に一対のバランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒを回転自在に軸支したハウジング２２をボルト２４、２５で締結したエンジンのバランサ装置２であって、ハウジング２２が、ボルト２４、２４により両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの幅方向の外側で下面部１０ｂに締結され、併せてボルト２５により両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの間でも下面部１０ｂに締結される。ここで、ハウジング２２は、ボルト２５により、軸受部１３（半円弧状部１０ａ）の位置に対応する下面部１０ｂに締結される。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、クランク軸と平行に一対のバランサシャフトを回転自在に軸支したハウジングを締結部材で締結したエンジンのバランサ装置に関する。

自動車用等のエンジンにおいて、振動・騒音の発生を抑制するためにバランサ装置が備えられることがある。バランサ装置は、一般に、軸受部材に軸支されたクランクシャフトに平行に配置されたバランサシャフトを有する。

バランサシャフトはクランクシャフトにギヤ装置等で連結され、クランクシャフトと同期して回転駆動される。そして、バランサシャフトの軸心からオフセットして設けられたアンバランスマス部が回転することによりモーメントが生成され、該モーメントが、各気筒の爆発により発生するエンジン本体の上下振動を打ち消して騒音を低減する。

ところで、このバランサ装置は、バランサシャフトがクランクシャフトの下方に位置するように備えられることがある。バランサ装置は、アッパハウジングとロアハウジングとでバランサシャフトを支持した状態で、ハウジング同士を締結した一つのユニットとされる。そして、バランサ装置のハウジングが、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、上記ハウジング同士を締結するボルトとは別のボルト等で締結され、バランサシャフトは、このハウジング内で回転自在に軸支される。

また、ハウジングの締結は、両バランサシャフトの幅方向の外側でなされるようになっており、バランサ装置は、ハウジングの幅方向両側でエンジン本体に吊り下げられるようにして支持される。

ところが、この場合、ハウジングの幅方向中央部は支持されていない。このため、ハウジングの剛性が低いと、エンジンの回転上昇によるバランサシャフトの回転上昇に伴ってハウジングは撓み変形を起こして上下振動し始めることになる。

この時、バランサ装置ではハウジングの上下振動という新たな振動が加わるため、バランサ装置における上下振動のサイクルがエンジン本体の上下振動のサイクルと同期しなくなり、エンジンの高回転域では、エンジン本体の上下振動を十分に打ち消すことができなくなってしまう。

近年では、エンジン低回転域での静粛性が求められており、これに伴っていずれは高回転域での静粛性が求められることも考えられる。従って、ハウジングの上下振動を抑制することは、エンジンの静粛性を向上させる上で不可欠となる。

ところで、このようなハウジングの上下振動は、ハウジングを増肉したり、リブを形成したりする等してハウジングの剛性を高めれば抑制することができる。

例えば、下記特許文献１では、バランサ装置のハウジングが、バランサシャフト用の軸受壁部を複数有する構造となっている。この場合、該軸受壁部は梁（ビーム）のような役割を果たしており、これによりハウジングの剛性は高められることになる。

特開２００３−１３０１３６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示のバランサ装置では、軸受壁部がエンジン本体側に高く延びるように成形されているため、その分だけハウジングの重量は増大することとなり、エンジン軽量化の観点からすれば不利な構造となってしまう。

また、このハウジングについても、幅方向の外側のみが締結され、中央部が支持されない構造となっているため、やはりエンジンの上下振動を十分に打ち消すことができない。

この発明は、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができるエンジンのバランサ装置を提供することを目的とする。

この発明のエンジンのバランサ装置は、複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、クランク軸と平行に一対のバランサシャフトを回転自在に軸支したハウジングを締結部材で締結したエンジンのバランサ装置であって、上記締結部材が、両バランサシャフトの幅方向の外側で上記ハウジングを締結する第１締結部材と、両バランサシャフトの間で上記クランク軸の軸受部材に上記ハウジングを締結する第２締結部材とを含むものである。

この構成によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴うハウジングの上下振動の増大を、第２締結部材で確実に受け止めることができる。

このため、バランサ装置における上下振動のサイクルがエンジン本体側の上下振動のサイクルと同期しなくなるという現象を抑制でき、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができる。

この発明の一実施態様においては、上記ハウジングを軽合金製としたものである。

この場合、鋳鉄製の場合に比べて剛性が低下するため、本来であればハウジングはより上下振動し易くなる。この構成によれば、第２締結部材を締結する効果がより顕著となる。

この発明の一実施態様においては、上記ハウジングが、半割り状のアッパハウジングとロアハウジングとからなり、上記第１及び第２締結部材は、上記アッパ及びロアハウジングを共締めしているものである。

この構成によれば、第２締結部材を、ハウジングの組付け用の締結部材としても兼用することができる。

この発明の一実施態様においては、上記バランサシャフトが軸方向の所定位置に有するアンバランスマス部の近傍に対応して、上記第２締結部材を少なくとも１つ配置したものである。

この構成によれば、ハウジングの上下振動の発生源に第２締結部材を近づけることができるため、ハウジングの上下振動をより効果的に受け止めることができる。

この発明の一実施態様においては、上記ハウジングが、上記第２締結部材により上記軸受部材の下面側に締結され、該軸受部材には、上記下面側の被締結部位と、上記クランク軸に対する半円弧状の軸受面部位との間に応力緩和の開口部が設けられているものである。

この構成によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴ってハウジングの上下振動が増大した時、該上下振動のエネルギーが第２締結部材を介して軸受面部位に応力として伝達されることを緩和できる。このため、ハウジングの上下振動がクランク軸の軸受性能を阻害することを防止できる。

この発明の一実施態様においては、上記開口部の形状を、角部の無い丸みを持つ形状としたものである。

この構成によれば、上記応力が開口部周縁の一点（角部）に集中することを防止できるため、開口部周縁での軸受部材の破損を防止できる。

この発明によれば、バランサシャフトの回転上昇に伴うハウジングの上下振動の増大を第２締結部材で確実に受け止めることができるため、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジン本体の上下振動を効果的に打ち消すことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの下部構造を示す底面図であり、図２、図３は、それぞれ図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。本実施形態に係るエンジンは、図１に示すように、複数の気筒１ａ、…１ａを列状に配置したエンジン本体１を有しており、このエンジン本体１は、図２に示すように、ロアブロック１０、アッパブロック１１が複数のボルト１２、…１２で締結されることにより形成されている。なお、図中では、矢印（前）、矢印（後）を用いて方向を示しているが、これは、エンジン主体における方向を示しており、本明細書中における「前方」、「後方」は、矢印（前）、矢印（後）に対応している。

ロアブロック１０、アッパブロック１１は、それぞれボルト１２、…１２で締結される位置に対応して、図２に示すような半円弧状部１０ａ、１１ａを有している。そして、これら半円弧状部１０ａ、１１ａの組合わせにより、軸受部１３を複数（ここでは５つ）構成している。クランクシャフト１４は、該軸受部１３で回転可能に支持される。

なお、本実施形態では、２つの軸受部１３、１３間に１つの気筒１ａが配置されるようになっており、図示のものは、このような配置がなされた気筒１ａを直列に４つ配列した所謂直列４気筒ガソリンエンジンとなっている。

また、本実施形態に係るエンジンでは、図１〜図３に示すように、ロアブロック１０の下面部１０ｂにバランサ装置２、オイルポンプ３、オイルパン４が取付けられている。なお、図１、図３においては、説明の便宜上、オイルパン４を外した状態を示している。

バランサ装置２は、図２に示すように、一対のバランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒを回転自在に軸支するハウジング２２を有している。ハウジング２２は、例えばアルミ等の軽合金製とされ、図示のように半割り状のアッパハウジング２２Ｕとロアハウジング２２Ｌとが、複数のボルト２３〜２５で共締めされることにより構成されている。

各バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒは、クランクシャフト１４の下方でこれと平行になるように配置され、且つその軸心Ｌ、Ｒは、クランクシャフト１４の軸心Ｙを通る垂直面（図２にて一点鎖線で示す）に対して同一水平面内で左右対称に配置されている。

また、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒは、重心が軸心Ｌ、Ｒからオフセットしたアンバランスマス部２１ａ、２１ａを軸方向の所定位置に有しており、２つのアンバランスマス部２１ａ、２１ａの間でハウジング２２の軸受部２６（図３参照）により支持されている。両アンバランスマス部２１ａ、２１ａは、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの回転中、常に互いに同じ高さに位置する。

ところで、本実施形態では、バランサ装置２がオイルポンプ３と締結され一体化されている。この場合、バランサ装置２、オイルポンプ３をエンジン本体１に組付ける際には、先ずバランサ装置２とオイルポンプ３との間の組付け（締結）を行い、その後、ロアブロック１０の下面部１０ｂへ一度に取付ける。

この時、図１に示すように、バランサ装置２側は、エンジン本体１の気筒列方向中央部でボルト２４、２４、２５により締結され、オイルポンプ３側は、エンジン本体１の前端部でボルト３１、３１により締結される。これにより、バランサ装置２及びオイルポンプ３は、エンジン本体１に吊り下げられるようにして支持される。

特に、バランサ装置２では、ハウジング２２が、ボルト２４、２４により両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの幅方向の外側で下面部１０ｂに締結され、併せてボルト２５により両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの間でも下面部１０ｂに締結される。

ここで、ハウジング２２は、ボルト２５により、図２、図３に示すように、軸受部１３（半円弧状部１０ａ）の位置に対応する下面部１０ｂに締結される。

そして、このボルト２５は、図３に示すように、バランサシャフト２１Ｌ（２１Ｒ）のアンバランスマス部２１ａの近傍に対応して１つ配置される。

ところで、本実施形態では、ロアブロック１０において、ボルト２５が締結される下面部１０ｂの被締結部位と、クランクシャフト１４に対応する半円弧状部１０ａとの間に開口部１０ｃが穿設されており、ボルト２５の先端が、開口部１０ｃにより形成された空間部に突出している。

この開口部１０ｃは、エンジン本体１の幅方向に延びる長孔とされ、その両端が半円形状となっている。これにより、開口部１０ｃの形状は、全周に亘って角部の無い丸みを持った形状となっている。

ところで、エンジンの前方には、チェーン（不図示）を介してクランクシャフト１４に連結されたスプロケット（不図示）が配設されており、該スプロケットは気筒列方向に延びる駆動軸２７（図１参照）の一端部に取付けられている。

このような構成により、クランクシャフト１４の回転駆動が、上記チェーン、上記スプロケット、駆動軸２７を介して、オイルポンプ３、バランサ装置２に伝達されるようになっている。

特に、バランサ装置２においては、一方のバランサシャフト（ここではバランサシャフト２１Ｒ）に従動ギヤ（不図示）が設けられており、駆動軸２７の他端部に設けられた駆動ギヤ（不図示）と駆動力伝達部２８で噛み合っている。

さらに、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの一端部には連動ギヤ（不図示）が設けられており、互いに噛み合っている。これにより、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒは、クランクシャフト１４と同期して互いに逆方向に回転駆動する。

この時、本実施形態では、ハウジング２２の幅方向中央部が、両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの間で下面部１０ｂに締結されているため、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの回転上昇に伴うハウジング２２の上下振動の増大をボルト２５で確実に受け止めることができる。

このため、バランサ装置２における上下振動のサイクルがエンジン本体１側の上下振動のサイクルと同期しなくなるという現象を抑制でき、ハウジング剛性の向上のためにむやみに増肉しなくても、エンジンの高回転域でのエンジン本体１の上下振動を効果的に打ち消すことができる。

また、本実施形態のようにハウジング２２を軽合金製とした場合には、鋳鉄製の場合に比べて剛性が低下するため、本来であればより上下振動し易くなるはずである。従って、ボルト２５を締結する効果は、ハウジング２２を軽合金製とした場合、より顕著となる。また、ハウジング２２を軽合金製としてもエンジン本体１の上下振動を効果的に打ち消すことができるため、ハウジング２２の軽量化が可能となり、エンジン全体の軽量化を図ることができる。

また、ボルト２５によりアッパハウジング２２Ｕ、ロアハウジング２２Ｌを共締めするようにしたため、このボルト２５を、ハウジング２２の組付け用のボルトとしても兼用することができる。

また、ハウジング２２の上下振動の発生源は、主にバランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒのアンバランスマス部２１ａ、２１ａ近傍となる。そこで、本実施形態のように、ボルト２５をアンバランスマス部２１ａ、２１ａの近傍に対応して配置することにより、ボルト２５を上記上下振動の発生源に近づけることができるため、ハウジング２２の上下振動をより効果的に受け止めることができる。

また、ロアブロック１０において、ボルト２５が締結される下面部１０ｂの被締結部位と、半円弧状部１０ａとの間に開口部１０ｃを穿設することで、バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの回転上昇に伴ってハウジング２２の上下振動が増大した時、該上下振動のエネルギーがボルト２５を介して半円弧状部１０ａに応力として伝達されることを緩和できる。このため、ハウジング２２の上下振動がクランクシャフト１４の軸受性能を阻害することを防止できる。

また、開口部１０ｃの形状が、角部の無い丸みを持った形状されることで、上記応力が開口部１０ｃ周縁の一点（角部）に集中することを防止できるため、開口部１０ｃ周縁でのシリンダブロック１０の破損を防止できる。

なお、開口部１０ｃの形状は、図２に示すものには必ずしも限定されない。例えば、図４（ａ）に示す開口部１０ｃ’のように、四隅に円弧状部を有する長孔であってもよい。また、図４（ｂ）に示す開口部１０ｃ’’のように、楕円形状であってもよい。

また、図１〜図３に示した実施形態では、ハウジング２２を、両バランサシャフト２１Ｌ、２１Ｒの間でボルト２５により１箇所締結するようにしているが、本発明においては必ずしもこれに限定されない。例えば、図５に示すハウジング７２のように２つのボルト７５、７５により複数（ここでは２箇所）締結するようにしてもよい。なお、図５においては、図１〜図３に示した実施形態と同様の構成要素について同一の符号を付すこととし、その詳しい説明を省略する。

図５に示すバランサ装置５２では、ハウジング７２の前後端が、ボルト７４、…７４により両バランサシャフト（ここでは不図示）の幅方向の外側で下面部１０ｂに締結され、併せてボルト７５、７５により両バランサシャフトの間でも下面部１０ｂに締結される。

つまり、ハウジング７２は、ボルト７４、…７４により、両バランサシャフトの幅方向の外側で計４箇所締結され、ボルト７５、７５により、両バランサシャフトの間で計２箇所締結されている。

ここで、ハウジング７２は、ボルト７５により、図１〜図３に示す実施形態と同様、軸受部１３（半円弧状部１０ａ）の位置に対応する下面部１０ｂに締結される。

これにより、ハウジング７２の上下振動の増大を２つのボルト７５で受け止めることができ、エンジン本体１の上下振動をより効果的に打ち消すことができる。

なお、図５に示すボルト７３、…７３は、ハウジング７２のアッパハウジング、ロアハウジングを共締めするためのボルトであり、その作用は図１〜図３に示すボルト２３と同様である。

また、図中二点鎖線で示す部材５３は、バランサ装置５２と一体化されたオイルポンプであり、ここでは、オイルポンプ５３がバランサ装置５２の後方に位置している。但し、これに限らず、オイルポンプ５３をバランサ装置５２の前方に位置させるようにしてもよい。

また、図５に示す実施形態においても、その他の作用効果については、図１〜図３に示した実施形態と同様である。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の第１締結部材は、ボルト２４、７４に対応し、
以下同様に、
第２締結部材は、ボルト２５、７５に対応し、
軸受部材は、ロアブロック１０に対応し、
軸受面部位は、半円弧状部１０ａに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

この発明の実施形態に係るエンジンの下部構造を示す底面図。 図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。 図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。 開口部の他の実施形態を示す要部拡大図。 この発明の他の実施形態に係るエンジンの下部構造を示す底面図。

符号の説明

１…エンジン本体
２、５２…バランサ装置
１０…ロアブロック
１０ａ…半円弧状部
１２、２３、２４、２５、３１、７３、７４、７５…ボルト
１４…クランクシャフト
２１Ｌ、２１Ｒ…バランサシャフト
２１ａ…アンバランスマス部
２２、７２…ハウジング
２２Ｕ…アッパハウジング
２２Ｌ…ロアハウジング

Claims (6)

1. 複数気筒を列状に配置したエンジン本体の下部に、クランク軸と平行に一対のバランサシャフトを回転自在に軸支したハウジングを締結部材で締結したエンジンのバランサ装置であって、
   上記締結部材が、両バランサシャフトの幅方向の外側で上記ハウジングを締結する第１締結部材と、
   両バランサシャフトの間で上記クランク軸の軸受部材に上記ハウジングを締結する第２締結部材とを含む
   エンジンのバランサ装置。
2. 上記ハウジングが軽合金製である
   請求項１記載のエンジンのバランサ装置。
3. 上記ハウジングが、半割り状のアッパハウジングとロアハウジングとからなり、上記第１及び第２締結部材は、上記アッパ及びロアハウジングを共締めしている
   請求項１または２記載のエンジンのバランサ装置。
4. 上記バランサシャフトが軸方向の所定位置に有するアンバランスマス部の近傍に対応して、上記第２締結部材を少なくとも１つ配置した
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンのバランサ装置。
5. 上記ハウジングは、上記第２締結部材により上記軸受部材の下面側に締結され、
   該軸受部材には、上記下面側の被締結部位と、上記クランク軸に対する半円弧状の軸受面部位との間に応力緩和の開口部が設けられている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンのバランサ装置。
6. 上記開口部の形状は、角部の無い丸みを持つ形状である
   請求項５記載のエンジンのバランサ装置。

Images